JPH10210768A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の振動アクチュエータにおける弾性体の
接地作業は、直接的に接地部材を取り付けるため、極め
て煩雑であり、製造コストの上昇や品質の不安定をもた
らす。 【解決手段】 弾性体２及び圧電体３を有する振動子２
１と、弾性体２に加圧接触して振動子２１との間で相対
運動を行う相対運動部材５とを備える振動アクチュエー
タ２０であって、さらに、弾性体２に固定される案内ピ
ン２３ａ，２３ｂと、案内ピン２３ａ，２３ｂに案内さ
れて弾性体２と相対運動部材との加圧方向に移動自在の
固定板２４と、案内ピン２３ａ，２３ｂに接続されて弾
性体２を接地するリード線２５とを有し、振動子２１を
支持するとともに弾性体２を接地する支持機構２７を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性体及び電気機
械変換素子により構成される振動子と、弾性体に加圧接
触して振動子との間で相対運動を行う相対運動部材とを
備える振動アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の振動アクチュエータで
は、弾性体に接合した電気機械変換素子（圧電体，電歪
素子等を意味する。本明細書では、以下代表して「圧電
体」と記す。）に交流電圧を印加して、弾性体に複数の
振動モード（例えば、縦振動と屈曲振動）を調和的に発
生させることにより、駆動力を得て、その弾性体に接す
る相対運動部材との間で相対運動を行う。

【０００３】図５は、このような振動アクチュエータ本
体を抽出して示す斜視図であり、図６は、この振動アク
チュエータ本体を組み込んだ搬送装置の構造を示す斜視
図である。

【０００４】この振動アクチュエータ１は、通常は、金
属材料により矩形平板状に形成される弾性体２と、弾性
体２の一方の平面に装着された振動発生用圧電体３ａ，
３ｂと、弾性体２の他方の平面に突起状に形成された駆
動力取出部４ａ，４ｂとにより、構成される。

【０００５】振動発生用圧電体３ａ，３ｂに、図示しな
い駆動電圧発生装置から互いに位相が９０度程異なる２
つの交流電圧を印加すると、振動発生用圧電体３ａ，３
ｂは変位して、弾性体２に１次の伸縮振動（縦振動）
と、４次の屈曲振動とが発生する。

【０００６】駆動力取出部４ａ，４ｂは、４次の屈曲振
動の腹位置に形成されており、縦振動と屈曲振動との合
成振動である楕円運動が発生する。これにより、これら
の駆動力取出部４ａ，４ｂを介して適宜加圧力で加圧接
触する相対運動部材５が、弾性体２との間で相対運動を
発生する。

【０００７】また、弾性体２を確実に支持して相対運動
部材５に加圧接触させるため、弾性体２の長手方向の中
央両縁部には、断面半円形の切り欠き溝６が設けられて
おり、これらの切り欠き溝６に嵌まり合う支持ピン７を
保持する門型の支持部材８により、弾性体２は支持され
る。支持部材８と弾性体２との間には、付勢部材である
プランジャー９が配置されており、プランジャー９が発
生するばね力により、弾性体２は相対運動部材５に向け
て付勢される。相対運動部材５は、搬送ローラ１０ａ，
１０ｂにより案内される。

【０００８】ところで、この振動アクチュエータ１は、
導電性を有する弾性体２に装着された振動発生用圧電体
３ａ，３ｂに２相の交流電圧を印加するため、振動発生
用圧電体３ａ，３ｂの共通電極になる弾性体２の接地を
行う必要がある。

【０００９】そのため、図５に示すように、弾性体２の
側面２ａにグランド電極１１を予め接着し、接着部に導
電ペースト１２を塗布することにより、弾性体２とグラ
ンド電極１１とを接続させる。そして、グランド電極１
１にリード線１３を半田付けすることにより、弾性体２
の接地を行っていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような弾性体２の
接地作業は、（グランド電極１１の接着工程）→（導電
ペースト１２の塗布工程）→（リード線１３の半田付け
工程）を必要とし、極めて煩雑である。そのため、振動
アクチュエータ１の製造コストを上昇するとともに、接
地作業のばらつきにより、振動アクチュエータ１の品質
が一定しない原因になる可能性があった。

