JPH07107758A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JPH07107758A
JPH07107758A JP5245391A JP24539193A JPH07107758A JP H07107758 A JPH07107758 A JP H07107758A JP 5245391 A JP5245391 A JP 5245391A JP 24539193 A JP24539193 A JP 24539193A JP H07107758 A JPH07107758 A JP H07107758A
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ultrasonic
elastic hinge
holder
ultrasonic actuator
actuator
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Takenao Fujimura
毅直 藤村
Tomoki Funakubo
朋樹 舟窪
Yoshihisa Taniguchi
芳久 谷口
Toshiharu Tsubata
敏晴 津幡
Koji Ouchi
孝司 大内
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform the fine movement of the title actuator by a method wherein high-frequency voltages of different phases are applied to two sets of electromechanical energy transducers, standing-wave vibrations are generated in a resonator and node parts of the standing-wave vibrations are fixed by a holding means using an elastic hinge structure. CONSTITUTION:An elastic hinge part 14 in which one pair of elastic hinge grooves 14a are formed in the other side face on the surface of a holder 7 is extended and installed integrally with the holder 7 at right angles to the generation direction of a driving force. Screw holes 15a are engraved on the surface of a fixed part 15, bolts 16 which are inserted and passed from the surface of an enclosure 12 are screwed to the screw holes 15a, and the elastic hinge part 14 is fixed to the enclosure 12. Then, the elastic hinge grooves 14a hold an ultrasonic actuator in such a way that its rigidity is weak in the direction of A and that its rigidity is strong in directions of B and C. In this state, driving voltages whose phase is deviated from each other by 90 deg. and whose resonant frequency coincides with that of an ultrasonic vibrator 5 are applied to a laminated piezoelectric element 1 for the ultrasonic actuator. Then, a sliding plate 19 which is bonded and fixed, at sliding protrusions 4, to an object 18 to be driven is frictionally driven, and the object 18 to be driven is driven in the direction of C.

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、超音波アクチュエー
タ、詳しくは、圧電素子や電歪素子等の電気−機械エネ
ルギー変換素子により超音波振動を発生させる超音波ア
クチュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator, and more particularly to an ultrasonic actuator which generates ultrasonic vibration by an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element or an electrostrictive element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,超音波振動子は様々な形状の物が
提案されており、たとえば、特開平3−195377号
公報に記載のものの如き形状のものがある。図14は、
該特開平3−195377号公報に記載された超音波ア
クチュエータを示した説明図であり、図14(a)は側
断面図,図14(b)は正面から見た図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, ultrasonic vibrators having various shapes have been proposed, and for example, there is one having a shape as described in JP-A-3-195377. Figure 14
It is explanatory drawing which showed the ultrasonic actuator described in this Unexamined-Japanese-Patent No. 3-195377, FIG.14 (a) is a sectional side view, FIG.14 (b) is the figure seen from the front.

【0003】この図に示すように、上記技術手段は、共
振器121の三面に三個の圧電素子122,123a,
123bが固定されており、該共振器121の一面に足
132a,132bが配され超音波振動子が構成されて
いる。この共振器の足の反対面には直接押圧バネが配さ
れており、該バネ135は、ホルダ133に固定され、
該ホルダ133に配された長孔により、上記共振体12
1に配されたピン124a,124bが上下方向に移動
可能に支持されている。また、上記ホルダ133の他端
面でガイド板138と固定され、摺動板134を挟持す
る構造の超音波アクチュエータとなっている。
As shown in this figure, the above technical means is such that three piezoelectric elements 122, 123a,
123b is fixed, and feet 132a and 132b are arranged on one surface of the resonator 121 to form an ultrasonic transducer. A pressing spring is directly arranged on the opposite surface of the foot of the resonator, and the spring 135 is fixed to the holder 133.
Due to the long holes arranged in the holder 133, the resonator 12
The pins 124a and 124b arranged at 1 are supported so as to be movable in the vertical direction. Further, the ultrasonic actuator has a structure in which the other end surface of the holder 133 is fixed to the guide plate 138 and holds the sliding plate 134.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平3−195377号公報に開示された超音波アクチ
ュエータにおいては、バネによる押圧力を超音波振動子
に伝えるために、超音波振動子を上下方向に移動可能に
支持する必要がある。このため、超音波振動子に配設さ
れたピンとホルダに穿設された長孔により固定する構造
としている。この場合、上記ピンと長孔と超音波振動子
がアクチュエータの移動方向に動かないように支持を行
っているが、上下方向に移動可能ということと、駆動方
向に規制することに矛盾があり、ピンと長孔とにガタが
生じる虞がある。このガタの発生は、高い精度が要求さ
れる超音波アクチュエータにとって好ましいことではな
く、特にミクロン台の位置決めが必要な場合問題とな
る。
However, in the ultrasonic actuator disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-195377, the ultrasonic vibrator is vertically moved in order to transmit the pressing force of the spring to the ultrasonic vibrator. Need to be movably supported. For this reason, the structure is such that the pins are arranged on the ultrasonic vibrator and the long holes are formed in the holder. In this case, the pins, the long holes, and the ultrasonic transducers are supported so that they do not move in the movement direction of the actuator, but there is a contradiction between being able to move in the vertical direction and restricting in the driving direction. There is a risk of looseness in the long holes. This backlash is not preferable for an ultrasonic actuator that requires high accuracy, and becomes a problem particularly when positioning on the order of microns is required.

