JP2021072759A - Vibration type actuator, camera platform, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動体と接触体を備えた、振動型アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a vibrating actuator including a vibrating body and a contact body.
振動型アクチュエータは低速・大トルクなどの特徴から、例えば一眼レフカメラの撮影レンズにおけるオートフォーカスの駆動用モータとして実用化されており、近年はカメラ以外のさまざまな電子機器への適用も期待されている。例えば、ロボットアームの関節駆動やロボットハンドの回転駆動、監視カメラ等の撮像装置の雲台の回転駆動、画像形成装置の感光体ドラムの回転駆動への振動型アクチュエータの適用が期待されている。 Due to its characteristics such as low speed and large torque, the vibration type actuator has been put into practical use as a motor for driving autofocus in a shooting lens of a single-lens reflex camera, for example, and in recent years, it is expected to be applied to various electronic devices other than cameras. There is. For example, application of a vibrating actuator to joint drive of a robot arm, rotation drive of a robot hand, rotation drive of a pan head of an imaging device such as a surveillance camera, and rotation drive of a photoconductor drum of an image forming device is expected.
このような他用途への適用に向けて、振動型アクチュエータの高出力化と高温環境におけるより安定的な動作が求められている。しかしながら、振動型アクチュエータは温度上昇によって振動体を構成する弾性体と圧電素子の接着部の剥がれや、振動体と接触体の摩擦効率の低下などが発生し、振動型アクチュエータの性能に影響が生じるおそれがある。そのため、振動型アクチュエータの温度を検知し、検知された温度に基づいて振動型アクチュエータを制御し、動作させることが必要となっている。そこで、振動型アクチュエータの振動体に温度センサを取り付け、温度を検知する技術が提案されている(特許文献1、特許文献2参照)。
For application to such other applications, high output of the vibrating actuator and more stable operation in a high temperature environment are required. However, in the vibrating actuator, the performance of the vibrating actuator is affected by the peeling of the adhesive portion between the elastic body and the piezoelectric element constituting the vibrating body and the decrease in the friction efficiency between the vibrating body and the contact body due to the temperature rise. There is a risk. Therefore, it is necessary to detect the temperature of the vibrating actuator and control and operate the vibrating actuator based on the detected temperature. Therefore, a technique has been proposed in which a temperature sensor is attached to a vibrating body of a vibrating actuator to detect the temperature (see
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、円環状の振動体のうち圧電素子が設けられた外周側ではなく、内周側に温度センサが設けられている。振動体の主な発熱源は、振動体の外周側であるため、発熱源から離れた位置である内周側に設けられた温度センサでは振動体の温度上昇を正確には測定できないという課題があった。
However, in the technique described in
また、特許文献2に記載された技術では、振動体の駆動振動の振幅が大きい部分に温度センサが設けられているため、温度センサの配線が振動する。したがって、振動型アクチュエータに異音(鳴き)が発生したり、電気素子としての温度センサの配線が断線したりするという課題があった。 Further, in the technique described in Patent Document 2, since the temperature sensor is provided in the portion where the amplitude of the driving vibration of the vibrating body is large, the wiring of the temperature sensor vibrates. Therefore, there are problems that an abnormal noise (squeal) is generated in the vibration type actuator and the wiring of the temperature sensor as an electric element is broken.
また、上記特許文献1と上記特許文献2に記載された技術では、振動型アクチュエータの組立時に温度センサを取り付ける工程が必要となり、組立が複雑になるという共通の課題があった。
Further, in the techniques described in
そこで、本発明は、異音の発生や電気素子の配線の断線を抑える振動型アクチュエータを提供する。 Therefore, the present invention provides a vibration type actuator that suppresses the generation of abnormal noise and the disconnection of the wiring of the electric element.
上記課題を解決するため、
弾性体および電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
前記電気−機械エネルギー変換素子に接合し、配線部およびランド部を備えたフレキシブルプリント基板と、
前記フレキシブルプリント基板と前記電気−機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた電気素子と、を備え、
前記ランド部は前記電気素子に接続し、前記振動体に生じる進行波の節線に沿った方向に延在する延在部を備え、
前記配線部は前記延在部を介し前記電気素子に接続する振動型アクチュエータを提供する。
To solve the above problems
An elastic body and a vibrating body having an electric-mechanical energy conversion element,
A flexible printed circuit board that is joined to the electric-mechanical energy conversion element and has a wiring portion and a land portion.
The flexible printed circuit board and the electric element provided in the region where the electric-mechanical energy conversion element overlaps are provided.
The land portion is connected to the electric element and includes an extending portion extending in a direction along a node of a traveling wave generated in the vibrating body.
The wiring portion provides a vibrating actuator connected to the electric element via the extending portion.
