JPH0698567A - 差動機構内蔵型超音波モータ - Google Patents

差動機構内蔵型超音波モータ

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JPH0698567A
JPH0698567A JP3220057A JP22005791A JPH0698567A JP H0698567 A JPH0698567 A JP H0698567A JP 3220057 A JP3220057 A JP 3220057A JP 22005791 A JP22005791 A JP 22005791A JP H0698567 A JPH0698567 A JP H0698567A
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Masaharu Eguchi
正治 江口
Mitsuru Shinohara
篠原  充
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 棒状超音波モータに差動機構を一体的に組み
付けることを目的とする 【構成】 軸1、スぺーサ2、圧電素子3、ステータ
5、ロータ6からなる超音波モータに対し、さらにボー
ル8、リテーナ(出力ギヤ)7、回転加圧部材(手動入
力ギヤ)9同軸上に一方向組み付けし、バネ部材10を
乗せ加圧保持部材11で端にて加圧固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動モータの駆動力
と、外部の駆動力とを選択的あるいは同時に入力し合成
出力する差動機構をモータに内蔵し、特にモータに棒状
の超音波モータを用いた、差動機構内蔵型超音波モータ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、超音波モータの用途として、カメ
ラの交換レンズにおけるオートフォーカス用の駆動源と
して用いられており、電動によるオートフォーカシング
動作と、マニュアル操作によるフォーカシングとを特別
な切替操作を必要とせずに行えるレンズ鏡筒が本出願人
により提案されており、この超音波モータは中空の円環
形状に形成され、オートフォーカスとマニュアルフォー
カスとの切替機構としては、例えばボールレースを用い
た差動機構が提案されている。そして、差動機構も超音
波モータと同様に光学レンズを取り囲むように中空の円
環形状に形成され、超音波モータと一体的にレンズ鏡筒
に組み付けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような差
動機構内蔵型超音波モータは、中空の円環形状であるこ
とが光学レンズを取り囲むというレンズ鏡筒固有の製品
形態には最適であるが、幅広い製品仕様、用途に対して
は、ことレンズ鏡筒に限っても、最大外径、レンズ配置
等がモータ部の制約を受け易く、汎用性に乏しかった。
増してやレンズ鏡筒以外の製品、例えばオーデイオ機器
等への応用にはスペース、レイアウト上、中空の円環形
状である必然性が特にないといえる。
【0004】また、中空の円環形状の超音波モータはコ
ストが高く、しかも公知のように振動を発生するための
圧電素子をリング形状の振動弾性体に接着剤で接合し、
分極処理を施すといった面倒で時間のかかる工程を必要
としていた。
【0005】そこで、中空の円環形状の超音波モータと
同様に、超音波振動を利用しているが、製造が簡単で人
間の小指程度の超小型化も可能とする棒状の超音波モー
タに対して差動機構を一体的に組み付け、例えばモータ
駆動と手動駆動との自由な切替やこれらの合成力を出力
でき、また省スペース化に適合できることが要望されて
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
ための手段は、弾性振動体間に電気−機械エネルギー変
換素子を連結軸部材により挟持し、該電気−機械エネル
ギー変換素子に交流電界を印加することにより該弾性振
動体に駆動振動を励起する振動子及び、該振動子の駆動
振動の形成面に加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触
し回転する回転部材とからなる超音波モータに、該回転
部材の回転力を受けてボールレース上を転動する複数の
ボールと共に回転する差動出力手段と、該複数のボール
を挟んで該差動手段と対向し該加圧手段からの加圧力を
受けて該複数のボールに押圧される回転可能な外部入力
手段とからなる差動機構を一体的に設けたことを特徴と
する差動機構内蔵型超音波モータにある。
【0007】
【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
【0008】図1は本発明による差動機構内蔵型棒状振
動波モータの一実施例を示す断面図である。
【0009】1は連結軸、2はスペーサ、3は軸方向に
重畳した圧電素子、4は圧電素子に電圧を印加する為の
配線に用いる電極、5はステータ、6はロータ、7はリ
テーナでボール8を遊嵌保持する。9は加圧回転部材、
10は弾性加圧部材、11は加圧保持手段、12はフリ
クションワッシャである。以上の部材を図中左方より軸
中心に重ねて構成される。
【0010】スペーサ2は軸1の抜け止め手段である段
付き部1−1に突き当てて、図中左方より軸に嵌挿さ
れ、圧電素子3と電極4は交互に重ねられている。スペ
