JP2015035909A - Vibration actuator - Google Patents
Vibration actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015035909A JP2015035909A JP2013166306A JP2013166306A JP2015035909A JP 2015035909 A JP2015035909 A JP 2015035909A JP 2013166306 A JP2013166306 A JP 2013166306A JP 2013166306 A JP2013166306 A JP 2013166306A JP 2015035909 A JP2015035909 A JP 2015035909A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- vibrating body
- vibration
- cover
- vibration actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧電素子を備えた振動アクチュエータに関する。 The present invention relates to a vibration actuator provided with a piezoelectric element.
振動アクチュエータは、ステータに加圧接触するロータを備えており、ステータに備えられた圧電素子に交流電圧を印加することによってステータを振動させ、そのステータの振動をロータに伝達することによってロータを回転させて、駆動力を得ている。そして、この振動アクチュエータに用いられる圧電素子を、振動アクチュエータにかかる力を検出する力センサとして利用する技術が、たとえば特開2008−100317号公報(特許文献1)に開示されている。 The vibration actuator is provided with a rotor that is in pressure contact with the stator, and the stator is vibrated by applying an alternating voltage to a piezoelectric element provided in the stator, and the rotor is rotated by transmitting the vibration of the stator to the rotor. Let's get the driving force. A technique of using a piezoelectric element used for this vibration actuator as a force sensor for detecting a force applied to the vibration actuator is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-1000031 (Patent Document 1).
特許文献1には、振動アクチュエータで駆動される指部を備えたロボットハンドが開示されている。このロボットハンドは、振動アクチュエータを指部を動かすモータとして用いる場合には、圧電素子の逆圧電効果(外部から電圧が印加されると変形する現象)を利用してモータを駆動して、物体などの把持を行なう。一方、振動アクチュエータの圧電素子を力センサとして用いる場合は、圧電素子への電圧の印加を行なわずに、圧電素子の圧電効果(外力によって変形されると電圧を生じる現象)を利用してロータに作用する力を検出する。
特許文献1のように、振動アクチュエータを力センサとして用いる場合、その検出精度を高めるためには、ステータをロータに作用する力によって動かないように固定しておくことが望ましい。ところが、ステータを定常的に固定すると、モータ駆動時のステータの振動が妨げられるためモータとしての出力性能(トルク、回転速度、効率など)が低下してしまうという背反が生じる。このように、力センサとしての検出精度の確保とモータとしての出力性能の確保とは、互いにトレードオフ関係にある。このようなトレードオフ関係にある双方を両立するためには、さらなる改善が必要である。
When a vibration actuator is used as a force sensor as in
本発明は、上述の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、振動アクチュエータにおいて、力センサとして用いる場合の検出精度を確保しつつ、モータとして用いる場合の出力性能を確保することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to ensure output performance when used as a motor while ensuring detection accuracy when used as a force sensor in a vibration actuator. That is.
この発明に係る振動アクチュエータは、ロータと、ロータに接触し、ロータとの接触面にロータを回転させるための超音波振動を発生させる圧電素子を含んで構成される振動体と、振動体の周囲に設けられ、ロータの出力軸を回転可能に支持する部材に固定されるカバーと、カバーと振動体との間に設けられ振動体を加圧支持する支持部材とを備える。支持部材は、ロータの非回転時には振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体を振動可能に支持するように構成される。 The vibration actuator according to the present invention includes a rotor, a vibrating body that is in contact with the rotor, and includes a piezoelectric element that generates ultrasonic vibration for rotating the rotor on a contact surface with the rotor. And a cover that is fixed to a member that rotatably supports the output shaft of the rotor, and a support member that is provided between the cover and the vibration member and supports the vibration member under pressure. The support member is configured to fixedly support the vibrating body with respect to the cover when the rotor is not rotating, and to support the vibrating body so as to be able to vibrate when the rotor is rotating.
好ましくは、支持部材は、ロータの非回転時には弾性力によって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体と共に共振することで振動体を振動可能に支持する。 Preferably, the support member supports the vibrating body fixedly with respect to the cover by an elastic force when the rotor is not rotating, and supports the vibrating body so as to be able to vibrate by resonating with the vibrating body when the rotor rotates.