【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、上記従来技術の問題点を解消し、微少移動が
可能な超音波アクチュエータ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 object of the present invention is to solve the above problems of the prior art and to provide an ultrasonic actuator capable of minute movement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による超音波アクチュエータは、2組の電気
−機械エネルギー変換素子と、これら電気−機械エネル
ギー変換素子が固定された共振器とを具備しており、上
記2組の電気−機械エネルギー変換素子に位相の異なる
高周波電圧を印加することにより上記共振器に定在波振
動を発生させる超音波アクチュエータにおいて、上記共
振器に発生する定在波振動の節部分を固定する保持手段
を、弾性ヒンジ構造を用いて構成したことを特徴とす
る。
To achieve the above object, an ultrasonic actuator according to the present invention comprises two sets of electro-mechanical energy conversion elements and a resonator to which these electro-mechanical energy conversion elements are fixed. In the ultrasonic actuator for generating standing wave vibration in the resonator by applying high-frequency voltages having different phases to the two sets of electro-mechanical energy conversion elements, the constant actuator generated in the resonator is provided. The holding means for fixing the node portion of the standing wave vibration is configured by using an elastic hinge structure.

【0007】[0007]

【作用】本発明による超音波アクチュエータは、2組の
電気−機械エネルギー変換素子に位相の異なる高周波電
圧を印加することにより共振器に定在波振動を発生さ
せ、弾性ヒンジ構造を用いて構成した保持手段で、上記
定在波振動の節部分を固定する。
The ultrasonic actuator according to the present invention is constituted by using an elastic hinge structure in which standing wave vibration is generated in the resonator by applying high frequency voltages having different phases to the two sets of electro-mechanical energy conversion elements. The holding means fixes the node portion of the standing wave vibration.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1ないし図4は、本発明の第1実施例の
超音波アクチュエータの説明図である。図1は、該第1
実施例の超音波アクチュエータを示した正面図であり、
図2は、該第1実施例の超音波アクチュエータに用いら
れる超音波振動子を示した正面図である。また、図3
は、該超音波振動子の(A)共振縦振動と(B)共振屈
曲振動とを示した説明図であり、図4は、該第1実施例
の超音波アクチュエータにおけるホルダ部を示した要部
拡大斜視図である。
1 to 4 are explanatory views of an ultrasonic actuator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the first
It is a front view showing an ultrasonic actuator of the embodiment,
FIG. 2 is a front view showing an ultrasonic transducer used in the ultrasonic actuator of the first embodiment. Also, FIG.
4A and 4B are explanatory views showing (A) resonance longitudinal vibration and (B) resonance bending vibration of the ultrasonic transducer, and FIG. 4 is a view showing a holder portion in the ultrasonic actuator of the first embodiment. FIG.

