JP2008131669A - Friction drive actuator - Google Patents
Friction drive actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008131669A JP2008131669A JP2006310309A JP2006310309A JP2008131669A JP 2008131669 A JP2008131669 A JP 2008131669A JP 2006310309 A JP2006310309 A JP 2006310309A JP 2006310309 A JP2006310309 A JP 2006310309A JP 2008131669 A JP2008131669 A JP 2008131669A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rubber
- vibrator
- conductive rubber
- friction drive
- drive actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【課題】振動子を可動子に押し付けるための構造がシンプルな摩擦駆動アクチュエータを提供する。
【解決手段】摩擦駆動アクチュエータは、超音波振動子1200をロータ122に押し付けるように超音波振動子1200を牽引するゴム129を有している。ゴム129は、巻取機構500によって巻き取られる。
【選択図】図1A friction drive actuator having a simple structure for pressing a vibrator against a mover is provided.
The friction drive actuator includes a rubber 129 that pulls the ultrasonic vibrator 1200 so as to press the ultrasonic vibrator 1200 against a rotor 122. The rubber 129 is taken up by the take-up mechanism 500.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、振動子が摩擦力によって可動子に所定の運動をさせる摩擦駆動アクチュエータに関するものであり、特に、振動子を可動子に押し付ける力を調整するための構造に関するものである。 The present invention relates to a friction drive actuator in which a vibrator causes a movable element to perform a predetermined motion by a frictional force, and particularly relates to a structure for adjusting a force for pressing the vibrator against the movable element.
従来から、振動子の微小振動によって可動子を駆動する摩擦駆動アクチュエータが用いられている。この摩擦駆動アクチュエータは、高速動作をすることが可能であるため、産業上の多くの分野で利用されている。この摩擦駆動アクチュエータの一例として、圧電素子に電圧を加えることで振動を発生させ、この振動を摩擦力によって可動子に伝達するものがある。その中でも、特に、振動が超音波の周波数を有するものは、超音波アクチュエータ(または超音波モータ)と呼ばれている。特に、リング状の超音波アクチュエータは、カメラの焦点調節機構などに多く利用されている。また、超音波アクチュエータは、高いエネルギー効率を有し、微小な位置決めをすることが可能であり、無通電時に保持トルクを有し、かつ、電磁波を放出しない。これらの理由から、超音波アクチュエータは、通常の電磁モータ、特にステッピングモータの代替物として期待されている。 Conventionally, a friction drive actuator that drives a mover by minute vibration of a vibrator has been used. Since this friction drive actuator can operate at high speed, it is used in many industrial fields. As an example of this friction drive actuator, there is one that generates a vibration by applying a voltage to a piezoelectric element, and transmits this vibration to a mover by a frictional force. Among them, in particular, those whose vibration has an ultrasonic frequency are called ultrasonic actuators (or ultrasonic motors). In particular, ring-shaped ultrasonic actuators are widely used for a camera focus adjustment mechanism and the like. Further, the ultrasonic actuator has high energy efficiency, can be positioned minutely, has a holding torque when not energized, and does not emit electromagnetic waves. For these reasons, ultrasonic actuators are expected as an alternative to ordinary electromagnetic motors, particularly stepping motors.
超音波アクチュエータは、振動子に微小振動を発生させ、摩擦によってその微小振動を可動子(ロータ等)に伝達するため、超音波振動子から可動子へ押付力を与える機構を必要とする。また、摩擦によって超音波振動子と可動子との接触部が摩耗し、押付力が変化するため、超音波アクチュエータは、押付力を調節するための機構を必要とする。 The ultrasonic actuator generates a minute vibration in the vibrator and transmits the minute vibration to the mover (rotor or the like) by friction, and thus requires a mechanism for applying a pressing force from the ultrasonic vibrator to the mover. In addition, since the contact portion between the ultrasonic transducer and the mover is worn by friction and the pressing force changes, the ultrasonic actuator requires a mechanism for adjusting the pressing force.
例えば、特開2002−262587号公報に、リンクおよびカム機構を用いて押付力を調整するための機構が開示されている。
上記超音波アクチュエータにおける超音波振動子の変位はミクロンオーダーである。そのため、押付力を調整するための機構は、ミクロンオーダーの変位を調節することができるリンク機構を必要とする。このようなリンク機構は、質量が非常に大きくなってしまうという問題を有している。 The displacement of the ultrasonic transducer in the ultrasonic actuator is on the order of microns. Therefore, the mechanism for adjusting the pressing force requires a link mechanism that can adjust the displacement on the micron order. Such a link mechanism has a problem that the mass becomes very large.
