JP3205026B2 - 振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する装置 - Google Patents

振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する装置

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動発生用素子と、該
素子からの振動を受けて振動する振動子に発生させた振
動によって、該振動子に圧接した接触体を相対的に移動
させる振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する装
置に係り、特に摺動面近傍の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】振動波駆動装置としての超音波モータ、
特に棒形状に形成された超音波モータは、棒又はペンシ
ル形状に形成された振動子と、該振動子の駆動面に加圧
接触する接触体（移動体）とが同軸的に配置され、振動
子の圧電素子に交流電圧を印加することにより励起され
る屈曲振動の合成により、振動子の駆動面における表面
粒子に、円又は楕円運動を生じさせ、これにより接触体
を摩擦駆動する。
【０００３】図６は従来の棒状超音波モータの概略断面
図を示し、１は駆動用の圧電素子８，８等を振動子構造
体１ａ，１ｂ間に挟持固定した振動子、２は不図示のバ
ネ手段により振動子構造体１ａの駆動面に加圧接触して
いる移動体である。
【０００４】移動体側の摩擦摺動材としてアルマイトを
使用していながら、その摩擦摺動面の全面が振動子側の
摩擦摺動面に接触する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例ではモータが駆動することによって、移動体側の接
触摺動面の少なくとも１つの稜線が、振動子側の摩擦摺
動面に強く当たる様になる。これは次の理由による。移
動体側の接触摺動部は、振動子側の接触摺動部の変位に
よって力を受けるわけであるが、この振動子の変位の方
向は、接触面に対して垂直ではなく、傾いている。又、
移動体側接触部のフランジ状ばね構造も接触面が傾くよ
うに変形する。従って、移動体の摩擦摺動面は振動子側
の摩擦摺動面とある角度をもって接触する様になる。
【０００６】つまり、無機物であるアルマイトで形成し
た移動体側の摩擦摺動面のぜい弱な稜線が、強く振動子
側の摩擦摺動面に当たる様になるのである。
【０００７】それにより、アルマイトの稜線に欠けが入
り、そして、一度欠けが入いると次々にその欠けが進行
するため、振動子側の変位をなめらかに移動体側に伝え
られなくなる。その結果起動トルクが大巾に低減した
り、欠けたアルマイト粉が研磨材のごとく作用し該移動
体の摩擦材が急激に摩耗してしまったり、あるいはセン
サー相の出力が不安定になりフィードバック制御が不能
になったりした。
【０００８】本出願に係る発明の目的は、上記した従来
の問題点を解決し、脆弱な摺動面の稜線が欠けることの
ない振動波駆動装置および振動波駆動装置を有する装置
を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、電気−機
械エネルギー変換素子へ交番信号を印加することにより
振動を発生させる振動子と、前記振動子の摺動面に加圧
接触し、摩擦駆動される接触体とから構成される振動波
駆動装置において、前記振動子の摺動面には環状のアル
ミナ板が接合され、前記接触体の接触部は接触体本体部
からバネ性を有するように該本体部より幅狭く突出形成
されると共に、前記アルミナ板の内径側及び外径側の稜
線とは非接触となるように、前記アルミナ板より幅狭く
したことを特徴とする。
【００１０】第２の発明は、上記の振動波駆動装置を駆
動源として有し、該振動波駆動装置の前記接触体により
駆動される出力部材を有することを特徴とする振動波駆
動装置を有する装置とするものである。
【００１１】
【実施例】第１の前提例 図１は本発明の実施例ではないが前提となる振動波駆動
装置の第１の前提例を示し、図１の（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は摩擦接触部の拡大断面図を示している。
