JP2000245173A - 振動アクチュエータ - Google Patents

振動アクチュエータ

Info

Publication number
JP2000245173A
JP2000245173A JP11039386A JP3938699A JP2000245173A JP 2000245173 A JP2000245173 A JP 2000245173A JP 11039386 A JP11039386 A JP 11039386A JP 3938699 A JP3938699 A JP 3938699A JP 2000245173 A JP2000245173 A JP 2000245173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thickness
driving
axis direction
vibration actuator
moving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11039386A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000245173A5 (ja
Inventor
Ryoichi Suganuma
亮一 菅沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP11039386A priority Critical patent/JP2000245173A/ja
Publication of JP2000245173A publication Critical patent/JP2000245173A/ja
Publication of JP2000245173A5 publication Critical patent/JP2000245173A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動音を低減することができる振動アクチュ
エータを提供する。 【解決手段】 固定子1は、圧電体10と、弾性体11
とを備えている。弾性体11は、圧電体10の伸縮(励
振)によって、櫛歯形状の駆動面11aに進行性振動波
を発生する円環状の部材である。移動子2は、移動体2
0と、摺動部材21とを備えている。移動体20は、駆
動面11aに発生する進行性振動波によって回転駆動す
る。摺動部材21は、図示しない加圧手段によって、駆
動面11aと加圧接触する部材である。フランジ部20
aは、摺動部材21を接合し固定する接合部である。H
2 を1.5mmに設定したときに、H1 を0.3mm以
上に設定すると、駆動音の発生を非常に少なくすること
ができる。また、H2 を2mmに設定したときに、H1
を0.5mm以上に設定すると、駆動音の発生を非常に
少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動波を発生する
超音波モータなどの振動アクチュエータに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、圧電体などからなる電気機械
変換素子と、この電気機械変換素子に固定され、電気機
械変換素子によって振動を発生する弾性体と、この振動
によって摩擦駆動する移動体とを備える振動アクチュエ
ータが知られている。この振動アクチュエータは、種々
の方式があり、特許公報や技術文献などによって知られ
ている。例えば、進行波を利用する円環型超音波モー
タ、進行波を利用するリニア型超音波モータ、円筒状の
弾性体に進行波を発生させて移動子を駆動する超音波モ
ータ、円筒型の弾性体に定在波を発生させて移動子を駆
動するロッド型超音波モータなどがある。このように、
振動アクチュエータには、大きく分類すると進行波を利
用するものと定在波を利用するものとが存在する。
【0003】図8は、従来の円環型超音波モータの断面
図である。円環型超音波モータは、図8に示すように、
外周部にフランジ状の薄板部111bを有する弾性体1
11及びこの弾性体111に固定された電気機械変換素
子である圧電体110とからなる固定子101と、移動
体120及びこの移動体120に固定された摺動部材1
21からなる移動子102と、薄板部111bの先端部
に形成された支持部111cを固定し支持する支持部材
103とを備えている。摺動部材121は、図示しない
加圧手段によって、弾性体111の駆動面111aに加
圧接触している。圧電体110は、2群の電極群を備え
ており、それぞれにセグメント電極が集合している。こ
のセグメント電極は、交互に反対方向に分極されてお
り、それぞれの電極群は、位置的にπ/2の位相差を有
するように配置されている。相互にπ/2の位相差を有
する駆動信号(交流信号)がこの電極群に印加すると、
弾性体111は、圧電体110の振動によって励振され
て、進行波を発生する。移動子102は、この進行波に
よって摩擦駆動する。
【0004】図9は、従来のロッド型超音波モータの断
面図である。ロッド型超音波モータは、互いに機械的に
結合された弾性体211a,211bと、弾性体211
aと弾性体211bとの間に挟み込まれ、それぞれ縦振
