JP2013162575A - Vibration actuator - Google Patents

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Akihiro Suzuki
昭宏 鈴木
Shinya Asai
真也 浅井
Yasuyuki Aida
泰之 合田
Masaki Takasan
正己 高三
Wataru Makishi
渉 牧志
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve: a smooth rotation of a roller; and wear reduction of a contact portion of a stator and a roller by satisfactorily maintaining lubrication therebetween.SOLUTION: A point contact portion at which a stator 21 and a roller 31 make a point contact with respect to a thickness direction of the roller 31, and a lubricant holding portion for holding lubricant 45a are disposed at opposite portions of a mount part 22 of the stator 21 and an outer peripheral surface 311 of the roller 31. Specifically, the point contact portion is formed by forming on the mount part 22 of the stator 21 a curved surface 22a that curves with respect to the thickness direction of the roller 31.

Description

本発明は、振動アクチュエータに関する。   The present invention relates to a vibration actuator.

超音波振動を利用してローラを回転させる振動アクチュエータとして、例えば特許文献1のものがある。図11に示すように、特許文献1の振動アクチュエータ100には、超音波振動を発生させる圧電素子等の振動手段101と、振動手段101に接触した状態で固定されるステータ102(振動子)と、ステータ102に対して接触支持されたローラ103(回転子)とが設けられている。ローラ103は、図示しない牽引装置(予圧手段)によりステータ102に対して圧接されている。これにより、ローラ103がステータ102に対して押し付けられた状態で面接触している。そして、ステータ102が、振動手段101からの超音波振動からなる複合振動によって振動すると、このステータ102の振動により、ステータ102とローラ103との間で接触と非接触とが繰り返される。さらに、ステータ102とローラ103とが接触する際に、ステータ102とローラ103との接触部位で摩擦が発生し、この摩擦によってローラ103が回転運動するようになっている。   As a vibration actuator for rotating a roller using ultrasonic vibration, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 11, the vibration actuator 100 of Patent Document 1 includes vibration means 101 such as a piezoelectric element that generates ultrasonic vibration, and a stator 102 (vibrator) fixed in contact with the vibration means 101. A roller 103 (rotor) supported in contact with the stator 102 is provided. The roller 103 is pressed against the stator 102 by a traction device (preloading means) (not shown). As a result, the roller 103 is in surface contact with the stator 102 in a pressed state. When the stator 102 vibrates due to the composite vibration composed of ultrasonic vibration from the vibration means 101, contact and non-contact are repeated between the stator 102 and the roller 103 by the vibration of the stator 102. Further, when the stator 102 and the roller 103 come into contact with each other, friction is generated at the contact portion between the stator 102 and the roller 103, and the roller 103 is caused to rotate by this friction.

このような振動アクチュエータ100では、ローラ103がステータ102に接触した状態で回転運動するため、ステータ102とローラ103との接触部位に摩耗が発生する。そこで、ステータ102とローラ103との間に、例えば潤滑油(潤滑剤)を供給する。具体的には、ステータ102の振動によりステータ102とローラ103とが非接触になったときに、ステータ102とローラ103との間の隙間に潤滑油が供給される。これにより、ステータ102とローラ103との間が潤滑され、ステータ102とローラ103との接触部位の摩耗が抑制される。   In such a vibration actuator 100, since the roller 103 rotates while being in contact with the stator 102, wear occurs at a contact portion between the stator 102 and the roller 103. Therefore, for example, lubricating oil (lubricant) is supplied between the stator 102 and the roller 103. Specifically, when the stator 102 and the roller 103 are not in contact with each other due to the vibration of the stator 102, the lubricating oil is supplied to the gap between the stator 102 and the roller 103. Thereby, the space between the stator 102 and the roller 103 is lubricated, and wear at the contact portion between the stator 102 and the roller 103 is suppressed.

