JP4151251B2

JP4151251B2 - Drive device

Info

Publication number: JP4151251B2
Application number: JP2001282191A
Authority: JP
Inventors: 修宮澤; 剛岩本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP2003090283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を備えた振動体によって被駆動体を駆動する駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素子を備えた振動体と、この振動体に当接して設置された被駆動体とを有する駆動装置が知られており、▲１▼構造が簡単、▲２▼小型、▲３▼駆動力が大きい、等の利点があることから注目されている。
【０００３】
この駆動装置における被駆動体は、例えば、回転可能に設置されたロータ（回転部材）で構成されている。振動体は、圧電素子に交流電圧を印加すると、振動する。ロータは、振動する振動体から力を繰り返し受けて、回転駆動される。
【０００４】
このような駆動装置における振動体からは、弾性を有する腕部が突出しており、振動体は、この腕部にて支持されているとともに、この腕部の弾性により被駆動体に圧接された状態になっている。これにより、振動体が自由に振動することができるとともに、振動体と被駆動体との間の圧接力（摩擦力）が十分に確保されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、このような従来の駆動装置では、総作動時間が長時間（長期間）に渡ると、被駆動体に対する振動体の当接部位が摩耗（摩滅）し、これにより、振動体の姿勢が変化して駆動特性（効率）が悪化したり、振動体と被駆動体との間の圧接力（摩擦力）が低下して駆動力が低下したりする、という問題があった。すなわち、従来の駆動装置は、耐久性に問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐久性に優れ、構造が簡単で、小型で、駆動力が安定して得られる駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１８）の本発明により達成される。
【０００８】
（１）基部と、
圧電素子を備えた振動体と、
前記振動体から突出した腕部と、
前記基部に対し変位可能に設置され、前記振動体を前記腕部にて支持する支持部と、
前記振動体に当接して設置された被駆動体と、
前記振動体が前記被駆動体に圧接される方向に前記支持部を付勢する付勢部材とを有し、
前記振動体は、前記圧電素子に交流電圧を印加することにより振動し、この振動により、前記被駆動体に力を繰り返し加えて前記被駆動体を駆動することを特徴とする駆動装置。
【０００９】
（２）前記被駆動体は、前記基部に対し回転可能に設置された回転部材であり、前記振動体は、該回転部材を回転駆動する上記（１）に記載の駆動装置。
【００１０】
（３）前記腕部は、弾性を有し、撓んだ状態になっている上記（１）または（２）に記載の駆動装置。
【００１１】
（４）前記腕部は、前記支持部に対し前記振動体の振動を容易にする機能を有する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の駆動装置。
【００１２】
（５）前記支持部は、実質的に剛体である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の駆動装置。
【００１３】
（６）前記支持部は、前記基部に対し回動可能に設置されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の駆動装置。
【００１４】
（７）前記腕部の長さをＬ_２、前記支持部の回動中心から前記振動体までの距離をＬ_３としたとき、Ｌ_３／Ｌ_２の値が２〜２００である上記（６）に記載の駆動装置。
【００１５】
（８）前記付勢部材が前記支持部を付勢する付勢力を調整する付勢力調整手段を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の駆動装置。
【００１６】
（９）前記振動体は、少なくとも、板状の圧電素子と、金属材料で構成された補強板とを積層してなる上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の駆動装置。
【００１７】
（１０）前記腕部は、前記補強板と一体的に形成されており、
前記付勢部材は、前記腕部および前記補強板、または、前記支持部と一体的に形成されている上記（９）に記載の駆動装置。
【００１８】
（１１）前記振動体は、前記被駆動体に当接する部位に凸部を有する上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の駆動装置。
【００１９】
（１２）前記振動体は、長い方向と短い方向とを有する形状をなしている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の駆動装置。
【００２０】
（１３）前記支持部の微小な変位により、前記振動体は、前記基部に対し、ほぼ前記振動体の長手方向に沿って変位する上記（１２）に記載の駆動装置。
【００２１】
（１４）前記支持部は、前記基部に対し回動可能に設置されており、前記振動体の長手方向の長さをＬ_１、前記支持部の回動中心から前記振動体までの距離をＬ_３としたとき、Ｌ_３／Ｌ_１の値が０．２〜１０である上記（１２）または（１３）に記載の駆動装置。
【００２２】
（１５）前記振動体の長手方向の端部付近が前記被駆動体に当接する上記（１２）ないし（１４）のいずれかに記載の駆動装置。
【００２３】
（１６）前記腕部は、前記振動体の長手方向ほぼ中央から突設されている上記（１２）ないし（１５）のいずれかに記載の駆動装置。
【００２４】
（１７）前記振動体は、板状をなしている上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載の駆動装置。
【００２５】
（１８）前記振動体は、略長方形状をなしている上記（１７）に記載の駆動装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の駆動装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の駆動装置の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１に示す駆動装置における振動体の斜視図、図３は、図１に示す駆動装置における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の左側を「一端」、右側を「他端」と言う。
【００２８】
図１に示す駆動装置１Ａは、基部（ベース）２と、圧電素子４２および４４を備えた振動体４と、基部２に対し変位可能に設けられ、振動体４を支持する支持部３と、振動体４に当接するように設置されたロータ５と、支持部３を付勢する付勢部材６とを有している。
【００２９】
この駆動装置１Ａは、振動体４の振動により、ロータ５に繰り返し摩擦力（押圧力）を加えてロータ５を回転駆動し、ロータ５にて動力（回転力）を発生するものである。以下、各部の構成について説明する。
【００３０】
図１に示すように、基部２は、ほぼ板状（平板状）をなす基板２１と、基板２１から突設されたロータ５の中心軸（回転軸）２２とを有している。
【００３１】
ロータ（回転部材）５は、後述する振動体４に駆動される被駆動体となるものである。ロータ５は、ほぼ円盤状をなしており、その中心部に形成された軸孔に中心軸２２が挿入した状態で設置されている。ロータ５は、中心軸２２を中心として、基部２に対し滑らかに回転可能になっている。
このようなロータ５は、振動体４に当接するように設置されている。
【００３２】
振動体４は、ほぼ長方形の板状をなしている。本実施形態では、振動体４は、中心軸２２にほぼ垂直な姿勢（ロータ５とほぼ平行な姿勢）で設置されている。また、図示の構成では、振動体４は、その長手方向が図１中の上下方向にほぼ一致するような姿勢で配置されており、図１中の下端部にてロータ５の外周面５１に当接している。
【００３３】
図２に示すように、振動体４は、図２中の上側から板状の電極４１と、板状の圧電素子４２と、補強板４３と、板状の圧電素子４４と、板状の電極４５とをこの順に積層して構成されている。
【００３４】
圧電素子４２、４４は、それぞれ、ほぼ長方形状をなし、電圧を印加することにより、その長手方向に伸長・収縮する。圧電素子４２、４４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
【００３５】
これらの圧電素子４２、４４は、ほぼ長方形状をなす補強板４３の両面にそれぞれ固着されている。補強板４３は、振動体４全体を補強する機能を有しており、振動体４が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板４３の構成材料としては、弾性材料（弾性変形し得るもの）であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが好ましい。
【００３６】
この補強板４３は、圧電素子４２、４４よりも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。これにより、振動体４を高い効率で振動させることができる。
【００３７】
補強板４３は、圧電素子４２、４４に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、圧電素子４２には、電極４１と補強板４３とによって交流電圧が印加され、圧電素子４４には、電極４５と補強板４３とによって交流電圧が印加される。
【００３８】
補強板４３の図２中の右端部には、凸部４６が一体的に形成されている。図１および図３に示すように、振動体４は、この凸部４６にて、ロータ５の外周面５１に当接している。
【００３９】
図３に示すように、凸部４６は、補強板４３の幅方向中央（中心線４７）からずれた位置（図示の構成では角部）に設けられている。また、図示の構成では、外周面５１に対する凸部４６の当接面は、振動体４の短辺に対し傾斜しているとともに、外周面５１に対応した湾曲凹面になっている。
このような振動体４は、構造が簡単で、小型（特に薄型）・軽量である。
【００４０】
図２に示すように、振動体４の長手方向ほぼ中央からは、腕部１１が長手方向とほぼ垂直な方向に突出するように設けられている。この腕部１１は、補強板４３と一体的に形成されており、弾性（可撓性）を有している。
【００４１】
腕部１１の先端には、ほぼ円形の固定部１２が腕部１１と一体的に形成されている。固定部１２には、ボルト１３が挿入する孔１２１が形成されている。
【００４２】
図１に示すように、このような振動体４は、基部２に対し変位（回動）可能に設けられた支持部３により支持されている。
【００４３】
図示の構成では、支持部３は、ほぼ長方形の板状をなしており、その一端部には、円形の孔３１が形成され、他端部には、ネジ孔３２が形成されている。
【００４４】
孔３１には、ピン１４が挿入されている。このピン１４は、基部２（基板２１）に形成された孔に挿入し、例えば圧入により基板２１に固定されている。これにより、支持部３は、ピン１４が軸となり、孔３１の中心を回動中心３３として、基部２に対し回動可能に設置されている。
【００４５】
支持部３の他端部には、振動体４が連結されている。すなわち、ネジ孔３２に固定部１２の孔１２１が重ね合わされ、ボルト１３が孔１２１を挿通してネジ孔３２に螺合・締結されている。これにより、支持部３の他端部と固定部１２とが固着され、支持部３と振動体４とが連結されている。
【００４６】
また、支持部３の長手方向と、振動体４の長手方向とがほぼ直交するような姿勢で、支持部３と振動体４とが連結されている。
【００４７】
このようにして、振動体４は、腕部１１にて（腕部１１を介して）、支持部３により支持されている。
【００４８】
腕部１１は、前述したように、弾性（可撓性）を有しており、比較的柔軟になっていることから、振動体４の振動の拘束を少なくするとともに、支持部３に対し振動を遮断する機能を有している。換言すれば、腕部１１は、振動体４の振動が支持部３に吸収（抑制）されるのを防止する。よって、振動体４は、比較的大きい振幅で、自由に振動することができ、これにより、ロータ５を高い効率で駆動することができる。すなわち、腕部１１は、支持部３に対し振動体４の振動を容易にする機能を有している。
【００４９】
図１に示すように、回動中心３３から振動体４（の縁部）までの長さをＬ_３とし、腕部１１の長さをＬ_２としたとき、Ｌ_３／Ｌ_２の値は、特に限定されないが、２〜２００程度であるのが好ましく、４〜１０程度であるのがより好ましい。
【００５０】
ここで、腕部１１の長さＬ_２とは、ボルト１３によって固定されていない位置から振動体４の縁部までの長さを言う（図１参照）。
【００５１】
腕部１１の長さＬ_２が短いと、腕部１１の幅等によっては、腕部１１の振動遮断機能が十分に発揮されない場合がある。腕部１１の長さＬ_２が長すぎると、腕部１１の剛性が不足して、振動体４が異常振動する場合がある。また、前記Ｌ_３は、長い方が振動体４の傾きの変化が少なくなるが、長すぎると駆動装置１Ａが大型化してしまう。
【００５２】
また、支持部３は、腕部１１よりも高剛性であり、実質的に剛体となっている。ここで、「実質的に剛体」とは、駆動装置１Ａの使用状態において支持部３の弾性変形が実質的に無視できる程度に支持部３の剛性が高いことを言う。これにより、振動体４が振動しても、振動体４の姿勢を確実に維持することができる。よって、振動体４の異常振動を防止し、ロータ５の駆動力および回転数（回転速度）の低下を防止することができる。
【００５３】
支持部３の図１中の上側には、付勢部材６が設置されている。この付勢部材６は、細長い板バネで構成されており、他端側から一端側に向かって延びる第１の部位６１と、第１の部位６１の一端側に形成され、図１中の反時計回りに屈曲（湾曲）する屈曲部６３と、屈曲部６３から一端側に向かって延びる第２の部位６２とを有している。すなわち、第２の部位６２は、第１の部位６１に対し、屈曲部６３を介して折り返すように形成されている。
【００５４】
第１の部位６１の他端部には、孔６４が形成されており、この孔６４に挿入されたボルト１５が基板２１に形成されたネジ孔に螺合・締結している。これにより、第１の部位６１の他端部は、基部２に対し固定（固着）されている。
【００５５】
このような付勢部材６は、第１の部位６１の他端部から第２の部位６２の他端部に向かって幅が漸減している。
【００５６】
第２の部位６２の他端部には、図１中の下側に突出する凸部６２１が形成されている。この付勢部材６は、この凸部６２１にて、支持部３の他端部における図１中の上側の縁部に当接している。
【００５７】
このような付勢部材６は、図１中の一点鎖線で示すような形状から実線で示す形状に弾性変形した状態で設置されている。これにより、付勢部材６は、図１中の実線で示す形状から一点鎖線で示すような形状へと変形しようとするような力（弾性力）を発揮する。
【００５８】
このような構成により、付勢部材６は、支持部３の他端部に対し、図１中の下向きの力を作用する。すなわち、付勢部材６は、支持部３を図１中の時計回りに回動させるような方向に付勢している。これにより、振動体４も図１中の下方向に付勢され、振動体４の凸部４６は、ロータ５の外周面５１に圧接される。すなわち、付勢部材６は、凸部４６がロータ５の外周面５１に圧接されるような方向（支持部３が図１中の時計回りに回動する方向）に支持部３を付勢する。
【００５９】
このように、付勢部材６の付勢力によって、振動体４の凸部４６がロータ５の外周面５１に圧接され、凸部４６と外周面５１との間に十分な摩擦力が得られる。
【００６０】
また、付勢部材６の付勢力によって、腕部１１は、やや撓んだ状態になっている。
【００６１】
このような駆動装置１Ａは、次のように作動する。
振動体４における圧電素子４２、４４は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴なって、補強板４３も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧電素子４２、４４に交流電圧を印加すると、振動体４は、図２中の矢印で示すように、長手方向に微小な振幅で振動（縦振動）し、凸部４６が縦振動（往復運動）する。
【００６２】
凸部４６がロータ５の外周面５１に当接した状態で、圧電素子４２、４４に交流電圧を印加して振動体４を振動させると、ロータ５は、振動体４が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
【００６３】
すなわち、図３に示すように、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ_１（ロータ５の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面５１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ_２（ロータ５の円周方向の変位）によって、ロータ５に図３中の時計回りの回転力が与えられる。
【００６４】
振動体４が振動すると、このような力がロータ５に繰り返し作用し、ロータ５は、図１および図３中の時計回りに回転する。
【００６５】
このような駆動装置１Ａは、通常の電磁モータのように磁力で駆動する場合と異なり、前記のような摩擦力（押圧力）によってロータ５を駆動することから、駆動力が大きい。
【００６６】
本発明の駆動装置１Ａは、このように、小型で駆動力の大きい振動体４を用いてロータ５を回転駆動するようにしたことにより、小型化、特に薄型化（図１の紙面に垂直な方向の寸法の小型化）に極めて有利である。また、構造が簡単で、製造コストの低減も図ることができる。
【００６７】
また、本実施形態では、振動体４の面内振動をロータ５の回転（面内回転）に直接変換するので、この変換に伴なうエネルギーロスが少なく、ロータ５を高い効率で回転駆動することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、凸部４６がロータ５に及ぼす摩擦力（押圧力）の方向は、中心軸２２に対しほぼ垂直な方向であるため、ロータ５を傾斜させるような力が作用することがなく、ロータ５がより円滑かつ確実に回転する。
【００６９】
圧電素子４２、４４に印加する交流電圧の周波数は、特に限定されないが、振動体４の振動（縦振動）の共振周波数とほぼ同程度であるのが好ましい。これにより、振動体４の振幅が大きくなり、高い効率でロータ５を回転駆動することができる。
【００７０】
前述したように、振動体４は、主に、その長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを同時に励振し、凸部４６を楕円運動（楕円振動）させることがより好ましい。これにより、より高い効率でロータ５を回転駆動することができる。以下、この点について説明する。
【００７１】
振動体４がロータ５を回転駆動するとき、凸部４６は、ロータ５から反力を受ける。本実施形態では、凸部４６が振動体４の中心線４７からずれた位置に設けられていることから、振動体４は、この反力によって、図３中の一点鎖線で示すように面内方向に屈曲するように変形、振動（屈曲振動）する。なお、図３では、振動体４の変形を誇張して示している。
【００７２】
印加電圧の周波数、振動体４の形状・大きさ、凸部４６の位置などを適宜選択することにより、この屈曲振動の共振周波数を縦振動の共振周波数と同程度にすることができる。このようにすると、振動体４の縦振動と屈曲振動とが同時に起こり、振幅がより大きくなるとともに、凸部４６は、図３中の一点鎖線で示すような、ほぼ楕円を描くように変位（楕円振動）する。
【００７３】
これにより、振動体４の１回の振幅において、凸部４６がロータ５を回転方向に送るときには、凸部４６がロータ５により強い力で圧接され、凸部４６が戻るときには、ロータ５との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体４の振動をロータ５の回転により高い効率で変換することができる。
【００７４】
このような駆動装置１Ａは、優れた耐久性を有している。この効果を分かり易く説明するために、まず、比較例の駆動装置１００について説明する。図８は、比較例の駆動装置１００を示す平面図である。
【００７５】
比較例の駆動装置１００は、振動体４の支持構造が異なること以外は、前記駆動装置１Ａと同様である。