ーサ2,圧電素子3および電極4はステータ5の内径の
ネジ部5−1を軸1の第1のネジ部1−2に締め付ける
事により圧着挟持され軸に固定される。
【0011】ロータ6は本実施例に於いては材質、表面
処理の選択が別個に可能となる様に2体に分けてあり、
ステータ5の摩擦駆動面5−2と周接触するフランジ部
6−1を有する接触子側とボール8と接触するボールレ
ース部6−2とから成る。ボールレース部6−2はV字
状の周溝(以下V溝と称す)を有しボールの公転半径を
規制する。V溝上には最低3個以上の同径のボール(こ
こでは鋼球)が配置されている。各ボールはリテーナ7
の周上に前記V溝とほぼ同一半径上に略等分配置された
ボール直径より少なくとも大きな穴部7−1に遊嵌保持
される。なお、リテーナ7は軸1と嵌合する軸受部7−
2を有し、軸1に対して回転自由である。また、ボール
を保持する穴部7−1はボールの周方向の公転によって
のみボールと当接し、ボールのV溝上のころがり、公転
に伴う自転に対してはすべり接触する。
【0012】加圧回転部材9はリテーナ7と同様に軸1
と回転軸に保持され、図中右側の円周面に前記V溝と同
様のV溝9−1を有し、ロータ6のボールレース部6−
2と共にボールをスラスト方向に挟持し、ボールの公転
半径を規制している。加圧回転部材9の図中左方円周面
はフリクションワッシャ12と円周面にて接触してい
る。
【0013】フリクションワッシャ12は軸1と略嵌合
し配置されるが、軸部に対し非回転を保証する為不図示
のDカットや、二方取りの如く廻り止め処理された嵌合
形態を用いても良い。
【0014】フリクションワッシャ12の左方より、加
圧保持部材11の小径部11−1に弾性加圧部材10を
略嵌合した状態で、加圧保持部材11のネジ部11−2
を軸1の第2のネジ部1−3と結合し、軸1のネジの突
き当て段差1−4まで加圧保持部材11を締め付けるこ
とにより、弾性加圧部材10をフリクションワッシャ1
2に当接させて加圧力を発生させ、組付けは完了する。
【0015】弾性加圧部材10には、加圧の固体差での
バラツキや経時的加圧や変動を排する為、定荷重型サラ
バネが望ましいが、ゴム類やコイルバネ、ウエーブワッ
シャの類であってもよい。
【0016】機械的突当て寸法から定まる弾性加圧部材
10のチャージ量で加圧力が所望範囲に安定して入らな
い場合に、1−3と11−2のネジ結合部の加減締めに
て個別調整するように、段差1−4の位置を調整必要範
囲外へ移動することは容易である。
【0017】ここで加圧力は、軸の抜け止め部1−1を
端としたスペーサ2、圧電素子3、電極4、ステータ
5、ロータ6、ボール8、加圧回転部材9、フリクショ
ンワッシャ12を積み重ねたスラスト長と、加圧保持部
材11の加圧端面11−3までのスラスト長の差である
ところの弾性加圧部材の為のスラストスペースにより決
められる。尚、リテーナ7は加圧力を受けていない。
【0018】振動波モータとしての作動に関しては、所
謂進行波タイプと呼ばれる振動波モータとして分類さ
れ、公知であるので差動機構部分の説明を次に記す。
【0019】〈A:モータからの入力時〉電極4に不図
示の駆動回路より交流通電することにより圧電素子3が
伸縮しステータ5に進行波を発生させ加圧当接するロー
タ6が所定方向へ回転すると、フリクションワッシャ1
2で設定された保持力により、非回転の加圧回転部材9
との相対回転でボール8がV溝内を自転しつつ公転し、
リテーナの穴部7−1の穴側面を押す為、リテーナ7が
本実施例に於いてはロータの1/2の速度で回転し、リ
テーナ7の外周に設けたギヤ部7−2により不図示の被
駆動部材へ駆動力を伝達し出力する。
【0020】〈B:加圧入力手段からの入力時〉加圧摩
擦力により非回転のロータ6と、フリクションワッシャ
12によるフリクションに抗した加圧回転部材9の相対
回転により、上記Aと同様にしてリテーナ7は加圧回転
部材9の1/2の速度で回転し同様に出力する。
【0021】〈C:モータと加圧入力手段の同時入力
時〉ロータ6と加圧回転部材9の相対回転量(差動量と
方向)の1/2の速度にてリテーナ7より合成出力す
る。
【0022】加圧入力(回転)部材9の外周には、不図
示の入力手段、例えば手動操作部材、或いは他の動力手
段出力と結合するギヤ部9−3を有しているが、リテー
ナ7のギヤ部7−2と共にギヤ結合に限らず、ベルト駆
動の為のプーリーを配したり、摩擦伝達による結合を行
なう為のゴムローラ等を配して構成しても良い。
【0023】なお、モータの固定は、加圧保持部材11
のフランジ部に設けたモータ固定用のビス穴11−4を
用いて本モータの適用機器に対して取付固定される。
【0024】なお、ステータの振動に対し悪影響が無い
場合、スペーサ2や軸1の段付き部1−1側にビス穴を
設ける、或いはチャッキング,圧入,接着するなどして
固定することも可能である。
【0025】図2は他の実施例を示す断面図である。な
お、本実施例において図1に示した部材と同一の機能を
有する部材には同一の符号を付し、特に符号1〜7の部
材は図1の実施例を完全に同一なのでその説明は省略す
る。
【0026】本実施例の特徴とするところは、加圧回転
部材9を回転部90と、ボールレース部91とに2体化
し、その分離した間に第2のフリクションワッシャ13
を介挿している点で、回転部90と弾性加圧部材10と
の間に第1のフリクションワッシャ12を介挿してい
る。
【0027】加圧回転部材9は、歯車部9−3を有する
