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JP5153185B2 - Vibration wave driving device and vibrator - Google Patents

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JP5153185B2
JP5153185B2 JP2007092573A JP2007092573A JP5153185B2 JP 5153185 B2 JP5153185 B2 JP 5153185B2 JP 2007092573 A JP2007092573 A JP 2007092573A JP 2007092573 A JP2007092573 A JP 2007092573A JP 5153185 B2 JP5153185 B2 JP 5153185B2
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、カメラ用レンズや電子写真機器などで駆動源として用いられる超音波モータ等に代表されるように、振動を発生させた振動体との間に生じた摩擦力を利用して被駆動体を駆動する振動波駆動装置及びその振動波駆動装置に用いられる振動子に関する。   The present invention is driven by utilizing the frictional force generated between the vibrating body and the vibration body such as an ultrasonic motor used as a driving source in a camera lens or an electrophotographic apparatus. The present invention relates to a vibration wave driving device for driving a body and a vibrator used in the vibration wave driving device.

振動波駆動装置の一つである超音波モータの例として、例えば、特許文献1に開示された構成のものがある。ここに開示された振動体は、電極が設けられた筒状の電気−機械エネルギー変換素子と筒状の金属等の弾性部材で構成され、この電気−機械エネルギー変換素子を両側から弾性部材で挟持することで固定している。   As an example of an ultrasonic motor that is one of vibration wave driving devices, for example, there is a configuration disclosed in Patent Document 1. The vibrating body disclosed here is composed of a cylindrical electro-mechanical energy conversion element provided with electrodes and an elastic member such as a cylindrical metal, and the electro-mechanical energy conversion element is sandwiched by elastic members from both sides. It is fixed by doing.

振動体の中央部の貫通孔には、振動体を固定するためのシャフトである軸棒が配置されている。この軸棒は、振動体の表面に生じた進行波によって駆動されるローターである接触体の回転中心位置を定める機能も備える。   A shaft rod, which is a shaft for fixing the vibrating body, is disposed in the through hole at the center of the vibrating body. The shaft rod also has a function of determining a rotation center position of a contact body that is a rotor driven by a traveling wave generated on the surface of the vibrating body.

また、この軸棒の外周部にはネジが形成されており、電気−機械エネルギー変換素子を挟持する一方の弾性体の内周部に形成されたネジと係合することによって、振動体を固定する。   In addition, a screw is formed on the outer peripheral portion of the shaft rod, and the vibrating body is fixed by engaging with a screw formed on the inner peripheral portion of one elastic body sandwiching the electro-mechanical energy conversion element. To do.

また、振動体に弾性部材を用いずに、電極が設けられた電気−機械エネルギー変換素子のみで構成したものが、特許文献2に開示されている。ここでは、電気−機械エネルギー変換素子と弾性部材の界面の存在をなくすことで、振動子性能の安定化及びコストの低減を図る試みが行われている。
特開平11−235058号公報 特開2001−37270号公報
Further, Patent Document 2 discloses a configuration in which only an electro-mechanical energy conversion element provided with an electrode is used without using an elastic member for a vibrating body. Here, an attempt is made to stabilize the vibrator performance and reduce the cost by eliminating the presence of the interface between the electromechanical energy conversion element and the elastic member.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-235058 JP 2001-37270 A

上述したように、振動体を、弾性部材を用いずに電気−機械エネルギー変換素子で構成する場合に、電気−機械エネルギー変換素子の内周部と軸棒を結合して支持する手法が提案されている。   As described above, when the vibrating body is constituted by an electro-mechanical energy conversion element without using an elastic member, there has been proposed a method of supporting the inner peripheral portion of the electro-mechanical energy conversion element and the shaft rod in combination. ing.

しかし、焼結してできあがった電気−機械エネルギー変換素子の内周部の径(内径)寸法はかなりばらついており、嵌め合い等で結合するには寸法精度を出すための後加工が必要であり、コストアップに繋がってしまう。   However, the diameter (inner diameter) of the inner periphery of the electro-mechanical energy conversion element made by sintering varies considerably, and post-processing is required to achieve dimensional accuracy in order to connect by fitting or the like. This leads to an increase in cost.

