JP2003199376A - 振動体および振動波駆動装置 - Google Patents
振動体および振動波駆動装置Info
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Abstract
化、小径化などの小型化を図って構成部品が小さくなっ
ても十分な締め付け力(圧縮力)を付与できる振動体の
提供。 【解決手段】2つの弾性体1,2間に積層圧電素子を挟
持し、これらの中心を貫通する軸部材4によってこれら
の部品に圧縮力を付与した振動体であって、軸部材4に
は、第1の弾性体1をスラスト方向に位置決めするため
の段部4aと第2の弾性体2と螺合するネジ部とが設け
られ、第2の弾性体2を軸部材4にねじ込むことによ
り、軸部材の段部4aと第2の弾性体2に挟まれた第1
の弾性体1および圧電素子3に圧縮力を付与して構成さ
れる振動体において、軸部材4と第1の弾性体1とを回
転不能に結合させた。
Description
動波駆動装置、および振動波駆動装置に用いる振動体に
関するものである。
途等への製品応用がなされており、円環型(リング型)
のものと棒状型のものが存在する。
状型振動体を示し、(a)は縦断面図、(b)はその径
(R)方向の振動モードを示す。図14は図13の振動
体とは異なる構成の振動体を用いた棒状振動波駆動装置
としての棒状振動波モータを示し、図15は図13の振
動体を用いた棒状振動波駆動装置としての棒状振動波モ
ータの構成図をそれぞれ示す。なお、これらの振動波モ
ータはカメラレンズ駆動用などに用いられている。
体、2は金属製の第2の弾性体、3は電気−機械エネル
ギー変換素子である積層圧電素子(または単板の圧電素
子の積層体)、4は長さ方向中央部にフランジ部が形成
されると共に両端部にねじ部が形成されたシャフト、5
はナットであり、第1の弾性体1と第2の弾性体2との
間に積層圧電素子3および不図示のフレキシブル配線板
を配置し、第1の弾性体1にシャフト4の前記フランジ
部が当接するまでシャフト4を第1の弾性体1,積層圧
電素子3,前記フレキシブル配線板および第2の弾性体
2を貫通させ、貫通端部のねじ部にナット5をねじ込ん
で所定の挟持力で第1の弾性体1と第2の弾性体2との
間に積層圧電素子3を挟持して振動体が構成される。
体は、シャフト4としてボルト状のものを使用し、シャ
フト4の軸方向中央部に形成されたねじ部が第1の弾性
体1の内径部に形成されたねじ部に螺合することによ
り、第1の弾性体1と第2の弾性体2との間に単板の圧
電素子の積層体を挟持した構成としている。図14、図
15において、7はロータであり、ロータ本環の下部に
第1の弾性体1の上面に対する接触幅が小さく、かつ適
度なバネ性を有するバネ環が設けられた構造をしてお
り、該バネ環の先端面が振動体の摩擦面6に接触する。
また、ロータ7のもう一方の面には、ロータと一緒に回
転し、モータの出力を伝達するギア8の凹部(又は凸
部)と係合するように凸部(または凹部)が形成されて
いる。さらに、ギア8はモータを取り付けるためのフラ
ンジ10によりシャフト4のスラスト方向に位置が固定
されており、前記ロータ7に加圧力を付与するための加
圧バネ15がこのギアとロータとの間に設けられてい
る。11はシャフト4の先端部に螺合してフランジ10
を固定するナットである。
積層体)の電極は2つの電極群にグループ化されてお
り、不図示の電源からそれぞれの電極群に位相の異なる
交流電圧を印加されると、振動体には第13図(b)に
示す変位の直交する2つの曲げ振動が励振される(図1
3(b)には一方の振動変位のみを示している。もう一
方の振動変位は紙面に垂直な方向である)。この印加電
圧の位相を調整することにより、2つの振動間に90度
の時間的な位相差を与えることができ、その結果、棒状
型の振動体に軸を中心として回転する首振り運動を励起
することができる。
体1の上面には楕円運動が形成され、耐摩耗性を有する
部材6に押圧されたロータ7が摩擦駆動され、ロータ
7、ギア8および加圧バネ15が一体となって弾性体と
は反対方向に回転する。
をさらに簡易化してコストを抑えたものである。図14
の振動体は、シャフトの下端部4の径が大きいため、大
きい径の素材から削りださなければならないので、加工
時間も多くかかり、材料費の無駄も多い。また、上部と
下部で径の差が大きいので、転造加工など加工コストが
