JP5098625B2 - Vibration actuator - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

この発明は、振動アクチュエータに係り、特に回転子の表面に付着した異物を除去する技術に関する。   The present invention relates to a vibration actuator, and more particularly to a technique for removing foreign matter adhering to the surface of a rotor.

近年、超音波振動を利用して回転子を駆動する振動アクチュエータが提案され、実用化されている。この振動アクチュエータは、圧電素子を用いて固定子の表面に楕円運動または進行波を発生させ、固定子に回転子を加圧接触させることによりこれら両者間の摩擦力を介して回転子を駆動させるものである。
例えば、特許文献1には、略球体状の回転子を一対の固定子で挟持し、互いに積層された第1〜第3の圧電素子部からなる振動体により双方の固定子に互いに同一の方向の超音波振動を発生させて、回転子を多自由度に回転駆動させるアクチュエータが、本出願人により開示されている。このアクチュエータにおいては、一対の固定子によって回転子を挟み込む方向の予圧力が回転子に与えられ、これにより回転子が一対の固定子にそれぞれ加圧接触されている。
In recent years, a vibration actuator that drives a rotor using ultrasonic vibration has been proposed and put into practical use. This vibration actuator generates an elliptical motion or traveling wave on the surface of the stator using a piezoelectric element, and presses the rotor against the stator to drive the rotor via the friction force between them. Is.
For example, in Patent Document 1, a substantially spherical rotor is sandwiched between a pair of stators, and both stators are arranged in the same direction by vibrating bodies including first to third piezoelectric element portions stacked on each other. The present applicant has disclosed an actuator that generates a plurality of ultrasonic vibrations and rotationally drives a rotor with multiple degrees of freedom. In this actuator, a pre-pressure in a direction in which the rotor is sandwiched between the pair of stators is applied to the rotor, whereby the rotor is in pressure contact with the pair of stators.

特開2007−135312号公報JP 2007-135312 A

しかしながら、上述のように、固定子に回転子を加圧接触させ、両者間の摩擦力を介して回転子を駆動させるため、回転子の駆動に伴って回転子及び/または固定子から摩耗粉が発生することが知られている。このようにして発生した摩耗粉が固定子と回転子との接触部に入り込むと、トルク変動、回転子の蛇行等、回転子の駆動精度の低下を招くおそれがあり、さらには、摩耗粉の存在により摩耗が加速されるため、アクチュエータとしての寿命が短縮化されるおそれもある。
また、摩耗粉以外にも、外部から回転子の表面にゴミ等が付着すると、摩耗粉と同様の不具合を生じることとなる。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、回転子の表面に異物が付着しても回転子を精度よく駆動することができると共に長寿命化を図ることができる振動アクチュエータを提供することを目的とする。
However, as described above, since the rotor is brought into pressure contact with the stator and the rotor is driven through the frictional force between the two, the wear powder from the rotor and / or the stator as the rotor is driven. Is known to occur. If the wear powder generated in this way enters the contact portion between the stator and the rotor, there is a risk of reducing the drive accuracy of the rotor, such as torque fluctuation, rotor meandering, etc. Since the wear is accelerated by the presence, the life of the actuator may be shortened.
In addition to the wear powder, if dust or the like adheres to the surface of the rotor from the outside, the same problem as the wear powder occurs.
The present invention has been made to solve such problems, and is a vibration actuator that can drive a rotor with high accuracy and achieve a long life even when foreign matter adheres to the surface of the rotor. The purpose is to provide.

この発明に係る振動アクチュエータは、予圧部により回転子を固定子に加圧した状態で固定子に超音波振動を発生させることにより回転子を駆動させる振動アクチュエータにおいて、予圧部は、回転子に対して接触面で摺動可能に当接し、回転子の表面に当接するように異物除去部配設され、異物除去部は、回転子との予圧部の接触面に形成された溝、又は予圧部に内蔵されたブラシ若しくはワイパーであるとしたものである。
また、この発明に係る振動アクチュエータは、予圧部により回転子を固定子に加圧した状態で固定子に超音波振動を発生させることにより回転子を駆動させる振動アクチュエータにおいて、予圧部は、回転子に対して接触面で摺動可能に当接し、回転子の表面に当接するように異物除去部が配設され、異物除去部は、予圧部に設けられ、予圧部の接触面と回転子の表面との間にエアを供給するとしたものである。
The vibration actuator according to the present invention is a vibration actuator that drives a rotor by generating ultrasonic vibrations in the stator in a state in which the rotor is pressurized to the stator by the preloading unit. The foreign matter removing part is disposed so as to slidably contact with the contact surface and to come into contact with the surface of the rotor . The foreign matter removing part is a groove formed on the contact surface of the preloading part with the rotor, or a preload. It is assumed that it is a brush or wiper built in the part .
The vibration actuator according to the present invention is a vibration actuator that drives a rotor by generating ultrasonic vibrations in the stator in a state where the rotor is pressurized to the stator by the preloading portion. The foreign matter removing part is disposed so as to slidably contact with the contact surface and the rotor surface, and the foreign matter removing part is provided in the preloading part, the contact surface of the preloading part and the rotor Air is supplied to the surface.

この発明によれば、異物除去部を回転子の表面に当接するように配設したので、回転子の表面に異物が付着しても回転子を精度よく駆動することができると共に長寿命化を図ることが可能となる。   According to the present invention, since the foreign matter removing portion is disposed so as to contact the surface of the rotor, the rotor can be driven accurately even if foreign matter adheres to the surface of the rotor, and the service life is extended. It becomes possible to plan.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係る振動アクチュエータの構成を示す。基部1と固定子2との間に振動体3が挟持され、基部1と固定子2とが振動体3内に通された連結ボルト4を介して互いに連結されている。固定子2には、振動体3に接する面とは反対側に凹部5が形成されており、この凹部5内に略球体状の回転子6の下部が収容されている。振動体3は、固定子2に超音波振動を発生させて回転子6を回転させるもので、振動体3に駆動回路7が電気的に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 shows the configuration of a vibration actuator according to Embodiment 1 of the present invention. A vibrating body 3 is sandwiched between the base 1 and the stator 2, and the base 1 and the stator 2 are connected to each other via a connecting bolt 4 that is passed through the vibrating body 3. The stator 2 has a recess 5 formed on the side opposite to the surface in contact with the vibrating body 3, and the lower portion of the substantially spherical rotor 6 is accommodated in the recess 5. The vibrating body 3 generates ultrasonic vibrations in the stator 2 to rotate the rotor 6, and a drive circuit 7 is electrically connected to the vibrating body 3.

ここで、説明の便宜上、基部1から回転子6に向かってZ軸が延び、Z軸に対して垂直方向にX軸が、Z軸及びX軸に対して垂直にY軸がそれぞれ延びているものとする。
固定子2の凹部5の開口端縁には、XY平面上に位置する接触面8が形成されている。回転子6はこの凹部5の接触面8に当接した状態で回転可能に支持されている。
固定子2の上部には、支持部材9が配置されている。この支持部材9は、固定子2の上面の上に固定される環状部10と、環状部10から上方に延びるアーチ部11を有し、アーチ部11のほぼ中央部に予圧部12が垂下されている。この予圧部12の下面が回転子6に当接し、これにより回転子6が固定子2の接触面8に対して加圧接触されている。
Here, for convenience of explanation, the Z-axis extends from the base 1 toward the rotor 6, the X-axis extends in a direction perpendicular to the Z-axis, and the Y-axis extends in a direction perpendicular to the Z-axis and the X-axis. Shall.
A contact surface 8 located on the XY plane is formed at the opening edge of the concave portion 5 of the stator 2. The rotor 6 is rotatably supported in contact with the contact surface 8 of the recess 5.
A support member 9 is disposed on the top of the stator 2. The support member 9 has an annular portion 10 fixed on the upper surface of the stator 2 and an arch portion 11 extending upward from the annular portion 10, and a preload portion 12 is suspended substantially at the center of the arch portion 11. ing. The lower surface of the preload portion 12 is in contact with the rotor 6, whereby the rotor 6 is in pressure contact with the contact surface 8 of the stator 2.

