JP2001224186A - Vibration actuator and its manufacturing method - Google Patents

Vibration actuator and its manufacturing method

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JP2001224186A
JP2001224186A JP2000030523A JP2000030523A JP2001224186A JP 2001224186 A JP2001224186 A JP 2001224186A JP 2000030523 A JP2000030523 A JP 2000030523A JP 2000030523 A JP2000030523 A JP 2000030523A JP 2001224186 A JP2001224186 A JP 2001224186A
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vibrator
vibration
vibration actuator
manufacturing
plane
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JP2000030523A
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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, having a fixing support structure which enables fixing support by positioning a vibrator having small gutter and high accuracy without restraining vibration, and can be assembled readily. SOLUTION: This vibration actuator uses a vibrator 10, which generates simultaneously an expanding vibration mode which is symmetric in the radial direction and expands and contracts in the radiation direction and an in-plane vibration mode, which is not axially symmetric and bends axially asymmerically in the same plane. The vibrator 10 is provided with a piezoelectric element 11 and sliding material 13, and generates vibration which drives a relative movement member 30. For fixing the vibrator 10 to a base 20, coming-off is prevented by using a part 22c preventing coming-off which is formed by thermal deformation at the tip of a position regulating part installed on the base 20. The section form of the position regulating part is elliptical and rotation of the vibrator 10 is stopped.

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、振動子の面内方向
の振動を利用した振動アクチュエータであって、特に振
動子の保持方法を改良した振動アクチュエータ及びその
製造方法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 vibration of a vibrator in an in-plane direction, and more particularly to a vibration actuator having an improved method of holding a vibrator and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の振動アクチュエータは、
中心から外周方向に向かって伸びる(放射方向に伸縮す
る)径方向対称伸び振動モードと、同一面内で非軸対称
に屈曲する非軸対称面内振動モードとを同時に発生する
ドーナツ板状の振動子を用いた構造ものが、開示されて
おり、薄型構造に適し、高速,高推力等の特徴を備える
ものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of vibration actuator has
Donut plate-shaped vibration that simultaneously generates a radially symmetric elongation vibration mode extending (expanding and contracting in the radial direction) from the center to the outer peripheral direction and a non-axisymmetric in-plane vibration mode bending non-axisymmetrically in the same plane A structure using a child is disclosed, which is suitable for a thin structure and has features such as high speed and high thrust.

【0003】(振動子の構造)図5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
アクチュエータの振動子の従来例を示す図である。振動
子10は、圧電素子11と、電極12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。
(Structure of vibrator) FIG. 5 is a view showing a conventional example of a vibrator of a vibration actuator utilizing a radially symmetric elongation vibration mode and a non-axisymmetric in-plane vibration mode. The vibrator 10 includes a piezoelectric element 11, an electrode 12, and the like. The piezoelectric element 11 is formed, for example, by forming a piezoelectric material such as PZT into a donut plate shape and polarizing the entire surface in the plate thickness direction. This donut plate shape has a radially symmetric elongation vibration mode (R, 1) and a non-axisymmetric in-plane vibration mode ((1,
It is designed and manufactured so that the resonance frequencies of 1)) become almost equal.

【0004】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5
(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5(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. 5 (B)].

【0005】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 / π) with the first AC voltage.
A second AC voltage that differs by 2) is applied. The third electrode 12c on the back surface is connected to the GND potential.

【0006】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.

【0007】径方向対称伸び振動(R,1)は、図5
(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5(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5(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5(A)に示すような楕円運動が発生す
る。
The radially symmetric elongation 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. 5 (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 in FIG. 5 (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. 5A is generated at the position of the point (the driving force extracting portion) as a displacement obtained by combining the two vibrations.

