JP5950585B2

JP5950585B2 - Vibration motor

Info

Publication number: JP5950585B2
Application number: JP2012011708A
Authority: JP
Inventors: 真追川; 山▲崎▼　亮; 亮山▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-01-24
Also published as: JP2013153549A

Description

本発明は、加圧された振動子に超音波振動を発生させることにより被駆動体を駆動する超音波モータに関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic motor that drives a driven body by generating ultrasonic vibration in a pressurized vibrator.

従来から、無音動作、低速から高速までの駆動が可能、高トルク出力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超音波モータが採用されている。特許文献１に開示された超音波モータは、回転軸を有する円環状の被駆動体と、当該被駆動体と接触する接触部を備える複数の振動子とから構成されている。振動子は被駆動体に押圧された状態で保持されており、振動子の接触部が被駆動体に対して加圧されて接触している状態、所謂、加圧接触状態となっている。その加圧接触状態下で当該振動子に超音波振動が励起されると、振動子の接触部に楕円運動が生じ、被駆動体が被駆動体の回転軸を中心に回転駆動される。振動子の被駆動体への加圧接触状態は、押圧用凸部を有する板バネで当該振動子を被駆動体に対し付勢することで得られる。板バネに形成された押圧用凸部で当該振動子の中心付近を押圧付勢することで、振動子の接触部が良好な状態で被駆動体と加圧接触するような構成としている。 Conventionally, for example, an ultrasonic motor has been adopted as a drive source for a camera or a lens, taking advantage of features such as silent operation, driving from low speed to high speed, and high torque output. The ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 includes an annular driven body having a rotation shaft and a plurality of vibrators having a contact portion that contacts the driven body. The vibrator is held in a state of being pressed by the driven body, and is in a so-called pressure contact state in which the contact portion of the vibrator is pressurized and in contact with the driven body. When ultrasonic vibration is excited in the vibrator under the pressure contact state, elliptical motion is generated in the contact portion of the vibrator, and the driven body is driven to rotate around the rotation axis of the driven body. The pressure contact state of the vibrator to the driven body is obtained by urging the vibrator against the driven body with a leaf spring having a pressing convex portion. By pressing and energizing the vicinity of the center of the vibrator with the pressing convex portion formed on the leaf spring, the contact portion of the vibrator is in pressure contact with the driven body in a good state.

特許第４６６７８３９号公報Japanese Patent No. 4667839

しかし、特許文献１に開示された超音波モータにおいては、被駆動体であるロータから振動子に向けた方向に大きな加速度が加わった場合に、振動子が損傷してしまう恐れがあるという問題があった。 However, the ultrasonic motor disclosed in Patent Document 1 has a problem that the vibrator may be damaged when a large acceleration is applied in a direction from the rotor, which is a driven body, toward the vibrator. there were.

通常の超音波モータでは、振動子の超音波振動に伴うロータの共振振動によって可聴域の異音が発生しないように、ロータの重量を大きくして共振周波数が可聴域とならないように設定する。すると、ロータから振動子に向けた方向に大きな加速度が加わった場合、ロータから振動子に伝わる力は非常に大きくなり、振動子を加圧する加圧バネが潰れきって振動子が損傷してしまう恐れがあるという問題があった。 In a normal ultrasonic motor, the rotor is increased in weight so that the resonance frequency does not become an audible range so that no abnormal noise is generated in the audible range due to the resonance vibration of the rotor accompanying the ultrasonic vibration of the vibrator. Then, when a large acceleration is applied in the direction from the rotor to the vibrator, the force transmitted from the rotor to the vibrator becomes very large, and the pressure spring that pressurizes the vibrator is completely crushed and the vibrator is damaged. There was a problem of fear.

（発明の目的）
本発明の目的は、被駆動体から振動子に向けた方向に大きな加速度が加わった場合でも被駆動体から振動子に伝わる力を大きくしないようにすることができる超音波モータを提供することである。 (Object of invention)
An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of preventing the force transmitted from the driven body to the vibrator from being increased even when a large acceleration is applied in the direction from the driven body to the vibrator. is there.

上記目的を達成するために、本発明の超音波モータは、振動を発生する振動子と、前記振動子により駆動される被駆動体と、前記振動子を保持する保持手段と、前記振動子を前記被駆動体に対して加圧するバネ部材と、前記被駆動体を駆動方向に移動可能に保持するとともに、前記保持手段を前記加圧手段による加圧の方向に移動可能に保持する筺体とを有する振動モータにおいて、前記筺体は、前記被駆動体の前記加圧手段の方向への移動量を規制する規制部材を備え、前記被駆動体と前記規制部材の隙間をＬ１、前記超音波モータに組み込まれた状態での前記バネ部材のバネ高さをＬ２、前記バネ部材の弾性変形限界でのバネ高さをＬ３としたとき、下記式を満たすことを特徴とするものである。
Ｌ１＜Ｌ２−Ｌ３ To achieve the above object, an ultrasonic motor of the present invention includes a vibrator for generating a vibration, a driven member driven by the vibrator, holding means for holding said vibrator, said vibrator A spring member that pressurizes the driven body, a housing that holds the driven body movably in the driving direction, and holds the holding means movably in the direction of pressurization by the pressing means; In the vibration motor, the casing includes a regulating member that regulates a movement amount of the driven body in the direction of the pressurizing unit, and a gap between the driven body and the regulating member is L1, and the ultrasonic motor When the spring height of the spring member in the state of being incorporated in is L2 and the spring height at the elastic deformation limit of the spring member is L3, the following equation is satisfied .
L1 <L2-L3

本発明によれば、被駆動体から振動子に向けた方向に大きな加速度が加わった場合でも被駆動体から振動子に伝わる力を大きくしないようにすることができる。 According to the present invention, even when a large acceleration is applied in the direction from the driven body toward the vibrator, the force transmitted from the driven body to the vibrator can be prevented from being increased.