【００１２】振動子１は、駆動用およびセンサ用圧電素
子８と電極板９を挟持する振動子構造体１ａと１ｂとを
ボルト１０により締結して構成されており、また振動子
構造体１ｂとボルト１０とを電気的に絶縁するために、
絶縁シート１１が介装されている。
【００１３】本前提例の振動子１は、振動子構造体１ａ
の頂面を駆動面とし、台形状に突設された環状の突起部
からなる摺動部３０が形成されている。
【００１４】接触体としての移動体（ロータ）２は、円
環形状のロータ本環２０から下方にバネ性を有する構造
体の接触部２１が一体的に形成され、この接触部２１の
図中下端面である摺動面が振動子１の摺動部３０の図中
上面である摺動面に当接する。
【００１５】６は加圧バネで、バネケース４を介してロ
ータ２に加圧力を付与する。３は外周部に歯車部が形成
されたギアで、ベアリング７により支承されると共に、
バネケース４と係合し、ロータ２と共に回転する。５は
ボルト１０の先端部に軸方向にのみ移動可能に取付けら
れたフランジで、ベアリング７を固定しており、ギア３
と共に軸方向上方へ移動すると、ギア３とバネケース４
との係合を解除することができる。
【００１６】移動体２は、表面に摩擦材からなる摩擦層
２ａが形成されており、本実施例では厚さ３０μｍのア
ルマイトにより摩擦層２ａを構成している。
【００１７】振動子１の振動子構造体の表面には、摩擦
材からなる摩擦層３１が形成されており、本実施例では
厚さ３５μｍのＫＮ−ＳｉＣメッキにより摩擦層３１を
構成している。
【００１８】以上のように構成した振動波駆動装置にお
いて、図中Ｂで示す領域が実際の接触摺動部であり、ロ
ータ２の接触部２１の下端面（摺動面）における幅は、
該Ｂの幅よりも大きく形成され、接触部２１の中央と摺
動部３０の中央部とが略一致するように当接する。
【００１９】したがって、ロータ２の摺動部２１の摺動
面の外周側稜線（角部）２ｂは、振動子１の接触摺動面
の外周側稜線より直径が大きく、逆にロータ２の内周側
の稜線２ｃは、振動子１の接触摺動面の内周側稜線より
直径が小さい。
【００２０】すなわち、ロータ側の両稜線２ｂ，２ｃ
は、振動子側の接触摺動面３０と接触することがない。
【００２１】なお、本前提例の振動波駆動装置の全体の
外形寸法は、直径１１ｍｍ、長さ２５ｍｍである。
【００２２】第２の前提例 図２は本発明の実施例を示すものではないが前提となる
ロータ２の構成の一例を示す摩擦摺動部の拡大断面図で
ある。なお、図２（以下の図３、図４、図５も同じ）に
おいて、図中右側が外周側、左側が内周側とする。
【００２３】図２のロータ２の摺動部２１の摺動面の外
周側稜線２ｂのみが、振動子１側の接触摺動面の外径よ
りも大きく、該摺動部２１の摺動面の内周側稜線２ｃは
振動子の接触摺動面上に位置する。しかし、内周側稜線
２ｃは丸みを持たせた摩擦層２ｄを摺動部２１の端面に
形成しているので、この稜線２ｃが直接、振動子の摺動
面上に接触することはない。
【００２４】なお、ロータ２の摺動部２１の端面（摺動
面）に形成した摩擦層２ｄはカーボンの板材により構成
しており、その厚みは０．５ｍｍとし、接着剤により接
着されている。
【００２５】また、振動子１の摺動面には、放射状に多
数本の溝、例えば平目のローレット溝で、溝の深さを
０．０５ｍｍとし、外径８ｍｍの摺動面上に例えば３０
本の溝を形成している。
【００２６】これらの溝には、摩擦摺動によって生じた
摩耗粉を堆積させることができ、摩耗の促進をおさえる
役割を果す。
【００２７】第３の前提例 図３は本発明の第３の前提例を示す摩擦摺動部の拡大断
面図である。
【００２８】本前提例は、振動子１の駆動面に、段部で
あるガイド３２を形成すると共に、該ガイド３２の内周
側に２条の突部３３，３４を同心状に形成し、さらに、
これら突部３３，３４間に摩耗粉排除用の溝３５を形成
している。そして、ロータ２の摺動部２１の端面（摺動
面）を突部３３，３４上に当接させる一方、その内外周
の稜線２ｂ，２ｃを、突部３３，３４の内外周に形成さ
れる溝部３３ａ，３４ｂ上に位置させている。
【００２９】なお、ガイド３２の内側にロータの摺動部
２１が位置することにより、ロータ２の偏心、公転が防
止される。
【００３０】実施例 図４は本発明の実施例を示す摩擦摺動部の拡大断面図で
