JP2000262077A - Oscillatory wave drive - Google Patents

Oscillatory wave drive

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JP2000262077A
JP2000262077A JP11059656A JP5965699A JP2000262077A JP 2000262077 A JP2000262077 A JP 2000262077A JP 11059656 A JP11059656 A JP 11059656A JP 5965699 A JP5965699 A JP 5965699A JP 2000262077 A JP2000262077 A JP 2000262077A
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vibration
driving
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vibrating
contact
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Hajime Kanazawa
元 金沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the output of a motor and output torque by compounding the flexural oscillation of a disc with the bending oscillation of a center shaft, and forming driving oscillation at an oscillator for driving or an oscillator disc part. SOLUTION: When the columnar part of an oscillator 1 causes bending oscillation in the axial direction by driving a piezoelectric element 5, two waves (the peak of traveling wave is formed in two directions: the same direction as the bending direction of the columnar part and the direction opposed to it, respectively.) are formed. Namely, the resonance frequencies of a disc flexural mode and a columnar part axis bending mode are met each other to form axis bending disc flexure compound mode. Rotation is made around axis at the cycle of AC voltage to which deformation due to the oscillation of the axis bending - disc flexure compound mode is applied. By the neck part 4a of the oscillator 1, the disc part bending oscillation increases on a connection part side with the disc part. As a result, the amplitude of a disc mode also increases, so that the rotational speed of a mobile body 10 also becomes higher.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は振動波駆動装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration wave driving device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来多用されている振動波駆動装置とし
ての振動波モータには、円環型および円板型のものや例
えば特開平5−207761号公報などの棒状タイプの
もの等があり、円環型のものと棒状タイプのものは光学
機器等に搭載されている。以下、棒状タイプの振動波モ
ータについて図7および図8を用いて説明する。
2. Description of the Related Art Vibration wave motors as vibration wave driving devices that have been widely used include ring-type and disk-type vibration motors, and rod-type vibration motors such as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-207761, for example. The ring type and the rod type are mounted on optical devices and the like. Hereinafter, a rod-type vibration wave motor will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

【0003】図7において、101は振動体であり、金
属等からなる弾性体109,110と、これら弾性体1
09,110の間に挟持された圧電素子群111とで構
成されている。弾性体109はモータの骨格部材となる
ボルト状の支持棒105の大径のネジ部105aに螺着
され、弾性体110は支持棒105の大径の頭部105
bにより押されて弾性体109との間に圧電素子群11
1を挟持している。弾性体109の上端には、図8に詳
しく示すように、摩擦リング109cが接合されてい
る。
In FIG. 7, reference numeral 101 denotes a vibrating body, and elastic bodies 109 and 110 made of metal or the like, and these elastic bodies 1
And a piezoelectric element group 111 interposed between the piezoelectric elements 09 and 110. The elastic body 109 is screwed onto a large-diameter screw portion 105a of a bolt-shaped support rod 105 serving as a frame member of the motor, and the elastic body 110 is a large-diameter head 105 of the support rod 105.
b and the piezoelectric element group 11
1 is pinched. As shown in detail in FIG. 8, a friction ring 109c is joined to the upper end of the elastic body 109.

【0004】102は弾性体109の上端面に対向配置
された接触体であるロータであり、このロータ102の
下端部には接触バネ部102aが形成され、この接触バ
ネ部102aの先端に設けられた摺動部102dの下端
摩擦面が摩擦リング109cの摩擦面に圧接されてい
る。接触バネ部102aは、図13に示すように、主に
モータ径方向にたわむ薄肉のバネ部102bと、モータ
軸と略直角に延びるバネ部102cとから構成されてい
る。
[0004] Reference numeral 102 denotes a rotor which is a contact body disposed opposite to an upper end surface of an elastic body 109. A contact spring portion 102a is formed at a lower end portion of the rotor 102, and is provided at a tip end of the contact spring portion 102a. The lower friction surface of the sliding portion 102d is pressed against the friction surface of the friction ring 109c. As shown in FIG. 13, the contact spring portion 102a mainly includes a thin spring portion 102b that bends in the motor radial direction and a spring portion 102c that extends substantially perpendicular to the motor shaft.

【0005】ロータ102には、出力ギヤ104が嵌着
固定されており、このギヤ104はベアリング103の
外輪に嵌着されている。ベアリング103の内輪はモー
タ取付け用フランジ106に嵌着固定され、フランジ1
06は支持棒105の先端部近傍部分105cに嵌着固
定されている。
[0005] An output gear 104 is fitted and fixed to the rotor 102, and the gear 104 is fitted to an outer ring of a bearing 103. The inner ring of the bearing 103 is fitted and fixed to a motor mounting flange 106,
Reference numeral 06 is fitted and fixed to a portion 105c near the distal end of the support rod 105.

【0006】また、ロータ102の内周部にはバネ受け
107が嵌着固定されており、バネ受け107の振動体
側端部と出力ギヤ104の端部との間にはロータ102
の摺動部102dを摩擦リング109cに圧接させるた
めの加圧バネ108が配置されている。
A spring receiver 107 is fitted and fixed to the inner periphery of the rotor 102, and a rotor 102 is provided between an end of the spring receiver 107 on the vibrating body side and an end of the output gear 104.
A pressing spring 108 for pressing the sliding portion 102d of the sliding member 102c against the friction ring 109c is disposed.

【0007】このように構成された振動波駆動装置とし
ての振動波モータにおいて、圧電素子群111に互いに
位相が90度ずれた交流電圧を印加すると、これら圧電
素子群の伸縮によって振動体101には図7に矢印で示
す方向への首振り運動と、これと位相が異なる紙面に垂
直な方向への首振り運動が生ずる。
In the vibration wave motor as the vibration wave driving device thus configured, when an AC voltage having a phase shifted from each other by 90 degrees is applied to the piezoelectric element group 111, the expansion and contraction of the piezoelectric element group causes the vibrating body 101 to expand and contract. A swinging motion in the direction indicated by the arrow in FIG. 7 and a swinging motion in a direction perpendicular to the paper surface, which is out of phase with the swing motion, occur.

【0008】接触面(振動体101の上面)からみる
と、この振動は1波の進行波に相当する。この振動体1
01に、接触バネ部102aを有するロータ102を加
圧接触させると、ロータ102は波頭付近の1カ所のみ
で弾性体109と接触し、逆方向に回転駆動される。こ
の出力はロータ102とベアリング103の外輪に嵌着
されたギヤ104とにより外部に取り出される。
When viewed from the contact surface (the upper surface of the vibrating body 101), this vibration corresponds to one traveling wave. This vibrator 1
When the rotor 102 having the contact spring portion 102a is brought into pressure contact with the elastic member 109, the rotor 102 comes into contact with the elastic body 109 at only one location near the wave front and is driven to rotate in the opposite direction. This output is taken out to the outside by the rotor 102 and the gear 104 fitted on the outer ring of the bearing 103.

【0009】なお、棒状振動波モータでは、支持棒10
5の先端に取り付けられたフランジ106も一体の系と
して振動体101の固有モードをフランジ106の振動
振幅が非常に小さくなるように設計している。ロータ1
02の本環は慣性質量が十分大きく、振動体101の加
振によって振動が励起されないように設計されている。
また、ロータ102の接触バネ部102aは固有振動数
が振動体の駆動周波数よりも十分高く、振動に追従する
ように設計されている。
In the rod-shaped vibration wave motor, the support rod 10
The flange 106 attached to the front end of the fifth member 5 is also designed as an integral system so that the eigenmode of the vibrating body 101 is such that the vibration amplitude of the flange 106 is very small. Rotor 1
The main ring of No. 02 has a sufficiently large inertial mass and is designed so that vibration is not excited by the vibration of the vibrating body 101.
The contact spring portion 102a of the rotor 102 has a natural frequency sufficiently higher than the driving frequency of the vibrating body, and is designed to follow the vibration.

【0010】また、振動体101の摩擦リング109c
には、アルミニウム製の基材(アルミ地)109c''の
表層をアルマイト処理することによって耐摩耗性を高め
た摩擦層109c’を形成したものが用いられている。
また、ロータ102は耐摩耗性の高いステンレス綱で形
成され、焼入れをしてさらに耐摩耗性を向上させてい
る。
Also, the friction ring 109c of the vibrating body 101
A friction layer 109c 'having improved abrasion resistance formed by subjecting a surface layer of an aluminum base material (aluminum base) 109c''to alumite treatment is used.
The rotor 102 is formed of a stainless steel having high wear resistance, and is hardened to further improve wear resistance.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た振動波駆動装置としての振動波モータでは、振動体の
中心軸の曲げ振動モードのみを用いているため、ロータ
102の振動部102dおよび振動体の摩擦接触部の直
径を大きくすることができず、そのために大きいトルク
を発生することができなかった。
However, in the vibration wave motor as the vibration wave driving device described above, since only the bending vibration mode of the central axis of the vibration body is used, the vibration part 102d of the rotor 102 and the vibration body 102d are not used. It was not possible to increase the diameter of the frictional contact, and it was not possible to generate a large torque.

