JP6594175B2 - 振動波モータ、該振動波モータを用いたリニア駆動装置及び光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動波モータ、該振動波モータを用いたリニア駆動装置及び光学装置に関する。

従来、超音波モータにおいては、高周波電圧を圧電素子に印加することで、圧電素子が固定された振動子を超音波振動させている。振動子の超音波振動は、摩擦部材に対して加圧された振動子と摩擦部材との間に駆動力を発生させ、小型であっても高出力を維持できる。例えば、特許文献１には、小型振動子を用いた超音波モータが開示されている。又、超音波モータにおいては、駆動力を効率的に被駆動体に伝達するための様々な工夫が考えられている。例えば、特許文献２に開示された超音波モータでは、振動子に付与する押圧力又はその反力と被駆動体に支持された伝達部材の付勢力の合力によって、転動部材が挟持されている。

特開２０１２−１６１０７号公報 特開２０１４−２１２６８２号公報

特許文献２の超音波モータの小型化と簡素化とを図るために、図１１に示すような、移動部材４００の移動方向（図示のＸ方向）に延在する案内軸６００を設け、案内軸６００に嵌合する摺動穴４００ａを移動部材４００に形成した摺動構造がある。そして、この摺動構造は、案内軸６００と摺動穴４００ａとで移動部材４００を摺動案内している。この摺動構造では、移動部材４００の移動方向Ｘの寸法４００Ｗは、移動部材４００の移動量と無関係に決定することができるので、振動子本体と同じ長さの移動部材４００が実現できる。更に、転動ボールを省略することができるので、装置の小型化及び簡素化が図れる。しかし、この構成では、振動子に付与する押圧力の反力と被駆動体に支持された伝達部材の付勢力の合力が、案内軸６００と摺動穴４００ａとにおける抗力（紙面垂直方向）になるため摩擦力が増大し、超音波モータの駆動力を低下させるという課題が生じる。

そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するために、摺動案内を採用した振動波モータにおいて、振動波モータの駆動力を低下させることなく、小型化及び簡素化を可能とした振動波モータを提供することである。更に、このような振動波モータを用いたリニア駆動装置及び光学装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、振動を発生する圧電素子を有する振動子と、振動子に備えられた突起部に接触する摩擦部材と、摩擦部材に対して所定の移動方向に移動可能な移動部材と、振動子と移動部材とを結合する結合部材と、移動部材を移動方向に案内する第１の案内部材と、移動部材に作用し、移動部材と共に移動方向に移動可能な加圧部材と、加圧部材を移動方向に案内する第２の案内部材と、から構成される振動波モータと、移動方向に移動可能な被駆動体と、被駆動体に係合し、移動部材の当接部位と当接し、振動波モータの駆動力を被駆動体に伝達する伝達部材と、伝達部材と当接部位との間に付勢力を付与する付勢部材と、を備える、リニア駆動装置において、振動子が摩擦部材から受ける摩擦接触力の方向と、当接部位が付勢部材から受ける付勢接触力の方向とは、平行かつ力の向きが異なり、付勢接触力の分布荷重の荷重中心は、振動子の外形の範囲内にあることを特徴としている。

本発明によれば、振動波モータの駆動力を低下させることなく、小型化及び簡素化を可能とした振動波モータを提供することができる。更に、このような振動波モータを用いたリニア駆動装置及び光学装置を提供することができる。

（ａ）本発明の実施形態の振動波モータ１０を用いたリニア駆動装置の分解斜視図である。（ｂ）リニア駆動装置の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）本発明の実施形態のリニア駆動装置の伝達部材１８と付勢部材１９の斜視図である。（ｃ）当接部分の拡大図である。（ｄ）当接部分の断面図である。 （ａ）乃至（ｄ）本発明の実施形態の振動波モータ１０に伝達部材１８と付勢部材１９とが組み付けられた状態を示す図である。 （ａ）、（ｂ）本発明の第１の実施例の振動波モータ１０の分解斜視図である。（ｃ）、（ｄ）振動子１と結合部材５の分解斜視図である。 （ａ）乃至（ｅ）本発明の第１の実施例の構造及び力の作用を示す図である。 （ａ）乃至（ｅ）本発明の第２の実施例の構造及び力の作用を示す図である。 （ａ）乃至（ｅ）本発明の第３の実施例の構造及び力の作用を示す図である。 （ａ）乃至（ｅ）本発明の第４の実施例の構造及び力の作用を示す図である。 （ａ）、（ｂ）本発明の第１の変形例の力の作用を示す図である。（ｃ）、（ｄ）第２の変形例の力の作用を示す図である。 本発明の第３の変形例を示す図である。 従来技術を示す図である。

以下、本発明の振動波モータ（超音波モータ）１０を用いたリニア駆動装置の構成について図面を用いて説明する。なお、振動波モータ１０の振動子１の移動方向をＸ方向とし、振動子１の押圧接触力の方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直角な方向をＹ方向とする。全ての図面に関して、ＸＹＺの方向を上記のように定義する。なお、Ｚ方向に関しては、図面に応じて適宜、上下の方向を使用する。