特開2008−199772号公報JP 2008-199772 A

ところで、特許文献1の振動アクチュエータ100において、ステータ102とローラ103とは面接触している。一般に、予圧手段が等しい予圧力を発生すると仮定した場合、ステータ102とローラ103との接触面積が大きくなればなるほど、ローラ103の一点がステータ102に対して加える力は小さくなる。ステータ102とローラ103との接触部位に潤滑油が供給される特許文献1の構成では、予圧手段によってローラ103をステータ102に押し付けても、その広い接触面積のために、ローラ103の一点がステータ102に加える力が小さくなり、ステータ102とローラ103との間に供給された潤滑油が切れ難くなる。ステータ102とローラ103との間で潤滑油が残ったまま、すなわち、ステータ102とローラ103との間の潤滑状態が流体潤滑となると、ステータ102とローラ103との接触部位で摩擦が生じ難くなり、ローラ103を円滑に回転させることができなくなるという虞がある。   Incidentally, in the vibration actuator 100 of Patent Document 1, the stator 102 and the roller 103 are in surface contact. In general, assuming that the preload means generates equal preload, the larger the contact area between the stator 102 and the roller 103, the smaller the force applied to one point of the roller 103 on the stator 102. In the configuration of Patent Document 1 in which lubricating oil is supplied to the contact portion between the stator 102 and the roller 103, even if the roller 103 is pressed against the stator 102 by the preloading means, one point of the roller 103 is the stator due to the wide contact area. The force applied to 102 becomes small, and the lubricating oil supplied between the stator 102 and the roller 103 becomes difficult to cut. If the lubricating oil remains between the stator 102 and the roller 103, that is, if the lubrication state between the stator 102 and the roller 103 is fluid lubrication, friction is less likely to occur at the contact portion between the stator 102 and the roller 103. There is a risk that the roller 103 cannot be smoothly rotated.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ローラを円滑に回転させることができるとともに、ステータとローラとの間の潤滑を良好に保って両部材の接触部位の摩耗を低減することができる振動アクチュエータを提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object thereof is to enable the roller to rotate smoothly and to maintain good lubrication between the stator and the roller and to contact the two members. An object of the present invention is to provide a vibration actuator capable of reducing wear of a part.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ステータと、前記ステータを振動させる振動手段と、前記振動手段により振動する前記ステータの載置部に外周面が接触して回転する円筒状のローラと、前記ローラを前記ステータに対して圧接させる予圧手段と、前記ローラの外周面と前記ステータの載置部との間の対向部位に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、を備えた振動アクチュエータであって、前記ステータの載置部と前記ローラの外周面との対向部位には、前記ローラの厚み方向に対して前記ステータと前記ローラとが点接触する点接触部位と、前記潤滑剤が保持される潤滑剤保持部位とが設けられていることを要旨とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a stator, a vibrating means for vibrating the stator, and a mounting portion of the stator that vibrates by the vibrating means are rotated in contact with an outer peripheral surface. A cylindrical roller, a preloading means for pressing the roller against the stator, a lubricant supply means for supplying a lubricant to a facing portion between the outer peripheral surface of the roller and the mounting portion of the stator, A point contact portion where the stator and the roller are in point contact with each other in a thickness direction of the roller, at a portion facing the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller. The gist of the present invention is that a lubricant holding portion for holding the lubricant is provided.

この発明によれば、ステータとローラとが面接触している場合に比べると、ステータとローラとの接触面積を小さくすることができ、ローラがステータに接触するときに、ローラの一点がステータに加える力を大きくすることができる。したがって、ローラがステータに接触するときには、ステータとローラとの間に供給された潤滑剤が切れ易くなるため、両部材の潤滑状態を維持しながら両部材を適切に接触させることができる。つまり、ステータとローラとの間の潤滑状態を境界潤滑とすることができる。具体的には、ステータの載置部とローラの外周面との対向部位に、ステータとローラとが直接接触する点接触部位と、潤滑剤が保持される潤滑剤保持部位とを形成することができる。よって、ステータとローラとの点接触部位での摩擦により、ローラを円滑に回転させることができるとともに、潤滑剤保持部位により保持された潤滑剤によりステータとローラとの間の潤滑を良好に保って両部材の接触部位の摩耗を低減することができる。   According to the present invention, compared to the case where the stator and the roller are in surface contact, the contact area between the stator and the roller can be reduced, and when the roller contacts the stator, one point of the roller contacts the stator. The applied force can be increased. Therefore, when the roller comes into contact with the stator, the lubricant supplied between the stator and the roller is easily cut off, so that both members can be brought into proper contact while maintaining the lubrication state of both members. That is, the lubrication state between the stator and the roller can be boundary lubrication. Specifically, a point contact portion where the stator and the roller are in direct contact and a lubricant holding portion where the lubricant is held can be formed at a portion where the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller are opposed to each other. it can. Therefore, the roller can be smoothly rotated by the friction at the point contact portion between the stator and the roller, and the lubrication between the stator and the roller can be satisfactorily maintained by the lubricant held by the lubricant holding portion. It is possible to reduce wear at the contact portions of both members.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ステータの載置部と前記ローラの外周面との対向部位には、前記ローラの回転方向に対して前記ステータの載置部と前記ローラの外周面とが線接触する線接触部位が設けられていることを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the stator is placed on the opposite portion between the stator placement portion and the outer peripheral surface of the roller with respect to the rotation direction of the roller. The gist of the present invention is that a line contact portion where the portion and the outer peripheral surface of the roller are in line contact is provided.

この発明によれば、例えば、ステータとローラとの接触部位がローラの回転方向に点接触している場合に比べると、ステータとローラとの接触面積が大きくなるため、トルクの伝達領域が広くなり、ローラを円滑に回転させることができる。   According to the present invention, for example, the contact area between the stator and the roller is larger than that in the case where the contact portion between the stator and the roller is in point contact in the rotation direction of the roller. The roller can be rotated smoothly.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記ステータの載置部に、前記ローラの厚み方向に対して湾曲する湾曲面、又は前記ローラの厚み方向に対して傾斜するテーパ面を形成することで、前記点接触部位を設けたことを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the mounting portion of the stator has a curved surface that is curved with respect to the thickness direction of the roller, or the thickness direction of the roller. The gist is that the point contact portion is provided by forming a tapered surface inclined with respect to the surface.

この発明によれば、ステータの形状を変更するだけで、ステータの載置部とローラの外周面との対向部位における点接触部位を容易に設けることができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記潤滑剤供給手段は、前記潤滑剤が含浸された供給体であり、前記供給体は、前記ステータの載置部の近傍であって、且つ前記ローラの外周面に接触させて設けられていることを要旨とする。
According to the present invention, it is possible to easily provide the point contact portion at the facing portion between the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller only by changing the shape of the stator.
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the lubricant supply means is a supply body impregnated with the lubricant, and the supply body is The gist is that it is provided in the vicinity of the mounting portion of the stator and in contact with the outer peripheral surface of the roller.

