JP2010141973A

JP2010141973A - 超音波モータ

Info

Publication number: JP2010141973A
Application number: JP2008313569A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Sakamoto; 哲幸坂本
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-24
Also published as: US20100141091A1

Abstract

【課題】この発明は、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易な組立作業を実現し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】保持部材１５にばね部材１６を一体成形して、この保持部材１５を圧電素子１０の縦振動の節に固着配置し、このばね部材１６の両端部に、圧電素子１０の摩擦駆動子１１に付与する押圧力を設定する螺子部材１７を、調整自在に配置して構成したものである。
【選択図】図１

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、振動子である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、摩擦接触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。

このような圧電素子を用いる超音波モータとしては、振動子の突起を、レール上に移動可能に載置して、その上面に押圧手段を構成するばね部材を、ゴムシート及び固定板を用いて挟装配置し、このばね部材のばね力で振動子の突起をレール上に摩擦駆動可能に押圧配置した構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、振動子で楕円振動が発生すると、ばね部材のばね力により、その駆動力がレールに伝達され、該レールが回転部材を介して駆動される。
特許第３８２５６４３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、振動子に対して押圧手段を構成するばね部材、ゴムシート、固定板を、順に組付け配置する構成のために、その組立作業時、ばね部材の初期ばね力を調整しながら各部品を順に組付けていかなければならないことにより、その作業が非常に面倒であ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、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易な組立作業を実現し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。

この発明の超音波モータは、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摩擦接触子と、前記圧電素子に設けられ、筐体に位置決め保持される保持部材と、前記保持部材に一体成形され、前記圧電素子の摩擦接触子を前記被駆導体に摩擦駆動可能に押圧する押圧部材と、前記押圧部材に付与する前記被駆動体に対する押圧力を調整する押圧調整機構とを備えて構成した。

上記構成によれば、圧電素子は、保持部材が取付けられると、該保持部材に一体成形された押圧部材が所望のばね性を持たせて筐体内に組付け配置される。これにより、押圧部材の保持部材への初期ばね力設定を伴う組付け作業を行うことが無くなり、モータ組立作業の簡略化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、簡易な構成で、且つ、簡便にして容易な組立作業を実現し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は、この発明の一実施の形態に係る超音波モータを示すもので、圧電素子１０は、例えば複数の電極板が積層されて矩形状に形成され、各電極に電圧が印加されると、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る。

この圧電素子１０には、その下面の、例えば屈曲振動の腹に対応して摩擦接触子１１が接着剤を用いて所定の間隔に固着され、この摩擦接触子１１は、被駆動体１２に接触されている（図２参照）。この被駆動体１２は、筐体１３にボール等の転動部材１４を介して矢印Ｘ方向に移動自在に設けられている。

また、圧電素子１０には、その縦振動の節に対応する、例えば上面を含む３面を囲んで略コ字形状の保持部材１５が、例えば接着剤を用いて固着されている。この保持部材１５は、例えば樹脂材料で形成され、上面側に例えば金属材料製の押圧部材である板状のばね部材１６の中間部が、インサート成形により一体成形されて上記圧電素子１０の長手方向に沿って組付け配置されている。

このばね部材１６は、その両端部に押圧調整機構を構成する螺子部材１７が配置される。この螺子部材１７は、上記筐体１３に螺合調整自在に設けられ、その螺合調整により上記ばね部材１６の撓み量を調整して保持部材１５を介して圧電素子１０に付与する押圧力を設定する。これにより、ばね部材１６は、保持部材１１５を所望の押圧力で付勢して、圧電素子１０を筐体１３に対して位置決め保持し、摩擦接触子１１を上記被駆動体１２に摩擦駆動可能に圧接する。

ここで、上記ばね部材１６を構成する金属材料としては、ばね用ステンレス鋼、ベリリウム銅などが用いられ、保持部材１５を構成する樹脂材料としては、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ材などの強化プラスチックなどが用いられてインサート成形により一体成形される。この強化プラスチックとしては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることが可能である。

また、ばね部材１６は、例えば図３に示すように保持部材１５との当接部位に切欠き部１６ａや開口１６ｂを設けることにより、保持部材とのインサート成形時における堅牢化の促進を図ることができる。