たとえば、特開2002−262587号公報に開示されている押付力を調整するためのリンク機構は、調整用のネジ、キャンティレバー、およびカム等の部品を有している。このリンク機構は、人間の作業によって生じる変位をミクロンオーダーの変位に変換する。しかしながら、このリンク機構によれば、駆動力を発生する超音波振動子に比較して、周囲の構成要素の質量が極めて大きいため、超音波アクチュエータの軽量化を図ることが困難である。このような問題は、超音波アクチュエータ以外の摩擦駆動アクチュエータにも生じ得る問題である。 For example, a link mechanism for adjusting the pressing force disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-262587 has components such as an adjusting screw, a cantilever, and a cam. This link mechanism converts displacement caused by human work into displacement on the order of microns. However, according to this link mechanism, it is difficult to reduce the weight of the ultrasonic actuator because the mass of the surrounding components is extremely large as compared with the ultrasonic vibrator that generates the driving force. Such a problem is a problem that may also occur in friction drive actuators other than ultrasonic actuators.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽量な摩擦駆動アクチュエータを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a lightweight friction drive actuator.
本発明の摩擦駆動アクチュエータは、可動子と、可動子に接触して可動子に所定の運動をさせる振動子と、振動子を移動可能に支持する支持用軸と、振動子に取り付けられ、所定の方向に沿って延び、振動子を牽引して可動子に対して押し付けるゴムと、振動子を可動子に押し付ける力を増加させるようにゴムを巻き取る巻取機構とを備えている。これによれば、振動子を可動子に押し付けるための構造の軽量化を図ることができる。 The friction drive actuator of the present invention includes a movable element, a vibrator that contacts the movable element and causes the movable element to perform a predetermined movement, a support shaft that movably supports the vibrator, and a vibrator that is attached to the vibrator. And a rubber that pulls the vibrator and presses it against the mover, and a winding mechanism that winds the rubber so as to increase the force pressing the vibrator against the mover. According to this, the structure for pressing the vibrator against the mover can be reduced in weight.
また、ゴムは、一方の導電性ゴム、他方の導電性ゴム、およびこれらによって挟まれた中間絶縁性ゴムを含んでいてもよい。それらは、振動子を牽引する方向に沿って延びる三層構造を構成している。この場合、摩擦駆動アクチュエータが、一方の導電性ゴムと他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加してゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えていれば、振動子を可動子に押し付ける力の微妙な調整を行なうことができる。 The rubber may include one conductive rubber, the other conductive rubber, and an intermediate insulating rubber sandwiched between them. They constitute a three-layer structure extending along the direction of pulling the vibrator. In this case, if the friction drive actuator further includes a variable voltage source that can adjust the deformation amount of the rubber by applying a voltage between the one conductive rubber and the other conductive rubber, the vibrator can be moved. It is possible to make fine adjustments to the force pressing on the child.
また、ゴムは、振動子を牽引する方向に沿って延びる円柱形状を有する一方の導電性ゴムと、一方の導電性ゴムの外周面上に設けられ、振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する中間絶縁性ゴムと、中間絶縁性ゴムの外周面上に設けられ、振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する他方の導電性ゴムとを含んでいてもよい。この場合においても、摩擦駆動アクチュエータは、一方の導電性ゴムと他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加してゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えていれば、振動子を可動子に押し付ける力の微妙な調整を行なうことができる。 Also, the rubber is one conductive rubber having a columnar shape extending along the direction of pulling the vibrator and a cylinder provided on the outer peripheral surface of the one conductive rubber and extending along the direction of pulling the vibrator. An intermediate insulating rubber having a shape, and the other conductive rubber having a cylindrical shape provided on the outer peripheral surface of the intermediate insulating rubber and extending along the direction of pulling the vibrator may be included. Also in this case, if the friction drive actuator further includes a variable voltage source capable of adjusting the deformation amount of the rubber by applying a voltage between the one conductive rubber and the other conductive rubber, the vibrator It is possible to make fine adjustments to the force that presses against the mover.
ゴムは、振動子および巻取機構のそれぞれに引っ掛けられた環状のゴムであってもよい。これによれば、振動子を可動子に押し付けるためのゴムの摩擦駆動アクチュエータへの組み付けが容易になる。 The rubber may be an annular rubber hooked on each of the vibrator and the winding mechanism. According to this, it becomes easy to assemble the rubber for driving the vibrator against the movable element to the friction drive actuator.