【００１１】本発明の課題は、上記の課題に鑑みてなさ
れたものであり、従来のように接地専用部品を弾性体に
直接取り付けるのではなく、弾性体の支持機構に弾性体
の接地機能を付加することにより、接地専用部品の弾性
体への装着作業を解消して、製造コストの抑制と品質の
安定とをともに図るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、弾性体及びこの弾性体に装着さ
れる電気機械変換素子を有する振動子と、弾性体に加圧
接触して振動子との間で相対運動を行う相対運動部材と
を備える振動アクチュエータであって、さらに、振動子
を支持するとともに弾性体を接地する支持機構を備える
ことを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１に記載された
振動アクチュエータにおいて、支持機構が、弾性体に固
定される案内部材と、案内部材に案内されて弾性体と相
対運動部材との加圧方向に移動自在の支持機構本体と、
案内部材に接続されて弾性体を接地する接地部材とを有
することを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、請求項２に記載された
振動アクチュエータにおいて、案内部材及び支持機構本
体が、弾性体に関して、相対運動部材の反対側に配置さ
れることを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、支持機構が、弾性体と相対運動部材との間の加
圧を行うことを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項４に記載された
振動アクチュエータにおいて、支持機構が、弾性体と支
持機構本体との間に配置された付勢部材を有することを
特徴とする。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、弾性体が、矩形平板状を呈するとともに電気機
械変換素子により伸縮振動及び屈曲振動を発生すること
を特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明にかかる振動アクチュエ
ータの実施形態を、添付図面を参照しながら、詳細に説
明する。なお、以降の各実施形態の説明は、振動アクチ
ュエータとして超音波振動域を利用する超音波アクチュ
エータを例にとって、行う。

【００１９】図１は、第１実施形態の超音波アクチュエ
ータ２０の構造を示す説明図であって、図１（ａ）は超
音波アクチュエータ２０の縦断面図，図１（ｂ）は、図
１（ａ）における押さえ板２８の２面図である。また、
図２は、超音波アクチュエータ２０を構成する振動子２
１の斜視図である。

【００２０】本実施形態で用いる振動子２１は、図５を
参照しながら説明した従来の振動子と略同一に構成され
る。そのため、同一の部分については同一の図中符号を
付すことにより重複する説明を適宜省略し、相違する部
分についてだけ説明することとする。

【００２１】本実施形態の振動子２１では、図２に示す
ように、弾性体２の振動発生用圧電体３ａ，３ｂの装着
面における長手方向中央の両縁部に、その端部にＥリン
グを取り付けることが可能な案内ピン２２ａ，２２ｂ
が、圧入あるいはカシメ等の適宜手段により、垂直に設
置される。案内ピン２２ａ，２２ｂを垂直方向に設置し
たのは、この設置方向が、弾性体２と相対運動部材との
加圧方向に一致するためである。

【００２２】本実施形態では、断面円形の案内ピン２２
ａ，２２ｂを用いたが、本発明はこの態様に限定される
ものではなく、後述する支持機構２７と係合することが
できる案内部材であればよい。

【００２３】本実施形態における振動子２１は、以上の
ように構成される。次に、本実施形態の振動子２１の支
持形態を図１を参照しながら詳細に説明する。

【００２４】本実施形態では、案内ピン２２ａ，２２ｂ
に、付勢部材であるコイルスプリング２３ａ，２３ｂを
装着する。次に、Ｌ型に屈曲した固定板２４の一つの面
に、案内ピン２２ａ，２２ｂと同一のピッチで形成され
た貫通孔２４ａ，２４ｂに、案内ピン２２ａ，２２ｂを
通し、固定板２４から露出する案内ピン２２ａ，２２ｂ
の端部に、Ｅリング２６ａ，２６ｂを固定する。

【００２５】なお、Ｅリング２６ａ，２６ｂは、固定板
２４から案内ピン２２ａ，２２ｂが抜け出すことを防止
するために装着するものであり、必ず必要であるもので
はない。相対運動部材５に弾性体２を付勢した後は、抜
け出る恐れがなくなるからである。

【００２６】これにより、弾性体２は、固定板２４に対
して、案内ピン２２ａ，２２ｂの延設方向（図面上の左
右方向）に移動自在であって、コイルスプリング２３
ａ，２３ｂの奏するばね力により図面上の左方向に向け
て付勢された状態で、支持される。

【００２７】弾性体２の駆動力取出部４ａ，４ｂに適宜
加圧力で接触する位置に、相対運動部材５が配置され
る。さらに、案内ピン２２ｂの端部には、リード線２５
が半田付けされており、グランド線として利用される。
これにより、弾性体２は、案内ピン２２ｂ及びリード線
２５を介して、接地される。

【００２８】このように、本実施形態では、弾性体２に
固定される案内部材である案内ピン２２ａ，２２ｂと、
案内ピン２２ａ，２２ｂに案内されて弾性体２と相対運
動部材５との加圧方向に移動自在の支持機構本体である
固定板２４と、案内ピン２２ｂに接続されて弾性体２を
接地する接地部材であるリード線２５とにより、支持機
構２７が構成される。このように、本実施形態の支持機
構２７は、振動子２１を支持するとともに弾性体２を接
地する。