上記保持部材１５には、圧電素子１０の縦振動の節に対応する両側部に、例えば円柱状の突起部１５１がそれぞれ突設され、この突起部１５１は、上記筐体１３に設けられた案内溝部１３１に収容される。これにより、圧電素子１０は、保持部材１５の突起部１５１を介して矢印Ｘ方向及びＺ軸回りの回転方向の位置が規制されて配置される。同時に、圧電素子１０は、保持部材１５の突起部１５１と、案内溝部１３１を設けた筐体１３との間が近接されていることで、Ｘ軸及びＹ軸回りの位置が規制される。

また、上記圧電素子１０には、その上面側にフレキシブルケーブル１８が例えば導電性接着材を用いて固着され、このフレキシブルケーブル１８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、これに応動して縦振動及び屈曲振動を励起し、楕円振動を発生させ、駆動力を得て摩擦接触子１１を介して駆動力を被駆動体１２に伝達する。

上記構成により、モータ組立てを行う場合、例えば摩擦駆動子１１の固着された圧電素子１０の縦振動の節に対応する位置に、ばね部材１６を一体成形した保持部材１５が、接着剤を用いて固着される。そして、この圧電素子１０は、その摩擦駆動子１１が筐体１３上に転動部材１４を介在して移動自在に配置した被駆動体１２上に載置される。この状態で、保持部材１５は、その突起部１５１が、筐体１３の案内溝部１３１に収容されると共に、一体成形したばね部材１６の両端部に螺子部材１７が配置されて圧電素子１０に付与する押圧力の調整が行われる。

そして、圧電素子１０は、その上面に配置したフレキシブルケーブル１８が上記駆動回路（図示せず）に配線接続され、この駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加されると、楕円振動が発生され、これを駆動力として摩擦駆動子１１を介して被駆動体１２を筐体１３に対して矢印Ｘ方向に駆動する。

このように、上記超音波モータは、保持部材１５にばね部材１６を一体成形して、この保持部材１５を圧電素子１０の縦振動の節に固着配置し、このばね部材１６の両端部に、圧電素子１０の摩擦駆動子１１に付与する押圧力を設定する螺子部材１７を、調整自在に配置して構成した。

これによれば、圧電素子１０は、保持部材１５が取付けられると、該保持部材１５に一体成形されたばね部材１６が所望のばね性を持たせて筐体１３内に組付け配置されることにより、組立時におけるばね部材１６の保持部材１５に対する初期ばね力設定を伴う組付け作業が無くなるために、モータ組立作業の簡略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４乃至図１７に示すように構成してもよく、同様の効果が期待される。但し、この図４乃至図１７に示す各実施の形態においては、上記図１乃至図３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４及び図５に示す実施の形態では、上記ばね部材１６の両端部に、例えば湾曲した屈曲部１６１を設けて、この屈曲部１６１の開放端側に対して筐体１３に螺合調整自在に設けた螺子部材１７を当接させて配置し、この螺子部材１７の螺合調整により、先端部で湾曲部１６１を押圧するように構成した。

これによれば、ばね部材１６の変形部の長さを長く採ることが可能となり、ばね定数を小さく設定することができるため、上記ばね部材１６による押圧力の高精度な調整を実現することが可能となる。

また、図６に示す実施の形態では、上記ばね部材１６の両端部に段状に屈曲させた屈曲部１６２を設けて、この屈曲部１６２に対して螺子部材１７を、押圧力調整用コイルばね１９を挟んで遊挿配置させ、この螺子部材１７の先端部を上記筐体１３に螺合調整自在に螺合させて配置するように構成した。これによれば、ばね定数を小さくすることが可能となり、コイルばね１９の作用により、さらに高精度な押圧力調整を実現することが可能となる。

そして、これによれば、例えば筐体蓋を設けたりすることなく螺子部材１７の配置が可能となるうえ、該螺子部材１７の配置を含めた高さ寸法を小さく設定することが可能となり、小形化の促進を図ることができる。

また、図７乃至図９に示す実施の形態では、ばね部材１６の両端部に鉢巻に外周部を覆うように例えば樹脂材料製の弾性部１６３を、上記螺子部材１７の先端部に対応して一体成形して、この弾性部１６３に螺子部材１７の先端を係合させてばね部材１６の押圧力を調整するように構成した。これによれば、ばね部材１６は、その弾性部１６３の弾性力により、螺子部材１７との当接による発生する衝突振動を吸収することができるため、より高精度な駆動特性を得ることが可能となる。