【００７６】
図８に示すように、比較例の駆動装置１００は、基部（ベース）１１０と、圧電素子４２および４４を備えた振動体４と、振動体４に当接するように設置されたロータ５とを有している。
【００７７】
ロータ５は、前記駆動装置１Ａと同様に、基部１１０に設けられた中心軸１１１を中心として滑らかに回転可能に設置されている。
【００７８】
振動体４に設けられた固定部１２の孔１２１には、ボルト１３が挿入し、このボルト１３は、基部１１０に形成されたネジ孔に螺合・締結している。これにより、固定部１２は、基部１１０に対し、固定（固着）されている。
【００７９】
すなわち、比較例の駆動装置１００では、振動体４は、腕部１１を介して、直接に基部１１０により支持されている。
【００８０】
腕部１１は、撓んだ状態になっており、腕部１１の弾性により、凸部４６がロータ５の外周面５１に圧接されている。すなわち、比較例の駆動装置１００では、腕部１１の弾性により、凸部４６を外周面５１に圧接する圧接力を得ている。
【００８１】
このような比較例の駆動装置１００においては、作動を続けると、凸部４６は、外周面５１との摩擦により、摩耗（摩滅）する。総作動時間が長時間（長期間）に渡り、凸部４６の摩耗（摩滅）量が大きくなると、振動体４は、その分だけ図８中の下方に変位し、一点鎖線で示すような姿勢になる。
【００８２】
振動体４が図８中の一点鎖線で示すような姿勢になると、腕部１１の撓み量が減って、凸部４６を外周面５１に圧接する圧接力が減少する。比較例の駆動装置１００では、比較的長さの短い腕部１１の僅かな撓み量によってこの圧接力を得ていることから、腕部１１の撓み量の減少により、この圧接力が大きな割合で低下する。よって、凸部４６と外周面５１との間の摩擦力が大幅に低下し、これにより、ロータ５の駆動力が大幅に低下する。また、凸部４６の摩耗（摩滅）がさらに進むと、ロータ５を駆動することができなくなる。
【００８３】
また、凸部４６の摩耗（摩滅）によって振動体４が変位するとき、振動体４は、腕部１１と固定部１２との境界部付近を回動中心１６として、回動するように変位することから、振動体４の設置角度の変化量θが大きい。よって、ロータ５に対する振動体４の姿勢が大きく変化し、駆動特性の変化（悪化）、効率の低下をもたらす。
【００８４】
このように、比較例の駆動装置１００では、凸部４６の摩耗（摩滅）が進行することにより、性能が大幅に低下する。すなわち、比較例の駆動装置１００は、耐久性に問題がある。
【００８５】
これに対し、本発明の駆動装置１Ａでは、以下に説明するように、凸部４６の摩耗（摩滅）による影響が小さく、凸部４６の摩耗（摩滅）が進行しても性能を維持することができ、耐久性に優れている。
【００８６】
本発明の駆動装置１Ａにおいて凸部４６が摩耗（摩滅）すると、支持部３が回動中心３３を中心として、図１中の時計回りに僅かに回動（回転）するようにして、振動体４が図１中の下方向に変位する。
【００８７】
これにより、付勢部材６の凸部６２１も僅かに図１中の下方向に変位し、付勢部材６の撓み量が減少する。
【００８８】
しかし、付勢部材６は、腕部１１より大幅に長く、十分な長さ（大きさ）を有しており、撓み量が大きい（バネ定数が小さい）ことから、撓み量の減少に対する付勢力低下の割合が小さい。これにより、凸部４６を外周面５１に圧接する圧接力の低下幅が小さく、よって、凸部４６と外周面５１との間の摩擦力の低下幅も小さい。
【００８９】
したがって、駆動装置１Ａでは、凸部４６が摩耗（摩滅）しても、ロータ５の駆動力を維持することができる。
【００９０】
また、凸部４６が摩耗（摩滅）したとき、前述したように、振動体４は、回動中心３３を中心として回動するように変位するが、回動中心３３から振動体４までの距離（Ｌ_３）は、十分に長いことから、振動体４は、ほぼその長手方向に沿って変位する。すなわち、凸部４６が摩耗（摩滅）により、支持部３が微小に変位（回動）したとき、振動体４は、ほぼその長手方向に沿って変位する。
【００９１】
したがって、凸部４６が摩耗（摩滅）したとき、前記角度θに相当する振動体４の姿勢変化は、比較例の駆動装置１００よりも大幅に小さい。よって、凸部４６が摩耗（摩滅）しても、ロータ５に対する振動体４の姿勢の変化がほとんどなく、駆動特性や、駆動効率を維持することができる。
【００９２】
なお、回動中心３３から振動体４（の縁部）までの距離をＬ_３とし、振動体４の長手方向の長さをＬ_１としたとき、Ｌ_３／Ｌ_１の値は、特に限定されないが、０．２〜１０程度であるのが好ましく、０．５〜５程度であるのがより好ましい。
【００９３】
回動中心３３から振動体４までの距離Ｌ_３が振動体４の長さＬ_１に対して短すぎると、振動体４の姿勢変化防止機能が十分に発揮されない場合がある。また、Ｌ_３が振動体４の長さＬ_１に対してが長すぎると、装置全体が大型化する場合がある。
【００９４】
また、本実施形態では、支持部３は、基部２に対し回動可能に設置されているが、このような構成に限らず、支持部３は、例えば、基部２に対し直線的に移動可能に設置されたスライダのようなものであってもよい。支持部３を基部２に対し直線的に移動可能に設置する場合には、その移動方向は、振動体４の長手方向とほぼ一致していることが好ましい。これにより、振動体４のロータ５に対する姿勢変化をより低減することができる。
【００９５】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の駆動装置の第２実施形態を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図４中の左側を「一端」、右側を「他端」と言う。
【００９６】
以下、この図を参照して本発明の駆動装置の第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９７】
本実施形態の駆動装置１Ｂは、付勢部材の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９８】
本実施形態の駆動装置１Ｂにおける付勢部材７は、腕部１１および固定部１２と一体的に形成されている。すなわち、本実施形態では、補強板４３と、腕部１１と、固定部１２と、付勢部材７とが一体的に（一部材で）形成されている。
【００９９】
付勢部材７は、弾性を有する板状をなしており、固定部１２からほぼ一端方向に向かい、回動中心３３を超えてさらに一端方向に延びるように形成されている。また、付勢部材７の幅は、一端方向に向かって漸減している。
【０１００】
付勢部材７の一端部には、図４中の下側に突出する凸部７１が形成されている。基板２１からは、係止部２３が突出形成されており、凸部７１は、この係止部２３に当接（係止）している。
【０１０１】
この付勢部材７は、その一端側（凸部７１）が図４中の上方向に変位するように弾性変形した状態になっている。すなわち、凸部７１は、付勢部材７の弾性により、係止部２３に圧接されている。
【０１０２】
このような付勢部材７の付勢力により、支持部３は、図４中の時計回りに回動するような方向に付勢されている。よって、前記第１実施形態と同様に、振動体４の凸部４６は、ロータ５の外周面５１に圧接されている。
【０１０３】
このような駆動装置１Ｂによれば、前記駆動装置１Ａと同様の効果が得られる。また、付勢部材７が腕部１１と一体的に形成されていることから、部品点数を削減することができ、コスト低減や組み立て容易化を図ることができる。
【０１０４】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の駆動装置の第３実施形態を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図５中の左側を「一端」、右側を「他端」と言う。
【０１０５】
以下、この図を参照して本発明の駆動装置の第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態の駆動装置１Ｃは、付勢部材の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【０１０７】
本実施形態の駆動装置１Ｃにおける付勢部材８は、腕部１１および固定部１２と一体的に形成されている。すなわち、本実施形態では、前記第２実施形態と同様に、補強板４３と、腕部１１と、固定部１２と、付勢部材８とが一体的に（一部材で）形成されている。
【０１０８】
付勢部材８は、弾性を有する板状をなしており、固定部１２からほぼ一端方向に向かって延びる第１の部位８１と、第１の部位８１の一端側に形成され、図５中の時計回りに屈曲（湾曲）する屈曲部８３と、屈曲部８３からほぼ他端方向に向かって延びる第２の部位８２とで構成されている。付勢部材８の幅は、第１の部位８１の他端部から第２の部位８２の他端部に向かって漸減している。
【０１０９】
すなわち、付勢部材８は、前記第２実施形態の付勢部材７をそのほぼ中央で２つに屈曲させたような構成になっている。
【０１１０】
図示の構成では、屈曲部８３における屈曲角度は、ほぼ１８０°になっている。屈曲部８３における屈曲角度は、図示の構成に限らず、１８０°以下（１〜１７９°程度）であってもよく、例えば、９０°程度でもよい。
【０１１１】
第２の部位８２の他端部には、図５中の上側に突出する凸部８２１が形成されている。基板２１からは、係止部２４が突出形成されており、凸部８２１は、この係止部２３に当接（係止）している。
【０１１２】
この付勢部材８は、第２の部位８２の他端側（凸部８２１）が図５中の下方向に変位するように弾性変形した状態になっている。すなわち、凸部８２１は、付勢部材８の弾性により、係止部２４に圧接されている。
【０１１３】
このような付勢部材８の付勢力により、支持部３は、図５中の時計回りに回動するような方向に付勢されている。よって、前記第１実施形態と同様に、振動体４の凸部４６は、ロータ５の外周面５１に圧接されている。
【０１１４】
このような駆動装置１Ｃによれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、前記第２実施形態と同様に、付勢部材８が腕部１１と一体的に形成されていることから、部品点数を削減することができ、コスト低減や組み立て容易化を図ることができる。さらに、付勢部材８は、必要とする設置スペースが前記付勢部材７より少ないため、前記第２実施形態と比べ、基部２の小型化を図ることができる。
【０１１５】
なお、前記第１実施形態の駆動装置１Ａも同様に基部２の小型化を図ることができる。
【０１１６】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の駆動装置の第４実施形態を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図６中の左側を「一端」、右側を「他端」と言う。
【０１１７】
以下、この図を参照して本発明の駆動装置の第４実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１１８】
本実施形態の駆動装置１Ｄは、付勢部材の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【０１１９】
本実施形態の駆動装置１Ｄにおける付勢部材９は、腕部１１および固定部１２と一体的に形成されている。すなわち、本実施形態では、前記第２および第３実施形態と同様に、補強板４３と、腕部１１と、固定部１２と、付勢部材９とが一体的に（一部材で）形成されている。
【０１２０】
付勢部材９は、弾性を有する板状をなしており、固定部１２からほぼ一端方向に向かい、回動中心３３を超えて延びる第１の部位９１と、第１の部位９１の一端部から図６中の上側にほぼ９０°屈曲した方向に延びる第２の部位９２とで構成されている。第１の部位９１の幅は、他端部から一端部に向かって漸減している。
【０１２１】
第２の部位９２には、そのほぼ全長に渡って長孔９３が形成されている。ボルト１５は、この長孔９３を挿通し、基板２１に形成されたネジ孔に螺合・締結している。これにより、第２の部位９２は、基部２に対し固定（固着）されている。
【０１２２】
この付勢部材９は、第１の部位９１の一端側が図６中の上方向に変位するように弾性変形した状態になっている。
【０１２３】
このような付勢部材９の付勢力により、支持部３は、図６中の時計回りに回動するような方向に付勢されている。よって、前記第１実施形態と同様に、振動体４の凸部４６は、ロータ５の外周面５１に圧接されている。
【０１２４】
このような駆動装置１Ｄによれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、前記第２実施形態と同様に、付勢部材９が腕部１１と一体的に形成されていることから、部品点数を削減することができ、コスト低減や組み立て容易化を図ることができる。さらに、付勢部材９は、必要とする設置スペースが前記付勢部材７より少ないため、前記第２実施形態と比べ、基部２の小型化を図ることができる。
【０１２５】
また、本実施形態では、長孔９３が設けられていることにより、第２の部位９２の固定位置を調整することができ、これにより、付勢部材９が支持部３を付勢する付勢力を容易に調整することができる。
【０１２６】
すなわち、ボルト１５を緩め、第２の部位９２を図６中の上側にずらしてボルト１５を締め直すと、第１の部位９１の撓み量が大きくなって、付勢部材９が支持部３を付勢する付勢力が大きくなる。逆に、第２の部位９２を図６中の下側にずらしてボルト１５を締め直すと、第１の部位９１の撓み量が小さくなって、付勢部材９が支持部３を付勢する付勢力が小さくなる。
【０１２７】
このように、長孔９３は、付勢部材９が支持部３を付勢する付勢力を調整する付勢力調整手段となっている。
【０１２８】
付勢部材９が支持部３を付勢する付勢力を調整することにより、凸部４６を外周面５１に圧接する圧接力（凸部４６と外周面５１との間の摩擦力）を容易に最適に調整（初期調整）することができる。
【０１２９】
また、凸部４６が摩耗（摩滅）して、凸部４６を外周面５１に圧接する圧接力が変化（減少）したとき、この圧接力の再調整を容易に行うことができる。
【０１３０】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の駆動装置の第５実施形態を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図７中の左側を「一端」、右側を「他端」と言う。
【０１３１】
以下、この図を参照して本発明の駆動装置の第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【０１３２】
本実施形態の駆動装置１Ｅは、付勢部材の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【０１３３】
本実施形態の駆動装置１Ｅにおける付勢部材１７は、支持部３と一体的に（一部材で）形成されている。
【０１３４】
付勢部材１７は、支持部３の一端部からほぼ一端方向に向かって直線的に延びるように形成されている。付勢部材１７の幅は、支持部３の幅よりも大幅に細くされている。これにより、支持部３は、前述したように高い剛性を有しているが、付勢部材１７は、弾性を有している。
【０１３５】
付勢部材１７の一端部には、図７中の下側に突出する凸部１７１が形成されている。基板２１からは、係止部２３が突出形成されており、凸部１７１は、この係止部２３に当接（係止）している。
【０１３６】
この付勢部材１７は、その一端側（凸部７１）が図７中の上方向に変位するように弾性変形した状態になっている。すなわち、凸部７１は、付勢部材１７の弾性により、係止部２３に圧接されている。
【０１３７】
このような付勢部材１７の付勢力により、支持部３は、図７中の時計回りに回動するような方向に付勢されている。よって、前記第１実施形態と同様に、振動体４の凸部４６は、ロータ５の外周面５１に圧接されている。
【０１３８】
このような駆動装置１Ｅによれば、前記駆動装置１Ａと同様の効果が得られる。また、付勢部材１７が支持部３と一体的に形成されていることから、部品点数を削減することができ、コスト低減や組み立て容易化を図ることができる。
【０１３９】
以上、本発明の駆動装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、駆動装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
【０１４０】
例えば、本発明では、振動体がロータ（回転部材）の外周面に当接するものに限らず、ロータの内周面や、回転軸に垂直な面に振動体が当接するように設置されたような構成であってもよい。
【０１４１】
また、本発明の駆動装置では、振動体によって駆動される被駆動体は、回転可能なロータ（回転部材）に限らず、いかなるものでもよい。例えば、被駆動体がワイヤーであり、このワイヤーを長手方向に移動させるようなもの（例えばロボットハンドを動かすワイヤーアクチュエータ）であってもよい。
【０１４２】
また、振動体の形状、構造は、図示の構成に限らず、被駆動体を駆動することができるものであればいかなるものでもよい。例えば、圧電素子が１枚のものや、補強板を有さないものや、被駆動体と当接する部分に向かって幅が漸減するような形状のものや、被駆動体と当接する部位に凸部を有さないもの等であってもよい。
【０１４３】
また、振動体への通電状態（振動体の振動形態）を変更することなどにより、被駆動体を正・逆の双方向に駆動させることができるようなものであってもよい。
【０１４４】
また、付勢部材は、付勢力を発生し得るものであればいかなるものであってもよく、例えば、コイルバネ、ねじりバネ（トーションバネ）、空気バネ等の他の種類のバネや、ゴム等の弾性材料で構成されたもの等であってもよい。
【０１４５】
また、本発明の駆動装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、小型かつ簡単な構造で、被駆動体を大きな駆動力で駆動することができる。
【０１４７】
また、基部に対し変位可能に設置され、振動体を支持する支持部と、振動体が被駆動体に圧接されるような方向に支持部を付勢する付勢部材とを設けたことにより、被駆動体に対する振動体の当接部位が摩耗しても、性能の低下を防止することができる。よって、総作動時間が長時間（長期間）に渡った場合でも、高い性能を維持することができる。すなわち、駆動力が経時的に安定しており、耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の駆動装置の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す駆動装置における振動体の斜視図である。
【図３】図１に示す駆動装置における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図４】本発明の駆動装置の第２実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の駆動装置の第３実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の駆動装置の第４実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明の駆動装置の第５実施形態を示す平面図である。
【図８】比較例の駆動装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ駆動装置
２基部
２１基板
２２中心軸
２３、２４係止部
３支持部
３１孔
３２ネジ孔
３３回動中心
４振動体
４１、４５電極
４２、４４圧電素子
４３補強板
４６凸部
４７中心線
５ロータ
５１外周面
６付勢部材
６１第１の部位
６２第２の部位
６２１凸部
６３屈曲部
６４孔
７付勢部材
７１凸部
８付勢部材
８１第１の部位
８２第２の部位
８２１凸部
８３屈曲部
９付勢部材
９１第１の部位
９２第２の部位
９３長孔
１１腕部
１２固定部
１２１孔
１３ボルト
１４ピン
１５ボルト
１６回動中心
１７付勢部材
１７１凸部
１００駆動装置（比較例）
１１０基部
１１１中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device that drives a driven body by a vibrating body including a piezoelectric element.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A driving device having a vibrating body provided with a piezoelectric element and a driven body placed in contact with the vibrating body is known. (1) Simple structure, (2) Small size, (3) Driving force Is attracting attention because of its advantages such as