上記発明により、異音の発生や電気素子の配線の断線を抑える振動型アクチュエータを提供することができる。電気素子が温度センサの場合、より確実な温度検出が可能な振動型アクチュエータを提供できる。 According to the above invention, it is possible to provide a vibration type actuator that suppresses the generation of abnormal noise and the disconnection of the wiring of the electric element. When the electric element is a temperature sensor, it is possible to provide a vibration type actuator capable of more reliable temperature detection.
[実施例1]
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
[Example 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る振動型アクチュエータ10の構成を概略的に示す断面図である。振動型アクチュエータ10における振動体20および接触体30(被駆動体)および加圧機構40等の機械的構成は、例えば特開2017−108615号公報に記載の振動型アクチュエータと機能的には同等である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
本実施形態の振動型アクチュエータは、弾性体および電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、振動体と接する接触体を備えている。加えて、電気−機械エネルギー変換素子に給電するフレキシブルプリント基板と、フレキシブルプリント基板と前記電気−機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた温度検出手段、を備えている。 The vibrating actuator of the present embodiment includes a vibrating body having an elastic body and an electric-mechanical energy conversion element, and a contact body in contact with the vibrating body. In addition, it includes a flexible printed substrate that supplies power to the electric-mechanical energy conversion element, and a temperature detecting means provided in a region where the flexible printed substrate and the electric-mechanical energy conversion element overlap.
図1において、振動型アクチュエータ10は、円環状に形成された振動体20、円環状に形成された接触体30、および加圧機構40を備える。また、振動型アクチュエータ10は、シャフト、ハウジング、ベアリングを備える。
In FIG. 1, the vibrating
「接触体」とは、振動体と接触し、振動体に発生した振動によって、振動体に対して相対移動する部材のことをいう。接触体と振動体の接触は、接触体と振動体の間に他の部材が介在しない直接接触に限られない。接触体と振動体の接触は、振動体に発生した振動によって、接触体が振動体に対して相対移動するならば、接触体と振動体の間に他の部材が介在する間接接触であってもよい。「他の部材」は、接触体及び振動体とは独立した部材(例えば焼結体よりなる高摩擦材)に限られない。「他の部材」は、接触体又は振動体に、メッキや窒化処理などによって形成された表面処理部分であってもよい。 The "contact body" refers to a member that comes into contact with a vibrating body and moves relative to the vibrating body due to the vibration generated in the vibrating body. The contact between the contact body and the vibrating body is not limited to the direct contact in which no other member is interposed between the contact body and the vibrating body. The contact between the contact body and the vibrating body is an indirect contact in which another member intervenes between the contact body and the vibrating body if the contact body moves relative to the vibrating body due to the vibration generated in the vibrating body. May be good. The "other member" is not limited to a member independent of the contact body and the vibrating body (for example, a high friction material made of a sintered body). The "other member" may be a surface-treated portion formed on the contact body or the vibrating body by plating, nitriding treatment, or the like.
振動体20は、弾性体21と、弾性体21に接合された電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子22と、圧電素子22に接合されて圧電素子22に交流電圧である駆動電圧を印加するための給電部材100を有する。この給電部材100に電気素子としての温度検出手段であるサーミスタ120が設けられている。
The vibrating
接触体30は、本体30aおよび接触ばね30bを有する。接触体30の材料としては、ステンレス鋼等の鉄系材料を用いることができるが、接触体30の材料はこれに限らない。
