JPH09201081A - 振動アクチュエータを用いた駆動装置、及び振動アクチュエータを用いた駆動方法 - Google Patents

振動アクチュエータを用いた駆動装置、及び振動アクチュエータを用いた駆動方法

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JPH09201081A
JPH09201081A JP8005517A JP551796A JPH09201081A JP H09201081 A JPH09201081 A JP H09201081A JP 8005517 A JP8005517 A JP 8005517A JP 551796 A JP551796 A JP 551796A JP H09201081 A JPH09201081 A JP H09201081A
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JP
Japan
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vibration actuator
vibrator
rotor
connecting member
vibration
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JP8005517A
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English (en)
Inventor
Etsuo Tanaka
悦男 田中
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動アクチュエータからの駆動力を静粛に、
効率良く伝達する。 【解決手段】 電気機械変換素子101によって振動す
る振動子102、及び振動子102に加圧接触して振動
子102の振動によって回転する回転子105を有する
振動アクチュエータと、支持軸11に回転自在に支持さ
れ、振動アクチュエータからの駆動力を受けて回転する
従動体10と、弾性材料から形成され、振動アクチュエ
ータの回転子105と従動体10との間を連結する連結
部材(コイルバネ)17とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、カメラに設けら
れる超音波モータ等の振動アクチュエータを用いた駆動
装置、及び振動アクチュエータを用いた駆動方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の振動アクチュエータを用
いた駆動装置の一例を示す構造図である。図3での振動
アクチュエータは、超音波モータを例にとっている。図
3において、圧電素子101は、高周波電圧を印加する
ことにより励振される電気機械変換素子である。振動体
102は、圧電素子101と接触し、圧電素子101の
励振によってその上部に設けられたステータ103に超
音波振動を発生させる部分である。加圧バネ106は、
ロータ105をステータ103に加圧接触させるための
ものである。
【0003】ロータ105は、ステータ103に発生す
る超音波振動によって回転される部分である。出力歯車
107は、ロータ105と一体で回転される部分であ
り、105aの部分でロータ105と係合している。ス
テータシャフト104は、圧電素子101やステータ1
03の中心部を貫くように配置されている。ステータシ
ャフト104の上端部にはネジ部104aが形成されて
おり、加圧ナット109はネジ部104aにネジ結合さ
れている。
【0004】ベアリング108の内輪部は、加圧ナット
109の外周部に固定されており、その外輪部は、出力
歯車107の内周部に固定されている。以上の圧電素子
101〜加圧ナット109により、超音波モータが構成
されている。一方、超音波モータの外部には、基板11
2が設けられている。基板112には、支持軸111が
固定されている。そして、従動歯車110は、支持軸1
11に回転自在に支持されているとともに、出力歯車1
07とかみ合っている。
【0005】圧電素子101に高周波電圧が印加される
と、圧電素子101が歪み、振動体102は超音波振動
する。振動体102の超音波振動は、増幅してステータ
103に伝達される。ステータ103の超音波振動によ
り、ロータ105が回転され、その回転が出力歯車10
7及び従動歯車110に伝達される。したがって、超音
波モータの出力は、従動歯車110を介して外部に伝達
される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
振動アクチュエータを用いた駆動装置では、以下の課題
があった。図4は、上記超音波モータが駆動したときの
様子を示す図である。振動体102の超音波振動は、増
