JP3164906B2 - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JP3164906B2
JP3164906B2 JP22627192A JP22627192A JP3164906B2 JP 3164906 B2 JP3164906 B2 JP 3164906B2 JP 22627192 A JP22627192 A JP 22627192A JP 22627192 A JP22627192 A JP 22627192A JP 3164906 B2 JP3164906 B2 JP 3164906B2
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英生 平間
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は圧電素子または電歪素
子の伸縮運動を利用した超音波振動により、移動体を摩
擦駆動させる超音波アクチュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator for frictionally driving a moving body by ultrasonic vibration utilizing expansion and contraction of a piezoelectric element or an electrostrictive element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図2に示すように円板型の振動体
を用いた進行波型モータが知られていた。固定部材1に
は中心軸10が取り付けられ、振動体4には圧電素子3
が設けられている。突起部5とライナー8は移動体6に
取り付けられたバネ9によって加圧接触している。例え
ば、特開昭59−96881号公報、特開昭60−17
4073号公報にはこのような構造が開示されている。
2. Description of the Related Art A traveling wave motor using a disk-shaped vibrator as shown in FIG. 2 has been known. A central shaft 10 is attached to the fixed member 1, and the piezoelectric element 3 is attached to the vibrating body 4.
Is provided. The protrusion 5 and the liner 8 are in pressure contact with each other by a spring 9 attached to the moving body 6. For example, JP-A-59-96881 and JP-A-60-17
Japanese Patent No. 4073 discloses such a structure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の構造で
は、移動体6に設けた歯車6aから出力をとる場合はよ
いが中心軸10の先端部から出力を取り出すには、移動
体6が中心軸10の先端部に取り付けられたネジ、バネ
等により保持される構造であるから、中心軸10の先端
部から出力が取り出しにくい構造になっているという欠
点があった。
However, in the conventional structure, it is good to take the output from the gear 6a provided on the moving body 6, but in order to take out the output from the tip of the central shaft 10, the moving body 6 must be at the center. Since the structure is held by a screw, a spring, or the like attached to the tip of the shaft 10, there is a disadvantage that the output is difficult to be taken out from the tip of the center shaft 10.

【0004】そこで、この発明は、従来のこのような欠
点を解決するため、移動体の中心軸の先端部から出力を
取り出す構造を持つ超音波アクチュエータを得ることを
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic actuator having a structure for taking out an output from a front end of a central axis of a moving body in order to solve such a conventional drawback.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は超音波アクチュエータにおいて、移動体
内部にベアリングを2個内蔵する構造とした。更に以下
のようにした。2個のベアリングの代わりに2個の含油
軸受け、または滑り軸受けとし、一つの含油軸受の内径
は中心軸に圧入、外径は移動体にすきまばめ、もう一方
の含油軸受の内径は中心軸にすきまばめ、外径は移動体
に圧入とし、また加圧バネのスラスト受けとして摩擦の
少ない座を設ける構成とした。
In order to solve the above problems, the present invention has a structure in which two bearings are built in a moving body in an ultrasonic actuator. Further, it was as follows. Instead of two bearings, use two oil-impregnated bearings or slide bearings. The inner diameter of one oil-impregnated bearing is press-fit into the center shaft, the outer diameter is loosely fitted to the moving body, and the inner diameter of the other oil-impregnated bearing is the center shaft The fitting is made such that the outer diameter is press-fitted into the moving body, and a seat with little friction is provided as a thrust receiver for the pressing spring.

【0006】一方をボールベアリング、他方を含油軸受
け、または滑り軸受けとし、含油軸受けの内径は中心軸
に圧入、外輪は移動体にすきまばめ、ボールベアリング
の内輪は中心軸にすきまばめ、外輪は移動体に圧入する
構成とした。加圧バネのスラスト受けにマグネット2枚
を同極で向き合わせたことを固定された円筒中心軸内
に、引っ張りバネを設け、移動体を振動体に加圧する構
成とした。
One is a ball bearing and the other is an oil-impregnated bearing or a slide bearing. Was press-fitted into the moving body. A tension spring is provided in the central axis of the fixed cylinder, in which the two magnets face the thrust receiver of the pressing spring with the same polarity, and the moving body is pressed against the vibrating body.

【0007】[0007]

【作用】上記のように構成された超音波モータにおいて
は、移動体の中心軸方向から出力を取り出す場合でも移
動体と中心軸構造は剛性があることとなる。
In the ultrasonic motor constructed as described above, the moving body and the central shaft structure have rigidity even when the output is taken out from the center axis direction of the moving body.