まず、本実施形態の振動波モータ１０を用いたリニア駆動装置について説明する。図１（ａ）は、振動波モータ１０を用いたリニア駆動装置をＺ方向に分解した分解斜視図であり、図１（ｂ）は、完成したリニア駆動装置の図である。被駆動体１７は、駆動対象である撮影装置等に用いられる光学素子を保持する部材であって、案内軸１５に案内され、振動波モータ１０の駆動力が出力されることによって、移動部材４の移動方向Ｘに往復移動可能となっている。ここで光学素子とは、フォーカスレンズ等のレンズ全般を意味するが、プリズムやミラーであってもよい。本実施形態では、被駆動体１７が撮影装置に用いられる光学素子を保持する部材として機能しているリニア駆動装置を用いた光学装置を示したが、被駆動体１７は、光学素子を保持する部材以外にも適用可能である。

伝達部材１８は、被駆動体１７の支持部１７ａに支持される。伝達部材１８は、移動部材４の当接部位４ｄに当接するように付勢部材１９と共に組み付けられる。振動波モータ１０を用いたリニア駆動装置は、図１（ｂ）に示す完成した状態で、駆動源である後述の振動子１から、結合部材５、移動部材４、当接部位４ｄ、伝達部材１８、被駆動体１７の順に駆動力が伝達され、被駆動体１７がＸ方向に往復移動される。

図２（ａ）、（ｂ）は、伝達部材１８と付勢部材１９の斜視図であって、図２（ａ）はＺ方向上方から、図２（ｂ）はＺ方向下方から見た図である。図２（ｃ）、（ｄ）は、伝達部材１８が移動部材４の当接部位４ｄに当接する当接部分の拡大図であって、図２（ｃ）はＺ方向から見た投影図、図２（ｄ）は図２（ｃ）の切断線（ｄ）−（ｄ）における断面図である。伝達部材１８は、上記の被駆動体１７の支持部１７ａに支持され、移動部材４の当接部位４ｄと当接し、移動部材４と被駆動体１７とを同期して移動させる。伝達部材１８は凹部１８ａを有し、凹部１８ａは、当接部位４ｄと付勢接触する構成になっている。本実施形態では、伝達部材１８は軸１８ｂを中心に支持部１７ａに回動自由に支持されるが、直線的に移動自由に支持される構成も選択可能である。又、本実施形態は、伝達部材１８側に凹形状が、当接部位４ｄ側に凸形状が形成された形態であるが、凹凸の関係を逆とする形態も選択可能である。

付勢部材１９は、ねじりコイルばねであって、伝達部材１８に付勢力を作用させ、伝達部材１８と当接部位４ｄの間に付勢接触力Ｚ１１を付与している。本実施形態では、付勢部材１９は、ねじりコイルばねとなっているが、付勢接触力Ｚ１１を付与できれば、圧縮ばね、引張ばね、又は、板ばねも選択可能である。

図２（ｄ）において、凹部１８ａの断面形状は、略Ｖ字形状になっており、付勢部材１９による付勢接触力Ｚ１１の分布荷重は、図２（ｃ）に示す領域Ｍ１、領域Ｍ２の２つの領域にあり、そして分布荷重の荷重中心Ｂはその中点になる。本実施形態では、分布荷重の領域が２か所である形態を示したが、伝達部材１８と当接部位４ｄの形状に応じて分布荷重の領域の数が変化しても、分布荷重の荷重中心Ｂを同様に考えることができる。

次に、本実施形態のリニア駆動装置に用いる振動波モータ１０が被駆動体１７に駆動力を伝達する機構について説明する。図３（ａ）は、振動波モータ１０に伝達部材１８が組み付けられて、付勢部材１９によって付勢されている状態の平面図を示す。図３（ｂ）は振動波モータ１０の正面図、図３（ｃ）は図３（ａ）の切断線（ｃ）−（ｃ）における断面図、図３（ｄ）は斜視図である。

図３（ａ）において、後述する振動子１と摩擦部材２の間の摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の領域は、振動子１の突起部１ｂの範囲となる。したがって、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重は、領域Ｎ１、領域Ｎ２の２か所存在し、それらの荷重中心Ａは分布荷重の中点になる。本実施形態では、分布荷重の領域が２か所である形態を示したが、振動子１の突起部１ｂの個数に応じて領域の数が変化しても、分布荷重の荷重中心Ａを同様に考えることができる。