好ましくは、支持部材は、カバーに固定される基端と振動体の外周面に沿って延びる腕部と振動体に接触する先端とを備えるはり状部材である。はり状部材は、ロータの非回転時にはたわみによるの弾性力によって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体と共に共振する。 Preferably, the support member is a beam-like member including a base end fixed to the cover, an arm portion extending along the outer peripheral surface of the vibrating body, and a distal end contacting the vibrating body. The beam-like member fixedly supports the vibrating body with respect to the cover by elastic force due to deflection when the rotor is not rotating, and resonates with the vibrating body when the rotor is rotating.
好ましくは、支持部材は、ロータの非回転時において振動体の共振時における振動の腹に相当する部分を支持する。 Preferably, the support member supports a portion corresponding to an antinode of vibration during resonance of the vibrating body when the rotor is not rotating.
好ましくは、支持部材は、基端がカバーの内側に回動可能に支持されるとともに先端が振動体に対して移動可能に構成された、長手方向に弾性的に伸縮可能な棒状部材である。棒状部材は、ロータの非回転時には先端が振動体の所定部分に加圧接触することによって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には振動体に接触する先端が所定部分から振動体の表面に沿って移動することによって振動体を振動可能に支持する。 Preferably, the support member is a rod-like member that is elastically stretchable in the longitudinal direction and has a base end rotatably supported inside the cover and a tip that is movable with respect to the vibrating body. When the rotor is not rotating, the rod-like member presses and contacts the predetermined part of the vibrating body to press the vibrating body fixedly to the cover, and when the rotor rotates, the tip that contacts the vibrating body from the predetermined part is supported. The vibrator is supported so as to vibrate by moving along the surface of the vibrator.
好ましくは、支持部材は、ロータの非回転時において棒状部材の先端が振動体の所定部分に接触するように棒状部材を保持する棒状部材用弾性体をさらに含み、
棒状部材用弾性体は、ロータの回転時に棒状部材の先端が振動体の表面に沿って移動することを許容しつつ、ロータの非回転時に棒状部材の先端が所定部分に戻るように棒状部材を支持する。
Preferably, the support member further includes a rod-shaped member elastic body that holds the rod-shaped member so that a tip of the rod-shaped member contacts a predetermined portion of the vibrating body when the rotor is not rotated.
The elastic body for a rod-shaped member allows the rod-shaped member to return to a predetermined portion when the rotor does not rotate while allowing the tip of the rod-shaped member to move along the surface of the vibrating body when the rotor rotates. To support.
好ましくは、所定部分は、振動体の共振時における振動の腹に相当する部分である。
好ましくは、支持部材は、振動体の外周面と接触可能に形成された板状部材と、板状部材を振動体に押しつける板状部材用弾性体とを含む。板状部材は、ロータの非回転時には板状部材用弾性体の弾性力によって振動体に加圧接触することによって振動体をカバーに対して固定的に支持し、ロータの回転時には近距離場音波浮揚作用によって振動体から浮揚力を受けることによって振動体を振動可能に支持する。
Preferably, the predetermined portion is a portion corresponding to an antinode of vibration at the time of resonance of the vibrating body.
Preferably, the support member includes a plate-like member formed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the vibrating body, and an elastic body for the plate-like member that presses the plate-like member against the vibrating body. The plate-like member supports the vibrating body fixedly to the cover by pressing and contacting the vibrating body by the elastic force of the elastic body for the plate-like member when the rotor does not rotate, and near-field acoustic waves when the rotor rotates. The vibrator is supported so as to vibrate by receiving a levitation force from the vibrator by a levitation action.
好ましくは、支持部材は、基端がカバ−の内側に支持された複数の支持体で構成される。支持部材は、ロータの非回転時には複数の支持体で振動体を挟み込むことによって振動体を加圧支持する。 Preferably, the support member includes a plurality of supports whose base ends are supported on the inside of the cover. The support member pressurizes and supports the vibrating body by sandwiching the vibrating body with a plurality of support bodies when the rotor is not rotating.
好ましくは、振動体は、ロータに接触するステータと、ステータに一体に設けられるとともに、ステータとの間に圧電素子を挟むように配置される基部と、ロータをステータに加圧接触させる予圧部とをさらに含む。支持部材は、振動体の基部を支持する。 Preferably, the vibrating body includes a stator that contacts the rotor, a base that is provided integrally with the stator and that is disposed so as to sandwich the piezoelectric element between the stator, and a preload portion that pressurizes and contacts the rotor with the stator. Further included. The support member supports the base of the vibrating body.
