JP2019187196A - 振動波モータ及び振動波モータを備えた駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動効率の向上と装置の小型化の両立が可能な振動波モータを提供する。【解決手段】 振動波モータ３は、第１の振動子１３Ａと、第２の振動子１３Ｂと、第１の振動子１３Ａ及び第２の振動子１３Ｂと摩擦接触する摩擦部材１８と、第１の振動子１３Ａを保持する第１の保持部材１４Ａと、第２の振動子１３Ｂを保持する第２の保持部材１４Ｂと、第１の保持部材１４Ａ及び第２の保持部材１４Ｂを保持する第３の保持部材１７と、第１の保持部材１４Ａ及び第２の保持部材１４Ｂを第３の保持部材１７に対して付勢する付勢部材１９と、を備え、第１の振動子１３Ａ及び第２の振動子１３Ｂと摩擦部材１８とは相対的に移動し、該付勢部材１９は、移動の方向において第１の保持部材１４Ａと第２の保持部材１４Ｂを互いに異なる方向に付勢する。【選択図】 図３

Description

本発明は、振動波モータと、振動波モータを備えた駆動装置に関する。

従来から、高トルク出力、高い位置決め精度、静粛性などの特徴を活かして、例えばカメラやレンズの駆動源として、振動波モータが広く採用されている。近年では、高画質化、動画機能の拡充への対応と、比較的簡単な構造で小型に構成することの両立が求められるとともに、重いレンズを動かすことができる高出力なモータが必要とされている。例えば、特許文献１には、振動子が固定される基台と振動子支持部材との間を、加圧方向には移動自在にし、移動方向にはガタなく連結する連結手段を備えたことで駆動効率を向上させる技術が開示されている。

特開２０１５−１２６６９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、駆動効率を向上させることはできているが、上記の連結手段を構成する板バネのバネ力を十分に得ることのできる空間がない場合、加減速など負荷により板バネが負けてしまい、駆動効率の低下が生じる。

そこで、本発明の目的は、駆動効率の向上と装置の小型化の両立が可能となる振動波モータを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の振動波モータは、第１の振動子と、第２の振動子と、第１の振動子及び第２の振動子と摩擦接触する摩擦部材と、第１の振動子を保持する第１の保持部材と、第２の振動子を保持する第２の保持部材と、第１の保持部材及び第２の保持部材を保持する第３の保持部材と、第１の保持部材及び第２の保持部材を第３の保持部材に対して付勢する付勢部材と、を備え、第１の振動子及び第２の振動子と摩擦部材とは相対的に移動し、該付勢部材は、移動の方向において第１の保持部材と第２の保持部材とを互いに異なる方向に付勢することを特徴とする。

本発明によれば、駆動効率の向上と小型化の両立が可能となる振動波モータを提供することができる。

本発明の振動波モータ３の斜視図である。 （Ａ）第１の駆動部１０Ａの構成を示す分解斜視図である。（Ｂ）第１の振動子１３Ａ、第２の振動子１３Ｂの斜視図である。 （Ａ）本発明の振動波モータ３の正面図である。（Ｂ）本発明の振動波モータ３の断面図である。 本発明の振動波モータ３の側面図である。 本発明の振動波モータ３の変形例の正面図である。 本発明の振動波モータ３を備えた撮像装置の断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の振動波モータ３（超音波モータ）の斜視図を示している。図２（Ａ）は、第１の駆動部１０Ａの構成を示す分解斜視図である。図２（Ｂ）は、第１の振動子１３Ａ、第２の振動子１３Ｂの斜視図である。図３（Ａ）は、振動波モータ３の正面図であり、図３（Ｂ）は振動波モータ３の断面図である。尚、各図面において、振動波モータ３の駆動部の駆動方向（移動方向）をＸ方向、後述の加圧方向をＺ方向、Ｘ方向とＺ方向のそれぞれに直交する方向をＹ方向と定義する。

振動波モータ３は、第１の駆動部１０Ａと第２の駆動部１０Ｂの２つの駆動部を備える。また、第１の駆動部１０Ａ及び第２の駆動部１０Ｂは、同じ構成で示されているが、異なる構成の駆動部であっても構わない。尚、本明細書においては、説明を簡単にするため主に第１の駆動部１０Ａの構成について説明し、第２の駆動部１０Ｂについては、第１の駆動部１０Ａと同様であるのでその説明を省略し、必要がある場合、括弧をつけて記載する。

