JP2015104144A - 振動型アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1(図13参照)のような被駆動体を直線状に駆動するリニア型振動波モータもその1つである。
この特許文献に開示された従来技術では、円筒状の固定部材601の内周側に移動部材602が配置され、リニア型振動子612は固定部材601に固定されている。
また、スライダー603の中心軸Oを挟む対向位置には移動部材602の溝602a、602b、602c、移動部材602の外周部に設けられた固定部材601の溝601a、601b、601c、案内部材613a、613b、613cからなるガイド部が設けられている。
そして、リニア型振動子612が移動部材602に設けられたスライダー603に押圧されることにより、移動部材602は固定部材601に対して中心軸を一致させるように配置され、中心軸方向に精度よく駆動、位置決めされる。
このような構成のリニア型振動波モータでは、ゴムシート715による振動の阻害がなく構成が簡略で小型化がはかれると述べられている。
さらに、特許文献3(図15参照)では、第1ケース808に第2ケース809を押しこむことによって、アクチュエータ本体803をケース804に収納する構成であり、圧電素子830の長手方向両端面836に支持ゴム851、下面中央部に付勢ゴム852が配置されケース804に対して弾性的に支持されている。
このような構成の超音波アクチュエータでは、組立性が向上し、また圧電素子830の長手方向両端面836は縦振動の腹ではあるが支持ゴム851が弾性体であるため、振動を妨げないと述べられている。
これは移動部材602の重心と駆動力発生部との位置に差があるときに起きる現象である。
このモーメントにより案内部材613a、613b、613cの一部は固定部材601あ
るいは移動部材602から離反する方向に力を受ける。
そして、この力がリニア型振動子612と移動部材602との間の押圧力を上回ると、案内部材613a、613b、613cの一部は往復運動の折り返し地点近傍において固定部材601の溝601a、601b、601cあるいは移動部材602の溝602a、602b、602cとの間に隙間が発生する。
その結果、起動時、停止時、特に連続往復駆動時に案内部材613a、613b、613cと固定部材601あるいは移動部材602との間で離開と接触の繰り返しが生じ騒音を発生することになる。
特に、例えば光学機器の合焦動作において、合焦レンズを微小量光軸前後に駆動を行いながら被写体のコントラスト情報を元に合焦動作を行ういわゆるウォブリング動作を行うと上記騒音が発生し、記録音声に不要な騒音が記録されてしまうと言う問題が生じる。
さらに、特許文献3では図15(b)に示すようにアクチュエータ本体803と被駆動体であるステージ811との間の加圧手段に関する記述がないので明確でないが、ステージ811が急加速、急減速するとき、ステージ811がピッチング方向に回転し、レール812等からなるリニアガイドで同様の騒音が発生する。
電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子を保持する振動子固定部材と、
前記振動子と摩擦接触することで前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記振動子を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記振動子と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記振動子固定部材と前記移動板との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータに関する。
また、本発明の一様態は、
電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子と摩擦接触することで、前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を保持するように構成された振動子固定部材と、
前記被駆動体を保持するように構成された枠体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記振動子を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記振動子と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記被駆動体と前記枠体との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータに関する。
また、本発明の一様態は、
電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子と摩擦接触することで、前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記被駆動体を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記被駆動体と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記被駆動体と前記移動板との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータに関する。
また、本発明の一様態は、
電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子と摩擦接触することで、前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を保持するように構成された振動子固定部材と、