この発明によれば、ステータの載置部とローラの外周面との間の対向部位に円滑に潤滑剤を供給することができる。   According to this invention, the lubricant can be smoothly supplied to the facing portion between the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller.

この発明によれば、ローラを円滑に回転させることができるとともに、ステータとローラとの間の潤滑を良好に保って両部材の接触部位の摩耗を低減することができる。   According to the present invention, the roller can be smoothly rotated, and the lubrication between the stator and the roller can be maintained well, and the wear at the contact portion of both members can be reduced.

(a)は実施形態における振動アクチュエータをローラの径方向から見た正面図、(b)はステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分斜視図。(A) is the front view which looked at the vibration actuator in embodiment from the radial direction of the roller, (b) is the partial perspective view which expands and shows the opposition site | part periphery of a stator and a roller. 振動アクチュエータの側面図。The side view of a vibration actuator. 図2におけるA−A線断面図。AA line sectional view in FIG. (a)は振動アクチュエータの部分拡大正面図、(b)は図2におけるB−B線断面図、(c)は図4(a)におけるC−C線断面図、(d)は図4(a)におけるD−D線断面図。(A) is a partially enlarged front view of the vibration actuator, (b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, (c) is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 4 (a), and (d) is FIG. The DD sectional view taken on the line in a). 別の実施形態におけるステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the opposition site | part periphery of the stator and roller in another embodiment. 別の実施形態におけるステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the opposition site | part periphery of the stator and roller in another embodiment. 別の実施形態におけるステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the opposition site | part periphery of the stator and roller in another embodiment. 別の実施形態におけるステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the opposition site | part periphery of the stator and roller in another embodiment. 別の実施形態におけるステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the opposition site | part periphery of the stator and roller in another embodiment. 別の実施形態におけるステータとローラとの対向部位周辺を拡大して示す部分断面図。The fragmentary sectional view which expands and shows the opposition site | part periphery of the stator and roller in another embodiment. 従来例における振動アクチュエータを示す斜視図。The perspective view which shows the vibration actuator in a prior art example.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1(a)及び図2に示すように、振動アクチュエータ10には振動手段としての圧電素子11が配設されている。圧電素子11は円筒状をなすとともに、円板状の複数の圧電素子板を積層した構造になっている。圧電素子11は、図示しない駆動回路に電気的に接続されており、駆動回路から交流電圧が印加されることで超音波振動を発生するようになっている。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1A and 2, the vibration actuator 10 is provided with a piezoelectric element 11 as vibration means. The piezoelectric element 11 is cylindrical and has a structure in which a plurality of disk-shaped piezoelectric element plates are stacked. The piezoelectric element 11 is electrically connected to a drive circuit (not shown), and generates an ultrasonic vibration when an AC voltage is applied from the drive circuit.

圧電素子11の一端面には、ブロック状をなすステータ21(振動子)が圧電素子11に接触した状態で固定されている。圧電素子11の他端面(ステータ21とは反対側の面)には円筒状をなす基部ブロック12が固定されている。   A block-shaped stator 21 (vibrator) is fixed to one end surface of the piezoelectric element 11 in contact with the piezoelectric element 11. A cylindrical base block 12 is fixed to the other end surface (surface opposite to the stator 21) of the piezoelectric element 11.

図4(b)に示すように、ステータ21における圧電素子11とは反対側の面には載置部22が凹設されるとともに、載置部22には、円筒状をなすローラ31(回転子)が接触支持されている。ローラ31は、その外周面311がステータ21の載置部22に接触するように配置されている。ローラ31の両側面(ローラ31の厚み方向に位置する両面)と、ローラ31の両側面と対向する載置部22の側面との間には隙間が形成されている。ステータ21は、例えばステンレスにより形成されるとともに、ローラ31は、例えばセラミックスやアルミナにより形成されている。   As shown in FIG. 4B, a mounting portion 22 is recessed on the surface of the stator 21 opposite to the piezoelectric element 11, and the mounting portion 22 has a cylindrical roller 31 (rotation). Child) is supported by contact. The roller 31 is disposed such that the outer peripheral surface 311 thereof is in contact with the placement portion 22 of the stator 21. A gap is formed between both side surfaces of the roller 31 (both surfaces positioned in the thickness direction of the roller 31) and the side surface of the mounting portion 22 facing both side surfaces of the roller 31. The stator 21 is made of, for example, stainless steel, and the roller 31 is made of, for example, ceramics or alumina.

図1(b)に示すように、ローラ31の外周面311は、ローラ31の厚み方向に平坦面状に形成されている。ローラ31には回転軸32が貫挿されている。ローラ31は、回転軸32を中心に回転軸32と共に一体的に回転運動するようになっている。ステータ21における圧電素子11とは反対側の面には溝部211が形成されている。溝部211は回転軸32の延びる方向と同じ方向に延びている。   As shown in FIG. 1B, the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is formed in a flat surface shape in the thickness direction of the roller 31. A rotation shaft 32 is inserted into the roller 31. The roller 31 rotates integrally with the rotation shaft 32 around the rotation shaft 32. A groove 211 is formed on the surface of the stator 21 opposite to the piezoelectric element 11. The groove 211 extends in the same direction as the direction in which the rotating shaft 32 extends.