前述の振動子は、側方に突出する導電性の押付用突起を有する振動板と、振動板を挟む一方および他方の圧電素子と、一方および他方の圧電素子のそれぞれの表面上に設けられた複数の電極とを含んでいてもよい。また、前述の巻取機構は、軸まわりに回転可能な絶縁性の押付力調整用軸と、押付用力調整用軸から側方に突出する導電性の牽引用突起とを含んでいてもよい。この場合、環状のゴムは、一方の導電性ゴムが押付用突起に接触し、かつ、他方の導電性ゴムが牽引用突起に接触するように、押付用突起と牽引用突起とに取り付けられていることが望ましい。 The above-described vibrator is provided on each surface of the diaphragm having conductive pressing protrusions protruding sideways, one and the other piezoelectric elements sandwiching the diaphragm, and one and the other piezoelectric elements. A plurality of electrodes may be included. Further, the winding mechanism described above may include an insulating pressing force adjusting shaft that can rotate around the shaft, and a conductive pulling protrusion that protrudes laterally from the pressing force adjusting shaft. In this case, the annular rubber is attached to the pressing protrusion and the pulling protrusion so that one conductive rubber is in contact with the pressing protrusion and the other conductive rubber is in contact with the pulling protrusion. It is desirable.
これによれば、一方および他方の導電性ゴムのいずれにもそれらと電源との電気的な接続を実現するための配線を取り付ける必要がない。そのため、配線の断線という不具合の発生のおそれが低減される。また、ゴムに電圧を印加するための電気回路の構造がシンプルになる。 According to this, it is not necessary to attach wiring for realizing electrical connection between them and the power supply to either one or the other conductive rubber. Therefore, the possibility of occurrence of a problem of disconnection of the wiring is reduced. Further, the structure of the electric circuit for applying a voltage to the rubber becomes simple.
また、中間絶縁性ゴムが圧電性高分子材料を含んでいれば、振動子を可動子に押し付ける力の増加および減少の双方を実現することができる。一方、中間絶縁性ゴムが電歪性高分子材料を含んでいれば、かなり広い範囲で可動子を振動子に押し付ける力の微妙な調整を行なうことが可能になる。 Further, if the intermediate insulating rubber contains a piezoelectric polymer material, it is possible to realize both increase and decrease of the force for pressing the vibrator against the mover. On the other hand, if the intermediate insulating rubber contains an electrostrictive polymer material, it is possible to finely adjust the force for pressing the mover against the vibrator in a considerably wide range.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の摩擦駆動アクチュエータが説明される。 Hereinafter, a friction drive actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1〜図11を用いて、本発明の実施の形態1の摩擦駆動アクチュエータが説明される。なお、本発明の目的は、振動子と可動子(たとえば、ロータ)との間の摩擦力を調整するための機構を改良することにある。そのため、以下においては、振動子の構造の代表的な一例として超音波振動子が示されているが、本発明の目的を達成することができるのであれば、振動子の構造自体はいかなるものであってもよく、振動子は超音波振動子以外の圧電振動子または磁気振動子であってもよい。
(Embodiment 1)
The friction drive actuator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. An object of the present invention is to improve a mechanism for adjusting a frictional force between a vibrator and a mover (for example, a rotor). Therefore, in the following, an ultrasonic vibrator is shown as a typical example of the structure of the vibrator. However, the structure of the vibrator itself is not limited as long as the object of the present invention can be achieved. The vibrator may be a piezoelectric vibrator or a magnetic vibrator other than the ultrasonic vibrator.
[全体の構成および駆動原理]
まず、図1および図2を用いて、本実施の形態の超音波アクチュエータの全体の構成が説明される。
[Overall configuration and drive principle]
First, the overall configuration of the ultrasonic actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
(全体構成)
本実施の形態における摩擦駆動アクチュエータの一例としての超音波アクチュエータは、図1に示されるように、振動子の一例としての超音波振動子1200と可動子の一例としてのロータ122とを有している。超音波振動子1200の接触部1215は、ロータ122に接触している。また、ロータ122は、環状のベアリング123に固定されている。ベアリング123には固定軸124が挿入されている。ベアリング123は、固定軸124に対して摺動可能に設けられている。
(overall structure)
As shown in FIG. 1, the ultrasonic actuator as an example of the friction drive actuator in the present embodiment includes an
超音波振動子1200が振動し始めると、接触部1215が微小な楕円運動を行なう。これにより、ロータ122が固定軸124まわりに、回動する。固定軸124は、図示されていない基板に固定されている。
When the
超音波振動子1200は、その側面から突出する導電性の押付用突起1224を有している。押付用突起1224は、U字状の切欠き部1224aを有している。切欠き部1224aには環状のゴム129の一端が引っ掛けられている。したがって、超音波振動子1200は、ゴム129によって牽引される。これにより、超音波振動子1200は、支持用軸127まわりに回動する。支持用軸127は、支持用突起1214の貫通孔1214a内に挿入されている。なお、支持用突起1214は、支持用軸127の軸まわりに回動することが可能であるが、支持用軸127の軸方向に沿った移動は、支持用軸127に設けられた部材(図示せず)によって拘束されている。
The
ゴム129の牽引力によって、超音波振動子1200がロータ122に押し付けられる。これにより、ロータ122と超音波振動子1200との間に摩擦力が生じる。したがって、超音波振動子1200の楕円振動がより確実にロータ122に伝達される。
The
なお、支持用軸127は、前述の図示されていない基板に固定されている。そのため、超音波振動子1200とロータ122との位置関係はほぼ一定の関係に維持される。
The
また、ゴム129の他端は、押付力調整用軸112の周面から突出する牽引用突起113に引っ掛けられている。なお、押付力調整用軸112は、絶縁体であり、牽引用突起113は導体であるため、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293とは絶縁されている。ただし、押付力調整用軸112の表面が絶縁性の物質で覆われていることによって、一方の導電性ゴム1291および他方の導電性ゴム1293のそれぞれと押付力調整用軸112とが絶縁され、その結果、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293とが絶縁されても良い。
The other end of the
[超音波振動子]
(主要な構成)
図3に示されるように、超音波振動子1200は、略矩形の振動板1211を有している。振動板1211の一方の主表面上および他方の主表面上には、それぞれ、矩形の上部圧電素子1212および矩形の下部圧電素子1213が設けられている。
[Ultrasonic transducer]
(Main composition)
As shown in FIG. 3, the
上部圧電素子1212の外側面上には上部電極1216が設けられている。上部電極1216は、上部電極1216a,1216b,1216c,および1216dに分割されている。上部電極1216a,1216b,1216c,および1216dは、それぞれ、同一の長方形状を有している。上部電極1216aと上部電極1216dとは配線によって電気的に接続されている。また、上部電極1216bと上部電極1216cとは配線によって電気的に接続されている。
An
下部圧電素子1213の外側面上には下部電極1217が設けられている。下部電極1217は、上部電極1217a,1217b,1217c,および1217dに分割されている。上部電極1217a,1217b,1217c,および1217dは、それぞれ、同一の長方形状を有している。下部電極1217aと下部電極1217dとは配線によって電気的に接続されている。また、下部電極1217bと下部電極1217cとは配線によって電気的に接続されている。
A
上部圧電素子1212および下部圧電素子1213は、それぞれ、厚さ方向に分極しており、厚さ方向の電界に対して圧電効果によって変形する圧電素子である。
Each of the upper
なお、本実施の形態においては、振動板1211の矩形部のサイズに関しては、長さ9mmかつ幅2mmである。また、上部圧電素子1212および下部圧電素子1213のそれぞれのサイズに関しては、長さ8mmかつ幅2mmである。振動板1211、上部圧電素子1212および下部圧電素子1213の厚さのいずれもが0.2mmである。振動板1211はステンレスからなり、前述の圧電素子としては、具体的には、PZT素子が用いられる。PZT素子は、一般にチタン酸ジルコン酸鉛Pb(Ti・Zr)O3/ハード系と称される材料からなっている。
In the present embodiment, the size of the rectangular portion of
ただし、前述の構成は、あくまで本発明者らが製造した振動子の一例示であり、本発明の構成は、前述の構成に限定されない。本発明の摩擦駆動アクチュエータは、振動子が可動子に押し付けられることによって生じる摩擦力を利用して可動子を駆動する摩擦駆動アクチュエータ全般に適用され得るものである。 However, the above-described configuration is merely an example of a vibrator manufactured by the present inventors, and the configuration of the present invention is not limited to the above-described configuration. The friction drive actuator of the present invention can be applied to all friction drive actuators that drive a mover by using a frictional force generated when a vibrator is pressed against the mover.
(駆動原理)
超音波振動子1200は、図4に示される縦方向1次振動モード(以下、「縦振動」と称する)と、図5に示されるたわみ(屈曲)3次振動モード(以下、「たわみ振動」と称する)との2種類の振動モードを有する。本実施の形態においては縦振動およびたわみ振動における共振周波数のいずれもが、240kHzであり、それらは一致している。
(Drive principle)
The
縦振動は、上述の上部電極1216a,1216b,1216c,1216dおよび下部電極1217a,1217b,1217c,1217dの全てに同一の電位を与えた場合に生じる。一方、たわみ振動は、上部電極1216a,1216dおよび下部電極1217a,1217dに与える電位の極性と上部電極1216b,1216cおよび下部電極1217b,1217cに与える電位の極性とが逆である場合に生じる。
Longitudinal vibration occurs when the same potential is applied to all of the
たとえば、上部電極1216a,1217dおよび下部電極1217a,1217dに正の電位が与えられ、上部電極1216b,1216cおよび下部電極1216b,1216cに負の電位が与えられたときに、たわみ振動が生じる。また、上部電極1216a,1216dおよび下部電極1217a,1217dに負の電位が与えられているときには、上部電極1216b,1216cおよび下部電極1216b,1216cに正の電位が与えられたときにも、たわみ振動が生じる。
For example, when a positive potential is applied to the
本実施の形態では、長方形の対角線上に位置付けられた電極同士は互いに配線によって電気的に接続されているが、隣接する電極同士は互いに絶縁されている。以後、互いに絶縁された2つの電極の一方に印加される電圧をφAとする。また、互いに絶縁された2つの電極の他方に印加される電圧をφBとする。 In the present embodiment, electrodes positioned on a rectangular diagonal line are electrically connected to each other by wiring, but adjacent electrodes are insulated from each other. Hereinafter, the voltage applied to one of the two electrodes insulated from each other is assumed to be φA. A voltage applied to the other of the two electrodes insulated from each other is φB.
すなわち、電圧φAおよびφBが同相の交流電圧(たとえば、240kHz)であれば、図4に示される縦振動が生じ、電圧φAおよびφBが逆相の交流電圧(たとえば、240kHz)であれば、図5に示されるたわみ振動が生じる。 That is, if the voltages φA and φB are in-phase AC voltages (for example, 240 kHz), the longitudinal vibration shown in FIG. 4 occurs, and if the voltages φA and φB are opposite-phase AC voltages (for example, 240 kHz), The flexural vibration shown in FIG.
前述の縦振動に対してたわみ振動を±90°だけ位相をずらして発生させると、それらの合成振動は、楕円運動となる。したがって、図6および図7に示すように、超音波振動子1200の接触部1215は楕円軌道を描くように運動する。なお、ここでは、説明の簡便のため、電圧φAおよびφBのそれぞれが正弦波であるものとしたが、本発明の超音波アクチュエータに印加される電圧は、正弦波に限定されるものではなく、方形波または三角波(のこぎり波)であってよい。
When the flexural vibration is generated by shifting the phase by ± 90 ° with respect to the above-described longitudinal vibration, the resultant vibration becomes an elliptical motion. Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7, the
[押付用ゴム]
次に、図8〜図10を用いて、ゴム129の構成および駆動原理を説明する。
[Rubber for pressing]
Next, the configuration and driving principle of the
(構成)
図8は、ゴム129の断面図であって、図1におけるVIII−VIII線断面図である。図8に示されるように、ゴム129は、一方の導電性ゴム1291、他方の導電性ゴム1293、およびこれらに挟まれた中間絶縁性ゴム1292からなる。なお、前述の一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293とは交換可能である。
(Constitution)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
導電性ゴム1293は、図1に示されるように、押付用突起1224に接触している。したがって、振動板1211の電位と他方の導電性ゴム1293の電位とは同一である。つまり、他方の導電性ゴム1293と押付用突起1224とは電気的に接続されている。また、切り欠き部1224aの対向する両側面には、絶縁部材1224bが設けられているため、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293とが短絡することはない。
As shown in FIG. 1, the
また、図1に示されるように、ゴム129は、図2に示されるように、捻り部2000において半回転分(180°)だけ捻られており、牽引用突起113に引っ掛けられている。そのため、一方の導電性ゴム1291と牽引用突起113とが電気的に接続されている。したがって、振動板1211の電位と導電性ゴム1291の電位とは同一である。
As shown in FIG. 1, the
また、図1に示されるように、超音波アクチュエータが駆動されるときには、可変電圧源114によって、押付用突起1224と牽引用突起113との間に所定の電圧が印加される。このため、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293との間に所定の電圧が印加される。
As shown in FIG. 1, when the ultrasonic actuator is driven, a predetermined voltage is applied between the
(動作原理)
次に、本実施の形態の超音波アクチュエータの動作原理を説明する。
(Operating principle)
Next, the principle of operation of the ultrasonic actuator according to the present embodiment will be described.
図9に示すように、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293との間に電圧が印加されると、それらの間に静電気力Qが生じ、中間絶縁性ゴム1292が厚さ方向において圧縮される。それにより、図9において矢印F3で示される方向に、すなわち主表面に平行な方向に、言い換えれば面内方向に中間絶縁性ゴム1292が膨張する。これにより、図1に示されるゴム129の牽引力F1の方向に対して平行な方向において膨張力が発生する。その結果、牽引力F1が減少する。したがって、超音波振動子1200がロータ122に押し付けられる力、すなわち押付力F2が減少する。
As shown in FIG. 9, when a voltage is applied between one
本実施の形態においては、押付力調整用軸112を軸まわりに回転させることによって押付力F2が、若干強めに設定されている。また、予め、電圧が可変電圧源114によって一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293との間に電圧が印加されている。この場合、可変電圧源114の電圧が大きくなれば、牽引力F1が小さくなり、それによって、押付力F2の初期値が調整される。また、超音波振動子1200の接触部1215とロータ122の接触部との摩耗によって押付力F2が低下するにつれて、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293との間に印加される電圧を減少させていくことによって、押付力F2を一定に維持することができる。
In the present embodiment, the pressing force F2 is set to be slightly stronger by rotating the pressing
なお、押付力F2の調整は、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293とに印加されている電圧を小さくすることによって行なわれるため、押付力F2の調整のために増加する電力消費量は非常に小さい。
The adjustment of the pressing force F2 is performed by reducing the voltage applied to one
また、上述のように、ゴム129における一方の導電性ゴム1291は牽引用突起113に電気的に接続されており、他方の導電性ゴム1293は押付用突起1224に電気的に接続されている。そのため、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293との間に電圧を印加するために、ゴム129に配線を接続する必要はない。
Further, as described above, one
(その他)
ゴム129の一方の導電性ゴム1291および他方の導電性ゴム1293が露出していると、それらと他構成要素との間に電気的な不具合が発生する場合がある。この不具合の発生を回避するために、図10に示されるように、一方の導電性ゴム1291および他方の導電性ゴム1293が絶縁被覆層1294で覆われてもよい。ただし、一方の導電性ゴム1291および他方の導電性ゴム1293が、それぞれ、牽引用突起113および押付用突起1224に接続される位置においては、絶縁被覆層1294が除去されている必要がある。
(Other)
If one
なお、中間絶縁性ゴム1292として、その主表面に垂直な方向に、すなわち厚さ方向に分極した圧電性高分子材料が用いられてもよい。このような材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン重合体、および多孔質ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。このような材料が用いられる場合には、一方の導電性ゴム1291と他方の導電性ゴム1293との間に電圧の極性および分極の極性に応じた引力および斥力を生じさせることが可能である。したがって、可変電圧源114の電圧を減少および増加させることによって、押付力F2を増加および減少させることが可能である。つまり、ゴム129の牽引力F1の方向に沿った伸張および収縮の双方を実現することができる。
As the intermediate insulating
また、中間絶縁性ゴム1292として、誘電エラストマー等の、電歪性高分子材料と一般に称される材料が用いられてもよい。この材料においては、マクスウェル応力に基づく電歪現象が生じる。電歪性子分子材料が用いられれば、その変位が非常に大きいため、押付力F2の増加および減少の調整の幅を増加させることができる。
Further, as the intermediate insulating
[ゴムの巻取機構]
図11は、ゴム129を巻き取るための巻取機構500を示す。巻取機構500は、押付力調整用軸112、押付力調整用軸112に対して垂直に突出する牽引用突起113、および押付力調整用軸112の下端部が挿入された基礎部3000を含む。なお、図11に点線で示されるように、押付力調整用軸112を軸まわりに回転させる駆動機構4000が設けられていてもよい。しかしながら、本実施の形態においては、駆動機構4000は設けられていなくてもよい。この場合には、押付力調整用軸112の上端面に設けられたドライバー用凹部112aにドライバー(図示せず)の先端が挿入され、人力によって超音波振動子1200をロータ122に押し付ける力が調整されるものとする。
[Rubber winding mechanism]
FIG. 11 shows a winding
したがって、押付力調整用軸112の下端は、基礎部300に半固定されている。つまり、押付力調整用軸112と基礎部3000との接触面同士の間には、ゴム129の牽引力F1に基づくトルクによって押付力調整用軸112が軸まわりに回転しない程度の静止摩擦力が生じている。押付力F2の調整は、押付力調整用軸112を回転させて、静止摩擦力以上のトルクを押付力調整用軸112に与えることによって行なわれる。これにより、押付力調整用軸112が回転し、図1に示されるように、ゴム129が押付力調整用軸112に巻き付けられる。その結果、牽引力F1が大きくなり、押付力F2も大きくなる。
Therefore, the lower end of the pressing
(実施の形態2)
次に、図12および図13を用いて、本発明の実施の形態2の超音波アクチュエータを説明する。なお、本実施の形態の超音波アクチュエータは、環状のゴム129の構造において実施の形態1の超音波アクチュエータと異なっているため、以下の説明においては、環状のゴムのみの説明がなされ、その他の構造の説明は繰り返さない。
(Embodiment 2)
Next, the ultrasonic actuator according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The ultrasonic actuator according to the present embodiment is different from the ultrasonic actuator according to the first embodiment in the structure of the
(押付用ゴムのその他の形態)
図12は、異なる断面形状を有するゴム129の一例を示す。本実施の形態のゴム129は、実施の形態1のゴム129と同様に、全体として環状をなしている。ゴム129の断面の外形は円形である。ゴム129は、一方の導電性ゴム1391、他方の導電性ゴム1393、およびそれらに挟まれた中間絶縁性ゴム1392を有する。他方の導電性ゴム1393および中間絶縁性ゴム1392のそれぞれの断面形状はドーナツ型である。つまり、他方の導電性ゴム1393および中間絶縁性ゴム1392のそれぞれは、円筒形状を有している。一方の導電性ゴム1391の断面形状は円形である。つまり、一方の導電性ゴム1391は円柱形状を構成している。一方の導電性ゴム1391、他方の導電性ゴム1393、および中間絶縁性ゴム1392は、同心円状の断面を有するように形成されている。
(Other forms of rubber for pressing)
FIG. 12 shows an example of
なお、他方の導電性ゴム1393および中間絶縁性ゴム1392の牽引用突起113の近傍の部分は除去されている。したがって、一方の導電性ゴム1391は牽引用突起113に電気的に接続されている。
Note that portions of the other
一方の導電性ゴム1391と他方の導電性ゴム1393との間に電圧が印加されると、中間絶縁性ゴム1392はその断面における直径が大きくなるように変形しようとする。しかしながら、本実施の形態のゴム139によれば、一方の導電性ゴム1391、中間絶縁性ゴムおよび他方の導電性ゴム1393が同心円状に形成されているため、前述の変形は他方の導電性ゴム1393によって拘束される。したがって、中間絶縁性ゴム1392は、その断面における直径方向において膨張するように変形せずに、牽引力F1に平行な方向(ゴム129が延びる方向)において伸びるように変形する。その結果、牽引力F1が低減される。
When a voltage is applied between one
これによれば、一方の導電性ゴム1391と他方の導電性ゴム1393との間に印加されている電圧を低減させるだけで、ゴム129を縮めることができる。そのため、その電圧を低減させるだけで、押付力F2を増加させることができる。つまり、本実施の形態のゴム129によっても、実施の形態1の超音波アクチュエータの押付力F2の調整と同様の調整をすることが可能である。
According to this, the
また、図13に示されるように、ゴム129と他部品との間の漏電等を防止するために、ゴム129が絶縁被覆層1394で覆われていてもよい。
As shown in FIG. 13, the
なお、押付用突起1224とゴム129とを導通させる位置においては、絶縁被覆層1394が除去され、牽引用突起113とゴム129とを導通させる位置においては、絶縁被覆層1394、他方の導電性ゴム1393、および中間絶縁性ゴム1392が除去されている。また、本実施の形態のゴム129は、実施の形態1のゴム129のように半回転分だけねじれている必要はない。
The insulating
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1200 超音波振動子、1211 振動板、1212,1213 圧電素子、1216 上部電極、1217 下部電極、122 ロータ、129 ゴム、112 押付力調整用軸、113 牽引用突起、114 可変電圧源、127 支持用軸。 1200 Ultrasonic vibrator, 1211 Diaphragm, 1212, 1213 Piezoelectric element, 1216 Upper electrode, 1217 Lower electrode, 122 Rotor, 129 Rubber, 112 Pushing force adjusting shaft, 113 Pulling projection, 114 Variable voltage source, 127 Supporting axis.
Claims (7)
前記可動子に接触して前記可動子に所定の運動をさせる振動子と、
前記振動子を移動可能に支持する支持用軸と、
前記振動子に取り付けられ、所定の方向に沿って延び、前記振動子を牽引して前記可動子に対して押し付けるゴムと、
前記振動子を前記可動子に押し付ける力を増加させるように前記ゴムを巻き取る巻取機構とを備えた、摩擦駆動アクチュエータ。 A mover,
A vibrator that contacts the movable element and causes the movable element to perform a predetermined motion;
A support shaft for movably supporting the vibrator;
A rubber attached to the vibrator, extending along a predetermined direction, pulling the vibrator and pressing it against the mover;
A friction drive actuator comprising: a winding mechanism that winds up the rubber so as to increase a force for pressing the vibrator against the mover.
当該摩擦駆動アクチュエータは、前記一方の導電性ゴムと前記他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加して前記ゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えた、請求項1に記載の摩擦駆動アクチュエータ。 The rubber includes one conductive rubber, the other conductive rubber, and an intermediate insulating rubber sandwiched therebetween, which constitutes a three-layer structure extending along the direction of pulling the vibrator,
2. The friction drive actuator according to claim 1, further comprising a variable voltage source capable of adjusting a deformation amount of the rubber by applying a voltage between the one conductive rubber and the other conductive rubber. Friction drive actuator.
