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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallmotor, insbesondere auf einen Ultraschallmotor, der Linearantriebsbauart (der im Weiteren als „linearer Ultraschallmotor“ bezeichnet ist).
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Hintergrundtechnologie
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Bei einem linearen Ultraschallmotor aus dem zugehörigen Stand der Technik wird ein Ultraschallschwingungserzeuger mit einem daran befestigten piezoelektrischen Element in Schwingung versetzt, indem eine Hochfrequenzspannung auf das piezoelektrische Element aufgebracht wird. Die Schwingung des Ultraschallschwingungserzeugers treibt ein Gleitelement an, das auf den Ultraschallschwingungserzeuger gedrückt wird. Der lineare Ultraschallmotor wurde auf verschiedene Arten gestaltet, um eine hohe Ausgabe bei einer kleinen Abmessung beizubehalten und die Antriebseffizienz zu verbessern.
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Beispielsweise ist bei einem in
JP 2010-226940 A offenbarten linearen Ultraschallmotor ein Ultraschallschwingungserzeuger, der ein piezoelektrisches Element hat, mit zwei Antriebseinrichtungen, die in Anlage an einem angetriebenen Element gehalten sind, und mit vier Rollelementen zwischen dem angetriebenen Element und einem Basiselement versehen. Die vier Rollelemente sind bei einem Intervall angeordnet, sodass die vier Rollelement nicht zwischen die zwei Antriebseinrichtungen in der Antriebsrichtung des angetriebenen Elements eintreten können.
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Weitere lineare Ultraschallmotoren sind aus
DE 20 2005 021 150 U1 ,
US 2006/0113868 A1 und
US 2010/0133955 A1 bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Um jedoch bei dem in
JP 2010-226940 A offenbarten linearen Ultraschallmotor eine Konfiguration beizubehalten, bei der die vier Rollelemente so angeordnet sind, dass die vier Rollelemente nicht zwischen die zwei Antriebseinrichtungen in der Antriebsrichtung des angetriebenen Elements eintreten können, ist es erforderlich, einen großen Anordnungsabstand der Rollelemente in der Antriebsrichtung des angetriebenen Elements festzulegen. Als ein Ergebnis tritt ein Problem darin auf, dass die Gesamtabmessung einer Einheit in der Antriebsrichtung größer wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde erreicht, um das zuvor erwähnte Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakten, linearen Ultraschallmotor bereitzustellen, der den Bedarf zum Vergrößern der Gesamtabmessung einer Einheit in einer Antriebsrichtung eines angetriebenen Elements ohne Verringerung einer Ausgabe, einer Antriebseffizienz und eines Antriebsbetrags beseitigt.
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Lösung des Problems
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Diese Aufgabe wird durch einen linearen Ultraschallmotor mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie mit einem beweglichen Teil mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der kompakte, lineare Ultraschallmotor erhalten werden, der den Bedarf zum Vergrößern der Gesamtabmessung der Einheit in der Antriebsrichtung des angetriebenen Elements beseitigt, ohne die Ausgabe, die Antriebseffizienz und den Antriebsbetrag zu verringern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines linearen Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des linearen Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 3A ist eine Frontansicht einer linearen Ultraschallmotoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, dass ein bewegliches Teil an einer zwischenliegenden Position angeordnet ist.
- 3B ist eine Frontansicht der linearen Ultraschallmotoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, dass das bewegliche Teil an einem positivseitigen mechanischen Ende angeordnet ist.
- 3C ist eine Frontansicht der linearen Ultraschallmotoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, dass das bewegliche Teil an einem negativseitigen mechanischen Ende angeordnet ist.
