JP2024073995A - 振動型アクチュエータと、振動型アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は薄型化のために振動体の突起高さを小さくした場合であっても歩留まりよく製造可能な振動型アクチュエータを提供する。【解決手段】 本発明の振動型アクチュエータは、矩形状の弾性体と電気機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、弾性体に接触する接触体と、を備え、振動体の振動により接触体と振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、矩形状の弾性体の２つの長辺のそれぞれに設けられ、長手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第１の延出部と、矩形状の弾性体の２つの短辺のそれぞれに設けられ、短手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第２の延出部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】 図１１

Description

本発明は、振動体に接触体を加圧接触させ摩擦駆動するいわゆる振動型アクチュエータに関するものである。

振動型アクチュエータは、弾性体と弾性体に接着された圧電素子等の電気－機械エネルギー変換素子とから構成された振動体と、振動体に加圧接触する接触体を有する。振動型アクチュエータは、振動体に励起された振動の駆動力によって生じる摩擦を利用して接触体を相対移動させる振動波モータとして利用されている。振動型アクチュエータとして例えばリニア駆動を行うリニアタイプの振動型アクチュエータがある。

リニア型タイプの振動型アクチュエータは、例えば矩形の振動体の表面に突起が設けられており、接触体と突起とを加圧接触させ、電気－機械エネルギー変換素子に所定の交流電圧を印可することによって駆動する。表面の突起の先端に楕円運動もしくは円運動を生じさせることで接触体と振動体とが相対的に移動する。接触体が突起から摩擦駆動力を受けることで前述の突起先端に生じた楕円運動もしくは円運動により振動体と接触体を相対的に移動させることができる。

ここで、このような振動型アクチュエータにおいて突起の先端に楕円運動もしくは円運動を生じさせる方法について説明する。

図１９は振動体の二つの屈曲振動モードを表した図であり、振動体は弾性体５０４と突起部５０６とで構成され、電気－機械エネルギー変換素子である圧電素子５０５が接着されている。

図１９（ａ）における振動モードは、二つの屈曲振動モードのうち一方の屈曲振動モード（Ａモードとする）を表している。このＡモードは、矩形の振動体５０１の長辺方向（矢印Ｘ方向）における二次の屈曲運動であり、短辺方向（矢印Ｙ方向）と平行な３本の節線を有している。

ここで、突起部５０６はＡモードの振動で節となる位置の近傍に配置されており、Ａモードの振動により矢印Ｘ方向で往復運動を行う。

また、図１９（ｂ）に示す振動モードは二つの屈曲振動モードの内他方の屈曲振動モード（Ｂモードと呼ぶ）を表している。このＢモードは、矩形の振動体５０１の短辺方向（矢印Ｙ方向）における一次の屈曲振動であり、長辺方向（矢印Ｘ方向）と平行な２本の節線を有している。

ここで、Ａモードにおける節線とＢモードにおける節線は、ＸＹ平面内において略直交するように形成されている。

また、突起部５０６はＢモードの振動で腹となる位置の近傍に配置されており、Ｂモードの振動により矢印Ｚ方向に往復運動を行う。

上述したＡモードとＢモードの振動を所定の位相差で発生させることにより、突起部５０６の先端に楕円運動を発生させ、図１９（ａ）の矢印Ｘ方向の駆動力を与えることができる。圧電素子５０５には不図示のフレキシブルプリント基板が接着されており、フレキシブルプリント基板から圧電素子５０５に交流電圧を印加することで二つの屈曲振動モードを発生させることができる。

以上説明したように、本件の振動型アクチュエータは、楕円運動を起こすためにＡモードとＢモードとを組み合わせている。このとき、Ａモードを励振するときの固有振動数ｆ_ＡとＢモードを励振するときの固有振動数ｆ_Ｂとの差Δｆ（Δｆ＝ｆ_Ａ－ｆ_Ｂ）を所定の範囲に収めることが安定した駆動のために重要であるが、加工誤差等の影響でΔｆが所定の範囲から外れてしまう虞がある。また、Δｆの個体差が大きいと振動型アクチュエータの駆動方法によっては駆動方法を個々の振動型アクチュエータに合わせないと性能が発揮できず、同一の駆動方法で駆動させたい場合に影響が出る虞がある。