【００２９】さらに、本実施形態の支持機構２７では、
案内ピン２２ａ，２２ｂによりコイルスプリング２３
ａ，２３ｂが保持されているため、弾性体２を相対運動
部材５に向けて加圧する。

【００３０】本実施形態の支持機構２７を備える超音波
アクチュエータ２０によれば、案内ピン２２ｂの端部に
リード線２５を半田付けするという簡単な作業により、
支持機構２７に弾性体２の接地機能が付加される。した
がって、弾性体２に接地部品を直接取り付けるという煩
雑な作業が解消される。これにより、超音波アクチュエ
ータ２０の製造コストの抑制と品質の安定とを、確実か
つ簡単に図ることができる。

【００３１】すなわち、本実施形態の支持機構２７によ
れば、超音波アクチュエータ２０を容易に固定すること
ができる。また、超音波アクチュエータ２０の固定が確
実となるため、加圧機構の自由度が増加し、超音波アク
チュエータ２０を搭載する機器に最適な加圧機構を選択
できる。

【００３２】なお、本実施形態では、コイルスプリング
２３ａ，２３ｂにより弾性体２を直接に相対運動部材５
に向けて付勢しているが、コイルスプリング２３ａ，２
３ｂの固体差等の影響により、弾性体２を均一に加圧し
難いことが考えられる。

【００３３】そこで、図１（ｂ）に破線で示す形状の押
さえ板２８を、弾性体２とコイルスプリング２３ａ，２
３ｂとの間に配置することが望ましい。この押さえ板２
８には、図１（ｂ）に示すように、案内ピン２２ａ，２
２ｂの設置ピッチと同一のピッチで貫通孔２８ａ，２８
ｂが形成されており、コイルスプリング２３ａ，２３ｂ
を装着する前に、案内ピン２２ａ，２２ｂを貫通させて
装着する。

【００３４】この押さえ板２８を用いることにより、弾
性体２を相対運動部材５に向けて均一に付勢することが
でき、より望ましい。なお、本実施形態は、２本の案内
ピン２２ａ，２２ｂを用いた場合を例にとったが、案内
ピンを１本とするとともに押さえ板２８の長手方向中央
部に固定するようにしてもよい。

【００３５】（第２実施形態）以下、本発明にかかる振
動アクチュエータの第２実施形態を、添付図面を参照し
ながら説明する。なお、各実施形態の説明は、第１実施
形態と相違する部分についてだけ行うこととし、同一の
部分については同一の図中符号を付すことにより、重複
する説明を省略する。

【００３６】図３は、第２実施形態の超音波アクチュエ
ータ２０−１の構造を示す縦断面図である。なお、本実
施形態は、第１実施形態におけるＥリング２６ａ，２６
ｂを用いない態様である。

【００３７】本実施形態の超音波アクチュエータ２０−
１が第１実施形態の超音波アクチュエータ２０と相違す
るのは、加圧機構２７−１の構成要素である付勢部材
を、コイルスプリングからプランジャー２９に変更した
点である。

【００３８】プランジャー２９の外周面にはねじ部２９
ａが形成される。また、固定板２４−１の略中央部には
ねじ部２９ａと噛み合うねじ孔２４−１ａが形成されて
おり、プランジャー２９がねじ止めされる。

【００３９】本実施形態では、プランジャー２９のねじ
止め位置を変更することにより、弾性体２に対する加圧
力が変更される。このように、本実施形態によれば、弾
性体２と相対運動部材５との間の加圧力を簡単に変更す
ることができる。

【００４０】（第３実施形態）図４は、第３実施形態の
超音波アクチュエータ２０−２の構造を示す斜視図であ
る。なお、本実施形態も、第１実施形態におけるＥリン
グ２６ａ，２６ｂを用いない態様である。

【００４１】本実施形態の超音波アクチュエータ２０−
２が第１実施形態の超音波アクチュエータ２０と相違す
るのは、加圧機構２７−２の構成要素である付勢部材
を、コイルスプリングから板ばね３０に変更した点であ
る。

【００４２】固定板２４−２には、ねじ３１ａ，３１ｂ
が装着される。ねじ３１ａ，３１ｂは、その頭部分と固
定板２４−２との間に一定距離の隙間が存在するととも
に、固定板２４−２から突き出ないようにして、装着さ
れる。これらのねじ３１ａ，３１ｂの頭部分と固定板２
４−２との間に、板ばね３０が設けられる。

【００４３】また、固定板２４−２における板ばね３０
の装着面２４−２ａの略中央部には、貫通孔２４−２ｂ
が設けられる。貫通孔２４−２ｂとの間に隙間を有した
状態で、丸状状の付勢ロッド３２が、板ばね３０と弾性
体２との間に装着される。

【００４４】弾性体２は、板ばね３０が発生するばね力
により、付勢ロッド３２を介して、相対運動部材５に向
けて付勢される。板ばね３０及び付勢ロッド３２を用い
ることにより、付勢部材の小型化を図ることができる。

【００４５】（変形形態）各実施形態では、振動アクチ
ュエータとして超音波アクチュエータを用いたが、本発
明にかかる振動アクチュエータはこのような態様に限定
されるものではなく、他の振動域を利用した振動アクチ
ュエータについても等しく適用される。

【００４６】また、各実施形態では、電気機械変換素子
として圧電体を用いたが、本発明にかかる振動アクチュ
エータはこのような態様に限定されるものではなく、電
気エネルギを機械的変位に変換することができる素子で
あれば等しく適用することができる。圧電体以外に電歪
素子を例示することができる。

【００４７】また、第１実施形態では、案内部材たる案
内ピンを弾性体の圧電体装着面に設けたが、本発明にか
かる振動アクチュエータはこのような態様に限定される
ものではなく、弾性体の一部に装着すればよい。例え
ば、弾性体の長手方向中央部に弾性体幅方向に突設部を
形成して、この突設部に案内ピンを固定してもよい。

【００４８】また、案内ピンは支持機構本体である固定
板に固定してもよい。この場合、弾性体に案内ピンを貫
通させるための貫通孔を形成しておけばよい。さらに、
付勢部材として、第１実施形態ではコイルスプリングを
用い、第２実施形態ではプランジャを用い、さらに第３
実施形態では板バネ及び付勢ロッドを用いたが、本発明
にかかる振動アクチュエータはこれらの態様に限定され
るものではなく、適用対象により最適な付勢部材を用い
ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接地専用部品の弾性体への装着作業を解消して、製造コ
ストの抑制と品質の安定とをともに図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の超音波アクチュエータの構造を
示す説明図であって、図１（ａ）は超音波アクチュエー
タの縦断面図，図１（ｂ）は、図１（ａ）における押さ
え板の２面図である。

【図２】第１実施形態の超音波アクチュエータを構成す
る振動子の斜視図である。

【図３】第２実施形態の超音波アクチュエータの構造を
示す縦断面図である。

【図４】第３実施形態の超音波アクチュエータの構造を
示す斜視図である。

【図５】従来の振動アクチュエータ本体を抽出して示す
斜視図である。

【図６】従来の振動アクチュエータ本体を組み込んだ搬
送装置の構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

２ 弾性体 ３ａ，３ｂ 振動発生用圧電体（電気機械変換素子） ４ａ，４ｂ 駆動力取出部 ５ 相対運動部材 ２０ 超音波アクチュエータ ２１ 振動子 ２２ａ，２２ｂ 案内ピン（案内部材） ２３ａ，２３ｂ コイルスプリング（付勢部材） ２４ 固定板（支持機構本体） ２４ａ，２４ｂ 貫通孔 ２５ リード線（設置部材） ２６ａ，２６ｂ Ｅリング ２７ 支持機構 ２８ 押さえ板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体及び前記弾性体に装着される電気
   機械変換素子を有する振動子と、 前記弾性体に加圧接触して前記振動子との間で相対運動
   を行う相対運動部材とを備える振動アクチュエータであ
   って、さらに前記振動子を支持するとともに前記弾性体
   を接地する支持機構を備えることを特徴とする振動アク
   チュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された振動アクチュエー
   タにおいて、 前記支持機構は、前記弾性体に固定される案内部材と、
   前記案内部材に案内されて前記弾性体と前記相対運動部
   材との加圧方向に移動自在の支持機構本体と、前記案内
   部材に接続されて前記弾性体を接地する接地部材とを有
   することを特徴とする振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された振動アクチュエー
   タにおいて、 前記案内部材及び前記支持機構本体は、前記弾性体に関
   して、前記相対運動部材の反対側に配置されることを特
   徴とする振動アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
   項に記載された振動アクチュエータにおいて、 前記支持機構は、前記弾性体と前記相対運動部材との間
   の加圧を行うことを特徴とする振動アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された振動アクチュエー
   タにおいて、 前記支持機構は、前記弾性体と前記支持機構本体との間
   に配置された付勢部材を有することを特徴とする振動ア
   クチュエータ。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれか１
   項に記載された振動アクチュエータにおいて、 前記弾性体は、矩形平板状を呈するとともに前記電気機
   械変換素子により伸縮振動及び屈曲振動を発生すること
   を特徴とする振動アクチュエータ。