[0003]
The driven body in this driving device is constituted by, for example, a rotor (rotating member) that is rotatably installed. The vibrating body vibrates when an AC voltage is applied to the piezoelectric element. The rotor is rotationally driven by repeatedly receiving force from the vibrating body.
[0004]
An elastic arm portion protrudes from the vibrating body in such a driving device, and the vibrating body is supported by the arm portion and pressed against the driven body by the elasticity of the arm portion. It has become. Accordingly, the vibrating body can vibrate freely, and a sufficient pressure contact force (friction force) between the vibrating body and the driven body is ensured.
[0005]
However, in such a conventional driving device, when the total operation time is long (long term), the contact portion of the vibrating body with respect to the driven body is worn (abraded), whereby the posture of the vibrating body is changed. There has been a problem that the drive characteristics (efficiency) are deteriorated due to the change, or the pressing force (frictional force) between the vibrating body and the driven body is reduced to reduce the driving force. That is, the conventional drive device has a problem in durability.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a driving device that is excellent in durability, simple in structure, small in size, and capable of stably obtaining a driving force.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (18) below.
[0008]
(1) the base,
A vibrator provided with a piezoelectric element;
An arm protruding from the vibrating body;
A support part that is displaceably mounted on the base part and supports the vibrating body by the arm part;
A driven body installed in contact with the vibrating body;
An urging member that urges the support portion in a direction in which the vibrator is pressed against the driven body;
The vibration body vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element, and the driving apparatus is driven by repeatedly applying a force to the driven body by the vibration.
[0009]
(2) The driving device according to (1), wherein the driven body is a rotating member that is rotatably installed with respect to the base, and the vibrating body rotationally drives the rotating member.
[0010]
(3) The drive unit according to (1) or (2), wherein the arm portion has elasticity and is in a bent state.
[0011]
(4) The drive device according to any one of (1) to (3), wherein the arm portion has a function of facilitating vibration of the vibrating body with respect to the support portion.
[0012]
(5) The drive unit according to any one of (1) to (4), wherein the support portion is substantially rigid.
[0013]
(6) The drive device according to any one of (1) to (5), wherein the support portion is rotatably installed with respect to the base portion.
[0014]
(7) The length of the arm is L ₂ , L is the distance from the center of rotation of the support part to the vibrating body. ₃ L ₃ / L ₂ The drive device according to (6), wherein the value of 2 is 200.
[0015]
(8) The drive device according to any one of (1) to (7), further including an urging force adjusting unit that adjusts an urging force that urges the support portion.
[0016]
(9) The driving device according to any one of (1) to (8), wherein the vibrating body is formed by laminating at least a plate-like piezoelectric element and a reinforcing plate made of a metal material.
[0017]
(10) The arm portion is formed integrally with the reinforcing plate,
The drive device according to (9), wherein the urging member is formed integrally with the arm portion and the reinforcing plate or the support portion.
[0018]
(11) The driving device according to any one of (1) to (10), wherein the vibrating body includes a convex portion at a portion that contacts the driven body.
[0019]
(12) The drive unit according to any one of (1) to (11), wherein the vibrating body has a shape having a long direction and a short direction.
[0020]
(13) The drive unit according to (12), wherein the vibrating body is displaced along the longitudinal direction of the vibrating body with respect to the base portion by a minute displacement of the support portion.
[0021]
(14) The support portion is installed to be rotatable with respect to the base portion, and the length of the vibrating body in the longitudinal direction is set to L. ₁ , L is the distance from the center of rotation of the support part to the vibrating body. ₃ L ₃ / L ₁ The driving device according to (12) or (13), wherein the value of is 12 to 10.
[0022]
(15) The drive device according to any one of (12) to (14), wherein a vicinity of an end portion in a longitudinal direction of the vibrating body is in contact with the driven body.
[0023]
(16) The drive unit according to any one of (12) to (15), wherein the arm portion protrudes from substantially the center in the longitudinal direction of the vibrating body.
[0024]
(17) The drive unit according to any one of (1) to (16), wherein the vibrating body has a plate shape.
[0025]
(18) The drive unit according to (17), wherein the vibrating body has a substantially rectangular shape.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a drive device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0027]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the drive device of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a vibration body in the drive device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing the vibration body in the drive device shown in FIG. It is a top view which shows a mode that a to-be-driven body is driven. In the following, for convenience of explanation, the left side in FIG. 1 is referred to as “one end” and the right side is referred to as “the other end”.
[0028]
A drive device 1A shown in FIG. 1 includes a base 2, a vibrating body 4 including piezoelectric elements 42 and 44, a support 3 that is provided so as to be displaceable with respect to the base 2 and supports the vibrating body 4, It has a rotor 5 installed so as to abut on the vibrating body 4 and a biasing member 6 that biases the support portion 3.
[0029]
The drive device 1 </ b> A is configured to repeatedly apply a frictional force (pressing force) to the rotor 5 by the vibration of the vibrating body 4 to rotationally drive the rotor 5 and generate power (rotational force) in the rotor 5. Hereinafter, the configuration of each unit will be described.
[0030]
As shown in FIG. 1, the base 2 has a substrate 21 having a substantially plate shape (flat plate shape) and a central axis (rotation shaft) 22 of the rotor 5 protruding from the substrate 21.
[0031]
The rotor (rotating member) 5 is a driven body that is driven by a vibrating body 4 described later. The rotor 5 has a substantially disk shape, and is installed in a state where the central shaft 22 is inserted into a shaft hole formed at the center thereof. The rotor 5 can be smoothly rotated with respect to the base 2 around the central axis 22.
Such a rotor 5 is installed so as to contact the vibrating body 4.
[0032]
The vibrating body 4 has a substantially rectangular plate shape. In the present embodiment, the vibrating body 4 is installed in a posture substantially perpendicular to the central axis 22 (a posture substantially parallel to the rotor 5). Further, in the illustrated configuration, the vibrating body 4 is disposed in such a posture that the longitudinal direction thereof substantially coincides with the vertical direction in FIG. 1, and is arranged on the outer peripheral surface 51 of the rotor 5 at the lower end portion in FIG. 1. It is in contact.
[0033]
As shown in FIG. 2, the vibrating body 4 includes a plate-like electrode 41, a plate-like piezoelectric element 42, a reinforcing plate 43, a plate-like piezoelectric element 44, and a plate-like electrode from the upper side in FIG. 45 are laminated in this order.
[0034]
Each of the piezoelectric elements 42 and 44 has a substantially rectangular shape, and expands and contracts in the longitudinal direction when a voltage is applied. The constituent materials of the piezoelectric elements 42 and 44 are not particularly limited. For example, lead zirconate titanate (PZT), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, zinc Various materials such as lead niobate and lead scandium niobate can be used.
[0035]
These piezoelectric elements 42 and 44 are fixed to both surfaces of a substantially rectangular reinforcing plate 43, respectively. The reinforcing plate 43 has a function of reinforcing the entire vibrating body 4 and prevents the vibrating body 4 from being damaged by over-amplitude, external force, or the like. The constituent material of the reinforcing plate 43 is not particularly limited as long as it is an elastic material (that can be elastically deformed). For example, various metal materials such as stainless steel, aluminum or aluminum alloy, titanium or titanium alloy, copper or copper alloy, and the like. Is preferred.
