JPH11220893A - Vibration-type actuator and vibration-type drive unit - Google Patents

Vibration-type actuator and vibration-type drive unit

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JPH11220893A
JPH11220893A JP10074699A JP7469998A JPH11220893A JP H11220893 A JPH11220893 A JP H11220893A JP 10074699 A JP10074699 A JP 10074699A JP 7469998 A JP7469998 A JP 7469998A JP H11220893 A JPH11220893 A JP H11220893A
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JP
Japan
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vibration
vibrating body
contact
type actuator
vibrating
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JP10074699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Maeno
隆司 前野
Kenjirou Takemura
研治郎 竹村
Ichiro Okumura
一郎 奥村
Nobuyuki Kojima
信行 小島
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration-type actuator which can obtain multidegree of freedom of a driving force by a single vibrator with a simple configuration. SOLUTION: A vibrator in which an electromechanical transducer 3 which excites a vertical vibration and a plurality of horizontal vibrations with different phases in an elastic body 4 and which combines the vertical vibration with at least two vibrations among the plurality of horizontal vibrations selectively to form a circular or elliptical motion at a position in the arbitrary plane of the elastic body and a contact body 2 which is brought into contact with the vibrator and transferred relatively to the vibration unit are provided. The vibrator and the contact unit are attracted to each other and pressurized by a magnet 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動型アクチュエ
ータおよび振動型駆動装置に関する。
The present invention relates to a vibration type actuator and a vibration type driving device.

【0002】[0002]

【従来の技術】多軸周りの運動を生成する振動型アクチ
ュエータとして、例えば精密工学会誌(Vol.61,
No.3,pp.1227−1230,1995)、あ
るいは日経メカニカル(No.5,pp.26−27,
1997.4.28)に開示の球面振動型アクチュエー
タが提案されている。
2. Description of the Related Art As a vibration-type actuator for generating a motion around multiple axes, for example, Journal of Precision Engineering (Vol.
No. 3, pp. 1227-1230, 1995) or Nikkei Mechanical (No. 5, pp. 26-27,
1997. 4.28) has proposed a spherical vibration type actuator disclosed in US Pat.

【0003】この球面振動型アクチュエータは、球形形
状に形成されたものを移動体とし、この球状の移動体
(ロータ)を直交する3軸のうちの2軸あるいは3軸の
回りに回転させるようにしたものであって、1軸回りに
ついて回転力を振動(例えば進行波)により生成する振
動体(ステータ)を前記移動体に加圧接触するように複
数配置するように構成されている。
[0003] This spherical vibration-type actuator uses a moving body formed in a spherical shape as a moving body, and rotates the spherical moving body (rotor) around two or three of three orthogonal axes. In this configuration, a plurality of vibrators (stators) that generate rotational force by vibration (for example, traveling waves) about one axis are arranged so as to make pressure contact with the moving body.

【0004】このような球面振動型アクチュエータとし
ては、現在は4個の振動体を用いた2自由度タイプと、
3個の振動体を用いた3自由度タイプが開発されてい
る。
[0004] As such a spherical vibration type actuator, a two-degree-of-freedom type using four vibrators at present is available.
A three-degree-of-freedom type using three vibrators has been developed.

【0005】また、球面振動型アクチュエータに用いら
れている前記振動体としては、例えばカメラのオートフ
ォーカスレンズの駆動等に用いられているリング型振動
型アクチュエータの振動体と同様のもので、図16にそ
の外観形状を示す。この振動体19は、リング形状の弾
性体19aの底面部に圧電性セラミックスで形成された
圧電素子19bを接着したもので、圧電素子19bには
適当な位相差(半波長の奇数倍の位相差)で2相の駆動
相が形成されていて、この両駆動相に適当な位相差(例
えば90°)を有する交番信号を印加することで、弾性
体19aに周方向に沿ってたわみ(曲げ)進行波が形成
される。そして、この弾性体19aに不図示の接触体を
不図示の加圧手段を介して接触させることで、前記接触
体と前記振動体19は進行波の進行方向と逆方向を移動
方向として相対移動する。なお、振動体19を固定とし
た場合、前記接触体は移動体として例えば回転する。
The vibrating body used in the spherical vibration type actuator is, for example, the same as the vibrating body used in a ring type vibration type actuator used for driving an auto-focus lens of a camera. Fig. 2 shows the external shape. The vibrating body 19 is obtained by bonding a piezoelectric element 19b made of piezoelectric ceramics to the bottom surface of a ring-shaped elastic body 19a. The piezoelectric element 19b has an appropriate phase difference (an odd phase multiple of a half wavelength). ) Forms two driving phases, and by applying an alternating signal having an appropriate phase difference (for example, 90 °) to both driving phases, the elastic body 19a bends (bends) along the circumferential direction. A traveling wave is formed. Then, by bringing a contact body (not shown) into contact with the elastic body 19a via a pressurizing means (not shown), the contact body and the vibrating body 19 move relative to each other in a direction opposite to the traveling direction of the traveling wave. I do. When the vibrating body 19 is fixed, the contact body rotates as a moving body, for example.

【0006】球面振動型アクチュエータ、例えば2自由
度タイプの球面振動型アクチュエータは、図17に示す
ように、対向の一対の振動体19を球状の移動体2の周
囲に2対配置することで、振動体19の中心を回転軸と
して2自由度の移動を実現している。
As shown in FIG. 17, a spherical vibration type actuator, for example, a two-degree-of-freedom type spherical vibration type actuator, comprises a pair of opposing vibrators 19 arranged around a spherical moving body 2 by two pairs. The movement of two degrees of freedom is realized with the center of the vibrating body 19 as a rotation axis.

【0007】また、他の多軸周りの運動を生成する振動
型アクチュエータとしては、Third Intern
ational Conference on Mot
ion and Vibration Contro
l,Chiba,、September,1−6、19
96、pp.K9−K15に記載されている圧電マニピ
ュレータが提案されている。その構成を図18に示す。
[0007] Other vibration-type actuators that generate motion about multiple axes include Third Intern.
national Conference on Mot
ion and Vibration Contro
1, Chiba, September, 1-6, 19
96 pp. A piezoelectric manipulator described in K9-K15 has been proposed. FIG. 18 shows the configuration.

【0008】この圧電マニピュレータは、円筒状の弾性
体と圧電素子で形成された振動体19と、振動体19の
軸方向の端部に配置された半球状の移動体20a、20
bから構成され、前記振動体19の周囲には分割された
不図示の電極が形成されている。また、半球状の移動体
20aと20bとは振動体19内に配置されたバネ21
で互いに引き合うことで、振動体19の開口端に移動体
20aと20bとがそれぞれ常に接するようにしてい
る。
This piezoelectric manipulator comprises a vibrating body 19 formed of a cylindrical elastic body and a piezoelectric element, and hemispherical moving bodies 20a, 20a disposed at axial ends of the vibrating body 19.
b, and a divided electrode (not shown) is formed around the vibrating body 19. Further, the hemispherical moving bodies 20 a and 20 b are connected to a spring 21 disposed in the vibrating body 19.
The moving bodies 20a and 20b are always in contact with the opening end of the vibrating body 19, respectively.

【0009】そして、振動体19に励起する振動を調整
するように、分割された電極のそれぞれに適当な交流電
圧を加えることによって、振動体19の開口端にそれぞ
れ接する2つの半球状の移動体20a、20bを1つの
移動体19のみで駆動するようにしている。
Then, by applying an appropriate AC voltage to each of the divided electrodes so as to adjust the vibration excited in the vibrating body 19, two hemispherical moving bodies in contact with the open ends of the vibrating body 19, respectively. 20a and 20b are driven by only one moving body 19.

【0010】この駆動原理は、半球状の移動体20a、
20bと振動体19との接触点に楕円運動を生成するも
のであり、各電極に印加する交流電圧を変化させること
で、複数面内の楕円運動が生成され、半球状の回転子を
任意の方向に駆動できるようにしたものである。
This driving principle is based on a hemispherical moving body 20a,
An elliptical motion is generated at a contact point between the vibration body 20b and the vibrating body 19, and an elliptical motion in a plurality of planes is generated by changing an AC voltage applied to each electrode. It can be driven in any direction.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図17
に示す従来の球面振動型アクチュエータは、複数の振動
体を用いているため、以下のような難点が指摘されてい
る。
However, FIG.
In the conventional spherical vibration type actuator shown in (1), a plurality of vibrators are used, so the following difficulties are pointed out.

【0012】:1つの軸周りの回転に対して、複数の
振動体を用いるために、各振動体の特性を一致させる必
要がある。
[0012] In order to use a plurality of vibrators for rotation about one axis, it is necessary to match the characteristics of the respective vibrators.

【0013】:移動体の周囲に複数の振動体が存在す
るため、小型化が難しくスペース効率が悪い。
[0013] Since a plurality of vibrators exist around the moving body, miniaturization is difficult and space efficiency is poor.

【0014】:駆動に供しない他の軸回り用の振動体
が移動体に圧接されているため、回転に対する抵抗とな
り、効率や発熱の問題がある。
Since another vibrating body around the axis which is not used for driving is pressed against the moving body, the vibrating body becomes a resistance to rotation and has a problem of efficiency and heat generation.

【0015】また、図18に示す従来の筒状振動体の振
動型アクチュエータについては、以下のような難点が指
摘されている。
The following problems have been pointed out with respect to the conventional cylindrical vibrating actuator shown in FIG.

【0016】:振動体の周面に設けられた複数の電極
に駆動方向に合わせて交番信号を入力するため、入力す
る信号が各電極毎に異なるため、複雑な制御を要する。
Since an alternating signal is input to a plurality of electrodes provided on the peripheral surface of the vibrating body in accordance with the driving direction, the input signal differs for each electrode, so that complicated control is required.

【0017】:円筒形状の振動体19に対して半球状
の移動体20a、20bを振動体19内に配置されたバ
ネ21を互いに引き合わせて圧接しているため、可動域
が制限され、また圧接の加圧力が一定でなく、加圧力の
調整を簡単にできない。
Since the hemispherical moving bodies 20a and 20b are pressed against the cylindrical vibrating body 19 by pulling together the springs 21 arranged in the vibrating body 19, the movable range is limited. The pressing force of the press contact is not constant, and the pressing force cannot be easily adjusted.

【0018】本出願に係る第1の発明の目的は、単一の
振動体で多自由度の駆動力を簡単な構成で生成すること
ができる振動型アクチュエータを提供しようとするもの
である。
An object of the first invention according to the present application is to provide a vibration-type actuator capable of generating a driving force with a high degree of freedom by a single vibrator with a simple configuration.

【0019】本出願に係る第2の発明の目的は、簡単な
構成で被駆動体を多自由度で駆動できる振動型駆動装置
を提供しようとするものである。
An object of a second invention according to the present application is to provide a vibration-type driving device capable of driving a driven body with a simple configuration and a high degree of freedom.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明
の目的を実現する第1の構成は、弾性体に縦方向の振動
および、位相の異なる複数の横方向の振動を励起する電
気−機械エネルギー変換素子を設け、前記縦方向の振動
および前記複数の横方向の振動のうちの少なくとも2つ
の振動を選択的に組み合わせ、前記弾性体の任意の平面
内の点に円又は楕円運動を形成させる振動体と、前記振
動体に接触し前記振動体と相対移動する接触体とを有
し、前記振動体と前記接触体とを加圧手段により加圧し
たものである。
A first configuration for realizing the object of the first invention according to the present application is an electric device that excites an elastic body to vibrate in a vertical direction and a plurality of horizontal vibrations having different phases. -Providing a mechanical energy conversion element, selectively combining at least two of the longitudinal vibration and the plurality of lateral vibrations, and applying a circular or elliptical motion to a point in an arbitrary plane of the elastic body. It has a vibrating body to be formed, and a contacting body that comes into contact with the vibrating body and moves relative to the vibrating body, and the vibrating body and the contacting body are pressurized by pressurizing means.

【0021】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第2の構成は、少なくとも異なる3方向の振動変位を発
生させる振動発生手段を形成した振動体を有し、前記3
方向の振動変位のうちの少なくとも2つの方向の振動変
位を組み合わせた合成振動を前記振動体に発生させ、前
記振動体と前記振動体に接触する接触体とを任意の方向
に相対移動させる振動型アクチュエータであって、前記
振動体と前記接触体とを加圧手段により加圧したもので
ある。
A second configuration for realizing the object of the first invention according to the present application has a vibrating body formed with vibration generating means for generating vibration displacement in at least three different directions.
A vibration type in which the vibrating body generates a combined vibration combining vibration displacements in at least two directions of the vibration displacements in the directions, and relatively moves the vibrating body and a contact body in contact with the vibrating body in an arbitrary direction. An actuator, wherein the vibrating body and the contact body are pressurized by pressurizing means.

【0022】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第3の構成は、少なくとも異なる3方向の振動変位を発
生させる振動発生手段を形成した振動体を有し、前記3
方向の振動変位を与えて前記振動体に合成振動を発生さ
せ、前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを任意
の方向に相対移動させる振動型アクチュエータであっ
て、前記振動体と前記接触体とを加圧手段により加圧し
たものである。
A third configuration for realizing the object of the first invention according to the present application has a vibrating body formed with vibration generating means for generating vibration displacement in at least three different directions.
A vibration type actuator that gives a vibration displacement in a direction to generate a synthetic vibration in the vibrating body, and relatively moves the vibrating body and a contact body that contacts the vibrating body in an arbitrary direction, wherein the vibrating body and the vibrating body The contact body is pressurized by pressurizing means.

【0023】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第4の構成は、弾性体に少なくとも異なる3方向の振動
変位を励起する電気−機械エネルギー変換素子を設けた
振動体を有し、前記異なる3方向の振動変位のうち少な
くとも2方向の振動変位を選択的に組み合わせた合成振
動を発生させ、前記振動体と前記振動体に接触する接触
体とを任意の方向に相対移動させる振動型アクチュエー
タであって、前記電気−機械エネルギー変換素子は異な
る方向への振動変位に対して兼用する分極領域を有する
と共に、前記振動体と前記接触体とを加圧手段により加
圧したものである。
A fourth structure for realizing the object of the first invention according to the present application has a vibrating body provided with an electro-mechanical energy conversion element for exciting at least three different vibration displacements in an elastic body, A vibration type in which a combined vibration is generated by selectively combining vibration displacements in at least two directions among the three different vibration displacements, and the vibrating body and a contact body in contact with the vibrating body are relatively moved in an arbitrary direction. An actuator, wherein the electro-mechanical energy conversion element has a polarization region that is also used for vibration displacement in different directions, and pressurizes the vibrating body and the contact body with a pressing unit.

【0024】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第5の構成は、前記少なくとも3方向の振動変位の組み
合わせの各成分の比率を変えることにより、前記振動体
と前記振動体に接触する接触体とを任意の方向に相対移
動させたものである。
According to a fifth configuration for realizing the object of the first invention according to the present application, the vibrating body is brought into contact with the vibrating body by changing a ratio of each component of the combination of the vibration displacements in at least three directions. And a moving contact body in an arbitrary direction.

【0025】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第6の構成は、前記加圧手段は、磁力によって前記振動
体と前記接触体とを吸引加圧するものである。
In a sixth configuration for realizing the object of the first invention according to the present application, the pressurizing means suctions and presses the vibrating body and the contact body by magnetic force.

【0026】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第7の構成は、前記加圧手段は、空気を吸引して前記接
触体を前記振動体に吸引加圧するものである。
In a seventh aspect of the invention for realizing the object of the first invention, the pressurizing means suctions air to suction-press the contact body to the vibrating body.

【0027】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第8の構成は、前記加圧手段は、前記接触体に弾性力を
付与して前記振動体を加圧するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, the pressing means applies an elastic force to the contact body to press the vibrating body.