【0010】図2に示すように、本第1実施例の超音波
アクチュエータに適用される超音波振動子5は、積層圧
電素子1を一対配した、真鍮製の直方体の共振器2が、
図3に示されるように、共振縦振動(A)と共振屈曲振
動(B)が同時に励起されるような形状で構成されてい
る。
As shown in FIG. 2, in the ultrasonic transducer 5 applied to the ultrasonic actuator of the first embodiment, a brass rectangular parallelepiped resonator 2 in which a pair of laminated piezoelectric elements 1 are arranged is
As shown in FIG. 3, the resonance longitudinal vibration (A) and the resonance bending vibration (B) are simultaneously excited.

【0011】上記超音波振動子5は、共振器2における
上記振動の節に、焼き入れされたステンレスで構成され
たピン3が圧入されている。また、該共振器2の底面、
すなわち、上記圧電素子1が配された面の反対側面の振
動腹位置には摺動用の突起4が設けられている。
The ultrasonic vibrator 5 has a pin 3 made of quenched stainless steel and press-fitted into the vibration node of the resonator 2. In addition, the bottom surface of the resonator 2,
That is, the projection 4 for sliding is provided at the vibration antinode position on the side opposite to the surface on which the piezoelectric element 1 is arranged.

【0012】図1は、このように構成される超音波振動
子5を用いた本発明の第1実施例である超音波アクチュ
エータ6を示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an ultrasonic actuator 6 which is a first embodiment of the present invention using the ultrasonic vibrator 5 constructed as described above.

【0013】図に示すように、超音波振動子5の上方に
は、焼き入れが施されたステンレスで構成された略コ字
形状を呈するホルダ7(図4参照)が、開口部を下方に
して該超音波振動5を挟むようにして配設されている。
該ホルダ7の下面一側方寄りには、一対のV字形状の溝
(以下V溝という)8が刻設されており(図4参照)、
また、該ホルダ7の上面他側方には、後述する弾性ヒン
ジ部14が上方に向けて延設されている。さらに、該ホ
ルダ7上面における、上記V溝8の垂直線上には、後述
する押圧バネ10が当接する円形凹部11が形成されて
いる。
As shown in the figure, above the ultrasonic vibrator 5, a holder 7 (see FIG. 4) made of hardened stainless steel and having a substantially U-shape is provided with its opening downward. And the ultrasonic vibration 5 is sandwiched between them.
A pair of V-shaped grooves (hereinafter referred to as V grooves) 8 are engraved on one side of the lower surface of the holder 7 (see FIG. 4).
An elastic hinge portion 14, which will be described later, is provided to extend upward on the other side of the upper surface of the holder 7. Further, on the upper surface of the holder 7, on the vertical line of the V groove 8, there is formed a circular recess 11 against which a pressing spring 10 described later abuts.

【0014】上記ホルダ7は、上記一対のV溝8に上記
超音波振動子5のピン3が係合して保持されている。一
方、該ホルダ7のV溝8の垂直線方向の軸9上の匡体1
2には押圧ネジ13が螺合されており、該押圧ネジ13
の先端には押圧バネ10が固着されている。さらに、該
押圧バネ10は、その先端部が上記ホルダ7の上面に設
けられた凹部11に係合しており、上記押圧ネジ13を
所定方向に回転させることで、上記ホルダ7に所定の押
圧力が付勢されるようになっている。
The holder 7 is held by the pin 3 of the ultrasonic transducer 5 being engaged with the pair of V grooves 8. On the other hand, the casing 1 on the axis 9 in the direction perpendicular to the V groove 8 of the holder 7
2, a pressing screw 13 is screwed into the pressing screw 13.
A pressing spring 10 is fixed to the tip of the. Furthermore, the tip end of the pressing spring 10 is engaged with the recessed portion 11 provided on the upper surface of the holder 7, and the pressing screw 13 is rotated in a predetermined direction to press the holder 7 in a predetermined direction. Pressure is activated.

【0015】上記ホルダ7に該押圧バネ10により、軸
9方向に押圧力が付勢されると、ピン3を介して超音波
振動子5に軸9方向に所定の付勢力が加わることにな
る。
When a pressing force is applied to the holder 7 by the pressing spring 10 in the axial direction 9, a predetermined pressing force is applied to the ultrasonic transducer 5 in the axial direction 9 via the pin 3. .