本発明の実施例１である超音波モータの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an ultrasonic motor that is Embodiment 1 of the present invention. 実施例１の、各部材を組込んだ状態の斜視図である。It is a perspective view in the state where each member of Example 1 was incorporated. 実施例１における振動子とリング部材の接合状態を示す拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a joined state of a vibrator and a ring member in Example 1. 実施例１における各部材を組込んだ状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the state where each member in Example 1 was incorporated. ロータから振動子に向けて大きな加速度が加わった状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the state where big acceleration was added towards the vibrator from the rotor. 本発明の実施例２である超音波モータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the ultrasonic motor which is Example 2 of this invention. 実施例２における偏心ダボの斜視図である。It is a perspective view of the eccentric dowel in Example 2. FIG. 実施例２におけるロータと偏心ダボの隙間を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clearance gap between the rotor and eccentric dowel in Example 2. FIG.

本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に記載された通りである。 The mode for carrying out the present invention is as described in Examples 1 and 2 below.

以下、図１ないし図５を用いて本発明の実施例１について説明する。なお、本実施例１の超音波モータは、デジタルカメラ用のレンズ鏡筒などの駆動用アクチュエータとしてユニット化した回転駆動型モータの例であるが、使用用途はこれに限られたものではない。 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. The ultrasonic motor of the first embodiment is an example of a rotary drive motor unitized as a drive actuator such as a lens barrel for a digital camera, but the usage is not limited to this.

図１は、本発明の実施例１の超音波モータの分解斜視図である。なお、図において同一部材は同一記号で図示される。１０１は被駆動体であるロータで、後述する振動子１０９が加圧接触する接触面１０１ａを備える。１０２は、接触面１０１ａに押圧を伴う加圧接触状態で接触する振動板であり、１０３は、振動板１０２に接着剤などにより圧着されている圧電素子である。そして、振動板１０２に圧電素子１０３が圧着された状態で、圧電素子１０３に電圧を印加することにより超音波振動を発生させ、振動板１０２に楕円振動を発生させることができる。振動板１０２と圧電素子１０３とで振動子１０９を構成している。そして、本実施例１では３か所の振動子１０９でロータ１０１を回転駆動する。 FIG. 1 is an exploded perspective view of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. In the drawings, the same members are indicated by the same symbols. Reference numeral 101 denotes a rotor which is a driven body, which includes a contact surface 101a on which a vibrator 109 to be described later comes into pressure contact. Reference numeral 102 denotes a vibration plate that comes into contact with the contact surface 101a in a pressure contact state with pressing. In a state where the piezoelectric element 103 is pressure-bonded to the vibration plate 102, ultrasonic vibration can be generated by applying a voltage to the piezoelectric element 103, and elliptical vibration can be generated in the vibration plate 102. The vibration plate 102 and the piezoelectric element 103 constitute a vibrator 109. In the first embodiment, the rotor 101 is rotationally driven by three vibrators 109.

１０４は、振動子１０９を保持するためのリング部材である。リング部材１０４は、本発明の保持手段に相当する。リング部材１０４は円環形状をしており、３つの振動子１０９を１２０°の等間隔で保持している。 Reference numeral 104 denotes a ring member for holding the vibrator 109. The ring member 104 corresponds to the holding means of the present invention. The ring member 104 has an annular shape, and holds three vibrators 109 at equal intervals of 120 °.

１０５はロータ１０１を回転可能（駆動方向に移動可能）に保持するとともに、リング部材１０４をロータ１０１の回転軸方向にのみ直動可能（移動可能）に保持する筺体である。筺体１０５には、ロータ１０１の回転軸方向の位置を決めるフランジ部１０５ａが形成されている。後述するバネ部材１０７によって加圧されたロータ１０１は、筺体１０５のフランジ部１０５ａに当接しながら摩擦摺動する。筺体１０５の円筒側面には、後述する規制部材１０６を圧入保持するための圧入穴１０５ｂが１２０°の等間隔で３つ設けられている。 Reference numeral 105 denotes a housing that holds the rotor 101 rotatably (movable in the driving direction) and holds the ring member 104 linearly movable (movable) only in the rotation axis direction of the rotor 101. The casing 105 is formed with a flange portion 105 a that determines the position of the rotor 101 in the rotation axis direction. The rotor 101 pressed by a spring member 107 described later slides frictionally while contacting the flange portion 105a of the housing 105. On the cylindrical side surface of the housing 105, three press-fitting holes 105b for press-fitting and holding a regulating member 106 described later are provided at equal intervals of 120 °.

１０６は、ロータ１０１が振動子１０９の方向に進入し過ぎないように規制する規制部材である。ロータ１０１から振動子１０９に向かう方向に大きな加速度が加わった場合、ロータ１０１から振動子１０９に伝わる力が大きくなり、後述するバネ部材１０７が潰れきってしまう。するとリング部材１０４と後述のねじ込み部材１０８は、バネ部材１０７の弾性力を介さずに衝突してしまい、大きな衝撃が発生する。その衝撃により、振動子１０９が損傷してしまう恐れがあった。そこでバネ部材１０７が潰れきらないように、ロータ１０１から振動子１０９に伝わる力を大きくしないようにして、ロータ１０１がバネ部材１０７の方向への移動量を規制する規制部材１０６を設ける。これにより、バネ部材１０７が弾性変形している状態で、ロータ１０１が規制部材１０６に当接するため、リング部材１０４とねじ込み部材１０８が衝突することがなく、振動子１０９の損傷を軽減できる。 Reference numeral 106 denotes a regulating member that regulates the rotor 101 so as not to enter too much in the direction of the vibrator 109. When a large acceleration is applied in the direction from the rotor 101 to the vibrator 109, the force transmitted from the rotor 101 to the vibrator 109 increases, and a spring member 107 described later is completely crushed. Then, the ring member 104 and a screw-in member 108 described later collide without using the elastic force of the spring member 107, and a large impact is generated. Due to the impact, the vibrator 109 may be damaged. Therefore, a restricting member 106 that restricts the amount of movement of the rotor 101 in the direction of the spring member 107 is provided so that the force transmitted from the rotor 101 to the vibrator 109 is not increased so that the spring member 107 is not crushed. As a result, the rotor 101 abuts against the regulating member 106 while the spring member 107 is elastically deformed, so that the ring member 104 and the screwing member 108 do not collide, and damage to the vibrator 109 can be reduced.

