JP2009268209A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、構成簡易にして、小形化の促進を図り得、且つ、組立て作業の容易化を図り得るようにした超音波モータを提供することにある。
【解決手段】縦振動及び屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生する圧電素子１０の下面側に螺子孔１６１を有した連結部材１６を突設して、この連結部材１６を被駆動体１２及び転動体１４を位置決めする位置決め板１５を遊挿させた状態で、その螺子孔１６１に下面側から固定部材１３を通させた螺子部材１７を、押圧ばね部材１８を介在させて螺着するように構成したものである。
【選択図】 図４

Description

この発明は、例えばデジタルカメラの手振れ補正ユニットやＡＦレンズ等のアクチュエータとして用いられている超音波モータに関する。

一般に、この種の超音波モータは、圧電素子に電圧を印加して縦振動と屈曲振動を励起させて楕円振動を発生させ、この楕円振動を、駆動子を介して被駆動体に伝達し、該被駆動体を摩擦駆動するように構成されている。

このような超音波モータは、圧電素子の屈曲振動の腹に駆動子を配し、この駆動子の上面側に位置決め・加圧機構が組付け配置されている（例えば、特許文献１参照。）。この位置決め・加圧機構は、圧電素子の駆動子を、リニアガイド機構を介して直線移動可能に配された被駆動体に加圧接触させることにより、圧電素子で発生した楕円振動による駆動力を、駆動子を介して被駆動体に伝達可能とする。
特開２００１−２２２３２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される構成では、位置決め・加圧部材を圧電素子の上面側に組付け配置しているために、大形となるという問題を有する。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、小形化の促進を図り得、且つ、組立て作業の容易化を図り得るようにした超音波モータを提供することを目的とする。

この発明は、縦振動及び屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、前記楕円振動により駆動力を得て被駆動体を駆動する超音波モータを、圧電素子と、前記圧電素子に設けられ、前記駆動力を前記被駆動体に伝達する駆動子と、前記被駆動体が転動体を介して直線移動自在に配置される固定部材と、前記被駆動体が前記固定部材に対して直線移動可能に前記圧電素子と前記固定部材とを連結する連結機構と、前記被駆動体が直線移動可能に前記被駆動体と前記駆動子との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生手段とを備えて構成した。

上記構成によれば、圧電素子は、連結機構により、被駆動体を固定部材に直線移動可能に配置した該固定部材に連結配置された状態で、摩擦力発生手段により、その駆動子が被駆動体に直線駆動可能に圧接されて摩擦力が付与されることにより、発生された楕円振動による駆動力が被駆動体に伝達される。

これにより、圧電素子を固定部材に対して連結する連結機構及び駆動子と被駆動体との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生手段を、被駆動体が組付配置される圧電素子の下面側に配置することが可能となり、容易な組立て作業が実現され、しかも、小形化の促進を図ることが可能となる。

以上述べたように、この発明によれば、構成簡易にして、小形化の促進を図り得、且つ、組立て作業の容易化を図り得るようにした超音波モータを提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図３は、この発明の一実施の形態に係る超音波モータの外観構成を示すもので、図１は、正面側から見た状態を示し、図２は、上面側から見た状態を示し、図３は、下面側から見た状態を示したものである。

即ち、圧電素子１０は、例えばセラミック製の複数の電極板が積層されて矩形状（四角柱形状）に形成され、各電極板に電圧が印加されると、縦振動及び屈曲振動が同時に励起されて楕円振動を発生させる。

そして、この圧電素子１０には、その下面の、例えば屈曲振動の腹に駆動子１１が接着剤を用いて所定の間隔に固着され、この駆動子１１は、可動部材である被駆動体１２に接触されている。この被駆動体１２は、リニアガイド機構を構成する固定部材１３にボール等の転動体１４を介して矢印方向に移動自在に設けられる。この転動体１４は、リテーナと称する位置決め板１５により、回転自在に位置決めされて被駆動体１２と固定部材１３との間に組付け配置されている。

また、上記圧電素子１０には、図４に示すようにその縦振動の節に対応する上面側に連結機構を構成する螺子孔部である連結部材１６が突設され、この連結部材１６には、螺子孔１６１が形成されている。この連結部材１６は、上記被駆動体１２及び位置決め板１５の設けられる移動案内用の開口１２１，１５１に順に移動可能に挿通された後、その先端部が上記固定部材１３に設けられた位置決め用の凹部１３１に係合されて固定部材１３に対して位置決めされている。