【0008】(振動アクチュエータの動作)前述のよう
に、駆動電圧発生装置によって、第1,第2の電極12
a,12bに、第1,第2の交流電圧が印加されると、
C1,C2点(駆動力取出部)の位置で楕円運動が発生
する。このとき、振動子10の摺動面と相対運動部材3
0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。
(Operation of Vibration Actuator) As described above, the first and second electrodes 12 are driven by the drive voltage generator.
a and 12b are applied with the first and second AC voltages,
Elliptic motion occurs at the positions of C1 and C2 (drive force take-out parts). At this time, the sliding surface of the vibrator 10 and the relative motion member 3
Between 0 and 0, a frictional force is generated in the moving direction of the relative motion member 30, and a linear driving force of the relative motion member 30 can be obtained.

【0009】第1,第2の交流電圧の位相差を、π/2
から−π/2に変更すると、直進方向を反転させること
ができる。尚、駆動方向を反転させるには、第1,第2
の交流電圧を入れ替えることよっても可能である。ま
た、駆動周波数を振動子の共振周波数に近づけたり、遠
ざけたりすることによって、直進動作の速度の増減をす
ることができる。この速度の増減は、交流電圧の電圧を
増減することによっても可能である。
The phase difference between the first and second AC voltages is π / 2
, The straight traveling direction can be reversed. In order to reverse the driving direction, first and second
It is also possible by exchanging the AC voltage. Further, by moving the driving frequency closer to or farther from the resonance frequency of the vibrator, it is possible to increase or decrease the speed of the straight running operation. The speed can be increased or decreased by increasing or decreasing the AC voltage.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の振動アクチュエータは、図5(C),(D)に示すよ
うに、2つの振動モードの節の位置(A点,B1,B2
点)が異なるので、振動子10の固定支持を強固に行う
と、振動を抑制することとなり、駆動効率が低下すると
いう問題があった。また、振動子10が薄板であるの
で、ネジ等で強固に固定すると、破損する可能性もあ
る。逆に、緩やかな支持をして、ガタが生ずる場合に
は、位置決めの制御性の低下をきたし、安定した駆動が
できない。更に、振動子は、筐体などの支持フレーム
に、位置決めを行って、ネジなどで固定しなければなら
ず、組立性が悪かった。
However, as shown in FIGS. 5 (C) and 5 (D), the conventional vibration actuator described above has two nodes of vibration modes (points A, B1, B2).
Therefore, if the fixed support of the vibrator 10 is firmly performed, the vibration is suppressed, and there is a problem that the driving efficiency is reduced. Further, since the vibrator 10 is a thin plate, if the vibrator 10 is firmly fixed with screws or the like, it may be damaged. On the other hand, if loose play is caused by loose support, the controllability of positioning is reduced, and stable driving cannot be performed. Further, the vibrator has to be positioned on a support frame such as a housing and fixed with screws or the like, which is inferior in assemblability.

【0011】特開平9−233867号には、支柱の段
差部に振動子を挿入固定する構造が開示されているが、
支柱が強固であるので、挿入時に、圧電セラミックス等
による振動子の場合には、欠けが生ずる可能性がある。
支柱を細くすればよいが、相対運動部材との間で加圧す
るときに、十分な力が得られない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-233867 discloses a structure in which a vibrator is inserted and fixed in a step portion of a column.
Since the column is strong, a chip may be generated at the time of insertion in the case of a vibrator made of piezoelectric ceramics or the like.
The struts may be made thinner, but sufficient pressure cannot be obtained when pressure is applied to the relative motion member.

【0012】本発明の課題は、振動を抑制することな
く、ガタが少なく高い精度で振動子を位置決めして、固
定支持ができ、しかも、組立が容易である固定支持構造
をもつ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 having a fixed support structure capable of positioning and supporting a vibrator with high precision without causing backlash and suppressing vibration, and which is easy to assemble. It is to be.

【0013】[0013]

【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。尚、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、放射方向に伸縮する径方向対称
伸び振動モードと、同一面内で非軸対称に屈曲する非軸
対称面内振動モードとを同時に発生する振動子(10)
を用いた振動アクチュエータにおいて、前記振動子の中
央に位置する固定孔部(11a)と、前記固定孔部に挿
入され、前記振動子の位置を規制する位置規制部(2
2)とを備え、前記位置規制部は、先端のかしめ部によ
り前記振動子の抜け止め部(22c)を形成したことを
特徴とす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) that simultaneously generates a radially symmetric elongation vibration mode that expands and contracts in a radial direction and a non-axisymmetric in-plane vibration mode that bends non-axisymmetrically in the same plane.
A fixed hole (11a) located at the center of the vibrator, and a position regulating portion (2) inserted into the fixed hole and regulating the position of the vibrator.
2), wherein the position restricting portion forms a retaining portion (22c) of the vibrator by a caulked portion at the tip.