各モードの固有振動数を調整する手段として例えば特開２０１９－１８７０９３公報では突起部の一部を加工することにより固有振動数に起因するΔｆのばらつきを所定の範囲に収める方法が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載された方法では突起自体に加工を施すため、突起にある程度の高さが必要であり、振動型アクチュエータを小型化するために振動体の突起高さを小さくしていくとΔｆを調整するための加工が困難になる。

特開２０１９－１８７０９３

本発明は薄型化のために振動体の突起高さを小さくした場合であっても歩留まりよく製造可能な振動型アクチュエータを提供するものである。

本発明の振動型アクチュエータは、矩形状の弾性体と電気機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、
前記弾性体に接触する接触体と、を備え、
前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、
前記矩形状の弾性体の２つの長辺のそれぞれに設けられ、長手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第１の延出部と、
前記矩形状の弾性体の２つの短辺のそれぞれに設けられ、短手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第２の延出部と、を備えている。

振動体の加圧方向と垂直な平面内に延伸した延出部を加工し延出長さを変えることにより振動型アクチュエータの固有振動数やΔｆを調整することが可能となる。

図１は、本発明の実施例１における振動型アクチュエータを分解した構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施例１における振動型アクチュエータの構成を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施例１における振動体である。 図４は、本発明の実施例１における振動体を保持する方法を説明する図である。 図５は、本発明の実施例１における振動体の２つの固有振動モードをＦＥＭ解析したときの変形を示す図である。 図６は、本発明の実施例１における振動体の延出部の長さと固有振動数およびΔｆとの関係の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施例１における延出部の加工フローの一例を説明する図である。 図８は、本発明の実施例１と類似の振動型アクチュエータの構成を示す斜視図である。 図９は、本発明の第１の実施例と類似の振動体の延出部の長さと固有振動数およびΔｆとの関係の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施例２における振動体の保持方法を説明する図である。 図１１は、本発明の実施例２における振動体の構成を説明する図である。 図１２は、本発明の実施例２における振動体のその他の保持方法を説明する図である。 図１３は、本発明の実施例２における振動体のその他の構成を説明する図である。 図１４は、本発明の実施例２における振動体の延出部の長さと固有振動数およびΔｆとの関係の一例を示す図である。 図１５は、本発明の実施例２における延出部の加工フローの一例を説明する図である。 図１６は、本発明の実施例１ないし２における振動型アクチュエータを複数用いた構成を説明する図である。 図１７は、本発明の実施例１ないし２における振動型アクチュエータを光学機器に搭載する例である。 図１８は、本発明の実施例１ないし２における振動型アクチュエータをマニピュレータに搭載する例である。 図１９は、本発明における振動体の駆動原理を説明する図である。

本発明にかかる振動型アクチュエータの一例は、矩形状の弾性体と電気機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、前記弾性体に接触する接触体と、を備え、前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータである。さらには前記矩形状の弾性体の２つの長辺のそれぞれに設けられ、長手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第１の延出部と、加えて、前記矩形状の弾性体の２つの短辺のそれぞれに設けられ、短手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第２の延出部と、を備えるものである。

以下図面を用いて詳細に説明する。

また、以下で説明する「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。

図１に本発明の第１の実施例における振動型アクチュエータ１の分解斜視図を示す。また、図２は組み立てた状態の斜視図である。説明の便宜上、図１に示すように互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義する。後述するように、Ｘ方向は接触体の長手方向と平行な方向である。Ｚ方向は接触体における振動体との摩擦摺動面と直交する方向である。Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向と直交する方向である。

複数の突起３１が設けられた矩形状の弾性体３と、電気機械エネルギー変換素子である圧電素子４がＸＹ平面上に広がる矩形状の弾性体３が備えるＺ軸方向に延出する突起３１が設けられた面と対向する面に接着剤などで固定され、振動体２を構成している。さらに、圧電素子４には、弾性体３と対面する側と反対側に給電のためのフレキシブルプリント基板５が固定されている。フレキシブルプリント基板５の固定はＺ方向のみへ通電を可能にする異方性導電ペーストや異方性導電フィルムで行うことが好適である。

