JP2004239408A

JP2004239408A - Rotary motion converter

Info

Publication number: JP2004239408A
Application number: JP2003031625A
Authority: JP
Inventors: Osamu Miyazawa; 修宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】部品点数が少なく、簡単な構造で、小型化、特に薄型化に有利であり、容易かつ確実に、ロータの回転運動を他の運動に変換することができる回転運動変換装置を提供する。
【解決手段】本発明の回転運動変換装置１は、圧電素子を備え、該圧電素子に交流電圧を印加することにより振動する振動体６と、前記振動体６に当接し、前記振動体６の振動により、繰り返し力が与えられて回転するロータ５１と、前記ロータ５１と一体的に形成された動力伝達部とを有し、前記振動体６は、前記ロータ５１の半径方向から該ロータ５１に当接しており、前記ロータ５１の回転運動を前記動力伝達部により他の運動に変換するよう構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a rotary motion conversion device which has a small number of parts, has a simple structure, is advantageous for miniaturization, especially thinning, and can easily and surely convert a rotary motion of a rotor into another motion. .
A rotary motion converting device according to the present invention includes a piezoelectric element, a vibrating body that vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element, and a vibrating body that comes into contact with the vibrating body and that vibrates. The rotor 51 includes a rotor 51 that rotates by being repeatedly applied with vibration and a power transmission unit formed integrally with the rotor 51. The vibrating body 6 is attached to the rotor 51 from a radial direction of the rotor 51. The power transmission unit is configured to convert the rotational motion of the rotor 51 into another motion by the power transmission unit.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータの駆動により回転するロータの回転運動を移動体の直線運動に変換するカム機構を有する駆動装置が知られている。
この従来の駆動装置は、モータと、モータの駆動により回転するロータと、ロータの回転駆動力を減速して伝達する減速器と、減速器の出力側の回転軸に固定されたカムと、カムに当接するローラとを有しており、このローラに移動体が接続されている。移動体は、直線的に移動可能に設置されている（例えば、モータについては、特許文献１参照）。
【０００３】
モータが駆動してロータが回転すると、その回転駆動力は、減速器により減速されて伝達され、カムが回転する。これにより、そのカムに当接するローラと共に、移動体が直線的に移動する。
しかしながら、前記従来のカム機構を有する駆動装置では、部品点数が多く、組み付け作業に手間がかかり、また、構造が複雑である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３３４８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、部品点数が少なく、簡単な構造で、小型化、特に薄型化に有利であり、容易かつ確実に、ロータの回転運動を他の運動に変換することができる回転運動変換装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の回転運動変換装置は、圧電素子を備え、該圧電素子に交流電圧を印加することにより振動する振動体と、
前記振動体に当接し、前記振動体の振動により、繰り返し力が与えられて回転するロータと、
前記ロータと一体的に形成された動力伝達部とを有し、
前記振動体は、前記ロータの半径方向から該ロータに当接しており、
前記ロータの回転運動を前記動力伝達部により他の運動に変換するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、容易かつ確実に、ロータの回転運動を他の運動に変換することができる。
【０００７】
また、ロータと動力伝達部とが一体的に形成されているので、回転運動変換装置全体の小型化（特に薄型化）、軽量化を図ることができ、また、部品点数を削減することができ、生産性が向上し、また、ロータと動力伝達部とをより強固に接合することができ、信頼性が向上する。
また、振動体でロータを回転させることにより、回転運動変換装置全体の小型化、特に薄型化を図ることができる。
また、減速機能を持たせることができるので、大きい力が得られる。
また、構造を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。
また、通常のモータを用いないことから、電磁ノイズが全くないか、あっても僅かであるので、周辺機器に影響を及ぼすことを防止することができる。
【０００８】
本発明の回転運動変換装置では、前記振動体、前記ロータおよび前記動力伝達部は、それぞれ、互いに略平行な平面内に設けられ、前記振動体の振動は、対応する平面内でなされるよう構成されているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記動力伝達部は、カムであるのが好ましい。
【０００９】
本発明の回転運動変換装置は、回転可能に設けられたロータと、
圧電素子を備え、前記ロータの半径方向から該ロータに当接して設けられ、前記圧電素子に交流電圧を印加することにより振動し、この振動により、前記ロータに力を繰り返し加えて前記ロータを回転させる振動体と、
直線的に移動可能に設けられた移動体と、
前記ロータの回転運動を前記移動体の直線運動に変換するカムを備えるカム機構とを有し、
前記ロータと前記カムとが一体的に形成されていることを特徴とする。
これにより、移動体を正確かつ確実に、直線的に移動（往復運動）させることができる。
【００１０】
また、ロータとカムとが一体的に形成されているので、回転運動変換装置全体の小型化（特に薄型化）、軽量化を図ることができ、また、部品点数を削減することができ、生産性が向上し、また、ロータとカムとをより強固に接合することができ、信頼性が向上する。
また、振動体でロータを回転させ、ロータの回転運動を移動体の直線運動に変換してその移動体を移動（駆動）することにより、回転運動変換装置全体の小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００１１】
また、減速機能を持たせることができるので、振動体で直接移動体を駆動する場合に比べ、移動体を大きい力で移動させる（駆動する）ことができる。
また、構造を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。
また、通常のモータを用いないことから、電磁ノイズが全くないか、あっても僅かであるので、周辺機器に影響を及ぼすことを防止することができる。
【００１２】
本発明の回転運動変換装置では、前記振動体、前記ロータ、前記カムのカム面および前記移動体は、それぞれ、互いに略平行な平面内に設けられ、前記振動体の振動および前記移動体の移動は、それぞれ、対応する平面内でなされるよう構成されているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記移動体は、前記カムのカム面に当接する当接部を有しており、前記当接部が前記カム面に当接するように前記移動体を付勢する付勢手段を有するのが好ましい。
【００１３】
本発明の回転運動変換装置では、前記ロータの一方向の回転により、前記移動体が往復運動するよう構成されているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記移動体の移動を規制する移動規制手段を有するのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記ロータの前記振動体と当接する部分の半径は、前記カムの回転中心から該カムのカム面までの距離の最大値より大きいのが好ましい。
【００１４】
本発明の回転運動変換装置では、前記ロータは、前記振動体が内側から当接する内周面を有するのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記カムのカム面は、前記内周面より外周側に設けられているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記カムは、カム溝であるのが好ましい。
【００１５】
本発明の回転運動変換装置では、前記ロータの前記振動体と当接する部分と、前記カムのカム面とが、略同一平面上に位置しているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記カムのカム面は、前記ロータの側面に形成されているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記振動体は、少なくとも、板状の圧電素子と、金属材料で構成された補強板とを積層してなるのが好ましい。
【００１６】
本発明の回転運動変換装置では、前記振動体の前記ロータへ当接する部分は、前記補強板と一体的に形成されているのが好ましい。
本発明の回転運動変換装置では、前記振動体から突出し、前記補強板と一体的に形成された腕部を有し、前記振動体は、前記腕部により支持されているのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転運動変換装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の回転運動変換装置の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１に示す回転運動変換装置のＡ−Ａ線での断面図（断面展開図）、図３は、図１に示す回転運動変換装置における振動体の斜視図、図４および図５は、それぞれ、図１に示す回転運動変換装置における振動体が振動する様子を示す平面図、図６は、図１に示す回転運動変換装置の回路構成を示すブロック図である。
【００１８】
なお、図１では、ベース４２は、一部のみ図示され、図２では、ベース４１および４２は、それぞれ、一部のみ図示されている。また、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
これらの図に示す回転運動変換装置１は、移動体２を直線的に移動（往復運動）させるアクチュエータであり、移動体２と、その移動体２が直線的に移動可能に設置されたアクチュエータ本体３とで構成された板状のアクチュエータユニット１０を有している。
【００１９】
図１、図２および図６に示すように、アクチュエータ本体３は、互いに平行になるように対向配置された一対の板状のベース（基板）４１、４２と、ロータ５１と、ロータ５１を回転させる振動体６と、ロータ５１の回転運動を移動体２の直線運動に変換するカム機構（変換機構）１１と、振動体６の後述する各電極への通電パターンを選択しつつ、その電極へ通電する通電回路２０とを有している。ベース４１は、図２中の右側端に配置され、ベース４２は、図２中の左側端に配置され、振動体６、ロータ５１、カム機構１１および移動体２は、それぞれ、前記ベース４１とベース４２との間に設けられている。
【００２０】
ロータ５１は、円板状をなし、その中心に位置する軸（回転軸）５３に固着されている。
このロータ５１には、カム機構１１のカム（動力伝達部）であるロータ（カムロータ）５２が一体的に形成されている。すなわち、ロータ５１とロータ５２とが一体的に（一部材で）形成されている。この場合、ロータ５１とロータ５２とが一体成形されるのが好ましい。
これにより、回転運動変換装置１全体の小型化（特に薄型化）、軽量化を図ることができ、また、部品点数を削減することができ、生産性が向上し、また、ロータ５１とロータ５２とをより強固に接合することができ、信頼性が向上する。
【００２１】
前記ロータ５２の外周面５２１は、カム機構１１のカム面を構成している。従って、以下の説明では、外周面５２１を「カム面５２１」とも言うことがある。
また、軸５３は、ロータ５１（ロータ５１の側面）がベース４１および４２と平行になるように、ベース４１および４２に正逆両方向に回転可能に設置されている。
なお、ロータ５１の形状は、前記円板状に限定されないことは言うまでもない。
【００２２】
振動体６は、板状をなしており、ベース４１に、ベース４１と平行な姿勢で、かつ、ロータ５１の上側に位置するように設置されている。
この振動体６は、振動体６の短辺６０１が左右方向、すなわち、振動体６の長辺６０２が上下方向となる姿勢で、かつ、その凸部６６の先端部がロータ５１の外周面（当接部）５１１に上側から当接（圧接）するように設置されている。換言すれば、振動体６の凸部６６の先端部は、ロータ５１の半径方向からその外周面５１１に当接している。この振動体６の振動により、凸部６６からロータ５１へ駆動力（回転力）が与えられ、ロータ５１とともにロータ５２が回転する。なお、振動体６については後に詳述する。
【００２３】
移動体２は、剛体、すなわち、適度な剛性を有するものが好ましい。
この移動体２は、本実施形態では、棒状をなしており、ベース４２に、ベース４２と平行な姿勢で、移動体２の長手方向（軸方向）へ直線的に移動可能に設置されている。
移動体２の先端部２１には、ローラ（当接部）２２が、ロータ５１および５２と平行な姿勢で、正逆両方向に回転可能に設置されている。このローラ２２は、ロータ５２（ロータ５１）の半径方向から、ロータ５２の外周面（カム面）５２１に当接している。
また、移動体２の途中には、フランジ２３が形成されている。このフランジ２３は、ベース４２の移動体２の支持部４２１と支持部４２２との間に位置している。
【００２４】
前記一方（基端側）の支持部４２１とフランジ２３との間には、付勢手段として、コイルバネ（弾性部材）１７が、収縮した状態で設置されており、移動体２は、このコイルバネ１７の復元力（弾性力）により、先端２１側（ロータ５２に接近する方向）に向って付勢されている。これにより、ローラ（当接部）２２がカム面５２１に当接した状態を維持（保持）することができる。
なお、移動体２の形状は、前記棒状に限定されず、この他、例えば、板状等であってもよい。
【００２５】
前記ロータ５２およびローラ２２でカム機構１１の主要部が構成され、ロータ５２が所定方向（一方向）に回転すると、カム面５２１に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、その長手方向に往復運動する。
ここで、前記ロータ５１の振動体６と当接する部分（外周面５１１）の半径ｒ１は、ロータ５２の回転中心（カムの回転中心）からカム面５２１までの距離ｒ２の最大値ｒ２ｍａｘより大きい。
これにより、減速機能を持たせることができ、振動体６の駆動力を増大させることができる。すなわち、別途変速機構（減速機構）を設けることなく、振動体６の駆動力を増大させることができ、これにより、移動体２を比較的大きい力で移動させる（駆動する）ことができる。
【００２６】
また、移動体２にかかる負荷が大きいとき（大きな力を必要とするとき）に、ロータ５２の回転中心からカム面５２１までの距離ｒ２の最小値ｒ２ｍｉｎ付近がローラ２２に当接するように構成するのが好ましい。
これにより、より大きな力を移動体２に与えることができ、移動体２をより確実に移動させることができる。
【００２７】
前述したように、前記振動体６、ロータ５１、ロータ５２（カム面５２１）および移動体２は、それぞれ、互いに略平行な平面内に設けられている。そして、振動体６の振動および移動体２の移動は、それぞれ、対応する平面内でなされる。すなわち、振動体６は、それの属する平面内で振動し、移動体２は、それの属する平面内で移動する。
また、振動体６とロータ５１とは、略同一平面上に位置し、ロータ５２とローラ２２とは、略同一平面上に位置している。
これにより、回転運動変換装置１全体の薄型化に特に有利である。
前記振動体６が振動すると、ロータ５１は、振動体６から駆動力（回転力）を繰り返し受けて回転し、前記カム機構１１により、移動体２は、その長手方向に移動、すなわち往復運動する。
この振動体６は、通常のモータ等と比べ、小型（薄型）である。
【００２８】
本発明では、この振動体６を用いて移動体２を移動させることにより、回転運動変換装置１全体の小型化、特に薄型化（図２中、左右方向の小型化）を図ることができる。
この回転運動変換装置１では、振動体６の電極を複数に分割し、それらに対して選択的に電圧を印加して、圧電素子を部分的に駆動することにより、面内の縦・屈曲の振動を任意に選択し得るようになっている。すなわち、振動体６の各電極への通電パターン（通電状態）の選択により振動体６の振動パターン（振動状態）を変更して、振動体６の凸部６６の振動（振動変位）の方向を変え、これにより、ロータ５１を図１中の反時計回りと時計回り（正方向と逆方向）のいずれの方向にも回転させることができる（ロータ５１の回転方向の切り替えができる）ように構成されている。以下、具体例に基づいて説明する。
【００２９】
図３および図４に示すように、振動体６は、ほぼ、長方形の板状をなしている。振動体６は、図３中の上側から４つの電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄと、板状の圧電素子６２と、補強板６３と、板状の圧電素子６４と、板状の４つの電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄ（図３中、電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄは、図示せず、各符号のみを括弧内に示す）とをこの順に積層して構成されている。なお、図３および図４では、厚さ方向を誇張して示している。
【００３０】
圧電素子６２、６４は、それぞれ、長方形状をなし、交流電圧を印加することにより、その長手方向（長辺の方向）に伸長・収縮する。圧電素子６２、６４の構成材料としては、特に限定されず、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
これらの圧電素子６２、６４は、補強板６３の両面にそれぞれ固着されている。
【００３１】
この振動体６においては、前記圧電素子６２を４つの長方形の領域にほぼ等しく分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄが設置され、同様に、前記圧電素子６４を４つの領域に分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄが設置されている。なお、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄの裏側に、それぞれ、電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄが配置されている。
一方の対角線上の電極６１ａおよび６１ｃと、これらの裏側に位置する電極６５ａおよび６５ｃとは、すべて電気的に接続され、同様に、他方の対角線上の電極６１ｂおよび６１ｄと、これらの裏側に位置する電極６５ｂおよび６５ｄとは、すべて電気的に接続（以下、単に「接続」と言う）されている。
【００３２】
前記補強板６３は、振動体６全体を補強する機能を有しており、振動体６が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板６３の構成材料としては、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが好ましい。
この補強板６３は、圧電素子６２、６４よりも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。これにより、振動体６を高い効率で振動させることができる。
【００３３】
補強板６３は、圧電素子６２、６４に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、圧電素子６２には、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄのうちの所定の電極と補強板６３とによって交流電圧が印加され、圧電素子６４には、電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄのうちの所定の電極と補強板６３とによって交流電圧が印加される。
【００３４】
圧電素子６２、６４は、そのほぼ全体に交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴なって、補強板６３も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧電素子６２、６４のほぼ全体に交流電圧を印加すると、振動体６は、長手方向（長辺の方向）に微小な振幅で振動（縦振動）し、凸部６６が縦振動（往復運動）する。
【００３５】
補強板６３の図３中の右端部には、凸部６６が一体的に形成されている。
この凸部６６は、図１中、下側の短辺６０１側であって、補強板６３の幅方向（図１中左右方向）中央に設けられている。
また、補強板６３の図３中の上端部には、弾性（可撓性）を有する腕部６８が一体的に形成されている。
【００３６】
この腕部６８は、図１中、右側の長辺６０２側であって、補強板６３の長手方向（図１中上下方向）ほぼ中央に、長手方向とほぼ垂直な方向に突出するように設けられている。腕部６８の先端部には、固定部６８０が一体的に形成されており、この固定部６８０には、ボルト１３が挿入される孔６８１が形成されている。
【００３７】
この振動体６は、固定部６８０において、ベース４１に固定されている。すなわち、振動体６は、ベース４１に設けられたネジ孔４１０に固定部６８０の孔６８１が重ね合わされ、ボルト１３が孔６８１を挿通してネジ孔４１０に螺合・締結され、腕部６８によって支持されている。これにより、振動体６は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。
また、振動体６は、腕部６８の弾性力（復元力）により、下方向に付勢され、この付勢力により、振動体６の凸部６６は、ロータ５１の外周面（当接部）５１１へ圧接される（押し付けられる）。
【００３８】
凸部６６がロータ５１に当接した状態で、振動体６の対角線上に位置する電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに通電し、これらの電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、補強板６３との間に、交流電圧が印加されると、図４に示すように、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、振動体６の凸部６６は、矢印ｂで示す斜めの方向に変位、すなわち振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、ほぼ楕円に沿って変位、すなわち楕円振動（楕円運動）する。ロータ５１は、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、凸部６６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（ロータ５１の径方向の変位）によって、凸部６６と外周面５１１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（ロータ５１の円周方向の変位）によって、ロータ５１に図４中の反時計回りの回転力が与えられる。
【００３９】
振動体６が振動すると、このような力がロータ５１に繰り返し作用し、ロータ５１は、図４中の反時計回りに回転する。
この際、振動体６の対角線上に位置する通電されていない電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄは、振動体６の振動を検出する振動検出手段として利用される。
【００４０】
前記と逆に、振動体６の対角線上に位置する電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに通電し、これらの電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、補強板６３との間に、交流電圧が印加されると、図５に示すように、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、振動体６の凸部６６は、矢印ｂで示す斜めの方向に変位、すなわち振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、ほぼ楕円に沿って変位、すなわち楕円振動（楕円運動）する。ロータ５１は、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに対応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、凸部６６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（ロータ５１の径方向の変位）によって、凸部６６と外周面５１１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（ロータ５１の円周方向の変位）によって、ロータ５１に図５中の時計回りの回転力が与えられる。
【００４１】
振動体６が振動すると、このような力がロータ５１に繰り返し作用し、ロータ５１は、図５中の時計回りに回転する。
この際、振動体６の対角線上に位置する通電されていない電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃは、振動体６の振動を検出する振動検出手段として利用される。
なお、図４および図５では、それぞれ、振動体６の変形を誇張して示すとともに、腕部６８は図示されていない。
【００４２】
ここで、前記振動体６の形状・大きさ、凸部６６の位置などを適宜選択し、屈曲振動（図４および図５中、横方向の振動）の共振周波数を縦振動の周波数と同程度にすることにより、振動体６の縦振動と屈曲振動とが同時におこり、凸部６６は、図４および図５中の矢印ｃで示すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振動）させることができる。また、従来知られているように縦振動と屈曲振動を別々に位相をずらして駆動することにより、楕円振動の長径と短径の比（長径／短径）を変えることができる。
【００４３】
圧電素子６２、６４に印加する交流電圧の周波数は、特に限定されないが、振動体６の振動（縦振動）の共振周波数とほぼ同程度であるのが好ましい。これにより、振動体６の振幅が大きくなり、高い効率で移動体２を駆動することができる。
前記振動体６は、通常のモータのように磁力で駆動する場合と異なり、前記のような摩擦力（押圧力）によってロータ５１を駆動することから、駆動力が高い。このため、変速機構（減速機構）を介さなくても移動体２を十分な力で駆動することができる。
【００４４】
また、別途減速機構を設ける必要がなく（減速機構でのエネルギーロスがなく）、また、振動体６の面内振動をロータ５１の回転に直接変換するので、この変換に伴なうエネルギーロスが少なく、移動体２を高い効率で駆動することができる。
また、ロータ５１を振動体６で直接駆動（回転）し、特に、別途減速機構を設ける必要がないので、軽量化、小型化（薄型化）に特に有利である。また、構造を極めて簡素化することができ、容易に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００４５】
次に、通電回路２０について説明する。
図６に示すように、通電回路２０は、発振回路８１、増幅回路８２および回転量制御回路８３を備えた駆動回路８と、スイッチ９とを有している。
スイッチ９は、通電する電極と、振動検出手段として利用する電極とを切り替える切替手段であり、スイッチ９の切り替えにより、ロータ５１の回転方向を切り替える。
【００４６】
このスイッチ９は、連動する２つのスイッチ部９１および９２を有しており、振動体６の電極６１ｄは、スイッチ部９１の端子９７に接続され、電極６１ａは、スイッチ部９２の端子９８に接続されている。
そして、スイッチ部９１の端子９３およびスイッチ部９２の端子９６は、それぞれ、駆動回路８の増幅回路８２の出力側に接続されており、増幅回路８２から各端子９３および９６に、それぞれ交流電圧が印加されるようになっている。
また、振動体６の補強板６３は、アース（接地）されている。
また、スイッチ部９１の端子９４およびスイッチ部９２の端子９５は、それぞれ、駆動回路８の発振回路８１の入力側に接続されている。
【００４７】
次に、図６に基づいて、回転運動変換装置１の作用を説明する。
電源スイッチがオンの状態において、ロータ５１の回転方向および回転量（ロータ５１の回転回数や回転角度）の指示があると、それに基づいて、スイッチ９および駆動回路８の回転量制御回路８３が作動する。
ロータ５１を図６中の反時計回り（正方向）に回転させる旨の指示の場合には、スイッチ９の端子９４と端子９７が接続し、端子９６と端子９８が接続するようにスイッチ９が切り替わる。これにより、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃとが導通し、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、駆動回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。
【００４８】
駆動回路８の発振回路８１および増幅回路８２は、それぞれ、回転量制御回路８３により制御される。
発振回路８１から出力される交流電圧は、増幅回路８２で増幅され、電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、補強板６３との間に印加される。これにより、前述したように、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分がそれぞれ繰り返し伸縮し、振動体６の凸部６６が、図４の矢印ｂで示す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、楕円振動（楕円運動）し、ロータ５１は、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力（押圧力）を受け、この繰り返しの摩擦力（押圧力）によって、図１中の反時計回り（正方向）に回転する。
【００４９】
そして、前記ロータ５１とともにロータ５２が図１中の反時計回り（正方向）に回転し、カム面５２１に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、その長手方向に往復運動する。
この際、通電されていない（駆動していない）各電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄは、それぞれ、検出電極となり、電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、補強板６３との間に誘起される電圧（誘起電圧）の検出に用いられる。
【００５０】
前記検出された誘起電圧（検出電圧）は、発振回路８１へ入力され、発振回路８１は、その検出電圧に基づいて、振動体６の振幅が最大、すなわち、検出電圧が最大になるような周波数（共振周波数）の交流電圧を出力する。これにより、移動体２を効率良く移動させることができる。
また、回転量制御回路８３は、指示されたロータ５１の回転量（目標値）に基づいて、各電極への通電を制御する。
すなわち、回転量制御回路８３は、ロータ５１の回転量が、指示されたロータ５１の回転量（目標値）になるまで発振回路８１および増幅回路８２を作動させ、振動体６を駆動し、ロータ５１を回転させる。
【００５１】
前記と逆に、ロータ５１を図６中の時計回り（逆方向）に回転させる旨の指示の場合には、図６に示すように、スイッチ９の端子９３と端子９７が接続し、端子９５と端子９８が接続するようにスイッチ９が切り替わる。これにより、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄとが導通し、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、駆動回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。以降の動作は、前記移動体２を図６中の反時計回り（正方向）に回転させる旨の指示の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００５２】
この第１実施形態の回転運動変換装置１によれば、回転運動変換装置１の小型化（薄型化）を図ることができる利点の他に、移動体２を移動させるのに通常のモータを用いないことから、通常のモータのような電磁ノイズが全くないか、あっても僅かであるので、周辺の機器に影響を及ぼすことがないという利点もある。
【００５３】
また、移動体２を円滑かつ確実に移動させることができるとともに、ソレノイドを用いる場合に比べ、移動体２を精度良く（正確に）移動させることができ、また、任意の移動量を得ることができる。
また、移動体２を駆動していないとき（停止状態）、すなわち、いずれの電極にも通電していないときには、凸部６６がロータ５１に圧接し、凸部６６とロータ５１との摩擦力により、移動体２を停止状態に維持することができる。すなわち、移動体２が移動するのを阻止し、移動体２を所定の位置に保持することができる。
【００５４】
また、ロータ５１を正・逆両方向に回転させることができるので、可逆的な動きをさせることができる。
また、単一の振動体６で移動体２を、往復運動、すなわち、両方向に移動させることができるので、移動方向毎に専用の振動体を設ける場合に比べ、部品点数を少なくすることができ、製造が容易であり、また、回転運動変換装置１全体の小型・軽量化に有利である。
【００５５】
また、ロータ５１とロータ５２とが一体的に（一部材で）形成されているので、回転運動変換装置１全体の小型化（特に薄型化）および軽量化を図ることができ、また、部品点数を削減することができ、生産性が向上し、また、ロータ５１とロータ５２とをより強固に接合することができ、信頼性が向上する。
なお、本発明では、振動体６には、移動体２へ当接する部分、すなわち、凸部６６が、２箇所以上に設けられていてもよい。
【００５６】
また、本発明では、ロータ５１が一方向にのみ回転するように構成されていてもよく、この場合も単一の振動体６で移動体２を、往復運動、すなわち、両方向に移動させることができる。
また、本実施形態（第１実施形態）のみならず、後述する図８に示す第２実施形態、図９に示す第３実施形態、図１１に示す第４実施形態および図１６に示す第７実施形態も、すべて、ロータ５１の一方向の回転のみでも移動体２を往復運動させることができる。このため、電気的な駆動方向を切り換える必要がないので、駆動方法（駆動制御）が簡単になり、効率良く駆動することができる。
【００５７】
次に、本発明の回転運動変換装置の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の回転運動変換装置の第２実施形態における振動体の斜視図、図８は、本発明の回転運動変換装置の第２実施形態における回路構成を示すブロック図である。
以下、第２実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５８】
第２実施形態の回転運動変換装置１は、ロータ５１を停止状態に維持、すなわち、移動体２を停止状態に維持する第１のモードと、ロータ５１の回転を可能（ロータ５１をフリー状態）、すなわち、移動体２の移動を可能（移動体２をフリー状態）にする第２のモードと、ロータ５１を正方向に回転させる第３のモードと、ロータ５１を逆方向に回転させる第４のモードとを有しており、各電極への通電パターンの選択により振動体６の振動パターンを変更して、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとのいずれかを選択し得るよう構成されている。以下、具体的に説明する。
【００５９】
図７に示すように、振動体６は、圧電素子６２の図７中上側に、板状の５つの電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄおよび６１ｅが設置され、圧電素子６４の図７中下側に、板状の５つの電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄおよび６５ｅ（図７中、電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄおよび６５ｅは、図示せず、各符号のみを括弧内に示す）が設置されている。
【００６０】
すなわち、圧電素子６２を４つの長方形の領域にほぼ等しく分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび６１ｄが設置され、同様に、圧電素子６４を４つの領域に分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄが設置されている。
【００６１】
そして、圧電素子６２の中央部に長方形状をなす電極６１ｅが設置され、同様に、圧電素子６４の中央部に長方形状をなす電極６５ｅが設置されている。各電極６１ｅおよび６５ｅは、それぞれ、その長手方向（長辺の方向）と振動体６の長手方向（長辺の方向）とが略一致するように配置されている。これら電極６１ｅおよび６５ｅは、それぞれ、検出電極であり、電極６１ｅおよび６５ｅと、補強板６３との間に誘起される電圧（誘起電圧）、すなわち、振動体６の振動の長手方向の成分（縦振動成分）により誘起される電圧（誘起電圧）の検出に用いられる。また、前記電極６１ｅおよび６５ｅは、それぞれ、第２のモードで用いられる。
なお、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄおよび６１ｅの裏側に、それぞれ、電極６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄおよび６５ｅが配置されている。
【００６２】
一方の対角線上の電極６１ａおよび６１ｃと、これらの裏側に位置する電極６５ａおよび６５ｃとは、すべて電気的に接続され、同様に、他方の対角線上の電極６１ｂおよび６１ｄと、これらの裏側に位置する電極６５ｂおよび６５ｄとは、すべて電気的に接続されている。また、同様に、中央部の電極６１ｅと、この裏側に位置する電極６５ｅとは、電気的に接続（以下、単に「接続」と言う）されている。
【００６３】
図８に示すように、第２実施形態の回転運動変換装置１の通電回路２０は、発振回路８１、増幅回路８２および回転量制御回路８３を備えた駆動回路８と、スイッチ９と、スイッチ１６とを有している。
スイッチ９は、通電する電極と、振動検出手段として利用する電極とを切り替える切替手段であり、スイッチ９の切り替えにより、ロータ５１の回転方向を切り替える。
【００６４】
このスイッチ９は、連動する２つのスイッチ部９１および９２を有しており、振動体６の電極６１ｄは、スイッチ部９１の端子９７に接続され、電極６１ａは、スイッチ部９２の端子９８に接続されている。
そして、スイッチ部９１の端子９３およびスイッチ部９２の端子９６は、それぞれ、駆動回路８の増幅回路８２の出力側に接続されており、増幅回路８２から各端子９３および９６に、それぞれ交流電圧が印加されるようになっている。
また、振動体６の補強板６３は、アース（接地）されている。
また、スイッチ部９１の端子９４およびスイッチ部９２の端子９５は、それぞれ、駆動回路８の発振回路８１の入力側に接続されている。
【００６５】
スイッチ１６は、連動する２つのスイッチ部１６１および１６２を有している。
スイッチ部１６１の端子１６３は、スイッチ９の端子９４および９５に接続されており、端子１６４は、振動体６の電極６１ｅに接続されている。
そして、スイッチ部１６１の端子１６３は、駆動回路８の発振回路８１の入力側に接続されている。
【００６６】
また、スイッチ部１６２の端子１６６は、スイッチ９の端子９８および振動体６の電極６１ａに接続されており、端子１６８は、スイッチ９の端子９７および振動体６の電極６１ｄに接続されている。
なお、駆動回路８については、前述した第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
次に、各モードについて説明する。
第１のモードでは、振動体６に対し、励振しない。すなわち、振動体６のいずれの電極へも通電しない。この場合は、振動体６の凸部６６がロータ５１に圧接し、凸部６６とロータ５１との摩擦力により、ロータ５１を停止状態に維持し、これにより、移動体２を停止状態に維持することができる。すなわち、移動体２が移動するのを阻止し、移動体２を所定の位置に保持することができる。
【００６８】
また、第２のモードでは、ロータ５１の外周面５１１における凸部６６の当接位置での接線に対して略垂直な方向の振動を励振する。すなわち、振動体６の両対角線上の電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄに通電し、これらの電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄと、補強板６３との間に、交流電圧を印加する。これにより、振動体６は、長手方向（長辺の方向）に繰り返し伸縮、すなわち、長手方向に微小な振幅で振動（縦振動）する。換言すれば、振動体６の凸部６６は、長手方向（長辺の方向）に振動（往復運動）する。
【００６９】
ロータ５１は、振動体６が収縮するときに、凸部６６から離間してその凸部６６との間の摩擦力が無くなるか、または、前記摩擦力が減少し、フリー状態となり、図８中の反時計回りおよび時計回りのいずれの方向にも自由に回転することができ、これにより、移動体２は、自由に移動することができる。一方、振動体６が伸張するときは、ロータ５１は、凸部６６から押圧力を受けるが、その方向は、前記接線に対して略垂直な方向であるので、ロータ５１は、図８中の反時計回りおよび時計回りのいずれの方向にも回転せず、移動体２は、移動しない。
従って、振動体６の振動により、ロータ５１、すなわち、移動体２は、フリー状態となり、両方向に自由に移動することができる。
【００７０】
また、第３のモードでは、少なくともロータ５１の回転方向正方向の振動変位成分（図４に示す周方向成分Ｓ２）を有する振動を励振する。すなわち、振動体６の対角線上に位置する電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに通電し、これらの電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、補強板６３との間に、交流電圧を印加する。これにより、第１実施形態で述べたように、ロータ５１は、図８中の反時計回り（正方向）に回転する。この際、振動体６の対角線上に位置する通電されていない電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄは、振動体６の振動を検出する振動検出手段として利用される。
【００７１】
また、第４のモードでは、少なくともロータ５１の回転方向逆方向の振動変位成分（図５に示す周方向成分Ｓ２）を有する振動を励振する。すなわち、振動体６の対角線上に位置する電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄに通電し、これらの電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、補強板６３との間に、交流電圧を印加する。これにより、第１実施形態で述べたように、ロータ５１は、図８中の時計回り（逆方向）に回転する。この際、振動体６の対角線上に位置する通電されていない電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃは、振動体６の振動を検出する振動検出手段として利用される。
【００７２】
次に、図８に基づいて、回転運動変換装置１の作用を説明する。
電源スイッチがオンの状態において、ロータ５１（移動体２）の停止／フリーの指示や、ロータ５１の回転方向および回転量（ロータ５１の回転回数や回転角度）の指示があると、それに基づいて、スイッチ９、１６および駆動回路８の回転量制御回路８３が作動する。すなわち、前記第１のモード、第２のモード、第３のモードおよび第４のモードのいずれかに設定される。
【００７３】
ロータ５１を図８中の反時計回り（正方向）に回転させる旨の指示（第３のモード）の場合には、スイッチ１６の端子１６３と端子１６７とが接続し、端子１６５と端子１６８とが接続するようにスイッチ１６が切り替わるとともに、スイッチ９の端子９４と端子９７が接続し、端子９６と端子９８が接続するようにスイッチ９が切り替わる。これにより、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃとが導通し、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、駆動回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。
【００７４】
駆動回路８の発振回路８１および増幅回路８２は、それぞれ、回転量制御回路８３により制御される。
発振回路８１から出力される交流電圧は、増幅回路８２で増幅され、電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、補強板６３との間に印加される。これにより、前述したように、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分がそれぞれ繰り返し伸縮し、振動体６の凸部６６が、図４の矢印ｂで示す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、楕円振動（楕円運動）し、ロータ５１は、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃに対応する部分が伸長するときに凸部６６から摩擦力（押圧力）を受け、この繰り返しの摩擦力（押圧力）によって、図１中の反時計回り（正方向）に回転する。
【００７５】
そして、前記ロータ５１とともにロータ５２が図１中の反時計回り（正方向）に回転し、カム面５２１に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、その長手方向に往復運動する。
この際、通電されていない（駆動していない）各電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄは、それぞれ、検出電極となり、電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄと、補強板６３との間に誘起される電圧（誘起電圧）の検出に用いられる。
【００７６】
前記検出された誘起電圧（検出電圧）は、発振回路８１へ入力され、発振回路８１は、その検出電圧に基づいて、振動体６の振幅が最大、すなわち、検出電圧が最大になるような周波数（共振周波数）の交流電圧を出力する。これにより、移動体２を効率良く移動させることができる。
また、回転量制御回路８３は、指示されたロータ５１の回転量（目標値）に基づいて、各電極への通電を制御する。
すなわち、回転量制御回路８３は、ロータ５１の回転量が、指示されたロータ５１の回転量（目標値）になるまで発振回路８１および増幅回路８２を作動させ、振動体６を駆動し、ロータ５１を回転させる。
【００７７】
前記と逆に、ロータ５１を図８中の時計回り（逆方向）に回転させる旨の指示（第４のモード）の場合には、図８に示すように、スイッチ１６の端子１６３と端子１６７とが接続し、端子１６５と端子１６８とが接続するようにスイッチ１６が切り替わるとともに、スイッチ９の端子９３と端子９７が接続し、端子９５と端子９８が接続するようにスイッチ９が切り替わる。これにより、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ｂ、６１ｄ、６５ｂおよび６５ｄとが導通し、振動体６の電極６１ａ、６１ｃ、６５ａおよび６５ｃと、駆動回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。以降の動作は、前記ロータ５１を図８中の反時計回りに回転させる旨の指示の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００７８】
また、ロータ５１を停止状態に維持する指示、すなわち、移動体２を停止状態に維持する指示（第１のモード）の場合には、図８に示すように、スイッチ１６の端子１６３と端子１６７とが接続し、端子１６５と端子１６８とが接続するようにスイッチ１６が切り替わる。
そして、回転量制御回路８３は、発振回路８１および増幅回路８２を作動させない。すなわち、振動体６のいずれの電極へも交流電圧を印加しない。
【００７９】
ロータ５１には、振動体６の凸部６６が圧接（当接）し、凸部６６とロータ５１との摩擦力により、ロータ５１が停止状態に維持され、これにより、移動体２が停止状態に維持される。すなわち、移動体２が移動するのが阻止され、移動体２は、所定の位置に保持される。
なお、第１のモードの場合には、振動体６のいずれの電極へも交流電圧を印加しなければ、スイッチ９および１６は、それぞれ、どのように切り替わっていてもよい。
【００８０】
また、ロータ５１をフリー状態にする指示、すなわち、移動体２をフリー状態にする指示（第２のモード）の場合には、スイッチ１６の端子１６４と端子１６７とが接続し、端子１６６と端子１６８とが接続するようにスイッチ１６が切り替わる。これにより、駆動回路８の増幅回路８２の出力側と、振動体６の電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄとが導通し、振動体６の電極６１ｅおよび６５ｅと、駆動回路８の発振回路８１の入力側とが導通する。
【００８１】
発振回路８１から出力される交流電圧は、増幅回路８２で増幅され、電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄと、補強板６３との間に印加される。これにより、前述したように、振動体６の凸部６６が、長手方向に振動（往復運動）し、ロータ５１、すなわち、移動体２は、フリー状態となり、両方向に自由に移動することができる。
【００８２】
この際、各電極６１ｅおよび６５ｅからは、それぞれ、電極６１ｅおよび６５ｅと、補強板６３との間に誘起される電圧（誘起電圧）が検出される。その検出された誘起電圧（検出電圧）は、発振回路８１へ入力され、発振回路８１は、その検出電圧に基づいて、振動体６の縦振動の振幅が最大、すなわち、検出電圧が最大になるような周波数の交流電圧を出力する。これにより、ロータ５１をより円滑に回転、すなわち、移動体２をより円滑に移動させることができる。
なお、第２のモードの場合には、スイッチ９は、どのように切り替わっていてもよい。
【００８３】
この第２実施形態の回転運動変換装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この回転運動変換装置１では、ロータ５１（移動体２）の停止状態を維持する状態、すなわち高摩擦状態と、ロータ５１の回転（移動体２の移動）を可能（ロータ５１や移動体２をフリー状態）にする状態、すなわち低摩擦状態と、ロータ５１を正方向へ回転させる状態と、ロータ５１を逆方向へ回転させる状態との４状態のうちから、任意の状態を選択することができるので、汎用性が広い。
【００８４】
なお、前述した第１実施形態および第２実施形態の振動体６においては、それぞれ、駆動するための電極を４分割して駆動する場合について説明したが、それは、縦振動と屈曲振動を選択的に励振するための一例を示したのであり、本発明では、前述の振動体６の構造や駆動の方法に限定されるものではない。
また、本発明では、前記第３のモードまたは第４のモードが省略され、ロータ５１が一方向にのみ回転するように構成されていてもよく、この場合も単一の振動体６で移動体２を、往復運動、すなわち、両方向に移動させることができる。
【００８５】
次に、本発明の回転運動変換装置の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の回転運動変換装置の第３実施形態を示す平面図、図１０は、図９に示す回転運動変換装置のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、図９では、ベース４１は、図示されておらず、ベース４２は、一部のみ図示され、図１０では、ベース４１および４２は、それぞれ、一部のみ図示されている。また、以下の説明では、図９中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００８６】
以下、第３実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
これらの図に示すように、第３実施形態の回転運動変換装置１では、ロータ５１に、カム機構１１のカム（動力伝達部）として、カム溝５４が一体的に形成されている。
【００８７】
このカム溝５４は、ロータ５１の図１０中左側の側面に形成され、カム溝５４内の両側面がカム面を構成している。従って、カム溝５４、すなわち、カム面と、ロータ５１の振動体６の凸部６６と当接する部分（ロータ５１の外周面５１１）とは、略同一平面上に位置する。これにより、回転運動変換装置１をより薄くすることができる。また、ロータ５１の軸ブレを防止することができる。
また、カム溝５４は、所定のパターンで環状に形成されている。
なお、カム溝５４は、本実施形態では、有底溝であるが、これに限らず、例えば、ロータ５１を貫通し、スリット状になっていてもよい。
【００８８】
移動体２の先端部２１に設けられたローラ２２は、前記カム溝５４内に位置し、カム溝５４内の両側面（カム面）に当接するか、または、がたつかない程度に若干離間している。なお、このローラ２２の直径は、カム溝５４の幅より若干小さい。
振動体６が振動してロータ５１が所定方向に回転すると、カム溝５４に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、その長手方向に往復運動する。
【００８９】
この回転運動変換装置１によれば、前述した第１実施形態の回転運動変換装置１と同様の効果が得られる。
そして、この回転運動変換装置１では、カム溝５４と、ロータ５１の外周面５１１とが、同一平面上に位置しているので、第１実施形態よりさらに薄くすることができる。
【００９０】
また、カムがカム溝５４で構成されているので、移動体２に対し引力と斥力を与えることができ、このため、前述した第１実施形態のようなコイルバネ（付勢手段）１７を設ける必要がなく、これにより、部品点数を少なくすることができ、構造を簡素化することができる。
なお、本発明では、前述した第２実施形態のように、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとを設けてもよい。
【００９１】
次に、本発明の回転運動変換装置の第４実施形態について説明する。
図１１は、本発明の回転運動変換装置の第４実施形態を示す平面図、図１２は、図１１に示す回転運動変換装置のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、図１１では、ベース４１は、図示されておらず、ベース４２は、一部のみ図示され、図１２では、ベース４１および４２は、それぞれ、一部のみ図示されている。また、以下の説明では、図１１中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００９２】
以下、第４実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
これらの図に示すように、第４実施形態の回転運動変換装置１では、ロータ５１にカム機構１１のカム（動力伝達部）が一体的に形成され、そのロータ５１の外周面５１１がカム機構１１のカム（動力伝達部）のカム面を構成している。
また、ロータ５１には、平面視で（図１１において）、略円形の凹部５１０が形成されている。この凹部５１０の中心は、ロータ５１の回転中心と一致している。
【００９３】
振動体６は、ロータ５１の凹部５１０内に位置し、固定部６８０において、ボルト１３によりベース４２に固定され、その凸部６６は、内側からロータ５１の内周面５１２に当接している。
すなわち、カム機構１１のカム面（外周面５１１）は、ロータ５１の振動体６の凸部６６と当接する部分（内周面５１２）より外周側に位置する。
【００９４】
また、カム機構１１のカム面（外周面５１１）と、ロータ５１の振動体６の凸部６６と当接する部分（内周面５１２）とは、同一平面上に位置する。これにより、回転運動変換装置１をより薄くすることができる。また、ロータ５１の軸ブレを防止することができる。
振動体６が振動してロータ５１が所定方向に回転すると、カム面（外周面５１１）に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、その長手方向に往復運動する。
【００９５】
この回転運動変換装置１によれば、前述した第１実施形態の回転運動変換装置１と同様の効果が得られる。
そして、この回転運動変換装置１では、カム面（外周面５１１）と、内周面５１２とが、同一平面上に位置しているので、第１実施形態よりさらに薄くすることができる。
【００９６】
また、振動体６がロータ５１の凹部５１０内に設置されているので、さらに小型化することができる。
また、外周面５１１がカム面となっているロータ５１を板材から容易に作成することができる。
なお、本発明では、前述した第２実施形態のように、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとを設けてもよい。
また、本発明では、カム機構１１のカムをカム溝にしてもよい。
【００９７】
次に、本発明の回転運動変換装置の第５実施形態について説明する。
図１３は、本発明の回転運動変換装置の第５実施形態を示す平面図、図１４は、図１３に示す回転運動変換装置のＤ−Ｄ線での断面図である。なお、図１３では、ベース４１は、図示されておらず、ベース４２は、一部のみ図示され、図１４では、ベース４１および４２は、それぞれ、一部のみ図示されている。また、以下の説明では、図１３中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００９８】
以下、第５実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
これらの図に示すように、第５実施形態の回転運動変換装置１では、カム機構１１のカム溝５４の一端側と他端側が、連通していない。すなわち、カム溝５４の一方の端部５４１は、ロータ５１の外周側に位置し、他方の端部５４２は、ロータ５１の内周側に位置している。換言すれば、カム溝５４が螺旋状をなしている。
また、この回転運動変換装置１では、移動体２のローラ２２の位置の移動範囲は、ロータ５１の軸５３より下側に設定されている。
【００９９】
振動体６が振動してロータ５１が図１３中の反時計回りに回転すると、カム溝５４に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、上側に移動する。そして、ローラ２２がカム溝５４の端部５４２まで移動すると、そのローラ２２は、端部５４２で係止され、これにより、ロータ５１の図１３中の反時計回りの回転が阻止され、移動体２の上側への移動を阻止することができる。すなわち、移動体２を上側へ移動させたとき、所定の位置で停止させることができる。
【０１００】
同様に、振動体６が振動してロータ５１が図１３中の時計回りに回転すると、カム溝５４に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、下側に移動する。そして、ローラ２２がカム溝５４の端部５４１まで移動すると、そのローラ２２は、端部５４１で係止され、これにより、ロータ５１の図１３中の時計回りの回転が阻止され、移動体２の下側への移動を阻止することができる。すなわち、移動体２を下側へ移動させたとき、所定の位置で停止させることができる。
このように、移動体２をその長手方向に往復運動させることができるとともに、移動体２を所定の位置で確実に停止させることができる。
従って、前記カム溝５４およびローラ２２により、移動体２の移動を規制する移動規制手段が構成される。
【０１０１】
また、ロータ５１の回転中心からカム溝５４の端部５４１までの距離をｒａ、ロータ５１の回転中心からカム溝５４の端部５４２までの距離をｒｂとすると、この回転運動変換装置１では、ｒａ＞ｒｂであるので、ローラ２２がカム溝５４の端部５４２に位置するとき、すなわち、移動体２が、最も上側に位置するときに、最も大きい力を移動体２に与えることができる。
【０１０２】
この回転運動変換装置１によれば、前述した第３実施形態の回転運動変換装置１と同様の効果が得られる。
そして、この回転運動変換装置１では、移動体２を所定の位置で確実に停止させることができる。
また、この回転運動変換装置１では、移動体２を螺旋状のカム溝５４に沿って僅かずつ移動させるので、大きな力が得られる。
なお、本発明では、前述した第２実施形態のように、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとを設けてもよい。
【０１０３】
次に、本発明の回転運動変換装置の第６実施形態について説明する。
図１５は、本発明の回転運動変換装置の第６実施形態を示す平面図である。なお、図１５では、ベース４１は、図示されておらず、ベース４２は、一部のみ図示されている。また、以下の説明では、図１５中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【０１０４】
以下、第６実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第５実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１５に示すように、第６実施形態の回転運動変換装置１では、移動体２のローラ２２の位置の移動範囲が、ロータ５１の軸５３より上側に設定されている。
振動体６が振動してロータ５１が図１５中の反時計回りに回転すると、カム溝５４に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、上側に移動する。そして、ローラ２２がカム溝５４の端部５４１まで移動すると、そのローラ２２は、端部５４１で係止され、これにより、ロータ５１の図１５中の反時計回りの回転が阻止され、移動体２の上側への移動を阻止することができる。すなわち、移動体２を上側へ移動させたとき、所定の位置で停止させることができる。
【０１０５】
同様に、振動体６が振動してロータ５１が図１５中の時計回りに回転すると、カム溝５４に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、下側に移動する。そして、ローラ２２がカム溝５４の端部５４２まで移動すると、そのローラ２２は、端部５４２で係止され、これにより、ロータ５１の図１５中の時計回りの回転が阻止され、移動体２の下側への移動を阻止することができる。すなわち、移動体２を下側へ移動させたとき、所定の位置で停止させることができる。
このように、移動体２をその長手方向に往復運動させることができるとともに、移動体２を所定の位置で確実に停止させることができる。
従って、前記カム溝５４およびローラ２２により、移動体２の移動を規制する移動規制手段が構成される。
【０１０６】
また、ロータ５１の回転中心からカム溝５４の端部５４１までの距離をｒａ、ロータ５１の回転中心からカム溝５４の端部５４２までの距離をｒｂとすると、この回転運動変換装置１では、ｒａ＞ｒｂであるので、ローラ２２がカム溝５４の端部５４２に位置するとき、すなわち、移動体２が、最も下側に位置するときに、最も大きい力を移動体２に与えることができる。
この回転運動変換装置１によれば、前述した第５実施形態の回転運動変換装置１と同様の効果が得られる。
なお、本発明では、前述した第２実施形態のように、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとを設けてもよい。
【０１０７】
次に、本発明の回転運動変換装置の第７実施形態について説明する。
図１６は、本発明の回転運動変換装置の第７実施形態を示す斜視図である。なお、図１６では、ベース４１および４２、コイルバネ１７等は、図示されていない。また、以下の説明では、図１６中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【０１０８】
以下、第７実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１６に示すように、第７実施形態の回転運動変換装置１では、ロータ５１にカム機構１１のカム（動力伝達部）が一体的に形成され、そのロータ５１の一方の側面５１８がカム機構１１のカム（動力伝達部）のカム面を構成している。
【０１０９】
また、ロータ５１には、平面視で（図１６中上側から見て）、略円形の凹部５１９が形成されている。この凹部５１９の中心は、ロータ５１の回転中心と一致している。これにより、前記側面（カム面）５１８は、環状をなす。
このように、本実施形態におけるロータ５１の外周部の厚さ（軸５３の方向の長さ）は、ロータ５１の周方向に沿って変化している。
【０１１０】
移動体２は、軸５３と略平行になるように設置されており、ローラ（当接部）２２は、ロータ５１の側方（軸５３の方向）から、ロータ５１の側面（カム面）５１８に当接している。
振動体６が振動してロータ５１が所定方向に回転すると、側面（カム面）５１８に沿ってローラ２２が転動し、これにより、移動体２は、その長手方向、すなわち、ロータ５１の厚さ方向（軸５３の方向）に往復運動する。
【０１１１】
この回転運動変換装置１によれば、前述した第１実施形態の回転運動変換装置１と同様の効果が得られる。
そして、この回転運動変換装置１では、移動体２を、ロータ５１の厚さ方向（軸５３の方向）に移動させることができる。
なお、本発明では、前述した第２実施形態のように、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとを設けてもよい。
【０１１２】
次に、本発明の回転運動変換装置の第８実施形態について説明する。
図１７は、本発明の回転運動変換装置の第８実施形態を示す平面図、図１８は、図１７に示す回転運動変換装置の他の状態を示す平面図、図１９は、図１７に示す回転運動変換装置のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、図１７〜図１９では、それぞれ、ベース４１や４２は、図示されていなかったり、また、一部のみを図示することがある。また、以下の説明では、図１７および図１８中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【０１１３】
以下、第８実施形態の回転運動変換装置１について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
これらの図に示すように、第８実施形態の回転運動変換装置１は、複数の板状のアクチュエータユニット１０を有している。
この場合、一対の板状のベース４１、４２は、各アクチュエータユニット１０で共用されている。
【０１１４】
各アクチュエータユニット１０は、各移動体２の移動方向（配列方向）が略一致し、かつ、振動体６（アクチュエータユニット１０）の厚さ方向に重なるように配置されている。また、各移動体２は、図１９中横方向に１列に並んでいる。
このように各アクチュエータユニット１０を重ねることにより、各移動体２を集中（集積）させることができる。
【０１１５】
各振動体６は、固定部６８０の孔６８１において、共通の軸１４１で支持され、その軸１４１に固定されている。
各振動体６の間、ベース４１と振動体６との間、およびベース４２と振動体６との間であって、固定部６８０に対応する位置には、それぞれ、スペーサ１４４が設置されている。
【０１１６】
前記軸１４１の図１９中右側の端部には、ナット１４３と螺合するネジ１４２が形成されており、軸１４１は、そのネジ１４２にナット１４３が螺合することで、ベース４１および４２に固定されている。
また、各ロータ５１は、共通の軸１５１で、正逆両方向に回転可能に支持されている。
各ロータ５１の間、ベース４１とロータ５１との間、およびベース４２とロータ５１との間には、それぞれ、スペーサ１５４が設置されている。
前記軸１５１の図１９中右側の端部には、ナット１５３と螺合するネジ１５２が形成されており、軸１５１は、そのネジ１５２にナット１５３が螺合することで、ベース４１および４２に固定されている。
【０１１７】
図１７に示すように、ロータ５１にカム機構１１のカム（動力伝達部）が一体的に形成され、そのロータ５１の外周面５１１のうちの一部がカム面５１５を構成している。カム面５１５には、２つの凹部５１６および５１７が形成されている。
また、移動体２の先端部（当接部）２１は、ロータ５１のカム面５１５に当接している。
【０１１８】
振動体６が振動してロータ５１が図１７中の反時計回りに回転すると、カム面５１５に沿って移動体２の先端部２１が摺動し、これにより、移動体２は、下側に移動する。そして、図１８に示すように、先端部２１がカム面５１５の凹部５１６まで移動すると、その先端部２１は、凹部５１６で係止され、これにより、ロータ５１の図１８中の反時計回りの回転が阻止され、移動体２の下側への移動を阻止することができる。すなわち、移動体２を下側へ移動させたとき、所定の位置で停止させることができる。
【０１１９】
同様に、振動体６が振動してロータ５１が図１７中の時計回りに回転すると、カム面５１５に沿って移動体２の先端部２１が摺動し、これにより、移動体２は、上側に移動する。そして、先端部２１がカム面５１５の凹部５１７まで移動すると、その先端部２１は、凹部５１７で係止され、これにより、ロータ５１の図１７中の時計回りの回転が阻止され、移動体２の上側への移動を阻止することができる。すなわち、移動体２を上側へ移動させたとき、所定の位置で停止させることができる。
【０１２０】
このように、各アクチュエータユニット１０において、それぞれ、移動体２をその長手方向に往復運動させることができるとともに、移動体２を所定の位置で確実に停止させることができる。
従って、前記凹部５１６、５１７および移動体２の先端部２１により、移動体２の移動を規制する移動規制手段が構成される。
また、この回転運動変換装置１では、振動体６と、ロータ５１と、カム面５１５と、移動体２とが、略同一平面上に位置している。これにより、回転運動変換装置１全体の薄型化に特に有利である。
【０１２１】
この回転運動変換装置１によれば、前述した第１実施形態の回転運動変換装置１と同様の効果が得られる。
そして、この回転運動変換装置１では、各アクチュエータユニット１０が振動体６の厚さ方向に重なっているので、回転運動変換装置１をより小型化することができる。
【０１２２】
また、この回転運動変換装置１では、外周面５１１の一部がカム面５１５となっているロータ５１を板材から容易に作成することができる。
また、この回転運動変換装置１では、各アクチュエータユニット１０が板状（平面状）をなしているので、それらを容易に重ねる（積層する）ことができ、組み立てを容易に行うことができる。
なお、本発明では、前述した第２実施形態のように、第１のモードと、第２のモードと、第３のモードと、第４のモードとを設けてもよい。
【０１２３】
以上、本発明の回転運動変換装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。
なお、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１２４】
また、本発明では、振動体の形状、構造は、図示の構成に限らず、例えば、圧電素子が１枚のものや、補強板を有さないものや、ロータと当接する部分に向かって幅が漸減するような形状のもの等であってもよい。
また、前記実施形態では、振動体６は、１つのアクチュエータユニット１０に１つ設置されているが、本発明では、１つのアクチュエータユニット１０（ロータ５１）に複数の振動体６を設けてもよい。
また、前記実施形態では、ロータ５１の回転運動を移動体２の直線運動に変換する機構として、カム機構１１が設けられているが、本発明では、これに限定されない。
【０１２５】
また、前記実施形態では、回転運動変換装置を、ロータの回転運動を移動体の直線運動に変換するアクチュエータに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明では、これに限らず、ロータの回転運動を動力伝達部により他の運動に変換するよう構成されていればよい。例えば、ロータの回転運動を、移動体の揺動運動や、回転軸がロータの回転軸と平行または非平行の回転運動等に変換するように構成してもよい。また、例えば、ロータの回転（回転運動）によって、カム（動力伝達部）が、可撓性を有する（復元可能な）チューブ（管状体）を側方から押圧し、チューブを圧潰変形させ、チューブ内の流路を圧閉する（閉塞させる）ように構成してもよい。
【０１２６】
なお、本発明の回転運動変換装置の用途は、特に限定されず、本発明は、例えば、点字を表示する装置の点字（複数のピン）の駆動、指等に触覚を与えるための複数のピンの駆動や、携帯電話（ＰＨＳを含む）、携帯テレビ、テレビ電話等のアンテナの駆動等の各種電子装置、流路（例えば、チューブ内の流路）を開閉する流路開閉装置、ポンプ等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転運動変換装置の第１実施形態を示す平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線での断面図（断面展開図）。
【図３】図１に示す回転運動変換装置における振動体の斜視図。
【図４】振動体が振動する様子を示す平面図。
【図５】振動体が振動する様子を示す平面図。
【図６】図１に示す回転運動変換装置の回路構成を示すブロック図。
【図７】第２実施形態における振動体の斜視図。
【図８】第２実施形態における回路構成を示すブロック図。
【図９】本発明の回転運動変換装置の第３実施形態を示す平面図。
【図１０】図９中のＢ−Ｂ線での断面図。
【図１１】本発明の回転運動変換装置の第４実施形態を示す平面図。
【図１２】図１１中のＣ−Ｃ線での断面図。
【図１３】本発明の回転運動変換装置の第５実施形態を示す平面図。
【図１４】図１３中のＤ−Ｄ線での断面図。
【図１５】本発明の回転運動変換装置の第６実施形態を示す平面図。
【図１６】本発明の回転運動変換装置の第７実施形態を示す斜視図。
【図１７】本発明の回転運動変換装置の第８実施形態を示す平面図。
【図１８】図１７に示す回転運動変換装置の他の状態を示す平面図。
【図１９】図１７中のＥ−Ｅ線での断面図。
【符号の説明】
１…回転運動変換装置、１０…アクチュエータユニット、２…移動体、２１…先端部、２２…ローラ、２３…フランジ、３…アクチュエータ本体、４１…ベース、４１０…ネジ孔、４２…ベース、４２１、４２２…支持部、５１…ロータ、５１０…凹部、５１１…外周面、５１２…内周面、５１３…ピン、５１４…クランクピン、５１５…カム面、５１６、５１７…凹部、５１８…側面、５１９…凹部、５２…ロータ、５２１…外周面、５３…軸、５４…カム溝、５４１、５４２…端部、６…振動体、６０１…短辺、６０２…長辺、６１ａ〜６１ｅ…電極、６５ａ〜６５ｅ…電極、６２、６４…圧電素子、６３…補強板、６６…凸部、６８…腕部、６８０…固定部、６８１…孔、８…駆動回路、８１…発振回路、８２…増幅回路、８３…回転量制御回路、９…スイッチ、９１、９２…スイッチ部、９３〜９８…端子、１１…カム機構、１３…ボルト、１４１…軸、１４２…ネジ、１４３…ナット、１４４…スペーサ、１５１…軸、１５２…ネジ、１５３…ナット、１５４…スペーサ、１６…スイッチ、１６１、１６２…スイッチ部、１６３〜１６８…端子、１７…コイルバネ、２０…通電回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary motion conversion device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A drive device having a cam mechanism that converts a rotational motion of a rotor rotated by driving a motor into a linear motion of a moving body is known.
This conventional driving device includes a motor, a rotor that is rotated by driving the motor, a speed reducer that reduces and transmits the rotational driving force of the rotor, a cam fixed to a rotation shaft on the output side of the speed reducer, and a cam. , And a moving body is connected to the roller. The moving body is installed so as to be able to move linearly (for example, see Patent Document 1 for a motor).
[0003]
When the motor is driven to rotate the rotor, the rotational driving force is transmitted at a reduced speed by the speed reducer, and the cam rotates. As a result, the moving body moves linearly together with the roller that comes into contact with the cam.
However, in the drive device having the conventional cam mechanism, the number of parts is large, the assembling work is troublesome, and the structure is complicated.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-333480 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotary motion conversion device which has a small number of parts, has a simple structure, is advantageous for miniaturization, especially thinning, and can easily and surely convert a rotary motion of a rotor into another motion. Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
The rotational motion converter of the present invention includes a piezoelectric element, a vibrating body that vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element,
A rotor that comes into contact with the vibrating body and that is rotated by repeatedly applying a force by the vibration of the vibrating body;
A power transmission unit formed integrally with the rotor,
The vibrator is in contact with the rotor from a radial direction of the rotor,
The power transmission unit converts the rotational motion of the rotor into another motion.
Thus, the rotational motion of the rotor can be easily and reliably converted to another motion.
[0007]
In addition, since the rotor and the power transmission unit are integrally formed, the size (particularly, the thickness) of the entire rotary motion converter can be reduced, the weight can be reduced, and the number of parts can be reduced. Therefore, the productivity is improved, and the rotor and the power transmission unit can be more firmly joined, so that the reliability is improved.
In addition, by rotating the rotor with the vibrating body, it is possible to reduce the size, especially the thickness, of the entire rotary motion converter.
Also, since a deceleration function can be provided, a large force can be obtained.
Further, the structure can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
Further, since a normal motor is not used, there is no or little electromagnetic noise, so that it is possible to prevent the peripheral devices from being affected.
[0008]
In the rotary motion converter of the present invention, the vibrating body, the rotor, and the power transmission unit are each provided in planes substantially parallel to each other, and the vibration of the vibrating body is performed in a corresponding plane. It is preferred that
In the rotary motion conversion device according to the present invention, it is preferable that the power transmission unit is a cam.
[0009]
The rotational motion conversion device of the present invention, a rotatably provided rotor,
A piezoelectric element, which is provided in contact with the rotor from the radial direction of the rotor, vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element, and the vibration repeatedly applies a force to the rotor to rotate the rotor. Vibrating body,
A moving body provided linearly movable;
A cam mechanism having a cam that converts the rotational motion of the rotor into a linear motion of the moving body,
The invention is characterized in that the rotor and the cam are formed integrally.
Thus, the moving body can be accurately and reliably moved linearly (reciprocating motion).
[0010]
Further, since the rotor and the cam are integrally formed, the size (particularly, the thickness) of the entire rotary motion conversion device can be reduced, the weight can be reduced, and the number of parts can be reduced. And the rotor and the cam can be more firmly joined, and the reliability is improved.
In addition, the rotor is rotated by the vibrating body, the rotational movement of the rotor is converted into the linear movement of the moving body, and the moving body is moved (driven), so that the entire rotary motion converting apparatus is reduced in size, particularly, thinned. be able to.
[0011]
In addition, since the moving body can be provided with a deceleration function, the moving body can be moved (driven) with a larger force than when the moving body is directly driven by the vibrating body.
Further, the structure can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
Further, since a normal motor is not used, there is no or little electromagnetic noise, so that it is possible to prevent the peripheral devices from being affected.
[0012]
In the rotary motion conversion device of the present invention, the vibrating body, the rotor, the cam surface of the cam, and the moving body are respectively provided in planes substantially parallel to each other, and the vibration of the vibrating body and the movement of the moving body are provided. Are preferably arranged in a corresponding plane.
In the rotary motion conversion device according to the aspect of the invention, the moving body has a contact portion that abuts on a cam surface of the cam, and biases the moving body so that the contact portion abuts on the cam surface. It is preferable to have an urging means for performing the operation.
[0013]
In the rotary motion converter according to the present invention, it is preferable that the moving body reciprocates by rotating the rotor in one direction.
It is preferable that the rotational motion conversion device of the present invention has a movement restricting means for restricting the movement of the moving body.
In the rotary motion conversion device of the present invention, it is preferable that a radius of a portion of the rotor abutting on the vibrating body is larger than a maximum value of a distance from a rotation center of the cam to a cam surface of the cam.
[0014]
In the rotary motion conversion device according to the present invention, it is preferable that the rotor has an inner peripheral surface with which the vibrating body contacts from the inside.
In the rotary motion conversion device of the present invention, it is preferable that a cam surface of the cam is provided on an outer peripheral side of the inner peripheral surface.
In the rotary motion conversion device according to the present invention, the cam is preferably a cam groove.
[0015]
In the rotary motion conversion device according to the present invention, it is preferable that a portion of the rotor that comes into contact with the vibrating body and a cam surface of the cam be located on substantially the same plane.
In the rotary motion conversion device according to the present invention, it is preferable that a cam surface of the cam is formed on a side surface of the rotor.
In the rotary motion conversion device of the present invention, it is preferable that the vibrating body is formed by stacking at least a plate-like piezoelectric element and a reinforcing plate made of a metal material.
[0016]
In the rotary motion conversion device according to the present invention, it is preferable that a portion of the vibrating body that comes into contact with the rotor is formed integrally with the reinforcing plate.
In the rotary motion conversion device according to the aspect of the invention, it is preferable that the device include an arm protruding from the vibrator and integrally formed with the reinforcing plate, and the vibrator being supported by the arm.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a rotary motion conversion device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the rotary motion converter of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the rotary motion converter shown in FIG. Is a perspective view of the vibrating body in the rotary motion conversion device shown in FIG. 1; FIGS. 4 and 5 are plan views showing how the vibrating body vibrates in the rotary motion conversion device shown in FIG. 1; FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the rotational motion conversion device illustrated in FIG. 1.
[0018]
1, only a part of the base 42 is shown, and in FIG. 2, only a part of each of the bases 41 and 42 is shown. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
The rotary motion conversion device 1 shown in these figures is an actuator that moves the moving body 2 linearly (reciprocating movement), and the moving body 2 and an actuator body in which the moving body 2 is installed so as to be able to move linearly. 3 and a plate-shaped actuator unit 10.
[0019]
As shown in FIGS. 1, 2 and 6, the actuator body 3 rotates a pair of plate-like bases (substrates) 41 and 42, which are arranged to be parallel to each other, a rotor 51, and a rotor 51. A vibrating body 6 to be driven, a cam mechanism (conversion mechanism) 11 for converting the rotational movement of the rotor 51 into a linear movement of the moving body 2, and an energizing pattern for each electrode of the vibrating body 6, which will be described later, are selected and applied to the electrodes. And an energizing circuit 20 for energizing. The base 41 is disposed at the right end in FIG. 2, the base 42 is disposed at the left end in FIG. 2, and the vibrating body 6, the rotor 51, the cam mechanism 11 and the moving body 2 are respectively It is provided between the base 42.
[0020]
The rotor 51 has a disk shape and is fixed to a shaft (rotating shaft) 53 located at the center thereof.
This rotor 51 is integrally formed with a rotor (cam rotor) 52 which is a cam (power transmission portion) of the cam mechanism 11. That is, the rotor 51 and the rotor 52 are formed integrally (one member). In this case, it is preferable that the rotor 51 and the rotor 52 are integrally formed.
Thus, the entire rotary motion converter 1 can be reduced in size (particularly thinner) and lighter, the number of parts can be reduced, productivity can be improved, and the rotor 51 and the rotor 52 can be improved. Can be more firmly joined, and the reliability is improved.
[0021]
An outer peripheral surface 521 of the rotor 52 constitutes a cam surface of the cam mechanism 11. Therefore, in the following description, the outer peripheral surface 521 may be referred to as a “cam surface 521”.
The shaft 53 is installed on the bases 41 and 42 so as to be rotatable in both forward and reverse directions such that the rotor 51 (side surface of the rotor 51) is parallel to the bases 41 and 42.
Needless to say, the shape of the rotor 51 is not limited to the disk shape.
[0022]
The vibrating body 6 has a plate shape and is installed on the base 41 in a posture parallel to the base 41 and above the rotor 51.
The vibrating body 6 has a posture in which the short side 601 of the vibrating body 6 is in the left-right direction, that is, the long side 602 of the vibrating body 6 is in the up-down direction. (Contact portion) 511 from above. In other words, the tip of the convex portion 66 of the vibrating body 6 is in contact with the outer peripheral surface 511 of the rotor 51 from the radial direction. Due to the vibration of the vibrating body 6, a driving force (rotational force) is applied from the protrusion 66 to the rotor 51, and the rotor 52 rotates together with the rotor 51. The vibration body 6 will be described later in detail.
[0023]
The moving body 2 is preferably a rigid body, that is, a body having an appropriate rigidity.
In the present embodiment, the moving body 2 has a rod shape, and is installed on the base 42 so as to be linearly movable in the longitudinal direction (axial direction) of the moving body 2 in a posture parallel to the base 42. .
A roller (abutting portion) 22 is installed at a tip end portion 21 of the moving body 2 in a posture parallel to the rotors 51 and 52 and rotatable in both forward and reverse directions. The roller 22 is in contact with the outer peripheral surface (cam surface) 521 of the rotor 52 from the radial direction of the rotor 52 (rotor 51).
A flange 23 is formed in the middle of the moving body 2. The flange 23 is located between the support 421 and the support 422 of the moving body 2 of the base 42.
[0024]
A coil spring (elastic member) 17 is installed in a contracted state as an urging means between the one (base end) support portion 421 and the flange 23. By the restoring force (elastic force) of the first end 21 (in the direction approaching the rotor 52). Thus, the state in which the roller (contact portion) 22 is in contact with the cam surface 521 can be maintained (held).
The shape of the moving body 2 is not limited to the rod shape, and may be, for example, a plate shape or the like.
[0025]
The main part of the cam mechanism 11 is constituted by the rotor 52 and the roller 22. When the rotor 52 rotates in a predetermined direction (one direction), the roller 22 rolls along the cam surface 521, whereby the moving body 2 Reciprocate in its longitudinal direction.
Here, the radius r1 of the portion (outer peripheral surface 511) of the rotor 51 that comes into contact with the vibrating body 6 is larger than the maximum value r2max of the distance r2 from the rotation center of the rotor 52 (the rotation center of the cam) to the cam surface 521.
Thereby, a deceleration function can be provided, and the driving force of the vibrating body 6 can be increased. That is, the driving force of the vibrating body 6 can be increased without providing a separate speed change mechanism (deceleration mechanism), whereby the moving body 2 can be moved (driven) with a relatively large force.
[0026]
Further, when the load applied to the moving body 2 is large (when a large force is required), the roller 22 is configured such that the vicinity of the minimum value r2min of the distance r2 from the rotation center of the rotor 52 to the cam surface 521 contacts the roller 22. Is preferred.
Thereby, a larger force can be applied to the moving body 2 and the moving body 2 can be moved more reliably.
[0027]
As described above, the vibrating body 6, the rotor 51, the rotor 52 (cam surface 521), and the moving body 2 are provided in planes substantially parallel to each other. The vibration of the vibrating body 6 and the movement of the moving body 2 are each performed in a corresponding plane. That is, the vibrating body 6 vibrates in the plane to which it belongs, and the moving body 2 moves in the plane to which it belongs.
Further, the vibrating body 6 and the rotor 51 are located on substantially the same plane, and the rotor 52 and the roller 22 are located on substantially the same plane.
This is particularly advantageous for reducing the thickness of the entire rotary motion converter 1.
When the vibrating body 6 vibrates, the rotor 51 rotates by repeatedly receiving a driving force (rotational force) from the vibrating body 6, and the moving body 2 moves in the longitudinal direction, that is, reciprocates by the cam mechanism 11. .
The vibrating body 6 is smaller (thinner) than a normal motor or the like.
[0028]
In the present invention, by moving the moving body 2 using the vibrating body 6, it is possible to reduce the size of the entire rotary motion conversion device 1, particularly to reduce the thickness (the size in the horizontal direction in FIG. 2).
In this rotary motion conversion device 1, the electrodes of the vibrating body 6 are divided into a plurality of parts, a voltage is selectively applied to them, and the piezoelectric elements are partially driven, whereby the longitudinal / bending in-plane is reduced. The vibration can be arbitrarily selected. That is, the vibration pattern (vibration state) of the vibrating body 6 is changed by selecting the energizing pattern (energizing state) to each electrode of the vibrating body 6, and the direction of the vibration (vibration displacement) of the convex portion 66 of the vibrating body 6 is changed. In this configuration, the rotor 51 can be rotated in either the counterclockwise direction or the clockwise direction (forward direction and reverse direction) in FIG. 1 (the rotation direction of the rotor 51 can be switched). Have been. Hereinafter, description will be made based on a specific example.
[0029]
As shown in FIGS. 3 and 4, the vibrating body 6 has a substantially rectangular plate shape. The vibrating body 6 includes four electrodes 61a, 61b, 61c and 61d from the upper side in FIG. 3, a plate-shaped piezoelectric element 62, a reinforcing plate 63, a plate-shaped piezoelectric element 64, and four plate-shaped electrodes. 65a, 65b, 65c, and 65d (in FIG. 3, the electrodes 65a, 65b, 65c, and 65d are not shown, and only reference numerals are shown in parentheses) in this order. 3 and 4, the thickness direction is exaggerated.
[0030]
Each of the piezoelectric elements 62 and 64 has a rectangular shape, and expands and contracts in the longitudinal direction (long side direction) when an AC voltage is applied. The constituent materials of the piezoelectric elements 62 and 64 are not particularly limited, and lead zirconate titanate (PZT), quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, zinc niobate Various materials such as lead and lead scandium niobate can be used.
These piezoelectric elements 62 and 64 are fixed to both surfaces of the reinforcing plate 63, respectively.
[0031]
In the vibrating body 6, the piezoelectric element 62 is divided (divided) into approximately four rectangular regions, and rectangular electrodes 61a, 61b, 61c, and 61d are provided in each of the divided regions. Similarly, the piezoelectric element 64 is divided (divided) into four regions, and rectangular electrodes 65a, 65b, 65c and 65d are provided in each of the divided regions. The electrodes 65a, 65b, 65c and 65d are arranged on the back side of the electrodes 61a, 61b, 61c and 61d, respectively.
The electrodes 61a and 61c on one diagonal line and the electrodes 65a and 65c located on the back side thereof are all electrically connected, and similarly, the electrodes 61b and 61d on the other diagonal line are located on the back side thereof. The electrodes 65b and 65d are electrically connected (hereinafter, simply referred to as “connection”).
[0032]
The reinforcing plate 63 has a function of reinforcing the entire vibrating body 6, and prevents the vibrating body 6 from being damaged by excessive amplitude, external force, or the like. The constituent material of the reinforcing plate 63 is not particularly limited, but is preferably various metal materials such as stainless steel, aluminum or aluminum alloy, titanium or titanium alloy, copper or copper-based alloy.
The reinforcing plate 63 is preferably thinner (smaller) than the piezoelectric elements 62 and 64. Thereby, the vibrating body 6 can be vibrated with high efficiency.
[0033]
The reinforcing plate 63 also has a function as a common electrode for the piezoelectric elements 62 and 64. That is, an AC voltage is applied to the piezoelectric element 62 by a predetermined electrode among the electrodes 61a, 61b, 61c and 61d and the reinforcing plate 63, and the piezoelectric element 64 is applied to the piezoelectric element 64 among the electrodes 65a, 65b, 65c and 65d. AC voltage is applied by the predetermined electrode and the reinforcing plate 63.
[0034]
The piezoelectric elements 62 and 64 repeatedly expand and contract in the longitudinal direction when an AC voltage is applied to almost the entirety thereof, and accordingly, the reinforcing plate 63 also repeatedly expands and contracts in the longitudinal direction. That is, when an AC voltage is applied to almost the entirety of the piezoelectric elements 62 and 64, the vibrating body 6 vibrates (longitudinal vibration) with a small amplitude in the longitudinal direction (long side direction), and the convex portion 66 vibrates longitudinally (reciprocating). Exercise.
[0035]
At the right end of the reinforcing plate 63 in FIG. 3, a projection 66 is integrally formed.
The protruding portion 66 is provided on the lower short side 601 in FIG. 1 and at the center of the reinforcing plate 63 in the width direction (horizontal direction in FIG. 1).
Further, an arm portion 68 having elasticity (flexibility) is integrally formed at an upper end portion of the reinforcing plate 63 in FIG.
[0036]
The arm portion 68 is provided on the right long side 602 side in FIG. 1 and substantially at the center of the reinforcing plate 63 in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) so as to protrude in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction. Have been. A fixing portion 680 is integrally formed at the tip of the arm portion 68, and a hole 681 into which the bolt 13 is inserted is formed in the fixing portion 680.
[0037]
The vibrating body 6 is fixed to the base 41 at a fixing portion 680. That is, in the vibrating body 6, the hole 681 of the fixing portion 680 is overlapped with the screw hole 410 provided in the base 41, the bolt 13 is inserted through the hole 681, screwed and fastened to the screw hole 410, and the arm 68 is Supported. Thereby, the vibrating body 6 can vibrate freely and vibrate with a relatively large amplitude.
Further, the vibrating body 6 is urged downward by the elastic force (restoring force) of the arm portion 68, and the convex portion 66 of the vibrating body 6 causes the outer peripheral surface (contact portion) of the rotor 51 to be urged by the urging force. 511 is pressed (pressed).
[0038]
In a state where the convex portion 66 is in contact with the rotor 51, the electrodes 61 a, 61 c, 65 a and 65 c located on the diagonal line of the vibrating body 6 are energized, and these electrodes 61 a, 61 c, 65 a and 65 c, the reinforcing plate 63, 4, when the AC voltage is applied, as shown in FIG. 4, the portions of the vibrating body 6 corresponding to the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c repeatedly expand and contract in the direction of the arrow a, respectively. The protrusion 66 of the sixth member is displaced in an oblique direction indicated by an arrow b, that is, vibrates (reciprocating motion), or displaces substantially along an ellipse, that is, performs an elliptical vibration (elliptical motion) as indicated by an arrow c. The rotor 51 receives a frictional force (pressing force) from the convex portion 66 when the portions of the vibrating body 6 corresponding to the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c extend.
That is, a large frictional force is applied between the convex portion 66 and the outer peripheral surface 511 by the radial component S1 (radial displacement of the rotor 51) of the vibration displacement S of the convex portion 66, and the circumferential component of the vibration displacement S By S2 (displacement of the rotor 51 in the circumferential direction), a counterclockwise rotation force in FIG. 4 is applied to the rotor 51.
[0039]
When the vibrating body 6 vibrates, such a force repeatedly acts on the rotor 51, and the rotor 51 rotates counterclockwise in FIG.
At this time, the non-energized electrodes 61b, 61d, 65b and 65d located on the diagonal line of the vibrating body 6 are used as vibration detecting means for detecting the vibration of the vibrating body 6.
[0040]
Conversely, the electrodes 61b, 61d, 65b and 65d located on the diagonal line of the vibrating body 6 are energized, and an AC voltage is applied between the electrodes 61b, 61d, 65b and 65d and the reinforcing plate 63. Then, as shown in FIG. 5, the portions of the vibrating body 6 corresponding to the electrodes 61b, 61d, 65b and 65d repeatedly expand and contract in the direction of arrow a, whereby the convex portions 66 of the vibrating body 6 It displaces in an oblique direction shown by b, ie, vibrates (reciprocating motion), or displaces substantially along an ellipse, ie, makes elliptical vibration (elliptical motion) as shown by an arrow c. The rotor 51 receives a frictional force (pressing force) from the convex portion 66 when the portions of the vibrating body 6 corresponding to the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d extend.
That is, a large frictional force is applied between the convex portion 66 and the outer peripheral surface 511 by the radial component S1 (radial displacement of the rotor 51) of the vibration displacement S of the convex portion 66, and the circumferential component of the vibration displacement S By S2 (displacement of the rotor 51 in the circumferential direction), a clockwise rotation force in FIG. 5 is applied to the rotor 51.
[0041]
When the vibrating body 6 vibrates, such a force repeatedly acts on the rotor 51, and the rotor 51 rotates clockwise in FIG.
At this time, the non-energized electrodes 61a, 61c, 65a and 65c located on the diagonal line of the vibrating body 6 are used as vibration detecting means for detecting the vibration of the vibrating body 6.
4 and 5, the deformation of the vibrating body 6 is exaggerated, and the arm 68 is not shown.
[0042]
Here, the shape and size of the vibrating body 6, the position of the convex portion 66, and the like are appropriately selected, and the resonance frequency of the bending vibration (horizontal vibration in FIGS. 4 and 5) is substantially equal to the frequency of the longitudinal vibration. As a result, the vertical vibration and the bending vibration of the vibrating body 6 occur simultaneously, and the convex portion 66 is displaced (elliptical vibration) substantially along the ellipse as shown by an arrow c in FIGS. 4 and 5. Can be. In addition, by driving the longitudinal vibration and the bending vibration separately with different phases as conventionally known, the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the elliptical vibration can be changed.
[0043]
The frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric elements 62 and 64 is not particularly limited, but is preferably substantially the same as the resonance frequency of the vibration (longitudinal vibration) of the vibrating body 6. Thereby, the amplitude of the vibrating body 6 increases, and the moving body 2 can be driven with high efficiency.
Unlike the case where the vibrating body 6 is driven by a magnetic force like a normal motor, the vibrating body 6 drives the rotor 51 by the frictional force (pressing force) as described above, so that the driving force is high. Therefore, the moving body 2 can be driven with a sufficient force without the intervention of the speed change mechanism (reduction mechanism).
[0044]
In addition, there is no need to provide a separate speed reduction mechanism (no energy loss in the speed reduction mechanism), and since the in-plane vibration of the vibrating body 6 is directly converted into the rotation of the rotor 51, the energy loss accompanying this conversion is reduced. Thus, the moving body 2 can be driven with high efficiency.
In addition, since the rotor 51 is directly driven (rotated) by the vibrator 6, and it is not particularly necessary to provide a separate deceleration mechanism, it is particularly advantageous for weight reduction and miniaturization (thinning). Further, the structure can be extremely simplified, the device can be easily manufactured, and the manufacturing cost can be reduced.
[0045]
Next, the energizing circuit 20 will be described.
As shown in FIG. 6, the energizing circuit 20 includes a drive circuit 8 including an oscillation circuit 81, an amplification circuit 82, and a rotation amount control circuit 83, and a switch 9.
The switch 9 is a switching unit that switches between an electrode to be energized and an electrode to be used as a vibration detection unit, and switches the rotation direction of the rotor 51 by switching the switch 9.
[0046]
The switch 9 has two interlocking switch portions 91 and 92. The electrode 61d of the vibrating body 6 is connected to a terminal 97 of the switch portion 91, and the electrode 61a is connected to a terminal 98 of the switch portion 92. Have been.
The terminal 93 of the switch unit 91 and the terminal 96 of the switch unit 92 are connected to the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8, respectively, and the AC voltage is applied from the amplifier circuit 82 to the terminals 93 and 96, respectively. Is applied.
Further, the reinforcing plate 63 of the vibrating body 6 is grounded (grounded).
The terminal 94 of the switch section 91 and the terminal 95 of the switch section 92 are connected to the input side of the oscillation circuit 81 of the drive circuit 8, respectively.
[0047]
Next, the operation of the rotary motion converter 1 will be described with reference to FIG.
When the rotation direction and the rotation amount (the number of rotations and the rotation angle of the rotor 51) are instructed while the power switch is on, the switch 9 and the rotation amount control circuit 83 of the drive circuit 8 operate based on the instruction. I do.
In the case of an instruction to rotate the rotor 51 counterclockwise (positive direction) in FIG. 6, the switch 9 is connected so that the terminal 94 and the terminal 97 of the switch 9 are connected and the terminal 96 and the terminal 98 are connected. Switch. As a result, the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8 and the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c of the vibrating body 6 conduct, and the electrodes 61b, 61d, 65b and 65d of the vibrating body 6 and the drive circuit 8 The input side of the oscillation circuit 81 conducts.
[0048]
The oscillation circuit 81 and the amplification circuit 82 of the drive circuit 8 are controlled by a rotation amount control circuit 83, respectively.
The AC voltage output from the oscillation circuit 81 is amplified by the amplifier circuit 82 and applied between the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c and the reinforcing plate 63. As a result, as described above, the portions of the vibrating body 6 corresponding to the electrodes 61a, 61c, 65a, and 65c repeatedly expand and contract, and the protrusions 66 of the vibrating body 6 move in the oblique direction indicated by the arrow b in FIG. Vibration (reciprocating motion) or elliptical vibration (elliptical motion) as shown by an arrow c, and the rotor 51 has convex portions when portions corresponding to the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c of the vibrating body 6 extend. It receives a frictional force (pressing force) from 66 and rotates counterclockwise in FIG. 1 (positive direction) by the repeated frictional force (pressing force).
[0049]
Then, the rotor 52 rotates counterclockwise (positive direction) in FIG. 1 together with the rotor 51, and the roller 22 rolls along the cam surface 521, whereby the moving body 2 reciprocates in its longitudinal direction. Exercise.
At this time, the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d that are not energized (not driven) become detection electrodes, respectively, and are induced between the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d, and the reinforcing plate 63. Used for detecting voltage (induced voltage).
[0050]
The detected induced voltage (detected voltage) is input to the oscillating circuit 81, and the oscillating circuit 81 determines, based on the detected voltage, a frequency at which the amplitude of the vibrating body 6 is maximum, that is, the frequency at which the detected voltage is maximum (Resonant frequency) AC voltage is output. Thereby, the moving body 2 can be moved efficiently.
The rotation amount control circuit 83 controls energization of each electrode based on the instructed rotation amount (target value) of the rotor 51.
That is, the rotation amount control circuit 83 operates the oscillation circuit 81 and the amplification circuit 82 until the rotation amount of the rotor 51 reaches the specified rotation amount (target value) of the rotor 51, drives the vibrating body 6, and rotates the rotor 6. Rotate 51.
[0051]
Conversely, in the case of an instruction to rotate the rotor 51 clockwise (reverse direction) in FIG. 6, the terminal 93 and the terminal 97 of the switch 9 are connected as shown in FIG. The switch 9 switches so that the terminal 98 and the terminal 98 are connected. As a result, the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8 and the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d of the vibrating body 6 conduct, and the electrodes 61a, 61c, 65a, and 65c of the vibrating body 6 and the driving circuit 8 The input side of the oscillation circuit 81 conducts. Subsequent operations are the same as those in the case of an instruction to rotate the moving body 2 in the counterclockwise direction (positive direction) in FIG.
[0052]
According to the rotary motion conversion device 1 of the first embodiment, in addition to the advantage that the rotary motion conversion device 1 can be downsized (thinned), a normal motor is used to move the moving body 2. Since there is no electromagnetic noise, there is no or little if any electromagnetic noise as in a normal motor, and there is an advantage that peripheral devices are not affected.
[0053]
In addition, the moving body 2 can be moved smoothly and reliably, and the moving body 2 can be moved with high accuracy (accurately) as compared with the case where a solenoid is used, and an arbitrary moving amount can be obtained. it can.
When the moving body 2 is not driven (stopped state), that is, when no current is supplied to any of the electrodes, the convex portion 66 comes into pressure contact with the rotor 51 and the frictional force between the convex portion 66 and the rotor 51 causes , The moving body 2 can be maintained in a stopped state. That is, the moving body 2 can be prevented from moving, and the moving body 2 can be held at a predetermined position.
[0054]
In addition, since the rotor 51 can be rotated in both forward and reverse directions, reversible movement can be performed.
In addition, since the moving body 2 can be reciprocated, that is, moved in both directions by the single vibrating body 6, the number of parts can be reduced as compared with a case where a dedicated vibrating body is provided for each moving direction. It is easy to manufacture, and is advantageous in reducing the size and weight of the entire rotary motion converter 1.
[0055]
Further, since the rotor 51 and the rotor 52 are formed integrally (in one member), the size (particularly, the thickness) of the entire rotary motion conversion device 1 can be reduced and the weight can be reduced. Can be reduced, the productivity can be improved, and the rotor 51 and the rotor 52 can be more firmly joined, so that the reliability can be improved.
In the present invention, the vibrating body 6 may be provided with two or more portions that come into contact with the moving body 2, that is, the convex portions 66.
[0056]
In the present invention, the rotor 51 may be configured to rotate only in one direction. In this case, the moving body 2 can be reciprocated by the single vibrating body 6, that is, moved in both directions. it can.
Further, in addition to the present embodiment (first embodiment), a second embodiment shown in FIG. 8, a third embodiment shown in FIG. 9, a fourth embodiment shown in FIG. 11, and a seventh embodiment shown in FIG. In all the embodiments, the moving body 2 can be reciprocated only by rotating the rotor 51 in one direction. For this reason, since it is not necessary to switch the electrical driving direction, the driving method (drive control) is simplified, and efficient driving can be achieved.
[0057]
Next, a second embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention will be described.
FIG. 7 is a perspective view of a vibrating body in a second embodiment of the rotary motion converter of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration in the second embodiment of the rotary motion converter of the present invention.
Hereinafter, the rotational motion conversion device 1 of the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same items will be omitted.
[0058]
The rotational motion conversion device 1 according to the second embodiment maintains the rotor 51 in a stopped state, that is, a first mode in which the moving body 2 is maintained in a stopped state, and enables the rotation of the rotor 51 (the rotor 51 is in a free state). That is, a second mode in which the moving body 2 can be moved (the moving body 2 is in a free state), a third mode in which the rotor 51 is rotated in the forward direction, and a fourth mode in which the rotor 51 is rotated in the reverse direction. The first mode, the second mode, the third mode, and the fourth mode are performed by changing the vibration pattern of the vibrating body 6 by selecting an energization pattern for each electrode. It is configured to be able to select one of the modes. This will be specifically described below.
[0059]
As shown in FIG. 7, the vibrating body 6 has five plate-like electrodes 61a, 61b, 61c, 61d, and 61e installed on the upper side of the piezoelectric element 62 in FIG. 7, and the lower side of the piezoelectric element 64 in FIG. , Five plate-like electrodes 65a, 65b, 65c, 65d, and 65e (in FIG. 7, the electrodes 65a, 65b, 65c, 65d, and 65e are not shown, and only reference numerals are shown in parentheses). ing.
[0060]
That is, the piezoelectric element 62 is divided (divided) into approximately four rectangular areas, and rectangular electrodes 61a, 61b, 61c and 61d are provided in each of the divided areas. The electrode 64 is divided (divided) into four regions, and each of the divided regions is provided with a rectangular electrode 65a, 65b, 65c, and 65d.
[0061]
A rectangular electrode 61 e is provided at the center of the piezoelectric element 62, and a rectangular electrode 65 e is provided at the center of the piezoelectric element 64. Each of the electrodes 61e and 65e is arranged so that the longitudinal direction (the direction of the long side) and the longitudinal direction (the direction of the long side) of the vibrating body 6 substantially match. These electrodes 61e and 65e are detection electrodes, respectively, and a voltage (induced voltage) induced between the electrodes 61e and 65e and the reinforcing plate 63, that is, a longitudinal component (vertical direction) of the vibration of the vibrating body 6. It is used for detecting a voltage (induced voltage) induced by the vibration component). The electrodes 61e and 65e are used in the second mode, respectively.
The electrodes 65a, 65b, 65c, 65d and 65e are arranged on the back side of the electrodes 61a, 61b, 61c, 61d and 61e, respectively.
[0062]
The electrodes 61a and 61c on one diagonal line and the electrodes 65a and 65c located on the back side thereof are all electrically connected, and similarly, the electrodes 61b and 61d on the other diagonal line are located on the back side thereof. The electrodes 65b and 65d are all electrically connected. Similarly, the central electrode 61e and the electrode 65e located on the back side thereof are electrically connected (hereinafter simply referred to as "connection").
[0063]
As shown in FIG. 8, the energizing circuit 20 of the rotary motion conversion device 1 according to the second embodiment includes a drive circuit 8 including an oscillation circuit 81, an amplification circuit 82, and a rotation amount control circuit 83; a switch 9; And
The switch 9 is a switching unit that switches between an electrode to be energized and an electrode to be used as a vibration detection unit, and switches the rotation direction of the rotor 51 by switching the switch 9.
[0064]
The switch 9 has two interlocking switch portions 91 and 92. The electrode 61d of the vibrating body 6 is connected to a terminal 97 of the switch portion 91, and the electrode 61a is connected to a terminal 98 of the switch portion 92. Have been.
The terminal 93 of the switch unit 91 and the terminal 96 of the switch unit 92 are connected to the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8, respectively, and the AC voltage is applied from the amplifier circuit 82 to the terminals 93 and 96, respectively. Is applied.
Further, the reinforcing plate 63 of the vibrating body 6 is grounded (grounded).
The terminal 94 of the switch section 91 and the terminal 95 of the switch section 92 are connected to the input side of the oscillation circuit 81 of the drive circuit 8, respectively.
[0065]
The switch 16 has two switch units 161 and 162 that are linked.
The terminal 163 of the switch section 161 is connected to the terminals 94 and 95 of the switch 9, and the terminal 164 is connected to the electrode 61 e of the vibrator 6.
The terminal 163 of the switch section 161 is connected to the input side of the oscillation circuit 81 of the drive circuit 8.
[0066]
The terminal 166 of the switch unit 162 is connected to the terminal 98 of the switch 9 and the electrode 61a of the vibrating body 6, and the terminal 168 is connected to the terminal 97 of the switch 9 and the electrode 61d of the vibrating body 6.
Note that the drive circuit 8 is the same as in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
[0067]
Next, each mode will be described.
In the first mode, the vibration body 6 is not excited. That is, no current is supplied to any of the electrodes of the vibrating body 6. In this case, the convex portion 66 of the vibrating body 6 is pressed against the rotor 51, and the rotor 51 is kept stopped by the frictional force between the convex portion 66 and the rotor 51, whereby the moving body 2 is kept stopped. can do. That is, the moving body 2 can be prevented from moving, and the moving body 2 can be held at a predetermined position.
[0068]
In the second mode, vibration in a direction substantially perpendicular to a tangent at a position where the protrusion 66 abuts on the outer peripheral surface 511 of the rotor 51 is excited. That is, the electrodes 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c, and 65d on both diagonal lines of the vibrator 6 are energized, and these electrodes 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c, and 65d, An AC voltage is applied between the reinforcing plate 63 and the reinforcing plate 63. Thereby, the vibrating body 6 repeatedly expands and contracts in the longitudinal direction (long side direction), that is, vibrates (longitudinal vibration) with a small amplitude in the longitudinal direction. In other words, the convex portion 66 of the vibrating body 6 vibrates (reciprocates) in the longitudinal direction (long side direction).
[0069]
When the vibrating body 6 contracts, the rotor 51 is separated from the convex portion 66 and loses the frictional force with the convex portion 66, or the frictional force decreases, and the rotor 51 enters the free state. Can rotate freely in both the counterclockwise direction and the clockwise direction, whereby the moving body 2 can move freely. On the other hand, when the vibrating body 6 expands, the rotor 51 receives a pressing force from the convex portion 66, but the direction is substantially perpendicular to the tangent line. The mobile unit 2 does not rotate in any of the counterclockwise and clockwise directions, and does not move.
Accordingly, the rotor 51, that is, the moving body 2 is in a free state by the vibration of the vibrating body 6, and can freely move in both directions.
[0070]
In the third mode, a vibration having at least a vibration displacement component (a circumferential component S2 shown in FIG. 4) in the positive rotation direction of the rotor 51 is excited. That is, the electrodes 61 a, 61 c, 65 a, and 65 c located on the diagonal line of the vibrating body 6 are energized, and an AC voltage is applied between the electrodes 61 a, 61 c, 65 a, and 65 c and the reinforcing plate 63. Thus, as described in the first embodiment, the rotor 51 rotates counterclockwise (positive direction) in FIG. At this time, the non-energized electrodes 61b, 61d, 65b and 65d located on the diagonal line of the vibrating body 6 are used as vibration detecting means for detecting the vibration of the vibrating body 6.
[0071]
In the fourth mode, a vibration having at least a vibration displacement component (a circumferential component S2 shown in FIG. 5) in a direction opposite to the rotation direction of the rotor 51 is excited. That is, the electrodes 61 b, 61 d, 65 b, and 65 d located on the diagonal line of the vibrating body 6 are energized, and an AC voltage is applied between the electrodes 61 b, 61 d, 65 b, and 65 d and the reinforcing plate 63. Thereby, as described in the first embodiment, the rotor 51 rotates clockwise (reverse direction) in FIG. At this time, the non-energized electrodes 61a, 61c, 65a and 65c located on the diagonal line of the vibrating body 6 are used as vibration detecting means for detecting the vibration of the vibrating body 6.
[0072]
Next, the operation of the rotary motion converter 1 will be described with reference to FIG.
In the state where the power switch is turned on, if there is an instruction to stop / free the rotor 51 (the moving body 2) or an instruction of the rotation direction and the amount of rotation (the number of rotations or the rotation angle of the rotor 51), based on the instruction. The switches 9, 16 and the rotation amount control circuit 83 of the drive circuit 8 are operated. That is, the mode is set to any one of the first mode, the second mode, the third mode, and the fourth mode.
[0073]
In the case of an instruction to rotate the rotor 51 counterclockwise (positive direction) in FIG. 8 (third mode), the terminals 163 and 167 of the switch 16 are connected, and the terminals 165 and 168 are connected. The switch 16 is switched so that the terminal 9 is connected, and the switch 9 is switched so that the terminal 94 and the terminal 97 of the switch 9 are connected and the terminal 96 and the terminal 98 are connected. As a result, the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8 and the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c of the vibrating body 6 conduct, and the electrodes 61b, 61d, 65b and 65d of the vibrating body 6 and the drive circuit 8 The input side of the oscillation circuit 81 conducts.
[0074]
The oscillation circuit 81 and the amplification circuit 82 of the drive circuit 8 are controlled by a rotation amount control circuit 83, respectively.
The AC voltage output from the oscillation circuit 81 is amplified by the amplifier circuit 82 and applied between the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c and the reinforcing plate 63. Thereby, as described above, the portions of the vibrating body 6 corresponding to the electrodes 61a, 61c, 65a, and 65c repeatedly expand and contract, and the protrusions 66 of the vibrating body 6 move in the diagonal direction indicated by the arrow b in FIG. Vibration (reciprocating motion) or elliptical vibration (elliptical motion) as shown by an arrow c, and the rotor 51 has convex portions when the portions corresponding to the electrodes 61a, 61c, 65a and 65c of the vibrating body 6 extend. It receives a frictional force (pressing force) from 66 and rotates counterclockwise in FIG. 1 (positive direction) by the repeated frictional force (pressing force).
[0075]
Then, the rotor 52 rotates counterclockwise (positive direction) in FIG. 1 together with the rotor 51, and the roller 22 rolls along the cam surface 521, whereby the moving body 2 reciprocates in its longitudinal direction. Exercise.
At this time, the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d that are not energized (not driven) become detection electrodes, respectively, and are induced between the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d, and the reinforcing plate 63. Used for detecting voltage (induced voltage).
[0076]
The detected induced voltage (detected voltage) is input to the oscillating circuit 81, and the oscillating circuit 81 determines, based on the detected voltage, a frequency at which the amplitude of the vibrating body 6 is maximized, that is, a frequency at which the detected voltage is maximized. (Resonant frequency) AC voltage is output. Thereby, the moving body 2 can be moved efficiently.
The rotation amount control circuit 83 controls energization of each electrode based on the instructed rotation amount (target value) of the rotor 51.
That is, the rotation amount control circuit 83 operates the oscillation circuit 81 and the amplification circuit 82 until the rotation amount of the rotor 51 reaches the specified rotation amount (target value) of the rotor 51, drives the vibrating body 6, and rotates the rotor 6. Rotate 51.
[0077]
Conversely, in the case of an instruction to rotate the rotor 51 in the clockwise direction (reverse direction) in FIG. 8 (fourth mode), as shown in FIG. And the switch 16 is switched so that the terminal 165 and the terminal 168 are connected, and the switch 9 is switched so that the terminal 93 and the terminal 97 of the switch 9 are connected and the terminal 95 and the terminal 98 are connected. As a result, the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8 and the electrodes 61b, 61d, 65b, and 65d of the vibrating body 6 conduct, and the electrodes 61a, 61c, 65a, and 65c of the vibrating body 6 and the driving circuit 8 The input side of the oscillation circuit 81 conducts. Subsequent operations are the same as those in the case of the instruction to rotate the rotor 51 counterclockwise in FIG.
[0078]
Further, in the case of an instruction to maintain the rotor 51 in the stopped state, that is, an instruction to maintain the moving body 2 in the stopped state (first mode), as shown in FIG. 8, the terminals 163 and 167 of the switch 16 are provided. Are connected, and the switch 16 is switched so that the terminal 165 and the terminal 168 are connected.
Then, the rotation amount control circuit 83 does not operate the oscillation circuit 81 and the amplification circuit 82. That is, no AC voltage is applied to any of the electrodes of the vibrating body 6.
[0079]
The convex portion 66 of the vibrating body 6 is brought into pressure contact (contact) with the rotor 51, and the rotor 51 is kept stopped by the frictional force between the convex portion 66 and the rotor 51, whereby the moving body 2 is stopped. Is maintained. That is, the moving body 2 is prevented from moving, and the moving body 2 is held at a predetermined position.
In the case of the first mode, the switches 9 and 16 may be switched in any manner as long as no AC voltage is applied to any of the electrodes of the vibrating body 6.
[0080]
In addition, in the case of an instruction to set the rotor 51 to the free state, that is, an instruction to set the moving body 2 to the free state (second mode), the terminal 164 of the switch 16 is connected to the terminal 167, and the terminal 166 is connected to the terminal 166. The switch 16 is switched so that the connection with the switch 168 is established. Thereby, the output side of the amplifier circuit 82 of the drive circuit 8 and the electrodes 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c and 65d of the vibrating body 6 conduct, and the electrodes 61e and 65e of the vibrating body 6 The input side of the oscillation circuit 81 of the drive circuit 8 is conducted.
[0081]
The AC voltage output from the oscillation circuit 81 is amplified by the amplifier circuit 82 and applied between the reinforcing plates 63 and the electrodes 61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c, and 65d. Thus, as described above, the convex portion 66 of the vibrating body 6 vibrates (reciprocates) in the longitudinal direction, and the rotor 51, that is, the moving body 2 is in a free state, and can freely move in both directions. .
[0082]
At this time, a voltage (induced voltage) induced between the electrodes 61e and 65e and the reinforcing plate 63 is detected from the electrodes 61e and 65e, respectively. The detected induced voltage (detected voltage) is input to the oscillating circuit 81, and based on the detected voltage, the oscillating circuit 81 maximizes the amplitude of the longitudinal vibration of the vibrating body 6, that is, maximizes the detected voltage. An AC voltage having such a frequency is output. Thereby, the rotor 51 can be more smoothly rotated, that is, the moving body 2 can be more smoothly moved.
In the case of the second mode, the switch 9 may be switched in any manner.
[0083]
According to the rotary motion conversion device 1 of the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
In the rotary motion conversion device 1, the rotor 51 (moving body 2) can be maintained in a stopped state, that is, a high friction state, and the rotor 51 can be rotated (moving the moving body 2) (the rotor 51 and the moving body 2). 2 is in a free state), that is, an arbitrary state is selected from four states of a low friction state, a state in which the rotor 51 is rotated in the forward direction, and a state in which the rotor 51 is rotated in the reverse direction. Versatility is wide.
[0084]
In the above-described vibrating body 6 of the first embodiment and the second embodiment, the case where each of the driving electrodes is driven by being divided into four parts has been described. The present invention is not limited to the structure and the driving method of the vibrating body 6 described above.
Further, in the present invention, the third mode or the fourth mode may be omitted, and the rotor 51 may be configured to rotate only in one direction. 2 can be reciprocated, that is, moved in both directions.
[0085]
Next, a third embodiment of the rotary motion converter of the present invention will be described.
FIG. 9 is a plan view showing a third embodiment of the rotary motion converter of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the rotary motion converter shown in FIG. 9 taken along line BB. In FIG. 9, the base 41 is not shown, and only a part of the base 42 is shown. In FIG. 10, only a part of each of the bases 41 and 42 is shown. In the following description, the upper side in FIG. 9 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
[0086]
Hereinafter, the rotary motion conversion device 1 according to the third embodiment will be described focusing on differences from the above-described first embodiment, and description of the same items will be omitted.
As shown in these figures, in the rotary motion conversion device 1 of the third embodiment, a cam groove 54 is integrally formed on the rotor 51 as a cam (power transmission portion) of the cam mechanism 11.
[0087]
The cam groove 54 is formed on the left side surface of the rotor 51 in FIG. 10, and both side surfaces in the cam groove 54 form a cam surface. Therefore, the cam groove 54, that is, the cam surface and the portion (the outer peripheral surface 511 of the rotor 51) that comes into contact with the convex portion 66 of the vibrating body 6 of the rotor 51 are located on substantially the same plane. Thereby, the rotational motion conversion device 1 can be made thinner. In addition, shaft deviation of the rotor 51 can be prevented.
The cam groove 54 is formed in a predetermined pattern in an annular shape.
The cam groove 54 is a groove with a bottom in the present embodiment, but is not limited to this. For example, the cam groove 54 may penetrate the rotor 51 and have a slit shape.
[0088]
The roller 22 provided at the distal end portion 21 of the moving body 2 is located in the cam groove 54 and is in contact with both side surfaces (cam surfaces) in the cam groove 54, or is slightly separated so as not to rattle. are doing. Note that the diameter of the roller 22 is slightly smaller than the width of the cam groove 54.
When the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates in a predetermined direction, the roller 22 rolls along the cam groove 54, whereby the moving body 2 reciprocates in its longitudinal direction.
[0089]
According to the rotary motion conversion device 1, the same effects as those of the rotary motion conversion device 1 of the first embodiment described above can be obtained.
In the rotary motion conversion device 1, the cam groove 54 and the outer peripheral surface 511 of the rotor 51 are located on the same plane, so that the thickness can be further reduced than in the first embodiment.
[0090]
Further, since the cam is constituted by the cam groove 54, it is possible to apply an attractive force and a repulsive force to the moving body 2, and therefore, it is necessary to provide the coil spring (biasing means) 17 as in the first embodiment described above. Therefore, the number of components can be reduced, and the structure can be simplified.
In the present invention, a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode may be provided as in the second embodiment described above.
[0091]
Next, a fourth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention will be described.
FIG. 11 is a plan view showing a fourth embodiment of the rotary motion converter of the present invention, and FIG. 12 is a sectional view of the rotary motion converter shown in FIG. 11 taken along line CC. In FIG. 11, the base 41 is not shown, and only a part of the base 42 is shown. In FIG. 12, only a part of each of the bases 41 and 42 is shown. In the following description, the upper side in FIG. 11 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
[0092]
Hereinafter, the rotational motion conversion device 1 of the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the above-described first embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in these drawings, in the rotary motion conversion device 1 of the fourth embodiment, the cam (power transmission portion) of the cam mechanism 11 is integrally formed on the rotor 51, and the outer peripheral surface 511 of the rotor 51 is formed on the cam mechanism. The cam surface of the eleventh cam (power transmission unit) is constituted.
In the rotor 51, a substantially circular concave portion 510 is formed in a plan view (in FIG. 11). The center of the concave portion 510 coincides with the rotation center of the rotor 51.
[0093]
The vibrating body 6 is located in the concave portion 510 of the rotor 51, and is fixed to the base 42 by the bolt 13 at the fixing portion 680, and the convex portion 66 is in contact with the inner peripheral surface 512 of the rotor 51 from the inside.
That is, the cam surface (outer peripheral surface 511) of the cam mechanism 11 is located on the outer peripheral side of the portion (inner peripheral surface 512) that comes into contact with the convex portion 66 of the vibrating body 6 of the rotor 51.
[0094]
Further, a cam surface (outer peripheral surface 511) of the cam mechanism 11 and a portion (inner peripheral surface 512) of the rotor 51 which comes into contact with the projection 66 of the vibrating body 6 are located on the same plane. Thereby, the rotational motion conversion device 1 can be made thinner. In addition, shaft deviation of the rotor 51 can be prevented.
When the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates in a predetermined direction, the roller 22 rolls along the cam surface (outer peripheral surface 511), whereby the moving body 2 reciprocates in its longitudinal direction.
[0095]
According to the rotary motion conversion device 1, the same effects as those of the rotary motion conversion device 1 of the first embodiment described above can be obtained.
In the rotary motion conversion device 1, the cam surface (outer peripheral surface 511) and the inner peripheral surface 512 are located on the same plane, so that the thickness can be further reduced than in the first embodiment.
[0096]
Further, since the vibrating body 6 is provided in the concave portion 510 of the rotor 51, the size can be further reduced.
Further, the rotor 51 having the outer peripheral surface 511 serving as a cam surface can be easily formed from a plate material.
In the present invention, a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode may be provided as in the second embodiment described above.
In the present invention, the cam of the cam mechanism 11 may be a cam groove.
[0097]
Next, a fifth embodiment of the rotary motion converter of the present invention will be described.
FIG. 13 is a plan view showing a fifth embodiment of the rotary motion converter of the present invention, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the rotary motion converter shown in FIG. 13 taken along line D-D. In FIG. 13, the base 41 is not shown, and only a part of the base 42 is shown. In FIG. 14, only a part of each of the bases 41 and 42 is shown. In the following description, the upper side in FIG. 13 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
[0098]
Hereinafter, the rotary motion conversion device 1 of the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the above-described third embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in these drawings, in the rotational motion conversion device 1 of the fifth embodiment, one end and the other end of the cam groove 54 of the cam mechanism 11 are not in communication. That is, one end 541 of the cam groove 54 is located on the outer peripheral side of the rotor 51, and the other end 542 is located on the inner peripheral side of the rotor 51. In other words, the cam groove 54 has a spiral shape.
Further, in the rotary motion converter 1, the moving range of the position of the roller 22 of the moving body 2 is set below the shaft 53 of the rotor 51.
[0099]
When the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates counterclockwise in FIG. 13, the rollers 22 roll along the cam grooves 54, whereby the moving body 2 moves upward. When the roller 22 moves to the end 542 of the cam groove 54, the roller 22 is locked at the end 542, thereby preventing the counterclockwise rotation of the rotor 51 in FIG. 2 can be prevented from moving upward. That is, when the moving body 2 is moved upward, it can be stopped at a predetermined position.
[0100]
Similarly, when the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates clockwise in FIG. 13, the roller 22 rolls along the cam groove 54, whereby the moving body 2 moves downward. When the roller 22 moves to the end 541 of the cam groove 54, the roller 22 is locked at the end 541, whereby the clockwise rotation of the rotor 51 in FIG. Can be prevented from moving downward. That is, when the moving body 2 is moved downward, it can be stopped at a predetermined position.
Thus, the moving body 2 can be reciprocated in the longitudinal direction, and the moving body 2 can be reliably stopped at a predetermined position.
Therefore, the cam groove 54 and the roller 22 constitute a movement restricting means for restricting the movement of the moving body 2.
[0101]
Further, assuming that the distance from the rotation center of the rotor 51 to the end 541 of the cam groove 54 is ra and the distance from the rotation center of the rotor 51 to the end 542 of the cam groove 54 is rb, Since ra> rb, when the roller 22 is located at the end 542 of the cam groove 54, that is, when the moving body 2 is located at the uppermost position, the largest force can be applied to the moving body 2.
[0102]
According to the rotary motion converting device 1, the same effects as those of the rotary motion converting device 1 of the third embodiment described above can be obtained.
In the rotary motion conversion device 1, the moving body 2 can be reliably stopped at a predetermined position.
Further, in the rotary motion conversion device 1, since the moving body 2 is moved little by little along the spiral cam groove 54, a large force can be obtained.
In the present invention, a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode may be provided as in the second embodiment described above.
[0103]
Next, a sixth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention will be described.
FIG. 15 is a plan view showing a sixth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention. In FIG. 15, the base 41 is not shown, and only a part of the base 42 is shown. In the following description, the upper side in FIG. 15 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
[0104]
Hereinafter, the rotary motion conversion device 1 of the sixth embodiment will be described focusing on the differences from the above-described fifth embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in FIG. 15, in the rotational motion conversion device 1 of the sixth embodiment, the moving range of the position of the roller 22 of the moving body 2 is set above the shaft 53 of the rotor 51.
When the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates counterclockwise in FIG. 15, the roller 22 rolls along the cam groove 54, whereby the moving body 2 moves upward. When the roller 22 moves to the end 541 of the cam groove 54, the roller 22 is locked at the end 541, whereby the rotation of the rotor 51 in the counterclockwise direction in FIG. 2 can be prevented from moving upward. That is, when the moving body 2 is moved upward, it can be stopped at a predetermined position.
[0105]
Similarly, when the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates clockwise in FIG. 15, the roller 22 rolls along the cam groove 54, whereby the moving body 2 moves downward. When the roller 22 moves to the end 542 of the cam groove 54, the roller 22 is locked at the end 542, thereby preventing the clockwise rotation of the rotor 51 in FIG. Can be prevented from moving downward. That is, when the moving body 2 is moved downward, it can be stopped at a predetermined position.
Thus, the moving body 2 can be reciprocated in the longitudinal direction, and the moving body 2 can be reliably stopped at a predetermined position.
Therefore, the cam groove 54 and the roller 22 constitute a movement restricting means for restricting the movement of the moving body 2.
[0106]
Further, assuming that the distance from the rotation center of the rotor 51 to the end 541 of the cam groove 54 is ra and the distance from the rotation center of the rotor 51 to the end 542 of the cam groove 54 is rb, Since ra> rb, when the roller 22 is located at the end 542 of the cam groove 54, that is, when the moving body 2 is located at the lowest position, the largest force can be applied to the moving body 2. .
According to the rotary motion converting device 1, the same effects as those of the rotary motion converting device 1 of the fifth embodiment described above can be obtained.
In the present invention, a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode may be provided as in the second embodiment described above.
[0107]
Next, a description will be given of a seventh embodiment of the rotary motion conversion device according to the present invention.
FIG. 16 is a perspective view showing a seventh embodiment of the rotational motion conversion device of the present invention. In FIG. 16, the bases 41 and 42, the coil spring 17 and the like are not shown. In the following description, the upper side in FIG. 16 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
[0108]
Hereinafter, the rotational motion conversion device 1 according to the seventh embodiment will be described focusing on the differences from the above-described first embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in FIG. 16, in the rotary motion conversion device 1 of the seventh embodiment, the cam (power transmission portion) of the cam mechanism 11 is integrally formed on the rotor 51, and one side surface 518 of the rotor 51 is connected to the cam mechanism. The cam surface of the eleventh cam (power transmission unit) is constituted.
[0109]
The rotor 51 has a substantially circular recess 519 formed in a plan view (as viewed from above in FIG. 16). The center of the concave portion 519 coincides with the rotation center of the rotor 51. Thereby, the side surface (cam surface) 518 forms an annular shape.
As described above, the thickness (the length in the direction of the shaft 53) of the outer peripheral portion of the rotor 51 in the present embodiment changes along the circumferential direction of the rotor 51.
[0110]
The moving body 2 is installed so as to be substantially parallel to the shaft 53. Is in contact with
When the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates in a predetermined direction, the roller 22 rolls along the side surface (cam surface) 518, whereby the moving body 2 is moved in its longitudinal direction, that is, the thickness of the rotor 51. Reciprocating in the vertical direction (direction of the shaft 53).
[0111]
According to the rotary motion conversion device 1, the same effects as those of the rotary motion conversion device 1 of the first embodiment described above can be obtained.
In the rotary motion converter 1, the moving body 2 can be moved in the thickness direction of the rotor 51 (the direction of the shaft 53).
In the present invention, a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode may be provided as in the second embodiment described above.
[0112]
Next, an eighth embodiment of the rotary motion converter of the present invention will be described.
FIG. 17 is a plan view showing an eighth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention, FIG. 18 is a plan view showing another state of the rotary motion conversion device shown in FIG. 17, and FIG. 19 is shown in FIG. It is sectional drawing in the EE line of a rotary motion conversion apparatus. 17 to 19, the bases 41 and 42 may not be illustrated, or may be partially illustrated. In the following description, the upper side in FIGS. 17 and 18 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
[0113]
Hereinafter, the rotary motion conversion device 1 of the eighth embodiment will be described focusing on the differences from the above-described first embodiment, and the description of the same items will be omitted.
As shown in these figures, the rotational motion conversion device 1 of the eighth embodiment has a plurality of plate-shaped actuator units 10.
In this case, the pair of plate-shaped bases 41 and 42 are shared by each actuator unit 10.
[0114]
The actuator units 10 are arranged so that the moving directions (arrangement directions) of the moving bodies 2 substantially coincide with each other, and overlap in the thickness direction of the vibrating body 6 (actuator unit 10). The moving bodies 2 are arranged in a row in the horizontal direction in FIG.
By stacking the actuator units 10 in this manner, the moving bodies 2 can be concentrated (integrated).
[0115]
Each vibrating body 6 is supported by a common shaft 141 in a hole 681 of the fixing portion 680, and is fixed to the shaft 141.
Spacers 144 are provided between the respective vibrators 6, between the base 41 and the vibrator 6, and between the base 42 and the vibrator 6, at positions corresponding to the fixing portions 680, respectively. .
[0116]
A screw 142 for screwing with the nut 143 is formed at the right end in FIG. 19 of the shaft 141. Fixed.
Each rotor 51 is supported by a common shaft 151 so as to be rotatable in both forward and reverse directions.
Spacers 154 are provided between the rotors 51, between the base 41 and the rotor 51, and between the base 42 and the rotor 51, respectively.
At the right end in FIG. 19 of the shaft 151, a screw 152 that is screwed with a nut 153 is formed. The shaft 151 is screwed with the nut 153 so that the shaft 151 is attached to the bases 41 and 42. Fixed.
[0117]
As shown in FIG. 17, the cam (power transmission portion) of the cam mechanism 11 is formed integrally with the rotor 51, and a part of the outer peripheral surface 511 of the rotor 51 forms a cam surface 515. The cam surface 515 has two recesses 516 and 517.
Further, the tip (contact portion) 21 of the moving body 2 is in contact with the cam surface 515 of the rotor 51.
[0118]
When the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates counterclockwise in FIG. 17, the distal end portion 21 of the moving body 2 slides along the cam surface 515, whereby the moving body 2 moves downward. Moving. Then, as shown in FIG. 18, when the tip 21 moves to the recess 516 of the cam surface 515, the tip 21 is locked by the recess 516, whereby the rotor 51 rotates counterclockwise in FIG. 18. The rotation is prevented, and the downward movement of the moving body 2 can be prevented. That is, when the moving body 2 is moved downward, it can be stopped at a predetermined position.
[0119]
Similarly, when the vibrating body 6 vibrates and the rotor 51 rotates clockwise in FIG. 17, the distal end portion 21 of the moving body 2 slides along the cam surface 515, whereby the moving body 2 Go to When the tip 21 moves to the recess 517 of the cam surface 515, the tip 21 is locked by the recess 517, whereby the clockwise rotation of the rotor 51 in FIG. Can be prevented from moving upward. That is, when the moving body 2 is moved upward, it can be stopped at a predetermined position.
[0120]
As described above, in each of the actuator units 10, the moving body 2 can be reciprocated in the longitudinal direction, and the moving body 2 can be reliably stopped at a predetermined position.
Therefore, the recesses 516 and 517 and the tip 21 of the moving body 2 constitute a movement restricting means for restricting the movement of the moving body 2.
Further, in the rotary motion conversion device 1, the vibrating body 6, the rotor 51, the cam surface 515, and the moving body 2 are located on substantially the same plane. This is particularly advantageous for reducing the thickness of the entire rotary motion converter 1.
[0121]
According to the rotary motion conversion device 1, the same effects as those of the rotary motion conversion device 1 of the first embodiment described above can be obtained.
And in this rotary motion conversion device 1, since each actuator unit 10 overlaps in the thickness direction of the vibrating body 6, the rotary motion conversion device 1 can be further miniaturized.
[0122]
Further, in the rotary motion conversion device 1, the rotor 51 in which a part of the outer peripheral surface 511 is the cam surface 515 can be easily formed from a plate material.
Further, in the rotary motion conversion device 1, since each actuator unit 10 has a plate shape (planar shape), they can be easily overlapped (laminated), and assembly can be performed easily.
In the present invention, a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode may be provided as in the second embodiment described above.
[0123]
As described above, the rotational motion conversion device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit may be any configuration having the same function. Can be replaced.
The present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
[0124]
In the present invention, the shape and structure of the vibrator are not limited to those shown in the drawings. For example, the vibrator has a single piezoelectric element, does not have a reinforcing plate, or has a width toward a portion that comes into contact with the rotor. May be gradually reduced.
Further, in the above-described embodiment, one vibrating body 6 is provided for one actuator unit 10, but in the present invention, a plurality of vibrating bodies 6 may be provided for one actuator unit 10 (rotor 51). .
Further, in the above-described embodiment, the cam mechanism 11 is provided as a mechanism for converting the rotational motion of the rotor 51 into the linear motion of the moving body 2, but the present invention is not limited to this.
[0125]
Further, in the above-described embodiment, the case where the rotary motion converting device is applied to the actuator that converts the rotary motion of the rotor into the linear motion of the moving body has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited thereto. What is necessary is just to be comprised so that the rotational motion of this may be converted into another motion by a power transmission part. For example, the rotating motion of the rotor may be converted into a swinging motion of a moving body or a rotating motion in which the rotation axis is parallel or non-parallel to the rotation axis of the rotor. Further, for example, by rotation (rotational movement) of the rotor, a cam (power transmission unit) presses a flexible (restorable) tube (tubular body) from the side to crush and deform the tube. The inside flow path may be closed (closed).
[0126]
The use of the rotary motion conversion device of the present invention is not particularly limited. For example, the present invention relates to a device for displaying Braille, which drives Braille (a plurality of pins), and a plurality of pins for giving a sense of touch to a finger or the like. For various electronic devices, such as driving of mobile phones, driving of antennas of mobile phones (including PHS), mobile TVs, video phones, etc., flow path opening / closing devices for opening / closing flow paths (for example, flow paths in tubes), pumps, etc. Can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a rotary motion conversion device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional development view) taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a vibrating body in the rotary motion conversion device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a plan view showing a state in which a vibrating body vibrates.
FIG. 5 is a plan view showing a state in which a vibrating body vibrates.
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of the rotary motion conversion device shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a perspective view of a vibrating body according to a second embodiment.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a circuit configuration according to a second embodiment.
FIG. 9 is a plan view showing a third embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view taken along line BB in FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view showing a fourth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view taken along line CC in FIG. 11;
FIG. 13 is a plan view showing a fifth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view taken along line DD in FIG. 13;
FIG. 15 is a plan view showing a sixth embodiment of the rotational motion conversion device of the present invention.
FIG. 16 is a perspective view showing a rotary motion conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a plan view showing an eighth embodiment of the rotary motion conversion device of the present invention.
18 is a plan view showing another state of the rotary motion conversion device shown in FIG.
FIG. 19 is a sectional view taken along line EE in FIG. 17;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotational motion converter, 10 ... Actuator unit, 2 ... Moving body, 21 ... Tip part, 22 ... Roller, 23 ... Flange, 3 ... Actuator main body, 41 ... Base, 410 ... Screw hole, 42 ... Base, 421, 422: support portion, 51: rotor, 510: concave portion, 511: outer peripheral surface, 512: inner peripheral surface, 513: pin, 514: crank pin, 515: cam surface, 516, 517: concave portion, 518: side surface, 519 ... Recessed part, 52 ... rotor, 521 ... outer peripheral surface, 53 ... shaft, 54 ... cam groove, 541, 542 ... end part, 6 ... vibrating body, 601 ... short side, 602 ... long side, 61a-61e ... electrode, 65a- 65e: electrode, 62, 64: piezoelectric element, 63: reinforcing plate, 66: convex portion, 68: arm portion, 680: fixed portion, 681: hole, 8: drive circuit, 81: oscillation circuit, 82: amplification circuit, 83 ... rotation Control circuit, 9: Switch, 91, 92: Switch section, 93 to 98: Terminal, 11: Cam mechanism, 13: Bolt, 141: Shaft, 142: Screw, 143: Nut, 144: Spacer, 151: Shaft, 152 ... screws, 153 ... nuts, 154 ... spacers, 16 ... switches, 161, 162 ... switch parts, 163-168 ... terminals, 17 ... coil springs, 20 ... energizing circuit

Claims

A vibrating body that includes a piezoelectric element and vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element;
A rotor that comes into contact with the vibrating body and that is rotated by repeatedly applying a force by the vibration of the vibrating body;
A power transmission unit formed integrally with the rotor,
The vibrator is in contact with the rotor from a radial direction of the rotor,
A rotary motion conversion device, wherein the rotary motion of the rotor is converted into another motion by the power transmission unit.

The said vibration body, the said rotor, and the said power transmission part are each provided in the plane substantially parallel mutually, The vibration of the said vibration body is comprised so that it may be made in the corresponding plane. Rotary motion converter.

The rotary motion conversion device according to claim 1, wherein the power transmission unit is a cam.

A rotatably provided rotor,
A piezoelectric element, which is provided in contact with the rotor from the radial direction of the rotor, vibrates by applying an AC voltage to the piezoelectric element, and the vibration repeatedly applies a force to the rotor to rotate the rotor. Vibrating body,
A moving body provided linearly movable;
A cam mechanism having a cam that converts the rotational motion of the rotor into a linear motion of the moving body,
A rotary motion conversion device, wherein the rotor and the cam are formed integrally.

The vibrating body, the rotor, the cam surface of the cam and the moving body are respectively provided in planes substantially parallel to each other, and the vibration of the vibrating body and the movement of the moving body are respectively in a corresponding plane. The rotational motion conversion device according to claim 4, wherein the rotation motion conversion device is configured to perform the rotation motion conversion.

5. The moving body has a contact portion that abuts on a cam surface of the cam, and has urging means for urging the moving body so that the contact portion abuts on the cam surface. Or the rotational motion conversion device according to 5.

The rotary motion conversion device according to claim 4, wherein the moving body reciprocates by rotating the rotor in one direction.

The rotational motion conversion device according to any one of claims 4 to 7, further comprising a movement restricting means for restricting the movement of the moving body.

9. The rotary motion conversion device according to claim 3, wherein a radius of a portion of the rotor in contact with the vibrator is larger than a maximum value of a distance from a rotation center of the cam to a cam surface of the cam.

The rotary motion converter according to any one of claims 3 to 8, wherein the rotor has an inner peripheral surface with which the vibrating body contacts from inside.

The rotary motion conversion device according to claim 10, wherein a cam surface of the cam is provided on an outer peripheral side with respect to the inner peripheral surface.

The rotary motion conversion device according to claim 3, wherein the cam is a cam groove.

The rotary motion conversion device according to any one of claims 3 to 12, wherein a portion of the rotor abutting on the vibrating body and a cam surface of the cam are located on substantially the same plane.

The rotary motion conversion device according to claim 3, wherein a cam surface of the cam is formed on a side surface of the rotor.

The rotary motion converter according to any one of claims 1 to 14, wherein the vibrating body is formed by stacking at least a plate-shaped piezoelectric element and a reinforcing plate made of a metal material.

The rotational motion conversion device according to claim 15, wherein a portion of the vibrating body that contacts the rotor is formed integrally with the reinforcing plate.

The rotational motion conversion device according to claim 15, further comprising an arm protruding from the vibrator and integrally formed with the reinforcing plate, wherein the vibrator is supported by the arm.