本発明によれば、振動アクチュエータにおいて、力センサとして用いる場合の検出精度を確保しつつ、モータとして用いる場合の出力性能を確保することができる。 According to the present invention, in a vibration actuator, it is possible to ensure output performance when used as a motor while securing detection accuracy when used as a force sensor.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態による振動アクチュエータ1の斜視図である。図2は、図1のX方向の振動アクチュエータ1の側面透視図である。図3は、図1のY方向の振動アクチュエータ1の側面図である。なお、図1〜図3においては、連結ロッド45(図2参照)の軸心方向をZ軸と規定し、Z軸に直交する軸をX軸と規定し、Z軸およびX軸に直交する軸をY軸と規定している。
FIG. 1 is a perspective view of a
図1〜3を参照して、本実施の形態による振動アクチュエータ1について説明する。この振動アクチュエータ1は、いわゆる超音波モータとして機能するように構成される。
The
振動アクチュエータ1は、回転軸34を備えたロータ30と、ロータ30を回転させるための振動を発生する振動体10と、回転軸34を回転可能に支持する軸受部材37と、軸受部材37に固定されたカバー60とを含んで構成される。カバー60は、振動体10の周囲に設けられた、振動体10を覆う筒状の筐体である。なお、本実施の形態ではカバー60を筒状の筐体としているが、これに限定されるものではなく、所定間隔で並べられた複数の支柱でカバー60を構成するようにしてもよい。
The
振動体10は、ロータ30の外周面31に接触するステータ13と、ステータ13よりもロータ30から離れた位置に配置される基部11と、ステータ13と基部11とに挟まれた圧電素子17とを備える。
The vibrating
基部11の中心には、ねじ孔12が形成されている。ステータ13は、ねじ孔12に螺入可能な軸部14と、軸部14の基端側に形成された円柱状のステータ本体部15とを備えている。軸部14の先端寄りには、ねじ孔12に対応する雄ねじ16が形成されている。なお、ステータ13は、軸部14およびステータ本体部15の中心を貫通する貫通孔22を有している。
A
基部11とステータ本体部15との間には、圧電素子17が設けられている。圧電素子17は略円柱状の形態を呈しており中心に通孔18を有する。圧電素子17の通孔18にステータ13の軸部14が挿入され、基部11との間に挟まれることにより、圧電素子17は振動体10に保持される。
A
圧電素子17は、駆動回路(図示せず)に電気的に接続される。圧電素子17は、駆動回路から交流電圧が印加されることにより、ステータ13のロータ30との接触面21にロータ30を回転させるための超音波振動(楕円運動)を発生する。
The
ステータ本体部15のロータ30側の端部には、ロータ30の外周面31と接触する2つの接触部20が形成されている。各接触部20は、ロータ30の外周面31と接触面21で接触する。2つの接触部20の間には、径方向に横断する溝部19が形成されている。溝部19は、回転軸34を支持する軸受部材37の一部が収容される空間部を形成する。
Two
ロータ30は、外周面31と一対のロータ端面32とを備える。ロータ30の中心には回転軸34が固定される。回転軸34の軸心はロータ30の回転軸心Pとなる。回転軸34の両端部は、振動アクチュエータ1の出力端であり、回転軸34の回転力を出力として用いる。
The
軸受部材37は、ロータ端面32の両側に設けられた一対の軸受部38と、一対の軸受部38を接続する接続部39とを備えている。軸受部38には通孔40が形成されており、回転軸34が通孔40に挿通され、回転軸34は軸受(ベアリング)36を介して軸受部38に回転可能に支持されている。
The bearing
図2に示すように、軸受部材37の接続部39は、連結ロッド45の一方の端部と連結されている。連結ロッド45はステータ13の貫通孔22に挿通されており、連結ロッド45の他方の端部はステータ13の軸部14から突出している。従って、連結ロッド45はステータ13および圧電素子17の内部を貫通している。連結ロッド45の突出端47には、ホルダ48を介して円板状のばね受体49が取り付けられている。ばね受体49と基部11との間には、皿ばね50が介在されている。なお、本実施の形態においては、突出端47、ホルダ48、ばね受体49、および皿ばね50は、基部11に設けられた薄板円筒状の筒部11Aの内部に収容される。
As shown in FIG. 2, the connecting
皿ばね50は、振動体10の基部11をロータ30に向けて押しつける。これにより、ロータ30が振動体10のステータ13に対して加圧接触される。すなわち、本実施の形態では、連結ロッド45、ばね受体49および皿ばね50が、ロータ30をステータ13に加圧接触させる予圧部を構成する要素である。
The
本実施の形態において、振動アクチュエータ1は、超音波モータあるいは力センサとして選択的に用いられる。
In the present embodiment, the
振動アクチュエータ1を超音波モータとして用いる場合には、圧電素子17の逆圧電効果(電圧を印加すると変形する現象)を利用して回転軸34を回転させる。具体的には、駆動回路から圧電素子17に対して交流電圧(より詳しくは位相を90度シフトした交流電圧)を印加することにより、圧電素子17は超音波振動(より詳しくはY軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦振動とを組み合わせた複合振動)を発生する。この超音波振動がステータ13に伝達され、ステータ13における一対の接触面21には、Y軸−Z軸平面におけるX軸周りの楕円運動(または円運動)が発生する。ロータ30が接触面21を通じて楕円運動(または円運動)を受けることにより、ロータ30は回転軸34を中心にして回転される。ロータ30の回転により、回転軸34の回転力が得られる。なお、ロータ30の回転方向、回転速度およびトルクの制御は、印加する交流電圧や周波数等を制御することにより変更可能である。
