JP5277467B2 - Ultrasonic actuator and magnetic recording apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置に関し、特に移動体を振動体に加圧接触させて相対移動を発生させる超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic actuator and a magnetic recording apparatus, and more particularly to an ultrasonic actuator and a magnetic recording apparatus that generate relative movement by pressing a moving body against a vibrating body.

従来、様々な移動装置に超音波アクチュエータを用いることが試みられている。超音波アクチュエータは、通常、電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子を備えた振動体と、該振動体に加圧された状態で接触する被駆動体(移動体)等から構成される。超音波アクチュエータは、振動体に駆動信号を入力して振動体を伸縮運動させ、振動体の一部に楕円振動(以下、円振動を含む。)をさせることにより、振動体に加圧接触された被駆動体との間で摩擦力により相対運動を発生させるものである。   In the past, attempts have been made to use ultrasonic actuators in various mobile devices. An ultrasonic actuator is generally composed of a vibrating body including a piezoelectric element that is an electro-mechanical energy conversion element, a driven body (moving body) that contacts the vibrating body in a pressurized state, and the like. The ultrasonic actuator is brought into pressure contact with the vibrating body by inputting a drive signal to the vibrating body, causing the vibrating body to expand and contract, and causing part of the vibrating body to perform elliptical vibration (hereinafter, including circular vibration). A relative motion is generated between the driven body and the driven body by a frictional force.

超音波アクチュエータは、小型、且つ静音性に優れ、また高速、高精度な位置決め制御が可能なことから、電子カメラ等の電子機器の駆動装置として利用されている。また、近年では、磁気記録装置(HDD)の磁気ヘッドの駆動装置として用いることが検討され、その用途はさらに拡大しつつある。   Ultrasonic actuators are used as driving devices for electronic devices such as electronic cameras because they are small and excellent in quietness, and can perform high-speed and high-precision positioning control. In recent years, use as a magnetic head drive device of a magnetic recording device (HDD) has been studied, and its application is further expanding.

ところで、HDDは、非常に高い耐久性、例えば通電2万時間以上の耐久性能が求められる。また、HDDのディスク室は、非常に高い清淨度が求められる。この為、このようなHDDに超音波アクチュエータを用いる場合、耐久性能を高め、また、摺動部から発生する磨耗粉等のアクチュエータユニットの外部への飛散を厳しく規制することが必要とされる。   Incidentally, the HDD is required to have extremely high durability, for example, durability performance of energization for 20,000 hours or more. Also, the HDD disk room is required to have a very high level of cleanliness. For this reason, when an ultrasonic actuator is used in such an HDD, it is necessary to improve durability and to strictly control the scattering of abrasion powder generated from the sliding portion to the outside of the actuator unit.

このような要求に応える方法として、振動体の当接部と該当接部に接触される移動体の摺動面との間に潤滑剤としてトラクションオイルを介在させることにより磨耗を抑え耐久性を高め、さらに、フッ素系の撥水撥油剤を摺動部以外の部分に浸漬塗布することによりトラクションオイルの漏洩を防止する方法が知られている(例えば、特許文献1)。また、摺動面にグリースを塗布する方法が従来より知られている。
特開2004−32985号公報
As a method to meet such demands, wear is suppressed and durability is increased by interposing a traction oil as a lubricant between the contact portion of the vibrating body and the sliding surface of the moving body that is in contact with the contact portion. Furthermore, a method for preventing leakage of traction oil by dip-coating a fluorine-based water / oil repellent agent on a portion other than the sliding portion is known (for example, Patent Document 1). A method of applying grease to the sliding surface has been conventionally known.
JP 2004-32985 A

しかしながら、特許文献1に開示されている方法は、少なくとも以下1乃至3項に示す問題がある。   However, the method disclosed in Patent Document 1 has the following problems 1 to 3.

1.振動体、及び移動体(ロータ)をフッ素剤に浸漬した後に、摺動面のフッ素剤を除去する為に、摺動部を研磨、洗浄する必要があり工程の複雑化を招く。   1. After the vibrating body and the moving body (rotor) are immersed in the fluorine agent, the sliding portion needs to be polished and cleaned in order to remove the fluorine agent on the sliding surface, resulting in a complicated process.

2.撥油剤は、潤滑油をはじく作用はあるが、潤滑油の量が多いと漏洩する恐れがあるので、塗布量(膜厚)を厳密に管理する必要がある。   2. The oil repellent has an action of repelling the lubricating oil, but if the amount of the lubricating oil is large, there is a risk of leakage, so it is necessary to strictly control the coating amount (film thickness).

3.トラクションオイルは揮発性があり、トラクションオイルを含侵させたセーム皮等の布状部材をロータに当接させてオイルを供給している。このような構成では、布状部材は、いつもロータに当接している為、駆動負荷、特に双方向に駆動する場合の駆動負荷が大きくなる。また、HDDに用いた場合、オイルの揮発分そのものが磁気ヘッドの故障の原因となる。   3. The traction oil is volatile, and the oil is supplied by bringing a cloth-like member such as a chamois impregnated with the traction oil into contact with the rotor. In such a configuration, since the cloth-like member is always in contact with the rotor, a driving load, particularly a driving load in the case of bidirectional driving, increases. When used in an HDD, the volatile component of the oil itself causes a magnetic head failure.

また、潤滑剤としてグリースを用いる方法は、グリースは、通常状態で半固体状であるので、オイルに比べ保持性が高く、また、漏洩もし難い。しかしながら、粘性が高い為、振動体の振動が減衰し、出力が低下する恐れがある。また、HDDにおける磁気ヘッドの駆動のように、非常に短い周期で往復運動するような場合、摺動面の油膜が振動体の当接部によって掻き取られ、ロータの当接面の摺動領域外へ押し退けられる。粘性の低いオイルの場合は、浸透速度が速いので、往復動作よりも早く摺動面に復帰し適正な油膜が常に保たれるが、グリースのように粘性が高い場合には、往復運動よりも浸透速度が遅い為、油切れを起こし磨耗が生じる、といった問題がある。   Further, in the method using grease as the lubricant, the grease is semi-solid in a normal state, and therefore, the retainability is higher than that of oil, and it is difficult to leak. However, since the viscosity is high, the vibration of the vibrating body is attenuated and the output may be reduced. Also, when reciprocating at a very short cycle, such as when driving a magnetic head in an HDD, the oil film on the sliding surface is scraped off by the contact portion of the vibrating body, and the sliding area of the contact surface of the rotor Pushed out. In the case of oil with low viscosity, the permeation speed is fast, so that it returns to the sliding surface earlier than the reciprocating operation, and an appropriate oil film is always maintained. Since the penetration speed is slow, there is a problem that the oil runs out and wears.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、装置の複雑化と高価格化を招くことなく、優れた駆動性能を維持しつつ高い耐久性能を得ることが可能な超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an ultrasonic actuator capable of obtaining high durability performance while maintaining excellent driving performance without increasing complexity and cost of the apparatus, and magnetic An object is to provide a recording apparatus.

上記目的は、下記の1乃至のいずれか1項に記載の発明によって達成される。 The above object is achieved by the invention described in any one of 1 to 8 below.