図2に示されるように、固定子2の接触面8は、周方向の4箇所に分割されて配設され、XZ面に沿って形成された溝とYZ面に沿って形成された溝とXY面に沿って形成された溝からなる複数の溝13が形成されている。ここで、「XZ面に沿って形成された溝」、「YZ面に沿って形成された溝」及び「XY面に沿って形成された溝」とは、それぞれXZ面内、YZ面内及びXY面内で直線的に延びる溝も円弧状等の曲線的に延びる溝も含むものとする。
また、図3に示されるように、回転子6に当接する予圧部12の下面にも、XZ面に沿って形成された溝とYZ面に沿って形成された溝からなる複数の溝14が形成されている。
これらの溝13及び14は、回転子6の駆動に伴って発生する摩耗粉を収容するためのものである。
As shown in FIG. 2, the contact surface 8 of the stator 2 is divided and disposed at four locations in the circumferential direction, and a groove formed along the XZ surface and a groove formed along the YZ surface. A plurality of grooves 13 made of grooves formed along the XY plane are formed. Here, “the groove formed along the XZ plane”, “the groove formed along the YZ plane”, and “the groove formed along the XY plane” are respectively in the XZ plane, the YZ plane, and A groove extending linearly in the XY plane and a groove extending in a curved line such as an arc shape are included.
As shown in FIG. 3, a plurality of grooves 14 including grooves formed along the XZ plane and grooves formed along the YZ plane are also formed on the lower surface of the preload portion 12 in contact with the rotor 6. Is formed.
These grooves 13 and 14 are for accommodating abrasion powder generated as the rotor 6 is driven.

振動体3は、図1に示されるように、それぞれXY平面上に位置し且つ互いに重ね合わされた平板状の第1〜第3の圧電素子部31〜33を有しており、固定子2に超音波振動を発生させることにより回転子6をX、Y、Zの3軸の回りにそれぞれ回転させる。   As shown in FIG. 1, the vibrating body 3 includes first to third piezoelectric element portions 31 to 33 that are located on the XY plane and overlap each other. By generating ultrasonic vibration, the rotor 6 is rotated around the three axes of X, Y, and Z, respectively.

具体的には、図4に示されるように、第1の圧電素子部31は、それぞれ円板形状を有する電極板31a、圧電素子板31b、電極板31c、圧電素子板31d及び電極板31eが順次重ね合わされた構造を有している。同様に、第2の圧電素子部32は、それぞれ円板形状を有する電極板32a、圧電素子板32b、電極板32c、圧電素子板32d及び電極板32eが順次重ね合わされた構造を有し、第3の圧電素子部33は、それぞれ円板形状を有する電極板33a、圧電素子板33b、電極板33c、圧電素子板33d及び電極板33eが順次重ね合わされた構造を有している。これらの圧電素子部31〜33が絶縁シート34〜37を介して固定子2及び基部1から、また互いに絶縁された状態で配置されている。   Specifically, as shown in FIG. 4, the first piezoelectric element portion 31 includes an electrode plate 31a, a piezoelectric element plate 31b, an electrode plate 31c, a piezoelectric element plate 31d, and an electrode plate 31e each having a disk shape. It has a structure that is sequentially stacked. Similarly, the second piezoelectric element portion 32 has a structure in which an electrode plate 32a, a piezoelectric element plate 32b, an electrode plate 32c, a piezoelectric element plate 32d, and an electrode plate 32e each having a disk shape are sequentially stacked. 3 has a structure in which an electrode plate 33a, a piezoelectric element plate 33b, an electrode plate 33c, a piezoelectric element plate 33d, and an electrode plate 33e each having a disk shape are sequentially stacked. These piezoelectric element portions 31 to 33 are arranged in a state of being insulated from the stator 2 and the base portion 1 through insulating sheets 34 to 37 and from each other.

図5に示されるように、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dは、Y軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板31bと圧電素子板31dは互いに裏返しに配置されている。
第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dは、2分割されることなく全体がZ軸方向(厚み方向)に膨張あるいは収縮の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板32bと圧電素子板32dは互いに裏返しに配置されている。
第3の圧電素子部33の一対の圧電素子板33b及び33dは、X軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板33bと圧電素子板33dは互いに裏返しに配置されている。
As shown in FIG. 5, the pair of piezoelectric element plates 31 b and 31 d of the first piezoelectric element portion 31 has portions that are divided into two in the Y-axis direction and have opposite polarities, and each has a Z-axis direction (thickness direction). The piezoelectric element plate 31b and the piezoelectric element plate 31d are disposed so as to be reversed with respect to each other.
The pair of piezoelectric element plates 32b and 32d of the second piezoelectric element portion 32 are polarized so as to be expanded or contracted in the Z-axis direction (thickness direction) as a whole without being divided into two. The element plate 32b and the piezoelectric element plate 32d are arranged inside out.
In the pair of piezoelectric element plates 33b and 33d of the third piezoelectric element portion 33, the portions divided into two in the X-axis direction have opposite polarities, and are opposite to expansion and contraction in the Z-axis direction (thickness direction), respectively. The piezoelectric element plate 33b and the piezoelectric element plate 33d are disposed so as to be reversed with respect to each other.

第1の圧電素子部31の両面部分に配置されている電極板31a及び電極板31eと、第2の圧電素子部32の両面部分に配置されている電極板32a及び電極板32eと、第3の圧電素子部33の両面部分に配置されている電極板33a及び電極板33eがそれぞれ電気的に接地されている。また、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの間に配置されている電極板31cと、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dの間に配置されている電極板32cと、第3の圧電素子部33の一対の圧電素子板33b及び33dの間に配置されている電極板33cがそれぞれ駆動回路7に電気的に接続されている。   An electrode plate 31a and an electrode plate 31e disposed on both surface portions of the first piezoelectric element portion 31, an electrode plate 32a and an electrode plate 32e disposed on both surface portions of the second piezoelectric element portion 32, and a third The electrode plate 33a and the electrode plate 33e disposed on both surface portions of the piezoelectric element portion 33 are electrically grounded. Further, the electrode plate 31 c disposed between the pair of piezoelectric element plates 31 b and 31 d of the first piezoelectric element portion 31 and the pair of piezoelectric element plates 32 b and 32 d of the second piezoelectric element portion 32 are disposed. The electrode plate 32c disposed between the pair of piezoelectric element plates 33b and 33d of the third piezoelectric element portion 33 is electrically connected to the drive circuit 7, respectively.

次に、この実施の形態1に係る振動アクチュエータの動作について説明する。
まず、振動体3に対して、第1の圧電素子部31の電極板31cに振動アクチュエータの固有振動数に近い周波数の交流電圧を印加すると、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、固定子2にY軸方向のたわみ振動を発生する。同様に、第2の圧電素子部32の電極板32cに交流電圧を印加すると、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dがZ軸方向に膨張と収縮を繰り返し、固定子2にZ軸方向の縦振動を発生する。さらに、第3の圧電素子部33の電極板33cに交流電圧を印加すると、第3の圧電素子部33の一対の圧電素子板33b及び33dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、固定子2にX軸方向のたわみ振動を発生する。
Next, the operation of the vibration actuator according to the first embodiment will be described.
First, when an AC voltage having a frequency close to the natural frequency of the vibration actuator is applied to the vibrating body 3 to the electrode plate 31c of the first piezoelectric element portion 31, a pair of piezoelectric element plates of the first piezoelectric element portion 31 is applied. The two parts 31b and 31d repeat expansion and contraction alternately in the Z-axis direction, and the stator 2 generates a flexural vibration in the Y-axis direction. Similarly, when an AC voltage is applied to the electrode plate 32c of the second piezoelectric element portion 32, the pair of piezoelectric element plates 32b and 32d of the second piezoelectric element portion 32 repeats expansion and contraction in the Z-axis direction, and the stator 2 generates longitudinal vibration in the Z-axis direction. Further, when an AC voltage is applied to the electrode plate 33c of the third piezoelectric element portion 33, the two divided portions of the pair of piezoelectric element plates 33b and 33d of the third piezoelectric element portion 33 expand and contract in the Z-axis direction. Are alternately repeated to generate a flexural vibration in the X-axis direction in the stator 2.

そこで、例えば、駆動回路7から第2の圧電素子部32の電極板32cと第3の圧電素子部33の電極板33cとの双方に位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加すると、X軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦振動とが組み合わされて回転子6と接触する固定子2の接触面8にXZ面内の楕円振動が発生し、摩擦力を介して回転子6がXZ面内で、すなわちY軸回りに回転する。
同様に、駆動回路7から第1の圧電素子部31の電極板31cと第2の圧電素子部32の電極板32cとの双方に位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加すると、Y軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦振動とが組み合わされて回転子6と接触する固定子2の接触面8にYZ面内の楕円振動が発生し、摩擦力を介して回転子6がYZ面内で、すなわちX軸回りに回転する。
さらに、駆動回路7から第1の圧電素子部31の電極板31cと第3の圧電素子部33の電極板33cとの双方に位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加すると、X軸方向のたわみ振動とY軸方向のたわみ振動とが組み合わされて回転子6と接触する固定子2の接触面8にXY面内の楕円振動が発生し、摩擦力を介して回転子6がXY面内で、すなわちZ軸回りに回転する。
このようにして振動体3を駆動することにより、回転子6がX、Y、Zの3軸の回りにそれぞれ回転する。
Therefore, for example, when an AC voltage having a phase shifted by 90 degrees is applied from the drive circuit 7 to both the electrode plate 32c of the second piezoelectric element portion 32 and the electrode plate 33c of the third piezoelectric element portion 33, X An elliptical vibration in the XZ plane is generated on the contact surface 8 of the stator 2 that comes into contact with the rotor 6 by combining the axial flexural vibration and the vertical vibration in the Z-axis direction, and the rotor 6 is moved by frictional force. It rotates in the XZ plane, that is, around the Y axis.
Similarly, when an AC voltage whose phase is shifted by 90 degrees is applied from the drive circuit 7 to both the electrode plate 31c of the first piezoelectric element section 31 and the electrode plate 32c of the second piezoelectric element section 32, respectively, the Y axis In the YZ plane is generated on the contact surface 8 of the stator 2 that comes into contact with the rotor 6 by combining the flexural vibration in the direction and the longitudinal vibration in the Z-axis direction, and the rotor 6 becomes YZ via the frictional force. It rotates in the plane, that is, around the X axis.
Further, when an AC voltage having a phase shifted by 90 degrees is applied from the drive circuit 7 to both the electrode plate 31c of the first piezoelectric element portion 31 and the electrode plate 33c of the third piezoelectric element portion 33, the X-axis direction The flexural vibration in the Y-axis direction and the flexural vibration in the Y-axis direction combine to generate an elliptical vibration in the XY plane on the contact surface 8 of the stator 2 that contacts the rotor 6. Within, ie around the Z axis.
By driving the vibrating body 3 in this way, the rotor 6 rotates around the three axes of X, Y, and Z, respectively.

このとき、回転子6に当接する固定子2の接触面8及び予圧部12の下面にそれぞれ溝13及び14が形成されているため、回転子6の回転に伴って、回転子6、固定子2及び予圧部12の少なくともいずれかから摩耗粉が発生しても、摩耗粉は、回転子6の表面に付着して回転子6の回転と共に移動し、固定子2の接触面8の溝13または予圧部12の下面の溝14内に収容されることとなる。また、摩耗粉の一部は、回転子6の表面に付着した後、固定子2の上面または凹部5に落下する。
摩耗粉以外のゴミ等が外部から回転子6の表面に付着して固定子2の接触面8あるいは予圧部12の下面との間に入り込んでも、摩耗粉と同様に、ゴミ等は溝13あるいは溝14内に収容される。
従って、摩耗粉やゴミ等の異物が回転子6の表面に付着しても、異物に起因してトルク変動、回転子6の蛇行等を生じることなく、回転子6を精度よく駆動することが可能になると共に異物による摩耗の加速を抑制して長寿命化を図ることが可能になる。
At this time, since the grooves 13 and 14 are formed in the contact surface 8 of the stator 2 that contacts the rotor 6 and the lower surface of the preloading portion 12, respectively, the rotor 6 and the stator are rotated along with the rotation of the rotor 6. Even if wear powder is generated from at least one of 2 and the preloading portion 12, the wear powder adheres to the surface of the rotor 6 and moves along with the rotation of the rotor 6, and the groove 13 on the contact surface 8 of the stator 2. Or it will be accommodated in the groove 14 on the lower surface of the preload portion 12. Further, a part of the abrasion powder adheres to the surface of the rotor 6 and then falls to the upper surface of the stator 2 or the recess 5.
Even if dust or the like other than wear powder adheres to the surface of the rotor 6 from the outside and enters between the contact surface 8 of the stator 2 or the lower surface of the preloading portion 12, dust or the like remains in the groove 13 or the same as the wear powder. It is accommodated in the groove 14.
Therefore, even if foreign matter such as abrasion powder or dust adheres to the surface of the rotor 6, the rotor 6 can be driven with high accuracy without causing torque fluctuation, meandering of the rotor 6 and the like due to the foreign matter. As a result, it is possible to extend the life by suppressing acceleration of wear caused by foreign matter.

