JP2001186781A - Vibration actuator - Google Patents

Vibration actuator

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JP2001186781A
JP2001186781A JP36888599A JP36888599A JP2001186781A JP 2001186781 A JP2001186781 A JP 2001186781A JP 36888599 A JP36888599 A JP 36888599A JP 36888599 A JP36888599 A JP 36888599A JP 2001186781 A JP2001186781 A JP 2001186781A
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JP
Japan
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vibrator
pressing
relative motion
vibration actuator
motion member
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Application number
JP36888599A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Okazaki
光宏 岡崎
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration actuator that can have superior driving efficiency since applied pressure does not disturb the movement of a traveling element although the size is small, the structure is simple, and the price is low. SOLUTION: A tabular part 30a of a relative movement member 30 is held between a vibrator 10 being fixed to a base part wall 40a and a bearing 16 where urging force is given by a torsion spring 14 via a pressure arm 15 for applying pressure. Also, the relative movement member 30 is subjected to loose fitting to a guide shaft 31 where a cylinder part 30b is placed at a position other than a pressure direction, thus preventing frictional resistance from being generated by applied pressure in the guide shaft 31, and hence efficiently setting elliptical vibration generated by a vibrator 10 to linear movement.

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、電気機械変換素子
からなる振動子の振動を利用した振動アクチュエータで
あって、特に移動子の支持方法を改良した振動アクチュ
エータ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 actuator utilizing the vibration of a vibrator made of an electromechanical transducer, and more particularly to a vibration actuator having an improved method for supporting a moving element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の振動アクチュエータは、
PZT等の電気機械変換素子に電気信号を与えることに
より発生する振動を利用して、移動子を移動させてい
た。この移動子は、振動子を固定子側に設け、相対運動
部材が移動子となるものと、相対運動部材が固定子側に
なり、振動子自体が移動子となるものとがある。これら
移動子の形態に違いがあるものの、いずれの場合におい
ても、振動子と相対運動部材との間に少なくとも一方か
ら他方へ加圧することが必要であった。また、移動子
は、振動子から得る駆動力により効率よく移動すること
ができるように、ガイド装置を有しており、移動子の姿
勢及び移動方向を規制されていた。例えば、特開平8−
237971号公報では、平行に並んだ2本のガイド軸
と、これら2本のガイド軸に嵌合した移動子を設け、こ
の移動子に振動子を加圧することにより移動子を駆動す
る振動アクチュエータが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of vibration actuator has
The moving element has been moved by using vibration generated by giving an electric signal to an electromechanical transducer such as PZT. In this mover, a vibrator is provided on the stator side, and the relative motion member is a mover, and the relative motion member is on the stator side, and the vibrator itself is a mover. Although there are differences in the shapes of these moving elements, in any case, it is necessary to pressurize at least one of the moving elements and the relative moving member from the other. Further, the moving element has a guide device so that the moving element can be moved efficiently by the driving force obtained from the vibrator, and the posture and the moving direction of the moving element are restricted. For example, JP-A-8-
In Japanese Patent No. 237971, there is provided a vibration actuator which includes two guide shafts arranged in parallel and a movable member fitted to the two guide shafts, and drives the movable member by pressing the vibrator against the movable member. It has been disclosed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の振動ア
クチュエータは、加圧力をガイド装置で受け止めるた
め、ガイド装置の摩擦部において加圧力による垂直抗力
が発生し、摩擦抵抗が高くなるという問題があった。例
えば、特開平8−237971号公報に示された振動ア
クチュエータでは、振動子の加圧力の方向をどの方向に
しても、その加圧力が、ガイド軸に作用して、摩擦抵抗
を高くしていた。その結果、振動子の振動エネルギを効
率よく移動運動に変換することができなかった。一方、
移動子が加圧力を受ける位置に、リニアガイドや、転が
り軸受けを並べる等の方法により、摩擦力を低下させる
ことも行われていた。これらの方法は、摩擦抵抗を下げ
る点では、有効に作用するが、リニアガイドは、高い精
度が必要であり、また、転がり軸受けも多数配置する必
要があり、いずれの場合も、装置が高価であるという問
題があった。更に、どちらの場合も移動範囲全域に渡り
配置する必要があり、振動アクチュエータを小型化する
ことができないという問題もあった。
However, the conventional vibration actuator has a problem in that since the pressing force is received by the guide device, a normal force is generated at the friction portion of the guide device by the pressing force, and the frictional resistance is increased. Was. For example, in the vibration actuator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-237971, the force applied to the vibrator in any direction acts on the guide shaft to increase the frictional resistance. . As a result, it was not possible to efficiently convert the vibration energy of the vibrator into a moving motion. on the other hand,
In some cases, the frictional force has been reduced by, for example, arranging a linear guide or a rolling bearing at a position where the moving element receives a pressing force. These methods work effectively in terms of lowering frictional resistance, but the linear guide requires high accuracy, and also requires a large number of rolling bearings to be arranged. There was a problem. Further, in both cases, it is necessary to dispose the vibration actuator over the entire movement range, and there is a problem that the vibration actuator cannot be downsized.

