JPH04308481A - Piezoelectric motor - Google Patents

Piezoelectric motor

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JPH04308481A
JPH04308481A JP3098153A JP9815391A JPH04308481A JP H04308481 A JPH04308481 A JP H04308481A JP 3098153 A JP3098153 A JP 3098153A JP 9815391 A JP9815391 A JP 9815391A JP H04308481 A JPH04308481 A JP H04308481A
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drive shaft
gear
drive
piezoelectric motor
teeth
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Kazumasa Onishi
一正 大西
Iwao Hayashi
林 巖
Nobuyuki Iwatsuki
信行 岩附
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a piezoelectric motor which produces driving force positively. CONSTITUTION:The piezoelectric motor comprises a cantilever driving shaft 16, a plurality of piezoelectric elements 19 disposed around the driving shaft 16 and applied with voltages having different phase order, and an output section 25 disposed at the open end of the driving shaft 16 and taking out vibration of the driving shaft 16 in the form of rotational motion. The output section 25 comprises a drive gear 23 of internal tooth and a driven gear 13 of external tooth wherein the number of teeth of the driven gear 13 is set smaller than that of drive gear.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等に用いられ
る小型モータに関し、特に低速回転で高トルクを発生す
る圧電モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small motor used in electronic equipment, and more particularly to a piezoelectric motor that generates high torque at low speed rotation.

【0002】0002

【従来の技術】圧電モータは、従来の電磁モータと比較
して低回転で高トルクを得ることができ、さらに電磁ノ
イズを発生しないなどの特徴を備えているため、カメラ
のオートフォーカス用などに利用されている。このよう
な圧電モータの基本的な駆動原理は、楕円運動を生ずる
圧電素子をステータとして、これに圧接されたロータが
摩擦力を介して回転運動を生ずるものである。この様な
構成を備えた従来の一例を図10に示す。同図に示す圧
電モータは、ねじり振動を生ずるボルト締め振動子1と
、積層型圧電変位素子2とを組み合わせたもので、両者
の動きの合成は、積層型圧電変位素子2の上端に楕円運
動を生じ、この積層型圧電変位素子2に圧接するロータ
3を回転トルクを生ずるものである。尚、図中符号4は
共振用金属ブロックである。
[Prior Art] Compared to conventional electromagnetic motors, piezoelectric motors can obtain high torque at low rotation speeds and do not generate electromagnetic noise, so they are used for camera autofocus, etc. It's being used. The basic driving principle of such a piezoelectric motor is that a piezoelectric element that generates elliptical motion is used as a stator, and a rotor that is pressed against the stator generates rotational motion through frictional force. An example of a conventional device having such a configuration is shown in FIG. The piezoelectric motor shown in the figure is a combination of a bolt tightening vibrator 1 that generates torsional vibration and a laminated piezoelectric displacement element 2. The combination of the movements of the two causes an elliptical movement at the upper end of the laminated piezoelectric displacement element 2. This generates rotational torque for the rotor 3 which is in pressure contact with the laminated piezoelectric displacement element 2. Note that the reference numeral 4 in the figure is a resonant metal block.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧電モータ等では積層型の圧電変位素子2を使用し
たとしても、ロータ3を確実に回転駆動させるだけの振
幅を得ることは困難という問題が未解決のままであった
。そこで本発明は、確実な駆動力を得ることができる圧
電モータの提供を目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional piezoelectric motor, etc., even if the laminated piezoelectric displacement element 2 is used, it is difficult to obtain an amplitude sufficient to reliably rotate the rotor 3. It remained unresolved. Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric motor that can obtain reliable driving force.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1に記載した本発明の構成は、片持ち式に支持
された駆動軸と、この駆動軸の固定端部近傍であってこ
の駆動軸を中心として配置され、順次位相を変化させた
電圧を印加される複数の駆動素子と、駆動軸の解放端部
に設けられ、駆動軸の振動を回転運動として取り出す出
力部とを具備している。同目的を達成するための請求項
2に記載の本発明の構成は、上記請求項1に記載した出
力部を、駆動軸の解放端部に支持された駆動側歯車と、
この駆動側歯車と噛合する被駆動側歯車とを備えたもの
としている。さらに請求項3に記載の本発明の構成は、
請求項2において、駆動素子の変位量を拡大する変位拡
大機構を設け、この変位拡大機構を介して駆動軸に振動
が与えられるものである。
[Means for Solving the Problems] The structure of the present invention as set forth in claim 1 to achieve the above object includes a drive shaft supported in a cantilevered manner, and a portion near a fixed end of the drive shaft. It is equipped with a plurality of drive elements arranged around the drive shaft and to which voltages with sequentially changed phases are applied, and an output section that is provided at the open end of the drive shaft and extracts the vibration of the drive shaft as rotational motion. are doing. In order to achieve the same object, the configuration of the present invention as set forth in claim 2 is such that the output section as set forth in claim 1 is connected to a drive side gear supported on the open end of the drive shaft;
The drive gear includes a driven gear that meshes with the driving gear. Furthermore, the configuration of the present invention according to claim 3 is,
According to a second aspect of the present invention, a displacement magnifying mechanism for magnifying the amount of displacement of the drive element is provided, and vibration is applied to the drive shaft via this displacement magnifying mechanism.