【0028】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第9の構成は、磁力によって前記振動体と前記接触体と
を吸引加圧する前記加圧手段は、前記振動体と前記接触
体のいずれか一方に設けた永久磁石により構成されるも
のである。
According to a ninth structure for realizing the object of the first invention according to the present application, the pressurizing means for suction-pressing the vibrating body and the contact body by magnetic force comprises: It is constituted by a permanent magnet provided on either one.

【0029】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第10の構成は、磁力によって前記振動体と前記接触体
とを吸引加圧する前記加圧手段は、前記振動体と前記接
触体のいずれか一方に設けたコイルへの通電で形成され
る電磁石力で構成されるものである。
According to a tenth configuration for realizing the object of the first invention according to the present application, the pressurizing means for suction-pressing the vibrating body and the contact body by magnetic force comprises: It is constituted by an electromagnet force formed by energizing a coil provided on one of them.

【0030】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第11の構成は、空気を吸引して前記接触体を前記振動
体に吸引加圧する前記加圧手段は、前記振動体の前記接
触体との当接部分に形成した凹部と連通する連通口より
空気を吸引するものである。本出願に係る第1の発明の
目的を実現する第12の構成は、前記接触体に弾性力を
付与して前記振動体を加圧する前記加圧手段は、前記接
触体を前記弾性体に対して自由移動を保証するように弾
性的に押圧する弾性的押圧部材と、前記弾性的押圧部材
の反力を受ける保持部材を有するものである。
According to an eleventh structure for realizing the object of the first invention according to the present application, the pressurizing means for sucking air to suck and press the contact body on the vibrating body includes: The air is sucked through a communication port that communicates with a recess formed in a contact portion with the body. A twelfth configuration for realizing the object of the first invention according to the present application is characterized in that the pressurizing means for applying an elastic force to the contact body and pressing the vibrating body presses the contact body with respect to the elastic body. And a holding member for receiving a reaction force of the elastic pressing member.

【0031】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第13の構成は、前記保持部材は、前記接触体の周囲に
配置され、前記振動体側に1自由度を有するように取り
付けられているものである。
According to a thirteenth configuration for realizing the object of the first invention according to the present application, the holding member is disposed around the contact body and attached to the vibrator side so as to have one degree of freedom. Is what it is.

【0032】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第14の構成は、前記振動体には、前記接触体との接触
部分近傍に前記接触体と弾性的に接触する当接部材を設
けたものである。
A fourteenth structure for realizing the object of the first invention according to the present application is characterized in that the vibrating body has a contact member elastically in contact with the contact body near a contact portion with the contact body. It is provided.

【0033】本出願に係る第1の発明の目的を実現する
第15の構成は、前記振動体は、径方向外方に延びる支
持用の複数の腕部を備えた支持体を有するものである。
According to a fifteenth configuration for realizing the object of the first invention according to the present application, the vibrator has a support having a plurality of supporting arms extending radially outward. .

【0034】本出願に係る第2の発明の目的を実現する
振動型駆動装置の第1の構成は、上記した振動型アクチ
ュエータを多自由度の運動を行うアームの関節部に設け
たものである。
A first configuration of a vibration-type driving device for realizing the object of the second invention according to the present application is such that the above-mentioned vibration-type actuator is provided at a joint portion of an arm that moves with multiple degrees of freedom. .

【0035】本出願に係る第2の発明の目的を実現する
振動型駆動装置の第2の構成は、前記アームの関節部に
設けた振動型アクチュエータを遠隔操作により操作者の
関節の動きに対応して動作させる遠隔操作手段を有する
ものである。
A second configuration of the vibration-type driving device for realizing the object of the second invention according to the present application is such that a vibration-type actuator provided at a joint portion of the arm responds to movement of a joint of an operator by remote control. It has a remote control means for operating it.

【0036】本出願に係る第2の発明の目的を実現する
振動型駆動装置の第3の構成は、前記振動型アクチュエ
ータを多自由度の運動を行うアームの関節部に設け、腹
腔鏡下手術用あるいはマイクロサージェリ用として用い
るものである。
A third configuration of the vibration-type driving device for realizing the object of the second invention according to the present application is that the vibration-type actuator is provided at a joint of an arm that performs a multi-degree-of-freedom motion, and the laparoscopic operation is performed. Or microsurgery.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する前
に、本発明の前提となる技術を先ず以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention, the technology on which the present invention is based will be described first.

【0038】(発明の前提となる技術1)図1は本発明
の前提となる技術1を示す。
(Technology 1 as a Premise of the Invention) FIG. 1 shows a technology 1 as a premise of the present invention.

【0039】図1は本実施の形態の振動型アクチュエー
タの駆動原理を示し、単一の振動体としての円柱形状の
弾性体1間に、図1の(b),(c),(d)に夫々示
す変位を与える電気−機械エネルギー変換素子としての
圧電素子3が挟持固定されている。また、圧電素子とし
ては、例えば単板の圧電素子板を複数枚重ね合わせ、必
要に応じて圧電素子板の間に電極板を挟み込むようにし
て、必要とする圧電素子板に対して個々に駆動のための
交番信号を印加できるようにしている。
FIG. 1 shows the driving principle of the vibration type actuator according to the present embodiment. In FIG. 1, (b), (c) and (d) of FIG. A piezoelectric element 3 as an electro-mechanical energy conversion element giving the displacement shown in FIG. Further, as the piezoelectric element, for example, a plurality of single piezoelectric element plates are stacked, and an electrode plate is sandwiched between the piezoelectric element plates as necessary, so that the individual piezoelectric element plates can be individually driven. The alternating signal can be applied.

【0040】本実施の形態において、圧電素子3は、交
番信号の印加により軸方向に伸縮変位を繰り返し、図1
の(b)に示すように、互いに直交するx,y,zの3
軸の内、z軸方向の変位である縦振動を励起する第1の
圧電素子と、図1の(c)に示すように、z−x平面内
で横(曲げ)振動を励起する第2の圧電素子と、図1の
(d)に示すように、z−y平面内で横(曲げ)振動を
励起する第3の圧電素子を有している。上記の第1の圧
電素子は、厚さ方向に一様に分極されている。また、第
2、第3の圧電素子は、直径を挟んだ両側の部分で、厚
さ方向に互いに逆極性を持つように分極されている。
In this embodiment, the piezoelectric element 3 repeatedly expands and contracts in the axial direction by the application of the alternating signal.
As shown in (b) of FIG.
Among the axes, a first piezoelectric element that excites longitudinal vibration that is a displacement in the z-axis direction, and a second piezoelectric element that excites transverse (bending) vibration in the zx plane as shown in FIG. And a third piezoelectric element that excites lateral (bending) vibration in the zy plane as shown in FIG. 1D. The first piezoelectric element is uniformly polarized in the thickness direction. Further, the second and third piezoelectric elements are polarized so as to have opposite polarities in the thickness direction at both sides of the diameter.

【0041】ここで、前記第2の圧電素子と前記第3の
圧電素子に対して例えば位相が90°異なる交番信号を
印加すると、振動体に対する2つの曲げ振動の合成で、
振動体の表面上にはz軸回り(x−y平面内)の楕円運
動が形成される。この場合、x軸とy軸についての振動
体の固有振動数は略一致するため、この固有振動数を駆
動周波数とする交番信号を前記第2の圧電素子と前記第
3の圧電素子に印加すれば上記した楕円振動が生成され
ることになる。
Here, when an alternating signal having a phase difference of, for example, 90 ° is applied to the second piezoelectric element and the third piezoelectric element, two bending vibrations with respect to the vibrating body are synthesized.
An elliptical motion around the z-axis (in the xy plane) is formed on the surface of the vibrator. In this case, since the natural frequencies of the vibrating body about the x-axis and the y-axis substantially match, an alternating signal having the natural frequency as a driving frequency is applied to the second piezoelectric element and the third piezoelectric element. In this case, the above-described elliptical vibration is generated.

【0042】次に、前記第1の圧電素子に前記振動体の
z軸方向における固有振動数と略一致する周波数の交番
信号を印加すると、前記振動体は一定の周期で1次モー
ドで縦振動を繰り返すことになる。
Next, when an alternating signal having a frequency substantially equal to the natural frequency of the vibrator in the z-axis direction is applied to the first piezoelectric element, the vibrator vibrates in the primary mode at a constant period in the primary mode. Will be repeated.

【0043】その際、前記振動体が振動する縦振動の振
動の1周期と一致(略一致)した1周期の振動で励振す
るように前記第2の圧電素子に交番信号を印加すると、
前記振動体の表面上の点にはx−z平面内の楕円運動が
生成され、x軸方向(y軸回り)への駆動力が得られ
る。この場合、前記振動体のz軸方向における固有振動
数とx−z平面における曲げ振動の1次固有振動数は異
なるため、図1の(c)に示すように、本実施の形態で
はx軸方向の曲げ振動に対する固有振動数の2次モード
で前記第2の圧電素子を駆動し、縦振動の周期と曲げ振
動の周期とを一致させるようにしている。
At this time, when an alternating signal is applied to the second piezoelectric element so as to be excited by one cycle of vibration that coincides with (substantially coincides with) one cycle of the longitudinal vibration of the vibrating body,
An elliptical motion in the xz plane is generated at a point on the surface of the vibrating body, and a driving force in the x-axis direction (around the y-axis) is obtained. In this case, since the natural frequency of the vibrating body in the z-axis direction is different from the primary natural frequency of the bending vibration in the xz plane, as shown in FIG. The second piezoelectric element is driven in the second mode of the natural frequency with respect to the bending vibration in the direction, so that the period of the longitudinal vibration matches the period of the bending vibration.

【0044】同様にして、前記振動体が振動する縦振動
の振動の1周期と一致(略一致)した1周期の振動で励
振するように前記第3の圧電素子に交番信号を印加する
と、前記振動体の表面上の点にはy−z平面内の楕円運
動が生成され、y軸方向(x軸回り)への駆動力が得ら
れる。この場合、前記振動体のz軸方向における固有振
動数とy−z平面における曲げ振動の固有振動数は異な
るため、図1の(d)に示すように、本実施の形態では
y軸方向の曲げ振動に対する固有振動数の2次モードで
前記第3の圧電素子を駆動することにより、縦振動の周
期と曲げ振動の周期とを一致させるようにしている。
Similarly, when an alternating signal is applied to the third piezoelectric element so as to be excited by one cycle of vibration which coincides with (substantially coincides with) one cycle of the longitudinal vibration of the vibrating body, An elliptical motion in the yz plane is generated at a point on the surface of the vibrating body, and a driving force in the y-axis direction (around the x-axis) is obtained. In this case, since the natural frequency of the vibrating body in the z-axis direction is different from the natural frequency of the bending vibration in the yz plane, in the present embodiment, as shown in FIG. By driving the third piezoelectric element in the secondary mode of the natural frequency with respect to the bending vibration, the period of the longitudinal vibration is made to coincide with the period of the bending vibration.

【0045】すなわち、振動体1の固有振動数に近い周
波数の交番信号、例えば交流電圧を第1の圧電素子、第
2の圧電素子および第3の圧電素子に印加することによ
り、振動体に図1の(b)、(c)、(d)のような固
有振動の縦振動あるいは横(曲げ)振動が励振される。
That is, by applying an alternating signal having a frequency close to the natural frequency of the vibrating body 1, for example, an AC voltage to the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the third piezoelectric element, The longitudinal or transverse (bending) vibration of the natural vibration as shown in (b), (c) and (d) of FIG. 1 is excited.

【0046】そして、前記第1の圧電素子、第2の圧電
素子及び第3の圧電素子の内のいずれか2つに選択的に
交番信号を印加することにより、振動体1の縦振動と、
互いに直交する方向の横(曲げ)振動の2つが組み合わ
さって、振動体1の表面上の点に楕円運動が生成され
る。例えば、(b)と(c)の組み合わせによってx−
z面内の楕円運動が生成される。あるいは(b)と
(d)の組み合わせによってy−z平面内の楕円運動
が、(c)と(d)の組み合わせによってx−y平面内
の楕円運動が生成される。
Then, by selectively applying an alternating signal to any two of the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the third piezoelectric element, the longitudinal vibration of the vibrating body 1 is reduced.
The combination of the two transverse (bending) vibrations in mutually perpendicular directions generates an elliptical motion at a point on the surface of the vibrating body 1. For example, the combination of (b) and (c) makes x-
Elliptical motion in the z-plane is generated. Alternatively, an elliptical motion in the yz plane is generated by a combination of (b) and (d), and an elliptical motion in the xy plane is generated by a combination of (c) and (d).

【0047】従って、振動体のある一部に移動体を圧接
すると、移動体を複数の方向に駆動することができる。
Therefore, when the moving body is pressed against a certain part of the vibrating body, the moving body can be driven in a plurality of directions.

【0048】従来の圧電型アクチュエータの駆動原理
は、振動体を構成する圧電素子の2相の駆動相に位相の
ずれた交番信号を印加することで弾性体の表面の点につ
いて1軸回りの楕円運動を形成するようにしていたが、
本実施の形態では、3相の圧電素子(第1の圧電素子、
第2の圧電素子、第3の圧電素子)を組み合わせること
により、3軸回り(直交する3平面内)の楕円運動を形
成することが可能となり、単一の振動体で直交する3平
面内についての駆動が可能となるという振動型アクチュ
エータの実現に加え、更に小型化を図ることができる。
The driving principle of a conventional piezoelectric actuator is as follows. An ellipse about one axis is applied to a point on the surface of an elastic body by applying an alternating signal having a phase shift to two driving phases of a piezoelectric element constituting a vibrating body. Was trying to form a movement,
In the present embodiment, three-phase piezoelectric elements (first piezoelectric element,
By combining the second piezoelectric element and the third piezoelectric element), it is possible to form an elliptical motion around three axes (within three orthogonal planes), and with a single vibrator in three orthogonal planes. In addition to the realization of the vibration-type actuator that enables the driving of the actuator, further downsizing can be achieved.

【0049】(発明の前提となる技術2)図2は本発明
の前提となる技術2を示す。
(Technique 2 as a premise of the invention) FIG. 2 shows a technology 2 as a premise of the present invention.

【0050】上記した図1に示す前提となる技術1は、
振動型アクチュエータにおける振動体を円柱状としてい
るが、図1の前提となる技術2では、振動体を角柱状と
したもので、角柱形状の弾性体1の側面に圧電素子3を
接着剤により接着している。この前提技術2では、例え
ば角柱形状の弾性体1の隣り合う2側面に横振動(曲げ
振動)を形成する第2の圧電素子と第3の圧電素子を配
置することで、第2の圧電素子と第3の圧電素子を丁度
90度の位相差を有するように配置することができ、ま
た縦振動を形成する第1の圧電素子を残った他の側面に
接着剤により接着するようにしている。
The prerequisite technique 1 shown in FIG.
Although the vibrating body in the vibrating actuator has a cylindrical shape, in the technology 2 which is the premise of FIG. 1, the vibrating body has a prismatic shape, and the piezoelectric element 3 is bonded to a side surface of the prismatic elastic body 1 with an adhesive. doing. In the base technology 2, for example, a second piezoelectric element and a third piezoelectric element that form a lateral vibration (bending vibration) are arranged on two adjacent side surfaces of an elastic body 1 having a prism shape. And the third piezoelectric element can be arranged so as to have a phase difference of exactly 90 degrees, and the first piezoelectric element forming the longitudinal vibration is bonded to the remaining other side surface with an adhesive. .