1.所定の振動を行う当接部を有する振動体と、
前記当接部に加圧接触されて前記当接部の振動により前記当接部に対して摺動する摺動領域を含む被当接部を有し、前記摺動により前記振動体に対して相対移動を生じる移動体と、を備えた超音波アクチュエータにおいて、
記被当接部には、ゲル化剤を配合した潤滑剤が塗布され、
前記当接部が前記摺動領域に加圧接触した状態で振動することにより、前記被当接部に塗布された前記潤滑剤が前記摺動領域から押し退けられて前記摺動領域の外側にゲル化した潤滑剤の盛り上がり部が形成され、
前記摺動領域においては、前記当接部が加圧接触した状態で振動することにより液化され、もしくは粘性が低下した前記潤滑剤が前記盛り上がり部により留められることを特徴とする超音波アクチュエータ。
1. A vibrating body having a contact portion for performing predetermined vibration;
The contact portion is in pressure contact has a contacted portion which includes a sliding region that slides relative to the contact portion by the vibration of the contact portion, by Ri before Symbol vibrator on the slide An ultrasonic actuator comprising a moving body that generates relative movement with respect to
The front Symbol contacted portion, a lubricant is applied blended with a gelling agent,
The lubricant applied to the contacted portion is pushed away from the sliding region by the vibration in a state where the contacting portion is in pressure contact with the sliding region, and the gel is placed outside the sliding region. The bulge part of the lubricated lubricant is formed,
Wherein the sliding region, the contact portion is liquefied by vibrating in contact pressure, or ultrasonic actuator the lubricant, characterized in Rukoto fastened by the raised part viscosity is lowered.

2.前記振動体は中心から外側に向かう複数の前記当接部を有し、
前記移動体は、前記複数の当接部に外接する円筒形状であり、
前記被当接部には前記移動体の移動方向に沿って溝が形成され、
前記当接部は前記溝に嵌合した状態で振動することを特徴とする請求項1に記載の超音波アクチュエータ。
.前記当接部の近傍の前記潤滑剤は、
前記当接部による超音波振動が印加されるにともない、液状化または粘性が低下し、該超音波振動の休止中にゲル化することを特徴とする前記1または2に記載の超音波アクチュエータ。
2. The vibrator has a plurality of the abutting portions directed outward from the center,
The moving body has a cylindrical shape that circumscribes the plurality of contact portions,
A groove is formed in the contacted portion along the moving direction of the moving body,
The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the contact portion vibrates in a state of being fitted in the groove.
3 . The lubricant in the vicinity of the contact portion is
3. The ultrasonic actuator according to 1 or 2 , wherein the ultrasonic vibration by the abutting portion is applied and the liquefaction or viscosity is lowered and gelation occurs during the suspension of the ultrasonic vibration.

.前記潤滑剤は、鉱物系または合成系の基油に、ワックスまたは高級脂肪酸を配合したものであることを特徴とする前記に記載の超音波アクチュエータ。 4 . 4. The ultrasonic actuator according to 3 above, wherein the lubricant is a mineral or synthetic base oil blended with a wax or a higher fatty acid.

.前記潤滑剤の基油は、トラクションオイルであることを特徴とする前記に記載の超音波アクチュエータ。 5 . 5. The ultrasonic actuator according to 4 , wherein the lubricant base oil is traction oil.

.前記潤滑剤には、添加剤として極圧剤が配合されていることを特徴とする前記に記載の超音波アクチュエータ。 6 . 6. The ultrasonic actuator according to 5 , wherein an extreme pressure agent is blended in the lubricant as an additive.

.前記振動体の当接部および前記移動体の被当接部またはそのいずれか一方の接触面には、前記潤滑剤を溜める複数の凹部または穴が形成されていることを特徴とする前記1乃至のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータ。 7 . A plurality of recesses or holes for storing the lubricant are formed in the contact portion of the vibrating body and the contacted portion of the moving body or any one of the contact surfaces. The ultrasonic actuator according to any one of 6 .

.情報を記録する記録媒体と、
前記記録媒体に前記情報を読み書きする磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して相対移動可能に支持するアームと、
前記1乃至のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータと、を有し、
前記アームは、前記超音波アクチュエータに設けられた前記移動体に固定されることを特徴とする磁気記録装置。
8 . A recording medium for recording information;
A magnetic head for reading and writing the information on the recording medium;
An arm that supports the magnetic head to be movable relative to the recording medium;
The ultrasonic actuator according to any one of 1 to 7 above,
The magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein the arm is fixed to the moving body provided in the ultrasonic actuator.

本発明によれば、振動体の当接部と移動体の被当接部との間に、ゲル化剤を配合した潤滑剤を介在させる構成とした。すなわち、振動体の当接部が当接し摺動する移動体の摺動面(被当接部)にゲル状潤滑剤を塗布することにより、良好な耐摩耗性が得られ、高い耐久性能を得ることができる。また、磨耗粉や潤滑剤を確実に保持でき、漏洩を防止することができるので、高い清淨度を得ることができる。   According to the present invention, the lubricant containing the gelling agent is interposed between the contact portion of the vibrating body and the contacted portion of the moving body. In other words, by applying a gel-like lubricant to the sliding surface (contacted portion) of the moving body that comes in contact with and slides on the vibrating body, good wear resistance can be obtained and high durability performance can be obtained. Can be obtained. Moreover, since wear powder and a lubricant can be reliably held and leakage can be prevented, high cleanliness can be obtained.

また、このような構成の超音波アクチュエータを磁気記録装置のヘッドの駆動に用いることにより、優れた駆動性能を維持しつつ高い耐久性能を得ることができる。   Further, by using the ultrasonic actuator having such a configuration for driving the head of the magnetic recording apparatus, high durability performance can be obtained while maintaining excellent driving performance.

本発明の実施形態に係る超音波アクチュエータの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic actuator according to an embodiment of the present invention. 振動体の固定方法を示す図である。It is a figure which shows the fixing method of a vibrating body. 振動体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a vibrating body. 振動体の固有モードにおける変形の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of a deformation | transformation in the natural mode of a vibrating body. 駆動信号の位相差に対する楕円軌跡の変化の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of a change of the elliptical locus with respect to the phase difference of a drive signal. 本発明の実施形態に係る磁気記録装置の概略を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing an outline of a magnetic recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 振動体のチップ部材が通過した後のゲル状潤滑剤の態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the aspect of the gel-like lubricant after the chip | tip member of a vibrating body passes. 移動体の摺動面の別例による構成を示す図である。It is a figure which shows the structure by another example of the sliding surface of a moving body.

符号の説明Explanation of symbols

1A 磁気記録装置(HDD)
1 筐体
2 ディスク
3 ヘッド
4 アーム
5 超音波アクチュエータ
10 振動体
10a 貫通穴
101 圧電部材
101a A相電極
101b B相電極
101c 共通電極
103 チップ部材
20 ロータ(移動体)
20a V字状溝
20b 摺動面
201 ゲル状潤滑剤
30 FPC(フレキシブルプリント配線板)
40 固定部材
401 固定ピン
403 ネジ
405 接着剤
1A Magnetic recording device (HDD)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Disk 3 Head 4 Arm 5 Ultrasonic actuator 10 Vibration body 10a Through-hole 101 Piezoelectric member 101a A phase electrode 101b B phase electrode 101c Common electrode 103 Chip member 20 Rotor (moving body)
20a V-shaped groove 20b Sliding surface 201 Gel lubricant 30 FPC (flexible printed wiring board)
40 Fixing member 401 Fixing pin 403 Screw 405 Adhesive

以下図面に基づいて、本発明に係る超音波アクチュエータ、及び磁気記録装置の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。   Embodiments of an ultrasonic actuator and a magnetic recording apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, although this invention is demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this embodiment.