規制部材１０６は、筺体１０５にロータ１０１を組み込んだ後に、外側から圧入穴１０５ｂに圧入する。このように規制部材１０６を筺体１０５と別部品にすることで、フランジ部１０５ａを有する筺体１０５に対してロータ１０１を組み込んでいくことが可能になり、組立性の向上が図られる。また、規制部材１０６を筺体１０５の円筒面に取り付く構成にすることにより、ロータ１０１の回転軸方向から投影したときに、規制部材１０６をロータ１０１の内径と外径の中に収めることができる。つまり規制部材１０６を設けるためにユニットの径方向サイズを大きくする必要がない。このように筺体１０５の円筒面に規制部材１０６を設けることで、ユニットのサイズを大きくすることなくロータ１０１の振動子１０９方向への規制することが可能となる。本実施例１では、ロータ１０１の内側面と筺体１０５の外側面とで係合し筺体１０５の外側面に規制部材１０６が取り付く構成で説明をしたが、関係を逆にしてロータ１０１の外側面と筺体１０５の内側面とで係合し筺体１０５の内側面に規制部材１０６が取り付く構成としても、同様のユニットサイズを抑える効果は得られる。 The restriction member 106 is press-fitted into the press-fitting hole 105b from the outside after the rotor 101 is assembled into the housing 105. Thus, by making the regulating member 106 a separate part from the casing 105, the rotor 101 can be incorporated into the casing 105 having the flange portion 105a, and assemblability is improved. Further, by adopting a configuration in which the regulating member 106 is attached to the cylindrical surface of the housing 105, the regulating member 106 can be accommodated in the inner diameter and the outer diameter of the rotor 101 when projected from the rotation axis direction of the rotor 101. That is, it is not necessary to increase the radial size of the unit in order to provide the regulating member 106. By providing the regulating member 106 on the cylindrical surface of the casing 105 in this way, it becomes possible to regulate the rotor 101 in the direction of the vibrator 109 without increasing the size of the unit. In the first embodiment, the configuration has been described in which the inner surface of the rotor 101 is engaged with the outer surface of the housing 105 and the regulating member 106 is attached to the outer surface of the housing 105. The same effect of suppressing the unit size can be obtained even if the restricting member 106 is attached to the inner surface of the housing 105 by engaging with the inner surface of the housing 105.

１０７は、振動子１０９をロータ１０１に加圧するためのバネ部材である。バネ部材１０７はウェーブワッシャで構成されている。１０８は、ねじ込み部材である。ねじ込み部材１０８の内周面にはめねじが形成されており、筐体１０５の外周面に形成されたおねじ部にねじ込まれる。そして、バネ部材１０７を弾性変形の範囲で押しつぶす。バネ部材１０７を押しつぶしたときの反力によって、振動子１０９をロータ１０１に加圧接触させる。バネ部材１０７が本発明の加圧手段に相当する。 Reference numeral 107 denotes a spring member for pressing the vibrator 109 against the rotor 101. The spring member 107 is composed of a wave washer. Reference numeral 108 denotes a screwed member. A female screw is formed on the inner peripheral surface of the screw member 108 and is screwed into a male screw portion formed on the outer peripheral surface of the housing 105. Then, the spring member 107 is crushed within the range of elastic deformation. The vibrator 109 is brought into pressure contact with the rotor 101 by a reaction force when the spring member 107 is crushed. The spring member 107 corresponds to the pressing means of the present invention.

特許文献１では３つの板バネで振動子を加圧していたが、本実施例１の超音波モータでは、３つの板バネの機能を一つのバネ部材１０７に持たせて一体化している。これにより、本実施例１の超音波モータでは、板バネやビスを削減することが可能となり、コストダウンの効果がある。 In Patent Document 1, the vibrator is pressurized by three leaf springs. However, in the ultrasonic motor of the first embodiment, the functions of the three leaf springs are provided in one spring member 107 and integrated. Thereby, in the ultrasonic motor of the first embodiment, it is possible to reduce leaf springs and screws, and there is an effect of cost reduction.

以上のように、上述した各部材が組込まれ、超音波モータとしてユニット化される。 As described above, each member described above is incorporated and unitized as an ultrasonic motor.

図２は、図１の各部材を組込んだ状態の斜視図である。なお、図２において、振動子１０９まわりの構成は３か所とも全て同一であり、図の煩雑さを防ぐため、図中の手前側にだけ番号を付している。図に示すように、筐体１０５が、ロータ１０１、振動子１０９、リング部材１０４、バネ部材１０７、ねじ込み部材１０８を保持している。 FIG. 2 is a perspective view showing a state in which each member of FIG. 1 is incorporated. In FIG. 2, the configuration around the vibrator 109 is the same in all three locations, and numbers are given only to the front side in the drawing in order to prevent complexity of the drawing. As shown in the figure, the housing 105 holds the rotor 101, the vibrator 109, the ring member 104, the spring member 107, and the screw member 108.

ロータ１０１は、内径面で、筺体１０５の外径面と嵌合するとともに、バネ部材１０７による加圧で筺体１０５のフランジ部１０５ａに当接させられている。そのため、ロータ１０１は、筺体１０５に対して、回転可能な状態で保持されている。 The rotor 101 has an inner diameter surface that fits with the outer diameter surface of the casing 105 and is brought into contact with the flange portion 105 a of the casing 105 by pressure applied by the spring member 107. Therefore, the rotor 101 is held in a rotatable state with respect to the housing 105.