【0008】[0008]

【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図1において、固定部材1には振動支持部材2
があり、電極パターン部を有する分極された圧電素子3
は振動体4の下面に接着固定されている。振動支持部材
2は固定部材1と一体でも別体でもかまわない。振動体
4には突起部5がある、移動体6の中心部は軸方向へ円
筒状の突起7があり、ここから回転出力を取り出すこと
ができる、また移動体6の内径部の下端にはボールベア
リング11があり、この内輪11aは中心軸10にすき
まばめされ、外輪11bは移動体6に圧入されている。
移動体6の内径部上端のボールベアリング12の内輪1
2aは中心軸に圧入され、外輪12bは移動体6の内径
にすきまばめされている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, a fixed member 1 includes a vibration supporting member 2.
And a polarized piezoelectric element 3 having an electrode pattern portion
Is adhered and fixed to the lower surface of the vibrating body 4. The vibration supporting member 2 may be integral with the fixing member 1 or may be separate from the fixing member 1. The vibrating body 4 has a projection 5. The center of the moving body 6 has a cylindrical projection 7 in the axial direction, from which rotational output can be taken out. A ball bearing 11 is provided. The inner ring 11 a is loosely fitted in the center shaft 10, and the outer ring 11 b is press-fitted into the moving body 6.
Inner ring 1 of ball bearing 12 at the upper end of the inner diameter of moving body 6
2a is press-fitted to the center shaft, and the outer ring 12b is loosely fitted in the inner diameter of the moving body 6.

【0009】上端のボールベアリング内輪12aと下端
ボールベアリング内輪11aの間に加圧バネ9が負荷状
態でセットされている。なお、×印は圧入を示す。ま
た、移動体6にはライナー8が固定されており振動体4
の突起部5と移動体6のライナー8がバネ圧により加圧
接触している。中心軸10は固定部材1に固定支持され
ている。中心軸10には振動体4が圧入固定され一体と
なっている。中心軸10にはベアリング11と12を介
して移動体6が回転自在に取り付けられている。
A pressure spring 9 is set in a loaded state between the upper ball bearing inner race 12a and the lower ball bearing inner race 11a. In addition, x mark shows press fitting. A liner 8 is fixed to the moving body 6 and the vibrating body 4
And the liner 8 of the moving body 6 are in pressurized contact by spring pressure. The center shaft 10 is fixedly supported by the fixing member 1. The vibrating body 4 is press-fitted and fixed to the center shaft 10 to be integrated. The moving body 6 is rotatably attached to the center shaft 10 via bearings 11 and 12.

【0010】固定部材1の外周部には円筒ハウジング1
5が固定されており、また円筒ハウジング15の上端面
にはエンドプレート16が固定されている。図3は、図
1に示す2つのベアリング11と12の代わりとして含
油軸受け、または滑り軸受け17aと17bとし、含油
軸受17aの内径は中心軸に圧入、外径は移動体6にす
きまばめ、含油軸受17bの内径は中心軸10にすきま
ばめ、外径は移動体6に圧入とし、また加圧バネ9のス
ラスト受けとして摩擦の少ない座18を設けた。
A cylindrical housing 1 is provided on the outer periphery of the fixing member 1.
5 is fixed, and an end plate 16 is fixed to the upper end surface of the cylindrical housing 15. FIG. 3 shows an oil-impregnated bearing or slide bearings 17a and 17b instead of the two bearings 11 and 12 shown in FIG. 1. The inner diameter of the oil-impregnated bearing 17a is press-fitted into the central shaft, and the outer diameter is loosely fitted in the moving body 6, The inner diameter of the oil-impregnated bearing 17b is loosely fitted in the center shaft 10, the outer diameter is press-fitted into the moving body 6, and a seat 18 with little friction is provided as a thrust receiver for the pressure spring 9.

【0011】図4は、一方をボールベアリング11、他
方を含油軸受け、または滑り軸受け17とし、含油軸受
け17の内径は中心軸に圧入、外径は移動体6にすきま
ばめ、もう一方のボールベアリング11の内輪は中心軸
10にすきまばめ、外輪は移動体6に圧入とした。
FIG. 4 shows a ball bearing 11 on one side and an oil-bearing bearing or a slide bearing 17 on the other side. The inner diameter of the oil-impregnated bearing 17 is press-fitted into the central shaft, the outer diameter is loosely fitted in the moving body 6, and the other ball is inserted. The inner ring of the bearing 11 was loosely fitted on the center shaft 10, and the outer ring was press-fitted into the moving body 6.