幅してステータ103に伝達されるので、ステータ10
3は、厳密には歳差運動(傾いて回転するコマの心棒に
見られる、すりこぎのような円錐運動)に似た動きをす
る(図5)。この動きがステータシャフト104に伝達
されると、出力歯車107の支持軸であるステータシャ
フト104と、従動歯車110の支持軸である回転軸1
11との軸間距離が変化してしまう。これにより、ベア
リング108に極端に大きな力が作用し、大きな摩擦と
なって従動側に駆動力を効率良く伝達することができな
い場合があるという問題があった。
【0007】また、出力歯車107と従動歯車110と
が正常にかみ合わなくなり、歯面の片当たりが生じ、異
音が発生したり、歯面が異常磨耗する場合があるという
問題があった。本発明の課題は、超音波モータその他の
振動アクチュエータを用いた駆動装置において、振動ア
クチュエータからの駆動力を静粛に、かつ効率良く伝達
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項1の発明は、電気機械変換素子によって振
動する振動子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動
子との間で相対運動を行う相対運動部材を有する振動ア
クチュエータと、前記振動アクチュエータからの駆動力
を受けて移動する従動体と、弾性材料から形成され、前
記振動アクチュエータの前記相対運動部材と前記従動体
との間を連結する連結部材とを備えることを特徴とす
る。
【0009】請求項2の発明は、電気機械変換素子によ
って振動する振動子、及び前記振動子に加圧接触して前
記振動子の振動によって回転する回転子を有する振動ア
クチュエータと、所定の部材に回転自在に支持され、前
記振動アクチュエータからの駆動力を受けて回転する従
動体と、弾性材料から形成され、前記振動アクチュエー
タの前記回転子と前記従動体との間を連結する連結部材
とを備えることを特徴とする。請求項3の発明は、請求
項2に記載の振動アクチュエータを用いた駆動装置にお
いて、前記連結部材は、コイルばねであることを特徴と
する。
【0010】請求項4の発明は、電気機械変換素子によ
って振動する振動子、及び前記振動子に加圧接触して前
記振動子との間で相対運動を行う相対運動部材を有する
振動アクチュエータの駆動力により、従動体を移動させ
る振動アクチュエータを用いた駆動方法であって、弾性
材料から形成された連結部材により、前記振動アクチュ
エータの前記相対運動部材と前記従動体との間を連結
し、前記振動アクチュエータの駆動力を前記連結部材を
介して前記従動体に伝達することを特徴とする。
【0011】請求項5の発明は、電気機械変換素子によ
って振動する振動子、及び前記振動子に加圧接触して前
記振動子の振動によって回転する回転子を有する振動ア
クチュエータを用いて、所定の部材に回転自在に支持さ
れた従動体を前記振動アクチュエータの駆動力によって
回転させる振動アクチュエータを用いた駆動方法であっ
て、弾性材料から形成された連結部材により、前記振動
アクチュエータの前記回転子と前記従動体との間を連結
し、前記振動アクチュエータの前記回転子の位置変動を
前記連結部材で吸収して、前記振動アクチュエータの駆
動力を前記従動体に伝達することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の一実施形態について説明する。なお、本実施形態にお
いては、振動アクチュエータの1つである超音波モータ
を例にあげて説明する。また、本実施形態において、従
来例(図3)と同一部分には同一符号を付し、重複する
説明は、適宜省略する。図1は、本発明による振動アク
チュエータを用いた駆動装置の第1の実施形態を示す構
造図である。加圧部材7は、加圧ナット109の下側に
配置され、ベアリング108の外輪部に固定されてい
る。加圧バネ106は、加圧部材7とロータ105との
間に配置され、これによってロータ105をステータ1
03に加圧接触させている。
【0013】超音波モータの外部に設けられた基板11
2には、支持軸11が取り付けられている。支持軸11
は、ステータシャフト104の中心軸線上に位置するよ
うに配置されている。さらに、基板112には、支持軸
14が支持軸11と所定間隔を隔てて取り付けられてい
る。そして、これらの支持軸11,14には、それぞれ
従動歯車10,13が回転自在に取り付けられ、従動歯
車10と13とがかみ合っている。本装置が例えばカメ
ラに適用される場合には、従動歯車13は、カメラのフ
ィルム給送部や、フィルム巻戻し部等と連結され、これ
らに駆動力を伝達する役割を果たすものである。
【0014】連結部材17は、ロータ105と従動歯車
10とを連結するための部材であり、弾性帯材を円錐状
(螺旋状)に形成したものである。連結部材17の弾性
