JP2016152645A - 振動波モータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で組立が容易な振動波モータを提供する。【解決手段】振動波モータは、振動子５０の保持機能部と振動子５０を摺動部材９へ加圧する加圧弾性部４ｂとが一体に形成された板ばね材料からなる保持部材４から構成されている。振動子５０に加圧力を与える加圧部材５を加圧弾性部４ｂに取り付け、加圧部材５により加圧弾性部４ｂを変形させて、加圧力を発生させる。【選択図】図７

Description

本発明は、振動子と振動子に摩擦接触する摺動部材とを振動子に発生させた振動によって相対移動させる振動波モータ（超音波モータ）に関する。

近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影装置では、フォーカシングやズーミングの駆動源に電磁型モータよりすぐれた超音波モータが用いられている。超音波モータは、圧電素子からなる振動子に超音波振動を励振させ、この振動子を摺動部材に加圧することで、両者間に発生する摩擦力により駆動するモータである。そのモータユニットは、振動子、摺動部材、加圧部材、駆動ガイド部材、各保持部材などから構成される。そして、これら部材を組み合わせると構成が大型化し、電磁型モータと比べ広いスペースが必要とされる。

これに対して近年、部材の構造を工夫することでモータユニットの小型化を実現する例が提案されている。例えば、振動子の定在波の節に対応する位置の振動子両側面に支持軸を設け、コイルばねで付勢された押圧板がこの支持軸を加圧する振動子加圧部構造と、摺動部材及び転動ボールが組み込まれたケース型の駆動ガイド部構造とで構成することが開示されている。（特許文献１）

特許第３８０７５１３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、モータユニットの小型化は実現出来ても、振動子位置決め保持部、振動子加圧部、駆動ガイド部等から構成されるユニット構造が複雑となる。更に部品点数も多く、モータユニットの組立性が悪いといった課題がある。

そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、小型で組立が容易な振動波モータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、振動波モータは、振動を発生する振動子と、振動子が摩擦接触する摺動部材と、振動子を保持する保持機能部及び振動子を摺動部材に加圧する加圧弾性部を備えた板状の部材から形成された保持部材と、から構成され、振動子に加圧力を与える加圧部材を加圧弾性部に取り付け、加圧部材により加圧弾性部を変形させて、加圧力を発生させることを特徴とした。

本発明によれば、小型な構成で組立性が容易な振動波モータを実現することができる。

振動波モータの振動子５０の構成を示す斜視図である。 保持部材４を形成する板状の素材の展開図の一例である。 図２の板状の素材を板金プレス加工によって立体形成した保持部材４の一例を示す図である。 実施例１における保持部材４の斜視図である。 実施例１における保持部材４に振動子５０、加圧ベース３、加圧部材５が取付けられた状態の斜視図である。 実施例１におけるガイド部材６の斜視図である。 実施例１における振動波モータユニット１００の断面図である。 図７の断面線VIII−VIIIにおける振動波モータユニット１００の断面図である。 実施例１における振動波モータユニット１００を内蔵したレンズ鏡筒２０の断面図である。 実施例２における振動波モータユニット１００の断面図である。 図１０の断面線XI−XIにおける振動波モータユニット１００の断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）
本発明の振動波モータ（超音波モータ）の実施例１の構成を説明する。図１には、実施例１における振動波モータの一部を構成する振動子５０の構成が示されている。振動子５０は、圧電素子１と振動板２とによって構成されており、振動板２は、圧電素子１の底面部に接着剤等で固定されている。振動板２には、振動突起部２ａが二つ並んで形成されているが、振動突起部２ａの数は一つであってもよいし、複数あってもよい。この振動突起部２ａは、後述の摺動部材９と摩擦接触している。そして、圧電素子１に高周波駆動電流が印加されると振動波（超音波）が発生し、発生した振動波が振動板２の振動突起部２ａに伝達され、振動突起部２ａが振動（超音波振動）する。

