JP2016174534A - 振動波モータ - Google Patents

Abstract

【課題】振動子が固定された基台と振動子支持部材との間を、加圧方向には可撓性を有し且つ移動方向にはガタなく保持するとともに、この連結部材の内側において振動子を加圧する加圧手段を配置する。【解決手段】印加される高周波駆動電圧により超音波振動する振動子と、該振動子と摩擦接触する摺動部材と、前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する加圧手段と、前記振動子が固定される基台と、該基台を保持する振動子支持部材と、前記振動子と前記振動子支持部材とを連結する連結手段を有し、前記超音波振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する超音波モータであって、前記連結手段は、前記基台と、該基台を前記振動子支持部材に対し前記加圧手段の加圧方向に移動自在とする転動部材と、該転動部材を前記加圧手段の加圧方向に直交する方向に付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、光学機器などに適用される振動波モータに関する。

従来、この種の振動波モータは、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動子を摺動部材に圧接することで摺動部材を駆動していた。

特開２００１−２９２５８４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、振動体１４（本件の振動子に対応）の振動節部を支持する機能と、振動体を加圧し振動体とレール１１ａ（本件の摺動部材に対応）に摩擦力を生じさせる機能とを一つのバネ部材１７と複数のゴムシート１５・１６・１８に持たせるため、バネ部材１７を固定板１９と振動体１４との間に、それぞれゴムシートを介して組み込んでいる。このため、たとえば振動や落下などにより衝撃力がかかった際、固定板と振動板の相対位置がずれてしまい、レール１１ａの位置が正確に制御できなくなるという問題が発生する。

そこで、本発明の目的は、振動子を移動方向に対してガタを発生させることなく保持し、振動子支持部材の送り精度を向上することである。

上記目的を達成するために本発明は、印加される高周波駆動電圧により振動する振動子と、該振動子と摩擦接触する摺動部材と、前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する加圧手段と、前記振動子が固定される基台と、該基台を保持する振動子支持部材と、前記振動子と前記振動子支持部材とを連結する連結手段を有し、前記振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する振動波モータであって、
前記連結手段は、前記基台と、該基台を前記振動子支持部材に対し前記加圧手段の加圧方向に移動可能とする第１の転動部材及び第２の転動部材と、該第１の転動部材及び該第２の転動部材の配置された面のいずれか一方に設けられ、前記第１の転動部材及び前記第２の転動部材を前記加圧手段の加圧方向に直交する方向に付勢する付勢部材とを備え、前記第１の転動部材及び前記第２の転動部材が転動して、前記基台と前記振動子支持部材に対して移動可能であることを特徴とする。

本発明によれば、振動子が固定された基台と振動子支持部材との間を、加圧方向には可撓性を有し且つ移動方向にはガタなく保持することで、振動子を移動方向に対してガタを発生させることなく保持し、振動子支持部材の送り精度を向上することが可能となる。

本発明の実施形態にかかる振動波モータの要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる振動波モータの移動方向の要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる振動波モータを光学機器の鏡筒部に組み込んだ状態を示す要部断面である。

以下に、本発明の実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図面において同一部分は同一符号で示してある。
図１は、本発明の実施形態を示す振動波モータの要部断面図（駆動方向の直角断面を示す）であり、図２は、本発明の実施形態を表す振動波モータの移動方向の要部断面図である。また、本実施形態は直動型（リニア型）の振動波モータを例に説明するが、回転型やその他のタイプへの応用も可能である。

振動波モータ２００は、振動板１０１を備えている。振動板１０１は被接合部１０１ａを備えている。被接合部１０１ａが基台１０２の接合凸部１０２ａに対して接着などにより固定される（図２参照）。この基台１０２はロの字型をした枠体で構成されると共に、振動板１０１の厚さよりも厚い樹脂または金属で構成される。

また振動板１０１には圧電素子１０３が接着剤などにより固着されている。圧電素子１０３は高周波電圧が印加されると、振動板１０１が長手方向と短手方向のそれぞれの方向で共振を起こすように設定されている。なお、振動板１０１と圧電素子１０３とで振動子１００を構成する。振動子１００は高周波駆動電圧が印加されることで振動を起こすように構成されている。

その結果、図２に示すように、振動板１０１に形成された圧接部１０１ｂの先端が図２に示すような楕円運動を起こす。圧電素子１０３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。これにより相手部品である摺動部材としてのスライダ１０４と摩擦接触することにより相対的に移動させる駆動力を発生させ、振動子１００自身を光軸（図１において紙面直行方向、図２において、左右方向）を移動方向として駆動することが可能となる。スライダ１０４は後述するユニット支持部材１１６に締結手段（ネジ）によって固定されている。

図１及び図２において、振動子支持部材１０５は、振動子１００が固定された基台１０２と以下に示すように連結手段によって連結される。図２において転動部材であるコロ軸１０６は、振動板１０１の圧接部１０１ｂを挟んで両側に２か所設けられている。すなわち、振動子１００の移動方向の前後２か所に転動部材である円筒形のローラ１０６が設けられている。

振動子支持部材１０５には図２において下方に延設された２か所の延設部１０５ａが形成され、基台１０２の連結部１０２ｂと延設部１０５ａとで形成するスペースにローラ１０６及び板バネ１０７が組み込まれる。所定の弾性を有する付勢部材である板バネ１０７は、基台１０２の連結部１０２ｂに当接し、ローラ１０６は、この板バネ１０７と延設部１０５ａとの間に挟持され、加圧方向に移動自在である。

板バネ１０７はローラ１０６の一方と共に図２において右側のスペースに組み込まれる。組み込まれた状態においては板バネ１０７の付勢力により、ローラ１０６の一方（図２において右側）を介して振動子支持部材１０５は図２において左方向に付勢されると共に基台１０２は図２において右方向に付勢される。

このときの付勢力は後述する振動子の加圧方向Ａに対して直交する方向Ｂ（図２参照）に印加される。この結果、前述と同様に図２において左側に位置するもう一方の組み込み空間に組み込まれたローラ１０６も、振動子支持部材１０５のもう一方の延設部１０５ａと基台１０２のもう一方の連結部１０２ｂとの間で挟持される。

以上のように構成することで、移動方向（図２において左右方向）にはガタの発生が無く、後述する加圧方向Ａ（図２において上下方向）にはローラの作用により摺動抵抗が殆ど発生しない連結手段を実現することができる。

この時、板バネ１０７の付勢力は振動子支持部材１０５及び後述する被駆動部（図３における３０５及び３０６を参照）の作動開始及び停止時に発生する加減速による慣性力よりも大きくなるように設定されている。この設定により基台１０２及び振動子１０１と振動子支持部材１０５は、駆動時の慣性力による移動方向の相対変位が発生せず安定した駆動制御を実現することができる。

加圧板１０８は、後述のように弾性部材１０９を挟んで、圧電素子１０３を可撓性を有して押圧保持するように構成されている。

加圧バネ１１０はバネ保持部材１１１及びバネ地板１１２との間に組み込まれ、加圧バネユニットとして構成される。この時、バネ保持部材１１１の先端に設けられた大径部１１１ａはバネ地板１１２の嵌合部１１２ａに遊嵌で組み込まれるので、組み立て後は加圧バネ１１０のバネ力に抗してユニット状態を維持できる。

バネ地板１１２の外径部には、円周方向数か所にバヨネット突部１１２ｂが形成されている。このバヨネット突部１１２ｂは組み込み状態において、振動子支持部材１０５に形成されたバヨネット係合部１０５ｃにより加圧方向Ａの位置が規定される。この時、バネ保持部材１１１の先端に設けられた押圧部１１１ｂはバネ１１０の付勢力により加圧板１０８および弾性部材１０９を介して振動板１０１をスライダ１０４に押圧する加圧力を発生する。よって、振動子１００とスライダ１０４とが摩擦接触することが可能となる。なお、加圧バネ１１０、バネ保持部材１１１、バネ地板１１２で加圧手段１２０を構成する。

ガイド部材の一部を構成する移動板１１３は、振動子支持部材１０５の当接部１０５ｂに接着やねじ止めで固定される。移動板１１３にはボール１１４が嵌入し振動子支持部材１０５を光軸方向にガイドする複数のＶ字型の断面を有する溝部１１３ａが形成されている（図１参照）。カバープレート１１５はユニット支持部材１１６に公知のネジにより固定される。

カバープレート１１５も前述のガイド部の一部を構成しており、移動板１１３の溝部１１３ａに対向する位置に設けられたＶ字型の断面を有する溝部１１５ａによって、ボール１１４を挟持する。よって、振動子支持部材１０５を移動方向（図１において紙面垂直方向、図２において紙面左右方向）に沿って進退可能に支持することを可能としている。以上の構成により本発明の実施形態の直動型の振動波モータが完成する。

ボール１１４を挟持する溝部１１３ａと溝部１１５ａは、それぞれ振動子支持部材１０５の駆動方向に対して直交する方向の断面がＶ字型の形状を有する。しかしながら、溝部１１３ａと溝部１１５ａは、その他の形状に形成することも可能であり、断面形状がコの字型に形成することも可能である。

図３は本発明の実施形態の振動波モータ２００が光学機器の鏡筒部３５０に組み込まれた時の様子を表す要部断面である。第１レンズ保持部材３０１は、第１のレンズ３０２を保持し、第３レンズ保持部材３０３は第３のレンズ３０４を保持している。第３レンズ保持部材３０３の外周部には筒状部３０３ａがもうけられており、先端部３０３ｂで第１レンズ保持部材３０１と不図示のネジにより締結される。