【0012】図5は、加圧バネのスラスト受けにマグネ
ット19と20の2枚を同極で向き合わせた例である。
図6は、移動体6の円筒状突起7にギア23を取り付け
ている。またベアリングの圧入された外輪、内輪の軸方
向固定のため、ベアリング受け21、ベアリング受け2
2を備えている例である。
FIG. 5 shows an example in which two magnets 19 and 20 face the thrust receiver of the pressure spring with the same polarity.
FIG. 6 shows a gear 23 attached to the cylindrical projection 7 of the moving body 6. In addition, the bearing receiver 21 and the bearing receiver 2 are used for axially fixing the outer ring and the inner ring into which the bearings are press-fitted.
2 is provided.

【0013】図7は、移動体6の円筒状突起7に出力チ
ップ24を圧入、ネジ止め等で固定した例である。図8
は、移動体6の円筒状突起7に出力チップ25を圧入、
ネジ止め等で固定した例である。
FIG. 7 shows an example in which the output chip 24 is fixed to the cylindrical projection 7 of the moving body 6 by press fitting, screwing or the like. FIG.
Press-fits the output chip 25 into the cylindrical projection 7 of the moving body 6,
This is an example of fixing with screws or the like.

【0014】図9は、中心軸を円筒中心軸29とし移動
体6の円筒状突起部7の天井部分を設けて、引っかけピ
ン26を固定し、円筒中心軸29下方にはベアリング外
輪固定で内輪に引っかけピンb27を固定し、この引っ
かけピン26、27に引っ張りバネ28をセットするこ
とにより移動体6を振動体4に加圧接触できる構造とな
る。このとき、円筒中心軸29の外形部と円筒状突起部
7の内径部はジャーナル軸受けとなるし、出力取り出し
には剛性の高い構造となる。
FIG. 9 shows a state in which the center axis is the cylindrical center axis 29, the ceiling of the cylindrical projection 7 of the moving body 6 is provided, the hooking pin 26 is fixed, and the inner ring is fixed below the cylindrical center axis 29 by fixing the bearing outer ring. The moving body 6 can be brought into pressure contact with the vibrating body 4 by fixing the hooking pin b27 to the hooking pin 26 and setting the tension spring 28 to the hooking pins 26 and 27. At this time, the outer peripheral portion of the cylindrical central shaft 29 and the inner diameter portion of the cylindrical projection 7 serve as journal bearings, and a structure having high rigidity for taking out output is provided.

【0015】図10は、図9をよりコンパクトにまと
め、出力軸の径を自由に設定できるようにした例であ
る。なお、本発明の超音波アクチュエータの応用として
は、例えば、電子時計のモータに用いれば、磁気の影響
を受けない、低速高トルクのため、輪列歯車数の削減、
保持トルクが強いために外乱の影響を受けにくい等の従
来にない可能性が生じることになる。また、従来では不
可能であった医療器分野等での応用も可能となり、体内
で動作する超音波モータも実現できる。
FIG. 10 shows an example in which FIG. 9 is made more compact so that the diameter of the output shaft can be freely set. As an application of the ultrasonic actuator of the present invention, for example, if it is used for a motor of an electronic timepiece, it is not affected by magnetism, and it has a low torque and a high torque.
Since the holding torque is strong, there is a possibility that is not present in the related art, such as being hardly affected by disturbance. In addition, applications in the field of medical devices and the like, which were impossible in the past, are also possible, and an ultrasonic motor that operates in the body can be realized.

【0016】[0016]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように移動体
内部にベアリングを2個内蔵する構造としたことによ
り、また引っ張りバネを円筒中心軸内に取り入れたこと
により、移動体の中心軸方向から出力を取り出す場合で
も移動体と中心軸構造は剛性が保てるという効果があ
る。
As described above, the present invention has a structure in which two bearings are built in the moving body and a tension spring is incorporated in the center axis of the moving body, so that the direction of the center axis of the moving body is improved. Even when the output is extracted from the moving body, there is an effect that the moving body and the central shaft structure can maintain rigidity.

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

【図1】本発明の超音波アクチュエータの断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic actuator according to the present invention.

【図2】従来の進行波型超音波モータの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional traveling wave type ultrasonic motor.

【図3】含油軸受けまたは滑り軸受けを用いた場合の本
発明の実施例の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of the present invention when an oil-impregnated bearing or a sliding bearing is used.

【図4】ボールベアリングと含油軸受けまたは滑り軸受
けを用いた場合の本発明の実施例の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of an embodiment of the present invention when a ball bearing and an oil-impregnated bearing or a slide bearing are used.