【0014】請求項2の発明は、請求項1に記載の振動
アクチュエータにおいて、前記位置規制部(22)は、
熱可塑性の材料により形成されており、前記抜け止め部
(22c)は、前記位置規制部の先端を加熱変形させる
ことにより形成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。
According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first aspect, the position restricting portion (22) includes:
The vibration actuator is characterized by being formed of a thermoplastic material, wherein the retaining portion (22c) is formed by heating and deforming the tip of the position regulating portion.

【0015】請求項3の発明は、請求項1又は請求項4
に記載の振動アクチュエータにおいて、常温中では、前
記位置規制部(22)と前記固定孔部(11a)との間
であって前記振動子の振動面内方向に所定の隙間(d)
が存在することを特徴とする振動アクチュエータであ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the first or fourth aspect.
In the vibration actuator described in (1), at room temperature, a predetermined gap (d) is provided between the position restricting portion (22) and the fixing hole portion (11a) and in the vibration plane direction of the vibrator.
Is a vibration actuator.

【0016】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、前記振動子(10)は、前記固定孔部(11a)が
前記位置規制部(22)に係合することにより回転方向
の位置を規制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。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the first to third aspects.
In the vibration actuator according to any one of the above, the position of the vibrator (10) in the rotation direction is regulated by the engagement of the fixing hole (11a) with the position regulating portion (22). A vibration actuator.

【0017】請求項5の発明は、放射方向に伸縮する径
方向対称伸び振動モードと、同一面内で非軸対称に屈曲
する非軸対称面内振動モードとを同時に発生する振動子
(10)を用いた振動アクチュエータの製造方法におい
て、前記振動子の中央に位置する固定孔部(11a)に
挿入され、前記振動子の位置を規制する位置規制部(2
2)の先端をかしめることにより前記振動子の抜け止め
部(22c)を形成する抜け止め部形成工程を備えるこ
とを特徴とする振動アクチュエータの製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a vibrator (10) which simultaneously generates a radially symmetric elongation vibration mode which expands and contracts in a radial direction and a non-axisymmetric in-plane vibration mode which bends non-axisymmetrically in the same plane. In the method of manufacturing a vibration actuator using the method, the position regulating portion (2) inserted into the fixing hole (11a) located at the center of the vibrator to regulate the position of the vibrator.
A method of manufacturing a vibration actuator, comprising a step of forming a retaining portion (22c) of the vibrator by caulking the tip of 2).

【0018】請求項6の発明は、請求項5に記載の振動
アクチュエータの製造方法において、前記抜け止め部形
成工程は、熱可塑性の材料からなる前記位置規制部(2
2)の先端を加熱変形させることを特徴とする振動アク
チュエータの製造方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a vibration actuator according to the fifth aspect, the step of forming the retaining portion comprises the step of forming the position restricting portion (2) made of a thermoplastic material.
2) A method for manufacturing a vibration actuator, wherein the tip is deformed by heating.

【0019】請求項7の発明は、請求項6に記載の振動
アクチュエータの製造方法において、前記抜け止め部形
成工程は、加熱工具を押圧することにより、加熱変形さ
せることを特徴とする振動アクチュエータの製造方法で
ある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a vibration actuator according to the sixth aspect, in the step of forming the retaining portion, the heating tool is heated and deformed by pressing the heating tool. It is a manufacturing method.

【0020】請求項8の発明は、請求項6に記載の振動
アクチュエータの製造方法において、前記抜け止め部形
成工程は、超音波振動をする工具を押圧することによ
り、加熱変形させることを特徴とする振動アクチュエー
タの製造方法である。
According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a vibration actuator according to the sixth aspect, in the step of forming the retaining portion, the tool is heated and deformed by pressing a tool that performs ultrasonic vibration. This is a method for manufacturing a vibration actuator.