【0005】[0005]

【作用】上記請求項1に記載の構成を備えた本発明の作
用は、駆動軸の固定端部近傍に配置された複数の駆動素
子に、順次位相を変化させた電圧を印加する。この電圧
の印加により、駆動軸は駆動素子によりたわみを生じさ
せられる。このたわみによる変位は、その解放端部にい
くにつれて増幅され、ここに出力部が設けられている。 すなわち、印加される電圧による駆動素子の振幅は、駆
動軸により増幅されて出力部に伝達される。このように
して、確実な駆動力を得ることができるようにしている
。請求項2に記載の構成を備えた本発明の作用は、上記
請求項1に記載の出力部を、駆動軸の解放端部に支持さ
れた駆動側歯車と、この駆動側歯車と噛合する被駆動側
歯車とを備えたものとすることで、さらに確実な駆動力
を得ることができるようにしている。さらに請求項3記
載の発明では、変位拡大機構を設け、駆動素子の変位量
を拡大して駆動軸に振動を与えているため、駆動側歯車
の振幅を大きくできる。よって駆動側あるいは被駆動側
となる大径側の歯車のピッチ円を大きくでき、所定の歯
数に対する歯車のモジュールが大きくなり、歯車相互の
スリップが生じにくくなり、また歯車も安価に製造でき
るようになる。
The operation of the present invention having the structure set forth in claim 1 is to apply voltages whose phases are sequentially changed to a plurality of drive elements disposed near the fixed end of the drive shaft. By applying this voltage, the drive shaft is deflected by the drive element. The displacement due to this deflection is amplified toward the open end, where the output section is provided. That is, the amplitude of the drive element due to the applied voltage is amplified by the drive shaft and transmitted to the output section. In this way, reliable driving force can be obtained. The operation of the present invention having the configuration set forth in claim 2 is such that the output portion set forth in claim 1 is connected to a driving gear supported on the open end of the drive shaft, and a gear meshing with the driving gear. By including a drive side gear, more reliable driving force can be obtained. Furthermore, in the invention as set forth in claim 3, since the displacement magnifying mechanism is provided to magnify the amount of displacement of the drive element and give vibration to the drive shaft, it is possible to increase the amplitude of the drive side gear. Therefore, the pitch circle of the large-diameter gear on the driving side or the driven side can be increased, and the module of the gear for a given number of teeth can be increased, making it difficult for mutual slip between gears to occur, and gears can also be manufactured at low cost. become.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、第1実施例としての圧電モータを組み立て
た状態を示す断面図、図2及び図3は、図1に示す圧電
モータを分解した状態で示す分解斜視図である。図1乃
至図3に示す圧電モータ10は、互いに嵌合される筒状
からなる第1,第2のケース11,12と、第2のケー
ス12内に収納された出力部25と、この出力部25を
その解放端部に固着されたほぼ円柱状の駆動軸16と、
この駆動軸16の図示左端部近傍に配置された複数の圧
電素子19を備えている。上記駆動軸16は、本実施例
ではジュラルミンから形成されており、図2にも示すよ
うに左端部に大径の円柱状からなる取付部16aを形成
され、この取付部16aを介して上記第1のケース11
に片持ち式に取り付けられる。この取付部16aの近傍
には断面がほぼV字形状からなる複数の円錐孔16bが
形成されている。ここには、後述する積層型圧電素子1
9との間に圧接状態で介装される転動体(ボール)21
が配置される。さらに、図示右端部近傍には鍔部16c
が形成されている。この鍔部16cは、詳細を後述する
出力部25の一部をなす内歯歯車(駆動側歯車)23を
位置決めするためのものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an assembled piezoelectric motor according to a first embodiment, and FIGS. 2 and 3 are exploded perspective views showing the piezoelectric motor shown in FIG. 1 in an exploded state. The piezoelectric motor 10 shown in FIGS. 1 to 3 includes first and second cylindrical cases 11 and 12 that are fitted into each other, an output section 25 housed in the second case 12, and an output section 25 housed in the second case 12. a substantially cylindrical drive shaft 16 secured to the open end of the section 25;
A plurality of piezoelectric elements 19 are provided near the left end of the drive shaft 16 in the drawing. In this embodiment, the drive shaft 16 is made of duralumin, and as shown in FIG. 1 case 11
can be mounted cantilevered on. A plurality of conical holes 16b having a substantially V-shaped cross section are formed near the mounting portion 16a. Here, a laminated piezoelectric element 1 to be described later is shown.
9 and a rolling element (ball) 21 interposed in a press-contact state.
is placed. Furthermore, a flange 16c is located near the right end in the figure.
is formed. This flange portion 16c is for positioning an internal gear (drive side gear) 23 that forms a part of the output portion 25, the details of which will be described later.