- 4 ist eine Schnittansicht eines Objektivtubus, an dem der lineare Ultraschallmotor gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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Im weiteren Verlauf wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung ein in einer Einheit ausgebildeter linearer Ultraschallmotor als ein Stellglied zum Antreiben eines Objektivtubus einer Digitalkamera oder dergleichen ausgeführt wird. Jedoch ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Außerdem sind in dieser Beschreibung zum Zwecke der Klarheit der Struktur des linearen Ultraschallmotors und dessen Bewegung die gleichen Elemente in den Zeichnungen jeweils durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Außerdem ist die später mit Bezug auf ein Basisteil beschriebene Bewegungsrichtung eines beweglichen Teils als eine X-Achse definiert, und die Normalenrichtung eines Kontaktteils einer in dem beweglichen Teil enthaltenen Schwingungsplatte ist als eine Z-Achse definiert. Außerdem ist die senkrecht zu der X-Achse und der Z-Achse verlaufende Richtung als eine Y-Achse definiert. Die Richtungen der Achsen in jeder Figur sind in den Zeichnungen dargestellt, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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1 ist eine Seitenansicht eines linearen Ultraschallmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gesehen aus einer Y-Achsenrichtung.
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Außerdem ist 2 eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 dargestellten linearen Ultraschallmotors.
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Ein linearer Ultraschallmotor 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat eine Hauptachse in einer X-Achsenrichtung und ist aus den nachstehend beschriebenen Elementen ausgebildet. Eine Schwingungsplatte 101 hat ein piezoelektrisches Element 102, das unter Verwendung eines bekannten Klebstoffs oder dergleichen daran befestigt ist, und das piezoelektrische Element 102 erregt eine Ultraschallschwingung, indem eine Spannung zugeführt wird. Es ist anzumerken, dass es keine Beschränkung für das Verfahren des Verklebens der Schwingungsplatte 101 und des piezoelektrischen Elements 102 gibt, solange die Schwingungsplatte 101 und das piezoelektrische Element 102 miteinander verklebt werden. Die Schwingungsplatte 101 hat ferner ein Kontaktteil 101a, und das Kontaktteil 101a ist mit einem später beschriebenen Kontaktbasiselement 115 in einem druckbeaufschlagten Kontaktzustand, das ein Aufdrücken involviert, in Kontakt gehalten. Ein Schwingungserzeuger 103 ist aus der Schwingungsplatte 101 und dem piezoelektrischen Element 102 ausgebildet. Wenn das piezoelektrische Element 102 eine Ultraschallspannung erzeugt, während die Schwingungsplatte 101 und das piezoelektrische Element 102 aneinandergeklebt sind, tritt in dem Schwingungserzeuger 103 eine Resonanzerscheinung auf. Als ein Ergebnis tritt in dem Kontaktteil 101a der Schwingungsplatte 101 eine Ellipsoidbewegung auf. Die gewünschte Bewegung kann erhalten werden, indem die Frequenz und die Phase der auf das piezoelektrische Element 102 aufgebrachten Spannung geändert werden, um dadurch auf geeignete Weise die Rotationsrichtung und das Ellipsenverhältnis der ellipsenförmigen Bewegung zu ändern.
