JP2005328596A - Vibration wave motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、屈曲定在波振動と縦振動との合成による楕円運動を励起させる振動子を利用する振動波モータに関する。 The present invention relates to a vibration wave motor that uses a vibrator that excites elliptical motion by combining bending standing wave vibration and longitudinal vibration.
従来、振動子を利用した振動波モータに関して特許文献1、あるいは、特許文献2に記載の超音波モータ(振動波モータ)は、屈曲定在波振動と縦振動との合成による楕円運動を励起させる圧電素子よりなる振動子を弾性体に付勢接触させて被駆動体を相対移動させるリニアタイプの超音波モータである。このようなリニアタイプの超音波モータでは、保持トルクの確保が困難であり、停止位置の分解能の向上が難しいなどの問題があった。
Conventionally, regarding a vibration wave motor using a vibrator, the ultrasonic motor (vibration wave motor) described in
そこで、回転体を駆動する超音波モータとして特許文献3に提案された振動モータ(振動波モータ)は、進行波を利用した円環型超音波モータであり、レンズ鏡筒に適用されるものである。上記レンズ鏡筒は、円筒部を有する固定筒と、ステータと回転体である距離環からなる超音波モータ(振動波モータ)と、上記距離環によって進退駆動される可動レンズ部とを有している。
上述した特許文献3に記載されている進行波を利用した円環型超音波モータの場合、振動子を形成する圧電体が円環状のものとなり、モータサイズが異なると圧電体の配置形状が異なってくる。また、進行波を利用することから振動の節(中立点)がなく、振動に影響を与えないような安定した押圧構造が得られにくく、モータの効率低下が生じる可能性があった。さらに、上記従来の円環型超音波モータは、振動子の一側面の振動のみを駆動力として利用しており、効率のよい実装形態とはいえない。さらに、付勢力の反力を受ける面における摩擦ロスが避けられず、その点も効率を低下させる要因となっている。
In the case of the annular ultrasonic motor using the traveling wave described in
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、摩擦ロスが少なく、モータ効率がよく、回転体の駆動源として好適な構造を有する振動波モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vibration wave motor that has a low friction loss, good motor efficiency, and a structure suitable as a drive source for a rotating body. .
本発明の請求項1記載の振動波モータは、屈曲定在波振動と縦振動との合成による楕円運動を励起させる、少なくとも1つの振動子と、上記振動子を保持する支持部材と、上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動自在であって、軸方向における上記振動子の両端部のうち一端と接触可能に配置された第一の回転体と、上記第一の回転体と一体的に回動するように支持されていて、上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動自在であって、軸方向における上記振動子の両端部のうち他端と接触可能に配置された第二の回転体と、上記第一の回転体及び上記第二の回転体を上記振動子に常時当接させるように軸方向に付勢する付勢手段とを具備する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibration wave motor that excites elliptical motion by combining bending standing wave vibration and longitudinal vibration, a support member that holds the vibrator, and the support. A first rotator that is rotatable about an axis relative to a member and is arranged to be in contact with one end of both ends of the vibrator in the axial direction; and the first rotator, It is supported so as to rotate integrally, and is rotatable about an axis relative to the support member, and arranged so as to be in contact with the other end of both ends of the vibrator in the axial direction. And a biasing means for biasing the first rotary body and the second rotary body in the axial direction so as to always contact the vibrator.
本発明の請求項2記載の振動波モータは、請求項1記載の振動波モータにおいて、上記振動子は、円周方向及び径方向の位置を規制されるようにして上記支持部材に取り付け支持されている。 A vibration wave motor according to a second aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the first aspect, wherein the vibrator is mounted and supported on the support member such that a position in a circumferential direction and a radial direction is regulated. ing.
本発明の請求項3記載の振動波モータは、請求項1記載の振動波モータにおいて、上記振動子は、上記第一及び第二の回転体の回転中心軸に対して略垂直方向の軸周りに回動自在に、上記支持部材上にて支持されている。 A vibration wave motor according to a third aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the first aspect, wherein the vibrator is about an axis substantially perpendicular to the rotation center axes of the first and second rotating bodies. It is supported on the support member so as to be freely rotatable.
本発明の請求項4記載の振動波モータは、請求項1記載の振動波モータにおいて、上記振動子は、上記第一及び第二の回転体の円周方向に略均等の間隔となるように複数配置されている。 A vibration wave motor according to a fourth aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the first aspect, wherein the vibrators are substantially equally spaced in a circumferential direction of the first and second rotating bodies. Several are arranged.
本発明の請求項5記載の振動波モータは、請求項4記載の振動波モータにおいて、上記振動子は、上記第一及び第二の回転体の円周方向に略120°間隔で3個配置されている。 According to a fifth aspect of the vibration wave motor of the present invention, in the vibration wave motor according to the fourth aspect, three vibrators are arranged at intervals of approximately 120 ° in the circumferential direction of the first and second rotating bodies. Has been.
本発明の請求項6記載の振動波モータは、請求項1記載の振動波モータにおいて、上記付勢手段は、上記第一及び第二の回転体と常に一体的に回動するように設けられている。 A vibration wave motor according to a sixth aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the first aspect, wherein the urging means is provided so as to always rotate integrally with the first and second rotating bodies. ing.
本発明の請求項7記載の振動波モータは、請求項1記載の振動波モータにおいて、上記振動子は軸方向に所定寸法の長さを有して形成されていて、上記回転体の円周方向に少なくとも1つ配置されており、さらに、上記振動子の上記所定寸法と長さ寸法とが略同一であって、上記第一の回転体及び上記第二の回転体に常時接触するように挟持されて上記支持部材上に配置されていて、上記回転体の円周方向に少なくとも1つ配置されたスペーサ部材を有し、上記振動子及び上記スペーサ部材は、上記第一及び第二の回転体の円周方向に略均等の間隔となるように配置されている。 A vibration wave motor according to a seventh aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the first aspect, wherein the vibrator is formed to have a length of a predetermined dimension in the axial direction, and the circumference of the rotating body. At least one in the direction, and the predetermined dimension and length dimension of the vibrator are substantially the same, and are always in contact with the first rotating body and the second rotating body. At least one spacer member that is sandwiched and disposed on the support member and is disposed in the circumferential direction of the rotating body includes the vibrator and the spacer member that rotate in the first and second rotations. It arrange | positions so that it may become a substantially equal space | interval in the circumferential direction of a body.
本発明の請求項8記載の振動波モータは、請求項7記載の振動波モータにおいて、上記スペーサ部材は、上記第一及び第二の回転体の軸方向に沿って複数個重ねるように配置されて構成されるボール状又はローラ状の転動体である。 The vibration wave motor according to an eighth aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the seventh aspect, wherein a plurality of the spacer members are arranged along the axial direction of the first and second rotating bodies. A ball-shaped or roller-shaped rolling element.
本発明の請求項9記載の振動波モータは、請求項1記載の振動波モータにおいて、上記振動子は、上記支持部材に対して、屈曲定在波振動と縦振動との合成振動の中立点である節の部分でのみ固定支持されている。 A vibration wave motor according to a ninth aspect of the present invention is the vibration wave motor according to the first aspect, wherein the vibrator is a neutral point of a combined vibration of a bending standing wave vibration and a longitudinal vibration with respect to the support member. It is fixedly supported only at the part of the knot.
本発明の請求項10記載の振動波モータは、屈曲定在波振動と縦振動との合成による楕円運動を励起させる、少なくとも1つの振動子と、上記振動子を保持する支持部材と、上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動自在であって、軸方向における上記振動子の両端部のうち一端と接触可能に配置された第一の回転体と、上記第一の回転体と常に一体的に上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動するように、且つ上記第一の回転体に対して軸方向に移動自在に上記第一の回転体に支持されていて、軸方向における上記振動子の両端部のうち他端と接触可能に配置された第二の回転体と、上記第一及び第二の回転体と常に一体的に回動するように支持されていて、上記第一の回転体及び上記第二の回転体を上記振動子に常時当接させるように上記第二の回転体を軸方向に付勢する付勢部材とを具備する。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a vibration wave motor that excites elliptical motion by combining bending standing wave vibration and longitudinal vibration, a support member that holds the vibrator, and the support. A first rotator that is rotatable about an axis relative to a member and is arranged to be in contact with one end of both ends of the vibrator in the axial direction; and the first rotator, It is supported by the first rotating body so as to always rotate integrally around the axis relative to the support member, and is movable in the axial direction with respect to the first rotating body, A second rotating body arranged so as to be in contact with the other end of both ends of the vibrator in the axial direction, and supported so as to always rotate integrally with the first and second rotating bodies. The first rotating body and the second rotating body are always brought into contact with the vibrator. Includes a biasing member for biasing said second rotary body in the axial direction.
本発明によれば、摩擦ロスが少なく、モータ効率のよい回転体の駆動源として好適な構造を有する振動波モータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration wave motor having a structure suitable as a drive source for a rotating body with little friction loss and high motor efficiency.
