JP2003209983A - Oscillator and oscillation wave driver - Google Patents
Oscillator and oscillation wave driverInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は振動波駆動装置に関
するものであり、特に棒状振動波駆動装置の振動体の構
造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 wave driving device, and more particularly to a structure of a vibrating body of a rod-shaped vibration wave driving device.
【0002】[0002]
【従来の技術】振動波駆動装置の一つである振動波モー
タは、カメラレンズ駆動用途等への製品応用がなされて
おり、円環型のものと棒状型のものが存在する。2. Description of the Related Art A vibration wave motor, which is one of the vibration wave driving devices, has been used as a product for driving a camera lens or the like, and there are an annular type and a rod type.
【0003】図8はカメラレンズ駆動用に用いられてい
る振動波モータの構成図である。図9(a)は図8の振
動波モータに用いられている振動体の構成図であり、図
9(b)はこの振動体の振動モードを示した図である。FIG. 8 is a block diagram of a vibration wave motor used for driving a camera lens. 9A is a configuration diagram of a vibrating body used in the vibration wave motor of FIG. 8, and FIG. 9B is a diagram showing a vibration mode of the vibrating body.
【0004】これらの図において、111は第1の弾性
体、112は第2の弾性体、113は電気−機械エネル
ギー変換素子である積層圧電素子である。115はシャ
フトであり、第1の弾性体111、第2の弾性体112
および積層圧電素子113の中心部を貫通し、先端部が
後述する固定フランジ121に結合されている。このシ
ャフト115の他端部にはねじ部が設けられており、ナ
ット115aを螺合させることで、シャフト115の中
部に設けられたフランジ部とナット115aとの間に配
置された第1の弾性体111、第2の弾性体112およ
び圧電素子113を所定の力によって挟持固定する。In these figures, 111 is a first elastic body, 112 is a second elastic body, and 113 is a laminated piezoelectric element which is an electro-mechanical energy conversion element. Reference numeral 115 denotes a shaft, which includes a first elastic body 111 and a second elastic body 112.
Further, the central portion of the laminated piezoelectric element 113 is penetrated, and the tip end portion is coupled to a fixing flange 121 described later. A threaded portion is provided at the other end of the shaft 115, and the first elastic member arranged between the flange portion provided in the central portion of the shaft 115 and the nut 115a is provided by screwing the nut 115a. The body 111, the second elastic body 112, and the piezoelectric element 113 are clamped and fixed by a predetermined force.
【0005】118はロータであり、外周部に接触幅が
小さく、かつ、適度なバネ性を有する接触バネを有して
おり、この接触バネが第1の弾性体111の上面に設け
られた摩擦部材122に接触する。119はモータの出
力を伝達するギアである。ロータ118、ギア119の
一方に凹部を、他方に凸部が設けられており、この凹部
と凸部とを係合させることで、ロータ118とギア11
9は回転方向において互いに規制される。120は加圧
バネであり、ロータ118とギア119との間に配置さ
れ、ロータ118を摩擦部材122に加圧接触させるた
めの加圧力を付与している。121は固定フランジであ
り、モータに固定されることで振動波モータ全体を固定
する。Reference numeral 118 denotes a rotor, which has a contact spring having a small contact width on the outer peripheral portion and having an appropriate spring property, and the contact spring is provided on the upper surface of the first elastic body 111. Contact the member 122. Reference numeral 119 is a gear that transmits the output of the motor. A concave portion is provided on one side of the rotor 118 and the gear 119, and a convex portion is provided on the other side. By engaging the concave portion and the convex portion, the rotor 118 and the gear 11 are provided.
9 are mutually regulated in the rotation direction. Reference numeral 120 denotes a pressure spring, which is arranged between the rotor 118 and the gear 119, and applies a pressing force for bringing the rotor 118 into pressure contact with the friction member 122. A fixing flange 121 is fixed to the motor to fix the entire vibration wave motor.
【0006】積層圧電素子113は電極が2つの電極群
にグループ化されており、不図示の電源からそれぞれの
電極群に位相の異なる交流電界を印加すると、振動体に
は図9(b)に示す姿勢の曲げ振動と、変位方向がこの
振動と直交する曲げ振動とが励振される。この印加電界
の位相を調整することにより、2つの振動間に90度の
時間的な位相差を与えることができ、この結果、振動体
は軸周りを回転する首振り運動を行い、これに接触する
ロータ118を回転駆動させる。Electrodes of the laminated piezoelectric element 113 are grouped into two electrode groups. When an alternating electric field having a different phase is applied to each of the electrode groups from a power source (not shown), the vibrating body is shown in FIG. 9 (b). The bending vibration in the posture shown and the bending vibration whose displacement direction is orthogonal to this vibration are excited. By adjusting the phase of this applied electric field, it is possible to give a 90-degree phase difference between the two vibrations, and as a result, the vibrating body makes a swinging motion that rotates around the axis and makes contact with it. The rotor 118 is driven to rotate.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図8に示した棒状振動
波モータは、ロータの径方向の大きさを小さくし、小型
化を達成したものであるが、このような棒状振動体モー
タよりも更に小さくし、製造コストも抑えたいという要
望がある。この要望に応えるためにモータの長さを短く
し、比較的コストが高い圧電素子を小径、薄型にしてロ
ーコスト化を実現しようとするものが提案されている。
これを図10に示す。The rod-shaped vibrating wave motor shown in FIG. 8 achieves miniaturization by reducing the size of the rotor in the radial direction. There is a demand to further reduce the manufacturing cost. In order to meet this demand, it has been proposed to reduce the length of the motor and to make the piezoelectric element, which is relatively high in cost, small in diameter and thin, to realize low cost.
This is shown in FIG.
【0008】図10(a)は振動体の構成図であり、図
10(b)はこの振動体の振動モードを示した図であ
る。小型化を図るために、図10(a)に示すようにフラ
ンジ状(ディスク状)弾性体134と圧電素子133を
第1の弾性体131、第2の弾性体132で挟持固定し
て振動体を構成し、フランジ状の突出部に駆動面を設け
て、ロータを第1の弾性体の外周部に配置する構成にし
た。FIG. 10A is a configuration diagram of the vibrating body, and FIG. 10B is a diagram showing a vibration mode of the vibrating body. In order to reduce the size, as shown in FIG. 10A, the flange-shaped (disk-shaped) elastic body 134 and the piezoelectric element 133 are sandwiched and fixed by the first elastic body 131 and the second elastic body 132, and the vibrating body is formed. The drive surface is provided on the flange-shaped protrusion, and the rotor is arranged on the outer peripheral portion of the first elastic body.
【0009】しかしながら、このようなモータは従来の
棒状振動型モータよりも、やはり小型化に伴い振動速度
が小さくなる傾向が現れてしまう。したがって小型化を
行っても出力トルクを従来と同様に保持できるような改
良を行う余地があると思われる。However, such a motor tends to have a smaller vibration speed as the size becomes smaller than that of the conventional rod-shaped vibration motor. Therefore, it seems that there is room for improvement so that the output torque can be maintained as in the conventional case even if the size is reduced.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、弾性体間に電気−機械エネルギー変換素
子を固定し、該電気−機械エネルギー変換素子に駆動振
動を印加することによって曲げ振動を励起する振動体
と、該振動体に接触する回転子と、を有する振動波駆動
装置において、該弾性体は、該振動体の軸と直交する方
向に延びたフランジ状弾性部を有し、該フランジ状弾性
部の厚み方向における両面に振動変位拡大用の溝が設け
られていることを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, an electro-mechanical energy conversion element is fixed between elastic bodies, and driving vibration is applied to the electro-mechanical energy conversion element. In a vibration wave driving device having a vibrating body for exciting bending vibration and a rotor in contact with the vibrating body, the elastic body has a flange-shaped elastic portion extending in a direction orthogonal to the axis of the vibrating body. However, grooves for enlarging vibration displacement are provided on both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic portion.
【0011】フランジ状弾性部の厚み方向における両面
に溝を設ける構成にすることで、フランジ状弾性部の外
周部での面外変位を拡大させ、出力を高めることができ
る。By providing the grooves on both sides in the thickness direction of the flange-shaped elastic portion, the out-of-plane displacement at the outer peripheral portion of the flange-shaped elastic portion can be increased and the output can be increased.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1に本発明
の第1の実施形態にかかる振動波駆動装置の振動体の断
面図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 shows a sectional view of a vibrating body of a vibration wave driving device according to a first embodiment of the present invention.
【0013】1は中空円柱状の第1の弾性体1で、真鍮
等の振動減損失の小さい材料で構成されている。2は平
たい円柱状の第2の弾性体2であり、第1の弾性体1と
同様に振動減衰損失が小さい材料で構成されている。4
は振動体の軸方向と直交する方向に延びたフランジ状
(円盤状)弾性体であり、5はシャフトである。A hollow cylindrical first elastic body 1 is made of a material such as brass having a small vibration loss. Reference numeral 2 denotes a flat columnar second elastic body 2, which, like the first elastic body 1, is made of a material having a small vibration damping loss. Four
Is a flange-shaped (disc-shaped) elastic body extending in a direction orthogonal to the axial direction of the vibrating body, and 5 is a shaft.
【0014】シャフト5の一端にはねじ部が設けられて
おり、第2の弾性体2をシャフト5のねじ部に螺合させ
ることにより、第1の弾性体1、フランジ状弾性体4お
よび積層圧電素子3とが、シャフト5のフランジ部と第
2の弾性体2との間で一体的に挟持固定されている。A threaded portion is provided at one end of the shaft 5, and the second elastic body 2 is screwed into the threaded portion of the shaft 5, whereby the first elastic body 1, the flange-shaped elastic body 4 and the laminated body are laminated. The piezoelectric element 3 is integrally sandwiched and fixed between the flange portion of the shaft 5 and the second elastic body 2.
【0015】このフランジ状弾性体4は耐摩耗性を有す
る材料で構成されており、外周近傍の面で不図示のロー
タと接触し、ロータを回転駆動させる。ロータと接触す
るフランジ状弾性体4の摺動面は、隣接する第1の弾性
体1および圧電素子3の外径よりも外側に位置してい
る。The flange-shaped elastic body 4 is made of a material having wear resistance, and contacts the rotor (not shown) on the surface near the outer periphery to drive the rotor to rotate. The sliding surface of the flange-shaped elastic body 4 that contacts the rotor is located outside the outer diameters of the first elastic body 1 and the piezoelectric element 3 that are adjacent to each other.
【0016】シャフト5は先端部が不図示の装置に固定
され、振動体を支えるための支持ピンとして作用する。
シャフト5のうちフランジ状弾性体4よりもロータ側に
延びた部分は、一部が十分に細く形成されており、振動
体が発生する振動を吸収して振動が被駆動装置等へ伝搬
するのを防止できるように構成されている。The shaft 5 has its tip fixed to a device (not shown) and acts as a support pin for supporting the vibrating body.
A part of the shaft 5 extending toward the rotor side of the flange-shaped elastic body 4 is formed to be sufficiently thin so that the vibration generated by the vibrating body is absorbed and the vibration propagates to the driven device or the like. It is configured to prevent.
【0017】なお、便宜上、振動体の軸方向においてフ
ランジ状弾性体を挟んで第1の弾性体を備えた側を上
側、第2の弾性体を備えた側を下側として説明を行う。For the sake of convenience, the description will be made with the side having the first elastic body sandwiching the flange-shaped elastic body in the axial direction of the vibrating body as the upper side and the side having the second elastic body as the lower side.
【0018】本実施の形態において、フランジ状弾性体
4を境にして上側に位置する第1の弾性体1の直径を小
径とし、下側に位置する圧電素子3および第2の弾性体
2の直径を大径としている。これによりフランジ状弾性
体4を境として、振動体の上側が下側よりも曲げ振動に
対する剛性が大きくなり、フランジ状弾性体4を境とし
た両側での動剛性が大きく異なるよう構成されている。In this embodiment, the diameter of the first elastic body 1 located on the upper side of the flange-shaped elastic body 4 is made smaller, and the diameter of the piezoelectric element 3 and the second elastic body 2 located on the lower side of the elastic body 1 is reduced. The diameter is large. Thus, the upper side of the vibrating body has greater rigidity against bending vibration than the lower side with the flange-shaped elastic body 4 as a boundary, and the dynamic rigidity on both sides with the flange-shaped elastic body 4 as a boundary is significantly different. .
【0019】このようにフランジ状弾性体4を中心とし
て軸方向両側の外径を異なる非対称形状とすると、例え
ば紙面と平行な面において、積層圧電素子3に駆動信号
を印加すると、振動体は2種類の1次の曲げ振動モード
を得ることができる。具体的にはフランジ状弾性体4の
下側が大きく変形する振動モードと、フランジ状弾性体
4の上側が大きく変形する振動モードとなる。つまり同
じ変位方向の曲げ振動であっても、振動体の両端の変位
する相対的割合が全く異なる2つの振動モードを励起す
ることができる。If the outer diameters on both sides in the axial direction with respect to the flange-shaped elastic body 4 are different and have different asymmetrical shapes, for example, when a drive signal is applied to the laminated piezoelectric element 3 in a plane parallel to the paper surface, the vibrating body becomes 2 It is possible to obtain a first-order bending vibration mode of a kind. Specifically, there are a vibration mode in which the lower side of the flange-shaped elastic body 4 is largely deformed and a vibration mode in which the upper side of the flange-shaped elastic body 4 is greatly deformed. That is, even with bending vibrations in the same displacement direction, it is possible to excite two vibration modes in which the relative rates of displacement at both ends of the vibrating body are completely different.
【0020】本実施形態における振動体は、フランジ状
弾性体4を中心として軸方向両側の動剛性を大きく異な
らせており、フランジ状弾性体4の近傍の曲げ振動によ
る変位は小さいものとなる。したがってフランジ状弾性
体の近傍に圧電素子3を配置すれば、圧電素子3の歪み
を小さく抑えることができ、内部損失の小さいエネルギ
ー効率の高い棒状振動体を提供することができる。In the vibrating body of this embodiment, the dynamic rigidity on both sides in the axial direction with respect to the flange-shaped elastic body 4 is greatly different, and the displacement due to bending vibration in the vicinity of the flange-shaped elastic body 4 is small. Therefore, by disposing the piezoelectric element 3 in the vicinity of the flange-shaped elastic body, it is possible to suppress the distortion of the piezoelectric element 3 to be small, and it is possible to provide a rod-shaped vibrating body with a small internal loss and a high energy efficiency.
【0021】また、ロータを第1の弾性体1の外側に配
置して振動波駆動装置を小型化することができ、突出し
たフランジ状弾性体4を金属で構成すれば、ここに歪み
が集中しても金属材料の減衰特性は圧電素子に比べて優
れているため、内部損失の増加は最小限にとどまり効率
の良い短い振動体が構成できる。Further, the rotor can be arranged outside the first elastic body 1 to reduce the size of the vibration wave driving device, and if the protruding flange-shaped elastic body 4 is made of metal, the strain is concentrated here. However, since the damping property of the metal material is superior to that of the piezoelectric element, the increase of internal loss is minimized, and a highly efficient short vibrating body can be configured.
【0022】しかし、上述したように、このような振動
波モータは従来の棒状振動型モータよりも、やはり小型
化に伴い振動速度が小さくなる傾向が現れてしまう。However, as described above, such a vibration wave motor tends to have a smaller vibration speed as the size becomes smaller than that of the conventional rod-shaped vibration motor.
【0023】そこでフランジ状弾性体4のロータとの摺
動面と、摺動面の反対側の面に、振動変位拡大用の凹型
溝7を設けた。摺動面側に設けられた凹型溝7は、ロー
タとの摺動部よりも内周側に設けられる。Therefore, a concave groove 7 for enlarging vibration displacement is provided on the sliding surface of the flange-shaped elastic body 4 with respect to the rotor and on the surface opposite to the sliding surface. The concave groove 7 provided on the sliding surface side is provided on the inner peripheral side of the sliding portion with the rotor.
【0024】図2に、図1で示すフランジ状弾性体4を
上面から見た図を示しており、溝7がフランジ状弾性体
と同心円上に円周形状で設けられている。この溝7によ
って、フランジ状弾性体4の外周部での振動による面外
変位が拡大される。図2に示した溝7は円周形状である
が、溝の形状はこれに限られるものではなく、振動体の
固有振動数の調整を考慮した形状を設計すればよい。FIG. 2 shows a plan view of the flange-shaped elastic body 4 shown in FIG. 1, in which a groove 7 is provided in a circumferential shape concentric with the flange-shaped elastic body. The groove 7 expands the out-of-plane displacement due to the vibration at the outer peripheral portion of the flange-shaped elastic body 4. Although the groove 7 shown in FIG. 2 has a circumferential shape, the shape of the groove is not limited to this, and the shape may be designed in consideration of adjustment of the natural frequency of the vibrating body.
【0025】また、ロータが摺動する振動体の摺動面に
は、ラップ加工等による面仕上げ加工を行う必要がある
が、フランジ状弾性体4の摺動面に溝7を設けることに
より、ラップ加工を施す面積を縮小でき、ラップ加工時
間を短縮することにもなる。Further, the sliding surface of the vibrating body on which the rotor slides needs to be surface-finished by lapping or the like. By providing the groove 7 on the sliding surface of the flange-shaped elastic body 4, The lapping area can be reduced, and the lapping time can be shortened.
【0026】(第2の実施形態)図3は本発明の第2の
実施形態にかかる振動波駆動装置の振動体の断面図を示
す。(Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional view of a vibrating body of a vibration wave driving device according to a second embodiment of the present invention.
【0027】11は第1の弾性体、12は第2の弾性
体、13は積層圧電素子であり、14はフランジ状弾性
体である。Reference numeral 11 is a first elastic body, 12 is a second elastic body, 13 is a laminated piezoelectric element, and 14 is a flange-shaped elastic body.
【0028】図1の振動体と異なる点は、フランジ状弾
性体14を中心に上下対称形状となるように振動体が構
成されている点である。フランジ状弾性体14を中心に
上下対称に構成することで、振動体に駆動信号を印加し
た際には、フランジ状弾性体14の厚み方向両面に発生
する歪みの絶対値分布が対称となる。The difference from the vibrating body of FIG. 1 is that the vibrating body is configured so as to have a vertically symmetrical shape around the flange-shaped elastic body 14. By configuring the flange-shaped elastic body 14 vertically symmetrically, when a drive signal is applied to the vibrating body, the absolute value distribution of strain generated on both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic body 14 becomes symmetrical.
【0029】フランジ状弾性体14の外周部での面外変
位を最大限大きくするために、溝17は駆動に供する振
動モードを励振したときの歪みが大きい場所に設けてあ
る。本実施形態における振動体は、駆動に供する振動モ
ードを励起したときの歪みは上下対称に発生するので、
溝17もフランジ状弾性体14の上下両面において対称
に形成されている。In order to maximize the out-of-plane displacement at the outer peripheral portion of the flange-shaped elastic body 14, the groove 17 is provided in a place where distortion is large when the vibration mode used for driving is excited. In the vibrating body according to the present embodiment, the distortion when the vibration mode used for driving is excited is generated vertically symmetrically,
The grooves 17 are also formed symmetrically on both upper and lower surfaces of the flange-shaped elastic body 14.
【0030】なお、フランジ状弾性体14には図2の円
周溝7と同様形状である溝17が刻まれている。The flange-shaped elastic body 14 is provided with a groove 17 having the same shape as the circumferential groove 7 of FIG.
【0031】これらの円周溝17が、フランジ状弾性体
14の外周部での面外変位を大きくする役割を担うと共
に、フランジ状弾性体14のラップ加工時間を短縮する
ことができる。また、フランジ状弾性体14の厚み方向
両面を対称形状にすることによって、加工時の反りを減
少させる効果も有する。These circumferential grooves 17 play a role of increasing the out-of-plane displacement at the outer peripheral portion of the flange-shaped elastic body 14 and can shorten the lapping time of the flange-shaped elastic body 14. Further, by making both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic body 14 symmetrical, there is also an effect of reducing warpage during processing.
【0032】(第3の実施形態)図4は本発明の第3の
実施形態にかかる振動波駆動装置の振動体の断面図を示
す。(Third Embodiment) FIG. 4 is a sectional view of a vibrating body of a vibration wave driving device according to a third embodiment of the present invention.
【0033】21は第1の弾性体、22は第2の弾性
体、23は積層圧電素子、24はフランジ状弾性体であ
る。このフランジ状弾性体24には、円周形状の溝27
が刻まれている。Reference numeral 21 is a first elastic body, 22 is a second elastic body, 23 is a laminated piezoelectric element, and 24 is a flange-shaped elastic body. The flange-shaped elastic body 24 has a circumferential groove 27.
Is engraved.
【0034】本実施の形態では、図1に示した振動体と
同様、フランジ状弾性体24を中心に上下非対称に振動
体が構成されている。フランジ状弾性体24を中心に上
下非対称に構成することで、振動体に駆動信号を印加し
た際には、フランジ状弾性体24の厚み方向両面に発生
する歪みの絶対値分布が非対称となる。In this embodiment, similarly to the vibrating body shown in FIG. 1, the vibrating body is vertically asymmetrical about the flange-shaped elastic body 24. By configuring the flange-shaped elastic body 24 to be vertically asymmetrical, when a drive signal is applied to the vibrating body, the absolute value distribution of strain generated on both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic body 24 becomes asymmetric.
【0035】フランジ状弾性体24の外周部での面外変
位を最大限大きくするために、溝27は駆動に供する振
動モードを励振したときの歪みが大きい場所に設けてあ
る。本実施形態における振動体は、駆動に供する振動モ
ードを励起したときの歪みは上下非対称に発生するの
で、溝27もフランジ状弾性体24の上下両面において
非対称に形成されている。In order to maximize the out-of-plane displacement at the outer peripheral portion of the flange-shaped elastic body 24, the groove 27 is provided in a place where the strain is large when the vibration mode used for driving is excited. In the vibrating body according to the present embodiment, when the vibration mode used for driving is excited, distortion is generated asymmetrically in the vertical direction, and therefore the groove 27 is also formed asymmetrically in both upper and lower sides of the flange-shaped elastic body 24.
【0036】これらの円周溝27も、フランジ状弾性体
24の外周部での面外変位を大きくする役割を担うと共
に、フランジ状弾性体14のラップ加工時間を短縮する
ことができる。These circumferential grooves 27 also play a role of increasing the out-of-plane displacement at the outer peripheral portion of the flange-shaped elastic body 24 and can reduce the lapping time of the flange-shaped elastic body 14.
【0037】図5に示した振動体は、図1の振動体とほ
ぼ同様のものであるが、フランジ状弾性体104に変位
拡大用の溝が設けられていない点が図1の振動体と異な
る。図5に示す振動体に駆動に供する振動モードを励振
したときの、フランジ状弾性体24の歪みの絶対値分布
を図6に示す。The vibrating body shown in FIG. 5 is almost the same as the vibrating body of FIG. 1, but is different from the vibrating body of FIG. 1 in that the flange-like elastic body 104 is not provided with a groove for expanding displacement. different. FIG. 6 shows the absolute value distribution of the strain of the flange-shaped elastic body 24 when the vibration mode used for driving the vibrator shown in FIG. 5 is excited.
【0038】図6の歪みの絶対値分布は、フランジ状弾
性体104の上面AからBの間、および下面CからDの
間について示すものである。図6から明らかなように、
フランジ状弾性体104を境として軸方向上下において
非対称に形成された振動体は、フランジ状弾性体104
の上面と下面とで、歪みが最も大きくなる部位が異な
る。振動体の形状によってこの歪みの絶対値分布は異な
る。よってフランジ状弾性体の摺動面の振動変位を最大
限に大きくするためには、各々の振動体のフランジ状弾
性体において最も歪みの大きくなる部位に適宜溝を設け
ることが望ましい。The distribution of absolute strain values in FIG. 6 is shown between the upper surfaces A and B and between the lower surfaces C and D of the flange-like elastic body 104. As is clear from FIG.
The vibrating body that is formed asymmetrically in the axially upper and lower directions with the flange-shaped elastic body 104 as a boundary is
The areas where the strain is greatest are different between the upper surface and the lower surface. The absolute value distribution of this strain differs depending on the shape of the vibrating body. Therefore, in order to maximize the vibration displacement of the sliding surface of the flange-shaped elastic body, it is desirable to appropriately provide a groove in the portion of the flange-shaped elastic body of each vibration body where the strain is greatest.
【0039】(第4の実施の形態)図7は本発明の第4
の実施形態にかかる振動波モータの構成図である。(Fourth Embodiment) FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the vibration wave motor concerning embodiment of this.
【0040】31は第1の弾性体、32は第2の弾性
体、33は圧電素子であり、34は振動体の軸方向と直
交する方向に延びたフランジ状弾性体である。Reference numeral 31 is a first elastic body, 32 is a second elastic body, 33 is a piezoelectric element, and 34 is a flange-shaped elastic body extending in a direction orthogonal to the axial direction of the vibrating body.
【0041】35はシャフトであり、シャフト35の中
部に設けられたフランジ部と第2の弾性体との間に、第
1の弾性体31、フランジ状弾性体34および圧電素子
33を挟持固定している。Reference numeral 35 denotes a shaft. The first elastic body 31, the flange-shaped elastic body 34, and the piezoelectric element 33 are sandwiched and fixed between the flange portion provided in the center of the shaft 35 and the second elastic body. ing.
【0042】38はロータであり、ロータ38の外周に
は接触用のバネ38bが接着等により結合され、また内
周にはバネケース38aが嵌合している。39は出力用
ギアで、バネケース38aに対してラジアル方向に相対
移動せぬよう嵌合結合している。34は加圧用のコイル
バネである。バネケース38bの下端と出力ギア39と
の間に加圧用のバネ34が配置され、このバネ34のバ
ネ力により、ロータ38の外周部に固定された接触バネ
38aのバネ端がディスク状弾性体35の上面に加圧接
触している。41はモータ固定用フランジであり、シャ
フト35のフランジ部とシャフト35に螺合されたボル
トによって挟持固定されている。モータ固定用フランジ
41とギア39との結合部は滑り軸受けを構成してい
る。44は圧電素子33への給電用のフレキシブル基板
である。Reference numeral 38 denotes a rotor. A contact spring 38b is joined to the outer circumference of the rotor 38 by adhesion or the like, and a spring case 38a is fitted to the inner circumference. Reference numeral 39 is an output gear, which is fitted and coupled to the spring case 38a so as not to move in the radial direction. Reference numeral 34 is a coil spring for pressurization. A pressurizing spring 34 is arranged between the lower end of the spring case 38b and the output gear 39, and the spring force of this spring 34 causes the spring end of the contact spring 38a fixed to the outer peripheral portion of the rotor 38 to move toward the disk-shaped elastic body 35. Is in pressure contact with the upper surface of. Reference numeral 41 denotes a motor fixing flange, which is sandwiched and fixed by a flange portion of the shaft 35 and a bolt screwed to the shaft 35. The connecting portion between the motor fixing flange 41 and the gear 39 constitutes a sliding bearing. Reference numeral 44 is a flexible substrate for supplying power to the piezoelectric element 33.
【0043】第1の弾性体31は第2の弾性体32より
も外径が小さく構成されており、本実施の形態において
も、図1、図2に示した振動体と同様に2つの異なる曲
げ振動モードを励起することができる。The first elastic body 31 has a smaller outer diameter than the second elastic body 32. In this embodiment as well, there are two different types as in the vibrating body shown in FIGS. Bending vibration modes can be excited.
【0044】フランジ状弾性体34の上下面には円周溝
37が設けられており、フランジ状弾性体34の外周近
傍の振動変位を拡大している。Circumferential grooves 37 are provided on the upper and lower surfaces of the flange-shaped elastic body 34 to expand vibration displacement near the outer periphery of the flange-shaped elastic body 34.
【0045】フレキシブル基板44には、不図示の駆動
回路が連結されており、この駆動回路から圧電素子33
に時間的にのπ/2位相差を有する交流電界を印加する
と、振動体は互いに直交した2方向に2つの曲げ振動を
励振する。この振動の合成により、ロータの接触するフ
ランジ状弾性体34の上端面には円運動が形成され、耐
摩耗性を有するフランジ状弾性体34に押圧されたロー
タ38は摩擦駆動される。A drive circuit (not shown) is connected to the flexible substrate 44, and the piezoelectric element 33 is connected to the drive circuit.
When an AC electric field having a π / 2 phase difference in time is applied to, the vibrating body excites two bending vibrations in two directions orthogonal to each other. Due to the combination of the vibrations, a circular motion is formed on the upper end surface of the flange-shaped elastic body 34 in contact with the rotor, and the rotor 38 pressed by the flange-shaped elastic body 34 having abrasion resistance is frictionally driven.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればフ
ランジ状弾性体の両面に溝を設け、外周部での面外変位
を大きくすることで、軸方向に小型化した振動波モータ
の出力を増加させることができる。特に、駆動に供する
振動モードにより発生する歪みが大きい位置に凹型の溝
を設けることで、効果的に出力を増加させることが可能
となる。As described above, according to the present invention, the flange-like elastic body is provided with the grooves on both sides to increase the out-of-plane displacement at the outer peripheral portion, thereby making it possible to reduce the axial size of the vibration wave motor. The output can be increased. In particular, by providing the concave groove at a position where the distortion generated by the vibration mode used for driving is large, it is possible to effectively increase the output.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る振動波モータの
振動体の断面図FIG. 1 is a sectional view of a vibrating body of a vibration wave motor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のフランジ状弾性体の上面図FIG. 2 is a top view of the flange-shaped elastic body of FIG.
【図3】本発明の第2の実施形態に係る振動波モータの
振動体の断面図FIG. 3 is a sectional view of a vibrating body of a vibration wave motor according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施形態に係る振動波モータの
振動体の断面図FIG. 4 is a sectional view of a vibrating body of a vibration wave motor according to a third embodiment of the present invention.
【図5】歪みを説明するための振動波モータの振動体の
断面図FIG. 5 is a sectional view of a vibrating body of a vibration wave motor for explaining distortion.
【図6】図5の振動体の歪み曲線を示す図FIG. 6 is a diagram showing a distortion curve of the vibrator of FIG.
【図7】本発明の第4の実施形態に係る振動波モータの
断面図FIG. 7 is a sectional view of a vibration wave motor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】従来の棒状振動波モータの断面図FIG. 8 is a sectional view of a conventional rod-shaped vibration wave motor.
【図9】図8の棒状振動体の断面図および振動モードを
示す図9 is a cross-sectional view of the rod-shaped vibrating body of FIG. 8 and a diagram showing vibration modes.
【図10】別の振動体の断面図および振動モードを示す
図FIG. 10 is a cross-sectional view of another vibrating body and a diagram showing a vibration mode.
1,11,21,31 第1の弾性体 2,12,22,32 第2の弾性体 3,13,23,33 積層圧電素子 4,14,24,34 フランジ状弾性体 5,35 シャフト 6,36 フレキシブル基板 7,17,27,37 凹型溝 38 ロータ 39 ギア 40 加圧用コイルバネ 41 モータ固定用フランジ 1,11,21,31 First elastic body 2, 12, 22, 32 Second elastic body 3,13,23,33 Multilayer piezoelectric element 4,14,24,34 Flanged elastic body 5,35 shaft 6,36 Flexible substrate 7, 17, 27, 37 concave groove 38 rotor 39 gears 40 Coil spring for pressurization 41 Motor fixing flange
Claims (8)
気−機械エネルギー変換素子を有し、前記電気−機械エ
ネルギー変換素子に駆動信号を印加することにより曲げ
振動を励起する振動体において、 前記第1の弾性体と前記第2の弾性体との間に、振動体
の軸方向と直交する方向に延びたフランジ状弾性部を有
し、前記フランジ状弾性部の厚み方向における両面に振
動変位拡大用の溝が周方向に設けられていることを特徴
とする振動体。1. An electro-mechanical energy conversion element is provided between a first elastic body and a second elastic body, and a bending vibration is excited by applying a drive signal to the electro-mechanical energy conversion element. In the vibrating body, a flange-shaped elastic portion extending in a direction orthogonal to an axial direction of the vibrating body is provided between the first elastic body and the second elastic body, and a thickness direction of the flange-shaped elastic portion. 2. A vibrating body, characterized in that grooves for enlarging vibration displacement are provided in both sides in the circumferential direction.
気−機械エネルギー変換素子を有し、前記電気−機械エ
ネルギー変換素子に駆動信号を印加することにより曲げ
振動を励起する振動体において、 前記第1の弾性体と前記第2の弾性体との間に、振動体
の軸方向と直交する方向に延び、外径が前記電気−機械
エネルギー変換素子よりも大きいフランジ状弾性部を有
し、前記フランジ状弾性部の厚み方向における両面に振
動変位拡大用の溝が周方向に設けられていることを特徴
とする振動体。2. An electro-mechanical energy conversion element is provided between a first elastic body and a second elastic body, and a bending vibration is excited by applying a drive signal to the electro-mechanical energy conversion element. In the vibrating body, a flange-shaped elastic body extending between the first elastic body and the second elastic body in a direction orthogonal to an axial direction of the vibrating body and having an outer diameter larger than that of the electro-mechanical energy conversion element. And a groove for enlarging vibration displacement in the circumferential direction on both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic portion.
駆動部が設けられていることを特徴とする請求項1また
は2に記載の振動波駆動装置。3. The vibration wave drive device according to claim 1, wherein the flange-shaped elastic portion is provided with a friction drive portion on an outer peripheral portion thereof.
駆動部よりも内周側に設けられていることを特徴とする
請求項3に記載の振動体。4. The vibrating body according to claim 3, wherein the groove of the flange-shaped elastic portion is provided on the inner peripheral side of the friction drive portion.
−機械エネルギー変換素子に駆動振動モードを励起させ
たときに発生する歪みが大きい個所に設けられているこ
とを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の振動
体。5. The groove of the flange-shaped elastic portion is provided at a location where a large strain is generated when the drive vibration mode is excited in the electro-mechanical energy conversion element. The vibrating body according to any one of 1 to 4.
る両面が、対称な形状であることを特徴とする請求項1
から4のいずれかに記載の振動体。6. The both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic portion have symmetrical shapes.
The vibrating body according to any one of 1 to 4.
る両面が、非対称な形状であることを特徴とする請求項
1から4のいずれかに記載の振動体。7. The vibrating body according to claim 1, wherein both surfaces in the thickness direction of the flange-shaped elastic portion are asymmetrical.
体と、前記振動体の摩擦接触部と接触する接触体とを備
え、前記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印
加することにより前記振動体に励起される曲げ振動によ
り駆動波を形成し、前記振動体と前記接触体とを相対的
に移動させることを特徴とする振動波駆動装置。8. A vibrating body according to claim 3, and a contact body that comes into contact with a frictional contact portion of the vibrating body, and a drive signal is applied to the electro-mechanical energy conversion element. A vibration wave driving device is characterized in that a driving wave is formed by bending vibration excited in the vibration body, and the vibration body and the contact body are relatively moved.
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