図３（ｄ）には、摩擦接触力Ｚ１及び付勢接触力Ｚ１１が作用し、発生する偶力Ｖ１、偶力Ｖ２が作用する状態が示されている。なお、図示されている摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ１１の相対的な位置関係のずれは、誇張して示されている。ここで、仮に摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ１１の荷重中心Ａと荷重中心Ｂとが一致していれば、移動方向Ｘに略直交するＹ軸周りの偶力Ｖ１は０とすることができる。同様に、移動方向ＸのＸ軸周りの偶力Ｖ２も０とすることができる。以上、図１乃至図３を用いて、本実施形態の振動波モータ１０を用いたリニア駆動装置の概要を説明した。次に、各実施例に係る振動波モータ１０の特徴について説明する。

（第１の実施例）
本発明の実施形態のリニア駆動装置に用いられる、第１の実施例の振動波モータ１０の構成について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、振動波モータ１０の分解斜視図であり、図４（ａ）はＺ方向上方から、図４（ｂ）はＺ方向下方から見た図である。図４（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）の一部を拡大して示した分解斜視図である。

振動子１は、振動を発生する圧電素子１ｃ、板部１ａ及び２つの突起部１ｂから構成される。突起部１ｂと板部１ａとは、一体的に成形する構成、又は別部品を貼り付ける構成が可能である。又、圧電素子１ｃは、所定の領域が分極され、板部１ａに貼り付けられている。圧電素子１ｃは、図示されていない給電手段によって、高周波電圧が印加されることにより、超音波領域の振動数の振動（超音波振動）を発生させる。この振動により振動子１から駆動力を得る原理については、特許文献１に記載のとおりであるので、ここでの記載は省略する。第１の実施例では、突起部１ｂを２個有する例が示されているが、突起部１ｂの数は、所望の駆動力により選択可能である。そして、振動子１は、図示のＸ方向に往復移動が可能である。

摩擦部材２は、振動子１に対向して配置されると共に、振動子１に接触し固定部材８に固定される。第１の実施例は、摩擦部材２の形状を板状とする例であるが、当該形状は丸棒等の形状も選択可能であり、又、摩擦部材２の材質も剛性や表面性状等の機械的特性を満足する範囲内で、金属やセラミック等の材質も選択可能である。

フエルト７は、後述する移動部材１４から受ける押圧接触力を振動子１に付与する機能を有し、更に、振動を減衰させない機能も有する。移動部材１４は、摩擦部材２に対して振動子１の移動方向Ｘに移動可能である。又、移動部材１４は、後述する第１の案内部材６が嵌合されるための穴形状をした摺動部位１４ａ、１４ｂと、伝達部材１８が当接する当接部位１４ｄとを有している。摺動部位１４ａ、１４ｂ及び当接部位１４ｄは、移動部材１４に一体的に成形する構成、又は別部品として組み付ける構成が選択可能である。

結合部材５は、第１固定部５ａで振動子１に固定されると共に、第２固定部５ｂで移動部材１４に固定されることによって、振動子１と移動部材１４とを結合し、振動子１と移動部材１４とを同期して移動させることができる。結合部材５は、振動子１と摩擦部材２の摩擦接触力Ｚ１を阻害することがないようにＺ方向には剛性が低く、振動子１と移動部材１４が同期して移動できるようにＸ方向には剛性が高い特性になっている。更に、第１固定部５ａにより振動子１に固定される際に、結合部材５は、振動子１の振動を阻害することがないように、振動子１の振動の節又は節の位置に応じて振動の小さい位置に、図示されていない接着又は溶接等の方法によって固定される。又、第２固定部５ｂにより移動部材１４に固定される際に、結合部材５は、図示されていない接着、溶接、又はビス締結等の方法で固定される。第１の実施例では、結合部材５は、枠状の形状をした１つの部材で構成された例であるが、上記の剛性の特性を満足する範囲で、複数の部材から構成することや任意の材料、形状を選択することが可能である。

第１の案内部材６は、移動部材１４をＸ方向に摺動案内する丸棒である。第１の案内部材６は移動部材１４の摺動部位１４ａ、１４ｂに嵌合し、転動ボール等を必要としない摺動案内である。第１の実施例は、丸棒とする例であるが、角棒や板材でも摺動部位１４ａ、１４ｂの形状を対応させれば選択可能である。

加圧部材１３は、加圧部材１３の上端部が移動部材１４に作用し、下端部が補助移動部材１２に作用するように配置された圧縮ばねである。補助移動部材１２は、平板部１２ａと２つの突起部１２ｂを有し、該２つの突起部１２ｂが移動部材１４の孔部に嵌合する。この嵌合は、移動部材１４に対して、補助移動部材１２のＺ方向の移動を許容するが、Ｘ方向の移動は拘束するものである。したがって、補助移動部材１２は、移動部材１４と共にＸ方向に移動するものである。第１の実施例は、加圧部材１３を圧縮ばねとする例であるが、引張ばね又は板ばね若しくは磁力を生じる磁石でも後述する所望の作用力が生じれば選択可能である。なお、移動部材１４及び補助移動部材１２は、それぞれ特許請求の範囲の記載における第１の移動部材及び第２の移動部材に相当する。