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態である振動波モータが組み込まれたレンズ鏡筒の光軸を含む縦断面図である。図2は、上記振動波モータの分解斜視図である。図3は、上記振動波モータにおける振動子とステータの分解斜視図である。図4は、上記振動子のステータへの取り付け状態を示す分解斜視図である。図5は、図2のA−A部分断面図であって、振動子まわりを示す。図6は、図2のB−B断面図であって、ローラ部まわりの断面を示す。図7は、図2のC−C断面図であって、連結ピンまわりの断面を示す。図8は、図6のG矢視図であって、ローラ部の接触状態を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view including an optical axis of a lens barrel in which a vibration wave motor according to an embodiment of the present invention is incorporated. FIG. 2 is an exploded perspective view of the vibration wave motor. FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibrator and the stator in the vibration wave motor. FIG. 4 is an exploded perspective view showing a state where the vibrator is attached to the stator. FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 and shows the periphery of the vibrator. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2 and shows a cross section around the roller portion. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2 and shows a cross section around the connecting pin. FIG. 8 is a G arrow view of FIG. 6 and shows the contact state of the roller portion.
なお、以下の説明において、第一〜四群レンズからなる撮影レンズ光軸を光軸Oとし、光軸Oと平行な方向をZ方向とし、その被写体側を+,結像側を−とする。光軸Oに対するラジアル方向をR方向とし、光軸Oの周方向に対する接線方向をT方向とする。なお、光軸Oは、後述するステータ,ロータ等の回転軸心と略一致する。 In the following description, the optical axis of the photographing lens including the first to fourth lens groups is the optical axis O, the direction parallel to the optical axis O is the Z direction, the subject side is +, and the imaging side is-. . A radial direction with respect to the optical axis O is defined as an R direction, and a tangential direction with respect to the circumferential direction of the optical axis O is defined as a T direction. The optical axis O substantially coincides with the rotational axis of a stator, rotor, etc., which will be described later.
本実施形態のレンズ鏡筒1は、図1に示すように固定枠2と、固定枠2の外周部に支持されるカム環3と、カム環3の外周に嵌入さるズーム環4と、第一群レンズ35を保持する第一群レンズ枠5と、第一群レンズ枠5の後方にあって、第二群レンズ36を保持する第二群レンズ枠6と、第二群レンズ枠6の後方にあって、第三群レンズ37を保持する第三群レンズ枠7と、第三群レンズ枠7の後方にあって、フォーカスレンズである第四群レンズ38を保持する第四群レンズ枠8と、駆動源としての振動波モータ部(振動波モータ)40とを有してなる。
As shown in FIG. 1, the
固定枠2は、環状枠部材であって、その環状部に円周ガイド溝2cと、Z方向に沿った直進ガイド溝2aと、Z方向に対して斜行するカム溝2bとを有し、さらに、後端部に振動波モータのロータ嵌合用の摺動外周部2d,Z方向に沿った連結溝2e,フォーカス駆動アーム挿通用切り欠き2fが設けられる。そして、固定枠2は、後端面部にてエンドプレート31およびマウント33とビス55によって一体化される。エンドプレート31には、外枠32が固着されている。
The