When the
一方、振動アクチュエータ1を力センサとして用いる場合には、圧電素子17の圧電効果(外力によって変形すると電圧を生じる現象)を利用して回転軸34に作用する力を検出する。たとえば、回転軸34に取り付けられたリンク(指先)で対象物を押している場合、対象物からの反力がリンク(指先)を経由して回転軸34に作用する。この反力がロータ30から接触面21を通じてステータ13に伝達される。その結果、圧電素子17は、対象物からの反力(回転軸34に作用する力)に相当する外力をステータ13から受けることになる。この外力によって圧電素子17が変形すると、圧電素子17はその変形量に応じた電圧を発生する。圧電素子17の電圧を測定することで回転軸34に作用する力が検出される。
On the other hand, when the
振動アクチュエータ1を力センサとして用いる場合、その検出精度を高めるためには、ロータ30に作用する力に応じて圧電素子17が変形されるように、振動体10をロータ30に作用する力によって動かないように固定しておくことが望ましい。ところが、振動体10を定常的に固定すると、ステータ13の振動が妨げられるため振動アクチュエータ1の超音波モータとしての出力性能(トルク、回転速度、効率など)が低下してしまうという背反が生じる。このように、力センサとしての検出精度の確保と、超音波モータとしての出力性能の確保とは、互いにトレードオフ関係にある。
When the
このようなトレードオフ関係にある、力センサとしての検出精度の確保と超音波モータとしての出力性能の確保とを両立するために、本実施の形態による振動アクチュエータ1は、振動体10を加圧支持する支持部材を備える。本実施の形態においては、支持部材として、図1、3に示すように、カバー60の内周面から突出し振動体10を加圧支持する2つのフランジ(はり状部材)61が設けられる。なお、本実施の形態では2つのフランジ61を設けたが、フランジ61の数は3つ以上であってもよい。
The
図4は、フランジ61を含む図3のIV−IV断面を示す図である。2つのフランジ61は、振動アクチュエータ1を力センサとして用いる場合(すなわちロータ30の非回転時)には振動体10の基部11を固定的に支持し、振動アクチュエータ1を超音波モータとして用いる場合(すなわちロータ30の回転時)には振動体10の基部11を可動的に支持する弾性部材で構成される。
4 is a view showing a cross section taken along the line IV-IV in FIG. When the
具体的には、各フランジ61は、カバー60の内周面に固定される基端部61Aと、振動体10の外周面に沿って延びる腕部と、振動体10の外周面に接触する先端部61Bとを備える。ここで、振動体10の外周面に沿って延びる腕部は、本実施形態のように振動体10の外周面に沿って曲線状に延びる構成だけでなく、振動体10の外周面に沿って直線状に延びる構成や、曲線部分と直線部分との両方を含む構成であってもよい。2つのフランジ61の先端部61Bは、フランジ61全体のたわみによるの弾性力によって基部11を挟み込むことで基部11を加圧支持する。本実施の形態においては、フランジ61の先端部61Bは、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合(ロータ30の非回転時)において、振動体10が振動した時における基部11の振動の腹に相当する部分を支持する。また、フランジ61の基端部61Aは、振動体10が振動した時におけるカバー60の振動の節に相当する部分に固定される。なお、振動体10の振動はロータ30および軸受部材37を通じてカバー60にもわずかに伝達される。
Specifically, each
このようなフランジ61を設けたことにより、振動アクチュエータ1を力センサとして用いる場合には、振動体10がカバー60(さらにはカバー60が固定される軸受部材37)に対して固定的に支持される。これにより、力センサとしての検出精度を確保することができる。
By providing such a
特に、本実施の形態によるフランジ61は、圧電素子17を挟み込むステータ13および基部11のうち、ステータ13(圧電素子17よりもロータ30に近い方)ではなく、基部11(圧電素子17よりもロータ30から離れている方)を支持している。そのため、ロータ30に作用する力がステータ13から圧電素子17に作用した場合に、圧電素子17を基部11でしっかりと受け止めることができる。そのため、ステータ13からの外力に応じて圧電素子17が変形し易くなるため、検出精度をより高めることができる。
In particular, the
さらに、フランジ61は、振動アクチュエータ1を超音波モータとして用いる場合には、振動体10をカバー60に対して可動的に(振動可能に)支持する。具体的には、フランジ61は、振動アクチュエータ1を超音波モータとして用いる場合に振動体10の基部11と共に共振することで基部11の振動を吸収する。
Furthermore, the
図5は、フランジ61の周波数特性を示す図である。なお、図5では、横軸に周波数、縦軸にQ値(共振の鋭さを表す値)が表わされる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the
図5に示すように、フランジ61は、振動アクチュエータ1を超音波モータとして用いた時の振動体10の振動周波数f1でQ値が最大値Qmaxとなり、振動周波数f1から離れた領域ではQ値がほぼ零となる特性を有する。このような周波数特性を有するように、フランジ61の形状(長さ、太さなど)が予め決められている。
