JPH08298792A - 振動波駆動装置 - Google Patents
振動波駆動装置Info
- Publication number
- JPH08298792A JPH08298792A JP7102376A JP10237695A JPH08298792A JP H08298792 A JPH08298792 A JP H08298792A JP 7102376 A JP7102376 A JP 7102376A JP 10237695 A JP10237695 A JP 10237695A JP H08298792 A JPH08298792 A JP H08298792A
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- Japan
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- vibration
- bending
- vibrating body
- rigidity
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 トルクの向上等、性能向上を果たす振動波駆
動装置を提供する。 【構成】 振動を発生するものであって、振動変位を拡
大する複数の突起が設けられた振動体と、前記振動体と
接触し、前記振動によって該振動体と相対移動する接触
体とを有する振動波駆動装置において、前記突起の曲げ
剛性のうち前記相対移動の方向の剛性の方をこれと直交
する方向の剛性より剛くした振動波駆動装置を特徴とす
る。
動装置を提供する。 【構成】 振動を発生するものであって、振動変位を拡
大する複数の突起が設けられた振動体と、前記振動体と
接触し、前記振動によって該振動体と相対移動する接触
体とを有する振動波駆動装置において、前記突起の曲げ
剛性のうち前記相対移動の方向の剛性の方をこれと直交
する方向の剛性より剛くした振動波駆動装置を特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動波駆動装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子等の電気−機械エネルギー変換
素子を鉄合金やアルミニウム合金製の弾性体に接着やネ
ジ結合等により固定して振動体を構成し、該エネルギー
変換素子に電気信号を印加する事によって、振動体に振
動を励起せしめ、これに押圧した移動体を摩擦駆動する
振動波駆動装置としての超音波モータは種々のものが提
案されており、振動体が円環（リング）形状のもの、棒
状のものの２種が本出願人により出願されている。
素子を鉄合金やアルミニウム合金製の弾性体に接着やネ
ジ結合等により固定して振動体を構成し、該エネルギー
変換素子に電気信号を印加する事によって、振動体に振
動を励起せしめ、これに押圧した移動体を摩擦駆動する
振動波駆動装置としての超音波モータは種々のものが提
案されており、振動体が円環（リング）形状のもの、棒
状のものの２種が本出願人により出願されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超音波モータのコウス
トダウンの方策の一つとして、本発明者は上記振動体を
構成する弾性体をプレス加工により構成することを考え
た。
トダウンの方策の一つとして、本発明者は上記振動体を
構成する弾性体をプレス加工により構成することを考え
た。
【０００４】従来の超音波モータの弾性体は切削または
鍛造加工にて製造していたが、プレス加工では板材から
構成するため、従来の形状はなし得ない。
鍛造加工にて製造していたが、プレス加工では板材から
構成するため、従来の形状はなし得ない。
【０００５】図３に公知の円環型超音波モータのロータ
および振動体の斜視図を示す。
および振動体の斜視図を示す。
【０００６】１′は振動体で金属製の弾性体１ｂ′と、
底面部１ｄ′に圧電性セラミック１ａ′が接着されて構
成されいる。２′はロータであり、２ａ′は接触部であ
る。
底面部１ｄ′に圧電性セラミック１ａ′が接着されて構
成されいる。２′はロータであり、２ａ′は接触部であ
る。
【０００７】図より明らかなように本形状は薄板を折り
曲げてのプレス加工に適していない。したがって、切削
・鍛造等の加工が必要であり加工コストが高くなってし
まう。
曲げてのプレス加工に適していない。したがって、切削
・鍛造等の加工が必要であり加工コストが高くなってし
まう。
【０００８】ところで、安価な加工法である薄板からの
プレス加工では、薄板から構成されるがゆえ曲げ剛性の
十分でない部分が生じ、これが超音波モータの振動体と
しての機能を阻害して、モータ性能を悪化させることが
考えられる。本発明は、振動体形状を工夫することで、
プレス加工によっても形成でき、且つ良好な性能を有す
る安価な振動波駆動装置を実現することを目的とする。
プレス加工では、薄板から構成されるがゆえ曲げ剛性の
十分でない部分が生じ、これが超音波モータの振動体と
しての機能を阻害して、モータ性能を悪化させることが
考えられる。本発明は、振動体形状を工夫することで、
プレス加工によっても形成でき、且つ良好な性能を有す
る安価な振動波駆動装置を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、振動