カム環3は、環状枠部材であって、固定枠2の外周に回動自在に嵌入し、さらに、内周側突部3cが固定枠2の円周ガイド溝2cに嵌入して支持されており、固定枠2に対してZ方向には規制された状態で回動自在に支持される。円環部には、Z方向に対して斜行する2つのカム溝3a,3bが設けられる。
The
ズーム環4は、環状枠部材であって、カム環3の外周に嵌入し、Z方向,T方向ともに一体化されている。ズーム環4の外周部には操作用ゴムリング4aが固着されている。
The zoom ring 4 is an annular frame member that is fitted into the outer periphery of the
第一群レンズ枠5は、固定枠2の前端部に固着して支持される。
The first group lens frame 5 is fixedly supported on the front end portion of the fixed
第二,三群レンズ枠6,7は、固定枠2の内周に嵌入して支持され、外周にそれぞれカムフォロア11,12が固着されている。カムフォロア11,12は、固定枠2の直進ガイド溝2aを直進ガイドされる状態で挿通し、カム環3のカム溝3a,3bに摺動自在に嵌入する。従って、ズーム環4のズーム回動操作によってカム環3が回動駆動されると、カム溝3a,3bによってカムフォロア11,12を介して第二,三群レンズ枠6,7は、光軸Oに沿って進退し、各ズーム位置に移動する。
The second and third group lens frames 6 and 7 are fitted and supported on the inner periphery of the fixed
第四群レンズ枠8は、固定枠2の内周に嵌入して支持され、外周にカムフォロア13が固着されている。カムフォロア13は、固定枠2のカム溝2bに対して摺動自在に嵌入する。この第四群レンズ枠8には、Z方向に沿ったガイド溝8aが設けられており、該ガイド溝8aには振動波モータ部40側のロータ16に固着されるフォーカス駆動アーム9の先端部が摺動自在に嵌入する。従って、フォーカス駆動時に振動波モータ部40のロータ16が回動駆動されると、フォーカス駆動アーム9を介して第四群レンズ枠8が固定枠2に対して相対的に回動駆動される。その回動によってカムフォロア13がカム溝2b上を摺動移動するので、第四群レンズ枠8は、回転しながら光軸O方向のフォーカス位置に移動する。
The fourth
振動波モータ部40は、第四群レンズ枠8をフォーカス進退駆動する超音波モータからなるアクチュエータであって、図1,2に示すように支持部材であるステータ15と、第一の回転体であるロータ16と、第二の回転体であるロータ17と、屈曲定在波振動と縦振動との合成による楕円運動を励起させる振動子41と、スペーサ部材であって、ローラ状の転動体である一対のローラ23と、3対のベアリング用ボール21と、付勢手段(付勢部材)である付勢用板バネ20と、バネ押さえ板18と、バネ力量調節用スペーサ板19と、センサ支持板27,磁気センサ28からなる磁気センサ部等を有してなる。
The vibration
ロータ16は、耐摩耗性のよい材料で形成される円環状部材であって、円環部16aと、+Z側フランジ部16bとを有している。円環部16aには、周方向に沿った2つの逃げ溝16cと、−Z側からの2つの切り欠き16dとが設けられ、−Z側端面にビス穴16eと、フランジ部外周の所定位置に磁気エンコーダ用磁気皮膜部16fと、+Z側端面に駆動アーム固着用のビス穴等が設けられる。
The
ロータ17は、耐摩耗性のよい材料で形成されるリング形状部材であって、内周側に突出する2つの突起部17aが設けられる。
The
付勢用板バネ20は、バネ板材料で形成され、リング形状を有し、切り起こしによって形成される軸方向に弾性変形可能な3つの弾性変形部20aと、内周側に突出する2つの突起部20bとが設けられる。
The urging
バネ押さえ板18は、リング形状を有し、ビス挿通穴18aを有している。
The
ステータ15は、図2,3に示すように円環形状の部材であって、外周部の2箇所に振動子取り付け用凹部15aと、該凹部中央にR方向に貫通し、Z方向に僅かな長穴である貫通長穴15bと、Z方向に沿ったローラ挿入用貫通溝15dと、該貫通溝15dの両端から切り欠かれた切り欠き15eと、Z方向方向に沿った内周側に開口する3つのボールガイド溝15cとが設けられる。
The
一対のローラ23は、図2,8に示すように該ローラの軸部23aをステータ15の切り欠き15eに回転自在に嵌入する状態でローラ挿入用貫通溝15dに挿入される。その挿入状態で両ローラが内側で互いに当接し、両ローラ外径部は、ステータ15のZ方向両端面からに僅かに突出する。また、両ローラ23はともにZ方向に移動自在である。なお、ローラ23は、一対に限らず偶数個で構成してもよい。このように上記ローラを一対、または、偶数個で構成するのは、該ローラが後述するように回転するロータ16,17に当接したとき、転がり接触状態を保たせるためである。
2 and 8, the pair of
3対のボール21は、図3に示すようにそれぞれリテーナ22を介在した状態でボールガイド溝15cに嵌入される。そのボール外径は、ステータ15の内周側に極めて僅かに突出し、ステータ15をロータ16の外周部に嵌入させたとき、ボール21を介在した状態でロータ16とステータ15が相対回動する。
As shown in FIG. 3, the three pairs of