【0004】本発明の課題は、小型で簡単な構造であっ
て低価格でありながら、加圧力が移動子の移動を妨げる
ことがないために駆動効率が高い振動アクチュエータを
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vibration actuator which has a small and simple structure, is inexpensive, and has a high driving efficiency because a pressing force does not hinder the movement of a moving element.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。すな
わち、請求項1の発明は、電気機械変換素子からなる振
動子(10)と、前記振動子と相対的に移動する相対運
動部材(30)と、前記振動子と前記相対運動部材との
間に加圧力を働かせる加圧部(14,15)と、前記加
圧部の加圧方向以外に配置され、前記相対運動部材を軸
方向に移動可能にガイドするガイド軸(31)とを備え
る振動アクチュエータである。
The present invention solves the above-mentioned problems by the following means. In addition, in order to make it easy to understand, description is given with reference numerals corresponding to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this. That is, the invention according to claim 1 provides a vibrator (10) composed of an electromechanical transducer, a relative motion member (30) that moves relatively to the vibrator, and a device between the vibrator and the relative motion member. A pressure unit (14, 15) for applying a pressing force to the pressure unit, and a guide shaft (31) arranged in a direction other than the pressure direction of the pressure unit and guiding the relative motion member to be movable in the axial direction. Actuator.

【0006】請求項2の発明は、電気機械変換素子から
なる振動子(10)と、前記振動子と相対的に移動する
相対運動部材(32)と、前記振動子と前記相対運動部
材との間に加圧力を働かせる加圧部(14,15)と、
前記振動子及び前記加圧部が設けられ、前記相対運動部
材に対して移動する移動台(33)と、前記加圧部の加
圧方向以外に配置され、前記移動台を軸方向に移動可能
にガイドするガイド軸(31)とを備える振動アクチュ
エータである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a vibrator (10) comprising an electromechanical transducer, a relative motion member (32) moving relatively to the vibrator, and a vibrator and the relative motion member. Pressurizing units (14, 15) for applying a pressing force between them,
A movable table (33) provided with the vibrator and the pressurizing unit and moving relative to the relative motion member, and a movable table (33) arranged in a direction other than the pressing direction of the pressurizing unit and capable of axially moving the movable table And a guide shaft (31) for guiding the vibration.

【0007】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
に記載の振動アクチュエータにおいて、前記加圧部(1
4,15)の加圧方向は、加圧位置を通り前記ガイド軸
(31)を中心とする仮想の円の加圧位置における接線
方向と一致することを特徴とする振動アクチュエータで
ある。
[0007] The third aspect of the present invention is the first or second aspect.
In the vibration actuator described in (1), the pressing unit (1)
The vibrating actuator is characterized in that the pressing direction of (4, 15) passes through the pressing position and coincides with the tangential direction at the pressing position of a virtual circle centered on the guide shaft (31).

【0008】請求項4の発明は、請求項1から請求項3
までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータにおい
て、前記加圧部(14,15)の前記相対運動部材(3
0,32)との接触部にあって、前記相対運動部材との
摩擦抵抗を低減する低摩擦部(16)を備えることを特
徴とする振動アクチュエータである。
[0008] The invention of claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
In the vibration actuator according to any one of the above, the relative movement member (3) of the pressing portion (14, 15)
0, 32), the vibration actuator having a low friction portion (16) for reducing frictional resistance with the relative motion member.

【0009】請求項5の発明は、請求項1から請求項4
までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータにおい
て、前記低摩擦部(16)は、前記加圧部の加圧方向で
前記振動子と前記相対運動部材を挟んだ反対側に配置さ
れていることを特徴とする振動アクチュエータである。
[0009] The invention of claim 5 is the invention of claims 1 to 4.
In the vibration actuator according to any one of the above, the low friction portion (16) is disposed on the opposite side of the vibrator and the relative motion member in a pressing direction of the pressing portion. A vibration actuator characterized by the following.

【0010】請求項6の発明は、請求項1から請求項5
までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータにおい
て、前記低摩擦部(16)は、回転自在な転がり部材又
は材料自体の摩擦係数が小さい滑り部材であることを特
徴とする振動アクチュエータである。
The invention of claim 6 is the invention of claims 1 to 5
The vibration actuator according to any one of the preceding claims, wherein the low friction portion (16) is a rotatable rolling member or a sliding member having a small friction coefficient of the material itself.

【0011】請求項7の発明は、請求項1から請求項6
までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータにおい
て、前記相対運動部材(30,32)又は前記移動台
(33)は、前記加圧部の加圧方向に所定量移動可能で
あることを特徴とする振動アクチュエータである。
[0011] The invention of claim 7 is the invention of claims 1 to 6.
The vibration actuator according to any one of the above, wherein the relative motion member (30, 32) or the moving table (33) is movable by a predetermined amount in a pressing direction of the pressing unit. Vibration actuator.