【図5】スラスト受けにマグネットを使用した場合の本
発明の実施例の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of an embodiment of the present invention when a magnet is used for a thrust receiver.

【図6】ギアとベアリング受けをつけた本発明の実施例
の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an embodiment of the present invention with a gear and a bearing receiver.

【図7】出力チップを取り付けた本発明の実施例の断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view of an embodiment of the present invention with an output chip attached.

【図8】他の出力チップを取り付けた本発明の実施例の
断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of an embodiment of the present invention in which another output chip is mounted.

【図9】引っ張りバネを使用した場合の本発明の実施例
の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of an embodiment of the present invention when a tension spring is used.

【図10】引っ張りバネを使ってよりコンパクトにした
場合の本発明の実施例の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention when the extension spring is used to make it more compact.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定部材 2 振動支持部材 3 圧電素子 4 振動体 5 突起部 6 移動体 7 円筒状の突起 8 ライナー 9 バネ 10 中心軸 11、12 ベアリング 11a、12a ベアリング内輪 11b 12b ベアリング外輪 15 円筒ハウジング 16 エンドプレート 17 含油軸受けまたは滑り軸受け 18 座 19、20 マグネット 21、22 ベアリング受け 23 ギア 24、25 出力チップ 26、27 引っかけピン 28 引っ張りバネ 29 円筒中心軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed member 2 Vibration support member 3 Piezoelectric element 4 Vibration body 5 Projection part 6 Moving body 7 Cylindrical projection 8 Liner 9 Spring 10 Center shaft 11, 12 Bearing 11a, 12a Bearing inner ring 11b 12b Bearing outer ring 15 Cylindrical housing 16 End plate 17 Oil-impregnated or sliding bearing 18 Seat 19, 20 Magnet 21, 22 Bearing receiver 23 Gear 24, 25 Output chip 26, 27 Hook pin 28 Tension spring 29 Cylindrical central axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02N 2/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固定部材と、前記固定部材に固定された
中心軸と、圧電素子または電歪素子を有し、前記中心軸
に固定された振動体と、前記中心軸に対して回転可能に
取り付けられ、前記振動体と加圧接触する移動体と、を
有する超音波アクチュエータにおいて、前記中心軸と前
記移動体の間に上下2個のベアリングを設け、前記振動
体に近い方のベアリングの内径は前記中心軸に固定され
ると共にその外径は前記移動体との間に隙間を有し、他
方のベアリングの内径は前記中心軸との間に隙間を有す
ると共にその外径は前記移動体に固定され、前記2個の
ベアリングの間で加圧バネを保持することを特徴とする
超音波アクチュエータ。
And 1. A fixing member, and <br/> central shaft fixed to said fixing member has a piezoelectric element or electrostrictive element, said central shaft
A vibrating body which is fixed to rotatably <br/> mounted against the central axis, a moving body to the vibrating body and the pressure contact, the
An ultrasonic actuator having the center axis and the front
Two upper and lower bearings are provided between
The inner diameter of the bearing closer to the body is fixed to the central axis
And its outer diameter has a gap with the moving body,
Inner diameter of one bearing has a gap with the central axis
And its outer diameter is fixed to the moving body, and the two
An ultrasonic actuator, wherein a pressure spring is held between bearings .
【請求項2】 固定部材と、前記固定部材に固定された
中心軸と、圧電素子または電歪素子を有し、前記中心軸
に固定された振動体と、前記中心軸に対して回転可能に
取り付けられ、前記振動体と加圧接触する移動体と、を
有する超音波アクチュエータにおいて、前記中心軸と前
記移動体の間に上下2個のベアリングを設け、前記振動
体に近い方のベアリングの内径は前記中心軸に圧入され
ると共にその外径は前記移動体にすきまばめされ、他方
のベアリングの内径は前記中心軸にすきまばめされると
共にその外径は前記移動体に圧入され、前記2個のベア
リングの間で加圧バネを保持することを特徴とする超音
波アクチュエータ。
2. A fixing member and a fixing member fixed to the fixing member.
A central axis having a piezoelectric element or an electrostrictive element;
And a rotatable body with respect to the central axis.
A moving body that is attached and comes into pressure contact with the vibrating body;
An ultrasonic actuator having the center axis and the front
Two upper and lower bearings are provided between
The inner diameter of the bearing closer to the body is pressed into the center shaft.
And the outer diameter of the moving body is loosely fitted.
The inner diameter of the bearing of
Both the outer diameters are press-fitted into the moving body,
Super sound characterized by holding a pressure spring between rings
Wave actuator.
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