前記振動子を牽引する方向に沿って延びる円柱形状を有する一方の導電性ゴムと、
前記一方の導電性ゴムの外周面上に設けられ、前記振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する中間絶縁性ゴムと、
前記中間絶縁性ゴムの外周面上に設けられ、前記振動子を牽引する方向に沿って延びる円筒形状を有する他方の導電性ゴムとを含み、
当該摩擦駆動アクチュエータは、前記一方の導電性ゴムと前記他方の導電性ゴムとの間に電圧を印加して前記ゴムの変形量を調整し得る可変電圧源をさらに備えた、請求項1に記載の摩擦駆動アクチュエータ。 The rubber is
One conductive rubber having a cylindrical shape extending along the direction of pulling the vibrator;
An intermediate insulating rubber provided on an outer peripheral surface of the one conductive rubber and having a cylindrical shape extending along a direction of pulling the vibrator;
The other conductive rubber having a cylindrical shape provided on the outer peripheral surface of the intermediate insulating rubber and extending along the direction of pulling the vibrator,
2. The friction drive actuator according to claim 1, further comprising a variable voltage source capable of adjusting a deformation amount of the rubber by applying a voltage between the one conductive rubber and the other conductive rubber. Friction drive actuator.
側方に突出する導電性の押付用突起を有する振動板と、
前記振動板を挟む一方および他方の圧電素子と、
前記一方および他方の圧電素子のそれぞれの表面上に設けられた複数の電極とを含み、
前記巻取機構は、
軸まわりに回転可能な絶縁性の押付力調整用軸と、
前記押付用力調整用軸から側方に突出する導電性の牽引用突起とを含み、
前記環状のゴムは、前記一方の導電性ゴムが前記押付用突起に接触し、かつ、前記他方の導電性ゴムが前記牽引用突起に接触するように、前記押付用突起と前記牽引用突起とに取り付けられた、請求項1に記載の摩擦駆動アクチュエータ。 The vibrator is
A diaphragm having conductive pressing protrusions protruding laterally;
One and the other piezoelectric element sandwiching the diaphragm,
A plurality of electrodes provided on the respective surfaces of the one and the other piezoelectric elements,
The winding mechanism is
An insulating pressing force adjusting shaft that can rotate around the shaft;
A conductive traction protrusion protruding laterally from the pressing force adjusting shaft,
The annular rubber includes the pressing protrusion, the traction protrusion, and the traction protrusion so that the one conductive rubber contacts the pressing protrusion and the other conductive rubber contacts the traction protrusion. The friction drive actuator of claim 1, attached to the friction drive actuator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006310309A JP2008131669A (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Friction drive actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006310309A JP2008131669A (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Friction drive actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008131669A true JP2008131669A (en) | 2008-06-05 |
Family
ID=39557002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006310309A Ceased JP2008131669A (en) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Friction drive actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008131669A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004159399A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Seiko Epson Corp | Drive mechanism and device using the same |
| JP2004312810A (en) * | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for preloading a multi-degree-of-freedom ultrasonic motor |
| JP2007282421A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Toyota Industries Corp | Vibrating actuator |
-
2006
- 2006-11-16 JP JP2006310309A patent/JP2008131669A/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004159399A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Seiko Epson Corp | Drive mechanism and device using the same |
| JP2004312810A (en) * | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for preloading a multi-degree-of-freedom ultrasonic motor |
| JP2007282421A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Toyota Industries Corp | Vibrating actuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1639955B (en) | Turn/Move Transition Actuator | |
| US8058773B2 (en) | Ultrasonic motor and ultrasonic vibrator | |
| JP4103799B2 (en) | Linear actuator | |
| JP5127293B2 (en) | Drive device | |
| US7888846B2 (en) | Actuator | |
| JP2014018027A (en) | Vibration type actuator, imaging apparatus, and stage | |
| JP2015211604A (en) | Piezoelectric actuator | |
| US8299682B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| CN1964175B (en) | Thread-driven Polyhedron Ultrasonic Micromotor with Preload Mechanism | |
| JP7600372B2 (en) | Drive Assembly, Motor, and Terminals | |
| US7825566B2 (en) | Ultrasonic actuator and method for manufacturing piezoelectric deformation portion used in the same | |
| JP2009219281A (en) | Piezoelectric actuator | |
| JP2015186329A (en) | piezoelectric motor | |
| JP2008131669A (en) | Friction drive actuator | |
| JP6387686B2 (en) | Piezoelectric actuator | |
| JP6124331B2 (en) | Drive device using worm-shaped deformation | |
| KR100974440B1 (en) | Oscillator of ultrasonic motor | |
| JP2010207985A (en) | Articulated driving mechanism | |
| JP2007325466A (en) | Driving apparatus | |
| JP5315434B2 (en) | Drive device | |
| JP4979017B2 (en) | Ultrasonic motor and ultrasonic vibrator used therefor | |
| JP2009219280A (en) | Piezoelectric actuator | |
| WO2021200417A1 (en) | Actuator and optical reflective element | |
| JP3902955B2 (en) | Vibration body and vibration wave drive device | |
| JP2005287246A (en) | Vibrator and vibration wave motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090218 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110803 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110823 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111005 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120619 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130129 |
|
| A045 | Written measure of dismissal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20130528 |