【0016】一方、上記ホルダ7の上面他側方には、一
対の弾性ヒンジ溝14aが形成された弾性ヒンジ部14
が推力の発生方向(図中、C方向)に直角に該ホルダ7
と一体に延設されている(図4参照)。該弾性ヒンジ1
4aの上方の固定部15上面にはネジ穴15aが螺刻さ
れており(図4参照)、上記匡体12の上面から挿通さ
れるボルト16が該ネジ穴15aに螺合し、これにより
弾性ヒンジ部14が匡体12に固定されている。
On the other hand, on the other side of the upper surface of the holder 7, an elastic hinge portion 14 having a pair of elastic hinge grooves 14a is formed.
Is at a right angle to the direction of thrust generation (direction C in the figure).
It is extended integrally with (see FIG. 4). The elastic hinge 1
A screw hole 15a is threaded on the upper surface of the fixing portion 15 above 4a (see FIG. 4), and a bolt 16 inserted from the upper surface of the casing 12 is screwed into the screw hole 15a, thereby elastic The hinge portion 14 is fixed to the housing 12.

【0017】上記弾性ヒンジ部14は、図4に示すよう
に、上記超音波振動子5に押圧力を与える匡体12にロ
ーラ17により図中、C方向に移動可能に支持された被
駆動体18の超音波振動子5の摺動突起4との当接面に
セラミックス製の摺動板19が接着固定されている。
The elastic hinge portion 14 is, as shown in FIG. 4, a driven body supported by a roller 17 on a casing 12 which applies a pressing force to the ultrasonic transducer 5 so as to be movable in the C direction in the figure. A sliding plate 19 made of ceramics is adhered and fixed to a contact surface of the ultrasonic transducer 5 with the sliding protrusion 4.

【0018】次に、本第1実施例の作用について説明す
る。
Next, the operation of the first embodiment will be described.

【0019】上記ホルダ7と一体に加工された弾性ヒン
ジ14aが、構造上図4中、A方向には剛性が弱く、B
方向およびC方向(図1参照)には剛性が強く超音波ア
クチュエータを保持する。この状態で、超音波振動子5
の一対の積層圧電素子1に互いに位相が90度ずれた、
超音波振動子の共振周波数と一致した駆動電圧を印加す
ると、上記摺動突起4により、被駆動体18に接着固定
された摺動板19を摩擦駆動し、被駆動体18が図中、
C方向に駆動される。
The elastic hinge 14a, which is integrally formed with the holder 7, has a low rigidity in the A direction in FIG.
The ultrasonic actuator is held in the directions C and C (see FIG. 1) with high rigidity. In this state, the ultrasonic transducer 5
The pair of laminated piezoelectric elements 1 are out of phase with each other by 90 degrees,
When a drive voltage that matches the resonance frequency of the ultrasonic transducer is applied, the sliding projection 4 frictionally drives the sliding plate 19 that is adhesively fixed to the driven body 18, and the driven body 18 in the figure
Driven in the C direction.

【0020】このような第1実施例の超音波アクチュエ
ータによると、ホルダと弾性ヒンジが一体に加工されて
いるため、ガタの発生がなく、また、弾性ヒンジの作用
により、押圧バネによる押圧力が超音波振動子に影響を
与えることがない。また、押圧バネと、上記ホルダのV
溝と係合する超音波振動子のピンと、を一直線上に配置
したことで、該ホルダにかかるバネの押圧力とホルダが
超音波振動子のピンを押す押圧力の反力とが一直線上に
存在するため、同ホルダに回転モーメントが発生しな
い。
According to the ultrasonic actuator of the first embodiment described above, since the holder and the elastic hinge are integrally processed, there is no backlash, and the elastic hinge allows the pressing force of the pressing spring to be reduced. It does not affect the ultrasonic transducer. Also, the pressing spring and the V of the holder are
By arranging the pin of the ultrasonic transducer that engages with the groove in a straight line, the pressing force of the spring applied to the holder and the reaction force of the pressing force of the holder pressing the pin of the ultrasonic transducer are aligned. Since it exists, no rotation moment is generated in the holder.