を発生するものであって、振動変位を拡大する複数の突
起が設けられた振動体と、前記振動体と接触し、前記振
動によって該振動体と相対移動する接触体とを有する振
動波駆動装置において、前記突起の曲げ剛性のうち前記
相対移動の方向の剛性の方を、これと直交する方向の剛
性により剛くした振動波駆動装置を特徴とする。
を発生するものであって、振動変位を拡大する複数の突
起が設けられた振動体と、前記振動体と接触し、前記振
動によって該振動体と相対移動する接触体とを有する振
動波駆動装置において、前記突起の曲げ剛性のうち前記
相対移動の方向の剛性の方を、これと直交する方向の剛
性により剛くした振動波駆動装置を特徴とする。
【００１０】請求項２の発明は、上記突起の上記相対移
動の方向における曲げ振動モードの最低次固有振動数
を、これと直交する方向の曲げ振動モードの最低次固有
振動数よりも高くした振動波駆動装置を特徴とする。
動の方向における曲げ振動モードの最低次固有振動数
を、これと直交する方向の曲げ振動モードの最低次固有
振動数よりも高くした振動波駆動装置を特徴とする。
【００１１】請求項３の発明は、上記振動体は接する電
気−機械エネルギー変換素子に交番電圧を印加すること
により振動が生じるものであり、上記突起の上記相対移
動の方向における曲げ振動モードの最低次固有振動数
は、前記変換素子に印加する交番電圧の周波数より高く
なるように設定し、且つこれと直交する方向の曲げ振動
モードの最低次固有振動数は前記周波数より低くなるよ
うに設定した振動波駆動装置を特徴とする。
気−機械エネルギー変換素子に交番電圧を印加すること
により振動が生じるものであり、上記突起の上記相対移
動の方向における曲げ振動モードの最低次固有振動数
は、前記変換素子に印加する交番電圧の周波数より高く
なるように設定し、且つこれと直交する方向の曲げ振動
モードの最低次固有振動数は前記周波数より低くなるよ
うに設定した振動波駆動装置を特徴とする。
【００１２】請求項４の発明は、上記接触体での上記振
動体との接触部の上記相対移動の方向と直交する方向の
バネ剛性を、上記突起の同方向の曲げ剛性より剛くした
振動波駆動装置を特徴とする。
動体との接触部の上記相対移動の方向と直交する方向の
バネ剛性を、上記突起の同方向の曲げ剛性より剛くした
振動波駆動装置を特徴とする。
【００１３】請求項５の発明は、上記振動体をプレス加
工により形成した振動波駆動装置を特徴とする。
工により形成した振動波駆動装置を特徴とする。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の実施例で、金属の薄板をプレ
ス加工により作製した弾性体１ｂと電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電性セラミック１ａにより振動体
１が構成されている。
ス加工により作製した弾性体１ｂと電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電性セラミック１ａにより振動体
１が構成されている。
【００１５】このように構成された弾性体１ｂは以下の
ように構成されている。
ように構成されている。
【００１６】圧電性セラミック１ａと接着される底面部
１ｄから垂直にプレスによって折り曲げられた折り曲げ
部分１ｂ２を有し、これによって、円環を薄板により構
成されることの短所である静剛性および動剛性の低下を
補っている。
１ｄから垂直にプレスによって折り曲げられた折り曲げ
部分１ｂ２を有し、これによって、円環を薄板により構
成されることの短所である静剛性および動剛性の低下を
補っている。
【００１７】そして折り曲げ部分１ｂ２は周方向に複数
分割されて複数の突起部１ｂ１が形成され、曲げ振動に
よる周方向変位成分を拡大している。
分割されて複数の突起部１ｂ１が形成され、曲げ振動に
よる周方向変位成分を拡大している。
【００１８】この場合に突起部１ｂ１の幅ｂ、高さｈ及
び薄板の厚さｔの設定が問題となる。
び薄板の厚さｔの設定が問題となる。
【００１９】本来、この突起部１ｂ１は十分に動剛性が
高く、振動体に生ずる進行波の周波数に十分に追従でき
ることが必要である。ところでプレス加工により弾性体
を構成する場合に、板が薄い程仕上がり形状が高精度で
あるが、薄板を使用することは突起部１ｂ１の厚み方向
の動剛性の低下、すなわち曲げの固有振動数の低下を招
くことになる。
高く、振動体に生ずる進行波の周波数に十分に追従でき
ることが必要である。ところでプレス加工により弾性体
を構成する場合に、板が薄い程仕上がり形状が高精度で
あるが、薄板を使用することは突起部１ｂ１の厚み方向
の動剛性の低下、すなわち曲げの固有振動数の低下を招
くことになる。
【００２０】このことを考慮すると、交番電圧を印加す
ることによって生じる圧電性セラミック１ａの伸縮によ
って励起される底面部１ｄの曲げ振動による突起部１ｂ
１先端の周方向変位を駆動力として振動を接触体２に伝
えるためには以下の条件が必要となる。
ることによって生じる圧電性セラミック１ａの伸縮によ
って励起される底面部１ｄの曲げ振動による突起部１ｂ
１先端の周方向変位を駆動力として振動を接触体２に伝
えるためには以下の条件が必要となる。