[0036]
The reinforcing plate 43 is preferably thinner (smaller) than the piezoelectric elements 42 and 44. Thereby, the vibrating body 4 can be vibrated with high efficiency.
[0037]
The reinforcing plate 43 also has a function as a common electrode for the piezoelectric elements 42 and 44. That is, an AC voltage is applied to the piezoelectric element 42 by the electrode 41 and the reinforcing plate 43, and an AC voltage is applied to the piezoelectric element 44 by the electrode 45 and the reinforcing plate 43.
[0038]
A convex portion 46 is integrally formed at the right end of the reinforcing plate 43 in FIG. As shown in FIGS. 1 and 3, the vibrating body 4 is in contact with the outer peripheral surface 51 of the rotor 5 at the convex portion 46.
[0039]
As shown in FIG. 3, the convex portion 46 is provided at a position (corner portion in the illustrated configuration) that is shifted from the center (center line 47) in the width direction of the reinforcing plate 43. In the illustrated configuration, the contact surface of the convex portion 46 with respect to the outer peripheral surface 51 is inclined with respect to the short side of the vibrating body 4 and is a curved concave surface corresponding to the outer peripheral surface 51.
Such a vibrating body 4 has a simple structure, and is small (particularly thin) and lightweight.
[0040]
As shown in FIG. 2, the arm portion 11 is provided so as to protrude in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction from substantially the center in the longitudinal direction of the vibrating body 4. The arm portion 11 is formed integrally with the reinforcing plate 43 and has elasticity (flexibility).
[0041]
A substantially circular fixing portion 12 is formed integrally with the arm portion 11 at the tip of the arm portion 11. A hole 121 into which the bolt 13 is inserted is formed in the fixing portion 12.
[0042]
As shown in FIG. 1, such a vibrating body 4 is supported by a support portion 3 provided to be displaceable (turnable) with respect to the base portion 2.
[0043]
In the configuration shown in the drawing, the support portion 3 has a substantially rectangular plate shape, and a circular hole 31 is formed at one end portion thereof, and a screw hole 32 is formed at the other end portion.
[0044]
A pin 14 is inserted into the hole 31. The pin 14 is inserted into a hole formed in the base 2 (substrate 21), and is fixed to the substrate 21 by press-fitting, for example. Thereby, the support part 3 is installed so as to be rotatable with respect to the base part 2 with the pin 14 as an axis and the center of the hole 31 as the rotation center 33.
[0045]
A vibrating body 4 is connected to the other end of the support portion 3. That is, the hole 121 of the fixing portion 12 is overlapped with the screw hole 32, and the bolt 13 is inserted through the hole 121 and screwed and fastened to the screw hole 32. Thereby, the other end part of the support part 3 and the fixing | fixed part 12 adhere, and the support part 3 and the vibrating body 4 are connected.
[0046]
Further, the support portion 3 and the vibrating body 4 are coupled in such a posture that the longitudinal direction of the support portion 3 and the longitudinal direction of the vibrating body 4 are substantially orthogonal to each other.
[0047]
In this way, the vibrating body 4 is supported by the support portion 3 at the arm portion 11 (via the arm portion 11).
[0048]
As described above, the arm portion 11 has elasticity (flexibility) and is relatively soft. Therefore, the arm portion 11 reduces vibration restraint of the vibrating body 4 and vibrates with respect to the support portion 3. It has a function to shut off. In other words, the arm portion 11 prevents the vibration of the vibrating body 4 from being absorbed (suppressed) by the support portion 3. Therefore, the vibrating body 4 can vibrate freely with a relatively large amplitude, and thus the rotor 5 can be driven with high efficiency. That is, the arm portion 11 has a function of facilitating the vibration of the vibrating body 4 with respect to the support portion 3.
[0049]
As shown in FIG. 1, the length from the rotation center 33 to the vibrating body 4 (the edge thereof) is represented by L. ₃ And the length of the arm 11 is L ₂ L ₃ / L ₂ The value of is not particularly limited, but is preferably about 2 to 200, and more preferably about 4 to 10.
[0050]
Here, the length L of the arm 11 ₂ Means the length from the position not fixed by the bolt 13 to the edge of the vibrating body 4 (see FIG. 1).
[0051]
Length L of arm 11 ₂ Is short, depending on the width of the arm portion 11 and the like, the vibration blocking function of the arm portion 11 may not be sufficiently exhibited. Length L of arm 11 ₂ If it is too long, the rigidity of the arm portion 11 is insufficient, and the vibrating body 4 may vibrate abnormally. The L ₃ If the length is longer, the change in the tilt of the vibrating body 4 is smaller. However, if the length is too long, the driving device 1A becomes larger.
[0052]
Further, the support portion 3 is more rigid than the arm portion 11 and is substantially a rigid body. Here, “substantially rigid body” means that the rigidity of the support portion 3 is so high that the elastic deformation of the support portion 3 can be substantially ignored in the usage state of the driving device 1A. Thereby, even if the vibrating body 4 vibrates, the attitude | position of the vibrating body 4 can be maintained reliably. Therefore, abnormal vibration of the vibrating body 4 can be prevented, and a decrease in the driving force and the rotational speed (rotational speed) of the rotor 5 can be prevented.
[0053]
An urging member 6 is installed on the upper side of the support portion 3 in FIG. The urging member 6 is formed of a long and thin plate spring, and is formed on a first portion 61 extending from the other end side toward the one end side, and one end side of the first portion 61, and is opposite to that in FIG. It has a bent portion 63 that bends (curves) clockwise, and a second portion 62 that extends from the bent portion 63 toward one end side. That is, the second part 62 is formed so as to be folded back with respect to the first part 61 via the bent portion 63.
[0054]
A hole 64 is formed at the other end of the first portion 61, and the bolt 15 inserted into the hole 64 is screwed and fastened to a screw hole formed in the substrate 21. Thereby, the other end of the first part 61 is fixed (fixed) to the base 2.
[0055]
Such a biasing member 6 has a width that gradually decreases from the other end of the first portion 61 toward the other end of the second portion 62.
[0056]
A convex portion 621 that protrudes downward in FIG. 1 is formed at the other end portion of the second portion 62. The urging member 6 is in contact with the upper edge in FIG. 1 at the other end of the support portion 3 at the convex portion 621.
[0057]
Such an urging member 6 is installed in a state of being elastically deformed from the shape shown by the one-dot chain line in FIG. 1 to the shape shown by the solid line. Thereby, the urging member 6 exhibits a force (elastic force) that tends to be deformed from the shape shown by the solid line in FIG. 1 to the shape shown by the alternate long and short dash line.
[0058]
With such a configuration, the urging member 6 applies a downward force in FIG. 1 to the other end portion of the support portion 3. That is, the urging member 6 urges the support portion 3 in a direction that causes the support portion 3 to rotate clockwise in FIG. Thereby, the vibrating body 4 is also urged downward in FIG. 1, and the convex portion 46 of the vibrating body 4 is pressed against the outer peripheral surface 51 of the rotor 5. That is, the urging member 6 urges the support portion 3 in a direction (the direction in which the support portion 3 rotates clockwise in FIG. 1) such that the convex portion 46 is pressed against the outer peripheral surface 51 of the rotor 5. .
[0059]
In this way, the convex portion 46 of the vibrating body 4 is pressed against the outer peripheral surface 51 of the rotor 5 by the urging force of the urging member 6, and sufficient frictional force is obtained between the convex portion 46 and the outer peripheral surface 51.
[0060]
Further, the arm portion 11 is slightly bent by the urging force of the urging member 6.
[0061]
Such a driving device 1A operates as follows.
The piezoelectric elements 42 and 44 in the vibrating body 4 repeatedly expand and contract in the longitudinal direction when an AC voltage is applied, and accordingly, the reinforcing plate 43 also repeatedly expands and contracts in the longitudinal direction. That is, when an AC voltage is applied to the piezoelectric elements 42 and 44, the vibrating body 4 vibrates with a small amplitude (longitudinal vibration) in the longitudinal direction as indicated by an arrow in FIG. Reciprocate).
[0062]