上記磁気センサ部のセンサ支持板27は、ステータ15の外周部にビスによって固着される。上記取り付け状態で磁気センサ28は、ロータ側の磁気皮膜部16fに摺接し、ロータ16の回転角を検出する。
The
2つの振動子41は、振動波モータ部40の駆動部を形成するものであって、図4に示すように積層圧電体42,駆動子44,45,支持軸46等を有している。
The two
支持軸46は、図5に示すように貫通軸部と、フランジ部46aと、フランジ側端部にネジ部46bとを有しており、上記貫通軸部を積層圧電体42の振動の節(中立位置)となる位置で積層方向に貫通させて接着固定する。
As shown in FIG. 5, the
駆動子44と駆動子45とは、図4に示すように支持軸46と直交する方向の積層圧電体42のZ方向の両側端面上の長手方向(T方向)に沿って配置され、それぞれが一対の突起で構成される。また、駆動子44と駆動子45とは、ステータ装着状態でステータ15の端面(Z方向)より僅かに突出する。そして、駆動子44,45間の寸法(Z方向寸法)は、2つのローラ23の径の合計寸法と同一とする。
As shown in FIG. 4, the
2つの振動子41のステータ15への取り付けは、まず、振動子41をステータ15の振動子取り付け用凹部15aに外周側から挿入し、支持軸46のネジ部46bを貫通長穴15bに挿入する。ナット25を内周側から支持軸46のネジ部46bに螺着して貫通長穴15bを支持軸46のフランジ部46aとナット25のフランジ部25aとで挟持した状態でネジ部46bを接着固定する。ステータ15へ取り付けられた振動子41は、R方向に沿っている支持軸46まわりには回転自在に支持され、ステータ15に対してZ方向に僅かに移動可能である。しかし、T方向,R方向には位置規制された状態で支持される。そして、ステータ15の周方向については、図3に示すように軸心に対する角度120°で3等分割された位置に上記2つの振動子41と上記一対のローラ23とがそれぞれ配置される。
To attach the two
なお、上記振動子41のさらなる詳細な構成および作用は、後で説明する。
The further detailed configuration and operation of the
上述のように振動子41,ローラ23,ベアリング用ボール21等が組み込まれたステータ15は、ロータ16の外周部に−Z側から嵌入される。そして、ロータ16に対してステータ15の−Z端面側からロータ17,付勢用板バネ20をそれらの突起部17a,20bをロータ16の切り欠き16dに嵌入させた回転規制状態で嵌入する。さらに、必要に応じた厚みのバネ力量調節用スペーサ板19を挿入し、その背面側に押さえ板18を当て付け、ビス挿通穴18aを挿通させたビス10をロータ16のビス穴16eに螺着して固定する。この固定によりローラ16と17とは、ステータ15を挟持した状態でZ方向に僅かにスライド可能で、かつ、相対回転規制の状態で連結される。
As described above, the
上述のようにして組み立てられた振動波モータ部40においては、ロータ16は、ロータ17と一体の状態でステータ15の内周部に対してボール21を介して接触し、相対回転可能な状態に支持される。また、ロータ17は、付勢用板バネ20の付勢力F0 を受けて+Z方向のステータ15側に付勢され、かつ、ロータ16に対して一体回転する状態で、かつ、Z方向には相対移動可能に支持される(図8)。
In the vibration
図5,6の上記振動子41およびローラ23の挟持状態の断面が示すように振動子41の駆動子44,45と一対のローラ23の外径は、一体のロータ16,17によってZ方向で挟持される。そして、2つの振動子41と1組のローラ23とは、図3に示すようにステータ15の周方向3等分位置に配置され、それぞれZ方向に僅かに移動自在に支持されることから、振動子41の駆動子44,45と一対のローラ23とは、一体化されたロータ17と16によって略均等なZ方向の付勢力F0 を受けて挟持されることになる。
As shown in the cross-sectional view of the
上述した構成の振動波モータ部40は、固定枠2の後方部の摺動外周部2dにロータ16の内周部を回転自在に嵌入させてレンズ鏡筒1に組み込まれる。その組み込み時、ロータ16の逃げ溝を挿通させて、ステータ15の内周部に螺着されている(図7)連結ピン14を固定枠2の連結溝2eに−Z側から嵌入させる。連結ピン14によってステータ15は、固定枠2と回転方向で一体の状態に支持される。また、ロータ16,17は、固定枠2の摺動外周部2d上を回動可能に支持される。但し、ロータ16のZ方向の位置は、押さえ板18とロータ16とが固定枠2の後方段部とエンドプレート31との間で挟持された状態でZ方向位置が規制される。また、フォーカス駆動アーム9は、ロータ16の+Z側端面にビス53によって固着した状態で取り付けられ、該駆動アーム9の先端部は、第四群レンズ枠8のガイド溝8aに摺動自在に嵌入される。
The vibration
上記振動波モータ部40のレンズ鏡筒1への組み付け状態において、振動子41が駆動され、楕円振動が励起されると、駆動子44,45が当接しているロータ16,17は、ステータ15(固定枠2)に対して回動駆動され、フォーカス駆動アーム9を介して第四群レンズ枠8が回動される。その回動により第四群レンズ枠8は、固定枠2のカム溝2bに沿って駆動され、光軸O方向のフォーカス位置に移動する。
When the