第２の案内部材１６は、補助移動部材１２をＸ方向に案内するレール状の板部材である。補助移動部材１２は移動部材１４と同期して移動するにあたり、平板部１２ａが第２の案内部材１６に摺動しながら移動する。第１の実施例は、平板部１２ａと第２の案内部材１６とが直接摺動する例であるが、第２の案内部材１６に摩擦軽減シート部材又は回転するローラ部材を設ける構成でも、所望の耐久性が満足すれば選択可能である。更に、補助移動部材１２を省略して加圧部材１３の下端部が第２の案内部材１６に直接摺動する構成でも、所望の耐久性が満足すれば選択可能である。又、第１の実施例は第２の案内部材１６が板部材とする例であるが、丸棒部材等のその他の形状も選択可能である。

固定部材８は、第１の案内部材６を２つの穴８ａで嵌合保持すると共に、第２の案内部材１６を支持し、図４（ａ）に示されたＸ１方向から組立てられる。そして、摩擦部材２は固定部材８にビス９で締結固定され、固定部材８は図示されていない固定部に支持される。第１の案内部材６及び第２の案内部材１６の保持方法や摩擦部材２の固定方法は、任意の方法が選択可能である。

次に、第１の実施例の振動波モータ１０の内部で作用する力について説明する。図５（ａ）、（ｃ）は、平面図における移動部材１４の近傍の拡大図である。図５（ｂ）、（ｄ）は、図５（ａ）の切断線（ｂ）−（ｂ）における断面図であり、図５（ｅ）は、正面図である。振動子１、フエルト７、補助移動部材１２、加圧部材１３、移動部材１４、伝達部材１８、付勢部材１９がＸ方向に移動する部品群であり、摩擦部材２、第１の案内部材６、第２の案内部材１６が固定された部品群である。

まず、振動子１に作用する外力は、図５（ｂ）に示された摩擦部材２から振動子１の突起部１ｂが受ける摩擦接触力Ｚ１と、移動部材１４からフエルト７を介して振動子１の圧電素子１ｃが受ける接触力Ｚ２である。振動子１のＹＺ平面における釣り合いを考慮すると、摩擦接触力Ｚ１と接触力Ｚ２とは大きさが等しく、方向が反対である。又、図５（ａ）のとおり、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の領域は、振動子１の突起部１ｂの投影である領域Ｎ１、Ｎ２であり、その荷重中心Ａとなることは前述のとおりである。

次に、移動部材１４に作用する外力は、図５（ｄ）の接触力Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ１３、Ｚ１４である。接触力Ｚ１１（付勢接触力Ｚ１１）は、付勢部材１９から伝達部材１８を介して移動部材１４の当接部位１４ｄが受ける力であり、付勢部材１９のばね力によって設定される。接触力Ｚ１２は、振動子１からフエルト７を介して移動部材１４が受ける力であり、接触力Ｚ２の反作用であることから接触力Ｚ１２と接触力Ｚ２とは大きさは等しく、方向が反対である。接触力Ｚ１３は、加圧部材１３から移動部材１４が受ける力であり、加圧部材１３のばね力によって設定される。接触力Ｚ１４は、第１の案内部材６から移動部材１４が受ける力である。

第１の実施例では、付勢接触力Ｚ１１は、接触力Ｚ１２より大きいことを前提としてそれぞれの力の方向を図示している。そして、図５（ｄ）に示したような寸法Ｌ１、寸法Ｌ２を用いて、移動部材１４のＹＺ平面における釣り合いを考慮すると、以下の式（ｉ）、（ｉｉ）となる。
Ｚ１３＝（Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２））×（Ｚ１１−Ｚ１２） （ｉ）
Ｚ１４＝（Ｌ１／Ｌ２）×Ｚ１３ （ｉｉ）

計算を簡素化するため、図５（ｄ）の寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しい長さとすると、前述のとおり接触力Ｚ１２は摩擦接触力Ｚ１と大きさが等しいことから、接触力Ｚ１３と接触力Ｚ１４の和は、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ１１の差となる。又、図５（ｃ）のとおり、付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の領域は、伝達部材１８の凹部１８ａと当接部位１４ｄの接触領域の投影である領域Ｍ１、Ｍ２であり、その荷重中心Ｂとなることは前述のとおりである。

更に、移動部材１４と第１の案内部材６の間に接触力Ｚ１４の反作用による摩擦力が生じ、補助移動部材１２と第２の案内部材１６の間に接触力Ｚ１３の反作用による摩擦力が生じる。前述のとおり接触力Ｚ１３と接触力Ｚ１４の和は、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ１１の差であるから、当該差に摩擦係数を乗じた値が摺動することによって生じる摩擦力となる。

