JP2592798B2 - 振動型駆動装置 - Google Patents
振動型駆動装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は振動体上に発生させる進行性振動波により移
動体を駆動する振動型駆動装置、特にその振動体の回転
止めに関する。
動体を駆動する振動型駆動装置、特にその振動体の回転
止めに関する。
振動型駆動装置は、電歪素子に周波電圧を印加したと
きに生ずる振動運動を回転運動又は一次元運動に変換す
るもので、従来の電磁モータに比べて巻線を必要としな
いため、構造が簡単で小型になり、低速回転時にも高ト
ルクが得られるという利点があり、近年注目されてい
る。
きに生ずる振動運動を回転運動又は一次元運動に変換す
るもので、従来の電磁モータに比べて巻線を必要としな
いため、構造が簡単で小型になり、低速回転時にも高ト
ルクが得られるという利点があり、近年注目されてい
る。
第１図、第２図は従来の振動型駆動装置の駆動原理を
示すもので、第１図は上記モータの振動波の発生状態を
示している。振動体15（通常は金属）に接着された電歪
素子14a,14bは、振動体15の片側、適度に離れた所に、
空間的にλ/4の位相ずれを満足するように配置されてい
る。
示すもので、第１図は上記モータの振動波の発生状態を
示している。振動体15（通常は金属）に接着された電歪
素子14a,14bは、振動体15の片側、適度に離れた所に、
空間的にλ/4の位相ずれを満足するように配置されてい
る。
振動体15を電歪素子14a,14bの一方の電極とし、電歪
素子14aには、交流電源3aからＶ＝V0sinωｔ、電歪素子
14bには90°移相器3bを通してλ/4位相のずれたＶ＝V0s
in（ωｔ±π/2）の交流電圧を印加する前記式中の
（＋）（−）が移動体17を動かす方向によつて移相器3b
で切換えられる。今、（−）側に切換えてあり、電歪素
子14bにはＶ＝V0sin（ωｔ−π/2）の電圧が印加されて
いるとする。電歪素子14aだけが単独で電圧Ｖ＝V0sinω
ｔにより振動した場合は、同図（ａ）に示すような定在
波による振動が起り、電歪素子14bだけが単独で電圧Ｖ
＝V0sin（ωｔ−π/2）により振動した場合は、同図
（ｂ）に示すような定在波による振動が起る。上記位相
のずれた２つの交流電圧を同時に各々の電歪素子14a,14
bに印加すると振動数は進行性になる。（イ）は時間ｔ
＝2nπ／ω、（ロ）はｔ＝π/2ω＋2nπ／ω、（ハ）は
ｔ＝π／ω＋2nπ／ω、（ニ）はｔ＝３π/2ω＋2nπ／
ωの時のもので、振動波の波面はＸ方向に進行する。
素子14aには、交流電源3aからＶ＝V0sinωｔ、電歪素子
14bには90°移相器3bを通してλ/4位相のずれたＶ＝V0s
in（ωｔ±π/2）の交流電圧を印加する前記式中の
（＋）（−）が移動体17を動かす方向によつて移相器3b
で切換えられる。今、（−）側に切換えてあり、電歪素
子14bにはＶ＝V0sin（ωｔ−π/2）の電圧が印加されて
いるとする。電歪素子14aだけが単独で電圧Ｖ＝V0sinω
ｔにより振動した場合は、同図（ａ）に示すような定在
波による振動が起り、電歪素子14bだけが単独で電圧Ｖ
＝V0sin（ωｔ−π/2）により振動した場合は、同図
（ｂ）に示すような定在波による振動が起る。上記位相
のずれた２つの交流電圧を同時に各々の電歪素子14a,14
bに印加すると振動数は進行性になる。（イ）は時間ｔ
＝2nπ／ω、（ロ）はｔ＝π/2ω＋2nπ／ω、（ハ）は
ｔ＝π／ω＋2nπ／ω、（ニ）はｔ＝３π/2ω＋2nπ／
ωの時のもので、振動波の波面はＸ方向に進行する。
このような進行性の振動波は縦波と横波を伴なつてお
り、第２図に示すように振動体15の質点Ａについて着目
すると、縦振幅ｕと横振幅ｗで反時計方向の回転楕円運
動をしている。振動体１の表面には移動体17が加圧接触
しており振動面の頂点にだけ接触することになるから
（実際には、ある幅をもつて面接触している）、頂点に
おける質点A,A,……の楕円運動の縦振幅ｕの成分に駆動
され、移動体17は矢印Ｎ方向に移動する。90°移相器に
より＋90°位相をずらせば振動波は−Ｘ方向に進行し、
移動体17はＮ方向と逆向きに移動する。
り、第２図に示すように振動体15の質点Ａについて着目
すると、縦振幅ｕと横振幅ｗで反時計方向の回転楕円運
動をしている。振動体１の表面には移動体17が加圧接触
しており振動面の頂点にだけ接触することになるから
（実際には、ある幅をもつて面接触している）、頂点に