最初に、本発明に係る超音波アクチュエータ5の構成を図1を用いて説明する。図1(a)は、超音波アクチュエータ5の全体構成の概要を示す正面図、図1(b)は、図1(a)におけるA−A′断面図である。   First, the configuration of the ultrasonic actuator 5 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a front view showing an outline of the overall configuration of the ultrasonic actuator 5, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

超音波アクチュエータ5は、図1(a)に示す様に、振動体10、ロータ20、FPC30、固定部材40等から構成される。   As shown in FIG. 1A, the ultrasonic actuator 5 includes a vibrating body 10, a rotor 20, an FPC 30, a fixing member 40, and the like.

振動体10は、正三角形状をなし、正三角形の各頂点に円筒形状のロータ20が外接している。ロータ20は、本発明における移動体に該当し、振動体10に組み込まれる前は、各接触点の寸法が、振動体10の寸法より小さく設定されており、組み込まれることにより接触部以外の部位が弾性変形して(組み込み状態で、ロータ20は、わずかに三角形状になる)、振動体10の各接触部には、ロータ20により所定の押圧力が働く。   The vibrating body 10 has an equilateral triangle shape, and a cylindrical rotor 20 circumscribes each vertex of the equilateral triangle. The rotor 20 corresponds to the moving body in the present invention, and before being assembled into the vibrating body 10, the size of each contact point is set to be smaller than the dimension of the vibrating body 10. Is elastically deformed (in the assembled state, the rotor 20 has a slightly triangular shape), and a predetermined pressing force is applied to each contact portion of the vibrating body 10 by the rotor 20.

図1(b)に示すように、ロータ20の円周断面には、V字状の溝20aが形成されている。振動体10の各頂点に設けられた後述の凸形状の3つのチップ部材(当接部)103がロータ20のV字状の溝20a嵌まり込むため、スラスト方向への揺動が規制され、ロータ20は高精度に回転を行うことができる。また、振動体10に設けられたチップ部材103が当接し摺動するロータ20の摺動面(被当接部)20bには、ゲル状潤滑剤201が塗布されている。尚、ゲル状潤滑剤201の詳細については後述する。   As shown in FIG. 1B, a V-shaped groove 20 a is formed in the circumferential cross section of the rotor 20. Since three convex chip members (contact portions) 103, which will be described later, provided at the vertices of the vibrating body 10 are fitted into the V-shaped groove 20a of the rotor 20, swinging in the thrust direction is restricted, The rotor 20 can rotate with high accuracy. A gel lubricant 201 is applied to the sliding surface (contacted portion) 20b of the rotor 20 on which the tip member 103 provided on the vibrating body 10 comes into contact and slides. Details of the gel lubricant 201 will be described later.

振動体10は、後述するように振動の比較的小さい各辺の中央付近を、固定部材40に設けられた3つの固定ピン401により保持される。保持は、圧入、または接着により行う。また、振動体10の各辺の中央付近に切り欠きを設けて固定ピン401により保持することにより、固定部材40に対する位置決めを行うようにしてもよい。固定部材40を例えば、後述の磁気記録装置の筐体やフレームに固定することにより、超音波アクチュエータ5は位置決めされる。   As will be described later, the vibrating body 10 is held by three fixing pins 401 provided on the fixing member 40 in the vicinity of the center of each side where vibration is relatively small. Holding is performed by press-fitting or adhesion. Further, positioning with respect to the fixing member 40 may be performed by providing a notch in the vicinity of the center of each side of the vibrating body 10 and holding it by the fixing pin 401. The ultrasonic actuator 5 is positioned by fixing the fixing member 40 to, for example, a case or a frame of a magnetic recording apparatus described later.

図2に振動体10の別例による固定方法を示す。図2(a)は、振動体10の概要を示す正面図、図2(b)は、図2(a)におけるA−A′断面図である。   FIG. 2 shows a fixing method according to another example of the vibrating body 10. FIG. 2A is a front view illustrating an outline of the vibrating body 10, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

図2(b)に示すように、振動体10の重心位置に貫通穴10aを設け、ネジ403等を用いて固定してもよい。重心位置は、振動の節に当たるので、固定による振動への影響を最小限に抑えることができる。   As shown in FIG. 2B, a through hole 10a may be provided at the center of gravity of the vibrating body 10 and fixed using a screw 403 or the like. Since the position of the center of gravity hits a vibration node, the influence on vibration due to fixation can be minimized.

ロータ20の材料には、弾性の大きな材料が好ましく、ステンレス等の金属材料を用いる。また、磨耗を防ぐため、表面には、窒化処理などの硬化処理を行う。また、CrNやTiCN等のセラミックコーティングを行ってもよい。   The material of the rotor 20 is preferably a highly elastic material, and a metal material such as stainless steel is used. In order to prevent wear, the surface is subjected to a hardening process such as a nitriding process. Moreover, you may perform ceramic coating, such as CrN and TiCN.

振動体10には、FPC(フレキシブルプリント配線板)30が接続され、図示しない駆動信号生成部から、FPC30を介して、後述する所定の駆動信号が入力される。   An FPC (flexible printed wiring board) 30 is connected to the vibrating body 10, and a predetermined drive signal (described later) is input from a drive signal generation unit (not shown) through the FPC 30.

振動体10に駆動信号が入力されると、振動体10の各頂点に設けられた後述の3つのチップ部材103に、それぞれ同じ方向に回転する高周波の楕円振動が発生する。チップ部材103には、ロータ20が所定の押圧力で接しているため、摩擦力によって、ロータ20が回転を行う。図1(a)において、各頂点が時計回りに楕円振動を行う場合は、ロータ20も時計方向に回転し、各頂点が反時計回りに楕円振動を行う場合は、ロータ20も反時計方向に回転する。尚、楕円振動の大きさを変えることにより、速度やトルクを変化させることができる。   When a drive signal is input to the vibrating body 10, high-frequency elliptical vibrations that rotate in the same direction are generated in three chip members 103 (described later) provided at each vertex of the vibrating body 10. Since the rotor 20 is in contact with the tip member 103 with a predetermined pressing force, the rotor 20 rotates by frictional force. In FIG. 1A, when each vertex performs elliptical vibration in the clockwise direction, the rotor 20 also rotates clockwise, and when each vertex performs elliptical vibration in the counterclockwise direction, the rotor 20 also rotates in the counterclockwise direction. Rotate. The speed and torque can be changed by changing the magnitude of the elliptical vibration.

ロータ20は、正三角形状の振動体10の頂点に設けられた3つのチップ部材103により保持されるので、ラジアル方向の姿勢安定性が非常に高く、且つ、スラスト方向にはV字状の溝20aにより揺動を規制されているので、芯振れ等がなく非常に高精度に回転が可能である。また、ガタがないので、剛性が高く、モータの応答性を高めることができる。また、振動体10の3つの頂点の他にロータ20を保持する箇所を必要としないため、駆動ロスが抑制され高い駆動効率を得ることができる。   Since the rotor 20 is held by the three tip members 103 provided at the apex of the equilateral triangular vibrating body 10, the posture stability in the radial direction is very high, and the V-shaped groove is formed in the thrust direction. Since the swinging is restricted by 20a, there is no center deflection and the rotation is possible with very high accuracy. Further, since there is no backlash, the rigidity is high and the responsiveness of the motor can be improved. Moreover, since the location which hold | maintains the rotor 20 other than the three vertexes of the vibrating body 10 is not required, a drive loss is suppressed and high drive efficiency can be obtained.

次に、振動体10の構成を図3を用いて説明する。図3(a)は、振動体10の構成を示す正面図、図3(b)は、側面図、図3(c)は、裏面図である。   Next, the configuration of the vibrating body 10 will be described with reference to FIG. 3A is a front view showing the configuration of the vibrating body 10, FIG. 3B is a side view, and FIG. 3C is a back view.