When the vibrating body 4 is vibrated by applying an AC voltage to the piezoelectric elements 42 and 44 in a state where the protruding portion 46 is in contact with the outer peripheral surface 51 of the rotor 5, the rotor 5 protrudes when the vibrating body 4 extends. A frictional force (pressing force) is received from the portion 46.
[0063]
That is, as shown in FIG. 3, the radial component S of the vibration displacement S of the convex portion 46. ₁ Due to the (displacement in the radial direction of the rotor 5), a large frictional force is applied between the convex portion 46 and the outer peripheral surface 51, and the circumferential component S of the vibration displacement S ₂ Due to the (displacement in the circumferential direction of the rotor 5), a clockwise rotational force in FIG.
[0064]
When the vibrating body 4 vibrates, such a force repeatedly acts on the rotor 5, and the rotor 5 rotates clockwise in FIGS. 1 and 3.
[0065]
Such a driving device 1A has a large driving force because it drives the rotor 5 by the frictional force (pressing force) as described above, unlike the case of driving by a magnetic force like a normal electromagnetic motor.
[0066]
As described above, the drive device 1A of the present invention is reduced in size, particularly thinner (perpendicular to the paper surface of FIG. 1) by rotating the rotor 5 using the vibrating body 4 that is small and has a large driving force. This is extremely advantageous in reducing the size of the direction). Further, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced.
[0067]
Further, in the present embodiment, since the in-plane vibration of the vibrating body 4 is directly converted into rotation (in-plane rotation) of the rotor 5, energy loss accompanying this conversion is small, and the rotor 5 is driven to rotate with high efficiency. be able to.
[0068]
Further, in this embodiment, the direction of the frictional force (pressing force) exerted on the rotor 5 by the convex portion 46 is a direction substantially perpendicular to the central axis 22, so that a force that inclines the rotor 5 acts. The rotor 5 rotates more smoothly and reliably.
[0069]
The frequency of the alternating voltage applied to the piezoelectric elements 42 and 44 is not particularly limited, but is preferably approximately the same as the resonance frequency of vibration (longitudinal vibration) of the vibrating body 4. Thereby, the amplitude of the vibrating body 4 becomes large and the rotor 5 can be rotationally driven with high efficiency.
[0070]
As described above, the vibrating body 4 mainly vibrates longitudinally in the longitudinal direction, but it is more preferable to excite the longitudinal vibration and the bending vibration at the same time to cause the convex portion 46 to elliptically move (elliptical vibration). Thereby, the rotor 5 can be rotationally driven with higher efficiency. Hereinafter, this point will be described.
[0071]
When the vibrating body 4 rotationally drives the rotor 5, the convex portion 46 receives a reaction force from the rotor 5. In the present embodiment, since the convex portion 46 is provided at a position shifted from the center line 47 of the vibrating body 4, the vibrating body 4 is in-plane as shown by a one-dot chain line in FIG. 3 by this reaction force. It deforms and vibrates (bending vibration) so as to bend in the direction. In FIG. 3, the deformation of the vibrating body 4 is exaggerated.
[0072]
By appropriately selecting the frequency of the applied voltage, the shape and size of the vibrating body 4, the position of the convex portion 46, and the like, the resonance frequency of this bending vibration can be made substantially the same as the resonance frequency of the longitudinal vibration. In this way, the longitudinal vibration and the bending vibration of the vibrating body 4 occur simultaneously, the amplitude becomes larger, and the convex portion 46 is displaced so as to draw an approximately ellipse as shown by a one-dot chain line in FIG. (Oval vibration).
[0073]
Thereby, when the convex portion 46 sends the rotor 5 in the rotational direction with one amplitude of the vibrating body 4, the convex portion 46 is pressed against the rotor 5 with a strong force, and when the convex portion 46 returns, Since the frictional force can be reduced or eliminated, the vibration of the vibrating body 4 can be converted with high efficiency by the rotation of the rotor 5.
[0074]
Such a driving device 1A has excellent durability. In order to explain this effect in an easy-to-understand manner, first, a driving device 100 of a comparative example will be described. FIG. 8 is a plan view showing a driving device 100 of a comparative example.
[0075]
The driving device 100 of the comparative example is the same as the driving device 1A except that the support structure of the vibrating body 4 is different.
[0076]
As shown in FIG. 8, the driving device 100 of the comparative example includes a base (base) 110, the vibrating body 4 including the piezoelectric elements 42 and 44, and the rotor 5 installed so as to contact the vibrating body 4. Have.
[0077]
The rotor 5 is installed so as to be able to rotate smoothly around a central axis 111 provided in the base 110, similarly to the drive device 1A.
[0078]
A bolt 13 is inserted into the hole 121 of the fixing portion 12 provided in the vibrating body 4, and the bolt 13 is screwed and fastened to a screw hole formed in the base portion 110. Thereby, the fixing portion 12 is fixed (fixed) to the base portion 110.
[0079]
That is, in the driving device 100 of the comparative example, the vibrating body 4 is directly supported by the base portion 110 via the arm portion 11.
[0080]
The arm portion 11 is in a bent state, and the convex portion 46 is pressed against the outer peripheral surface 51 of the rotor 5 by the elasticity of the arm portion 11. That is, in the driving device 100 of the comparative example, a pressing force that presses the convex portion 46 against the outer peripheral surface 51 is obtained by the elasticity of the arm portion 11.
[0081]
In the driving device 100 of such a comparative example, when the operation is continued, the convex portion 46 is worn (abraded) due to friction with the outer peripheral surface 51. When the total operating time is long (long term) and the wear (abrasion) amount of the convex portion 46 increases, the vibrating body 4 is displaced downward in FIG. become.
[0082]
When the vibrating body 4 is in the posture shown by the one-dot chain line in FIG. 8, the bending amount of the arm portion 11 is reduced, and the pressing force that presses the convex portion 46 against the outer peripheral surface 51 is reduced. In the driving device 100 according to the comparative example, the pressure contact force is obtained by a slight amount of bending of the arm portion 11 having a relatively short length. descend. Therefore, the frictional force between the convex part 46 and the outer peripheral surface 51 is significantly reduced, and thereby the driving force of the rotor 5 is significantly reduced. Further, when the wear (abrasion) of the convex portion 46 further proceeds, the rotor 5 cannot be driven.
[0083]
Further, when the vibrating body 4 is displaced due to wear (abrasion) of the convex portion 46, the vibrating body 4 is displaced so as to rotate around the boundary portion between the arm portion 11 and the fixed portion 12. Therefore, the change amount θ of the installation angle of the vibrating body 4 is large. Therefore, the posture of the vibrating body 4 with respect to the rotor 5 changes greatly, resulting in a change (deterioration) in drive characteristics and a reduction in efficiency.
[0084]
As described above, in the driving device 100 of the comparative example, the performance is significantly deteriorated by the wear (wear) of the convex portion 46 progressing. That is, the drive device 100 of the comparative example has a problem in durability.
[0085]
On the other hand, in the driving device 1A of the present invention, as described below, the influence of wear (wear) of the convex portion 46 is small, and the performance is maintained even if wear (wear) of the convex portion 46 progresses. It has excellent durability.
[0086]
In the driving device 1A of the present invention, when the convex portion 46 is worn (weared), the support portion 3 is rotated (rotated) slightly in the clockwise direction in FIG. 4 is displaced downward in FIG.
[0087]
Thereby, the convex part 621 of the urging member 6 is also slightly displaced downward in FIG. 1, and the amount of bending of the urging member 6 is reduced.
[0088]
However, since the urging member 6 is significantly longer than the arm portion 11 and has a sufficient length (size) and has a large amount of bending (a small spring constant), the urging force against a decrease in the amount of bending. The rate of decline is small. Thereby, the decrease width of the pressure contact force that presses the convex portion 46 against the outer peripheral surface 51 is small, and therefore the decrease width of the frictional force between the convex portion 46 and the outer peripheral surface 51 is also small.
[0089]
Therefore, in the driving device 1A, the driving force of the rotor 5 can be maintained even if the convex portion 46 is worn (abraded).
[0090]
Further, when the convex portion 46 is worn (worn out), as described above, the vibrating body 4 is displaced so as to rotate around the rotation center 33, but the distance from the rotation center 33 to the vibration body 4. (L ₃ ) Is sufficiently long, the vibrating body 4 is displaced substantially along its longitudinal direction. That is, when the support portion 3 is slightly displaced (rotated) due to wear (wear) of the convex portion 46, the vibrating body 4 is displaced substantially along the longitudinal direction thereof.
[0091]
Therefore, when the convex portion 46 is worn (worn), the change in the posture of the vibrating body 4 corresponding to the angle θ is significantly smaller than that of the driving device 100 of the comparative example. Therefore, even if the convex portion 46 is worn (worn), there is almost no change in the posture of the vibrating body 4 with respect to the rotor 5, and the driving characteristics and driving efficiency can be maintained.
[0092]
Note that the distance from the rotation center 33 to the vibrating body 4 (the edge thereof) is L ₃ And the length of the vibrating body 4 in the longitudinal direction is L ₁ L ₃ / L ₁ The value of is not particularly limited, but is preferably about 0.2 to 10, more preferably about 0.5 to 5.
[0093]
Distance L from center of rotation 33 to vibrating body 4 ₃ Is the length L of the vibrating body 4 ₁ If it is too short, the posture change preventing function of the vibrating body 4 may not be sufficiently exhibited. L ₃ Is the length L of the vibrating body 4 ₁ If the length is too long, the entire apparatus may be enlarged.
[0094]
Moreover, in this embodiment, although the support part 3 is installed so that rotation with respect to the base part 2 is not restricted to such a structure, the support part 3 can move linearly with respect to the base part 2, for example. It may be something like a slider installed in. When the support portion 3 is installed so as to be linearly movable with respect to the base portion 2, it is preferable that the moving direction substantially coincides with the longitudinal direction of the vibrating body 4. Thereby, the attitude | position change with respect to the rotor 5 of the vibrating body 4 can be reduced more.
[0095]
Second Embodiment
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the driving apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the left side in FIG. 4 is referred to as “one end” and the right side is referred to as “the other end”.
[0096]
Hereinafter, the second embodiment of the drive device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
[0097]
The drive device 1B of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the biasing member is different.
[0098]
The urging member 7 in the drive device 1 </ b> B of the present embodiment is formed integrally with the arm portion 11 and the fixing portion 12. That is, in this embodiment, the reinforcing plate 43, the arm part 11, the fixing part 12, and the urging member 7 are integrally formed (one member).
[0099]
The urging member 7 has a plate shape having elasticity, and is formed so as to extend from the fixed portion 12 substantially in one end direction and beyond the rotation center 33 in one end direction. Further, the width of the urging member 7 is gradually reduced toward the one end direction.
[0100]
At one end of the urging member 7, a convex portion 71 that protrudes downward in FIG. 4 is formed. A locking portion 23 is formed so as to protrude from the substrate 21, and the convex portion 71 is in contact (locking) with the locking portion 23.
[0101]
The biasing member 7 is in an elastically deformed state so that one end side thereof (the convex portion 71) is displaced upward in FIG. That is, the convex portion 71 is pressed against the locking portion 23 by the elasticity of the biasing member 7.
[0102]
Due to the urging force of the urging member 7, the support portion 3 is urged in such a direction as to rotate clockwise in FIG. 4. Therefore, similarly to the first embodiment, the convex portion 46 of the vibrating body 4 is in pressure contact with the outer peripheral surface 51 of the rotor 5.
[0103]
According to such a driving device 1B, the same effect as that of the driving device 1A can be obtained. Further, since the urging member 7 is formed integrally with the arm portion 11, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced and the assembly can be facilitated.
[0104]
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the driving apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the left side in FIG. 5 is referred to as “one end” and the right side is referred to as “the other end”.
[0105]
Hereinafter, the third embodiment of the drive device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
[0106]
The drive device 1C of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the urging member is different.
[0107]
The biasing member 8 in the driving device 1 </ b> C of the present embodiment is formed integrally with the arm portion 11 and the fixing portion 12. That is, in the present embodiment, as in the second embodiment, the reinforcing plate 43, the arm portion 11, the fixing portion 12, and the urging member 8 are integrally formed (one member).
[0108]
The urging member 8 has a plate shape having elasticity, and is formed on a first portion 81 extending from the fixing portion 12 toward the substantially one end direction, and one end side of the first portion 81, and is shown in FIG. The bent portion 83 is bent (curved) clockwise, and the second portion 82 extends from the bent portion 83 toward the other end. The width of the urging member 8 gradually decreases from the other end of the first part 81 toward the other end of the second part 82.
[0109]
That is, the urging member 8 is configured such that the urging member 7 of the second embodiment is bent in two at substantially the center thereof.
[0110]
In the illustrated configuration, the bending angle at the bending portion 83 is approximately 180 °. The bending angle at the bending portion 83 is not limited to the illustrated configuration, and may be 180 ° or less (about 1 to 179 °), for example, about 90 °.
[0111]
A convex portion 821 protruding upward in FIG. 5 is formed at the other end portion of the second portion 82. A locking portion 24 is formed so as to protrude from the substrate 21, and the convex portion 821 is in contact (locking) with the locking portion 23.
[0112]
The biasing member 8 is in a state of being elastically deformed so that the other end side (convex portion 821) of the second portion 82 is displaced downward in FIG. That is, the convex portion 821 is in pressure contact with the locking portion 24 by the elasticity of the biasing member 8.
[0113]
Due to the urging force of the urging member 8, the support portion 3 is urged in such a direction as to rotate clockwise in FIG. 5. Therefore, similarly to the first embodiment, the convex portion 46 of the vibrating body 4 is in pressure contact with the outer peripheral surface 51 of the rotor 5.
[0114]
According to such a driving apparatus 1C, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Moreover, since the urging member 8 is formed integrally with the arm portion 11 as in the second embodiment, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced and the assembly can be facilitated. . Furthermore, since the urging member 8 requires less installation space than the urging member 7, the base 2 can be downsized as compared with the second embodiment.
[0115]
In addition, the drive device 1A of the first embodiment can similarly reduce the size of the base 2.
[0116]
<Fourth embodiment>
FIG. 6 is a plan view showing a fourth embodiment of the driving apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the left side in FIG. 6 is referred to as “one end” and the right side is referred to as “the other end”.
[0117]
Hereinafter, the fourth embodiment of the drive device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
[0118]
The drive device 1D of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the urging member is different.
[0119]
The biasing member 9 in the driving device 1D of the present embodiment is formed integrally with the arm portion 11 and the fixing portion 12. That is, in the present embodiment, as in the second and third embodiments, the reinforcing plate 43, the arm portion 11, the fixing portion 12, and the urging member 9 are integrally formed (one member). ing.
[0120]
The urging member 9 has a plate shape having elasticity. The urging member 9 extends from the fixed portion 12 in the substantially one end direction and extends beyond the rotation center 33, and from one end portion of the first portion 91. 6 and a second portion 92 extending in a direction bent by approximately 90 ° on the upper side in FIG. The width | variety of the 1st site | part 91 is gradually reduced toward the one end part from the other end part.
[0121]