安い塑性加工に適さないため、どうしても機械加工に頼
らざるを得ないという欠点もある。
波モータであり、シャフトを2体に分割し、シャフトは
転造加工できる形状にしてコストの低減を図っている。
した棒状型の振動波モータは、円環型の振動波モータに
比べ非常に小さく、しかも部品加工コストを極力抑える
ように単純形状の設計になっている。
のような棒状型の振動体モータよりも更に小さく、安く
したいという声がある。
くし、または比較的コストが高い圧電素子を小さくし
(小径、薄型)、ローコスト化を実現しようとするモー
タ構造の提案が別途なされている。
と、それに伴って当然各部品も小さくなるので、部品の
強度面で不利な事態がおこる。例えば図13の振動体を
1/2に縮小したモータを作ろうとした場合、弾性体、
シャフトの径が1/2になるので、当然ながら弾性体
1,2、と圧電素子3との挟持面の面積は1/4にな
る。これらの挟持面での面圧を縮小前と同等にするため
には、シャフトとナットによる絞め付け力も1/4で良
いわけであるから、シャフトの断面積が1/4(引っ張
り強度1/4)になっても問題はない。しかし、この振
動体のようにネジにより弾性体を締め付ける場合、この
締め付けトルクとシャフト軸方向挟持力(圧縮力)が比
例するものとすると、この場合締め付けトルクは1/4
でよい事になるが、シャフトに発生する最大せん断応力
τは τ=16T/πd3 (T:締め付けトルク、d:シャ
フトの直径) で表されるので、元の形状の2倍になってしまう。すな
わち、同じ材料を使った場合、シャフトは強度的には1
/2になってしまうので非常に不利になってしまう。特
に図13のようにシャフトの一端(図中上半分)が細く
なっている場合には、図17に示すように、ナット5を
治具24で締め付ける時に、治具25でシャフト4が回
らないように固定しているが、治具25によりシャフト
4の細い部分を掴んでナットを締めようとするとこの細
い部分で捻り破断を起こしてしまうので、十分な締め付
けトルクが付与できないという問題がある。
図16のように、シャフトの段部を治具23等で支えて
上から与圧(図中P)を加え、シャフトおよび弾性体
1、2、圧電素子3を一緒に固定しておいてナット5を
治具22でくわえて締め付けることができるが、振動体
が小型になった場合(例えばシャフト径が2mm以下)
は治具23のようなものを挿入するスペースすら確保で
きなくなるので、シャフトを押えて締め付けることが非
常に困難になってしまう。
において、弾性体1にもナット5と同じくネジ部を設
け、ナット5と弾性体1とを掴んで圧電素子を締め付け
るような構造の場合、締め付けにより一体化した弾性体
1,2、圧電素子3、ナット5の一群とシャフトとのス
ラスト方向の相対位置は一定の位置に決まらないという
問題がある。
ト5を回転して締め付けようとすると、シャフト4はナ
ット5のネジ部での摩擦力によりナット5と一緒に回転
してしまうため、シャフトは弾性体1に対し相対的に図
中上方に移動してしまうことになる。そのため、シャフ
トと弾性体1とのスラスト方向の位置は一定には決まら
ないので、図14および図15のように、シャフトの一
部にフランジ10を位置決めして取り付け、ロータの加
圧力をこのフランジと弾性体1との間隔で設定するよう
な構造では、加圧力を一定に設定できないという問題が
ある。
の中央を貫通するシャフトによって締め付け挟持された
振動体であって、該弾性体が該シャフトの軸方向に対し
て位置決めされた構造になっており、かつ、挟持部のシ
ャフトの径よりも挟持部以外の(締め付け時にクランプ
可能な)シャフト径が細い振動体においては、振動体及
びモータの小型化を図ろうとすると十分な挟持力を付与
することが出来ず、安定した特性が得られないという問
題がある。
題を解決するためになされたもので、ボルト締めにより
組み立てられる振動体の短軸化、小径化などの小型化を
図って構成部品が小さくなっても十分な締め付け力(圧
縮力)を付与できる構成の振動体および、この振動体を
備えた振動波駆動装置を提供することを目的とするもの
である。
め、本願の請求項1に記載の発明は、第1の弾性体と第
2の弾性体とにより1または複数の電気−機械エネルギ
ー変換素子を挟持し、これらの中心を貫通する軸部材に
よって前記第1の弾性体と前記第2の弾性体との間に圧
縮力を付与して挟持した振動体であって、前記軸部材に