なお、上述したように、固定子2の接触面8の複数の溝13及び予圧部12の下面の複数の溝14は、それぞれ、XZ面に沿って形成された溝とYZ面に沿って形成された溝を有している。このため、回転子6がY軸回りに(XZ面内で)回転するときには、これらの溝13及び14のうち回転子6の駆動方向に対応した方向、すなわちXZ面に沿って形成された溝に沿って回転子6が移動し、回転子6の球状表面および固定子2の接触面8の公差等に起因して予圧部12による固定子2の予圧が不均一であっても、回転子6の回転方向にずれが生じにくく、回転子6はY軸回りに安定して回転することとなる。同様に、回転子6がX軸回りに(YZ面内で)回転するときには、溝13及び14のうち回転子6の駆動方向に対応した方向、すなわちYZ面に沿って形成された溝に沿って回転子6が移動し、回転子6はX軸回りに安定して回転することとなる。   As described above, the plurality of grooves 13 on the contact surface 8 of the stator 2 and the plurality of grooves 14 on the lower surface of the preload portion 12 are formed along the grooves formed along the XZ plane and the YZ plane, respectively. Groove. For this reason, when the rotor 6 rotates around the Y axis (in the XZ plane), a groove corresponding to the driving direction of the rotor 6 among these grooves 13 and 14, that is, a groove formed along the XZ plane. Even if the preload of the stator 2 by the preload portion 12 is non-uniform due to the tolerance of the spherical surface of the rotor 6 and the contact surface 8 of the stator 2, etc. 6 is less likely to be displaced in the rotation direction of the rotor 6, and the rotor 6 rotates stably around the Y axis. Similarly, when the rotor 6 rotates about the X axis (in the YZ plane), the groove 13 and 14 correspond to the direction corresponding to the driving direction of the rotor 6, that is, along the groove formed along the YZ plane. Thus, the rotor 6 moves, and the rotor 6 rotates stably around the X axis.

また、図6に示されるように、回転子6をX軸方向およびY軸方向に対して斜め方向に回転させたい場合には、Y軸回りの回転運動Y1、Y2、Y3・・・とX軸回りの回転運動X1、X2、X3・・・とをそれぞれ独立して順次行わせ、これらY軸回りとX軸回りの回転運動の組み合わせにより斜め方向への回転を実現する。このようにすれば、X軸方向およびY軸方向に対して斜め方向にも安定した回転が可能となる。
さらに、固定子2の接触面8の複数の溝13は、XY面に沿って形成された溝を有しているので、回転子6がZ軸回りに(XY面内で)回転するときには、回転子6の駆動方向に対応した方向、すなわちXY面に沿って形成された溝に沿って回転子6が移動し、回転子6はZ軸回りに安定して回転することとなる。
As shown in FIG. 6, when it is desired to rotate the rotor 6 in an oblique direction with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction, rotational movements Y1, Y2, Y3. The rotational movements X1, X2, X3... Around the axis are sequentially and independently performed, and the rotation in the oblique direction is realized by the combination of the rotational movements about the Y axis and the X axis. In this way, stable rotation is possible even in an oblique direction with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction.
Further, since the plurality of grooves 13 on the contact surface 8 of the stator 2 have grooves formed along the XY plane, when the rotor 6 rotates around the Z axis (within the XY plane) The rotor 6 moves along a direction corresponding to the driving direction of the rotor 6, that is, along a groove formed along the XY plane, and the rotor 6 rotates stably around the Z axis.

また、固定子2の接触面8に溝13を形成することで、回転子6と固定子2との間の摩擦係数が大きくなるため、高トルクの回転が実現される。   Moreover, since the friction coefficient between the rotor 6 and the stator 2 is increased by forming the groove 13 on the contact surface 8 of the stator 2, high torque rotation is realized.

実施の形態2
図7に、この発明の実施の形態2に係る振動アクチュエータの構成を示す。この振動アクチュエータは、図1に示した実施の形態1の振動アクチュエータにおいて、固定子2の接触面8と予圧部12の下面にそれぞれ溝13及び14を形成する代わりに、固定子2の接触面8の周辺部分と凹部5内にそれぞれブラシ15及び16を配設すると共に予圧部12にブラシ17を内蔵し、これらのブラシ15〜17を回転子6の表面に当接させたものである。
ブラシ15〜17が回転子6の表面に当接することにより、摩耗粉やゴミ等の異物が回転子6の表面に付着しても、回転子6の回転に伴って異物はブラシ15〜17で取り除かれる。このため、回転子6を精度よく駆動することが可能になると共に異物による摩耗の加速を抑制して長寿命化を図ることが可能になる。
Embodiment 2
FIG. 7 shows the configuration of the vibration actuator according to Embodiment 2 of the present invention. This vibration actuator is different from the vibration actuator according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the contact surface of the stator 2 is formed instead of forming the grooves 13 and 14 on the contact surface 8 of the stator 2 and the lower surface of the preloading portion 12, respectively. Brushes 15 and 16 are disposed in the peripheral portion 8 and the recess 5, respectively, and a brush 17 is built in the preloading portion 12, and these brushes 15 to 17 are brought into contact with the surface of the rotor 6.
When the brushes 15 to 17 are brought into contact with the surface of the rotor 6, even if foreign matter such as abrasion powder or dust adheres to the surface of the rotor 6, the foreign matter is brushed by the brushes 15 to 17 as the rotor 6 rotates. Removed. For this reason, it becomes possible to drive the rotor 6 with high accuracy, and it is possible to extend the life by suppressing acceleration of wear due to foreign matter.