図3(a)に示すように、振動体10は、ロータ20に当接する3つのチップ部材103と正三角形の頂点に平面部が形成された圧電部材101から構成される。チップ部材103は、圧電部材101に接着により結合される。接着には、接着強度が高く、剛性の高いエポキシ系接着剤を用いる。   As illustrated in FIG. 3A, the vibrating body 10 includes three tip members 103 that abut on the rotor 20 and a piezoelectric member 101 having a plane portion formed at the apex of an equilateral triangle. The chip member 103 is coupled to the piezoelectric member 101 by adhesion. For bonding, an epoxy adhesive having high adhesive strength and high rigidity is used.

チップ部材103の材料には、磨耗を防ぐため、硬度の高い、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス、あるいは超硬合金等を用いる。   As the material of the chip member 103, high hardness ceramics such as alumina and zirconia, cemented carbide or the like is used to prevent wear.

圧電部材101は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電特性を示す圧電材料からなり、圧電部材a面には駆動用電極、b面には共通薄膜電極(GND電極)101cが形成される。電極は、銀や銀パラジウムからなり、蒸着等により形成される。駆動用電極は、図3(a)に示すように、振動体10の各頂点から対向する辺へ下ろした各垂線で分割される形状(6分割)で、各頂点に一対のA相電極領域、B相電極領域を有し、各A相電極101a、各B相電極101bが、FPC30を介してそれぞれ共通接続されている。FPC30は、後述する振動の節である三角形重心位置付近で接続することにより振動への影響を最小限に抑えることができる。尚、接続には、ハンダ、または導電性接着剤等を用いる。   The piezoelectric member 101 is made of a piezoelectric material exhibiting piezoelectric characteristics such as PZT (lead zirconate titanate), and a driving electrode is formed on the surface of the piezoelectric member a, and a common thin film electrode (GND electrode) 101c is formed on the surface b. . The electrode is made of silver or silver palladium and is formed by vapor deposition or the like. As shown in FIG. 3 (a), the driving electrode has a shape (six divisions) divided by each perpendicular extending from each vertex of the vibrating body 10 to the opposite side, and a pair of A-phase electrode regions at each vertex. , B-phase electrode regions, and each A-phase electrode 101a and each B-phase electrode 101b are commonly connected via the FPC 30. By connecting the FPC 30 in the vicinity of the position of the center of gravity of the triangle, which is a vibration node described later, the influence on the vibration can be minimized. For the connection, solder, conductive adhesive, or the like is used.

次に、このような構成の超音波アクチュエータ5の駆動方法について説明する。駆動方法の基本は、ロータ20を回転させる為の共振を用いた楕円振動駆動である。共振を用いることにより振動体10の各頂点に楕円振動を励起して駆動する方法であり、振幅を数十倍に拡大でき、低電圧で効率的に大きな楕円振動を得ることができる。以下に、その原理と駆動特性について説明する。   Next, a method for driving the ultrasonic actuator 5 having such a configuration will be described. The basic driving method is elliptical vibration driving using resonance for rotating the rotor 20. This is a method of exciting and driving an elliptical vibration at each vertex of the vibrating body 10 by using resonance, and the amplitude can be expanded several tens of times, and a large elliptical vibration can be obtained efficiently at a low voltage. The principle and driving characteristics will be described below.

(固有モード)
最初に固有モードについて図4を用いて説明する。振動体10の各頂点に同一回転方向の楕円振動を励起するために、本実施形態では、図4に示す2つの固有モードを用いる。図4(a)は、伸縮振動モード、図4(b)は、屈曲振動モードによる振動体10の変形の様子を示す模式図である。伸縮振動モードは、振動体10の重心位置Gを振動の節とし、各頂点を含む3分割された領域が伸縮振動し、各頂点が同位相で放射状に往復運動を行う。屈曲振動モードは、振動体10の重心位置Gを振動の節とし、各頂点を含む3分割された領域が屈曲振動し、各頂点が同位相で重心位置Gを中心とする振動体10の外接円の円周の接線方向に往復運動を行う。伸縮振動モードは、各A相電極101a、各B相電極101bに同位相、屈曲振動モードは、逆位相の各共振周波数と一致する駆動信号を入力することにより、それぞれ励起することができる。
(Eigen mode)
First, the eigenmode will be described with reference to FIG. In order to excite elliptical vibration in the same rotational direction at each vertex of the vibrating body 10, in this embodiment, two eigenmodes shown in FIG. 4 are used. FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a state of deformation of the vibrating body 10 in the stretching vibration mode, and FIG. In the stretching vibration mode, the center of gravity G of the vibrating body 10 is set as a vibration node, the three-divided region including each vertex is stretched and oscillated, and each vertex reciprocates radially in the same phase. In the bending vibration mode, the center of gravity position G of the vibrating body 10 is set as a vibration node, the three-divided region including each vertex is bent and vibrated, and each vertex is in the same phase and circumscribed around the center of gravity position G. Reciprocates in the tangential direction of the circumference of the circle. The stretching vibration mode can be excited by inputting a drive signal in phase with each A-phase electrode 101a and each B-phase electrode 101b, and the bending vibration mode by inputting a driving signal that matches each resonance frequency of the opposite phase.

(位相差駆動方法)
前述の2つの固有モードの共振周波数を略一致させ、A相電極101a、B相電極101bに位相の90度ずれた共振周波数と一致する周波数の駆動信号VA、VBを入力することにより、2つの固有モードが励起・合成され、振動体10の各頂点に同じ回転方向の楕円振動が生成される。駆動信号VA、VBの位相を反転させることにより、楕円振動の回転方向が逆転する。また、駆動信号VA、VBの振幅や位相を変化させることにより、楕円振動の軌跡形状や大きさを変えることができる。
(Phase difference driving method)
By substantially matching the resonance frequencies of the two eigenmodes described above and inputting the drive signals VA and VB having the same frequency as the resonance frequency shifted by 90 degrees in phase to the A-phase electrode 101a and the B-phase electrode 101b, The eigenmodes are excited and synthesized, and elliptical vibrations in the same rotational direction are generated at the vertices of the vibrating body 10. By reversing the phases of the drive signals VA and VB, the rotational direction of the elliptical vibration is reversed. Further, by changing the amplitude and phase of the drive signals VA and VB, the locus shape and size of the elliptical vibration can be changed.

楕円軌跡径は、振幅(電圧)に比例して変化する。また、駆動信号VA、VBの位相差を変化させることにより、楕円形状を変化させることができる。図5は、駆動信号VA、VBの位相差に対する楕円軌跡の変化の様子を示す模式図である。図5(a)は、駆動信号VAとVBの位相差が45°、図5(b)は、90°、図5(c)は、135°の場合を示す。位相差が小さくなると、ロータ20との接触点における法線方向Nの楕円径が大きくなり、位相差が大きくなると、接線方向Tの径が大きくなる。楕円軌跡形状を変化させることによって、後述する様に、駆動特性を変化させることができるので、速度制御や位置制御に応用することができる。また、2相の駆動信号VA、VBで駆動する位相差駆動を行うことにより、低電圧で駆動できると伴に、位相差による駆動制御が可能である。   The elliptical locus diameter changes in proportion to the amplitude (voltage). Further, the elliptical shape can be changed by changing the phase difference between the drive signals VA and VB. FIG. 5 is a schematic diagram showing how the elliptical locus changes with respect to the phase difference between the drive signals VA and VB. 5A shows a case where the phase difference between the drive signals VA and VB is 45 °, FIG. 5B shows 90 °, and FIG. 5C shows 135 °. When the phase difference decreases, the elliptical diameter in the normal direction N at the contact point with the rotor 20 increases, and when the phase difference increases, the diameter in the tangential direction T increases. By changing the shape of the elliptical trajectory, the drive characteristics can be changed as described later, so that it can be applied to speed control and position control. In addition, by performing phase difference driving driven by the two-phase driving signals VA and VB, it is possible to drive at a low voltage and drive control based on the phase difference is possible.