おける質点A,A,……の楕円運動の縦振幅ｕの成分に駆動
され、移動体17は矢印Ｎ方向に移動する。90°移相器に
より＋90°位相をずらせば振動波は−Ｘ方向に進行し、
移動体17はＮ方向と逆向きに移動する。
上記のように振動型駆動装置は振動体の振動により移
動体を摩擦駆動する為、通常大きな振動を振動体に発生
するよう振動体を所望の振動モードで共振させて用いる
が、その場合の振動体の支持方法は、フエルト等の吸振
材に加圧接触させただけである為、ロータが高負荷であ
る場合、振動体がその反力で回転してしまうという欠点
があつた。例えば一眼レフカメラ等のレンズ鏡胴等の精
密機器に組み込んだ際には振動体が基準位置よりずれ、
振動型駆動装置により制御される焦点調節等の正確な制
御が行なわれないといつた問題があつた。更にその対策
として回転止めを振動体に取り付けた場合振動体の共振
状態に悪影響を与える欠点があつた。
動体を摩擦駆動する為、通常大きな振動を振動体に発生
するよう振動体を所望の振動モードで共振させて用いる
が、その場合の振動体の支持方法は、フエルト等の吸振
材に加圧接触させただけである為、ロータが高負荷であ
る場合、振動体がその反力で回転してしまうという欠点
があつた。例えば一眼レフカメラ等のレンズ鏡胴等の精
密機器に組み込んだ際には振動体が基準位置よりずれ、
振動型駆動装置により制御される焦点調節等の正確な制
御が行なわれないといつた問題があつた。更にその対策
として回転止めを振動体に取り付けた場合振動体の共振
状態に悪影響を与える欠点があつた。
本発明の目的は上記欠点を除去し、振動波モータの振
動体の回転止めを確実にしかも振動体の振動に悪影響を
与えないようにせんとするもので、本発明の特徴とする
処は、電気−機械エネルギー変換素子に周波信号を印加
し、波長λの波を発生する振動体を有し、該振動体に発
生した波を駆動源とする振動型駆動装置において、前記
振動体の回転を阻止する複数の回転止め部材を離間して
設け、該部材の数を前記波の数より少なくするととも
に、該部材の間隔を1/2（ｎλ）（ｎは整数）を外す位
置に設定した振動型駆動装置を特徴とする。
動体の回転止めを確実にしかも振動体の振動に悪影響を
与えないようにせんとするもので、本発明の特徴とする
処は、電気−機械エネルギー変換素子に周波信号を印加
し、波長λの波を発生する振動体を有し、該振動体に発
生した波を駆動源とする振動型駆動装置において、前記
振動体の回転を阻止する複数の回転止め部材を離間して
設け、該部材の数を前記波の数より少なくするととも
に、該部材の間隔を1/2（ｎλ）（ｎは整数）を外す位
置に設定した振動型駆動装置を特徴とする。
本発明の実施例として具体的に振動型駆動装置を組込
んだ一眼レフカメラ用交換レンズに適用した例について
説明する。
んだ一眼レフカメラ用交換レンズに適用した例について
説明する。
第３図は振動型駆動装置を一眼レフカメラ用交換レン
ズに適用した際の、レンズの構造を示すものであり、同
図に於いて１は不図示のカメラ本体のレンズ取付部に取
り付けられるマウントを示し、２は回転ネジ、３は前記
マウント１と固定ネジ２で一体的に結合される固定筒を
示す。４は裏蓋で前記マウント１とは弾性部4aにより弾
性的に固定鏡筒３側に結合させる。また５は不図示のカ
メラ本体との信号授受をおこなう複数の接点部を示す。
ズに適用した際の、レンズの構造を示すものであり、同
図に於いて１は不図示のカメラ本体のレンズ取付部に取
り付けられるマウントを示し、２は回転ネジ、３は前記
マウント１と固定ネジ２で一体的に結合される固定筒を
示す。４は裏蓋で前記マウント１とは弾性部4aにより弾
性的に固定鏡筒３側に結合させる。また５は不図示のカ
メラ本体との信号授受をおこなう複数の接点部を示す。
６は後述する振動型駆動装置で回転される回転ヘリコ
イドネジを有する回転筒で７は前記回転ヘリコイドネジ
と螺合する直進筒を示す。
イドネジを有する回転筒で７は前記回転ヘリコイドネジ
と螺合する直進筒を示す。
回転筒６が後述する振動型駆動装置で回転されると、
直進筒７内にある８で示すレンズ部が直進しピント調節
が行なわれる。また、直進筒７は絞りユニツト９を有し
ており絞りユニツト９もレンズ部８と一体的に直進す
る。なお10は絞りユニツト９の絞り羽根を駆動するモー
タのコイルを示しているが、本発明とは直接関係がない
ので、その詳細は省略する。
直進筒７内にある８で示すレンズ部が直進しピント調節
が行なわれる。また、直進筒７は絞りユニツト９を有し
ており絞りユニツト９もレンズ部８と一体的に直進す