以下、第１の実施例の特徴について説明する。本実施例の第１の特徴は、図５（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）に示すとおり、振動子１が摩擦部材２から受ける摩擦接触力Ｚ１の方向と当接部位１４ｄが付勢部材１９から受ける付勢接触力Ｚ１１の方向とが平行、かつ力の向きが異なることである。この第１の特徴により、移動部材１４と第１の案内部材６の間と補助移動部材１２と第２の案内部材１６の間に生じる摩擦力の和は、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ１１の差に摩擦係数を乗じた値になる。この摩擦力は移動部材１４と補助移動部材１２がＸ方向へ移動する際の摺動抵抗になるため、この摩擦力が小さければモータの駆動力の低下が抑制される。

次に、第１の実施例の構成と従来技術の構成（例えば、図１１に示すような従来技術の構成）とを比較する。従来技術の構成では、案内部材に転動ボールを採用せず単純な摺動案内としているので、案内軸６００に生じる摩擦力は、付勢接触力と摩擦接触力の和に摩擦係数を乗じた値になる。従来技術の構成では摩擦力が大きく、そのためモータの駆動力が大きく低下してしまうので、摩擦力を軽減するために転動ボールの採用が考えられる。しかし、転動ボールを採用すると、転動ボールが転動するための溝を形成しなければならず、移動部材４００の進行方向の寸法４００Ｗが振動子より長くなってしまい、装置の小型化及び簡素化を図ることができない。

しかし、第１の実施例では、第１の案内部材６と第２の案内部材１６とに生じる摩擦力は、付勢接触力Ｚ１１と摩擦接触力Ｚ１の差に摩擦係数を乗じた値になる。したがって、摩擦力は、従来技術の構成に比べて軽減されるので転動ボールを採用する必要がなく、単純な摺動案内とする構成でもモータの駆動力の低下が引き起こされない。この結果、移動部材１４に転動ボールが転動するための溝を形成する必要がないので、移動部材１４の移動方向Ｘの寸法１４Ｗを振動子１の移動方向Ｘの寸法と同じ長さ、又はその寸法以下の長さにすることができる。

更に、本実施例の第２の特徴は、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）のとおり、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の荷重中心Ａと付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の荷重中心Ｂが、移動方向Ｘ及び摩擦接触力Ｚ１のＺ方向の両方に直行するＹ方向の直線Ｌに整列していることである。この第２の特徴により移動部材１４には、図５（ｅ）に示されるＹ軸周りの偶力Ｖ１が発生しないので、移動体がＹ軸周りに傾くことなく、高い位置精度で往復運動することができる。なお、付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の荷重中心Ｂは、振動子１の外形の範囲内に存在している。

以上、第１の実施例の振動波モータ１０では、振動波モータ１０の駆動力を低下させることなく、移動部材１４の案内方法を小型化と簡素化が可能な摺動案内とすることができ、更にリニア駆動装置の小型化及び簡素化も可能になる。第１の実施例では、図５（ａ）、（ｃ）に示すとおり、摩擦接触力Ｚ１の方向に垂直な平面において、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の荷重中心Ａと付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の荷重中心Ｂとが移動方向Ｘに整列し、荷重中心Ａと荷重中心Ｂとが略一致している。この結果、図５（ｂ）に示される偶力Ｖ２がほぼ発生しないので、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ１１をほぼ等しくすれば、摺動抵抗となる摩擦力はほぼ０になり、摩擦力による振動波モータ１０の駆動力の低下をほぼ０にできるという効果が得られる。

なお、第１の実施例では、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しい長さとして効果を説明した。しかし、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２に差異があっても、式（ｉ）、（ｉｉ）により接触力Ｚ１３と接触力Ｚ１４とが決定される。したがって、第１の案内部材６と第２の案内部材１６に生じる摩擦力は、付勢接触力Ｚ１１と摩擦接触力Ｚ１の差に摩擦係数を乗じた値になるので、同様の効果は得られる。

（第２の実施例）
第２の実施例については、第１の実施例との共通部分の説明は省略し、差異についてのみ説明する。第１の実施例は、付勢接触力Ｚ１１が摩擦接触力Ｚ１より大きく、移動部材１４のＸＺ平面の釣り合いを考慮して接触力Ｚ１３が摩擦接触力Ｚ１と同じ方向に作用する構成であった。これに対して、第２の実施例は、図６のとおり付勢接触力Ｚ２１が摩擦接触力Ｚ１より小さく、移動部材２４のＸＺ平面の釣り合いを考慮して接触力Ｚ２３が付勢接触力Ｚ２１と同じ方向に作用するようになっている。このような力が作用する第２の実施例は、加圧部材２３により移動部材２４が加圧される方向が第１の実施例に対して逆であり、補助移動部材２２と第２の案内部材２６の取り付け方向も逆になるような構成になっている。

上記のような構成について、図６（ｄ）に示した寸法Ｌ１、寸法Ｌ２を用いて、移動部材２４のＹＺ平面における釣り合いを考慮すると、以下の式（ｉｉｉ）、（ｉｖ）となる。
Ｚ２３＝（Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２））×（Ｚ２２−Ｚ２１） （ｉｉｉ）
Ｚ２４＝（Ｌ１／Ｌ２）×Ｚ２３ （ｉｖ）