As shown in FIG. 5, the
そのため、振動アクチュエータ1を超音波モータとして用いる場合には、フランジ61は基部11と共に共振し、基部11の振動を吸収する。すなわち、振動体10の振動がフランジ61(さらには、フランジ61が固定されるカバー60、カバー60が固定される軸受部材37)によって妨げられることはない。その結果、超音波モータとしての出力性能(トルク、速度、効率など)も確保される。
Therefore, when the
特に、本実施の形態においては、上述したように、フランジ61の先端部61Bは、基部11の振動の腹に相当する部分を支持する。これにより、フランジ61がより共振し易くなるため、基部11の振動をより積極的に吸収することができる。
In particular, in the present embodiment, as described above, the
以上のように、本実施の形態によるフランジ61は、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合(ロータ30の非回転時)には振動体10をたわみによる弾性力によって固定的に支持し、振動アクチュエータ1が超音波モータとして用いられる場合(ロータ30の回転時)には振動体10と共振することによって振動体10を振動可能に支持する。そのため、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合の検出精度を確保しつつ、振動アクチュエータ1が超音波モータとして用いられる場合の出力性能を確保することができる。
As described above, when the
また、振動アクチュエータ1を用いることで力センサと超音波モータとを一体化できるため、たとえば振動アクチュエータ1をロボットハンドに用いる場合には、ロボットハンドの小型化、軽量化、安価を実現することができる。
In addition, since the force sensor and the ultrasonic motor can be integrated by using the
<支持部材の変形例1>
上述の実施の形態では、振動体10を加圧支持する支持部材としてフランジ(はり状部材)61を採用したが、支持部材はこれに限定されない。
<
In the above-described embodiment, the flange (beam member) 61 is employed as the support member that pressurizes and supports the vibrating
たとえば、支持部材として、図6に示すようなプランジャ70を採用するようにしてもよい。プランジャ70としては公知のボールプランジャなどを用いることができる。なお、図6には、3つのプランジャ70が示されているが、プランジャ70の数は2つであっても、4つ以上であってもよい。
For example, a
各プランジャ70は、カバー60の内周面に回動可能に支持された、長手方向に弾性的に伸縮可能な棒状部材である。具体的には、各プランジャ70は、中空棒状の本体部71と、本体部71内部に備えられる弾性体(図示せず)によって本体部71の長手方向に可動可能に支持された先端部72と、本体部71をカバー60の内周面に回動可能に支持する基端部73とを備える。
Each
各プランジャ70の本体部71の先端付近は、複数のコイルばね74によってカバー60の内周面に支持される。なお、コイルばね74を他の弾性体(たとえば皿ばね)に変更してもよい。
The vicinity of the tip of the
図7は、振動体10の振動時(ロータ30の回転時)と振動体10の非振動時(ロータ30の非回転時)とのプランジャ70の状態を示す図である。なお、図7は、図6のVII−VII断面を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the state of the
振動体10の非振動時は、複数のコイルばね74の弾性力によって、先端部72が基部11の所定部分(以下「原点」という)に加圧接触する状態に、プランジャ70が保持される。これにより、振動体10の基部11が3つのプランジャ70によって固定的に支持される。なお、本実施の形態においては、原点が振動体10が振動した時における基部11の振動の腹の位置となるように各プランジャ70の配置が予め調整されている。
When the vibrating
一方、振動体10の振動時には、先端部72が振動体10の表面に対して移動可能に構成されているため、基部11の振動がプランジャ70に伝達されることにより、各プランジャ70は、複数のコイルばね74の弾性力に抗して、先端部72が振動体10の表面に沿って原点から基部11の振動の節に向かう方向に移動する。これにより、プランジャ70が原点(振動の腹)を支持し続ける場合に比べて、振動体10の振動が許容された状態で振動体10を支持することができる。
On the other hand, since the
また、振動体10の振動が停止された時(ロータ30の回転停止時)には、複数のコイルばね74の弾性力によりプランジャ70の先端部72は再び原点に戻る。
Further, when the vibration of the vibrating
このように、本変形例によるプランジャ70は、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合(ロータ30の非回転時)には先端部72が振動体10に加圧接触することによって振動体10を固定的に支持し、振動アクチュエータ1が超音波モータとして用いられる場合(ロータ30の回転時)には先端部72が振動体10の振動の節に向けて振動体10の表面を移動することによって振動体10を振動可能に支持する。そのため、上述のフランジ61を用いる場合と同様、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合の検出精度を確保しつつ、振動アクチュエータ1が超音波モータとして用いられる場合の出力性能を確保することができる。