る。なお10は絞りユニツト９の絞り羽根を駆動するモー
タのコイルを示しているが、本発明とは直接関係がない
ので、その詳細は省略する。
11は皿バネで構成され、固定筒３内に挿入される。皿
バネ11は12で示す座金、13で示すフエルト等の材質から
成る振動吸収体を重ね該振動吸収体13側には、複数の電
歪素子14を位相差的に配列するか、または複数に位相差
的に分極処理された電歪素子14を断面形状が台形型の環
状の振動体15に接合し、前記電歪素子14に不図示の電源
より電圧を印加し、前記振動体15に進行性振動波を発生
させる。
バネ11は12で示す座金、13で示すフエルト等の材質から
成る振動吸収体を重ね該振動吸収体13側には、複数の電
歪素子14を位相差的に配列するか、または複数に位相差
的に分極処理された電歪素子14を断面形状が台形型の環
状の振動体15に接合し、前記電歪素子14に不図示の電源
より電圧を印加し、前記振動体15に進行性振動波を発生
させる。
鍔部17aを有する移動体17は前記回転筒６とは18で示
すゴム環を介して19で示すピンで一体的に結合させ、振
動体15に発生する進行性振動波で移動体17と一体的に回
転筒６を回転させる。前記回転筒６にはＶ溝6aを設け、
20で示す複数個のボールを前記固定筒３に嵌合されたボ
ール受け21と前記固定筒３と螺合したボール押え22で保
持し回転筒６の摩擦抵抗を減らし回転の円滑化をはかつ
ている。
すゴム環を介して19で示すピンで一体的に結合させ、振
動体15に発生する進行性振動波で移動体17と一体的に回
転筒６を回転させる。前記回転筒６にはＶ溝6aを設け、
20で示す複数個のボールを前記固定筒３に嵌合されたボ
ール受け21と前記固定筒３と螺合したボール押え22で保
持し回転筒６の摩擦抵抗を減らし回転の円滑化をはかつ
ている。
前記皿バネ11によつて光軸方向に付勢されることによ
つて、前記振動体15と前記鍔部17aを有する移動体17と
は加圧接触し、前記振動体15によつて発生された進行性
振動波により前記移動体17は摩擦駆動される。50は振動
体の回転止め部材である。
つて、前記振動体15と前記鍔部17aを有する移動体17と
は加圧接触し、前記振動体15によつて発生された進行性
振動波により前記移動体17は摩擦駆動される。50は振動
体の回転止め部材である。
次に電歪素子14を分極処理して用いる場合の例につい
て第４図を参照して説明する。電歪素子14aは第５図
（ａ）に示すように二つの分極処理部14a・14bを持ち、
その各々の分極処理は複数にされている。この分極処理
部14aと14bは物理的に波長λ/4ずれている。同図で
（＋）・（−）の表示は互いに分極処理の方向が異なる
ことを示し電圧を印加したとき（＋）は伸び（−）は縮
むように変移することを示している。（＋）部と（−）
部の和によつて定まる長さは入力する周波数によつて定
まる一波長λ分の長さに相当する。電歪素子14の円周は
（＋）部と（−）部の和によつて定まる長さの自然数倍
で、同図では６倍分の円周を持つている。第４図（ｂ）
は電歪素子14の上面（振動体側）の電極14cで振動体側
に接地し同図（ｃ）は電歪素子14の下面（振動力吸収体
側）の電極パターン14d,14e,14f,14gを示し、14dは分極
処理部14aに14eは分極処理部14bに対応する位置に設け
られ、14fは共振周波数を検知するセンサー用電極部で1
4gは14cと同電位で接地され前記電歪素子の下面側で不
図示のリード線に接続され、各々対応する分極処理部14
a,14bに電圧が印加される。
て第４図を参照して説明する。電歪素子14aは第５図
（ａ）に示すように二つの分極処理部14a・14bを持ち、
その各々の分極処理は複数にされている。この分極処理
部14aと14bは物理的に波長λ/4ずれている。同図で
（＋）・（−）の表示は互いに分極処理の方向が異なる
ことを示し電圧を印加したとき（＋）は伸び（−）は縮
むように変移することを示している。（＋）部と（−）
部の和によつて定まる長さは入力する周波数によつて定
まる一波長λ分の長さに相当する。電歪素子14の円周は
（＋）部と（−）部の和によつて定まる長さの自然数倍
で、同図では６倍分の円周を持つている。第４図（ｂ）
は電歪素子14の上面（振動体側）の電極14cで振動体側
に接地し同図（ｃ）は電歪素子14の下面（振動力吸収体
側）の電極パターン14d,14e,14f,14gを示し、14dは分極
処理部14aに14eは分極処理部14bに対応する位置に設け
られ、14fは共振周波数を検知するセンサー用電極部で1