図3に示すように、ローラ31は、予圧手段40によりステータ21の載置部22に押し付けられて圧接されている。予圧手段40は、取付部41と、取付部41に連結される棒状の軸部42と、軸部42を付勢する付勢部43とから構成されている。取付部41は、回転軸32の周りを取り囲むとともにベアリング44を介して回転軸32に支持された一対の取付片41a,41bと、一対の取付片41a,41b同士を繋ぐ連繋部41cとから形成されている。連繋部41cは、溝部211を通過して一対の取付片41a,41bにおける圧電素子11側に位置する基端同士を繋いでいる。   As shown in FIG. 3, the roller 31 is pressed against the mounting portion 22 of the stator 21 by the preloading means 40 and is in pressure contact therewith. The preload means 40 includes an attachment portion 41, a rod-like shaft portion 42 connected to the attachment portion 41, and an urging portion 43 that urges the shaft portion 42. The attachment portion 41 is formed of a pair of attachment pieces 41a and 41b that surround the rotation shaft 32 and supported by the rotation shaft 32 via a bearing 44, and a connecting portion 41c that connects the pair of attachment pieces 41a and 41b. Has been. The connecting part 41c passes through the groove part 211 and connects the base ends located on the piezoelectric element 11 side of the pair of attachment pieces 41a and 41b.

軸部42は、その一端が連繋部41cに連結されるとともに、他端がステータ21、圧電素子11、基部ブロック12を貫通して基部ブロック12から突出している。軸部42の他端には円筒状をなす接続部材42aが固着されている。基部ブロック12における圧電素子11とは反対側の面には円環状の皿ばね43aが複数積層された状態で固設されている。各皿ばね43aの内側には軸部42が貫挿されている。複数の皿ばね43aのうちの基部ブロック12とは最も反対側に位置する皿ばね43aには、円板状のばね受け部材43bが連結されている。ばね受け部材43bは接続部材42aに連結されている。そして、各皿ばね43aによって、ばね受け部材43b及び接続部材42aを介して軸部42が他端側に付勢されている。その結果、ローラ31が、取付部41及び回転軸32を介してステータ21に押し付けられている。よって、本実施形態では、各皿ばね43a及びばね受け部材43bにより付勢部43が構成されている。   One end of the shaft portion 42 is connected to the connecting portion 41 c, and the other end penetrates the stator 21, the piezoelectric element 11, and the base block 12 and protrudes from the base block 12. A cylindrical connection member 42 a is fixed to the other end of the shaft portion 42. On the surface of the base block 12 opposite to the piezoelectric element 11, a plurality of annular disc springs 43a are fixedly stacked. A shaft portion 42 is inserted inside each disc spring 43a. A disc-shaped spring receiving member 43b is connected to the disc spring 43a located on the most opposite side to the base block 12 among the plurality of disc springs 43a. The spring receiving member 43b is coupled to the connecting member 42a. And the axial part 42 is urged | biased by the other end side by each disc spring 43a via the spring receiving member 43b and the connection member 42a. As a result, the roller 31 is pressed against the stator 21 via the mounting portion 41 and the rotating shaft 32. Therefore, in this embodiment, the urging | biasing part 43 is comprised by each disc spring 43a and the spring receiving member 43b.

図4(a)に示すように、ステータ21の溝部211において、ローラ31と連繋部41cとの間には潤滑剤供給手段としての供給体45が配設されている。すなわち、供給体45はステータ21の載置部22の近傍に配設されている。供給体45は、可撓性を有する多孔質性の樹脂部材にオイルやグリス等の潤滑剤としての潤滑油45aを含浸させたものである。そして、供給体45は、ステータ21の載置部22に押し付けられるローラ31に接触して押し潰され、潤滑油45aが染み出すようになっている。   As shown in FIG. 4A, in the groove portion 211 of the stator 21, a supply body 45 as a lubricant supply means is disposed between the roller 31 and the connecting portion 41c. That is, the supply body 45 is disposed in the vicinity of the placement portion 22 of the stator 21. The supply body 45 is obtained by impregnating a flexible porous resin member with a lubricating oil 45a as a lubricant such as oil or grease. The supply body 45 is crushed in contact with the roller 31 pressed against the mounting portion 22 of the stator 21 so that the lubricating oil 45a oozes out.

図4(b)に示すように、ステータ21の載置部22における溝部211を除く部位には、ローラ31の厚み方向に対してローラ31とは反対側に向けて凹むように弧状に湾曲する湾曲面22aが形成されている。そして、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の厚み方向において、ローラ31の厚み方向両端に位置するローラ31の外周面311の両縁部31a,31bがステータ21の湾曲面22aに対して点接触している。よって、本実施形態では、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位には、ローラ31の厚み方向に対してステータ21とローラ31とが点接触する点接触部位が設けられている。そして、本実施形態では、ローラ31の厚み方向に対してステータ21とローラ31との点接触している部位が2箇所形成されている。   As shown in FIG. 4B, the portion of the mounting portion 22 of the stator 21 excluding the groove 211 is curved in an arc shape so as to be recessed toward the opposite side of the roller 31 with respect to the thickness direction of the roller 31. A curved surface 22a is formed. When the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, both edge portions 31 a of the outer peripheral surface 311 of the roller 31 positioned at both ends in the thickness direction of the roller 31 in the thickness direction of the roller 31. , 31b are in point contact with the curved surface 22a of the stator 21. Therefore, in the present embodiment, a point contact portion where the stator 21 and the roller 31 are in point contact with each other in the thickness direction of the roller 31 is located at a portion where the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 face each other. Is provided. In the present embodiment, two portions where the stator 21 and the roller 31 are in point contact with each other in the thickness direction of the roller 31 are formed.