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Ein Schwingungserzeugerstützelement 104 hat einen Vorsprungsquerschnitt in einer YZ-Ebene und hat ein Durchgangsloch zum Aufnehmen einer Feder 108 und eines Federhalteelements 107. Das Federhalteelement 107 hat eine Fläche zum Aufnehmen und Halten eines Endes der Feder 108 und ist an einer rückwärtigen Seite der Fläche in Flächenkontakt mit einer Druckbeaufschlagungsplatte 105 gehalten. Das andere Ende der Feder ist in Kontakt mit einer Federdrückerplatte 109 gehalten, und die Federdrückerplatte 109 kann in das Durchgangsloch des Schwingungserzeugerstützelements 104 eingesetzt werden. Die Feder 108 ist durch das Federhalteelement 107 in dem Durchgangsloch gehalten und ist zwischen der Druckbeaufschlagungsplatte 105 und der Federdrückerplatte 109 angeordnet. Folglich kann sich die Feder 108 frei ausdehnen oder zusammenziehen und bringt in einer Z-Achsenrichtung eine Aufdrückkraft auf. Außerdem hat die Druckbeaufschlagungsplatte 105 zwei Vorsprungsteile an einer Fläche zum Aufnehmen des Halteelements 107 in einer Richtung, die parallel zu einer Normalenlinie der Fläche verläuft. Die zwei Vorsprungsteile werden jeweils durch in dem Schwingungserzeugerstützelement 104 ausgebildete Löcher aufgenommen. Dieser Aufbau beschränkt die Bewegung der Feder 108 in Richtungen, die sich von der Z-Achsenrichtung unterscheiden, während des Ausdehnens oder Zusammenziehens der Feder 108, und die Aufdrückkraft wird effizient auf die anderen Elemente übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Druckbeaufschlagungsplatte 105, das Federhalteelement 107, die Feder 108 und die Federdrückerplatte 109 ein Druckbeaufschlagungsteil, und die Schwerpunkte der jeweiligen Bestandteil bildenden Elemente können durch eine parallele Linie verbunden werden, die parallel zu der Z-Achse verläuft.
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Ein elastisches Element 106 ist zwischen dem piezoelektrischen Element 102 und der Druckbeaufschlagungsplatte 105 angeordnet. Das elastische Element 106 verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem Druckbeaufschlagungsteil und dem piezoelektrischen Element 102, um Schäden an dem piezoelektrischen Element zu verhindern.
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Eine bewegliche Platte 110 hat ein im Wesentlichen rechteckiges Einsetzloch und drei Führungsteile 110a, 110b, 110c, die jeweils eine Nut haben, die im Querschnitt V-förmig ist (im Weiteren als eine „V-Nut“ bezeichnet), und ein vorragender Abschnitt des Schwingungserzeugerstützelements 104 ist in das Einsetzloch der beweglichen Platte 110 eingesetzt. Die V-Nut-Führungsteile 110a, 110b, 110c haben eine vorbestimmte Länge in der X-Achsenrichtung, und kugelförmige Rollelemente 111a, 111b, 111c, die als Rollteile dienen, sind in die jeweiligen Führungsteile 110a, 110b, 110c eingelegt.
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Andererseits hat eine als Abdeckungsteil dienende Abdeckungsplatte 112 zudem ein im Wesentlich rechteckiges Einsetzloch und drei V-Nut-Abdeckungsführungsteile 112a, 112b, 112c mit einer vorbestimmten Länge in der X-Achsenrichtung, und der vorragende Abschnitt des Schwingungserzeugerstützelements 104 ist in das Einsetzloch eingesetzt. Die V-Nutabdeckungsführungsteile 112a, 112b, 112c und die V-Nut-Führungsteile 110a, 110b, 110c sind jeweils aneinander entgegengesetzten Abschnitten ausgebildet. Die Rollelemente 111a, 111b, 111c sind zudem durch die V-Nut-Abdeckungsführungsteile 112a, 112b, 112c eingeklemmt und darin aufgenommen, und das Schwingungserzeugerstützelement 104 und die bewegliche Platte 110 können sich in der X-Achsenrichtung relativ zu der Abdeckungsplatte 112 ohne Klappern bewegen.