帯材には、超音波モータからの回転モーメントの伝達で
は座屈しない程度の剛性を有する帯板鋼等が用いられ
る。連結部材17は、図中下端部がロータ105にビス
15によってネジ止めされており、図中上端部が従動歯
車10にビス16によってネジ止めされている。
【0015】圧電素子101に高周波電圧が印加される
と、圧電素子101が歪み、振動体102は超音波振動
する。振動体102の超音波振動は、増幅してステータ
103に伝達される。ステータ103の超音波振動によ
り、ロータ105が回転され、その回転が連結部材17
を介して従動歯車10に伝達される。ここで、ロータ1
05は、従来例と同様に、歳差運動に似た動きで回転す
るが、この回転により発生する位置変動は連結部材17
の弾性変形によって吸収され、ロータ105の回転モー
メントのみが従動歯車10に伝達されるようになる。
【0016】また、支持軸11と14との間の軸間距離
は、超音波モータの駆動により影響を受けずに常に一定
である。したがって、従動歯車10と13とのかみ合い
が安定し、歯面に片当たり等が発生せず、また、極端に
大きな軸受け反力も発生しない。これにより、ロータ1
05の動力を、静粛に、かつ効率良く、従動歯車13に
伝達することができる。さらに、連結部材17のように
円錐状に形成することにより、従動歯車10の支持軸1
1の径を細くすることができ、連結部材17と従動歯車
10との慣性能率を小さくすることができる。これによ
り、超音波モータの立ち上がりが早くなり、応答特性を
向上させることができる。
【0017】図2は、本発明による振動アクチュエータ
を用いた駆動装置の第2の実施形態を示す構造図であ
る。図2中、(b)は、従動部側を示す平面図である。
基板112には、支持軸21,24が固定されている。
支持軸21には、カム20が回転自在に取り付けられて
いる。また、支持軸24には、一端部にカムフォロアー
22を有するレバー23が回転自在に取り付けられてい
る。レバー23は、付勢バネ30により付勢されてお
り、この付勢力によってカムフォロアー22がカム20
のカム面に当接している。一方、レバー23の端部23
aは、本装置が例えばカメラに適用される場合には、カ
メラのミラー駆動部や、シャッターチャージ部に連結さ
れており、これらに駆動力を伝達する役割を果たすもの
である。
【0018】連結部材27は、ロータ105とカム20
とを連結するためのものである。連結部材27は、弾性
棒材を円錐状(螺旋状)に形成した円錐コイルバネであ
る。連結部材27の弾性棒材には、超音波モータからの
回転モーメントの伝達では座屈しない程度の剛性を有す
る材料(例えば、ステンレス線、ピアノ線、リン青銅
線)が用いられる。連結部材27の一端部27a(図中
下端部)は、ロータ105の側面に形成された穴5bに
挿入されることによってロータ105に固定されてい
る。また、連結部材27の他端部27b(図中上端部)
は、カム20のボス部に形成された穴20aに挿入され
ることによってカム20に固定されている。
【0019】第2の実施形態においても、第1の実施形
態と同様に、ロータ105の位置変動を連結部材27で
吸収して、カム20に伝達することができる。これによ
り、カムフォロアー22には安定したリフトが与えら
れ、レバー23の端部23aからは、円滑に出力を取り
出すことができる。第2の実施形態では、ロータ105
からレバー23の端部23aまでの間に、減速歯車列を
有しないセミダイレクト駆動となっている。したがっ
て、減速歯車列によるエネルギ損失がないので、超音波
モータの低回転高トルクの特性を生かした高効率な動力
伝達を行うことができる。
【0020】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、上述した実施形態に限定されることな
く、均等の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、
本実施形態では、振動アクチュエータとして超音波モー
タを例にあげたが、その他の振動アクチュエータに対し
ても同様に適用することができる。また、電気機械変換
素子の例として、圧電素子101を例にあげたが、その
他に電歪素子等を用いることができる。さらにまた、連
結部材27の線材の断面は、円形に限らず角形でも良
く、角形の方が円形より同じスペースで剛性を高くする
ことができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、相対運動部材の駆動時
の位置変動を連結部材で吸収して、従動体に伝達するこ
とができるので、振動アクチュエータの駆動力を効率良
く、かつ静粛に従動側に伝達することができる。また、
本発明をカメラに適用すれば、駆動音の小さいカメラを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振動アクチュエータを用いた駆動