また、図4(c)に示すように、ステータ21の載置部22におけるローラ31との対向部位は、ローラ31の回転方向(図4(c)に示す矢印Rの方向)に沿うように湾曲している。そして、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311とは、ローラ31の回転方向に対して線接触している。よって、本実施形態では、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位には、ローラ31の回転方向に対してステータ21の載置部22とローラ31の外周面311とが線接触する線接触部位が設けられている。   Further, as shown in FIG. 4C, the portion of the mounting portion 22 of the stator 21 facing the roller 31 is along the rotation direction of the roller 31 (the direction of the arrow R shown in FIG. 4C). It is curved. The placement portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are in line contact with the rotation direction of the roller 31. Therefore, in the present embodiment, the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are opposed to the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 in the rotational direction of the roller 31. A line contact part is provided in which the line contacts.

また、図4(d)に示すように、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位において、ステータ21とローラ31とが接触していない部位には隙間46が形成されており、この隙間46に供給体45から染み出た潤滑油45aが保持されている。よって、本実施形態では、隙間46が潤滑油45aを保持する潤滑剤保持部位として機能している。   Further, as shown in FIG. 4D, a gap 46 is formed at a portion where the stator 21 and the roller 31 are not in contact with each other at the portion where the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are opposed to each other. In this gap 46, the lubricating oil 45a exuding from the supply body 45 is held. Therefore, in the present embodiment, the gap 46 functions as a lubricant holding portion that holds the lubricating oil 45a.

次に、本実施形態の作用について説明する。
駆動回路から圧電素子11に交流電圧が印加されると、圧電素子11の各圧電素子板が振動方向の異なる超音波振動を発生する。この超音波振動の複合振動がステータ21に伝達することで、ステータ21の載置部22に楕円振動が発生する。このステータ21の載置部22の楕円振動により、ステータ21の湾曲面22aとローラ31の外周面311との点接触部位で摩擦が発生し、この摩擦によってローラ31が回転運動する。なお、ローラ31の回転方向の切替や回転速度の調整は、圧電素子11に印加する交流電圧を制御することで行われる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When an AC voltage is applied to the piezoelectric element 11 from the drive circuit, each piezoelectric element plate of the piezoelectric element 11 generates ultrasonic vibrations having different vibration directions. By transmitting the composite vibration of the ultrasonic vibration to the stator 21, elliptical vibration is generated in the mounting portion 22 of the stator 21. Due to the elliptical vibration of the mounting portion 22 of the stator 21, friction is generated at a point contact portion between the curved surface 22 a of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31, and the roller 31 rotates by this friction. Note that switching of the rotation direction of the roller 31 and adjustment of the rotation speed are performed by controlling the AC voltage applied to the piezoelectric element 11.

ここで、ローラ31の厚み方向において、ステータ21の湾曲面22aとローラ31の外周面311とが点接触している。すなわち、ステータ21とローラ31とは面接触していない。よって、ステータ21とローラ31とが面接触している場合に比べると、ステータ21とローラ31との接触面積が小さくなっている。その結果、ローラ31がステータ21に接触するときに、ローラ31の一点がステータ21に加える力が大きくなる。   Here, in the thickness direction of the roller 31, the curved surface 22 a of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are in point contact. That is, the stator 21 and the roller 31 are not in surface contact. Therefore, the contact area between the stator 21 and the roller 31 is smaller than when the stator 21 and the roller 31 are in surface contact. As a result, when the roller 31 comes into contact with the stator 21, the force that one point of the roller 31 applies to the stator 21 increases.

ステータ21の載置部22に楕円振動が発生すると、ステータ21の湾曲面22aとローラ31の外周面311との点接触部位で接触と非接触とが繰り返される。そして、ステータ21の湾曲面22aとローラ31の外周面311との点接触部位が非接触のときには、ステータ21の湾曲面22aとローラ31の外周面311との間に供給体45から染み出た潤滑油45aが供給される。   When elliptical vibration occurs in the mounting portion 22 of the stator 21, contact and non-contact are repeated at a point contact portion between the curved surface 22 a of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31. When the point contact portion between the curved surface 22a of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is not in contact, it oozes from the supply body 45 between the curved surface 22a of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31. Lubricating oil 45a is supplied.

そして、ローラ31がステータ21に接触するときには、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との間に供給された潤滑油45aが切れる。このとき、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位において、隙間46には潤滑油45aが保持されている。その結果として、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位に、ステータ21とローラ31とが直接接触する点接触部位と、潤滑油45aが保持されている潤滑剤保持部位とが形成される。すなわち、ステータ21とローラ31との間の潤滑状態は境界潤滑となっている。これにより、ステータ21とローラ31との点接触部位での摩擦により、ローラ31が円滑に回転し、隙間46により保持された潤滑油45aによりステータ21とローラ31との間の潤滑が良好に保たれ、ステータ21とローラ31との接触部位の摩耗が低減される。   When the roller 31 comes into contact with the stator 21, the lubricating oil 45 a supplied between the placement portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is cut. At this time, the lubricating oil 45 a is held in the gap 46 at a portion facing the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31. As a result, a point contact portion where the stator 21 and the roller 31 are in direct contact with a portion where the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are in direct contact with the lubricant holding in which the lubricating oil 45a is held. A site is formed. That is, the lubrication state between the stator 21 and the roller 31 is boundary lubrication. As a result, the roller 31 smoothly rotates due to the friction at the point contact portion between the stator 21 and the roller 31, and the lubrication oil 45 a held by the gap 46 maintains good lubrication between the stator 21 and the roller 31. As a result, wear at the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is reduced.