【0021】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0022】図5は、該第2実施例の超音波アクチュエ
ータの構成を示した分解斜視図である。なお、本第2実
施例においては、上記第1実施例と同じ部位には同番号
を付記し説明は省略する。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the structure of the ultrasonic actuator of the second embodiment. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0023】第2実施例の超音波アクチュエータは、超
音波振動子5の両側面に一対のホルダ20が配設されて
いる。該ホルダ20の剛体部21の上面には、弾性ヒン
ジ部14が延出して形成されており、ホルダ20は、該
弾性ヒンジ部14において、匡体12にボルト16で固
定されている。該ホルダ20は、剛体部21と該剛体部
より先端に向けて延出した弾性変形部22とで構成され
ており、該剛体部21の下面には、V字形状のV溝8が
刻設されており、該一対のV溝8により超音波振動子5
のピン3を左右から独立に保持するようになっている。
In the ultrasonic actuator of the second embodiment, a pair of holders 20 are arranged on both sides of the ultrasonic vibrator 5. An elastic hinge portion 14 is formed so as to extend on the upper surface of the rigid body portion 21 of the holder 20, and the holder 20 is fixed to the housing 12 at the elastic hinge portion 14 with bolts 16. The holder 20 is composed of a rigid body portion 21 and an elastically deformable portion 22 extending from the rigid body portion toward the tip, and a V-shaped V groove 8 is formed on the lower surface of the rigid body portion 21. The ultrasonic transducer 5 is formed by the pair of V grooves 8.
The pin 3 is held independently from the left and right.

【0024】図6は、上記弾性変形部22の先端部付近
の拡大側面図である。
FIG. 6 is an enlarged side view of the vicinity of the tip of the elastically deforming portion 22.

【0025】図に示すように、上記一対のホルダ20の
弾性変形部22の先端部下面には、凹部25が刻設され
いる。また、上記弾性変形部22先端部下面に対向した
位置には、上記一対の凹部25に当接する一対の突起2
3が突設された支持板24が配設されている。該突起2
3は、その先端で上記弾性変形部22に設けられた、凹
部25と点支持で係合しており、これにより、支持板2
4は上記弾性変形部22に対して離間することなく配設
されている。
As shown in the drawing, a recess 25 is formed on the lower surface of the tip of the elastically deforming portions 22 of the pair of holders 20. In addition, at a position facing the lower surface of the tip of the elastically deforming portion 22, a pair of protrusions 2 that abut the pair of recesses 25.
A support plate 24 on which 3 is provided is disposed. The protrusion 2
3 is engaged with the concave portion 25 provided on the elastically deforming portion 22 at its tip by point support, whereby the support plate 2
4 is arranged without being separated from the elastically deforming portion 22.

【0026】さらに、上記支持板24における一対の突
起23の間にはねじ孔27が螺刻されており、匡体12
の上面から挿通されたボルト26の先端部が該ねじ孔2
7に螺合している。このボルト26の回動により、上記
支持板24は上記弾性変形部22に対して上下方向に移
動し、これにより、該弾性変形部22が上下方向に揺動
して変形するようになっている。
Further, a screw hole 27 is threaded between the pair of protrusions 23 on the support plate 24, and the housing 12 is formed.
The tip of the bolt 26, which is inserted from the upper surface of the
It is screwed to 7. By the rotation of the bolt 26, the support plate 24 is moved in the vertical direction with respect to the elastically deformable portion 22, whereby the elastically deformable portion 22 is rocked in the vertical direction to be deformed. .

【0027】その他の構成は、上記第1実施例と同様で
あるので、ここでの説明は省略する。
The other structure is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted here.

【0028】図7は、上記図5におけるE方向から見た
該第2実施例の正面図である。
FIG. 7 is a front view of the second embodiment as seen from the direction E in FIG.

【0029】この図に示すように、超音波振動子5が組
み込まれた状態で、上記ボルト26を所定方向に回転さ
せて、徐々にホルダ20の弾性変形部22を引き上げ、
変形させる。該変形に対応した応力が、弾性ヒンジ14
aと突起23との距離αと弾性ヒンジ14aとV溝8と
の距離βの比に拡大もしくは縮小され、超音波振動子5
に押圧力として働く。
As shown in this figure, with the ultrasonic transducer 5 incorporated, the bolt 26 is rotated in a predetermined direction to gradually pull up the elastically deformable portion 22 of the holder 20,
Transform it. The stress corresponding to the deformation causes the elastic hinge 14
The ratio of the distance α between the a and the protrusion 23 and the distance β between the elastic hinge 14a and the V groove 8 is enlarged or reduced, and the ultrasonic transducer 5
Acts as a pressing force.