計算を簡素化するため、図６（ｄ）の寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しい長さとすると、第１の実施例と同様に接触力Ｚ２２は摩擦接触力Ｚ１と大きさが等しいことから、接触力Ｚ２３と接触力Ｚ２４の和は、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ２１の差となる。この結果、第１の実施例と同様に駆動力の低下の要因となる摩擦力を低減することができる。

以上、第２の実施例の構成を有する振動波モータ１０では、第１の実施例と同様に駆動力を低下させることなく、移動部材２４の案内方法を小型化と簡素化が可能な摺動案内とすることができ、更にリニア駆動装置の小型化及び簡素化も可能になる。なお、本実施例では、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しい長さとして効果を説明した。しかし、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２に差異があっても、式（ｉｉｉ）、（ｉｖ）によって接触力Ｚ２３と接触力Ｚ２４が決定される。したがって、第１の案内部材６と第２の案内部材２６に生じる摩擦力は、付勢接触力Ｚ２１と摩擦接触力Ｚ１の差に摩擦係数を乗じた値になるので、同様の効果は得られる。

（第３の実施例）
第３の実施例については、第１の実施例との共通部分の説明は省略し、差異についてのみ説明する。第１の実施例は、Ｙ方向に順に第１の案内部材６、振動子１、第２の案内部材１６が並ぶ構成であった。これに対して、第３の実施例は、図７のとおりＹ方向に順に第２の案内部材３６、第１の案内部材６、振動子１が並ぶ構成となっている。具体的には、移動部材３４が加圧部材３３によって−Ｚ方向から加圧され、加圧部材３３が当接している補助移動部材３２は、第２の案内部材３６に案内される構成になっている。

上記のような構成について、図７（ｄ）に示した寸法Ｌ１、寸法Ｌ２を用いて、移動部材３４のＹＺ平面における釣り合いを考慮すると、以下の式（ｖ）、（ｖｉ）となる。
Ｚ３３＝（Ｌ１／Ｌ２）×（Ｚ３１−Ｚ３２） （ｖ）
Ｚ３４＝（（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１）×Ｚ３３ （ｖｉ）

計算を簡素化するため、図７（ｄ）の寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しい長さとすると、第１の実施例と同様に接触力Ｚ３２は摩擦接触力Ｚ１と大きさが等しいことから、接触力Ｚ３３と接触力Ｚ３４の和は、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ３１の差の３倍となる。この結果、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ３１の大きさが同程度の場合には、第１の実施例と同様に駆動力の低下の要因となる摩擦力を低減することができる。

以上、第３の実施例の構成を有する振動波モータ１０では、第１の実施例と同様に駆動力を低下させることなく、移動部材３４の案内方法を小型化と簡素化が可能な摺動案内とすることができ、更にリニア駆動装置の小型化及び簡素化も可能になる。なお、本実施例では、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しいとして効果を説明した。しかし、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２に差異があっても、式（ｖ）、（ｖｉ）によって接触力Ｚ３３と接触力Ｚ３４が決定される。したがって、第１の案内部材６と第２の案内部材３６に生じる摩擦力は、付勢接触力Ｚ３１と摩擦接触力Ｚ１の差の（（２×Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２）倍に摩擦係数を乗じた値になるので、同様の効果は得られる。

（第４の実施例）
第４の実施例については、第３の実施例との共通部分の説明は省略し、差異についてのみ説明する。第３の実施例は、付勢接触力Ｚ３１が摩擦接触力Ｚ１より大きく、移動部材３４のＸＺ平面の釣り合いを考慮してＺ３３が付勢接触力Ｚ３１と同じ方向に作用する構成であった。これに対して、第４の実施例は、図８のとおり付勢接触力Ｚ４１が摩擦接触力Ｚ１より小さく、移動部材４４のＸＺ平面の釣り合いを考慮して接触力Ｚ４３が摩擦接触力Ｚ１と同じ方向に作用するようになっている。このような力が作用する第４の実施例は、移動部材４４が加圧部材４３によって＋Ｚ方向から加圧され、加圧部材４３が当接している補助移動部材４２は、第２の案内部材４６に案内される構成となっている。

上記のような構成であっても、図８（ｄ）に示した寸法Ｌ１、寸法Ｌ２を用いて、移動部材４４のＹＺ平面における釣り合いを考慮すると、以下の式（ｖｉｉ）、（ｖｉｉｉ）となる。
Ｚ４３＝（Ｌ１／Ｌ２）×（Ｚ４２−Ｚ４１） （ｖｉｉ）
Ｚ４４＝（（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１）×Ｚ４３ （ｖｉｉｉ）