【００２１】突起部１ｂ１の剛性には接触体２の移動方
向すなわち周方向に対する剛性と、これと垂直の方向す
なわち半径方向に対する剛性が考えられる。前者におい
ては進行波の進行に伴う突起部先端の表面質点の周方向
変位成分を接触体２へ摩擦伝達するために必要なもので
あるが、後者すなわち半径方向の剛性についてはモータ
駆動力とは無関係で、むしろ突起が撓んで径方向の滑り
を低減したほうがよい。
向すなわち周方向に対する剛性と、これと垂直の方向す
なわち半径方向に対する剛性が考えられる。前者におい
ては進行波の進行に伴う突起部先端の表面質点の周方向
変位成分を接触体２へ摩擦伝達するために必要なもので
あるが、後者すなわち半径方向の剛性についてはモータ
駆動力とは無関係で、むしろ突起が撓んで径方向の滑り
を低減したほうがよい。
【００２２】したがって、図１に示したように周方向の
剛性を径方向の剛性より高くとるべく、ｂ＞ｔが望まし
い。すなわち、プレスする薄板の板厚方向が弾性体の径
方向と一致するように構成する。
剛性を径方向の剛性より高くとるべく、ｂ＞ｔが望まし
い。すなわち、プレスする薄板の板厚方向が弾性体の径
方向と一致するように構成する。
【００２３】また突起高さｈに関しては、周方向の曲げ
剛性を確保すべくこの方向の最低次の曲げの固有振動数
が圧電性セラミック１ａの駆動周波数より高くなるよう
設定する。
剛性を確保すべくこの方向の最低次の曲げの固有振動数
が圧電性セラミック１ａの駆動周波数より高くなるよう
設定する。
【００２４】一方、径方向に関しては、プレス板が薄い
ため剛性が確保できぬが、先に述べたように、たとえこ
の方向の固有振動数が該周波数より低くとも、さほどモ
ータ性能の悪化の原因とはならない。
ため剛性が確保できぬが、先に述べたように、たとえこ
の方向の固有振動数が該周波数より低くとも、さほどモ
ータ性能の悪化の原因とはならない。
【００２５】１ｃは弾性体と一体でプレス加工により構
成された振動体支持部である。ここでは、周方向に４か
所抜くことで軸方向の曲げ剛性を小さくして、ビス穴１
ｅにて振動子を拘束固定することによる進行波の振動阻
害が生ずるのを低減している。なお、２ａは接触体２の
接触部であり、突起部１ｂ１と接触する。
成された振動体支持部である。ここでは、周方向に４か
所抜くことで軸方向の曲げ剛性を小さくして、ビス穴１
ｅにて振動子を拘束固定することによる進行波の振動阻
害が生ずるのを低減している。なお、２ａは接触体２の
接触部であり、突起部１ｂ１と接触する。
【００２６】図２に、プレスにて折り曲げる前の薄板の
展開図を示す。
展開図を示す。
【００２７】図１、図２の実施例において、振動体１を
固定すれば接触体２が移動し、逆に接触体２を固定すれ
ば振動体１が移動することになる。
固定すれば接触体２が移動し、逆に接触体２を固定すれ
ば振動体１が移動することになる。
【００２８】図４は本発明の他の実施例で、支持構造の
み異なる。すなわち、振動体支持部１ｃは、６か所で底
面部１ｄと接合している。本構成をとることで、前述の
振動阻害を決する軸方向の曲げ剛性の低さを維持したま
ま周方向の曲げ剛性を高めることができる。
み異なる。すなわち、振動体支持部１ｃは、６か所で底
面部１ｄと接合している。本構成をとることで、前述の
振動阻害を決する軸方向の曲げ剛性の低さを維持したま
ま周方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００２９】周方向の曲げ剛性を高める理由は、移動体
としての接触体２への負荷トルク作用による振動体の挙
動変化を低減して、接触体２の位置決め精度を向上させ
るためである。
としての接触体２への負荷トルク作用による振動体の挙
動変化を低減して、接触体２の位置決め精度を向上させ
るためである。
【００３０】図５は図１に示した弾性体に別の接触体を
組み合わせたもので、接触部２ａはバネとしての作用を
果たす接触部で接触体２に接合されている。ここで接触
部２ａは軸方向にのみ柔らかく、従来例を示す図３の構
造のように径方向への可撓性は付与していない。その理
由は、前述したように、弾性体の突起部１ｂ１が径方向
の可撓性を有するため、この変形によってモータ駆動に
寄与しない不要な径方向滑りを防止できるからである。
組み合わせたもので、接触部２ａはバネとしての作用を
果たす接触部で接触体２に接合されている。ここで接触
部２ａは軸方向にのみ柔らかく、従来例を示す図３の構
造のように径方向への可撓性は付与していない。その理
由は、前述したように、弾性体の突起部１ｂ１が径方向
の可撓性を有するため、この変形によってモータ駆動に
寄与しない不要な径方向滑りを防止できるからである。
【００３１】図６は本発明の他の実施例で、振動体１で
の弾性体１ｂの突起部は図１の実施例に比べて内周側に
設けてある。このような構成にすることで、回転体すな
わち接触体２が外周面に露出するため、回転検出する際
に便利である。
の弾性体１ｂの突起部は図１の実施例に比べて内周側に
設けてある。このような構成にすることで、回転体すな
わち接触体２が外周面に露出するため、回転検出する際
に便利である。
【００３２】図７は本発明の他の実施例で、周方向の振
動変位拡大用の突起１ｂ１に加え、滑り防止用の微小突
起１ｂ３が設けてある。この微小突起１ｂ２の作用に関
しては、特開平６−１８９５６７号公報に詳しいので省
略する。本実施例によれば、このような形状の振動子も
安価に製造することができる。
動変位拡大用の突起１ｂ１に加え、滑り防止用の微小突
起１ｂ３が設けてある。この微小突起１ｂ２の作用に関
しては、特開平６−１８９５６７号公報に詳しいので省
略する。本実施例によれば、このような形状の振動子も
安価に製造することができる。
【００３３】図８は本実施例の超音波モータにより駆動
される振動波駆動装置の一例で、鏡筒を構成した断面図
を示す。３はゴムで接触体２の振動を制振しつつ、駆動
力を金属円環４へ伝達するためのもの。５はコロでその
軸の並進運動がヘリコイド筒を駆動することになる。６
はフエルト製の吸振体で、振動体１に発生する振動を金
属円環７に対して絶縁する機能を有する。８は位置決め
用ワッシャーである。
される振動波駆動装置の一例で、鏡筒を構成した断面図
を示す。３はゴムで接触体２の振動を制振しつつ、駆動
力を金属円環４へ伝達するためのもの。５はコロでその
軸の並進運動がヘリコイド筒を駆動することになる。６
はフエルト製の吸振体で、振動体１に発生する振動を金
属円環７に対して絶縁する機能を有する。８は位置決め
用ワッシャーである。
【００３４】
【発明の効果】本発明はトルク位置決め精度などの性能
の低下を生じさせないで、少なくとも振動体の複数の突
起をプレス加工によって形成できるようにした。
の低下を生じさせないで、少なくとも振動体の複数の突
起をプレス加工によって形成できるようにした。
【００３５】本発明は振動体での突起の相対移動方向の
動剛性を、直交する方向の動剛性に比べて剛くしたの
で、振動体に生じる振動に追従することができ、トルク
の向上等、性能向上を果たすことができる。
動剛性を、直交する方向の動剛性に比べて剛くしたの
で、振動体に生じる振動に追従することができ、トルク
の向上等、性能向上を果たすことができる。
【００３６】本発明は実に上記突起の相対移動方向の曲
げの最低次固有振動数を、直交する方向の曲げの最低次
固有振動数よりも高くしたので、相対移動方向での動剛
性を剛くすることができ、トルクの向上等、性能向上を
果たすことができる。
げの最低次固有振動数を、直交する方向の曲げの最低次
固有振動数よりも高くしたので、相対移動方向での動剛
性を剛くすることができ、トルクの向上等、性能向上を
果たすことができる。
【００３７】本発明は更に上記突起の相対移動方向の曲
げの最低次固有振動数を電気−機械エネルギー変換素子
の駆動周波数より高くし、直交する方向での曲げの最低
次固有振動数を該変換素子の駆動周波数より低くしたの
で、相対移動方向での動剛性を剛くすることができ、ト
ルクの向上等、性能向上を果たすことができる。
げの最低次固有振動数を電気−機械エネルギー変換素子
の駆動周波数より高くし、直交する方向での曲げの最低
次固有振動数を該変換素子の駆動周波数より低くしたの
で、相対移動方向での動剛性を剛くすることができ、ト
ルクの向上等、性能向上を果たすことができる。
【００３８】本発明は更に接触体の接触部の相対移動方
向と直交するバネ剛性を、上記突起の同方向の曲げ剛性
より剛くしたので、不要な同方向の滑りを少なくするこ
とができ、トルク等の性能向上を果たすことができる。
向と直交するバネ剛性を、上記突起の同方向の曲げ剛性
より剛くしたので、不要な同方向の滑りを少なくするこ
とができ、トルク等の性能向上を果たすことができる。
【図１】実施例としての超音波モータを示す図。
【図２】プレス加工する前の弾性体を示す図。
【図３】従来例としての超音波モータを示す斜視図。
【図４】他の実施例としての振動体を示す平面図。
【図５】他の実施例としての超音波モータの断面図。
【図６】他の実施例としての超音波モータの断面図。
【図７】他の実施例としての振動対の断面図。
【図８】振動波駆動装置としてレンズ鏡筒を用いた例を
示す断面図。
示す断面図。
１ 振動対 １ｂ 弾性体 １ｂ１ 突起部 ２ 接触体 ２ａ 接触部
Claims (5)
- 【請求項１】 振動を発生するものであって、振動変位
を拡大する複数の突起が設けられた振動体と、前記振動
体と接触し、前記振動によって該振動体と相対移動する
接触体とを有する振動波駆動装置において、前記突起の
曲げ剛性のうち前記相対移動の方向の剛性の方を、これ
と直交する方向の剛性により剛くしたことを特徴とする
振動波駆動装置。 - 【請求項２】 上記突起の上記相対移動の方向における
曲げ振動モードの最低次固有振動数を、これと直交する
方向の曲げ振動モードの最低次固有振動数よりも高くし
たことを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。 - 【請求項３】 上記振動体は接する電気−機械エネルギ
ー変換素子に交番電圧を印加することにより振動が生じ
るものであり、上記突起の上記相対移動の方向における
曲げ振動モードの最低次固有振動数は、前記変換素子に
印加する交番電圧の周波数より高くなるように設定し、
且つこれと直交する方向の曲げ振動モードの最低次固有
振動数は前記周波数より低くなるように設定したことを
特徴とする請求項１又は２記載の振動波駆動装置。 - 【請求項４】 上記接触体での上記振動体との接触部の
上記相対移動の方向と直交する方向のバネ剛性は、上記