As described above, when the
<支持部材の変形例2>
また、支持部材として、上述の実施の形態によるフランジ61に代えて、図8、図9に示すような支持部材80を採用するようにしてもよい。なお、図8、図9には、2つの支持部材80が示されているが、支持部材80の数は3つ以上であってもよい。
<Modification 2 of Support Member>
Further, instead of the
各支持部材80は、板状部材81と、複数の皿ばね82とで構成される。なお、皿ばね82を他の弾性体(たとえばコイルばね)に変更してもよい。
Each
板状部材81は、基部11の筒部11Aの外周面と面接触可能に形成される。板状部材81における筒部11Aとの接触面は、後述の浮揚力を確保するために、所定の面積を有する。皿ばね82は、板状部材81とカバー60の内周面との間に設けられ、板状部材81を筒部11Aに向けて押しつける。
The plate-
図9は、振動体10の振動時(ロータ30の回転時)と振動体10の非振動時(ロータ30の非回転時)との板状部材81の状態を示す図である。なお、図9は、図8のIX−IX断面を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the state of the plate-
振動体10の非振動時は、皿ばね82の弾性力によって、板状部材81が筒部11Aを加圧支持する状態に保持される。
When the vibrating
一方、振動体10の振動時には、近距離場音波浮揚作用によって、板状部材81が筒部11Aから浮揚力を受ける。すなわち、筒部11Aが超音波振動することによって筒部11Aと板状部材81との境界面に放射圧と呼ばれる力が生じ、この放射圧による浮揚力が板状部材81に作用する。なお、近距離場音波浮揚作用そのものについては周知であるためここでの詳細な説明は繰り返さない。
On the other hand, when the vibrating
近距離場音波浮揚作用による浮揚力と皿ばね82の弾性力とが釣り合う位置で、板状部材81が保持される。これにより、図9の一点鎖線に示すように板状部材81が筒部11Aから浮揚して接触しなくなることによって、板状部材81と筒部11Aとの摩擦が零になるため、振動体10が振動可能となる。なお、この際、筒部11は、板状部材81に接触しなくなるが、浮揚力の反力を板状部材81から受ける。この反力によって、筒部11は、板状部材81(さらには板状部材81が支持されるカバー60)に支持されることになる。
The plate-
このように、本変形例による板状部材81は、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合(ロータ30の非回転時)には皿ばね80の弾性力によって基部11の筒部11Aに加圧接触することによって振動体10を固定的に支持し、振動アクチュエータ1が超音波モータとして用いられる場合(ロータ30の回転時)には近距離場音波浮揚作用によって基部11の筒部11Aから浮揚して接触しなくなることによって振動体10を振動可能に支持する。そのため、上述のフランジ61を用いる場合と同様、振動アクチュエータ1が力センサとして用いられる場合の検出精度を確保しつつ、振動アクチュエータ1が超音波モータとして用いられる場合の出力性能を確保することができる。
Thus, when the
なお、必ずしも板状部材81が筒部11Aから完全に浮揚していなくてもよい。すなわち、完全に浮揚していなくても、浮揚力によって板状部材81が筒部11Aを加圧する力が低減されるため、板状部材81と筒部11Aとの摩擦が低減される。これにより、振動体10を振動し易くすることができる。
In addition, the plate-shaped
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 振動アクチュエータ、10 振動体、11 基部、11A 筒部、12 ねじ孔、13 ステータ、14 軸部、15 ステータ本体部、16 雄ねじ、17 圧電素子、18,40 通孔、19 溝部、20 接触部、21 接触面、22 貫通孔、30 ロータ、31 外周面、32 ロータ端面、34 回転軸、37 軸受部材、38 軸受部、39 接続部、45 連結ロッド、47 突出端、48 ホルダ、49 ばね受体、50,80,82 皿ばね、60 カバー、61 フランジ、61A 基端部、61B 先端部、70 プランジャ、71 本体部、72 先端部、73 基端部、74 コイルばね、80 支持部材、81 板状部材。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ロータに接触し、前記ロータとの接触面に前記ロータを回転させるための超音波振動を発生させる圧電素子を含んで構成される振動体と、
前記振動体の周囲に設けられ、前記ロータの出力軸を回転可能に支持する部材に固定されるカバーと、
前記カバーと前記振動体との間に設けられ前記振動体を加圧支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記ロータの非回転時には前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体を振動可能に支持するように構成される、振動アクチュエータ。 A rotor,
A vibrating body configured to include a piezoelectric element that contacts the rotor and generates ultrasonic vibration for rotating the rotor on a contact surface with the rotor;