The contact body 30 has a
加圧機構40は制振ゴム41、加圧ばね受け部材42、加圧ばね受けゴム43、加圧ばね44及び加圧ばね固定部材45を有する。振動体20及び接触体30はシャフトを中心軸として同心円状に配置され、シャフトに固定された加圧機構40によってシャフトのスラスト方向に関して互いに加圧接触(摩擦接触)する。具体的には、シャフトに固定された加圧ばね固定部材45によって移動を規制された加圧ばね44が、制振ゴム41、加圧ばね受け部材42及び加圧ばね受けゴム43を介して接触体30をスラスト方向に押圧する。このように構成されることにより、接触体30と振動体20は安定的に接触する。
The pressurizing
図2は、振動体20の構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the vibrating
給電部材100は、円環状の圧電素子22に接合されたフレキシブルプリント基板110と、フレキシブルプリント基板に接続された駆動用コネクタ190を有する。
The
図3は、振動体20の構成を概略的に示す断面図である。図3はサーミスタ120を含む断面であり、図1と同じ断面を示している。該断面における弾性体21、圧電素子22およびフレキシブルプリント基板110の肉部はハッチングで描かれているとともに、紙面に向かって奥行方向に在る弾性体21、圧電素子22およびフレキシブルプリント基板110は線図で示されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the vibrating
図3において、弾性体21は円環状の部材からなり、弾性体21は基底部21aと、基底部21aの内径側には基底部21aを支持するための接続部21bが一体的に形成されている。さらに内径側には弾性体21をハウジングに固定するための取付部21cが一体的に形成されている。弾性体21の材料は適宜選択できるが、本実施の形態では、窒化処理されたステンレス鋼等の鉄系材料を用いる。
In FIG. 3, the
弾性体21の基底部21aの一方の面は接触体30と加圧接触する接触部25であり、基底部21aの他方の面には圧電素子22が接合される。圧電素子22にはフレキシブルプリント基板110が接合される。フレキシブルプリント基板110には振動体20の温度検出手段であるサーミスタ120が実装される。
One surface of the
弾性体21は、取付部21cに設けられた穴とハウジングの穴を螺合されることにより、ハウジングへ固定される。ハウジングはベアリングを備えており、そのベアリングはシャフトを軸支する。
The
振動型アクチュエータ10では、給電部材100に備えられた駆動用コネクタ190とフレキシブルプリント基板110を通して圧電素子22へ交流電圧である駆動電圧を印加することにより、振動体20に駆動振動を励起させる。駆動振動の態様は圧電素子22が有する複数の電極の数や配置形態に依存するが、励起される駆動振動が振動体10の周方向に進むn次(本実施形態ではn=9)の進行波となるように、圧電素子22が設計される。なお、n次の駆動振動とは基底部21aの周方向における波数がn個となる曲げ振動である。圧電素子22に発生した駆動振動は振動体20の基底部21aへ伝達され、接触部25に生じた進行波によって、接触体30をシャフト回りの周方向へ駆動する。すなわち、接触体30は振動体20と同心を保ったまま、相対的に回転運動する。接触体30に発生した回転力は加圧機構40とシャフトを通して外部へ出力される。
In the
振動型アクチュエータ10では、給電部材100に備えられた駆動用コネクタ190とフレキシブルプリント基板110を通して圧電素子22へ交流電圧である駆動電圧を印加することにより、振動体20に駆動振動を励起させる。駆動振動の態様は圧電素子22が有する複数の電極の数や配置形態に依存するが、励起される駆動振動が振動体10の周方向に進むn次(本実施形態ではn=9)の進行波となるように、圧電素子22が設計される。なお、n次の駆動振動とは基底部21aの周方向における波数がn個となる曲げ振動である。圧電素子22に発生した駆動振動は振動体20の基底部21aへ伝達され、接触部25に生じた進行波によって、接触体30をシャフト回りの周方向へ駆動する。すなわち、接触体30は振動体20と同心を保ったまま、相対的に回転運動する。接触体30に発生した回転力は加圧機構40とシャフトを通して外部へ出力される。
In the
図1に描かれている本実施形態の振動型アクチュエータ10は、例えばハウジングを所望の部材に固定し、シャフトの下方に末広がりに構成されているフランジ面にカメラ等の可動対象を固定することで、可動対象を自由に回転駆動させることができる。他方で、シャフトを固定してハウジングを回転駆動させることも可能である。
In the vibrating
図4は、振動体20に励起される駆動振動の変形の様態を説明するための図である。なお、図4では、振動体20において励起される駆動振動の変位に対する理解を容易にするために、変位を実際よりも誇張している。給電部材500は不図示である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a mode of deformation of the drive vibration excited by the vibrating
図5は、フレキシブルプリント基板110の構成を概略的に示す図である。フレキシブルプリント基板110は積層構造である。フレキシブルプリント基板は、ベースフィルムと配線のみ表示し、カバーフィルムは不図示とする。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the flexible printed
本実施形態の振動型アクチュエータにおいては、フレキシブルプリント基板は、電気−機械エネルギー変換素子と連結する第1の端子部および第1の配線部を有している。加えて、第1の端子部および第1の配線部とは別に設けられ、温度検出手段と連結する第2の端子部および第2の配線部を有している。 In the vibration type actuator of the present embodiment, the flexible printed circuit board has a first terminal portion and a first wiring portion that are connected to the electric-mechanical energy conversion element. In addition, it is provided separately from the first terminal portion and the first wiring portion, and has a second terminal portion and a second wiring portion that are connected to the temperature detecting means.