【0007】上記第1のケース11は、上記駆動軸16
と同じジュラルミンから形成されており、ほぼ有底円筒
状からなるものである。この第1のケース11の左端面
11eの中央部には、上記駆動軸16の取付部16aを
挿入される挿入孔11aが形成され、右端部の外周面に
は第2のケース12との嵌合部11bが形成されている
。また、この嵌合部11bには、内部に収納される駆動
軸16を中心として、対向する外周面に雌ねじ部11c
,11cが穿設されている。また、この第1のケース1
1の左端部近傍の外周面には、本実施例では駆動軸16
を中心とするボルト挿入孔11dが90度間隔で形成さ
れている。ここに、積層型圧電素子19が配置される。 なお、駆動軸16の取付部16aと第1のケース11の
挿入孔11aとは、いもねじ(セットスクリュー)20
,20によって固定されるようになっている。
[0007] The first case 11 has the drive shaft 16
It is made of the same duralumin as , and is almost cylindrical with a bottom. An insertion hole 11a into which the mounting portion 16a of the drive shaft 16 is inserted is formed in the center of the left end surface 11e of the first case 11, and an insertion hole 11a into which the mounting portion 16a of the drive shaft 16 is inserted is formed in the outer peripheral surface of the right end. A joint portion 11b is formed. The fitting portion 11b also has a female threaded portion 11c on the outer circumferential surface facing the drive shaft 16 housed inside.
, 11c are bored. Also, this first case 1
In this embodiment, a drive shaft 16 is provided on the outer peripheral surface near the left end of the drive shaft 16.
Bolt insertion holes 11d are formed at 90 degree intervals with the center at . A laminated piezoelectric element 19 is placed here. Note that the mounting portion 16a of the drive shaft 16 and the insertion hole 11a of the first case 11 are connected to a set screw 20.
, 20.

【0008】前記各ボルト挿入孔11dには、図示ねじ
部材17が螺入される。このねじ部材17は、外周面に
ねじ部17aを形成され、底部にドライバー用の溝17
bを形成された円筒状のものである。この内部に積層型
圧電素子19が収納されている。この積層型圧電素子1
9は、それぞれ複数の圧電素子を長軸方向に積層して構
成されたもので、印加電圧をON/OFFしたときの振
幅の増大を図るようにしたものである。この各積層型圧
電素子19は、上記転動体21を介して駆動軸16と圧
接状態で当接している。なお、符号18はねじ部材17
のゆるみ止め用のロックナットである。本実施例に示す
出力部25は、駆動軸16の解放端部(図示右端部)に
固定されている駆動側歯車23と、この駆動側歯車23
に噛合する回転自在に配置された被駆動側歯車13とを
備えている。
The illustrated screw member 17 is screwed into each bolt insertion hole 11d. This screw member 17 has a threaded portion 17a formed on its outer circumferential surface, and a groove 17 for a screwdriver at its bottom.
It has a cylindrical shape. A laminated piezoelectric element 19 is housed inside this. This laminated piezoelectric element 1
Reference numeral 9 is constructed by laminating a plurality of piezoelectric elements in the longitudinal direction, and is designed to increase the amplitude when the applied voltage is turned on and off. Each of the laminated piezoelectric elements 19 is in pressure contact with the drive shaft 16 via the rolling elements 21 . Note that the reference numeral 18 indicates the screw member 17.
This is a lock nut to prevent loosening. The output unit 25 shown in this embodiment includes a drive side gear 23 fixed to the open end (right end in the figure) of the drive shaft 16, and the drive side gear 23.
The driven gear 13 is rotatably arranged and meshes with the driven gear 13.