特に、固定子2に固定されたブラシ15及び16は、振動体3により固定子2と共に振動するため、回転子6の表面に付着した異物の除去効果が向上する。
なお、実施の形態1のように、固定子2の接触面8と予圧部12の下面にそれぞれ溝13及び14を形成した振動アクチュエータに上記のブラシ15〜17を配設することもできる。
また、ブラシ15〜17の代わりにワイパーを用いて、回転子6の表面に付着した異物を掻き取ってもよい。
In particular, since the brushes 15 and 16 fixed to the stator 2 vibrate together with the stator 2 by the vibrating body 3, the effect of removing foreign matters attached to the surface of the rotor 6 is improved.
Note that, as in the first embodiment, the brushes 15 to 17 described above may be disposed in a vibration actuator in which grooves 13 and 14 are formed in the contact surface 8 of the stator 2 and the lower surface of the preload portion 12, respectively.
Moreover, you may scrape off the foreign material adhering to the surface of the rotor 6 using a wiper instead of the brushes 15-17.

実施の形態3
図8に、この発明の実施の形態3に係る振動アクチュエータの構成を示す。この振動アクチュエータは、図1に示した実施の形態1の振動アクチュエータにおいて、固定子2の接触面8と予圧部12の下面にそれぞれ溝13及び14を形成する代わりに、予圧部12にエア供給管18を接続し、予圧部12の下面と回転子6の表面との間にエアを噴出させるものである。
予圧部12の下面は回転子6に加圧されているが、回転子6の駆動時には、回転子6に振動が加えられるため、予圧部12の下面と回転子6の表面との間にわずかな隙間が生じ、エア供給管18からのエアが回転子6の表面に沿って噴出する。このエアの噴出により、回転子6の表面に付着していた異物を除去することができる。
Embodiment 3
FIG. 8 shows the configuration of the vibration actuator according to Embodiment 3 of the present invention. In the vibration actuator according to the first embodiment shown in FIG. 1, air is supplied to the preload portion 12 instead of forming grooves 13 and 14 on the contact surface 8 of the stator 2 and the lower surface of the preload portion 12, respectively. The pipe 18 is connected, and air is ejected between the lower surface of the preload portion 12 and the surface of the rotor 6.
Although the lower surface of the preloading portion 12 is pressurized by the rotor 6, when the rotor 6 is driven, vibration is applied to the rotor 6, so that a slight amount is provided between the lower surface of the preloading portion 12 and the surface of the rotor 6. A large gap is generated, and air from the air supply pipe 18 is ejected along the surface of the rotor 6. The foreign matter adhering to the surface of the rotor 6 can be removed by this ejection of air.

また、予圧部12に接続されたエア供給管18からエアを噴出する代わりに、図9に示されるように、固定子2の凹部5にエア吸引管19を接続し、凹部5内のエアを吸引するように構成してもよい。凹部5内のエアを吸引することにより、固定子2の接触面8の周辺において回転子6の表面に付着していた異物及び凹部5内に落下した異物を除去することができる。
予圧部12に接続されたエア供給管18と固定子2の凹部5に接続されたエア吸引管19の双方を同時に用いて、予圧部12の下面と回転子6の表面との間からエアを噴出しつつ、凹部5内のエアを吸引することもできる。
Further, instead of ejecting air from the air supply pipe 18 connected to the preloading portion 12, as shown in FIG. 9, an air suction pipe 19 is connected to the concave portion 5 of the stator 2, and the air in the concave portion 5 is discharged. You may comprise so that it may attract. By sucking the air in the recess 5, the foreign matter adhering to the surface of the rotor 6 around the contact surface 8 of the stator 2 and the foreign matter falling into the recess 5 can be removed.
Using both the air supply pipe 18 connected to the preloading part 12 and the air suction pipe 19 connected to the concave part 5 of the stator 2, air is supplied from between the lower surface of the preloading part 12 and the surface of the rotor 6. The air in the recessed part 5 can also be suck | inhaled, ejecting.