フレキシブルプリント基板110は、柔軟な樹脂で形成された平面的な基材に設けられた配線と端子を備えている。フレキシブルプリント基板の樹脂部分における、圧電素子が接合する接合面と、接合面と対向する反対側の面と、その両面の間の部位を含む樹脂部分を接合部と以下では呼称する。
The flexible printed
フレキシブルプリント基板110と圧電素子が重なる領域では、両者が隣接しているため、その温度はほぼ圧電素子と同等であることが本願発明者の検討の末に分かった。
In the region where the flexible printed
「重なる領域」とは二つの部材の互いの接平面に垂直な方向から、両者の前記接平面の正射影が重なる領域を示す。直接接触している接平面を示すのみならず、当該接平面に対向する面にある領域も含むものとする。 The "overlapping region" refers to a region in which the orthogonal projections of the two members overlap each other from the direction perpendicular to the tangent planes of the two members. It shall not only indicate the tangent plane in direct contact, but also include the region on the plane facing the tangent plane.
加えて、フレキシブルプリント基板110と接着された振動体20の基底部21aの温度は熱源となる接触部25の温度ともほぼ同等であることも分かった。
In addition, it was also found that the temperature of the
以上のことを踏まえ、フレキシブルプリント基板110は本実施形態においては以下のように構成される。
Based on the above, the flexible printed
フレキシブルプリント基板110は、圧電素子22と接着により接合される接合部110aと、駆動用コネクタ190を取り付ける第1の端子部110cを備える。加えて、接合部110aと第1の端子部110cの間に位置する中継部110bと、第1の端子部110cの一部から張り出した第2の端子部110dを備える。
The flexible printed
フレキシブルプリント基板110の接合部110aには電気素子としてのサーミスタ120が実装される。圧電素子22に設けられた電極パターンと、圧電素子22の外形を図中の破線で表す。圧電素子22の電極は、周方向に駆動振動の次数nの4倍の数(本実施形態では9×4=36個)に分割され、1つの電極の周方向の大きさは駆動振動の周方向波長のおよそ4分の1となっている。
A
第1の端子部110cは、駆動用コネクタ190を電気的に接続する駆動用端子130を備える。駆動用端子130は、駆動振動を励起するための駆動電圧を印加する電圧印加端子と、GND端子を備える。GND端子は、ハウジングを経由し、弾性体21に接続される。
The first
電圧印加端子は、接合部110aと中継部110bと第1の端子部110cに形成された駆動用配線131を通して、円周状に配置された複数の圧電素子の電極22aに接続される。電圧印加端子に接続された圧電素子の電極22aと、GND端子に接続された弾性体21を介して圧電素子22の厚み方向に電界をかけることで振動体20に駆動振動を発生させる。
The voltage application terminal is connected to the
図6は、図5におけるフレキシブルプリント基板110の一部を拡大した図である。サーミスタ120は、フレキシブルプリント基板110と圧電素子22が重なる領域である接合部110aに設けられている。サーミスタ120は、フレキシブルプリント基板に設けられたランド部としてのサーミスタ用ランド135に、はんだからなる固定部によって導通可能に固定される。サーミスタ用ランド135は、サーミスタ用配線134と、第2の端子部110dの先端に設けられたサーミスタ用端子133を経由し、不図示の温度検出回路に接続される。
FIG. 6 is an enlarged view of a part of the flexible printed
サーミスタ用端子133はフレキシブルフラットケーブル(FFC)で構成されている。なお、サーミスタ120とサーミスタ用配線134は、駆動用配線131等の振動体20の駆動振動を励起するための配線とは絶縁されている。
The
本実施形態の振動型アクチュエータは接触体、弾性体、圧電素子、およびフレキシブルプリント基板の順に配されている。 The vibrating actuator of this embodiment is arranged in the order of a contact body, an elastic body, a piezoelectric element, and a flexible printed circuit board.
