JPH10337051A - Oscillatory actuator - Google Patents

Oscillatory actuator

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JPH10337051A
JPH10337051A JP9136510A JP13651097A JPH10337051A JP H10337051 A JPH10337051 A JP H10337051A JP 9136510 A JP9136510 A JP 9136510A JP 13651097 A JP13651097 A JP 13651097A JP H10337051 A JPH10337051 A JP H10337051A
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JP
Japan
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shaft
vibration
elastic body
type actuator
shaft member
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JP9136510A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Seki
裕之 関
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the cost of the shaft member for an oscillatory actuator, e.g. a rod-like oscillation wave motor. SOLUTION: The oscillatory actuator comprises an oscillator for clamping a piezoelectric element 3 by resilient bodies 1, 2 and tightening the resilient bodies 1, 2 by means of a shaft member 5 passing through the central part of these members, and a contacting body 8 moving relatively to the oscillator while touching the driving face of the resilient body 1. The shaft member 5 comprises a flange part 5a having a larger diameter than other part, and a threaded part being screwed with a tightening nut member 6 wherein the piezoelectric element 3 and the first resilient body 2 are clamped by the flange part 5a and the nut member 6 being tightened to the threaded part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は振動波モータ等の振
動型アクチュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration type actuator such as a vibration wave motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】電界や磁界が作用したことに応じて、機
械的歪を生じる電気−機械エネルギー変換素子としての
歪発生素子を弾性体に取り付けて振動体となし、該歪発
生素子により該弾性体を振動せしめ、該弾性体の振動を
連続的もしくは断続的な機械運動に変換して出力する振
動波アクチュエータは、現在では種々の分野で使用され
ており、特に、歪発生素子として圧電素子および電歪素
子を利用する圧電/電歪アクチュエータが最も広く使用
されている。
2. Description of the Related Art A strain generating element as an electro-mechanical energy conversion element that generates mechanical strain in response to the action of an electric field or a magnetic field is attached to an elastic body to form a vibrating body. Vibration wave actuators that vibrate a body and convert the vibration of the elastic body into continuous or intermittent mechanical movement and output the vibration wave actuator are currently used in various fields. Piezoelectric / electrostrictive actuators utilizing electrostrictive elements are most widely used.

【0003】また、該圧電素子を利用する圧電アクチュ
エータのうちで振動波モータと称されるアクチュエータ
は連続回転式の回転駆動源を構成できるため、従来の回
転式電磁駆動モータに代わる駆動源としてカメラ等の光
学機器に搭載されている。
[0003] Among the piezoelectric actuators using the piezoelectric element, an actuator called a vibration wave motor can constitute a continuous rotation type rotary drive source. And so on.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】振動波モータは種々の
タイプのものが提案されており、現在製品化されている
振動波モータは大別すると、 1)平板またはリング状の弾性体に進行性振動波を励振
し、これにやはり円板状またはリング状のロータを加圧
接触させる偏平なタイプと、 2)ランジュバン型振動体にロータを加圧接触させる棒
状のタイプ(いわゆるペンシルタイプ)がある。
Various types of vibration wave motors have been proposed. Vibration wave motors currently being manufactured are roughly classified into the following. 1) A flat or ring-shaped elastic body There is a flat type that excites a vibration wave and presses the disk-shaped or ring-shaped rotor against it, and a 2) rod-type (so-called pencil type) that presses the rotor against the Langevin type vibrator. .

【0005】これらの振動波モータとして、図9は従来
のリング状の振動波モータで、ケース24に対して支持
された、圧電素子25と共にリング状の振動体を構成す
る弾性体20に対して、出力軸22と一体に回転するロ
ータ21が皿ばね23により加圧接触している。
FIG. 9 shows a conventional ring-shaped vibration wave motor as an example of such a vibration wave motor. The vibration wave motor corresponds to an elastic body 20 supported by a case 24 and forming a ring-shaped vibration body together with a piezoelectric element 25. The rotor 21 rotating integrally with the output shaft 22 is in pressure contact with the disc spring 23.

【0006】ここに代表される振動波モータの大きな課
題の1つに、コストが高いということがある。これは進
行波タイプの振動波モータでは、 1)2つの異なる振動モードの共振周波数を合わせる
(なるべく近づける)ために、円環形状の弾性体の形状
精度を厳しく管理している(数μmから数十μm)た
め、どうしても機械加工に頼らざるを得ず、鍛造、粉末
焼結、プレスなどの量産加工がなかなか使えないこと、 2)圧電素子のコストが高い(特に大径のリングタイプ
の振動体では材料を捨てる部分が多いこと、電極付け、
分極などの後工程が多いこと)、 3)圧電素子の接着工程がある(接着の良否によりモー
タ性能が大きく左右されるので、接着面の洗浄、面精
度、接着条件などには細心の注意をはらっている)など
が挙げられる。
One of the major problems of the vibration wave motor represented here is that the cost is high. In a traveling wave type vibration wave motor, 1) in order to match (close as much as possible) the resonance frequencies of two different vibration modes, the shape accuracy of the ring-shaped elastic body is strictly controlled (from several μm to several μm). 10 μm), so it is absolutely necessary to rely on machining, and mass production processing such as forging, powder sintering, and pressing cannot be used easily. 2) The cost of the piezoelectric element is high (particularly, large-diameter ring-type vibrators). In that, there are many parts to throw away material, attaching electrodes,
There are many post-processes such as polarization.) 3) There is a bonding process for the piezoelectric element. (Motor performance is greatly affected by the quality of bonding, so pay close attention to cleaning of the bonding surface, surface accuracy, bonding conditions, etc.) ).