この固定部材１３の凹部１３１には、挿通孔１３２が設けられている（図４参照）。そして、この凹部１３１の挿通孔１３２には、固定部材１３の下面側より螺子部材１７が、摩擦力発生手段を構成する板ばねやコイルばね等の押圧ばね部材１８を介在させて挿通され、該螺子部材１７の先端部が上記連結部材１６の螺子孔１６１に螺合される。

このようにして、固定部材１３には、上記圧電素子１０が連結部材１６を介して位置決めされて一体的に組付けられた状態で、被駆動体１２が、転動体１４を介して矢印方向に移動可能に組付けられる。この際、押圧ばね部材１８は、圧電素子１０の駆動子１１と被駆動体１２との間に互いに引き合う方向の付勢力を付与し、これら駆動子１１と被駆動体１２との間に駆動力が伝達可能な摩擦力を発生させる。

上記圧電素子１０、被駆動体１２及び固定部材１３は、例えば図５に示すようにそれぞれが移動方向の略中心である左右対称な位置にある状態において、被駆動体１２と連結部材１６との間隔をＬ、被駆動体１２の連結部材１６と対向する一端と駆動子１１の一端との間隔をＭ、被駆動体１２が一方に移動可能な距離をＩとすると、
Ｌ＝Ｍのとき、Ｉ＝Ｌ＝Ｍ
Ｌ＞Ｍのとき、Ｉ＝Ｍ
Ｌ＜Ｍのとき、Ｉ＝Ｌ
の関係に設定されている。これにより、リニアガイド機構を構成する被駆動体１２及び固定部材１３は、圧電素子１０の下面側への高精度な組付け配置を容易に行うことが可能となる。

また、上記圧電素子１０の上面側には、例えば図示しない外部電極が導電性接着材を用いて固着され、この外部電極（図示せず）を介して図示しない駆動回路と配線接続されている。そして、圧電素子１０は、上記駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加されると、これに応動して、縦振動及び屈曲振動が励起されて、楕円振動が発生され、駆動力を得る。

この圧電素子１０により発生された駆動力は、駆動子１１を介して被駆動体１２に伝達される。ここで、被駆動体１２は、その開口１２１に挿通された連結部材１６が、該開口１２１内を移動案内されることで、転動体１４及び位置決め板１５の作用により固定部材１３に対して矢印方向に直線移動される。

このように、上記超音波モータは、縦振動及び屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生する圧電素子１０の下面側に螺子孔１６１を有した連結部材１６を突設して、この連結部材１６を被駆動体１２及び転動体１４を位置決めする位置決め板１５を遊挿させた状態で、その螺子孔１６１に下面側から固定部材１３を通させた螺子部材１７を、押圧ばね部材１８を介在させて螺着するように構成した。

これによれば、圧電素子１０の下面側に配した連結部材１６の螺子孔１６１に対して、被駆動体１２が転動体１４及び位置決め板１５を介して直線移動可能に配された固定部材１３の下面側より押圧ばね部材１８を介在させて挿通させた螺子部材１７を、螺合させることにより、その押圧ばね部材１８の付勢力により駆動子１１が被駆動体１２に直線駆動可能に圧接されて、圧電素子１０で発生した楕円振動による駆動力が被駆動体１２に伝達される。

この結果、圧電素子１０を位置決めすると共に、圧電素子１０の駆動子１１と被駆動体１２との間に摩擦力を発生させる連結部材１６及び押圧ばね部材１８を、リニアガイド機構が組付け配置される圧電素子１０の下面側に配置することができるため、その組立て作業の容易化を図ることが可能となり、しかも、モータ全体の小形化を図ることが可能となる。

また、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、例えば図６乃至図８に示すように連結機構を構成することも可能で、同様に、有効な効果を期待することができる。但し、この図６乃至図８に示す各実施の形態の説明においては、便宜上、上記図１乃至図５に示す実施の形態と同一部分について、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図６に示す実施の形態では、上記固定部材１３と圧電素子１０とを連結する連結機構を構成する螺子孔部である凹状の螺子孔２０を、圧電素子１０の縦振動の節における下面に直接的に穿設する。そして、この螺子孔２０には、上記押圧ばね部材１８を介在した螺子部材１７が、上記固定部材１３に設けた挿通孔１３２に挿通されて螺着されて、圧電素子１０と固定部材１３とが連結される。