図7は、サーミスタ120とサーミスタ用ランド135とサーミスタ用配線134を説明する図である。振動体20の駆動振動は、弾性体21の基底部21aの周方向における波数がn個となる曲げ振動であり、進行波が周方向に進行する。したがって、駆動振動波の節線は円環状の基底部21aの放射方向に沿ったものとなる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the
図14は振動体20に発生する駆動振動と電気素子としてのサーミスタ120を概略的に示す図である。駆動振動の振幅とサーミス120の振幅は、説明の為に実際の寸法よりも拡大している。駆動振動は紙面水平方向の左向きに進行する進行波であり、時間的に図14の(a)(b)(c)(d)の順に推移する。駆動振動の節線が延在する方向である節線方向は紙面垂直方向であり、駆動振動の節線方向に沿った接触線148で大きな繰り返し応力が発生する。
FIG. 14 is a diagram schematically showing the driving vibration generated in the vibrating
図7に戻る。サーミスタ用ランド135は領域S1を有し、領域S1に内在する領域S2の一部、および領域S3を有している。
Return to FIG. The
点線の領域S1はサーミスタ用ランドの領域を示しサーミスタ用配線134と通電可能に接続している。点線の領域S2はサーミスタ用ランド135とサーミスタ120の底面が重なる領域を含み、領域S3は延在部135aの領域を表す。延在部135aは領域S2から駆動振動の節線に沿った方向に延在したサーミスタ用ランドの一部を示す。
The dotted line area S1 indicates the area of the thermistor land and is connected to the
サーミスタ用ランド135は、サーミスタ用ランド135とサーミスタ120が重なる領域(S2の一部)に対して、駆動振動の節線に沿った方向(本実施形態では放射方向)に延在した延在部135a(S3)を備える。サーミスタ用配線134は延在部135aを介してサーミスタ120と電気的に接続している。
The
振動体20の駆動振動に倣って、フレキシブルプリント基板110も振動する。サーミスタ用ランド135とサーミスタ120の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線135cで大きな繰り返し応力が発生し、薄膜であるサーミスタ用ランド135が断線しやすい。本実施形態の構成では、サーミスタ用ランド135の一部である駆動振動の節線に沿った接触線135cが断線しても、延在部135aを介してサーミスタ120とサーミスタ用配線135が導通を確保することができる。
The flexible printed
また、サーミスタ用ランド135の断線は、サーミスタ120との接触線だけでなく、サーミスタ120を固定ための通電するとともに固定部でもあるはんだとの接触線で発生する可能性がある。サーミスタ用ランド135とはんだの角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線では大きな繰り返し応力が発生し、薄膜であるサーミスタ用ランド135が断線する場合がある。そのため、延在部135aは、サーミスタ120をサーミスタ用ランド135に導通して固定するためのはんだ(固定部)よりも駆動振動の節線に沿った方向にさらに延在しているとより好ましい。
Further, the disconnection of the
図8は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。図8に示すように、本実施形態のサーミスタ用ランド137に穴137bが設けられ、矩形状のサーミスタ120の隅部と穴137bが投影面上で重なるように構成することが好ましい。サーミスタ用ランド137とサーミスタ120の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線137cで発生するランド上のき裂の進展を穴137bで止めることができる。これにより、サーミスタ120とサーミスタ用配線136の導通が延在部137aを介して確保される。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 8, it is preferable that the
図9は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。図9に示すように、サーミスタ用ランド139は駆動振動の節線方向に延在した延在部139aを備えていれば、同様の効果を得ることができる。サーミスタ用ランド139とサーミスタ120の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線139cで断線したとしても、サーミスタ120とサーミスタ用配線138の導通が延在部139cを介して確保される。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 9, if the
図10は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。本実施形態では、サーミスタ120の長手方向が、駆動振動の節線方向と一致するようにサーミスタ120が配置されているが、これに限定されない。サーミスタ120と駆動振動の節線方向の位置関係、角度は自由に選択することができる。図10に示すように、サーミスタ120の短手方向が、駆動振動の節線方向と一致するように配置されていても良い。サーミスタ用ランド141とサーミスタ120の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線141cで断線したとしても、サーミスタ120とサーミスタ用配線140の導通が延在部141cを介して確保される。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a modification of the present embodiment. In the present embodiment, the
本実施形態のサーミスタ用ランドの延在部の領域(S3)の面積は、サーミスタ用ランドがサーミスタ120と重なる領域の投影面積の1.5倍以上あることが好ましい。さらには、サーミスタ用ランドの延在部の面積は、サーミスタ用ランドがサーミスタ120とはんだ等の固定部と重なる領域の投影面積の1.5倍以上あることが好ましい。サーミスタ用ランドの断線防止に対する効果をさらに向上させることができる。
The area of the extending portion (S3) of the thermistor land of the present embodiment is preferably 1.5 times or more the projected area of the region where the thermistor land overlaps with the
本実施形態では矩形のサーミスタ用ランドを説明したが、これに限定されない。サーミスタ用ランドの形状は、円形や半円形など自由に選択することができる。駆動振動の節線方向に延在する延在部を備えていればよい。本実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, a rectangular thermistor land has been described, but the present invention is not limited to this. The shape of the thermistor land can be freely selected from a circular shape and a semi-circular shape. It suffices to provide an extending portion extending in the node direction of the driving vibration. The same effect as that of this embodiment can be obtained.