【0021】請求項9の発明は、請求項6から請求項8
までのいずれか1項に記載の振動アクチュエータの製造
方法において、前記抜け止め部形成工程で加熱変形を行
った後に、熱収縮させることにより、前記位置規制部
(22)と前記固定孔部(11a)との間であって前記
振動子(10)の振動面内方向に所定の隙間(d)を形
成する隙間形成工程を備えることを特徴とする振動アク
チュエータの製造方法である。
According to the ninth aspect of the present invention, there is provided the sixth aspect of the present invention.
In the manufacturing method of the vibration actuator according to any one of the above, the position restricting portion (22) and the fixing hole portion (11a) are subjected to heat deformation in the retaining portion forming step and then to thermal contraction. And a gap forming step of forming a predetermined gap (d) in the direction of the vibration plane of the vibrator (10).

【0022】[0022]

【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、更に詳しく説明する。図1は、
本発明による振動アクチュエータの本実施形態の斜視図
である。図2は、振動子10をベース20に固定する直
前の状態を示す斜視図である。尚、前述した従来例と同
様の機能を果たす部分には、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は、ベー
ス20、振動子10、相対運動部材30を有している。
尚、この他に、加圧装置、移動ガイド装置等を備えるこ
とにより、振動アクチュエータとしての機能を発揮する
が、ここでは、省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. FIG.
1 is a perspective view of a vibration actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a state immediately before fixing the vibrator 10 to the base 20. Note that the same reference numerals are given to portions that perform the same functions as those of the above-described conventional example, and redundant description will be omitted as appropriate. The vibration actuator has a base 20, a vibrator 10, and a relative motion member 30.
In addition, by providing a pressurizing device, a movement guide device, and the like in addition to the above, a function as a vibration actuator is exhibited, but is omitted here.

【0023】振動子10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発生する振動子であり、
圧電素子11と、第1及び第2の電極12a,12b
と、裏面にある図示しない第3の電極と、摺動材13と
を備えている。圧電素子11は、圧電セラミックス等の
電気機械変換素子であり、本実施形態では、PZTを使
用している。第1,第2の電極12a,12bの境界線
は、非軸対称面内振動モードの2つの節を結ぶ線にそっ
て配置されている。また、振動子11は、その中央に幅
3.000mmの小判形の固定孔部11aを有してい
る。
The vibrator 10 is a vibrator that generates a radially symmetric elongation vibration mode and a non-axisymmetric in-plane vibration mode.
Piezoelectric element 11, first and second electrodes 12a, 12b
, A third electrode (not shown) on the back surface, and a sliding member 13. The piezoelectric element 11 is an electromechanical conversion element such as a piezoelectric ceramic, and in the present embodiment, PZT is used. The boundary between the first and second electrodes 12a and 12b is arranged along a line connecting two nodes of the non-axisymmetric in-plane vibration mode. Further, the vibrator 11 has an oval-shaped fixing hole 11a having a width of 3.000 mm at the center thereof.

【0024】ベース20は、振動子10を固定する土台
であり、台座部21を有した位置規制部22を有してい
る。位置規制部22は、ベース20上に固定されたポリ
カーボネイト(ガラス繊維を20%充填)の軸であり、
固定孔部11aと組み合わせたときに全周に0.050
mmの隙間が生ずるように、幅2.900mmの小判形
の断面形状をしており、台座部からの高さは、振動子1
0の厚さよりも長くなっている。
The base 20 is a base on which the vibrator 10 is fixed, and has a position restricting portion 22 having a pedestal portion 21. The position restricting portion 22 is a shaft of polycarbonate (filled with 20% glass fiber) fixed on the base 20,
When combined with the fixing hole 11a, 0.050
It has an oval cross section with a width of 2.900 mm so that a gap of 1 mm is formed.
It is longer than the thickness of 0.

【0025】ホーン40は、超音波振動する金属製の工
具であり、図示しない超音波振動発生装置に取り付けら
れている。
The horn 40 is a metal tool that vibrates ultrasonically, and is attached to an ultrasonic vibration generator (not shown).

【0026】次に、振動子10を位置規制部22に固定
する工程を説明する。図3は、振動子10をベース20
に固定する工程を示す断面図である。尚、図3(D)
は、図3(C)のA部を拡大した図である。 (工程1)始めに、振動子10の固定孔部11aを位置
規制部22に合わせて装着する〔図3(A)〕。
Next, a process of fixing the vibrator 10 to the position regulating portion 22 will be described. FIG. 3 shows that the vibrator 10 is
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step of fixing to In addition, FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG. (Step 1) First, the fixing hole 11a of the vibrator 10 is mounted so as to match the position regulating part 22 (FIG. 3A).

【0027】(工程2)次に、ホーン40を超音波振動
させながら位置規制部22の先端22aに押し当てて加
圧する。位置規制部22は、ホーン40との摩擦及びホ
ーン40から伝わる超音波振動に起因した内部加熱によ
り発熱し、温度が約180℃まで達する。本実施形態に
使用したポリカーボネイトは、熱変形温度が約150℃
であるので、先端22aが熱変形し、ホーン40の先端
形状に倣って変形する〔図3(B)〕。この変形によ
り、位置規制部22の先端には、抜け止め部22bが形
成される。また、このとき、位置規制部22の外周が固
定孔部11aの内周に倣って変形するので、振動子10
と位置規制部22との位置決めガタは、完全に無くな
る。
(Step 2) Next, the horn 40 is pressed against the distal end 22a of the position regulating portion 22 while being ultrasonically vibrated. The position regulating portion 22 generates heat by internal heating caused by friction with the horn 40 and ultrasonic vibration transmitted from the horn 40, and reaches a temperature of about 180 ° C. The polycarbonate used in the present embodiment has a heat deformation temperature of about 150 ° C.
Therefore, the tip 22a is thermally deformed and deforms following the tip shape of the horn 40 (FIG. 3B). Due to this deformation, a retaining portion 22b is formed at the tip of the position regulating portion 22. Further, at this time, the outer periphery of the position regulating portion 22 is deformed following the inner periphery of the fixing hole 11a, so that the vibrator 10
The play between the positioning and the position restricting portion 22 is completely eliminated.

【0028】(工程3)最後に、ホーン40を取り外し
て、常温にて自然冷却する〔図3(C)及び図3
(D)〕。ここで、位置規制部22の素材に使用したポ
リカーボネイトは、高温状態から冷却されると、その温
度変化量に応じて収縮するので、先に変形した位置規制
部22の外形は、わずかに収縮し、固定孔部11aとの
間にわずかな隙間dが生じる。常温を20℃とすると、
自然冷却により温度が約160deg低下することにな
る。本実施形態に使用したポリカーボネイトの熱膨張係
数は、3×10-5/℃であるので、位置規制部22の幅
は、固定孔部11aに倣った段階で3.000mmであ
ったものが、2.986mmに収縮する。従って、位置
規制部22と固定孔部11aとの隙間dは、d=0.0
07mm(7μm)となる。
(Step 3) Finally, the horn 40 is removed and naturally cooled at normal temperature [FIG. 3 (C) and FIG.
(D)]. Here, when the polycarbonate used for the material of the position restricting portion 22 is cooled from a high temperature state, it contracts in accordance with the amount of the temperature change. , A slight gap d is formed with the fixing hole 11a. If normal temperature is 20 ° C,
Natural cooling will lower the temperature by about 160 deg. Since the coefficient of thermal expansion of the polycarbonate used in the present embodiment is 3 × 10 −5 / ° C., the width of the position regulating portion 22 was 3.000 mm at the stage following the fixing hole 11 a. Shrink to 2.986 mm. Therefore, the gap d between the position regulating section 22 and the fixing hole 11a is d = 0.0
07 mm (7 μm).

【0029】振動子10の固定孔部11a付近の振動振
幅は、1μm程度であるので、上記収縮により隙間が生
じたことによって、必要な振動を拘束せずに、振動子1
0を保持することができる。また、先端22aを変形す
る前の隙間は、0.050mmであったので、ガタ(隙
間)は、1/7程度になっており、振動子10の取付ガ
タを小さくすることができる。尚、圧電素子11(PZ
T)の温度上昇は、位置規制部22と比較すると小さ
く、変形も少ないので、説明を簡単にするために、振動
子10の固定孔部11aの変形は、省略した。また、軸
幅方向の収縮と同時に位置規制部22は、軸方向にも収
縮するので、この方向の固定は、より確実になる。
The vibration amplitude near the fixing hole 11a of the vibrator 10 is about 1 μm.
0 can be held. Further, since the gap before deforming the tip 22a was 0.050 mm, the play (gap) was about 1/7, and the play of mounting the vibrator 10 can be reduced. The piezoelectric element 11 (PZ
The temperature rise of T) is smaller than that of the position regulating part 22 and the deformation is small. Therefore, the deformation of the fixing hole 11a of the vibrator 10 is omitted for the sake of simplicity. Further, since the position restricting portion 22 also contracts in the axial direction simultaneously with contraction in the axial width direction, fixing in this direction is more reliable.

【0030】本実施形態によれば、位置規制部22の先
端22aを熱により変形させ、振動子10を固定したの
で、作業が簡単で、量産性も高くなる。また、振動子1
0の駆動に必要な振動は、面内方向であり、この方向の
振動子の振動を妨げることが無く、面外方向は、確実に
保持することができる。更に、固定孔部11aの形状に
合わせて軸が形成されるので、切削又はモールド成形等
の製造方法によるものに比べて、ばらつきがなく、取付
ガタも非常に小さくすることができるので、精度が高
く、駆動効率も高い振動アクチュエータを製造すること
ができる。
According to the present embodiment, the tip 22a of the position restricting portion 22 is deformed by heat to fix the vibrator 10, so that the operation is simple and the mass productivity is high. Also, the vibrator 1
The vibration required for the zero drive is in the in-plane direction, and does not hinder the vibration of the vibrator in this direction, and the out-of-plane direction can be reliably held. Furthermore, since the shaft is formed according to the shape of the fixing hole 11a, there is no variation and the mounting play can be made very small as compared with those obtained by a manufacturing method such as cutting or molding, so that the accuracy is improved. A vibration actuator having high driving efficiency and high driving efficiency can be manufactured.

【0031】(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。 (1)本実施形態において、超音波振動するホーン40
を用いて、振動アクチュエータを組み立てた例を示した
が、これに限らず、材料の熱変形温度以上に加熱した工
具を位置規制部22の先端22aに押し当てて先端22
aを加熱、変形させてもよい。 (2)本実施形態において、長円形の位置規制部22の
先端22aの全体を変形させる例を示したが、これに限
らず、例えば、図4に示す位置規制部122のように、
長円形状の他に、更に複数ヶ所の回転止め部122d等
を設けてもよい。また、抜け止め部の形状は、図4に示
す抜け止め部122cのように先端の全体を変形させ
ず、一部分を変形させたものを複数ヶ所設けてもよい。 (3)本実施形態において、位置規制部22の材料は、
ガラス繊維を20%充填したポリカーボネイトである例
を示したが、これに限らず、例えば、ガラス繊維の割合
は、10%でもよいし、他の割合でもよい。また、ポリ
カーボネイトに限らず、例えば、表1に示した熱可塑性
樹脂であってもよい。
(Modifications) Various modifications and changes are possible without being limited to the above-described embodiments, and these are also within the equivalent scope of the present invention. (1) In the present embodiment, the horn 40 that vibrates ultrasonically
Although an example of assembling the vibration actuator using is described above, the present invention is not limited to this, and a tool heated to a temperature equal to or higher than the thermal deformation temperature of the material is pressed against the tip
a may be heated and deformed. (2) In the present embodiment, an example in which the entire distal end 22a of the oval position restricting portion 22 is deformed has been described. However, the present invention is not limited thereto.
In addition to the oval shape, a plurality of rotation stop portions 122d and the like may be further provided. In addition, the shape of the retaining portion may be provided at a plurality of locations where a part of the distal end is partially deformed without being deformed as in the retaining portion 122c shown in FIG. (3) In the present embodiment, the material of the position regulating portion 22 is
Although an example in which polycarbonate is filled with 20% of glass fiber has been described, the present invention is not limited to this. For example, the ratio of glass fiber may be 10% or another ratio. Further, the material is not limited to polycarbonate, and may be, for example, a thermoplastic resin shown in Table 1.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、以下の効果がある。 (1)位置規制部の先端に抜け止め部を有しているの
で、振動子の保持を簡単にすることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the stopper portion is provided at the tip of the position regulating portion, the holding of the vibrator can be simplified.