回転部90と、V溝9−1を有するボールレース部91
とに分離しており、ボールレース部91の軸部には軸方
向に沿って係合溝91−1が形成されていて、第2のフ
リクションワッシャ13の内径部に突設された係合突起
13−1がこの係合溝91−1に係合し、第2のフリク
ションワッシャ13の廻り止めとしている。なお、廻り
止めの構成としては、Dカット穴や二方取穴を用いても
よい。
【0028】上記した突起13−1と係合溝91−1と
の係合により、第2のフリクションワッシャ13はボー
ルレース部91と相対的に不回転となり、第1,第2の
フリクションワッシャ12,13の材質と加圧回転部材
の材質、加えて接触面積や表面粗さを変化させることに
より、各摩擦力を幅広く設定することができる。
【0029】ところで、加圧回転部材9への入力が急激
もしくは過大であり、出力側負荷を越えるようなとき
に、ボール8とボールレース部6−2−1がころがりに
よらず、摩擦摺動して相対的公転作動を起こし、ボール
8やボールレース部6−2−1が摩耗損傷を生じること
がある。
【0030】しかし、本実施例においては、ボール8の
摩擦摺動力をT1 、第2のフリクションワッシャ13と
加圧回転部材9のボールレース部91間のスリップ力を
2、第1フリクションワッシャ12と加圧回転部材9
の回転部90間のスリップ力をT3 としたとき、T1
2 >T3 の関係となるように摩擦力を設定すること
で、上記の損傷等を防止することができる。
【0031】機械設計に当たっては、加圧回転部材側へ
の入力Ti をT2 >Ti >T3 の範囲で常用するよう設
定すれば、モータの耐久性、信頼性上好ましい。なお、
本実施例では、第1のフリクションワッシャ12の摺動
面を加圧回転部材9側に固定すべくその内径側に第2の
フリクションワッシャ13と同様の係合突起13−1と
係合縦溝1−5を設けているが、第1,第2のワッシャ
共、加圧回転部材でない側との摩擦力設定をT1 とT2
の間、T2 とT3 の間に設定すれば、係合による不回転
処理の為の構成は不要となるが、安定したフリクション
力を得る事はやや難かしくバランス関係が複雑となる為
量産上不利となる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
のような効果が得られる。
【0033】1.部品構成をほとんど増加することな
く、差動機構を棒状振動波モータの構成要素内に取り込
んで棒状の形態のままコンパクトに一体化できる。
【0034】2.よって多用途への適応が形態的に容易
で、かつ機器の小型化にも最適である為、汎用性が大で
ある。
【0035】3.又単純な棒状振動波モータとの部品流
用、共通化が構造上容易である為、モータ単品と差動機
構内蔵モータの両者を低コストで開発生産可能である。
【0036】4.一方向から組立て可能な構造の為、組
立コストが安く、自動組立での生産も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波モータの一実施例を示す断
面図。
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
1…軸 8…ボール 2…スペーサ 9…加圧回転部材 3…圧電素子 10…弾性加圧部材 4…電極 11…加圧保持部材 5…ステータ 12…フリクション
ワッシャ 6…ロータ 13…フリクション
ワッシャ 7…リテーナ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弾性振動体間に電気−機械エネルギー変
    換素子を連結軸部材により挟持し、該電気−機械エネル
    ギー変換素子に交流電界を印加することにより該弾性振
    動体に駆動振動を励起する振動子及び、該振動子の駆動
    振動の形成面に加圧手段からの加圧力を受けて加圧接触
    し回転する回転部材とからなる超音波モータに、該回転
    部材の回転力を受けてボールレース上を転動する複数の
    ボールと共に回転する差動出力手段と、該複数のボール
    を挟んで該差動手段と対向し該加圧手段からの加圧力を
    受けて該複数のボールに押圧される回転可能な外部入力
    手段とからなる差動機構を一体的に設けたことを特徴と
    する差動機構内蔵型超音波モータ。
JP22005791A 1991-08-30 1991-08-30 差動機構内蔵型振動波駆動装置 Expired - Fee Related JP3160018B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143277A (ja) * 2003-11-10 2005-06-02 Canon Inc 振動型アクチュエータ
WO2009066467A1 (ja) * 2007-11-21 2009-05-28 Nikon Corporation 振動アクチュエータおよび撮像装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143277A (ja) * 2003-11-10 2005-06-02 Canon Inc 振動型アクチュエータ
WO2009066467A1 (ja) * 2007-11-21 2009-05-28 Nikon Corporation 振動アクチュエータおよび撮像装置

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