JP2004297872A

JP2004297872A - 振動アクチュエータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004297872A
Application number: JP2003084869A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Okazaki; 光宏岡崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP4333179B2

Abstract

【課題】耐久性に優れ、エージング時間が短くなり、コストが下がり、しかも、異音の発生を抑えられると共に、生産性がよい振動アクチュエータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】弾性体１２は、複数の突起部１２ａを有する円環型の部材であり、複数の突起部１２ａは、移動体１３との摺動面１２ｂが、半径方向から見て略円弧形状の面になっている。この略円弧形状の摺動面１２ｂは、中央部の高さから一端部の高さを引いただれ量δが、この突起部１２ａの先端の摺動面垂直方向の両振幅に対して、１／１０〜１／１であることが望ましい。例えば、突起部１２ａの幅ｗ１が約２．０ｍｍ、溝部の幅ｗ２が約１．０ｍｍ、摺動面垂直方向の振幅が約±２．０μｍの場合に、だれ量δが、０．４μｍ〜４．０μｍ程度になる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性体の摺動面の形状を改良した振動アクチュエータ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の振動アクチュエータは、圧電体等の電気機械変換素子の伸縮を利用して、弾性体の駆動面に進行性振動波を発生させ、この進行波によって、駆動面には楕円運動が生じ、楕円運動の波頭に加圧接触した移動体が駆動される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
弾性体は、断面略矩形の円環形状となっており、電気機械変換素子が接合される反対側の面には、溝が切ってあり、突起部（溝がない箇所）の先端面が駆動面となり、移動子に加圧接触される。この溝を切る理由は、進行波の中立面をできる限り電気機械変換素子側に近づけ、これにより、駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。
【０００４】
このような振動アクチュエータは、低回転でも高トルクを有するという特徴があるため、駆動装置に搭載した場合に、その駆動装置のギアを省略することができるので、ギア騒音をなくしたり、位置決め精度が向上できる、という利点がある。
【０００５】
一方、振動体の突起体の四隅稜線部を円弧形状部とした超音波モータが提案されている（例えば、特許文献２）。
また、振動体の突部のエッヂ部を面取りした振動波モータも提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−１７３５４号公報
【特許文献２】
特開平８−４７２７０号公報
【特許文献３】
特許第２５６３３２５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の振動アクチュエータは、駆動時に弾性体の突起部の角部が移動体に接触し、その移動体の接触面又は弾性体の角部を、損傷させる可能性があった［図６（Ｂ）参照］。
【０００８】
また、突起部の角部にＲ面取り部を設けても、そのＲが小さい場合には、移動体の接触面又は弾性体のＲ面取り部を傷めてしまう。
【０００９】
一方、突起部のある弾性体は、駆動面を研磨したり、Ｒ面取り部を形成する場合に、精度よく加工しなければならず、生産性が悪かった。
【００１０】
本発明の課題は、耐久性に優れ、エージング時間が短くなり、コストが下がり、しかも、異音の発生を抑えられると共に、生産性がよい振動アクチュエータ及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、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素子と、前記電気機械変換素子に接合され、前記励振により駆動面に進行性振動波が発生する弾性体と、前記弾性体の駆動面に加圧接触され、前記進行性振動波によって駆動される移動体と、を備える振動アクチュエータにおいて、前記弾性体は、複数の突起部を有する円環型であり、前記複数の突起部は、前記移動体との摺動面が、半径方向から見て略円弧形状の面であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１２】
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、前記突起部の略円弧形状は、中央部の高さから一端部の高さを引いただれ量が、この突起部の先端の摺動面垂直方向の最大両振幅に対して、１／１０〜１／１であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１３】
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、前記摺動面は、前記略円弧の半径が、前記突起部の周方向の幅の半分以上であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３に記載の振動アクチュエータを製造する振動アクチュエータの製造方法であって、前記電気機械変換素子に駆動信号を印加しながら、前記弾性体の複数の突起部の先端を研磨して、前記移動体との接触面を半径方向から見て略円弧形状の面にする研磨工程を備えること、を特徴とする振動アクチュエータの製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による振動アクチュエータの実施形態を示す斜視図である。
この振動アクチュエータ１０は、圧電体１１と、弾性体１２と、移動体１３と、フレキシブルプリント基板１４と、振動吸収材１５と、支持体１６等とから構成されている。
圧電体１１は、ピエゾ素子等の電気機械変換素子の１つであって駆動信号の供給により励振されるものであり、フェルト等の振動吸収材１５を介して、カメラのレンズ鏡筒等の支持体１６に固定されている。
弾性体１２は、導電性を有する接着剤等により圧電体１１と接着され、圧電体１１の励振により進行性振動波を発生させるものである。弾性体１２は、ステンレス材料，インバー材料等の鉄合金から形成される。
移動体１３は、弾性体１２に圧接され、前記進行性振動波により摩擦駆動されるものである。