【0012】請求項8の発明は、請求項1から請求項6
までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータにおい
て、前記相対運動部材(30,32)又は前記移動台
(33)は、前記ガイド軸(31)回りに所定量回転可
能であることを特徴とする振動アクチュエータである。
The invention according to claim 8 is the invention according to claims 1 to 6.
The vibration actuator according to any one of the above, wherein the relative movement member (30, 32) or the movable table (33) is rotatable by a predetermined amount around the guide shaft (31). It is a vibration actuator.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しく説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明による振動アクチュエ
ータの第1実施形態の全体図である。振動アクチュエー
タ1は、振動子10,相対運動部材30,ガイド軸3
1,ねじりばね14,加圧腕15,ベアリング16,ベ
ース部40等を有する。
Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is an overall view of a first embodiment of a vibration actuator according to the present invention. The vibration actuator 1 includes a vibrator 10, a relative motion member 30, a guide shaft 3
1, a torsion spring 14, a pressure arm 15, a bearing 16, a base 40, and the like.

【0014】振動アクチュエータ1は、径方向対称伸び
振動モードと非軸対称面内振動モードとを利用した振動
アクチュエータである。図2は、振動アクチュエータ1
の振動子10の振動による駆動原理を説明する図であ
る。振動子10は、圧電素子11と、電極12,図示さ
れていない摺動材等とを備えている。圧電素子11は、
例えば、PZTなどの圧電材料をドーナツ板形状に形成
し、全面を板厚方向に分極したものである。このドーナ
ツ板形状は、径方向対称伸び振動モード(R,1)と非
軸対称面内振動モード((1,1))の共振周波数がほ
ぼ等しくなるように設計、製造されている。
The vibration actuator 1 is a vibration actuator using a radially symmetric elongation vibration mode and a non-axially symmetric in-plane vibration mode. FIG. 2 shows the vibration actuator 1
FIG. 4 is a diagram for explaining a driving principle based on vibration of a vibrator 10. The vibrator 10 includes a piezoelectric element 11, an electrode 12, a sliding member (not shown), and the like. The piezoelectric element 11
For example, a piezoelectric material such as PZT is formed into a donut plate shape, and the entire surface is polarized in the plate thickness direction. This donut plate shape is designed and manufactured such that the resonance frequencies of the radially symmetric elongation vibration mode (R, 1) and the non-axisymmetric in-plane vibration mode ((1, 1)) are substantially equal.

【0015】この圧電素子11は、表面には、扇形の第
1,第2の電極12a,12bが形成されており[図2
(A)]、裏面には、ほぼ全面に第3の電極12cが形
成されている[図2(B)]。
The piezoelectric element 11 has fan-shaped first and second electrodes 12a and 12b formed on the surface thereof [FIG.
(A)], a third electrode 12c is formed on almost the entire back surface [FIG. 2 (B)].

【0016】振動子10は、発振器,移相器,増幅器等
を含む駆動電圧発生装置によって、第1の電極12aに
は、第1の交流電圧が印加される。また、第2の電極1
2bには、第1の交流電圧とは、電気的に位相が(π/
2)だけ異なる第2の交流電圧が印加される。裏面の第
3の電極12cは、GND電位に接続される。
A first AC voltage is applied to the first electrode 12a of the vibrator 10 by a driving voltage generator including an oscillator, a phase shifter, an amplifier and the like. Also, the second electrode 1
2b has an electrical phase (π /
A second AC voltage that differs by 2) is applied. The third electrode 12c on the back surface is connected to the GND potential.

【0017】この振動子10は、交流電圧の周波数を2
つの振動モードの共振周波数に近づけることによって、
2つのモードで共振し、径方向対称伸び振動と、非軸対
称面内振動とが同時に発生する。
The vibrator 10 has a frequency of AC voltage of 2
By approaching the resonance frequency of the two vibration modes,
Resonating in two modes, radially symmetric elongational vibration and non-axisymmetric in-plane vibration occur simultaneously.

【0018】径方向対称伸び振動(R,1)は、図2
(C)に示すように、A点を節とした放射方向(径方
向)の対称な伸縮振動であり、C1,C2点では、径方
向の成分Urをもつ。また、非軸対称面内振動((1,
1))は、図2(D)に示すように、B1,B2点を節
として、破線で示すように、同一面内で潰れる(ひしゃ
げる)ような変形を、図2(D)の左右に繰り返す屈曲
振動であり、円周上のC1,C2点では、矢印方向の変
位成分Uθをもつ。そして、振動子10は、C1,C2
点(駆動力取出部)の位置に、2つの振動が合成された
変位として、図2(A)に示すような楕円運動が発生す
る。このとき、振動子10に設けられた摺動材13と相
対運動部材30との間には、相対運動部材30の移動方
向に摩擦力が発生し、相対運動部材30の直進駆動力を
得ることができる。
The radially symmetric elongational vibration (R, 1) is shown in FIG.
As shown in (C), the vibration is a symmetrical expansion / contraction vibration in the radial direction (radial direction) with node A as a node, and has radial components Ur at points C1 and C2. In addition, non-axisymmetric in-plane vibration ((1,
1)), as shown in FIG. 2 (D), using the points B1 and B2 as nodes, as shown by a broken line, a deformation such as crushing (shattering) in the same plane is performed by changing the left and right directions in FIG. 2 (D). , And has a displacement component Uθ in the direction of the arrow at points C1 and C2 on the circumference. Then, the vibrator 10 includes C1, C2
An elliptical motion as shown in FIG. 2A is generated as a displacement obtained by combining two vibrations at a position of a point (a driving force extracting portion). At this time, a frictional force is generated between the sliding member 13 provided on the vibrator 10 and the relative moving member 30 in the moving direction of the relative moving member 30 to obtain the linear driving force of the relative moving member 30. Can be.