計算を簡素化するため、図８（ｄ）の寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しい長さとすると、第３の実施例と同様に接触力Ｚ４２は摩擦接触力Ｚ１と大きさが等しいことから、接触力Ｚ４３と接触力Ｚ４４の和は摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ４１の差の３倍となる。この結果、摩擦接触力Ｚ１と付勢接触力Ｚ４１の大きさが同程度の場合には、第１の実施例と同様に駆動力の低下の要因となる摩擦力を低減することができる。

以上、第４の実施例の構成を有する振動波モータ１０では、第１の実施例と同様に駆動力を低下させることなく、移動部材４４の案内方法を小型化と簡素化が可能な摺動案内とすることができ、更にリニア駆動装置の小型化及び簡素化も可能になる。なお、本実施例では、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２がほぼ等しいとして効果を説明した。しかし、寸法Ｌ１、寸法Ｌ２に差異があっても、式（ｖｉｉ）、（ｖｉｉｉ）によって接触力Ｚ４３と接触力Ｚ４４が決定される。したがって、第１の案内部材６と第２の案内部材４６に生じる摩擦力は、付勢接触力Ｚ４１と摩擦接触力Ｚ１の差の（（２×Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２）倍に摩擦係数を乗じた値になるので、同様の効果は得られる。

（第１の変形例）
上記第１の実施例乃至第４の実施例のいずれかの振動波モータ１０を用いて構成される、第１の変形例を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は平面図における部分拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の切断線（ｂ）−（ｂ）における断面図である。第１の変形例では、ＸＹ平面への投影において、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の荷重中心Ａと付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の荷重中心Ｂは、移動方向Ｘと摩擦接触力Ｚ１のＺ方向に直交するＹ方向には整列するが、移動方向Ｘには整列していない。

すなわち、荷重中心Ａと荷重中心Ｂとは、一致しておらず、ある程度離間している。この離間の程度をずれ量Ｄ１とする。なお、ずれ量Ｄ１は誇張して図示されている。この構成の場合、ずれ量Ｄ１の値を小さく設定し、図９（ｂ）に示された偶力Ｖ２を非常に小さな値として意図的に存在させる。この微小な偶力Ｖ２の存在により、移動部材のがたつきを片側へ寄せることができる。この結果、移動部材の振動を軽減させ、装置の不要な振動や騒音を防止するという効果が得られる。

（第２の変形例）
上記第１の実施例乃至第４の実施例のいずれかの振動波モータ１０を用いて構成される、第２の変形例を図９（ｃ）、（ｄ）に示す。図９（ｃ）は、平面図における部分拡大図であり、図９（ｄ）は正面図における部分拡大図である。第２の変形例では、ＸＹ平面への投影において、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の荷重中心Ａと付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の荷重中心Ｂは、振動子１の外形の範囲内にあるが、移動方向Ｘにも直交するＹ方向にも整列していない。

すなわち、荷重中心Ａと荷重中心Ｂとは、一致しておらず、ある程度離間している。この離間の程度に関し、荷重中心Ａと荷重中心Ｂのいずれにも直交するＹ方向のずれ量Ｄ１、移動方向Ｘのずれ量Ｄ２とする。なお、いずれのずれ量Ｄ１、ずれ量Ｄ２も誇張して図示されている。この構成の場合、ずれ量Ｄ２の値を小さく設定し、図９（ｄ）に示された偶力Ｖ１を非常に小さな値として意図的に存在させる。この微小な偶力Ｖ１の存在により、移動部材のがたつきを片側へ寄せることができる。この結果、移動部材の振動を軽減させ、装置の不要な振動や騒音を防止するという効果が得られる。このように、摩擦接触力Ｚ１の分布荷重の荷重中心Ａと付勢接触力Ｚ１１の分布荷重の荷重中心Ｂが移動方向Ｘと直交する方向Ｙの一方もしくは両方に整列していない場合でも同様の効果がある。

（第３の変形例）
図１０は、第３の変形例を示し、上記第１の実施例乃至第４の実施例のいずれかの振動波モータ１０を用いて構成される、リニア駆動装置を光学装置に応用した例である。被駆動体２７は、上記の振動波モータ１０により出力される駆動力により駆動されると共に、撮影装置等に用いられる光学素子を保持する保持部材である。被駆動体２７は、支持部２７ａ、案内孔２７ｂ及び案内孔２７ｃを備え、一方の案内孔２７ｃは案内軸２５に案内され、他方の案内孔２７ｂは上記の振動波モータ１０が備える第１の案内部材６に案内されている。又、支持部２７ａには、伝達部材１８が係合している。この構成によれば部品を削減でき、かつ装置の簡素化を図ることができる。更に、被駆動体２７は、上記の振動波モータ１０が案内部材として使用する第１の案内部材６を共用しているので、直進精度が向上するという効果が得られる。又、第３の変形例においてもその他の構成が選択可能である。