本実施形態により得られる効果を説明する。振動型アクチュエータ10の振動体20の駆動時の発熱源は、弾性体21の基底部21aと圧電素子22の振動による損失と、弾性体21と接触体30の摩擦接触による摩擦による損失である。駆動時には振動体20の基底部21a近傍の温度が最も上昇する。過度な昇温は、圧電素子22の性能、振動体20の振動特性、振動体20と接触体30との摩擦特性に変化を生じさせるおそれがある。加えて、弾性体21と圧電素子22の接着剥がれ、圧電素子22とフレキシブルプリント基板110の接着剥がれを引き起こすおそれがある。
The effect obtained by this embodiment will be described. The heat generating source when the vibrating
上述したように、圧電素子22とフレキシブルプリント基板110の接合部110aの温度は基底部21aとほぼ同じ温度である。そのため、フレキシブルプリント基板110の接合部110aにサーミスタ120を設けて温度測定することで振動体20の高温部の温度測定が可能となる。
As described above, the temperature of the
本実施形態では、フレキシブルプリント基板110の駆動用配線131が設けられた中継部110bにサーミスタ用配線134を通している。そのため、サーミスタ用配線をフレキシブルプリント基板とは別に設ける従来の方式と異なり、サーミスタ用配線に関わる部品数を低減することができる。したがって、振動型アクチュエータ10の駆動時の配線に起因する異音(鳴き)の発生を低減することが可能となる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、振動型アクチュエータ10の圧電素子22に接着されたフレキシブルプリント基板110にサーミスタ120を実装している。そのため、振動体20の製造工程でサーミスタ120を個別に振動体20に取り付ける工程がなくなり、組立工程を簡略化することが可能となる。
In this embodiment, the
本実施形態では、圧電素子22に印加する駆動電圧のGND端子を、ハウジングを介して弾性体21に接続したが、この方法に限定されない。ハウジングを介せず、弾性体21がGND端子に接続され、電気的に接地されていればよい。
In the present embodiment, the GND terminal of the drive voltage applied to the
本実施形態では、温度検出部としてサーミスタ120を用いたが、これに限定されない。温度測定が可能な素子であれば良く、熱電対、測温抵抗体、IC温度センサ等が挙げられる。さらには、温度検出用の素子としてサーミスタを挙げたが、それ以外にも抵抗、コンデンサ、コイルなどの電気素子であってもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、圧電素子22に給電するフレキシブルプリント基板110にサーミスタ120を実装した構成としたが、これに限定されない。圧電素子22に給電するフレキシブルプリント基板110とは別の第2のフレキシブルプリント基板を圧電素子22に接合し、第2のフレキシブルプリント基板にサーミスタ120を実装しても良い。
In the present embodiment, the
本実施形態では、振動体20に励起される進行波である駆動振動によって、円環状の接触体30を相対的に移動させる振動型アクチュエータ10を説明したが、これに限定されない。本実施形態の振動型アクチュエータは、振動体20に励起される進行波である駆動振動によって、表面に付着したゴミを移動させて除去するダストクリーニングデバイスや、部品を搬送するパーツフィーダに利用することもできる。
In the present embodiment, the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2の実施の形態に係る振動型駆動装置について説明する。第2の実施の形態は、その構成、作用が上述した第1の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
<Second Embodiment>
Next, the vibration type drive device according to the second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration and operation of the second embodiment are basically the same as those of the first embodiment described above, the description of the overlapping configuration and operation is omitted, and the different configurations and operations are described below. Give an explanation.
図11は、サーミスタ120とサーミスタ用ランド143とサーミスタ用配線142を説明する図である。サーミスタ用配線142は、サーミスタ用ランド143を介してサーミスタ120と電気的に接続している。振動体20の駆動振動は、基底部21aの周方向における波数がn個となる曲げ振動である。したがって、駆動振動の節線に沿った方向は円環状の基底部21aの放射方向となる。サーミスタ用配線142は、サーミスタ用ランド143に接続する引出部142aを備え、引出部142aは、サーミスタ用ランド143から駆動振動の節線に沿った方向(本実施形態では放射方向)に引き出されている。
FIG. 11 is a diagram illustrating the
引出部142aの線幅は、サーミスタ用ランド143の駆動振動の節線方向に垂直な方向の幅よりも小さく、サーミスタ用配線142の一部である。したがって、サーミスタ用配線142と引出部142aは一直線上であっても良い。
The line width of the lead-out
振動体20の駆動振動に倣って、フレキシブルプリント基板110も振動する。サーミスタ用ランド143とサーミスタ120の角部の接触線のうち、駆動振動の節線に沿った接触線141cでは大きな繰り返し応力が発生し、薄膜であるサーミスタ用ランド143が断線するリスクが高い。本実施形態の構成では、サーミスタ用ランド143の一部である駆動振動の節線に沿った接触線141cが断線しても導通が確保できる。すなわち、駆動振動の節線方向に沿った方向に引き出された引出部142aを介してサーミスタ120とサーミスタ用配線142の導通を確保することができる。
The flexible printed
図12は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。本実施形態では、駆動振動の節線方向に対して平行な引出部142aを備える形態を示したが、これに限定されない。図12に示すように、引出部144aは駆動振動の節線方向に対する角度が90°以外であればよい。本変形例の構成では、サーミスタ用ランド145の一部である駆動振動の節線に沿った接触線145cが断線しても導通が確保できる。すなわち、駆動振動の節線方向に沿った方向に引き出された引出部144aを介してサーミスタ120とサーミスタ用配線144の導通を確保することができる。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a modification of the present embodiment. In the present embodiment, a mode is shown in which a