4gは14cと同電位で接地され前記電歪素子の下面側で不
図示のリード線に接続され、各々対応する分極処理部14
a,14bに電圧が印加される。
次に第５図は電歪素子14の構成及び振動モードを示す
平面図で扇状の部分が（＋）（−）の記号で示す厚み方
向に分極処理されている。14aで示されてＡ相の電歪素
子群に交流電圧Ｖ＝V0sinωｔを印加すると100aで示さ
れるＡ相の振動モードの定在波が発生し、またλ/4位相
のずれた位置にある14bで示されるＢ相の電歪素子群に
交流電圧Ｖ＝±V0cosωｔを印加すると100bで示される
Ｂ相の振動モードの定在波が発生する。これら２つの振
動モードを合成すると電歪素子14に接合される振動体15
に進行性振動波が発生する。但し、前記Ｖ＝±V0cosω
ｔの符号＋，−を切り換えることにより進行方向が切換
わる。
平面図で扇状の部分が（＋）（−）の記号で示す厚み方
向に分極処理されている。14aで示されてＡ相の電歪素
子群に交流電圧Ｖ＝V0sinωｔを印加すると100aで示さ
れるＡ相の振動モードの定在波が発生し、またλ/4位相
のずれた位置にある14bで示されるＢ相の電歪素子群に
交流電圧Ｖ＝±V0cosωｔを印加すると100bで示される
Ｂ相の振動モードの定在波が発生する。これら２つの振
動モードを合成すると電歪素子14に接合される振動体15
に進行性振動波が発生する。但し、前記Ｖ＝±V0cosω
ｔの符号＋，−を切り換えることにより進行方向が切換
わる。
第６図は振動体15に回転止め用部材50を取りつけた時
の平面図であり振動体15に発生する進行波の波長をλと
すると、２つの回転止め用部材50の間隔が の位置に配置されている場合である。101aはある時刻で
の進行波で、101bは所定時間経過した時の進行波であ
る。今進行波が101aの場合回転止め用部材50aは進行波
の節の位置であるが回転止め用部材50bは進行波の腹の
位置である。次に所定時間経過すると進行波は101bとな
るがその時は逆に回転止め用部材50aは進行波の腹、回
転止め用部材50bは進行波101bの節の位置となる。一般
に進行波の抵抗と考えられる回転止め部材50は進行波を
反射したり振動の節になり易く、特に回転止め用部材50
の間隔が1/2nλ（ｎは整数）の長さの場合進行波の抵抗
が著しく進行波が効率よく伝播されなくなる。これに対
して、本願発明は回転止め用部材50a,50bの間隔がｎλ/
2以外の箇所に配置したので複数の回転止め用部材が同
時に進行波の節位置に来ることはなく進行波をそれ程阻
止せずに伝播させることが可能である。
の平面図であり振動体15に発生する進行波の波長をλと
すると、２つの回転止め用部材50の間隔が の位置に配置されている場合である。101aはある時刻で
の進行波で、101bは所定時間経過した時の進行波であ
る。今進行波が101aの場合回転止め用部材50aは進行波
の節の位置であるが回転止め用部材50bは進行波の腹の
位置である。次に所定時間経過すると進行波は101bとな
るがその時は逆に回転止め用部材50aは進行波の腹、回
転止め用部材50bは進行波101bの節の位置となる。一般
に進行波の抵抗と考えられる回転止め部材50は進行波を
反射したり振動の節になり易く、特に回転止め用部材50
の間隔が1/2nλ（ｎは整数）の長さの場合進行波の抵抗
が著しく進行波が効率よく伝播されなくなる。これに対
して、本願発明は回転止め用部材50a,50bの間隔がｎλ/
2以外の箇所に配置したので複数の回転止め用部材が同
時に進行波の節位置に来ることはなく進行波をそれ程阻
止せずに伝播させることが可能である。
また特に回転止め用部材を ｛但しｎは整数｝の間隔で配置した場合が最も有効とな
る。
る。
またこの実施例では振動体15に回転止め用部材を設け
たが振動体ではなく電歪素子に接合あるいは穴や溝を設
けて設置されれば良い。換言すれば、振動体の移動を阻
止する位置であればどこでも良い。さらに、本実施例で
は回転止め部材を２箇所に配置したが、その数に特定す
るものではないことはもちろんである。
たが振動体ではなく電歪素子に接合あるいは穴や溝を設
けて設置されれば良い。換言すれば、振動体の移動を阻
止する位置であればどこでも良い。さらに、本実施例で
は回転止め部材を２箇所に配置したが、その数に特定す
るものではないことはもちろんである。
以上説明したように振動体の回転を阻止する複数の回
転止め部材を波の数より少なくするとともに、その離間
間隔を1/2（ｎλ）（ｎは整数）外す位置に設定したこ
とにより、振動体に発生する波（波長λ）に悪影響を与
