KR101108456B1 - 진동 액츄에이터의 지지 기구 및 체결 구조 - Google Patents

Abstract

지지 기구는, 기저 부재와, 그 상단측에 배치된 コ 형상의 협지 부재로 구성되는 음차형의 형상을 갖는다. 또한, 기저 부재와 협지 부재 사이에는 중간 부재가 배치되고, 이로써 지지 기구에 잘록한 부분이 형성된다. 진동 액츄에이터의 스테이터는 협지 부재의 선단 부분에 의해 협지 고정된다. 진동 액츄에이터가 진동할 때, 지지 기구의 기저 부재와 협지 부재 사이가 진동의 마디 위치가 되고, 이 부분에서 진동이 절연되기 때문에, 기저 부재는 거의 진동하지 않는다.

Description

진동 액츄에이터의 지지 기구 및 체결 구조{SUPPORT MECHANISMS AND TIGHTENING STRUCTURES FOR VIBRATION ACTUATOR}

본 발명은, 진동 액츄에이터의 지지 기구 및 체결 구조에 관한 것이다.

초음파 진동을 이용하여 로터를 회전시키는 진동 액츄에이터가 실용화되어 있다. 진동 액츄에이터는, 압전 소자를 사용하여 스테이터의 표면에 정재파 또는 진행파를 발생시키고, 스테이터에 로터를 가압 접촉시킴으로써, 이들 양자 사이의 마찰력을 통하여 로터를 회전시킨다.

진동 액츄에이터를 실제 산업 용도에 적용할 때에는, 진동 액츄에이터를 어떠한 장착 대상 부재에 고정시킬 필요가 있다. 이 때, 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 작은 것이 바람직하다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, Z 축 방향의 종진동, X 축 방향의 휨 진동, 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 복수의 압전 소자를 포함하는 스테이터를 구비함으로써, 다자유도의 구동력을 생성시키는 원통 형상의 진동 액츄에이터가 기재되어 있다. 이 진동 액츄에이터에서는, 설계 단계에 있어서 Z 축 방향의 종진동의 마디 위치와 횡방향의 휨 진동의 마디 위치를 거의 일치시킴과 함께, 도 20 에 도시되는 바와 같은 플랜지 형상의 지지 기구 (4530) 의 기부 (4530a) 를 진동 액츄에이터의 진동의 마디 위치 부근에 배치하고, 진동 액츄에이터의 직경 방향 외측으로 연장되는 4 개의 박판 형상 아암부 (4530b ～ 4530e) 의 선단 부분을 장착 대상 부재에 고정시킨다. 그리고, 진동 액츄에이터가 진동할 때, 지지 기구 (4530) 의 박판 형상 아암부 (4530b ～ 4530e) 가 휨으로써, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때의 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향을 억제하고자 하고 있다.

일본 공개특허공보 평11-220892호

그러나, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은 지지 기구 (4530) 에서는, 아암부 (4530b ～ 4530e) 는, 진동 액츄에이터의 종진동에 대해서는, 박판의 굽힘을 이용하는 형태가 되기 때문에 충분히 휠 수 있지만, 횡방향의 휨 진동에 대해서는, 박판의 신장 및 압축을 이용하는 형태가 되기 때문에 충분히 휠 수 없다. 그 때문에, 아암부 (4530b ～ 4530e) 의 선단 부분을 장착 대상 부재에 고정시켰을 때, 진동 액츄에이터의 진동에 대한 영향을 충분히 억제할 수 없다.

본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때에 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 억제되는, 진동 액츄에이터의 지지 기구 및 체결 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 의하면, 로터 및 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터의 지지 기구로서, 지지 기구는, 기저 부재와, 기저 부재의 일 단측 (端側) 에 배치됨과 함께 기저 부재에서 진동 액츄에이터를 향하여 연장되는 소정의 방향을 향하여 개구되는 수직 단면을 갖는 협지 부재로 구성되는 음차형의 형상이고, 협지 부재가 진동 액츄에이터의 스테이터를 협지 고정시킴으로써, 진동 액츄에이터를 지지한다.

이로써, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때에 진동 액츄에이터의 진동에 영향을 미치지 않는다. 또한, 진동 액츄에이터의 진동 및 외력에 대하여 높은 강성을 가짐과 함께, 진동 액츄에이터의 설계 자유도에 제한을 주지도 않는다.

지지 기구의 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 소정의 방향으로 연장되어도 된다.

지지 기구의 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 소정의 방향에 대하여 수직으로 연장되고, 추가로 소정의 방향으로 연장되어도 된다.

지지 기구의 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 소정의 방향에 대하여 예각을 이루며 연장되고, 추가로 소정의 방향으로 연장되어도 된다.

지지 기구의 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 만곡하면서 소정의 방향으로 연장되어도 된다.

지지 기구의 협지 부재는, 바닥이 있는 통 형상이어도 된다.

지지 기구의 기저 부재와 협지 부재 사이에는 중간 부재가 배치되고, 중간 부재의 기저 부재와 접하는 면의 치수는, 기저 부재 일 단측의 면의 치수보다 작아도 된다.

지지 기구의 협지 부재의 선단 부분에 의해, 진동 액츄에이터의 스테이터가 협지 고정되고, 지지 기구의 협지 부재의 기단 (基端) 부분과 진동 액츄에이터의 스테이터는 떨어져 있어도 된다.

지지 기구의 협지 부재는, 지지 기구의 중심축에 대하여 대칭 형상이어도 된다.

진동 액츄에이터의 스테이터는, 복수의 압전 소자를 포함해도 된다.

또한, 본 발명에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 의하면, 종진동 및 횡방향의 휨 진동을 발생시키는 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터의 지지 기구로서, 지지 기구는, 진동 액츄에이터에 장착되는 기부와, 기부에서 외측으로 연장됨과 함께 장착 대상 부재에 고정되는 아암부를 갖고, 기부는, 진동 액츄에이터의 종진동 및 횡방향의 휨 진동 중 적어도 1 개의 진동 마디에 일치하는 지점에 배치되고, 기부와 아암부 사이에는 틈이 형성된다.

이로써, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때, 진동 액츄에이터의 종진동 및 횡방향의 휨 진동 중 적어도 1 개의 진동에 미치는 영향이 억제된다. 또한, 사이즈도 작아 공간 절약이 된다.

종진동 및 횡방향의 휨 진동의 마디 위치가 거의 일치하는 스테이터여도 된다.

이로써, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때, 진동 액츄에이터의 종진동 및 횡방향의 휨 진동에 미치는 영향이 모두 억제된다.

아암부는 장착 대상 부재에 고정되는 장착 부분을 갖고, 틈은 기부의 중심과 아암부의 장착 부분을 연결하는 직선 상을 횡단하도록 형성되어도 된다.

이로써, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때, 진동 액츄에이터의 횡방향의 휨 진동에 미치는 영향이 더욱 억제된다.

아암부의 수는 적어도 3 개여도 된다.

아암부는 기부의 외주를 따라 연장되어도 된다.

이로써, 사이즈가 더욱 작아 공간 절약이 된다.

또한, 본 발명에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에 의하면, 로터 및 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터의 체결 구조로서, 진동 액츄에이터를 장착 대상 부재에 체결하는 체결 부재와, 스테이터의 기부 블록과 장착 대상 부재 사이에 협지되는 제 1 진동 절연 부재를 구비한다.

이로써, 장착 대상 부재에 체결하여 고정시켰을 때에 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 억제된다. 또한, 진동 액츄에이터의 설계 자유도에 제한을 주지도 않는다.

장착 대상 부재와 체결 부재 사이에 협지되는 제 2 진동 절연 부재를 구비해도 된다.

이로써, 장착 대상 부재에 체결하여 고정시켰을 때에 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 더욱 억제된다.

제 1 진동 절연 부재는 박판 형상이어도 된다.

이로써, 진동 액츄에이터를 체결하여 고정시킬 때에 매우 작아 공간 절약이 된다.

제 2 진동 절연 부재는 박판 형상이어도 된다.

이로써, 진동 액츄에이터를 체결하여 고정시킬 때에 매우 작아 공간 절약이 된다.

기부 블록의 바닥부가 장착 대상 부재에 체결되어도 된다.

기부 블록의 측부가 장착 대상 부재에 체결되어도 된다.

체결 부재는 볼트이고, 기부 블록에는 암나사부가 형성되고, 장착 대상 부재에는 볼트가 관통하기 위한 볼트 관통공이 형성되어도 된다.

체결 부재는 볼트 및 너트이고, 기부 블록 및 장착 대상 부재에는 볼트가 관통하기 위한 볼트 관통공이 형성되어도 된다.

이로써, 기부 블록과 체결 부재가 직접 나선 결합되지 않기 때문에, 진동 액츄에이터가 진동할 때에 체결 부재를 포함하지 않는 진동계가 되어, 체결 부재가 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 억제된다. 또한, 기부 블록과 체결 부재 사이에서 진동 에너지의 손실이 발생하지 않는다.

진동 액츄에이터의 스테이터는 복수의 압전 소자를 포함해도 된다.

기부 블록의 외경은 스테이터의 진동자의 외경보다 커도 된다.

이로써, 진동 액츄에이터가 진동할 때에 스테이터의 기부 블록의 변위가 로터와 접촉하는 부분의 변위에 비해 작아져, 장착 대상 부재에 체결하여 고정시켰을 때에 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 더욱 억제된다.

본 발명에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구 및 체결 구조에 의하면, 장착 대상 부재에 고정시켰을 때에 진동 액츄에이터의 진동에 미치는 영향이 억제된다.

도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 진동 액츄에이터 및 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태 4 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태 5 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태 6 에 관련된 진동 액츄에이터 및 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태 7 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태 8 에 관련된 진동 액츄에이터 및 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 9 는 본 발명의 실시형태 8 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태 9 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태 10 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 실시형태 11 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터를 나타내는 사시도이다.
도 14 는 본 발명의 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조를 나타내는 정면 부분 단면도이다.
도 15 는 본 발명의 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조를 나타내는 바닥면도이다.
도 16 은 본 발명의 실시형태 13 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조를 나타내는 정면 부분 단면도이다.
도 17 은 본 발명의 실시형태 13 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조를 나타내는 바닥면도이다.
도 18 은 본 발명의 실시형태 14 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조를 나타내는 정면 부분 단면도이다.
도 19 는 본 발명의 실시형태 14 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조를 나타내는 바닥면도이다.
도 20 은 종래 기술에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구를 나타내는 사시도이다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 첨부 도면에 기초하여 설명한다.

실시형태 1.

본 발명의 실시형태 1 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구의 구성에 대해, 도 1 을 사용하여 설명한다.

우선 먼저 실시형태 1 에 관련된 진동 액츄에이터 (1010) 의 구성을 설명한다. 도 1 에 도시되는 바와 같이, 진동 액츄에이터 (1010) 는, 기부 블록 (1011) 과 고정자 (1012) 사이에 진동자 (1013) 가 협지되어 있고, 이들에 의해 대략 원기둥 형상의 외형을 갖는 스테이터 (1014) 가 형성되어 있다. 고정자 (1012) 에는, 진동자 (1013) 에 접하는 면과는 반대측에 오목부 (1015) 가 형성되어 있고, 이 오목부 (1015) 내에 구체 형상 로터 (1016) 의 거의 하반부가 수용되고 회전 가능하게 지지되어 있다.

고정자 (1012) 의 상부에는, 지지 부재 (1017) 가 배치되어 있다. 이 지지 부재 (1017) 는 고정자 (1012) 의 상면 상에 고정되는 고리형부 (1018) 와, 고리형부 (1018) 에서 상방으로 연장되는 역 L 자형의 앵글부 (1019) 를 갖고, 앵글부 (1019) 의 선단에 예압부 (1020) 가 형성되어 있다.

여기서, 설명의 편의상, 기부 블록 (1011) 에서 고정자 (1012) 를 향하는 스테이터 (1014) 의 중심축을 Z 축으로 규정하고, Z 축에 대하여 수직 방향으로 X 축이, Z 축 및 X 축에 대하여 수직으로 Y 축이 각각 연장되어 있는 것으로 한다.

예압부 (1020) 는, 로터 (1016) 의 ＋Z 축 방향의 최고점인 정점 부근에 접촉되어 있다. 지지 부재 (1017) 의 앵글부 (1019) 는 탄성을 갖고, 이로써 예압부 (1020) 가 로터 (1016) 에 가압되어, 로터 (1016) 에 ?Z 축 방향의 예압을 부여하고 있다.

진동자 (1013) 는 고정자 (1012) 에 초음파의 진동을 발생시켜 로터 (1016) 를 X 축 둘레로 회전시키기 위한 것으로서, Z 축 방향의 종진동을 발생시키는 제 1 압전 소자 (1013a) 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 제 2 압전 소자 (1013b) 로 구성되어 있다.

다음으로, 지지 기구 (1030) 의 구성에 대해 설명한다. 지지 기구 (1030) 는 음차형의 형상을 갖는다. 여기서, 음차형의 형상이란, 기저 부재와, 그 일 단측에 배치됨과 함께 기저 부재에서 진동 액츄에이터 (1010) 를 향하여 연장되는 소정의 방향을 향하여 개구되는 수직 단면을 갖는 협지 부재로 구성되는 형상이다. 즉, 도 1 에 도시되는 바와 같이, 지지 기구 (1030) 는, 사각 기둥 형상의 외형을 갖는 기저 부재 (1031) 와, 기저 부재 (1031) 의 일단인 상단측에 배치되고, 2 개로 나뉘어져 기저 부재 (1031) 에서 진동 액츄에이터 (1010) 를 향하여 연장되는 소정의 방향인 ＋Z 축 방향에 대하여 수직으로 연장되고, 추가로 ＋Z 축 방향으로 연장되는 コ 형상의 협지 부재 (1032) 로 구성되어 있다. 여기서, 협지 부재 (1032) 를 YZ 평면에서 절단한 수직 단면은 ＋Z 축 방향을 향하여 개구되어 있다. 또한, 협지 부재 (1032) 는, 지지 기구 (1030) 의 중심축 (O) 에 대하여 대칭인 형상 (중심축 (O) 의 둘레로 180 도 회전시켰을 때에 원래의 협지 부재 (1032) 에 겹쳐지는 2 회 대칭인 형상) 이다. 또한, 기저 부재 (1031) 와 협지 부재 (1032) 사이에는 사각 기둥 형상의 중간 부재 (1033) 가 배치되어 있다. 중간 부재 (1033) 의 기저 부재 (1031) 와 접하는 면의 치수는, 기저 부재 (1031) 상단측의 면의 치수보다 작고, 이로써 지지 기구 (1030) 에 잘록한 부분이 형성되어 있다. 그리고, 진동 액츄에이터 (1010) 의 스테이터 (1014) 는 협지 부재 (1032) 의 선단 부분 (1032a) 에 의해 협지 고정되고, 협지 부재 (1032) 의 기단 부분 (1032b) 과 진동 액츄에이터 (1010) 의 스테이터 (1014) 는 떨어져 있다. 또한, 제 2 압전 소자 (1013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동에 대응하기 위해, 협지 부재 (1032) 와 진동 액츄에이터 (1010) 의 접촉면 (1040) 이 Y 축과 수직이 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 중심축 (O) 의 방향은 Z 축 방향과 평행 관계가 되는 것이 바람직하다.

계속해서, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구의 작용에 대해 설명한다.

이제 진동 액츄에이터 (1010) 의 스테이터 (1014) 에 있어서의 제 1 압전 소자 (1013a) 와 제 2 압전 소자 (1013b) 에 위상차 90 도의 교류 전압을 각각 인가하면, 제 1 압전 소자 (1013a) 에 의한 Z 축 방향의 종진동과 제 2 압전 소자 (1013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동이 조합되어 로터 (1016) 와 접촉하는 고정자 (1012) 에 YZ 면내의 타원 운동이 발생하고, 로터 (1016) 가 X 축 둘레로 회전한다. 이 때, 지지 기구 (1030) 의 기저 부재 (1031) 와 협지 부재 (1032) 사이가 진동의 마디 위치가 되고, 이 부분에서 진동 액츄에이터 (1010) 의 진동이 절연되기 때문에, 기저 부재 (1031) 는 거의 진동하지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 의하면, 진동 액츄에이터 (1010) 가 진동할 때, 기저 부재 (1031) 와 협지 부재 (1032) 사이에서 진동이 절연되어, 기저 부재 (1031) 는 거의 진동하지 않는다. 그 때문에, 기저 부재 (1031) 를 장착 대상 부재에 고정시켰다 하더라도, 진동 액츄에이터 (1010) 의 진동에 영향을 미치지는 않는다.

또한, 협지 부재 (1032) 와 진동 액츄에이터 (1010) 의 접촉면 (1040) 면적을 충분히 확보할 수 있기 때문에, 진동 액츄에이터 (1010) 의 진동 및 외력에 대하여 높은 강성을 갖는다.

또한, 제 1 압전 소자 (1013a) 에 의한 Z 축 방향의 종진동의 마디부와 제 2 압전 소자 (1013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동의 마디부를 일치시킬 필요는 없기 때문에, 진동 액츄에이터 (1010) 의 설계 자유도가 제한을 받지는 않는다.

또한, 진동 액츄에이터 (1010) 의 직경 방향 (＋Z 축에 대하여 수직인 방향, 즉 XY 평면 내) 으로 연장되는 부분을 거의 갖지 않기 때문에, 작아 공간 절약이 된다.

실시형태 2.

다음으로, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 2 를 사용하여 설명한다. 또한, 이후의 실시형태의 설명에 있어서, 도 1 의 참조 부호와 동일한 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

실시형태 2 에 관련된 지지 기구 (1230) 는, 실시형태 1 에 있어서의 コ 형상 협지 부재 (1032) 대신에, 2 개로 나뉘어져 ＋Z 축 방향에 대하여 예각을 이루며 연장되고, 추가로 ＋Z 축 방향으로 연장되는 V 자형의 협지 부재 (1232) 를 사용하여 구성한 것이다. 여기서, V 자형의 협지 부재 (1232) 를 YZ 평면에서 절단한 수직 단면은 ＋Z 축 방향을 향하여 개구되어 있다. 또한, 협지 부재 (1232) 는 지지 기구 (1230) 의 중심축 (O) 에 대하여 대칭인 형상 (2 회 대칭) 이다. 그리고, 진동 액츄에이터의 스테이터 (1014) 는 협지 부재 (1232) 의 선단 부분 (1232a) 에 의해 협지 고정된다.

이와 같은 V 자형의 협지 부재 (1232) 를 사용하여 지지 기구 (1230) 를 구성해도, 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 협지 부재 (1232) 는 선단 부분 (1232a) 과 기단 부분 (1232b) 의 이음매 부분, 및 중간 부재 (1033) 와 접하는 부분에 합계 3 개의 모서리부를 갖는데, 더 많은 모서리부를 갖도록 협지 부재 (1232) 를 형성해도 된다.

실시형태 3.

다음으로, 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 3 을 사용하여 설명한다.

실시형태 3 에 관련된 지지 기구 (1330) 는, 실시형태 1 에 있어서의 コ 형상 협지 부재 (1032) 대신에, 2 개로 나뉘어져 원호 형상으로 만곡하면서 ＋Z 축 방향으로 연장되는 U 자형의 협지 부재 (1332) 를 사용하여 구성한 것이다. 여기서, U 자형의 협지 부재 (1332) 를 YZ 평면에서 절단한 수직 단면은 ＋Z 축 방향을 향하여 개구되어 있다. 또한, 협지 부재 (1332) 는 지지 기구 (1330) 의 중심축 (O) 에 대하여 대칭인 형상 (2 회 대칭) 이다. 그리고, 진동 액츄에이터의 스테이터 (1014) 는 협지 부재 (1332) 의 선단 부분 (1332a) 에 의해 협지 고정된다.

이와 같은 U 자형의 협지 부재 (1332) 를 사용하여 지지 기구 (1330) 를 구성해도, 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

실시형태 4.

다음으로, 본 발명의 실시형태 4 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 4 를 사용하여 설명한다.

실시형태 1 에 있어서의 중간 부재 (1033) 는 단일의 기둥 형상 부재에 의해 구성되어 있었다. 이에 대하여, 실시형태 4 에 관련된 지지 기구 (1430) 에서는, 중간 부재 (1433) 는 2 개의 기둥 형상 부재에 의해 구성되어 있다.

이와 같은 2 개의 기둥 형상 부재로 구성되는 중간 부재 (1433) 를 사용하여 지지 기구 (1430) 를 구성해도, 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 중간 부재 (1433) 를 구성하는 기둥 형상 부재의 수는 3 개 이상이어도 된다.

실시형태 5.

다음으로, 본 발명의 실시형태 5 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 5 를 사용하여 설명한다.

실시형태 1 에 있어서의 기저 부재 (1031) 는 단일의 기둥 형상 부재에 의해 구성되어 있었다. 이에 대하여, 실시형태 5 에 관련된 지지 기구 (1530) 에서는, 기저 부재 (1531) 는 2 개의 기둥 형상 부재에 의해 구성되어 있다.

이와 같은 2 개의 기둥 형상 부재로 구성되는 기저 부재 (1531) 를 사용하여 지지 기구 (1530) 를 구성해도, 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 기저 부재 (1531) 를 구성하는 기둥 형상 부재의 수는 3 개 이상이어도 된다.

실시형태 6.

다음으로, 본 발명의 실시형태 6 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구의 구성에 대해 도 6 을 사용하여 설명한다.

우선 먼저 실시형태 6 에 있어서의 진동 액츄에이터 (1610) 의 구성에 대해 설명한다. 진동 액츄에이터 (1610) 의 스테이터 (1614) 는, Z 축 방향의 종진동을 발생시키는 제 1 압전 소자 (1013a) 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 제 2 압전 소자 (1013b) 에 추가하여, X 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 제 3 압전 소자 (1613c) 를 구비하고 있다. 이로써, 진동 액츄에이터 (1610) 의 제 1 ～ 제 3 압전 소자 중 어느 2 개를 선택하여 위상차 90 도의 교류 전압을 각각 인가하면, 스테이터 (1614) 가 진동하여 로터 (1016) 가 X, Y, Z 축 중 어느 둘레로 회전한다.

상기와 같은 Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동에 추가하여 X 축 방향의 휨 진동도 발생시키는 진동 액츄에이터 (1610) 에 대응하기 위해, 실시형태 6 에 관련된 지지 기구 (1630) 는, 실시형태 1 에 있어서의 コ 형상 협지 부재 (1032) 대신에, 4 개로 나뉘어져 ＋Z 축 방향에 대하여 수직으로 연장되고, 추가로 ＋Z 축 방향으로 연장되는 협지 부재 (1632) 를 사용하여 구성한 것이다. 여기서, 협지 부재 (1632) 를 YZ 평면에서 절단한 수직 단면 및 ZX 평면에서 절단한 수직 단면은, 각각 ＋Z 축 방향을 향하여 개구되어 있다. 또한, 협지 부재 (1632) 는 지지 기구 (1630) 의 중심축 (O) 에 대하여 대칭인 형상 (중심축 (O) 의 둘레로 90 도 회전시켰을 때에 원래의 협지 부재 (1632) 에 겹쳐지는 4 회 대칭인 형상) 이다. 그리고, 진동 액츄에이터 (1610) 의 스테이터 (1614) 는 협지 부재 (1632) 의 선단 부분 (1632a) 에 의해 협지 고정되고, 협지 부재 (1632) 의 기단 부분 (1632b) 과 진동 액츄에이터 (1610) 의 스테이터 (1614) 는 떨어져 있다. 또한, 제 2 압전 소자 (1013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동에 대응하기 위해, 협지 부재 (1632) 와 진동 액츄에이터 (1610) 의 접촉면 (1640a) 이 Y 축과 수직이 되도록 배치됨과 함께, 제 3 압전 소자 (1613c) 에 의한 X 축 방향의 휨 진동에 대응하기 위해, 접촉면 (1640b) 이 X 축과 수직이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 4 개로 나뉘어진 협지 부재 (1632) 를 사용하여 지지 기구 (1630) 를 구성함으로써, Z 축 방향의 종진동, Y 축 방향의 휨 진동 및 X 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 진동 액츄에이터 (1610) 의 경우에도, 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

실시형태 7.

다음으로, 본 발명의 실시형태 7 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 7 을 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 도 6 의 참조 부호와 동일한 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

실시형태 7 에 관련된 지지 기구 (1730) 는, 실시형태 6 에 있어서의 4 개로 나뉘어진 협지 부재 (1632) 대신에, 바닥이 있는 원통 형상의 협지 부재 (1732) 를 사용하여 구성한 것이다. 여기서, 협지 부재 (1732) 를 Z 축을 포함하는 임의의 평면에서 절단한 수직 단면은 ＋Z 축 방향을 향하여 개구되어 있다. 그리고, 진동 액츄에이터의 스테이터 (1614) 는 협지 부재 (1732) 의 선단 부분 (1732a) 에 의해 협지 고정된다.

이와 같은 바닥이 있는 원통 형상의 협지 부재 (1732) 를 사용하여 지지 기구 (1730) 를 구성해도, 실시형태 6 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 협지 부재 (1732) 는 바닥이 있는 통 형상이면 되고, 바닥이 있는 사각통 등의 바닥이 있는 다각통 형상이어도 된다.

그 밖의 실시형태.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 진동 액츄에이터 (1010, 1610) 의 스테이터 (1014, 1614) 는 복수의 압전 소자 (1013a, 1013b, 1613c) 를 포함하고 있었지만, 1 개의 압전 소자만을 포함하는 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터에 대하여, 본 발명의 실시형태 1 ～ 7 에 관련된 지지 기구를 사용해도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 기저 부재 (1031, 1531) 는 사각 기둥 형상 부재에 의해 구성되어 있었지만, 원기둥 형상 부재, 삼각 기둥 등의 다각 기둥 형상 부재, 원뿔 형상 부재, 다각뿔 형상 부재 또는 구 형상 부재에 의해 구성되어도 된다. 또한, 장착 대상 부재의 형상에 맞춰 더욱 복잡한 형상의 부재에 의해 구성되어도 된다.

실시형태 1 ～ 5 에 있어서, 협지 부재 (1032, 1232, 1332) 는 2 개로 나뉘어지고, 실시형태 6 에 있어서, 협지 부재 (1632) 는 4 개로 나뉘어져 있었지만, 이들은 3 개, 5 개 또는 8 개 등으로 나뉘어져 있어도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 협지 부재 (1032, 1232, 1332, 1632, 1732) 는 중심축 (O) 에 대하여 대칭인 형상이었지만, 진동 액츄에이터로의 장착 위치를 조정함으로써, 이들을 중심축 (O) 에 대하여 비대칭인 형상으로 해도 된다. 또한, 중심축 (O) 의 방향은 Z 축 방향과 비평행 관계여도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 협지 부재 (1032, 1232, 1332, 1632, 1732) 의 두께, 길이, 단면 형상은 도 1 ～ 도 7 에 도시되는 바와 같이 일정하였지만, 이들에 변화를 갖게 해도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 중간 부재 (1033, 1433) 는 사각 기둥 형상 부재에 의해 구성되어 있었지만, 원기둥 형상 부재 또는 삼각 기둥 등의 다각 기둥 형상 부재에 의해 구성되어도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 기저 부재 (1031, 1531) 에 구멍을 뚫어도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 기저 부재 (1031, 1531), 협지 부재 (1032, 1232, 1332, 1632, 1732) 및 중간 부재 (1033, 1433) 는 각각 별도의 부재로 해도 되고, 일체로 형성해도 된다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 진동 액츄에이터와 지지 기구의 접촉면을 고정시키는 수단으로는, 볼트 및 너트, 접착, 용접 등의 다양한 수단을 사용할 수 있다.

실시형태 1 ～ 7 에 있어서, 지지 기구의 상기 서술한 효과는, 지지 기구의 재질에는 그다지 의존하지 않고, 주로 그 형상에서 기인하는 것이다. 그 때문에, 지지 기구의 재질로는, 철, 알루미늄, 스테인리스강 등의 다양한 재질을 사용할 수 있다. 또한, 진동 액츄에이터의 기부 블록과 동일한 재질로 해도 된다. 또한, 진동 액츄에이터의 기부 블록과 지지 기구를 일체로 형성해도 된다.

실시형태 1 ～ 7 및 상기 서술한 그 밖의 실시형태를 조합해도 된다.

실시형태 8.

본 발명의 실시형태 8 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구의 구성에 대해 도 8 및 도 9 를 사용하여 설명한다.

우선 먼저 실시형태 8 에 관련된 진동 액츄에이터 (2010) 의 구성을 설명한다. 도 8 에 도시되는 바와 같이, 진동 액츄에이터 (2010) 는, 기부 블록 (2011) 과 고정자 (2012) 사이에 진동자 (2013) 가 협지되어 있고, 이들에 의해 대략 원기둥 형상의 외형을 갖는 스테이터 (2014) 가 형성되어 있다. 고정자 (2012) 에는, 진동자 (2013) 에 접하는 면과는 반대측에 오목부 (2015) 가 형성되어 있고, 이 오목부 (2015) 내에 구체 형상 로터 (2016) 의 거의 하반부가 수용되고 회전 가능하게 지지되어 있다.

고정자 (2012) 의 상부에는, 지지 부재 (2017) 가 배치되어 있다. 이 지지 부재 (2017) 는, 고정자 (2012) 의 상면 상에 고정되는 고리형부 (2018) 와, 고리형부 (2018) 에서 상방으로 연장되는 역 L 자형의 앵글부 (2019) 를 갖고, 앵글부 (2019) 의 선단에 예압부 (2020) 가 형성되어 있다.

여기서, 설명의 편의상, 기부 블록 (2011) 에서 고정자 (2012) 를 향하는 스테이터 (2014) 의 중심축을 Z 축으로 규정하고, Z 축에 대하여 수직 방향으로 X 축이, Z 축 및 X 축에 대하여 수직으로 Y 축이 각각 연장되어 있는 것으로 한다.

예압부 (2020) 는 로터 (2016) 의 ＋Z 축 방향의 최고점인 정점 부근에 접촉되어 있다. 지지 부재 (2017) 의 앵글부 (2019) 는 탄성을 갖고, 이로써 예압부 (2020) 가 로터 (2016) 에 가압되어, 로터 (2016) 에 ?Z 축 방향의 예압을 부여하고 있다.

진동자 (2013) 는 고정자 (2012) 에 초음파의 진동을 발생시켜 로터 (2016) 를 X 축 둘레로 회전시키기 위한 것으로서, Z 축 방향의 종진동을 발생시키는 제 1 압전 소자 (2013a) 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 제 2 압전 소자 (2013b) 로 구성되어 있다. 또한, 설계 단계에 있어서, Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동 중 적어도 1 개의 진동 마디가, 진동자 (2013) 와 기부 블록 (2011) 사이 부근에 위치하도록 조정되어 있고, 그 지점에 플랜지 형상의 지지 기구 (2030) 가 배치되어 있다.

또한, Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동의 마디 위치가 거의 일치하도록 조정되고, 그 지점에 지지 기구 (2030) 가 배치되어 있으면 더욱 바람직하다.

다음으로, 지지 기구 (2030) 의 구성에 대해 설명한다. 도 9 에 도시되는 바와 같이, 지지 기구 (2030) 는 원판 형상의 형상을 갖는 기부 (2030a) 와, 기부 (2030a) 에서 외측으로 연장되는 4 개의 박판 형상 아암부 (2030b ～ 2030e) 로 구성되어 있다.

기부 (2030a) 의 중심에는 볼트 관통공이 뚫려져 있고, 기부 (2030a) 는 진동 액츄에이터 (2010) 의 진동자 (2013) 와 기부 블록 (2011) 사이에 협지되고, 도시되지 않은 볼트에 의해 진동 액츄에이터 (2010) 에 고정되어 있다.

아암부 (2030b 및 2030c) 는, 기부 (2030a) 의 일단으로부터 그 외주를 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 아암부 (2030d 및 2030e) 는, 기부 (2030a) 의 타단으로부터 그 외주를 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 아암부 (2030b ～ 2030e) 에 있어서의 기부 (2030a) 와 연결되는 연결 부분 (A1, B1) 은, 기부 (2030a) 의 중심과 아암부 (2030b ～ 2030e) 의 장착 부분 (2032) (도시되지 않은 장착 대상 부재에 고정되는 부분) 을 연결하는 직선 상을 피하는 위치에 균등하게 배치되어 있다.

기부 (2030a) 와 아암부 (2030b ～ 2030e) 사이에는 슬릿 (2031) 이 각각 형성되어 있고, 기부 (2030a) 의 중심과 아암부 (2030b ～ 2030e) 의 장착 부분 (2032) 을 연결하는 직선 상을 횡단하고 있다. 또한, 아암부 (2030b ～ 2030e) 의 장착 부분 (2032) 에는 도시되지 않은 장착 대상 부재에 고정시키기 위한 볼트 관통공이 뚫려져 있다.

계속해서, 본 발명의 실시형태 8 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구의 작용에 대해 설명한다.

이제 진동 액츄에이터 (2010) 의 스테이터 (2014) 에 있어서의 제 1 압전 소자 (2013a) 와 제 2 압전 소자 (2013b) 에 위상차 90 도의 교류 전압을 각각 인가하면, 제 1 압전 소자 (2013a) 에 의한 Z 축 방향의 종진동과 제 2 압전 소자 (2013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동이 조합되어 로터 (2016) 와 접촉하는 고정자 (2012) 에 YZ 면내의 타원 운동이 발생하고, 로터 (2016) 가 X 축 둘레로 회전한다. 이 때, 지지 기구 (2030) 에는 슬릿 (2031) 이 형성되어 있기 때문에, 지지 기구 (2030) 가 배치되어 있는 지점에 Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동 중 어느 진동의 마디가 위치하는 경우에도, 그 진동에 대하여 아암부 (2030b ～ 2030e) 는 충분히 휠 수 있다.

특히, 지지 기구 (2030) 가 배치되어 있는 지점에 Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동의 마디 위치가 거의 일치하도록 조정되어 있는 경우에는, Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동의 양방에 대하여 아암부 (2030b ～ 2030e) 는 충분히 휠 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 8 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 의하면, 지지 기구 (2030) 에는 슬릿 (2031) 이 형성되어 있기 때문에, 진동 액츄에이터 (2010) 가 진동할 때, Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동 중 적어도 1 개의 진동 (지지 기구 (2030) 가 배치되어 있는 지점에 진동 마디가 위치하는 진동) 에 대하여 아암부 (2030b ～ 2030e) 는 충분히 휠 수 있다. 이로써, 지지 기구 (2030) 의 아암부 (2030b ～ 2030e) 의 장착 부분 (2032) 을 도시되지 않은 장착 대상 부재에 고정시켰다 하더라도, 진동 액츄에이터 (2010) 의 진동에 미치는 영향이 억제된다.

또한, 진동 액츄에이터 (2010) 의 외측으로 연장되는 부분을 거의 갖지 않아도, 아암부 (2030b ～ 2030e) 의 길이 (L1) 를 충분히 확보할 수 있기 때문에, 사이즈도 작아 공간 절약이 된다.

실시형태 9.

다음으로, 본 발명의 실시형태 9 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 10 을 사용하여 설명한다. 또한, 이후의 실시형태의 설명에 있어서, 도 8 및 도 9 의 참조 부호와 동일한 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

실시형태 9 에 관련된 지지 기구 (2230) 는, 원판 형상의 형상을 갖는 기부 (2230a) 와, 기부 (2230a) 에서 외측으로 연장되는 4 개의 박판 형상 아암부 (2230b ～ 2230e) 로 구성되어 있다.

아암부 (2230b 및 2230c) 는, 기부 (2230a) 의 일단으로부터 그 접선 방향을 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 아암부 (2230d 및 2230e) 는, 기부 (2230a) 의 타단으로부터 그 접선 방향을 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 아암부 (2230b ～ 2230e) 에 있어서의 기부 (2230a) 와 연결되는 연결 부분 (A2, B2) 은, 기부 (2230a) 의 중심과 아암부 (2230b ～ 2230e) 의 장착 부분 (2232) 을 연결하는 직선 상을 피하는 위치에 균등하게 배치되어 있다.

기부 (2230a) 와 아암부 (2230b ～ 2230e) 사이에는 슬릿 (2231) 이 각각 형성되어 있고, 기부 (2230a) 의 중심과 아암부 (2230b ～ 2230e) 의 장착 부분 (2232) 을 연결하는 직선 상을 횡단하고 있다.

이와 같은 지지 기구 (2230) 를 사용해도, 슬릿 (2231) 에 의해 아암부 (2230b ～ 2230e) 가 충분히 휠 수 있음과 함께, 그 길이 (L2) 를 충분히 확보할 수 있기 때문에, 실시형태 8 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

실시형태 10.

다음으로, 본 발명의 실시형태 10 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 11 을 사용하여 설명한다.

실시형태 10 에 관련된 지지 기구 (2330) 는, 원판 형상의 형상을 갖는 기부 (2330a) 와, 기부 (2330a) 에서 외측으로 연장되는 6 개의 박판 형상 아암부 (2330b ～ 2330g) 로 구성되어 있다.

아암부 (2330b 및 2330c) 는 기부 (2330a) 로부터 그 접선 방향을 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 아암부 (2330d 및 2330e) 도, 기부 (2330a) 로부터 그 접선 방향을 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 아암부 (2330f 및 2330g) 도, 기부 (2330a) 로부터 그 접선 방향을 따라 각각 반대 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 아암부 (2330b ～ 2330g) 에 있어서의 기부 (2330a) 와 연결되는 연결 부분 (A3, B3, C3) 은, 기부 (2330a) 의 중심과 아암부 (2330b ～ 2330g) 의 장착 부분 (2332) 을 연결하는 직선 상을 피하는 위치에 균등하게 배치되어 있다.

기부 (2330a) 와 아암부 (2330b ～ 2330g) 사이에는 슬릿 (2331) 이 각각 형성되어 있고, 기부 (2330a) 의 중심과 아암부 (2330b ～ 2330g) 의 장착 부분 (2332) 을 연결하는 직선 상을 횡단하고 있다.

이와 같은 지지 기구 (2330) 를 사용해도, 슬릿 (2331) 에 의해 아암부 (2330b ～ 2330g) 가 충분히 휠 수 있음과 함께, 그 길이 (L3) 를 충분히 확보할 수 있기 때문에, 실시형태 8 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

실시형태 11.

다음으로, 본 발명의 실시형태 11 에 관련된 진동 액츄에이터의 지지 기구에 대해 도 12 를 사용하여 설명한다.

실시형태 11 에 관련된 지지 기구 (2430) 는, 원판 형상의 형상을 갖는 기부 (2430a) 와, 기부 (2430a) 에서 외측으로 연장되는 3 개의 박판 형상 아암부 (2430b ～ 2430d) 로 구성되어 있다.

아암부 (2430b ～ 2430d) 는, 기부 (2430a) 로부터 그 외주를 따라 각각 반시계 방향으로 연장되어 있다. 여기서, 아암부 (2430b ～ 2430d) 에 있어서의 기부 (2430a) 와 연결되는 연결 부분 (A4, B4, C4) 은, 기부 (2430a) 의 중심과 아암부 (2430b ～ 2430d) 의 장착 부분 (2432) 을 연결하는 직선 상을 피하는 위치에 균등하게 배치되어 있다.

기부 (2430a) 와 아암부 (2430b ～ 2430d) 사이에는 슬릿 (2431) 이 각각 형성되어 있고, 기부 (2430a) 의 중심과 아암부 (2430b ～ 2430d) 의 장착 부분 (2432) 을 연결하는 직선 상을 횡단하고 있다.

이와 같은 지지 기구 (2430) 를 사용해도, 슬릿 (2431) 에 의해 아암부 (2430b ～ 2430d) 가 충분히 휠 수 있음과 함께, 그 길이 (L4) 를 충분히 확보할 수 있기 때문에, 실시형태 8 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그 밖의 실시형태.

실시형태 8 ～ 11 에 있어서, 로터 (2016) 가 X 축의 둘레로 회전하는 진동 액츄에이터 (이른바 초음파 모터) 를 예로 설명하였지만, 그 밖의 진동 액츄에이터에 대해서도 본 발명의 실시형태 8 ～ 11 에 관련된 지지 기구를 사용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은, Z 축 방향의 종진동, X 축 방향의 휨 진동 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터에 대하여, 본 발명의 실시형태 8 ～ 11 에 관련된 지지 기구를 사용해도 된다.

실시형태 8 ～ 11 에 있어서, 진동 액츄에이터의 Z 축 방향의 종진동 및 Y 축 방향의 휨 진동의 마디 위치가 상이한 경우나, 고차의 진동 모드를 이용하는 경우에는, 진동의 마디가 복수 지점에 존재하게 된다. 그러한 경우에는, 지지 기구 (2030, 2230, 2330, 2430) 를 진동 액츄에이터의 복수의 진동 마디 위치에 각각 배치해도 된다.

실시형태 8 및 9 에 있어서 지지 기구 (2030, 2230) 의 아암부의 수는 2 개이고, 실시형태 10 에 있어서 지지 기구 (2330) 의 아암부의 수는 6 개이고, 실시형태 11 에 있어서 지지 기구 (2430) 의 아암부의 수는 3 개였지만, 더 많은 수의 아암부를 가져도 된다.

실시형태 8 및 9 에 있어서, 진동 액츄에이터 (2010) 의 제 2 압전 소자 (2013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동에 대응하기 위해, 지지 기구 (2030, 2230) 는, 아암부 (2030b ～ 2030e, 2230b ～ 2230e) 에 있어서의 연결 부분 (A1, A2) 과 연결 부분 (B1, B2) 이 X 축과 평행이 되도록 배치되는 것이 바람직하지만, 이들을 Y 축과 평행이 되도록 배치해도 된다.

실시형태 8 ～ 11 에 있어서, 지지 기구 (2030, 2230, 2330, 2430) 의 기부 (2030a, 2230a, 2330a, 2430a) 를 진동 액츄에이터 (2010) 에 장착하여 고정시키는 수단으로는, 협지 및 볼트에 의한 고정 이외에도 접착, 용접 등의 다양한 수단을 사용할 수 있다.

실시형태 8 ～ 11 에 있어서, 지지 기구 (2030, 2230, 2330, 2430) 의 아암부 (2030b ～ 2030e, 2230b ～ 2230e, 2330b ～ 2330g, 2430b ～ 2430d) 의 장착 부분 (2032, 2232, 2332, 2432) 을 장착 대상 부재에 고정시키는 수단으로는, 볼트에 의한 고정 이외에도 접착, 협지, 용접 등의 다양한 수단을 사용할 수 있다.

실시형태 8 ～ 11 에 있어서, 지지 기구 (2030, 2230, 2330, 2430) 의 재질로는, 철, 알루미늄, 스테인리스강 등을 사용할 수 있다. 또한, 진동 액츄에이터 (2010) 의 스테이터 (2014) 의 기부 블록 (2011) 과 동일한 재질로 해도 된다. 또한, 진동 액츄에이터 (2010) 의 스테이터 (2014) 의 기부 블록 (2011) 과 지지 기구 (2030, 2230, 2330, 2430) 를 일체로 형성해도 된다.

실시형태 12.

본 발명의 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에 대해 도 13 ～ 도 15 를 사용하여 설명한다.

우선 먼저 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터 (3010) 의 구성을 설명한다. 도 13 에 도시되는 바와 같이, 진동 액츄에이터 (3010) 는, 기부 블록 (3011) 과 고정자 (3012) 사이에 진동자 (3013) 가 협지되어 있고, 이들에 의해 대략 원기둥 형상의 외형을 갖는 스테이터 (3014) 가 형성되어 있다. 고정자 (3012) 에는, 진동자 (3013) 에 접하는 면과는 반대측에 오목부 (3015) 가 형성되어 있고, 이 오목부 (3015) 내에 구체 형상 로터 (3016) 의 거의 하반부가 수용되고 회전 가능하게 지지되어 있다.

고정자 (3012) 의 상부에는, 지지 부재 (3017) 가 배치되어 있다. 이 지지 부재 (3017) 는, 고정자 (3012) 의 상면 상에 고정되는 고리형부 (3018) 와, 고리형부 (3018) 에서 상방으로 연장되는 역 L 자형의 앵글부 (3019) 를 갖고, 앵글부 (3019) 의 선단에 예압부 (3020) 가 형성되어 있다.

또한, 스테이터 (3014) 의 기부 블록 (3011) 의 외경은 진동자 (3013) 의 외경보다 크게 형성되어 있고, 기부 블록 (3011) 의 바닥부에는, 암나사가 절삭된 탭 구멍 (3011a) 이 스테이터 (3014) 의 중심축 (O) 둘레의 동일 원주 상에 균등하게 4 지점 형성되어 있다.

여기서, 설명의 편의상, 기부 블록 (3011) 에서 고정자 (3012) 를 향하는 스테이터 (3014) 의 중심축 (O) 을 Z 축으로 규정하고, Z 축에 대하여 수직 방향으로 X 축이, Z 축 및 X 축에 대하여 수직으로 Y 축이 각각 연장되어 있는 것으로 한다.

예압부 (3020) 는 로터 (3016) 의 ＋Z 축 방향의 최고점인 정점 부근에 접촉되어 있다. 지지 부재 (3017) 의 앵글부 (3019) 는 탄성을 갖고, 이로써 예압부 (3020) 가 로터 (3016) 에 가압되어, 로터 (3016) 에 ?Z 축 방향의 예압을 부여하고 있다.

진동자 (3013) 는 고정자 (3012) 에 초음파의 진동을 발생시켜 로터 (3016) 를 X 축 둘레로 회전시키기 위한 것으로서, Z 축 방향의 종진동을 발생시키는 제 1 압전 소자 (3013a) 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 제 2 압전 소자 (3013b) 로 구성되어 있다.

다음으로, 상기 진동 액츄에이터 (3010) 를 장착 대상 부재에 체결하는 구조에 대해 설명한다.

도 14 및 도 15 에 도시되는 바와 같이, 원판 형상의 고정판 (3030) 에는, 볼트 (3040) 의 축부 (3040a) 를 관통시키기 위한 볼트 관통공 (3031) 이 스테이터 (3014) 의 중심축 (O) 둘레의 동일 원주 상에 균등하게 4 지점 형성되어 있고, 볼트 (3040) 의 축부 (3040a) 선단에는 수나사가 절삭되어 있다. 그리고, 4 개의 볼트 (3040) 의 축부 (3040a) 가, 각각 고정판 (3030) 의 볼트 관통공 (3031) 을 관통하여 진동 액츄에이터 (3010) 의 기부 블록 (3011) 의 탭 구멍 (3011a) 에 나선 결합됨으로써, 진동 액츄에이터 (3010) 의 기부 블록 (3011) 의 바닥부가 고정판 (3030) 에 체결되어 있다. 또한, 기부 블록 (3011) 과 고정판 (3030) 사이에는, 원판 형상이고 내부가 원형으로 도려내진 박판 형상 (즉 시트 형상) 의 진동 절연 시트 (3050) 가 협지되고, 고정판 (3030) 과 볼트 (3040) 의 헤드부 (3040b) 사이에는, 동일하게 원판 형상이고 내부가 원형으로 도려내진 박판 형상의 진동 절연 시트 (3060) 가 협지되어 있다.

계속해서, 본 발명의 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조의 작용에 대해 설명한다.

이제 진동 액츄에이터 (3010) 의 스테이터 (3014) 에 있어서의 제 1 압전 소자 (3013a) 와 제 2 압전 소자 (3013b) 에 위상차 90 도의 교류 전압을 각각 인가하면, 제 1 압전 소자 (3013a) 에 의한 Z 축 방향의 종진동과 제 2 압전 소자 (3013b) 에 의한 Y 축 방향의 휨 진동이 조합되어 로터 (3016) 와 접촉하는 고정자 (3012) 에 YZ 면내의 타원 운동이 발생하고, 로터 (3016) 가 X 축 둘레로 회전한다. 이 때, 진동 액츄에이터 (3010) 의 진동은, 진동 절연 시트 (3050, 3060) 에 있어서 감쇠됨으로써 절연되기 때문에, 고정판 (3030) 은 거의 진동하지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에 의하면, 진동 액츄에이터 (3010) 가 진동할 때, 진동 절연 시트 (3050, 3060) 에 의해 진동이 절연되기 때문에, 고정판 (3030) 은 거의 진동하지 않는다. 그 때문에, 고정판 (3030) 에 체결하여 고정시켰을 때의 진동 액츄에이터 (3010) 의 진동에 미치는 영향이 억제된다.

또한, 진동 액츄에이터 (3010) 의 기부 블록 (3011) 은 볼트 (3040) 에 의해 고정판 (3030) 에 체결되어 있기 때문에, 높은 체결력을 갖는다. 그 때문에, 진동 액츄에이터 (3010) 의 진동 및 외력에 대하여 높은 강성을 갖는다.

또한, 고정판 (3030) 을 포함시킨 진동계를 고려하여 진동 액츄에이터 (3010) 를 설계할 필요는 없기 때문에, 진동 액츄에이터 (3010) 의 설계 자유도가 제한을 받지는 않는다.

또한, 특별한 지지 기구 등을 사용하지 않기 때문에, 매우 작아 공간 절약이 된다.

또한, 진동 액츄에이터 (3010) 의 기부 블록 (3011) 의 외경은 진동자 (3013) 의 외경보다 크게 형성되어 있기 때문에, 기부 블록 (3011) 의 변위는 로터 (3016) 와 접촉하는 부분의 변위에 비해 작아진다. 이 점도 고정판 (3030) 에 체결하여 고정시켰을 때의 진동 액츄에이터 (3010) 의 진동에 미치는 영향을 억제하는 것에 기여하고 있다.

실시형태 13.

다음으로, 본 발명의 실시형태 13 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에 대해 도 16 및 도 17 을 사용하여 설명한다. 또한, 이후의 실시형태의 설명에 있어서, 도 13 ～ 도 15 의 참조 부호와 동일한 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

실시형태 12 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에서는, 진동 액츄에이터의 기부 블록의 바닥부가 장착 대상 부재에 체결되어 있었다. 이에 대하여, 실시형태 13 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에서는, 진동 액츄에이터의 기부 블록의 측부가 장착 대상 부재에 체결된다.

상세하게는, 도 16 및 도 17 에 도시되는 바와 같이, 진동 액츄에이터 (3210) 에 있어서, 스테이터 (3214) 의 기부 블록 (3211) 의 측부에는 탭 구멍 (3211a) 이 스테이터 (3214) 의 중심축 (O) 둘레에 균등하게 4 지점 형성되어 있다. 또한, 상하가 개구된 상자 형상 부재 (3230) 가 진동 액츄에이터 (3210) 의 측면을 둘러싸도록 배치되고, 상자 형상 부재 (3230) 각 변의 중앙부에는 볼트 관통공 (3231) 이 형성되어 있다. 그리고, 4 개의 볼트 (3240) 의 축부 (3240a) 가 각각 상자 형상 부재 (3230) 의 볼트 관통공 (3231) 을 관통하여 진동 액츄에이터 (3210) 의 기부 블록 (3211) 의 탭 구멍 (3211a) 에 나선 결합됨으로써, 진동 액츄에이터 (3210) 의 기부 블록 (3211) 의 측부가 상자 형상 부재 (3230) 에 체결되어 있다. 또한, 기부 블록 (3211) 과 상자 형상 부재 (3230) 사이에는 진동 절연 시트 (3250) 가 협지되고, 상자 형상 부재 (3230) 와 볼트 (3240) 의 헤드부 (3240b) 사이에는 진동 절연 시트 (3260) 가 협지되어 있다.

이와 같은 진동 액츄에이터의 체결 구조를 사용해도, 실시형태 12 와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

실시형태 14.

다음으로, 본 발명의 실시형태 14 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에 대해 도 18 및 도 19 를 사용하여 설명한다.

실시형태 12 및 13 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에서는, 볼트가 장착 대상 부재를 관통하여 진동 액츄에이터의 기부 블록의 바닥부 또는 측부에 형성된 탭 구멍에 나선 결합됨으로써, 진동 액츄에이터가 장착 대상 부재에 체결되어 있었다. 이에 대하여, 실시형태 14 에 관련된 진동 액츄에이터의 체결 구조에서는, 볼트가 장착 대상 부재 및 진동 액츄에이터의 기부 블록의 측부를 관통하여 너트와 나선 결합됨으로써, 진동 액츄에이터가 장착 대상 부재에 체결된다.

상세하게는, 도 18 및 도 19 에 도시되는 바와 같이, 진동 액츄에이터 (3310) 에 있어서, 스테이터 (3314) 의 기부 블록 (3311) 의 측부에는 Y 축 방향을 따라 볼트 관통공 (3311a) 이 형성되어 있다. 또한, 상하가 개구된 상자 형상 부재 (3330) 가 진동 액츄에이터 (3310) 의 측면을 둘러싸도록 배치되고, 상자 형상 부재 (3330) 의 Y 축 방향에 수직인 대향하는 2 변의 중앙부에는, 볼트 관통공 (3331a, 3331b) 이 각각 형성되어 있다. 그리고, 1 개의 볼트 (3340) 의 축부 (3340a) 가, 상자 형상 부재 (3330) 의 볼트 관통공 (3331a), 진동 액츄에이터 (3310) 의 기부 블록 (3311) 의 볼트 관통공 (3311a), 및 상자 형상 부재 (3330) 의 볼트 관통공 (3331b) 을 관통하여 너트 (3370) 와 나선 결합됨으로써, 진동 액츄에이터 (3310) 의 기부 블록 (3311) 이 상자 형상 부재 (3330) 에 체결되어 있다. 또한, 기부 블록 (3311) 과 상자 형상 부재 (3330) 사이에는 진동 절연 시트 (3350) 가 협지되고, 상자 형상 부재 (3330) 와 볼트 (3340) 의 헤드부 (3340b) 및 너트 (3370) 사이에는 진동 절연 시트 (3360) 가 협지되어 있다.

이와 같은 진동 액츄에이터의 체결 구조에서는, 진동 액츄에이터 (3310) 의 기부 블록 (3311) 과 볼트 (3340) 및 너트 (3370) 가 직접 나선 결합되지 않기 때문에, 진동 액츄에이터 (3310) 가 진동할 때에 볼트 (3340) 및 너트 (3370) 를 포함하지 않는 진동계가 된다. 그 때문에, 볼트 (3340) 및 너트 (3370) 가 진동 액츄에이터 (3310) 의 진동에 미치는 영향이 억제된다. 또한, 진동 액츄에이터 (3310) 의 기부 블록 (3311) 과 체결 부재 사이에서 진동 에너지의 손실이 발생하지 않는다.

그 밖의 실시형태.

실시형태 12 ～ 14 에 있어서, 로터 (3016) 가 X 축의 둘레로 회전하는 진동 액츄에이터 (이른바 초음파 모터) 를 예로 설명하였지만, 그 밖의 진동 액츄에이터에 대해서도 본 발명의 실시형태 12 ～ 14 에 관련된 체결 구조를 사용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은, Z 축 방향의 종진동, X 축 방향의 휨 진동 및 Y 축 방향의 휨 진동을 발생시키는 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터에 대하여, 본 발명의 실시형태 12 ～ 14 에 관련된 체결 구조를 사용해도 된다.

실시형태 12 ～ 14 에 있어서, 진동 액츄에이터 (3010, 3210, 3310) 는 복수의 압전 소자 (3013a ～ 3013b) 를 포함하는 스테이터 (3014, 3214, 3314) 를 구비하고 있었지만, 1 개의 압전 소자만을 포함하는 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터에 대하여, 본 발명의 실시형태 12 ～ 14 에 관련된 체결 구조를 사용해도 된다.

실시형태 12 ～ 14 에 있어서, 진동 액츄에이터 (3010, 3210, 3310) 에 있어서의 스테이터 (3014, 3214, 3314) 의 기부 블록 (3011, 3211, 3311) 의 외경은 진동자 (3013) 의 외경보다 크게 형성되는 것이 바람직하지만, 동일하게 또는 작게 형성되어도 된다.

실시형태 12 ～ 14 에 있어서, 진동 절연 시트 (3050, 3250, 3350, 3060, 3260, 3360) 의 직경은, 도 14, 도 16, 도 18 에 도시되는 바와 같이 볼트 (3040, 3240, 3340) 의 헤드부 (3040b, 3240b, 3340b) 의 직경보다 작지만, 그것보다 커도 된다. 또한, 진동 절연 시트 (3050, 3250, 3350, 3060, 3260, 3360) 의 형상은 장방형 형상 등의 다른 형상이어도 된다.

실시형태 12 ～ 14 에 있어서, 진동 절연 시트 (3050, 3250, 3350, 3060, 3260, 3360) 의 재질로는 고무, 수지, 펠트 등을 사용할 수 있다.

실시형태 12 ～ 14 에 있어서, 진동 절연 시트 (3060, 3260, 3360) 는 생략해도 된다.

실시형태 12 및 13 에 있어서, 체결 부재는 볼트 (3040, 3240) 이외에 핀이나 리벳 등이어도 된다.

실시형태 12 ～ 14 를 조합하여, 진동 액츄에이터의 기부 블록의 바닥부 및 측부가 모두 장착 대상 부재에 체결되도록 해도 된다. 예를 들어, 실시형태 13 에 있어서의 상자 형상 부재 (3230) 의 바닥부에 직사각형판을 배치하고, 진동 액츄에이터 (3210) 의 기부 블록 (3211) 의 바닥부가 직사각형판에 체결되도록 해도 된다.

Claims (25)

1. 로터 및 스테이터를 구비하는 진동 액츄에이터의 지지 기구로서,
   상기 지지 기구는, 기저 부재와, 상기 기저 부재의 일 단측 (端側) 에 배치됨과 함께 상기 기저 부재에서 상기 진동 액츄에이터를 향하여 연장되는 소정의 방향을 향하여 개구되는 수직 단면을 갖는 협지 부재로 구성되는 음차형의 형상이고,
   상기 협지 부재가 상기 진동 액츄에이터의 상기 스테이터를 협지 고정시킴으로써, 상기 진동 액츄에이터를 지지하는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 상기 소정의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 상기 소정의 방향에 대하여 수직으로 연장되고, 추가로 상기 소정의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 상기 소정의 방향에 대하여 예각을 이루며 연장되고, 추가로 상기 소정의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재는, 적어도 2 개 이상으로 나뉘어져 만곡하면서 상기 소정의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재는, 바닥이 있는 통 형상인 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 기저 부재와 상기 협지 부재 사이에는 중간 부재가 배치되고, 상기 중간 부재의 상기 기저 부재와 접하는 면의 치수는, 상기 기저 부재의 상기 일 단측의 면의 치수보다 작은 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재의 선단 부분에 의해, 상기 진동 액츄에이터의 상기 스테이터가 협지 고정되고,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재의 기단 (基端) 부분과 상기 진동 액츄에이터의 상기 스테이터는 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지 기구의 상기 협지 부재는, 상기 지지 기구의 중심축에 대하여 대칭 형상인 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 액츄에이터의 상기 스테이터는, 복수의 압전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 액츄에이터의 지지 기구.
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