【0009】上記駆動側歯車23は、ほぼ円柱形状から
なり、図示右端面に凹部23bが形成され、この凹部2
3bの内周面に歯23aが形成された内歯である。また
、その軸心には、駆動軸16を嵌入される嵌入孔23c
が形成されている。上記被駆動側歯車13は、この駆動
側歯車23に噛合する外歯であり、回転中心片面側に外
周面にねじ部を形成された軸13aが突出形成されてい
る。この軸13aを介して第2のケース12に回転自在
に支持される。第2のケース12は、上記第1のケース
11と同じジュラルミンで形成されており、全体として
ほぼ有底円筒状のものである。この図示右端面の中央に
は凹部12aが形成され、ここに被駆動側歯車13用の
ロックナット14,15が螺合され、被駆動側歯車13
と共に回転駆動される。この場合、転動体22,24は
凹部12aが形成されている壁面を挟んで配置され、上
記ロックナット14,15による挟持力を介して被駆動
側歯車13自体を回転自在に支持するようになっている
。尚、図2に示すように図示左端部の外周面には、上記
第1のケース11に形成されている雌ねじ部11cに対
応する位置に、ばか穴12b,12bが形成されている
The drive side gear 23 has a substantially cylindrical shape, and has a recess 23b formed on its right end face in the drawing.
These are internal teeth in which teeth 23a are formed on the inner circumferential surface of 3b. Moreover, a fitting hole 23c into which the drive shaft 16 is fitted is provided at the axis thereof.
is formed. The driven gear 13 has external teeth that mesh with the driving gear 23, and has a shaft 13a protruding from one side of the rotation center and having a threaded portion formed on its outer circumferential surface. It is rotatably supported by the second case 12 via this shaft 13a. The second case 12 is made of the same duralumin as the first case 11, and has an approximately cylindrical shape with a bottom as a whole. A recess 12a is formed in the center of the right end surface in the drawing, and lock nuts 14 and 15 for the driven gear 13 are screwed into the recess 12a.
It is rotated and driven. In this case, the rolling elements 22 and 24 are arranged to sandwich the wall surface in which the recess 12a is formed, and rotatably support the driven gear 13 itself through the clamping force of the lock nuts 14 and 15. ing. As shown in FIG. 2, holes 12b, 12b are formed on the outer circumferential surface of the left end in the figure at positions corresponding to the female threads 11c formed in the first case 11.

【0010】ところで、上記被駆動側歯車13の直径値
(歯先円径)は、駆動側歯車23の凹部23bの直径値
(歯先円径)よりも小さく設定されており、駆動軸16
が変位しない状態すなわち中立状態で、両者が当接しな
いように設定している。すなわち、両者に形成されてい
る歯数は、本実施例では駆動側歯車23の歯数が404
枚、被駆動側歯車13が400枚としている。このよう
に歯数をやや相違させることで、この歯数の差に相当す
る減速比を得るようにしている。この歯数比の場合の減
速比は、(4/400)=(1/100)である。尚、
駆動側歯車及び被駆動側歯車の歯数は、上記歯数に限定
されるものではなく、前記得ようとする減速比等を勘案
して適宜設定すればよい。このモータにおいて歯数の比
と出力回転数Nとの関係の一般式を示すと、N={(Z
1−Z2)/Z2}×60×f  (rpm)である。 ただしNは出力回転数、Z1は駆動側歯車(内歯車)の
歯数、Z2は被駆動側歯車(外歯車)の歯数、fは振動
(回転振動)周波数(Hz)である。
By the way, the diameter value (tooth tip circle diameter) of the driven side gear 13 is set smaller than the diameter value (tooth tip circle diameter) of the recess 23b of the drive side gear 23.
It is set so that the two do not come into contact with each other in a state where they are not displaced, that is, in a neutral state. That is, the number of teeth formed on both is 404 in this embodiment, the number of teeth on the drive side gear 23 is 404.
The number of sheets is 400 for the driven gear 13. By making the number of teeth slightly different in this way, a reduction ratio corresponding to the difference in the number of teeth is obtained. The reduction ratio in the case of this tooth number ratio is (4/400)=(1/100). still,
The number of teeth of the drive side gear and the driven side gear is not limited to the above-mentioned number of teeth, and may be appropriately set in consideration of the desired reduction ratio and the like. The general formula for the relationship between the ratio of the number of teeth and the output rotation speed N in this motor is N={(Z
1-Z2)/Z2}×60×f (rpm). However, N is the output rotation speed, Z1 is the number of teeth of the driving side gear (internal gear), Z2 is the number of teeth of the driven side gear (external gear), and f is the vibration (rotational vibration) frequency (Hz).

