JPH1169849A - 振動アクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータ性能の低下を起こさず、回転
ムラを低減した高精度の駆動をすることを可能にする。 【解決手段】 励振により振動を発生する振動子１及び
その振動子１に加圧接触されその振動によって直線又は
回転駆動される移動子２を有する振動アクチュエータ１
０１と、振動アクチュエータ１０１の移動子２の運動を
受ける回転補助部材４とを含み、移動子２と回転補助部
材４との両接触面の平面精度は、その接触面の加圧接触
による変形量以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動子に発生した
振動（振動波）によって、移動子を駆動する振動アクチ
ュエータを備えた振動アクチュエータ駆動装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の振動アクチュエータは、
超音波振動や超音波以外の各種振動を利用したアクチュ
エータがあり、超音波モータ、表面波モータ、振動波モ
ータなどと呼ばれている。また、振動アクチュエータの
種類には、回転タイプ、リニアタイプ、又はロッドタイ
プなどがある。

【０００３】例えば、回転タイプの振動アクチュエータ
は、装置内に組み込まれた場合に、ステータ（固定子）
により駆動されるリング状のロータが回転補助部材（例
えば、ベアリング）により装置内に設置される。従来、
回転補助部材に当接するロータ（移動子）の設置面は、
ラッピィング等の機械的処理により平面度が出されてい
た。

【０００４】この場合に、ロータと回転補助部材とを直
接設置するか、又は、両者の設置面にロータの振動を回
転補助部材に伝達しないように、防振部材、例えば、ゴ
ム部材を配置したものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の振動アクチュエータは、ロータがその平面加工処理中
に加工処理装置に固定されるが、その加工処理装置の固
定力により、ロータ自体にひずみが発生し、そのひずみ
が平面度に悪影響を与えることがあった。つまり、振動
アクチュエータは、ステータの振動が非常に微小（数μ
ｍ）であるので、上述した加工処理中の平面度への悪影
響により、ロータと回転補助部材の設置平面で設置関係
が不安定となり、図４のグラフＡに示すように、設置平
面の平面度に起因した回転ムラを生じてしまう、という
問題があった。

【０００６】また、防振性の強い防振部材を配置する
と、正常なロータの振動までも吸収してしまい、振動ア
クチュエータ自体の性能が低下してしまう、という問題
があった。

【０００７】本発明は、アクチュエータ性能の低下を起
こさず、回転ムラを低減した高精度の駆動ができる振動
アクチュエータを提供するを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、励振により振動を発生する振動
子（１）及びその振動子に加圧接触されその振動によっ
て直線又は回転駆動される移動子（２）を有する振動ア
クチュエータ（１０１）と、前記振動アクチュエータの
移動子の運動を受ける移動補助部材（４）と、を含む振
動アクチュエータ駆動装置において、前記移動子（２）
と前記移動補助部材（４）との両接触面の平面精度は、
その接触面の加圧接触による変形量以下であることを特
徴をする振動アクチュエータ駆動装置である。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の振動
アクチュエータ駆動装置において、前記加圧接触による
変形量は、前記移動子と前記移動補助部材の材質及び形
状と加圧力によって決まることを特徴をする振動アクチ
ュエータ駆動装置である。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の振動アクチュエータ駆動装置において、前記加
圧接触による変形量は、４ミクロン以下であることを特
徴をする振動アクチュエータ駆動装置である。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ駆動装置に
おいて、前記移動補助部材は、ベアリングであることを
特徴をする振動アクチュエータ駆動装置である。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ駆動装置に
おいて、前記移動子と前記移動補助部材との間に配置さ
れた、がたつき低減部材（３）を備えることを特徴をす
る振動アクチュエータ駆動装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面などを参照して、本発
明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。図１
は、本発明による振動アクチュエータ駆動装置の実施形
態を示す断面図である。振動アクチュエータ１０１は、
リング状のステータ（固定子）１と、ロータ（移動子）
とを備えたリング状の回転タイプの超音波モータであ
る。ステータ１は、リング状の弾性体１ａと、この弾性
体１ａに接着されたリング状の圧電体１ｂとから構成さ
れている。

【００１４】一方、ロータ２は、図２に示すように、振
動波による振動を受けて振動するロータ振動部２ａ−１
と、このロータ振動部２ａ−１の中立軸近傍から延び、
ロータ振動部２ａ−１を支持するフランジ状のロータ支
持部材２ａ−２と、ステータ１からの駆動力を外部に伝
えるとともに、加圧力を伝達するロータ伝達部２ａ−３
とから構成されるロ−タ母材２ａと、ロータ振動部２ａ
−１に接着されたスライダー材２ｂ（図１参照）とから
構成されている。

【００１５】この振動アクチュエータ１０１は、ロータ
２がステータ１に加圧接触され、圧電体１ｂに高周波電
圧を印加させたときの超音波振動を利用して、弾性体１
ａに発生した振動（振動波）によって、ロータ２を駆動
するものである。

【００１６】振動アクチュエータ駆動装置１００は、振
動アクチュエータ１０１及びこの振動アクチュエータ１
０１を固定部１０に固定する各種部材を含むものであ
る。固定部１０は、交換レンズ、カメラボディなど各種
の装置が例にあげられる。

【００１７】この振動アクチュエータ駆動装置１００
は、ステータ１を固定設置するリング状のステータ固定
部材８と、ステータ固定部材８を固定設置し、固定部１
０にねじ結合されているリング状の固定部設置部材９
と、固定部設置部材９に固定され、振動アクチュエータ
１０１の圧電体１ｂに高周波電圧を印加する配線が成さ
れている配線回路基盤１１等とを備えている。

【００１８】一方、振動アクチュエータ駆動装置１００
は、図１に示すように、ロータ２に連結され、加圧力を
ロータ２に伝達するベアリング等の回転補助部材４と、
加圧力を発生する加圧部材６と、加圧部材６によって発
生した加圧力を回転補助部材４に伝達する加圧力伝達部
材５と、加圧部材６により発生する加圧力をその位置に
より調整する加圧力調整部材７等とを備えている。

【００１９】この回転補助部材４は、ロータ伝達部２ａ
−３を受けるロータ受け部材４ａと、ボール４ｂと、リ
テーナー４ｃと、ボール位置調整部材４ｄと、ボール受
け部材４ｅ等とから構成されている。また、この加圧部
材６は、８つの板バネ片からなり、加圧力伝達部材５上
に円周方向に等間隔に配置されている。なお、ロータ２
と回転補助部材４との間には、不織布などのがたつき低
減部材３を挿入するようにしてもよい。

【００２０】図２は、本実施形態に係る振動アクチュエ
ータ駆動装置のロータを説明する図であって、図２
（ａ）は、ロータ２のロータ伝達部２ａ−３の平面度の
様子を示す図、図２（ｂ）は、ロータ２の平面図、図２
（ｃ）は、ロータ２の断面図である。図２（ａ）の平面
度は、回転補助部材４（又はがたつき低減部材３）に接
する側のロータ伝達部２ａ−３の設置面の平面度である
（図２（ｃ）の矢印で示す面Ａの平面度）。図２（ａ）
は、図２（ｂ）に示す設置面Ａの周方向の角度位置によ
る平面のずれ量を示しており、ほぼ対称に山谷があるこ
とから全体的に２つに折れているものを示している。こ
の形状としては、２つ折れ、３つ折れなどが現れる。

【００２１】図３は、本実施形態に係る振動アクチュエ
ータ駆動装置の回転補助部材を説明する図であって、図
３（ａ）は、ロータ受け部材４ａの平面度の様子を示す
図、図３（ｂ）は、ロータ受け部材４ａの断面図、図３
（ｃ）は、ロータ受け部材４ａの平面図である。図３
（ａ）の平面度は、ロータ伝達部２ａ−３（又はがたつ
き低減部材３）に接する側のロータ受け部材４ａの設置
面の平面度である（図３（ｂ）の矢印で示す面Ｂの平面
度）。図３（ａ）は、角度位置による平面のずれ量を示
しており、ほぼ対称に山谷があることから全体的に２つ
に折れているものを示している。この形状としは、２つ
折れ、３つ折れなどが現れる。