【0051】この前提技術2においても、第1の圧電素
子、第2の圧電素子及び第3の圧電素子には第1の実施
の形態と同様の交番信号が印加され、第1の圧電素子へ
の交番信号の印加で図2の(b)に示すように振動体は
縦振動し、第2の圧電素子への交番信号の印加で図2の
(c)に示すように振動体はx−z平面内で曲げ振動
し、第3の圧電素子への交番信号の印加で図2の(d)
に示すように振動体はy−z平面内で曲げ振動する。
Also in this prerequisite technique 2, an alternating signal similar to that of the first embodiment is applied to the first piezoelectric element, the second piezoelectric element, and the third piezoelectric element, and is applied to the first piezoelectric element. When the alternating signal is applied, the vibrating body vibrates longitudinally as shown in FIG. 2B, and when the alternating signal is applied to the second piezoelectric element, the vibrating body becomes x-as shown in FIG. 2C. It bends and vibrates in the z-plane, and the alternating signal is applied to the third piezoelectric element.
As shown in (1), the vibrating body bends and vibrates in the yz plane.

【0052】したがって、前提技術1と同様に、これら
3通りの振動の内の2つの組み合わせにより、互いに直
交する3平面内での駆動力が得られることになる。
Therefore, as in the case of the first base technology, a driving force in three planes orthogonal to each other can be obtained by combining two of these three types of vibration.

【0053】この前提技術2では、角柱状の側面に圧電
素子を貼り付けることで振動体が得られるので、振動体
の製作が容易で、しかも曲げ振動用の2つの圧電素子を
隣り合う側面に貼り付けるだけで両圧電素子の位置(位
相差)を規定することができる。
In the second prior art, the vibrating body can be obtained by attaching the piezoelectric element to the prismatic side surface, so that the vibrating body can be easily manufactured, and two piezoelectric elements for bending vibration can be attached to the adjacent side surface. The position (phase difference) of both piezoelectric elements can be defined only by pasting.

【0054】上記した前提技術1及び前提技術2におい
ては、振動体を固定とすれば、前記振動体の駆動面に加
圧接触する接触部材(図中破線に示す)を移動体として
直交3軸方向へ駆動力を与えることができ、逆に前記接
触体を固定とすれば、前記振動体に前記接触体に対して
直交する3軸方向へ駆動力を与えることができる。
In the above-described base technology 1 and base technology 2, if the vibrating body is fixed, the contact member (indicated by a broken line in the drawing) which comes into pressure contact with the driving surface of the vibrating body is used as a moving body and the three orthogonal axes are used. The driving force can be applied in the direction, and conversely, if the contact body is fixed, the driving force can be applied to the vibrating body in three axial directions orthogonal to the contact body.

【0055】(発明の前提となる技術3)図3は発明の
前提となる技術3を示す。
(Technology 3 as a premise of the invention) FIG. 3 shows a technology 3 as a premise of the invention.

【0056】この前提技術3の振動型アクチュエータに
おける振動体の基本的な構成は、図1に示す前提技術1
と同様であって、内径部にめねじ部が形成された頭部弾
性体4と、中心部に穴が形成された中間弾性体5aと後
部弾性体5bの間にそれぞれ圧電素子を配置し、後部弾
性体5b側から挿入した中心軸部材をなす締結ボルト6
を頭部弾性体4のめねじ部に螺着することにより、頭部
弾性体4と中間弾性体5aとの間、中間弾性体5aと後
部弾性体5bとの間にそれぞれ圧電素子3を挟持して一
体的に連結されて形成されている。
The basic structure of the vibrating body in the vibration type actuator according to the prior art 3 is based on the first prior art shown in FIG.
A piezoelectric element is arranged between the head elastic body 4 having a female thread formed in the inner diameter part, the intermediate elastic body 5a having a hole formed in the center part, and the rear elastic body 5b. Fastening bolt 6 forming a central shaft member inserted from the rear elastic body 5b side
Is screwed into the female thread portion of the head elastic body 4 to sandwich the piezoelectric element 3 between the head elastic body 4 and the intermediate elastic body 5a and between the intermediate elastic body 5a and the rear elastic body 5b. And are integrally connected.

【0057】この前提技術3において、頭部弾性体4と
中間弾性体5aとの間に配置される圧電素子3は、振動
体に縦振動を励起する第1の圧電素子であり、また中間
弾性体5aと後部弾性体5bとの間に配置される圧電素
子3は、x−z平面内での曲げ振動を形成する第2の圧
電素子と、y−z平面内での曲げ振動を形成する第3の
圧電素子であって、前記第2の圧電素子と前記第3の圧
電素子は位置的に90°の位相差を有して配置されてい
る。
In the base technology 3, the piezoelectric element 3 disposed between the head elastic body 4 and the intermediate elastic body 5a is a first piezoelectric element that excites a longitudinal vibration to the vibrating body. The piezoelectric element 3 arranged between the body 5a and the rear elastic body 5b forms a second piezoelectric element that forms bending vibration in the xz plane and forms a bending vibration in yz plane. A third piezoelectric element, wherein the second piezoelectric element and the third piezoelectric element are disposed with a phase difference of 90 ° in position.

【0058】また、頭部弾性体4の先端部は、球体形状
の移動体2と接触する軸線に対して斜めの内周面がテー
パー面に形成されている。
The distal end of the head elastic body 4 has a tapered inner peripheral surface that is oblique with respect to the axis that comes into contact with the spherical moving body 2.

【0059】したがって、この前提技術3においても、
上記した前提技術1と同様に、振動体に形成される縦振
動、2方向の曲げ振動のうち、2つの振動を組み合わせ
ることによって、球体形状の移動体2をx軸、y軸、z
軸周りにそれぞれ回転させることができる。
Therefore, in this base technology 3,
As in the above-described base technology 1, by combining two vibrations of the longitudinal vibration and the two-direction bending vibration formed in the vibrating body, the spherical moving body 2 can be moved along the x-axis, the y-axis, and the z-axis.
Each can be rotated about an axis.

【0060】例えば、図1の(c)と(d)の組み合わ
せによってz軸周りに、(b)と(c)の組み合わせに
よってy軸周りに、(b)と(d)の組み合わせによっ
てx軸周りに移動体2を回転させることができ、移動体
2は、互いに直交する3軸周りに回転できる。
For example, the combination of (c) and (d) in FIG. 1 is around the z-axis, the combination of (b) and (c) is around the y-axis, and the combination of (b) and (d) is the x-axis. The moving body 2 can be rotated around, and the moving body 2 can rotate around three axes orthogonal to each other.

【0061】(発明の前提となる技術4)図4は発明の
前提となる技術4を示す。
(Technology 4 as a Premise of the Invention) FIG. 4 shows a technology 4 as a premise of the invention.

【0062】この前提技術4の振動型アクチュエータに
おける振動体の基本的構成は図3に示す前提技術3と同
様で、頭部4aに形成される直交3平面内の楕円運動で
駆動される移動体2を平板状としている点が前提技術3
と異なる。
The basic structure of the vibrating body in the vibration type actuator of the prerequisite technology 4 is the same as that of the prerequisite technology 3 shown in FIG. 3, and is a moving body driven by elliptical motion in three orthogonal planes formed on the head 4a. Base technology 3 is that 2 is flat
And different.

【0063】この前提技術4では、頭部弾性体4の頭部
4aに移動体2を圧接することで、移動体2はx軸方
向、y軸方向およびz軸周りに運動する。例えば、第1
の圧電素子を駆動して形成されるz方向の縦振動と、第
2の圧電素子を駆動して形成されるx−z平面内の横振
動とを約90゜位相差を有して励起すると、振動体の頭
部4aにはx−z面内の楕円運動が生じ、頭部4aに接
触した移動体2はx軸方向に直進運動する。
In the base technology 4, when the moving body 2 is pressed against the head 4a of the head elastic body 4, the moving body 2 moves in the x-axis direction, the y-axis direction, and around the z-axis. For example, the first
When a longitudinal vibration in the z direction formed by driving the piezoelectric element and a transverse vibration in the xz plane formed by driving the second piezoelectric element are excited with a phase difference of about 90 °, The head 4a of the vibrator generates an elliptical motion in the xz plane, and the moving body 2 in contact with the head 4a moves straight in the x-axis direction.

【0064】また、z方向の縦振動とy−z平面内の横
振動を位相を約90゜違えて励起すると、頭部4aの端
部の点にはy−z面内の楕円運動が生じ、頭部4aに接
触した移動体2はy軸方向に直進運動する。
When the longitudinal vibration in the z direction and the transverse vibration in the yz plane are excited with a phase difference of about 90 °, an elliptic motion in the yz plane occurs at the end point of the head 4a. The moving body 2 in contact with the head 4a moves straight in the y-axis direction.

【0065】さらに、x−z平面内の横振動とy−z平
面内の横振動を約90゜の位相差を有して励起すると、
頭部4aにはxy面内の楕円運動が生じ、頭部4aに接
触した移動体2はz軸周りに回転する。
Further, when the transverse vibration in the xz plane and the transverse vibration in the yz plane are excited with a phase difference of about 90 °,
An elliptical motion in the xy plane is generated in the head 4a, and the moving body 2 in contact with the head 4a rotates around the z-axis.

【0066】以上が本発明の前提となるいくつかの技術
であり、以下に本発明の実施の形態を説明する。
The above are some of the techniques that are the premise of the present invention. Embodiments of the present invention will be described below.

【0067】(第1の実施の形態)図5は本発明の第1
の実施の形態を示す。
(First Embodiment) FIG. 5 shows a first embodiment of the present invention.
An embodiment will be described.

【0068】本実施の形態は、図3に示す前提技術3の
振動型アクチュエータにおける振動体に対して球体形状
の移動体2を永久磁石7の磁力により吸引加圧するよう
にしたもので、頭部弾性体4の先端凹部4b内に永久磁
石7を設けるようにしている。
In this embodiment, the spherical moving body 2 is attracted and pressed by the magnetic force of the permanent magnet 7 to the vibrating body in the vibration type actuator of the prior art 3 shown in FIG. The permanent magnet 7 is provided in the concave end 4b of the elastic body 4.

【0069】(第2の実施の形態)図6は第2の実施の
形態を示す。
(Second Embodiment) FIG. 6 shows a second embodiment.

【0070】本実施の形態は、図3に示す前提技術3の
振動型アクチュエータにおける振動体に対して球体形状
の移動体2を電磁石の磁力により吸引加圧するようにし
たもので、頭部弾性体4の外周部に設けた凹溝4c内に
コイル8を配置し、コイル8に通電することにより電磁
石を構成し、この磁力によって移動体2を頭部弾性体4
に吸引加圧する。コイル8は振動体の周囲に配置された
支持部材30に取り付けられ、また振動体から延びる支
持板9の外端部が支持部材30に取り付けられている。
In the present embodiment, the spherical moving body 2 is attracted and pressed by the magnetic force of the electromagnet to the vibrating body in the vibration type actuator of the prior art 3 shown in FIG. The coil 8 is arranged in a concave groove 4c provided on the outer periphery of the coil 4 and an electromagnet is formed by energizing the coil 8. The magnetic force causes the moving body 2 to move the head elastic body 4
And apply suction pressure. The coil 8 is attached to a support member 30 arranged around the vibrator, and the outer end of a support plate 9 extending from the vibrator is attached to the support member 30.

【0071】なお、コイル8は磁気回路を構成可能であ
れば、振動体の周囲のいかなる場所に配置されていても
よい。
The coil 8 may be arranged at any place around the vibrating body as long as it can form a magnetic circuit.

【0072】(第3の実施の形態)図7は本発明の第3
の実施の形態を示す。
(Third Embodiment) FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
An embodiment will be described.

【0073】本実施の形態は、図1に示す第1の実施の
形態における振動型アクチュエータの振動体に対する球
体形状の移動体2の接触性の改善を図るもので、頭部弾
性体4の先端凹部4b内に、移動体2の接触部近傍に配
した弾性材料で形成された当接体10を配置し、移動体
2と頭部弾性体4の接触領域の増加を図っている。
This embodiment is intended to improve the contact property of the spherical moving body 2 with the vibrating body of the vibrating actuator in the first embodiment shown in FIG. A contact body 10 made of an elastic material disposed near the contact portion of the moving body 2 is disposed in the concave portion 4b to increase the contact area between the moving body 2 and the head elastic body 4.

【0074】このため、振動体に対する移動体2の接触
が安定し、出力トルクが増し、また、部品加工時の加工
誤差の許容範囲を広げることができる。
For this reason, the contact of the moving body 2 with the vibrating body is stabilized, the output torque is increased, and the allowable range of the processing error at the time of processing the parts can be expanded.

【0075】(第4の実施の形態)図8は本発明の第4
の実施の形態を示す。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
An embodiment will be described.

【0076】本実施の形態は、第3の実施の形態と同様
に、図1に示す第1の実施の形態における振動型アクチ
ュエータの振動体に対する球体形状の移動体2の接触性
の改善を図るもので、振動体における頭部弾性体4の先
端凹部4bをばね性を有する筒状のつば部11により形
成している。
In the present embodiment, similarly to the third embodiment, the contact property of the spherical moving body 2 with the vibrating body of the vibration type actuator in the first embodiment shown in FIG. 1 is improved. In the vibrating body, the distal end recess 4b of the head elastic body 4 is formed by a cylindrical flange 11 having spring properties.

【0077】本実施の形態では、不図示の加圧手段によ
り移動体2がばね性を有するつば部11によってある程
度の弾性力をもって接触するので、移動体2の球面に対
するつば部11の接触面積が増大し、移動体2の接触性
が安定することとなり、出力トルクが増し、また部品加
工時の加工誤差の許容範囲を広げることができる。
In the present embodiment, the moving body 2 comes into contact with the spring 11 with a certain elastic force by the pressurizing means (not shown), so that the contact area of the flange 11 with the spherical surface of the moving body 2 is reduced. As a result, the contact property of the moving body 2 becomes stable, the output torque increases, and the allowable range of a processing error at the time of component processing can be expanded.

【0078】(第5の実施の形態)図9、図10、図1
1は本発明の第5の実施の形態を示す。
(Fifth Embodiment) FIGS. 9, 10, and 1
1 shows a fifth embodiment of the present invention.

【0079】本実施の形態は、円柱形状の振動体の具体
的構成を示し、頭部弾性体4の後に第1弾性体5cを直
接配置し、第1弾性体5cと第2弾性体5dとの間に縦
振動を励起するための圧電素子板3a,3bと、振動検
出のための圧電素子板3cと、中央部9aが電極板とし
て圧電素子板3aに接触する機能を兼用する支持板9
と、電極板12z,12sz,13とが配置される。ま
た第2弾性体5dと第3弾性体5eとの間に、横振動
(曲げ振動)を励起する圧電素子板3e,3fと3g,
3h、振動検出のための圧電素子板3dと3i、電極板
12SA,12A,12SB,12B,13とシート1
4が配置される。そして、頭部弾性体4の内径部のめね
じ部に締結ボルト6の先端ねじ部が螺合することによ
り、頭部弾性体4、第1弾性体5c、第2弾性体5d、
第3弾性体5e、圧電素子板3a〜3i、電極板12、
13およびシート14が図示の配列で一体的に挟持さ
れ、振動体を構成している。なお、電極板13はグラン
ド電極である。
This embodiment shows a specific configuration of a columnar vibrating body, in which a first elastic body 5c is directly disposed after a head elastic body 4, and a first elastic body 5c and a second elastic body 5d are formed. The piezoelectric element plates 3a and 3b for exciting longitudinal vibration between them, the piezoelectric element plate 3c for detecting vibration, and the support plate 9 also having a function that the central part 9a is in contact with the piezoelectric element plate 3a as an electrode plate.
And the electrode plates 12z, 12sz, 13 are arranged. Further, between the second elastic body 5d and the third elastic body 5e, piezoelectric element plates 3e, 3f and 3g for exciting transverse vibration (bending vibration) are provided.
3h, piezoelectric element plates 3d and 3i for detecting vibration, electrode plates 12SA, 12A, 12SB, 12B, 13 and sheet 1
4 are arranged. Then, by screwing the distal end thread portion of the fastening bolt 6 into the female thread portion of the inner diameter portion of the head elastic body 4, the head elastic body 4, the first elastic body 5c, the second elastic body 5d,
Third elastic body 5e, piezoelectric element plates 3a to 3i, electrode plate 12,
The sheet 13 and the sheet 14 are integrally held in the arrangement shown in the figure to form a vibrating body. The electrode plate 13 is a ground electrode.