【0030】図8は、図5におけるD方向から見た該第
2実施例の要部拡大側面図である。
FIG. 8 is an enlarged side view of the essential parts of the second embodiment as seen from the direction D in FIG.

【0031】この図に示されるように、摺動突起4等が
変形しているような場合に、ホルダが左右独立で配され
ているため、超音波振動子5の傾きに沿って超音波振動
子を押圧する。
As shown in this figure, when the sliding protrusions 4 and the like are deformed, the holders are arranged independently of each other on the right and left sides. Press the child.

【0032】この第2実施例の超音波アクチュエータに
よると、ホルダに弾性変形部材を一体に設けることによ
り、押圧機構を一体化し構造が簡略化できる。また、ホ
ルダを独立で一対設けることにより、超音波振動子が摺
動面に対して、傾いた状態で取り付けられたような場合
でも、該状態を保持したまま摺動板と摺動突起の当たり
を全面で当てることができるため、超音波アクチュエー
タの動作が安定化する。
According to the ultrasonic actuator of the second embodiment, since the holder is integrally provided with the elastically deformable member, the pressing mechanism is integrated and the structure can be simplified. In addition, by providing a pair of independent holders, even if the ultrasonic transducer is attached to the sliding surface in an inclined state, the sliding plate and the sliding protrusion can be contacted while maintaining that state. Since it can be applied to the entire surface, the operation of the ultrasonic actuator is stabilized.

【0033】次に、本第2実施例の変形例について説明
する。
Next, a modification of the second embodiment will be described.

【0034】図9は、本第2実施例の超音波アクチュエ
ータの1変形例を示した要部拡大上面図であり、図10
は、該変形例の要部正面図である。
FIG. 9 is an enlarged top view of an essential part showing a modification of the ultrasonic actuator of the second embodiment, and FIG.
[FIG. 8] is a front view of a main part of the modified example.

【0035】この変形例は、ホルダ28の剛体部21と
弾性ヒンジ部14と剛体部21の端面29より一対の弾
性変形部22が一体に加工され、弾性変形部22の先端
に超音波振動子5のピン3をガタなく保持するV溝8が
構成されている。
In this modification, a pair of elastically deforming portions 22 are integrally processed from the rigid body portion 21 of the holder 28, the elastic hinge portion 14, and the end surface 29 of the rigid body portion 21, and the ultrasonic transducer is provided at the tip of the elastically deforming portion 22. A V-shaped groove 8 for holding the pin 3 of No. 5 without play is formed.

【0036】本変形例においては、上記ホルダ28の弾
性変形部22の反対側をビス30で押し上げることによ
り該弾性変形部22を変形させ、押圧力を超音波振動子
に与える。このとき、一対の弾性変形部22が超音波振
動子5の傾きを吸収する効果がある。
In this modification, the opposite side of the elastically deforming portion 22 of the holder 28 is pushed up by a screw 30 to deform the elastically deforming portion 22 and apply a pressing force to the ultrasonic transducer. At this time, the pair of elastic deformation portions 22 has an effect of absorbing the inclination of the ultrasonic transducer 5.

【0037】図11は、上記第2実施例の超音波アクチ
ュエータの他の変形例を示す正面図である。
FIG. 11 is a front view showing another modification of the ultrasonic actuator of the second embodiment.

【0038】この変形例では、ホルダ31の一側部、す
なわち、弾性ヒンジ部14を挟んでV溝8の反対側に、
超音波アクチュエータの移動方向と直角に溝31aが上
下面より交互に刻設されている。そして、このホルダ3
1の一側方先端部を図中、矢印32で示される方向に押
し上げることにより超音波振動子に押圧力を与えるよう
になっている。
In this modification, one side portion of the holder 31, that is, on the opposite side of the V groove 8 with the elastic hinge portion 14 interposed therebetween,
Grooves 31a are alternately formed from the upper and lower surfaces at right angles to the moving direction of the ultrasonic actuator. And this holder 3
A pushing force is applied to the ultrasonic transducer by pushing up one side end portion 1 in the direction indicated by an arrow 32 in the figure.