【0034】(2)抜け止め部は、加熱変形により形成
されるので、振動子の必要な振動を拘束することなく、
ガタの非常に小さい振動アクチュエータを製造すること
ができる。
(2) Since the retaining portion is formed by heat deformation, it does not restrict the necessary vibration of the vibrator.
It is possible to manufacture a vibration actuator having a very small play.

【0035】(3)加熱工具を用いるので、工具の価格
が安くてすみ、振動アクチュエータの価格を低くするこ
とができる。
(3) Since a heating tool is used, the cost of the tool can be reduced, and the price of the vibration actuator can be reduced.

【0036】(4)超音波振動を利用するので、位置規
制部の変形を正確に制御することができ、精度が高く、
信頼性の高い振動アクチュエータを製造することができ
る。
(4) Since the ultrasonic vibration is used, the deformation of the position restricting portion can be accurately controlled, and the accuracy is high.
A highly reliable vibration actuator can be manufactured.

【0037】(5)固定孔部と位置規制部との係合によ
り振動子の回転止めを行うので、振動子の回転を確実に
止めることができる。
(5) Since the rotation of the vibrator is stopped by the engagement between the fixing hole and the position restricting portion, the rotation of the vibrator can be surely stopped.

【0038】(6)位置規制部と固定孔部との間に所定
の隙間を設けたので、振動子の必要な面内振動を阻害す
ることなく振動子を確実に固定することができる。
(6) Since a predetermined gap is provided between the position regulating portion and the fixing hole, the vibrator can be securely fixed without obstructing necessary in-plane vibration of the vibrator.

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

【図1】振動アクチュエータの本実施形態の斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a vibration actuator according to an embodiment of the present invention.

【図2】振動子10をベース20に固定する直前の状態
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state immediately before fixing a vibrator to a base.

【図3】振動子10をベース20に固定する工程を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of fixing the vibrator 10 to a base 20.

【図4】位置規制部の形状の変形形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a modification of the shape of the position regulating unit.

【図5】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の振動子の従来
例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a conventional example of a vibrator of a vibration actuator using a radially symmetric elongation vibration mode and a non-axisymmetric in-plane vibration mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 振動子 11 圧電素子 12a,12b 電極 13 摺動材 20 ベース 21 台座部 22 位置規制部 30 相対運動部材 40 ホーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibrator 11 Piezoelectric element 12a, 12b Electrode 13 Sliding material 20 Base 21 Pedestal part 22 Position control part 30 Relative motion member 40 Horn