振動板２が固定された圧電素子１の底面部とは反対の上面部には、振動子５０を摺動部材９に加圧するための加圧力を受ける加圧ベース３が固定されている。加圧ベース３の中央部には、後述の加圧部材５による加圧力を受けるためのＲ突起部３ａが備えられている。

次に、振動子５０を保持及び加圧する機能を有する保持部材４について説明する。保持部材４としての素材には、平板の板ばね材料が用いられる。更に板ばね材料としては、ばね鋼やステンレス鋼などを使用することができる。図２は、保持部材４を形成する板状の素材の展開図の一例を示す。

平板の板ばね材料は、プレス加工で打ち抜かれ、図２に示されるような一枚の板状の素材に形成される。素材の形成の際に取付け用の穴ｅが部分ｄに四つ、及び素材の中央に雌ネジ用の穴ｃが一つ形成される。寸法Ａを有する部分と寸法Ｂを有する部分とは、素材の展開図において同じ長さを有する。そして、プレス加工で打ち抜かれた板状の素材は、板金プレス加工によって、破線部４−１が谷折りされるとともに、一点鎖線部４−２が山折りされる。同時に、破線部４−３が谷折りされる。

図３は、図２に示す板状の素材を板金プレス加工によって立体成形した保持部材４の一例を示す。図３には、平面図の断面線III−IIIにおける断面図及び側面図も併せて示されている。板状の素材が板金プレス加工されることによって、図２に示される破線４−１と一点鎖線４−２との間の部分が立壁ｆとなる。そして、寸法Ａを有する部分は、振動子５０を保持する保持機能部となる。また、寸法Ｂを有する部分は、振動子５０を加圧する加圧機能部となる。保持機能部の寸法ａと加圧機能部の寸法ｂとは、立体成形された状態において同じ長さとなる。

立体成形された保持部材４の一例において、保持機能部は、略凹形状をしている。また、加圧機能部は、上に凸状の略橋のような形状をしている。より詳細には、側面図を参照すると保持機能部は下に凹むように、また加圧機能部は上に膨らむようにそれぞれ板金プレス加工される。板金プレス加工の際に、バーリング加工を行うことによって、加圧機能部の中央部の穴ｃには雌ネジが形成される。

図４は、実施例１の保持部材４の斜視図を示す。保持部材４には、振動子５０を保持する振動子取付け部４ａと、振動子５０を加圧する加圧力を発生する加圧弾性部４ｂ及び後述の加圧部材５を取付ける雌ネジ部４ｃと、後述のガイド部材６を取付けるガイド部材取付け部４ｄ及び取付け穴４ｅとが形成されている。

振動子取付け部４ａは、略枠形状の保持部材４の内側へ向かう方向に突出した形状として２つ形成されており、それぞれが対向するように設けられている。なお、振動子取付け部４ａの数は２つに限定されず複数あってもよい。そして、２つの振動子取付け部４ａを結ぶ直線と直交する直線上には、板金プレス加工によって立壁４ｆが形成されている。

ガイド部材取付け部４ｄは、保持部材４の立壁４ｆの頂部に、略枠形状の保持部材４から外側へ向かう方向に突出した形状で２つ形成されており、それぞれが対向するように設けられている。よって、振動子取付け部４ａの形成面とガイド部材取付け部４ｄの形成面とは、同一平面ではなく、立壁４ｆを介して異なる面となっている。更に、ガイド部材取付け部４ｄには、ガイド部材６を取付けるための取付け穴４ｅが各ガイド部材取付け部４ｄに２つずつ合計４つ形成されている。

加圧弾性部４ｂは、対向する２つのガイド部材取付け部４ｄを接続する略橋形状に形成されている。このような形状及び板ばね材料の特性により、加圧弾性部４ｂは、弾性の特性を有する。そして、加圧弾性部４ｂのほぼ中央部に備えられた雌ネジ部４ｃには、雄ネジが形成された加圧部材５が螺着される。