ある。
【００３１】本実施例は、振動子１の摺動面の範囲内
に、ロータ２の接触部２１の端面（摺動面）の稜線が位
置する形式で、振動子摺動面に厚さ０．２ｍｍのアルミ
ナ板からなる摩擦層３６を接着している。
【００３２】２ｅはポリイミドアミド樹脂をアルミ合金
（Ａ５０５６製）のロータ２にスプレーコーティングし
て形成された摩擦層で角部には丸みを付けている。
【００３３】この実施例の場合、アルミナ板３５の稜線
１ｅ及び１ｆが欠けることがなく、その稜線でポリイミ
ドアミド樹脂を傷つけることもない。
【００３４】第４の前提例 図５は第４の前提例を示す摩擦摺動部の拡大断面図であ
る。
【００３５】本前提例は、ロータ２の接触部２１の外周
側に段差を有するガイド部２２を形成すると共に、振動
子１の駆動面には、外周側に摺動部３０を形成し、ロー
タ２の稜線２ｃが摺動部３０の摺動面の稜線よりも内周
側に位置させている。
【００３６】この場合も移動体側の摩擦摺動面の稜線２
ｃは振動体側の摺動面に当たらないようになっている。
【００３７】図７は本発明による振動波駆動装置を駆動
源とする装置の概略図を示す。５４は大歯車部５４ａと
小歯車部５４ｂとを同軸的に有するギアで、大歯車部５
４ａがモータのギア３と噛合し、また小歯車部５４ｂは
被駆動体、例えばレンズ鏡筒５５の歯車部５５ａに噛合
しており、モータの回転をレンズ鏡筒５５に伝達する。
一方、ギア５４にはエンコーダスリット板５６が取り付
けられ、フォトカップラー５７により回転を検出する。
【００３８】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、振動子の
摺動面にアルミナ板を使用することができ、しかも接触
する相手側の接触部はアルミナ板の内径側及び外径側の
稜線と非接触となるように幅狭くしているので、アルミ
ナ板が欠けることがなく、また、接触体についても接触
部を幅狭く突出形成させることでバネ性を与え、振動子
に対して安定した接触が保たれるので、モータ性能の安
定と長寿命化が図れた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例ではないが前提となる振動波駆
動装置の第１の前提例を示す図。
【図２】本発明の実施例ではないが前提となる振動波駆
動装置の第２の前提例となるロータの摩擦摺動部の拡大
断面図。
【図３】本発明の実施例ではないが前提となる振動波駆
動装置の第３の前提例を示す摩擦摺動部の断面図。
【図４】本発明による振動波駆動装置の実施例を示す摩
擦摺動部の断面図。
【図５】本発明の実施例ではないが前提となる振動波駆
動装置の第４の前提例を示す摩擦摺動部の断面図。
【図６】従来の振動波駆動装置の断面図。
【図７】本発明の振動波駆動装置を駆動源として用いた
装置の概略図。
【符号の説明】
１…振動子 ３１，３６…摩擦
層 ３２…ガイド ３３，３４…突部 ３５…溝 ２…ロータ ２０…ロータ本環 ２１…接触部 ２ａ，２ｄ，２ｅ…摩擦層 ３…ギア ４…バネケース ５…フランジ ６…バネ ７…ベアリング ８…圧電素子 ９…電極板 １０…ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気−機械エネルギー変換素子へ交番信
    号を印加することにより振動を発生させる振動子と、前
    記振動子の摺動面に加圧接触し、摩擦駆動される接触体
    とから構成される振動波駆動装置において、 前記振動子の摺動面には環状のアルミナ板が接合され、
    前記接触体の接触部は接触体本体部からバネ性を有する
    ように該本体部より幅狭く突出形成されると共に、前記
    アルミナ板の内径側及び外径側の稜線とは非接触となる
    ように、前記アルミナ板より幅狭くしたことを特徴とす
    る振動波駆動装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動波駆動装置を駆動
    源として有し、該振動波駆動装置の前記接触体により駆
    動される出力部材を有することを特徴とする振動波駆動
    装置を有する装置。
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