【0019】図3は、第1実施形態における振動アクチ
ュエータ1を振動子10の直前で振動面に平行な面で切
った断面図である。図4は、ねじりばね14及び手前に
ある支柱40bを除いた振動アクチュエータ1の側面図
である。以下、図1,図3,図4を適宜参照して、振動
アクチュエータ1の構成を説明する。第1実施形態にお
いては、移動子となるのは、相対運動部材30であり、
振動子10は、固定子である。振動子10は、ベース部
壁40aに固定された支持部21が中央の孔に挿入され
ることにより固定される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vibration actuator 1 according to the first embodiment taken along a plane parallel to the vibration plane immediately before the vibrator 10. FIG. 4 is a side view of the vibration actuator 1 excluding the torsion spring 14 and the support 40b in the foreground. Hereinafter, the configuration of the vibration actuator 1 will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the moving element is the relative movement member 30,
The vibrator 10 is a stator. The vibrator 10 is fixed by inserting the support portion 21 fixed to the base portion wall 40a into the center hole.

【0020】相対運動部材30は、振動子10を固定子
とするのに対して移動子の役割を果たす。相対運動部材
30は、移動ストローク以上の長さを有した板状部30
aと円筒部30bとからなり、円筒部30bは、ガイド
軸31に対応した丸孔を有し、この丸孔がガイド軸31
に対して、相対運動部材30の位置決めに十分なはめあ
い精度及び嵌合長を有するように、すき間嵌合すること
により、直線移動可能な方向が振動子10の発生する楕
円運動の駆動方向となるように規制される。また、相対
運動部材30は、振動子10の摺動材13と後述するベ
アリング16とに挟まれており、ベアリング16が相対
運動部材30を摺動材13に対して加圧している。
The relative motion member 30 functions as a moving element while the vibrator 10 serves as a stator. The relative movement member 30 has a plate-like portion 30 having a length equal to or longer than the movement stroke.
a and a cylindrical portion 30b, and the cylindrical portion 30b has a round hole corresponding to the guide shaft 31.
On the other hand, by performing the gap fitting so that the fitting accuracy and the fitting length are sufficient for positioning the relative motion member 30, the direction in which the linear movement is possible becomes the driving direction of the elliptical motion generated by the vibrator 10. Is regulated as follows. The relative motion member 30 is sandwiched between a sliding member 13 of the vibrator 10 and a bearing 16 described later, and the bearing 16 presses the relative motion member 30 against the sliding member 13.

【0021】ガイド軸31は、相対運動部材30の丸孔
にすき間嵌合して、相対運動部材30の移動をガイドす
る表面が滑らかな丸棒であり、ベース部40の支柱部4
0bによりベース部40に固定されている。
The guide shaft 31 is a round bar having a smooth surface that guides the movement of the relative motion member 30 by fitting into the round hole of the relative motion member 30 with a clearance.
0b is fixed to the base portion 40.

【0022】ねじりばね14は、加圧腕15の軸15a
に中央を巻掛けた、ねじりばねであり、一端がベース部
40に固定され、もう一端が加圧腕15に掛けられてい
る。ねじりばね14は、所定量チャージした状態で加圧
腕15に掛けられており、ベアリング16において所定
の加圧力量が生じるような付勢力を加圧腕15に与えて
いる。
The torsion spring 14 is provided with a shaft 15 a of the pressing arm 15.
, A torsion spring wound around the center, one end of which is fixed to the base 40 and the other end of which is hung on the pressing arm 15. The torsion spring 14 is applied to the pressing arm 15 in a charged state by a predetermined amount, and applies an urging force to the pressing arm 15 to generate a predetermined pressing force amount in the bearing 16.

【0023】加圧腕15は、軸15aを中心にして滑ら
かに回転可能な状態でベース部壁40aに取り付けられ
ており、ねじりばね14の付勢力により、軸15aを中
心としたモーメント(図3、矢印M)が発生し、ベアリ
ング16において所定の加圧力を生じている。ここで、
ベアリング16が相対運動部材を加圧する位置における
加圧力の加圧方向は、ガイド軸31を回転中心として、
加圧位置を通る仮想円の接線方向を向いている。
The pressing arm 15 is attached to the base wall 40a so as to be rotatable smoothly about the shaft 15a. The urging force of the torsion spring 14 causes a moment about the shaft 15a (see FIG. 3). , Arrow M), and a predetermined pressure is generated in the bearing 16. here,
The pressing direction of the pressing force at the position where the bearing 16 presses the relative motion member is such that the guide shaft 31 is the center of rotation.
It points in the tangential direction of the virtual circle passing through the pressing position.