装置の第1の実施形態を示す構造図である。
【図2】本発明による振動アクチュエータを用いた駆動
装置の第2の実施形態を示す構造図である。
【図3】従来の振動アクチュエータを用いた駆動装置の
一例を示す構造図である。
【図4】図3の超音波モータが駆動したときの様子を示
す図である。
【図5】ステータ103及びロータ105の動きを説明
する図である。
【符号の説明】
10 従動歯車 11 支持軸 13 従動歯車 14 支持軸 17 連結部材 101 圧電素子 102 振動体 103 ステータ 104 ステータシャフト 105 ロータ 106 加圧バネ 108 ベアリング 109 加圧ナット 112 基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機械変換素子によって振動する振動
    子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動子との間で
    相対運動を行う相対運動部材を有する振動アクチュエー
    タと、 前記振動アクチュエータからの駆動力を受けて移動する
    従動体と、 弾性材料から形成され、前記振動アクチュエータの前記
    相対運動部材と前記従動体との間を連結する連結部材と
    を備えることを特徴とする振動アクチュエータを用いた
    駆動装置。
  2. 【請求項2】 電気機械変換素子によって振動する振動
    子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動子の振動に
    よって回転する回転子を有する振動アクチュエータと、 所定の部材に回転自在に支持され、前記振動アクチュエ
    ータからの駆動力を受けて回転する従動体と、 弾性材料から形成され、前記振動アクチュエータの前記
    回転子と前記従動体との間を連結する連結部材とを備え
    ることを特徴とする振動アクチュエータを用いた駆動装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の振動アクチュエータを
    用いた駆動装置において、 前記連結部材は、コイルばねであることを特徴とする振
    動アクチュエータを用いた駆動装置。
  4. 【請求項4】 電気機械変換素子によって振動する振動
    子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動子との間で
    相対運動を行う相対運動部材を有する振動アクチュエー
    タの駆動力により、従動体を移動させる振動アクチュエ
    ータを用いた駆動方法であって、 弾性材料から形成された連結部材により、前記振動アク
    チュエータの前記相対運動部材と前記従動体との間を連
    結し、前記振動アクチュエータの駆動力を前記連結部材
    を介して前記従動体に伝達することを特徴とする振動ア
    クチュエータを用いた駆動方法。
  5. 【請求項5】 電気機械変換素子によって振動する振動
    子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動子の振動に
    よって回転する回転子を有する振動アクチュエータを用
    いて、所定の部材に回転自在に支持された従動体を前記
    振動アクチュエータの駆動力によって回転させる振動ア
    クチュエータを用いた駆動方法であって、 弾性材料から形成された連結部材により、前記振動アク
    チュエータの前記回転子と前記従動体との間を連結し、
    前記振動アクチュエータの前記回転子の位置変動を前記
    連結部材で吸収して、前記振動アクチュエータの駆動力
    を前記従動体に伝達することを特徴とする振動アクチュ
    エータを用いた駆動方法。
JP8005517A 1996-01-17 1996-01-17 振動アクチュエータを用いた駆動装置、及び振動アクチュエータを用いた駆動方法 Pending JPH09201081A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001161084A (ja) * 1999-09-21 2001-06-12 Seiko Instruments Inc 超音波モータを用いた直動機構およびそれを用いた電子機器
CN100356677C (zh) * 2004-11-12 2007-12-19 南京航空航天大学 微型杆式行波型超声电机
JP2008245505A (ja) * 2007-03-01 2008-10-09 Seiko Epson Corp 圧電駆動装置および電子機器
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