(単相駆動方法)
前述の2つの固有モードの共振周波数を所定値ずらし、その間の周波数の単相の駆動信号をA相電極101a、B相電極101bのいずれか一方に入力することにより、振動体10の各頂点に同一回転方向の楕円振動が励起される。入力する電極を切り替えることにより、楕円の回転方向を逆転できる。各固有モードの共振周波数を所定値ずらすことにより、片方の電極駆動による加振力によって、2つの固有モードの位相がずれて励起され、楕円振動が生成される。単相の駆動信号によって駆動できるので、駆動回路が簡略化でき、コストを低減することができる。
(Single phase drive method)
By shifting the resonance frequency of the above-mentioned two eigenmodes by a predetermined value and inputting a single-phase drive signal having a frequency between them to either the A-phase electrode 101a or the B-phase electrode 101b, Elliptical vibration in the same rotational direction is excited. By switching the input electrode, the rotation direction of the ellipse can be reversed. By shifting the resonance frequency of each eigenmode by a predetermined value, the excitation of one of the electrodes drives the two eigenmodes out of phase and generates elliptical vibration. Since it can be driven by a single-phase drive signal, the drive circuit can be simplified and the cost can be reduced.

(共振周波数の調整方法)
2つの固有モードの共振周波数は、チップ部材103の質量や、振動体10の重心位置に穴を設けて、穴径を調整することにより、所定の関係に設定することができる。また、製造時の2つの固有モードの共振周波数の誤差を後加工などで調整することができる。
(Resonance frequency adjustment method)
The resonance frequencies of the two eigen modes can be set in a predetermined relationship by adjusting the hole diameter by providing a hole in the mass of the chip member 103 or the center of gravity of the vibrating body 10. In addition, the error in the resonance frequency of the two eigenmodes during manufacturing can be adjusted by post-processing or the like.

(楕円軌跡と駆動性能)
ここで、楕円軌道と駆動性能の関係について前述の図5を用いて説明する。チップ部材103に生じる楕円振動を、ロータ20の接線方向Tと法線方向Nに分解した場合、ロータ20の速度は、チップ部材103の楕円運動の方向Tの速度によって決まるため、楕円軌跡の方向Tの径Rtと駆動周波数で決まり、Rtが大きいほど速度が大きくなる。一方、駆動力は、加圧力と接触点の摩擦係数の積で決まるが、楕円軌跡の法線方向Nの径Rnも関係する。これは、楕円軌跡の加圧方向の径Rnに対して、加圧力が相対的に低い場合は、チップ部材103はロータ20に対して接触、離脱を繰り返しながら、接触中に摩擦力により駆動を行うが、径Rnに対して加圧力が相対的に大きくなると、ロータ20や接触部表面の弾性変形や加圧力を受ける構造部材の弾性変形により、常時接触した状態で楕円振動を行うことになる。この状態では、チップ部材103が振動周期中の反駆動方向への移動時にも摩擦力が働きブレーキとなるため、加圧力を上げてもRnで決まる値以上の駆動力は発生しない。また、このような状態での駆動においては、速度ムラや再現性などの駆動状態が不安定になり、また、異音が発生する等の不具合が起きる場合もある。従って、楕円軌跡の加圧方向の径Rnが大きいほど駆動力は大きくなり、安定した駆動が可能となる。
(Oval trajectory and drive performance)
Here, the relationship between the elliptical trajectory and the driving performance will be described with reference to FIG. When the elliptical vibration generated in the tip member 103 is decomposed into the tangential direction T and the normal direction N of the rotor 20, the speed of the rotor 20 is determined by the speed of the tip member 103 in the direction of elliptic motion T. It is determined by the diameter Rt of T and the driving frequency, and the speed increases as Rt increases. On the other hand, the driving force is determined by the product of the applied pressure and the friction coefficient of the contact point, but the diameter Rn in the normal direction N of the elliptical locus is also related. This is because when the applied pressure is relatively low with respect to the diameter Rn in the pressurizing direction of the elliptical locus, the tip member 103 is driven by frictional force during contact while repeatedly making contact with and separating from the rotor 20. However, when the applied pressure is relatively large with respect to the diameter Rn, elliptical vibration is performed in a constantly contacted state due to the elastic deformation of the rotor 20 or the contact portion surface or the elastic deformation of the structural member receiving the applied pressure. . In this state, since the friction force acts and acts as a brake even when the tip member 103 moves in the counter-drive direction during the vibration cycle, a drive force exceeding the value determined by Rn is not generated even if the applied pressure is increased. In the driving in such a state, the driving state such as speed unevenness and reproducibility becomes unstable, and there may be a problem such as abnormal noise. Therefore, the driving force increases as the diameter Rn of the elliptical locus in the pressing direction increases, and stable driving is possible.

従って、図5(a)に示す楕円軌跡は、低速高トルク特性、図5(c)に示す楕円軌跡は、高速低トルク特性となり、駆動信号VA、VBの位相差を変化させることにより、駆動性能を制御することができ、等速制御や位置決め制御等の高精度な駆動を行うことができる。   Therefore, the elliptical trajectory shown in FIG. 5 (a) has a low speed and high torque characteristic, and the elliptical trajectory shown in FIG. 5 (c) has a high speed and low torque characteristic. By changing the phase difference between the drive signals VA and VB, driving is performed. The performance can be controlled, and high-precision driving such as constant speed control and positioning control can be performed.

(DC駆動)
次に、DC駆動について説明する。DC駆動は、ロータ20を微小に揺動動作させるための駆動方法で、非常に高精度な位置決めが要求される場合に用いられ、nmオーダーの位置決め分解能が得られる。前述の共振駆動により粗動(高速、広回転角駆動)を行った後、DC駆動により微動を行うことにより、広範囲、高速駆動、高精度位置決めが可能な駆動システムを実現できる。
(DC drive)
Next, DC driving will be described. The DC drive is a driving method for swinging the rotor 20 minutely, and is used when very high-precision positioning is required, and a positioning resolution on the order of nm can be obtained. After performing coarse movement (high speed, wide rotation angle drive) by the above-described resonance drive and fine movement by DC drive, a drive system capable of wide-range, high-speed drive and high-accuracy positioning can be realized.

駆動方法としては、A相電極101aにのみ直流電圧を印可することにより、振動体10の各頂点を含む3等分した領域が、図4(b)に示すように、CCW方向に屈曲し、チップ部材103の先端がCCW方向に倒れる。チップ部材103に摩擦接触したロータ20は、摩擦力により同じ量だけ移動(回転)を行い、電圧印可を停止すると、元の状態に戻る。同様に、B相電極101bにのみ直流電圧を印可することにより、ロータ20をCW方向に微少量移動することができる。また、A相電極101aに直流電圧印加時、B相電極101bにマイナス電圧を印可することにより、振動体10の屈曲量が大きくなり、ロータ20の回転量を大きくすることができる。   As a driving method, by applying a DC voltage only to the A-phase electrode 101a, the three-divided region including each vertex of the vibrating body 10 is bent in the CCW direction as shown in FIG. The tip of the chip member 103 falls in the CCW direction. The rotor 20 in frictional contact with the tip member 103 moves (rotates) by the same amount by the frictional force, and returns to the original state when voltage application is stopped. Similarly, by applying a DC voltage only to the B-phase electrode 101b, the rotor 20 can be moved in a small amount in the CW direction. Further, when a DC voltage is applied to the A-phase electrode 101a, a negative voltage is applied to the B-phase electrode 101b, whereby the bending amount of the vibrating body 10 is increased and the rotation amount of the rotor 20 can be increased.