【0012】これについて図9を用いて説明する。図9
(a)・(b)は、振動体の中心軸の曲げ振動モードの
みを用いた振動体の振動を、模式的な断面図として示す
ものである。実線は振動のない状態、点線は振動による
変形を示している。
This will be described with reference to FIG. FIG.
(A) and (b) show, as a schematic cross-sectional view, the vibration of the vibrating body using only the bending vibration mode of the central axis of the vibrating body. The solid line indicates a state without vibration, and the dotted line indicates deformation due to vibration.

【0013】(a)は円柱状の振動体であり、摩擦駆動
部である上端面の外周部は、振動の節である点Oを中心
とした円周方向に近い方向への変位のため、矢印で示す
ような変位となる。
(A) is a columnar vibrator, and the outer peripheral portion of the upper end surface, which is a friction drive unit, is displaced in a direction close to the circumferential direction around a point O, which is a node of vibration, so that The displacement is as shown by the arrow.

【0014】これに対し(b)は、摩擦駆動部と中心軸
の距離を大きくすることによって大トルクを得るという
目的のため、上端部を(a)に示す振動体よりも径の大
きい円板状とした振動体であり、(a)の場合と同様
に、摩擦駆動部である上端面外周部は振動の節である点
O’を中心とした円周方向に近い方向への変位となる
が、上端面外周部の位置が、点O’に対して径方向に近
い場所に位置するため、摩擦接触部である上端面外周部
の振動変位は、図中の矢印に示されるように、r方向変
位が極めて小さいものとなっている。
On the other hand, (b) shows a disk whose upper end is larger in diameter than the vibrator shown in (a) for the purpose of obtaining a large torque by increasing the distance between the friction drive unit and the central axis. In the same manner as in the case of (a), the outer peripheral portion of the upper end surface serving as the friction drive portion is displaced in a direction close to the circumferential direction around the point O ′ which is a node of vibration. However, since the position of the outer peripheral portion of the upper end surface is located at a position radially closer to the point O ′, the vibration displacement of the outer peripheral portion of the upper end surface that is the frictional contact portion is, as shown by the arrow in the figure, The displacement in the r direction is extremely small.

【0015】振動体の中心軸の曲げ振動モードのみを用
いる振動波モータの回転速度は、摩擦接触部のr方向変
位に比例し、また、摩擦接触部の直径に反比例する。し
たがって図9(b)に示した振動体を用いた振動波モー
タは、十分な回転速度が得られない。
The rotational speed of the vibration wave motor using only the bending vibration mode of the central axis of the vibrating body is proportional to the r-direction displacement of the friction contact portion and inversely proportional to the diameter of the friction contact portion. Therefore, the vibration wave motor using the vibrator shown in FIG. 9B cannot obtain a sufficient rotation speed.

【0016】以上のように、振動体の中心軸の曲げ振動
モードのみを用いた振動波モータは、振動体の摩擦接触
部の径を大きくできないため、大トルクを得るのが困難
であった。
As described above, in the vibration wave motor using only the bending vibration mode of the center axis of the vibrating body, it is difficult to obtain a large torque because the diameter of the friction contact portion of the vibrating body cannot be increased.

【0017】また、振動体と移動体の加圧力を大きくす
ることで大トルクを得ることも可能であるが、摩擦接触
部の摩耗が大きくなるため、モータの寿命が短くなると
いう問題があった。
Although it is possible to obtain a large torque by increasing the pressing force between the vibrating body and the moving body, there is a problem that the life of the motor is shortened due to the increased wear of the frictional contact portion. .

【0018】本出願に係る発明の目的は、モータの出力
および出力トルクを増大させることができる振動波駆動
装置を提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a vibration wave driving device capable of increasing the output and the output torque of a motor.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第1の構成は、駆動用の電気−機械エネルギ
ー変換素子に交番信号を印加することにより、駆動用の
振動が形成される振動体を有する振動波駆動装置におい
て、前記振動体は、前記電気−機械エネルギー変換素子
により起振用の進行波が形成される起振用振動体部と、
前記起振用振動体部の振動により励振されて駆動用進行
波が形成される駆動用振動体部とが一体に形成されるも
のである。
According to a first aspect of the present invention, a driving vibration is formed by applying an alternating signal to a driving electro-mechanical energy conversion element. In a vibration wave driving device having a vibrating body, the vibrating body is a vibrating vibrating part in which a traveling wave for vibrating is formed by the electro-mechanical energy conversion element,
The driving vibrating part, which is excited by the vibration of the vibrating vibrating part to form a driving traveling wave, is integrally formed.

【0020】本出願に係る発明の目的を実現する第2の
構成は、駆動用の電気−機械エネルギー変換素子に交番
信号を印加することにより、駆動用の振動が形成される
振動体と、前記振動体と加圧接触する接触体とを有し、
前記振動体と前記接触体とが相対移動する振動波駆動装
置において、前記振動体は、前記電気−機械エネルギー
変換素子により起振用の進行波が形成される起振用振動
体部と、前記起振用振動体部の振動により励振されて駆
動用進行波が形成される駆動用振動体部とが一体に形成
されるものである。
According to a second configuration for realizing the object of the invention according to the present application, a vibrating body in which a driving vibration is formed by applying an alternating signal to a driving electro-mechanical energy conversion element; Having a vibrating body and a contact body that makes pressure contact,
In the vibration wave driving device in which the vibrating body and the contact body relatively move, the vibrating body includes a vibrating vibrating body portion in which a traveling wave for generating vibration is formed by the electro-mechanical energy conversion element; The driving vibrator portion, which is excited by the vibration of the vibrating vibrator portion to form a driving traveling wave, is integrally formed.

【0021】本出願に係る発明の目的を実現する第3の
構成は、上記第1または第2の構成において、前記振動
体の起振用振動体部は柱状に形成され、前記駆動用振動
体部は円板状に形成され、前記起振用振動体部の軸中心
と前記駆動用振動体部の軸中心とを略一致させて一体に
形成したものである。
According to a third configuration for realizing the object of the invention according to the present application, in the first or second configuration, the vibrating vibrating portion of the vibrating body is formed in a column shape, and the driving vibrating body is formed. The portion is formed in a disk shape, and is formed integrally with the axis center of the vibrating vibrator section substantially coincident with the axis center of the vibrating vibrator section.

【0022】本出願に係る発明の目的を実現する第4の
構成は、上記第1、第2または第3の構成において、前
記振動体の起振用振動体部には前記電気−機械エネルギ
ー変換素子により曲げ振動の合成で起振用の進行波が形
成され、前記駆動用振動体部には、前記起振用の進行波
により、前記駆動用振動体部の平面方向における曲げ変
位による駆動用の進行波が形成されるものである。
According to a fourth configuration for realizing the object of the invention according to the present application, in the first, second, or third configuration, the vibrating body of the vibrating body includes the electromechanical energy converter. A traveling wave for excitation is formed by the synthesis of bending vibration by the element, and the driving vibrator portion is driven by the bending wave in the plane direction of the driving vibrator portion by the traveling wave for excitation. Is formed.

【0023】本出願に係る発明の目的を実現する第5の
構成は、上記第1、第2、第3または第4の構成におい
て、前記振動体の前記起振用振動体部は、振動変位拡大
用の切欠き部を有するものである。
According to a fifth configuration for realizing the object of the invention according to the present application, in the first, second, third or fourth configuration, the vibrating vibrating body portion of the vibrating body includes a vibration displacement. It has a notch for enlargement.

【0024】本出願に係る発明の目的を実現する第6の
構成は、上記いずれかの構成において、前記振動体は、
前記駆動用振動体部の駆動用進行波が形成される駆動面
を凸部としたものである。
According to a sixth configuration for realizing the object of the invention according to the present application, in any one of the above-described configurations, the vibrating body may include:
The driving surface of the driving vibrator on which the driving traveling wave is formed is a convex portion.

【0025】本出願に係る発明の目的を実現する第7の
構成は、上記第2、第3、第4、第5または第6の構成
において、前記接触体を移動体とし、回転駆動される前
記接触体の回転力が伝達されて出力を取り出す回転出力
部材を有するものである。
A seventh configuration for realizing the object of the invention according to the present application is the above-described second, third, fourth, fifth or sixth configuration, wherein the contact body is a moving body and is driven to rotate. It has a rotation output member to which the rotational force of the contact body is transmitted to take out the output.