は、前記第1の弾性体をスラスト方向に位置決めするた
めの段部と前記第2の弾性体と螺合するネジ部とが設け
られ、前記第2の弾性体を前記軸部材にねじ込むことに
より、前記軸部材の段部と前記第2の弾性体に挟まれた
前記第1の弾性体および該電気−機械エネルギー変換素
子とに圧縮力を付与して構成される振動体において、該
軸部材は、該第1の弾性体に対して軸まわりの回転が規
制されていることを特徴としている。
求項2に記載の発明は、第1の弾性体と第2の弾性体と
により1または複数の電気−機械エネルギー変換素子を
挟持し、これらの中心を貫通する軸部材によって前記第
1の弾性体と前記第2の弾性体との間に圧縮力を付与し
て挟持した振動体であって、前記軸部材には、前記第1
の弾性体をスラスト方向に位置決めするための段部と前
記第2の弾性体と螺合するネジ部とが設けられ、前記第
2の弾性体を前記軸部材にねじ込むことにより、前記軸
部材の段部と前記第2の弾性体に挟まれた前記第1の弾
性体および該電気−機械エネルギー変換素子とに圧縮力
を付与して構成される振動体において、前記第1の弾性
体と前記軸部材とが係合する部位には、前記第1のネジ
部とねじの方向が逆である第2のネジ部が設けられてい
ることを特徴としている。
求項3に記載の発明は、第1の弾性体と第2の弾性体と
により1または複数の電気−機械エネルギー変換素子を
挟持し、これらの中心を貫通する軸部材によって前記第
1の弾性体と前記第2の弾性体との間に圧縮力を付与し
て挟持した振動体であって、前記軸部材には、前記第1
の弾性体をスラスト方向に位置決めするための段部と前
記第2の弾性体と螺合するネジ部とが設けられ、前記第
2の弾性体を前記軸部材にねじ込むことにより、前記軸
部材の段部と前記第2の弾性体に挟まれた前記第1の弾
性体および該電気−機械エネルギー変換素子とに圧縮力
を付与して構成される振動体において、前記軸部材と前
記第1の弾性体とが回転不能に結合されていることを特
徴としている。
求項13に記載の発明は、第1の弾性体と第2の弾性体
とで、電気−機械エネルギー変換素子を挟持し、これら
の中心を貫通する軸部材によって第1の弾性体と第2の
弾性体との間に圧縮力を付与した振動体であって、前記
軸部材には前記第1の弾性体をスラスト方向に位置決め
するための段部と前記第2の弾性体と螺合する第1のネ
ジ部が設けられており、前記第2の弾性体を前記ネジ部
にねじ込むことにより前記軸部材の段部と前記第2の弾
性体に挟まれた前記第1の弾性体および前記電気−機械
エネルギー変換素子とに圧縮力を付与して構成される振
動体において、前記軸部材の段部と結合する第3の弾性
体を有し、前記軸部材の段部は、前記第3の弾性体に対
して軸まわりの回転が規制されていることを特徴として
いる。
求項14に記載の発明は、上記いずれかに記載の振動体
と、該振動体の一部に摩擦接触し、該軸部材の軸回りに
回転する移動体と、前記移動体を前記振動体に所定の加
圧力で押圧するための加圧手段とを備えたことを特徴と
する振動波駆動装置にある。
本発明による第1の実施の形態を示す。従来例で説明し
た部品と同様で、図中の1は第1の弾性体、2は第2の
弾性体、3は積層圧電素子、4はシャフト、5はナット
で、長さ方向中央部に中央段部4aが形成されシャフト
4とナット5で第1の弾性体1と第2の弾性体2との間
に積層圧電素子3と不図示のフレキシブルプリント配線
板を挟持固定している。
れており(第1のネジ部)、シャフト4に対してナット
5を締め付けることにより、第1の弾性体1と第2の弾
性体2の間に配置される積層圧電素子3に圧縮力を付与
して挟持固定している。
部およびその近傍に左ネジ(雄ネジ)が施されており、
同様に左ネジ(雌ネジ)が施された弾性体1と係合し
(第2のネジ部)、この弾性体1の(図中)上面1aが
シャフト4の中央段部4aの(図中)下面に密着するよ
うにネジ締めされ固定されている。
合部よりもロータ側の部位であるシャフト上部4bの直
径は前記挟持部よりも細径になっている。圧電素子3に
不図示の駆動回路より交流電圧を印加してこの振動体に
振動を励振した時に、例えばこのシャフト上部4bの端
部を固定してこの振動体を支持しても振動を阻害しない
ように十分な弾性を維持できるよう設計されている。
場合、シャフト下部で段部4aの近傍に設けられた前記
第2のネジ部がなければ、一方でシャフト4の一部(例
えばシャフト上部4b)を押え、もう一方でナット5を