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Der lineare Ultraschallmotor 100 hat ferner ein Bodenelement 114. Das Bodenelement 114 hat eine vertiefte Form in einem Querschnitt in einer XZ-Ebene und hat Seitenwände 114a-1, 114a-2 und Halteteile 114b-1, 114b-2, die aus einem Teil der Seitenwände 114a-1, 114a-2 in einer Richtung ausgebildet sind, die die X-Achsenrichtung an beiden Enden der X-Achsenrichtung quert. Die Halteteile 114b-1, 114b-2 haben Schraubenlöcher in deren oberen Abschnitten, und die Schraubenlöcher liegen jeweiligen Schraubenlöchern der Abdeckungsplatte 112 gegenüber. Die Abdeckungsplatte und das Bodenelement 114 werden durch Schrauben 113 miteinander befestigt, und es gibt keine Beschränkung für das Befestigungsverfahren, solange die Abdeckungsplatte und das Bodenelement 114 miteinander befestigt werden. Außerdem ist das Kontaktbasiselement 115 mit einer Bodenflächenseite des Bodenelements 114 durch Schrauben oder dergleichen (nicht gezeigt) von einer unteren Seite der Z-Achse befestigt. Das Kontaktbasiselement 115 ist mit dem Kontaktteil 101a der Schwingungsplatte 101 in Kontakt gehalten, und die ellipsenförmige Bewegung, die in dem Schwingungserzeuger 103 infolge der Reibung zwischen dem Kontaktbasiselement 115 und dem Kontaktteil 101a auftritt, wird als eine Antriebskraft eines beweglichen Teils 120 verwendet. Das bewegliche Teil 120 kann sich vorwärts und rückwärts bewegen, indem es in der X-Achsenrichtung durch die Antriebskraft linear angetrieben wird. Es ist anzumerken, dass es keine Beschränkung für das Befestigungsverfahren gibt, solange das Bodenelement 114 und das Kontaktbasiselement 115 aneinander befestigt sind. In diesem Ausführungsbeispiel bilden der Schwingungserzeuger 103, das elastische Element 106, die Druckbeaufschlagungsplatte 105, das Schwingungserzeugerstützelement 104, das Federhalteelement 107, die Feder 108, die Federdrückerplatte 109 und die bewegliche Platte 110 das bewegliche Teil 120. Die Abdeckungsplatte 112, die Schrauben 113, das Bodenelement 114, das Kontaktbasiselement 115 bilden außerdem ein Basisteil.
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Im weiteren Verlauf wird die in dem Druckbeaufschlagungsteil erzeugte Aufdrückkraft beschrieben. Die Feder 108 bringt eine Aufdrückkraft durch die Vermittlung des Federhalteelements 107 auf die Druckbeaufschlagungsplatte 105 auf. Die Aufdrückkraft wird ferner zu einer Vorspannkraft zum Aufdrücken des Schwingungserzeugers 103 auf das Kontaktbasiselement 115 durch die Vermittlung des elastischen Elements 106. Dann wird das Kontaktteil 101a der Schwingungsplatte 101 in einem aufgedrückten Zustand mit dem Kontaktbasiselement 115 in Kontakt gebracht. Andererseits wird die Reaktionskraft der Aufdrückkraft von dem Kontaktbasiselement 115 durch die Vermittlung des beweglichen Teils und der Rollelemente von der Abdeckplatte 112 aufgenommen. Falls auf das piezoelektrische Element 102 eine Spannung aufgebracht wird, wenn der druckbeaufschlagte Kontaktzustand errichtet ist, wird die ellipsenförmige Bewegung, die durch jede Resonanz in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung hervorgerufen wird, die in dem Schwingungserzeuger 103 auftritt, effizient auf das Kontaktbasiselement 115 übertragen. Als ein Ergebnis kann sich das bewegliche Teil 120 in der X-Achsenrichtung vorwärts und rückwärts bewegen.
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Die zuvor beschriebenen Elemente sind als der lineare Ultraschallmotor in eine Einheit eingegliedert und als solche ausgebildet.
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Im weiteren Verlauf wird unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 3C die Konfiguration der Relativbewegung des beweglichen Teils 120 mit Bezug auf das Basisteil beschrieben.