【0007】これに代わって、図8に示すように、コス
ト的に有利な棒状の振動波モータが提案されている。
Instead of this, as shown in FIG. 8, a rod-shaped vibration wave motor which is advantageous in cost has been proposed.

【0008】この振動波モータは、外径と同軸の穴部を
中央部に有する第1の弾性体1と第2の弾性体2との間
に、複数のPZT3と給電用電極板を挟み、それらの穴
を貫通させたシャフト5の雄ねじ部を弾性体1の内ねじ
部1eに螺合させ、シャフト5の頭部との間でPZT3
等を介装した弾性体1、2を締め付けることにより、ラ
ンジュバン型振動体を形成している。
In this vibration wave motor, a plurality of PZTs 3 and a power supply electrode plate are sandwiched between a first elastic body 1 and a second elastic body 2 having a hole coaxial with the outer diameter at the center. The male screw portion of the shaft 5 having the holes penetrated is screwed into the inner screw portion 1 e of the elastic body 1, and PZT3
The Langevin type vibrating body is formed by tightening the elastic bodies 1 and 2 with the interposed members.

【0009】一方、シャフト5の周囲には、ギア11と
係合すると共にバネケース9とスラスト方向で当接する
ロータ8、加圧バネ14が内装されるばねケース9、ボ
ールベアリング10に回転可能に軸支されたギア11、
ボールベアリング10が装着されたモータ取り付け用フ
ランジ12が配置され、モータ取り付け用フランジ12
はナット部材13により固定されている。ロータ8は加
圧バネ14のバネ力がバネケース9を介して伝達され、
弾性体1の駆動面に加圧接触する。また、回転力はギア
11に伝達され外部に出力される。
On the other hand, around the shaft 5, a rotor 8 which engages with the gear 11 and abuts on the spring case 9 in the thrust direction, a spring case 9 in which a pressure spring 14 is provided, and a shaft rotatably mounted on a ball bearing 10. Supported gear 11,
A motor mounting flange 12 on which the ball bearing 10 is mounted is disposed.
Is fixed by a nut member 13. The spring force of the pressure spring 14 is transmitted to the rotor 8 via the spring case 9,
It comes into pressure contact with the driving surface of the elastic body 1. The rotational force is transmitted to the gear 11 and output to the outside.

【0010】PZT3に駆動信号である交番信号、例え
ば周波電圧が印加されると、第1の弾性体1の駆動面に
曲げ振動の合成で駆動波が形成され、この駆動波により
ロータ8が摩擦駆動される。
When an alternating signal, for example, a frequency voltage, which is a driving signal, is applied to the PZT 3, a driving wave is formed on the driving surface of the first elastic body 1 by synthesizing bending vibration, and the driving wave causes the rotor 8 to generate friction. Driven.

【0011】この図8に示す棒状の振動波モータは小径
化が可能(圧電素子を積層化できるので、モータを小径
化しても入力電力を投入できる)であり、ランジュバン
タイプなので圧電素子の接着レスなど構造的にローコス
ト化に向いており、実際、図9のタイプの振動波モータ
に比べかなりのコストダウンが実現できた。
The rod-shaped vibration wave motor shown in FIG. 8 can be reduced in diameter (the piezoelectric element can be laminated, so that input power can be supplied even if the motor is reduced in diameter). Such a structure is suitable for low cost, and in fact, a considerable cost reduction can be realized as compared with the vibration wave motor of the type shown in FIG.

【0012】しかし、まだ同程度の出力で比較すると小
型の電磁式のモータに比べコストは数倍高く、振動波モ
ータならでは特徴(例えば静かさ、ダイレクト駆動が可
能、保持力があるなど)が十分生かせる限られた分野で
しか採用されないのが実情である。
However, the cost is several times higher than that of a small electromagnetic motor when compared at the same output, and the characteristics (for example, quietness, direct drive, and holding power) of the vibration wave motor are sufficient. The fact is that it is used only in limited fields where it can be used.

【0013】今後、振動波モータが幅広い分野で実用化
されるためには、電磁モータと同程度になるまでコスト
ダウンしていくことが不可欠であり、これが大きな課題
である。
In the future, in order for a vibration wave motor to be put to practical use in a wide range of fields, it is indispensable to reduce the cost until it becomes comparable to an electromagnetic motor, and this is a major problem.

【0014】本出願に係る発明は、棒状タイプの振動波
モータ等の振動型アクチュエータのさらなる改善を図る
ことにある。
An object of the present invention is to further improve a vibration type actuator such as a rod type vibration wave motor.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第1の構成は、第1の弾性体と第2の弾性体
により電気−機械エネルギー変換素子を両側から挟み込
み、これらの部材の中心部分を通るシャフト部材により
前記第1の弾性体と第2の弾性体を両側から締め付けた
振動体と、前記第1の弾性体の駆動面に接触し、前記振
動体と相対的に移動する接触体とを有する振動型アクチ
ュエータにおいて、前記シャフト部材は、他の部分より
径の大きなフランジ部と、締めつけナット部材に螺合す
るネジ部とを有し、該フランジ部と前記ネジ部に螺合す
るナット部材により前記エネルギー変換素子および第
1、第2の弾性体を挟持したものである。
According to a first configuration for realizing the object of the present invention, an electro-mechanical energy conversion element is sandwiched between a first elastic body and a second elastic body from both sides. A vibrating body in which the first elastic body and the second elastic body are tightened from both sides by a shaft member passing through a center portion of the member, and a driving surface of the first elastic body which is in contact with the vibrating body; In a vibration-type actuator having a moving contact body, the shaft member has a flange portion having a larger diameter than other portions, and a screw portion screwed to a tightening nut member. The energy conversion element and the first and second elastic bodies are sandwiched between screwed nut members.

【0016】本出願に係る発明の目的を実現する第2の
構成は、上記第1の構成で、前記シャフトには前記振動
体を挟持する第1シャフト部と、前記フランジ部をのぞ
き、前記第1シャフト部よりも径の細い第2シャフト部
とを有するものである。
A second configuration for realizing the object of the invention according to the present application is the above-mentioned first configuration, wherein the shaft has a first shaft portion for holding the vibrating body and the second portion except for the flange portion. And a second shaft portion having a smaller diameter than the one shaft portion.

【0017】本出願に係る発明の目的を実現する第3の
構成は、上記第1、第2の構成で、前記第2シャフト部
は、径の異なる複数の段部で構成されているものであ
る。
A third configuration for realizing the object of the present invention according to the present application is the above-described first and second configurations, wherein the second shaft portion is constituted by a plurality of step portions having different diameters. is there.

【0018】本出願に係る発明の目的を実現する第4の
構成は、上記第1、第2または第3の構成で、前記シャ
フト部材は、ヘッダー加工および転造加工により形成さ
れたものである。
A fourth structure for realizing the object of the invention according to the present application is the first, second or third structure, wherein the shaft member is formed by header processing and rolling. .

【0019】本出願に係る発明の目的を実現する第5の
構成は、上記第1、第2、第3、または第4の構成で、
前記シャフト部材のフランジ部または前記ねじ部材の少
なくとも一方の開放側面は、治具との当接でネジ締め時
の抵抗になる凹、凸面に形成されているものである。
A fifth configuration for realizing the object of the invention according to the present application is the above-mentioned first, second, third or fourth configuration.
An open side surface of at least one of the flange portion of the shaft member and the screw member is formed as a concave or convex surface which becomes a resistance when tightening a screw by contact with a jig.

【0020】本出願に係る発明の目的を実現する第6の
構成は、上記第5の構成で、前記シャフト部材のフラン
ジ部に形成した凹、凸は、ネジ締め時の抵抗になる方向
に傾斜を設けたセレーションである。
A sixth configuration for realizing the object of the invention according to the present application is the fifth configuration, wherein the concave and convex portions formed on the flange portion of the shaft member are inclined in a direction that provides resistance when screwing. This is a serration.

【0021】上記した構成では、 1)図8に示す従来例における第1の弾性体1に切られ
た内ネジ部1eを廃止することができ、加工コストの低
減ができる。
In the above configuration, 1) the internal thread portion 1e cut into the first elastic body 1 in the conventional example shown in FIG. 8 can be eliminated, and the processing cost can be reduced.

【0022】2)また、この内ネジ部1eを廃止するこ
とに、第1の弾性体をダイカストなど型成形が可能にな
る。
2) Also, by eliminating the inner screw portion 1e, the first elastic body can be formed by die casting or the like.

【0023】3)シャフト部材のフランジ部またはナッ
ト部部材の開放側面に凹、凸を施すことにより、フラン
ジ部の径が小さくても締め付け治具と該フランジ部およ
びナット部材が滑ることなく締め付けが可能になるの
で、該シャフト部材の最大径と最小径との差を従来例よ
り小さくでき、ヘッダー加工や転造加工など量産化に適
した加工法が取り入れられる。
3) By forming a concave portion or a convex portion on the open side surface of the flange portion or the nut portion member of the shaft member, even if the diameter of the flange portion is small, the tightening jig and the flange portion and the nut member can be tightened without slipping. As a result, the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the shaft member can be made smaller than in the conventional example, and a processing method suitable for mass production, such as header processing and rolling processing, is adopted.

【0024】これにより、ローコスト化が可能となり、
問題点が解決できる。
This makes it possible to reduce the cost,
The problem can be solved.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)図1は本発明における第1の実施
の形態を示す。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

【0026】それぞれの中央部に外径と同軸のとれた穴
を有する第1の弾性体1と第2の弾性体2との間に積層
PZT3および給電用フレキ4を挟み、それらの穴を貫
通させたシャフト5のフランジ部5aとナット6とで前
記1〜4の部材を締め付けることによりランジュバン型
振動体を形成している。また、第1の弾性体1の図中上
部には摩擦リング7(SUS420J2焼き入れ品)が
接着剤により接合されている。
A laminated PZT 3 and a power supply flexible 4 are sandwiched between a first elastic body 1 and a second elastic body 2 each having a hole coaxial with the outer diameter at the center thereof, and the holes penetrate through these holes. The Langevin-type vibrating body is formed by tightening the above-mentioned members 1 to 4 with the flange portion 5a of the shaft 5 and the nut 6 thus formed. Further, a friction ring 7 (SUS420J2 quenched product) is joined to the upper part of the first elastic body 1 in the figure by an adhesive.

【0027】一方、アルミ製のロータ8にはアルマイト
処理が施され、鉄系金属製のばねケース9に接着剤等に
より接合されている。ばねケース9には、ばねをガイド
するシリンダー部とその下側にばねを受けるフランジ部
とが設けられており、このフランジとギア11の下部と
で加圧ばね14を挟み込んで圧縮し、ギア11に対して
ロータ8を振動体の摩擦リング7に押しつけている。
On the other hand, the aluminum rotor 8 is subjected to alumite treatment, and is joined to an iron-based metal spring case 9 by an adhesive or the like. The spring case 9 is provided with a cylinder portion for guiding the spring and a flange portion for receiving the spring below the cylinder portion. The compression spring 14 is sandwiched between the flange portion and the lower portion of the gear 11, and compressed. The rotor 8 is pressed against the friction ring 7 of the vibrator.