【0011】以上の構成を備えた一実施例装置の動作に
ついて、図4をも参照して説明する。図4(A)乃至(
D)は駆動側歯車と被駆動側歯車との動作状態を示す説
明図である。なお実際の両歯車の歯数の差は4枚とわず
かであり、駆動側歯車23と被駆動側歯車13の直径の
差はわずかであるが、図4の各図では、説明の都合上、
直径比を誇張して示している。まず、本実施例では前記
四つの積層型圧電素子19に順次位相を異ならせた電圧
を印加している。そしてその結果、駆動軸16の解放端
部が図4(A)乃至(D)に示すように時計方向に円運
動の軌跡を描くように変位される。この場合、積層型圧
電素子19が駆動軸16の固定端部近傍に配置されてい
るので、この積層型圧電素子19によって変位される当
該駆動軸16の変位量は、固定端部から解放端部にかけ
て増幅されることになる。このようにして、上記四つの
積層型圧電素子19に順次位相を異ならせた電圧を印加
すると、被駆動側歯車13と駆動側歯車23との噛合部
分が図4(A)に示す状態から同図(D)に示す状態に
順次変化する。図4では駆動軸16ならびに出力側の軸
13aの中心をO1で示し、駆動側歯車23の中心をO
2で示している。四つの積層型圧電素子19に順次位相
を異ならせた電圧を印加して、駆動軸16の解放端部を
円動作させると、例えば図4(A)から(D)に示すよ
うに、駆動側歯車23の中心O2は軸13aなどの中心
O1を中心点として時計方向へ回動する。
The operation of one embodiment of the apparatus having the above configuration will be explained with reference to FIG. 4 as well. Figures 4(A) to (
D) is an explanatory diagram showing the operating state of the drive side gear and the driven side gear. Note that the actual difference in the number of teeth between the two gears is as small as 4, and the difference in the diameters of the drive side gear 23 and the driven side gear 13 is small.
The diameter ratio is exaggerated. First, in this embodiment, voltages with different phases are sequentially applied to the four laminated piezoelectric elements 19. As a result, the open end of the drive shaft 16 is displaced in a clockwise circular motion as shown in FIGS. 4(A) to 4(D). In this case, since the laminated piezoelectric element 19 is disposed near the fixed end of the drive shaft 16, the amount of displacement of the drive shaft 16 by the laminated piezoelectric element 19 is from the fixed end to the free end. It will be amplified by In this way, when voltages with different phases are sequentially applied to the four laminated piezoelectric elements 19, the meshing portion between the driven gear 13 and the driving gear 23 changes from the state shown in FIG. 4(A) to the same state. The state changes sequentially to the state shown in Figure (D). In FIG. 4, the centers of the drive shaft 16 and output side shaft 13a are indicated by O1, and the center of the drive side gear 23 is indicated by O1.
It is shown as 2. When voltages with different phases are sequentially applied to the four laminated piezoelectric elements 19 to cause the open end of the drive shaft 16 to move in a circular motion, as shown in FIGS. 4A to 4D, for example, the drive side The center O2 of the gear 23 rotates clockwise about the center O1 of the shaft 13a or the like.

【0012】同図(A)に示す状態では駆動軸16(同
図には図示しない)が図示右方向に変位されて中心O2
が右方向へ移動しており、この状態では被駆動側歯車1
3の図示左部分と駆動側歯車23の左部分とが噛合して
いる。この状態から、四つの積層型圧電素子19に順次
位相を異ならせた電圧を印加すると、駆動軸16の解放
端部は円の軌跡を描くようにして同図(B)に示す状態
に変位する。このような駆動軸16の変位により、その
解放端部に取り付けられている駆動側歯車23は、噛合
状態にある被駆動側歯車13を反時計方向に所定角度だ
け回転させる。同様にして駆動軸16を順次変位される
と、駆動側歯車23に噛合している被駆動側歯車13は
所定角度ずつ順次反時計方向に回転される。
In the state shown in FIG. 2A, the drive shaft 16 (not shown in the diagram) is displaced to the right in the figure and is centered at O2.
is moving to the right, and in this state, the driven gear 1
The left portion of No. 3 in the drawing and the left portion of the drive side gear 23 are in mesh with each other. From this state, when voltages with different phases are sequentially applied to the four laminated piezoelectric elements 19, the open end of the drive shaft 16 moves in a circular trajectory to the state shown in FIG. 3(B). . Due to such displacement of the drive shaft 16, the drive side gear 23 attached to its open end rotates the engaged driven side gear 13 counterclockwise by a predetermined angle. Similarly, when the drive shaft 16 is sequentially displaced, the driven gear 13 meshing with the drive gear 23 is sequentially rotated counterclockwise by a predetermined angle.