弾性体３は振動の減衰が小さい材料が好ましく、例えばステンレス鋼やセラミック等を用いる。また本実施例の振動型アクチュエータをＭＲＩ装置など強磁場環境下でも駆動させるため、弾性体を非磁性材料から構成することができる。非磁性材料とは磁場環境下において、振動型アクチュエータが吸着されることで駆動特性が阻害されないよう、磁場に対する吸着力が小さくなる素材である。具体的な非磁性材料として、オーステナイト系ステンレス鋼、真鍮、リン青銅、アルミニウム合金、セラミックスが挙げられる。

弾性体３の製造に関してはプレス成型や切削などで突起３１を一体で設けてもよいし、突起３１を別体で製造し、後から弾性体３に溶接や接着等で固定することも可能である。

圧電素子４は、圧電材料として例えばチタン酸ジルコン酸鉛を用いる。また、チタン酸バリウム等の鉛を含有しない圧電材料を主成分としたものでもよい。鉛を含有しないとは、鉛の含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを指す。圧電素子４は圧電材料と電極から構成されており、例えば板状の圧電材料の両面には不図示の電極パターンが形成されており、フレキシブルプリント基板５からの給電が行われる。

振動体２は振動体保持台６（振動体保持部）に接着や溶接等の手段により保持されている。さらに、振動体２は振動減衰部材８と加圧伝達部材９とを備えた加圧部材７を介して、付勢部材１０によりＺ方向への加圧力が振動体２に与えられた状態となっている。振動減衰部材８としてはフェルト等を用いることができる。これにより、振動体２は所定の加圧力で接触体１３に接した状態となる。このとき、加圧部材７は振動体保持台６に設けられた貫通部を通して振動体２のみに接触しているため、付勢部材１０で生じる加圧力は振動体保持台６には伝わらないように構成することができる。

接触体１３は接触体保持部材１２で保持された状態となっており移動体１４を構成している。移動体１４とボールレール１６－１、１６－２とで転動球１５－１、１５－２、１５－３を挟み込んでいる。これにより、接触体保持部材１２及びボールレール１６－１、１６－２に設けられたＸ軸方向に延伸した溝を転動球１５－１、１５－２、１５－３が転がるため、接触体１３は移動体１４の一部として振動体２に対してＸ方向に滑らかに移動可能となっている。

ここで、本発明の振動体２の詳細な構成について説明する。

図３は本発明の実施例１における振動体２をＺ軸方向で正の位置から負の位置へ向けて見込む図であり、弾性体３が主に描かれている。弾性体３はＸＹ平面内においてＸ方向に延伸する４本の第２の延出部３－５、３－６、３－７、３－８及びＹ方向に延伸する４本の第１の延出部３－１、３－２、３－３、３－４が設けられている。さらに、Ｘ方向に延伸する第２の延出部３－５、３－６の先端には保持部３－９が、第２の延出部３－７、３－８の先端には保持部３－１０が設けられている。図４に示すように保持部３－１０には穴部３－１１が設けられており、振動体保持台６に設けられた突起部６－１と嵌合することで振動体２を保持している。すなわち、第２の延出部３－５、３－６、３－７、３－８は振動体２を保持する機能を有している。このように弾性体３はＸＹ平面にて、Ｘ軸方向に長く、Ｙ方向に短い、概ね矩形状である。

図５は、振動体２に発生させた互いに異なるＡモードとＢモードのそれぞれの振動モードによる変形をＦＥＭ（有限要素法）解析した結果を示す図であり、Ｚ方向の負の位置から正の位置を見込む、すなわち振動体２を圧電素子４側から見た図となっている。黒色部はＺ方向変位の小さい箇所、いわゆる屈曲振動の節部を表している。黒色部は振動の節線を含むＺ方向変位の小さい箇所である。

図５に示すように、第１の延出部３－１、３－２、３－３、３－４はＡモードの節部付近に、第２の延出部３－５、３－６、３－７、３－８はＢモードの節部の近傍に設けられている。このように、第１の延出部は、弾性体３のそれぞれの長辺の両端部に一組ずつ設けられているとよく、また矩形状の弾性体に対して中心対称に設けられていてもよい。また第１の延出部の突出方向における長さは実質的に同一であるように構成することができる。