１ 振動子
１ｂ 突起部
１ｃ 圧電素子
２ 摩擦部材
３ 加圧部材（１３、２３、３３、４３）
４ 移動部材（第１の移動部材１４、２４、３４、４４）
４ｄ 当接部位（１４ｄ、２４ｄ、３４ｄ、４４ｄ）
５ 結合部材
６ 第１の案内部材
１０ 振動波モータ
１２ 補助移動部材（第２の移動部材２２、３２、４２）
１６ 第２の案内部材（２６、３６、４６）
１７ 被駆動体（２７）
１８ 伝達部材
１９ 付勢部材
Ａ、Ｂ 荷重中心
Ｚ１ 摩擦接触力
Ｚ１１ 付勢接触力
Ｘ 移動方向

Claims (17)

1. 振動を発生する圧電素子を有する振動子と、
   前記振動子に備えられた突起部に接触する摩擦部材と、
   前記摩擦部材に対して所定の移動方向に移動可能な移動部材と、
   前記振動子と前記移動部材とを結合する結合部材と、
   前記移動部材を前記移動方向に案内する第１の案内部材と、
   前記移動部材に作用し前記移動部材と共に前記移動方向に移動可能な加圧部材と、
   前記加圧部材を前記移動方向に案内する第２の案内部材と、
   から構成される振動波モータと、
   前記移動方向に移動可能な被駆動体と、
   前記被駆動体に係合し、前記移動部材の当接部位と当接し、前記振動波モータの駆動力を前記被駆動体に伝達する伝達部材と、
   前記伝達部材と前記当接部位との間に付勢力を付与する付勢部材と、
   を備えるリニア駆動装置において、
   前記振動子が前記摩擦部材から受ける摩擦接触力の方向と、前記当接部位が前記付勢部材から受ける付勢接触力の方向とは、平行かつ向きが異なり、
   前記付勢接触力の分布荷重の荷重中心は、前記振動子の外形の範囲内にあることを特徴とする、リニア駆動装置。
2. 前記加圧部材と前記第２の案内部材との間に補助移動部材を有することを特徴とする、請求項１に記載のリニア駆動装置。
3. 前記摩擦接触力の方向に垂直な平面において、
   前記摩擦接触力の分布荷重の荷重中心と、前記付勢接触力の分布荷重の荷重中心とは、前記移動方向及び前記摩擦接触力の方向の両方に直交する方向に整列していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリニア駆動装置。
4. 前記摩擦接触力の方向に垂直な平面において、
   前記摩擦接触力の分布荷重の荷重中心と前記付勢接触力の分布荷重の荷重中心とは、略一致していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリニア駆動装置。
5. 前記第１の案内部材は、前記被駆動体を前記移動方向に案内することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニア駆動装置。
6. 前記振動は超音波振動であり、前記振動波モータは前記超音波振動する超音波モータであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリニア駆動装置。
7. 前記被駆動体は、光学素子を保持する保持部材であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリニア駆動装置を用いた光学装置。
8. 振動を発生する圧電素子を有する振動子と、
   前記振動子に備えられた突起部に接触する摩擦部材と、
   前記摩擦部材に対して所定の移動方向に移動可能な第１の移動部材と、
   前記振動子と前記第１の移動部材とを結合する結合部材と、
   前記第１の移動部材を前記移動方向に案内する第１の案内部材と、
   前記第１の移動部材に作用し前記第１の移動部材と共に前記移動方向に移動可能な加圧部材と、
   前記加圧部材を前記移動方向に案内する第２の案内部材と、
   を有することを特徴とする、振動波モータ。
9. 前記加圧部材と前記第２の案内部材との間に第２の移動部材を有することを特徴とする、請求項８に記載の振動波モータ。
10. 前記第１の移動部材と前記第２の移動部材との間に前記加圧部材が備えられていることを特徴とする、請求項９に記載の振動波モータ。
11. 前記第２の移動部材は、前記第１の移動部材に係合し前記第２の案内部材により前記移動方向に案内されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の振動波モータ。
12. 前記第２の案内部材は、レール状の板部材、丸棒部材、摩擦軽減シート部材、又はローラ部材のいずれか１つを備えることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の振動波モータ。
13. 前記移動部材の前記移動方向の寸法は、前記振動子の前記移動方向の寸法以下であることを特徴とする、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の振動波モータ。
14. 前記振動は超音波振動であり、前記振動波モータは前記超音波振動する超音波モータであることを特徴とする、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の振動波モータ。
15. 請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の振動波モータと、
    前記移動方向に移動可能な被駆動体と、
    前記被駆動体に係合し、前記移動部材の当接部位と当接し、前記振動波モータの駆動力を前記被駆動体に伝達する伝達部材と、
    前記伝達部材と前記当接部位との間に付勢力を付与する付勢部材と、
    を備えるリニア駆動装置。
16. 前記第１の案内部材は、前記被駆動体を前記移動方向に案内することを特徴とする、請求項１５に記載のリニア駆動装置。
17. 前記被駆動体は、光学素子を保持する保持部材であることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載のリニア駆動装置を用いた光学装置。

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