第１の駆動部１０Ａ及び第２の駆動部１０Ｂは、摩擦部材１８を介してＺ方向に対向して配置されている。第１の振動子１３Ａは、後述の第１の加圧部材１６Ａの加圧力によって、また第２の振動子１３Ｂは、後述の第２の加圧部材１６Ｂの加圧力によって摩擦部材１８に対して付勢されるとともに、摩擦接触している。

第１の駆動部１０Ａ及び第２の駆動部１０Ｂは、第３の保持部材１７によって保持されている。第３の保持部材１７は不図示の連結部を備え、被駆動部材（後述の合焦レンズ４）と連結している。摩擦部材１８は不図示の固定部により固定されている。振動波モータ３において、第１の駆動部１０Ａ及び第２の駆動部１０Ｂの駆動力は、第３の保持部材１７が移動することによって出力される。すなわち、摩擦部材１８に対する第１の駆動部１０Ａ及び第２の駆動部１０Ｂの駆動力は、第３の保持部材１７を介して出力され、第３の保持部材１７が移動することによって、被駆動部材は移動方向と略平行な方向に移動可能となる。

図２（Ａ）を参照すると、第１の駆動部１０Ａは、第１の振動子１３Ａを備えており、第１の振動子１３Ａは、弾性体としての第１の振動板１１Ａと第１の圧電素子１２Ａにより構成されている。第１の振動板１１Ａには、第１の圧電素子１２Ａが公知の接着材等により固定されており、第１の圧電素子１２Ａに高周波電圧を印加することにより超音波振動（超音波領域の周波数の振動）を励振する。

第１の振動子１３Ａは、第１の保持部材１４Ａに公知の接着剤等により固定されることにより第１の保持部材１４Ａに保持されているが、固定されればその方法は限定されない。第１の保持部材１４Ａは更に、後述する付勢部材１９の固定部１９ａと公知の接着剤等により固定されているが、固定されればその方法は限定されない。第１の圧電素子１２ＡのＺ方向（第１の振動板１１Ａに固定されている側の反対側の方向）には、第１の弾性部材１５Ａが配置されている。第１の弾性部材１５ＡのＺ方向には、第１の加圧部材１６Ａが配置されている。すなわち、第１の弾性部材１５Ａは第１の圧電素子１２Ａと第１の加圧部材１６Ａとの間に配置されている。第１の弾性部材１５Ａは、第１の加圧部材１６Ａと第１の圧電素子１２Ａとの直接接触を防ぎ、第１の圧電素子１２Ａの損傷を防止している。第１の加圧部材１６Ａは、第１の振動子１３Ａを摩擦部材１８に摩擦接触させる加圧力を付与している。

図２（Ｂ）は、第１の振動子１３Ａと第２の振動子１３Ｂの斜視図である。第１の振動板１１Ａ（１１Ｂ）は、それぞれ接触部１１ｃを２つ備えている。そして、図３（Ｂ）を参照すると、接触部１１ｃは摩擦部材１８に第１の加圧部材１６Ａ（１６Ｂ）の加圧力により加圧された状態で接触している。第１の振動板１１Ａと第１の圧電素子１２Ａが接着された状態（及び第２の振動板１１Ｂと第２の圧電素子１２Ｂが接着された状態）において、第１の圧電素子１２Ａ（１２Ｂ）に超音波振動を励振させることで、第１の振動子１３Ａ（１３Ｂ）が共振する。このとき第１の振動子１３Ａ（１３Ｂ）には２種の定在波が発生し、接触部１１ｃに略楕円運動が発生する。この略楕円運動により第１の駆動部１０Ａ（１０Ｂ）と摩擦部材１８は相対移動し、高出力な駆動力が得られる。

第３の保持部材１７は、２つの係合穴１７ｈを備えており、それぞれの係合穴１７ｈは、摩擦部材１８を挟むように対向して位置している。そして、係合穴１７ｈには第１の弾性部材１５Ａ（１５Ｂ）が有する係合突起１５ｐが係合し、第１の加圧部材１６Ａ（１６Ｂ）の加圧力による加圧反力が第３の保持部材１７によって受けられる。