【0026】本出願に係る発明の目的を実現する第8の
構成は、駆動用の電気−機械エネルギー変換素子に交番
信号を印加することにより、駆動面に駆動のための振動
を形成する振動体と、前記振動体の駆動面に加圧手段を
介して接触する接触体とを有し、前記振動体と前記接触
体とは摩擦駆動により相対移動する振動波駆動装置にお
いて、前記振動体は、前記電気−機械エネルギー変換素
子の駆動により中心軸に対して曲げ振動を発生する振動
体柱状部と、前記振動体柱状部の中心軸に直交する円板
のたわみ振動を発生する振動体円板部を有し、前記振動
体円板部のたわみ振動モードと前記振動体柱状部の中心
軸の曲げ振動モードの連成振動を生じさせることによっ
て、振動体の摩擦接触部に駆動のための振動を生じさせ
るものである。
An eighth configuration for realizing the object of the invention according to the present application is a vibrating body that forms vibration for driving on a driving surface by applying an alternating signal to a driving electro-mechanical energy conversion element. And a contact body that comes into contact with a drive surface of the vibrating body via a pressing unit, wherein the vibrating body and the contact body relatively move by friction drive. A vibrating body column that generates bending vibration with respect to a central axis by driving the electro-mechanical energy conversion element, and a vibrating body disk part that generates bending vibration of a disk orthogonal to the central axis of the vibrating body columnar part By generating a coupled vibration of a flexural vibration mode of the vibrating body disk portion and a bending vibration mode of a central axis of the vibrating body columnar portion, vibration for driving the frictional contact portion of the vibrating body is generated. Cause it to occur.

【0027】本出願に係る発明の目的を実現する第9の
構成は、上記第8の構成において、中心軸の曲げ振動モ
ードを生じさせる振動体柱状部に、中心軸に垂直な平面
での断面積が他の部分よりも小さいくびれ部を有するも
のである。
According to a ninth configuration for realizing the object of the invention according to the present application, in the eighth configuration, the vibrating body columnar portion that generates the bending vibration mode of the central axis is cut in a plane perpendicular to the central axis. It has a constricted part whose area is smaller than other parts.

【0028】本出願に係る発明の目的を実現する第10
の構成は、上記第8または第9の構成において、円板の
たわみ振動モードを生じさせる前記振動体円板部に、前
記接触体と加圧接触する径方向から見て凸形状の摩擦接
触部を有するものである。
The tenth embodiment for realizing the object of the invention according to the present application
In the eighth or ninth configuration, the vibrator disk portion that generates the bending vibration mode of the disk is provided with a frictional contact portion having a convex shape as viewed from a radial direction in which the vibrator disk portion comes into pressure contact with the contact body. It has.

【0029】本出願に係る発明の目的を実現する第11
の構成は、上記第8、第9または第10の構成におい
て、前記振動体は、前記振動体柱状部の軸方向に対して
対称の位置に前記振動体円板部を設け、前記各振動体円
板部の摩擦接触部に対応して前記接触体をそれぞれ配置
したものである。
An eleventh embodiment for achieving the object of the invention according to the present application
In the above-described eighth, ninth, or tenth configuration, the vibrating body may be provided with the vibrating body disk portion at a position symmetrical with respect to an axial direction of the vibrating body columnar portion. The contact bodies are arranged corresponding to the frictional contact portions of the disk portion.

【0030】本出願に係る発明の目的を実現する第12
の構成は、上記第8、第9、第10または第11の構成
において、前記接触体を移動体とし、回転駆動される前
記接触体の回転力が伝達されて出力を取り出す回転出力
部材を有するものである。
A twelfth embodiment for realizing the object of the invention according to the present application
Is a rotary output member according to the eighth, ninth, tenth, or eleventh configuration, wherein the contact body is a moving body, and a rotational force of the rotationally driven contact body is transmitted to take out an output. Things.

【0031】本出願に係る発明の目的を実現する第13
の構成は、上記第11の構成において、軸方向に沿って
前記振動体を複数組配置し、前記複数組の各振動体に対
応の前記各接触体の出力を取り出すようにしたものであ
る。
A thirteenth embodiment for realizing the object of the invention according to the present application
In the eleventh configuration, in the eleventh configuration, a plurality of sets of the vibrators are arranged along the axial direction, and an output of each contact body corresponding to each of the plurality of sets of vibrators is extracted.

【0032】本出願に係る発明の目的を実現する第14
の構成は、上記第1、第3、第4または第5の構成にお
いて、前記振動体の駆動力を用いて被駆動体を駆動する
ようにしたものである。
A fourteenth embodiment for realizing the object of the invention according to the present application
Is a configuration in which the driven body is driven by using the driving force of the vibrator in the first, third, fourth, or fifth configuration.

【0033】本出願に係る発明の目的を実現する第15
の構成は、上記第2ないし第13のいずれかの構成にお
いて、前記接触体の駆動力を用いて被駆動体を駆動する
ものである。
A fifteenth embodiment for realizing the object of the invention according to the present application
According to the configuration, in any one of the second to thirteenth configurations, the driven body is driven using the driving force of the contact body.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1、図
2、図3、図10、図11は本発明の第1の実施の形態
を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIGS. 1, 2, 3, 10, and 11 show a first embodiment of the present invention.

【0035】図1は本発明の特徴を最もよく表わす振動
波モータの断面図であり、同図において、1は振動体
で、金属等で形成されたくびれ部4aを有する弾性体4
と押え体7との間に圧電素子5,圧電素子5に交流電圧
を印加するためのフレキシブル基板等で形成された給電
部材6が挟持され、さらに弾性体4と支持体8のフラン
ジ部8aとの間に金属等の弾性体で形成した円板3が軸
方向と直交する方向に沿って平面を有するように挟持さ
れ、押え体7の外側のナット9を支持体8のネジ部8b
に螺着することにより、ボルト状の支持体8のフランジ
部8aと支持体8のネジ部8bに螺着されているナット
9の間に挟持される。。したがって、本実施の形態の振
動体1は図11に示す縦断面が略T形状をなすことにな
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vibration wave motor that best illustrates the features of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vibrating body, and an elastic body 4 having a constricted portion 4a formed of metal or the like.
A power supply member 6 formed of a flexible substrate or the like for applying an AC voltage to the piezoelectric element 5 and the piezoelectric element 5 is sandwiched between the piezoelectric element 5 and the pressing body 7. The disk 3 formed of an elastic body such as a metal is sandwiched between them so as to have a flat surface along a direction orthogonal to the axial direction, and the nut 9 outside the pressing body 7 is screwed to the screw portion 8b of the support body 8.
Is screwed between the nut 9 screwed to the flange portion 8a of the bolt-shaped support 8 and the screw portion 8b of the support 8. . Therefore, the vibrating body 1 of the present embodiment has a substantially T-shaped vertical section shown in FIG.

【0036】円板3の片面には、図2に示す形状の摩擦
接触部材2が接着等の接合方法で取り付けられており、
この摩擦接触部材2は、等ピッチで凸部が円周状に配置
されており、SUS等の材料をプレス成形等の手段で加
工して形成される。なお、この摩擦接触部材2を円板3
と一体に形成するようにしてもよい。
A friction contact member 2 having a shape shown in FIG. 2 is attached to one surface of the disk 3 by a bonding method such as bonding.
The friction contact member 2 has convex portions arranged at a constant pitch in a circumferential shape, and is formed by processing a material such as SUS by means such as press molding. In addition, this friction contact member 2 is
And may be formed integrally.

【0037】10は本環10aに接着等により耐摩耗用
の例えばアルミナで構成された摺動部材10bを接合し
た構成の接触体としての移動体であり、フランジ11に
回転可能に軸支されたギヤ12と、移動体10の間に設
けられた加圧バネ13によって、移動体10は振動体1
の摩擦接触部材2に加圧接触している。
Reference numeral 10 denotes a moving body as a contact body having a structure in which a sliding member 10b made of, for example, alumina for wear resistance is joined to the main ring 10a by bonding or the like, and is rotatably supported by a flange 11 in a rotatable manner. The movable body 10 is moved by the pressure spring 13 provided between the gear 12 and the movable body 10.
Is in pressure contact with the frictional contact member 2 of FIG.

