JP2004153935A

JP2004153935A - 振動波モータユニット

Info

Publication number: JP2004153935A
Application number: JP2002316947A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Mori; 隆一森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】高速で回転しても騒音の発生が少なく、修理及び清掃を容易に行うことができる振動波モータユニットを提供する。
【解決手段】相対運動部を、振動体１２と接触する移動体１３（第１の相対運動部材）と、移動体１３と一体的に移動する回動環１７（第２の相対運動部材）とに分ける。さらに、移動体１３と回動環１７との間に加圧ばね２３の加圧方向において挟まれ、加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が、両端付近の防振性よりも相対的に高く形成されている防振部（第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃ）を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ鏡筒などに搭載される振動波モータユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ等に装着されるレンズ鏡筒において、略円環状の振動波モータを内蔵させたものが知られている。
この種のレンズ鏡筒においては、ステータ及びロータを含む振動波モータに電気エネルギーを印加させ、機械エネルギーに変換して駆動カとし、レンズ群を駆動させて焦点調節等を行わせている。
しかし、従来の振動波モータでは、ロータ（摩擦部材）がステータ（振動体）に接触する構造であるため騒音を発生しやすいという問題があった。
そこで、騒音の低減を主な目的として、ロータの一部に防振材を密着して設けて、騒音の発生を抑制する手法が多数提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２５３２１３号公報
【特許文献２】
特開昭６１−２２４８８４号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１７４５８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
レンズ鏡筒の焦点調節をより迅速に行わせるためには、超音波モータの駆動回転数をより高速にせざるを得ず、この場合に駆動に寄与する振動の駆動方向成分を大きくしようとすると、それに伴い加圧方向成分も大きくなってしまい、防振部材によって吸収すべき振動も当然のことながら増大する。この場合、不要な振動を防振部材では吸収しきれないこともあり、結果として騒音を引き起こすこという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、防振効果がより高い防振部材を用いるといったことも考えられるが、必要な振動まで吸収してしまうため、駆動効率が低減したり、最悪の場合には、モータそのものが駆動できなかったりするという問題があった。
【０００６】
また、特許文献３の手法では、防振部材を接着することにより他の部材に密着させているので、一旦密着させた防振部材を修理、清掃するときに分解することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、高速で回転しても騒音の発生が少なく、修理及び清掃を容易に行うことができる振動波モータユニットを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の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、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、電気機械変換素子（１４）を含む振動子（１２，１４）と、前記振動子と相対的に移動する相対運動部（１３，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１７）と、前記振動子と前記相対運動部との間に加圧力を働かせる加圧部（２３）と、を備える振動波モータユニットにおいて、前記相対運動部は、前記振動子と接触する第１の相対運動部材（１３）と、前記第１の相対運動部材と一体的に移動する第２の相対運動部材（１７）と、前記第１の相対運動部材と前記第２の相対運動部材との間に前記加圧部の加圧方向において挟まれ、前記加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が、両端付近の防振性よりも相対的に高く形成されている防振部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）と、を備える振動波モータユニット（１０）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動波モータユニットにおいて、前記防振部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、少なくとも３層からなること、を特徴とする振動波モータユニット（１０）である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の振動波モータユニットにおいて、前記防振部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、前記加圧方向に沿う方向において、中心付近（１５ａ）の防振性が、両端付近（１５ｂ，１５ｃ）の防振性よりも相対的に高くなるように連続的に防振性が変化していること、を特徴とする振動波モータユニット（１０）である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動波モータユニットにおいて、前記防振部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）の前記加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が最も高い部分（１５ａ）は、反発弾性率が１０〜４０％であること、を特徴とする振動波モータユニット（１０）である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動波モータユニットにおいて、前記防振部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）は、前記第１の相対運動部材（１３）と接する部分（１５ｃ）が潤滑性の高い部材により形成されていること、を特徴とする振動波モータユニット（１０）である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
図１は、超音波モータユニット１０を内蔵した交換レンズ１の断面図を示す図である。
図２は、超音波モータユニット１０の部分拡大図である。
交換レンズ１は、不図示のカメラに装着可能な撮影レンズであり、その一端には、カメラに装着するためのバヨネットマウント２が設けられている。
交換レンズ１には、超音波モータユニット１０、レンズ機構部３が設けられており、レンズ機構部３の内部には、レンズ４，５が配設されている。超音波モータユニット１０上に設けられたキー６は、その一端がレンズ機構部３のピン３ａと係合しており、超音波モータユニット１０の駆動力をレンズ機構部３に伝達可能な構成となっている。従って、不図示の演算部により設定された焦点移動情報に基づき超音波モータユニット１０が駆動すると、レンズ機構部３にその動カが伝達されて焦点調節が行われる。
【００１４】
超音波モータユニット１０は、固定筒１１，振動体１２，移動体１３，圧電素子１４，第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃ，回動環１７，遊星リング１８，コロ１９，ストッパ２０，フェルト２１，スペーサ２２，加圧ばね２３，固定板２４等を備えている。
【００１５】
固定筒１１は、バヨネットマウント２に対して回転せず、超音波モータユニット１０のベースとなる筒状の部材である。
振動体１２は、円環上に複数の櫛歯が形成された固定子（ステータ）であり、この振動体１２には、圧電素子１４が接着されている。振動体１２は、ステンレス，真鍮等の金属により形成されている。
【００１６】
移動体１３は、振動体１２と接触して、振動体１２から駆動力を得て回転する第１の相対運動部材である。移動体１３は、アルミニウム，ステンレス，真鍮，鉄等の金属により形成されている。
【００１７】
圧電素子１４は、電歪素子からなる電気機械変換素子である。圧電素子１４は、振動体１２に接着にされており、不図示の電気回路から電気エネルギーが印加されると、振動を振動体１２に伝達する。
【００１８】
第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃは、移動体１３と回動環１７との間に加圧バネ２３の加圧方向において挟まれ、振動を吸収して騒音を低減する防振部である。第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃの詳細については、後述する。
【００１９】
回動環１７は、移動体１３とともに第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃを挟み込む第２の相対運動部材である。本実施形態における回動環１７は、真鍮により形成されているが、樹脂成型により形成することもできる。
移動体１３，第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃ，回動環１７により、相対運動部が形成されており、これらは、一体で回転するように不図示の係合部により円周方向において係合している。
【００２０】
遊星リング１８は、固定筒１１の外周部１１ａと一定のクリアランスを持って円周方向の回転が可能となるよう設けられている。遊星リング１８上には、コロ１９が設けられており、ストッパ２０によりコロ１９の軸方向の移動が制限されている。
また、遊星リング１８には、キー６が固定ビス２５により固定されている。したがって、超音波モータユニット１０の駆動力により遊星リング１８が回転すると、レンズ機構部３に回転が伝達され、焦点調節が行われる。
【００２１】
コロ１９は、遊星リング１８及びフォーカス連動リング２６に挟まれて、両者に当接している。
フォーカス連動リング２６は、レンズ鏡筒１の外部から操作される不図示のフォーカスリングと連動して回転する部材であり、手動で焦点調節を行うときには、このフォーカス連動リング２６を介して遊星リング１８が回転駆動力を得て、焦点調節が行われる。
【００２２】
フェルト２１は、圧電素子１４と当接し、不要な振動を吸収する部材であり、加圧ばね２３によって、圧電素子１４に一定の力量で押圧されている。
スペーサ２２は、円環状の板であり、加圧ばね２３の加圧力を均一にフェルト２１へ伝えるために設けられている。
【００２３】
加圧ばね２３は、振動体１２，移動体１３等を所定の力量で密着させる加圧力を発生する加圧部材であり、本実施形態では、ウェーブワッシャを用いている。
固定板２４は、超音波モータユニット１０の各部材を固定筒１１に保持する部材であり、固定筒１１に設けられた溝を利用して固定されている。
【００２４】
次に、超音波モータユニット１０の駆動について説明する。
不図示の電気回路より、電気エネルギーが圧電素子１４に印加されると、圧電素子１４は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、振動を発生し、振動体１２とともに振動する。振動体１２の振動により、加圧接触している移動体１２が駆動され、移動体１２が回転する。移動体１２が回転すると、第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃ，回転環１７も一体となって回転し、コロ１９を回転させ、そのコロ１９の回転により作動リング１８が回転する。
【００２５】
ここで、第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃについて説明する。
第２防振部材１５ｂ，第３防振部材１５ｃは、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ：四フッ化エチレン樹脂）等のフッ素樹脂からなるシート部材であり、第１防振部材１５ａを両側から加圧方向で挟み込んでいる。
第１防振部材１５ａは、第２防振部材１５ｂ，第３防振部材１５ｃと比較して防振性が高い素材により形成されている。本実施形態における第１防振部材１５ａの反発弾性率は、約２０％である。
【００２６】
ここで、反発弾性率とは、物体の衝突時に、材料が吸収するエネルギーを表す指標である。反発弾性率の測定方法は、ＪＩＳＫ６２５５に規定されている。反発弾性率＝０％の材料に物体を落下すると、落下物は反発せずに静止する。一方、反発弾性率＝１００％の材料に物体を落下すると、落下位置と同じ位置まで跳ね返ってくることになる。
なお、第１防振部材１５ａの反発弾性率は、１０〜４０％の範囲であれば、本発明の効果を発揮することができる。
【００２７】
振動体１２の振動は、回転運動として伝達される駆動方向（回転方向）成分とともに加圧方向（軸方向）の成分を有している。この加圧方向の成分は、超音波モータユニット１０の騒音の原因となるので、第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃを用いて吸収させる。ここで、加圧方向の成分のみを吸収させ、駆動方向成分を吸収しないことがモータの運動効率として望ましい。
しかし、先にも述べたように、従来は、加圧方向の成分を吸収すると同時に駆動方向成分をも吸収してしまっていた。特に防振効果の高い防振部材を配置した場合には、加圧方向成分を吸収するのと同時に、駆動方向成分をも吸収してしまい、モータの運動効率低下のみならず、最悪の場合は駆動しない場合があった。
【００２８】
そこで、本実施形態では、防振効果の高い第１防振部材１５ａと、第１防振部材１５ａに比べて防振効果が小さい第２防振部材１５ｂ，第３防振部材１５ｃを、加圧方向において第１防振部材１５ａの両側に配置することにより、回転運動として伝達される駆動方向成分をほとんど吸収させることなく、加圧方向の成分のみを吸収させることが可能となった。
【００２９】
また、本実施形態では、回転運動として伝達される駆動方向成分を吸収しないようにするために、上述のように第２防振部材１５ｂ，第３防振部材１５ｃを、ＰＴＦＥ製のシートとしている。加圧方向の成分については、第１防振部材１５ａにより吸収する必要があるが、上述のように駆動方向成分は吸収しないことが望ましい。そこで、潤滑性の高いＰＴＦＥ製のシートを移動体１３と接する第２防振部材１５ｂに採用し、振動中の加圧方向の成分が移動体１３から第２防振部材１５ｂに伝わらないようにしている。このことにより、より高い効率を維持しつつ、騒音を効果的に除去することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、振動体１２上の振動を回転運動に伝達される駆動方向成分を損なうことなく加圧方向の成分のみを吸収できるので、高速で駆動する場合であっても、駆動効率を下げることなく、静かな超音波モータユニットとすることができる。
【００３１】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施形態において、第２防振部材１５ｂの両側に第２防振部材１５ｂ，第３防振部材１５ｃを設けた例を示したが、これに限らず、例えば、第２防振部材１５ｂ，第３防振部材１５ｃの外側に、これらよりもさらに防振効果の低い第４，第５の防振部材を設けてもよい。
【００３２】
（２）本実施形態において、防振部は、第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃの３層からなる例を示したが、これに限らず、例えば、防振部を単一の防振部材であって、中央が最も防振効果が高く、その両端面に沿って防振効果が小さくなっていく防振部材を用いてもよい。
【００３３】
（３）本実施形態において、防振部は、第１〜第３防振部材１５ａ〜１５ｃの３層からなり、防振効果がステップ的に変化する例を示したが、これに限らず、例えば、防振効果が連続的に変化してもよい。
【００３４】
（４）本実施形態において、第２防振部材１５ｂと第３防振部材１５ｃは、同じ材質により形成されている例を示したが、これに限らず、第１防振部材１５ａよりも防振効果が小さければ、第２防振部材１５ｂと第３防振部材１５ｃは、異なる材質の部材により形成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）第１の相対運動部材と第２の相対運動部材との間に加圧部の加圧方向において挟まれ、加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が、両端付近の防振性よりも相対的に高く形成されている防振部を備えるので、回転運動として伝達される駆動方向成分をほとんど吸収させることなく、加圧方向の成分のみを吸収し、高速で駆動する場合であっても、駆動効率を下げることなく、静かな超音波モータユニットとすることができる。
【００３６】
（２）防振部は、少なくとも３層からなるので、中心付近の防振性を両端付近の防振性よりも相対的に高く形成することが容易に実現できる。
【００３７】
（３）防振部は、加圧方向に沿う方向において、中心付近の防振性が、両端付近の防振性よりも相対的に高くなるように連続的に防振性が変化しているので、一体の部品により防振部を形成することができ、組み立て作業性をよくすることができる。
【００３８】
（４）防振部の加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が最も高い部分は、反発弾性率が１０〜４０％であるので、加圧方向の振動を効果的に吸収することができる。
【００３９】
（５）防振部は、第１の相対運動部材と接する部分が潤滑性の高い部材により形成されているので、第１の相対運動部材と防振部との間での滑りがよく、回転運動として伝達される駆動方向成分が防振部に伝わりにくいため、防振部により吸収されにくくなり、より効率をよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波モータユニット１０を内蔵した交換レンズ１の断面図を示す図である。
【図２】超音波モータユニット１０の部分拡大図である。
【符号の説明】
１交換レンズ
２バヨネットマウント
３レンズ機構部
３ａピン
４，５レンズ
６キー
１０超音波モータユニット
１１固定筒
１２振動体
１３移動体
１４圧電素子
１５ａ第１防振部材
１５ｂ第２防振部材
１５ｃ第３防振部材
１７回動環
１８遊星リング
１９コロ
２０ストッパ
２１フェルト
２２スペーサ
２３加圧ばね
２４固定板

Claims

電気機械変換素子を含む振動子と、
前記振動子と相対的に移動する相対運動部と、
前記振動子と前記相対運動部との間に加圧力を働かせる加圧部と、
を備える振動波モータユニットにおいて、
前記相対運動部は、前記振動子と接触する第１の相対運動部材と、
前記第１の相対運動部材と一体的に移動する第２の相対運動部材と、
前記第１の相対運動部材と前記第２の相対運動部材との間に前記加圧部の加圧方向において挟まれ、前記加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が、両端付近の防振性よりも相対的に高く形成されている防振部と、
を備える振動波モータユニット。
請求項１に記載の振動波モータユニットにおいて、
前記防振部は、少なくとも３層からなること、
を特徴とする振動波モータユニット。
請求項１に記載の振動波モータユニットにおいて、
前記防振部は、前記加圧方向に沿う方向において、中心付近の防振性が、両端付近の防振性よりも相対的に高くなるように連続的に防振性が変化していること、
を特徴とする振動波モータユニット。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動波モータユニットにおいて、
前記防振部の前記加圧方向に沿う方向における中心付近の防振性が最も高い部分は、反発弾性率が１０〜４０％であること、
を特徴とする振動波モータユニット。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動波モータユニットにおいて、
前記防振部は、前記第１の相対運動部材と接する部分が潤滑性の高い部材により形成されていること、
を特徴とする振動波モータユニット。