ここで、第１の駆動部１０Ａと第２の駆動部１０Ｂの駆動力を効率的に出力するには、第１の保持部材１４Ａ及び第２の保持部材１４Ｂと、第３の保持部材１７は、駆動方向つまりＸ方向に隙間なく連結されることが望ましい。もし隙間があると、その隙間の分だけ動作追従に遅れが生じ、駆動効率の低下が生じてしまう。しかしながら、駆動方法、加減速テーブルにもよるが、被駆動部が重くなると、加減速時の慣性の影響が大きくなってくるため、駆動部には被駆動部の質量の数倍程度の慣性力がかかる場合がある。

本発明では、この慣性力に対応するため図３（Ａ）及び図４に示されるように、Ｚ方向に延伸させた付勢部材１９を採用している。そして、付勢部材１９を介して第１の保持部材１４Ａが第２の保持部材１４Ｂを第３の保持部材１７に対して付勢すると同時に、その付勢力Ｆの付勢反力Ｆ’によって第１の保持部材１４Ａが第３の保持部材１７に対して付勢される構成としている。

第１の保持部材１４ＡのＸ方向の両端部には突起部ａ１、ａ２が備えられており、同様に第２の保持部材１４ＢのＸ方向の両端部には突起部ｂ１、ｂ２が備えられている。第１の保持部材１４Ａの＋Ｘ方向の端面には、付勢部材１９の一方の端部である固定部１９ａが固定されている。また、付勢部材１９の他方の端部である当接部１９ｂが第２の保持部材１４Ｂの＋Ｘ方向の端面に当接し、付勢部材１９が付勢力Ｆで第２の保持部材１４Ｂを−Ｘ方向に付勢している。そして、付勢部材１９の付勢力Ｆの付勢反力Ｆ’によって第１の保持部材１４Ａが＋Ｘ方向に付勢されている。それぞれの付勢力Ｆ、付勢反力Ｆ’は第３の保持部材１７によって受けられている。

付勢部材１９は、第２の保持部材１４ＢのＺ方向の移動を阻害しないように第２の保持部材１４Ｂと接触している。また、第２の保持部材１４Ｂは、突起部ｂ２を介してＺ方向の移動を阻害しないように第３の保持部材１７と接触しており、Ｚ方向には移動自在である。そして、第１の保持部材１４Ａは、第２の保持部材１４Ｂを第３の保持部材１７に付勢する付勢反力Ｆ’を受ける。その付勢反力Ｆ’によって突起部ａ１を介して第１の保持部材１４ＡのＺ方向の移動を阻害しないように第３の保持部材１７と接触し、Ｚ方向には移動自在に付勢される。以上のような構成によって、第１の保持部材１４Ａ及び第２の保持部材１４ＢはＺ方向には移動自在に、かつ、Ｘ方向には隙間なく第３の保持部材１７と連結することが可能となる。

特許文献１の図２に示される従来例では、基台と振動子支持部材との間に板バネが設けられているが、板バネの付勢する力が被駆動部材の慣性力による負荷に勝っていなければ、駆動した瞬間に基台と振動子支持部材との間に隙間が生じてしまう。隙間が生じると、加減速を伴う駆動をする場合に追従が遅れ、駆動効率が低下してしまう。従来例では、板バネがＹ方向に延伸しており、付勢する力を十分得るためには、板バネの長さを大きくする必要がある。

一方、本実施形態においては、第１の駆動部１０Ａと第２の駆動部１０Ｂとが、摩擦部材１８を介して対向配置されている。そのため、図４のようにＹＺ平面において、Ｙ方向における摩擦部材１８の両脇がデッドスペースとなっている。一方、付勢部材１９が発生する付勢力Ｆは、とても大きな力が必要となる。しかしながら、付勢部材１９は、Ｙ方向において摩擦部材１８の両脇を挟むように第１の付勢部１９ｃ及び第２の付勢部１９ｄを備えており、この構成によって、付勢部材１９のバネ力を増加することが可能になるとともに、バネ定数を低く抑えることができる。バネ定数を低く抑えることによって、形状誤差による付勢力Ｆへの影響を小さくすることが可能になる。更に、摩擦部材１８の両脇のデッドスペースを有効に活用することができる。