また、図７に示す実施の形態では、連結機構として、上記固定部材と圧電素子とを連結する螺子孔２１１を有した螺子孔部である連結部材２１の一端に係止用鍔部２１２を形成する。そして、この連結部材２１は、例えば圧電素子１０の縦振動の節に上面側から内部を挿通させて、鍔部２１２を圧電素子１０の上面に係止させることで、その螺子孔２１１を該圧電素子１０の下面に着脱可能に配置する。

そして、この連結部材２１の螺子孔２１１には、同様に上記固定部材１２の挿通孔１３２に挿通された螺子部材１７が押圧ばね部材１８を介在して螺着され、固定部材１３と圧電素子１０との連結を実現する。

また、図８に示す実施の形態では、連結機構として、螺子孔２２１を有した螺子孔部である連結部材２２を、上記圧電素子１０の周囲に取付けられる枠状の取付部２２２の一辺に突出させ配置する。そして、この連結部材２２は、その取付部２２２内に上記圧電素子１０が挿通されることで圧電素子１０に組付けられて、圧電素子の縦振動の節における下面に突設させて配置される。

この連結部材２２の螺子孔２２１には、同様に上記固定部材１３の挿通孔１３２に挿通された螺子部材１７が押圧ばね部材１８を介在して螺着され、固定部材１３と圧電素子１０との連結を実現する。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る超音波モータを正面側から見た状態を示した平面図である。 図１を上面側から見た状態を示した平面図である。 図１を下面側から見た状態を示した平面図である。 図２の要部をＡ−Ａで断面して示した一部断面図である。 図１の各部の配置関係を説明するために示した一部断面図である。 この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの要部を断面して示した一部断面図である。 この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの要部を断面して示した一部断面図である。 この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの要部を断面して示した一部断面図である。

符号の説明

１０…圧電素子、１１…駆動子、１２…被駆動体、１２１…開口、１３…固定部材、１３１…凹部、１３２…挿通孔、１４…転動体、１５…位置決め板、１５１…開口、１６…連結部材、１６１…螺子孔、１７…螺子部材、１８…押圧ばね部材、２０…螺子孔、２１…連結部材、２１１…螺子孔、２２…連結部材、２２１…螺子孔、２２２…取付部。

Claims (7)

1. 縦振動及び屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、前記楕円振動により駆動力を得て被駆動体を駆動する超音波モータであって、
   圧電素子と、
   前記圧電素子に設けられ、前記駆動力を前記被駆動体に伝達する駆動子と、
   前記被駆動体が転動体を介して直線移動自在に配置される固定部材と、
   前記被駆動体が前記固定部材に対して直線移動可能に前記圧電素子と前記固定部材とを連結する連結機構と、
   前記被駆動体が直線移動可能に前記被駆動体と前記駆動子との間に摩擦力を発生させる摩擦力発生手段と、
   を具備することを特徴とする超音波モータ。
2. 前記摩擦力発生手段は、前記固定部材と前記連結機構との間に係着されるばね部材であることを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
3. 前記連結機構は、前記圧電素子に設けられる螺子孔部と、前記固定部材を通して前記螺子孔部に螺着される螺子部材で構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波モータ。
4. 前記螺子孔部は、前記圧電素子の下面から突出して設けられていることを特徴とする請求項３記載の超音波モータ。
5. 前記螺子孔部は、前記圧電素子内に凹状に設けられていることを特徴とする請求項３記載の超音波モータ。
6. 前記螺子孔部は、前記圧電素子と別体に形成され、前記圧電素子に後付けされて配置されることを特徴とする請求項４又は５記載の超音波モータ。
7. 前記圧電素子、前記可動部材及び前記固定部材が左右対称に位置されている状態において、前記可動部材と前記連結機構との間隔をＬ、前記可動部材の前記連結機構と対向する一端と前記駆動子の一端との間隔をＭ、前記可動部材が一方に移動可能な距離をＩとすると、
   Ｌ＝Ｍのとき、Ｉ＝Ｌ＝Ｍ
   Ｌ＞Ｍのとき、Ｉ＝Ｍ
   Ｌ＜Ｍのとき、Ｉ＝Ｌ
   の関係を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の超音波モータ。

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