動とねじり振動とを発生する電気機械変換素子である圧
電体210a,210bと、移動体220及びこの移動
体220に固定された摺動部材221からなる移動子2
02とを備えている。摺動部材221は、図示しない加
圧手段によって、弾性体211aに加圧接触している。
相互に位相差を有する駆動信号(交流信号)が圧電体2
10a,210bに印加すると、弾性体211aと摺動
部材221とが接触する接触面に、振動波が発生して、
移動子202が摩擦駆動する。
【0005】図8及び図9に示す超音波モータは、いず
れも弾性体111,211a,211bに発生する振動
により移動子102,202又は負荷物を摩擦駆動する
ものであり、他の形式の超音波モータについても同様で
ある。これらの超音波モータは、圧電体110,210
a,210bの振動によって、弾性体111,211
a,211bを共振状態にする。このために、駆動信号
(交流信号)の周波数を変更することによって、弾性体
111,211a,211bの振動の振幅を変化させ
て、移動子102,202の駆動速度を調節することが
できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の振動アクチュエ
ータは、移動体120に摺動部材121を接合したり、
移動体120自体にメッキなどの表面処理を施して摺動
部材121を形成していた。このような振動アクチュエ
ータは、摺動部材121を備えていないものに比べて、
駆動寿命を長くすることができる。また、摺動部材12
1を樹脂などによって形成して、振動特性を所望の特性
に設定することができる。
【0007】しかし、振動アクチュエータは、弾性体1
11に発生する振動によって移動子102を摩擦駆動す
るために、高周波音、低周波音又はこれらの両方からな
る種々の駆動音が発生していた。このために、図8に示
す円環型超音波モータでは、弾性体111の櫛歯の高さ
を部分的に変えて、駆動音の発生を軽減していた。しか
し、このような方法では、弾性体111の加工が困難で
あった。また、特定の駆動速度のときにのみ駆動音が発
生するために、その対策が困難であった。
【0008】本発明の課題は、駆動音の発生を低減する
ことができる振動アクチュエータを提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下に記載す
るような解決手段により、前記課題を解決する。なお、
理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する
符号を付して説明するが、これに限定するものではな
い。すなわち、請求項1の発明は、駆動信号により励振
される電気機械変換体(21)、及び、前記電気機械変
換体に接合され、前記励振により駆動面(11a)に進
行性振動波を発生する弾性体(11)を有する固定子
(1)と、前記駆動面に加圧接触し、前記進行性振動波
によって回転駆動される移動子(2)とを含む振動アク
チュエータにおいて、前記移動子は、前記駆動面と加圧
接触する摺動部(21)と、前記進行性振動波によって
回転駆動される移動体(20)と、前記移動体に設けら
れ、前記摺動部と接合する接合部(20a,20e,2
0f)とを含み、前記駆動面と前記摺動部との間に発生
する駆動音を低減するために、前記摺動部の回転軸
(O)方向の厚さ(H1 )を、前記接合部の回転軸方向
の厚さ(H2 )の20%以上50%以下に設定すること
を特徴とする振動アクチュエータである。
【0010】請求項2の発明は、請求項1に記載の振動
アクチュエータにおいて、前記移動体は、アルミニウム
又はりん青胴であり、前記摺動材は、ポリ・エーテル・
エーテル・ケトン,ポリ・エーテル・サルフォン,デル
リンのいずれかを主材料とする樹脂であり、前記接合部
の回転軸方向の厚さが1.5mmであるときに、前記摺
動部の回転軸方向の厚さが0.3mm以上であることを
特徴とする振動アクチュエータである。
【0011】請求項3の発明は、請求項1に記載の振動
アクチュエータにおいて、前記移動体は、アルミニウム
又はりん青胴であり、前記摺動材は、ポリ・エーテル・
エーテル・ケトン,ポリ・エーテル・サルフォン,デル
リンのいずれかを主材料とする樹脂であり、前記接合部
の回転軸方向の厚さが2mmであるときに、前記摺動部
の回転軸方向の厚さが0.5mm以上であることを特徴
とする振動アクチュエータである。
【0012】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、図面を参
照して、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明す
る。図1は、本発明の第1実施形態に係る振動アクチュ
エータの断面図である。図2は、本発明の第1実施形態
に係る振動アクチュエータの移動子の一部を省略して示
す斜視図である。なお、図1に示すH1 は、回転軸Oに
対して平行な方向(高さ方向)の摺動部材21の厚さで
ある。H2 は、回転軸Oに対して平行な方向(高さ方
向)のフランジ部20aの厚さである。固定子1は、圧
電体10と、弾性体11とを備えている。圧電体10
は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機