掴んで回転させなければならないので、捻り強度が小さ
いシャフト上部4bがネックになり十分な挟持トルクで
締め付けることが出来ない。
に右ネジである場合、前記従来例の問題点で指摘したよ
うに軸方向の位置決めが出来なくなってしまう。
のネジ部に対してねじの切る方向が逆となるようにする
ことにより、ナット5と一緒にシャフト4が回転しよう
としても弾性体1とシャフトの関係が前記右ネジの場合
とは逆になり、該弾性体1とシャフト4の段部は相対的
に密着する方向で固定される。よってシャフト4に対し
弾性体1が相対的な位置を維持しつつ、ナット5による
締め付けが可能となる。
ず弾性体1とシャフト4とを段部4aの下部に設けられ
た左ネジ部に左ネジで組み付け、弾性体1がシャフトの
段部4aに突き当たるまで回して一体化する。
性体2とを通して、これらの部材の同軸度および回転方
向の位相を合わせ、ナット5の右ネジで締め付ける。こ
こで、前記締め付け時に圧電素子3と弾性体の軸回りの
相対的な位置ずれを防止するために、弾性体2に対して
シャフト4のスラスト方向に予圧をかけて押えながらナ
ット5を締め付けると良い。
るときには、シャフトと一体化された弾性体1と弾性体
2とを押さえた状態でナット5を締め付けめればよい。
明による第2の実施の形態を示す。図2に示す構成の振
動体と図3に示す構成の振動体とは、曲げ振動の共振周
波数を下げるために弾性体1を軸方向に長くし、しかも
振動体の全長(シャフトの先端までの長さ)を大きくし
ないために、弾性体1には中心部にシャフト貫通穴より
も径の大きい軸方向に窪んだ凹部を設け、この凹部の内
側にシャフト4の段部が係合するように構成されてい
る。
1のネジ部が施され、弾性体1の凹部の内周側とシャフ
ト4の段部の最大径部に第2のネジ部が施されている。
との間に第3の弾性体12が挿入された構造を示してい
る。これは図2の振動体よりも更に共振周波数を小さく
するためのもので、第1の弾性体1の外径を細くし、し
かも圧電素子3との挟持力を十分に確保するために圧電
素子3の外径と同径の弾性体12を挿入した構造として
いる。
2が上記した第1の実施の形態に示す右ネジのナット5
の役割を果たしており、シャフト4に対して第2の弾性
体2を締め付けることにより、第1の弾性体1と第2の
弾性体2の間に配置される積層圧電素子3(図3におい
ては積層圧電素子と第3の弾性体12)に圧縮力を付与
して挟持固定している。なお、第1の実施の形態のもの
と同様の理由で、段部4aと第1の弾性体1の内径部と
は左ネジにより結合されている。
形態を示す。本実施の形態は、上記した図3に示す第2
の実施の形態よりも更に共振周波数を低く押えるため、
第1の弾性体1に小径部Dを設けると共に、図4(b)に
示すように、第1の弾性体1が第3の弾性体12と当接
する挟持面Gの面圧分布が外周側ほど強い圧力となるよ
うに、左ネジの第2のネジ部を段部4aの下部である挟
持面側に設けることにより、シャフト段部4aの最外周
部までが加圧ポイントとして作用するような構造にして
いる。
かかるように構成することにより、共振周波数のばらつ
きを小さくし特性の安定した振動体の供給が可能にな
る。
うに、シャフト段部4aと第1の弾性体1とが突き当た
る挟持部Fの当接面積が図3に示す第2の実施の形態よ
りも大きく取れる(ネジが段部の外周に切ってあると、
F部の最大径はネジの谷の径よりも小さくなるため)の
で、面圧を低く押えることができ、挟持部の材料の塑性
変形などを防止することができるため、振動特性の経時
劣化を防ぐ効果もある。
形態を示す。図5(a)は振動体の縦断面図、図5
(b)は(a)のA部拡大図を示す。
フト4とを一体化するための手段として、弾性体1の凹
部内周面1bとシャフト4の段部4aとの嵌合面および
(或いは)弾性体1の凹部内底面1cとシャフト4の段
部下面との突き当て面に接着材を充填し接合している例
を示している。図中の弾性体1の内周部1dとシャフト
4との嵌合部は、振動による歪が大きい部分なので、接
着剤等の振動減衰部材は挿入しない方が望ましい。ここ
において、この接着剤は特に限定されるものではなく、
一般に使用されている接着剤(エポキシ系、シアノアク
リレート系など)であれば何でも良いが、振動体の振動
特性を良くするためには振動減衰の少ない材質、つまり
硬化後の硬度が高いほど適している。また、この振動体