このような構成の超音波アクチュエータ5において、本発明は、振動体10のチップ部材103とロータ20の摺動面20bとの磨耗を抑えることにより耐久性を高め、さらに、摺動部から発生する磨耗粉や潤滑油等のアクチュエータユニットの外部への漏洩を防止することにより清淨度を高める為に、ロータ20の摺動面20bにゲル状潤滑剤201を塗布するものである。以下にその詳細を説明する。   In the ultrasonic actuator 5 having such a configuration, the present invention improves durability by suppressing wear between the tip member 103 of the vibrating body 10 and the sliding surface 20b of the rotor 20, and is generated from the sliding portion. A gel lubricant 201 is applied to the sliding surface 20b of the rotor 20 in order to increase the cleanliness by preventing the leakage of wear powder or lubricating oil to the outside of the actuator unit. Details will be described below.

(ゲル状潤滑剤の動作)
ゲル状潤滑剤201は、ロータ20の摺動面20bに充分な量塗布される。特に正確な膜厚に塗布する必要がないため、工程が非常に簡略である。
(Operation of gel lubricant)
A sufficient amount of the gel lubricant 201 is applied to the sliding surface 20 b of the rotor 20. In particular, the process is very simple because it is not necessary to apply an accurate film thickness.

振動体10がロータ20に組み込まれ、駆動を開始すると、チップ部材103に踏みつけられたゲル状潤滑剤201は、楕円振動により液化し、余分なゲル状潤滑剤201は、摺動面20bの摺動領域外に押し退けられる。図7に、振動体10のチップ部材103が通過した後のゲル状潤滑剤201の態様を示す。押し退けられたゲル状潤滑剤201は、図7に示すように、摺動領域Sの側方にゲル状のまま土手状の盛り上がり部201bを形成する。液化したゲル状潤滑剤201aは、この盛り上がりにより外部に漏洩することなく、摺動面20bに留まることができる。液化することにより、非常に高速な往復動作であっても、ゲル状潤滑剤201aの浸透速度が速いため、常に良好な油膜を形成して駆動することができ、磨耗を抑えることができる。また、粘性が低いので、振動体10の振動の減衰も抑えられ、高い駆動性能を確保することができる。駆動を停止すると、摺動面20bの液化したゲル状潤滑剤201aは、徐々にゲル化を開始するため、液化による揮発分は最低限に抑えることが可能である。再び駆動を開始すると、摺動面20bのゲル状潤滑剤201は再び液化し良好な油膜を形成する。   When the vibrating body 10 is incorporated in the rotor 20 and starts to be driven, the gel-like lubricant 201 that has been stepped on the tip member 103 is liquefied by elliptical vibration, and the excess gel-like lubricant 201 is slid on the sliding surface 20b. Pushed out of the moving area. FIG. 7 shows an aspect of the gel lubricant 201 after the tip member 103 of the vibrating body 10 has passed. As shown in FIG. 7, the pushed-out gel-like lubricant 201 forms a bank-like swelled portion 201 b in the form of a gel on the side of the sliding region S. The liquefied gel lubricant 201a can remain on the sliding surface 20b without leaking to the outside due to the swelling. By liquefying, even if the reciprocating operation is very fast, the permeation speed of the gel-like lubricant 201a is fast, so that it is possible to drive by always forming a good oil film and to suppress wear. Moreover, since the viscosity is low, attenuation of vibration of the vibrating body 10 can be suppressed, and high driving performance can be ensured. When the driving is stopped, the liquefied gel lubricant 201a on the sliding surface 20b gradually starts to gel, so that the volatile components due to liquefaction can be minimized. When driving is started again, the gel lubricant 201 on the sliding surface 20b is liquefied again to form a good oil film.

尚、ロータ20の摺動面20bには、図8に示すように、凹凸形状を設けてもよい。図8(a)は、ロータ20の摺動面20bの展開図、図8(b)は、図8(a)におけるB−B′断面図である。   In addition, you may provide uneven | corrugated shape in the sliding surface 20b of the rotor 20, as shown in FIG. FIG. 8A is a development view of the sliding surface 20b of the rotor 20, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 8A.

凹凸形状は、凸部20dが中心線平均粗さで0.5μm以下程度の平坦面で凹部20cは10μm以上の深さに形成することが好ましい。この場合、振動体10のチップ部材103は、凸部20dの平面との間で潤滑膜を形成しながら駆動を行い、一部の液化したゲル状潤滑剤201aが凹部20cに溜まる。従って、チップ部材103により掻き取られるゲル状潤滑剤201が、浸透し摺動面20bに復帰するまでの時間が、オイル溜まりが近いことから単一平面の場合よりも短くなる。従って、より高速な往復動作であっても良好な潤滑膜が形成できる。凹凸形状は、ロータ20製造時にプレス金型面に凹凸形状を成型し、プレス転写することで形成できる。また、凹部20cの代わりに微小な穴を設けても、同様の効果を得ることができる。   The concave / convex shape is preferably such that the convex portion 20d is a flat surface having a center line average roughness of about 0.5 μm or less and the concave portion 20c is formed to a depth of 10 μm or more. In this case, the tip member 103 of the vibrating body 10 is driven while forming a lubricating film with the flat surface of the convex portion 20d, and a part of the liquefied gel lubricant 201a is accumulated in the concave portion 20c. Therefore, the time until the gel-like lubricant 201 scraped off by the tip member 103 permeates and returns to the sliding surface 20b is shorter than in the case of a single plane because the oil reservoir is close. Therefore, a good lubricating film can be formed even when the reciprocating operation is performed at a higher speed. The concavo-convex shape can be formed by molding the concavo-convex shape on the surface of the press mold at the time of manufacturing the rotor 20 and press-transferring it. The same effect can be obtained even if a minute hole is provided instead of the recess 20c.

(ゲル状潤滑剤の液化現象)
本実施例における振動体10の楕円振動の周波数は、約200kHzであり、チップ部材103は、200kHzもの速度でロータ20に衝突、離反を繰り返す。その結果、振動体10のチップ部材103とロータ20の摺動面20bの間には、局所的、瞬間的に数百度もの熱が発生する。そのときの熱および駆動時のせん断力によりゲル状潤滑剤201が液化する。また、潤滑油がない場合は、そのときに発生する熱がロータ20の金属面を酸化させ磨耗の原因の一つになるが、本実施例の場合、熱がゲル状潤滑剤201に吸収されるため磨耗の低減にもつながる。
(Liquefaction phenomenon of gel lubricant)
In this embodiment, the frequency of the elliptical vibration of the vibrating body 10 is about 200 kHz, and the tip member 103 repeatedly collides with and separates from the rotor 20 at a speed of 200 kHz. As a result, heat of several hundred degrees is locally and instantaneously generated between the tip member 103 of the vibrating body 10 and the sliding surface 20b of the rotor 20. The gel-like lubricant 201 is liquefied by the heat at that time and the shearing force during driving. Further, when there is no lubricating oil, the heat generated at that time oxidizes the metal surface of the rotor 20 and becomes one of the causes of wear. In this embodiment, the heat is absorbed by the gel lubricant 201. Therefore, it leads to reduction of wear.