【0028】ギア11は、ボールベアリング10を介し
て、シャフト5に設けられた位置決め用段部5kにより
位置決めされたモータ取り付け用フランジ12と、これ
を固定するためのナット13によりスラスト方向には位
置決めされ、またボールベアリング10により回転自在
に支持されている。
The gear 11 is positioned in the thrust direction by a motor mounting flange 12 positioned by a positioning step 5k provided on the shaft 5 and a nut 13 for fixing the gear 11 via a ball bearing 10. And is rotatably supported by a ball bearing 10.

【0029】上記構成の振動波モータの駆動は、不図示
の電源から位相のずれた2相の交番信号を積層PZT3
に印加すると、シャフト5の長手方向に対する2方向の
曲げ振動が前記振動体に励振され、該振動体は縄跳び運
動をする。このとき摩擦リングの摺動面には楕円振動が
起こり、これによりロータ8、ばねケース9、ギア11
は一体となって回転する。なお、ばねケース9には半径
方向に2本の不図示の溝が設けられており、この溝とギ
ア11に設けられた不図示の2本の突起ががたなく嵌合
しているので、ロータ8の回転力がロスなくギア11に
伝達されるよう構成されている。
The driving of the vibration wave motor having the above-described configuration is performed by transmitting a two-phase alternating signal out of phase from a power source (not shown) to the laminated PZT3.
, Bending vibrations in two directions with respect to the longitudinal direction of the shaft 5 are excited by the vibrating body, and the vibrating body performs a skipping motion. At this time, an elliptical vibration occurs on the sliding surface of the friction ring, whereby the rotor 8, the spring case 9, the gear 11
Rotates together. The spring case 9 is provided with two grooves (not shown) in the radial direction, and the two protrusions (not shown) provided on the gear 11 are fitted without any gap. The torque of the rotor 8 is transmitted to the gear 11 without loss.

【0030】本実施の形態においては、SK4F材(快
削材)を切削加工してシャフトを製作したが、従来例に
比べシャフトの最大径が小さいために(従来例φ7.6
mm→5a部φ3.8mm)削り代が少なくてすむの
で、加工コストを従来の約2/3にできた。また、振動
体1についても、内側のネジ部がなくなるので切削の加
工工数が格段に減少し、加工コストを約1/2にでき
た。さらに、ネジを無くす効果として、ダイカスト成形
が可能な形状になり、亜鉛、アルミなどのダイカストで
制作することにより、コストを切削加工のさらに1/2
〜1/3にする事が可能になる。
In this embodiment, the shaft is manufactured by cutting SK4F material (free-cutting material). However, since the maximum diameter of the shaft is smaller than that of the conventional example (φ7.6 of the conventional example).
mm → 5a section φ3.8 mm) Since the machining allowance is small, the machining cost can be reduced to about 2/3 of the conventional cost. Also, as for the vibrating body 1, the number of processing steps for cutting was remarkably reduced because the internal thread portion was eliminated, and the processing cost was reduced to about 1 /. Furthermore, as a result of eliminating screws, the shape becomes die-castable, and by using die-casting materials such as zinc and aluminum, the cost is reduced to half that of cutting.
It can be reduced to 1 /.

【0031】なお、本実施の形態ではシャフトのフラン
ジ部5aがシャフトの中央付近にありシャフト端部にナ
ットを螺合しているが、これとは逆にシャフト端部にフ
ランジを設け、中央部(図1中5a部)をナットで締め
る構造でも良い。
In the present embodiment, the flange portion 5a of the shaft is located near the center of the shaft, and a nut is screwed to the end of the shaft. The structure (5a in FIG. 1) may be tightened with a nut.

【0032】(第2の実施の形態)図2、図3は第2の
実施の形態を示す。
(Second Embodiment) FIGS. 2 and 3 show a second embodiment.

【0033】図2は棒状振動波モータの断面図、図3は
図2のシャフトの平面図を示す。
FIG. 2 is a sectional view of the rod-shaped vibration wave motor, and FIG. 3 is a plan view of the shaft of FIG.

【0034】本実施の形態において、シャフト5をヘッ
ダー加工により形成し、中央付近に設けたフランジ5a
を挟んで太径側シャフト部(A部)の先端のネジ部5b
と、細径側シャフト部(B部)の先端のネジ5c、モー
タ取り付けフランジ12の位置決め部5dとを転造によ
り加工した。
In this embodiment, the shaft 5 is formed by header processing, and a flange 5a is provided near the center.
Screw portion 5b at the tip of the large-diameter side shaft portion (A portion)
And the screw 5c at the tip of the small diameter side shaft portion (B portion) and the positioning portion 5d of the motor mounting flange 12 were formed by rolling.

【0035】ヘッダ加工は鍛造等型を使用した塑性加工
の一種で、良くボルトやシャフト等の加工に用いられる
もので、本実施の形態では、図10に示すように、シャ
フトの素材となるコイル状に巻かれた長尺の線材aをヘ
ッダー加工機bにより適当な長さに切断し、これをブラ
ンクcとする。
Header processing is a kind of plastic processing using a forging die, and is often used for processing bolts, shafts, and the like. In this embodiment, as shown in FIG. The long wire a wound into a shape is cut into an appropriate length by a header processing machine b, and this is used as a blank c.