【００２２】図４は、本実施形態に係る振動アクチュエ
ータ駆動装置のがたつき低減部材の使用又は未使用時に
おけるロータの回転状態を示した図であるロータ伝達部
２ａ−３（以下、ロータ２の設置面と称す）やロータ受
け部材４ａ（以下、回転補助部材４の設置面と称す）が
上述したような形状をもつ場合には、従来の振動アクチ
ュエータ駆動装置は、ロータ２と回転補助部材４との設
置面の間の平面度が加圧接触の変形量以上であるので、
回転中に設置関係が不安定となり、図４のグラフＡで示
すように、設置面の平面度に起因した周期的な回転ムラ
を生じてしまうという問題点があった。

【００２３】本実施形態は、ロータ２と回転補助部材４
との設置面の間の平面精度を加圧接触による変形量以下
にしたので、図４のグラフＢに示すように、回転ムラを
ほとんど排除することができるようになり、回転ムラの
大きさも減少させることができるようになった。

【００２４】この加圧接触による変形量は、ロータ２と
回転補助部材４の形状・寸法や材質と、振動アクチュエ
ータ１０１の作動時に実際にかかっている加圧力によ
り、その設置面（接触面）のうねりが変形されられる量
である。この変形量は、まず、ロータ２と回転補助部材
４の設置面について、平面計測計によってうねり量を計
測して、計測点（例えば３点）を決めて、その形状、各
部材のヤング率，密度、ポアソン比などに基づいて、汎
用有限要素法を用いて、解析して求めることができる。

【００２５】この実験・解析的によれば、本実施形態の
形状の場合には、アニミニウム製のロータ４と、鉄製
（Ｓ４５Ｃ）製の回転補助部材４を用いた場合には、変
形量は、４μｍ程度であることが判明した。また、ロー
タ５として、チタン酸カリウムを含有した樹脂を用いた
場合には、７〜８μｍ程度であることが判明した。

【００２６】また、この効果が特に顕著となるロータの
構成は、図２に示すロータ２のようなロータ振動部２ａ
−１が、その中立軸近傍から延びたフランジ状のロータ
支持部材２ａ−２で支持されるような構造である。

【００２７】以上説明した実施形態に限定されることな
く、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明
の均等の範囲内である。この実施形態では、回転タイプ
の振動アクチュエータを例に説明したが、これに限ら
ず、リニアタイプなどの種々のタイプの振動アクチュエ
ータに適用できる。

【００２８】

【実施例】図５〜図７は、本実施例に係る回転補助部材
４の設置面の平面度に対するロータ２の回転ムラの発生
量を示し、がたつき低減部材（不織布）の使用時と未使
用時におけるロータ２の回転ムラの発生量の比較を示す
図である。この実施例は、ロータ２と回転補助部材４と
の設置面の平面精度を加圧接触による変形量以下にした
ものであり、具体的に、どの程度の改善が成されたか
を、図５から図７に示してある。ここで、加圧接触によ
る変形量は、実験・解析的に求めると、本実施例の形状
の場合には、４μｍ程度であった。

【００２９】（実施例１）図５は、回転補助部材４の設
置面の平面度に対するロータ２の回転ムラの発生量を示
し、ロータ２の設置面の平面度が１．１５μｍのとき
に、がたつき低減部材（不織布）の使用時（グラフＸ）
と未使用時（グラフＹ）におけるロータ２の回転ムラの
発生量の比較を示したものである。このときの振動アク
チュエータは、回転数６０ｒｐｍになるような駆動周波
数を圧電体に印加して駆動した場合の回転ムラをプロッ
トした実験結果を示している。

【００３０】（実施例２）図６は、回転補助部材４の設
置面の平面度に対するロータ２の回転ムラの発生量を示
し、ロータ２の設置面の平面度が２．３５μｍのとき
に、がたつき低減部材（不織布）の使用時（グラフＸ
１）と未使用時（グラフＹ１）におけるロータ２の回転
ムラの発生量の比較を示したものである。