リング部材１０４の３か所には、振動子１０９が保持されており、バネ部材１０７の押圧力により振動子１０９とロータ１０１の接触面１０１ａが加圧接触される。 The vibrator 109 is held at three locations of the ring member 104, and the contact surface 101a of the vibrator 109 and the rotor 101 is brought into pressure contact with the pressing force of the spring member 107.

筺体１０５の側面には、ロータ１０１が振動子１０９の方向に進入し過ぎるのを規制する規制部材１０６が３ヶ所備えられている。ロータ１０１から振動子１０９の方向に大きな加速度が加わった場合にも、ロータ１０１が規制部材１０６に当接することで、バネ部材１０７が潰れきってしまうことを防いでいる。これにより振動子１０９が損傷するのを軽減している。また、規制部材１０６は等間隔で３ヶ所備えることで、規制部材１０６に衝突したときにロータ１０１が傾き、筺体１０５にかじりついてしまうのを防いでいる。 On the side surface of the casing 105, three regulating members 106 that regulate the rotor 101 from entering too much in the direction of the vibrator 109 are provided. Even when a large acceleration is applied from the rotor 101 to the vibrator 109, the spring member 107 is prevented from being crushed by the rotor 101 coming into contact with the regulating member 106. This reduces damage to the vibrator 109. Further, by providing three restriction members 106 at equal intervals, the rotor 101 is prevented from being tilted and squeezed into the casing 105 when it collides with the restriction member 106.

なお、実際のレンズ鏡筒などに組み込まれる際には、ロータ１０１をフォーカス機構やズーム機構に連結して駆動する。 When incorporated in an actual lens barrel or the like, the rotor 101 is driven by being connected to a focus mechanism or a zoom mechanism.

次に、超音波モータの構成部材の詳細について説明する。図３は、図１及び図２における振動板１０２とリング部材１０４の接合状態を説明するための拡大斜視図で、ロータ１０１側から見た図、つまり上下を逆にした図である。図において振動板１０２の中央の平板部１０２ａには、２か所の突起部１０２ｂが形成される。突起部１０２ｂの下端面は、接触部としての突起接触面であり、ロータ１０１の接触面１０１ａと当接する面である。２か所の突起接触面は同一平面上に形成され、ロータ１０１の接触面１０１ａとの当接状態を良好にするため、製造工程時には研磨などにより均一な面に仕上げられる。 Next, details of components of the ultrasonic motor will be described. FIG. 3 is an enlarged perspective view for explaining the joined state of the diaphragm 102 and the ring member 104 in FIGS. 1 and 2, and is a view seen from the rotor 101 side, that is, a view upside down. In the figure, two projections 102b are formed on the flat plate 102a at the center of the diaphragm 102. The lower end surface of the protruding portion 102 b is a protruding contact surface as a contact portion, and is a surface that comes into contact with the contact surface 101 a of the rotor 101. The two projecting contact surfaces are formed on the same plane, and in order to improve the contact state with the contact surface 101a of the rotor 101, it is finished to a uniform surface by polishing or the like during the manufacturing process.

一方、図３に示す平板部１０２ａの裏面側（２か所の突起部１０２ｂが形成されている面と反対の面側）には圧電素子１０３が接着剤などにより圧着されている。なお、平板部１０２ａの裏面と圧電素子１０３の圧着は、圧着されればその方法は限定されない。この圧電素子１０３は複数の圧電素子膜を積層して一体化したものである。そして、この積層された圧電素子１０３に所望の交流電圧を印加することで励振させ、圧電素子１０３が圧着された振動板１０２に２つの振動モードを励起する。このとき２つの振動モードの振動位相が所望の位相差となるように設定することで、突起部１０２ｂの突起接触面には、図３の矢印で示すような楕円振動が発生する。この楕円振動を図１及び図２に示すような３か所の振動子１０９で発生させ、ロータ１０１の接触面１０１ａに伝達することで、ロータ１０１を回転駆動させることが可能となる。なお、前述の圧電素子１０３の積層構造や振動モードに関する詳細は、特開２００４−３０４８８７号公報に記載されている内容と同様であるため、それらの説明は省略する。 On the other hand, the piezoelectric element 103 is pressure-bonded with an adhesive or the like on the back surface side of the flat plate portion 102a shown in FIG. 3 (the surface side opposite to the surface on which the two protruding portions 102b are formed). Note that the method of pressing the back surface of the flat plate portion 102a and the piezoelectric element 103 is not limited as long as the pressing is performed. The piezoelectric element 103 is formed by laminating and integrating a plurality of piezoelectric element films. The laminated piezoelectric element 103 is excited by applying a desired AC voltage, and two vibration modes are excited on the diaphragm 102 to which the piezoelectric element 103 is pressure-bonded. At this time, by setting the vibration phases of the two vibration modes to have a desired phase difference, elliptical vibration as shown by the arrow in FIG. 3 is generated on the protrusion contact surface of the protrusion 102b. This elliptical vibration is generated by three vibrators 109 as shown in FIGS. 1 and 2 and transmitted to the contact surface 101a of the rotor 101, whereby the rotor 101 can be driven to rotate. Note that details regarding the laminated structure and vibration mode of the piezoelectric element 103 described above are the same as those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-30487, and a description thereof will be omitted.