筒状部３０３ａの外径部の一部には、振動波モータ２００が固定されるユニット受け部３０３ｃが設けられており、ネジにより着脱自在に固定される。また筒状部３０３ａの内径部には第２のレンズ３０６を保持する第２レンズ保持部材３０５が配置される。第２のレンズ３０６は光学機器の合焦レンズとして本発明の実施態様にかかる振動波モータ２００により光軸Ｘ（図３参照）に沿って移動する。

この時、第２レンズ保持部材３０５はガイドバー３０７と軸受け部３０５ａが相対摺動可能に嵌合しているので、第２のレンズ３０６は光軸Ｘに沿って移動することが可能となっている。第２レンズ保持部材３０５と振動子支持部材１０５との連結は、例えば振動子支持部材１０５に設けられた係合ピン１０５ｄと第２レンズ保持部材３０５に設けられた係合凹部３０５ｂとの係合によってなされる。しかしながら、公知のラックと係合ピンによって連結を行うことも可能である。

以上説明したように、振動子支持部材１０５と振動子１００が固定された基台１０２との連結をローラ１０６及び板バネ１０７を介して行う構成とした。よって、振動子支持部材１０５に対して振動子１００及び基台１０２は加圧手段１２０による加圧方向Ａに対しては転動作用により加圧力をほぼ損失すること無く保持できる。また移動方向に対しては板バネ１０７の作用によりガタを発生させることなく保持されることで、光学機器の合焦レンズである第２のレンズ３０６が光軸Ｘの方向に沿って精度良く駆動制御できる。

以上、本発明の実施態様に関わる振動波モータ及びそれを組み込んだ光学機器の鏡筒部に関してその具体例を詳述したが、本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなくどのような形態をとることも可能である。本実施形態では、ローラ１０６を付勢する付勢部材として板バネ１０７を用いたが、ガタの発生を防止するのに必要な付勢力を与えられるものであればよく、板バネ以外の付勢部材を用いることも可能である。

なお、本発明では直動駆動の振動波モータを例に説明したが、回転型の振動波モータにも適用できることは言うまでもない。また、振動波モータは、例えば振動板が超音波振動する超音波モータであっても良い。

光学機器の駆動制御を精度よく行うために用いられる。

１００ 振動子
１０１ 振動板
１０２ 基台
１０３ 圧電素子
１０４ スライダ
１０５ 振動子支持部材
１０６ ローラ
１０７ 板バネ
１０８ 加圧板
１０９ 弾性部材
１１０ 加圧バネ
１１１ バネ保持部材
１１２ バネ地板
１１３ 移動板
１１４ ボール
１１５ カバープレート
１１６ ユニット支持部材
２００ 振動波モータ
３０１ 第１レンズ保持部材
３０２ 第１のレンズ
３０３ 第３レンズ保持部材
３０４ 第３のレンズ
３０５ 第２レンズ保持部材
３０６ 第２のレンズ
３０７ ガイドバー
３５０ 鏡筒部
Ａ 加圧方向
Ｂ 加圧方向に直交する方向

Claims (7)

1. 印加される高周波駆動電圧により超音波振動する振動子と、該振動子と摩擦接触する摺動部材と、前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する加圧手段と、前記振動子が固定される基台と、該基台を保持する振動子支持部材と、前記振動子と前記振動子支持部材とを連結する連結手段を有し、前記超音波振動により前記振動子と前記摺動部材が相対的に移動する超音波モータであって、
   前記連結手段は、前記基台と、該基台を前記振動子支持部材に対し前記加圧手段の加圧方向に移動自在とする転動部材と、該転動部材を前記加圧手段の加圧方向に直交する方向に付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする超音波モータ。
2. 請求項１に記載の超音波モータにおいて、前記連結手段は、前記振動子支持部材から前記加圧方向に延設される延設部を備え、前記転動部材は前記延設部と前記基台との間に形成されたスペースに配置されていることを特徴とする超音波モータ。
3. 請求項１または２に記載の超音波モータにおいて、前記付勢部材の付勢力は前記振動子支持部材に加わる慣性力よりも大きな値に設定されていることを特徴とする超音波モータ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記転動部材は振動子を挟んで移動方向の前後２か所に設けられていることを特徴とする超音波モータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記付勢部材は、前記基台に当接し、前記転動部材は前記付勢部材と前記延設部との間に挟持されていることを特徴とする超音波モータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記付勢部材は、板バネであることを特徴とする超音波モータ。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記転動部材は円筒形のローラであることを特徴とする超音波モータ。

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