そして、この実施の形態においても、例えば図９に示すようにばね部材１６の保持部材１５との当接部位に切欠き部１６ａや開口１６ｂを設けると共に、弾性部１６３との当接部位に、例えば開口１６ｂを設けて保持部材１５とインサート成形することで、堅牢に一体成形することが可能となる。

なお、上記弾性部１６３としては、その他、図１０乃至図１２に示すようにばね部材１６の両端部における中間位置に上記螺子部材１７の先端部に対向させて、例えば島の如き円形状に形成するようにしてもよい。

また、図１３及び図１４に示す実施の形態では、保持部材１５にばね部材１６をインサート成形により一体成形すると共に、該保持部材１５を、圧電素子１０の縦振動の節に対応する位置にインサート成形により一体成形するように構成した。これによれば、保持部材１５の圧電素子１０への組付け作業が削減されることにより、さらに組立作業性の向上を図ることが可能となる。
なお、この実施の形態においても、上述した図４乃至図１２に示す構成を適用することが可能である。

さらに、図１５に示す実施の形態では、例えば圧電素子１０を筐体１３内に位置決め配置する手段として、保持部材１５に一対の位置決め用凹部１５２を、圧電素子１０を挟んで両側部に設け、筐体１３に位置決め用突起部１３２を設けて相互を係合させて圧電素子１０を位置決め配置するように構成した。

また、図１６は、例えば位置決め手段として、ばね部材１６に一対の突起部１６４を、圧電素子１０の長手方向であって、保持部材１５を挟んだ両端部に２組設けて、この２組の位置決め用突起部１６４をそれぞれ筐体１３に設けた位置決め用凹部１３３に係合させて圧電素子１０を位置決め配置するように構成した。

そして、この図１５及び図１６に示す各実施の形態において、ばね部材１６の両端部に弾性部１６３を一体形成することにより、さらに良好な効果が期待される。また、この各実施の形態においても、ばね部材１６に上記図４及び図５の実施の形態と同様の屈曲部１６１を設けて構成したり、あるいは図６に示す実施の形態と同様の屈曲部１６２を設けて構成することも可能である。

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の概略構成を説明するために示した平面図である。図１を側面から見た状態を示した平面図である。図１のばね部材の製作例を説明するために示した平面図である。この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの概略構成を説明するために示した平面図である。図４を側面から見た状態を示した平面図である。この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの概略構成を説明するために示した平面図である。この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの概略構成を説明するために示した平面図である。図７を側面から見た状態を示した平面図である。図７のばね部材の製作例を説明するために示した平面図である。図７のばね部材の弾性部の他の例を示した平面図である。図１０のＸ−Ｘを断面して示した断面図である。図１０のばね部材の製作例を説明するために示した平面図である。この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの概略構成を説明するために示した平面図である。図１３を側面から見た状態を示した平面図である。この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの概略構成を説明するために示した平面図である。この発明の他の実施の形態に係る超音波モータの概略構成を説明するために示した平面図である。

符号の説明

１０…圧電素子、１１…摩擦接触子、１２…被駆動体、１３…筐体、１３１…案内溝部、１３２…位置決め用突起部、１３３…位置決め用凹部、１４…転動部材、１５…保持部材、１５１…突起部、１５２…位置決め用凹部、１６…ばね部材、１６ａ…切欠き部、１６ｂ…開口、１６１，１６２…屈曲部、１６３…弾性部、１６４…位置決め用突起部、１７…螺子部材、１８…フレキシブルケーブル、１９…コイルばね。

Claims

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相対的に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摩擦接触子と、
前記圧電素子に設けられ、筐体に位置決め保持される保持部材と、
前記保持部材に一体成形され、前記圧電素子の摩擦接触子を前記被駆導体に摩擦駆動可能に押圧する押圧部材と、
前記押圧部材に付与する前記被駆動体に対する押圧力を調整する押圧調整機構と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。
前記押圧部材は、前記筐体に位置決め保持され、前記保持部材は、前記筐体に対して分離されて配置されることを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
前記保持部材は、前記押圧部材及び前記圧電素子と一体成形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。
前記押圧部材は、前記保持部材を挟んだ両端部に屈曲部が設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の超音波モータ。
前記押圧調整機構は、押圧力発生部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の超音波モータ。
前記押圧部材は、前記保持部を挟んだ両端部に前記調整機構が組付けられる弾性部材が一体成形されて設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の超音波モータ。
前記押圧部材は、金属材料で形成され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。
前記押圧部材は、前記筐体との嵌合部位に切欠き部又は開口が形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の超音波モータ。