図13は、本実施形態の変形例の一例を示す図である。本実施形態では、サーミスタ用ランド143から駆動振動の節線方向に引き出された引出部142aを備える形態を示したが、これに限定されない。図13に示すように、サーミスタ用ランド147から駆動振動の節線方向に引き出された第1の引出部146aに加えて、駆動振動の節線方向に垂直な方向に引き出された第2の引出部146bを備えても良い。本実施形態と同様の効果を得ることができる。さらには、第3、第4の引出部を備えても良い。サーミスタ用配線の断線によるサーミスタ120の導通不良のリスクをさらに低減することができる。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a modification of the present embodiment. In the present embodiment, a form including a
本実施形態では、サーミスタ120の長手方向が、駆動振動の節線方向と一致するようにサーミスタ120が配置されている、これに限定されない。サーミスタ120と駆動振動の節線方向の位置関係、角度は自由に選択することができる。本実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では矩形のサーミスタ用ランドを説明したが、これに限定されない。サーミスタ用ランドの形状は、円形や半円形など自由に選択することができる。駆動振動の節線方向にサーミスタ用配線の引出部を備えていればよい。本実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, a rectangular thermistor land has been described, but the present invention is not limited to this. The shape of the thermistor land can be freely selected from a circular shape and a semi-circular shape. It suffices to provide a lead-out portion of the thermistor wiring in the nodal direction of the drive vibration. The same effect as that of this embodiment can be obtained.
本実施形態により得られる効果を説明する。振動型アクチュエータ10の振動体20の駆動時の発熱源は、弾性体21の基底部21aと圧電素子22の振動による損失と、弾性体21と接触体30の摩擦接触による摩擦による損失である。駆動時には振動体20の基底部21a近傍の温度が最も上昇する。過度な昇温は、圧電素子22の性能、振動体20の振動特性、振動体20と接触体30との摩擦特性に変化を生じさせるおそれがある。加えて、弾性体21と圧電素子22の接着剥がれ、圧電素子22とフレキシブルプリント基板110の接着剥がれを引き起こすおそれがある。
The effect obtained by this embodiment will be described. The heat generating source when the vibrating
上述したように、圧電素子22とフレキシブルプリント基板110の接合部110aの温度は基底部21aとほぼ同じ温度である。そのため、フレキシブルプリント基板110の接合部110aにサーミスタ120を設けて温度測定することで振動体20の高温部の温度測定が可能となる。
As described above, the temperature of the
本実施形態では、フレキシブルプリント基板110の駆動用配線131が設けられた中継部110bにサーミスタ用配線134を通している。そのため、サーミスタ用配線をフレキシブルプリント基板とは別に設ける従来の方式と異なり、サーミスタ用配線に関わる部品数を低減することができる。したがって、振動型アクチュエータ10の駆動時の配線に起因する異音(鳴き)の発生を低減することが可能となる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、振動型アクチュエータ10の圧電素子22に接着されたフレキシブルプリント基板110にサーミスタ120を実装している。そのため、振動体20の製造工程でサーミスタ120を個別に振動体20に取り付ける工程がなくなり、組立工程を簡略化することが可能となる。
In this embodiment, the
本実施形態では、圧電素子22に印加する駆動電圧のGND端子を、ハウジングを介して弾性体21に接続したが、この方法に限定されない。ハウジングを介せず、弾性体21がGND端子に接続され、電気的に接地されていればよい。
In the present embodiment, the GND terminal of the drive voltage applied to the
本実施形態では、温度検出部としてサーミスタ120を用いたが、これに限定されない。温度検出が可能な素子であれば良く、熱電対、測温抵抗体、IC温度センサ等が挙げられる。さらには、温度検出部以外の抵抗、コンデンサ、コイルなどの電気素子であってもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、圧電素子22に給電するフレキシブルプリント基板110にサーミスタ120を実装した構成としたが、これに限定されない。圧電素子22に給電するフレキシブルプリント基板110とは別の第2のフレキシブルプリント基板を圧電素子22に接合し、第2のフレキシブルプリント基板にサーミスタ120を実装しても良い。
In the present embodiment, the
本実施形態では、振動体20に励起される進行波である駆動振動によって、円環状の接触体30を相対的に移動させる振動型アクチュエータ10を説明したが、これに限定されない。本実施形態の振動型アクチュエータは、振動体20に励起される進行波である駆動振動によって、表面に付着したゴミを移動させて除去するダストクリーニングデバイスや、部品を搬送するパーツフィーダに利用することもできる。
In the present embodiment, the
<第3実施形態>
第3実施形態では、第1実施形態で説明した振動型アクチュエータ10を備える装置の一例としての監視カメラ等の撮像装置の雲台の構成について説明する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, the configuration of a pan head of an imaging device such as a surveillance camera as an example of the device including the
本実施形態では、回転台と、回転台に設けられた振動型アクチュエータを備える雲台を以下説明する。 In the present embodiment, a pan head and a pan head including a vibrating actuator provided on the rotary table will be described below.
図15は、雲台800と、雲台800に搭載された撮像装置840の構成を概略的に示す図である。雲台800は、ベース820と、2つの振動型アクチュエータ870、880を備えるヘッド810と、撮像装置840を固定するためのLアングル830を備える。パン軸に設けられた振動型アクチュエータ880は、ヘッド810とLアングル830と撮像装置840を、ベース820に対してパン軸まわりに回転させるためのアクチュエータである。また、チルト軸に設けられた振動型アクチュエータ870は、Lアングル830と撮像装置840を、ヘッド810に対してチルト軸まわりに回転させるためのアクチュエータである。
FIG. 15 is a diagram schematically showing the configuration of the
雲台800に2つの振動型アクチュエータ870、880を用いることにより、撮像装置840の向きを高速、高応答、静粛、高精度に変える事が可能となる。また、振動型アクチュエータは無通電時でも高い保持トルクを持つため、撮像装置840のチルト軸まわりの重心ずれがあっても振動型アクチュエータの電力を消費することなく撮像装置40の向きを維持することができる。
By using two
その他、本発明の利用者が所望する部材と、その部材に設けられた振動型アクチュエータを備える電子機器を提供することができる。 In addition, it is possible to provide a member desired by the user of the present invention and an electronic device including a vibrating actuator provided on the member.
10 振動型アクチュエータ
20 振動体
21 弾性体
22 圧電素子
100 給電部材
110 フレキシブルプリント基板
110a 接合部
110b 中継部
110c 第1の端子部
110d 第2の端子部
120 サーミスタ
130 駆動用端子
131 駆動用配線
133 サーミスタ用端子
134,136,138,140,142,144,146 サーミスタ用配線
135,137,139,141,143,145,147 サーミスタ用ランド
135a,137a,139a,141a 延在部
137b 穴
142a,144a 引出部
146a 第一の引出部
146b 第二の引出部
10 Vibrating
Claims (10)
前記電気−機械エネルギー変換素子に接合し、配線部およびランド部を備えたフレキシブルプリント基板と、
前記フレキシブルプリント基板と前記電気−機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた電気素子と、を備える振動体であって、
前記ランド部は前記電気素子に接続し、前記振動体に生じる進行波の節線に沿った方向に延在する延在部を備え、
前記配線部は前記延在部を介し前記電気素子に接続する振動型アクチュエータ。 An elastic body and a vibrating body having an electric-mechanical energy conversion element,
A flexible printed circuit board that is joined to the electric-mechanical energy conversion element and has a wiring portion and a land portion.
A vibrating body including the flexible printed circuit board and an electric element provided in a region where the electric-mechanical energy conversion element overlaps.
The land portion is connected to the electric element and includes an extending portion extending in a direction along a node of a traveling wave generated in the vibrating body.
The wiring portion is a vibration type actuator connected to the electric element via the extending portion.
前記電気−機械エネルギー変換素子に接合し、配線部およびランド部を備えたフレキシブルプリント基板と、
前記フレキシブルプリント基板と前記電気−機械エネルギー変換素子が重なる領域に設けられた電気素子と、を備え、
前記配線部における前記ランド部と接する引出部は、前記振動体に生じる進行波の節線に沿った方向に引き出されている振動型アクチュエータ。 An elastic body and a vibrating body having an electric-mechanical energy conversion element,
A flexible printed circuit board that is joined to the electric-mechanical energy conversion element and has a wiring portion and a land portion.
The flexible printed circuit board and the electric element provided in the region where the electric-mechanical energy conversion element overlaps are provided.
The extraction portion of the wiring portion in contact with the land portion is a vibrating actuator that is drawn out in a direction along a node line of a traveling wave generated in the vibrating body.
前記延在部は前記固定部よりも前記節線に沿った方向にさらに延在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。 Further having a fixing portion for fixing the electric element and the land portion so as to be energized,
The vibrating actuator according to claim 1, wherein the extending portion extends further in a direction along the node line than the fixed portion.
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