このように、チップ部材103の近傍のゲル状潤滑剤201は、チップ部材103による超音波振動が印加されるにともない、液状化または粘性が低下し、該超音波振動の休止中にゲル化する。尚、ゲル状潤滑剤201の粘度は、ゲル状態から液状化すると1/10以下に低下する。   As described above, the gel-like lubricant 201 in the vicinity of the tip member 103 is liquefied or reduced in viscosity as the ultrasonic vibration by the tip member 103 is applied, and gels during the suspension of the ultrasonic vibration. . In addition, the viscosity of the gel-like lubricant 201 is reduced to 1/10 or less when liquefied from the gel state.

(ゲル状潤滑剤の材料)
本実施例に用いるゲル状潤滑剤201は、液状の基油として、ナフテン系などの鉱物油、PAO(合成炭化水素)やエステルなどの合成油を用い、ワックスや高級脂肪酸などのゲル化剤を10〜30%程度配合したものである。ゲル化剤は、数10〜150℃程度の融点を有し、ゲル状潤滑剤201は、その前後の温度において、ゲルと液体とが可逆的に変化する。
(Material for gel lubricant)
The gel-like lubricant 201 used in this embodiment uses a naphthenic mineral oil, a synthetic oil such as PAO (synthetic hydrocarbon) or ester as a liquid base oil, and a gelling agent such as wax or higher fatty acid. About 10 to 30% is blended. The gelling agent has a melting point of about several tens to 150 ° C., and the gel lubricant 201 reversibly changes between a gel and a liquid at temperatures before and after that.

基油にナフテン系のトラクションオイルを用いることにより、摩擦係数を高めることができ、超音波アクチュエータ5の推力を向上させることができる。また、エステルは、揮発性が低いので、蒸発量をさらに低減させることができる。   By using naphthenic traction oil as the base oil, the friction coefficient can be increased and the thrust of the ultrasonic actuator 5 can be improved. In addition, since the ester has low volatility, the amount of evaporation can be further reduced.

また、超音波アクチュエータ5の潤滑駆動においては、圧力が高く、速度が比較的遅いため、完全な油膜を形成する流体潤滑や弾性流体潤滑状態を得ることは困難であり、接触面の微小な凹凸の一部が互いに接触する境界潤滑状態になる。従って、潤滑剤の添加剤として、硫黄やリン系、または、モリブデンなどの極圧剤を配合することで、耐摩耗性がさらに向上する。ただし、若干の磨耗粉が発生する場合もあるが、オイル中に拡散されるため、外部に排出されることはない。また、必要に応じて、酸化防止剤などの添加剤を配合してもよい。   Also, in the lubrication drive of the ultrasonic actuator 5, since the pressure is high and the speed is relatively slow, it is difficult to obtain a fluid lubrication or elastohydrodynamic lubrication state that forms a complete oil film, and there are minute irregularities on the contact surface. The boundary lubrication state in which a part of them comes into contact with each other is achieved. Therefore, the wear resistance is further improved by blending an extreme pressure agent such as sulfur, phosphorus, or molybdenum as an additive for the lubricant. However, although some abrasion powder may be generated, it is not discharged to the outside because it is diffused in the oil. Moreover, you may mix | blend additives, such as antioxidant, as needed.

次に、このような構成の超音波アクチュエータ5を磁気記録ヘッドの駆動に用いた磁気記録装置の実施の形態について説明する。   Next, an embodiment of a magnetic recording apparatus using the ultrasonic actuator 5 having such a configuration for driving a magnetic recording head will be described.

従来の磁気記録装置(以下、HDDと記する)の磁気記録ヘッド(以下、ヘッドと略称する)の駆動に用いられるアクチュエータは、ヘッドが取り付けられたアームをピボットベアリングで回転支持する構成で、VCM(ボイスコイルモータ)を用いて駆動を行っている。HDDのヘッドを駆動する場合、高速で回転するディスク上のトラックのうねり等に追従しながら位置決め制御を行う必要があり、アクチュエータには、非常に高い応答性と分解能が要求される。応答性が上がることにより、記録密度が高まるので、HDDの記録容量を増加させることができる。   An actuator used to drive a magnetic recording head (hereinafter abbreviated as “head”) of a conventional magnetic recording apparatus (hereinafter referred to as “HDD”) is configured to rotatably support an arm to which a head is attached by a pivot bearing. (Voice coil motor) is used for driving. When an HDD head is driven, it is necessary to perform positioning control while following the waviness of a track on a disk rotating at high speed, and the actuator is required to have very high responsiveness and resolution. As the responsiveness increases, the recording density increases, so that the recording capacity of the HDD can be increased.

しかしながら、従来のアクチュエータの構成は、ベアリングを使用しているため、揺動動作の周波数を上げていくと、ベアリングガタに起因する不要な振動が励起され、その共振周波数以上に応答性を上げられないという問題がある。本実施形態による超音波アクチュエータ5をHDDのヘッドの駆動に用いることにより、このような課題に対応することができる。   However, since the conventional actuator configuration uses a bearing, if the frequency of the oscillating operation is increased, unnecessary vibration caused by the bearing backlash is excited, and the responsiveness can be increased beyond the resonance frequency. There is no problem. By using the ultrasonic actuator 5 according to the present embodiment for driving the head of the HDD, it is possible to cope with such a problem.

図6に、本発明の実施形態に係るHDD1Aの概略構成を示す。HDD1Aは、記録用のディスク(記録媒体)2、超音波アクチュエータ5により矢印Aの方向(トラッキング方向)に回転可能に設けられたアーム4、アーム4の先端に取り付けられたヘッド3、及びディスク2を矢印Bの方向に回転させる図示しないモータ等を筐体1の中に備えており、ヘッド3がディスク2に対して相対的に移動しうるように構成されている。   FIG. 6 shows a schematic configuration of the HDD 1A according to the embodiment of the present invention. The HDD 1 </ b> A includes a recording disk (recording medium) 2, an arm 4 rotatably provided in the direction of arrow A (tracking direction) by the ultrasonic actuator 5, a head 3 attached to the tip of the arm 4, and the disk 2. The housing 1 is provided with a motor (not shown) that rotates the head 3 in the direction of arrow B, and the head 3 can move relative to the disk 2.

超音波アクチュエータ5は、前述の様に、ロータ20の弾性で振動体10を保持しながら回転駆動するガタのない構成であり、また、振動体10の正三角形の各頂点でロータ20を保持できるので非常に保持安定性が高い。従って、超音波アクチュエータ5の共振周波数を高くすることができ、従来の場合に比べて、非常に高い応答性を得ることができる。   As described above, the ultrasonic actuator 5 has a configuration free from backlash that rotates while holding the vibrating body 10 by the elasticity of the rotor 20, and can hold the rotor 20 at each vertex of the regular triangle of the vibrating body 10. So the holding stability is very high. Therefore, the resonance frequency of the ultrasonic actuator 5 can be increased, and very high responsiveness can be obtained as compared with the conventional case.

また、ディスク2上の記録領域は、アーム4の駆動角度にして約30°度程度ある一方、トラックのうねりは、数nm〜数十μmであり、広範囲を高速駆動しながら、非常に高精度、高応答の位置決め性が要求される。本実施形態による超音波アクチュエータ5では、前述の共振駆動による粗動とDC駆動による微動を組み合わせることにより、これらの要求に応えることができ、さらに、非常に簡単な構成であるため、生産性を高め、製造コストを低減できる。   The recording area on the disk 2 is about 30 ° as the driving angle of the arm 4, while the waviness of the track is several nanometers to several tens of micrometers. Therefore, positioning with high response is required. The ultrasonic actuator 5 according to the present embodiment can meet these requirements by combining the coarse movement by the resonance drive and the fine movement by the DC drive, and further has a very simple configuration. Increase the manufacturing cost.