次に、振動板１０２の両端には、リング部材１０４に形成された一段高い平面部１０４ａと接合するための２か所の接合部１０２ｃが形成されている。そして、振動板１０２はリング部材１０４に、この接合部１０２ｃにおいて溶接や接着などにより接合されるが、振動板１０２とリング部材１０４が接合されれば、その方法は限定されない。２か所の接合部１０２ｃと平板部１０２ａとの間には２か所の腕部１０２ｄが形成され、この腕部１０２ｄを介して、圧電素子１０３が圧着された平板部１０２ａはリング部材１０４に固定される。この腕部１０２ｄは、平板部１０２ａに発生する振動を接合部１０２ｃに伝達しにくい構成とするため、図３に示すように平板部１０２ａや接合部１０２ｃに対して細い形状となっている。逆に言い換えると、剛体であるリング部材１０４が平板部１０２ａに発生する振動を阻害しないような連結の構成を、当該腕部１０２ｄによって実現している。また、リング部材１０４の中央付近の平面部１０４ｂと、平面部１０４ｂと対向する圧電素子１０３の面（不図示）との間には所定の隙間２０３（図４（Ａ））が形成されている。 Next, at two ends of the diaphragm 102, two joint portions 102 c for joining with the one-step higher flat portion 104 a formed on the ring member 104 are formed. The diaphragm 102 is joined to the ring member 104 by welding or adhesion at the joint 102c. However, as long as the diaphragm 102 and the ring member 104 are joined, the method is not limited. Two arm portions 102d are formed between the two joint portions 102c and the flat plate portion 102a, and the flat plate portion 102a to which the piezoelectric element 103 is pressure-bonded is attached to the ring member 104 via the arm portions 102d. Fixed. The arm portion 102d has a narrow shape with respect to the flat plate portion 102a and the bonding portion 102c as shown in FIG. 3 in order to make it difficult to transmit the vibration generated in the flat plate portion 102a to the bonding portion 102c. In other words, a connection configuration in which the rigid ring member 104 does not inhibit the vibration generated in the flat plate portion 102a is realized by the arm portion 102d. Further, a predetermined gap 203 (FIG. 4A) is formed between the flat surface portion 104b near the center of the ring member 104 and the surface (not shown) of the piezoelectric element 103 facing the flat surface portion 104b. .

図４（Ａ）、（Ｂ）は、各部材を組込んだ状態を示す拡大断面図でロータ１０１を上側とした図になっており、図２のおける３か所の振動子１０９のうち１か所の周囲のみを拡大している。なお、残りの２か所に関しては同様の構成を有するため説明は省略する。 4 (A) and 4 (B) are enlarged sectional views showing a state in which each member is assembled, with the rotor 101 on the upper side. One of the three vibrators 109 in FIG. Only the area around the place is enlarged. The remaining two locations have the same configuration and will not be described.

図４（Ａ）は、ロータ１０１の駆動方向に平行で、ロータ１０１の接触面１０１ａと接触する２つの突起部１０２ｂの突起接触面を含む全突起接触面の重心と、当該重心を起点とするロータ１０１の接触面１０１ａの法線を含む面を切断面としている。 FIG. 4A illustrates the center of gravity of all the protrusion contact surfaces including the protrusion contact surfaces of the two protrusions 102 b that are parallel to the driving direction of the rotor 101 and contact the contact surface 101 a of the rotor 101, and the center of gravity as the starting point. A surface including the normal line of the contact surface 101a of the rotor 101 is a cut surface.

図４（Ｂ）は、図３における振動板１０２において、接触面１０１ａと接触する全突起接触面の重心と接触面１０１ａの法線を含み、且つ図４（Ａ）に直交する面を切断面としている。 4B is a cross-sectional view of the diaphragm 102 in FIG. 3 that includes the center of gravity of all the contact surfaces of the protrusions that are in contact with the contact surface 101a and the normal line of the contact surface 101a, and that is perpendicular to FIG. It is said.

ただし、全突起接触面とは、全ての突起部１０２ｂの突起接触面を含んだものであり、ここでは２つの突起接触面を含んでいる。また、全突起接触面の重心（全接触重心部とも記す）は、後述する中心線２０１と接触面１０１ａの交点も含んでいる。 However, the total protrusion contact surface includes the protrusion contact surfaces of all the protrusions 102b, and here includes two protrusion contact surfaces. The center of gravity of all the contact surfaces of the protrusions (also referred to as the total contact center of gravity) includes the intersection of a center line 201 and a contact surface 101a, which will be described later.

図４（Ａ）、（Ｂ）の２０１は、振動板１０２の接触面１０１ａと接触する全突起接触面の重心を通過し、当該接触面１０１ａの法線を含む中心線である。 4A and 4B is a center line that passes through the center of gravity of the entire protrusion contact surface that contacts the contact surface 101a of the diaphragm 102 and includes the normal line of the contact surface 101a.

突起部１０２ｂの突起接触面は、ロータ１０１の接触面１０１ａと当接し、加圧接触状態にある。また、振動板１０２は、両端の接合部１０２ｃが２か所の平面部１０４ａでリング部材１０４と接合されている。そして、圧電素子１０３とリング部材１０４の平面部１０４ｂの間には所定の隙間２０３が形成されている。 The protrusion contact surface of the protrusion 102b is in contact with the contact surface 101a of the rotor 101 and is in a pressure contact state. Further, the diaphragm 102 is joined to the ring member 104 at two planar portions 104a at the joint portions 102c at both ends. A predetermined gap 203 is formed between the piezoelectric element 103 and the flat surface portion 104 b of the ring member 104.

筺体１０５の側面には、ロータ１０１の紙面下方向への移動を規制する規制部材１０６が配置されている。ロータ１０１と規制部材１０６の間には、所定量の隙間Ｌ１が設けられており、特に加速度がかかっていない状態では、ロータ１０１は規制部材１０６に触れることなく、滑らかに回転することができる。 A restricting member 106 that restricts the movement of the rotor 101 in the downward direction of the drawing is disposed on the side surface of the casing 105. A predetermined amount of gap L1 is provided between the rotor 101 and the regulating member 106, and the rotor 101 can rotate smoothly without touching the regulating member 106, particularly when no acceleration is applied.