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放射方向に伸縮する径方向対称伸び振動
モードと、同一面内で非軸対称に屈曲する非軸対称面内
振動モードとを同時に発生する振動子を用いた振動アク
チュエータにおいて、 前記振動子の中央に位置する固定孔部と、 前記固定孔部に挿入され、前記振動子の位置を規制する
位置規制部とを備え、 前記位置規制部は、先端のかしめ部により前記振動子の
抜け止め部を形成したこと、 を特徴とする振動アクチュエータ。
1. A vibration actuator using a vibrator that simultaneously generates a radially symmetric elongation vibration mode that expands and contracts in a radial direction and a non-axisymmetric in-plane vibration mode that bends non-axisymmetrically in the same plane, A fixed hole located at the center of the vibrator, and a position restricting portion inserted into the fixed hole and restricting the position of the vibrator, wherein the position restricting portion is formed by crimping the tip of the vibrator. A vibration actuator having a retaining portion.
【請求項2】 請求項1に記載の振動アクチュエータに
おいて、 前記位置規制部は、熱可塑性の材料により形成されてお
り、 前記抜け止め部は、前記位置規制部の先端を加熱変形さ
せることにより形成されていること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the position restricting portion is formed of a thermoplastic material, and the retaining portion is formed by heating and deforming a tip of the position restricting portion. A vibration actuator.
【請求項3】 請求項1又は請求項4に記載の振動アク
チュエータにおいて、 常温中では、前記位置規制部と前記固定孔部との間であ
って前記振動子の振動面内方向に所定の隙間が存在する
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 at a room temperature, a predetermined gap is provided between the position restricting portion and the fixing hole and in a direction in a vibration plane of the vibrator. Is present, the vibration actuator.
【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、 前記振動子は、前記固定孔部が前記位置規制部に係合す
ることにより回転方向の位置を規制されていること、 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 the preceding claims, wherein the vibrator has its position in the rotation direction restricted by engaging the fixing hole with the position restriction part.
【請求項5】 放射方向に伸縮する径方向対称伸び振動
モードと、同一面内で非軸対称に屈曲する非軸対称面内
振動モードとを同時に発生する振動子を用いた振動アク
チュエータの製造方法において、 前記振動子の中央に位置する固定孔部に挿入され、前記
振動子の位置を規制する位置規制部の先端をかしめるこ
とにより前記振動子の抜け止め部を形成する抜け止め部
形成工程を備えること、 を特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
5. A method of manufacturing a vibration actuator using a vibrator that simultaneously generates a radially symmetric elongation vibration mode that expands and contracts in a radial direction and a non-axisymmetric in-plane vibration mode that bends non-axisymmetrically in the same plane. In the above, a stopper forming step of forming a stopper of the vibrator by caulking a tip of a position restricting part inserted into a fixing hole located at the center of the vibrator and restricting a position of the vibrator. A method for manufacturing a vibration actuator, comprising:
【請求項6】 請求項5に記載の振動アクチュエータの
製造方法において、 前記抜け止め部形成工程は、熱可塑性の材料からなる前
記位置規制部の先端を加熱変形させること、 を特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
6. The vibration actuator according to claim 5, wherein in the step of forming the retaining portion, the tip of the position regulating portion made of a thermoplastic material is heated and deformed. Manufacturing method.
【請求項7】 請求項6に記載の振動アクチュエータの
製造方法において、 前記抜け止め部形成工程は、加熱工具を押圧することに
より、加熱変形させること、 を特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
7. The method of manufacturing a vibration actuator according to claim 6, wherein in the retaining portion forming step, the heating tool is heated and deformed by pressing the heating tool.
【請求項8】 請求項6に記載の振動アクチュエータの
製造方法において、 前記抜け止め部形成工程は、超音波振動をする工具を押
圧することにより、加熱変形させること、 を特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
8. The method of manufacturing a vibration actuator according to claim 6, wherein the retaining portion forming step is performed by heating and deforming by pressing a tool that performs ultrasonic vibration. Production method.
【請求項9】 請求項6から請求項8までのいずれか1
項に記載の振動アクチュエータの製造方法において、 前記抜け止め部形成工程で加熱変形を行った後に、熱収
縮させることにより、前記位置規制部と前記固定孔部と
の間であって前記振動子の振動面内方向に所定の隙間を
形成する隙間形成工程を備えること、 を特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
9. Any one of claims 6 to 8
In the manufacturing method of the vibration actuator according to the above, after performing the heating deformation in the retaining portion forming step, by heat contraction, between the position regulating portion and the fixing hole portion of the vibrator A method for manufacturing a vibration actuator, comprising: a gap forming step of forming a predetermined gap in an in-vibration plane direction.
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