ここで、振動子41の構成および作用について、図9〜15を用いて説明する。
図9は、上記振動子にフレキシブルプリント基板48を固着した状態を支持軸方向からみた図である。図10は、図9のD矢視図である。図11は、図9の振動子からフレキシブルプリント基板48を外した状態を支持軸方向から見た図である。図12は、図11のE矢視図である。図13は、図11のF矢視図である。図14は、上記振動子を構成する圧電素子部と絶縁板の焼き付け処理前の分解斜視図である。図15は、上記振動子の屈曲定在波振動と縦振動との合成振動状態を拡大して示した図であって、振動子が図15(A)の屈曲状態から図15(B)の伸張状態、図15(C)の屈曲状態、図15(D)の収縮状態の順に変形する様子を示している。
Here, the configuration and operation of the
FIG. 9 is a view of the state in which the flexible printed
上記振動波モータ部40を構成する振動子41は、図11,14等に示すように複数の2種類の圧電シート42X,42Yと2枚の絶縁板43A,43Bからなる積層圧電体42と、導電性銀ペーストからなる電極47a,47b,47c,47d,47a′,47b′と、1本の支持軸46と、一対の駆動子44と、一対の駆動子45とを有してなる。
The
2種類の圧電シート42X,42Yは、それぞれ厚さ100μm程度の矩形の圧電素子からなる。圧電シート42Xには、その前面に厚さ10μm程度の銀−パラジウム合金が塗布された第一内部電極42Xa,42Xc,42Xc′,42Xa′が絶縁された4つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向(T方向)の端面位置まで上記各内部電極の上側端部は伸びている(図14)。
The two types of
一方、圧電シート42Yには、その前面に厚さ10μm程度の銀−パラジウム合金が塗布された第二内部電極42Yb,42Yd,42Yd′,42Yb′が絶縁された4つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向(T方向)の端面位置まで上記内部電極の下側端部は伸びている(図14)。
On the other hand, on the
互いに隣接する上記圧電シート42X,42Y同士の第一内部電極42Xa,42Xc,42Xc′,42Xa′と第二内部電極42Yb,42Yd,42Yd′,42Yb′とは形状が同じで、電極端部が上下が逆になり、積層されたときに矩形電極面が互いに重なる位置に配置されている。このような内部電極が施された2種類の圧電シート42X,42Yを交互に40層程度積層される。
The first internal electrodes 42Xa, 42Xc, 42Xc ', 42Xa' and the second internal electrodes 42Yb, 42Yd, 42Yd ', 42Yb' of the
図14に示すように積層された圧電素子の左側端面には、第一内部電極42Xa,42Xcおよび第二内部電極42Yb,42Ydの端部が積層状態で露呈した内部電極露呈部が形成されている(図示せず)。積層された圧電素子の右側端面には、第一内部電極42Xc′,42Xa′および第二内部電極42Yd′,42Yb′の端部が積層状態で端面に露呈し、内部電極露呈部が形成される(図示せず)。さらに、上記内部電極露呈部上にそれぞれ導電性銀ペーストからなる各4つの独立した外部電極が両側面部に形成され、該内部電極と導通するようになっている(図12)。 As shown in FIG. 14, on the left end face of the stacked piezoelectric elements, there are formed internal electrode exposed portions in which the ends of the first internal electrodes 42Xa and 42Xc and the second internal electrodes 42Yb and 42Yd are exposed in a stacked state. (Not shown). On the right end surface of the stacked piezoelectric elements, the end portions of the first internal electrodes 42Xc ′ and 42Xa ′ and the second internal electrodes 42Yd ′ and 42Yb ′ are exposed to the end surfaces in a stacked state, and an internal electrode exposed portion is formed. (Not shown). Furthermore, four independent external electrodes each made of a conductive silver paste are formed on both side surfaces on the internal electrode exposed portion, and are electrically connected to the internal electrode (FIG. 12).
上記積層された圧電素子の前後面に圧電シート42X,42Yと同じ矩形形状の絶縁板43A,43Bが配され、積層圧電体42が形成される。前面側の絶縁板43Aの表面には図11に示される導電銀ペーストからなる電極47a,47b,47c,47d,47a′,47b′が形成される。
Insulating
上記絶縁板43A上の電極47a,47b,47c,47d,47a′,47b′は、上記各積層された圧電シート毎の両側に露呈した積層状態の両側面内部電極にそれぞれにより電気接続される。すなわち、電極47aには、第一内部電極42Xaが電気接続される。電極47bは、第二内部電極42Ybと電気接続される。電極47cには、第一内部電極42Xcおよび第一内部電極42Xc′が電気接続される。電極47dには、第二内部電極42Ydおよび第二内部電極42Yd′が電気接続される。電極47a′には、第一内部電極42Xa′が電気接続される。電極47b′には、第二内部電極42Yb′が電気接続される。
The
上記電極接続状態の積層された圧電シート42X,42Yに絶縁板43A,43Bを重ねた状態の積層圧電体42を焼き付け処理し、上記各電極を利用して分極を行うと振動子41となる。
When the laminated
振動子41(積層圧電体42)の+Z側(積層方向と直交する方向)端面上の振動中立点と両端との両中間位置(屈曲定在波振動の腹位置)に一対の駆動子44が接着固着される。また、−Z側(積層方向と直交する方向)端面上のT方向両端位置に一対の駆動子45が接着固着される。なお、該駆動子44,45は、共に高分子材料にアルミナを分散して形成されている。
A pair of
さらに、振動子41の略中央部、すなわち、振動子の振動中立点である節となる位置には積層方向(R方向)に貫通穴が穿設されており、該貫通穴には、ステンレス材等よりなる支持軸46の貫通軸部がR方向に貫通して接着固定される(図12)。
Furthermore, a through hole is formed in the laminating direction (R direction) at a substantially central portion of the
振動子41の絶縁板43Aに設けられた各電極47a,47b,47c,47d,47a′,47b′上には、接続パターンを有する接続フレキシブルケーブル(以下、FPCと記載)48が各電極と電気接続された状態で装着される。上記接続パターンには、駆動電圧印加用のリード線49が接続される(図9)。リード線49は、振動子駆動回路に接続される。
On each
なお、上記振動子駆動回路は、発振回路部,移相回路部,駆動回路部等を有してなり、上記駆動回路部を介して位相制御された駆動電圧を振動子41に印加する。
Note that the vibrator driving circuit includes an oscillation circuit section, a phase shift circuit section, a driving circuit section, and the like, and applies a phase-controlled driving voltage to the
駆動電圧が印加された振動子41は、図15(A),(B),(C),(D)に示す屈曲定在波振動と縦振動が合成された振動が生じ、駆動子44,45の先端に位相のずれた楕円振動(図9の軌跡E1 ,E2 ,E3 ,E4 )を発生させる。駆動子44,45の先端には被駆動体であるロータ17,16が押圧されているので、楕円振動の回転方向に駆動子44,45を介してロータ17,16が一体の状態でステータ15に対して相対回転駆動される。
The
上述した構成を有する本実施形態のレンズ鏡筒1において、フォーカシング駆動を行う場合、振動子41が振動子駆動回路により駆動され、駆動子44,45が楕円軌跡に沿って振動駆動されると、ロータ17,16が一体の状態でステータ15,固定枠2に対して何れかの方向に回動駆動される。上記ロータの回動により駆動アーム9を介して第四群レンズ枠8が回動駆動され、固定枠2のカム溝2bに沿って光軸O方向のフォーカス位置に移動する。
In the
上述したように本実施形態のレンズ鏡筒1に組み込まれた振動波モータ40によれば、摩擦ロスが少なく、モータ効率がよい回転体の駆動源として好適な構造を有する振動波モータが得られる。すなわち、上述した振動波モータ40では、ステータ15の周方向3等分位置に2つの振動子41と一対のローラ23が配置されており、それらが一体化されたロータ16と17により付勢力F0 を受けて挟持されている。従って、ロータ16,17がアンバランスな力を受けないような状態で、かつ、上記付勢力F0 による摩擦損失が発生しにくい状態で該ロータの駆動が行われる。
As described above, according to the
なお、上述した実施形態では、ステータ15に対して2つの振動子41とスペーサ部材としての一対のローラ23とを周方向3等分位置に配置する構成を採用したが、これに限らず、複数等分された位置の少なくとも1箇所に振動子を配置し、他の箇所にローラを配置した構成を採用してもよく、また、すべての箇所に振動子を配置するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the two
また、上述した実施形態の振動子41は、直方体形状のものであったがステータ15の周方向に沿った円弧形状の振動子を適用することも可能である。
Further, although the
また、上述した実施形態では、スペーサ部材として一対のローラ23を適用したが、これに限らず、一対のボールを適用することも可能である。
In the above-described embodiment, the pair of
本発明による振動波モータは、摩擦ロスが少なく、モータ効率がよい回転体の駆動源として利用可能である。 The vibration wave motor according to the present invention can be used as a driving source of a rotating body with little friction loss and high motor efficiency.
15 …ステータ(支持部材)
16 …ロータ(第一の回転体)
17 …ロータ(第二の回転体)
20 …付勢用板バネ(付勢手段,付勢部材)
23 …ローラ(スペーサ部材,転動体)
40 …振動波モータ
41 …振動子
O…光軸(回転中心軸)
代理人 弁理士 伊 藤 進
15: Stator (support member)
16: Rotor (first rotating body)
17 ... Rotor (second rotating body)
20... Biasing spring (biasing means, biasing member)
23 ... Roller (spacer member, rolling element)
40 ...
Agent Patent Attorney Susumu Ito
Claims (10)
上記振動子を保持する支持部材と、
上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動自在であって、軸方向における上記振動子の両端部のうち一端と接触可能に配置された第一の回転体と、
上記第一の回転体と一体的に回動するように支持されていて、上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動自在であって、軸方向における上記振動子の両端部のうち他端と接触可能に配置された第二の回転体と、
上記第一の回転体及び上記第二の回転体を上記振動子に常時当接させるように軸方向に付勢する付勢手段と、
を具備することを特徴とする振動波モータ。 At least one vibrator that excites elliptical motion by combining bending standing wave vibration and longitudinal vibration;
A support member for holding the vibrator;
A first rotating body that is rotatable about an axis relative to the support member and is disposed so as to be in contact with one end of both ends of the vibrator in the axial direction;
It is supported so as to rotate integrally with the first rotating body, is rotatable about an axis relative to the support member, and is out of both ends of the vibrator in the axial direction. A second rotating body arranged to be in contact with the other end;
Biasing means for biasing the first rotating body and the second rotating body in an axial direction so as to always contact the vibrator;
A vibration wave motor comprising:
さらに、上記振動子の上記所定寸法と長さ寸法とが略同一であって、上記第一の回転体及び上記第二の回転体に常時接触するように挟持されて上記支持部材上に配置されていて、上記回転体の円周方向に少なくとも1つ配置されたスペーサ部材を有し、
上記振動子及び上記スペーサ部材は、上記第一及び第二の回転体の円周方向に略均等の間隔となるように配置されていることを特徴とする請求項1記載の振動波モータ。 The vibrator is formed to have a length of a predetermined dimension in the axial direction, and at least one is arranged in the circumferential direction of the rotating body,
Further, the predetermined dimension and the length dimension of the vibrator are substantially the same, and are sandwiched so as to be always in contact with the first rotating body and the second rotating body and disposed on the support member. And having at least one spacer member arranged in the circumferential direction of the rotating body,
2. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the vibrator and the spacer member are arranged so as to have substantially equal intervals in a circumferential direction of the first and second rotating bodies.
上記振動子を保持する支持部材と、
上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動自在であって、軸方向における上記振動子の両端部のうち一端と接触可能に配置された第一の回転体と、
上記第一の回転体と常に一体的に上記支持部材に対して相対的に軸周りに回動するように、且つ上記第一の回転体に対して軸方向に移動自在に上記第一の回転体に支持されていて、軸方向における上記振動子の両端部のうち他端と接触可能に配置された第二の回転体と、
上記第一及び第二の回転体と常に一体的に回動するように支持されていて、上記第一の回転体及び上記第二の回転体を上記振動子に常時当接させるように上記第二の回転体を軸方向に付勢する付勢部材と、
を具備することを特徴とする振動波モータ。 At least one vibrator that excites elliptical motion by combining bending standing wave vibration and longitudinal vibration;
A support member for holding the vibrator;
A first rotating body that is rotatable about an axis relative to the support member and is disposed so as to be in contact with one end of both ends of the vibrator in the axial direction;
The first rotation so as to rotate integrally around the first relative to the support member and to be axially movable relative to the first rotary body. A second rotating body supported by the body and arranged so as to be in contact with the other end of both ends of the vibrator in the axial direction;
The first rotating body and the second rotating body are supported so as to always rotate integrally, and the first rotating body and the second rotating body are always in contact with the vibrator. A biasing member for biasing the second rotating body in the axial direction;
A vibration wave motor comprising:
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