A cover provided around the vibrating body and fixed to a member that rotatably supports the output shaft of the rotor;
A support member provided between the cover and the vibrator and supporting the vibrator under pressure,
The vibration member is configured to support the vibration body fixedly with respect to the cover when the rotor does not rotate, and to support the vibration body so that the vibration body can vibrate when the rotor rotates.
前記はり状部材は、前記ロータの非回転時にはたわみによる弾性力によって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体と共に共振する、請求項2に記載の振動アクチュエータ。 The support member is a beam-like member including a base end fixed to the cover, an arm portion extending along an outer peripheral surface of the vibrating body, and a distal end contacting the vibrating body,
The said beam-like member fixedly supports the vibrating body with respect to the cover by elastic force due to deflection when the rotor is not rotating, and resonates with the vibrating body when the rotor is rotating. Vibration actuator.
前記棒状部材は、前記ロータの非回転時には前記先端が前記振動体の所定部分に加圧接触することによって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には前記振動体に接触する前記先端が前記所定部分から前記振動体の表面に沿って移動することによって前記振動体を振動可能に支持する、請求項1に記載の振動アクチュエータ。 The support member is a rod-like member that is elastically stretchable in the longitudinal direction, and has a base end rotatably supported inside the cover and a distal end configured to be movable with respect to the vibrating body.
The rod-shaped member supports the vibrating body fixedly with respect to the cover by having the tip press-contact with a predetermined portion of the vibrating body when the rotor is not rotating, and the vibrating body when the rotor is rotating. 2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the tip that comes into contact with the vibrator moves along the surface of the vibrator from the predetermined portion so as to vibrate the vibrator.
前記棒状部材用弾性体は、前記ロータの回転時に前記棒状部材の前記先端が前記振動体の表面に沿って移動することを許容しつつ、前記ロータの非回転時に前記棒状部材の前記先端が前記所定部分に戻るように前記棒状部材を支持する、請求項5に記載の振動アクチュエータ。 The support member further includes an elastic body for a rod-shaped member that holds the rod-shaped member so that the tip of the rod-shaped member is in contact with the predetermined portion of the vibrating body when the rotor is not rotating,
The elastic body for the rod-shaped member allows the tip of the rod-shaped member to move along the surface of the vibrating body when the rotor rotates, while the tip of the rod-shaped member does not move when the rotor does not rotate. The vibration actuator according to claim 5, wherein the rod-shaped member is supported so as to return to a predetermined portion.