【0080】ここで、支持板9は中央の電極板部9aか
ら径方向に延出した腕部が、図11に示す固定部30に
固定されることにより振動体を支持するようにしてい
る。なお、振動体自体の固有振動に影響を与えないので
あれば、支持板9は板以外の形状でもよい。勿論電極板
を兼用するものでなくてもよい。
Here, the support plate 9 supports the vibrating body by fixing an arm extending radially from the central electrode plate 9a to a fixing portion 30 shown in FIG. Note that the support plate 9 may have a shape other than the plate as long as it does not affect the natural vibration of the vibrator itself. Of course, it is not necessary that the electrode plate also serves as the electrode plate.

【0081】さらに、圧電素子板3d,3e,3fと、
圧電素子板3g,3h,3iとは左右が逆極性を有する
ように分極されていて、曲げ方向に90°の位相差を有
して配置されている。なお、シート14は絶縁性を有
し、シート14の両側に配置される第2弾性体5dと電
極板12、あるいは第3弾性体5eと電極板12が電気
的に独立となるようにしている。
Further, the piezoelectric element plates 3d, 3e, 3f,
The left and right sides of the piezoelectric element plates 3g, 3h, and 3i are polarized so as to have opposite polarities, and are arranged with a phase difference of 90 ° in the bending direction. The sheet 14 has an insulating property, and the second elastic body 5d and the electrode plate 12 or the third elastic body 5e and the electrode plate 12 disposed on both sides of the sheet 14 are electrically independent. .

【0082】このように構成された振動体に対し、後述
の図19に示す駆動回路より、例えば、圧電素子板3
a,3bが挟む電極板12(12Z)に振動体の固有振
動数に近い周波数の交流電圧を入力すると、これらの圧
電素子板3a,3bが厚さ方向に伸びと縮みを繰り返
し、振動体に縦振動を励振する。また、圧電素子板3c
は、圧電素子板3a,3bにより励振された縦振動によ
って歪み、起電力を発生する。この際、圧電素子板3c
に接する電極板12(12SZ)から取り出される交流
電圧は振動検出用として用いられる。
For the vibrating body thus configured, a driving circuit shown in FIG.
When an AC voltage having a frequency close to the natural frequency of the vibrating body is input to the electrode plate 12 (12Z) sandwiched between the a and 3b, the piezoelectric element plates 3a and 3b repeatedly expand and contract in the thickness direction, and the Excludes longitudinal vibration. Also, the piezoelectric element plate 3c
Is distorted by longitudinal vibration excited by the piezoelectric element plates 3a and 3b, and generates an electromotive force. At this time, the piezoelectric element plate 3c
The AC voltage taken out from the electrode plate 12 (12SZ) in contact with is used for vibration detection.

【0083】圧電素子板3e,3fが挟む電極板12
(12A)に振動体の固有振動数に近い周波数の交流電
圧を入力すると、これらの圧電素子板3e,3fが直径
部分を挟んだ両側の部分が厚さ方向に伸びと縮みを交互
に繰り返し、振動体に横振動を励振する。
The electrode plate 12 sandwiched between the piezoelectric element plates 3e and 3f
When an AC voltage having a frequency close to the natural frequency of the vibrating body is input to (12A), these piezoelectric element plates 3e and 3f alternately expand and contract in the thickness direction on both sides of the diameter portion, and Excitation of transverse vibration to the vibrator.

【0084】また、圧電素子板3dは、圧電素子板3
e、3fにより励振された振動体の横振動によって歪
み、起電力を発生する。この際、圧電素子板3dに接す
る電極板12(12SA)から取り出される交流電圧
は、振動検出用として用いられる。圧電素子板3d、3
eと位置的に90°の位相差を有して配置されている圧
電素子板3g、3hが挟む電極板12(12B)に振動
体の固有振動数に近い周波数の交流電圧を入力すると、
これらの圧電素子板3g、3hが直径部分を挟んだ両側
の部分が厚さ方向に伸びと縮みを繰り返し、振動体に横
振動(曲げ振動)を励振する。また、圧電素子板3i
は、圧電素子板3g、3hにより励振された振動体の縦
振動によって歪み、起電力を発生する。この際、圧電素
子板3iに接する電極板12(12SB)から取り出さ
れる交流電圧は、振動検出用として用いられる。
Further, the piezoelectric element plate 3d is
e) Distortion is caused by the lateral vibration of the vibrating body excited by 3f, and an electromotive force is generated. At this time, the AC voltage extracted from the electrode plate 12 (12SA) in contact with the piezoelectric element plate 3d is used for detecting vibration. Piezoelectric element plates 3d, 3
When an AC voltage having a frequency close to the natural frequency of the vibrating body is input to the electrode plate 12 (12B) sandwiched between the piezoelectric element plates 3g and 3h arranged with a phase difference of 90 ° relative to e,
The portions on both sides of the piezoelectric element plates 3g and 3h across the diameter portion repeatedly expand and contract in the thickness direction, and excite transverse vibration (bending vibration) to the vibrating body. Also, the piezoelectric element plate 3i
Are distorted by longitudinal vibration of the vibrating body excited by the piezoelectric element plates 3g and 3h, and generate an electromotive force. At this time, the AC voltage extracted from the electrode plate 12 (12SB) in contact with the piezoelectric element plate 3i is used for detecting vibration.

【0085】また、縦振動を励振する圧電素子板3a〜
3cの位置は、縦振動1次モードの節となる位置であ
る。さらに、横振動を励振する圧電素子板3d〜3iの
位置は、横振動2次モードの腹となる位置である。
The piezoelectric element plates 3a to 3c for exciting the longitudinal vibration
The position of 3c is a position serving as a node in the first mode of longitudinal vibration. Further, the positions of the piezoelectric element plates 3d to 3i that excite the lateral vibration are positions that are antinodes of the secondary mode of the lateral vibration.

【0086】一方、頭部弾性体4の外周部に形成された
くびれ部(凹部)4cにより、固有振動の振幅が拡大
し、固有振動数を低く抑えることができる。また、振動
体の中心軸6に施されたくびれ部(凹部)6aにより、
主に縦振動の固有振動数を低く抑えることができる。
On the other hand, the constricted portion (recess) 4c formed on the outer peripheral portion of the head elastic body 4 enlarges the amplitude of the natural vibration, and can suppress the natural frequency low. In addition, a constricted portion (recess) 6 a provided on the central axis 6 of the vibrating body allows
Mainly, the natural frequency of longitudinal vibration can be kept low.

【0087】図19は上記した振動体を駆動制御する駆
動回路を示すブロック図である。101はシステム全体
をコントロールするCPUで、102は発振器、103
は移相器、104は選択切り替えスイッチである。10
5は駆動波形を作る出力回路で、図20に示す回路にょ
り構成されている。出力回路105Z、105A、10
5Bはそれぞれ電極板12Z、12A、12Bと接続さ
れ、圧電素子3aと3b、3eと3f、3gと3hに交
流電圧(交番信号)を印加する。これらの圧電素子は、
Z軸方向の縦振動、Z−X平面内の横(曲げ)振動、Z
−Y平面内の横(曲げ)振動をそれぞれ励振する。
FIG. 19 is a block diagram showing a driving circuit for driving and controlling the above-mentioned vibrating body. 101 is a CPU for controlling the whole system, 102 is an oscillator, 103
Is a phase shifter, and 104 is a selection switch. 10
Reference numeral 5 denotes an output circuit for generating a drive waveform, which is configured in accordance with the circuit shown in FIG. Output circuits 105Z, 105A, 10
5B is connected to the electrode plates 12Z, 12A and 12B, respectively, and applies an AC voltage (alternating signal) to the piezoelectric elements 3a and 3b, 3e and 3f, 3g and 3h. These piezoelectric elements are
Longitudinal vibration in the Z-axis direction, transverse (bending) vibration in the ZX plane, Z
-Excite lateral (bending) vibration in the Y plane.

【0088】選択切り替えスイッチ104はCPU10
1からの指令に基づいて、Z,A,Bの3つの出力から
2つを選択し、発振器102および移相器103からの
2つの信号を出力する。これにより、3軸の回転のうち
1軸を選択することができることになる。
The selection switch 104 is connected to the CPU 10
Based on the command from 1, two of the three outputs Z, A, and B are selected, and two signals from the oscillator 102 and the phase shifter 103 are output. As a result, one of the three rotations can be selected.

【0089】107はパルス幅を制御するパルス幅制御
回路で、圧電素子に印加される交流電圧の振幅を制御す
ることができる。パルス幅により印加電圧をそれぞれ個
別独立に変えることで楕円軌跡の縦横比(長軸と短軸の
比)を変えることができる。発振器102の発信周波数
を振動体の固有振動数に近づけたり、遠ざけたりして振
動体の振幅を変え、楕円軌跡の大きさを変えることがで
きる。
A pulse width control circuit 107 controls the pulse width, and can control the amplitude of the AC voltage applied to the piezoelectric element. The aspect ratio (the ratio between the long axis and the short axis) of the elliptical locus can be changed by changing the applied voltage individually and independently according to the pulse width. The amplitude of the vibrating body can be changed by moving the oscillation frequency of the oscillator 102 closer to or away from the natural frequency of the vibrating body, and the size of the elliptical locus can be changed.

【0090】圧電素子板3c,3d,3iで発生するZ
軸方向の縦振動、Z−X平面内の横(曲げ振動)、Z−
Y平面内の横(曲げ)振動、それぞれの振動振幅に応じ
た電圧は電極板12SZ、12SA、12SBを通じて
検出回路106からそれぞれの振幅、位相の情報がCP
Uに入力される。
Z generated by the piezoelectric element plates 3c, 3d, 3i
Axial longitudinal vibration, horizontal (bending vibration) in the ZX plane, Z-
The lateral (bending) vibration in the Y plane and the voltage corresponding to the vibration amplitude are output from the detection circuit 106 through the electrode plates 12SZ, 12SA, and 12SB.
Input to U.

【0091】これらの情報に基づき、パルス幅制御回路
107、移相器103、発振器102をCP101でコ
ントロールすることで、楕円軌跡を任意の形状に制御す
ることができる。
By controlling the pulse width control circuit 107, the phase shifter 103, and the oscillator 102 with the CP 101 based on these information, the elliptical locus can be controlled to an arbitrary shape.

【0092】このような制御を行うことにより、以下の
ことが可能となる。
By performing such control, the following becomes possible.

【0093】1:振動体の送り方向速度分布が変わるの
で、移動体の速度を変えることができる。
1: Since the speed distribution in the feed direction of the vibrating body changes, the speed of the moving body can be changed.

【0094】2:摩擦力分布が変わるので、最も摺動損
の少ない楕円軌跡をつくることができる。例えば楕円軌
跡の傾きについては、移動体の球面に対して楕円の軸が
直交するように制御すれば良い。具体的には、図3に示
した弾性体4の内周面(軸線に対して斜めに形成されて
いる)の放線方向に楕円軌跡を発生させて、効率向上を
図ることができる。
2: Since the frictional force distribution changes, an elliptical locus with the least sliding loss can be created. For example, the inclination of the elliptical locus may be controlled so that the axis of the ellipse is orthogonal to the spherical surface of the moving object. Specifically, an elliptical trajectory is generated in the radial direction of the inner peripheral surface (formed obliquely with respect to the axis) of the elastic body 4 shown in FIG. 3 to improve the efficiency.

【0095】あるいは、不図示の回転検出計と電力計の
信号をフィードバックして、最も効率の楕円軌跡の状態
で駆動することもできる。
Alternatively, it is also possible to feed back the signals of a rotation detector and a wattmeter (not shown) to drive in a state of an elliptical locus with the highest efficiency.

【0096】3:振動体と移動体との当たり方(法線方
向の変位と速度)も変わるので、最も衝撃の少ない接触
の仕方、あるいは鳴き等の異常なノイズを発生しない楕
円軌跡とすることもできる。
3: Since the way of contact between the vibrating body and the moving body (displacement and velocity in the normal direction) also changes, an elliptical trajectory that minimizes impact or generates no abnormal noise such as squealing is used. Can also.

【0097】(第6の実施の形態)図12は本発明の第
6の実施の形態を示す。
(Sixth Embodiment) FIG. 12 shows a sixth embodiment of the present invention.

【0098】本実施の形態は、例えば図11に示す支持
板9を有する振動体を、例えば任意の方向に移動可能な
支持台15を介して支持するようにしてものである。支
持台15は円筒形状であり、ロボットアーム等に取り付
けられることにより、多自由度振動型アクチュエータを
多自由度運動できる関節として利用できる。
In the present embodiment, for example, a vibrating body having a support plate 9 shown in FIG. 11 is supported via a support 15 movable in any direction, for example. The support base 15 has a cylindrical shape, and can be used as a joint capable of moving the multi-degree-of-freedom vibration type actuator by being attached to a robot arm or the like.

【0099】(第7の実施の形態)図13は本発明の第
7の実施の形態を示す。
(Seventh Embodiment) FIG. 13 shows a seventh embodiment of the present invention.

【0100】本実施の形態は、前述した各実施の形態及
び後述する図21〜図27も含めた各実施の形態の振動
型アクチュエータ40を直列に2つ接続したものを操作
腕として左右に設け、制御システム41を介して操作用
グローブ16により遠隔操作するようにしたもので、人
の関節の角変位を読み取れるようになっている操作用グ
ローブ16と制御システム41の組み合わせでアクチュ
エータを駆動する遠隔操作システムは公知なので、ここ
ではこれらの構成の説明については省略する。本実施の
形態の操作腕は、手元側の振動型アクチュエータ40の
移動体42として球体形状のものを使用して、先端側の
振動型アクチュエータ40の後端部に取り付け、この先
端側の振動型アクチュエータ40の移動体43として操
作指部分を有する棒状(振動体の頭部弾性体部分との接
触部は球面)のものを使用しており、移動体42、43
はヒトの関節と対応した位置に取り付けられ、人の運動
に対応した遠隔操作機械(ロボット)を実現できる。な
お、遠隔操作機械とは、ヒトの動きに対応して動作する
機械である。
In this embodiment, two vibration-type actuators 40 of the embodiments described above and FIGS. 21 to 27 which will be described later are connected in series as operation arms on the left and right sides. , Which is remotely operated by the operation glove 16 via the control system 41, and which drives an actuator by a combination of the operation glove 16 and the control system 41 capable of reading the angular displacement of a human joint. Since the operation system is publicly known, the description of these components is omitted here. The operating arm of the present embodiment uses a spherical body as the moving body 42 of the vibrating actuator 40 on the hand side, and is attached to the rear end of the vibrating actuator 40 on the distal end side. As the moving body 43 of the actuator 40, a rod-shaped one having an operation finger portion (the contact portion with the head elastic body portion of the vibrating body) is used, and the moving bodies 42 and 43 are used.
Is mounted at a position corresponding to a human joint, and a remote control machine (robot) corresponding to human movement can be realized. Note that the remote control machine is a machine that operates in response to the movement of a person.

【0101】このような遠隔操作機械は、腹腔鏡下手術
やマイクロサージェリーに用いることもできる。腹腔鏡
下手術とは患者の体を切開することなく、体内に挿入さ
れた内視鏡と鉗子によって行われる手術である。
Such a remote control machine can be used for laparoscopic surgery and microsurgery. Laparoscopic surgery is an operation performed with an endoscope and forceps inserted into the body without incising the patient's body.

【0102】本実施の形態をこれに使用することによ
り、人の手を入れることのできない患者の腹部の内部
で、人の手の複雑な動きを実現できるので、これまでの
腹腔鏡下手術よりも緻密な手術を行うことができる。な
お、マイクロサージェリーとは、微細な生体組織に対し
て行う、細かい操作を伴う手術であり、現在は顕微鏡下
で直接人の手によって行われている。遠隔操作機械を用
いて術者側のスケールと機械側のスケールを調節するこ
とで、人の手のスケールでは困難である細かい操作を容
易に行うことができる。
By using the present embodiment for this, complicated movements of the human hand can be realized inside the abdomen of the patient who cannot access the human hand. Even fine surgery can be performed. The microsurgery is an operation involving a fine operation performed on a fine living tissue, and is currently performed by a human hand directly under a microscope. By adjusting the scale on the operator side and the scale on the machine side using a remote control machine, it is possible to easily perform fine operations that are difficult with a human hand scale.

【0103】(第8の実施の形態)図14は第8の実施
の形態を示す。
(Eighth Embodiment) FIG. 14 shows an eighth embodiment.

【0104】本実施の形態は、前述した各実施の形態及
び後述する図21〜図27も含めた各実施の形態の振動
型アクチュエータ(多自由度振動型アクチュエータ)5
0をシャーシ17に複数取り付け、また移動体として球
体を用いることにより、X−Y平面内を任意に移動でき
るようにしたもので、並進および回転をすることができ
るようにしている。なお、図14では、多自由度振動型
アクチュエータ50の移動体2が不図示の床と接触する
ようにしているが、逆に高所等に配置したレールの下面
に接触させ、懸垂型の移動機構とすることもできる。
In this embodiment, the vibration-type actuator (multi-degree-of-freedom vibration-type actuator) 5 according to each of the embodiments described above and FIGS.
By mounting a plurality of 0s on the chassis 17 and using a sphere as a moving body, the moving body can be arbitrarily moved in the XY plane, so that translation and rotation can be performed. In FIG. 14, the moving body 2 of the multi-degree-of-freedom vibration type actuator 50 is configured to contact a floor (not shown). It can also be a mechanism.

【0105】(第9の実施の形態)図15は本発明の第
9の実施の形態を示す。
(Ninth Embodiment) FIG. 15 shows a ninth embodiment of the present invention.

【0106】本実施の形態は、前述した各実施の形態及
び後述する図21〜図27も含めた各実施の形態の振動
型アクチュエータ(多自由度振動型アクチュエータ)6
0の球体形状の移動体2内にカメラ18を配置し、監視
カメラやコンピュータへの入力用の撮影装置としたもの
である。
In this embodiment, the vibration-type actuator (multi-degree-of-freedom vibration-type actuator) 6 according to each of the embodiments described above and FIGS.
A camera 18 is arranged in the moving body 2 having a spherical shape of 0 to provide a monitoring camera or a photographing device for input to a computer.

【0107】[第10の実施の形態]図21は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造及び駆動原理を示し
ている。単一の振動体100としての円柱形状の弾性体
101,102の間に、図21(b)に示すように4分
割に分極された電気−機械エネルギ−変換素子としての
圧電素子103(同じ位相で4分割に分極された複数枚
の圧電素子板が積層されてブロック化されている)が挟
持固定されている。この圧電素子103には各分極領域
ごとに独立に駆動のための交番信号(電圧)を印加でき
るようになっている。なお、振動体100の移動体10
2との接触部(駆動部)となる内周面100aは軸線に
対して斜めに形成され、球状の移動体102が若干内部
に入り込むようにしている。
[Tenth Embodiment] FIG. 21 shows the structure and driving principle of a vibration type actuator according to this embodiment. As shown in FIG. 21B, a piezoelectric element 103 as an electro-mechanical energy conversion element (having the same phase) is polarized into four parts between cylindrical elastic bodies 101 and 102 as a single vibrating body 100. , A plurality of piezoelectric element plates which are polarized into four parts are stacked and blocked). An alternating signal (voltage) for driving can be applied to the piezoelectric element 103 independently for each polarization region. The moving body 10 of the vibrating body 100
The inner peripheral surface 100a serving as a contact portion (drive portion) with the second member 2 is formed obliquely with respect to the axis so that the spherical moving body 102 slightly enters the inside.

【0108】圧電素子103の各分極領域A〜Dは同極
性に分極されており、振動体100をZ軸方向に変位さ
せるためには、 VA =VB =VC =VD =sin ωt VA =VC =sin ωt、又はVB =VD =sin ωt の交番信号を供給する。
[0108] Each polarized regions A~D of the piezoelectric element 103 is polarized in the same polarity, the vibrating body 100 to displace in the Z-axis direction, V A = V B = V C = V D = sin ωt An alternating signal of V A = V C = sin ωt or V B = V D = sin ωt is provided.

【0109】一方、振動体100をX軸方向(Z−X平
面内で曲げ振動)に変位させるためには、 VA =sin ωt,VC =−sin ωt もしくは VA =cos ωt,VC =−cos ωt の交番信号を供給する。
[0109] On the other hand, in order to displace the vibration body 100 X-axis direction (bending vibration in Z-X plane) is, V A = sin ωt, V C = -sin ωt or V A = cos ωt, V C = −cos ωt.

【0110】更に、振動体100をY軸方向(Z−Y平
面内で曲げ振動)に変位させるためには、 VB =sin ωt,VD =−sin ωt もしくは VB =cos ωt,VD =−cos ωt の交番信号を供給する。
Further, in order to displace the vibrating body 100 in the Y-axis direction (bending vibration in the ZY plane), V B = sin ωt, V D = −sin ωt or V B = cos ωt, V D = −cos ωt.

【0111】それによって、図21(a)に示したよう
に、Z軸方向、X軸方向、Y軸方向の変位となる。な
お、Z軸方向の振動を1次モードとし、X軸方向及びY
軸方向の振動を2次モードとすることにより、各軸方向
の振動を共振させている。
As a result, as shown in FIG. 21 (a), displacement occurs in the Z-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction. In addition, the vibration in the Z-axis direction is set to the primary mode,
By setting the vibration in the axial direction to the secondary mode, the vibration in each axial direction is resonated.

【0112】なお、周溝を形成することにより剛性を小
さくした第1の部分101aは、X軸方向及びY軸方向
の振動での節の位置として、曲げ(屈曲)の変位拡大と
しての役目を果たす。
The first portion 101a, whose rigidity is reduced by forming the circumferential groove, serves as a node position in the vibrations in the X-axis direction and the Y-axis direction, and serves as a displacement (bending) displacement expansion. Fulfill.

【0113】また、周溝を形成することにより剛性を小
さくした第2の部分101bは、Z軸方向の振動での節
の位置として、縦の変位拡大としての役目を果たす。
The second portion 101b, whose rigidity is reduced by forming a circumferential groove, serves as a position of a node in the vibration in the Z-axis direction and serves as a longitudinal displacement enlargement.

【0114】図21の実施の形態は、前述した第1〜第
13の実施の形態のように、縦振動専用の電気−機械エ
ネルギー変換素子を必要とせず、基本的には複数の分極
領域へ選択的に交番信号を供給することによって、3軸
方向への振動体100の変位を可能としている。
The embodiment shown in FIG. 21 does not require an electro-mechanical energy conversion element dedicated to longitudinal vibration as in the first to thirteenth embodiments, and basically includes a plurality of polarization regions. By selectively supplying an alternating signal, the vibrating body 100 can be displaced in three axial directions.

【0115】次に球状の移動体102を各軸回りに回転
させるための交番信号の供給について説明する。
Next, supply of an alternating signal for rotating the spherical moving body 102 around each axis will be described.

【0116】X軸回りに移動体102を回転させる場合
には、Z軸方向の変位とY軸方向の変位を、例えば90
°の位相差をもって与える。
To rotate the moving body 102 about the X axis, the displacement in the Z axis direction and the displacement in the Y axis
° with a phase difference of

【0117】すなわち VA =VB =VC =VD =sin ωt(Z軸方向変位) と、 VB =cos ωt,VD =−cos ωt(Y軸方向変位) の交番信号を各対応する分極領域A〜Dに供給する。That is, the alternating signals of V A = V B = V C = V D = sin ωt (displacement in the Z-axis), V B = cos ωt, and V D = −cos ωt (displacement in the Y-axis) are respectively corresponded. To the polarization regions A to D.

【0118】すなわち、次式のようになる。That is, the following equation is obtained.

【0119】 VA =sin ωt VB =sin ωt+cos ωt=√2sin (ωt+π/4) VC =sin ωt VD =sin ωt−cos ωt=√2sin (ωt−π/4) 又、Y軸回りに移動体102を回転させる場合には、Z
軸方向の変位とX軸方向の変位を、例えば90°の位相
差をもって与える。
V A = sin ωt V B = sin ωt + cos ωt = √2 sin (ωt + π / 4) V C = sin ωt V D = sin ωt-cos ωt = √2sin (ωt−π / 4) and around the Y axis When rotating the moving body 102 at
The displacement in the axial direction and the displacement in the X-axis direction are given, for example, with a phase difference of 90 °.

【0120】 VA =VB =VC =VD =sin ωt(Z軸方向変位) VA =sin ωt,VC =−sin ωt(X軸方向変位) すなわち、次式のようになる。[0120] V A = V B = V C = V D = sin ωt (Z axis direction displacement) V A = sin ωt, V C = -sin ωt (X -axis direction displacement) That is, the following equation.

【0121】 VA =√2sin (ωt+π/4) VB =sin ωt VC =√2sin (ωt−π/4) VD =sin ωt により、(Z軸方向変位+X軸方向変位)の交番信号を
各対応する分極領域A〜Dに供給する。
V A = √2 sin (ωt + π / 4) V B = sin ωt V C = √2 sin (ωt−π / 4) V D = sin ωt, the alternating signal of (Z axis direction displacement + X axis direction displacement) Is supplied to each of the corresponding polarization regions A to D.

【0122】更に、Z軸回りに移動体102を回転させ
る場合には、X軸方向の変位とY軸方向の変位を、例え
ば90°位相差をもって与える。
Further, when rotating the moving body 102 about the Z axis, a displacement in the X axis direction and a displacement in the Y axis direction are given with a phase difference of, for example, 90 °.

【0123】すなわち、 VA =sin ωt VB =cos ωt VC =−sin ωt VD =−cos ωt により、(X軸方向変位+Y軸方向変位)の交番信号を
各対応する分極領域A〜Dに供給する。
[0123] That is, by V A = sin ωt V B = cos ωt V C = -sin ωt V D = -cos ωt, each corresponding polarized regions A~ an alternating signal (X-axis direction displacement + Y-axis direction displacement) D.

【0124】なお、Z軸方向の変位を実現する際に、圧
電素子103の分極領域A及びCのみを用いた場合に
は、次のように各分極領域への交番信号の供給は変わる
ことになる。
When only the polarization regions A and C of the piezoelectric element 103 are used for realizing the displacement in the Z-axis direction, the supply of the alternating signal to each polarization region changes as follows. Become.

【0125】すなわち、X軸回りの回転の際には VA =VC =sin ωt VB =cos ωt VD =−cos ωt となり、Y軸回りの回転の際には VA =cos ωt VB =sin ωt VC =−cos ωt VD =sin ωt となり、Z軸回りの回転の際には VA =sin ωt VB =cos ωt VC =−sin ωt VD =−cos ωt となる。[0125] That is, V is the time of rotation of the X-axis A = V C = sin ωt V B = cos ωt V D = -cos ωt becomes, V is the time of rotation of the Y-axis A = cos ωt V B = sin ωt V C = -cos ωt V D = sin ωt , and becomes a V a = sin ωt V B = cos ωt V C = -sin ωt V D = -cos ωt is the time of the rotation around the Z axis .

【0126】なお、位相差を90°とせずに変えること
により、楕円運動の形状が変化し、移動体102と振動
体100の駆動部との当接角度に合わせた高トルクでの
駆動を可能とする。
By changing the phase difference without setting the phase difference to 90 °, the shape of the elliptical motion is changed, and driving with a high torque corresponding to the contact angle between the moving body 102 and the driving section of the vibrating body 100 is possible. And

【0127】[第15の実施の形態]図22は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造及び変位の形態を示
している。
[Fifteenth Embodiment] FIG. 22 shows the structure and displacement of a vibration type actuator according to the present embodiment.

【0128】この実施の形態は単一の振動体200とし
て、円柱形状の弾性体201と円板状の弾性体202と
を接合させたものである。弾性体201は実際には2分
割されて間に、2枚の電気−機械エネルギ−変換素子と
しての圧電素子203,204を挟持している。又、円
板状の弾性体202には表面に4つの電気−機械エネル
ギー変換素子としての圧電素子205a〜205dが設
けられている。
In this embodiment, as a single vibrating body 200, a cylindrical elastic body 201 and a disk-shaped elastic body 202 are joined. The elastic body 201 is actually divided into two and sandwiches two piezoelectric elements 203 and 204 as electric-mechanical energy conversion elements. The disk-shaped elastic body 202 is provided with four piezoelectric elements 205a to 205d as electric-mechanical energy conversion elements on the surface.

【0129】圧電素子203は駆動部となる弾性体20
1を図22(c)に示すようにX軸方向に変位させるた
めのものであり、図10での圧電素子3e,3fと同じ
役目を果たす。又、圧電素子204は弾性体201をY
軸方向に変位させるためのものであり、図10での圧電
素子3g,3hと同じ役目を果たす。なお、圧電素子2
03と204とは分極位相を90°ずらしている。
The piezoelectric element 203 is an elastic body 20 serving as a driving unit.
This is for displacing 1 in the X-axis direction as shown in FIG. 22C, and has the same function as the piezoelectric elements 3e and 3f in FIG. Further, the piezoelectric element 204 sets the elastic body 201 to Y
This is for displacing in the axial direction, and has the same function as the piezoelectric elements 3g and 3h in FIG. Note that the piezoelectric element 2
The polarization phases of 03 and 204 are shifted by 90 °.

【0130】一方、圧電素子205a〜dは全て同特性
に分極されており、円板状の弾性体202を図22
(d)に示すように屈曲させることにより、駆動部とな
る弾性体201をZ軸方向に変位させるものである。
On the other hand, the piezoelectric elements 205a to 205d are all polarized to have the same characteristics, and the disc-shaped elastic body 202 is
By bending as shown in (d), the elastic body 201 serving as the driving unit is displaced in the Z-axis direction.

【0131】駆動部となる弾性体201には球状の移動
体206が第14の実施の形態と同様に当接しており、
圧電素子204と圧電素子205a〜dに交番信号を例
えば90°位相をずらして供給することにより、X軸回
りに移動体206を回転させることができる。又、圧電
素子203と圧電素子205a〜dに交番信号を例えば
90°位相をずらして供給することにより、Y軸回りに
移動体206を回転させることができる。
A spherical moving body 206 is in contact with the elastic body 201 serving as a driving section in the same manner as in the fourteenth embodiment.
By supplying alternating signals to the piezoelectric element 204 and the piezoelectric elements 205a to 205d with a phase shift of, for example, 90 °, the moving body 206 can be rotated around the X axis. Further, by supplying an alternating signal to the piezoelectric element 203 and the piezoelectric elements 205a to 205d with a phase shift of, for example, 90 °, the moving body 206 can be rotated around the Y axis.

【0132】一方、Z軸回りに移動体206を回転させ
る場合には、圧電素子203と204に交番信号を例え
ば90°位相をずらして供給することになる。
On the other hand, when rotating the moving body 206 about the Z axis, the alternating signals are supplied to the piezoelectric elements 203 and 204 with a phase shift of, for example, 90 °.

【0133】なお、移動体206を重力方向に関係な
く、常に弾性体201に圧接させるためには、図23に
て示したように弾性体201の内部に永久磁石210を
設け、更に移動体206自体を磁性材によって形成する
やり方がある。この構造によって、移動体206は磁石
の吸着力によって重力方向にかかわらず、常に振動体2
00と圧接することができる。
In order to always press the moving body 206 against the elastic body 201 irrespective of the direction of gravity, a permanent magnet 210 is provided inside the elastic body 201 as shown in FIG. There is a method of forming itself using a magnetic material. With this structure, the moving body 206 is always driven by the vibrating body 2 regardless of the direction of gravity due to the attractive force of the magnet.
00 can be pressed.

【0134】なお、位相差を90°としないで任意の位
相差を設定し、楕円運動の形状を変えることも効果があ
る。
It is also effective to change the shape of the elliptical motion by setting an arbitrary phase difference without setting the phase difference to 90 °.

【0135】[第12の実施の形態]図24は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造及び変位の形態を示
している。
[Twelfth Embodiment] FIG. 24 shows the structure and displacement of a vibration type actuator according to this embodiment.

【0136】この実施の形態は単一の振動体300とし
て、円柱形状の弾性体301と円板状の弾性体302と
を接合させたものである。弾性体301の内部には永久
磁石(不図示)が組込まれており、磁性体で形成された
移動体306を常時、磁力により吸着して圧接力を得る
ようにしている。
In this embodiment, as a single vibrating body 300, a cylindrical elastic body 301 and a disk-shaped elastic body 302 are joined. A permanent magnet (not shown) is incorporated in the elastic body 301 so that the moving body 306 made of a magnetic material is always attracted by a magnetic force to obtain a pressing force.

【0137】弾性体302には、表面に4つの電気−機
械エネルギ−変換素子としての圧電素子(分極領域)3
03a〜dが設けられている。圧電素子303a〜dは
選択的に交番信号が供給されることにより、図24
(b)〜(d)に示したように、駆動部としての弾性体
301をX軸方向に変位させ、Y軸方向に変位させ、も
しくはZ軸方向に変位させることができる。
The elastic body 302 has four piezoelectric elements (polarized regions) 3 as electric-mechanical energy conversion elements on its surface.
03a to 03d are provided. As the piezoelectric elements 303a to 303d are selectively supplied with the alternating signal,
As shown in (b) to (d), the elastic body 301 as the driving unit can be displaced in the X-axis direction, displaced in the Y-axis direction, or displaced in the Z-axis direction.

【0138】そして、移動体306をX軸回りに回転さ
せる際には、Y軸方向の変位(図24(c))とZ軸方
向に変位(図24(d))を、例えば90°位相差をも
うけて与えればよく、Y軸回りの際にはX軸方向の変位
(図24(b)とZ軸方向の変位(図24(d))を、
例えば90°の位相差を設けて与える。更に、Z軸回り
に回転させたい際には、X軸方向に変位(図24
(b))とY軸方向の変位(図24(c))を、例えば
90°の位相差を設けて与える。なお、位相差を90°
とせずに任意に設定して、楕円運動の形状を変えること
も効果がある。
When rotating the moving body 306 about the X axis, the displacement in the Y axis direction (FIG. 24C) and the displacement in the Z axis direction (FIG. 24D) are, for example, about 90 °. A phase difference may be provided, and when around the Y axis, the displacement in the X axis direction (FIG. 24B and the displacement in the Z axis direction (FIG. 24D))
For example, it is provided by providing a phase difference of 90 °. Further, when it is desired to rotate around the Z axis, the displacement in the X axis direction (FIG. 24)
(B)) and the displacement in the Y-axis direction (FIG. 24 (c)) are provided with a phase difference of, for example, 90 °. Note that the phase difference is 90 °
It is also effective to change the shape of the elliptical motion by arbitrarily setting without changing the shape.

【0139】各圧電素子303a〜dへの交番信号の供
給については、上述の第14実施の形態の場合と同じで
あり、詳しい説明は省略する。
The supply of the alternating signal to each of the piezoelectric elements 303a to 303d is the same as that of the above-described fourteenth embodiment, and the detailed description is omitted.

【0140】[第13の実施の形態]図25は本実施の
形態の振動型アクチュエータの構造を示すもので、単一
の振動体400として円柱形状の複数の弾性体401,
402,403を形成し、弾性体401と402の間に
圧電素子404を挟持し、弾性体402と403の間に
圧電素子405を挟持している。3つの弾性部材401
〜403は締結部材としてのボルト407によって締結
されている。なお、406は球状の移動体である。
[Thirteenth Embodiment] FIG. 25 shows the structure of a vibration-type actuator according to the present embodiment. A plurality of cylindrical elastic members 401 and a single vibrator 400 are provided.
A piezoelectric element 404 is sandwiched between the elastic bodies 401 and 402, and a piezoelectric element 405 is sandwiched between the elastic bodies 402 and 403. Three elastic members 401
403 are fastened by bolts 407 as fastening members. Reference numeral 406 denotes a spherical moving body.

【0141】本実施の形態では、振動体400と移動体
406との圧接を、エアによる吸引によって行うように
したことを特徴としている。すなわち、ホース408を
振動体400の駆動部近傍の凹部401aに挿入し、こ
のホース408によってエアを吸引することにより、駆
動部近傍に吸着力を発生させ、移動体406を重力方向
にかかわらず常に振動体400と圧接させることができ
る。
The present embodiment is characterized in that the pressure contact between the vibrating body 400 and the moving body 406 is performed by suction with air. That is, the hose 408 is inserted into the concave portion 401a near the driving section of the vibrating body 400, and suction force is generated near the driving section by sucking air by the hose 408, so that the moving body 406 is always moved regardless of the direction of gravity. It can be brought into pressure contact with the vibrating body 400.

【0142】なお、410はケースであって、弾性体4
01と402の間に挟持された支持部材411の外端部
が固定されることにより、振動体400を支持してい
る。
Reference numeral 410 denotes a case, which is an elastic member 4
The vibrating body 400 is supported by fixing the outer end of the support member 411 sandwiched between 01 and 402.

【0143】[第14の実施の形態]図26(a)に示
した本実施の形態は第17実施の形態の変形例を示すも
ので、移動体406を振動体400の駆動部に圧接させ
る他の構造を示している。
[Fourteenth Embodiment] The fourteenth embodiment shown in FIG. 26A is a modification of the seventeenth embodiment, in which the moving body 406 is pressed against the driving section of the vibrating body 400. Other structures are shown.

【0144】具体的にはケース410の上部には、ドー
ム状の上カバー412が軸受としてのボール413によ
りケース410に対して回転自在に設けられている。上
カバー412には4ヵ所で、コイルバネ414によって
移動体406を振動体400の方向に付勢する押し付け
部材415が移動自在に設けられている。この押し付け
部材415の付勢力により、移動体406は振動体40
0に重力方向にかかわらず圧接できることになる。振動
体400自体は支持部材411によりケース410に支
持されている。
Specifically, a dome-shaped upper cover 412 is provided on the upper part of the case 410 by a ball 413 as a bearing so as to be rotatable with respect to the case 410. Pressing members 415 for urging the moving body 406 in the direction of the vibrating body 400 by the coil spring 414 are movably provided at four places on the upper cover 412. The moving body 406 is moved by the urging force of the pressing member 415 to move the vibrating body 40.
It can be pressed against 0 regardless of the direction of gravity. The vibrating body 400 itself is supported on the case 410 by the support member 411.

【0145】なお、移動体406には実際の駆動部とし
ての突部406aが上カバー412より突出形成されて
おり、移動体406をどの方向にも回転できるように、
上カバー406には図26(b)に示すように十字状の
切欠き412aが形成されている。
The moving body 406 has a projection 406a as an actual driving portion projecting from the upper cover 412. The moving body 406 can be rotated in any direction.
A cross-shaped notch 412a is formed in the upper cover 406 as shown in FIG.

【0146】移動体406の突部406aは切欠き41
2a内に挿入されており、且つ上ケース412自体をケ
ース410に対して回転自在としていることから、突部
406aどのような方向に回転(揺動)したとしても、
上カバー412を回転させてどれかの切欠き412a内
に入り込み、制限を受けることがないようにしている。
The projection 406a of the moving body 406 has the notch 41
2a, and the upper case 412 itself is rotatable with respect to the case 410. Therefore, even if the projection 406a is rotated (swinged) in any direction,
The upper cover 412 is rotated to enter any one of the cutouts 412a so as not to be restricted.

【0147】[第15の実施の形態]図27(a)に示
した本実施の形態は第18実施の形態の変形例を示すも
ので、上カバー420はボール413によってケース4
10に対して回転自在に支持されているが、皿バネ42
2をボール413の軸受部に追加している。この皿バネ
422は実際にはボール押え部材423を間に入れて設
けられ、上ケース420自体をケース410に対して図
において下方向となる、移動体406と振動体400と
の圧接方向に付勢する役目を果たす。
[Fifteenth Embodiment] The fifteenth embodiment shown in FIG. 27A shows a modification of the eighteenth embodiment.
10 is rotatably supported with respect to the disc spring 42.
2 is added to the bearing portion of the ball 413. The disc spring 422 is actually provided with the ball pressing member 423 interposed therebetween, and the upper case 420 itself is attached to the case 410 in the direction of pressing the moving body 406 and the vibrating body 400 downward with respect to the case 410 in the figure. It plays a vital role.

【0148】上ケース420の内側には3ヵ所に固定の
押し付け部材424が形成されており、押し付け部材4
24によって移動体406は振動体に対して圧接される
ことになる。
Fixed pressing members 424 are formed at three places inside the upper case 420.
With 24, the moving body 406 is pressed against the vibrating body.

【0149】上ケース420には図27(b)に示すよ
うに略Y字状の切欠き420aが形成されている。この
切欠き420aの役目は、上述した図26(b)での切
欠き412aと同じである。なお、図27(c)には外
観図を示した。
As shown in FIG. 27B, the upper case 420 has a substantially Y-shaped notch 420a. The role of the notch 420a is the same as that of the notch 412a in FIG. 26B described above. FIG. 27 (c) shows an external view.

【0150】図26,27に示した上カバー412,4
20を設けた実施の形態では、移動体406が実質上カ
バーされ、触れられることによる油やゴミ等による摩擦
係数の変化を防止することができる。
The upper covers 412, 4 shown in FIGS.
In the embodiment in which 20 is provided, the moving body 406 is substantially covered, and it is possible to prevent a change in the coefficient of friction due to oil, dust, or the like due to touch.

【0151】[第16の実施の形態]本実施の形態は移
動体をどのような任意な角度にも回転できるようにした
ものである。図29の破線はX−Z平面内でX軸からZ
軸方向にθ1 傾いた軸を示し、図29の実線はX−Y平
面内でX軸からY軸方向にθ2 傾いた軸回りの回転を示
している。
[Sixteenth Embodiment] In the present embodiment, the moving body can be rotated at any arbitrary angle. The dashed line in FIG.
Indicates axis inclined theta 1 in the axial direction, the solid line of FIG. 29 shows a rotation from the X axis around the axis inclined theta 2 in the Y-axis direction in the X-Y plane.

【0152】そして、基準となる各X軸、Y軸、Z軸に
対して異なる軸方向にθ1 ,θ2 傾いた軸回りの回転を
実現できるようにすれば、それ以外でも任意の方向の軸
回りの回転が実現できるようになる。
If rotation about an axis inclined by θ 1 and θ 2 in different axial directions with respect to the reference X-axis, Y-axis, and Z-axis can be realized, any other direction can be used. Rotation around an axis can be realized.

【0153】具体例として、X軸を基準として、異なる
方向にθ1 ,θ2 傾むけた軸回りの回転を実現するやり
方について説明する。
As a specific example, a method of realizing rotation about an axis inclined by θ 1 and θ 2 in different directions with reference to the X axis will be described.

【0154】図28に示すように、X−Z平面内でX軸
からθ1 傾いた軸回りの回転は、 ωθ1 =Aωx+Bωz ただしB/A=tan θ1 として定義できる(|ωx|=
|ωz|)。
[0154] As shown in FIG. 28, X-Z axis of rotation theta 1 inclined from the X axis in a plane can be defined as ωθ 1 = Aωx + Bωz However B / A = tan θ 1 ( | ωx | =
| Ωz |).

【0155】図29に示すようにX−Y平面内でX軸か
らθ2 傾いた軸回りの回転は、 ωθ2 =Cωx+Dωy ただしD/C=tan θ2 として定義できる(|ωx|=
|ωy|)。
As shown in FIG. 29, the rotation around the axis inclined by θ 2 from the X axis in the XY plane can be defined as ωθ 2 = Cωx + Dωy, where D / C = tan θ 2 (| ωx | =
| Ωy |).

【0156】更に、θ1 及びθ2 傾いた軸回りの回転
は、 ω(θ1 +θ2 )=ωθ1 +ωθ2 =Aωx+Bωy+
Cωz ただし、B/A=tan θ2 ,C/A=tan θ1 として定
義できる。
Further, the rotation about the axis inclined by θ 1 and θ 2 is as follows: ω (θ 1 + θ 2 ) = ωθ 1 + ωθ 2 = Aωx + Bωy +
Cωz where B / A = tan θ 2 and C / A = tan θ 1 .

【0157】最初に位相差を90°とした場合で説明す
る。
First, the case where the phase difference is 90 ° will be described.

【0158】振動型アクチュエータとしては図1〜10
のタイプを用い、図10に示した各電極板12A,12
B,12Zへどのような交番信号を供給することによ
り、任意の角度の回転軸による駆動を可能とするかを説
明する。
FIGS. 1 to 10 show a vibration type actuator.
The electrode plates 12A and 12A shown in FIG.
A description will be given of what kind of alternating signal is supplied to B and 12Z to enable driving by a rotating shaft having an arbitrary angle.

【0159】X軸回りの回転ωxは V12Z =sin ωt(Z方向) V12B =cos ωt(Y方向)」 で行える。The rotation ωx about the X axis can be performed by the following equation: V 12Z = sin ωt (Z direction) V 12B = cos ωt (Y direction)

【0160】Y軸回りの回転ωyは V12Z =sin ωt(Z方向) V12A =cos ωt(X方向) で行える。The rotation ωy about the Y axis can be performed by V 12Z = sin ωt (Z direction) V 12A = cos ωt (X direction)

【0161】そして、Z軸回りの回転ωZ は V12A =sin ωt(X方向) V12B =cos ωt(Y方向) で行える。[0161] The rotation omega Z about the Z-axis is performed in V 12A = sin ωt (X direction) V 12B = cos ωt (Y-direction).

【0162】次に、X−Z平面内でX軸からθ1 傾いた
軸回りの回転は、 V12A =Bsin ωt V12B =Acos ωt+Bcos ωt=(A+B)cos ωt V12Z =Asin ωt ただし、B/A=tan θ1 となる。
[0162] Then, X-Z axis of rotation theta 1 inclined from the X axis in the plane, V 12A = Bsin ωt V 12B = Acos ωt + Bcos ωt = (A + B) cos ωt V 12Z = Asin ωt However, B / A = tan θ 1

【0163】X−Y平面内でX軸からθ2 傾いた軸回り
の回転は、 V12A =Dcos ωt V12B =Ccos ωt V12Z =Csin ωt+Dsin ωt=(C+D)sin ωt ただし、D/C=tan θ2 となる。
In the XY plane, the rotation about the axis inclined by θ 2 from the X axis is as follows: V 12A = D cos ωt V 12B = C cos ωt V 12Z = C sin ωt + D sin ωt = (C + D) sin ωt where D / C = tan θ 2 .

【0164】そして、θ1 及びθ2 を合わせた軸回りの
回転は、 V12A =Bcos ωt+Csin ωt=√(B2 +C2 )si
n (ωt+α) V12B =Acos ωt+Ccos ωt=(A+C)cos ωt V12Z =Asin ωt+Bsin ωt=(A+B)sin ωt ただし、B/A=tan θ2 ,B/C=tan α, C/A=
tan θ1 とする。
Then, the rotation about the axis combining θ 1 and θ 2 is given by: V 12A = B cos ωt + C sin ωt = √ (B 2 + C 2 ) si
n (ωt + α) V 12B = Acos ωt + Ccos ωt = (A + C) cos ωt V 12Z = Asin ωt + Bsin ωt = (A + B) sin ωt where B / A = tan θ 2 , B / C = tan α, C / A =
tan θ 1

【0165】次に、図21,24に示した振動型アクチ
ュエータを用いた場合について説明する。ただし、以下
の説明は各圧電素子の領域A〜Dに対してどのような交
番信号を供給するかについて述べる。
Next, the case where the vibration type actuator shown in FIGS. 21 and 24 is used will be described. However, the following description describes what alternating signals are supplied to the areas A to D of each piezoelectric element.

【0166】VA 〜VD とは図21(b)では各分極領
域A〜Dに対応し、図24(a)では各圧電素子303
a〜303dに対応する。
V A to V D correspond to the respective polarization regions A to D in FIG. 21B, and each of the piezoelectric elements 303 in FIG.
a to 303d.

【0167】X−Z平面内でX軸よりθ1 傾いた軸回り
の回転は、 VA =Asin ωt+Bsin ωt=(A+B)sin ωt VB =Acos ωt+Bcos ωt=(A+B)cos ωt VC =Asin ωt−Bsin ωt=(A−B)sin ωt VD =−Acos ωt−Bcos ωt=−(A+B)cos ω
t ただし、B/A=tan θ1 となる。
[0167] X-Z axis of rotation theta 1 inclined from the X axis in the plane, V A = Asin ωt + Bsin ωt = (A + B) sin ωt V B = Acos ωt + Bcos ωt = (A + B) cos ωt V C = Asin ωt−Bsin ωt = (A−B) sin ωt V D = −Acos ωt−Bcos ωt = − (A + B) cos ω
t where B / A = tan θ 1 .

【0168】X−Y平面内でX軸からθ2 傾いた軸回り
の回転は、 VA =Csin ωt+Dcos ωt=√(C2 +D2 )sin
(ωt+θ2 ) VB =Ccos ωt−Dsin ωt=√(C2 +D2 )cos
(ωt+θ2 ) VC =Csin ωt−Dcos ωt=−√(C2 +D2 )si
n (−ωt+θ2 ) VD =−Ccos ωt+Dsin ωt=−√(C2 +D2
cos (ωt+θ2 ) ただし、D/C=tan θ2 となる。
[0168] X-Y axis of rotation from the X-axis theta 2 inclined in a plane, V A = Csin ωt + Dcos ωt = √ (C 2 + D 2) sin
(Ωt + θ 2 ) V B = Ccos ωt−Dsin ωt = √ (C 2 + D 2 ) cos
(Ωt + θ 2 ) V C = C sin ωt−Dcos ωt = −√ (C 2 + D 2 ) si
n (−ωt + θ 2 ) V D = −Ccos ωt + Dsin ωt = −√ (C 2 + D 2 )
cos (ωt + θ 2 ) where D / C = tan θ 2 .

【0169】そして、θ1 及びθ2 を合わせた軸回りの
回転は、 VA =Asin ωt+Bcos ωt+Csin ωt =(A+C)sin ωt+Bcos ωt =√{(A+C)2 +B2 }sin (ωt+α) VB =Acos ωt+Bsin ωt+Ccos ωt =(A+C)cos ωt+Bsin ωt =√{(A+C)2 +B2 }cos (−ωt+α) VC =Asin ωt−Bcos ωt−Csin ωt =(A−C)sin ωt−Bcos ωt =−√{(A−C)2 +B2 }sin (−ωt+β) VD =−Acos ωt+Bsin ωt−Ccos ωt =−(A+C)cos ωt+Bsin ωt =−√{(A+C)2 +B2 }cos (ωt+α) ただし、B/A=tan θ2 ,C/A=tan θ1 ,tan α
=B/A+C,tan β=B/(A−C)となる。
[0169] Then, rotation of the shaft about the combined theta 1 and theta 2 is, V A = Asin ωt + Bcos ωt + Csin ωt = (A + C) sin ωt + Bcos ωt = √ {(A + C) 2 + B 2} sin (ωt + α) V B = acos ωt + Bsin ωt + ccos ωt = (A + C) cos ωt + Bsin ωt = √ {(A + C) 2 + B 2} cos (-ωt + α) V C = Asin ωt-Bcos ωt-Csin ωt = (A-C) sin ωt-Bcos ωt = - √ {(A-C) 2 + B 2} sin (-ωt + β) V D = -Acos ωt + Bsin ωt-ccos ωt = - (A + C) cos ωt + Bsin ωt = -√ {(A + C) 2 + B 2} cos (ωt + α) However , B / A = tan θ 2 , C / A = tan θ 1 , tan α
= B / A + C, tan β = B / (A−C).

【0170】図30は上記した図21,24の振動体を
駆動制御する駆動回路を示すブロック図である。
FIG. 30 is a block diagram showing a driving circuit for driving and controlling the vibrating body shown in FIGS. 21 and 24.

【0171】101はシステム全体をコントロールする
CPUで、102は発振器、103A,103Bは位相
器、104は選択切り替えスイッチである。
Reference numeral 101 denotes a CPU for controlling the entire system, 102 denotes an oscillator, 103A and 103B denote phase shifters, and 104 denotes a selection switch.

【0172】105Z,105A,105Bは駆動波形
を作る出力回路で、出力回路105Z,105A,10
5Bはそれぞれ分極領域303a〜dと接続され、交流
電圧(交番信号)を印加する。これらの圧電素子は、Z
軸方向の振動、X軸方向の振動、Y軸方向の振動をそれ
ぞれ励振する。
Output circuits 105Z, 105A and 105B generate driving waveforms.
5B are connected to the polarization regions 303a to 303d, respectively, and apply an AC voltage (alternating signal). These piezoelectric elements are
The vibration in the axial direction, the vibration in the X-axis direction, and the vibration in the Y-axis direction are excited.

【0173】発振器102の発振周波数を振動体の固有
振動数に近づけたり、遠ざけたりして振動体の振幅を変
えることができる。
By changing the oscillation frequency of the oscillator 102 closer to or farther from the natural frequency of the vibrating body, the amplitude of the vibrating body can be changed.

【0174】107はパルス幅を制御するパルス幅制御
回路で、圧電素子に印加される交流電圧の振幅を制御す
ることができる。パルス幅の制御により印加電圧をそれ
ぞれ個別独立に変えること、振動振幅もそれぞれ個別独
立に変えることができる。
A pulse width control circuit 107 controls the pulse width, and can control the amplitude of the AC voltage applied to the piezoelectric element. By controlling the pulse width, the applied voltage can be individually and independently changed, and the vibration amplitude can also be individually and independently changed.

【0175】位相器103A,103Bは、発振器10
2の出力信号の位相を変えることができる。
The phase shifters 103A and 103B are connected to the oscillator 10
2 can change the phase of the output signal.

【0176】第20の実施の形態に示した前述の式に従
った、印加電圧、位相差をもった3つの印加電圧をそれ
ぞれの圧電素子に与えることにより、任意の角度の軸ま
わりの回転を駆動できる。
By applying three applied voltages having an applied voltage and a phase difference to the respective piezoelectric elements according to the above-described equations shown in the twentieth embodiment, rotation about an axis at an arbitrary angle can be achieved. Can be driven.

【0177】圧電素子103(303)で発生するZ軸
方向の振動、X軸方向の振動、Y軸方向の振動、それぞ
れの振動振幅に応じた電圧は検出信号12SZ,12S
A,12SBを通じて検出回路106からそれぞれの振
幅、位相の情報がCPU101に入力される。
The vibrations generated in the piezoelectric element 103 (303) in the Z-axis direction, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the voltages corresponding to the respective vibration amplitudes are detected signals 12SZ and 12S.
Information on the respective amplitudes and phases is input to the CPU 101 from the detection circuit 106 through A and 12SB.

【0178】これらの情報に基づき、パルス幅制御回路
107、位相器103A、位相器103B、発振器10
2をCPU101でコントロールし、各振動が所定の振
幅、位相差であるように調整される。
Based on these information, the pulse width control circuit 107, the phase shifter 103A, the phase shifter 103B, the oscillator 10
2 is controlled by the CPU 101, and each vibration is adjusted so as to have a predetermined amplitude and phase difference.

【0179】また、回転検出計108の信号をフィード
バックしており、より精度の高い回転軸及び回転数の制
御が可能となる。
Further, since the signal of the rotation detector 108 is fed back, it is possible to control the rotation axis and the rotation speed with higher accuracy.

【0180】さらに、検出回路からの情報に基づき、パ
ルス幅制御回路107、位相器103A、位相器103
B等をコントロールすることで、振動の楕円軌跡の形状
を任意に制御することができる。
Further, based on information from the detection circuit, the pulse width control circuit 107, the phase shifter 103A, the phase shifter 103
By controlling B and the like, the shape of the elliptical trajectory of the vibration can be arbitrarily controlled.

【0181】このような制御を行うことにより、以下の
ことが可能となる。
By performing such control, the following becomes possible.

【0182】1:振動体の送り方向速度分布が変わるの
で、移動体の速度を変えることができる。
1: Since the speed distribution in the feed direction of the vibrating body changes, the speed of the moving body can be changed.

【0183】2:摩擦力分布が変わるので、最も摺動損
の少ない楕円軌跡をつくることができる。例えば楕円軌
跡の傾きについては、移動体の球面に対して楕円の軸が
直交するように制御すれば良い。具体的には、図21に
示した弾性体100の内周面100a(軸線に対して斜
めに形成されている)の放線方向に楕円軌跡を発生させ
て、効率向上を図ることができる。
2: Since the frictional force distribution changes, an elliptical locus with the least sliding loss can be created. For example, the inclination of the elliptical locus may be controlled so that the axis of the ellipse is orthogonal to the spherical surface of the moving object. Specifically, an elliptical locus can be generated in the radial direction of the inner peripheral surface 100a (formed obliquely with respect to the axis) of the elastic body 100 shown in FIG. 21 to improve the efficiency.

【0184】あるいは、不図示の回転検出計と電力計の
信号をフィードバックして、最も効率の良い楕円軌跡の
状態で駆動することもできる。
Alternatively, it is also possible to feed back the signals of a rotation detector and a wattmeter (not shown) to drive in the state of the most efficient elliptical locus.

【0185】3:振動体と移動体との当たり方(法線方
向の変位と速度)も変わるので、最も衝撃の少ない接触
の仕方、あるいは鳴き等の異常なノイズを発生しない楕
円軌跡とすることもできる。
3: Since the way of contact between the vibrating body and the moving body (displacement and speed in the normal direction) also changes, an elliptical trajectory that minimizes impact or generates no abnormal noise such as squealing is used. Can also.

【0186】以上説明した第14の実施の形態〜第20
の実施の形態の振動型アクチュエータを、図13、図1
4、図15に示す振動型アクチュエータに代えることが
できることは言うまでもない。
The fourteenth to twentieth embodiments described above.
13 and FIG.
4. Needless to say, the vibration type actuator shown in FIG. 15 can be used.

【0187】また、図21の(b)に示すように、圧電
素子のx軸,y軸を分極領域の中央に設定しているが、
これに限定されるものではない。
Also, as shown in FIG. 21B, the x-axis and y-axis of the piezoelectric element are set at the center of the polarization region.
It is not limited to this.

【0188】さらに、移動体に対して振動体を移動させ
るようにしても良い。
Further, the vibrating body may be moved with respect to the moving body.

【0189】[0189]

【発明の効果】請求項1〜請求項8に係る発明によれ
ば、1個の振動体と接触体との多自由度の相対移動を保
証することができ、重力方向にかかわらず、振動体と接
触体との圧接を維持することができる。
According to the first to eighth aspects of the present invention, it is possible to guarantee the relative movement of one vibrating body and the contacting body with multiple degrees of freedom, regardless of the direction of gravity. And the contact body can be kept pressed.

【0190】請求項9に係る発明によれば、接触体は一
定の吸引力で振動体に接触されるので、安定した加圧力
の下で移動体を駆動することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, since the contact body comes into contact with the vibrating body with a constant suction force, the moving body can be driven under a stable pressing force.

【0191】請求項10に係る発明によれば、接触体は
可変の吸引力で振動体に接触されるので、加圧力を変化
させ、接触体の駆動特性を評価できる。出力トルクを負
荷に応じて変えることができる。
According to the tenth aspect, since the contact body is brought into contact with the vibrating body with a variable suction force, the driving force of the contact body can be evaluated by changing the pressing force. The output torque can be changed according to the load.

【0192】請求項11に係る発明によれば、確実に空
気を吸引して接触体を振動体に吸引加圧させることがで
きる。
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to reliably suck the air and apply the suction pressure to the vibrating body by the contact body.

【0193】請求項12、13に係る発明によれば、接
触体を正圧で弾性体に押圧させることができるので、加
圧力の調整が容易に行える。また、保持部材により接触
体と振動体との当接部分等へのごみ等の侵入を防止でき
る。さらに、保持部材に対して1自由度の動きを可能と
しているので、他の自由度の動きの確保がその分容易と
なる。
According to the twelfth and thirteenth aspects, the contact body can be pressed against the elastic body with a positive pressure, so that the pressure can be easily adjusted. In addition, the holding member can prevent dust and the like from entering a contact portion between the contact body and the vibrating body. Further, since the movement of the holding member is enabled by one degree of freedom, the movement of another degree of freedom can be easily secured.

【0194】請求項14に係る発明によれば、振動体と
接触体との接触領域が増し、接触の安定化が図れ、出力
トルクが増加する。また、部品加工時の寸法誤差の許容
範囲が広がる。
According to the fourteenth aspect, the contact area between the vibrating body and the contact body is increased, the contact is stabilized, and the output torque is increased. In addition, the allowable range of the dimensional error at the time of processing the part is expanded.

【0195】請求項15に係る発明によれば、振動体の
縦振動1次モードと横振動2次モードに影響を与えず
に、振動体を支持することができるので、縦振動と横振
動を用いた多自由度振動型アクチュエータを支持するこ
とができる。
According to the fifteenth aspect, the vibrating body can be supported without affecting the primary longitudinal vibration mode and the secondary transverse vibration mode of the vibrating body. The used multi-degree-of-freedom vibration type actuator can be supported.

【0196】請求項16、17に係る発明によれば、多
自由度振動型アクチュエータ用いた小型の振動型駆動装
置が実現でき、医療用機械等の人間の手の届きにくい小
さな場所での精密な作業が行える。
According to the sixteenth and seventeenth aspects of the present invention, a small vibration type driving device using a multi-degree-of-freedom vibration type actuator can be realized, and it can be used precisely in a small place such as a medical machine which is hard to reach by humans. Work can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の前提となる技術1を示し、(a)は振
動体の外観斜視図、(b)は振動体の縦振動の1次モー
ド、(c),(d)は横振動の2次モードを示す。
1A and 1B show a technique 1 as a premise of the present invention, wherein FIG. 1A is an external perspective view of a vibrating body, FIG. 1B is a first mode of longitudinal vibration of the vibrating body, and FIGS. In the second mode.

【図2】本発明の前提となる技術2を示し、(a)は振
動体の外観斜視図、(b)は振動体の縦振動の1次モー
ド、(c),(d)は横振動の2次モードを示す。
2A and 2B show a technique 2 as a premise of the present invention, wherein FIG. 2A is an external perspective view of a vibrating body, FIG. 2B is a primary mode of longitudinal vibration of the vibrating body, and FIGS. In the second mode.

【図3】本発明の前提となる技術3を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a vibration-type actuator showing a technique 3 as a premise of the present invention.

【図4】本発明の前提となる技術4を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a vibration-type actuator showing a technique 4 as a premise of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the vibration-type actuator according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。
FIG. 6 is a sectional view of a vibration-type actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a vibration-type actuator according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a vibration-type actuator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施の形態を示す振動型アクチ
ュエータの外観斜視図。
FIG. 9 is an external perspective view of a vibration-type actuator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】図9の振動体の分解斜視図。FIG. 10 is an exploded perspective view of the vibrating body of FIG. 9;

【図11】(a)、(b)は図9の振動体を支持した状
態を示す側面図と上面図。
11A and 11B are a side view and a top view showing a state where the vibrating body of FIG. 9 is supported.

【図12】本発明の第6の実施の形態を示す側面図。FIG. 12 is a side view showing a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施の形態を示す概略図。FIG. 13 is a schematic view showing a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施の形態を示す側面図。FIG. 14 is a side view showing an eighth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第9の実施の形態を示す外観斜視
図。
FIG. 15 is an external perspective view showing a ninth embodiment of the present invention.

【図16】リング状振動体の斜視図。FIG. 16 is a perspective view of a ring-shaped vibrating body.

【図17】従来の球面振動型アクチュエータの斜視図。FIG. 17 is a perspective view of a conventional spherical vibration type actuator.

【図18】従来の振動型アクチュエータの断面図。FIG. 18 is a sectional view of a conventional vibration type actuator.

【図19】第5の実施の形態の駆動回路図。FIG. 19 is a drive circuit diagram according to a fifth embodiment.

【図20】図19の出力回路の回路図。FIG. 20 is a circuit diagram of the output circuit of FIG. 19;

【図21】第10の実施の形態を示し、(a)は振動体
の外観斜視図とそれぞれの方向における振動変位、
(b)は圧電素子の平面図。
FIGS. 21A and 21B show a tenth embodiment, in which FIG. 21A is an external perspective view of a vibrating body and vibration displacement in each direction;
(B) is a plan view of the piezoelectric element.

【図22】第11の実施の形態を示し、(a)は振動体
の外観斜視図、(b)は圧電素子の配置方向と分極方向
を示す図、(c)、(d)は振動体の変位を示す図。
FIGS. 22A and 22B show an eleventh embodiment, in which FIG. 22A is an external perspective view of a vibrating body, FIG. 22B is a view showing the arrangement direction and polarization direction of a piezoelectric element, and FIGS. FIG.

【図23】図22の振動体と接触体との吸引保持手段を
示す図。
FIG. 23 is a diagram showing suction holding means for holding the vibrating body and the contact body in FIG. 22;

【図24】第12の実施の形態を示し、(a)は振動体
の外観斜視図、(b)、(c)、(d)は振動体の変位
を示す図。
24A and 24B show a twelfth embodiment, in which FIG. 24A is an external perspective view of a vibrating body, and FIGS. 24B, 24C, and 24D are views showing displacement of the vibrating body.

【図25】第13の実施の形態を示す振動型アクチュエ
ータの縦断面図。
FIG. 25 is a longitudinal sectional view of a vibration-type actuator according to a thirteenth embodiment.

【図26】第14の実施の形態の振動型アクチュエータ
を示し、(a)は(b)のA−A’矢視縦断面図、
(b)は(a)の上面図。
26A and 26B show a vibration-type actuator according to a fourteenth embodiment, in which FIG. 26A is a vertical sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
(B) is a top view of (a).

【図27】第15の実施の形態の振動型アクチュエータ
を示し、(a)は(b)のB−B’矢視縦断面図、
(b)は(a)の上面図、(c)は側面図。
27A and 27B show a vibration-type actuator according to a fifteenth embodiment, in which FIG. 27A is a vertical cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
(B) is a top view of (a), (c) is a side view.

【図28】第16の実施の形態の原理を説明するための
ベクトル線図。
FIG. 28 is a vector diagram for explaining the principle of the sixteenth embodiment.

【図29】第16の実施の形態の原理を説明するための
ベクトル線図。
FIG. 29 is a vector diagram for explaining the principle of the sixteenth embodiment.

【図30】第16の実施の形態の駆動回路のブロック
図。
FIG. 30 is a block diagram of a drive circuit according to a sixteenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101、102、201、202、301、30
2、401〜403 弾性体 2、102、206、306、406 移動体 3、103、203、204、404、405 圧電素
子 3a,3b 縦振動用圧電素子 3c 縦振動検出用圧電素子 3e〜3h 横
振動用圧電素子 3d,3i 横振動検出用圧電素子 303a〜303d 圧電素子 4 頭部弾性体 4a 頭部先端
凹部 4b 凹溝 4c くびれ
(凹部) 5a 中間弾性体 5b 後部弾性
体 5c 第1弾性体 5d 第2弾性
体 5e 第3弾性体 6、407 締結ボルト 6a 締結シャ
フト凹部 7 永久磁石 8 コイル 9 支持板 9a 中央部 10 当接体 11 つば部 12 電極板 13 グランド
電極板 14 シート 15 支持台 16 グローブ 17 シャーシ 18 カメラ 19 振動体 19a 弾性体 19b 圧電素
子 20a,20b 移動体 21 バネ 30 任意支持台 40,50,6
0 振動体 41 制御システム 42,43 移
動体 408 ホース 410 ケース 411 支持部材 412 上カバ
ー 413 ボール 414 コイル
バネ 415 押し付け部材
1, 101, 102, 201, 202, 301, 30
2, 401 to 403 Elastic body 2, 102, 206, 306, 406 Moving body 3, 103, 203, 204, 404, 405 Piezoelectric element 3a, 3b Vertical vibration piezoelectric element 3c Vertical vibration detection piezoelectric element 3e to 3h Horizontal Vibration piezoelectric element 3d, 3i Lateral vibration detection piezoelectric element 303a to 303d Piezoelectric element 4 Head elastic body 4a Head tip concave part 4b Concave groove 4c Neck (recess) 5a Intermediate elastic body 5b Rear elastic body 5c First elastic body 5d Second elastic body 5e Third elastic body 6,407 Fastening bolt 6a Fastening shaft recess 7 Permanent magnet 8 Coil 9 Support plate 9a Central part 10 Contact body 11 Collar part 12 Electrode plate 13 Ground electrode plate 14 Sheet 15 Support base 16 Glove 17 Chassis 18 Camera 19 Vibration body 19a Elastic body 19b Piezoelectric element 20a, 20b Moving body 21 Spring 30 Meaning support base 40,50,6
0 Vibration body 41 Control system 42, 43 Moving body 408 Hose 410 Case 411 Support member 412 Upper cover 413 Ball 414 Coil spring 415 Pressing member

フロントページの続き (72)発明者 小島 信行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内Continuation of front page (72) Inventor Nobuyuki Kojima 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弾性体に縦方向の振動および、位相の異
なる複数の横方向の振動を励起する電気−機械エネルギ
ー変換素子を設け、前記縦方向の振動および前記複数の
横方向の振動のうちの少なくとも2つの振動を選択的に
組み合わせ、前記弾性体の任意の平面内の点に円又は楕
円運動を形成させる振動体と、前記振動体に接触し前記
振動体と相対移動する接触体とを有し、前記振動体と前
記接触体とを加圧手段により加圧することを特徴とする
振動型アクチュエータ。
1. An elastic body is provided with an electro-mechanical energy conversion element that excites a vertical vibration and a plurality of horizontal vibrations having different phases. A vibrating body that selectively combines at least two vibrations of the elastic body to form a circular or elliptical motion at a point in an arbitrary plane of the elastic body, and a contact body that contacts the vibrating body and moves relative to the vibrating body. A vibrating actuator comprising: a vibrating body and the contact body being pressurized by pressurizing means.
【請求項2】 少なくとも異なる3方向の振動変位を発
生させる振動発生手段を形成した振動体を有し、前記3
方向の振動変位のうちの少なくとも2つの方向の振動変
位を組み合わせた合成振動を前記振動体に発生させ、前
記振動体と前記振動体に接触する接触体とを任意の方向
に相対移動させる振動型アクチュエータであって、前記
振動体と前記接触体とを加圧手段により加圧することを
特徴とする振動型アクチュエータ。
2. A vibrating body having vibration generating means for generating vibration displacements in at least three different directions.
A vibration type in which the vibrating body generates a combined vibration combining vibration displacements in at least two directions of the vibration displacements in the directions, and relatively moves the vibrating body and a contact body in contact with the vibrating body in an arbitrary direction. An actuator, wherein the vibrating body and the contact body are pressurized by pressurizing means.
【請求項3】 少なくとも異なる3方向の振動変位を発
生させる振動発生手段を形成した振動体を有し、前記3
方向の振動変位を与えて前記振動体に合成振動を発生さ
せ、前記振動体と前記振動体に接触する接触体とを任意
の方向に相対移動させる振動型アクチュエータであっ
て、前記振動体と前記接触体とを加圧手段により加圧す
ることを特徴とする振動型アクチュエータ。
3. A vibrating body having vibration generating means for generating vibration displacements in at least three different directions, wherein:
A vibration type actuator that gives a vibration displacement in a direction to generate a synthetic vibration in the vibrating body, and relatively moves the vibrating body and a contact body that contacts the vibrating body in an arbitrary direction, wherein the vibrating body and the vibrating body A vibration-type actuator, wherein a pressure is applied to a contact body by a pressure means.
【請求項4】 弾性体に少なくとも異なる3方向の振動
変位を励起する電気−機械エネルギー変換素子を設けた
振動体を有し、前記異なる3方向の振動変位のうち少な
くとも2方向の振動変位を選択的に組み合わせた合成振
動を発生させ、前記振動体と前記振動体に接触する接触
体とを任意の方向に相対移動させる振動型アクチュエー
タであって、前記電気−機械エネルギー変換素子は異な
る方向への振動変位に対して兼用する分極領域を有する
と共に、前記振動体と前記接触体とを加圧手段により加
圧することを特徴とする振動型アクチュエータ。
4. A vibrating body provided with an electromechanical energy conversion element that excites at least three different vibration displacements in an elastic body, wherein at least two vibration displacements are selected from among the three different vibration displacements. A vibration type actuator that generates a combined vibration that is combined with each other, and relatively moves the vibrating body and a contact body that comes into contact with the vibrating body in an arbitrary direction, wherein the electro-mechanical energy conversion element is in a different direction. A vibration-type actuator having a polarization region that is also used for vibration displacement, and pressurizing the vibrating body and the contact body with a pressing unit.
【請求項5】 前記少なくとも3方向の振動変位の組み
合わせの各成分の比率を変えることにより、前記振動体
と前記振動体に接触する接触体とを任意の方向に相対移
動させたことを特徴とする請求項2または3に記載の振
動型アクチュエータ。
5. The vibration body and a contact body that contacts the vibration body are relatively moved in an arbitrary direction by changing the ratio of each component of the combination of the vibration displacements in at least three directions. The vibration type actuator according to claim 2 or 3, wherein
【請求項6】 前記加圧手段は、磁力によって前記振動
体と前記接触体とを吸引加圧することを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか一つに記載の振動型アクチュエ
ータ。
6. The vibration type actuator according to claim 1, wherein said pressurizing means suctions and presses said vibrating body and said contact body by magnetic force.
【請求項7】 前記加圧手段は、空気を吸引して前記接
触体を前記振動体に吸引加圧することを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか一つに記載の振動型アクチュエ
ータ。
7. The vibration type actuator according to claim 1, wherein said pressurizing means sucks air to pressurize said contact body to said vibrating body.
【請求項8】 前記加圧手段は、前記接触体に弾性力を
付与して前記振動体を加圧することを特徴とする請求項
1ないし5のいずれか一つに記載の振動型アクチュエー
タ。
8. The vibration-type actuator according to claim 1, wherein the pressing unit applies an elastic force to the contact body to press the vibration body.
【請求項9】 磁力によって前記振動体と前記接触体と
を吸引加圧する前記加圧手段は、前記振動体と前記接触
体のいずれか一方に設けた永久磁石により構成されるこ
とを特徴とする請求項6に記載の振動型アクチュエー
タ。
9. The pressure means for attracting and pressing the vibrating body and the contact body by magnetic force is constituted by a permanent magnet provided on one of the vibrating body and the contact body. A vibration-type actuator according to claim 6.
【請求項10】 磁力によって前記振動体と前記接触体
とを吸引加圧する前記加圧手段は、前記振動体と前記接
触体のいずれか一方に設けたコイルへの通電で形成され
る電磁石力で構成されていることを特徴とする請求項6
に記載の振動型アクチュエータ。
10. The pressurizing means for attracting and pressurizing the vibrating body and the contact body by a magnetic force is an electromagnet force formed by energizing a coil provided on one of the vibrating body and the contacting body. 7. The structure according to claim 6, wherein
The vibration-type actuator according to item 1.
【請求項11】 空気を吸引して前記接触体を前記振動
体に吸引加圧する前記加圧手段は、前記振動体の前記接
触体との当接部分に形成した凹部と連通する連通口より
空気を吸引することを特徴とする請求項7に記載の振動
型アクチュエータ。
11. The pressurizing means for sucking air to suck and press the contact body against the vibrating body, wherein the pressurizing means presses air from a communication port communicating with a concave portion formed in a contact portion of the vibrating body with the contact body. The vibration-type actuator according to claim 7, wherein the vibration type actuator is sucked.
【請求項12】 前記接触体に弾性力を付与して前記振
動体を加圧する前記加圧手段は、前記接触体を前記弾性
体に対して自由移動を保証するように弾性的に押圧する
弾性的押圧部材と、前記弾性的押圧部材の反力を受ける
保持部材を有することを特徴とする請求項8に記載の振
動型アクチュエータ。
12. The pressing means for applying an elastic force to the contact body to press the vibrating body, wherein the pressing means elastically presses the contact body elastically so as to guarantee free movement with respect to the elastic body. The vibration type actuator according to claim 8, further comprising a dynamic pressing member, and a holding member that receives a reaction force of the elastic pressing member.
【請求項13】 前記保持部材は、前記接触体の周囲に
配置され、前記振動体側に1自由度を有するように取り
付けられていることを特徴とする請求項12に記載の振
動型アクチュエータ。
13. The vibration-type actuator according to claim 12, wherein the holding member is disposed around the contact body, and is attached to the vibrator so as to have one degree of freedom.
【請求項14】 前記振動体には、前記接触体との接触
部分近傍に前記接触体と弾性的に接触する当接部材を設
けたことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか一
つに記載の振動型アクチュエータ。
14. The vibration body according to claim 1, wherein a contact member elastically contacting the contact body is provided in the vicinity of a contact portion with the contact body. The vibration-type actuator according to item 1.
【請求項15】 前記振動体は、径方向外方に延びる支
持用の複数の腕部を備えた支持体を有することを特徴と
する請求項1ないし14のいずれか一つに記載の振動型
アクチュエータ。
15. The vibration type according to claim 1, wherein the vibrating body has a supporting body having a plurality of supporting arms extending radially outward. Actuator.
【請求項16】 請求項1ないし15のいずれか一つに
記載の振動型アクチュエータを多自由度の運動を行うア
ームの関節部に設けたことを特徴とする振動型駆動装
置。
16. A vibration type driving device, wherein the vibration type actuator according to any one of claims 1 to 15 is provided at a joint portion of an arm which performs a motion with a plurality of degrees of freedom.
【請求項17】 前記アームの関節部に設けた振動型ア
クチュエータを遠隔操作により操作者の関節の動きに対
応して動作させる遠隔操作手段を有することを特徴とす
る請求項16に記載の振動型駆動装置。
17. The vibration type according to claim 16, further comprising remote control means for operating a vibration type actuator provided at a joint portion of said arm by remote control in accordance with a movement of a joint of an operator. Drive.
【請求項18】 請求項1ないし15のいずれか一つに
記載の振動型アクチュエータを多自由度の運動を行うア
ームの関節部に設け、腹腔鏡下手術用あるいはマイクロ
サージェリ用として用いることを特徴とする振動型駆動
装置。
18. A vibration-type actuator according to claim 1, which is provided at a joint of an arm that performs a multi-degree-of-freedom movement, and is used for laparoscopic surgery or microsurgery. Characteristic vibration type driving device.
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