を使う環境が高温の場合、或いはこの振動体の発熱が大
きい場合には、温度特性の優れた接着剤を使用すること
は言うまでもない。接着剤で結合するため、シャフト4
と弾性体1とが互いに回転することはなく、強固に固定
される。
は、シャフト4と弾性体1とをロウ付けにより接合した
もので、ロウ付けする部分は弾性体とシャフトが嵌合ま
たは密着している部分であればよく、例えば図1でいえ
ば第2のネジ部であり、図4であれば接着剤を充填して
いる部分を接合すればよい。また、2つの部材を強固に
結合できるものであればロウの種類も問わない。
して、弾性体1とシャフト4とを圧入することによりこ
れらの部材を一体化したものがあげられる。弾性体1の
内径とシャフト4の外径とが嵌合している部分がしまり
バメであればよい。また、しまりバメを施す手段として
焼きバメ等を用いてもよい。さらにこれら2つの部材の
結合強度を増すために、シャフトの係合部外周にローレ
ットなどを施してもよい。
形態を示す。本実施の形態ではシャフト4が第1の弾性
体1に対してシャフト軸回りの回転が規制されるよう
に、シャフト4の段部4aの断面形状をDカット形状に
するとともに、弾性体1のシャフト段部4aと係合する
部分もこれと合うような形状にしている。
がわずかな隙間をもっているため、シャフト4のスラス
ト方向には相対的に自由に動くようになっているが、軸
回りの回転方向においては弾性体1とシャフト4が互い
に規制され、一体となって回転するようになっている。
つまりシャフト4が弾性体1に対して軸回りに回転する
ことはない。
形態を示す。本実施の形態では、第7の実施の形態にお
けるシャフト段部の断面形状を正方形にした例を示して
いる。図6または図7に示すような弾性体に曲げ振動を
励振すると、径の細い第1の弾性体1の部分の変形がそ
の下の第3の弾性体12、積層圧電素子3、第2の弾性
体2に比べて非常に大きくなり、特に図中のシャフト段
部4aとの係合部近傍は変形による歪が大きくなる。
振動の共振周波数に与える影響が非常に大きく、シャフ
トに対して軸対称な断面形状をしていないと、直交する
2つの曲げ振動の共振周波数が一致しないことがある。
例えば、図7の上部に示す平面図のように、直交する2
軸(X,Y軸)に対する断面2次モーメントが等しけれ
ば曲げ剛性が等しくなるので、直交する2つの曲げ振動
の共振周波数が等しくなるが、図6のように、X,Y軸
に対する断面2次モーメントが等しくない形状の場合、
一般的に直交する2つの共振周波数は一致しない。その
ためこの振動体で2つの曲げ振動を合成して回転振動を
励振し、モータを駆動しようとしても理想的な回転振動
を生成することは難しい。
が、正八角形など直交する2軸に対する断面2次モーメ
ントが等しい形状であればどんな形状でも良い。
形態を示す。本実施の形態では、振動体の曲げ振動の共
振周波数を更に下げるために、第1の弾性体1をシャフ
ト軸方向に長くし、かつ、振動による歪が大きいD部の
径を細くしている。
ト形状とし、弾性体1のシャフト段部4aと係合する部
分もこれと合うような形状としているのでシャフト4と
弾性体1とは一体的に回転する。
与する際には、第1の弾性体1とナット2とを掴んで所
定の締め付けトルクを与えるが、第1の弾性体1は図の
ように薄肉形状をしているのでC部の外周を掴んで回そ
うとすると変形してしまう。その結果、第1の弾性体の
円筒形状が歪んでしまうとともに、第3の弾性体12と
の接触面も歪んでしまうので、直交する2つの振動モー
ドの周波数が一致しなくなるなど振動体の振動特性に悪
影響を及ぼしてしまうことになる。
の上端面にスラスト方向に凹のスリット13を施し、こ
の振動体を締め付ける際にはこのスリット13に係合す
る治具で弾性体を回せるようにしたことにより、弾性体
に余計な外力を与えることなく振動体の組み立てを可能
にしたものである。
Y軸に対し対称になるようにスリット13を4本施した
が、これに限定されるものではなく機能上は何本でもよ
い。
施の形態を示す。シャフト4の段部の断面形状をDカッ
ト形状とし、第1の弾性体1のシャフト段部と係合する
部分もこれと合うような形状としているのでシャフト4
と弾性体1とは一体的に回転する。
ないように回す手段として、第1の弾性体1の側面に4
箇所の穴14を設けたものである。この場合も第9の実
施の形態と同様に、これらの窪みに治具を係合させて第
1の弾性体1を回し、振動体の絞め付けトルクを付与す
る。
っているが、治具を係合させ回転トルクを与える機能を
十分満たせば、貫通穴である必要が無いことは言うまで
もない。また、穴の数も4つである必要はない。
実施の形態を示す。シャフト4の段部4aの断面形状を
Dカット形状とし、第1の弾性体1のシャフト段部と係
合する部分もこれと合うような形状としているのでシャ
フト4と第1の弾性体1とは一体的に回転する。
の外径部Cの外形形状を正八角形にし、スパナ状の工具
で弾性体を回せるようにしたものである。
径の外径部Cを正八角形にしたが、小径の外径部Dであ
っても差し支えないし、また形状も正八角形に限るもの
ではない。
実施の形態を示す。本実施の形態では、第3の弾性体1
2がシャフト4の段部4aにネジで一体的に結合され、
該段部4aの下面と第2の弾性体2とで第1の弾性体1
と圧電素子3とを挟持する構造にしている。シャフト4
と第2の弾性体2とは右ネジで係合されており(第1の
ネジ部)、シャフト4と第1の弾性体1とは第1のネジ
部とは逆である左ネジで螺合されている。
部の分割面をシャフト4の段部4aで構成することによ
り、弾性体の材質に依存せずに該分割面の強度を十分に
確保し、安定した振動体を実現するところにある。
場合、分割挟持面(第1の弾性体1と第3の弾性体12
との当接面)にはシャフト4と第2の弾性体2との挟持
による大きな圧縮応力と、この弾性体が曲げ振動をした
ときに発生する圧縮応力とがかかることになる。特に、
このような径の細い部分は曲げによる歪が大きいため、
これによる圧縮応力も大きくなる。
波数を左右する重要な部材でもある。振動体の共振周波
数を低くしたい場合は、D部の首径を小さくするか或い
はヤング率の小さな材料(例えばBsなど)を選ぶこと
になるが、D部の径は内側のシャフト径などにより細く
するにも限界があり、またヤング率の小さな材料は一般
的に材料強度(引っ張り、圧縮強度)が小さいという欠
点がある。つまり、前記分割挟持面の強度を十分に確保
するために、例えばSUSなどの材料で弾性体を構成す
ると共振周波数が高くなってしまい、例えば第3の弾性
体12がφ10mm、第2の弾性体2から弾性体1まで
の長さが10mm、圧電素子3を除くほかの部材を鉄系
の材料で構成すると仮定すると、共振周波数は80〜1
00kHzになる。
数は低くできるものの強度的に弱く、一部が塑性変形し
て特性が安定しない。
面)を振動体としての機能を要求される弾性体で構成す
るのは制約が多く、同時に全ての条件を満足するのは困
難である。
も十分なシャフトで最も圧縮応力が高い部分を構成し、
弾性体には挟持による圧縮応力を付加しないようにする
ことで、弾性体材料の選択の自由度を大きくできるよう
にしたものである。
性体1との当接面)は図11(b)に示すように、テー
パ面4cが形成されており、この挟持面Gでの応力分布
が外周強圧(外周側の応力が高い)になるよう設定され
ている。
実施の形態を示す。図12は、上記した各実施の形態の
いずれかの振動体、例えば図8に示す振動体を用いて構
成した振動波駆動装置としての振動波モータを示してい
る。
弾性体12は耐摩耗性のある材料(例えばアルミナの
板)で構成している。第1の弾性体1よりも内径が大き
いロータ7は、第1の弾性体1を外周からすっぽり覆う
ように配置され、ロータ7と係合して回転力を伝達する
ギア8との間に設けられた加圧バネ15により第3の弾
性体12に押し付けられている。
よりモータを支持するためのフランジ10に押し付けら
れると共に、径方向にも適度なガタを有して嵌合するよ
うに設定されているので、振動体の振動によりロータ7
が回転するとギアとロータは回転ブレを起こすことなく
スムーズに回転することができる。
することにより、モータの軸方向の長さを短くすること
が可能になり、モータの小型化を実現できる。
は、第2の弾性体とシャフト4とによって第1のネジ部
を構成しているが、図1と同様にボルト5とシャフト4
とによって第1のネジ部を構成するよう置き換えても構
わない。
第1の弾性体と軸部材としてのシャフトとをシャフトの
軸周りの自由度に対して回転規制することにより、第1
の弾性体、電気−機械エネルギー変換素子、および第2
の弾性体を該シャフトで締め付け挟持する際に、捻り強
度の弱い該シャフトの一端を押えて締め付ける必要がな
く、該第1の弾性体と第2の弾性体とで締め付けること