バネ部材１０７は、変形量の変化による押圧力のばらつきを低減するため、ある程度バネ定数を小さくする必要がある。従って、バネ部材１０７は、極力厚みを薄くし、自由高さもできるだけ長くすることで、押圧方向の変位量に多少の変化が生じても押圧力のばらつきを小さく抑えることができる。また、本実施例１の超音波モータに組み込まれて所定量加圧された状態でも、バネ部材１０７の弾性変形限界までの潰し量は、ロータ１０１と規制部材１０６の間の隙間Ｌ１より十分に大きくしておく。そして、紙面下方向に大きな加速度が加わってロータ１０１が規制部材１０６に当接した状態になっても、バネ部材１０７は十分な潰れ量が残っており、弾性変形を維持できるように設定する。今、ロータ１０１と規制部材１０６の間の隙間をＬ１、超音波モータに組み込まれた状態でのバネ部材１０７のバネ高さをＬ２、バネ部材１０７が弾性変形限界でのバネ高さをＬ３とすると、下記条件を満たすように構成する。
Ｌ１＜Ｌ２−Ｌ３・・・（１） The spring member 107 needs to have a small spring constant to some extent in order to reduce variations in the pressing force due to changes in the deformation amount. Therefore, the spring member 107 is made as thin as possible and the free height is made as long as possible, so that variation in the pressing force can be kept small even if a slight change occurs in the amount of displacement in the pressing direction. Further, even when the ultrasonic motor is incorporated into the ultrasonic motor according to the first embodiment and is pressed by a predetermined amount, the amount of collapse of the spring member 107 to the elastic deformation limit is sufficiently larger than the gap L1 between the rotor 101 and the regulating member 106. Keep it big. Then, even when a large acceleration is applied in the downward direction on the paper and the rotor 101 comes into contact with the regulating member 106, the spring member 107 is set so that a sufficient amount of collapse remains and elastic deformation can be maintained. Now, the clearance between the rotor 101 and the regulating member 106 is L1, the spring height of the spring member 107 in a state of being incorporated in the ultrasonic motor is L2, and the spring height at which the spring member 107 is at the elastic deformation limit is L3. Then, it is configured to satisfy the following conditions.
L1 <L2-L3 (1)

これにより、紙面下方向への大きな加速度に対しても、バネ部材１０７は弾性変形限界でのバネ高さＬ３まで潰れてしまうことがなく、安定した加圧力を維持することができる。また、バネ部材１０７が潰れきってしまい、振動子１０９が損傷してしまうことを防いでいる。なお、バネ部材１０７をウェーブワッシャで構成した場合には、弾性変形限界でのバネ高さＬ３は、板厚に相当する。 As a result, the spring member 107 is not crushed to the spring height L3 at the elastic deformation limit even with a large acceleration in the downward direction of the paper, and a stable pressure can be maintained. Further, the spring member 107 is prevented from being crushed and the vibrator 109 is prevented from being damaged. When the spring member 107 is configured with a wave washer, the spring height L3 at the elastic deformation limit corresponds to the plate thickness.

以上のような構成で、振動子１０９は、バネ部材１０７により、ロータ１０１に対して押圧されている。 With the configuration as described above, the vibrator 109 is pressed against the rotor 101 by the spring member 107.

図５は、ロータ１０１から振動子１０９に向けて大きな加速度が加わった状態を示す拡大断面図である。特に加速度がかかっていない通常の状態では、ロータ１０１はバネ部材１０７の紙面上方向への加圧力を振動板１０２を介して受けており、筺体１０５のフランジ部１０５ａに当接している。しかし、図５に示すように紙面下方向に大きな加速度が加わった場合には、ロータ１０１は、バネ部材１０７による上方向への加圧力に抗して下方向に移動する。ロータ１０１は、所定量Ｌ１移動したところで、筐体１０５の側面に設けられた規制部材１０６に当接するため、それ以上の下方向への移動は規制される。ここで、ロータ１０１が規制部材１０６に当接する位置は、バネ部材１０７が弾性変形している範囲となるように設定する。ロータ１０１が規制部材１０６に当接したときのバネ部材１０７のバネ高さをＬ４とすると、Ｌ４は下記式で表される。
Ｌ４＜Ｌ２−Ｌ１・・・（２）
（１）式および（２）式より下記式が成り立つ。
Ｌ３＜Ｌ４・・・（３） FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a large acceleration is applied from the rotor 101 toward the vibrator 109. In a normal state in which no acceleration is applied, the rotor 101 receives a pressure force in the upward direction of the paper surface of the spring member 107 via the diaphragm 102 and is in contact with the flange portion 105 a of the casing 105. However, when a large acceleration is applied in the downward direction as shown in FIG. 5, the rotor 101 moves downward against the upward pressure applied by the spring member 107. When the rotor 101 has moved by a predetermined amount L1, the rotor 101 abuts against a regulating member 106 provided on the side surface of the housing 105, and thus further downward movement is restricted. Here, the position where the rotor 101 abuts on the regulating member 106 is set so as to be in a range where the spring member 107 is elastically deformed. When the spring height of the spring member 107 when the rotor 101 abuts against the regulating member 106 is L4, L4 is expressed by the following equation.
L4 <L2-L1 (2)
The following formula is established from the formulas (1) and (2).
L3 <L4 (3)

よって、ロータ１０１が規制部材１０６に当接したときのバネ部材１０７のバネ高さＬ４は、バネ部材１０７が弾性変形するバネ高さＬ３より大きいため、バネ部材１０７が潰れきることがない。これにより、リング部材１０４とねじ込み部材１０８とが、バネ部材１０７の弾性力を介さずに衝突し、その衝撃により振動子１０９が損傷してしまうのを軽減している。 Therefore, since the spring height L4 of the spring member 107 when the rotor 101 abuts against the regulating member 106 is larger than the spring height L3 at which the spring member 107 is elastically deformed, the spring member 107 is not completely crushed. As a result, the ring member 104 and the screwed member 108 collide with each other without the elastic force of the spring member 107, and damage to the vibrator 109 due to the impact is reduced.

本実施例１では、２つの突起部１０２ｂの突起接触面によりロータ１０１の接触面１０１ａとの加圧接触状態が構成されているとして説明したが、これに限定されることはない。 In the first embodiment, it has been described that the pressure contact state with the contact surface 101a of the rotor 101 is constituted by the projection contact surfaces of the two projections 102b, but the present invention is not limited to this.