また、軸棒を無理に電気−機械エネルギー変換素子に圧入しようとすると、電気−機械エネルギー変換素子が割れてしまう。更に、内径の寸法精度が出ていない電気−機械エネルギー変換素子と軸棒を接着結合しようとすると、その隙間のばらつきが接着剤の量のばらつきに繋がり、振動伝達損失の大きいものから小さいものまで発生してしまい、振動子性能の不安定化に繋がってしまう。   In addition, if the shaft rod is forcibly pressed into the electromechanical energy conversion element, the electromechanical energy conversion element is broken. Furthermore, when an electromechanical energy conversion element that does not have a dimensional accuracy of the inner diameter and an axial rod are to be adhesively bonded, the variation in the gap leads to the variation in the amount of adhesive, and the vibration transmission loss is large to small. Will occur, leading to instability of the vibrator performance.

本発明の目的は、安価で個体差の小さい振動波駆動装置及び振動子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vibration wave driving device and a vibrator that are inexpensive and have small individual differences.

上記目的を達成するために、本発明の振動波駆動装置は、円筒状の電気−機械エネルギー変換素子と前記電気−機械エネルギー変換素子の内部に配置される軸棒とを有する振動子と、前記振動子に接触する接触体とを備え、前記電気−機械エネルギー変換素子は連結部を介して前記軸棒によって支持され、前記電気−機械エネルギー変換素子に交流信号が供給されることによって、前記振動子が前記接触体を駆動する振動波駆動装置において、前記電気−機械エネルギー変換素子に前記交流信号が供給されることによって、前記電気−機械エネルギー変換素子には、前記軸棒を中心とした曲げ振動が生じ、前記連結部が、前記電気−機械エネルギー変換素子と軸棒よりも、同一の大きさの力に対する弾性変形の量が大きくなる形状または材質の弾性部材で構成され、かつ、弾性変形した状態で前記軸棒の方向における前記電気−機械エネルギー変換素子の端部以外の位置を前記軸棒支持することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vibration wave driving device of the present invention includes a vibrator having a cylindrical electro-mechanical energy conversion element and a shaft rod disposed inside the electro-mechanical energy conversion element, The electro-mechanical energy conversion element is supported by the shaft rod via a connecting portion, and an AC signal is supplied to the electro-mechanical energy conversion element, whereby the vibration in the vibration wave driving apparatus which child drives the front SL contact body, the electric - by the AC signal is supplied to the mechanical energy conversion element, the electrical - the mechanical energy conversion element, around the axle bending vibration occurs, the coupling portion, the electrical - than mechanical energy conversion element and shaft rod, the amount of elastic deformation for the same amount of force is large shape or material Formed of an elastic member, and the electric in the direction of the shaft rod in a state of being elastically deformed - characterized in that it supports the position other than the end portion of the mechanical energy conversion element in the axle.

上記目的を達成するために、本発明の振動子は、円筒状の電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子の内部に配置される軸棒と、前記電気−機械エネルギー変換素子を前記軸棒に支持する連結部とを備える振動子において、前記電気−機械エネルギー変換素子に交流信号が供給されることによって、前記電気−機械エネルギー変換素子には、前記軸棒を中心とした曲げ振動が生じ、前記連結部が、前記電気−機械エネルギー変換素子と軸棒よりも、同一の大きさの力に対する弾性変形の量が大きくなる形状または材質の弾性部材で構成され、かつ、弾性変形した状態で前記軸棒の方向における前記電気−機械エネルギー変換素子の端部以外の位置と前記軸棒を固定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vibrator according to the present invention includes a cylindrical electro-mechanical energy conversion element, a shaft rod disposed inside the electro-mechanical energy conversion element, and the electro-mechanical energy conversion element. In the vibrator having a connecting portion that supports the shaft rod, an AC signal is supplied to the electro-mechanical energy conversion element so that the electro-mechanical energy conversion element is centered on the shaft rod. Bending vibration is generated, and the connecting portion is made of an elastic member having a shape or material in which the amount of elastic deformation with respect to the same magnitude of force is larger than that of the electromechanical energy conversion element and the shaft rod, and is elastic. The shaft rod is fixed to a position other than the end of the electro-mechanical energy conversion element in the direction of the shaft rod in a deformed state.