A long hole 93 is formed in the second portion 92 over substantially the entire length. The bolt 15 is inserted through the elongated hole 93 and is screwed and fastened to a screw hole formed in the substrate 21. Thereby, the second portion 92 is fixed (fixed) to the base 2.
[0122]
The urging member 9 is in an elastically deformed state so that one end side of the first portion 91 is displaced upward in FIG.
[0123]
Due to the urging force of the urging member 9, the support portion 3 is urged in such a direction as to rotate clockwise in FIG. 6. Therefore, similarly to the first embodiment, the convex portion 46 of the vibrating body 4 is in pressure contact with the outer peripheral surface 51 of the rotor 5.
[0124]
According to such a driving device 1D, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Moreover, since the urging member 9 is formed integrally with the arm portion 11 as in the second embodiment, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced and the assembly can be facilitated. . Furthermore, since the urging member 9 requires less installation space than the urging member 7, the base 2 can be reduced in size as compared with the second embodiment.
[0125]
In the present embodiment, since the elongated hole 93 is provided, the fixing position of the second portion 92 can be adjusted, whereby the urging force by which the urging member 9 urges the support portion 3. Can be adjusted easily.
[0126]
That is, when the bolt 15 is loosened and the second portion 92 is shifted to the upper side in FIG. 6 and the bolt 15 is tightened again, the amount of bending of the first portion 91 increases, and the biasing member 9 causes the support portion 3 to move. The urging force to urge increases. Conversely, when the second portion 92 is shifted downward in FIG. 6 and the bolt 15 is tightened again, the amount of bending of the first portion 91 becomes small, and the biasing member 9 biases the support portion 3. The biasing force is reduced.
[0127]
As described above, the long hole 93 serves as a biasing force adjusting unit that adjusts the biasing force by which the biasing member 9 biases the support portion 3.
[0128]
By adjusting the urging force with which the urging member 9 urges the support portion 3, the pressure contact force (the friction force between the convex portion 46 and the outer peripheral surface 51) that presses the convex portion 46 against the outer peripheral surface 51 is easily achieved. It can be adjusted optimally (initial adjustment).
[0129]
In addition, when the convex portion 46 is worn (abraded) and the pressure contact force that presses the convex portion 46 against the outer peripheral surface 51 changes (decreases), the pressure contact force can be readjusted easily.
[0130]
<Fifth Embodiment>
FIG. 7 is a plan view showing a fifth embodiment of the driving apparatus of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the left side in FIG. 7 is referred to as “one end” and the right side is referred to as “the other end”.
[0131]
Hereinafter, the fifth embodiment of the drive device of the present invention will be described with reference to this drawing. However, the description will focus on differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
[0132]
The drive device 1E of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the biasing member is different.
[0133]
The urging member 17 in the drive device 1E of the present embodiment is formed integrally with the support portion 3 (one member).
[0134]
The urging member 17 is formed so as to extend linearly from one end portion of the support portion 3 toward substantially one end direction. The width of the urging member 17 is significantly smaller than the width of the support portion 3. Thereby, although the support part 3 has high rigidity as mentioned above, the urging member 17 has elasticity.
[0135]
A projecting portion 171 that protrudes downward in FIG. 7 is formed at one end of the urging member 17. A locking portion 23 is formed so as to protrude from the substrate 21, and the convex portion 171 is in contact (locking) with the locking portion 23.
[0136]
The biasing member 17 is in an elastically deformed state so that one end side thereof (the convex portion 71) is displaced upward in FIG. That is, the convex portion 71 is pressed against the locking portion 23 by the elasticity of the biasing member 17.
[0137]
Due to the urging force of the urging member 17, the support portion 3 is urged in such a direction as to rotate clockwise in FIG. 7. Therefore, similarly to the first embodiment, the convex portion 46 of the vibrating body 4 is in pressure contact with the outer peripheral surface 51 of the rotor 5.
[0138]
According to such a driving device 1E, the same effect as that of the driving device 1A can be obtained. Further, since the urging member 17 is formed integrally with the support portion 3, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced and the assembly can be facilitated.
[0139]
As mentioned above, although the drive device of the present invention has been described with respect to the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and each part constituting the drive device has an arbitrary configuration that can exhibit the same function. Can be substituted.
[0140]
For example, in the present invention, the vibrating body is not limited to the one in contact with the outer peripheral surface of the rotor (rotating member), but is installed so that the vibrating body contacts the inner peripheral surface of the rotor or a surface perpendicular to the rotation axis. It may be a simple configuration.
[0141]
In the driving device of the present invention, the driven body driven by the vibrating body is not limited to a rotatable rotor (rotating member), and may be any object. For example, the driven body may be a wire, and the wire may be moved in the longitudinal direction (for example, a wire actuator that moves a robot hand).
[0142]
Further, the shape and structure of the vibrating body are not limited to the configuration shown in the figure, and may be anything as long as the driven body can be driven. For example, one piezoelectric element, one that does not have a reinforcing plate, one that has a shape that gradually decreases in width toward the portion that contacts the driven body, or a portion that contacts the driven body. What does not have a part etc. may be sufficient.
[0143]
Further, the driven body may be driven in both forward and reverse directions by changing the energization state (vibration mode of the vibrating body) to the vibrating body.
[0144]
The biasing member may be any member that can generate a biasing force. For example, other types of springs such as a coil spring, a torsion spring (torsion spring), an air spring, rubber, etc. It may be composed of an elastic material.
[0145]
Moreover, the drive device of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above-described embodiments.
[0146]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a driven body can be driven with a large driving force with a small and simple structure.
[0147]
Also, by providing a support portion that is displaceably mounted on the base and supports the vibrating body, and a biasing member that biases the supporting portion in a direction in which the vibrating body is pressed against the driven body, Even if the contact portion of the vibrating body with respect to the driven body is worn, it is possible to prevent the performance from being deteriorated. Therefore, high performance can be maintained even when the total operating time is long (long term). That is, the driving force is stable over time, and the durability is excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a driving apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a vibrating body in the drive device shown in FIG.
3 is a plan view showing a state in which a vibrating body in the driving apparatus shown in FIG. 1 drives a driven body. FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the driving apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a third embodiment of the driving apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a fourth embodiment of the driving apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a fifth embodiment of the driving apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a driving device of a comparative example.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 1C, 1D, 1E Drive device
2 base
21 Substrate
22 Central axis
23, 24 Locking part
3 support parts
31 holes
32 Screw holes
33 Center of rotation
4 Vibrating body
41, 45 electrodes
42, 44 Piezoelectric element
43 Reinforcing plate
46 Convex
47 Centerline
5 Rotor
51 outer peripheral surface
6 Biasing member
61 First part
62 Second part
621 Convex
63 Bending part
64 holes
7 Biasing member
71 Convex
8 Biasing member
81 First part
82 Second part
821 Convex
83 Bend
9 Biasing member
91 First part
92 Second part
93 long hole
11 arms
12 Fixed part
121 holes
13 volts
14 pin
15 volts
16 Center of rotation
17 Biasing member
171 Convex
100 Drive device (comparative example)
110 Base
111 Center axis