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3A, 3B und 3C sind Frontansichten der in 1 dargestellten linearen Ultraschallmotoreinheit gesehen von der Z-Achsenrichtung. Es ist anzumerken, dass für die Vereinfachung der Beschreibung die Abdeckplatte 112 ausgelassen ist. Außerdem bezieht sich im Folgenden eine Aufdrückmitte F auf einen Punkt, der mit dem Schwerpunkt der Federdrückerplatte 109 übereinstimmt, und die Schwerpunkte der jeweiligen Elemente des Druckbeaufschlagungsteils können durch eine gerade Linie, die parallel zu der Z-Achse verläuft, verbunden werden. Somit stimmt die Aufdrückmitte F mit einem Kraftpunkt der Aufdrückkraft durch die Feder 108 überein, falls die Aufdrückkraft an einem Punkt konzentriert ist.
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Wie aus den Figuren zu verstehen ist, hat die bewegliche Platte 110 des beweglichen Teils 120 des linearen Ultraschallmotors eine vorragende Form, wenn man sie von der Z-Achsenrichtung betrachtet, und die Breite der beweglichen Platte 110 in der Y-Achsenrichtung ist im Wesentlichen gleich wie die Breite des Bodenelements 114 des Basisteils in der Y-Achsenrichtung. In einer Projektion auf eine XY-Ebene stimmt ein Schnittpunkt der diagonalen Linien des im Wesentlichen rechteckigen Lochs der beweglichen Platte 110, in das der vorragende Abschnitt des Schwingungserzeugerstützelements 104 eingesetzt ist, mit der Aufdrückmitte überein. Vorragende Teile 110d-1, 110d-2 an beiden Enden in der X-Achsenrichtung der beweglichen Platte 110 sind mit den Führungsteilen 110a, 110b versehen, die eine vorbestimmte Länge und eine vorbestimmte Breite haben, und zwar an der gleichen geraden Linie, die parallel zu der X-Achse verläuft. Andererseits ist das Führungsteil 110c, das die gleiche Abmessung wie die Führungsteile 110a, 110b hat, ebenso an einer geraden Linie vorgesehen, die parallel zu der X-Achse verläuft, und zwar an einer Seite, die den vorragenden Teilen 110d-1, 110d-2 in der Y-Achsenrichtung mit Bezug auf die Aufdrückmitte F entgegengesetzt ist. Das Führungsteil 110c ist so ausgebildet, dass die Mitte in deren Längsrichtung an einer geraden Linie positioniert ist, die durch die Aufdrückmitte F hindurchführt und parallel zu der Y-Achse verläuft.
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Das Bodenelement 114 des Basisteils ist mit den Seitenwänden 114a-1, 114a-2 versehen, die als Wandteile dienen, die einander in der X-Achsenrichtung gegenüberliegen und die in der Z-Achsenrichtung Niveauunterschiede haben. Die Länge in der Y-Achsenrichtung der Halteteile 114b-1 und 114b-2, die in der Z-Achsenrichtung der Seitenwände 114a-1, 114a-2 vorragen, ist kleiner als die Breite in der Y-Achsenrichtung des Bodenelements 114. Mit diesem Aufbau wird die Bewegung der vorragenden Teile 110d-1, 110d-2, die sich in der X-Achsenrichtung der beweglichen Platte 110 erstrecken, nicht verhindert, wenn sich das bewegliche Teil 120 bewegt, wie dies nachstehend ausführlich beschrieben ist.
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3A zeigt einen Zustand, in dem das bewegliche Teil 120 an einer Zwischenposition in einem Bewegungsbereich an dem Basisteil angeordnet ist. In diesem Fall sind die Rollelemente 111a, 111b, 111c in der Mitte der X-Achsenrichtung positioniert, das heißt, der Längsrichtung der jeweiligen Führungsteile 110a, 110b, 110c. Dann ist die Aufdrückmitte F in der Projektion auf die XY-Ebene in einem Dreieck T-1 vorhanden, das durch Verbinden der Mittelpunkte der Rollelemente 111a, 111b, 111c ausgebildet ist. Folglich wird in dem Fall, in dem das bewegliche Teil 120 an dem zwischenliegenden Punkt positioniert ist, die durch das Aufdrücken hervorgerufene Reaktionskraft durch die drei Rollelemente 111a, 111b, 111c stabil abgestützt.