【００３１】（比較例）図７は、回転補助部材４の設置
面の平面度に対するロータ２の回転ムラの発生量を示
し、ロータ２の設置面の平面度が５．６μｍのときに、
がたつき低減部材（不織布）の使用時（グラフＸ２）と
未使用時（グラフＹ２）におけるロータ２の回転ムラの
発生量の比較を示したものである。

【００３２】この実験結果によると、がたつき低減部材
３を使用しない場合は、設置面の平面度に依存して、回
転ムラが増大しているのがわかる。しかし、実施例１，
２のように、平面精度を加圧接触による変形量以下にし
た場合には、回転ムラを大きく低減できるようになるこ
とがわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アクチ
ュエータ性能の低下を起こさず、回転ムラを低減した高
精度回転の振動アクチュエータが提供することができよ
うになった。また、回転ムラを抑制したことにより、制
御回路の規模を縮小できるようになり、低コスト化が図
れるようになった。

【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駆動装置の実
施形態を示す断面図である。

【図２】本実施形態に係る振動アクチュエータ駆動装置
のロータを示した図であって、（ａ）はロータの平面度
を表した図、（ｂ）ロータの平面図、（ｃ）ロータの断
面図である。

【図３】本実施形態に係る振動アクチュエータ駆動装置
の回転保持部材を示した図であって、（ａ）は回転補助
部材の平面度を表した図、（ｂ）は回転補助部材の断面
図、（ｃ）は回転補助部材の平面図である。

【図４】本実施形態に係る振動アクチュエータ駆動装置
のがたつき低減部材の使用時又は未使用時のロータの回
転状態を表した図である。

【図５】実施例１に係る回転補助部材４の設置面の平面
度に対するロータ２の回転ムラの発生量を示し、がたつ
き低減部材（不織布）の使用時と未使用時におけるロー
タ２の回転ムラの発生量の比較を示す図である。

【図６】実施例２に係る回転補助部材４の設置面の平面
度に対するロータ２の回転ムラの発生量を示し、がたつ
き低減部材（不織布）の使用時と未使用時におけるロー
タ２の回転ムラの発生量の比較を示す図である。

【図７】比較例に係る回転補助部材４の設置面の平面度
に対するロータ２の回転ムラの発生量を示し、がたつき
低減部材（不織布）の使用時と未使用時におけるロータ
２の回転ムラの発生量の比較を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 振動アクチュエータ １ ステータ（固定子） １ａ 弾性体 １ｂ 圧電体 ２ ロータ（移動子） ２ａ ロ−タ母材 ２ａ−１ ロータ振動部 ２ａ−２ロータ支持部材 ２ａ−３ロータ伝達部 ２ｂ スライダー材 ３ がたつき低減部材 ４ 回転補助部材 ４ａ ロータ受け部材 ４ｂ ボール ４ｃ リテーナー ４ｄ ボール位置調整部材 ４ｅ ボール受け部材 ５ 加圧力伝達部材 ６ 加圧部材 ７ 加圧力調整部材 ８ ステータ固定部材 ９ 固定部設置部材 １０ 固定部 １１ 配線回路基盤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励振により振動を発生する振動子及びそ
   の振動子に加圧接触されその振動によって直線又は回転
   駆動される移動子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の移動子の運動を受ける移動補
   助部材と、を含む振動アクチュエータ駆動装置におい
   て、 前記移動子と前記移動補助部材との両接触面の平面精度
   は、その接触面の加圧接触による変形量以下であること
   を特徴をする振動アクチュエータ駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の振動アクチュエータ駆
   動装置において、 前記加圧接触による変形量は、前記移動子と前記移動補
   助部材の材質及び形状と加圧力によって決まることを特
   徴をする振動アクチュエータ駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の振動アク
   チュエータ駆動装置において、 前記加圧接触による変形量は、４ミクロン以下であるこ
   とを特徴をする振動アクチュエータ駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれか１項に
   記載の振動アクチュエータ駆動装置において、 前記移動補助部材は、ベアリングであることを特徴をす
   る振動アクチュエータ駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれか１項に
   記載の振動アクチュエータ駆動装置において、 前記移動子と前記移動補助部材との間に配置された、が
   たつき低減部材を備えることを特徴をする振動アクチュ
   エータ駆動装置。