また、HDD1Aの図示しないディスク室は、非常に高い清浄度が保たれており、コンタミ(ごみ)や部材のアウトガスなど厳密に管理されている。従って、アクチュエータユニットから磨耗粉やオイルが漏れ出すことは厳禁であり、また、オイルの揮発分も極力抑える必要がある。本実施形態による超音波アクチュエータ5を用いることにより、これらの要求を、容易に且つ安価に満たすことができる。   In addition, the disk chamber (not shown) of the HDD 1A maintains a very high cleanliness, and is strictly controlled such as contamination (dust) and outgassing of members. Therefore, it is strictly prohibited that wear powder or oil leaks from the actuator unit, and it is necessary to suppress the volatile component of the oil as much as possible. By using the ultrasonic actuator 5 according to the present embodiment, these requirements can be satisfied easily and inexpensively.

また、オイルが漏れ出さないので、HDD1Aに有害と考えられる極圧材などの添加剤を配合することが可能となり、耐久性を飛躍的に向上させることができる。従来のオイルやグリースでこのような機能を実現しようとすると、ユニットに排出防止用の磁性流体シールなどの高価な部品が必要となる上、組み立てが複雑になる。   Moreover, since oil does not leak out, it becomes possible to mix | blend additives, such as an extreme pressure material considered to be harmful to HDD1A, and can improve durability dramatically. If such functions are realized with conventional oils or greases, expensive units such as a magnetic fluid seal for preventing discharge are required for the unit, and the assembly becomes complicated.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施形態においては、円筒形状のロータ20に三角形状の振動体10を内接させて相対的に円運動を生じさせる構成としたが、振動体を一対の平行に配設されたガイドで移動可能に支持し、相対的に直線移動を生じさせる、所謂リニア駆動構成であってもよい。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be changed or improved as appropriate. For example, in the above-described embodiment, the triangular rotor 20 is inscribed in the cylindrical rotor 20 so as to generate a relative circular motion. However, the vibrator is disposed in a pair of parallel shapes. A so-called linear drive configuration may be used in which the guide is movably supported and relatively linearly moved.

また、ゲル状潤滑剤201は、前述の材料に限定されるものではなく、同様の挙動を示すものであればよい。   Moreover, the gel-like lubricant 201 is not limited to the above-mentioned material, and may be any as long as it exhibits the same behavior.

また、本実施形態による超音波アクチュエータ5の用途としては、HDD1Aに限られるものではなく、例えば、レンズ駆動装置などのオイル漏れやごみの混入に敏感な装置に用いることにより同様の効果を得ることができる。   Further, the use of the ultrasonic actuator 5 according to the present embodiment is not limited to the HDD 1A. For example, the same effect can be obtained by using the ultrasonic actuator 5 for a device sensitive to oil leakage or dust mixing such as a lens driving device. Can do.

Claims (8)

所定の振動を行う当接部を有する振動体と、
前記当接部に加圧接触されて前記当接部の振動により前記当接部に対して摺動する摺動領域を含む被当接部を有し、前記摺動により前記振動体に対して相対移動を生じる移動体と、を備えた超音波アクチュエータにおいて、
記被当接部には、ゲル化剤を配合した潤滑剤が塗布され、
前記当接部が前記摺動領域に加圧接触した状態で振動することにより、前記被当接部に塗布された前記潤滑剤が前記摺動領域から押し退けられて前記摺動領域の外側にゲル化した潤滑剤の盛り上がり部が形成され、
前記摺動領域においては、前記当接部が加圧接触した状態で振動することにより液化され、もしくは粘性が低下した前記潤滑剤が前記盛り上がり部により留められることを特徴とする超音波アクチュエータ。
A vibrating body having a contact portion for performing predetermined vibration;
The contact portion is in pressure contact has a contacted portion which includes a sliding region that slides relative to the contact portion by the vibration of the contact portion, by Ri before Symbol vibrator on the slide An ultrasonic actuator comprising a moving body that generates relative movement with respect to
The front Symbol contacted portion, a lubricant is applied blended with a gelling agent,
The lubricant applied to the contacted portion is pushed away from the sliding region by the vibration in a state where the contacting portion is in pressure contact with the sliding region, and the gel is placed outside the sliding region. The bulge part of the lubricated lubricant is formed,
Wherein the sliding region, the contact portion is liquefied by vibrating in contact pressure, or ultrasonic actuator the lubricant, characterized in Rukoto fastened by the raised part viscosity is lowered.
前記振動体は中心から外側に向かう複数の前記当接部を有し、
前記移動体は、前記複数の当接部に外接する円筒形状であり、
前記被当接部には前記移動体の移動方向に沿って溝が形成され、
前記当接部は前記溝に嵌合した状態で振動することを特徴とする請求項1に記載の超音波アクチュエータ。
The vibrator has a plurality of the abutting portions directed outward from the center,
The moving body has a cylindrical shape that circumscribes the plurality of contact portions,
A groove is formed in the contacted portion along the moving direction of the moving body,
The ultrasonic actuator according to claim 1 , wherein the contact portion vibrates in a state of being fitted in the groove .
前記当接部の近傍の前記潤滑剤は、
前記当接部による超音波振動が印加されるにともない、液状化または粘性が低下し、該超音波振動の休止中にゲル化することを特徴とする請求項1または2に記載の超音波アクチュエータ。
The lubricant in the vicinity of the contact portion is
Wherein with the ultrasonic vibration by the abutment portion is applied, reduces the liquefaction or viscous, ultrasonic actuator according to claim 1 or 2, characterized that you gel during pauses ultrasonic vibration .
前記潤滑剤は鉱物系または合成系の基油に、ワックスまたは高級脂肪酸を配合したものであることを特徴とする請求項3に記載の超音波アクチュエータ。 The ultrasonic actuator according to claim 3 , wherein the lubricant is a mineral or synthetic base oil blended with a wax or a higher fatty acid . 前記潤滑剤の基油は、トラクションオイルであることを特徴とする請求項4に記載の超音波アクチュエータ。 Base oil of the lubricant, the ultrasonic actuator according to claim 4, characterized in Oh Rukoto with traction oil. 前記潤滑剤には、添加剤として極圧剤が配合されていることを特徴とする請求項5に記載の超音波アクチュエータ。 The ultrasonic actuator according to claim 5 , wherein an extreme pressure agent is added as an additive to the lubricant . 前記振動体の当接部および前記移動体の被当接部またはそのいずれか一方の接触面には、前記潤滑剤を溜める複数の凹部または穴が形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータ Claim 1 wherein the person contacted portion of the contact portion and the moving body or one of the contact surfaces that any of the vibrating member, characterized by Rukoto plurality of recesses or holes for storing the lubricant is formed The ultrasonic actuator of any one of thru | or 6 . 情報を記録する記録媒体と、A recording medium for recording information;
前記記録媒体に前記情報を読み書きする磁気ヘッドと、A magnetic head for reading and writing the information on the recording medium;
前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して相対移動可能に支持するアームと、An arm that supports the magnetic head to be movable relative to the recording medium;
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータと、を有し、前記アームは、前記超音波アクチュエータに設けられた前記移動体に固定されることを特徴とする磁気記録装置。A magnetic recording apparatus comprising: the ultrasonic actuator according to claim 1, wherein the arm is fixed to the moving body provided in the ultrasonic actuator.
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