本発明の振動波駆動装置において、電気−機械エネルギー変換素子を軸棒に支持する連結部は、電気−機械エネルギー変換素子と軸棒よりも、同一の大きさの力に対する弾性変形の量が大きくなる形状または材質の弾性部材で構成される。そして、弾性変形した状態で電気−機械エネルギー変換素子を軸棒に支持する。 In the vibration wave driving device of the present invention, the connecting portion for supporting the electro-mechanical energy conversion element on the shaft rod has a larger amount of elastic deformation with respect to the same magnitude of force than the electro-mechanical energy conversion element and the shaft rod. It is comprised with the elastic member of the shape or material which becomes. Then, the electromechanical energy conversion element is supported on the shaft rod in an elastically deformed state.

この構造により、安価で個体差の小さい振動波駆動装置及び振動子を提供することができる。   With this structure, it is possible to provide a vibration wave driving device and a vibrator that are inexpensive and have small individual differences.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る振動波駆動装置の構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration wave driving device according to a first embodiment of the present invention.

図1の振動波駆動装置において、円筒状圧電素子101は、電気−機械エネルギー変換素子として機能する。円筒状圧電素子101の中心の貫通孔の内部に、軸棒102が配置されている。   In the vibration wave driving device of FIG. 1, the cylindrical piezoelectric element 101 functions as an electro-mechanical energy conversion element. A shaft rod 102 is disposed inside a through hole at the center of the cylindrical piezoelectric element 101.

この軸棒102は、弾性部材からなる連結部103を介して円筒状圧電素子101の内周部と結合する。円筒状圧電素子101、軸棒102及び連結部103によって振動子104を形成している。連結部103は、軸棒102に一体的に形成されたバネ性を有する張り出し部材によって構成されている。   The shaft rod 102 is coupled to the inner peripheral portion of the cylindrical piezoelectric element 101 via a connecting portion 103 made of an elastic member. A vibrator 104 is formed by the cylindrical piezoelectric element 101, the shaft rod 102, and the connecting portion 103. The connecting portion 103 is constituted by a projecting member having a spring property formed integrally with the shaft rod 102.

連結部103は、円筒状圧電素子101の径方向において、円筒状圧電素子101と軸棒102よりも、同一の大きさの力に対する弾性変形の量が大きくなる形状、あるいは、材質で構成されている。   The connecting portion 103 is formed of a shape or material that increases the amount of elastic deformation with respect to the same magnitude of force in the radial direction of the cylindrical piezoelectric element 101 as compared to the cylindrical piezoelectric element 101 and the shaft rod 102. Yes.

連結部103が一体的に形成された軸棒102を円筒状圧電素子101の貫通孔に挿入されることによって、連結部103は、円筒状圧電素子101の内周部に押されることで弾性変形する。   By inserting the shaft rod 102 integrally formed with the connecting portion 103 into the through hole of the cylindrical piezoelectric element 101, the connecting portion 103 is elastically deformed by being pushed by the inner peripheral portion of the cylindrical piezoelectric element 101. To do.

この連結部103の弾性変形に対する復元力が円筒状圧電素子101の径方向にも作用することによって、軸棒102が円筒状圧電素子101の貫通孔の内部で保持され、円筒状圧電素子101と軸棒102との相対位置が固定される。   When the restoring force against the elastic deformation of the connecting portion 103 also acts in the radial direction of the cylindrical piezoelectric element 101, the shaft rod 102 is held inside the through hole of the cylindrical piezoelectric element 101, and the cylindrical piezoelectric element 101 and The relative position with respect to the shaft rod 102 is fixed.

軸棒102は、この振動波駆動装置そのものを固定する台座105に固定されており、軸棒102が振動子104を支持することで、振動子104が台座105に対して固定される。   The shaft rod 102 is fixed to a pedestal 105 that fixes the vibration wave driving device itself, and the shaft 104 supports the vibrator 104 so that the vibrator 104 is fixed to the pedestal 105.

このように、弾性変形する連結部103を介することにより、軸棒102を寸法精度にばらつきのある焼結上がりの円筒状圧電素子101の内周部に容易に結合することが可能となる。   In this manner, the shaft rod 102 can be easily coupled to the inner peripheral portion of the sintered cylindrical piezoelectric element 101 having a variation in dimensional accuracy through the connecting portion 103 that is elastically deformed.

更に、弾性変形する連結部103にて円筒状圧電素子101に励起した振動を吸収することができるため、軸棒102が振動の節と離れた場所で円筒状圧電素子101と結合しているにも関わらず、振動子104の全体の支持損失を小さくすることができる。   Furthermore, since the vibration excited by the cylindrical piezoelectric element 101 can be absorbed by the elastically deforming connecting portion 103, the shaft rod 102 is coupled to the cylindrical piezoelectric element 101 at a location away from the vibration node. Nevertheless, the overall support loss of the vibrator 104 can be reduced.

図2は、図1における連結部の各種形状を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing various shapes of the connecting portion in FIG.

同図(a)の連結部103は、軸棒102の周囲に外方に向かって放射状に伸びる複数の板バネによって構成される。   The connecting portion 103 in FIG. 3A is constituted by a plurality of leaf springs extending radially outward around the shaft rod 102.

同図(b)の連結部103は、軸棒102の周囲に外方に向かって伸びる皿バネによって構成される。   The connecting portion 103 in FIG. 5B is configured by a disc spring extending outward around the shaft rod 102.

同図(c)の連結部103は、中空の軸棒102の端部にスリット102aを形成し、2つのスリット102aに挟まれた部分を外方に広げて構成する。   The connecting portion 103 in FIG. 5C is formed by forming a slit 102a at the end of the hollow shaft 102 and expanding the portion sandwiched between the two slits 102a outward.

連結部103は、その他にも、バネ性を備えた形状であれば蛇腹形状等でも良い。また、バネ性を有する材料として、形状記憶合金、熱収縮チューブ、樹脂、スポンジ等の利用も考えられるため、それらを用いても良い。   The connecting portion 103 may have a bellows shape or the like as long as it has a spring property. In addition, use of a shape memory alloy, a heat shrinkable tube, a resin, a sponge, or the like as a material having a spring property may be considered, and these may be used.

軸棒102と連結部103を一体的に製造するに際し、樹脂等の場合、射出成型で製造することで、精度の高い部品を製造することができる。   When the shaft rod 102 and the connecting portion 103 are integrally manufactured, in the case of resin or the like, a highly accurate part can be manufactured by manufacturing by injection molding.

図1に戻り、フレキシブル基板106は、振動発生のために電気エネルギーを振動子104に供給または振動子104で発生した振動検出のために電荷を外部へ取り出すために用いられる。   Returning to FIG. 1, the flexible substrate 106 is used to supply electric energy to the vibrator 104 to generate vibrations or to extract charges to the outside for detection of vibrations generated by the vibrator 104.

接触体107は、振動子104の上端部と接触バネ108を介して接触し、振動子104の合成振動により回転駆動される。接触バネ108は直接、振動子104と接触する。出力ギア109は、接触体107を軸棒102に対して回転可能に支持する。   The contact body 107 is in contact with the upper end portion of the vibrator 104 via a contact spring 108 and is rotationally driven by the combined vibration of the vibrator 104. The contact spring 108 is in direct contact with the vibrator 104. The output gear 109 supports the contact body 107 so as to be rotatable with respect to the shaft rod 102.

コイルバネ110は、接触体107を下方に付勢して振動子104に押圧するバネ部材であり、振動子104と接触体107との摩擦接触を可能とする。このコイルバネ110による振動子104と接触体107との加圧力を調整することで、この振動波駆動装置の出力トルクを調整することができる。   The coil spring 110 is a spring member that urges the contact body 107 downward and presses it against the vibrator 104, and enables frictional contact between the vibrator 104 and the contact body 107. By adjusting the applied pressure between the vibrator 104 and the contact body 107 by the coil spring 110, the output torque of the vibration wave driving device can be adjusted.

連結部103を雄ネジとして軸棒102の表面に形成し、この雄ネジである連結部103をセルフタップとして用いることにより軸棒102と振動子104を結合してもよい。セルフタップとして結合するため、円筒状圧電素子101の内径寸法の精度のバラツキを許容することができ、容易に両者を結合することができる。   The connecting portion 103 may be formed as a male screw on the surface of the shaft rod 102, and the connecting portion 103, which is the male screw, may be used as a self-tap to couple the shaft rod 102 and the vibrator 104. Since coupling is performed as a self-tap, variation in accuracy of the inner diameter dimension of the cylindrical piezoelectric element 101 can be allowed, and both can be easily coupled.

図3は、図1における円筒状圧電素子の構成図であり、(a)は外観図、(b)は(a)のA−A´線断面図である。   3A and 3B are configuration diagrams of the cylindrical piezoelectric element in FIG. 1, where FIG. 3A is an external view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

円筒状圧電素子101の内周部には、全面に内周電極301が形成されており、外周部には周方向に4分割された外周電極302、303、304、305が軸方向に平行に形成されている。   An inner peripheral electrode 301 is formed on the entire inner peripheral portion of the cylindrical piezoelectric element 101, and outer peripheral electrodes 302, 303, 304, and 305 that are divided into four in the circumferential direction are parallel to the axial direction on the outer peripheral portion. Is formed.

いずれの電極も円筒状圧電素子101の底面の内部にまで回り込んでおり、ここからフレキシブル基板106で駆動用の電気信号(交流信号)が供給される。尚、(b)中の矢印はこの円筒状圧電素子101の分極方向を示す。   All of the electrodes extend to the inside of the bottom surface of the cylindrical piezoelectric element 101, and an electric signal (AC signal) for driving is supplied from the flexible substrate 106 therefrom. Note that the arrow in (b) indicates the polarization direction of the cylindrical piezoelectric element 101.

駆動の際には、内周電極301はグランドに落とされ、外周電極302乃至305には2相の交流電界が印加され、時間位相の異なる2組の曲げ振動が励起される。   At the time of driving, the inner peripheral electrode 301 is dropped to the ground, a two-phase AC electric field is applied to the outer peripheral electrodes 302 to 305, and two sets of bending vibrations having different time phases are excited.

具体的には、円筒状圧電素子101には、軸棒102を中心として、外周電極302と外周電極305の方向に生じる曲げ振動と、それとは90度空間位相の異なる外周電極303と外周電極304の方向に生じる曲げ振動とが、時間位相をずらして発生する。   Specifically, the cylindrical piezoelectric element 101 includes a bending vibration that occurs in the direction of the outer peripheral electrode 302 and the outer peripheral electrode 305 around the shaft rod 102, and an outer peripheral electrode 303 and an outer peripheral electrode 304 that are 90 degrees different in spatial phase. The bending vibration generated in the direction of is generated by shifting the time phase.

その結果、円筒状圧電素子101(振動子104)には合成振動が発生し、円筒状圧電素子101は、軸棒102を中心として円または楕円運動する。   As a result, a synthetic vibration is generated in the cylindrical piezoelectric element 101 (vibrator 104), and the cylindrical piezoelectric element 101 moves in a circle or an ellipse around the shaft rod 102.

ここで、図3(b)のsin(ωt)、cos(ωt)は、印加する交流電界の時間的位相関係を示すものである。外周電極302、305にVa・sin(ωt)なる交流電界を印加すると分極の向きが逆であるから、外周電極32部が圧電横効果により軸方向に伸びるとき、外周電極305部では縮み、振動子全体は曲げ振動をする。外周電極303、304部によっても印加電界の時間位相が90度異なる同様の曲げ振動を行う。   Here, sin (ωt) and cos (ωt) in FIG. 3B indicate the temporal phase relationship of the AC electric field to be applied. When an alternating electric field of Va · sin (ωt) is applied to the outer peripheral electrodes 302 and 305, the direction of polarization is reversed. Therefore, when the outer peripheral electrode 32 portion extends in the axial direction due to the piezoelectric lateral effect, the outer peripheral electrode 305 portion contracts and vibrates. The entire child undergoes bending vibration. The same bending vibration is also performed between the peripheral electrodes 303 and 304 at different time phases of the applied electric field by 90 degrees.

図4は、本発明の第2の実施の形態に係る振動波駆動装置の要部構成図である。   FIG. 4 is a main part configuration diagram of the vibration wave driving device according to the second embodiment of the present invention.

図4において、振動体としての円筒状圧電素子101の中心穴部を貫通する軸棒102が連結部103a、103bを介して円筒状圧電素子101と結合する。円筒状円筒状圧電素子101、軸棒102、連結部103a、103bで振動子104を形成している。   In FIG. 4, a shaft rod 102 penetrating the center hole of a cylindrical piezoelectric element 101 as a vibrating body is coupled to the cylindrical piezoelectric element 101 via connecting portions 103a and 103b. The vibrator 104 is formed by the cylindrical cylindrical piezoelectric element 101, the shaft rod 102, and the connecting portions 103a and 103b.

軸棒102と一体的に形成されているバネ性を有する連結部103a、103bは、互い逆方向を向いており、軸棒102の支持の安定化を図ることができる。連結部103a、103bは、軸方向に対して複数の位置に設けられていても良いことは言うまでもない。また、互い逆方向を向いている連結部103a、103bの軸棒102上の張り出し位置も同じ位置でなく、任意の位置に設定できることは言うまでもない。   The connecting portions 103a and 103b having a spring property formed integrally with the shaft rod 102 are directed in opposite directions, and the support of the shaft rod 102 can be stabilized. Needless to say, the connecting portions 103a and 103b may be provided at a plurality of positions in the axial direction. Needless to say, the projecting positions of the connecting portions 103a and 103b facing in opposite directions on the shaft rod 102 are not the same position and can be set to arbitrary positions.

図5は、本発明の第3の実施の形態に係る振動波駆動装置の要部構成図である。   FIG. 5 is a main part configuration diagram of a vibration wave driving device according to a third embodiment of the present invention.

図5において、振動体としての円筒状圧電素子101の中心穴部を貫通する軸棒102が連結部103a、103cを介して円筒状圧電素子101と結合する。円筒状円筒状圧電素子101、軸棒102、連結部103a、103cで振動子104を形成している。   In FIG. 5, a shaft rod 102 penetrating the center hole of a cylindrical piezoelectric element 101 as a vibrating body is coupled to the cylindrical piezoelectric element 101 via connecting portions 103a and 103c. The vibrator 104 is formed by the cylindrical cylindrical piezoelectric element 101, the shaft rod 102, and the connecting portions 103a and 103c.

軸棒102と一体的に形成されているバネ性を有する連結部103a、103cは、互い同一方向を向いており、軸棒102の支持の安定化を図ることができるとともに振動子104を接触体107に押圧するバネ部材として機能することもできる。連結部103a、103bは、軸方向に対して複数の位置に設けられていても良いことは言うまでもない。また、連結部103a、103cの数も任意の位置に設定できることは言うまでもない。   The connecting portions 103a and 103c having a spring property formed integrally with the shaft rod 102 are oriented in the same direction, so that the support of the shaft rod 102 can be stabilized and the vibrator 104 is connected to the contact body. It can also function as a spring member that presses against 107. Needless to say, the connecting portions 103a and 103b may be provided at a plurality of positions in the axial direction. Needless to say, the number of connecting portions 103a and 103c can also be set at an arbitrary position.

図6は、本発明の第4の実施の形態に係る振動波駆動装置の要部構成図である。   FIG. 6 is a main part configuration diagram of a vibration wave driving device according to a fourth embodiment of the present invention.

図6において、振動体としての円筒状圧電素子101の中心穴部を貫通する軸棒102が連結部103を介して円筒状圧電素子101と結合する。円筒状円筒状圧電素子101、軸棒102、連結部103で振動子104を形成している。   In FIG. 6, a shaft rod 102 that passes through the center hole of a cylindrical piezoelectric element 101 as a vibrating body is coupled to the cylindrical piezoelectric element 101 via a connecting portion 103. The cylindrical piezoelectric element 101, the shaft rod 102, and the connecting portion 103 form a vibrator 104.

ここで、軸棒102と一体的に形成されているバネ性を有する連結部103は、紙面上X−Y方向に対して剛性が不均一になるように設定している。   Here, the connecting portion 103 having a spring property formed integrally with the shaft rod 102 is set so that its rigidity is non-uniform in the XY direction on the paper surface.

同図(a)では、板バネからなる連結部103がX−Y方向に対して不均一な剛性になるように配置されている。同図(b)では、皿バネからなる連結部103に切り欠き部103dを設けることにより、X−Y方向に対して不均一な剛性になるように構成されている。   In FIG. 2A, the connecting portion 103 made of a leaf spring is arranged so as to have nonuniform rigidity in the XY direction. In FIG. 7B, the notch 103d is provided in the connecting part 103 made of a disc spring, so that the rigidity becomes nonuniform in the XY direction.

本実施の形態では、X−Y方向の2つの固有振動数を積極的に異なるようにしているので、位相差が90度で、かつ両振幅とも大きな値となる周波数の解は存在しないため、進行波つまり鳴きの原因となる振動は発生しづらくなり、安定な駆動が可能となる。また、形状を不均一にするために、Eリング等の部材を軸棒102に付与しても良い。   In the present embodiment, since the two natural frequencies in the XY directions are positively different from each other, there is no solution of a frequency having a phase difference of 90 degrees and a large value for both amplitudes. Vibration that causes traveling waves, that is, squealing is less likely to occur, and stable driving is possible. Further, in order to make the shape non-uniform, a member such as an E ring may be applied to the shaft rod 102.

本発明の第1の実施の形態に係る振動波駆動装置の構成図である。It is a block diagram of the vibration wave drive device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1における連結部の各種形状を示す図である。It is a figure which shows the various shapes of the connection part in FIG. 図1における円筒状圧電素子の構成図である。It is a block diagram of the cylindrical piezoelectric element in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る振動波駆動装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the vibration wave drive device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る振動波駆動装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the vibration wave drive device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る振動波駆動装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the vibration wave drive device which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 円筒状圧電素子(電気−機械エネルギー変換素子)
102 軸棒
103 連結部(張り出し部材)
104 振動子
105 台座
106 フレキシブル基板
107 接触体
108 接触バネ
109 出力ギア
110 コイルバネ
101 Cylindrical piezoelectric element (electro-mechanical energy conversion element)
102 Shaft rod 103 Connecting part (overhang member)
104 vibrator 105 pedestal 106 flexible substrate 107 contact body 108 contact spring 109 output gear 110 coil spring

Claims (4)

円筒状の電気−機械エネルギー変換素子と前記電気−機械エネルギー変換素子の内部に配置される軸棒とを有する振動子と、前記振動子に接触する接触体とを備え、前記電気−機械エネルギー変換素子は連結部を介して前記軸棒によって支持され、前記電気−機械エネルギー変換素子に交流信号が供給されることによって、前記振動子が前記接触体を駆動する振動波駆動装置において、
前記電気−機械エネルギー変換素子に前記交流信号が供給されることによって、前記電気−機械エネルギー変換素子には、前記軸棒を中心とした曲げ振動が生じ、
前記連結部が、前記電気−機械エネルギー変換素子と軸棒よりも、同一の大きさの力に対する弾性変形の量が大きくなる形状または材質の弾性部材で構成され、かつ、弾性変形した状態で前記軸棒の方向における前記電気−機械エネルギー変換素子の端部以外の位置を前記軸棒支持することを特徴とする振動波駆動装置。
A vibrator having a cylindrical electro-mechanical energy conversion element and a shaft rod disposed inside the electro-mechanical energy conversion element, and a contact body in contact with the vibrator, the electro-mechanical energy conversion element is supported by the axle through a connecting portion, the electric - by AC signal into mechanical energy conversion element is supplied, in the vibration wave driving apparatus in which the vibrator drives the front SL contact body,
By supplying the AC signal to the electro-mechanical energy conversion element, the electro-mechanical energy conversion element is subjected to bending vibration about the shaft rod,
The connecting portion, the electric - than mechanical energy conversion element and shaft rod, formed of an elastic material having the same size of the shape or material in the amount of elastic deformation increases to a force, and said in an elastically deformed state A vibration wave driving device characterized in that a position other than the end of the electro-mechanical energy conversion element in the direction of the shaft rod is supported by the shaft rod.
円筒状の電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子の内部に配置される軸棒と、前記電気−機械エネルギー変換素子を前記軸棒に支持する連結部とを備える振動子において、
前記電気−機械エネルギー変換素子に交流信号が供給されることによって、前記電気−機械エネルギー変換素子には、前記軸棒を中心とした曲げ振動が生じ、
前記連結部が、前記電気−機械エネルギー変換素子と軸棒よりも、同一の大きさの力に対する弾性変形の量が大きくなる形状または材質の弾性部材で構成され、かつ、弾性変形した状態で前記軸棒の方向における前記電気−機械エネルギー変換素子の端部以外の位置と前記軸棒を固定することを特徴とする振動子。
In a vibrator comprising a cylindrical electro-mechanical energy conversion element, a shaft rod disposed inside the electro-mechanical energy conversion device, and a connecting portion that supports the electro-mechanical energy conversion device on the shaft rod. ,
By supplying an AC signal to the electro-mechanical energy conversion element, the electro-mechanical energy conversion element undergoes bending vibration about the shaft rod,
The connecting portion, the electric - than mechanical energy conversion element and shaft rod, formed of an elastic material having the same size of the shape or material in the amount of elastic deformation increases to a force, and said in an elastically deformed state A vibrator characterized by fixing the shaft rod to a position other than the end of the electro-mechanical energy conversion element in the direction of the shaft rod.
前記連結部は、少なくとも、前記軸棒の周囲に外方に向かって放射状に伸びる複数の板バネによって構成され、または、前記軸棒の周囲に外方に向かって伸びる皿バネによって構成され、または、中空の前記軸棒の端部にスリットを形成し、2つのスリットに挟まれた部分を外方に広げて構成されることを特徴とする請求項1記載の振動波駆動装置。   The connecting portion is constituted by at least a plurality of leaf springs extending radially outward around the shaft rod, or is constituted by a disc spring extending outward around the shaft rod, or 2. A vibration wave driving device according to claim 1, wherein a slit is formed at an end of the hollow shaft rod, and a portion sandwiched between the two slits is expanded outward. 前記連結部は、少なくとも、前記軸棒の周囲に外方に向かって放射状に伸びる複数の板バネによって構成され、または、前記軸棒の周囲に外方に向かって伸びる皿バネによって構成され、または、中空の前記軸棒の端部にスリットを形成し、2つのスリットに挟まれた部分を外方に広げて構成されることを特徴とする請求項2記載の振動子。   The connecting portion is constituted by at least a plurality of leaf springs extending radially outward around the shaft rod, or is constituted by a disc spring extending outward around the shaft rod, or 3. The vibrator according to claim 2, wherein a slit is formed at an end of the hollow shaft rod, and a portion sandwiched between the two slits is expanded outward.
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