JP4807276B2

JP4807276B2 - Vibration actuator

Info

Publication number: JP4807276B2
Application number: JP2007031939A
Authority: JP
Inventors: 幹士撰; 来岩田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: KR20090099544A; KR101049394B1; JP2008199772A; TW200843318A; WO2008099559A1; TWI345871B

Description

この発明は、振動アクチュエータに係り、特に超音波振動を利用して回転体を回転させる振動アクチュエータに関する。 The present invention relates to a vibration actuator, and more particularly to a vibration actuator that rotates a rotating body using ultrasonic vibration.

例えば、特許文献１には、図１８に示されるように、超音波振動を利用して球体状のロータ１０１を回転させる振動アクチュエータが開示されている。ロータ１０１の内部にワイヤ１０２の一端部を固定してこのワイヤ１０２を牽引することによりロータ１０１をステータ１０３に対して加圧接触させ、圧電素子１０４によりステータ１０３に超音波振動を発生させることでロータ１０１が回転される。ロータ１０１をステータ１０３に対し加圧するためのワイヤ１０２がステータ１０３及び圧電素子１０４の内部に通されることにより、この振動アクチュエータ全体の小型化が図られている。 For example, Patent Document 1 discloses a vibration actuator that rotates a spherical rotor 101 using ultrasonic vibration as shown in FIG. By fixing one end of the wire 102 inside the rotor 101 and pulling the wire 102, the rotor 101 is brought into pressure contact with the stator 103, and ultrasonic vibration is generated in the stator 103 by the piezoelectric element 104. The rotor 101 is rotated. Since the wire 102 for pressurizing the rotor 101 against the stator 103 is passed through the stator 103 and the piezoelectric element 104, the overall size of the vibration actuator is reduced.

この振動アクチュエータでは、ロータ１０１の内部にその回転中心を通る挿通孔１０５が形成されると共に、ワイヤ１０２の一端部がこの挿通孔１０５に挿入されてベアリング１０６を介して挿通孔１０５の内壁面に固定されることにより、ロータ１０１の回転に伴ったワイヤ１０２の捩れ等の発生が防止されている。また、ワイヤ１０２によりロータ１０１の回転が妨げられないように、挿通孔１０５は、ロータ１０１の回転中心からステータ１０３に対向するロータ１０１の表面に向かって円錐形状を有するように形成されている。 In this vibration actuator, an insertion hole 105 passing through the rotation center is formed inside the rotor 101, and one end portion of the wire 102 is inserted into the insertion hole 105 and is formed on the inner wall surface of the insertion hole 105 via the bearing 106. By being fixed, the occurrence of twisting of the wire 102 accompanying the rotation of the rotor 101 is prevented. Further, the insertion hole 105 is formed to have a conical shape from the rotation center of the rotor 101 toward the surface of the rotor 101 facing the stator 103 so that the rotation of the rotor 101 is not hindered by the wire 102.

特開２００６−５９７５号公報JP 2006-5975 A

しかしながら、特許文献１の振動アクチュエータのように、球体状のロータ１０１の内部に、その回転中心を通ると共に回転中心からステータ１０３に対向するロータ１０１の表面に向かって円錐形状を有する挿通孔１０５を形成することは、容易ではなく、手間がかかると共にコストが嵩むという問題がある。
また、挿通孔１０５の内部に、ワイヤ１０２の一端部を固定するためのベアリング機構１０６を設ける必要があるため、構成が複雑であると共に作製が困難である。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、小型でありながらも単純な構成で容易に作製することができる振動アクチュエータを提供することを目的とする。 However, like the vibration actuator of Patent Document 1, an insertion hole 105 having a conical shape is formed inside the spherical rotor 101 and passes through the rotation center and faces the surface of the rotor 101 facing the stator 103 from the rotation center. It is not easy to form, and it takes time and costs.
Moreover, since it is necessary to provide the bearing mechanism 106 for fixing the one end part of the wire 102 inside the insertion hole 105, a structure is complicated and manufacture is difficult.
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a vibration actuator that is small in size but can be easily manufactured with a simple configuration.

この発明に係る振動アクチュエータは、ステータと、それぞれステータにより接触支持されると共に１つの回転軸を共有する複数のローラと、複数のローラの間を連結する連結ピンと、ステータに連結されると共にステータを振動させることによりステータと複数のローラの接触部分に楕円または円運動を発生させて複数のローラを回転させる振動手段と、その一端部が複数のローラの中間部で連結ピンに連結されて連結ピンをステータに向かって牽引することにより複数のローラをステータに対して加圧する予圧手段とを備えるものである。
なお、「複数のローラの中間部」とは、複数のローラのうち最も外側に位置する２つのローラの間を意味している。 The vibration actuator according to the present invention includes a stator, a plurality of rollers that are contacted and supported by the stator and share one rotating shaft, a connecting pin that connects the plurality of rollers, a stator that is connected to the stator and the stator. Vibrating means for rotating the plurality of rollers by generating an elliptical or circular motion at the contact portion of the stator and the plurality of rollers by vibrating, and one end of which is coupled to the coupling pin at the intermediate portion of the plurality of rollers. And a preloading unit that presses the plurality of rollers against the stator by pulling the roller toward the stator.
The “intermediate part of the plurality of rollers” means between the two outermost rollers among the plurality of rollers.

互いに対称に配置された偶数個のローラを有し、予圧手段の一端部が偶数個のローラの中央部で連結ピンに連結されるように構成することもできる。
連結ピンを介して連結された２つのローラを有することが好ましい。
これら偶数個のローラは、互いに同一の大きさ及び形状を有することがより好ましい。
なお、偶数個のローラとして、２つに限らず、４つ以上のローラを設けることもできる。 It is also possible to have an even number of rollers arranged symmetrically with respect to each other and to have one end of the preload means connected to the connecting pin at the center of the even number of rollers.
It is preferable to have two rollers connected via a connecting pin.
More preferably, these even number of rollers have the same size and shape.
Note that the even number of rollers is not limited to two, and four or more rollers may be provided.

好適には、予圧手段は、ステータの内部に通される、若しくは、ステータ及び振動手段の内部に通されて、その一端部で連結ピンに連結されている。ここで、「内部に通され」とは、予圧手段の端部が内部に位置する場合も含む。
また、ステータに、ほぼＶ字型の断面形状を有する溝を形成し、溝の表面に複数のローラを接触支持するように構成することもできる。 Preferably, the preload means is passed through the stator or through the stator and the vibration means, and is connected to the connecting pin at one end thereof. Here, “passed through” includes the case where the end of the preload means is located inside.
Further, a groove having a substantially V-shaped cross-sectional shape can be formed in the stator, and a plurality of rollers can be contacted and supported on the surface of the groove.

予圧手段は、その一端部が連結ピンに連結されるロッドと、ロッドの他端部に接続されると共にロッドを介して連結ピンを牽引する牽引装置とを有するように構成することもできる。
この場合に、ロッドの一端部に第１規制部を形成すると共に、ロッドの一端部に隣接するローラに第１規制部に対応する第２規制部を形成し、これら第１規制部及び第２規制部が互いに係合することで複数のローラの回転が所定の角度範囲に規制されることが好ましい。第１規制部及び第２規制部として、例えば、互いに対応する突起部及び当接面の組み合わせを用いることができる。
さらに、複数のローラが所定の角度範囲の端部に到達したことを検知するための検知手段を備え、振動手段は、互いに積層された複数の圧電素子板を有し、検知手段は、振動手段の電圧を測定することにより振動手段にかかる応力を監視すると共に、第１規制部及び第２規制部が互いに係合した際に生じる振動手段の応力の変化を検出することにより複数のローラが所定の角度範囲の端部に到達したことを検知することがより好ましい。 The preload means can also be configured to have a rod having one end connected to the connecting pin, and a traction device connected to the other end of the rod and pulling the connecting pin through the rod.
In this case, the first restricting portion is formed at one end of the rod, and the second restricting portion corresponding to the first restricting portion is formed on the roller adjacent to the one end of the rod. It is preferable that the rotation of the plurality of rollers is restricted within a predetermined angle range by the restriction portions engaging with each other. As the first restricting portion and the second restricting portion, for example, combinations of protrusions and contact surfaces corresponding to each other can be used.
Furthermore, a detecting means for detecting that the plurality of rollers have reached the end of the predetermined angular range is provided, the vibrating means has a plurality of piezoelectric element plates stacked on each other, and the detecting means is the vibrating means. The stress applied to the vibration means is monitored by measuring the voltage of the plurality of rollers, and a plurality of rollers are set in a predetermined manner by detecting a change in stress of the vibration means that occurs when the first restriction portion and the second restriction portion are engaged with each other. It is more preferable to detect that the end of the angle range is reached.