【0039】本変形例においては、溝31aを交互に設
けることで弾性変形部をなしているため、上記実施例に
対してより小型な超音波アクチュエータを構成すること
が可能となる。
In this modification, since the elastically deforming portion is formed by alternately providing the grooves 31a, it is possible to construct a smaller ultrasonic actuator than the above embodiment.

【0040】つぎに、本発明の第3実施例について説明
する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0041】図12は、上記第3実施例の超音波アクチ
ュエータを示した正面図であり、図13は、該第3実施
例における各部に生じる力を示した説明図である。な
お、本第3実施例においては、上記第1実施例,第2実
施例と同じ部位には、同番号を付記しており、説明は省
略する。
FIG. 12 is a front view showing the ultrasonic actuator of the third embodiment, and FIG. 13 is an explanatory view showing the force generated at each part in the third embodiment. In the third embodiment, the same parts as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0042】本第3実施例においては、ホルダ34の一
側方に形成されたヒンジ33の位置を、超音波アクチュ
エータの推力がピン3を通じてホルダ34に与える供与
力35と一直線36上にヒンジ33を設けた例である
(図13参照)。
In the third embodiment, the position of the hinge 33 formed on one side of the holder 34 is aligned 36 with the donating force 35 applied to the holder 34 by the thrust of the ultrasonic actuator through the pin 3. Is an example in which (see FIG. 13).

【0043】図13において、矢印37は押圧バネ10
がホルダ34を図中、下方に向けて押圧する力を示し、
矢印38は、該押圧力37による超音波振動子5が押さ
れる力の反力を示す。また、矢印39は、上記供与力3
5の反力を示す。
In FIG. 13, the arrow 37 indicates the pressing spring 10.
Indicates the force pressing the holder 34 downward in the figure,
The arrow 38 indicates the reaction force of the force with which the ultrasonic transducer 5 is pressed by the pressing force 37. Further, the arrow 39 indicates the above-mentioned donating power 3
5 shows a reaction force of 5.

【0044】この第3実施例は、上記第1実施例に加
え、超音波アクチュエータの推力の作用点にヒンジ位置
を合わせたため、推力と反力による回転モーメントの発
生を防ぐことが可能となる。
In the third embodiment, in addition to the first embodiment, since the hinge position is aligned with the point of action of the thrust of the ultrasonic actuator, it is possible to prevent the generation of the rotation moment due to the thrust and the reaction force.

【0045】この第3実施例によると、弾性ヒンジに回
転モーメントが生じないため、該ヒンジ部分で変形が起
こらず微少変位時に変形によるロストモーションが起こ
らないという効果がある。
According to the third embodiment, since no rotational moment is generated in the elastic hinge, there is an effect that no deformation occurs at the hinge portion and lost motion due to deformation does not occur at the time of minute displacement.

【0046】このように、上記各実施例によると、簡単
な構成で、超音波リニアアクチュエータが実現できる。
また、上記実施例の超音波アクチュエータのホルダの骨
子は、超音波振動子の保持においてホルダ部分とヒンジ
部分を一体に固定することにある。したがって、本実施
例おいて説明した超音波振動子に限らず、全ての定在波
型超音波振動子を用いて実現できる。
As described above, according to each of the above embodiments, the ultrasonic linear actuator can be realized with a simple structure.
Further, the essence of the holder of the ultrasonic actuator of the above embodiment is to integrally fix the holder part and the hinge part in holding the ultrasonic vibrator. Therefore, the present invention is not limited to the ultrasonic transducer described in the present embodiment, and can be realized using all standing wave ultrasonic transducers.

【0047】なお、上記実施例の超音波アクチュエータ
は、リニアタイプに限らず、楕円振動発生部に、回転体
を押圧することにより、回転型の超音波アクチュエータ
にも応用可能なことは自明である。
It is obvious that the ultrasonic actuator of the above embodiment is not limited to the linear type, but can be applied to a rotary type ultrasonic actuator by pressing the rotating body against the elliptical vibration generating portion. .

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微
少移動が可能な超音波アクチュエータを提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic actuator capable of minute movement.

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

【図1】本発明の第1実施例の超音波アクチュエータを
示した正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an ultrasonic actuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施例の超音波アクチュエータに用い
られる超音波振動子を示した正面図である。
FIG. 2 is a front view showing an ultrasonic transducer used in the ultrasonic actuator of the first embodiment.