【0038】なお、摩擦接触部材2は軸方向にバネ性を
有するため、移動体との接触が均一になっている。フラ
ンジ11は、支持体8の上部ネジ部8cに螺着されてい
る上部ナット14と支持体8の円周状突起8dに挟持さ
れることによって振動体1に固定されており、かつこの
振動波モータを駆動源とする装置内に装着の際は、この
フランジ11を固定する。
Since the friction contact member 2 has a spring property in the axial direction, the contact with the moving body is uniform. The flange 11 is fixed to the vibrating body 1 by being sandwiched between an upper nut 14 screwed to an upper thread portion 8c of the support 8 and a circumferential projection 8d of the support 8, and the vibration wave The flange 11 is fixed when it is mounted in a device driven by a motor.

【0039】ギヤ12は、係合部12aで移動体10と
周方向に拘束しあうように係合しており、したがって移
動体10とギヤ12は、一体で回転可能である。
The gear 12 is engaged with the moving body 10 in the circumferential direction by an engaging portion 12a, so that the moving body 10 and the gear 12 can rotate integrally.

【0040】以上のように構成された振動波モータの動
作および圧電素子5の構成について以下に説明する。
The operation of the vibration wave motor configured as described above and the configuration of the piezoelectric element 5 will be described below.

【0041】(不図示)の駆動回路により給電部材6を
介して圧電素子5に周波数が後述の振動体の軸曲げ−円
板たわみ連成モードの固有振動数に近く、時間的位相差
が90°である2相の交流電圧を印加する。
A driving circuit (not shown) supplies a frequency to the piezoelectric element 5 via the power supply member 6 at a frequency close to the natural frequency of an axial bending-disk deflection coupled mode of a vibrating body described later and a temporal phase difference of 90. ° two-phase AC voltage is applied.

【0042】圧電素子5は図10に示すように、厚さ方
向に分極されており、図中A+,およびB+の領域に対
して、A−,B−の領域は分極方向が反対になってい
る。また、圧電素子5の給電部材6と接する面には、A
+・A−・B+・B−の4つの領域別に蒸着、もしくは
印刷による領域別電極が施されていて、給電部材6を介
して交流電圧が印加される。
As shown in FIG. 10, the piezoelectric element 5 is polarized in the thickness direction. In the figure, the polarization directions of the regions A- and B- are opposite to those of the regions A + and B +. I have. A surface of the piezoelectric element 5 in contact with the power supply member 6 has A
Each of the four regions of + .A-.B + .B- is provided with an electrode for each region by vapor deposition or printing, and an AC voltage is applied through the power supply member 6.

【0043】また、圧電素子5の給電部材6と接する面
と反対の面には、全領域共通の共通電極が施されてい
て、弾性体4,円板3,支持体8,フランジ11を介し
てグランド電位となっている。
A common electrode common to all regions is provided on the surface of the piezoelectric element 5 opposite to the surface in contact with the power supply member 6, and is provided via the elastic body 4, the disc 3, the support 8, and the flange 11. To the ground potential.

【0044】給電部材6を介して圧電素子5に印加され
る2相の交流電圧のうち、1相はA+,A−に対応する
領域別電極に印加され、A+領域の軸方向の伸縮運動
と、それと逆相となるA−領域の軸方向の伸縮運動を生
じさせる。
Of the two-phase AC voltages applied to the piezoelectric element 5 via the power supply member 6, one phase is applied to the area-specific electrodes corresponding to A + and A-, and the axial expansion and contraction movement of the A + area is performed. , Which causes the A-region to expand and contract in the axial direction, which has a phase opposite to that.

【0045】また、時間的位相が90°異なる他の1相
はB+・B−に対応する領域別電極に印加され、B+領
域にはA+領域で生ずるのとは時間的位相が90°異な
る軸方向の伸縮運動が生じ、B−領域にはB+領域で生
ずるのと逆相の軸方向の伸縮運動が生じる。
Another phase whose temporal phase differs by 90 ° is applied to the region-specific electrode corresponding to B + · B−, and the B + region has an axis whose temporal phase differs by 90 ° from that generated in the A + region. An axial stretching motion occurs in the B- region, and an axial stretching motion occurs in the B- region in a phase opposite to that in the B + region.

【0046】これらの伸縮運動の周期は、印加した交流
電圧の周期に等しく、結局圧電素子5の軸方向に収縮し
ている部分と反対側が必ず伸張し、この変形が交流電圧
の周期で軸周りに回転することになる。
The cycle of these expansion and contraction movements is equal to the cycle of the applied AC voltage. Eventually, the side opposite to the portion of the piezoelectric element 5 which contracts in the axial direction always expands. Will rotate.

【0047】以上に述べた圧電素子5の伸縮変形運動に
より、振動体1には、模式的に図3および図11に示し
たように、軸部には曲げ振動であって、円板3にはたわ
みの振動(以下軸曲げ−円板たわみ連成モードと称す)
が励起される。
Due to the above-described expansion and contraction movement of the piezoelectric element 5, as shown in FIGS. Vibration of bending (hereinafter referred to as coupled bending-disk bending mode)
Is excited.

【0048】図11は、従来例を示す図9(b)に対応
した図で、中心軸を含む断面図であり、点線が振動によ
る変形を示す。
FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 9B showing a conventional example, and is a cross-sectional view including a central axis, and a dotted line indicates deformation due to vibration.

【0049】図3において、実線で示す部分は振動体1
の円板3の変形を中立面の変形のみで表わしたものであ
り、また一点鎖線で示す部分は振動体1の円板3以外の
部分(以下円柱部)の変形を中立軸の変形のみで表わし
たもので、中心の円柱部における曲げ振動は2節の振動
であり、円板3における振動は、節直径が1つ且つ節円
が2つの円板たわみ振動である。
In FIG. 3, the part shown by the solid line is the vibrating body 1
The deformation of the disk 3 is expressed only by the deformation of the neutral surface, and the portion indicated by the dashed line indicates the deformation of the portion of the vibrating body 1 other than the disk 3 (hereinafter, the cylindrical portion) only by the deformation of the neutral shaft. The bending vibration at the central column is a two-node vibration, and the vibration at the disk 3 is a bending vibration of a disk having one node diameter and two node circles.

【0050】本実施の形態において、円板3にこのよう
な振動モードを生じさせるための構成は、円板3の振動
の節直径を1つとすると共に(図3中の直線l)、振動
の節円を2つ(図3中の点線で示す円と実線の最外周の
円)とする円板たわみモードの共振周波数を円柱部の振
動の節を2つの軸曲げモードの共振周波数に略一致させ
るようにすることで達成している。すなわち、圧電素子
5の駆動により振動体1の円柱部が軸方向に対して曲げ
振動すると、振動体1の円板3には軸周りに2波(円柱
部の曲げ方向と同方向と、これに対向する方向の2方向
にそれぞれ進行波のピークが形成される)の進行波が形
成されることになる。
In this embodiment, the configuration for generating such a vibration mode in the disk 3 is such that the node diameter of the vibration of the disk 3 is one (the straight line 1 in FIG. 3), and The resonance frequency of the disk bending mode with two nodal circles (the circle shown by the dotted line and the outermost circle of the solid line in FIG. 3) is approximately equal to the resonance frequency of the vibration of the columnar portion and the two axial bending modes. This is achieved by letting them do so. That is, when the columnar portion of the vibrating body 1 is bent and vibrated in the axial direction by the driving of the piezoelectric element 5, two waves are generated around the axis of the disk 3 of the vibrating body 1 (the same direction as the bending direction of the cylindrical portion; (A peak of a traveling wave is formed in each of two directions opposite to the above).

【0051】通常、円板たわみモードの共振周波数は、
節直径および節円が大きいほど高くなり、また板厚や材
料のヤング率が大きいほど高くなる傾向にある。
Usually, the resonance frequency of the disk bending mode is
The larger the nodal diameter and the nodal circle, the higher, and the higher the plate thickness and the Young's modulus of the material, the higher.

【0052】本実施の形態の振動体1の円板3の形状は
単純ではないため、解析的に円板たわみモードの共振周
波数を求めるのは困難であるが、上述の傾向と有限要素
法による計算により、前述円板たわみモードの共振周波
数と円柱部の軸曲げモードの共振周波数を一致させ、そ
の結果、振動体1はこの2つのモードが連成した軸曲げ
−円板たわみ連成モードを有することになる。
Since the shape of the disk 3 of the vibrating body 1 of the present embodiment is not simple, it is difficult to analytically determine the resonance frequency of the disk bending mode. By the calculation, the resonance frequency of the above-described disk bending mode and the resonance frequency of the axial bending mode of the cylindrical portion are made to match each other. As a result, the vibrating body 1 sets the axial bending-disk bending coupled mode in which the two modes are coupled. Will have.