予圧手段は、その一端部が連結ピンに連結されるワイヤを有するように構成することもできる。
この場合に、ワイヤの他端部に接続されると共にワイヤを介して連結ピンを牽引する牽引装置を予圧手段がさらに有する、あるいは、ワイヤが弾性を有してそれ自身により連結ピンを牽引するように構成することもできる。 The preload means can also be configured to have a wire with one end connected to the connecting pin.
In this case, the preload means further includes a traction device that is connected to the other end of the wire and pulls the connecting pin through the wire, or the wire has elasticity so that the connecting pin is pulled by itself. It can also be configured.

複数のローラは、自走可能なロボットのハンド等の関節として用いることができる。 The plurality of rollers can be used as joints such as a hand of a robot capable of self-running.

この発明によれば、小型でありながらも単純な構成で作製が容易である振動アクチュエータを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a vibration actuator that is small but easy to manufacture with a simple configuration.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータを示す。この振動アクチュエータは、超音波振動を利用して回転体を回転する超音波アクチュエータであり、例えば、自走可能なロボットにおけるハンドの一本の指を構成するものである。基部支持部材１とステータ２との間に振動手段３が配置されると共に、ステータ２には、振動手段３に接する面とは反対側に溝４が形成されており、この溝４の表面に指の関節として用いられる円柱状の２つのローラ５が接触支持されている。これら２つのローラ５は、同一の大きさを有して互いに平行に配置されると共に、それぞれ共通の１つの回転軸の回りに回転自在に配置されている。各ローラ５の中心に連結ピン６が挿通されて、この連結ピン６により２つのローラ５の間が連結されており、この連結ピン６が双方のローラ５に共通の１つの回転軸を構成している。これらのローラ５は、双方のローラ５の外周部に固定されてローラ５と一体に回転される先端部材７を有している。また、振動手段３には、この振動手段３を駆動するための駆動回路８が接続されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a vibration actuator according to Embodiment 1 of the present invention. This vibration actuator is an ultrasonic actuator that rotates a rotating body using ultrasonic vibration, and constitutes, for example, one finger of a hand in a self-running robot. The vibration means 3 is disposed between the base support member 1 and the stator 2, and a groove 4 is formed on the stator 2 on the side opposite to the surface in contact with the vibration means 3. Two cylindrical rollers 5 used as finger joints are supported in contact with each other. These two rollers 5 have the same size and are arranged in parallel with each other, and are arranged so as to be rotatable around one common rotation axis. A connecting pin 6 is inserted through the center of each roller 5, and the connecting pin 6 connects the two rollers 5, and this connecting pin 6 constitutes a common rotating shaft for both rollers 5. ing. These rollers 5 have tip members 7 that are fixed to the outer peripheral portions of both rollers 5 and rotated integrally with the rollers 5. Further, a drive circuit 8 for driving the vibration means 3 is connected to the vibration means 3.

図２に示されるように、ステータ２は、その中心に貫通孔９が形成されて全体でほぼ円筒形状を有している。また、ローラ５が接触配置されるステータ２の表面に形成される溝４は、ステータ２の中心を通り且つＶ字型の断面形状を有している。 As shown in FIG. 2, the stator 2 has a through hole 9 at its center and has a substantially cylindrical shape as a whole. Further, the groove 4 formed on the surface of the stator 2 in contact with the roller 5 passes through the center of the stator 2 and has a V-shaped cross-sectional shape.

図３に示されるように、基部支持部材１は、内部に凹部が形成された円筒状の本体部１０と、本体部１０よりも小さい径を有し且つ本体部１０の凹部に連通する貫通孔が形成された円筒状の挿入部１１とを有している。挿入部１１が円筒状の振動手段３内に通されてその先端でステータ２の貫通孔９の内壁面に連結されることにより、基部支持部材１の本体部１０とステータ２との間に振動手段３が挟持され、これらステータ２、振動手段３及び基部支持部材１が全体としてほぼ円柱状の外形を有している。
ここで、説明の便宜上、基部支持部材１からステータ２へと向かう円柱状の外形の中心軸をＺ軸と規定し、Ｚ軸に対して垂直方向にＸ軸が、Ｚ軸及びＸ軸に対して垂直にＹ軸がそれぞれ延びているものとする。 As shown in FIG. 3, the base support member 1 includes a cylindrical main body 10 having a recess formed therein, and a through-hole having a smaller diameter than the main body 10 and communicating with the recess of the main body 10. And a cylindrical insertion portion 11 formed with the. The insertion portion 11 is passed through the cylindrical vibration means 3 and connected to the inner wall surface of the through hole 9 of the stator 2 at the tip thereof, thereby vibrating between the main body portion 10 of the base support member 1 and the stator 2. The means 3 is sandwiched, and the stator 2, the vibration means 3 and the base support member 1 have a substantially cylindrical outer shape as a whole.
Here, for convenience of explanation, the central axis of the cylindrical outer shape from the base support member 1 to the stator 2 is defined as the Z axis, and the X axis is perpendicular to the Z axis and the Z axis and the X axis are It is assumed that the Y-axis extends vertically.

振動手段３は、それぞれＸＹ平面上に位置し且つ互いに重ね合わされた平板状の第１の圧電素子部３１及び第２の圧電素子部３２を有している。
ステータ２、振動手段３、基部支持部材１の挿入部１１及び本体部１０の内部には、それらの中心軸方向、すなわちＺ軸方向にロッド１２が挿通されている。ロッド１２の一端部は２つのローラ５の間に位置しており、このロッド１２の一端部にほぼ矩形の板状部１３が形成されている。板状部１３に形成された貫通孔に連結ピン６が貫通されることにより、ロッド１２の一端部が連結ピン６に連結されている。ここで、連結ピン６はＸ軸方向に延在すると共に、板状部１３は、連結ピン６の延在方向すなわちＸ軸方向において２つのローラ５の中央部に位置しており、２つのローラ５は板状部１３に関して互いに対称に配置されている。なお、連結ピン６と各ローラ５との間、及び連結ピン６とロッド１２の板状部１３との間のうち、少なくとも一方が回転自在に連結されることによりローラ５がロッド１２に対して回転可能であるように構成されている。 The vibration means 3 includes a first piezoelectric element portion 31 and a second piezoelectric element portion 32 which are located on the XY plane and are overlapped with each other.
A rod 12 is inserted into the stator 2, the vibration means 3, the insertion portion 11 of the base support member 1, and the main body portion 10 in the central axis direction, that is, the Z-axis direction. One end of the rod 12 is located between the two rollers 5, and a substantially rectangular plate-like portion 13 is formed at one end of the rod 12. One end portion of the rod 12 is connected to the connecting pin 6 by passing the connecting pin 6 through the through hole formed in the plate-like portion 13. Here, the connecting pin 6 extends in the X-axis direction, and the plate-like portion 13 is located at the center of the two rollers 5 in the extending direction of the connecting pin 6, that is, in the X-axis direction. 5 are arranged symmetrically with respect to the plate-like portion 13. It should be noted that at least one of the connecting pin 6 and each roller 5 and between the connecting pin 6 and the plate-like portion 13 of the rod 12 is rotatably connected, so that the roller 5 is connected to the rod 12. It is configured to be rotatable.

先端部材７は、２つのローラ５の間に突出形成される一対の突起部１４及び１５を有しており、これらの突起部１４及び１５は、ローラ５の周方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている。板状部１３において、ステータ２に対向する面とは反対側に位置する面と、一方の側部に位置する面はそれぞれ、突起部１４及び１５が当接することによりローラ５の回転を所定の角度範囲に規制するための当接面１６及び１７を構成している。
これら当接面１６及び１７と突起部１４及び１５はそれぞれ、この発明の第１規制部と第２規制部を構成している。
なお、板状部１３の当接面１６及び１７は、ローラ５の回転に伴った突起部１４及び１５の移動を妨げないように円弧形状に面取りされた面取り部を介して互いに接続されている。 The tip member 7 has a pair of protrusions 14 and 15 formed to protrude between the two rollers 5, and these protrusions 14 and 15 are spaced from each other along the circumferential direction of the roller 5. Are arranged. In the plate-like portion 13, the surface located on the opposite side of the surface facing the stator 2 and the surface located on one side portion are respectively in contact with the projections 14 and 15, so that the rotation of the roller 5 is predetermined. The contact surfaces 16 and 17 for restricting to an angle range are comprised.
The contact surfaces 16 and 17 and the protrusions 14 and 15 constitute a first restricting portion and a second restricting portion of the present invention, respectively.
The contact surfaces 16 and 17 of the plate-like portion 13 are connected to each other via a chamfered portion that is chamfered in an arc shape so as not to prevent the movement of the projections 14 and 15 accompanying the rotation of the roller 5. .

ロッド１２の他端部は、基部支持部材１の本体部１０の凹部内に位置すると共にこの凹部内にスライド自在に収容されたバネ受け部材１８に固定されている。本体部１０の凹部の底面２０とバネ受け部材１８との間には、この発明の牽引装置としてのバネ１９が配置されており、バネ１９はバネ受け部材１８を本体部１０の凹部の底面２０とは反対方向に向かって付勢している。このバネ１９の付勢力により、バネ受け部材１８及びロッド１２を介して連結ピン６がステータ２に向かって牽引され、これによりローラ５がステータ２に対し加圧接触されている。 The other end of the rod 12 is fixed to a spring receiving member 18 that is located in the recess of the main body 10 of the base support member 1 and is slidably received in the recess. A spring 19 as a traction device of the present invention is disposed between the bottom surface 20 of the concave portion of the main body portion 10 and the spring receiving member 18, and the spring 19 attaches the spring receiving member 18 to the bottom surface 20 of the concave portion of the main body portion 10. It is energizing in the opposite direction. Due to the urging force of the spring 19, the connecting pin 6 is pulled toward the stator 2 through the spring receiving member 18 and the rod 12, whereby the roller 5 is in pressure contact with the stator 2.

図４に示されるように、第１の圧電素子部３１及び第２の圧電素子部３２は、絶縁シート３３〜３５を介してステータ２及び基部支持部材１から、また互いに絶縁された状態で配置されている。第１の圧電素子部３１は、それぞれ円板形状を有する電極板３１ａ、圧電素子板３１ｂ、電極板３１ｃ、圧電素子板３１ｄ及び電極板３１ｅが順次重ね合わされた構造を有している。同様に、第２の圧電素子部３２は、それぞれ円板形状を有する電極板３２ａ、圧電素子板３２ｂ、電極板３２ｃ、圧電素子板３２ｄ及び電極板３２ｅが順次重ね合わされた構造を有している。 As shown in FIG. 4, the first piezoelectric element portion 31 and the second piezoelectric element portion 32 are arranged in a state of being insulated from the stator 2 and the base support member 1 through insulating sheets 33 to 35 and from each other. Has been. The first piezoelectric element portion 31 has a structure in which an electrode plate 31a, a piezoelectric element plate 31b, an electrode plate 31c, a piezoelectric element plate 31d, and an electrode plate 31e each having a disk shape are sequentially stacked. Similarly, the second piezoelectric element portion 32 has a structure in which an electrode plate 32a, a piezoelectric element plate 32b, an electrode plate 32c, a piezoelectric element plate 32d, and an electrode plate 32e each having a disk shape are sequentially stacked. .

第１の圧電素子部３１の両面部分に配置されている電極板３１ａ及び電極板３１ｅと、第２の圧電素子部３２の両面部分に配置されている電極板３２ａ及び電極板３２ｅがそれぞれ電気的に接地されている。また、第１の圧電素子部３１の一対の圧電素子板３１ｂ及び３１ｄの間に配置されている電極板３１ｃと、第２の圧電素子部３２の一対の圧電素子板３２ｂ及び３２ｄの間に配置されている電極板３２ｃとからそれぞれ端子が引き出されて駆動回路８に接続されている。
なお、駆動回路８は、振動手段３の電圧を測定することによりこの振動手段３にかかる応力を監視すると共にこの応力の変化に基づいてローラ５が所定の角度範囲の両端部にそれぞれ到達したことを検知する検知手段を有している。 An electrode plate 31a and an electrode plate 31e disposed on both surface portions of the first piezoelectric element portion 31, and an electrode plate 32a and an electrode plate 32e disposed on both surface portions of the second piezoelectric element portion 32 are electrically connected, respectively. Is grounded. Further, the electrode plate 31 c disposed between the pair of piezoelectric element plates 31 b and 31 d of the first piezoelectric element portion 31 and the pair of piezoelectric element plates 32 b and 32 d of the second piezoelectric element portion 32 are disposed. Terminals are drawn out from the electrode plate 32c and connected to the drive circuit 8.
The drive circuit 8 monitors the stress applied to the vibration means 3 by measuring the voltage of the vibration means 3, and the rollers 5 reach the both ends of the predetermined angle range based on the change in the stress. It has a detection means to detect.

図５に示されるように、第１の圧電素子部３１の一対の圧電素子板３１ｂ及び３１ｄは、Ｙ軸方向に２分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれＺ軸方向（厚み方向）に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板３１ｂと圧電素子板３１ｄは互いに裏返しに配置されている。
第２の圧電素子部３２の一対の圧電素子板３２ｂ及び３２ｄは、２分割されることなく全体がＺ軸方向（厚み方向）に膨張あるいは収縮の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板３２ｂと圧電素子板３２ｄは互いに裏返しに配置されている。 As shown in FIG. 5, the pair of piezoelectric element plates 31 b and 31 d of the first piezoelectric element portion 31 has portions that are divided into two in the Y-axis direction and have opposite polarities, and each has a Z-axis direction (thickness direction The piezoelectric element plate 31b and the piezoelectric element plate 31d are disposed so as to be reversed with respect to each other.
The pair of piezoelectric element plates 32b and 32d of the second piezoelectric element portion 32 are polarized so as to be expanded or contracted in the Z-axis direction (thickness direction) as a whole without being divided into two. The element plate 32b and the piezoelectric element plate 32d are arranged inside out.

次に、この実施の形態１に係る振動アクチュエータの動作について説明する。駆動回路８により第１の圧電素子部３１の電極板３１ｃと第２の圧電素子部３２の電極板３２ｃとに位相を９０度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加して、振動手段３によりＹ軸方向のたわみ振動とＺ軸方向の縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、各ローラ５とステータ２との接触部分にＹＺ面内における楕円運動が発生し、これにより、２つのローラ５がそれぞれ連結ピン６を中心にしてＸ軸回りに回転駆動されることとなる。これら２つのローラ５は同時に且つ同一方向に回転され、それに伴って先端部材７がステータ２に対して傾動される。 Next, the operation of the vibration actuator according to the first embodiment will be described. An AC voltage having a phase shifted by 90 degrees is applied to the electrode plate 31c of the first piezoelectric element portion 31 and the electrode plate 32c of the second piezoelectric element portion 32 by the drive circuit 8, respectively, When a combined vibration combining a flexural vibration in the direction and a longitudinal vibration in the Z-axis direction is generated, an elliptical motion in the YZ plane is generated at the contact portion between each roller 5 and the stator 2. Are driven to rotate around the X axis around the connecting pin 6. These two rollers 5 are simultaneously rotated in the same direction, and accordingly, the tip member 7 is tilted with respect to the stator 2.

ここで、図６に示されるように、先端部材７の一方の突起部１４がこれに対応する板状部１３の当接面１６に当接することにより、ローラ５が図６において時計回り方向にそれ以上回転することが規制される。また、図７に示されるように、先端部材７の他方の突起部１５がこれに対応する板状部１３の当接面１７に当接することにより、ローラ５が図７において反時計回り方向にそれ以上回転することが規制される。このようにローラ５の回転を所定の角度範囲に規制することができる。このとき、ローラ５の回転は９０°程度の角度範囲に規制される。 Here, as shown in FIG. 6, one protrusion 14 of the tip member 7 abuts against the abutment surface 16 of the plate-like portion 13 corresponding thereto, so that the roller 5 rotates clockwise in FIG. Further rotation is restricted. Further, as shown in FIG. 7, the other protrusion 15 of the tip member 7 comes into contact with the contact surface 17 of the plate-like portion 13 corresponding thereto, so that the roller 5 rotates in the counterclockwise direction in FIG. Further rotation is restricted. Thus, the rotation of the roller 5 can be restricted within a predetermined angle range. At this time, the rotation of the roller 5 is restricted to an angle range of about 90 °.

また、振動手段３は基部支持部材１とステータ２との間に挟持されると共にローラ５はステータ２に対し加圧接触されているため、先端部材７の一対の突起部１４及び１５がそれぞれ対応するロッド１２の板状部１３の当接面１６及び１７に当接することにより、連結ピン６、ローラ５及びステータ２を介して、振動手段３にかかる応力が変化することとなる。ここで、駆動回路８は、振動手段３の電圧を測定することにより振動手段３にかかる応力を監視しているため、先端部材７の突起部１４及び１５がそれぞれ対応する当接面１６及び１７に当接した際に生じる振動手段３の応力の変化を検出することにより、ローラ５が所定の角度範囲のそれぞれの端部に到達したことを検知することができる。
したがって、ローラ５が可動限界に到達したことを検知するためのリミットセンサ等を新たに設ける必要がない。 Further, since the vibration means 3 is sandwiched between the base support member 1 and the stator 2 and the roller 5 is in pressure contact with the stator 2, the pair of protrusions 14 and 15 of the tip member 7 correspond to each other. By contacting the contact surfaces 16 and 17 of the plate-like portion 13 of the rod 12, the stress applied to the vibration means 3 changes via the connecting pin 6, the roller 5, and the stator 2. Here, since the drive circuit 8 monitors the stress applied to the vibration means 3 by measuring the voltage of the vibration means 3, the projecting portions 14 and 15 of the tip member 7 correspond to the corresponding contact surfaces 16 and 17, respectively. By detecting a change in the stress of the vibration means 3 that occurs when the roller 5 comes into contact with the roller, it is possible to detect that the roller 5 has reached each end of a predetermined angular range.
Therefore, it is not necessary to newly provide a limit sensor or the like for detecting that the roller 5 has reached the movable limit.

この振動アクチュエータでは、円柱状の２つのローラ５の間を連結ピン６で連結すると共に、この連結ピン６にロッド１２の一端部を連結して牽引することにより、ローラ５をステータ２に対し加圧しているため、単純な構成であると共に容易に作製することができる振動アクチュエータを実現することが可能である。
ロッド１２は、２つのローラ５の中央部で連結ピン６を牽引するため、それぞれのローラ５をステータ２に対して均一な力で加圧することができる。また、本体部１０の凹部の底面２０とバネ受け部材１８との間に、付勢力の大きさが異なるバネを配置することで、２つのローラ５をそれぞれステータ２に対して加圧する力の大きさを容易に調整することができる。
また、ロッド１２は、ステータ２、振動手段３及び基部支持部材１の内部に通されると共に、バネ受け部材１８及びバネ１９は、基部支持部材１の凹部内に収容されているため、この振動アクチュエータ全体の小型化が達成される。 In this vibration actuator, the two cylindrical rollers 5 are connected by a connecting pin 6, and one end of a rod 12 is connected to the connecting pin 6 and pulled to thereby add the roller 5 to the stator 2. Therefore, it is possible to realize a vibration actuator that has a simple configuration and can be easily manufactured.
Since the rod 12 pulls the connecting pin 6 at the center of the two rollers 5, each roller 5 can be pressed against the stator 2 with a uniform force. Further, by arranging springs having different urging forces between the bottom surface 20 of the concave portion of the main body 10 and the spring receiving member 18, the magnitude of the force for pressing the two rollers 5 against the stator 2 respectively. The height can be adjusted easily.
The rod 12 is passed through the stator 2, the vibration means 3 and the base support member 1, and the spring receiving member 18 and the spring 19 are accommodated in the recess of the base support member 1. Miniaturization of the entire actuator is achieved.

また、ステータ２に形成された断面Ｖ字型の溝４の表面に２つのローラ５がそれぞれ接触配置されるため、ステータ２によりこれら２つのローラ５を安定して支持することが可能である。
また、振動手段３でステータ２を振動させることにより、２つのローラ５は共通の１つの回転軸だけの回りに回転されるため、安定した動作を行うことができると共にローラ５の回転を精度良く制御することができる。したがって、この振動アクチュエータを複数用いることにより、人間の手に近似した動作を行うロボットハンドを実現することができる。 In addition, since the two rollers 5 are arranged in contact with the surface of the V-shaped groove 4 formed in the stator 2, it is possible to stably support the two rollers 5 by the stator 2.
Further, by vibrating the stator 2 by the vibration means 3, the two rollers 5 are rotated around only one common rotation axis, so that stable operation can be performed and the rotation of the rollers 5 can be performed with high accuracy. Can be controlled. Therefore, by using a plurality of vibration actuators, it is possible to realize a robot hand that performs an action similar to a human hand.

実施の形態２．
次に図８を参照して、この発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータを説明する。この実施の形態２は、実施の形態１の振動アクチュエータにおいて、２つのローラ５の両側に、さらに２つのローラ５を板状部１３に関して互いに対称に設けたものである。すなわち、互いに同一の大きさ及び形状を有する４つのローラ５が連結ピン６を介して連結されると共に、連結ピン６にロッド１２の板状部１３が連結されて牽引されることにより、各ローラ５がステータ２に対し加圧接触されている。ロッド１２の板状部１３は、連結ピン６の延在方向において４つのローラ５の中央部に位置している。なお、ここでは、中間部に位置する２つのローラ５の外周部に固定されている先端部材７の図示を省略している。 Embodiment 2. FIG.
Next, with reference to FIG. 8, a vibration actuator according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the vibration actuator according to the first embodiment, two rollers 5 are provided symmetrically with respect to the plate-like portion 13 on both sides of the two rollers 5. That is, four rollers 5 having the same size and shape are connected via the connecting pin 6 and the plate-like portion 13 of the rod 12 is connected to the connecting pin 6 and pulled, whereby each roller. 5 is in pressure contact with the stator 2. The plate-like portion 13 of the rod 12 is located at the center of the four rollers 5 in the extending direction of the connecting pin 6. Here, the illustration of the tip member 7 fixed to the outer peripheral part of the two rollers 5 located in the intermediate part is omitted.

円柱状の４つのローラ５の間を連結ピン６で連結し、ステータ２、振動手段３及び基部支持部材１の内部に通されたロッド１２によりこの連結ピン６を牽引することでローラ５をステータ２に対して加圧するため、上述の実施の形態１と同様に、小型でありながらも単純な構成で容易に作製することができる振動アクチュエータを実現することが可能である。
加えて、この実施の形態２では、ステータ２に４つのローラ５がそれぞれ加圧接触されると共にステータ２の振動によりこれら４つのローラ５を回転駆動して先端部材７を傾動させるため、高トルクが実現されると共に各ローラ５及びステータ２の接触部分の摩耗が低減される。 The four cylindrical rollers 5 are connected to each other by a connecting pin 6, and the connecting pin 6 is pulled by the stator 2, the vibration means 3 and the rod 12 passed through the inside of the base support member 1, so that the roller 5 is moved to the stator. Since the pressure is applied to 2, it is possible to realize a vibration actuator that can be easily manufactured with a simple configuration while being small, as in the first embodiment.
In addition, in the second embodiment, the four rollers 5 are brought into pressure contact with the stator 2 and the tip member 7 is tilted by rotationally driving the four rollers 5 by the vibration of the stator 2. Is realized, and wear of the contact portion between each roller 5 and the stator 2 is reduced.

また、４つのローラ５は、ロッド１２の板状部１３に関して互いに対称に配置されているだけでなく、互いに同一の大きさ及び形状を有するため、安定した回転動作を行うことができる。 Further, the four rollers 5 are not only arranged symmetrically with respect to the plate-like portion 13 of the rod 12 but also have the same size and shape as each other, so that stable rotation operation can be performed.

なお、４つのローラ５の両側に、さらに偶数個のローラ５を板状部１３に関して互いに対称に設けることもできる。 Note that an even number of rollers 5 may be provided symmetrically with respect to the plate-like portion 13 on both sides of the four rollers 5.

実施の形態３．
次に図９を参照して、この発明の実施の形態３に係る振動アクチュエータを説明する。この実施の形態３は、上述の実施の形態２において、中間部に位置する２つのローラ５の両側に、同一の大きさを有する２つのローラ５を設ける代わりに、それぞれローラ５よりも小さい径を有する２つのローラ４１を板状部１３に関して互いに対称に設けるものである。ステータ２の振動手段３に接する面とは反対側の面には、連結ピン６の延在方向に沿って４つのローラ５及び４１に対応した段差状の断面形状を有する接触部４２が形成されている。連結ピン６がロッド１２で牽引されることにより各ローラ５及び４１がステータ２に対し加圧接触されている。 Embodiment 3 FIG.
Next, a vibration actuator according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the second embodiment in that the two rollers 5 having the same size are provided on both sides of the two rollers 5 located in the middle portion, and each of the diameters is smaller than that of the rollers 5. Are provided symmetrically with respect to the plate-like portion 13. A contact portion 42 having a step-like cross-sectional shape corresponding to the four rollers 5 and 41 along the extending direction of the connecting pin 6 is formed on the surface of the stator 2 opposite to the surface in contact with the vibration means 3. ing. By pulling the connecting pin 6 with the rod 12, the rollers 5 and 41 are pressed against the stator 2.

このように構成しても、上述の実施の形態２と同様の効果が得られる。
加えて、この実施の形態３では、２つのローラ５の両側にそれぞれローラ５よりも小さい径を有する２つのローラ４１が配置されるため、振動アクチュエータをさらに小型化することができる。 Even if comprised in this way, the effect similar to the above-mentioned Embodiment 2 is acquired.
In addition, in the third embodiment, since the two rollers 41 each having a smaller diameter than the roller 5 are arranged on both sides of the two rollers 5, the vibration actuator can be further downsized.

なお、逆に、小さい径を有する２つのローラ４１を中間部に配置し、それらの両側にそれぞれローラ５を配置してもよい。
また、４つのローラ５及び４１の両側に、さらに偶数個のローラを板状部１３に関して互いに対称に設けることもできる。このとき、新たに追加されるローラは、ローラ５及び４１と同一の径を有するものでもよいし、ローラ５及び４１とは大きさの異なる径を有するものでもよい。いずれの場合も、ステータ２の振動手段３に接する面とは反対側の面には、連結ピン６の延在方向に沿ってこれらのローラに対応した断面形状を有する接触部が形成されて、各ローラがステータ２に対し加圧接触されることが好ましい。 Conversely, two rollers 41 having a small diameter may be disposed in the middle portion, and the rollers 5 may be disposed on both sides thereof.
Further, an even number of rollers can be provided symmetrically with respect to the plate-like portion 13 on both sides of the four rollers 5 and 41. At this time, the newly added roller may have the same diameter as the rollers 5 and 41, or may have a diameter different from that of the rollers 5 and 41. In any case, a contact portion having a cross-sectional shape corresponding to these rollers along the extending direction of the connecting pin 6 is formed on the surface of the stator 2 opposite to the surface in contact with the vibration means 3. Each roller is preferably in pressure contact with the stator 2.

また、上述の実施の形態１〜３では、偶数個のローラを設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３以上の奇数個のローラを設けてもよい。例えば、図１０に示されるように、３つのローラ５を連結ピン６により互いに連結して用いることができる。この場合、ステータ２にその軸方向に沿って２つの貫通孔９を形成すると共に、２つに分岐されたロッド１２の一端部をそれぞれ貫通孔９に挿通して板状部１３で連結ピン６に連結することにより、ロッド１２で連結ピン６を牽引して３つのローラ５をそれぞれステータ２に対し加圧することができる。 In the first to third embodiments described above, the case of providing an even number of rollers has been described. However, the present invention is not limited to this, and an odd number of three or more rollers may be provided. For example, as shown in FIG. 10, three rollers 5 can be connected to each other by a connecting pin 6. In this case, two through holes 9 are formed in the stator 2 along the axial direction, and one end portion of the rod 12 branched into two is inserted into the through hole 9 to connect the connecting pin 6 with the plate-like portion 13. , The connecting pin 6 can be pulled by the rod 12 to pressurize the three rollers 5 against the stator 2.

実施の形態４．
上述の実施の形態１において、円柱状の２つのローラ５の代わりに、図１１に示されるように、円錐台形状を有する２つのローラ５１を用いることもできる。２つのローラ５１の大径部５２が互いに対向するように配置されている。ステータ２の振動手段３に接する面とは反対側の面には、連結ピン６の延在方向に沿って２つのローラ５１に対応した断面形状を有する接触部５３が形成され、各ローラ５１がステータ２に対して加圧接触されている。なお、２つのローラ５１の外周部に図示しない先端部材が固定されている。
このように構成しても、実施の形態１と同様の効果が得られる。 Embodiment 4 FIG.
In the first embodiment described above, two rollers 51 having a truncated cone shape can be used instead of the two cylindrical rollers 5 as shown in FIG. The large diameter portions 52 of the two rollers 51 are arranged so as to face each other. A contact portion 53 having a cross-sectional shape corresponding to the two rollers 51 along the extending direction of the connecting pin 6 is formed on the surface of the stator 2 opposite to the surface in contact with the vibration means 3. The stator 2 is in pressure contact. A tip member (not shown) is fixed to the outer peripheral portions of the two rollers 51.
Even if comprised in this way, the effect similar to Embodiment 1 is acquired.

なお、図１２に示されるように、２つのローラ５１の大径部５２が互いに反対方向を向くように配置してもよい。
また、図１１及び１２においてステータ２に当接される各ローラ５１の外周面は、その中心軸に向かって湾曲形状に切り欠かれる、または、その中心軸とは反対方向に向かって湾曲形状に膨出するように形成されてもよい。
また、上述の実施の形態２及び３における各ローラとして、この円錐台形状のローラ５１を用いることもできる。 Note that, as shown in FIG. 12, the large diameter portions 52 of the two rollers 51 may be disposed so as to face in opposite directions.
11 and 12, the outer peripheral surface of each roller 51 that is in contact with the stator 2 is notched in a curved shape toward the central axis, or is curved in a direction opposite to the central axis. You may form so that it may bulge.
Further, as each roller in the above-described second and third embodiments, the truncated cone-shaped roller 51 can be used.

実施の形態５．
上述の実施の形態１において、円柱状の２つのローラ５の代わりに、図１３に示されるような半球形状を有する２つのローラ６１を用いることもできる。２つのローラ６１の平面部６２が互いに対向するように配置されている。ステータ２の振動手段３に接する面とは反対側の面には、連結ピン６の延在方向に沿って２つのローラ６１に対応した断面形状を有する接触部６３が形成され、各ローラ６１がステータ２に対して加圧接触されている。なお、２つのローラ６１の外周部に図示しない先端部材が固定されている。
このように構成しても、実施の形態１と同様の効果が得られる。 Embodiment 5 FIG.
In the first embodiment described above, two rollers 61 having a hemispherical shape as shown in FIG. 13 may be used instead of the two cylindrical rollers 5. The flat portions 62 of the two rollers 61 are disposed so as to face each other. A contact portion 63 having a cross-sectional shape corresponding to the two rollers 61 along the extending direction of the connecting pin 6 is formed on the surface of the stator 2 opposite to the surface in contact with the vibration means 3. The stator 2 is in pressure contact. A tip member (not shown) is fixed to the outer peripheral portions of the two rollers 61.
Even if comprised in this way, the effect similar to Embodiment 1 is acquired.

なお、図１４に示されるように、２つのローラ６１の平面部６２が互いに反対方向を向くように配置してもよい。
また、上述の実施の形態２及び３におけるローラとして、この半球形状のローラ６１を用いることもできる。 In addition, as shown in FIG. 14, the flat portions 62 of the two rollers 61 may be disposed so as to face in opposite directions.
Further, this hemispherical roller 61 can also be used as the roller in the second and third embodiments.

実施の形態６．
上述の実施の形態１〜５では、ロッド１２の一端部に矩形の板状部１３が設けられていたが、その板状部１３の一対の当接面１６及び１７の部分を切り欠くことにより、例えば図１５に示されるように、斜めの当接面７１及び７２を形成することもできる。この場合、先端部材に設けられた一対の突起部がそれぞれ対応する当接面７１及び７２に当接することにより、ローラの回転が９０°よりも大きい所定の角度範囲に規制される。
すなわち、突起部の突出高さ及び当接面の角度を選択することにより、ローラの回転を規制する角度範囲を変更することができる。 Embodiment 6 FIG.
In Embodiments 1 to 5 described above, the rectangular plate-like portion 13 is provided at one end of the rod 12, but the pair of contact surfaces 16 and 17 of the plate-like portion 13 are notched. For example, as shown in FIG. 15, oblique contact surfaces 71 and 72 can be formed. In this case, the pair of protrusions provided on the tip member abut against the corresponding abutment surfaces 71 and 72, respectively, thereby restricting the rotation of the roller to a predetermined angle range larger than 90 °.
That is, the angle range for restricting the rotation of the roller can be changed by selecting the protrusion height of the protrusion and the angle of the contact surface.

なお、突起部は、先端部材に設けられる代わりに、板状部１３に隣接するローラに設けられてもよい。また、板状部１３に突起部を設け、先端部材またはローラに当接面を設けてもよい。
また、突起部と当接面の組み合わせに限らず、互いに係合することでローラの回転を規制することができる各種の第１規制部及び第２規制部を設けることができる。例えば、突起部と突起部、あるいは当接面と当接面の組み合わせを第１規制部及び第２規制部として用いることもできる。 The protrusion may be provided on a roller adjacent to the plate-like portion 13 instead of being provided on the tip member. Further, a protrusion may be provided on the plate-like portion 13 and a contact surface may be provided on the tip member or the roller.
In addition to the combination of the protrusion and the contact surface, various first restricting portions and second restricting portions that can restrict the rotation of the roller by engaging with each other can be provided. For example, a combination of a protrusion and a protrusion, or a combination of a contact surface and a contact surface can be used as the first restriction portion and the second restriction portion.

実施の形態７．
次に図１６を参照して、この発明の実施の形態７に係る振動アクチュエータを説明する。この実施の形態７は、実施の形態１の振動アクチュエータにおいて、ロッド１２の代わりに、ワイヤ８１を連結ピン６に連結して牽引するものである。ワイヤ８１は、ステータ２、振動手段３及び基部支持部材１の内部にそれらの中心軸方向、すなわちＺ軸方向に挿通されている。このワイヤ８１の一端部は、連結ピン６の延在方向、すなわちＸ軸方向において２つのローラ５の中央部に位置して連結ピン６に連結されている。 Embodiment 7 FIG.
Next, a vibration actuator according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIG. In the seventh embodiment, the wire 81 is connected to the connecting pin 6 and pulled instead of the rod 12 in the vibration actuator of the first embodiment. The wires 81 are inserted into the stator 2, the vibration means 3, and the base support member 1 in the central axis direction, that is, the Z-axis direction. One end of the wire 81 is connected to the connecting pin 6 at the center of the two rollers 5 in the extending direction of the connecting pin 6, that is, in the X-axis direction.

ワイヤ８１の他端部は、基部支持部材１の本体部１０の凹部内のバネ受け部材１８に固定されており、バネ１９の付勢力により、バネ受け部材１８及びワイヤ８１を介して連結ピン６がステータ２に向かって牽引され、これによりローラ５がステータ２に対し加圧接触されている。なお、２つのローラ５の外周部には、ほぼ平坦な底面を有する先端部材８２が固定されている。 The other end of the wire 81 is fixed to the spring receiving member 18 in the recess of the main body 10 of the base support member 1, and the connecting pin 6 is connected via the spring receiving member 18 and the wire 81 by the biasing force of the spring 19. Is pulled toward the stator 2, whereby the roller 5 is in pressure contact with the stator 2. A tip member 82 having a substantially flat bottom surface is fixed to the outer peripheral portions of the two rollers 5.

円柱状の２つのローラ５の間を連結ピン６で連結し、ステータ２、振動手段３及び基部支持部材１の内部に通されたワイヤ８１により連結ピン６を牽引することでローラ５をステータ２に対し加圧するため、上述の実施の形態１と同様に、小型でありながらも単純な構成で容易に作製することができる振動アクチュエータを実現することができる。
ワイヤ８１は、２つのローラ５の中央部で連結ピン６を牽引するため、それぞれのローラ５をステータ２に対して均一な力で加圧することができる。
また、本体部１０の凹部の底面２０とバネ受け部材１８との間に付勢力の大きさが異なるバネを配置する、あるいは、連結ピン６からバネ受け部材１８までのワイヤ８１の長さを調節することにより、ステータ２に対する２つのローラ５の加圧力の大きさを容易に調整することができる。 The two cylindrical rollers 5 are connected by a connecting pin 6, and the roller 5 is pulled by the stator 2 by pulling the connecting pin 6 by a wire 81 passed through the stator 2, the vibration means 3 and the base support member 1. In the same manner as in the first embodiment described above, a vibration actuator that can be easily manufactured with a simple configuration with a small size can be realized.
Since the wire 81 pulls the connecting pin 6 at the center of the two rollers 5, each roller 5 can be pressed against the stator 2 with a uniform force.
Further, a spring having a different urging force is disposed between the bottom surface 20 of the concave portion of the main body 10 and the spring receiving member 18, or the length of the wire 81 from the connecting pin 6 to the spring receiving member 18 is adjusted. By doing so, the magnitude of the pressure applied by the two rollers 5 to the stator 2 can be easily adjusted.