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位に、ローラ31の厚み方向に対してステータ21とローラ31とが点接触する点接触部位と、潤滑油45aが保持される潤滑剤保持部位とを設けた。よって、ステータ21とローラ31とが面接触している場合に比べると、ステータ21とローラ31との接触面積を小さくすることができ、ローラ31がステータ21に接触するときに、ローラ31の一点がステータ21に加える力を大きくすることができる。したがって、ローラ31がステータ21に接触するときには、ステータ21とローラ31との間に供給された潤滑油45aが切れ易くなるため、両部材の潤滑状態を維持しながら両部材を適切に接触させることができる。つまり、ステータ21とローラ31との間の潤滑状態を境界潤滑とすることができる。具体的には、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位に、ステータ21とローラ31とが直接接触する点接触部位と、潤滑油45aが保持される潤滑剤保持部位である隙間46とを形成することができる。よって、ステータ21とローラ31との点接触部位での摩擦により、ローラ31を円滑に回転させることができるとともに、隙間46により保持された潤滑油45aによりステータ21とローラ31との間の潤滑を良好に保って両部材の接触部位の摩耗を低減することができる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A point contact portion where the stator 21 and the roller 31 are in point contact with each other with respect to the thickness direction of the roller 31 and a lubricating oil 45a at a portion facing the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31. And a lubricant holding portion to be held. Therefore, compared with the case where the stator 21 and the roller 31 are in surface contact, the contact area between the stator 21 and the roller 31 can be reduced, and when the roller 31 contacts the stator 21, one point of the roller 31 is obtained. The force applied to the stator 21 can be increased. Therefore, when the roller 31 comes into contact with the stator 21, the lubricating oil 45 a supplied between the stator 21 and the roller 31 is easily cut off, so that both members are properly brought into contact while maintaining the lubrication state of both members. Can do. That is, the lubrication state between the stator 21 and the roller 31 can be boundary lubrication. Specifically, a point contact portion where the stator 21 and the roller 31 are in direct contact with a portion where the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are opposed to each other, and a lubricant holding where the lubricating oil 45a is held. A gap 46 that is a part can be formed. Therefore, the roller 31 can be smoothly rotated by the friction at the point contact portion between the stator 21 and the roller 31, and the lubrication oil 45 a held by the gap 46 lubricates the stator 21 and the roller 31. It is possible to reduce the wear at the contact portion of both members while maintaining good.

(2)ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位に、ローラ31の回転方向に対してステータ21の載置部22とローラ31の外周面311とが線接触する線接触部位を設けた。よって、例えば、ステータ21とローラ31との接触部位がローラ31の回転方向に点接触している場合に比べると、ステータ21とローラ31との接触面積が大きくなるため、トルクの伝達領域が広くなり、ローラ31を円滑に回転させることができる。   (2) The mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are in line contact with the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 in the rotational direction of the roller 31. Line contact sites were provided. Therefore, for example, compared with the case where the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is point-contacted in the rotation direction of the roller 31, the contact area between the stator 21 and the roller 31 is increased, so that the torque transmission region is wide. Thus, the roller 31 can be rotated smoothly.

(3)ステータ21の載置部22に、ローラ31の厚み方向に対して湾曲する湾曲面22aを形成することで点接触部位を形成した。よって、ステータ21の形状を変更するだけで、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との対向部位における点接触部位を容易に設けることができる。   (3) A point contact portion was formed by forming a curved surface 22 a that curves in the thickness direction of the roller 31 on the mounting portion 22 of the stator 21. Therefore, by simply changing the shape of the stator 21, it is possible to easily provide a point contact portion at a portion facing the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31.

(4)潤滑油45aが含浸された供給体45を、ステータ21の載置部22の近傍であって、且つローラ31の外周面311に接触させて設けた。よって、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との間の対向部位に円滑に潤滑油45aを供給することができる。   (4) The supply body 45 impregnated with the lubricating oil 45 a is provided in the vicinity of the mounting portion 22 of the stator 21 and in contact with the outer peripheral surface 311 of the roller 31. Therefore, the lubricating oil 45a can be smoothly supplied to the facing portion between the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図5に示すように、ステータ21の載置部22における溝部211を除く部位に、ローラ31の厚み方向に対してローラ31側に向けて膨らむように弧状に湾曲する湾曲面52aを形成してもよい。これによれば、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の厚み方向において、湾曲面52aの頂部51が、ローラ31の外周面311に対して点接触している。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 5, a curved surface 52 a that is curved in an arc shape so as to bulge toward the roller 31 side with respect to the thickness direction of the roller 31 is formed in a portion of the placement portion 22 of the stator 21 excluding the groove portion 211. May be. According to this, when the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, the top portion 51 of the curved surface 52 a is in the thickness direction of the roller 31 with respect to the outer peripheral surface 311 of the roller 31. Point contact.

○ 図6に示すように、ステータ21の載置部22における溝部211を除く部位に、ローラ31の厚み方向に対して傾斜するテーパ面61を形成してもよい。これによれば、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の厚み方向において、ローラ31の外周面311の一方の縁部31aがテーパ面61に対して点接触している。   As shown in FIG. 6, a tapered surface 61 that is inclined with respect to the thickness direction of the roller 31 may be formed at a portion of the placement portion 22 of the stator 21 excluding the groove portion 211. According to this, when the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, one edge portion 31 a of the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is formed on the tapered surface 61 in the thickness direction of the roller 31. Point contact is made.