【0053】そして、圧電素子5の伸縮運動の変形が軸
周りに回転するので、図3に示した軸曲げ−円板たわみ
連成モードの振動による変形が印加した交流電圧の周期
で軸周りを回転する。
Since the deformation of the expansion / contraction movement of the piezoelectric element 5 rotates around the axis, the deformation due to the vibration of the shaft bending-disk deflection coupling mode shown in FIG. Rotate.

【0054】なお、振動の節直径の数は1が望ましい
が、それに限るものではなく、また節・腹・節円の数は
以上に限るものではない。
The number of node diameters of the vibration is desirably one, but is not limited to this, and the number of nodes / antinodes / node circles is not limited to the above.

【0055】そして、その振動を円板たわみモードの振
動の腹である図3中の円Sの位置のみで観測すると、円
周方向に進行する1波のたわみ進行波となっている。こ
のたわみ振動の軸方向の振幅をa、角速度をω0 、円S
上の周方向座標をθとすると、円板たわみ振動の中立面
における円S上の軸方向変位Zは、以下の進行波の式で
表される。
When the vibration is observed only at the position of the circle S in FIG. 3 which is the antinode of the vibration in the disk bending mode, it becomes a single bending traveling wave traveling in the circumferential direction. The amplitude in the axial direction of this flexural vibration is a, the angular velocity is ω 0 , and the circle S
Assuming that the upper circumferential coordinate is θ, the axial displacement Z on the circle S at the neutral plane of the disk flexural vibration is expressed by the following traveling wave equation.

【0056】Z=asin(θ−ω0 t) いま、円S上に位置する円板表面のある質点の位置をP
とし、たわまない状態の位置をP0 とすると、P0 から
Pへの軸方向の変位ZP は、たわみ角をψ、円板の板厚
をTとすると ZP =asin(θ−ω0 t)−(T/2)(1−co
sψ) であるが、ψはきわめて小さい値なので ZP ≒asin(θ−ω0 t) と近似できる。また、P0 からPへの周方向への変位x
P は、 xP =−(T/2)sinψ≒−(T/2)ψ となる。円Sの半径をrとすると、 x=θr であるので、たわみ角ψは次式で与えられる。
Z = asin (θ−ω 0 t) Now, the position of a certain mass on the surface of the disk located on the circle S is represented by P
Assuming that the position in the undeflected state is P 0 , the axial displacement Z P from P 0 to P is Z P = asin (θ−) where 角 is the deflection angle and T is the thickness of the disk. ω 0 t) − (T / 2) (1-co
sψ), but since ψ is a very small value, it can be approximated to Z P ≒ asin (θ−ω 0 t). Also, a displacement x in the circumferential direction from P 0 to P
P is, x P = - (T / 2) sinψ ≒ - a (T / 2) ψ. Assuming that the radius of the circle S is r, x = θr, and the deflection angle ψ is given by the following equation.

【0057】ψ=dZ/dx=(d/dx)asin
(x/r−ω0 t)=(a/r)cos(θ−ω0 t) したがって周方向の変位xP は、 xP ≒−(aT/2r)cos(θ−ω0 t) と近似でき、ロータを送る方向への変位が得られている
ことがわかる。軸方向の変位ZP と周方向の変位xP
の関係式は (ZP /a)2 +(xP /(aT/2r))2 =1 となり、円S上に位置する円板表面の質点は、楕円軌跡
を描く。
Ψ = dZ / dx = (d / dx) asin
(X / r−ω 0 t) = (a / r) cos (θ−ω 0 t) Therefore, the displacement x P in the circumferential direction is expressed as x P ≒ − (aT / 2r) cos (θ−ω 0 t). It can be understood that the displacement can be approximated and the displacement in the direction in which the rotor is sent is obtained. The relational expression between the axial displacement Z P and the circumferential displacement x P is (Z P / a) 2 + (x P / (aT / 2r)) 2 = 1, and the disk surface located on the circle S Draws an elliptical trajectory.

【0058】また、周方向の変位xP の速度vは、 v=dxP /dt =−(ω0 aT/2r)sin(θ−ω0 t) となる。図3中のたわみの頂点m上に位置する円板表面
では速度vが最大となり、次式で表わされる。
The velocity v of the circumferential displacement x P is as follows: v = dx P / dt = − (ω 0 aT / 2r) sin (θ−ω 0 t) On the disk surface located on the vertex m of the deflection in FIG. 3, the velocity v becomes maximum and is expressed by the following equation.

【0059】vmax =−ω0 aT/2r なお、進行波と反対方向の速度である。V max = −ω 0 aT / 2r Note that the velocity is in the direction opposite to the traveling wave.

【0060】一方、移動体10と接する摩擦接触部材2
の頂点は、図3中の円S上に一致するように設けてお
り、円板表面より中立面からの距離が摩擦接触部材2の
軸方向厚さ分だけ大きくなる。
On the other hand, the friction contact member 2 in contact with the moving body 10
Is provided so as to coincide with the circle S in FIG. 3, and the distance from the neutral surface to the surface of the disk becomes larger by the axial thickness of the friction contact member 2.

【0061】したがって、摩擦接触部材2の頂点での楕
円運動は、摩擦接触部材2の軸方向厚さをT’とする
と、円板の板厚がT+2T’である場合の円S上の円板
表面と同様の楕円運動となる。したがって摩擦接触部材
2の頂点での最大速度V’maxは V’max =−(ω0 a(T+2T’))/2r ・・・・(1) となり、加圧接触される移動体10は、この速度を有す
る進行波頂上に接することにより、進行波の方向と逆に
回転する。
Accordingly, the elliptical motion at the apex of the friction contact member 2 is represented by a circular plate on the circle S when the thickness of the disk is T + 2T ', where T' is the axial thickness of the friction contact member 2. Elliptic motion similar to the surface. Thus the maximum velocity V at the apex of the friction contact member 2 'max is V' max = - (ω 0 a (T + 2T ')) / 2r ···· (1) , and the moving body 10 to be contacted pressurization, By contacting the top of the traveling wave having this speed, the traveling wave rotates in the direction opposite to the direction of the traveling wave.

【0062】このように、径方向から見て凸形状の摩擦
接触部材を有することにより、移動体10の回転速度は
増大する。
As described above, the provision of the frictional contact member having a convex shape as viewed from the radial direction increases the rotational speed of the moving body 10.

【0063】また、振動体1のくびれ部4aは、図3に
おいてnで示す位置に相当するが、図に示されるよう
に、円柱部(中心軸)の曲げ振動は、くびれ部4aによ
り円板部との結合部側で拡大されている。したがって、
連成された円板モードの振幅も大きくなるため、式
(1)の値も増大し、移動体10の回転速度は増大す
る。
The constricted portion 4a of the vibrating body 1 corresponds to the position indicated by n in FIG. 3, but as shown in the figure, the bending vibration of the cylindrical portion (central axis) is caused by the constricted portion 4a. It is enlarged at the joint part side with the part. Therefore,
Since the amplitude of the coupled disk mode also increases, the value of equation (1) also increases, and the rotational speed of the moving body 10 increases.

【0064】以上のようにして回転する移動体2の回転
力は、ギヤの係合部12aを介してギヤ12に伝達され
外部に出力される。以上に述べた本実施の形態の振動波
モータにおいて、従来例の振動波モータの約2倍の出力
および出力トルクを得ることが可能になった。
The rotational force of the moving body 2 rotating as described above is transmitted to the gear 12 via the gear engaging portion 12a and output to the outside. In the vibration wave motor of the present embodiment described above, it is possible to obtain approximately twice the output and the output torque of the conventional vibration wave motor.

【0065】(第2の実施の形態)図4は第2の実施の
形態である振動波モータの断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view of a vibration wave motor according to a second embodiment.

【0066】本実施の形態では、同一の3組の振動体
と、同一の4個の移動体を交互に同一軸上に重ね、4個
の移動体が結合している出力シャフト29が回転し、出
力となる。
In the present embodiment, the same three sets of vibrating bodies and the same four moving bodies are alternately stacked on the same axis, and the output shaft 29 in which the four moving bodies are connected rotates. , And output.

【0067】15は振動体であり、振動体1を構成する
符号2から6の部材は第1の実施の形態におけるものと
同一で、同じ機能を有するが、摩擦接触部材2、円板
3、弾性体4がそれぞれ2個ずつ、同一の振動体内で上
下対称に配置され、給電部材6、圧電素子5、支持部材
16とともに中空ボルト17および中空ボルト17に螺
着されるナット18に挟持された構造となっている。
Reference numeral 15 denotes a vibrating body. Members 2 to 6 constituting the vibrating body 1 are the same as those in the first embodiment and have the same functions, but the friction contact member 2, the disk 3, Two elastic members 4 are arranged vertically symmetrically in the same vibrating body, and are sandwiched together with the power supply member 6, the piezoelectric element 5, and the support member 16 by the hollow bolt 17 and the nut 18 screwed to the hollow bolt 17. It has a structure.

【0068】このように、図4中、円柱部の上側と下側
の両側に円板部を設けた構造とし、第1の実施の形態と
同様に圧電素子5に交流電圧を印加することにより、第
1の実施の形態と同様の円柱部の曲げ振動、及び両方の
円板部のたわみ振動が生ずるが、これらの振動変位は方
向・大きさとも振動体内でほぼ上下対称である。
In this way, in FIG. 4, the disk portion is provided on both the upper side and the lower side of the columnar portion, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element 5 as in the first embodiment. The bending vibration of the columnar portion and the bending vibration of both disk portions occur in the same manner as in the first embodiment, but these vibration displacements are almost vertically symmetrical in the direction and magnitude within the vibrating body.

【0069】したがって、振動体15の上下両端に加圧
接触する移動体19は、振動体15の上下端の摩擦接触
部材2から同一回転方向の同じ大きさの力を受け、同じ
回転速度で回転する。
Therefore, the moving body 19 which comes into pressure contact with the upper and lower ends of the vibrating body 15 receives the same magnitude of force in the same rotational direction from the friction contact members 2 at the upper and lower ends of the vibrating body 15 and rotates at the same rotational speed. I do.

【0070】さらに、3組の振動体の圧電素子5には同
一の交流電圧が印加されるため、これらの振動体に加圧
接触する4個の移動体19は同一回転方向の同じ大きさ
の力を受け、同じ回転速度で回転する。
Further, since the same AC voltage is applied to the piezoelectric elements 5 of the three sets of vibrators, the four moving bodies 19 which come into pressure contact with these vibrators have the same size in the same rotational direction. Under the force, they rotate at the same rotation speed.

【0071】4個の移動体19は、出力シャフト29に
接合された移動体固定部材20と係合することによっ
て、出力シャフト29と周方向には固定、軸方向には自
由となるように拘束されているため、4個の移動体19
の回転力は出力シャフト29に伝達され、ケース21の
外の負荷へ出力される。
The four moving bodies 19 are fixed to the output shaft 29 in the circumferential direction and are restrained to be free in the axial direction by engaging with the moving body fixing member 20 joined to the output shaft 29. The four moving objects 19
Is transmitted to the output shaft 29 and output to a load outside the case 21.

【0072】なおケース21に固定されたスラスト軸受
22と加圧バネ台座23の間に設けられた加圧バネ24
は、出力シャフト14に接合された加圧受け板25との
間で加圧バネ台座23、ゴムリング26、フェルト27
を介して3組の振動体と4個の移動体を加圧し、移動体
19と摩擦接触部材2の間に摩擦力を生じさせる。
The pressing spring 24 provided between the thrust bearing 22 fixed to the case 21 and the pressing spring pedestal 23
Is a pressure spring base 23, a rubber ring 26, a felt 27 between a pressure receiving plate 25 joined to the output shaft 14.
, And presses the three sets of vibrating bodies and the four moving bodies to generate a frictional force between the moving body 19 and the friction contact member 2.

【0073】また、支持部材16は、図5の平面図に示
すような例えばリン青銅板のような薄板であり、3カ所
の脚部16aがケース継ぎ部28によって挟持され、ま
た、中央部16bが振動体15内に挟持されることによ
り、振動体1の振動や、移動体と振動体の加圧力を阻害
することなく振動体1を支持・固定している。
The support member 16 is a thin plate such as a phosphor bronze plate as shown in the plan view of FIG. 5, and three leg portions 16a are sandwiched by the case joint portion 28, and the center portion 16b Is held in the vibrating body 15, thereby supporting and fixing the vibrating body 1 without obstructing the vibration of the vibrating body 1 and the pressing force of the moving body and the vibrating body.

【0074】以上に述べた第2の実施の形態の振動波モ
ータは、従来例の振動波モータの約10倍の出力および
出力トルクを得ることが可能になった。
The vibration wave motor of the second embodiment described above can obtain an output and an output torque about ten times that of the conventional vibration wave motor.

【0075】なお、第2の実施の形態においては、3組
の振動体と4個の移動体を用いて1個のモータとした
が、必要な出力に応じて振動体や移動体の個数を他の数
としても良い。 (第3の実施の形態)図6は第3の実施の形態を示す。
In the second embodiment, one motor is used by using three sets of vibrating bodies and four moving bodies. However, the number of vibrating bodies and moving bodies may be reduced according to the required output. Other numbers may be used. (Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment.

【0076】図6は第2の実施の形態の振動波駆動装置
としての振動波モータを駆動源として用いたカメラのフ
ィルム給送装置を示している。この図において、Mは上
記振動波モータであり、巻き上げスプール55内に収容
される。51は不図示のカメラ本体に取り付けられる底
板であり、52は振動波モータMの出力軸に固定のギヤ
71の外周ギヤ部に噛合する太陽ギヤ、53はこの太陽
ギヤ52に噛合する遊星ギヤである。これらギヤ52,
53は遊星クラッチを構成し、振動波モータMの回転方
向に応じて二段ギヤ54(54a),56(56a)に
選択的に噛合する。
FIG. 6 shows a film feeder for a camera using a vibration wave motor as a driving source as a vibration wave driving device according to a second embodiment. In this figure, M is the above-mentioned vibration wave motor, which is accommodated in a take-up spool 55. Reference numeral 51 denotes a bottom plate attached to a camera body (not shown); 52, a sun gear meshing with an outer peripheral gear portion of a gear 71 fixed to an output shaft of the vibration wave motor M; 53, a planetary gear meshing with the sun gear 52; is there. These gears 52,
Reference numeral 53 denotes a planetary clutch, which selectively meshes with the two-stage gears 54 (54a) and 56 (56a) according to the rotation direction of the vibration wave motor M.

【0077】二段ギヤ54(54b)は巻き上げスプー
ル55に形成されたギヤ部55aに常時噛合しており、
二段ギヤ56(56b)はウォームギヤ57に常時噛合
している。ウォームギヤ57は、伝達軸58を介してウ
ォームギヤ59に連結されており、ウォームギヤ59は
フォーク62に一体形成されたフォークギヤ61に噛合
している。
The two-stage gear 54 (54b) is always meshed with a gear 55a formed on the take-up spool 55,
The two-stage gear 56 (56b) is always meshed with the worm gear 57. The worm gear 57 is connected to a worm gear 59 via a transmission shaft 58, and the worm gear 59 meshes with a fork gear 61 formed integrally with the fork 62.

【0078】70は底板51に固定された固定部材であ
り、モータM、ギヤ52,56,54を支持している。
Reference numeral 70 denotes a fixing member fixed to the bottom plate 51, and supports the motor M and the gears 52, 56, 54.

【0079】このように構成されたフィルム給送装置で
は、モータMが巻き上げ方向(図中の矢印方向と反対方
向)に回転すると、遊星ギヤ53が図中鎖線53aで示
した位置に移動し、モータ回転力が二段ギヤ54を介し
て巻き上げスプール55に伝達される。これにより、フ
ォーク62にカートリッジ内スプールを係合させてカメ
ラに充填された不図示のフィルムカートリッジのフィル
ムを巻き上げスプール55によって巻き上げることがで
きる。
In the film feeding apparatus having such a configuration, when the motor M rotates in the winding direction (the direction opposite to the direction of the arrow in the figure), the planetary gear 53 moves to the position shown by the chain line 53a in the figure. The motor rotational force is transmitted to the winding spool 55 via the two-stage gear 54. As a result, the film in the film cartridge (not shown) filled in the camera can be wound up by the winding spool 55 by engaging the spool in the cartridge with the fork 62.

【0080】一方、モータMが巻き戻し方向(図中の矢
印方向)に回転すると、遊星ギヤ53が図中実線で示し
た位置に移動し、モータ回転力は二段ギヤ56、ウォー
ムギヤ57、伝達軸58、ウォームギヤ59およびフォ
ークギヤ61を介してフォーク62に伝達される。これ
によりフォーク62に係合したカートリッジ内スプール
を回転駆動してフィルムカートリッジにフィルムを巻き
戻すことができる。
On the other hand, when the motor M rotates in the rewinding direction (the direction of the arrow in the figure), the planetary gear 53 moves to the position shown by the solid line in the figure, and the motor rotating force is transmitted to the two-stage gear 56, the worm gear 57, and the transmission gear. The power is transmitted to the fork 62 via the shaft 58, the worm gear 59 and the fork gear 61. As a result, the spool in the cartridge engaged with the fork 62 can be rotationally driven to rewind the film on the film cartridge.

【0081】以上のフィルム給送装置では、第2の実施
の形態の振動波モータを用いているが、第1の実施の形
態の振動波モータを用いるのでもよく、この場合ギヤ7
1は第1の実施の形態の振動体におけるギヤ12を用い
る。
In the above-described film feeder, the vibration wave motor of the second embodiment is used. However, the vibration wave motor of the first embodiment may be used.
1 uses the gear 12 in the vibrating body of the first embodiment.

【0082】このようなフィルム給送装置に第1または
第2の実施の形態にて説明した振動波モータを用いるこ
とにより、フィルムの巻き上げ力や巻き戻し力の強力な
フィルム給送装置を実現できる。
By using the vibration wave motor described in the first or second embodiment for such a film feeding device, a film feeding device having a strong film winding and rewinding force can be realized. .

【0083】なお、上記した各実施形態においては、振
動体を固定し、移動体を移動させるようにしているが、
本発明の振動波駆動装置はこれに限定されるものではな
く、振動体を固定レールに加圧接触させ、該移動体を固
定レールに沿って移動させるようにしてもよく、また振
動体に対して紙やカード等を載置し、紙やカード等を搬
送するようにしたものでも良い。
In each of the above embodiments, the vibrating body is fixed and the moving body is moved.
The vibration wave driving device of the present invention is not limited to this. The vibrating body may be brought into pressure contact with a fixed rail, and the moving body may be moved along the fixed rail. Alternatively, a paper, card, or the like may be placed, and the paper, card, or the like may be transported.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る発明
によれば、圧電素子などの電気−機械エネルギー変換素
子により振動体を構成する起振用振動体部または振動体
柱状部に曲げ振動の合成により形成した進行波で、駆動
面を有する駆動用振動体部または振動体円板部に曲げ変
位の進行波を形成するようにした、すなわち、円板のた
わみ振動を中心軸の曲げ振動に連成させ、駆動用振動体
部または振動体円板部に駆動振動を形成するようにした
ので、駆動用振動体部または振動体円板部の駆動部の径
を大きくすることができ、その結果大出力および大トル
クを得ることができるようになった。
As described above, according to the invention of the present application, bending vibration is applied to the vibrating vibrating part or vibrating body columnar part constituting the vibrating body by the electro-mechanical energy conversion element such as the piezoelectric element. With the traveling wave formed by the combination of the above, a traveling wave of bending displacement is formed on the driving vibrating body portion or the vibrating body disk portion having the driving surface, that is, bending vibration of the disk is caused by bending vibration of the central axis. And the driving vibration is formed on the driving vibrating body portion or the vibrating disk portion, so that the diameter of the driving vibrating portion or the driving portion of the vibrating body disk portion can be increased, As a result, a large output and a large torque can be obtained.

【0085】また、本発明においては、駆動用振動体部
または振動体円板部の駆動部の径に比較して電気−機械
エネルギー変換素子の径を小さくすることができるの
で、経済性に優れた振動波駆動装置を得ることができ
る。
Further, in the present invention, the diameter of the electromechanical energy conversion element can be made smaller than the diameter of the driving portion of the driving vibrating body portion or the vibrating body disk portion. The vibration wave driving device can be obtained.

【0086】また、振動体の中心軸の曲げ振動を生じさ
せる起振用振動体部または振動体柱状部に、切欠き部を
設けることにより、振動体の中心軸の曲げ振動の振幅を
拡大し、その結果、より大きな移動体回転速度を得るこ
とができる。
Further, by providing a cutout portion in the vibrating vibrating body portion or the vibrating body columnar portion that generates bending vibration of the center axis of the vibrating body, the amplitude of the bending vibration of the center axis of the vibrating body can be increased. As a result, a higher moving body rotation speed can be obtained.

【0087】さらに、振動体の駆動用振動体部または円
板部に、例えば接触体と加圧接触する凸部を設けたの
で、振動体の駆動用振動体部または円板部のたわみ振動
で生ずる周方向変位を拡大し、その結果、より大きな回
転速度を得ることができる。
Further, since the convex portion which comes into contact with the contact body under pressure is provided on the driving vibrating body portion or the disk portion of the vibrating body, for example, the driving vibrating body portion or the disk portion of the vibrating body is flexibly vibrated. The resulting circumferential displacement is enlarged, so that a higher rotational speed can be obtained.

【0088】また、振動体の軸方向両側部にそれぞれ例
えば円板部を結合し、振動体の形状および振動モード
が、柱状部を2分する面を中心に対称な形状であること
を利用して、各々の円板部に対応して接触体をそれぞれ
もうけたので、さらに大きい出力およびトルクを得るこ
とができる。さらには、この振動体を複数組用意し、こ
れに対応して接触体を用意することで、さらに大きい出
力およびトルクを得ることができる。
Further, for example, disk portions are connected to both sides in the axial direction of the vibrating body, and the shape and the vibration mode of the vibrating body are symmetrical with respect to a plane bisecting the columnar part. Therefore, since a contact body is provided corresponding to each disk portion, a larger output and torque can be obtained. Furthermore, a larger output and torque can be obtained by preparing a plurality of sets of the vibrating bodies and preparing the contact bodies correspondingly.

【0089】また、従来振動体と接触体(移動体)の加
圧力を増して大トルクを得る場合には、摩擦接触部材の
摩耗により寿命が短くなっていたが、このようなことも
ない。
Further, conventionally, when a large torque is obtained by increasing the pressing force between the vibrating body and the contact body (moving body), the life has been shortened due to wear of the friction contact member, but this is not the case.

【0090】また、このようなモータで被駆動体を駆動
することにより、高性能の振動波駆動装置を得ることが
できる。
By driving the driven body with such a motor, a high-performance vibration wave driving device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の振動波モータの断
面図。
FIG. 1 is a sectional view of a vibration wave motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の摩擦接触部材の斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the friction contact member of FIG.

【図3】図1の振動波モータの軸曲げ−円板たわみ連成
モードを説明する図。
FIG. 3 is a view for explaining a shaft bending-disk deflection coupled mode of the vibration wave motor of FIG. 1;

【図4】本発明の第2の実施の形態の振動波モータの断
面図。
FIG. 4 is a sectional view of a vibration wave motor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図3の支持部材の平面図。FIG. 5 is a plan view of the support member of FIG. 3;

【図6】本発明の第3の実施の形態であるカメラの給送
装置の斜視図。
FIG. 6 is a perspective view of a camera feeding device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来の振動波モータの断面図。FIG. 7 is a sectional view of a conventional vibration wave motor.

【図8】図7の摩擦接触部の拡大断面図。FIG. 8 is an enlarged sectional view of the friction contact portion of FIG. 7;

【図9】(a)、(b)は図7のモータの振動状態を示
す図。
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a vibration state of the motor of FIG. 7;

【図10】図1の圧電素子の斜視図。FIG. 10 is a perspective view of the piezoelectric element of FIG. 1;

【図11】図1の振動波モータの振動体の振動状態を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing a vibration state of a vibration body of the vibration wave motor of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,15 振動体 2 摩擦接触部材 3 円板 4 弾性体 5 圧電素子 6 給電部材 7 押え体 8 支持体 9,18 ナット 10,19 移動体 11 フランジ 12 ギヤ 13,24 加圧バネ 14 上部ナット 16 支持部材 17 中空ボルト 20 移動体固定部材 21 ケース 22 スラスト軸受 1, 15 Vibration body 2 Friction contact member 3 Disk 4 Elastic body 5 Piezoelectric element 6 Power supply member 7 Holding body 8 Support 9, 18 Nut 10, 19 Moving body 11 Flange 12 Gear 13, 24 Pressure spring 14 Upper nut 16 Supporting member 17 Hollow bolt 20 Moving body fixing member 21 Case 22 Thrust bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H680 AA01 AA04 AA19 BB03 BB16 BB19 BB20 BC01 CC07 DD01 DD02 DD15 DD23 DD27 DD39 DD40 DD53 DD55 DD57 DD66 DD74 DD83 DD85 DD92 DD97 EE07 EE10 EE12 EE13 FF04 FF08 FF13 FF33 FF36 GG25 GG27  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動用の電気−機械エネルギー変換素子
に交番信号を印加することにより、駆動用の振動が形成
される振動体を有する振動波駆動装置において、 前記振動体は、前記電気−機械エネルギー変換素子によ
り起振用の進行波が形成される起振用振動体部と、前記
起振用振動体部の振動により励振されて駆動用進行波が
形成される駆動用振動体部とが一体に形成されることを
特徴とする振動波駆動装置。
1. A vibration wave driving device having a vibrating body in which driving vibration is formed by applying an alternating signal to a driving electro-mechanical energy conversion element, wherein the vibrating body includes the electro-mechanical energy converting element. A vibrating vibrator for generating a traveling wave for excitation by the energy conversion element, and a driving vibrator for generating a traveling wave for driving excited by the vibration of the vibrating vibrator. A vibration wave driving device which is formed integrally.
【請求項2】 駆動用の電気−機械エネルギー変換素子
に交番信号を印加することにより、駆動用の振動が形成
される振動体と、前記振動体と加圧接触する接触体とを
有し、前記振動体と前記接触体とが相対移動する振動波
駆動装置において、 前記振動体は、前記電気−機械エネルギー変換素子によ
り起振用の進行波が形成される起振用振動体部と、前記
起振用振動体部の振動により励振されて駆動用進行波が
形成される駆動用振動体部とが一体に形成されることを
特徴とする振動波駆動装置。
2. A vibrator in which vibration for driving is formed by applying an alternating signal to an electro-mechanical energy conversion element for driving, and a contact body in pressurized contact with the vibrator, In the vibration wave driving device in which the vibrating body and the contact body relatively move, the vibrating body includes a vibrating vibrating body portion in which a traveling wave for vibrating is formed by the electro-mechanical energy conversion element; A vibration wave driving device, wherein a driving vibrator portion, which is excited by the vibration of the vibrating vibrator portion to form a driving traveling wave, is integrally formed.
【請求項3】 前記振動体の起振用振動体部は柱状に形
成され、前記駆動用振動体部は円板状に形成され、前記
起振用振動体部の軸中心と前記駆動用振動体部の軸中心
とを略一致させて一体に形成したことを特徴とする請求
項1または2に記載の振動波駆動装置。
3. The vibrating body for vibration of the vibrating body is formed in a column shape, the vibrating body for driving is formed in a disk shape, and the center of the axis of the vibrating body for vibration and the driving vibration are formed. The vibration wave driving device according to claim 1, wherein the vibration wave driving device is formed integrally with the body portion so as to substantially coincide with an axis center thereof.
【請求項4】 前記振動体の起振用振動体部には前記電
気−機械エネルギー変換素子により曲げ振動の合成で起
振用の進行波が形成され、前記駆動用振動体部には、前
記起振用の進行波により、前記駆動用振動体部の平面方
向における曲げ変位による駆動用の進行波が形成される
ことを特徴とする請求項1、2または3に記載の振動波
駆動装置。
4. A traveling wave for vibration is formed in the vibration body for vibration of the vibrating body by synthesizing bending vibration by the electro-mechanical energy conversion element, and in the vibration body for driving, The vibration wave driving device according to claim 1, 2 or 3, wherein the driving vibration wave forms a driving traveling wave due to a bending displacement in a planar direction of the driving vibrator portion.
【請求項5】 前記振動体の前記起振用振動体部は、振
動変位拡大用の切欠き部を有することを特徴とする請求
項1、2、3または4に記載の振動波駆動装置。
5. The vibration wave driving device according to claim 1, wherein the vibrating vibrator portion of the vibrator has a cutout portion for expanding vibration displacement.
【請求項6】 前記振動体は、前記駆動用振動体部の駆
動用進行波が形成される駆動面を凸部としたことを特徴
とする請求項1、2、3、4または5に記載の振動波駆
動装置。
6. The vibrating body according to claim 1, wherein the driving surface of the driving vibrating body on which a driving traveling wave is formed is a convex portion. Vibration wave driving device.
【請求項7】 前記接触体を移動体とし、回転駆動され
る前記接触体の回転力が伝達されて出力を取り出す回転
出力部材を有することを特徴とする請求項2、3、4、
5または6に記載の振動波駆動装置。
7. A rotary output member, wherein the contact body is a moving body, and a rotary output member is provided for transmitting the rotational force of the rotationally driven contact body and taking out an output.
7. The vibration wave driving device according to 5 or 6.
【請求項8】 駆動用の電気−機械エネルギー変換素子
に交番信号を印加することにより、駆動面に駆動のため
の振動を形成する振動体と、前記振動体の駆動面に加圧
手段を介して接触する接触体とを有し、前記振動体と前
記接触体とは摩擦駆動により相対移動する振動波駆動装
置において、 前記振動体は、前記電気−機械エネルギー変換素子の駆
動により中心軸に対して曲げ振動を発生する振動体柱状
部と、前記振動体柱状部の中心軸に直交する円板のたわ
み振動を発生する振動体円板部を有し、前記振動体円板
部のたわみ振動モードと前記振動体柱状部の中心軸の曲
げ振動モードの連成振動を生じさせることによって、振
動体の摩擦接触部に駆動のための振動を生じさせること
を特徴とする振動波駆動装置。
8. A vibrating body for generating vibration for driving on a driving surface by applying an alternating signal to a driving electro-mechanical energy conversion element, and a driving means for driving the vibrating body via a pressing means. A vibrating wave drive device, wherein the vibrating body and the contact body relatively move by friction drive, wherein the vibrating body is moved with respect to a central axis by driving the electro-mechanical energy conversion element. A vibrating body columnar portion that generates bending vibrations, and a vibrating body disk portion that generates flexural vibration of a disk orthogonal to a central axis of the vibrating body columnar portion. And a vibration for driving a friction contact portion of the vibrating body by generating a coupled vibration of a bending vibration mode of a central axis of the vibrating body columnar portion.
【請求項9】 中心軸の曲げ振動モードを生じさせる振
動体柱状部に、中心軸に垂直な平面での断面積が他の部
分よりも小さいくびれ部を有することを特徴とする請求
項8に記載の振動波駆動装置。
9. The vibrating body columnar portion that generates the bending vibration mode of the central axis has a constricted portion having a smaller sectional area on a plane perpendicular to the central axis than other portions. The vibration wave driving device as described in the above.
【請求項10】 円板のたわみ振動モードを生じさせる
前記振動体円板部に、前記接触体と加圧接触する径方向
から見て凸形状の摩擦接触部を有することを特徴とする
請求項8または9に記載の振動波駆動装置。
10. The vibrating body disk portion for generating a flexural vibration mode of a disk has a frictional contact portion having a convex shape as viewed from a radial direction in which the vibrating body makes pressure contact with the contact body. 10. The vibration wave driving device according to 8 or 9.
【請求項11】 前記振動体は、前記振動体柱状部の軸
方向に対して対称の位置に前記振動体円板部を設け、前
記各振動体円板部の摩擦接触部に対応して前記接触体を
それぞれ配置したことを特徴とする請求項8、9または
10に記載の振動波駆動装置。
11. The vibrating body is provided with the vibrating body disk portions at positions symmetrical with respect to an axial direction of the vibrating body columnar portion, and the vibrating body corresponds to a friction contact portion of each vibrating body disk portion. The vibration wave driving device according to claim 8, 9 or 10, wherein the contact bodies are arranged respectively.
【請求項12】 前記接触体を移動体とし、回転駆動さ
れる前記接触体の回転力が伝達されて出力を取り出す回
転出力部材を有することを特徴とする請求項8、9、1
0、または11に記載の振動波駆動装置。
12. A rotary output member, wherein the contact body is a moving body, and a rotary output member is provided for transmitting a rotational force of the rotationally driven contact body to take out an output.
12. The vibration wave driving device according to 0 or 11.
【請求項13】 軸方向に沿って前記振動体を複数組配
置し、前記複数組の各振動体に対応の前記各接触体の出
力を取り出すようにしたことを特徴とする請求項11に
記載の振動波駆動装置。
13. The apparatus according to claim 11, wherein a plurality of sets of said vibrators are arranged along an axial direction, and an output of each said contact body corresponding to each of said plurality of sets of vibrators is taken out. Vibration wave driving device.
【請求項14】 前記振動体の駆動力を用いて被駆動体
を駆動することを特徴とする請求項1、3、4、5また
は6に振動波駆動装置。
14. The vibration wave driving device according to claim 1, wherein the driven body is driven by using the driving force of the vibrating body.
【請求項15】 前記接触体の駆動力を用いて被駆動体
を駆動することを特徴とする請求項2ないし13のいず
れかに記載の振動波駆動装置。
15. The vibration wave driving device according to claim 2, wherein the driven body is driven using the driving force of the contact body.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1225681A2 (en) * 2001-01-22 2002-07-24 Canon Kabushiki Kaisha Vibration element and vibration wave driving apparatus
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