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3B zeigt einen Zustand, in dem das bewegliche Teil 120 an einem positivseitigen mechanischen Ende positioniert ist, das eine Begrenzung des Bewegungsbereichs an der positiven Seite der X-Achse mit Bezug auf die Zwischenposition ist. Die bewegliche Platte 110 hat ein Anschlagvorsprungteil 110e-1, das anfänglich mit der Seitenwand 114a-1 an der positiven Seite der X-Achse in Anlage gebracht wird. Daher werden in dem Fall, dass das bewegliche Teil 120 von der Zwischenposition in der positiven Richtung der X-Achse angetrieben wird, das Anschlagvorsprungteil 110e-1 und eine Innenseite der Seitenwand 114a-1 des Bodenelements 114 miteinander in Anlage gebracht, und zwar mit dem Ergebnis, dass das mechanische Ende des beweglichen Teils 120 definiert wird. In diesem Fall kann sich das Vorsprungteil 110d-1 der beweglichen Platte 110 zu dem Niveauunterschiedabschnitt der Seitenwand 114a-1 des Bodenelements 114 bewegen. Außerdem erstreckt sich das V-Nut-Führungsteil 110a der beweglichen Platte 110 zu dem Vorsprungteil 110d-2 und erstreckt sich folglich in der positiven Richtung der X-Achse weiter nach außen als die innere Seite der Seitenwand 114a-1 des Bodenelements 114. Somit wird der Bewegungsbetrag in der positiven Richtung der X-Achse des beweglichen Teils 120 mit Bezug auf das Bodenelement 114 sichergestellt. Zudem ist die Aufdrückmitte F an dem positivseitigen mechanischen Ende in der Projektion auf die XY-Ebene so gestaltet, dass sie in einem Dreieck T-2 vorhanden ist, das durch Verbinden der Mittelpunkte der Rollelemente 111a, 111b, 111c ausgebildet ist, die zwischen dem beweglichen Teil 120 und der Abdeckungsplatte 112 zwischengeordnet sind, das heißt, in einem Dreieck, das durch Verbinden eines jeden Rollelements durch eine gerade Linie ausgebildet ist. Selbst in dem Fall, in dem das bewegliche Teil 120 an dem positivseitigen mechanischen Ende positioniert ist, wird die durch das Aufdrücken hervorgerufene Reaktionskraft stabil durch die drei Rollelemente 111a, 111b, 111c abgestützt. Es ist anzumerken, dass 3B den Fall darstellt, in dem das Anschlagvorsprungteil 110e-1 und die Innenseite der Seitenwand 114a-1 miteinander in Anlage gebracht werden, um ein Bewegungsende des beweglichen Teils 120 zu definieren. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und der Bewegungsbereich des beweglichen Teils 120 kann durch die Verwendung einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) in dem Bewegungsbereich des beweglichen Teils 120 definiert sein. Beispielsweise kann das bewegliche Teil 120 durch die Steuereinrichtung so gesteuert werden, dass ein Steuerungsende anschlägt, bevor das Anschlagvorsprungteil 110e-1 des beweglichen Teils 120 mit der Seitenwand 114a-1 des Bodenelements 114 in Anlage gebracht wird. Selbst in diesem Fall erstreckt sich das V-Nut-Führungsteil 110a in der positiven Richtung der X-Achse weiter als die innere Seite der Seitenwand 114a-1, und somit kann der Bewegungsbetrag in der positiven Richtung des beweglichen Teils 120 sichergestellt werden. Außerdem ist die Aufdrückmitte F auf ähnliche Weise in dem Dreieck vorhanden, das durch Verbinden der Mitten der Rollelemente 111a, 111b, 111c ausgebildet ist.