○ 図7に示すように、ステータ21の載置部22を、ローラ31の厚み方向に対して平坦面状に形成するとともに、ローラ31の外周面311を、ローラ31の厚み方向においてステータ21側に向けて膨らむように弧状に湾曲させてもよい。これによれば、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の外周面311における弧状に湾曲させた頂部71が、ステータ21の載置部22に対して点接触している。   As shown in FIG. 7, the mounting portion 22 of the stator 21 is formed in a flat surface shape with respect to the thickness direction of the roller 31, and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is arranged on the stator 21 side in the thickness direction of the roller 31. You may make it curve in an arc shape so that it may swell toward. According to this, when the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, the top portion 71 curved in an arc shape on the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is formed on the mounting portion 22 of the stator 21. Point contact is made.

○ 図8に示すように、ステータ21の載置部22を、ローラ31の厚み方向に対して平坦面状に形成するとともに、ローラ31の外周面311を、ローラ31の厚み方向において、ローラ31の外周面311の一方の縁部31aから他方の縁部31bにかけて直線状に下るように傾斜させてもよい。これによれば、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の厚み方向において、ローラ31の外周面311の他方の縁部31bが、ステータ21の載置部22に対して点接触している。   As shown in FIG. 8, the mounting portion 22 of the stator 21 is formed in a flat surface shape with respect to the thickness direction of the roller 31, and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is the roller 31 in the thickness direction of the roller 31. You may make it incline so that it may fall linearly from one edge part 31a of the outer peripheral surface 311 to the other edge part 31b. According to this, when the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, the other edge 31 b of the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is Point contact is made with respect to the mounting portion 22.

○ 図9に示すように、ステータ21の載置部22を、ローラ31の厚み方向に対して平坦面状に形成するとともに、ローラ31の外周面311を、ローラ31の厚み方向においてステータ21とは反対側に凹むように弧状に湾曲させてもよい。これによれば、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の厚み方向において、ローラ31の外周面311の両縁部31a,31bが、ステータ21の載置部22に対して点接触している。   As shown in FIG. 9, the mounting portion 22 of the stator 21 is formed in a flat surface shape with respect to the thickness direction of the roller 31, and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is connected to the stator 21 in the thickness direction of the roller 31. May be curved in an arc so as to be recessed on the opposite side. According to this, when the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, both edges 31 a and 31 b of the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are in the stator 21 in the thickness direction of the roller 31. The point 22 is in point contact with the mounting portion 22.

○ 図10に示すように、ローラ31の外周面311を、ステータ21の湾曲面22aの曲率と異なる曲率となるように、ローラ31の厚み方向に対してステータ21側に向けて膨らむように弧状に湾曲させてもよい。具体的には、ローラ31の外周面311の曲率は、ステータ21の湾曲面22aの曲率よりも大きくなっている。これによれば、ステータ21とローラ31との接触部位をローラ31の径方向から見たときに、ローラ31の外周面311における弧状に湾曲させた頂部91が、ステータ21の湾曲面22aに対して点接触している。   As shown in FIG. 10, the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is arcuate so as to swell toward the stator 21 with respect to the thickness direction of the roller 31 so as to have a curvature different from the curvature of the curved surface 22 a of the stator 21. It may be curved. Specifically, the curvature of the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is larger than the curvature of the curved surface 22 a of the stator 21. According to this, when the contact portion between the stator 21 and the roller 31 is viewed from the radial direction of the roller 31, the apex 91 that is curved in an arc shape on the outer peripheral surface 311 of the roller 31 corresponds to the curved surface 22 a of the stator 21. Point contact.

○ 実施形態において、ステータ21の載置部22を、ローラ31の厚み方向に対してローラ31とは反対側に向けて連続して凹むように弧状に湾曲させてもよい。
○ 実施形態において、ステータ21の載置部22におけるローラ31との対向部位は、ローラ31の回転方向に沿うように湾曲していたが、これに限らず、例えば、ローラ31の径方向に沿って直線状に形成されていてもよい。そして、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との接触部位がローラ31の回転方向において点接触していてもよい。
In the embodiment, the mounting portion 22 of the stator 21 may be curved in an arc shape so as to be continuously recessed toward the opposite side of the roller 31 with respect to the thickness direction of the roller 31.
In the embodiment, the portion of the mounting portion 22 of the stator 21 that faces the roller 31 is curved so as to follow the rotation direction of the roller 31, but is not limited to this, for example, along the radial direction of the roller 31. It may be formed linearly. The contact portion between the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 may be in point contact in the rotation direction of the roller 31.

○ 実施形態において、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との接触面積が予め定められた面積以下となるように、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との接触部位を設計すればよい。ここで、「予め定められた面積」とは、ローラ31の一点がステータ21に加える力が、ローラ31がステータ21に接触するときに、ステータ21の載置部22とローラ31の外周面311との間に供給された潤滑油45aを切ることが可能となる力となるような接触面積のことである。   In the embodiment, the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 are set such that the contact area between the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 is equal to or less than a predetermined area. What is necessary is just to design the contact part. Here, the “predetermined area” refers to the mounting portion 22 of the stator 21 and the outer peripheral surface 311 of the roller 31 when the force applied by one point of the roller 31 to the stator 21 is in contact with the stator 21. The contact area is a force that can cut the lubricating oil 45a supplied between the two.