【0024】ベアリング16は、加圧腕15からの加圧
力により相対運動部材30を振動子10に対して加圧
(図3、矢印F)すると共に、加圧力が及ぼす垂直抗力
による相対運動部材30の摩擦ロスを低減させるための
低摩擦部材である。ベアリング16は、転がり軸受けで
あるため、上記摩擦ロスが非常に少ない。
The bearing 16 presses the relative motion member 30 against the vibrator 10 by the pressurizing force from the pressurizing arm 15 (arrow F in FIG. 3), and also controls the relative motion member 30 by the normal force exerted by the pressurizing force. Is a low-friction member for reducing the friction loss. Since the bearing 16 is a rolling bearing, the friction loss is very small.

【0025】ベース部40は、振動アクチュエータ1の
土台となるベースであり、ベース部壁40aと2つの支
柱40bを有している。ベース部壁40aには、支持部
21及び軸15aが垂直に固定されており、支柱40b
には、ガイド軸31が固定されている。
The base portion 40 is a base serving as a base of the vibration actuator 1, and has a base portion wall 40a and two columns 40b. The support portion 21 and the shaft 15a are vertically fixed to the base portion wall 40a.
, A guide shaft 31 is fixed.

【0026】相対運動部材30は、ガイド軸31により
6自由度の内、ガイド軸31の軸方向とガイド軸31の
軸回り以外の4自由度について位置規制しており、ガイ
ド軸31の軸方向の自由度は、振動子10に設けられた
摺動材13と相対運動部材30との間の摩擦力により位
置決めされる。
The position of the relative motion member 30 is regulated by the guide shaft 31 in four degrees of freedom other than the axial direction of the guide shaft 31 and around the axis of the guide shaft 31 out of the six degrees of freedom. Is determined by the frictional force between the sliding member 13 provided on the vibrator 10 and the relative motion member 30.

【0027】ガイド軸31の軸回りの自由度は、ベアリ
ング16が相対運動部材30を振動子10に対して加圧
することにより、位置決めされている。従って、振動子
10は、加圧方向に可動状態で取り付けられる必要がな
く、ベース部壁40aに固定されているので、相対運動
部材30の位置決めは、精度よく行うことができる。
The degree of freedom around the guide shaft 31 is determined by the bearing 16 pressing the relative motion member 30 against the vibrator 10. Therefore, the vibrator 10 does not need to be mounted movably in the pressing direction, and is fixed to the base portion wall 40a, so that the positioning of the relative motion member 30 can be performed with high accuracy.

【0028】また、振動子10と相対運動部材30との
間の加圧力は、振動子10とベアリング16との間のみ
で作用するため、この加圧力がガイド軸31に影響を及
ぼすことはない。従って、加圧力により相対運動部材3
0とガイド軸31との間に摩擦力が発生することはな
い。
Further, since the pressing force between the vibrator 10 and the relative motion member 30 acts only between the vibrator 10 and the bearing 16, this pressing force does not affect the guide shaft 31. . Therefore, the relative motion member 3 is
No frictional force is generated between 0 and the guide shaft 31.

【0029】更に、加圧力が作用する部位には、ベアリ
ング16が設けられているので、加圧力の作用によって
相対運動部材30の移動を妨げることはない。従って、
加圧力は、駆動に必要な振動子10〜相対運動部材30
間の摩擦力を発生させると共に、相対運動部材30の移
動の妨げとなる不要な摩擦抵抗を発生しない。
Further, since the bearing 16 is provided at a portion where the pressing force acts, the movement of the relative motion member 30 is not hindered by the action of the pressing force. Therefore,
The pressing force is applied to the vibrator 10 required for driving and the relative motion member 30.
In addition to generating a frictional force therebetween, unnecessary frictional resistance that hinders movement of the relative motion member 30 is not generated.

【0030】本実施形態によれば、相対運動部材30の
位置決め精度が高く、加圧力による不要な摩擦抵抗が少
ないため効率のよい小型の振動アクチュエータ1を低価
格に作製することができる。
According to this embodiment, since the positioning accuracy of the relative motion member 30 is high and unnecessary frictional resistance due to the pressing force is small, an efficient and compact vibration actuator 1 can be manufactured at low cost.

【0031】(第2実施形態)図5は、本発明の第2実
施形態を示す側面図である。第1実施形態における振動
アクチュエータ1は、振動子10が固定子となり、相対
運動部材30が移動子である例を示したが、第2実施形
態では、これらの関係が逆である。すなわち、第2実施
形態における振動アクチュエータ2は、振動子10が移
動子となり、相対運動部材32が固定子である。尚、第
2実施形態の説明において、第1実施形態と同様の部分
については、同一の符号を付して、重複する説明を適宜
省略する。振動アクチュエータ2は、振動子10,相対
運動部材32,移動台33,ガイド軸31,加圧腕15
−2,ベアリング16,ベース部40等の他、図示しな
い付勢部材等を有する。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a side view showing a second embodiment of the present invention. In the vibration actuator 1 according to the first embodiment, an example is described in which the vibrator 10 is a stator and the relative motion member 30 is a mover. However, in the second embodiment, these relationships are reversed. That is, in the vibration actuator 2 according to the second embodiment, the vibrator 10 is a moving element, and the relative motion member 32 is a stator. In the description of the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the repeated description will be omitted as appropriate. The vibration actuator 2 includes a vibrator 10, a relative motion member 32, a moving table 33, a guide shaft 31, and a pressing arm 15.
-2, a biasing member (not shown) and the like in addition to the bearing 16, the base 40, and the like.

【0032】振動子10は、支持部21を介して移動台
33に固定されており、移動台33と一体となって移動
する移動子の主要部である。
The vibrator 10 is fixed to the moving table 33 via the support 21 and is a main part of the moving element that moves integrally with the moving table 33.

【0033】相対運動部材32は、ベース部壁40aに
固定された板材であり、駆動範囲全体に渡って配置され
ている。
The relative movement member 32 is a plate fixed to the base portion wall 40a, and is disposed over the entire driving range.

【0034】移動台33は、振動子10及び加圧腕15
−2,ベアリング16等を一体に取り付けられた状態で
振動アクチュエータ2の駆動方向に移動する移動子のベ
ースであり、本体部33aと円筒部33bを有してい
る。本体部33aには、振動子10が支持部21を介し
て固定されると共に、ベアリング16及び図示しない付
勢部材が加圧腕15−2を介して固定されている。円筒
部33bは、ガイド軸31に対応した丸孔を有し、この
丸孔がガイド軸31に対して、移動台33の位置決めに
十分なはめあい精度及び嵌合長を有してすき間嵌合する
ことにより、直線移動可能な方向が振動子10の発生す
る楕円運動の駆動方向となるように規制される。
The moving table 33 includes the vibrator 10 and the pressing arm 15.
-2, a base of a moving member that moves in the driving direction of the vibration actuator 2 with the bearing 16 and the like integrally attached, and has a main body portion 33a and a cylindrical portion 33b. The vibrator 10 is fixed to the main body portion 33a via the support portion 21, and the bearing 16 and a biasing member (not shown) are fixed via the pressing arm 15-2. The cylindrical portion 33 b has a round hole corresponding to the guide shaft 31, and this round hole has a clearance fit with the guide shaft 31 with sufficient fitting precision and fitting length for positioning of the movable table 33. Thus, the direction in which the linear movement is possible is restricted so as to be the driving direction of the elliptical motion generated by the vibrator 10.

【0035】加圧腕15−2は、回転中心を本体部33
aに有しており、図示しない付勢部材によりベアリング
16を相対運動部材32に対して加圧する部材である。
なお、付勢部材は、固定端が本体部33aに固定され、
移動端が加圧腕15−2に掛けられているねじりばねで
ある。
The pressing arm 15-2 has a rotation center at the main body 33.
a, which presses the bearing 16 against the relative movement member 32 by an urging member (not shown).
The biasing member has a fixed end fixed to the main body 33a,
The moving end is a torsion spring hung on the pressing arm 15-2.

【0036】ベアリング16は、振動子10との間に相
対運動部材32を挟み込むようにして加圧し、加圧力が
及ぼす垂直抗力による相対運動部材32との摩擦ロスを
低減させるための低摩擦部材である。
The bearing 16 is a low friction member which presses the relative motion member 32 with the vibrator 10 so as to sandwich the relative motion member 32 and reduces a friction loss with the relative motion member 32 due to a normal force exerted by the pressing force. is there.

【0037】加圧力は、相対運動部材32の両側にある
ベアリング16及び振動子10との間にのみ作用するの
で、ガイド軸31には、何ら影響を与えない。従って、
移動台33は、加圧力によって摩擦抵抗等のロスを生じ
ることなく、振動子10が発生する楕円運動を効率よく
直線運動に変換することができる。
Since the pressing force acts only between the bearing 16 and the vibrator 10 on both sides of the relative motion member 32, it does not affect the guide shaft 31 at all. Therefore,
The movable table 33 can efficiently convert the elliptical motion generated by the vibrator 10 into a linear motion without causing a loss such as frictional resistance due to the pressing force.

【0038】本実施形態によれば、加圧力による不要な
摩擦抵抗が少ないため効率のよい小型の振動子10が移
動する振動アクチュエータ2を低価格に作製することが
できる。
According to the present embodiment, since the unnecessary frictional resistance due to the pressing force is small, the vibration actuator 2 in which the efficient small-sized vibrator 10 moves can be manufactured at low cost.

【0039】(変形形態)以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。
(Modifications) Various modifications and changes are possible without being limited to the embodiment described above, and they are also within the equivalent scope of the present invention.

【0040】(1)各実施形態において、ベアリングを
低摩擦部材として使用した例を示したが、これに限ら
ず、例えば、摩擦係数の低いPTFE等の樹脂,潤滑
油,空気浮上,駆動用の振動子とは別の振動子の振動を
利用した半接触振動摩擦等、加圧力による摩擦抵抗を減
少させる滑り部材であってもよい。
(1) In each of the embodiments, an example in which a bearing is used as a low friction member has been described. However, the present invention is not limited to this. A sliding member that reduces frictional resistance due to pressure, such as semi-contact vibration friction using vibration of a vibrator other than the vibrator, may be used.

【0041】(2)各実施形態において、円筒部30b
及び33bは、一続きのパイプ状である例を示したが、
これに限らず、例えば、両端にのみ円筒部を有する形態
であってもよいし、複数ヶ所の円筒部があってもよい。
(2) In each embodiment, the cylindrical portion 30b
And 33b show an example of a continuous pipe,
However, the present invention is not limited to this. For example, the cylindrical portion may be provided only at both ends, or a plurality of cylindrical portions may be provided.

【0042】(3)各実施形態において、振動子は、面
内振動を利用した円環状の振動子を使用する例を示した
が、これに限らず、例えば、縦振動1次モード及び屈曲
振動4次モードを発生させることにより駆動を行う振動
子であってもよいし、縦振動1次モード及びねじり振動
2次モードを発生する振動子であってもよい。
(3) In each of the embodiments, an example has been described in which an annular vibrator utilizing in-plane vibration is used as the vibrator. However, the present invention is not limited to this. For example, a longitudinal vibration primary mode and a bending vibration A vibrator that drives by generating the fourth mode may be used, or a vibrator that generates the primary longitudinal vibration mode and the secondary torsional vibration mode may be used.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項1の
発明によれば、加圧部の加圧方向以外にガイド軸がある
ので、ガイド軸に加圧力が作用せず、摩擦抵抗による損
失を少なくすることができる。
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, since the guide shaft is provided in a direction other than the pressing direction of the pressing portion, no pressing force acts on the guide shaft, and the loss due to frictional resistance occurs. Can be reduced.

【0044】請求項2の発明によれば、移動台を有し、
加圧部の加圧方向以外にガイド軸があるので、振動子自
体が移動する振動アクチュエータであっても、ガイド軸
に加圧力が作用せず、摩擦抵抗による損失を少なくする
ことができる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a moving table,
Since the guide shaft is provided in a direction other than the pressing direction of the pressing unit, even if the vibrator itself moves, the pressing force does not act on the guide shaft, and the loss due to frictional resistance can be reduced.

【0045】請求項3の発明によれば、加圧部の加圧方
向は、ガイド軸を中心とした仮想円の接線方向と一致す
るので、加圧力がガイド軸に全く作用せず、加圧力によ
る摩擦抵抗がガイド軸に発生しなくなり、効率のよい駆
動をすることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the pressing direction of the pressing portion coincides with the tangential direction of the imaginary circle centered on the guide shaft, the pressing force does not act on the guide shaft at all. As a result, the frictional resistance caused by the friction does not occur on the guide shaft, and efficient driving can be performed.

【0046】請求項4の発明によれば、加圧部の相対運
動部材との接触部に低摩擦部を設けたので、加圧力によ
る摩擦抵抗を減少させることができ、相対運動部材の駆
動効率を高くし、駆動を滑らかにすることができる。
According to the fourth aspect of the invention, since the low friction portion is provided at the contact portion of the pressing portion with the relative motion member, the frictional resistance due to the pressing force can be reduced, and the driving efficiency of the relative motion member can be reduced. And drive can be made smoother.

【0047】請求項5の発明によれば、低摩擦部は、振
動子と相対運動部材を挟んだ反対側にあるので、一ヶ所
の低摩擦部で済み、振動アクチュエータを小型で低価格
にすることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the low friction portion is located on the opposite side of the vibrator and the relative motion member, only one low friction portion is required, and the vibration actuator is small and inexpensive. be able to.

【0048】請求項6の発明によれば、低摩擦部は、転
がり部材又は滑り部材であるので、構造が簡単になり、
振動アクチュエータの信頼性が上がり、より低価格にす
ることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the low friction portion is a rolling member or a sliding member, the structure is simplified.
The reliability of the vibration actuator is increased, and the price can be reduced.

【0049】請求項7の発明によれば、相対運動部材又
は移動台は、加圧方向に所定量移動可能であるので、常
に一定の加圧力を得ることができ、安定した駆動をする
ことができる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the relative movement member or the movable table can be moved in the pressing direction by a predetermined amount, a constant pressing force can be always obtained, and stable driving can be performed. it can.

【0050】請求項8の発明によれば、相対運動部材又
は移動台は、ガイド軸回りに所定量回転可能であるの
で、簡単な構成で常に一定の加圧力を得ることができ、
安定した駆動をすることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the relative motion member or the moving table can rotate by a predetermined amount around the guide axis, a constant pressing force can always be obtained with a simple configuration.
Stable driving can be performed.

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

【図1】本発明の第1実施形態を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図2】振動子10の振動による駆動原理を説明する図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a driving principle based on vibration of a vibrator.

【図3】振動アクチュエータ1を振動子10の直前で振
動面に平行な面で切った断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vibration actuator 1 cut in a plane parallel to a vibration plane immediately before a vibrator 10;

【図4】振動アクチュエータ1の側面図である。FIG. 4 is a side view of the vibration actuator 1.

【図5】本発明の第2実施形態を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 振動アクチュエータ 10 振動子 11 圧電素子 13 摺動材 14 ねじりばね 15,15−2 加圧腕 16 ベアリング 30,32 相対運動部材 33 移動台 40 ベース部 1, 2 Vibration actuator 10 Vibrator 11 Piezoelectric element 13 Sliding material 14 Torsion spring 15, 15-2 Pressing arm 16 Bearing 30, 32 Relative motion member 33 Moving table 40 Base

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気機械変換素子からなる振動子と、 前記振動子と相対的に移動する相対運動部材と、 前記振動子と前記相対運動部材との間に加圧力を働かせ
る加圧部と、 前記加圧部の加圧方向以外に配置され、前記相対運動部
材を軸方向に移動可能にガイドするガイド軸と、 を備える振動アクチュエータ。
A vibrator made of an electromechanical transducer, a relative motion member that moves relatively to the vibrator, a pressurizing section that applies a pressing force between the vibrator and the relative motion member, A guide shaft that is arranged in a direction other than the pressing direction of the pressing unit and guides the relative motion member so as to be movable in the axial direction.
【請求項2】 電気機械変換素子からなる振動子と、 前記振動子と相対的に移動する相対運動部材と、 前記振動子と前記相対運動部材との間に加圧力を働かせ
る加圧部と、 前記振動子及び前記加圧部が設けられ、前記相対運動部
材に対して移動する移動台と、 前記加圧部の加圧方向以外に配置され、前記移動台を軸
方向に移動可能にガイドするガイド軸と、 を備える振動アクチュエータ。
2. A vibrator made of an electromechanical transducer, a relative motion member that moves relatively to the vibrator, a pressurizing unit that applies a pressing force between the vibrator and the relative motion member, A moving table provided with the vibrator and the pressurizing unit, the moving table moving with respect to the relative motion member; and a moving table arranged in a direction other than a pressing direction of the pressurizing unit, and guiding the moving table in an axial direction. A vibration actuator comprising: a guide shaft;
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の振動アク
チュエータにおいて、 前記加圧部の加圧方向は、加圧位置を通り前記ガイド軸
を中心とする仮想の円の加圧位置における接線方向と一
致すること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
3. The vibration actuator according to claim 1, wherein a pressing direction of the pressing unit is a tangent at a pressing position of a virtual circle passing through the pressing position and centering on the guide shaft. A vibration actuator, wherein the vibration actuator is aligned with a direction.
【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか1
項に記載の振動アクチュエータにおいて、 前記加圧部の前記相対運動部材との接触部にあって、前
記相対運動部材との摩擦抵抗を低減する低摩擦部を備え
ること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
4. One of claims 1 to 3
The vibration actuator according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a low friction portion at a contact portion of the pressing portion with the relative motion member, the friction portion reducing a frictional resistance with the relative motion member.
【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれか1
項に記載の振動アクチュエータにおいて、 前記低摩擦部は、前記加圧部の加圧方向で前記振動子と
前記相対運動部材を挟んだ反対側に配置されているこ
と、 を特徴とする振動アクチュエータ。
5. The method according to claim 1, wherein:
The vibration actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the low-friction portion is disposed on an opposite side of the vibrator and the relative motion member in a pressing direction of the pressing portion.
【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれか1
項に記載の振動アクチュエータにおいて、 前記低摩擦部は、回転自在な転がり部材又は材料自体の
摩擦係数が小さい滑り部材であること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
6. Any one of claims 1 to 5
The vibration actuator according to claim 1, wherein the low friction portion is a rotatable rolling member or a sliding member having a small friction coefficient of the material itself.
【請求項7】 請求項1から請求項6までのいずれか1
項に記載の振動アクチュエータにおいて、 前記相対運動部材又は前記移動台は、前記加圧部の加圧
方向に所定量移動可能であること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
7. One of claims 1 to 6
The vibration actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the relative movement member or the movable table is movable in a pressing direction of the pressing unit by a predetermined amount.
【請求項8】 請求項1から請求項6までのいずれか1
項に記載の振動アクチュエータにおいて、 前記相対運動部材又は前記移動台は、前記ガイド軸回り
に所定量回転可能であること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
8. Any one of claims 1 to 6
The vibration actuator according to claim 1, wherein the relative movement member or the movable table is rotatable by a predetermined amount around the guide axis.
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