前記振動子固定部材を保持するように構成された枠体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記被駆動体を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記振動子と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記振動子固定部材と前記枠体との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータに関する。
以下、本発明の実施の形態を、つぎの実施例により説明する。
実施例1として、光学機器のフォーカス駆動源として用いられる振動型アクチュエータの構成例について、図1、2、3、4を用いて説明する。
図1はその振動型アクチュエータの主要部断面図(駆動方向直角断面)、図2はその駆動方向断面図、図3は支持部材が接合された振動子の斜視図、図4は本発明の効果を説明する駆動方向断面図である。
なお、図2は図1の一点鎖線AーA’での断面図を示している。
本実施例の振動型アクチュエータは、電気−機械エネルギー変換素子と弾性体からなる振動子を備え、この振動子に被駆動体を摩擦接触させ、これらを相対的に移動させるように構成されている。
具体的にこれらの構成について説明すると、振動子101は、例えば特開2011−234608号公報等で開示されている構成を有し、弾性体102と弾性体102に接着等により接合された圧電素子103を有する。
また、弾性体の被接合部102aが支持部材112に対して溶接等により結合される(図2、図3参照)。
圧電素子103は高周波電圧が印加されると、振動子101が長手方向、短手方向、それぞれ屈曲振動を起こすように設定されている。
その結果、図2に示すように、弾性体102に形成された圧接部102bの先端が楕円振動を起こし、この圧電素子に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、回転方向や楕円比を適宜変化させて所望の動きを発生させることができる。よって、相手部品である相対摺動部材であるところのスライダー104(被駆動体)との摩擦力により駆動力を発生させ、振動子自身を光軸(図1紙面直行方向、図2左右方向)に沿って進退させることが可能となる。つまり、スライダー104と振動子101は、摩擦接触により、互いの相対位置が移動可能に構成されている。
加圧部は、加圧板106、及び加圧バネ107を有し、加圧板106はフェルト115(
振動絶縁部材)を介して振動子101をスライダー104に押圧するように構成されている。なお、振動絶縁部材とは、振動子101の振動を阻害せずに、かつその振動をそこで遮断し加圧部にほとんど伝達しない機能を有し、スポンジ等でもよく、フェルトに限定されるものではない。
移動板108は、振動子固定部材114の当接部114aにゴムシート105(振動減衰部材)を介してネジ止め等で固定され、押圧力の反力を受けるガイド部の一部を構成すし、振動子と一体的に移動する。
移動板108には、転動部材であるボール109が嵌入され振動子固定部材114を光軸方向にガイドする、複数のV溝部108aが形成されている。ボール109は、振動子101とスライダー104の相対移動の方向に転動可能に配置されている。
押圧保持部材110は、枠体111にネジ等により固定され、ボール109を移動板108に押圧するように構成される。
押圧保持部材110も前述のガイド部の一部を構成している。
そして、移動板108のV溝部108aと、V溝部108aに対向する位置に設けられたV溝部110aによって、ボール109を挟持することで、振動子固定部材114を駆動方向に沿って進退可能に支持することを可能としている。すなわち、押圧保持部材110は、ボール109を移動板108に押圧するよう構成されている。
さらに、この時移動板108はボール109の転動機能により押圧保持部材110に対して駆動方向(図1紙面直行方向)には移動自在に構成されることとなる。上記構成によって、ガイド部は、振動子101を相対移動の方向へガイド可能に構成されている。
枠体111には、スライダー104が長手方向(ここでは駆動方向)において、両端部付近でネジ等で固定される。なお、図1において、移動板108のV溝部108aと押圧保持部材110のV溝部110aは必ずしもすべてV溝形状である必要はなく、少なくとも、どれか1つは平面形状でもよい。
ここまでの構成により、本発明にかかわる振動型アクチュエータのモータユニットが完成する。
図中、本発明の実施例1と同じ部分は図1、図2と同じ符号を付してある。
従来においては、振動子固定部材114の当接部114aと移動板108の間にゴムシートが介在せず、それらが直接固定されていた。
そのため、前述のように光学機器の合焦動作において、例えば合焦レンズを微小量光軸前後に駆動を行いながら被写体のコントラスト情報を元に合焦動作を行ういわゆるウォブリング動作を行うと、撮影に必要な静音性が損なわれることになる。
すなわち、駆動力発生部である振動子101とスライダー104との接触部の位置(図5中Fの発生する部分)と、振動子101と一体となって移動する駆動部の重心(図5中G)との位置の差から移動方向に対してピッチング方向のモーメントMが発生する。
そして、その力が前述の加圧反力を上回ると、振動子固定部材114がピッチング方向に回転移動し、それに伴って移動板108も回転移動する。
この時、移動板108と押圧保持部材110に形成されたV溝部とボール109の間には隙間が発生することになる。この結果、ウォブリングの連続駆動によりV溝部とボールの間で衝突音が連続して発生し、撮影に必要な静音性が損なわれることになり、静止画撮影でも起動、停止時に衝突音が発生する。
これに対して、図1、図2に示した本実施例の構成によれば、振動子固定部材114の当接部114aと移動板108の間に振動減衰部材を構成するゴムシート105が介在している。
このため、加減速時の振動子固定部材114の回転移動は図4に示したようにゴムシート105に吸収され、V溝部108aまたは110aとボール109との間における隙間の発生を阻止することができ、結果として衝突音を軽減することができる。
実施例2として、光学機器のフォーカス駆動源として用いられる振動型アクチュエータの構成例について、図6を用いて説明する。
図6は、その振動型アクチュエータの主要部断面図(駆動方向断面)であり、図中、本発明の実施例1と同じ部分は図2と同じ符号を付している。
実施例1との違いは、フェルト215が圧電素子103の全面ではなく駆動方向において振動子の中心に対し対称に2か所設けられていることである。これにより、フェルトと圧電素子との接触領域を小さくすることができるため、フェルトによる振動子の振動の阻害をさらに小さくすることができる。特に、フェルト215は駆動速度と密接にかかわる長手方向の屈曲振動の節付近に配置されており、フェルトによる振動子の振動の阻害を最小限に抑えることができる。
実施例3として、光学機器のフォーカス駆動源として用いられる振動型アクチュエータの構成例について、図7を用いて説明する。
図7は、その振動型アクチュエータの主要部断面図(駆動方向断面)であり、図中、本発明の実施例1と同じ部分は図2と同じ符号を付している。
実施例1との違いは、加圧板206がフェルト115側に凸部206aを有していることである。凸部206aは駆動方向において振動子の中心に対し対称に2か所設けられており、加圧力はこの2か所でほとんど受けることになる。よって、実施例2と同様の効果が得られる。特に、凸部206aは駆動速度と密接にかかわる長手方向の屈曲振動の節付近に配置されており、フェルトによる振動子の振動の阻害を最小限に抑えることができる。
実施例4として、図2に示す実施例1の変形例の振動型アクチュエータの構成例について、図9、10を用いて説明する。
図9はその振動型アクチュエータの主要部断面図(駆動方向断面)、図10はその効果を説明する駆動方向断面図である。
図中、実施例1と同じ部分は図2と同じ符号を付している。
本実施例においては、振動子固定部材114の当接部114aと移動板108との間にゴムシートを設ける代わりに、スライダー104と枠体211との間にゴムシート305(振動減衰部材)を介在させる。枠体211は、被駆動体であるスライダー104を保持するように構成されている。
このような構成の場合は、加減速時の移動方向に対するピッチング方向のモーメントにより振動子固定部材114、枠体211、押圧保持部材110等がピッチング方向に一体的に回転移動する。その移動を、図10に示すように、振動減衰部材を構成するゴムシート
305で吸収することにより、V溝部とボールの間に隙間が発生せず、騒音を軽減することができる。
実施例5として、スライダーが移動するタイプの光学機器のフォーカス駆動源として用いられる振動型アクチュエータの構成例について、図11を用いて説明する。
図11は、その振動型アクチュエータの主要部断面図(駆動方向断面)である。
図中、実施例4と同じ部分は図9と同じ符号を付している。
図11中、振動子固定部材214は、枠体311に保持され、スライダー104には移動板208がゴムシート405(振動減衰部材)を介してねじ止め等で固定される。
移動板208には転動部材であるボール209が嵌入され、スライダー104を光軸方向にガイドするV溝部が形成されている。
押圧保持部材210は、枠体311にネジ等により固定される。押圧保持部材210も前述のガイド部の一部を構成している。移動板208のV溝部と、移動板208のV溝部に対向する位置に設けられたV溝部とによって、ボール209を挟持することで、押圧保持部材210は、スライダー104を駆動方向に沿って進退可能に支持可能に構成されている。
さらに、この時移動板208は、ボール209の転動機能により押圧保持部材210に対して駆動方向(図11紙面左右方向)には移動自在に構成されることとなる。なお、移動板208のV溝部と押圧保持部材210のV溝部は、必ずしもすべてV溝形状である必要はなく、少なくともどれか1つは平面形状でもよい。
これに対して、本実施例では、スライダー104と移動板208の間にゴムシート405が介在しているため、加減速時のスライダー104の回転移動は振動減衰部材を構成するゴムシート405に吸収され、V溝部とボール209との間の隙間発生を阻止することができる。結果として衝突音を軽減することができる。
なお、本実施例では図11に示すようにゴムシート405は、駆動方向において、スライダー104または移動板208の全面に設けられているが、ゴムシート405の形状、配置は、これに限定されず、駆動方向の中央に対し対称になるように設けられていればよい。例えば、駆動方向において、スライダー104または移動板208の両端部2か所のみ設けられていてもよい。
実施例6として、図11に示す実施例5の変形例の振動型アクチュエータの構成例について、図12を用いて説明する。
図12はその振動型アクチュエータの主要部断面図(駆動方向断面)である。
図中、実施例5と同じ部分は図11と同じ符号を付している。
本実施例においては、スライダー104と移動板208との間にゴムシートを設ける代わりに振動子固定部材214と枠体311との間にゴムシート505(振動減衰部材)を介在させる。
このような構成の場合は、加減速時の移動方向に対するピッチング方向のモーメントによりスライダー104、枠体311、押圧保持部材210等がピッチング方向に一体的に回転移動し、その移動を振動減衰部材を構成するゴムシート505で吸収する。よって、V溝部とボール209の間に隙間が発生せず、騒音を軽減することができる。
動方向全面に設けられているが、ゴムシート505の形状、配置は、これに限定されず、駆動方向の中央に対し対称になるように設けられていればよい。例えば、駆動方向において、振動子固定部材214の両端部2か所のみ設けてもよい。
また、実施例1乃至実施例6は、移動板108、208、押圧保持部材110、210あるいはボール109、209の少なくとも1つを樹脂により形成することにより、さらに衝突音を軽減することができる。
以上、本発明に関わる振動型アクチュエータに関してその具体例を詳述したが、本発明は上記実施例のようなリニア型に限定されるものではなく、請求項記載の範囲に示したものであれば回転型、多自由度等どのような形態をとることも可能である。
102:弾性体
103:圧電素子
104:スライダー
105、205、305、405:ゴムシート(振動減衰部材)
106、206:加圧板
107:加圧バネ
108、208:移動板
109、209 ボール
110、210:押圧保持部材
111、211、311:枠体
112:支持部材
113:ネジ
114、214:振動子固定部材
115、215:フェルト(振動絶縁部材)
Claims (11)
- 電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子を保持する振動子固定部材と、
前記振動子と摩擦接触することで前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記振動子を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記振動子と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記振動子固定部材と前記移動板との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータ。 - 前記加圧部と前記振動子の間には振動絶縁部材を介することを特徴とする請求項1に記
載の振動型アクチュエータ。 - 前記振動絶縁部材は前記振動子の移動方向において、前記振動子の中心に対して略対称となるように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の振動型アクチュエータ。
- 前記加圧部材の前記振動絶縁部材に接する面には、前記振動子の移動方向において、前記振動子の中心に対して略対称となる位置に凸部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の振動型アクチュエータ。
- 前記振動減衰部材が、前記振動子の移動方向において、前記振動子の中心に対して略対称となるように、前記振動子固定部材と前記移動板との間に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4に記載の振動型アクチュエータ。
- 前記振動減衰部材は、前記振動子の駆動方向において、前記振動子固定部材あるいは前記移動板の両端に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の振動型アクチュエータ。
- 電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子と摩擦接触することで、前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を保持するように構成された振動子固定部材と、
前記被駆動体を保持するように構成された枠体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記振動子を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記振動子と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記被駆動体と前記枠体との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータ。 - 電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子と摩擦接触することで、前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記被駆動体を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記被駆動体と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記被駆動体と前記移動板との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータ。 - 電気−機械エネルギー変換素子と弾性体を有する振動子と、
前記振動子と摩擦接触することで、前記振動子との相対位置が移動するように構成された被駆動体と、
前記振動子を保持するように構成された振動子固定部材と、
前記振動子固定部材を保持するように構成された枠体と、
前記振動子を前記被駆動体に押圧するように構成された加圧部と、
前記被駆動体を移動方向にガイドするように構成されたガイド部と、を備え、
前記ガイド部は、
前記振動子と一体的に移動するように構成された移動板と、前記移動方向に転動するように構成された転動部材、および前記転動部材を前記移動板に押圧するように構成された押圧保持部材と、を有し、
前記振動子固定部材と前記枠体との間に振動減衰部材が設けられていることを特徴とする振動型アクチュエータ。 - 前記移動板と前記押圧保持部材の少なくとも一方に前記転動部材が前記移動方向に転動する溝部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
- 前記移動板、前記転動部材、前記押圧保持部材の少なくとも1つは樹脂により形成されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
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