【0013】そして、駆動軸16が同図(D)から同図
(A)に示す状態に変位すると、被駆動側歯車13は、
駆動側歯車23の歯数と被駆動側歯車13の歯数の差だ
け回転する。本実施例では歯数の差が4であるから、上
記図4(A)乃至(D)に示す一連の運動が百回だけ行
われると、被駆動側歯車13が一回転する。すなわち、
本実施例では減速比を前述のように(1/100)とし
ている。そして、積層型圧電素子19に対する電圧の印
加を停止した場合、駆動軸16の湾曲変位状態が解除さ
れ、これにより駆動側歯車23と被駆動側歯車13とが
噛合しない状態となる。従って、駆動軸16を一定の回
転位置で停止させる必要がある場合には、いずれかの積
層型圧電素子19に対して電圧を印加させた状態とすれ
ばよい。
Then, when the drive shaft 16 is displaced from the state shown in FIG. 3(D) to the state shown in FIG.
It rotates by the difference between the number of teeth of the drive side gear 23 and the number of teeth of the driven side gear 13. In this embodiment, the difference in the number of teeth is 4, so when the series of movements shown in FIGS. 4A to 4D is performed 100 times, the driven gear 13 rotates once. That is,
In this embodiment, the reduction ratio is set to (1/100) as described above. Then, when the application of voltage to the laminated piezoelectric element 19 is stopped, the bending displacement state of the drive shaft 16 is released, and thereby the drive side gear 23 and the driven side gear 13 become in a state of not meshing. Therefore, if it is necessary to stop the drive shaft 16 at a fixed rotational position, a voltage may be applied to any one of the laminated piezoelectric elements 19.

【0014】以上詳述した第1実施例であれば、印加さ
れる電圧に伴って伸縮する積層型圧電素子19の振幅が
、駆動軸16によって増幅されるようになる。従って、
従来のこの種の圧電モータでは得られなかった確実な動
作を行わせることができる。さらに積層型圧電素子19
の駆動周波数を駆動軸16の一次共振周波数あるいはそ
の近傍の周波数に一致させれば、駆動軸16の解放端部
の変位量をさらに増大させることができ、これによりさ
らに確実な動作を確保することができる。また、本実施
例では出力部を歯車により構成しているので、回転速度
を一定に出力することができる。また、その歯数比を任
意に設定することができるので、所望の減速比を得るこ
とができる。尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨の範囲内において様々に変形実施が
可能である。前記実施例では、駆動軸の解放端部に設け
られた出力部を、駆動軸に固着された内歯と、これと噛
合可能状態に第2のケースに回転自在に支持された被駆
動側歯車とを備えたものとして例示したが、図5に示す
構成とした出力部であってもよい。
In the first embodiment described in detail above, the amplitude of the laminated piezoelectric element 19, which expands and contracts in accordance with the applied voltage, is amplified by the drive shaft 16. Therefore,
It is possible to perform reliable operation that could not be achieved with conventional piezoelectric motors of this type. Furthermore, the laminated piezoelectric element 19
By making the drive frequency match the primary resonance frequency of the drive shaft 16 or a frequency near it, the amount of displacement of the open end of the drive shaft 16 can be further increased, thereby ensuring more reliable operation. Can be done. Further, in this embodiment, since the output section is constituted by a gear, it is possible to output the rotational speed at a constant speed. Further, since the gear ratio can be arbitrarily set, a desired reduction ratio can be obtained. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the invention. In the above embodiment, the output section provided at the open end of the drive shaft is connected to the internal teeth fixed to the drive shaft, and the driven gear rotatably supported by the second case so as to be able to mesh with the internal teeth. Although the output section is illustrated as having the following, an output section having the configuration shown in FIG. 5 may be used.

【0015】図5に示す出力部26は、一方の端部が固
定され、他方の端部に外歯歯車26aが形成された駆動
部材27と、外歯歯車27aに噛合する内歯歯車28と
を備えたものである。すなわち、図示実施例では、上記
駆動側歯車と被駆動側歯車とを入れ替えたものと同等の
構成としたものである。このような構成とした出力部で
あっても、図示又は説明した実施例と同様の効果を得る
ことができる。ところで、前記各実施例では、駆動部材
の断面形状が円形状のものを例として示したが、図6乃
至図8に示す断面形状を備えたものであってもよい。ま
ず、図6に示す駆動部材29は、断面形状が四角形状か
らなるものである。そして、その各側面であって固定端
部29a近傍に、前記と同様の積層型圧電素子19が固
定されている。
The output section 26 shown in FIG. 5 includes a driving member 27 having one end fixed and an external gear 26a formed at the other end, and an internal gear 28 meshing with the external gear 27a. It is equipped with the following. That is, in the illustrated embodiment, the configuration is the same as that in which the drive side gear and the driven side gear are replaced. Even with an output section having such a configuration, the same effects as those of the illustrated or described embodiments can be obtained. Incidentally, in each of the above embodiments, the drive member has a circular cross-sectional shape, but it may have a cross-sectional shape as shown in FIGS. 6 to 8. First, the drive member 29 shown in FIG. 6 has a rectangular cross-sectional shape. A laminated piezoelectric element 19 similar to that described above is fixed on each side surface near the fixed end portion 29a.