更に、本実施形態では、付勢部材１９の固定部１９ａは第１の保持部材１４Ａに固定され、付勢力Ｆを発生させている。しかしながら、図５に示される本実施形態の変形例のように、第１の保持部材１４Ａだけでなく、第２の保持部材１４Ｂの各々が付勢部材１９を備えていてもよい。そのように構成することによって、各々の付勢部材１９に求められるバネ力は小さくなり、形状の自由度が高くなる。また、バネ定数を低く抑えることが可能になり、形状誤差による付勢力Ｆのばらつきを低減させることができる。

尚、上記の説明では、摩擦部材１８を介して、２つの駆動部が対向配置されている場合を中心に説明してきたが、対向配置でなくても構わない。たとえば、１つの摩擦部材１８に対して第１の駆動部１０Ａと第２の駆動部１０Ｂが略並列に配置されていた場合においても本発明を適用することが可能である。その場合には、第１の保持部材１４Ａ及び第２の保持部材１４Ｂが、Ｙ方向に延伸した付勢部材１９によって第３の保持部材１７に付勢される構成となる。尚、１つの摩擦部材１８を共有せず、別々の摩擦部材１８に対して相対的に移動する構成でも構わない。

（適用例）
図６は、本発明を適用した適用例としての撮像装置の構成を表している。尚、本説明において、振動波モータ３が撮像装置に搭載された場合について説明するが、本発明を限定するものではない。また、後述の撮像レンズ部１とカメラボディ２が一体となっている撮像装置について説明をするが、撮像レンズ部１は交換可能なレンズであっても構わない。

図６において、撮像レンズ部１とカメラボディ２によって撮像装置の本体が形成されている。撮像レンズ部１の内部において、被駆動部材である合焦レンズ４は振動波モータ３の第３の保持部材１７の連結部（不図示）と連結されており、摩擦部材１８は不図示の固定部を備え、撮像レンズ部１内に固定されている。そして、振動波モータ３を構成する第１の振動子１３Ａ、第２の振動子１３Ｂが移動することにより、合焦レンズ４は光軸６と略平行な方向に移動可能となる。撮像時には合焦レンズ４が光軸６と略平行な方向に移動し、被写体像は撮像素子５の位置で結像し、合焦した像を生成することが可能となる。

以上により、本発明によれば、駆動効率の向上と小型化の両立が可能となる振動波モータ３、及び振動波モータ３を備えた駆動装置を提供することができる。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。

３ 振動波モータ
１３Ａ 第１の振動子
１３Ｂ 第２の振動子
１４Ａ 第１の保持部材
１４Ｂ 第２の保持部材
１７ 第３の保持部材
１８ 摩擦部材
１９ 付勢部材
１９ａ 固定部（一方の端部）
１９ｂ 当接部（他方の端部）
１９ｃ 第１の付勢部
１９ｄ 第２の付勢部

Claims (8)

1. 第１の振動子と、
   第２の振動子と、
   前記第１の振動子及び前記第２の振動子と摩擦接触する摩擦部材と、
   前記第１の振動子を保持する第１の保持部材と、
   前記第２の振動子を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材を保持する第３の保持部材と、
   前記第１の保持部材及び前記第２の保持部材を前記第３の保持部材に対して付勢する付勢部材と、を備え、
   前記第１の振動子及び前記第２の振動子と前記摩擦部材とは相対的に移動し、
   該付勢部材は、前記移動の方向において前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを互いに異なる方向に付勢することを特徴とする振動波モータ。
2. 前記付勢部材は、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材の少なくともどちらか一方に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の振動波モータ。
3. 前記付勢部材は、第１の付勢部と第２の付勢部とで構成され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. 前記付勢部材の一方の端部は、前記第１の保持部材に固定され、前記付勢部材の他方の端部は、前記第２の保持部材に当接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. 前記第１の振動子及び前記第２の振動子は、前記摩擦部材を介して対向配置され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. 前記第１の振動子及び前記第２の振動子は、前記摩擦部材を介して略並列に配置され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。
7. 前記第１の振動子及び前記第２の振動子は、超音波領域の周波数の振動を発生す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. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動波モータを備えた駆動装置。

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