前記板状部材は、前記ロータの非回転時には前記板状部材用弾性体の弾性力によって前記振動体に加圧接触することによって前記振動体を前記カバーに対して固定的に支持し、前記ロータの回転時には近距離場音波浮揚作用によって前記振動体から浮揚力を受けることによって前記振動体を振動可能に支持する、請求項1に記載の振動アクチュエータ。 The support member includes a plate-like member formed so as to be in contact with an outer peripheral surface of the vibrating body, and an elastic body for a plate-like member that presses the plate-like member against the vibrating body,
The plate-like member fixedly supports the vibrating body with respect to the cover by being in pressure contact with the vibrating body by the elastic force of the plate-like member elastic body when the rotor is not rotating, and the rotor 2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the vibration body is supported so as to be able to vibrate by receiving a levitation force from the vibration body by a near-field acoustic wave levitation action when rotating.
前記支持部材は、前記ロータの非回転時には前記複数の支持体で前記振動体を挟み込むことによって前記振動体を加圧支持する、請求項1〜8のいずれかに記載の振動アクチュエータ。 The support member is composed of a plurality of supports whose base ends are supported inside the cover,
The vibration actuator according to claim 1, wherein the support member pressurizes and supports the vibrating body by sandwiching the vibrating body with the plurality of support bodies when the rotor is not rotating.
前記ロータに接触するステータと、
前記ステータに一体に設けられるとともに、前記ステータとの間に前記圧電素子を挟むように配置される基部と、
前記ロータを前記ステータに加圧接触させる予圧部とをさらに含み、
前記支持部材は、前記振動体の前記基部を支持する、請求項1〜9のいずれかに記載の振動アクチュエータ。 The vibrator is
A stator in contact with the rotor;
A base portion provided integrally with the stator and disposed so as to sandwich the piezoelectric element with the stator;
A preload portion that pressurizes and contacts the rotor with the stator;
The vibration actuator according to claim 1, wherein the support member supports the base portion of the vibrating body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013166306A JP2015035909A (en) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | Vibration actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013166306A JP2015035909A (en) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | Vibration actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015035909A true JP2015035909A (en) | 2015-02-19 |
Family
ID=52544069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013166306A Pending JP2015035909A (en) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | Vibration actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015035909A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2019003569A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-06-27 | 三菱電機株式会社 | Drive unit and robot |
-
2013
- 2013-08-09 JP JP2013166306A patent/JP2015035909A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2019003569A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-06-27 | 三菱電機株式会社 | Drive unit and robot |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5244727B2 (en) | Vibration type actuator | |
JP2007049897A (en) | Stator and ceramics tube ultrasonic motor using same | |
JPH0340767A (en) | Motor | |
JP2009278702A (en) | Ultrasonic motor | |
JPH11235062A (en) | Vibration actuator driver and lens barrel | |
JP6269223B2 (en) | Piezoelectric motor | |
JP2015035909A (en) | Vibration actuator | |
JP2019103371A (en) | Vibration wave motor and lens driving apparatus using vibration wave motor | |
JP4236957B2 (en) | Ultrasonic motor and electronic device with ultrasonic motor | |
JP6792008B2 (en) | Self-rotating piezoelectric motor with radial preload | |
JP2001186781A (en) | Vibration actuator | |
JP5610707B2 (en) | Vibration wave drive | |
JP2016027780A (en) | Vibration type actuator, lens barrel, imaging device, and automatic stage | |
JP4835042B2 (en) | Vibration wave motor | |
JP7183225B2 (en) | Vibration type driving device and imaging device | |
JP2019180174A (en) | Piezoelectric actuator | |
Cheng et al. | Analysis and development of plate-attached cylindrical rotary-linear ultrasonic motor | |
US12088220B2 (en) | Vibrating actuator, multi-axis stage, articulated robot, and continuum robot | |
JP4654884B2 (en) | Multi-degree-of-freedom ultrasonic motor | |
JP2011045208A (en) | Ultrasonic motor | |
JP2863125B2 (en) | Vibration motor | |
JP2016197946A (en) | Ultrasonic actuator | |
JP4482974B2 (en) | Vibration actuator | |
JP5039974B2 (en) | Ultrasonic motor | |
JPH07178370A (en) | Vibrator and vibrating actuator |