【0036】また、ヘッダー加工機b内には、パンチ
(1P、2P、3P等)とダイス(1D、2D等)を用
意し、第1工程(パンチ1Pとダイス1Dとの組み合わ
せ)で粗成形を行うために、ブランクcを粗成形用のパ
ンチ1P側から圧縮(押し出し)加工し、段差を有した
細いピンを形成する。第2の工程では第1の工程で成形
された斜線で示す成形品を第2のパンチP2と第2のダ
イスD2とにより成形し、この第2の工程で成形された
ものを第3の工程において、パンチP3とダイスD2と
により成形し、このような工程を順次行って徐々に最終
製品への成形を行うようにしている。
Further, a punch (1P, 2P, 3P, etc.) and a die (1D, 2D, etc.) are prepared in the header processing machine b, and are roughly formed in the first step (combination of the punch 1P and the die 1D). In order to perform the above, the blank c is compressed (extruded) from the rough forming punch 1P side to form a thin pin having a step. In the second step, a molded product indicated by oblique lines formed in the first step is molded by the second punch P2 and the second die D2, and the molded article in the second step is formed in the third step. In the above, a punch P3 and a die D2 are used for forming, and these steps are sequentially performed to gradually form a final product.

【0037】本実施の形態ではシャフトの材質にSCM
435を使用し、転造加工後、硬度がHRC40以上に
なるように焼き入れ焼き戻し処理を行い、さらに防錆の
ためNiPメッキを施した。
In this embodiment, the material of the shaft is SCM.
After rolling, quenching and tempering were performed so that the hardness became HRC 40 or more, and NiP plating was performed for rust prevention.

【0038】ここで、第1の実施の形態でも同じである
が、シャフトには大きく4つの役割がある。
Although the same applies to the first embodiment, the shaft has four main roles.

【0039】第1にA部は弾性体1,2およびPZT
3、フレキ4をナット6を用いて強い挟持力で締め付
け、棒状の振動体を形成することである。高効率の振動
体を実現するためには、この挟持力の大きさが重要なパ
ラメータとなるため、A部の強度を十分に保つことが必
要不可欠である。
First, part A is made of elastic bodies 1 and 2 and PZT.
3. To clamp the flexible member 4 with a strong clamping force using the nut 6 to form a rod-shaped vibrator. In order to realize a highly efficient vibrating body, the magnitude of the clamping force is an important parameter, and it is essential to maintain the strength of the portion A sufficiently.

【0040】本実施の形態では振動体の外径がφ10m
mであるので、振動体のQ値をあげるためA部を軸力2
00kgf以上の力で締め付ける必要があった。そこで
A部をφ2.3mmとし、軸強度を上げるためHRC4
0以上の焼き入れを行った。さらに、ナットを締め付け
たときにシャフトに発生する引っ張り、捻り破断強度を
上げるために、軸径が最小となるネジ部5bの谷の径を
大きくすることを目的とし、5b部をM2.3の細目に
した。
In the present embodiment, the outer diameter of the vibrating body is φ10 m.
m, so that the A part has an axial force of 2
It was necessary to tighten with a force of 00 kgf or more. Therefore, part A is made φ2.3 mm, and HRC4 is used to increase the axial strength.
0 or more quenching was performed. Further, in order to increase the tensile and torsional rupture strength generated on the shaft when the nut is tightened, the diameter of the threaded portion 5b at which the shaft diameter is minimized is increased in order to increase the valley diameter. I was fine.

【0041】第2の役割は、B部がモータの支持部とし
て、A部の振動をモータフランジ12に伝えないように
機能していることである。そのために、B部はA部より
細くするとともに長さも適度に調節して曲げ剛性を最適
化し、A部の振動を阻害しないように設計している。図
3では5h部の径をφ1.4mmとし、B部長さを1
3.2mmとした。
The second role is that the portion B functions as a motor support portion so as not to transmit the vibration of the portion A to the motor flange 12. For this purpose, the portion B is designed to be thinner than the portion A and to adjust the length appropriately to optimize the bending rigidity so as not to hinder the vibration of the portion A. In FIG. 3, the diameter of the 5h portion is φ1.4 mm, and the length of the B portion is 1
It was 3.2 mm.

【0042】第3の役割としてモータフランジの位置決
めをし、これによりロータ加圧ばねの圧縮量を設定し、
加圧力を設定する機能がある。そのためにシャフトに位
置決め用突き当て部5dを設けている。モータ取り付け
フランジ12は5c側から挿入するため、5dの外径は
5cの最大径より大きくなければならない。そこで転造
で5d部を大きく盛り上げるために5e、5f部をつぶ
して細かくし、その余肉を5d部に持っていくようにす
るとともに、効率よく5dの径を大きくするため、その
形状をそろばん玉状にした。
The third role is to position the motor flange, thereby setting the amount of compression of the rotor pressure spring,
There is a function to set the pressing force. For this purpose, a positioning abutment 5d is provided on the shaft. Since the motor mounting flange 12 is inserted from the 5c side, the outer diameter of 5d must be larger than the maximum diameter of 5c. In order to greatly increase the 5d portion by rolling, the 5e and 5f portions are crushed and made finer, and the extra thickness is brought to the 5d portion, and the shape of the abacus is increased in order to efficiently increase the diameter of the 5d portion. I made a ball.

【0043】第4の役割として、ネジ部5cはモータ取
付フランジ12とガタなく係合し、該フランジとシャフ
ト5との回転度を出す機能がある。このフランジ12
は、ギア11、ロータ8と係合して、これら部品の同軸
度の精度を維持する上で重要な部品である。
As a fourth role, the screw portion 5c has a function of engaging with the motor mounting flange 12 without play and determining the degree of rotation between the flange and the shaft 5. This flange 12
Is an important part for engaging with the gear 11 and the rotor 8 and maintaining the accuracy of the coaxiality of these parts.

【0044】(第3の実施の形態)図4は第3の実施の
形態を示す。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment.

【0045】本実施の形態では、B部の径を5h、5i
の様に2段階にし、この部分の径および長さを調整する
ことによりB部が最適な支持機能を有するよう設計し
た。
In this embodiment, the diameter of the portion B is 5h, 5i
By adjusting the diameter and length of this portion in two steps as described above, the portion B was designed to have an optimal support function.

【0046】なお、B部の長さについては、モータの大
きさにより制限を受けるのであまり大きく変えられるパ
ラメータではないのでこのような工夫をした。
The length of the portion B is limited by the size of the motor and is not a parameter that can be changed so much.

【0047】本実施の形態では、5i部はφ1.4m
m、長さ1.8mm、5h部はφ1.2mmとし、これ
らの境界部は絞り易いように15度のテーパを施した。
なお、全長は図3に示す第2の実施の形態と同じく1
3.2mmとした。
In this embodiment, the 5i portion is φ1.4 m
m, length 1.8 mm, 5 h portion was φ1.2 mm, and these boundaries were tapered at 15 degrees to facilitate drawing.
The total length is 1 as in the second embodiment shown in FIG.
It was 3.2 mm.

【0048】このようにシャフトに段差をつけるさらな
るメリットとして、ヘッダー加工時に2段絞りができる
ので、5h部をさらに細くできるという点がある。通
常、本実施の形態のように高炭素で硬いSCM435の
様な材料の場合、減面率の制限から図3に示す第2の実
施の形態のシャフトの形状では、5h部はφ1.5〜
1.6mm程度が限界であったが、図4に示す本実施の
形態では、φ1.2mmが実現でき、B部の設計の自由
度が広がった。
As a further merit of forming a step on the shaft as described above, a two-step drawing can be performed at the time of header processing, so that the 5h portion can be further narrowed. Normally, in the case of a material such as SCM435 which is high carbon and hard as in the present embodiment, the shape of the shaft according to the second embodiment shown in FIG.
Although the limit was about 1.6 mm, in the present embodiment shown in FIG. 4, φ1.2 mm could be realized, and the degree of freedom in designing the portion B was widened.

【0049】なお、本実施の形態ではB部は2段にした
が、これに限らず支持機能を最適化するために何段に形
成しても良い。
In the present embodiment, the portion B is provided in two stages. However, the present invention is not limited to this, and any portion may be formed in order to optimize the support function.

【0050】(第4の実施の形態)図5は第4の実施の
形態を示す。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a fourth embodiment.

【0051】本実施の形態ではシャフト中央部のフラン
ジ5aのB部側に溝深さ約0.2mm、山数12のセレ
ーション5jを設けた。これは、振動体を組み立てる際
にこのセレーションを治具とかみ合わせ、組み立てやす
くするためのものである。以下に振動体の組み立て法に
ついて述べる。
In this embodiment, a serration 5j having a groove depth of about 0.2 mm and 12 peaks is provided on the B side of the flange 5a at the center of the shaft. This is to make the serrations engage with the jig when assembling the vibrating body to facilitate the assembling. Hereinafter, a method of assembling the vibrator will be described.

【0052】振動体の構成は前述したように、弾性体
1,2で積層PZT3およびフレキ4を挟み込み、シャ
フトのフランジ5aとナット6とでこれらの部材を締め
付ける構成になっている。このとき、弾性体1には図7
に示すように2つの対向した2面取部1a,1bと1
c,1dとがあり、これが第1の振動モードの振動方向
と直交するように位置決めをする必要がある。また、当
然ながら積層PZT3とフレキ4とは電極の関係がある
ので相対位置関係は決まっている。
As described above, the vibrating body has a structure in which the laminated PZT 3 and the flexible member 4 are sandwiched by the elastic members 1 and 2 and these members are fastened by the flange 5a and the nut 6 of the shaft. At this time, FIG.
As shown in the figure, two opposed chamfers 1a, 1b and 1
c and 1d, which need to be positioned so that they are orthogonal to the vibration direction of the first vibration mode. In addition, since the laminated PZT 3 and the flexible 4 have an electrode relationship, the relative positional relationship is determined.

【0053】すなわち、弾性体1、積層PZT3、フレ
キ4との相対位置関係は決められており、これが振動体
組み立て時にずれると振動体の性能は著しく低下する。
従来例(図8)の振動体は弾性体1にネジが切ってある
ので、組立の際弾性体1の外周部をクランプし、PZT
3、弾性体2を外径かん合する治具でこれらの部品の同
軸度を出し、弾性体2の端面を弾性体1側へ軽く押さえ
ながらシャフト5を弾性体2側から挿入し、シャフト5
を弾性体1にねじ込んで必要なトルクで締め付けてい
た。弾性体2の端面を軽く押さえたのは、シャフトをね
じ込むとき弾性体2がシャフトの座面との摩擦力で回転
し、PZT等も一緒ににずれてしまうことを防止するた
めである。
That is, the relative positional relationship between the elastic body 1, the laminated PZT 3, and the flexible member 4 is determined. If the relative positional relationship is shifted during the assembly of the vibrating body, the performance of the vibrating body is significantly reduced.
Since the vibrating body of the conventional example (FIG. 8) has a thread cut into the elastic body 1, the outer peripheral part of the elastic body 1 is clamped at the time of assembly, and PZT
3. A jig for engaging the outer diameter of the elastic body 2 is used to determine the coaxiality of these components, and the shaft 5 is inserted from the elastic body 2 side while lightly pressing the end surface of the elastic body 2 toward the elastic body 1.
Was screwed into the elastic body 1 and tightened with a required torque. The reason why the end surface of the elastic body 2 is lightly pressed is to prevent the elastic body 2 from rotating due to the frictional force with the bearing surface of the shaft when the shaft is screwed, and to prevent PZT or the like from being shifted together.