また、実施の形態1のように、固定子2の接触面8と予圧部12の下面にそれぞれ溝13及び14を形成した振動アクチュエータ、あるいは、実施の形態2のように、回転子6の表面に当接するブラシ15〜17を配設した振動アクチュエータに、上記のエア供給管18及び/またはエア吸引管19を適用してもよい。   Further, as in the first embodiment, the vibration actuator in which grooves 13 and 14 are formed in the contact surface 8 of the stator 2 and the lower surface of the preloading portion 12, respectively, or the surface of the rotor 6 as in the second embodiment. The air supply pipe 18 and / or the air suction pipe 19 may be applied to the vibration actuator provided with the brushes 15 to 17 that come into contact with the air.

なお、上記の実施の形態1〜3において、固定子2の接触面8は、周方向の4箇所に分割されて配設されていたが、これに限るものではなく、回転子6に全周にわたって接触するような環状の接触面とすることもできる。   In the first to third embodiments described above, the contact surface 8 of the stator 2 is divided and arranged at four locations in the circumferential direction. However, the present invention is not limited to this, and the rotor 6 has an entire circumference. It can also be an annular contact surface that makes contact over the entire surface.

この発明の実施の形態1に係る振動アクチュエータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the vibration actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1で用いられた固定子を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a stator used in the first embodiment. 実施の形態1で用いられた予圧部を示す底面図である。4 is a bottom view showing a preload portion used in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1で用いられた振動体の構成を示す部分断面図である。3 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a vibrating body used in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1で用いられた振動体の3対の圧電素子板の分極方向を示す斜視図である。3 is a perspective view showing polarization directions of three pairs of piezoelectric element plates of a vibrating body used in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1において回転子をX軸およびY軸に対して斜め方向に回転させる場合の動きを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a movement when the rotor is rotated in an oblique direction with respect to the X axis and the Y axis in the first embodiment. 実施の形態2に係る振動アクチュエータの構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a vibration actuator according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る振動アクチュエータの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a vibration actuator according to a third embodiment. 実施の形態3の変形例に係る振動アクチュエータの構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a vibration actuator according to a modification of the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 基部ブロック、2 固定子、3 振動体、4 連結ボルト、5 凹部、6 回転子、7 駆動回路、8 接触面、9 支持部材、10 環状部、11 アーチ部、12 予圧部、13,14 溝、15〜17 ブラシ、18 エア供給管、19 エア吸引管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base block, 2 Stator, 3 Vibration body, 4 Connection bolt, 5 Recessed part, 6 Rotor, 7 Drive circuit, 8 Contact surface, 9 Support member, 10 Annular part, 11 Arch part, 12 Preload part, 13, 14 Groove, 15-17 brush, 18 air supply pipe, 19 air suction pipe.

Claims (2)

予圧部により回転子を固定子に加圧した状態で前記固定子に超音波振動を発生させることにより前記回転子を駆動させる振動アクチュエータにおいて、
前記予圧部は、前記回転子に対して接触面で摺動可能に当接し、
前記回転子の表面に当接するように異物除去部配設され、
前記異物除去部は、前記回転子との前記予圧部の前記接触面に形成された溝、又は前記予圧部に内蔵されたブラシ若しくはワイパーであることを特徴とする振動アクチュエータ。
In a vibration actuator that drives the rotor by generating ultrasonic vibration in the stator in a state in which the rotor is pressurized to the stator by a preloading unit,
The preload portion slidably contacts with the rotor on a contact surface,
A foreign matter removing portion is disposed so as to contact the surface of the rotor ,
The vibration actuator, wherein the foreign matter removing portion is a groove formed on the contact surface of the preload portion with the rotor, or a brush or wiper built in the preload portion .
予圧部により回転子を固定子に加圧した状態で前記固定子に超音波振動を発生させることにより前記回転子を駆動させる振動アクチュエータにおいて、In a vibration actuator that drives the rotor by generating ultrasonic vibration in the stator in a state in which the rotor is pressurized to the stator by a preloading unit,
前記予圧部は、前記回転子に対して接触面で摺動可能に当接し、The preload portion slidably contacts with the rotor on a contact surface,
前記回転子の表面に当接するように異物除去部が配設され、A foreign matter removing portion is disposed so as to contact the surface of the rotor,
前記異物除去部は、前記予圧部に設けられ、前記予圧部の前記接触面と前記回転子の表面との間にエアを供給することを特徴とする振動アクチュエータ。  The foreign matter removing section is provided in the preload section, and supplies air between the contact surface of the preload section and the surface of the rotor.
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