Claims

The base,
A vibrating body having a piezoelectric element;
An arm protruding from the vibrating body;
A support portion that is rotatably installed with respect to the base portion and supports the vibrating body by the arm portion;
A driven body installed in contact with the vibrating body;
And a biasing member for biasing the previous Symbol support,
Have
The vibrating body vibrates by applying an alternating voltage to the piezoelectric element, and by this vibration, a force is repeatedly applied to the driven body to drive the driven body ,
When the length between the support portion and the boundary portion of the arm portion and the vibrating body is L2, and the length between the center of rotation of the support portion relative to the base portion and the vibrating body is L3, L2 <L3,
The driving device according to claim 1, wherein the support portion is rotated with respect to the base portion in a direction in which the vibrating body is pressed against the driven body by the biasing of the biasing member.

The driven body is a rotating member disposed rotatably about an axis disposed impossible displaced relative to the base, the vibrating body, according to claim 1 for rotating said rotary member Drive device.

The arm portion, the driving device according to claim 1 or 2, chromatic elasticity.

The drive device according to claim 1, wherein the arm portion has a function of facilitating vibration of the vibrating body with respect to the support portion.

The drive device according to claim 1 , wherein the support portion is higher in rigidity than the arm portion .

The drive device according to claim 1 , wherein the support portion has a function of suppressing vibration of the arm portion caused by the vibration of the vibrating body.

The drive device according to claim 6, wherein a value of L 3 / L 2 is 2 to 200.

The drive device according to claim 1, wherein the biasing member includes a biasing force adjusting unit that adjusts a biasing force that biases the support portion.

The drive device according to any one of claims 1 to 8, wherein the vibrator is formed by laminating at least a plate-like piezoelectric element and a reinforcing plate made of a metal material.

The arm portion is formed integrally with the reinforcing plate,
Said biasing member, said arm portion and said reinforcing plate, or drive of claim 9 which is the support portion integrally formed.

The driving device according to claim 1, wherein the vibrating body has a convex portion at a portion that contacts the driven body.

The driving device according to claim 1, wherein the vibrating body has a shape having a long direction and a short direction.

The driving device according to claim 12, wherein the vibrating body is displaced substantially along the longitudinal direction of the vibrating body with respect to the base portion by a minute rotation of the support portion.

The support portion, when the longitudinal length of the pre-Symbol vibrator was L1, driving apparatus according to claim 12 or 13 the value of L3 / L1 is 0.2 to 10.

The drive device according to claim 12, wherein a vicinity of an end portion in a longitudinal direction of the vibrating body is in contact with the driven body.

The driving device according to claim 12, wherein the arm portion is provided so as to protrude from substantially the center in the longitudinal direction of the vibrating body.

The drive device according to claim 1, wherein the vibrating body has a plate shape.

The driving device according to claim 17, wherein the vibrating body has a substantially rectangular shape.