以上のように、振動子１０９に発生する超音波振動により被駆動部を駆動する超音波モータにおいて、ロータ１０１の振動子１０９方向への移動を規制する規制部材１０６を筺体１０５に設けることで、ロータ１０１から振動子１０９に向けて大きな加速度が加わった場合でも、バネ部材１０７が潰れきってリング部材１０４とねじ込み部材１０４とがバネ部材１０７の弾性力を介さずに衝突し、振動子１０９が損傷してしまうのを軽減することが可能である。 As described above, in the ultrasonic motor that drives the driven part by the ultrasonic vibration generated in the vibrator 109, the regulation member 106 that regulates the movement of the rotor 101 in the direction of the vibrator 109 is provided in the casing 105. Even when a large acceleration is applied from the rotor 101 toward the vibrator 109, the spring member 107 is crushed and the ring member 104 and the screwed member 104 collide without the elastic force of the spring member 107, and the vibrator 109 is It is possible to reduce damage.

実施例２は、実施例１の規制部材１０６を偏心ダボ１１０で構成することで、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間を調整可能な構成とした。これにより、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間をより確実に設定することが可能となり、ロータ１０１から振動子１０９方向へ大きな加速度が加わった場合でも、振動子１０９の損傷をより確実に防ぐことが可能となる。また、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間をより小さく設定することができるため、超音波モータに組み込んだ状態でのバネ部材１０７のバネ高さＬ２を小さくすることでき、ユニットの小型化が可能となる。 In the second embodiment, the restriction member 106 of the first embodiment is configured by the eccentric dowel 110 so that the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be adjusted. As a result, the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be set more reliably, and even when a large acceleration is applied from the rotor 101 toward the vibrator 109, damage to the vibrator 109 can be prevented more reliably. It becomes possible. Further, since the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be set smaller, the spring height L2 of the spring member 107 in a state where it is incorporated in the ultrasonic motor can be reduced, and the unit can be downsized. Become.

図６は、本発明の実施例２である超音波モータの分解斜視図である。なお、図において同一部材は同一記号で図示される。また実施例１と同一部材のものは、同一記号で図示される。 FIG. 6 is an exploded perspective view of an ultrasonic motor that is Embodiment 2 of the present invention. In the drawings, the same members are indicated by the same symbols. The same members as those in the first embodiment are indicated by the same symbols.

１１０は、ロータ１０１が振動子１０９の方向に進入し過ぎないように規制する偏心ダボである。ロータ１０１から振動子１０９に向かう方向に大きな加速度が加わった場合、バネ部材１０７が潰れきってしまう。するとリング部材１０４と後述のねじ込み部材１０８は、バネ部材１０７の弾性力を介さずに衝突してしまい、大きな衝撃が発生する。その衝撃により、振動子１０９が損傷してしまう恐れがあった。そこでバネ部材１０７が潰れきらないように、ロータ１０１が振動子１０９へ進入し過ぎるのを規制する偏心ダボ１１０を設ける。これにより、バネ部材１０７が弾性変形している状態で、ロータ１０１が偏心ダボ１１０に当接するため、リング部材１０４とねじ込み部材１０８が衝突することがなく、振動子１０９の接触部の損傷を軽減できる。 Reference numeral 110 denotes an eccentric dowel that restricts the rotor 101 from entering too much in the direction of the vibrator 109. When a large acceleration is applied in the direction from the rotor 101 toward the vibrator 109, the spring member 107 is completely crushed. Then, the ring member 104 and a screw-in member 108 described later collide without using the elastic force of the spring member 107, and a large impact is generated. Due to the impact, the vibrator 109 may be damaged. In order to prevent the spring member 107 from being crushed, an eccentric dowel 110 that restricts the rotor 101 from excessively entering the vibrator 109 is provided. Accordingly, since the rotor 101 abuts on the eccentric dowel 110 while the spring member 107 is elastically deformed, the ring member 104 and the screwing member 108 do not collide, and damage to the contact portion of the vibrator 109 is reduced. it can.

偏心ダボ１１０は、筺体１０５にロータ１０１を組み込んだ後に、外側から圧入穴１０５ｂに圧入する。このように偏心ダボ１１０を筺体１０５と別部品にすることで、フランジ部１０５ａを有する筺体１０５に対してロータ１０１を組み込んでいくことが可能になり、組立性の向上が図られる。 The eccentric dowel 110 is press-fitted into the press-fitting hole 105b from the outside after the rotor 101 is assembled into the housing 105. Thus, by making the eccentric dowel 110 a separate part from the casing 105, the rotor 101 can be incorporated into the casing 105 having the flange portion 105a, and the assemblability can be improved.

図７は、偏心ダボ１１０の斜視図である。１１０ａはロータ１０１の接触面１０１ａと当接する当接部である。ロータ１０１から振動子１０９に向けた方向に大きな加速度が加わった場合でも、ロータ１０１の接触面１０１ａが偏心ダボ１１０の当接部１１０ａに衝突することで、ロータ１０１が振動子１０９の方向に進入し過ぎるのを防いでいる。１１０ｂは筺体１０５の圧入穴１０５ｂに挿入される取付部である。取付部１１０ｂの径は、圧入穴１０５ｂの径より微小量だけ大きいような隙間関係になっており、偏心ダボ１１０は筺体１０５に対して回転可能に圧入保持される。１１０ｃはマイナスドライバーを挿入するためのすり割り部である。すり割り部１１０ｃにマイナスドライバーを挿入することで、偏心ダボ１１０を回転させることができるように構成している。当接部１１０ａと取付部１１０ｂは、所定量偏心（偏心量Ｌ６）している。これにより、偏心ダボ１１０を回転させることで、ロータ１０１の接触面１０１ａと偏心ダボ１１０の当接部１１０ａの隙間を±Ｌ６だけ増減させることができる。 FIG. 7 is a perspective view of the eccentric dowel 110. Reference numeral 110 a denotes a contact portion that contacts the contact surface 101 a of the rotor 101. Even when a large acceleration is applied in the direction from the rotor 101 to the vibrator 109, the contact surface 101a of the rotor 101 collides with the contact portion 110a of the eccentric dowel 110, so that the rotor 101 enters the vibrator 109. It prevents too much. Reference numeral 110 b denotes an attachment portion that is inserted into the press-fitting hole 105 b of the housing 105. The diameter of the mounting portion 110b is such that it is larger than the diameter of the press-fitting hole 105b by a minute amount, and the eccentric dowel 110 is press-fitted and held rotatably with respect to the housing 105. 110c is a slot for inserting a flathead screwdriver. The eccentric dowel 110 can be rotated by inserting a flathead screwdriver into the slot 110c. The contact portion 110a and the attachment portion 110b are eccentric by a predetermined amount (eccentric amount L6). Thus, by rotating the eccentric dowel 110, the gap between the contact surface 101a of the rotor 101 and the contact portion 110a of the eccentric dowel 110 can be increased or decreased by ± L6.

図８は、偏心ダボ１１０とロータ１０１の隙間を説明するための断面図である。偏心ダボ１１０は取付部１１０ｂで筺体１０５の圧入穴１０５ｂに圧入されており、回転可能の保持されている。偏心ダボ１１０の当接部１１０ａと取付部１１０ｂは所定量Ｌ６だけ偏心しており、偏心ダボ１１０の回転により、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間は調整可能な構成となっている。図８は、取付部１１０ｂの軸の上に当接部１１０ａの軸がくるような回転角、言い換えるとロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間が最も小さくなるような状態を示している。このときの隙間Ｌ５とすると、取付部１１０ｂの軸の垂直下方に当接部１１０ａの軸がくるような回転角、言い換えるとロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間が最も大きくなるような状態では、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間は、下記式で表される。
Ｌ５＋２×Ｌ６・・・（４） FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the gap between the eccentric dowel 110 and the rotor 101. The eccentric dowel 110 is press-fitted into the press-fitting hole 105b of the housing 105 by the mounting portion 110b, and is held rotatably. The contact portion 110a and the mounting portion 110b of the eccentric dowel 110 are eccentric by a predetermined amount L6, and the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be adjusted by the rotation of the eccentric dowel 110. FIG. 8 shows a state in which the rotation angle at which the axis of the abutting part 110a comes on the axis of the mounting part 110b, in other words, the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 becomes the smallest. If the clearance L5 at this time is a rotation angle such that the axis of the contact portion 110a is vertically below the axis of the mounting portion 110b, in other words, in a state where the clearance between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 is the largest, the rotor The clearance between 101 and the eccentric dowel 110 is expressed by the following equation.
L5 + 2 × L6 (4)

このように、偏心ダボ１１０の回転により、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間を、Ｌ５から（Ｌ５＋２×Ｌ６）まで調整することが可能となる。 As described above, by rotating the eccentric dowel 110, the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be adjusted from L5 to (L5 + 2 × L6).

このように実施例２では、ロータ１０１の振動子１０９に向けた方向への移動を規制する部材を偏心ダボ１１０で構成することで、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間を調整する隙間調整機構を設けたことを特徴とする。これにより、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間をより確実に設定することが可能となり、ロータ１０１から振動子１０９方向へ大きな加速度が加わった場合でも、振動子１０９の損傷をより確実に防ぐことが可能となる。また、ロータ１０１と偏心ダボ１１０の隙間をより小さく設定することができるため、超音波モータに組み込んだ状態でのバネ部材１０７のバネ高さＬ２を小さくすることでき、ユニットの小型化が可能となる。 As described above, in the second embodiment, the member that regulates the movement of the rotor 101 in the direction toward the vibrator 109 is configured by the eccentric dowel 110, so that the gap adjusting mechanism that adjusts the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 is provided. It is provided. As a result, the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be set more reliably, and even when a large acceleration is applied from the rotor 101 toward the vibrator 109, damage to the vibrator 109 can be prevented more reliably. It becomes possible. Further, since the gap between the rotor 101 and the eccentric dowel 110 can be set smaller, the spring height L2 of the spring member 107 in a state where it is incorporated in the ultrasonic motor can be reduced, and the unit can be downsized. Become.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

１０１ロータ（被駆動体）
１０４リング部材（保持手段）
１０５筺体
１０６規制部材
１０７バネ部材（加圧手段）
１０９振動子
１１０偏心ダボ
１１０ａ当接部
１１０ｂ取付部 101 rotor (driven body)
104 Ring member (holding means)
105 Housing 106 Restricting member 107 Spring member (pressurizing means)
109 Vibrator 110 Eccentric dowel 110a Abutting part 110b Mounting part

Claims

A vibrator for generating a vibration,
A driven body driven by the vibrator;
Holding means for holding the vibrator;
A spring member that pressurizes the vibrator against the driven body;
In a vibration motor having a housing that holds the driven body so as to be movable in the driving direction and holds the holding means so as to be movable in the direction of pressurization by the pressurizing means.
The casing includes a regulating member that regulates the amount of movement of the driven body in the direction of the pressurizing unit, and a gap between the driven body and the regulating member is incorporated in the ultrasonic motor at L1. A vibration motor characterized by satisfying the following equation, where L2 is the spring height of the spring member and L3 is the spring height at the elastic deformation limit of the spring member .
L1 <L2-L3

The driven body and the holding means have an annular shape,
The housing holds the driven body rotatably, and holds the holding means movably in the direction of the rotation axis of the driven body.
The vibration motor according to claim 1, wherein the regulating member is provided on a cylindrical surface of the casing.

2. The vibration motor according to claim 1 , wherein the spring member is a wave washer, and a spring height L3 at the elastic deformation limit of the spring member is a plate thickness.

The restricting member has an attachment portion to the housing and a contact portion that comes into contact with the driven body,
4. The mounting portion and the contact portion are eccentric by a predetermined amount, and a clearance between the driven body and the contact portion of the restriction member can be adjusted by rotation of the restriction member. The vibration motor according to any one of the above.

The vibration motor according to claim 1, wherein the vibrator generates ultrasonic vibration.