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3C zeigt einen Zustand, in dem das bewegliche Teil 120 an einem negativseitigen mechanischen Ende positioniert ist, welches eine Begrenzung des Bewegungsbereichs an der negativen Seite der X-Achse mit Bezug auf die Zwischenposition ist. Die bewegliche Platte 110 hat ein Anschlagvorsprungteil 110e-2, welches anfänglich mit der Seitenwand 114a-1 an der negativen Seite der X-Achse in Anlage gebracht wird. Daher werden in dem Fall, dass das bewegliche Teil 120 von der Zwischenposition in der negativen Richtung der X-Achse angetrieben wird, das Anschlagvorsprungteil 110e-2 und eine Innenseite der Seitenwand 114a-2 des Bodenelements 114 mit dem Ergebnis miteinander in Anlage gebracht, dass das mechanische Ende des beweglichen Teils 120 definiert ist. In diesem Fall kann sich ähnlich wie bei dem in 3B gezeigten Fall das Vorsprungteil 110d-2 der beweglichen Platte 110 zu dem Niveauunterschiedabschnitt der Seitenwand 114a-2 des Bodenelements 114 bewegen. Außerdem erstreckt sich das V-Nut-Führungsteil 110b der Beweglichenplatte 110 in der negativen Richtung der X-Achse weiter auswärts als die innere Seite der Seitenwand 114a-2 des Bodenelements 114. Somit ist der Bewegungsbetrag in der negativen Richtung der X-Achse des beweglichen Teils 120 mit Bezug auf das Bodenelement 114 sichergestellt. Zudem ist die Aufdrückmitte F an dem negativseitigen mechanischen Ende in der Projektion auf die XY-Ebene in einem Dreieck T-3 vorhanden, das durch Verbinden der Mitten der Rollelemente 111a, 111b, 111c ausgebildet ist, die zwischen dem beweglichen Teil 120 und der Abdeckungsplatte 112 zwischengeordnet sind, das heißt, in einem Dreieck, das durch Verbinden aller Rollelemente durch eine gerade Linie ausgebildet ist. Auf diese Weise wird selbst in dem Fall, dass das bewegliche Teil 120 an dem negativseitigen mechanischen Ende positioniert ist, die durch das Aufdrücken hervorgerufene Reaktionskraft stabil durch die drei Rollelemente 111a, 111b, 111c abgestützt. Es ist anzumerken, dass 3C den Fall darstellt, in dem das Anschlagvorsprungteil 110e-2 und die Innenseite der Seitenwand 114a-2 miteinander in Anlage gebracht werden, um ein Bewegungsende des beweglichen Teils 120 zu definieren. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und der Bewegungsbereich des beweglichen Teils 120 kann durch Verwendung einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung in dem beweglichen Bereich des beweglichen Teils 120 definiert werden. Beispielsweise kann das bewegliche Teil 120 durch die Steuereinrichtung so gesteuert werden, dass es an einem Steuerungsende stoppt, bevor das Anschlagvorsprungsteil 110e-1 des beweglichen Teils mit der Seitenwand 114a-1 des Bodenelements 114 in Anlage gebracht wird. Selbst in diesem Fall erstreckt sich das V-Nut-Führungsteil 110b in der negativen Richtung der X-Achse weiter als die Innenseite der Seitenwand 114a-2, und somit kann der Bewegungsbetrag in der negativen Richtung des beweglichen Teils 120 sichergestellt werden. Außerdem ist die Aufdrückmitte F auf ähnliche Weise in dem Dreieck vorhanden, das durch Verbinden der Mitten der Rollelemente 111a, 111b, 111c ausgebildet ist.
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Wie zuvor beschrieben ist, ist die Aufdrückmitte immer in dem Dreieck vorhanden, das durch Verbinden eines jeden Führungsteils des beweglichen Teils durch eine gerade Linie ausgebildet ist.