突起の同方向の曲げ剛性より剛くしたことを特徴とする
請求項１、２又は３記載の振動波駆動装置。 - 【請求項５】 上記振動体をプレス加工により形成した
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の振動波
駆動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7102376A JPH08298792A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 振動波駆動装置 |
| US08/635,615 US5949178A (en) | 1995-04-26 | 1996-04-22 | Vibration wave driving apparatus and a vibration member, and manufacturing method of the apparatus and the member |
| EP96106462A EP0740353B1 (en) | 1995-04-26 | 1996-04-24 | A vibriation wave driving apparatus and a vibration member |
| DE69628881T DE69628881T2 (de) | 1995-04-26 | 1996-04-24 | Vibrationswellengetriebene Anordnung und Vibrationselement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7102376A JPH08298792A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 振動波駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08298792A true JPH08298792A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14325750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7102376A Withdrawn JPH08298792A (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 振動波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08298792A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007082369A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Pentax Corp | 超音波モータ |
| JP4799407B2 (ja) * | 2004-06-07 | 2011-10-26 | パナソニック株式会社 | アクチュエータ及び該アクチュエータを備えた微動機構並びに該微動機構を備えたカメラモジュール |
| CN105587791A (zh) * | 2015-01-06 | 2016-05-18 | 长春工业大学 | 夹心式模态转换增扭调速离合装置及其控制方法 |
| US10899004B2 (en) | 2015-04-24 | 2021-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibrator, vibration-type driving device, image forming apparatus, robot, and pan head |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP7102376A patent/JPH08298792A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4799407B2 (ja) * | 2004-06-07 | 2011-10-26 | パナソニック株式会社 | アクチュエータ及び該アクチュエータを備えた微動機構並びに該微動機構を備えたカメラモジュール |
| JP2007082369A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Pentax Corp | 超音波モータ |
| CN105587791A (zh) * | 2015-01-06 | 2016-05-18 | 长春工业大学 | 夹心式模态转换增扭调速离合装置及其控制方法 |
| US10899004B2 (en) | 2015-04-24 | 2021-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibrator, vibration-type driving device, image forming apparatus, robot, and pan head |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |