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JP2012120313A - Ultrasonic motor - Google Patents

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JP2012120313A
JP2012120313A JP2010267227A JP2010267227A JP2012120313A JP 2012120313 A JP2012120313 A JP 2012120313A JP 2010267227 A JP2010267227 A JP 2010267227A JP 2010267227 A JP2010267227 A JP 2010267227A JP 2012120313 A JP2012120313 A JP 2012120313A
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JP
Japan
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vibrator
piezoelectric element
ultrasonic motor
vibration
rotor mechanism
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010267227A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromichi Sakano
博通 坂野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2010267227A priority Critical patent/JP2012120313A/en
Priority to PCT/JP2011/077303 priority patent/WO2012073850A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/003Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
    • H02N2/004Rectangular vibrators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/106Langevin motors

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic motor excellent in assembly facilitation.SOLUTION: An ultrasonic motor including a laminated piezoelectric element 40 having a cross section perpendicular to a central axis with a rectangular shape, a length ratio of a short side and a long side forming the rectangular shape set at a predetermined value, and elliptical vibration caused by simultaneous excitation of longitudinal vibration expanding and contracting in the central axis direction and torsional vibration with the central axis as a torsional axis comprises: a pressing shaft 22a, which is a shaft-like member, provided on the extension of the torsional axis in the laminated piezoelectric element 40; a hole part for inserting the pressing shaft 22a, provided at a position on the extension of the torsional axis of the laminated piezoelectric element 40 in a frames 31; a positioning pin 43 provided on the extension of the rotation axis of a rotor mechanism part 10 in the laminated piezoelectric element 40; and positioning-hole parts 14h and 15h for inserting the positioning pin 43, provided on the rotation axis and a surface facing the laminated piezoelectric element 40 in the rotor mechanism part 10.

Description

本発明は、例えば圧電素子等の振動子の振動を利用する超音波モータに関する。   The present invention relates to an ultrasonic motor that uses vibration of a vibrator such as a piezoelectric element.

近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、圧電素子等の振動子の振動を利用した超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータと比較して、ギア無しで低速高推力が得られる点、保持力が高い点、ストロークが長く高分解能である点、静粛性に富む点、及び磁気的ノイズを発生させない点等の利点を有している。   In recent years, ultrasonic motors using vibrations of vibrators such as piezoelectric elements have attracted attention as new motors that replace electromagnetic motors. Compared with conventional electromagnetic motors, this ultrasonic motor is capable of obtaining low speed and high thrust without gears, high holding force, long stroke and high resolution, quietness, and magnetism. This has the advantage of not generating noise.

超音波モータでは、超音波振動子を、摩擦部材である駆動子を介して、相対運動部材である被駆動部材に押し付けることで、前記駆動子と前記被駆動部材との間に摩擦力を発生させ、この摩擦力によって前記被駆動部材を駆動する。
例えば、縦振動と捻れ振動とを超音波振動子に同時に発生させることで、それらの振動が合成された楕円振動を当該超音波振動子に発生させ、該楕円振動を利用して前記被駆動部材を駆動する超音波モータが知られている。このような超音波モータに関連する技術としては、例えば特許文献1に次のような技術が開示されている。
In an ultrasonic motor, an ultrasonic transducer is pressed against a driven member that is a relative motion member through a driving element that is a friction member, thereby generating a frictional force between the driving element and the driven member. The driven member is driven by this frictional force.
For example, longitudinal vibration and torsional vibration are simultaneously generated in the ultrasonic vibrator to generate elliptic vibration in which these vibrations are combined in the ultrasonic vibrator, and the driven member is utilized using the elliptical vibration. An ultrasonic motor for driving the motor is known. As a technique relating to such an ultrasonic motor, for example, Patent Document 1 discloses the following technique.

この特許文献1に開示されている技術によれば、棒状弾性体の側面において互いに対向して配置された2個の積層圧電素子の伸縮振動を利用して、前記棒状弾性体に縦振動と捻じれ振動とを同時に励起し、前記棒状弾性体の端面に設けられた駆動子に楕円運動を励起させて、駆動子によりロータを回転させる超音波モータが開示されている。   According to the technique disclosed in Patent Document 1, longitudinal vibration and twisting are applied to the rod-shaped elastic body by using the stretching vibration of two laminated piezoelectric elements arranged opposite to each other on the side surface of the rod-shaped elastic body. There has been disclosed an ultrasonic motor that simultaneously excites vibration and excites elliptical motion in a driver provided on an end face of the rod-shaped elastic body to rotate a rotor by the driver.

詳細には、特許文献1に開示されている超音波モータでは、縦振動の周波数と、捻れ振動の周波数と、を略一致させる為に、前記棒状弾性体に溝部を設けている。そして、この溝部の位置を調整することで、縦振動の周波数と捻れ振動の周波数との共振周波数を略一致させている。   Specifically, in the ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1, a groove is provided in the rod-like elastic body in order to make the longitudinal vibration frequency and the torsional vibration frequency substantially coincide with each other. Then, by adjusting the position of the groove, the resonance frequency of the longitudinal vibration frequency and the torsional vibration frequency are substantially matched.

さらに、前記棒状弾性体の中央部には長さ方向に沿った貫通孔が設けられ、該貫通孔にシャフトが挿入されて固定されている。そして、このシャフトを基準にして支持されたロータを、上述した楕円振動から駆動力を得た前記駆動子によって回転させている。   Furthermore, a through hole is provided in the central portion of the rod-like elastic body along the length direction, and a shaft is inserted and fixed in the through hole. And the rotor supported on the basis of this shaft is rotated by the driver that has obtained the driving force from the above-described elliptical vibration.

特開平9−117168号公報JP-A-9-117168

ところで、特許文献1に開示されている超音波モータは、以下の理由により、組み立て容易性が良好であるとは言い難い。
すなわち、特許文献1に開示されている超音波モータでは、積層圧電素子と棒状弾性体とを接着固定しなければならない点、及び、縦振動の周波数と捻れ振動の周波数とを略一致させる為に棒状弾性体に溝部を形成しなくてはならない点、が組み立て容易性を低下させている。そして、このような組立性の不良が、当該超音波モータのモータ性能のばらつきや低下を招くことがある。
By the way, it is difficult to say that the ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 is easy to assemble for the following reasons.
That is, in the ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1, the laminated piezoelectric element and the rod-shaped elastic body must be bonded and fixed, and the frequency of longitudinal vibration and the frequency of torsional vibration are substantially matched. The fact that the groove portion must be formed in the rod-shaped elastic body reduces the ease of assembly. Such a poor assembling property may lead to variations or deterioration in the motor performance of the ultrasonic motor.

本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、組み立て容易性が良好な超音波モータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic motor that is easy to assemble.

前記の目的を達成するために、本発明の一態様による超音波モータは、
中心軸に垂直な断面が矩形状を呈し、該矩形状を構成する短辺と長辺との比率が所定の値に設定され、前記中心軸方向に伸縮する縦振動と、前記中心軸を捻れ軸とする捻れ振動と、が同時に励起されることで楕円振動が励起される振動子と、
前記振動子のうち前記楕円振動が励起される面に設けられた駆動子と、
前記駆動子に対して当接し、前記振動子の前記楕円振動を駆動源として、前記中心軸を回転軸として回転駆動されるロータ機構部と、
前記ロータ機構部に向かって前記振動子を押圧する押圧部と、
前記ロータ機構部と前記押圧部と共に前記振動子を保持するフレームと、
前記振動子のうち前記押圧部に対向する面において、前記振動子の前記捻れ軸の延長上に設けられた軸状部材であるホルダ軸と、
前記フレームのうち前記振動子の前記捻れ軸の延長上の位置に設けられ、前記ホルダ軸が挿入されるホルダ軸挿入孔と、
前記振動子のうち前記ロータ機構部に対向する面において、前記ロータ機構部の回転軸の延長上に設けられた位置決めピンと、
前記ロータ機構部のうち前記回転軸上であって前記振動子に対向する面に設けられ、前記位置決めピンが挿入される位置決め孔部と、
を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic motor according to an aspect of the present invention includes:
The cross section perpendicular to the central axis has a rectangular shape, the ratio of the short side to the long side constituting the rectangular shape is set to a predetermined value, the vertical vibration that expands and contracts in the central axis direction, and the central axis is twisted. A vibrator whose elliptical vibration is excited by exciting the torsional vibration at the same time, and
A driver provided on a surface of the vibrator in which the elliptical vibration is excited;
A rotor mechanism that is in contact with the driver, is driven to rotate about the elliptical vibration of the vibrator as a drive source, and the central axis as a rotation axis;
A pressing portion that presses the vibrator toward the rotor mechanism portion;
A frame for holding the vibrator together with the rotor mechanism part and the pressing part;
A holder shaft that is a shaft-like member provided on an extension of the torsion shaft of the vibrator on a surface of the vibrator facing the pressing portion;
A holder shaft insertion hole that is provided at a position on the extension of the torsion shaft of the vibrator in the frame and into which the holder shaft is inserted;
On the surface of the vibrator facing the rotor mechanism, a positioning pin provided on an extension of the rotation shaft of the rotor mechanism,
A positioning hole portion provided on a surface of the rotor mechanism portion on the rotating shaft and facing the vibrator, and into which the positioning pin is inserted;
It is characterized by comprising.

本発明によれば、組み立て容易性が良好な超音波モータを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic motor that is easy to assemble.

本発明の第1実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図。1 is a perspective view showing a configuration example of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る超音波モータのロータ機構部近傍についての分解斜視図。The disassembled perspective view about the rotor mechanism part vicinity of the ultrasonic motor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る超音波モータの分解斜視図(伝達部材については不図示)。1 is an exploded perspective view of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention (a transmission member is not shown). 本発明の第1実施形態に係る超音波モータのロータ機構部近傍の正面断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front sectional view of a vicinity of a rotor mechanism part of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention. 積層圧電素子の一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of a laminated piezoelectric element. 縦1次振動モードにおける積層圧電素子の振動状態を破線で示す斜視図。The perspective view which shows the vibration state of the laminated piezoelectric element in a vertical primary vibration mode with a broken line. 捻れ2次振動モードにおける積層圧電素子の振動状態を破線で示す斜視図。The perspective view which shows the vibration state of the laminated piezoelectric element in a twist secondary vibration mode with a broken line. 積層圧電素子の各振動モードにおける共振周波数特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the resonant frequency characteristic in each vibration mode of a laminated piezoelectric element. 本発明の第2実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図。The perspective view which shows one structural example of the ultrasonic motor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る超音波モータの押圧機構部近傍の拡大斜視図。The expansion perspective view of the press mechanism part vicinity of the ultrasonic motor which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る超音波モータのホルダとフレームとの係わり合いを示す斜視図。The perspective view which shows engagement with the holder and frame of the ultrasonic motor which concern on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る超音波モータのホルダとフレームとの係わり合いを示す斜視図。The perspective view which shows engagement with the holder and frame of the ultrasonic motor which concern on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る超音波モータについて、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る超音波モータのロータ機構部近傍についての分解斜視図である。図3は、第1実施形態に係る超音波モータの分解斜視図である(伝達部材については不図示)。図4は、本発明の第1実施形態に係る超音波モータのロータ機構部近傍の正面断面図である。
Hereinafter, an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the vicinity of the rotor mechanism portion of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view of the ultrasonic motor according to the first embodiment (the transmission member is not shown). FIG. 4 is a front sectional view of the vicinity of the rotor mechanism portion of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、本第1実施形態に係る超音波モータは、ロータ機構部10と、伝達部材13と、押圧機構部20と、フレーム31と、積層圧電素子40と、を具備する。
前記フレーム31は、振動体収容フレーム31Pと、ロータ機構収容フレーム31Rと、を備える。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor according to the first embodiment includes a rotor mechanism unit 10, a transmission member 13, a pressing mechanism unit 20, a frame 31, and a laminated piezoelectric element 40.
The frame 31 includes a vibrating body housing frame 31P and a rotor mechanism housing frame 31R.

まず、フレーム31について詳細に説明する。
前記振動体収容フレーム31Pは、互いに対向する一対の板状部材である第1板状部材31P1、第2板状部材31P2と、当該振動体収容フレームの底面を成す第3板状部材31P3と、から成る。
前記第1板状部材31P1には、後述する規制部材51a1を螺子止めする為の複数の螺子孔31P1shが厚み方向に形成されており、且つ、規制部材51a1に設けられた複数の突起部51a1tがそれぞれ挿通される複数の貫通孔31P1thが設けられている。
First, the frame 31 will be described in detail.
The vibrator housing frame 31P includes a first plate member 31P1 and a second plate member 31P2 which are a pair of plate members facing each other, and a third plate member 31P3 forming the bottom surface of the vibrator housing frame, Consists of.
The first plate-like member 31P1 is formed with a plurality of screw holes 31P1sh in the thickness direction for screwing a later-described restriction member 51a1, and a plurality of protrusions 51a1t provided on the restriction member 51a1. A plurality of through-holes 31P1th that are respectively inserted are provided.

同様に、前記第2板状部材31P2には、後述する規制部材51a2を螺子止めする為の複数の螺子孔(不図示)が厚み方向に形成されており、且つ、規制部材51a2に設けられた複数の突起部51a2tがそれぞれ挿通される複数の貫通孔(不図示)が設けられている。   Similarly, the second plate-like member 31P2 has a plurality of screw holes (not shown) for screwing a later-described restricting member 51a2 formed in the thickness direction, and is provided in the restricting member 51a2. A plurality of through holes (not shown) through which the plurality of protrusions 51a2t are respectively inserted are provided.

前記第3板状部材31P3には、後述するホルダ22の押圧軸22aが挿入される押圧軸挿入孔31P3hが、当該振動子収容フレーム31Pに配設された積層圧電素子40の捻れ軸(捻れ振動の中心軸)の延長上の位置に設けられている。
前記ロータ機構収容フレーム31Rは、互いに対向する一対の略コ字状部材である第1コ字状部材31R1と、第2コ字状部材31R2と、から成る。これら第1コ字状部材31R1、第2コ字状部材31R2には、後述する固定板16との当接面に、固定板16を螺子止めする為の螺子孔31R1h,31R2hと、固定板16に形成された貫通孔16ph1,16ph2に挿入するピン31t1,31t2と、が設けられている。
In the third plate-like member 31P3, a pressing shaft insertion hole 31P3h into which a pressing shaft 22a of the holder 22, which will be described later, is inserted has a twisted shaft (twisted vibration) of the laminated piezoelectric element 40 disposed in the vibrator housing frame 31P. (Center axis of the) is provided at a position on the extension.
The rotor mechanism housing frame 31R includes a first U-shaped member 31R1 and a second U-shaped member 31R2, which are a pair of substantially U-shaped members facing each other. The first U-shaped member 31R1 and the second U-shaped member 31R2 include screw holes 31R1h and 31R2h for screwing the fixing plate 16 to a contact surface with the fixing plate 16 described later, and the fixing plate 16. Pins 31t1 and 31t2 to be inserted into the through holes 16ph1 and 16ph2 formed in the above are provided.

前記伝達部材13は、円筒形状の軸部13aと、該軸部13aの一端に設けられた歯車部13gと、を備える。この伝達部材13には、後述する出力部材15の出力軸15aの外径と略同径の貫通孔13Hが、軸部13aの長手方向に沿って形成されている。   The transmission member 13 includes a cylindrical shaft portion 13a and a gear portion 13g provided at one end of the shaft portion 13a. The transmission member 13 is formed with a through hole 13H having a diameter substantially the same as the outer diameter of an output shaft 15a of the output member 15 described later along the longitudinal direction of the shaft portion 13a.

詳細には、この貫通孔13Hは、軸部13aの中心軸に対して同心であり、出力軸15aの外径と略同径の貫通孔である。この貫通孔13Hには、出力軸15aが挿入されて固定(結合)されており、この出力軸15aの回転に従って回転する。
そして、この伝達部材13は、ロータ機構収容フレーム31R上に載置されて固定された固定板16上に配設されている。そして、後述する固定板16の貫通孔16Hに挿通されて当該固定板16上に露出している出力軸15aが、伝達部材13の貫通孔13Hに挿入されて固定(結合)されている。このように、伝達部材13は、フレーム31の外部に配設され、出力部材15の回転に伴って回転する。
Specifically, the through hole 13H is concentric with the central axis of the shaft portion 13a, and is a through hole having substantially the same diameter as the outer diameter of the output shaft 15a. An output shaft 15a is inserted and fixed (coupled) in the through hole 13H, and rotates according to the rotation of the output shaft 15a.
The transmission member 13 is disposed on a fixed plate 16 that is placed and fixed on the rotor mechanism housing frame 31R. An output shaft 15 a that is inserted into a through hole 16 </ b> H of the fixing plate 16 to be described later and exposed on the fixing plate 16 is inserted into and fixed (coupled) to the through hole 13 </ b> H of the transmission member 13. Thus, the transmission member 13 is disposed outside the frame 31 and rotates with the rotation of the output member 15.

ここで、固定板16と伝達部材13との間には、スペーサ19が、出力軸15aに挿通されて介在している。このスペーサ19は、固定板16と伝達部材13との間に配設される円環形状の部材であり、固定板16と伝達部材13とを離間させることで、駆動時における両者間の摩擦を防ぐ為の部材である。   Here, between the fixed plate 16 and the transmission member 13, a spacer 19 is inserted through the output shaft 15a. The spacer 19 is an annular member disposed between the fixed plate 16 and the transmission member 13. By separating the fixed plate 16 and the transmission member 13, friction between the two during driving is reduced. It is a member to prevent.

ところで、前記ロータ機構部10は、軸受け12と、摺動板14と、出力部材15と、固定板16と、スペーサ19と、を有する。
前記軸受け12は、後述する固定板16の円筒部16cの内径(貫通孔16Hの径)と略同径の外径の第1円筒部12c1と、前記円筒部16cの外径と略同径の外径の第2円筒部12c2と、を備えるベアリング部材である。この軸受け12の内径は、後述する出力部材15の出力軸15aと略同径であり、出力軸15aに挿通される。
By the way, the rotor mechanism unit 10 includes a bearing 12, a sliding plate 14, an output member 15, a fixed plate 16, and a spacer 19.
The bearing 12 has a first cylindrical portion 12c1 having an outer diameter substantially the same as an inner diameter (a diameter of the through hole 16H) of a cylindrical portion 16c of the fixing plate 16, which will be described later, and an outer diameter of the cylindrical portion 16c. And a second cylindrical portion 12c2 having an outer diameter. The inner diameter of the bearing 12 is substantially the same as an output shaft 15a of the output member 15 described later, and is inserted through the output shaft 15a.

詳細には、この軸受け12は、内周面が回転可能に構成されたベアリング部材であり、第1円筒部12c1の外周面は固定板16の円筒部16cの内周面に対して固定され、第2円筒部12c2の下端面は出力部材15の出力基部15b(詳細は後述)の上端面に接触している。   Specifically, the bearing 12 is a bearing member configured such that the inner peripheral surface thereof is rotatable, and the outer peripheral surface of the first cylindrical portion 12c1 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 16c of the fixed plate 16, The lower end surface of the second cylindrical portion 12c2 is in contact with the upper end surface of the output base portion 15b (details will be described later) of the output member 15.

前記摺動板14は、一方面は積層圧電素子40の上端面に設けられた駆動子41に接触するよう配置され、他方面は出力部材15を構成する出力基部15bの下端面に対して、例えば接着等により固定されている略円環形状の部材である。この摺動板14によって、積層圧電素子40の振動が駆動子41を介して駆動力として出力部材15に伝達される。換言すれば、摺動板14と出力部材15とが一つのロータを構成している。   The sliding plate 14 is arranged so that one surface is in contact with a driver element 41 provided on the upper end surface of the laminated piezoelectric element 40, and the other surface is against the lower end surface of the output base portion 15 b constituting the output member 15. For example, it is a substantially annular member fixed by bonding or the like. By this sliding plate 14, the vibration of the laminated piezoelectric element 40 is transmitted to the output member 15 as a driving force through the driver 41. In other words, the sliding plate 14 and the output member 15 constitute one rotor.

前記出力部材15は、出力軸15aと、該出力軸15aの一方端面(下端面)に接続されている略円盤形状の出力基部15bと、を備える。前記出力軸15aは、上述したように伝達部材13の軸部13aに形成された貫通孔13Hに挿入されて例えば接着等により固定される。   The output member 15 includes an output shaft 15a and a substantially disk-shaped output base portion 15b connected to one end surface (lower end surface) of the output shaft 15a. The output shaft 15a is inserted into the through hole 13H formed in the shaft portion 13a of the transmission member 13 as described above, and is fixed by, for example, adhesion.

この出力基部15bは、出力軸15aが接続されている面とは逆側の面(下端面)が摺動板14に対して例えば接着等により固定される。詳細には、この出力基部15bは、摺動板14との対向面には摺動板14の外径と略同径の凹み部15rが形成されており、この凹み部15r表面に、摺動板14が嵌め込まれて例えば接着等により固定される。   The output base 15b has a surface (lower end surface) opposite to the surface to which the output shaft 15a is connected fixed to the sliding plate 14 by, for example, adhesion. Specifically, the output base portion 15b is formed with a concave portion 15r having a diameter substantially the same as the outer diameter of the sliding plate 14 on the surface facing the sliding plate 14, and a sliding surface is formed on the surface of the concave portion 15r. The plate 14 is fitted and fixed by, for example, adhesion.

摺動板14及び出力基部15bには、積層圧電素子40上面に設けられた位置決めピン43(詳細は後述)が挿入される貫通孔が(位置決めピン挿入孔14h,15h)が、それぞれ積層圧電素子40側の面に形成されている。詳細には、この位置決めピン挿入孔14h,15hは、それぞれ摺動板14、出力基部15b(の凹み部15r)の中心軸に対応する位置に形成されている。詳細は後述するが、これら位置決めピン挿入孔14h,15hに、位置決めピン43を挿入するように組み立てることで、それら部材同士の位置関係が必然的に最適化されて組み上がる。   In the sliding plate 14 and the output base 15b, through holes (positioning pin insertion holes 14h, 15h) into which positioning pins 43 (described later in detail) provided on the upper surface of the laminated piezoelectric element 40 are inserted are respectively laminated piezoelectric elements. It is formed on the 40 side surface. Specifically, the positioning pin insertion holes 14h and 15h are formed at positions corresponding to the central axes of the sliding plate 14 and the output base portion 15b (recessed portion 15r thereof), respectively. Although details will be described later, by assembling the positioning pin 43 into the positioning pin insertion holes 14h and 15h, the positional relationship between these members is necessarily optimized and assembled.

前記ロータ機構部10からの出力は、出力部材15の出力軸15aに固定(結合)された伝達部材13を介して、当該伝達部材13の歯車部13gにより外部に伝達される(駆動力が取り出される)。
前記固定板16は、板部16bと、該板部16bの一方面に設けられた円筒部16cと、を備える。この固定板16は、その厚み方向に、軸受け12の第1部12cの外径と略同径の貫通孔16hが形成されており、この貫通孔16hの内周面と、軸受け12の第1部12c1の外周面とが例えば接着等により固定されている。換言すれば、この固定板16には、接着等により固定された摺動板14と出力部材15とから成るロータ部組が、軸受け12を介して回転自在に配設されている。
The output from the rotor mechanism portion 10 is transmitted to the outside by the gear portion 13g of the transmission member 13 through the transmission member 13 fixed (coupled) to the output shaft 15a of the output member 15 (the driving force is taken out). )
The fixed plate 16 includes a plate portion 16b and a cylindrical portion 16c provided on one surface of the plate portion 16b. The fixing plate 16 is formed with a through hole 16h having a diameter substantially the same as the outer diameter of the first portion 12c of the bearing 12 in the thickness direction. The inner peripheral surface of the through hole 16h and the first of the bearing 12 are formed. The outer peripheral surface of the portion 12c1 is fixed by, for example, adhesion. In other words, on the fixed plate 16, a rotor part set composed of the sliding plate 14 and the output member 15 fixed by bonding or the like is rotatably disposed via the bearing 12.

ここで、前記板部16bには、上述したようにロータ機構収容フレーム31Rに設けられたピン31t1,31t2が挿入される貫通孔16th1,16th2と、ロータ機構収容フレーム31R上に載置された当該板部16bをロータ機構収容フレーム31Rに対して螺子止めする為の貫通孔16ph1,16ph2と、が形成されている。   Here, in the plate portion 16b, as described above, the through holes 16th1 and 16th2 into which the pins 31t1 and 31t2 provided in the rotor mechanism housing frame 31R are inserted, and the plate mounted on the rotor mechanism housing frame 31R. Through holes 16ph1 and 16ph2 for screwing the plate portion 16b to the rotor mechanism housing frame 31R are formed.

このように、固定板16は、上述のロータ機構収容フレーム31Rに設けられたピン31t1,31t2を基準として位置合わせされ、且つ、螺子srによりロータ機構収容フレーム31Rに対して固定される。これにより、積層圧電素子40をロータ機構部10に向かって加圧する後述するバネ21の押圧力により、積層圧電素子40に接着固定された駆動子41は、ロータ表面(摺動板14表面)に対して適正な押圧力で接触する。これにより、積層圧電素子の楕円振動が、駆動力としてロータ機構部10に伝達される。   As described above, the fixing plate 16 is aligned with respect to the pins 31t1 and 31t2 provided on the above-described rotor mechanism housing frame 31R, and is fixed to the rotor mechanism housing frame 31R by the screws sr. As a result, the driver 41 bonded and fixed to the laminated piezoelectric element 40 by the pressing force of the spring 21 to be described later pressurizing the laminated piezoelectric element 40 toward the rotor mechanism 10 is applied to the rotor surface (the surface of the sliding plate 14). Contact with appropriate pressure. Thereby, the elliptical vibration of the laminated piezoelectric element is transmitted to the rotor mechanism unit 10 as a driving force.

前記押圧機構部20は、バネ21とホルダ22とを備える。
前記バネ21は、積層圧電素子40をロータ機構部10に向かって押圧する為の部材であり、ホルダ22によって位置決めされる。このバネ21は、振動体収容フレーム31Pの第3板状部材31P3と、積層圧電素子40と、によって撓んだ状態で挟持される。具体的には、このバネ21は、例えば板バネやコイルバネ等である。
The pressing mechanism unit 20 includes a spring 21 and a holder 22.
The spring 21 is a member for pressing the laminated piezoelectric element 40 toward the rotor mechanism unit 10 and is positioned by the holder 22. The spring 21 is held in a bent state by the third plate-like member 31P3 of the vibrator housing frame 31P and the laminated piezoelectric element 40. Specifically, the spring 21 is, for example, a plate spring or a coil spring.

前記ホルダ22は、押圧軸22aと固定部22fとを備える。詳細には、押圧軸22aと、積層圧電素子40の長手方向の中心軸(捻れ振動の中心軸)とが一致するように、次のように構成されている。
前記押圧軸22aは、バネ21が挿通される軸部材である。このホルダ22の一方端には後述する固定部22fが設けられており、他方端は振動体収容フレーム31Pの第3板状部材31P3に形成された押圧軸挿入孔31P3hに挿通される。詳細は後述するが、固定部22fは積層圧電素子40の下面に固定されている為、ホルダ22の押圧軸22aが振動体収容フレーム31Pの第3板状部材31P3に設けられた押圧軸挿入孔31P3hに挿入されることで、積層圧電素子40の位置が規制され、且つ位置決めが為される(積層圧電素子40がバネ21による押圧の方向と垂直な方向に移動することが規制される)。
The holder 22 includes a pressing shaft 22a and a fixing portion 22f. Specifically, the pressing shaft 22a and the center axis in the longitudinal direction of the laminated piezoelectric element 40 (center axis of torsional vibration) are configured as follows.
The pressing shaft 22a is a shaft member through which the spring 21 is inserted. A fixing portion 22f, which will be described later, is provided at one end of the holder 22, and the other end is inserted into a pressing shaft insertion hole 31P3h formed in the third plate-like member 31P3 of the vibrating body housing frame 31P. As will be described in detail later, since the fixing portion 22f is fixed to the lower surface of the laminated piezoelectric element 40, the pressing shaft 22a of the holder 22 has a pressing shaft insertion hole provided in the third plate-like member 31P3 of the vibrator housing frame 31P. By being inserted into 31P3h, the position of the laminated piezoelectric element 40 is regulated and positioned (the laminated piezoelectric element 40 is regulated to move in a direction perpendicular to the direction of pressing by the spring 21).

前記固定部22fは、一方面には押圧軸22aが接続され、他方面は、積層圧電素子40の下面のうち、駆動に寄与する方向についての振動である捻り振動の節位置に対応する位置(幅方向及び厚み方向の中心位置近傍)に、接着等により固定された板状部材である。   The fixing portion 22f has a pressing shaft 22a connected to one surface and the other surface corresponding to a node position of torsional vibration that is vibration in a direction contributing to driving on the lower surface of the laminated piezoelectric element 40 ( It is a plate-like member fixed by adhesion or the like in the vicinity of the center position in the width direction and the thickness direction.

この固定部22fは、押圧軸22aと一体的に形成されており、積層圧電素子40と当該固定部22fとによって挟持されて撓んだ状態のバネ21とによって、ロータ機構部10に向かって押圧される。すなわち、前記積層圧電素子40は、固定部22fを介して、バネ21によってロータ機構部10に向かって押圧される。   The fixing portion 22f is formed integrally with the pressing shaft 22a and is pressed toward the rotor mechanism portion 10 by the laminated piezoelectric element 40 and the spring 21 sandwiched and bent by the fixing portion 22f. Is done. That is, the laminated piezoelectric element 40 is pressed toward the rotor mechanism portion 10 by the spring 21 through the fixing portion 22f.

なお、前記ホルダ22は、振動の伝達を低減する材料(例えば樹脂材)等から成る。これにより、積層圧電素子40の振動が振動体収容フレーム31Pに伝達されてしまうことを低減することができる。
前記積層圧電素子40は、圧電シートが積層されて成る振動体であり、駆動子41と、位置決めピン43と、が設けられている。詳細は後述するが、積層圧電素子40の長手方向下端面に接着等により固定されているホルダ22と、上端面に接着等により固定されている位置決めピン43とを利用して当該超音波モータを組み立てることで、当該積層圧電素子40の中心軸(捻れ振動における中心軸)とロータ機構部10の中心軸(回転軸)とが一致した状態で組み上がる。
The holder 22 is made of a material (for example, a resin material) that reduces vibration transmission. Thereby, it is possible to reduce the vibration of the laminated piezoelectric element 40 from being transmitted to the vibrating body housing frame 31P.
The laminated piezoelectric element 40 is a vibrating body formed by laminating piezoelectric sheets, and is provided with a driver element 41 and positioning pins 43. Although the details will be described later, the ultrasonic motor is mounted using a holder 22 fixed to the lower end surface in the longitudinal direction of the laminated piezoelectric element 40 by bonding and a positioning pin 43 fixed to the upper end surface by bonding or the like. By assembling, the laminated piezoelectric element 40 is assembled in a state where the center axis (center axis in torsional vibration) and the center axis (rotation axis) of the rotor mechanism unit 10 coincide.

前記駆動子41は、積層圧電素子40上面(ロータ機構部10に対向する面)のうち駆動に最適な楕円振動が発生する位置近傍に設けられており、ロータ機構部10の摺動板14に接触している。
前記位置決めピン43は、積層圧電素子40の上面のうち長辺方向且つ短辺方向の中心(ロータ機構部10の回転軸(中心軸))上に、当該上面に対して垂直に凸となるように当該上面に例えば接着等により固定されている。
The driver element 41 is provided in the vicinity of the position where the optimal elliptical vibration is generated for driving on the upper surface of the laminated piezoelectric element 40 (the surface facing the rotor mechanism portion 10), and is provided on the sliding plate 14 of the rotor mechanism portion 10. In contact.
The positioning pin 43 protrudes perpendicularly to the upper surface on the center in the long side direction and the short side direction (the rotation axis (center axis) of the rotor mechanism unit 10) of the upper surface of the multilayer piezoelectric element 40. For example, it is fixed to the upper surface by adhesion or the like.

この位置決めピン43は、上述した摺動板14、出力部材15の位置決めピン挿入孔14h,15hに挿入される。積層圧電素子40上にロータ機構部10(摺動板14、出力部材15)を配設する際に、位置決めピン43をピン挿入孔14h,15hに挿入することで、ロータ機構部10の回転中心と、積層圧電素子40上面の中心とが一致する。   The positioning pin 43 is inserted into the positioning pin insertion holes 14h and 15h of the sliding plate 14 and the output member 15 described above. When the rotor mechanism 10 (sliding plate 14 and output member 15) is disposed on the laminated piezoelectric element 40, the rotation pin of the rotor mechanism 10 is inserted by inserting the positioning pin 43 into the pin insertion holes 14h and 15h. And the center of the upper surface of the laminated piezoelectric element 40 coincide.

前記規制部材51a1は、複数(本例では2つ)の突起部51a1tが厚み方向に凸に設けられた板状部材であり、螺子止めの為の貫通孔51a1hが厚み方向に形成されている。同様に、前記規制部材51a2は、複数(本例では2つ)の突起部51a2tが厚み方向に凸に設けられた板状部材であり、螺子止めの為の貫通孔51a2hが厚み方向に形成されている。   The restricting member 51a1 is a plate-like member having a plurality (two in this example) of protrusions 51a1t provided in a convex manner in the thickness direction, and through holes 51a1h for screwing are formed in the thickness direction. Similarly, the restricting member 51a2 is a plate-like member in which a plurality of (in this example, two) protrusions 51a2t are provided so as to protrude in the thickness direction, and through holes 51a2h for screwing are formed in the thickness direction. ing.

これら規制部材51a1,51a2は、積層圧電素子40の主平面(振動体収容フレーム31Pに対向する面)のうち、捻り振動の節位置近傍に、それぞれの突起部51a1t,51a2tが接触するように、振動体収容フレーム31Pの外部側から第1板状部材31P1、第2板状部材31P2に対して当て付けられ、それぞれ貫通孔51a1h,51a2hを利用して螺子srによって螺子止め固定されている。   These restricting members 51a1 and 51a2 are arranged such that the protrusions 51a1t and 51a2t are in contact with the vicinity of the nodal position of torsional vibration on the main plane of the laminated piezoelectric element 40 (surface facing the vibrating body housing frame 31P). It is applied to the first plate-like member 31P1 and the second plate-like member 31P2 from the outside of the vibrator housing frame 31P, and is screwed and fixed by screws sr using the through holes 51a1h and 51a2h, respectively.

このように、規制部材51a1,51a2の突起部51a1t,51a2tが、積層圧電素子40の主平面のうち、当該積層圧電素子40の捻り振動の節位置に接触した状態で固定されることで、当該積層圧電素子40の振動を阻害せず(当該積層圧電素子40の長手方向端面に励起される捻り振動の振幅を減少させず)に、当該積層圧電素子40の回転(伝達部材13の回転と同方向の回転、バネ21の押圧力の方向に対して垂直な面内の回転)が規制される。   As described above, the protrusions 51a1t and 51a2t of the regulating members 51a1 and 51a2 are fixed in a state of being in contact with the node position of the torsional vibration of the multilayer piezoelectric element 40 in the main plane of the multilayer piezoelectric element 40. The rotation of the laminated piezoelectric element 40 (same as the rotation of the transmission member 13) is performed without inhibiting the vibration of the laminated piezoelectric element 40 (without reducing the amplitude of torsional vibration excited on the end surface in the longitudinal direction of the laminated piezoelectric element 40). Direction rotation, rotation in a plane perpendicular to the direction of the pressing force of the spring 21) is restricted.

以下、積層圧電素子40の積層構造の一例について説明する。図5は、積層圧電素子40の一構成例を示す図である。
同図に示すように、積層圧電素子40は、第1積層部位411と、第2積層部位412と、第3積層部位413と、第4積層部位414と、第5積層部位415と、から成る。
Hereinafter, an example of the laminated structure of the laminated piezoelectric element 40 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the laminated piezoelectric element 40.
As shown in the figure, the laminated piezoelectric element 40 includes a first laminated part 411, a second laminated part 412, a third laminated part 413, a fourth laminated part 414, and a fifth laminated part 415. .