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Es ist anzumerken, dass sich in diesem Ausführungsbeispiel das V-Nut-Führungsteil der beweglichen Platte 110 weiter als die innere Seite der Seitenwand des Bodenelements 114 an jeder Position des positivseitigen mechanischen Endes und des negativseitigen mechanischen Endes erstreckt. Jedoch kann sich das V-Nut-Führungsteil der beweglichen Platte 110 weiter als die Innenseite der Seitenwand des Bodenelements 114 an lediglich einem von dem positivseitigen mechanischen Ende und dem negativseitigen mechanischen Ende in Übereinstimmung mit der Beschränkung in der X-Achsenrichtung erstrecken, wenn eine Einheit konfiguriert wird.
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Wie zuvor beschrieben ist, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der kompakte, lineare Ultraschallmotor erhalten werden, der die Notwendigkeit zum Vergrößern der Gesamtabmessung der Einheit in der Antriebsrichtung des angetriebenen Elements beseitigt, ohne die Ausgabe, die Antriebseffizienz und den Antriebsbetrag zu verringern.
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4 zeigt einen Objektivtubus als ein Beispiel einer Linsenvorrichtung, in der der lineare Ultraschallmotor 100 der vorliegenden Erfindung als eine Einheit eingegliedert ist.
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Es ist anzumerken, dass der Objektivtubus im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist und folglich ist lediglich die obere Hälfte des Objektivtubus dargestellt.
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Ein Objektivtubus 200 ist abnehmbar an einem Kamerakörper 1, der als ein Bildaufnahmegerät dient, montiert, und ein Bildaufnahmeelement 1a ist in dem Kamerakörper 1 vorgesehen.
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Eine Halterung 11 des Kamerakörpers 1 hat ein Bajonettteil zum Montieren des Objektivtubus 200 an dem Kamerakörper 1. Der Objektivtubus 200 hat einen festen Tubus 12, der in Anlage an einem Flanschabschnitt der Halterung 11 gehalten ist. Der feste Tubus 12 und die Halterung 11 sind mit einer (nicht gezeigten) Schraube befestigt. Ein vorderer Objektivtubus 13 zum Halten einer Linse G1 und ein hinterer Objektivtubus 14 zum Halten einer Linse G3 sind ferner an dem festen Tubus 12 befestigt.
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Der Objektivtubus 200 hat ferner einen Sammellinsenhalterahmen 15, der eine Sammellinse G2 hält. Der Sammellinsenhalterahmen 15 ist ferner in einer gerade beweglichen Art durch eine bekannte Führungsstange 16 gehalten, die durch den vorderen Objektivtubus 13 und den hinteren Objektivtubus 14 gehalten ist.
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Ein Flanschteil (nicht gezeigt) ist an dem Bodenelement 114 der Ultraschallmotoreinheit 100 ausgebildet und ist mit einer Schraube oder dergleichen an dem hinteren Objektivtubus 14 befestigt.
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Wenn das bewegliche Teil 120 des Ultraschallmotors 100 mit der zuvor erwähnten Konfiguration angetrieben wird, dann wird die Antriebskraft davon durch die Vermittlung eines Antriebskraftübertragungsteils 130 auf den Sammellinsenhalterahmen 15 übertragen. Der Sammellinsenhalterahmen 15 wird durch die Führungsstange 16 linear bewegt.
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Das spezifische Ausführungsbeispiel des linearen Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung wurde zuvor ausführlich beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das zuvor erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt und kann jede Form annehmen, ohne von dem Umfang der Ansprüche abzuweichen.
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer
2013-120737 , die am 7. Juni 2013 eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingegliedert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 102
- Piezoelektrisches Element
- 103
- Schwingungserzeuger
- 108
- Feder
- 110a, 110b, 110c
- Führungsteil
- 111a, 111b, 111c
- Rollelement
- 112
- Abdeckungsplatte
- 112a, 112b, 112c
- Abdeckungsführungsteil
- 114
- Bodenelement
- 114a-1, 114a-2
- Seitenwand
- 115
- Kontaktbasiselement
- 200
- Objektivtubus
- F
- Aufdrückmitte