【図3】上記第1実施例における超音波振動子の(A)
共振縦振動と(B)共振屈曲振動とを示した説明図であ
る。
FIG. 3 (A) of the ultrasonic transducer in the first embodiment.
It is explanatory drawing which showed the resonance longitudinal vibration and (B) resonance bending vibration.

【図4】上記第1実施例の超音波アクチュエータにおけ
るホルダ部を示した要部拡大斜視図である。
FIG. 4 is an enlarged perspective view of an essential part showing a holder part in the ultrasonic actuator of the first embodiment.

【図5】本発明の第2実施例の超音波アクチュエータの
構成を示した分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a configuration of an ultrasonic actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図6】上記第2実施例の超音波アクチュエータにおけ
る弾性変形部先端部付近の拡大側面図である。
FIG. 6 is an enlarged side view of the vicinity of the tip of the elastically deformable portion in the ultrasonic actuator of the second embodiment.

【図7】上記第2実施例の超音波アクチュエータの構成
を示した正面図である。
FIG. 7 is a front view showing the configuration of the ultrasonic actuator of the second embodiment.

【図8】上記図5におけるD方向から見た本第2実施例
の要部拡大側面図である。
FIG. 8 is an enlarged side view of an essential part of the second embodiment as seen from the direction D in FIG.

【図9】上記第2実施例の超音波アクチュエータの1変
形例を示した要部拡大上面図である。
FIG. 9 is an enlarged top view of the essential parts showing a modification of the ultrasonic actuator of the second embodiment.

【図10】上記第2実施例の超音波アクチュエータの1
変形例を示した要部正面図である。
FIG. 10 is an ultrasonic actuator 1 according to the second embodiment.
It is a principal part front view which showed the modification.

【図11】上記第2実施例の超音波アクチュエータの他
の変形例を示した要部正面図である。
FIG. 11 is a main part front view showing another modified example of the ultrasonic actuator of the second embodiment.

【図12】本発明の第3実施例の超音波アクチュエータ
を示した正面図である。
FIG. 12 is a front view showing an ultrasonic actuator according to a third embodiment of the present invention.

【図13】上記第3実施例における各部に生じる力を示
した説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing forces generated in each part in the third embodiment.

【図14】従来の超音波アクチュエータの1例を示した
(a)側断面図,(b)正面図である。
FIG. 14 is a side sectional view (a) and a front view (b) showing an example of a conventional ultrasonic actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…積層圧電素子 2…共振器 3…ピン 4…摺動突起 5…超音波振動子 6…超音波アクチュエータ 7…ホルダ 8…V溝 9…軸 10…押圧バネ 12…匡体 13…押圧ネジ 14…弾性ヒンジ部 14a…弾性ヒンジ 15…固定部 17…ローラ 18…被駆動体 19…摺動板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminated piezoelectric element 2 ... Resonator 3 ... Pin 4 ... Sliding protrusion 5 ... Ultrasonic transducer 6 ... Ultrasonic actuator 7 ... Holder 8 ... V groove 9 ... Shaft 10 ... Press spring 12 ... Case 13 ... Press screw 14 ... Elastic hinge part 14a ... Elastic hinge 15 ... Fixed part 17 ... Roller 18 ... Driven object 19 ... Sliding plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津幡 敏晴 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大内 孝司 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiharu Tsubata 2-34-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Ouchi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Industry Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2組の電気−機械エネルギー変換素子と、 これら電気−機械エネルギー変換素子が固定された共振
器と、 を具備しており、上記2組の電気−機械エネルギー変換
素子に位相の異なる高周波電圧を印加することにより上
記共振器に定在波振動を発生させる超音波アクチュエー
タにおいて、 上記共振器に発生する定在波振動の節部分を固定する保
持手段を、弾性ヒンジ構造を用いて構成したことを特徴
とする超音波アクチュエータ。
1. A pair of electro-mechanical energy conversion elements, and a resonator to which these electro-mechanical energy conversion elements are fixed, comprising: In an ultrasonic actuator that generates standing wave vibrations in the resonator by applying different high-frequency voltages, the elastic hinge structure is used as the holding means for fixing the node portion of the standing wave vibrations generated in the resonator. An ultrasonic actuator characterized by being configured.
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