械変換体である。圧電体10は、駆動信号(交流信号)
によって励振する円環状の部材である。弾性体11は、
圧電体10の伸縮(励振)によって、櫛歯形状の駆動面
11aに進行性振動波を発生する円環状の部材である。
弾性体11は、接着剤などによって圧電体10に接合さ
れ固定されている。
【0013】薄板部11bは、弾性体11が発生する進
行性振動波が減衰するのを防止する減衰防止部である。
薄板部11bは、弾性体11の外周部から突出して形成
されたフランジ状の部分である。薄板部11bは、その
先端部が支持部材4側に略90度折り曲げられた支持部
11cを備えている。薄板部11b及び支持部11c
は、弾性体11と同一部材である。支持部材3は、薄板
部11b及び支持部11cを介して、固定子1を支持す
る円環状の部材である。
【0014】移動子2は、移動体20と、摺動部材21
とを備えている。移動体20は、図示しない移動目的対
象物に接続される移動子母材(ロータ)である。移動体
20は、駆動面11aに発生する進行性振動波によって
回転駆動する。移動体20は、アルミニウム又はりん青
胴である。摺動部材21は、図示しない加圧手段によっ
て、駆動面11aと加圧接触する部材である。摺動部材
21は、接着剤などによってフランジ部20aに接合さ
れ固定されている。摺動部材21は、Peek(ポリ・
エーテル・エーテル・ケトン)にフッ素樹脂とカーボン
繊維を混入したもの、例えば、CK3420(商品名)
が好適に使用される。
【0015】フランジ部20aは、摺動部材21を接合
し固定する接合部である。フランジ部20aは、回転軸
Oに対して略直交する接合面20bに摺動部材21を接
合している。フランジ部20aは、移動体20の内周部
から突出して形成されている。フランジ部20aは、移
動体20と同一部材である。
【0016】図3は、H2 =1.5mmの場合にH1
0.1〜0.8mmまで変化させたときの駆動周波数、
回転数及び駆動音の発生状況を示す図である。図3に示
すように、H2 が1.5mmの場合には、H1 が0.3
mmを越えると、駆動音の発生が非常に少なくなってい
る。
【0017】図4は、H2 =2mmの場合にH1 =0.
3〜0.8mmまで変化させたときの駆動周波数、回転
数及び駆動音の発生状況を示す図である。図4に示すよ
うに、H2 が2mmの場合には、H1 が0.5mmを越
えると、駆動音の発生が非常に少なくなっている。
【0018】図3及び図4に示すように、振動アクチュ
エータの共振周波数の極近傍を除く周波数における駆動
状態では、H1 をH2 の20%以上50%以下、好まし
くは、25%以上50%以下に設定すると、駆動音の発
生を低減することができる。また、摺動部材21の材質
がPes(ポリ・エーテル・サルフォン)、Pom(デ
ルリン)、PTFE(フッ素樹脂)を主体する場合に、
同様の実験を行ったときにも、同様の結果を得ることが
できた。
【0019】(第2実施形態)図5は、本発明の第2実
施形態に係る振動アクチュエータの移動子の断面図であ
る。以下では、第1実施形態と同一の部材は、同一の番
号を付して、その詳細な説明を省略する。本発明の第2
実施形態は、フランジ部20aの接合面20bと反対側
の接合面20cに、この摺動部材21と同一部材である
摺動部材22を接合した他の実施形態である。図5に示
すH3 は、回転軸Oに対して平行な方向(高さ方向)の
摺動部材22の厚さである。本発明の第2実施形態は、
1 がH2 の20%以下であっても、H1 +H3 をH2
の20%以上50%以下に設定したときには、第1実施
形態と同様の効果を得ることができた。
【0020】(第3実施形態)図6は、本発明の第3実
施形態に係る振動アクチュエータの移動子の断面図であ
る。本発明の第3実施形態は、第1実施形態及び第2実
施形態のフランジ部20aを異なる形状にした他の実施
形態である。移動体20は、この移動体20の内周部か
ら突出して形成された薄板部20dと、この薄板部20
dの先端を固定子1側に折り曲げて形成したフランジ部
20eとを備えている。摺動部材21は、フランジ部2
0eの接合面20bに接合されている。本発明の第3実
施形態は、第1実施形態及び第2実施形態のフランジ部
20aと異なる形状であるが、第1実施形態と同様の効
果を得ることができた。
【0021】(第4実施形態)図7は、本発明の第4実
施形態に係る振動アクチュエータの移動子の断面図であ
る。本発明の第4実施形態は、第1実施形態〜第3実施
形態のフランジ部20aを異なる形状にした他の実施形
態である。移動体20は、この移動体20の内周部から
突出して形成された薄板状のフランジ部20fを備えて
いる。摺動部材21は、フランジ部20fの接合面20
bに接合されている。本発明の第4実施形態は、第1実
施形態〜第3実施形態のフランジ部20a,20eと異
なる形状であるが、第1実施形態と同様の効果を得るこ
とができた。
【0022】(他の実施形態)本発明は、以上説明した
実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更
が可能であって、これらも本発明の均等の範囲内であ
る。例えば、振動アクチュエータとして円環型超音波モ