図５を用いて、振動子５０を保持するための保持機能部について詳細に説明する。保持部材４の加圧弾性部４ｂの中央部にある雌ネジ部４ｃの真下には、加圧ベース３のＲ突起部３ａが位置するように振動子５０の位置が決められる。そして、振動子５０は、保持部材４の振動子取付け部４ａに溶接又は接着剤などによる手段で固定される。保持機能部は、振動子取付け部４ａ、対向する二つの立壁４ｆを接続する部材及び二つの立壁４ｆによって構成される。

次に、振動子５０を加圧するための加圧機能部について説明する。上述のように振動子５０が位置決め及び固定されると、雌ネジ部４ｃには、雄ネジが形成された加圧部材５が螺着される。加圧部材５はネジであって、ピンネジの形状をしている加圧ピンネジであり、雌ネジ部４ｃへねじ込まれることで、加圧部材５の先端部が加圧ベース３のＲ突起部３ａに当接し、加圧ベース３を押圧する。加圧部材５が更にねじ込まれると加圧弾性部４ｂが変形し、この変形によって振動子５０を摺動部材９へ加圧するための加圧力が発生する。すなわち、加圧弾性部４ｂと加圧部材５とによって加圧力が発生する。加圧機能部は、加圧弾性部４ｂ、雌ネジ部４ｃ及び加圧部材５によって構成される。また、保持機能部の寸法と加圧弾性部４ｂの寸法は、同じ長さであることが見て取れる。

図６は、実施例１のガイド部材６の斜視図を示す。ガイド部材６は略枠形状をしており、転動部材７を組み込むための４つのガイド溝６ａがガイド部材６の平面上に形成されている。更にガイド部材６には、ガイド部材６を保持部材４のガイド部材取付け部４ｄに固定するための４個の雌ネジ部（不図示）が形成されており、ガイド部材６は、４つの取り付けネジ６ｂ（図７参照）によってガイド部材取付け部４ｄに取り付けられる。

図７には、振動子５０からなる振動波モータの構成が断面図により示されている。ユニットベース１０は略箱型の形状をしており、その内部の底面上に摺動部材９が固定される。振動子５０の振動板２の振動突起部２ａが摺動部材９と摩擦接触するように、ガイド部材６が取り付けられた保持部材４に固定された振動子５０は、摺動部材９の上に配置されている。ガイド部材６を保持部材４に取付けた面の反対側の面にあるガイド溝６ａには、転動部材７が４つ配置されている。

ユニットベース１０の開口には、略枠形状の天板８がガイド部材６と向き合うように固定されている。転動部材７を組み込むためのガイド溝６ａを有するガイド部材６の面と対峙する天板８の面には、転動部材７のための４つのガイド溝が設けられている（不図示）。そして、天板８とガイド部材６との間に４つの転動部材７を転動可能に挟持して、天板８がユニットベース１０の開口に取り付けられる。すなわち、振動子５０は保持部材４、ガイド部材６、転動部材７及び天板８を介してユニットベース１０に保持されている。振動子５０を組み込んだユニットベース１０が振動波モータユニット１００を形成する。

図８は、図７の断面線VIII−VIIIにおける断面図であって、図の矢印の方向に見た図である。天板８とガイド部材６との間には転動部材７が転動可能に挟持されているので、ガイド部材６が取り付けられた保持部材４に固定された振動子５０は、ユニットベース１０に対して、図８に示すＸ方向に相対移動が可能になっている。

以上のような構成で本発明の実施例１の振動波モータは、振動波モータユニット１００として構成される。図７および図８に示されるように、加圧部材５が適正にねじ込まれると、保持部材４の加圧弾性部４ｂが変形する。加圧弾性部４ｂが変形すると、加圧弾性部４ｂの弾性特性により、振動子５０は矢印Ｚ方向に加圧され、振動突起部２ａが摺動部材９に摩擦接触する。そして、振動子５０に高周波振動を発生させると、振動突起部２ａと摺動部材９との摩擦による駆動力が生じ、図８に示すように振動子５０は摺動部材９に対してＸ方向に相対移動する。なお、本実施例では振動子５０が移動し、摺動部材９が固定される構成としたが、振動子５０を固定し、摺動部材９が移動する構成でもよい。

次に図９を用いて、レンズ鏡筒２０のフォーカシングの駆動源に本発明の振動波モータを用いたレンズ鏡筒２０の構成を説明する。レンズ鏡筒２０の撮像光学系には、被写体側から第１群レンズ２１、第２群レンズ２２、フォーカスレンズ２５が備えられ、更に第３群レンズ２３、第４群レンズ２４が備えられている。これら第１群レンズ２１、第２群レンズ２２を保持する第１、２群レンズ鏡筒２６、更に、第３群レンズ２３、第４群レンズ２４を保持する第３、４群レンズ鏡筒２７が備えられている。加えて、フォーカスレンズ２５を保持するレンズ移動枠２８が備えられている。なお、第１群レンズ２１、第２群レンズ２２、第３群レンズ２３、第４群レンズ２４は、いずれも固定レンズである。更に、絞りユニット駆動モータ３２、絞りユニット３３を備える。

そして、レンズ移動枠２８を光軸４１方向に移動させる２つのメインガイドバー３０がレンズ鏡筒２０の鏡筒内壁に光軸４１と平行に取り付けられている。更に、レンズ鏡筒２０の内部には、ガイド部材６の移動方向を光軸４１方向と平行になるように振動波モータユニット１００が取り付けられている。ガイド部材６とレンズ移動枠２８とは連結部材３１で連結され、連結部材３１によって振動子５０の駆動力がレンズ移動枠２８へ伝達され、フォーカスレンズ２５を光軸４１に沿って移動させることが可能となる。

次に、実施例１の形態の作用効果について説明をする。振動波モータの小型化に関して、複数の機能を備える保持部材４を、それぞれの機能を満たす個別の部品として機械加工して製作し、これら部品をボルト締結して従来のようにユニット構成すると部品点数が増加してしまう。そして、これらボルトの締結部も含めると更にスペースが必要となり振動波モータが大型化してしまう。振動子５０を保持する機能部と振動子を加圧する機能部は、特に振動波モータにおけるスペース占有率が高いので、これら機能を集約して薄板状の部材として構成することは、振動波モータの小型化に有効な手段となっている。

図４に示されるように、実施例１の形態では、振動子５０を保持する振動子取付け部４ａ、ガイド部材６を取り付けるガイド部材取付け部４ｄ及び振動子５０を加圧する加圧力を発生する加圧弾性部４ｂを有する保持部材４を板状の部材から一体形成している。その結果、実施例１の形態は、従来技術のような複雑な部品構造ではなく、極めて簡単な構造とすることができたので、振動波モータユニット１００を小型に構成することができる。更に、振動波モータユニット１００の製造及び組立も容易とすることができる。

また、図７に示されるように、加圧弾性部４ｂの雌ネジ部４ｃに加圧部材５を螺着して、加圧弾性部４ｂを変形させることにより振動子５０を加圧する加圧力を矢印Ｚ方向に発生させることができる。また、加圧部材５を矢印に示すように旋回してねじ込み量を調整することにより、加圧弾性部４ｂの変形量を変え、振動子５０への加圧力を調整可能としている。なお、振動子５０を摺動部材９に対して最適な加圧力範囲で加圧力が得られるようにするには、保持部材４の板厚、板幅、板長の各形状を調整して、加圧弾性部４ｂのばね定数を決定すればよい。

組立時に、保持部材４に加圧部材５が固定されていないので、振動子５０を保持部材４へ組入れることを容易にし、組立性を向上させている。更に、振動波モータの外側に保持部材４の加圧部材取付け部である雌ネジ部４ｃが露出しているので、振動波モータユニット１００の組立に際し、組立最後の行程で加圧部材５を組み付けることも可能である。また、振動特性を確認しながら加圧部材５による加圧力を調整することが可能となる。これにより、加圧力の調整後に他部品を取り付けることによる影響で振動特性が変化してしまうことが防止される。

以上、説明したように、実施例１の形態は、保持部材４が板状の板ばねで構成され、振動子５０をユニットベース１０に組み込む構成とすることにより構造がシンプルとなる。また、振動波モータの組立最後の行程で加圧部材５の組み付け及び調整を可能にすることで、小型な構成で組立が容易な振動波モータを実現することができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について、図１０と図１１を用いて説明する。図１１は、図１０の断面線XI−XIにおける断面図を示す。実施例２の基本構成は実施例１と同様であるので、ここでは実施例１と実施例２とにおける相違点を主に説明する。

実施例２では、ユニットベース１０と天板８を無くした構成としている。また、実施例２のガイド部材６と摺動部材９の形状とが実施例１の形状と異なっている。実施例２のガイド部材６は、保持部材４のガイド部材取付け部４ｄの下面に取付けられている。そして、ガイド部材６は、略Ｌ字形状をしており、摺動部材９と対面するように配置される。ガイド部材６と摺動部材９とは、転動部材７によっていずれも相対移動可能になっている。

ガイド部材６を移動方向Ｘへ移動させる転動部材７をガイドするガイド部が摺動部材９に設けられている。摺動部材９には、両側面に四つのガイド溝９ｂを設け、ガイド部材６の内側に設けた四つのガイド溝６ａとの間に転動部材７が４つ組み込まれる。振動子５０とガイド部材６とが組み込まれて振動波モータユニット１００が構成される。

本発明の実施例２で得られる効果は、ユニットベース１０と天板８を無くしているので、振動波モータユニット１００の高さ方向の寸法を抑えることである。また、構造が簡素化され、振動波モータの組立最後に加圧部材５の組み付けを可能にすることで、小型で組立が容易な振動波モータを実現している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２ａ 振動突起部
３ 加圧ベース
４ 保持部材
４ａ 振動子取付け部（保持機能部）
４ｂ 加圧弾性部（加圧機能部）
４ｃ 雌ネジ部（加圧部材取付け部、加圧機能部）
４ｆ 立壁（保持機能部）
５ 加圧部材（加圧機能部）
９ 摺動部材
２０ レンズ鏡筒
５０ 振動子

Claims (13)

1. 振動を発生する振動子と、
   該振動子が摩擦接触する摺動部材と、
   前記振動子を保持する保持機能部及び前記振動子を前記摺動部材に加圧する加圧弾性部を備えた板状の部材で形成された保持部材と、
   から構成され、前記振動により前記振動子と前記摺動部材とを相対移動させる振動波モータにおいて、
   前記振動子に加圧力を与える加圧部材を前記加圧弾性部に取り付け、前記加圧部材により前記加圧弾性部を変形させて、前記加圧力を発生させることを特徴とする振動波モータ。
2. 前記加圧部材は、前記加圧力を調整可能に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記加圧部材は、ネジであることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動波モータ。
4. 前記加圧部材は、前記振動子に備えられた加圧ベースに当接し、前記加圧ベースを押圧することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動波モータ。
5. 前記加圧部材の加圧部材取付け部が前記振動波モータの外側に露出していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動波モータ。
6. 前記保持機能部の形状は、略凹形状であり、前記加圧弾性部の形状は略橋形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動波モータ。
7. 前記板状の部材は、薄板状のばね鋼又はステンレス鋼の材料であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動波モータ。
8. 前記保持部材は、板金によって平板から一体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１項に記載の振動波モータ。
9. 前記相対移動の方向と直交する方向において、前記保持機能部の寸法と前記加圧弾性部の寸法とは、同じ長さを有することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の振動波モータ。
10. 前記振動子は、前記摺動部材と摩擦接触する振動突起部を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動波モータ。
11. 前記振動突起部は、複数あることを特徴とする請求項１０に記載の振動波モータ。
12. 前記振動波モータは、前記振動が超音波振動する超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の振動波モータ。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の振動波モータを駆動源に使用したレンズ鏡筒。

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