【0016】図7に示す駆動部材30は、断面形状が三
角形からなるもので、図8に示す駆動部材31は、同様
に断面形状が六角形状からなるものである。この場合、
各側面には、符号32で示す圧電素子が圧接されている
。このような形状からなる各駆動部材を備えた圧電モー
タであっても、前記各実施例と同様の効果を得ることが
できる。また、前記各実施例では、積層型圧電素子に対
して電圧を印加しない状態では、駆動側歯車と被駆動側
歯車とが噛合しないように両者の寸法や歯数を設定して
いたが、駆動側歯車と被駆動側歯車の歯数差をさらに少
なくして、電圧を印加しない駆動側歯車が中立状態のと
きに、両歯車の歯先どうしが噛合状態となるように設定
してもよい。これにより電圧の非印加時に、被駆動部材
が回転せず、固定された状態となる。また、駆動側歯車
と被駆動側歯車とが円形状のものではなく、楕円形状の
ものであってもよい。このような各構成を備えた圧電モ
ータであっても、前記各実施例と同様の効果を得ること
ができる。
The drive member 30 shown in FIG. 7 has a triangular cross-section, and the drive member 31 shown in FIG. 8 similarly has a hexagonal cross-section. in this case,
A piezoelectric element indicated by reference numeral 32 is pressed into contact with each side surface. Even with a piezoelectric motor equipped with each drive member having such a shape, the same effects as in each of the embodiments described above can be obtained. Furthermore, in each of the above embodiments, the dimensions and number of teeth of the driving gear and the driven gear are set so that they do not mesh when no voltage is applied to the laminated piezoelectric element. The difference in the number of teeth between the side gear and the driven gear may be further reduced so that when the driving gear to which no voltage is applied is in a neutral state, the tips of the teeth of both gears are in mesh with each other. As a result, the driven member does not rotate and remains fixed when no voltage is applied. Moreover, the driving side gear and the driven side gear may not be circular but may be elliptical. Even with a piezoelectric motor having such configurations, it is possible to obtain the same effects as in each of the embodiments described above.

【0017】さらに、本発明は、図9に示す第2実施例
のような構造も可能である。この実施例では、駆動軸1
6を変位させる機構として、積層型圧電素子19の変位
をテコにより拡大するための変位拡大機構35が設けら
れている。例えば積層型圧電素子19と変位拡大機構3
5は、前記第1実施例と同様に四つ設けられており、そ
れぞれの積層型圧電素子19に位相の異なる電圧を印加
することにより、図4に示した駆動側歯車23の回転変
位量(駆動軸16の解放端部)の振幅が拡大されること
になる。その結果、例えば駆動側歯車23の歯数と被駆
動側歯車13の歯数(減速比)をある値に設定した場合
に、第1実施例よりも歯車のピッチ円を大きくできるこ
とになって歯車のモジュールを大きくできる。よって歯
を大きくでき、両歯車の歯のスリップがなくなり、また
モジュールの大きい歯車は製造も容易である。なお図9
の実施例においても図5に示すように、駆動側を外歯車
に、被駆動側を内歯車にすることも可能である。
Furthermore, the present invention allows a structure such as the second embodiment shown in FIG. In this embodiment, the drive shaft 1
As a mechanism for displacing the piezoelectric element 6, a displacement magnifying mechanism 35 is provided to magnify the displacement of the laminated piezoelectric element 19 using a lever. For example, the laminated piezoelectric element 19 and the displacement magnification mechanism 3
5 are provided in four similar to the first embodiment, and by applying voltages with different phases to the respective laminated piezoelectric elements 19, the amount of rotational displacement ( The amplitude of the open end of the drive shaft 16 will be enlarged. As a result, for example, when the number of teeth of the drive side gear 23 and the number of teeth (reduction ratio) of the driven side gear 13 are set to certain values, the pitch circle of the gear can be made larger than in the first embodiment, and the gear module can be made larger. Therefore, the teeth can be made larger, there is no slippage between the teeth of both gears, and gears with larger modules are easier to manufacture. Furthermore, Figure 9
In this embodiment, as shown in FIG. 5, it is also possible to use an external gear on the driving side and an internal gear on the driven side.