詳細には、これら各積層部位(第1積層部位411、第2積層部位412、第3積層部位413、第4積層部位414、第5積層部位415)の積層構成は、次のような積層構成である。なお、各積層部位を構成する第1の圧電シート401、第2の圧電シート402、及び第3の圧電シート403の構成については後述する。
《第1積層部位411》
第1積層部位411は、少なくとも1枚の第3の圧電シート403から成る(複数枚の第3の圧電シート403から成る場合は、第3の圧電シート403がその厚み方向に積層されて成る)。
《第2積層部位412》
第2積層部位412は、第1積層部位411上に積層された部位であって、第1の圧電シート401と第2の圧電シート402とがその厚み方向に交互に積層されて成る。
《第3積層部位413》
第3積層部位413は、第2積層部位412上に積層された部位であって、少なくとも1枚の第3の圧電シート403から成る(複数枚の第3の圧電シート403から成る場合は、第3の圧電シート403がその厚み方向に積層されて成る)。
《第4積層部位414》
第4積層部位414は、第3積層部位413上に積層された部位であって、第1の圧電シート401と第2の圧電シート402とがその厚み方向に交互に積層されて成る。
《第5積層部位415》
第5積層部位415は、第4積層部位414上に積層された部位であって、少なくとも1枚の第3の圧電シート403から成る(複数枚の第3の圧電シート403から成る場合は、第3の圧電シート403がその厚み方向に積層されて成る)。
Specifically, the laminated structure of each of these laminated parts (the first laminated part 411, the second laminated part 412, the third laminated part 413, the fourth laminated part 414, and the fifth laminated part 415) is as follows. It is. In addition, the structure of the 1st piezoelectric sheet 401, the 2nd piezoelectric sheet 402, and the 3rd piezoelectric sheet 403 which comprise each lamination | stacking site | part is mentioned later.
<< 1st lamination part 411 >>
The first laminated portion 411 includes at least one third piezoelectric sheet 403 (in the case of a plurality of third piezoelectric sheets 403, the third piezoelectric sheets 403 are stacked in the thickness direction). .
<< 2nd lamination | stacking site | part 412 >>
The second laminated portion 412 is a portion laminated on the first laminated portion 411, and is formed by alternately laminating the first piezoelectric sheets 401 and the second piezoelectric sheets 402 in the thickness direction.
<< 3rd lamination | stacking site | part 413 >>
The third laminated portion 413 is a portion laminated on the second laminated portion 412 and is composed of at least one third piezoelectric sheet 403 (in the case of being composed of a plurality of third piezoelectric sheets 403, 3 piezoelectric sheets 403 are laminated in the thickness direction).
<< 4th lamination | stacking site | part 414 >>
The fourth laminated portion 414 is a portion laminated on the third laminated portion 413, and is formed by alternately laminating the first piezoelectric sheets 401 and the second piezoelectric sheets 402 in the thickness direction.
<< 5th lamination | stacking site | part 415 >>
The fifth laminated portion 415 is a portion laminated on the fourth laminated portion 414, and is composed of at least one third piezoelectric sheet 403 (in the case of being composed of a plurality of third piezoelectric sheets 403, 3 piezoelectric sheets 403 are laminated in the thickness direction).

以下、前記第1の圧電シート401、第2の圧電シート402、及び第3の圧電シート403について詳細に説明する。
これら第1の圧電シート401、第2の圧電シート402、及び第3の圧電シート403は、矩形のシート状の圧電素子であり、例えばハード系のチタン酸ジルコン酸鉛の圧電セラミックス素子(PZT)から成る。
Hereinafter, the first piezoelectric sheet 401, the second piezoelectric sheet 402, and the third piezoelectric sheet 403 will be described in detail.
The first piezoelectric sheet 401, the second piezoelectric sheet 402, and the third piezoelectric sheet 403 are rectangular sheet-like piezoelectric elements, for example, a hard lead zirconate titanate piezoelectric ceramic element (PZT). Consists of.

詳細には、前記第1の圧電シート401の電極形成面上には、その長手方向における略中央位置に、+相の第1内部電極401aと+相の第2内部電極401cとが、中心線C(短辺を2等分する線)に対して対称に設けられている。
同様に、前記第2の圧電シート402の電極形成面上には、その長手方向における略中央位置に、−相の第1内部電極402aと−相の第2内部電極402cとが、中心線C(短辺を2等分する線)に対して対称に設けられている。
More specifically, on the electrode forming surface of the first piezoelectric sheet 401, a + phase first internal electrode 401a and a + phase second internal electrode 401c are arranged at a substantially central position in the longitudinal direction. They are provided symmetrically with respect to C (a line that bisects the short side).
Similarly, on the electrode formation surface of the second piezoelectric sheet 402, a first internal electrode 402a of a negative phase and a second internal electrode 402c of a negative phase are disposed at a center line C at a substantially central position in the longitudinal direction. They are provided symmetrically with respect to (a line that bisects the short side).

ここで、前記+相の第1内部電極401aは、矩形形状を呈する第1の圧電シート401の一方短辺に向かって延びて露出する端部401aeを備えている。前記+相の第2内部電極401cは、矩形形状を呈する第1の圧電シート401の一方短辺に向かって延びて露出する端部401ceを備えている。   Here, the + phase first internal electrode 401a includes an end portion 401ae that extends toward one short side of the first piezoelectric sheet 401 having a rectangular shape and is exposed. The + -phase second internal electrode 401c includes an end portion 401ce extending toward one short side of the first piezoelectric sheet 401 having a rectangular shape and exposed.

同様に、前記−相の第1内部電極402aは、矩形形状を呈する第2の圧電シート402の一方短辺に向かって延びて露出する端部402aeを備えている。前記−相の第2内部電極402cは、矩形形状を呈する第2の圧電シート402の一方短辺に向かって延びて露出する端部402ceを備えている。   Similarly, the negative-phase first internal electrode 402a includes an end portion 402ae extending toward one short side of the second piezoelectric sheet 402 having a rectangular shape and exposed. The -phase second internal electrode 402c includes an end portion 402ce extending toward one short side of the second piezoelectric sheet 402 having a rectangular shape and exposed.

そして、積層圧電素子40の外形部位(外形面)には、端部401ae同士,端部401ce同士,端部402ae同士,端部402ce同士をそれぞれ接続(短絡)する外部電極(不図示)が設けられている。ここで、積層圧電素子40のうち、少なくとも、+相の第1内部電極401aと−相の第1内部電極402aとが互いに対向する部分、及び、+相の第2内部電極401cと−相の第2内部電極402cとが互いに対向する部分、に活性化領域が形成されている。   The external portion (outer surface) of the laminated piezoelectric element 40 is provided with external electrodes (not shown) that connect (short-circuit) the end portions 401ae, the end portions 401ce, the end portions 402ae, and the end portions 402ce. It has been. Here, in the laminated piezoelectric element 40, at least a portion where the + phase first internal electrode 401 a and the − phase first internal electrode 402 a are opposed to each other, and a + phase second internal electrode 401 c and the − phase first internal electrode 401 a. An activation region is formed in a portion where the second internal electrode 402c faces each other.

詳細には、+相の第1内部電極401aと−相の第1内部電極402aとの間、及び、+相の第2内部電極401cと−相の第2内部電極402cとの間には高電圧が印加され、各電極が分極されて圧電的に活性化されている。
なお、上述の各内部電極401a,401c,402a,402cは、例えば厚さ4μmの銀パラジウム合金である。
Specifically, there is a high level between the + phase first internal electrode 401a and the − phase first internal electrode 402a and between the + phase second internal electrode 401c and the − phase second internal electrode 402c. A voltage is applied and each electrode is polarized and piezoelectrically activated.
Each of the internal electrodes 401a, 401c, 402a, and 402c described above is a silver palladium alloy having a thickness of 4 μm, for example.

前記第3の圧電シート403は、第1の圧電シート401及び第2の圧電シート402と同形状であって、且つ、内部電極が設けられていないシート状の部材である。
以上説明したように、積層圧電素子40においては、積層方向(積層圧電素子40の厚み方向)における中央部位には内部電極の無い絶縁層が設けられており、これにより積層方向(積層圧電素子40の厚み方向)について圧電活性化領域が2分割されている。また、積層方向における最下位部位及び最上位部位にも内部電極の無い絶縁層が設けられている。ここで、第4積層部位414に対応する電極層をA相と称し、第2積層部位412に対応する電極層をB相と称する。
The third piezoelectric sheet 403 is a sheet-like member having the same shape as the first piezoelectric sheet 401 and the second piezoelectric sheet 402 and having no internal electrode.
As described above, in the laminated piezoelectric element 40, the insulating layer having no internal electrode is provided in the central portion in the lamination direction (thickness direction of the laminated piezoelectric element 40), and thereby the lamination direction (laminated piezoelectric element 40). The thickness direction of the piezoelectric activation region is divided into two. In addition, an insulating layer having no internal electrode is provided in the lowest part and the highest part in the stacking direction. Here, the electrode layer corresponding to the fourth laminated portion 414 is referred to as A phase, and the electrode layer corresponding to the second laminated portion 412 is referred to as B phase.

図6Aは、縦1次振動モードにおける積層圧電素子40の振動状態を破線で示す斜視図である。図6Bは、捻れ2次振動モードにおける積層圧電素子40の振動状態を破線で示す斜視図である。図6A及び図6Bにおいては、振動前の積層圧電素子40の状態(形状)を実線で示し、各振動モードにおける振動時の積層圧電素子40の状態(形状)を破線で示している。   FIG. 6A is a perspective view showing a vibration state of the multilayered piezoelectric element 40 in the longitudinal primary vibration mode by a broken line. FIG. 6B is a perspective view showing a vibration state of the multilayered piezoelectric element 40 in the torsional secondary vibration mode by a broken line. 6A and 6B, the state (shape) of the multilayer piezoelectric element 40 before vibration is indicated by a solid line, and the state (shape) of the multilayer piezoelectric element 40 during vibration in each vibration mode is indicated by a broken line.

ここで、図6A及び図6Bに示すように、略直方体形状の積層圧電素子40の中心軸100cに直交する断面を構成する短辺の長さをaとし、長辺の長さをbとし、中心軸100cに沿った高さをcとする。但し、短辺a、長辺b、高さcの大小関係は、
a<b<c
であるとする。以降の説明においては、高さc方向を、縦1次振動モードの振動の方向とし、且つ、捻れ振動の捻れの軸方向とする。
Here, as shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the length of the short side constituting the cross section orthogonal to the central axis 100c of the substantially rectangular parallelepiped laminated piezoelectric element 40 is a, the length of the long side is b, Let c be the height along the central axis 100c. However, the size relationship between the short side a, the long side b, and the height c is
a <b <c
Suppose that In the following description, the height c direction is defined as the vibration direction of the longitudinal primary vibration mode and the torsional axial direction of the torsional vibration.

本第1実施形態に係る超音波モータにおいては、積層圧電素子40のうち短辺a、長辺b、高さcの各寸法の値を適宜設定することで、縦1次振動モードの共振周波数と、捻れ2次振動モードまたは捻れ3次振動モードの共振周波数と、を略一致させる。
図6A及び図6Bにおいてp1,p2で示すのは捻れ振動の方向であり、qで示すのは縦振動の方向であり、Nで示すのは振動の節である。
In the ultrasonic motor according to the first embodiment, the resonance frequency of the longitudinal primary vibration mode is set by appropriately setting the values of the dimensions of the short side a, the long side b, and the height c of the laminated piezoelectric element 40. And the resonance frequency of the torsional secondary vibration mode or the torsional tertiary vibration mode are substantially matched.
6A and 6B, p1 and p2 indicate directions of torsional vibration, q indicates the direction of longitudinal vibration, and N indicates a vibration node.

前記節Nは、図6Aに示す縦1次振動においては、積層圧電素子40の高さc方向の中心位置に1つ存在する。また、図6Bに示す捻れ2次振動においては、前記節Nは、高さc方向の2つの位置に存在する。
ここで、積層圧電素子40の高さcを一定として、(短辺の長さa/長辺の長さb)の値を横軸にとり、各振動モードにおける共振周波数の値を縦軸にとると、図7に示す特性を得ることができる。具体的には下記のような特性となる。すなわち、
・縦1次振動モードにおける共振周波数の値は、(a/b)の値に依存せず、略一定の値をとる。
・捻れ1次振動モード、捻れ2次振動モード、及び捻れ3次振動モードにおける共振周波数の値は、(a/b)の値の増加に従って、増加していく。
・捻れ1次振動モードにおける共振周波数は、(a/b)の値がどのような値であっても、縦1次振動モードにおける共振周波数と一致することは無い。
・捻れ2次振動モードにおける共振周波数は、(a/b)の値が0.6となる近傍で、縦1次振動モードにおける共振周波数と一致する。
・捻れ3次振動モードにおける共振周波数は、(a/b)の値が0.3となる近傍で、縦1次振動モードにおける共振周波数と一致する。
In the longitudinal primary vibration shown in FIG. 6A, one node N exists at the center position in the height c direction of the laminated piezoelectric element 40. In the torsional secondary vibration shown in FIG. 6B, the node N exists at two positions in the height c direction.
Here, assuming that the height c of the multilayer piezoelectric element 40 is constant, the value of (short side length a / long side length b) is taken on the horizontal axis, and the value of the resonance frequency in each vibration mode is taken on the vertical axis. The characteristics shown in FIG. 7 can be obtained. Specifically, the following characteristics are obtained. That is,
The value of the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode does not depend on the value of (a / b) and takes a substantially constant value.
The value of the resonance frequency in the torsional primary vibration mode, the torsional secondary vibration mode, and the torsional tertiary vibration mode increases as the value of (a / b) increases.
The resonance frequency in the torsional primary vibration mode does not coincide with the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode regardless of the value of (a / b).
The resonance frequency in the torsional secondary vibration mode coincides with the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode in the vicinity where the value of (a / b) is 0.6.
The resonance frequency in the torsional tertiary vibration mode coincides with the resonance frequency in the longitudinal primary vibration mode in the vicinity where the value of (a / b) is 0.3.

上述したような特性の為、本第1実施形態においては下記のように(a/b)の値を設定する。すなわち、
・縦1次振動モードと捻れ2次振動モードとを利用する場合、(a/b)の値が0.55〜0.65となるように、積層圧電素子40の短辺の長さa及び長辺の長さbを設定する。
Due to the above-described characteristics, the value of (a / b) is set as follows in the first embodiment. That is,
When the longitudinal primary vibration mode and the torsional secondary vibration mode are used, the length a of the short side of the multilayer piezoelectric element 40 is set so that the value of (a / b) is 0.55 to 0.65. The long side length b is set.

つまり本第1実施形態に係る超音波モータにおいては、積層圧電素子40の中心軸100c方向に伸縮する縦1次共振振動と、中心軸100cを捻れ軸とする捻れ2次共振振動と、の共振周波数が略一致するように、積層圧電素子40における短辺の長さaと長辺の長さbとの比(比率)を設定する。   That is, in the ultrasonic motor according to the first embodiment, the resonance between the longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the center axis 100c of the multilayer piezoelectric element 40 and the torsional secondary resonance vibration that uses the center axis 100c as the torsion axis. The ratio (ratio) between the short side length a and the long side length b in the multilayer piezoelectric element 40 is set so that the frequencies substantially coincide.

このようにして共振周波数の調整を行うことができるので、従来の技術では必要とされている共振周波数の調整の為の特別な加工等は一切不要になる。
積層圧電素子40においては、中心軸100c(回転軸)方向に沿って伸縮する縦1次共振振動と、中心軸100cを捻れ軸とする捻れ2次共振振動と、が同時に励起されることで、それらの振動が合成されて楕円振動が励起される。
Since the resonance frequency can be adjusted in this way, there is no need for special processing or the like for adjusting the resonance frequency, which is required in the prior art.
In the laminated piezoelectric element 40, the longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts along the direction of the central axis 100c (rotation axis) and the torsional secondary resonance vibration with the central axis 100c as a torsion axis are excited simultaneously. These vibrations are combined to excite elliptical vibrations.

具体的には、上述した第4積層部位414に対応する電極層であるA相、及び第2積層部位412に対応する電極層であるB相の各内部電極に、互いに位相が異なる交番電圧を印加することで、積層圧電素子40の厚み方向(積層方向)に分極されてなる活性化領域において縦1次共振振動と捻れ2次共振振動とが励起され、積層圧電素子40の端面において楕円振動が励起され、駆動子41によって摺動板14が回転駆動される。このように、本第1実施形態に係る超音波モータでは、積層圧電素子40の圧電横効果を利用して駆動を行う。   Specifically, alternating voltages having different phases are applied to the internal electrodes of the A phase that is the electrode layer corresponding to the fourth laminated portion 414 and the B phase that is the electrode layer corresponding to the second laminated portion 412. By applying, longitudinal primary resonance vibration and torsional secondary resonance vibration are excited in the activation region polarized in the thickness direction (lamination direction) of the multilayer piezoelectric element 40, and elliptical vibration is generated on the end face of the multilayer piezoelectric element 40. Is excited, and the sliding plate 14 is rotationally driven by the driver 41. Thus, in the ultrasonic motor according to the first embodiment, driving is performed using the piezoelectric lateral effect of the laminated piezoelectric element 40.

詳細には、A相とB相とに同位相の交番電圧を印加することで、積層圧電素子40には縦振動が励起される。また、A相とB相とに位相差が180度(逆位相)の交番電圧を印加することで、積層圧電素子40には捻れ振動が励起される。そして、A相とB相とに位相差が90度の交番電圧を印加することで、積層圧電素子40には縦振動と捻れ振動とが同時に励起され、その端面において楕円振動が励起される。   Specifically, longitudinal vibration is excited in the laminated piezoelectric element 40 by applying an alternating voltage having the same phase to the A phase and the B phase. Further, torsional vibration is excited in the laminated piezoelectric element 40 by applying an alternating voltage having a phase difference of 180 degrees (reverse phase) to the A phase and the B phase. Then, by applying an alternating voltage having a phase difference of 90 degrees between the A phase and the B phase, longitudinal vibration and torsional vibration are simultaneously excited in the laminated piezoelectric element 40, and elliptical vibration is excited at its end face.

ところで、本第1実施形態に係る超音波モータでは、図5、図6A、及び図6Bに示すように、内部電極401a,401c,402a,402cが各圧電シートにおいて設けられている位置は、当該積層圧電素子40に励起させる捻れ2次振動の腹部に対応する位置である。換言すれば、各内部電極401a,401c,402a,402cは、捻り2次振動の応力が最大となる位置に設けられている。   By the way, in the ultrasonic motor according to the first embodiment, as shown in FIGS. 5, 6A, and 6B, the positions where the internal electrodes 401a, 401c, 402a, and 402c are provided in each piezoelectric sheet are This position corresponds to the abdomen of torsional secondary vibration excited by the laminated piezoelectric element 40. In other words, each internal electrode 401a, 401c, 402a, 402c is provided at a position where the stress of the torsional secondary vibration is maximized.

以上説明したように、本第1実施形態によれば、組み立て容易性が良好な超音波モータを提供することができる。具体的には、例えば下記のような効果を奏する超音波モータを提供することができる。
具体的には、本第1実施形態によれば、次のような非常に簡易な組立作業で、各構成部材の位置関係が最適化された超音波モータが組み上がる。すなわち、フレーム31に対して、当該フレーム31の底面側(押圧機構部20側)の部材から順に配設していくだけで、積層圧電素子40の捻れ振動の中心軸と、ロータ機構部10の回転軸と、が一致した超音波モータが組みあがる。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide an ultrasonic motor that is easy to assemble. Specifically, for example, an ultrasonic motor having the following effects can be provided.
Specifically, according to the first embodiment, an ultrasonic motor in which the positional relationship between the constituent members is optimized is assembled by the following very simple assembly operation. That is, the central axis of the torsional vibration of the laminated piezoelectric element 40 and the rotation of the rotor mechanism unit 10 are simply disposed in order from the bottom surface side (pressing mechanism unit 20 side) of the frame 31 with respect to the frame 31. An ultrasonic motor with the same axis is assembled.

詳細には、ホルダ22を取り付けた積層圧電素子40と、ホルダ22によって位置決めしたバネ21と、を振動体収容フレーム31Pに配設した状態で、固定板16によって位置決めしたロータ機構部10を、上側から組み付けてロータ機構収容フレーム31Rに対して固定する。その後、規制部材51a1,51a2を、それぞれ振動体収容フレーム31Pの第1板状部材31P、第2板状部材31Pに対して固定する。このような非常に簡略な作業工程で、積層圧電素子40の捻れ振動の中心軸と、ロータ機構部10の回転軸と、が一致した超音波モータが組みあがる。   Specifically, the rotor mechanism unit 10 positioned by the fixed plate 16 in the state in which the laminated piezoelectric element 40 to which the holder 22 is attached and the spring 21 positioned by the holder 22 are disposed on the vibrating body housing frame 31P is disposed on the upper side. And fixed to the rotor mechanism housing frame 31R. Thereafter, the regulating members 51a1 and 51a2 are fixed to the first plate-like member 31P and the second plate-like member 31P of the vibrating body housing frame 31P, respectively. In such a very simple work process, an ultrasonic motor in which the central axis of the torsional vibration of the laminated piezoelectric element 40 and the rotation axis of the rotor mechanism unit 10 coincide is assembled.

換言すれば、上述したような各構成部材の位置関係の最適化(積層圧電素子40の捻れ振動の中心軸と、ロータ機構部10の回転軸と、の一致)の実現には、主として下記の構成要件が大きく寄与している。
・積層圧電素子40の長手方向端面に固定部22fで固定されたホルダ22の押圧軸22aを、振動体収容フレーム31Pの底面である第3板状部材31P3に設けられた押圧軸挿入孔31P3hに挿入。
・積層圧電素子40に固定された位置決めピン43を、出力部材15の位置決めピン挿入孔15hに挿入。
・ロータ機構収容フレーム31Rに設けられたピン31t1,31t2を、固定板16に形成された貫通孔16th1,16th2に挿入。
In other words, in order to achieve the optimization of the positional relationship between the constituent members as described above (coincidence between the center axis of the torsional vibration of the laminated piezoelectric element 40 and the rotation axis of the rotor mechanism unit 10), the following is mainly performed. Constituent requirements have contributed greatly.
The pressing shaft 22a of the holder 22 fixed to the longitudinal end surface of the laminated piezoelectric element 40 by the fixing portion 22f is inserted into the pressing shaft insertion hole 31P3h provided in the third plate member 31P3 which is the bottom surface of the vibrator housing frame 31P. Insert.
The positioning pin 43 fixed to the laminated piezoelectric element 40 is inserted into the positioning pin insertion hole 15 h of the output member 15.
The pins 31t1 and 31t2 provided on the rotor mechanism housing frame 31R are inserted into the through holes 16th1 and 16th2 formed in the fixing plate 16.

このように組み上げることで、本第1実施形態に係る超音波モータでは、積層圧電素子40とフレーム31との位置決め、積層圧電素子40と出力部材15との位置決め(実質的に(積層圧電素子40とロータ機構部10との位置決め)、及びフレーム31と固定板16との位置決め(実質的にフレーム31とロータ機構部10との位置決め)が実現する。つまり、積層圧電素子40の捻れ振動の中心軸と、ロータ機構部10の回転軸と、の一致が実現し、当該超音波モータの構成部材の位置関係の最適化が実現する。   By assembling in this way, in the ultrasonic motor according to the first embodiment, the laminated piezoelectric element 40 and the frame 31 are positioned, and the laminated piezoelectric element 40 and the output member 15 are positioned (substantially (the laminated piezoelectric element 40). Positioning between the frame 31 and the fixed plate 16 (substantially positioning between the frame 31 and the rotor mechanism 10), that is, the center of the torsional vibration of the laminated piezoelectric element 40. Matching of the shaft and the rotation shaft of the rotor mechanism unit 10 is realized, and the positional relationship of the constituent members of the ultrasonic motor is optimized.

さらに、例えば下記のような効果も得ることができる。
・従来の技術と異なり、単一の部材で矩形形状の振動体(積層圧電素子40)を実現しているので、この点についても組立容易性は格段に向上している。
・組立工数の削減と共に、組立容易性の向上に伴ってモータ性能の安定性の向上も実現する。
・当該超音波モータの部品点数も削減され、コストも低減する。
・フレーム31内部に出力部材15を設け、この出力部材15によって、フレーム31外部に設けた伝達部材13の歯車部13gを回転駆動させる為、フレーム31は、ロータ機構部10の外径にのみ合わせて決定すればよく、当該超音波モータ自体を小型化にする事が容易となる。
Further, for example, the following effects can be obtained.
Unlike the conventional technology, since the rectangular vibrating body (laminated piezoelectric element 40) is realized with a single member, the ease of assembly is also greatly improved in this respect.
・ Along with the reduction of assembly man-hours, the stability of motor performance is improved as the ease of assembly is improved.
-The number of parts of the ultrasonic motor is reduced and the cost is reduced.
The output member 15 is provided inside the frame 31, and the output member 15 rotates and drives the gear portion 13 g of the transmission member 13 provided outside the frame 31, so that the frame 31 is matched only to the outer diameter of the rotor mechanism portion 10. The ultrasonic motor itself can be easily downsized.

なお、積層圧電素子40に対して接触している部材については、振動の伝達を低減する材料(例えば樹脂材)等で構成することが好ましい。このように構成することで、異音の発生を低減させる等の効果を更に得ることができる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態に係る超音波モータについて説明する。説明の重複を避ける為、前記第1実施形態に係る超音波モータとの相違点を説明する。図8は、本第2実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図である。図9は、本発明の第2実施形態に係る超音波モータの押圧機構部近傍の拡大斜視図である。図10は、本発明の第2実施形態に係る超音波モータのホルダとフレームとの係わり合いを示す斜視図である。図11は、本発明の第2実施形態に係る超音波モータのホルダとフレームとの係わり合いを示す斜視図である。
In addition, about the member which is contacting with respect to the laminated piezoelectric element 40, it is preferable to comprise with the material (for example, resin material) etc. which reduce transmission of a vibration. With this configuration, it is possible to further obtain an effect such as reducing the occurrence of abnormal noise.
[Second Embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention will be described. In order to avoid duplication of explanation, differences from the ultrasonic motor according to the first embodiment will be described. FIG. 8 is a perspective view showing a configuration example of the ultrasonic motor according to the second embodiment. FIG. 9 is an enlarged perspective view of the vicinity of the pressing mechanism portion of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a perspective view showing the relationship between the holder and the frame of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a perspective view showing the relationship between the holder and the frame of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention.

本第2実施形態に係る超音波モータにおいては、ホルダ22は下記の構成を採る。すなわちホルダ22は、押圧軸22aと、凸部22t1,22t2を備える固定突起部22tと、を備える。詳細には、ホルダ22は、押圧軸22aと積層圧電素子40の長手方向の中心軸(捻れ振動の中心軸)とが一致するように、次のように構成されている。   In the ultrasonic motor according to the second embodiment, the holder 22 has the following configuration. That is, the holder 22 includes a pressing shaft 22a and a fixed protrusion 22t including protrusions 22t1 and 22t2. Specifically, the holder 22 is configured as follows so that the pressing shaft 22a and the central axis in the longitudinal direction of the laminated piezoelectric element 40 (central axis of torsional vibration) coincide.

前記押圧軸22aは、バネ21が挿通される軸部材である。この押圧軸22aの一方端には積層圧電素子40の下端面に固定される固定突起部22tが設けられており、他方端は振動体収容フレーム31Pの第3板状部材31P3に形成された押圧軸挿入孔31P3hに挿通される。   The pressing shaft 22a is a shaft member through which the spring 21 is inserted. One end of the pressing shaft 22a is provided with a fixing projection 22t fixed to the lower end surface of the laminated piezoelectric element 40, and the other end is a pressing formed on the third plate-like member 31P3 of the vibrating body housing frame 31P. The shaft is inserted into the shaft insertion hole 31P3h.

このような構成を採ることで、組立時に当該押圧軸22aが振動体収容フレーム31Pの第3板状部材31P3に設けられた押圧軸挿入孔31P3hに挿入されると、必然的に積層圧電素子40の位置が規制され、位置決めが為される(積層圧電素子40がバネ21による押圧の方向と垂直な方向に移動することが規制される)。   By adopting such a configuration, when the pressing shaft 22a is inserted into the pressing shaft insertion hole 31P3h provided in the third plate-like member 31P3 of the vibrator housing frame 31P during assembly, the laminated piezoelectric element 40 is inevitably produced. Is regulated and positioning is performed (the laminated piezoelectric element 40 is regulated to move in a direction perpendicular to the direction of pressing by the spring 21).

前記固定突起部22tは、図9に示すように積層圧電素子40の主平面側に凸の凸部22t1,22t2を備える棒状部材である。この固定突起部22tは、積層圧電素子40の下端面のうち、捻り振動の節位置に対応する位置近傍に、接着等により固定された棒状部材である。   The fixed protrusion 22t is a rod-like member having convex portions 22t1 and 22t2 that are convex on the main plane side of the laminated piezoelectric element 40 as shown in FIG. The fixed protrusion 22t is a rod-like member fixed by bonding or the like in the vicinity of the position corresponding to the node position of torsional vibration on the lower end surface of the multilayer piezoelectric element 40.

この固定突起部22tの凸部22t1,22t2は、後述する振動体収容フレーム31Pに設けられた溝部31P1sl,31P2slにそれぞれ挿入される(図11参照)。固定突起部22tの凸部22t1と、振動体収容フレーム31Pに設けられた溝部31P1slとが係合し、且つ、固定突起部22tの凸部22t2と、振動体収容フレーム31Pに設けられた溝部31P2slとがそれぞれ係合することで、積層圧電素子40の回転規制(伝達部材13の回転と同方向の回転、バネ21の押圧力の方向に対して垂直な面内の回転)が為される。   The protrusions 22t1 and 22t2 of the fixed protrusion 22t are respectively inserted into groove portions 31P1sl and 31P2sl provided in a vibrating body housing frame 31P described later (see FIG. 11). The protrusion 22t1 of the fixed protrusion 22t and the groove 31P1sl provided on the vibrating body housing frame 31P are engaged, and the protrusion 22t2 of the fixed protrusion 22t and the groove 31P2sl provided on the vibration body housing frame 31P. Are engaged with each other to restrict the rotation of the laminated piezoelectric element 40 (rotation in the same direction as that of the transmission member 13 and rotation in a plane perpendicular to the direction of the pressing force of the spring 21).

以上説明したように、本第2実施形態によれば、第1実施形態に係る超音波モータと同様の効果を奏する上に、第1実施形態に係る超音波モータにおける規制部材51a1,51a2を不要とし、積層圧電素子40の位置規制(支持及び保持)を行う為の部品点数を削減し、コスト低減に寄与するという効果を奏する超音波モータを提供することができる。   As described above, according to the second embodiment, the same effects as the ultrasonic motor according to the first embodiment can be obtained, and the regulating members 51a1 and 51a2 in the ultrasonic motor according to the first embodiment are unnecessary. Thus, it is possible to provide an ultrasonic motor that has the effect of reducing the number of parts for restricting the position (supporting and holding) of the laminated piezoelectric element 40 and contributing to cost reduction.

以上、第1実施形態乃至第2実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 1st Embodiment thru | or 2nd Embodiment, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, In the range of the summary of this invention, various deformation | transformation and Of course, application is possible.
Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention can be achieved. In the case of being obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can also be extracted as an invention.

10…ロータ機構部、 12c1…第1円筒部、 12c2…第2円筒部、 13…伝達部材、 13a…軸部、 13g…歯車部、 13H…貫通孔、 14…摺動板、 14h.15h…ピン挿入孔、 15…出力部材、 15a…出力軸、 15b…出力基部、 15r…凹み部、 15h…ピン挿入孔、 16…固定板、 16ph1.16ph2…貫通孔、 16H…貫通孔、 16c…円筒部、 16b…板部、 16th1,16th2…貫通孔、 19…スペーサ、 20…押圧機構部、 21…バネ、 22…ホルダ、 22a…押圧軸、 22f…固定部、 22t1,22t2…凸部、 22t…固定突起部、 31…フレーム、 31P…振動体収容フレーム、 31R…ロータ機構収容フレーム、 31P1…第1板状部材、 31P2…第2板状部材、 31P3…第3板状部材、 31P3h…押圧軸挿入孔、 31P1sh…螺子孔、 31P1th…貫通孔、 31P…振動子収容フレーム、 31R1…第1コ字状部材、 31R2…第2コ字状部材、 31R1h、31R2h…螺子孔、 31t1,31t2…ピン、 31P1…第1板状部材、 31P2…第2板状部材、 31P3…第3板状部材、 31R…ロータ機構収容フレーム、 31…フレーム、 31P1sl,31P2sl…溝部、 40…積層圧電素子、 41…駆動子、 43…位置決めピン、 51a1,51a2…規制部材、 51a1t,51a2t…突起部、 51a1h,51a2h…貫通孔。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotor mechanism part, 12c1 ... 1st cylindrical part, 12c2 ... 2nd cylindrical part, 13 ... Transmission member, 13a ... Shaft part, 13g ... Gear part, 13H ... Through-hole, 14 ... Sliding plate, 14h. 15h ... Pin insertion hole, 15 ... Output member, 15a ... Output shaft, 15b ... Output base, 15r ... Recessed part, 15h ... Pin insertion hole, 16 ... Fixing plate, 16ph1.16ph2 ... Through hole, 16H ... Through hole, 16c ... Cylinder part, 16b ... Plate part, 16th1,16th2 ... Through hole, 19 ... Spacer, 20 ... Pressing mechanism part, 21 ... Spring, 22 ... Holder, 22a ... Pressing shaft, 22f ... Fixing part, 22t1,22t2 ... Convex part 22t ... fixed projection, 31 ... frame, 31P ... vibrator housing frame, 31R ... rotor mechanism housing frame, 31P1 ... first plate member, 31P2 ... second plate member, 31P3 ... third plate member, 31P3h ... Push shaft insertion hole, 31P1sh ... Screw hole, 31P1th ... Through hole, 31P ... Transducer housing frame, 31R1 ... No. U-shaped member, 31R2 ... 2nd U-shaped member, 31R1h, 31R2h ... Screw hole, 31t1, 31t2 ... Pin, 31P1 ... 1st plate-shaped member, 31P2 ... 2nd plate-shaped member, 31P3 ... 3rd plate-shaped member 31R ... Rotor mechanism housing frame, 31 ... Frame, 31P1sl, 31P2sl ... Groove, 40 ... Multilayer piezoelectric element, 41 ... Driver, 43 ... Positioning pin, 51a1, 51a2 ... Restriction member, 51a1t, 51a2t ... Projection, 51a1h, 51a2h ... through hole.

Claims (6)

中心軸に垂直な断面が矩形状を呈し、該矩形状を構成する短辺と長辺との比率が所定の値に設定され、前記中心軸方向に伸縮する縦振動と、前記中心軸を捻れ軸とする捻れ振動と、が同時に励起されることで楕円振動が励起される振動子と、
前記振動子のうち前記楕円振動が励起される面に設けられた駆動子と、
前記駆動子に対して当接し、前記振動子の前記楕円振動を駆動源として、前記中心軸を回転軸として回転駆動されるロータ機構部と、
前記ロータ機構部に向かって前記振動子を押圧する押圧部と、
前記ロータ機構部と前記押圧部と共に前記振動子を保持するフレームと、
前記振動子のうち前記押圧部に対向する面において、前記振動子の前記捻れ軸の延長上に設けられた軸状部材であるホルダ軸と、
前記フレームのうち前記振動子の前記捻れ軸の延長上の位置に設けられ、前記ホルダ軸が挿入されるホルダ軸挿入孔と、
前記振動子のうち前記ロータ機構部に対向する面において、前記ロータ機構部の回転軸の延長上に設けられた位置決めピンと、
前記ロータ機構部のうち前記回転軸上であって前記振動子に対向する面に設けられ、前記位置決めピンが挿入される位置決め孔部と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。
The cross section perpendicular to the central axis has a rectangular shape, the ratio of the short side to the long side constituting the rectangular shape is set to a predetermined value, the vertical vibration that expands and contracts in the central axis direction, and the central axis is twisted. A vibrator whose elliptical vibration is excited by exciting the torsional vibration at the same time, and
A driver provided on a surface of the vibrator in which the elliptical vibration is excited;
A rotor mechanism that is in contact with the driver, is driven to rotate about the elliptical vibration of the vibrator as a drive source, and the central axis as a rotation axis;
A pressing portion that presses the vibrator toward the rotor mechanism portion;
A frame for holding the vibrator together with the rotor mechanism part and the pressing part;
A holder shaft that is a shaft-like member provided on an extension of the torsion shaft of the vibrator on a surface of the vibrator facing the pressing portion;
A holder shaft insertion hole that is provided at a position on the extension of the torsion shaft of the vibrator in the frame and into which the holder shaft is inserted;
On the surface of the vibrator facing the rotor mechanism, a positioning pin provided on an extension of the rotation shaft of the rotor mechanism,
A positioning hole portion provided on a surface of the rotor mechanism portion on the rotating shaft and facing the vibrator, and into which the positioning pin is inserted;
An ultrasonic motor comprising:
前記振動子における前記捻れ振動の節位置近傍を、前記フレーム側から挟持する規制部材を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
2. The ultrasonic motor according to claim 1, further comprising a regulating member that clamps a vicinity of a node position of the torsional vibration in the vibrator from the frame side.
前記ホルダ軸は、前記振動子のうち前記捻れ振動の節位置近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the holder shaft is provided in the vicinity of a node position of the torsional vibration of the vibrator.
前記位置決めピンは、前記振動子のうち前記捻れ振動の節位置近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the positioning pin is provided in the vicinity of a node position of the torsional vibration of the vibrator.
前記フレームには、前記押圧部による押圧方向を長手方向とする長孔形状のスリットが形成されており、
前記ホルダ軸には、前記フレームの前記スリットに挿入され、前記スリットと係合することで、前記押圧方向に垂直な面内における前記振動子の移動を規制する回転規制凸部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
The frame is formed with a long hole-shaped slit whose longitudinal direction is the pressing direction by the pressing portion,
The holder shaft is provided with a rotation restricting convex portion that is inserted into the slit of the frame and engages with the slit to restrict the movement of the vibrator in a plane perpendicular to the pressing direction. The ultrasonic motor according to claim 1.
前記ロータ機構部の前記回転駆動の駆動力を、前記フレーム外部へ伝達する伝達部材と、
前記伝達部材により前記フレーム外部へ伝達された前記駆動力によって回転駆動される歯車と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
A transmission member for transmitting the rotational driving force of the rotor mechanism to the outside of the frame;
A gear driven to rotate by the driving force transmitted to the outside of the frame by the transmission member;
The ultrasonic motor according to claim 1, comprising:
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