ができるので、振動体を小型化しても十分な挟持トルク
を付与することが出来るようにしたものである。
分な挟持力を与えることができるので、小さくすること
による振動特性の低下を防ぐことが可能になった。
図。
図。
動体の断面図。
動体の断面図、(b)は拡大断面図。
動体の断面図、(b)は拡大断面図。
図及び平面図。
図及び平面図。
図及び平面図。
面図及び平面図。
断面図及び平面図。
は振動体の断面図、(b)はH部の拡大断面図。
ータの断面図。
(b)はその振動モード図。
図。
の弾性体 3. 圧電素子 4. シャ
フト 5. ナット 6. 摩擦
板 7. ロータ 8. ギア 9. 軸受け 10. モ
ータ取り付け用フランジ 11. ナット 12. 第
3の弾性体 13. スリット 14. 穴 15. 加圧バネ
Claims (22)
- 【請求項1】 第1の弾性体と第2の弾性体とにより1
または複数の電気−機械エネルギー変換素子を挟持し、
これらの中心を貫通する軸部材を用いて前記第1の弾性
体と前記第2の弾性体との間に圧縮力を付与した振動体
において、 前記軸部材には、前記第1の弾性体をスラスト方向に位
置決めするための段部と前記第2の弾性体と螺合するネ
ジ部とが設けられ、前記第2の弾性体を前記軸部材にね
じ込むことにより、前記軸部材の段部と前記第2の弾性
体に挟まれた前記第1の弾性体および前記電気−機械エ
ネルギー変換素子とに圧縮力を付与するものであって、
前記軸部材が、前記第1の弾性体に対して軸まわりの回
転が規制されていることを特徴とする振動体。 - 【請求項2】 前記軸部材と前記第1の弾性体とが回転
不能に結合されていることを特徴とする請求項1に記載
の振動体。 - 【請求項3】 第1の弾性体と第2の弾性体とにより1
または複数の電気−機械エネルギー変換素子を挟持し、
これらの中心を貫通する軸部材を用いて前記第1の弾性
体と前記第2の弾性体との間に圧縮力を付与した振動体
において、前記軸部材には、前記第1の弾性体をスラス
ト方向に位置決めするための段部と前記第2の弾性体と
螺合する第1のネジ部とが設けられ、前記第2の弾性体
を前記第1のネジ部にねじ込むことにより、前記軸部材
の段部と前記第2の弾性体に挟まれた前記第1の弾性体
および前記電気−機械エネルギー変換素子とに圧縮力を
付与するものであって、前記第1の弾性体と前記軸部材
とが係合する部位に、前記第1のネジ部とねじの方向が
逆である第2のネジ部が設けられていることを特徴とす
る振動体。 - 【請求項4】 第1の弾性体とボルト部材により第2の
弾性体と1または複数の電気−機械エネルギー変換素子
を挟持し、これらの中心を貫通する軸部材を用いて前記
第1の弾性体と前記ボルト部材との間に圧縮力を付与し
た振動体において、 前記軸部材には、前記第1の弾性体をスラスト方向に位
置決めするための段部と前記ボルト部材と螺合するネジ
部とが設けられ、前記ボルト部材を前記軸部材にねじ込
むことにより、前記軸部材の段部と前記ボルト部材に挟
まれた前記第1の弾性体、前記第2の弾性体、および前
記電気−機械エネルギー変換素子とに圧縮力を付与する
ものであって、前記軸部材が、前記第1の弾性体に対し
て軸まわりの回転が規制されていることを特徴とする振
動体。 - 【請求項5】 前記軸部材と前記第1の弾性体とが回転
不能に結合されていることを特徴とする請求項4に記載
の振動体。 - 【請求項6】 第1の弾性体とボルト部材とにより第2
の弾性体と1または複数の電気−機械エネルギー変換素
子を挟持し、これらの中心を貫通する軸部材を用いて前
記第1の弾性体と前記ボルト部材との間に圧縮力を付与
した振動体において、 前記軸部材には、前記第1の弾性体をスラスト方向に位
置決めするための段部と前記ボルト部材と螺合する第1
のネジ部とが設けられ、前記ボルト部材を前記第1のネ
ジ部にねじ込むことにより、前記軸部材の段部と前記ボ
ルト部材に挟まれた前記第1の弾性体、前記第2の弾性
体、および前記電気−機械エネルギー変換素子とに圧縮
力を付与するものであって、前記第1の弾性体と前記軸
部材とが係合する部位には、前記第1のネジ部とねじの
方向が逆である第2のネジ部が設けられていることを特
徴とする振動体。 - 【請求項7】 前記軸部材と前記第1の弾性体とが接着
剤で固定されていることを特徴とする請求項1,2,4
または5に記載の振動体。 - 【請求項8】 前記軸部材が前記第1の弾性体に圧入さ
れていることを特徴とする請求項1,2,4または5に
記載の振動体。 - 【請求項9】 前記軸部材と前記第1の弾性体とがロウ
付けされていることを特徴とする請求項1,2,4また
は5に記載の振動体。 - 【請求項10】 前記第1の弾性体には前記軸部材の段
部の外径側と係合する座ぐり部が設けられており、且
つ、該段部の該軸部材と垂直な面における断面形状は該
軸部材に対し回転非対称な形状に形成され、該座ぐり部
に該段部が回転不能に係合することを特徴とする請求項
1または4に記載の振動体。 - 【請求項11】 前記軸部材の軸方向と垂直な面におけ
る前記段部の断面形状は正多角形であることを特徴とす
る請求項10に記載の振動体。 - 【請求項12】 前記軸部材の軸方向と垂直な面におけ
る前記段部の断面形状はD形状であることを特徴とする
請求項10に記載の振動体。 - 【請求項13】 前記第1の弾性体には、前記軸部材の
軸方向に窪みをもつスリットが円周方向に複数設けられ
ていることを特徴とする請求項1から12のいずれかに
記載の振動体。 - 【請求項14】 前記第1の弾性体の外周面には、複数
の凹部が設けられていることを特徴とする請求項1から
12のいずれかに記載の振動体。 - 【請求項15】 前記軸部材の軸方向と垂直な面におけ
る前記第1の弾性体の断面形状が、前記軸部材の軸まわ
りに回転非対称な形状に形成されていることを特徴とす
る請求項1から12のいずれかに記載の振動体。 - 【請求項16】 第1の弾性体と第2の弾性体とで、電
気−機械エネルギー変換素子を挟持し、これらの中心を
貫通する軸部材を用いて第1の弾性体と第2の弾性体と
の間に圧縮力を付与した振動体において、 前記軸部材には前記第1の弾性体をスラスト方向に位置
決めするための段部と前記第2の弾性体と螺合する第1
のネジ部が設けられており、前記第2の弾性体を前記ネ
ジ部にねじ込むことにより前記軸部材の段部と前記第2
の弾性体に挟まれた前記第1の弾性体および前記電気−
機械エネルギー変換素子とに圧縮力を付与するものであ
って、前記軸部材の段部と結合する第3の弾性体を有
し、前記軸部材の段部は、前記第3の弾性体に対して軸
まわりの回転が規制されていることを特徴とする振動
体。 - 【請求項17】 第1の弾性体とボルト部材とで第2の
弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を挟持し、これ
らの中心を貫通する軸部材を用いて第1の弾性体と第2
の弾性体との間に圧縮力を付与した振動体において、 前記軸部材には前記第1の弾性体をスラスト方向に位置
決めするための段部と前記ボルト部材と螺合する第1の
ネジ部が設けられており、前記ボルト部材を前記ネジ部
にねじ込むことにより前記軸部材の段部と前記ボルト部
材に挟まれた前記第1の弾性体、前記第2の弾性体、お
よび前記電気−機械エネルギー変換素子とに圧縮力を付
与するものであって、前記軸部材の段部と結合する第3
の弾性体を有し、前記軸部材の段部は、前記第3の弾性
体に対して軸まわりの回転が規制されていることを特徴
とする振動体。 - 【請求項18】 前記第3の弾性体には、前記軸部材の
軸方向に窪みをもつスリットが円周方向に複数設けられ
ていることを特徴とする請求項16または17に記載の
振動体。 - 【請求項19】 前記第3の弾性体の外周面には、複数
の凹部が設けられていることを特徴とする請求項16ま
たは17に記載の振動体。 - 【請求項20】 前記軸部材の軸方向と垂直な面におけ
る前記第1の弾性体の断面形状が、前記軸部材の軸まわ
りに回転非対称な形状に形成されていることを特徴とす
る請求項16または17に記載の振動体。 - 【請求項21】 請求項1から15のいずれかに記載の
振動体と、 該振動体の第1の弾性体に摩擦接触し、該軸部材の軸回
りに回転する移動体と、 前記移動体を前記振動体に所定の加圧力で押圧するため
の加圧手段とを備えたことを特徴とする振動波駆動装
置。 - 【請求項22】 前記請求項16から20のいずれかに
記載の振動体と、 前記振動体の第3の弾性体の一部に摩擦接触し、前記軸
部材の軸回りに回転する移動体と、 前記移動体を前記振動体に所定の加圧力で押圧するため
の加圧手段とを有することを特徴とする振動波駆動装
置。
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