【0018】さらに第1と第2の両実施例、すなわち図
1、図5、図9のそれぞれにおいて、駆動軸の端部に設
けられている歯車23、27aを駆動軸16,駆動部材
27に対し軸受により回転自在に設け、他方の歯車23
,28を固定することにより、駆動軸側の歯車を回転さ
せることも可能である。さらに上記各実施例では、駆動
素子として圧電材料素子を使用したが、超磁歪材料素子
、形状記憶合金素子などを使用することも可能である。
Furthermore, in both the first and second embodiments, that is, in FIGS. 1, 5, and 9, the gears 23 and 27a provided at the end of the drive shaft are connected to the drive shaft 16 and the drive member 27. The other gear 23 is rotatably provided by a bearing.
, 28, it is also possible to rotate the gear on the drive shaft side. Further, in each of the above embodiments, a piezoelectric material element is used as the drive element, but it is also possible to use a giant magnetostrictive material element, a shape memory alloy element, or the like.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、確実な駆
動力を得ることができる圧電モータの提供ができる。ま
た請求項2記載の発明では、歯車を使用して回転出力を
所定の減速比にて取出すことができる。請求項3記載の
発明では、ある減速比の設定において歯車のモジュール
を大きくでき、歯のスリップをなくし、安価な歯車を使
用することができる。
According to the present invention described in detail above, it is possible to provide a piezoelectric motor that can obtain reliable driving force. Further, in the invention as set forth in claim 2, the rotational output can be extracted at a predetermined reduction ratio using gears. According to the third aspect of the invention, the module of the gear can be increased at a certain reduction ratio setting, tooth slip can be eliminated, and an inexpensive gear can be used.

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

【図1】第1実施例としての圧電モータを組み立てた状
態を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an assembled state of a piezoelectric motor as a first embodiment.

【図2】図1に示す圧電モータを分解した状態で示す分
解斜視図。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the piezoelectric motor shown in FIG. 1 in an exploded state.

【図3】図1に示す圧電モータを分解した状態で示す分
解斜視図。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the piezoelectric motor shown in FIG. 1 in an exploded state.

【図4】(A)乃至(D)は、駆動側歯車と被駆動側歯
車との噛合状態を示す説明図。
FIGS. 4A to 4D are explanatory diagrams showing the meshing state of a driving gear and a driven gear.

【図5】出力部の他の一実施例を示す構成説明図。FIG. 5 is a configuration explanatory diagram showing another embodiment of the output section.

【図6】駆動部材の他の一実施例を示す概略斜視図。FIG. 6 is a schematic perspective view showing another embodiment of the driving member.

【図7】駆動部材の他の一実施例を示す概略斜視図。FIG. 7 is a schematic perspective view showing another embodiment of the driving member.

【図8】駆動部材の他の一実施例を示す概略斜視図。FIG. 8 is a schematic perspective view showing another embodiment of the driving member.

【図9】第2実施例の圧電モータの構造の概略図[Figure 9] Schematic diagram of the structure of the piezoelectric motor of the second embodiment

【図1
0】従来の圧電モータの構成を示す斜視図。
[Figure 1
0] A perspective view showing the configuration of a conventional piezoelectric motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16,29乃至31  駆動軸 19,32  圧電素子 25  出力部 23  駆動側歯車 13  被駆動側歯車 35  変位拡大機構 16, 29 to 31 Drive shaft 19, 32 Piezoelectric element 25 Output section 23 Drive side gear 13 Driven side gear 35 Displacement magnification mechanism

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  片持ち式に支持された駆動軸と、この
駆動軸の固定端部近傍であってこの駆動軸を中心として
配置され、順次位相を変化させた電圧を印加される複数
の駆動素子と、駆動軸の解放端部に設けられ、駆動軸の
振動を回転運動として取り出す出力部とを具備したこと
を特徴とする圧電モータ。
1. A drive shaft supported in a cantilevered manner, and a plurality of drives arranged near the fixed end of this drive shaft and centered around this drive shaft, to which voltages with sequentially changing phases are applied. What is claimed is: 1. A piezoelectric motor comprising: a piezoelectric element; and an output section that is provided at an open end of a drive shaft and extracts vibrations of the drive shaft as rotational motion.
【請求項2】  出力部は、駆動軸の解放端部に支持さ
れた駆動側歯車と、この駆動側歯車と噛合する被駆動側
歯車とを有するものである請求項1記載の圧電モータ。
2. The piezoelectric motor according to claim 1, wherein the output section includes a driving gear supported on the open end of the drive shaft, and a driven gear meshing with the driving gear.
【請求項3】  駆動素子の変位量を拡大する変位拡大
機構を設け、この変位拡大機構を介して駆動軸に振動が
与えられる請求項2記載の圧電モータ。
3. The piezoelectric motor according to claim 2, further comprising a displacement amplifying mechanism for enlarging the amount of displacement of the drive element, and vibration is applied to the drive shaft via the displacement amplifying mechanism.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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