フレキシブルプリント基板１４は、圧電体１１に駆動信号を供給するためのものであり、圧電体１１の所定の電極部と電気的に接続されている。
【００１６】
図２は、本実施形態による振動アクチュエータの弾性体を展開して示した図である。
弾性体１２は、複数の突起部１２ａを有する円環型の部材である。複数の突起部１２ａは、移動体１３との摺動面１２ｂが、半径方向から見て略円弧形状の面になっている。
【００１７】
略円弧形状の摺動面１２ｂは、中央部の高さから一端部の高さを引いただれ量δが、この突起部１２ａの先端の摺動面垂直方向の使用範囲内の最大の両振幅に対して、１／１０〜１／１であることが望ましい。
例えば、突起部１２ａの幅ｗ１が約２．０ｍｍ、溝部の幅ｗ２が約１．０ｍｍ、摺動面垂直方向の最大振幅が約±２．０μｍの場合に、だれ量δが、０．４μｍ〜４．０μｍ程度になる。
【００１８】
また、略円弧形状の摺動面１２ｂは、略円弧の半径ｒが、突起部１２ａの周方向の幅ｗ１の半分以上である。
例えば、突起部１２ａの周方向の幅ｗ１が約２．０ｍｍの場合には、略円弧の半径ｒは、約１．０〜４００．０ｍｍ程度である。
このように、突起部１２ａの移動子１３との接触面を曲面にして、突起部１２ａの角部が移動子１３に接触しないようにする。本実施形態では、角部にＲを設けるのではなく、接触面全体を、円弧形状に研磨加工してある。
【００１９】
図３から図６は、本実施形態による振動アクチュエータの弾性体（突起部の接触面）の加工方法を示した説明図である。
本実施形態の弾性体の加工方法は、圧電体１１に駆動信号を印加しながら、弾性体１２の複数の突起部１２ａの先端を研磨して、移動体１３との接触面を半径方向から見て略円弧形状の摺動面１２ｂにする研磨工程を備えるものである。
【００２０】
この研磨工程では、図３に示すように、弾性体１２の接触面１２ｃを研磨板２０に接触させて、所定の加圧力Ｐで研磨板２０を押し付ける。この実施形態では、研磨板２０は、弾性体１２と略同じ大きさであり、移動体１３のように、同軸に取り付けて研磨するようにした。
弾性体１２の圧電体１１に駆動信号を与えて、弾性体１２に進行波を発生させながら、研磨板２０と弾性体１２を相対運動させ、研磨する。
【００２１】
弾性体１２は、図４に示すように、その突起部１２ａの先端が楕円運動しているため、接触面１２ｃは、図５（Ａ）に示すように、略円弧形状の摺動面１２ｂに研磨される［図５（Ｂ）の従来例参照］。
この研磨工程では、製品として使用する振動振幅より大きい振幅を発生させて研磨することが望ましい。そうすることで、接触面１２ｃの両側の除去量１２ｄが増え、製品使用時に、図６（Ａ）に示すように、略円弧形状の摺動面１２ｂと突起部１２の側面からなる角部１２ｅが移動体１３と接触することがなくなる［図６（Ｂ）の従来例参照］。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、突起部１２ａの摺動面１２ｂが略円弧形状の面となった弾性体１２を備えた振動アクチュエータであるから、移動体１３と接触する面が連続した滑らかな面であるため、弾性体１２及び移動体１３が傷つきにくく、耐久性に優れる。また、エージング時間も短くなる。さらに、弾性体１２及び移動体１３の接触部の曲率が大きくなるため、接触する場合の衝撃力が小さくなり、異音の発生を抑えられる、という利点もある。
【００２３】
（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。
上述した研磨工程は、弾性体１２と略同じ大きさの研磨板２０を、移動体１３のように同軸に取り付けて研磨する例で説明したが、大きな研磨板に複数の振動体をセットして、同時に研磨してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、弾性体の突起部の摺動面が略円弧形状の面となっているので、耐久性に優れ、エージング時間が短くなり、コストが下がるとともに、異音の発生を抑えられる、という効果がある。
また、電気機械変換素子に駆動信号を印加しながら、弾性体の複数の突起部の先端を研磨して、接触面を略円弧形状の面にするので、突起部の角部が移動体と接触することがなくなる摺動面を、容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による振動アクチュエータの実施形態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態による振動アクチュエータの弾性体を展開して示した図である。
【図３】本実施形態による振動アクチュエータの弾性体の加工方法（突起部の接触面）を示した説明図である。
【図４】本実施形態による振動アクチュエータの弾性体の加工方法（弾性体突起部の動き）を示した説明図である。
【図５】本実施形態による振動アクチュエータの弾性体の加工方法（弾性体の研磨除去部分）を、従来例と比較して示した説明図である。
【図６】本実施形態による振動アクチュエータの弾性体の加工方法（弾性体と移動体の接触状態）を、従来例と比較して示した説明図である。
【符号の説明】
１０振動アクチュエータ
１１圧電体
１２弾性体
１３移動体
１４フレキシブルプリント基板
１５振動吸収材
１６支持体

Claims

駆動信号により励振される電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に接合され、前記励振により駆動面に進行性振動波が発生する弾性体と、
前記弾性体の駆動面に加圧接触され、前記進行性振動波によって駆動される移動体と、
を備える振動アクチュエータにおいて、
前記弾性体は、複数の突起部を有する円環型であり、
前記複数の突起部は、前記移動体との摺動面が、半径方向から見て略円弧形状の面であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記突起部の略円弧形状は、中央部の高さから一端部の高さを引いただれ量が、この突起部の先端の摺動面垂直方向の最大両振幅に対して、１／１０〜１／１であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記摺動面は、前記略円弧の半径が、前記突起部の周方向の幅の半分以上であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
請求項１から請求項３に記載の振動アクチュエータを製造する振動アクチュエータの製造方法であって、
前記電気機械変換素子に駆動信号を印加しながら、前記弾性体の複数の突起部の先端を研磨して、前記移動体との接触面を半径方向から見て略円弧形状の面にする研磨工程を備えること、
を特徴とする振動アクチュエータの製造方法。