なお、実施の形態２〜５においても、ロッド１２の代わりに、ワイヤ８１を連結ピン６に連結して牽引することにより、ローラをステータ２に対し加圧することができる。 In the second to fifth embodiments, the roller can be pressed against the stator 2 by connecting the wire 81 to the connecting pin 6 and pulling instead of the rod 12.

なお、上述の実施の形態１〜７におけるロッド１２及びワイヤ８１はそれぞれバネ１９の付勢力により牽引されていたが、バネ１９の代わりに、空圧または油圧を用いた牽引装置をロッド１２及びワイヤ８１の他端部に接続してロッド１２及びワイヤ８１を牽引することもできる。
この空圧または油圧を用いた牽引装置では、ロッド１２及びワイヤ８１を牽引する力の大きさを容易に制御することができ、したがって、ステータ２に対する２つのローラ５の加圧力の大きさを容易に調整することができる。
例えば、振動手段３が駆動されていないときは、振動手段３の駆動時よりも、ロッド１２及びワイヤ８１に対する牽引力が大きくなるように牽引装置を制御すれば、静止時におけるローラ５とステータ２との間の保持トルクを増大させることができる。 Although the rod 12 and the wire 81 in the above-described first to seventh embodiments are each pulled by the urging force of the spring 19, instead of the spring 19, a pulling device using pneumatic pressure or hydraulic pressure is used as the rod 12 and the wire 81. It is also possible to pull the rod 12 and the wire 81 by connecting to the other end of 81.
In this traction device using pneumatic pressure or hydraulic pressure, the magnitude of the force that pulls the rod 12 and the wire 81 can be easily controlled, and therefore the magnitude of the pressure applied by the two rollers 5 to the stator 2 can be easily achieved. Can be adjusted.
For example, when the vibration means 3 is not driven, if the traction device is controlled so that the traction force on the rod 12 and the wire 81 is larger than when the vibration means 3 is driven, the roller 5 and the stator 2 at rest The holding torque during the period can be increased.

実施の形態８．
次に図１７を参照して、この発明の実施の形態８に係る振動アクチュエータを説明する。この実施の形態８は、実施の形態１の振動アクチュエータにおいて、ロッド１２の代わりに、弾性を有する糸状のゴム、樹脂、スプリング等からなるワイヤ９１により連結ピン６を牽引するものである。ワイヤ９１は、ステータ２、振動手段３及び基部支持部材１の内部に挿通されており、ワイヤ９１の一端部は２つのローラ５の中央部に位置して連結ピン６に連結されている。 Embodiment 8 FIG.
Next, a vibration actuator according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIG. In the eighth embodiment, instead of the rod 12, the connecting pin 6 is pulled by a wire 91 made of elastic thread-like rubber, resin, spring or the like in the vibration actuator of the first embodiment. The wire 91 is inserted into the stator 2, the vibration means 3, and the base support member 1, and one end of the wire 91 is located at the center of the two rollers 5 and connected to the connecting pin 6.

また、基部支持部材１の本体部１０の凹部内に固定部材９２が固定されており、この固定部材９２にワイヤ９１の他端部が固定されている。ワイヤ９１は、所定の張力を生じる長さに伸張された状態で取り付けられており、このワイヤ９１の張力により連結ピン６がステータ２に向かって牽引されてローラ５がステータ２に対し加圧接触されている。なお、２つのローラ５の外周部に、ほぼ平坦な底面を有する先端部材９３が固定されている。 A fixing member 92 is fixed in the recess of the main body 10 of the base support member 1, and the other end of the wire 91 is fixed to the fixing member 92. The wire 91 is attached in a state of being stretched to a length that generates a predetermined tension, and the connecting pin 6 is pulled toward the stator 2 by the tension of the wire 91 so that the roller 5 is in pressure contact with the stator 2. Has been. A tip member 93 having a substantially flat bottom surface is fixed to the outer peripheral portions of the two rollers 5.

このように構成しても、実施の形態１と同様に、小型でありながらも単純な構成で容易に作製することができると共にそれぞれのローラ５をステータ２に対して均一な力で加圧することができる振動アクチュエータを実現することができる。
また、ワイヤ９１の伸張の度合いを調節してワイヤ９１の張力の大きさを変更することにより、ステータ２に対する２つのローラ５の加圧力の大きさを容易に調整することができる。 Even with this configuration, as in the first embodiment, it can be easily manufactured with a simple configuration while being small, and each roller 5 is pressed against the stator 2 with a uniform force. It is possible to realize a vibration actuator capable of
Further, by adjusting the degree of extension of the wire 91 and changing the magnitude of the tension of the wire 91, the magnitude of the pressure applied by the two rollers 5 to the stator 2 can be easily adjusted.

なお、上述の実施の形態２〜５においても、ロッド１２の代わりに、ワイヤ９１を連結ピン６に連結して牽引することにより、ローラをステータ２に対し加圧することができる。 In the second to fifth embodiments described above, the roller can be pressed against the stator 2 by connecting the wire 91 to the connecting pin 6 and pulling instead of the rod 12.

なお、上述の実施の形態１〜８において、先端部材を省略することにより、ローラを１回転以上回転させることが可能である。
また、ロッド１２及びワイヤ８１，９１の他端部は、基部支持部材１の本体部１０の凹部内に位置していたが、ステータ２の貫通孔９内に位置していてもよい。 In the first to eighth embodiments described above, the roller can be rotated one or more times by omitting the tip member.
Further, the other end portions of the rod 12 and the wires 81 and 91 are located in the concave portion of the main body portion 10 of the base support member 1, but may be located in the through hole 9 of the stator 2.

なお、上記各実施の形態において、駆動回路８は、振動手段３の電圧を測定する代わりに、振動手段３の電流、振動周波数または位相等を測定することにより、振動手段３にかかる応力を監視することができる。この場合に、ローラの回転が所定の角度範囲に規制されるように構成されていれば、駆動回路８は振動手段３の応力の変化に基づいてローラが所定の角度範囲の端部に到達したことを検知することができる。
また、振動手段にかかる応力を監視し且つこの応力の変化に基づいてローラが所定の角度範囲の端部に到達したことを検知する検知手段は、駆動回路８に内蔵されずに、駆動回路８とは別に設けられてもよい。 In each of the above embodiments, the driving circuit 8 monitors the stress applied to the vibration means 3 by measuring the current, vibration frequency, phase, or the like of the vibration means 3 instead of measuring the voltage of the vibration means 3. can do. In this case, if the rotation of the roller is configured to be regulated within a predetermined angular range, the drive circuit 8 has reached the end of the predetermined angular range based on the change in the stress of the vibration means 3. Can be detected.
Further, the detection means for monitoring the stress applied to the vibration means and detecting that the roller has reached the end of the predetermined angle range based on the change in the stress is not built in the drive circuit 8 but is included in the drive circuit 8. It may be provided separately.

なお、駆動回路８から各圧電素子部に印加する交流電圧の位相は９０度シフトさせていたが、９０度に限らず変化させても良い。また、印加する交流電圧の電圧値を変化させてもよい。交流電圧を様々に制御することでステータ２に発生する楕円振動を制御することができる。 The phase of the AC voltage applied from the drive circuit 8 to each piezoelectric element portion is shifted by 90 degrees, but it is not limited to 90 degrees and may be changed. Moreover, you may change the voltage value of the alternating voltage to apply. The elliptical vibration generated in the stator 2 can be controlled by variously controlling the AC voltage.

なお、互いに直交しない複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させて複数のローラを共通の１つの回転軸の回りに回転させることもできる。
また、それぞれ別の圧電素子部で発生させた２つの振動を合成させて複合振動を発生させる代わりに、一つの圧電素子部を複数に分極し、各分極電極に印加する電圧を個別にコントロールしても良い。すなわち位相、振幅などの異なる交流電圧を合成した電圧を各分極電極に印加して単一の圧電素子部で複合振動を発生させても良い。
また、上記各実施の形態では、ステータ２とローラとの接触部分に楕円運動を発生させていたが、各軸方向の振幅を制御することで円運動を発生させても良い。 A plurality of rollers can be rotated about a common rotation axis by generating a composite vibration that combines a plurality of vibrations that are not orthogonal to each other.
Also, instead of combining two vibrations generated by different piezoelectric element parts to generate a composite vibration, one piezoelectric element part is polarized in plural, and the voltage applied to each polarization electrode is individually controlled. May be. That is, a composite vibration may be generated by a single piezoelectric element portion by applying a voltage obtained by synthesizing alternating voltages having different phases and amplitudes to each polarization electrode.
In each of the above embodiments, an elliptical motion is generated at the contact portion between the stator 2 and the roller. However, a circular motion may be generated by controlling the amplitude in each axial direction.

また、この振動アクチュエータは、ハンドの指だけでなく、例えば自走可能なロボットの脚のように、関節を有する各種の部分に適用することができる。すなわち、この振動アクチュエータのローラを関節として用いることができる。 Further, this vibration actuator can be applied not only to the fingers of the hand but also to various parts having joints such as a leg of a robot capable of self-running. That is, the roller of this vibration actuator can be used as a joint.

この発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the vibration actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態１におけるステータを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a stator in the first embodiment. 実施の形態１に係る振動アクチュエータを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vibration actuator according to the first embodiment. 実施の形態１で用いられた振動手段の構成を示す部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a vibration unit used in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１で用いられた圧電素子手段の２対の圧電素子板の分極方向を示す斜視図である。2 is a perspective view showing the polarization directions of two pairs of piezoelectric element plates of the piezoelectric element means used in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る振動アクチュエータの動作状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an operation state of the vibration actuator according to the first embodiment. 実施の形態１に係る振動アクチュエータの動作状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an operation state of the vibration actuator according to the first embodiment. 実施の形態２におけるローラ近傍の構造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a structure in the vicinity of a roller in a second embodiment. 実施の形態３におけるローラ近傍の構造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a structure in the vicinity of a roller in a third embodiment. 実施の形態１の変形例におけるローラ近傍の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure near a roller in a modification of the first embodiment. 実施の形態４におけるローラ近傍の構造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a structure in the vicinity of a roller in a fourth embodiment. 実施の形態４の変形例におけるローラ近傍の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the roller vicinity in the modification of Embodiment 4. FIG. 実施の形態５におけるローラ近傍の構造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a structure in the vicinity of a roller in a fifth embodiment. 実施の形態５の変形例におけるローラ近傍の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the roller vicinity in the modification of Embodiment 5. FIG. 実施の形態６におけるロッドの板状部を示す図である。It is a figure which shows the plate-shaped part of the rod in Embodiment 6. FIG. 実施の形態７に係る振動アクチュエータを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a vibration actuator according to a seventh embodiment. 実施の形態８に係る振動アクチュエータを示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a vibration actuator according to an eighth embodiment. 従来の振動アクチュエータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional vibration actuator.

Explanation of symbols

１基部支持部材、２ステータ、３振動手段、４溝、５，４１，５１，６１ローラ、６連結ピン、７，８２，９３先端部材、８駆動回路、９貫通孔、１０本体部、１１挿入部、１２ロッド、１３板状部、１４，１５突起部、１６，１７，７１，７２当接面、１８バネ受け部材、１９バネ、２０底面、３１第１の圧電素子部、３２第２の圧電素子部、３１ａ，３１ｃ，３１ｅ，３２ａ，３２ｃ，３２ｅ電極板、３１ｂ，３１ｄ，３２ｂ，３２ｄ圧電素子板、３３〜３５絶縁シート、４２，５３，６３接続部、５２大径部、６２平面部、８１，９１ワイヤ、９２固定部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base support member, 2 Stator, 3 Vibration means, 4 Groove, 5, 41, 51, 61 Roller, 6 Connection pin, 7, 82, 93 Tip member, 8 Drive circuit, 9 Through-hole, 10 Body part, 11 Insert Part, 12 rod, 13 plate-like part, 14, 15 protrusion part, 16, 17, 71, 72 contact surface, 18 spring receiving member, 19 spring, 20 bottom face, 31 first piezoelectric element part, 32 second Piezoelectric element part, 31a, 31c, 31e, 32a, 32c, 32e Electrode plate, 31b, 31d, 32b, 32d Piezoelectric element board, 33-35 insulating sheet, 42, 53, 63 connection part, 52 large diameter part, 62 plane Part, 81, 91 wire, 92 fixing member.

Claims

A stator,
A plurality of rollers that are each supported by the stator and share one rotation axis;
A connecting pin for connecting the plurality of rollers;
Vibration means connected to the stator and causing the stator to vibrate to generate an elliptical or circular motion at a contact portion between the stator and the plurality of rollers to rotate the plurality of rollers;
One end portion of which is connected to the connecting pin at an intermediate portion of the plurality of rollers, and includes a preloading unit that presses the plurality of rollers against the stator by pulling the connecting pin toward the stator. Vibration actuator characterized by

2. The vibration actuator according to claim 1, further comprising an even number of rollers arranged symmetrically to each other, wherein one end portion of the preload means is coupled to the coupling pin at a central portion of the even number of rollers.

The vibration actuator according to claim 1, further comprising two rollers connected via the connection pin.

4. The vibration actuator according to claim 2, wherein the even number of rollers have the same size and shape.

The vibration according to any one of claims 1 to 4, wherein the preload means is passed through the stator or the stator and the vibration means and is connected to the connection pin at one end thereof. Actuator.

The vibration actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein a groove having a substantially V-shaped cross-sectional shape is formed in the stator, and the plurality of rollers are contacted and supported on a surface of the groove.

The preload means includes a rod having one end connected to the connecting pin, and a traction device connected to the other end of the rod and pulling the connecting pin through the rod. The vibration actuator according to claim 6.

A first restricting portion is formed at one end of the rod, a second restricting portion corresponding to the first restricting portion is formed on a roller adjacent to the one end of the rod, and the first restricting portion and the second restricting portion are formed. The vibration actuator according to claim 7, wherein the rotation of the plurality of rollers is restricted within a predetermined angle range by engaging with the restriction portion.

The apparatus further comprises detection means for detecting that the plurality of rollers have reached the end of the predetermined angle range, the vibration means has a plurality of piezoelectric element plates stacked on each other, and the detection means comprises The stress applied to the vibrating means is monitored by measuring the voltage of the vibrating means, and a change in the stress of the vibrating means that occurs when the first restricting portion and the second restricting portion are engaged with each other is detected. The vibration actuator according to claim 8, wherein the vibration actuator detects that the plurality of rollers have reached an end of the predetermined angle range.

The vibration actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the preload means includes a wire whose one end is connected to the connection pin.

The vibration actuator according to claim 10, wherein the preload means further includes a traction device that is connected to the other end portion of the wire and pulls the connecting pin through the wire.

The vibration actuator according to claim 10, wherein the wire has elasticity and pulls the connecting pin by itself.

The vibration actuator according to any one of claims 1 to 12, wherein the plurality of rollers are used as joints such as a hand of a robot capable of self-running.