ータを例に挙げて説明したが、他の形式の超音波モータ
や超音波領域以外の振動を利用した振動アクチュエータ
についても本発明を適用することができる。また、圧電
体10として電気機械変換体を例に挙げて説明したが、
これに限定するものではなく、例えば、圧電素子以外の
電歪素子や磁歪素子などであってもよい。
【0023】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、駆動面と加圧接触する摺動部の回転軸方向の厚さ
を、この摺動部と接合する接合部の回転軸方向の厚さの
20%以上50%以下に設定したので、可聴周波数帯域
における駆動音の発生を大幅に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る振動アクチュエー
タの断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る振動アクチュエー
タの移動子の一部を省略して示す斜視図である。
【図3】H2 =1.5mmの場合にH1 =0.1〜0.
8mmまで変化させたときの駆動周波数、回転数及び駆
動音の発生状況を示す図である。
【図4】H2 =2mmの場合にH1 =0.3〜0.8m
mまで変化させたときの駆動周波数、回転数及び駆動音
の発生状況を示す図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る振動アクチュエー
タの移動子の断面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係る振動アクチュエー
タの移動子の断面図である。
【図7】本発明の第4実施形態に係る振動アクチュエー
タの移動子の断面図である。
【図8】従来の円環型超音波モータの断面図である。
【図9】従来のロッド型超音波モータの断面図である。
【符号の説明】
1 固定子 2 移動子 3 支持部材 10 圧電体 11 弾性体 11a 駆動面 20 移動体 20a,20e,20f フランジ部 20b,20c 接合面 20d 薄板部 21,22 摺動部材 O 回転軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動信号により励振される電気機械変換
    体、及び、前記電気機械変換体に接合され、前記励振に
    より駆動面に進行性振動波を発生する弾性体を有する固
    定子と、 前記駆動面に加圧接触し、前記進行性振動波によって回
    転駆動される移動子と、 を含む振動アクチュエータにおいて、 前記移動子は、 前記駆動面と加圧接触する摺動部と、 前記進行性振動波によって回転駆動される移動体と、 前記移動体に設けられ、前記摺動部と接合する接合部と
    を含み、 前記駆動面と前記摺動部との間に発生する駆動音を低減
    するために、前記摺動部の回転軸方向の厚さを、前記接
    合部の回転軸方向の厚さの20%以上50%以下に設定
    すること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の振動アクチュエータに
    おいて、 前記移動体は、アルミニウム又はりん青胴であり、 前記摺動材は、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン,ポ
    リ・エーテル・サルフォン,デルリンのいずれかを主材
    料とする樹脂であり、 前記接合部の回転軸方向の厚さが1.5mmであるとき
    に、前記摺動部の回転軸方向の厚さが0.3mm以上で
    あること、 を特徴とする振動アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の振動アクチュエータに
    おいて、 前記移動体は、アルミニウム又はりん青胴であり、 前記摺動材は、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン,ポ
    リ・エーテル・サルフォン,デルリンのいずれかを主材
    料とする樹脂であり、 前記接合部の回転軸方向の厚さが2mmであるときに、
    前記摺動部の回転軸方向の厚さが0.5mm以上である
    こと、 を特徴とする振動アクチュエータ。
JP11039386A 1999-02-18 1999-02-18 振動アクチュエータ Pending JP2000245173A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11039386A JP2000245173A (ja) 1999-02-18 1999-02-18 振動アクチュエータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11039386A JP2000245173A (ja) 1999-02-18 1999-02-18 振動アクチュエータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000245173A true JP2000245173A (ja) 2000-09-08
JP2000245173A5 JP2000245173A5 (ja) 2006-05-25

Family

ID=12551579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11039386A Pending JP2000245173A (ja) 1999-02-18 1999-02-18 振動アクチュエータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000245173A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100414830C (zh) * 2003-08-26 2008-08-27 财团法人工业技术研究院 可调负重的表面声波致动装置
US7570254B2 (en) 2004-11-09 2009-08-04 Takahiko Suzuki Haptic feedback controller, method of controlling the same, and method of transmitting messages that uses a haptic feedback controller

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100414830C (zh) * 2003-08-26 2008-08-27 财团法人工业技术研究院 可调负重的表面声波致动装置
US7570254B2 (en) 2004-11-09 2009-08-04 Takahiko Suzuki Haptic feedback controller, method of controlling the same, and method of transmitting messages that uses a haptic feedback controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61224881A (ja) 振動波モ−タ
JPH0117354B2 (ja)
JP2012512629A (ja) 高トルク圧電モータ
JPH0284079A (ja) 振動波モータ
JP2000245173A (ja) 振動アクチュエータ
JPH01177877A (ja) 振動波モータ
JPS61191278A (ja) 超音波モ−タ
JP2006271143A (ja) 振動波モータ
JP2000245175A (ja) 振動アクチュエータ
JP2754625B2 (ja) 振動アクチュエータ
JP4654583B2 (ja) 振動波モータ
JP2003033054A (ja) 超音波モータ装置
JPS6135176A (ja) 圧電モ−タ
JP2009131108A (ja) 超音波モータおよびそれに用いられる超音波振動子
JPH04178179A (ja) 超音波モータ
JPH0232771A (ja) 進行波モータ
JP2007135267A (ja) 超音波モータ
JP3566696B2 (ja) 振動波駆動装置
JP3089750B2 (ja) 超音波モータ
JPH04133676A (ja) アクチュエータの駆動方法及びこの駆動方法を実現した超音波アクチュエータ
KR100310559B1 (ko) 평판형 초음파 모터
JP2000245178A (ja) 振動アクチュエータ
JPH07312882A (ja) 超音波モータ
JP2000245174A (ja) 振動アクチュエータ
JPH112752A (ja) 振動アクチュエータ駆動装置とレンズ鏡筒

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060210

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060329

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081209

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090303