【0054】しかし、本実施の形態ではシャフトと弾性
体1とはがたを有した嵌合になっているので、組立の際
に弾性体1を保持して組み立てることはできない。そこ
で、図6の様にシャフトを逆さにし、シャフトフランジ
のセレーション部5jを治具と係合させ(治具にもシャ
フトと合うようにセレーションが施されている)、弾性
体1、PZT3、フレキ4、弾性体2を図の様にシャフ
ト5に挿入して治具16a,16bによりD方向に予圧
をかけながらナット6を締め付けることにより、ナット
締め付け時にシャフトも一緒に回転してしまうことを防
止し、組み立て作業性を向上させることができた。
However, in this embodiment, since the shaft and the elastic body 1 are fitted with a play, it is not possible to hold the elastic body 1 during assembly. Therefore, as shown in FIG. 6, the shaft is turned upside down, and the serration portion 5j of the shaft flange is engaged with the jig (the serration is also applied to the jig so that the jig also matches the shaft), and the elastic body 1, PZT3, flexible 4. By inserting the elastic body 2 into the shaft 5 as shown in the figure and tightening the nut 6 while applying a preload in the D direction by the jigs 16a and 16b, the shaft is prevented from rotating together when the nut is tightened. As a result, the assembly workability was improved.

【0055】ここで前記のセレーション5jは、ナット
6締め付け時に引っかかり力が大きくなるような方向に
傾斜を設定しており、また、図には示さなかったが、前
記各部材1〜4の同軸度を出すための治具も用いて組み
立てていることは言うまでもない。
Here, the serrations 5j are inclined in such a direction as to increase the catching force when the nut 6 is tightened, and although not shown in the drawing, the coaxiality of each of the members 1 to 4 is set. Needless to say, the assembly is also performed using a jig for putting out.

【0056】また、セレーション5jとしては、図5の
(C)に示すように、セレーションをアヤメローレット
としてもよく、この場合、同時に組み立て治具15のシ
ャフト受け面にも同様のローレットを施す。さらに、他
の例としては、図には示さないが凹凸面としてのセレー
ション5jに代えて、凹凸面を5〜20S程度の面粗度
に面粗しをしても同様の効果がある。
As the serrations 5j, as shown in FIG. 5C, the serrations may be iris knurls. In this case, the same knurls are applied to the shaft receiving surface of the assembly jig 15 at the same time. Further, as another example, although not shown in the drawing, the same effect can be obtained by roughening the uneven surface to a surface roughness of about 5 to 20S instead of the serration 5j as the uneven surface.

【0057】なお、本実施の形態ではシャフトの材料と
してSK4F材およびSCM435のみについて記した
が、これらの材料に限らず金属材料または強化プラスチ
ックなどの高分子材料でも良い。ただし、ヘッダー加工
および転造加工をする場合は、材料の延性および靱性の
ある材料が好ましく、例えばクロムモリブデン鋼(SC
M415、SCM445など)、ニッケルクロムモリブ
デン鋼、黄銅(73系)、ステンレス材(SUS30
4)、炭素鋼(S45Cなど)、チタン、耐熱鋼(イン
コネルなど)などが加工性に優れている。特に、シャフ
トに強度が要求される場合は焼入れのできる材料が望ま
しい。
In this embodiment, only the SK4F material and the SCM435 are described as the material of the shaft. However, the material is not limited to these materials, and a metal material or a polymer material such as a reinforced plastic may be used. However, in the case of performing header processing and rolling processing, a material having ductility and toughness is preferable. For example, chromium molybdenum steel (SC
M415, SCM445, etc.), nickel chromium molybdenum steel, brass (73 series), stainless steel (SUS30
4), carbon steel (such as S45C), titanium, and heat-resistant steel (such as Inconel) have excellent workability. In particular, when strength is required for the shaft, a material that can be hardened is desirable.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上述べてきたように、請求項1〜6に
係る発明によれば以下のような効果がある。
As described above, the first to sixth aspects of the present invention have the following effects.

【0059】1)弾性体のネジ部を廃止できるため、振
動体の加工工数の大幅低減が可能となり、振動型アクチ
ュエータの大幅なコストダウンが可能となった。
1) Since the thread portion of the elastic body can be eliminated, the man-hour for processing the vibrating body can be greatly reduced, and the cost of the vibrating actuator can be greatly reduced.

【0060】2)シャフト部材のフランジ部またはナッ
ト部材に、回転に抵抗となるような凹、凸を施すことに
より、シャフトフランジの径が小さくても十分な締め付
けトルクを加えることが可能になるので、シャフト部材
の最大径と最小径の差を小さくでき、加工工数削減が可
能になるのでシャフト部材のコストを下げることができ
た。
2) By providing the flange portion or the nut member of the shaft member with a concave or convex so as to resist rotation, a sufficient tightening torque can be applied even if the diameter of the shaft flange is small. The difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the shaft member can be reduced, and the number of processing steps can be reduced, so that the cost of the shaft member can be reduced.

【0061】3)シャフト部材をヘッダー加工、転造加
工に形成することが可能になり、シャフト部材の更なる
コストダウンが実現できた。
3) The shaft member can be formed by header processing and rolling processing, and the cost of the shaft member can be further reduced.

【0062】4)シャフト部材の細径側シャフト部に太
さの異なる段部を設けることにより、シャフト部材の長
さに制限を受けず最適な支持形状の設計が容易になっ
た。
4) Providing steps with different thicknesses on the small-diameter shaft portion of the shaft member facilitates the design of an optimal support shape without restriction on the length of the shaft member.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の振動波モータの断
面図。
FIG. 1 is a sectional view of a vibration wave motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の振動波モータの断
面図。
FIG. 2 is a sectional view of a vibration wave motor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】図2のシャフトの側面図。FIG. 3 is a side view of the shaft of FIG. 2;

【図4】本発明の第3の実施の形態のシャフトの側面
図。
FIG. 4 is a side view of a shaft according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態を示し、(a)はシ
ャフトの側面図、(b)はシャフトフランジ部の拡大
図、(c)は変形例のフランジ部拡大図。
5A and 5B show a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a side view of a shaft, FIG. 5B is an enlarged view of a shaft flange, and FIG.

【図6】振動体の組立状態を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing an assembled state of the vibrating body.

【図7】第1の弾性体を示し、(a)は平面図、(b)
は(a)のF−F’線に沿った断面図。
FIG. 7 shows a first elastic body, (a) is a plan view, (b)
FIG. 3A is a cross-sectional view along the line FF ′ in FIG.

【図8】従来の振動波モータの断面図。FIG. 8 is a sectional view of a conventional vibration wave motor.

【図9】従来のリング型振動波モータの断面図。FIG. 9 is a sectional view of a conventional ring-type vibration wave motor.

【図10】第2の実施の形態におけるヘッダー加工を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing header processing according to the second embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の弾性体 2…第2の弾性体 3…積層PZT 4…フレキ(フレキシブルプリント配線板) 5…シャフト 6…ナット 7…摩擦リング 8…ロータ 9…バネケース 10…ボールベアリング 11…ギア 12…振動波モータフランジ 13…ナット 14…バネ 15…組み立て治具 16…組み立て治具 17…組み立て治具 20…振動体 21…ロータ 22…シャフト 23…加圧バネ 24…振動波モータカバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st elastic body 2 ... 2nd elastic body 3 ... Laminated PZT 4 ... Flexible (flexible printed wiring board) 5 ... Shaft 6 ... Nut 7 ... Friction ring 8 ... Rotor 9 ... Spring case 10 ... Ball bearing 11 ... Gear DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Vibration wave motor flange 13 ... Nut 14 ... Spring 15 ... Assembly jig 16 ... Assembly jig 17 ... Assembly jig 20 ... Vibration body 21 ... Rotor 22 ... Shaft 23 ... Pressure spring 24 ... Vibration wave motor cover

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の弾性体と第2の弾性体により電気
−機械エネルギー変換素子を両側から挟み込み、これら
の部材の中心部分を通るシャフト部材により前記第1の
弾性体と第2の弾性体を両側から締め付けた振動体と、
前記第1の弾性体の駆動面に接触し、前記振動体と相対
的に移動する接触体とを有する振動型アクチュエータに
おいて、 前記シャフト部材は、他の部分より径の大きなフランジ
部と、締めつけナット部材に螺合するネジ部とを有し、
該フランジ部と前記ネジ部に螺合するナット部材により
前記エネルギー変換素子および第1、第2の弾性体を挟
持したことを特徴とする振動型アクチュエータ。
An electro-mechanical energy conversion element is sandwiched between a first elastic body and a second elastic body from both sides, and the first elastic body and the second elastic body are sandwiched by a shaft member passing through a central portion of these members. A vibrating body that tightens the body from both sides,
In a vibration-type actuator having a contact body that comes into contact with a driving surface of the first elastic body and moves relatively to the vibration body, the shaft member includes a flange portion having a larger diameter than other portions, and a tightening nut. A screw portion to be screwed to the member,
A vibration-type actuator, wherein the energy conversion element and the first and second elastic members are sandwiched between the flange portion and a nut member screwed to the screw portion.
【請求項2】 前記シャフトには前記振動体を挟持する
第1シャフト部と、前記フランジ部をのぞき、前記第1
シャフト部よりも径の細い第2シャフト部とを有するこ
とを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエー
タ。
2. The first shaft portion for holding the vibrating body on the shaft and the first shaft portion except for the flange portion.
The vibration type actuator according to claim 1, further comprising a second shaft portion having a smaller diameter than the shaft portion.
【請求項3】 前記第2シャフト部は、径の異なる複数
の段部で構成されていることを特徴とする請求項第1ま
たは2に記載の振動型アクチュエータ。
3. The vibration-type actuator according to claim 1, wherein the second shaft portion includes a plurality of steps having different diameters.
【請求項4】 前記シャフト部材は、ヘッダー加工およ
び転造加工により形成されたことを特徴とする請求項
1、2または3に記載の振動型アクチュエータ。
4. The vibration type actuator according to claim 1, wherein the shaft member is formed by header processing and rolling processing.
【請求項5】 前記シャフト部材のフランジ部または前
記ねじ部材の少なくとも一方の開放側面は、治具との当
接でネジ締め時の抵抗になる凹、凸面に形成されている
ことを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の振
動型アクチュエータ。
5. A flange portion of the shaft member or at least one open side surface of the screw member is formed as a concave or convex surface which becomes a resistance at the time of screw tightening by contact with a jig. The vibration type actuator according to claim 1, 2, 3, or 4.
【請求項6】 前記シャフト部材のフランジ部に形成し
た凹、凸は、ネジ締め時の抵抗になる方向に傾斜を設け
たセレーションであることを特徴とする請求項5に記載
の振動型アクチュエータ。
6. The vibration-type actuator according to claim 5, wherein the concave and convex portions formed on the flange portion of the shaft member are serrations provided with an inclination in a direction that becomes a resistance at the time of screw tightening.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354850A (en) * 2001-05-24 2002-12-06 Canon Inc Oscillatory wave drive unit and manufacturing method therefor
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