○ 実施形態において、ステータ21及びローラ31の材質は、特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、ステータ21は、例えば、略円筒状をなしていてもよく、ステータ21の形状は特に限定されるものではない。
In the embodiment, the material of the stator 21 and the roller 31 is not particularly limited.
In the embodiment, the stator 21 may have a substantially cylindrical shape, for example, and the shape of the stator 21 is not particularly limited.

○ 実施形態において、予圧手段40の構成は特に限定されるものではなく、ローラ31をステータ21に対して押し付けることができる構成であればよい。
○ 実施形態において、例えば、ステータ21の溝部211に潤滑油45aが直接貯留されていてもよい。この場合、溝部211が潤滑剤供給手段に相当する。
In the embodiment, the configuration of the preload means 40 is not particularly limited as long as the roller 31 can be pressed against the stator 21.
In the embodiment, for example, the lubricating oil 45a may be stored directly in the groove 211 of the stator 21. In this case, the groove portion 211 corresponds to a lubricant supply unit.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)ステータと、前記ステータを振動させる振動手段と、前記振動手段により振動する前記ステータの載置部に外周面が接触して回転する円筒状のローラと、前記ローラを前記ステータに対して圧接させる予圧手段と、前記ローラの外周面と前記ステータの載置部との間の対向部位に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、を備えた振動アクチュエータであって、前記ステータの載置部と前記ローラの外周面との接触面積が予め定められた面積以下となるように、前記ステータの載置部と前記ローラの外周面との接触部位を形成したことを特徴とする振動アクチュエータ。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) a stator, vibration means for vibrating the stator, a cylindrical roller rotating with an outer peripheral surface coming into contact with a mounting portion of the stator vibrated by the vibration means, and the roller with respect to the stator A vibration actuator comprising preloading means for pressure contact, and lubricant supply means for supplying a lubricant to a facing portion between the outer peripheral surface of the roller and the mounting portion of the stator, wherein the mounting of the stator The vibration actuator is characterized in that a contact portion between the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller is formed so that a contact area between the portion and the outer peripheral surface of the roller is equal to or less than a predetermined area.

10…振動アクチュエータ、11…振動手段としての圧電素子、21…ステータ、22…載置部、22a,52a…湾曲面、31…ローラ、311…外周面、40…予圧手段、45…潤滑剤供給手段としての供給体、45a…潤滑剤としての潤滑油、46…潤滑剤保持部位としての隙間、61…テーパ面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vibration actuator, 11 ... Piezoelectric element as a vibration means, 21 ... Stator, 22 ... Mounting part, 22a, 52a ... Curved surface, 31 ... Roller, 311 ... Outer peripheral surface, 40 ... Preload means, 45 ... Lubricant supply Supply body as means, 45a ... lubricating oil as lubricant, 46 ... gap as lubricant holding part, 61 ... tapered surface.

Claims (4)

ステータと、
前記ステータを振動させる振動手段と、
前記振動手段により振動する前記ステータの載置部に外周面が接触して回転する円筒状のローラと、
前記ローラを前記ステータに対して圧接させる予圧手段と、
前記ローラの外周面と前記ステータの載置部との間の対向部位に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、を備えた振動アクチュエータであって、
前記ステータの載置部と前記ローラの外周面との対向部位には、前記ローラの厚み方向に対して前記ステータと前記ローラとが点接触する点接触部位と、前記潤滑剤が保持される潤滑剤保持部位とが設けられていることを特徴とする振動アクチュエータ。
A stator,
Vibration means for vibrating the stator;
A cylindrical roller that rotates with an outer peripheral surface in contact with the mounting portion of the stator that vibrates by the vibration means;
Preloading means for pressing the roller against the stator;
Lubricant supply means for supplying a lubricant to a facing portion between the outer peripheral surface of the roller and the mounting portion of the stator, and a vibration actuator comprising:
A point contact portion where the stator and the roller are in point contact with each other in a thickness direction of the roller, and a lubrication in which the lubricant is held at a portion facing the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller A vibration actuator characterized in that an agent holding part is provided.
前記ステータの載置部と前記ローラの外周面との対向部位には、前記ローラの回転方向に対して前記ステータの載置部と前記ローラの外周面とが線接触する線接触部位が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の振動アクチュエータ。   A line contact portion where the stator mounting portion and the outer peripheral surface of the roller are in line contact with each other in the rotational direction of the roller is provided at a portion facing the mounting portion of the stator and the outer peripheral surface of the roller. The vibration actuator according to claim 1, wherein: 前記ステータの載置部に、前記ローラの厚み方向に対して湾曲する湾曲面、又は前記ローラの厚み方向に対して傾斜するテーパ面を形成することで、前記点接触部位を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の振動アクチュエータ。   The point contact portion is provided by forming a curved surface that is curved with respect to the thickness direction of the roller or a tapered surface that is inclined with respect to the thickness direction of the roller on the mounting portion of the stator. The vibration actuator according to claim 1 or 2. 前記潤滑剤供給手段は、前記潤滑剤が含浸された供給体であり、
前記供給体は、前記ステータの載置部の近傍であって、且つ前記ローラの外周面に接触させて設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
The lubricant supply means is a supply body impregnated with the lubricant,
The said supply body is the vicinity of the mounting part of the said stator, and is provided in contact with the outer peripheral surface of the said roller, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Vibration actuator.
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