つまり、振動体に互いに異なる第一の曲げ振動モードおよび第二の曲げ振動モードをそれぞれ励振させる際の、第一の曲げ振動モードにおける振動の節部の近傍に第１の延出部が設けられており、第二の曲げ振動モードにおける振動の節部の近傍に第２の延出部が設けられている。節部の近傍とは、節線が伸びる方向に延在する領域でＺ軸方向変位が小さい黒色で示した位置を指す。

弾性体３に設けた第１の延出部３－１、３－２、３－３、３－４の効果について説明する。図６は第１の延出部３－１、３－２、３－３、３－４のそれぞれの長さと振動体２の各モードの固有振動数の関係を示すグラフであり、横軸は延出部の長さを示しており右に行くほどそれぞれの延出部が長いことを示している。また、縦軸はＡモード、Ｂモードの固有振動数ｆ_Ａ、ｆ_Ｂ及びΔｆ（＝ｆ_Ａ－ｆ_Ｂ）の値を表しており上に行くほど値が大きい。図６に示すように、第１の延出部３－１、３－２、３－３、３－４の長さを短くしたとき、Ｂモードの固有振動数ｆ_Ｂは高くなるが、Ａモードの固有振動数ｆ_Ａはほとんど変化しない。これは、第１の延出部３－１，３－２、３－３、３－４がＡモードの節部付近に設けられているため、Ａモードの固有振動数への影響を抑えることができるからである。これにより、Δｆは延出部の長さを短くすると小さくなる。

以上説明したように、ＸＹ平面内においてＹ方向に延伸する弾性体３の第１の延出部の長さを変えることでＢモードの固有振動数のみを変化させ、それに伴いΔｆを調整することが可能となる。これにより、後述するように振動体２においてΔｆの値が想定の範囲から外れた場合に簡単にΔｆを最適な値に調整することが可能となる。また、Ｙ方向に延伸する第１の延出部はＡモードの節部付近であればどこに設けられていてもよく、本実施例では対向する辺に２箇所ずつ設けているが１箇所ずつでもよいし、また３箇所ずつ設けてもよい。なお、本実施例では研削加工やレーザ加工などにより第１の延出部の長さを短くする場合はΔｆの値は小さくすることしかできないため、あらかじめΔｆは大きめにしておく必要がある。

ここで、第１の延出部３－１、３－２、３－３、３－４の長さを調整するときのフローを図７に示す。図中、Δｆの所定の範囲をｆ１～ｆ２としている。同一の製造ロット内でも加工誤差が大きい場合は、全数にΔｆ調整のための加工が必要であるが、ロット内ばらつきが小さい場合は、ロットが変わったときのみ加工量を変更してもよい。すなわち、同一ロット内では延出長さが等しくなるようにしておけばΔｆは所定の範囲内（ｆ１≦Δｆ≦ｆ２）に揃うと考えられるため同一ロット内の各振動体を個別に加工する必要はない。なお、ロットを変更したときにΔｆに差が生じない場合は延出部の加工量を変更する必要はない。以上のように振動体を製造した後に、延出部に加工を施すことによりΔｆの揃った振動型アクチュエータ１を提供する事ができる。

本実施例においては第２の延出部３－５、３－６，３－７、３－８は弾性体３と一体的に形成されているが、別部材で構成し、接着や溶接などの手段で弾性体３に第２の延出部３－５、３－６、３－７、３－８を取り付けてもよい。

また、弾性体３は図８に示すようにＸ軸方向に延伸した第２の延出部に保持部を設けた弾性体１７のような形状としてもよい。このとき、図９のグラフに示すように、Ｘ軸方向に延伸した第２の延出部１７－１、１７－２、１７－３、１７－４の長さを短くすると、Ａモードの固有振動数ｆ_Ａは高くなるが、Ｂモードの固有振動数ｆ_Ｂはほとんど変化しない。これは、第２の延出部１７－１、１７－２、１７－３、１７－４はＢモードの節部付近に設けられているため、Ｂモードの固有振動数ｆ_Ｂへの影響を抑えることができるからである。これにより、Δｆ（＝ｆ_Ａ－ｆ_Ｂ）は第２の延出部１７－１、１７－２、１７－３、１７－４の長さを短くすると大きくなる。

なお、本実施例で研削加工やレーザ加工などにより第２の延出部の長さを短くする場合は、Δｆの値は大きくすることしかできないため、あらかじめΔｆは小さめにしておく必要がある。

本実施例の振動型アクチュエータ１は、例えば図１７に示すようにカメラ本体６１に対して着脱可能であるレンズ鏡筒６２の内部に配置し、ズーム用レンズ（あるいはフォーカス調整用レンズ）６４の駆動源として用いることが可能である。あるいは、図１８に示すようにマニピュレータ７０において、支持部７１に対して伸縮可能であるハンド７２の駆動源として振動型アクチュエータ１を用いることができる。

図１０（ａ）は本発明の第２の実施例における振動型アクチュエータに搭載の振動体２０と加圧部材２１の展開斜視図を、図１０（ｂ）は本発明の第２の実施例における振動型アクチュエータの振動体２０と加圧部材２１とを組み合わせた図を示す。以下、振動体２０と加圧部材２１との組み合わせを振動体ユニット３０とする。本発明の第２の実施例における振動型アクチュエータとは、例えば第１の実施例と振動体周りの構成を変更したものである。

図１０（ａ）において、弾性体１９と加圧部材２１との間には振動減衰部材８が設けられており、振動体２０で発生した振動が加圧部材２１に伝達されないようになっている。また、加圧部材２１は不図示の付勢部材から加圧力をうけ、振動減衰部材８を介して加圧力を振動体２０に伝達するようになっている。

弾性体１９の表面には加圧方向であるＺ軸方向に突起１９－９、１９－１０が設けられており、突起１９－９、１９－１０が設けられた面と対抗する面に圧電素子４が接着剤などで固定されている。圧電素子４の弾性体１９との接着面の反対側の面にはフレキシブルプリント基板５が固定されており、接着方法は第１の実施例と同様である。圧電素子４の電極パターンや材質についても第１の実施例と同様である。

弾性体１９はプレスや切削加工等により一体成型されており、突起１９－９、１９－１０の頂点には摩擦材２２－１、２２－２が接着や溶接等の手段により固定されている。摩擦材２２－１、２２－２は耐摩耗性の高い材料で構成されている。このような構成とすることで、弾性体１９の材料として耐摩耗性が低い材料、例えばアルミニウム合金や銅系の合金、樹脂などを用いることが可能となる。

このような構成としても耐摩耗性に優れた摩擦材２２－１、２２－２が接触体と接する構成となるため振動型アクチュエータの耐久性を高めることが可能となる。もちろん、弾性体１９は第１の実施例のように振動の減衰が小さく耐摩耗性が高いステンレス鋼やセラミック等を用いて、摩擦材と一体としてもよい。

ここで、本発明における振動体ユニット３０の構成について説明する。

図１１は振動体ユニット３０を加圧方向（Ｚ軸方向）から見た図である。本実施例においては弾性体１９を保持するための部材は設けていない。そのかわりに弾性体１９のＸ軸方向に延伸した第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８に加圧部材２１に設けた位置決め突起２１－１、２１－２、２１－３、２１－４が係合する。このように構成することで振動体２０が加圧部材２１に対してＸ方向およびＹ方向に相対的に移動することを防いでいる。

図１１に示した振動体ユニット３０においてＹ軸方向に延伸する第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４を除去加工し延出長さを変化させたとする。その結果、図６のグラフで示したことと同様に、Ａモードの固有振動数ｆ_Ａを変化させずにＢモードの固有振動数ｆ_Ｂのみ高くし、Δｆを小さくすることが可能となる。

また、Ｘ軸方向に延伸する第２の延出部１９－５、１９－６，１９－７、１９－８を除去加工し延出長さを変化させたときは図９のグラフと同様にＢモードの固有振動数ｆ_Ｂを変化させずにＡモードの固有振動数ｆ_Ａのみ高くし、Δｆを大きくすることが可能となる。

なお、Ｘ方向に延伸する第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８の長さを短くすると加圧部材２１に設けられた位置決め突起２１－１、２１－２、２１－３、２１－４に勘合しづらくなるため、図１２に示す加圧部材２３を用いると良い。このとき、図１３に示すように加圧部材２３に設けられた位置決め突起２３－１、２３－２、２３－３、２３－４に弾性体１９からＹ方向に延伸した第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４が係合する。その結果、弾性体１９が加圧部材２３に対して位置決めして保持された状態となる。

図１１あるいは図１３に示したように、振動体と接触体とは加圧部材による加圧により接触しており、加圧部材は振動減衰部材を介して振動体と接している。そして、加圧部材の複数の突起と、第１の延出部と第２の延出部のうちの一方と係合することにより前記振動体を支持するように振動型アクチュエータを構成することができる。

本実施例においては第１の実施例と異なり、弾性体１９から延伸した延出部の先端に振動板保持のための保持部が設けられていない。そのため、Ｙ方向に延伸した第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４及びＸ方向に延伸した第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８の長さを同時にそれぞれ変化させることも可能である。もちろん、第１の延出部と第２の延出部のどちらか一方を除去加工することによってΔｆを大小どちらにも調整することができる。

図１４では各延出部の長さを等しく変化させたときのＡモード及びＢモードの固有振動数とΔｆの変化を表している。各延出部を除去加工して長さを短くしたとき、ＡモードとＢモードの固有振動数ｆ_Ａ、ｆ_Ｂはほぼ同量ずつ高くなるが、Δｆ（＝ｆ_Ａ－ｆ_Ｂ）の変化は少ない。以上説明したようにＹ軸方向に延伸した第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４及びＸ軸方向に延伸した第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８の長さを同時に変化させることで、振動体２０の固有振動数を揃えることができる。その結果、Δｆも所定の範囲に調整することが可能となり、複数の振動体を１つの駆動回路で駆動するときに固有振動数の選別といった工程を減らす、あるいは無くすことが可能になる。なお、本実施例では第１の延出部と第２の延出部の長さを同量ずつ変化させた場合を説明しているが、変化量はそれぞれ別としてもよい。

ここで、Δｆおよび固有振動数を揃えるときのフローを図１５に示す。図中、Δｆの所定の範囲をｆ１～ｆ２とし、Ａモードの固有振動数ｆ_Ａの範囲をｆ３～ｆ４としている。まず、ｆ１≦Δｆ≦ｆ２でない場合は、Ｙ軸方向に延伸した第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４、あるいはＸ軸方向に延伸した第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８のどちらか一方を除去加工しΔｆを所定の範囲に収める。その後Δｆを変えずにｆ３≦ｆ_Ａ≦ｆ４となるようにＹ軸方向に延伸した第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４及びＸ軸方向に延伸した第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８を除去加工する。以上のように振動体を製造した後に、延出部に除去加工を施すことによりΔｆおよび固有振動数のそろった振動型アクチュエータ１を提供することができる。

図１６は振動体ユニット３０を複数用いて円環状の接触体８０を駆動する構成の概念図である。接触体８０は中空であり、例えば内部にレンズを保持し、接触体８０の回転を直動に変換することでレンズが移動するオートフォーカスやズーム動作の駆動源として利用することができる。また、接触体８０にカメラを設けてパン動作を行う時の駆動源とすることもできる。

複数の振動体ユニット３０は不図示の加圧手段により、接触体８０と加圧接触した状態となっている。加圧手段は第１の実施例に示したようなコイルバネの他、板バネや引っ張りバネ等を用いることができる。また、磁気による加圧としてもよい。以上のように複数の振動体ユニット３０を用いる場合は各振動体ユニットの固有振動数帯域に差がある場合、ユニット毎に速度差が生じてしまい耐久性や制御性に影響が出る虞がある。しかし、本発明の第２の実施例においては第１の延出部１９－１、１９－２、１９－３、１９－４及び第２の延出部１９－５、１９－６、１９－７、１９－８の長さを調整することで各振動体ユニット３０の駆動周波数帯域を揃えることが可能となる。すなわち、振動体ユニット３０の個体差を低減させることで良好な特性を発揮することができる。

上記の振動型アクチュエータは、光学機器、マニピュレータなどに好適に利用できる。

１ 振動型アクチュエータ
２、２０、５０１ 振動体
３、１７、１９、５０４ 弾性体
１９－９、１９－１０、３１、５０６ 突起部
３－１、３－２、３－３、３－４、１９－１、１９－２、１９－３、１９－４ 台の延出部
３－５、３－６、３－７、３－８、３－９、１７－１、１７－２、１７－３、１７－４、１９－５、１９－６、１９－７、１９－８ 第２の延出部
４、５０５ 圧電素子
５ フレキシブルプリント基板
６、１８ 振動体保持台
７、２１、２３ 加圧部材
８ 振動減衰部材
９ 加圧伝達部材
１０ 付勢部材
１２ 接触体保持部材
１３、８０ 接触体
１４ 移動体
１５－１、１５－２、１５－３ 転動球
１６－１、１６－２ ボールレール
２１－１、２１－２、２１－３、２１－４、２３－１、２３－２、２３－３、２３－４ 位置決め突起
２２－１、２２－２ 摩擦材
６１ カメラ本体
６２ レンズ鏡筒
６４ ズーム用レンズ
７０ マニピュレータ
７１ 支持部
７２ ハンド

Claims (14)

1. 矩形状の弾性体と電気機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、
   前記弾性体に接触する接触体と、を備え、
   前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、
   前記矩形状の弾性体の２つの長辺のそれぞれに設けられ、長手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第１の延出部と、
   前記矩形状の弾性体の２つの短辺のそれぞれに設けられ、短手方向と交差する方向に突出する少なくとも一組の第２の延出部と、を備えた振動型アクチュエータ。
2. 前記第１の延出部はそれぞれの前記長辺の両端部に一組ずつ設けられている請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
3. 前記第１の延出部は前記矩形状の弾性体に対して中心対称に設けられている請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
4. 前記第１の延出部の突出方向における長さは実質に同一である請求項１または請求項３に記載の振動型アクチュエータ。
5. 前記振動体に互いに異なる第１の曲げ振動モードおよび第２の曲げ振動モードをそれぞれ励振させる際の、
   前記第１の曲げ振動モードにおける振動の節部の近傍に第１の延出部が設けられており、
   前記第２の曲げ振動モードにおける振動の節部の近傍に第２の延出部が設けられている、
   請求項１または請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
6. 前記第１の延出部と前記第２の延出部のうちの一方が前記振動体を所定の位置に支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
7. 前記振動体と前記接触体とは加圧部材による加圧により接触しており、前記加圧部材は振動減衰部材を介して前記振動体と接し、前記加圧部材の複数の突起と、前記第１の延出部と前記第２の延出部のうちの一方と係合することにより前記振動体を支持していることを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータ。
8. 前記第１の延出部と前記第２の延出部のうちの一方が振動体保持部に保持されていることを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータ。
9. 前記弾性体は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
10. 前記非磁性材料はオーステナイト系ステンレス鋼、真鍮、リン青銅、アルミニウム合金、セラミックスから少なくとも１つ選ばれる素材を含む請求項９に記載の振動型アクチュエータ。
11. 前記第２の延出部が非磁性材料で構成されている請求項９または１０に記載の振動型アクチュエータ。
12. 前記接触体は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項９または１０に記載の振動型アクチュエータ。
13. 矩形状の弾性体と電気－機械エネルギー変換素子とを備えた振動体と、
    前記弾性体に接触する接触体と、を備え、
    前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータの製造方法であって、
    前記矩形状の弾性体の２つの長辺のそれぞれに少なくとも一組の第１の延出部と、
    前記矩形状の弾性体の２つの短辺のそれぞれに少なくとも一組の第２の延出部と、を設ける工程と、
    前記第１の延出部または、前記第２の延出部を加工することにより、前記振動体における互いに異なる二つの曲げ振動の固有振動数の差Δｆを調整する工程と、
    を備える振動型アクチュエータの製造方法。
14. 矩形状の弾性体と電気－機械エネルギー変換素子とを備えた振動体と、
    前記弾性体に接触する接触体と、を備え、
    前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータの製造方法であって、
    前記矩形状の弾性体の２つの長辺に少なくとも一組の第１の延出部と、
    前記矩形状の弾性体の２つの短辺に少なくとも一組の第２の延出部と、を設ける工程と、
    前記第１の延出部または前記第２の延出部を加工することにより、前記振動体の２つの曲げ振動の固有振動数の差Δｆを所定の範囲に調整する工程と、
    前記第１の延出部および前記第２の延出部を加工することにより、前記振動体の２つの固有振動数ｆ_Ａ、ｆ_Ｂを所定の範囲に調整する工程を備える振動型アクチュエータの製造方法。

Images