えず駆動効率を大きく低下させない効果がある。さらに
は振動体を確実に固定することにより特に精密な精度を
要求されるカメラ等に振動型駆動装置を組み込んだ際に
は多大な効果を示すものである。
転止め部材を波の数より少なくするとともに、その離間
間隔を1/2（ｎλ）（ｎは整数）外す位置に設定したこ
とにより、振動体に発生する波（波長λ）に悪影響を与
えず駆動効率を大きく低下させない効果がある。さらに
は振動体を確実に固定することにより特に精密な精度を
要求されるカメラ等に振動型駆動装置を組み込んだ際に
は多大な効果を示すものである。
第１図、第２図は振動型駆動装置作動説明図、第３図は
振動型駆動装置を組み込んだ一眼レフレツクスカメラレ
ンズの断面図、 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は電歪素子の分極状態、
表面裏面を表わす図、 第５図は、第４図に示される電歪素子に発生する定在波
モードを示す図、 第６図は振動体に発生する進行波モードを示す図であ
る。 14……電歪素子 13……振動吸収体 15……振動体 50……回転止め部材
振動型駆動装置を組み込んだ一眼レフレツクスカメラレ
ンズの断面図、 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は電歪素子の分極状態、
表面裏面を表わす図、 第５図は、第４図に示される電歪素子に発生する定在波
モードを示す図、 第６図は振動体に発生する進行波モードを示す図であ
る。 14……電歪素子 13……振動吸収体 15……振動体 50……回転止め部材
Claims (1)
- 【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子に周波信号
を印加し、波長λの波を発生する振動体を有し、該振動
体に発生した波を駆動源とする振動型駆動装置におい
て、 前記振動体の回転を阻止する複数の回転止め部材を離間
して設け、 該部材の数を前記波の数より少なくするとともに、該部
材の間隔を1/2（ｎλ）（ｎは整数）を外す位置に設定
したことを特徴とする振動型駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61038911A JP2592798B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 振動型駆動装置 |
| US07/016,734 US4771203A (en) | 1986-02-24 | 1987-02-20 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61038911A JP2592798B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 振動型駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196089A JPS62196089A (ja) | 1987-08-29 |
| JP2592798B2 true JP2592798B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=12538385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61038911A Expired - Lifetime JP2592798B2 (ja) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | 振動型駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592798B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0822147B2 (ja) * | 1985-12-20 | 1996-03-04 | 株式会社ニコン | 超音波モーター |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP61038911A patent/JP2592798B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62196089A (ja) | 1987-08-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |