図面 (/)

技術 振動波リニアモータ

出願人 オリンパス株式会社
発明者 滝沢宏行佐々木靖夫
出願日 2004年10月19日 (15年4ヶ月経過) 出願番号 2004-304626
公開日 2006年5月11日 (13年10ヶ月経過) 公開番号 2006-121785
状態 未査定
技術分野 超音波モータ、圧電モータ、静電モータ
主要キーワード 橋渡し状態 中心延長線 接触ライン 円弧状凹面 摺動端子 導電弾性部材 両端支持構造 定在波モード
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年5月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (18)

課題

振動子電気的に接続されるべき駆動用信号供給部の占有スペ−スが少なく、耐久性も優れた振動波リニアモータを提供する。

解決手段

振動波リニアモータ1は、固定枠2に支持されるガイドロッド3と該ロッド側に付勢されるガイドロッド4を有し、ガイドロッド3,4に駆動子38,39を介して摺動可能に支持される振動子35を有する。固定枠2の中央平面部には、振動子35の摺動方向に沿った導電パターン44a等を有する摺動端子基板44が配され、振動子35には、導電パターン44a等に摺動可能に接触する接片43が配されている。導電パターン44a等と接片43とを介して電力供給のための駆動用信号が振動子35に供給されると、振動子35に超音波振動励起され、駆動子38,39が楕円振動を行い、振動子35は、ガイドロッド3,4上を移動する。

概要

背景

従来から無音動作、停止時保持力、低速・高トルク駆動特性等の特徴を活かして、例えば、カメラ交換レンズ駆動源、あるいは、プリンタ装置の駆動源として振動波モータ超音波モータ超音波アクチュエータ)が採用されている。上述のレンズ駆動用としてこれまでに実用化された振動波モータは、振動子を円環状に形成し、超音波振動子進行波励起させ、振動子に押圧されたロータを駆動する構造が主流であった。一方、振動波モータの機械出力は、回転型直進リニア)型とがあり、いずれも容易に実現することができる。

ところで、超音波振動子が発生し得る振動は、上述の進行波モード以外に定在波モードがある。この定在波モードの振動は、振動子の長さ方向に定在波を発生させ、曲げを生じる屈曲振動と、長さ方向に伸縮する縦振動とを合成した楕円振動となる。

上記振動波モータに関連して特許文献1にリニア型超音波モータおよび回転型超音波モータアクチュエータとしたプリンタ装置が開示されている。また、特許文献2にリニア型振動波モータ(超音波モータ)が開示されている。
特許文献1は、特開平7−17102号公報である。
特許文献2は、特開平10−341580号公報である。

概要

振動子に電気的に接続されるべき駆動用信号供給部の占有スペ−スが少なく、耐久性も優れた振動波リニアモータを提供する。振動波リニアモータ1は、固定枠2に支持されるガイドロッド3と該ロッド側に付勢されるガイドロッド4を有し、ガイドロッド3,4に駆動子38,39を介して摺動可能に支持される振動子35を有する。固定枠2の中央平面部には、振動子35の摺動方向に沿った導電パターン44a等を有する摺動端子基板44が配され、振動子35には、導電パターン44a等に摺動可能に接触する接片43が配されている。導電パターン44a等と接片43とを介して電力供給のための駆動用信号が振動子35に供給されると、振動子35に超音波振動が励起され、駆動子38,39が楕円振動を行い、振動子35は、ガイドロッド3,4上を移動する。

目的

本発明は、斯かる状況に鑑みてなされたものであり、振動子に電気的に接続されるべき駆動用信号供給部の占有スペ−スが少なく、耐久性も優れた振動波リニアモータを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

電気機械エネルギ変換素子駆動用信号を供給印加することにより第一駆動子表面及び第2駆動子表面に楕円振動を発生する振動子と、上記振動子における上記第1駆動子表面に接触して、上記振動子を摺動移動可能にガイドする第1のガイド部材と、上記第1のガイド部材に対して略平行に位置して、上記第1のガイド部材へ向かって相対的に可動状態で配設されていて、上記振動子における上記第2駆動子表面に接触して、上記振動子を摺動移動可能にガイドする第2のガイド部材と、上記振動子の上記第1及び第2駆動子表面に対して上記第1のガイド部材及び第2のガイド部材を押圧するように付勢する押圧手段と、上記第1のガイド部材を支持する固定部材に設けられ、上記振動子の移動方向に沿って形成された導電パターンを有し、駆動用信号を供給する駆動用信号供給部と、上記振動子上に設けられ、上記導電パターン上を接触状態摺動して、上記振動子に駆動用信号を供給可能とする摺動接触部材と、を具備し、上記振動子の駆動によって該振動子を上記第一および第二のガイド部材に沿って移動させることを特徴とする振動波リニアモータ

請求項2

上記摺動接触部材は、上記振動子の電極部に固着されていることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

請求項3

上記摺動接触部材は、保持部材に固着され、該保持部材を上記振動子上に固着するように取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

請求項4

上記摺動接触部材の上記導電パターンヘの接触押圧方向は、上記第2のガイド部材の上記第1のガイド部材に対する相対的可動方向と略同じになっていることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

請求項5

上記摺動接触部材は、弾性部材であることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

請求項6

上記摺動接触部材は、上記振動子の2つの面に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

請求項7

上記摺動接触部材は、上記導電パターンヘの接触位置が、上記振動子の振動の節近傍となるように配設されていることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

請求項8

上記摺動接触部材は、上記振動子の1つの面に設けられた複数の電極パターン部にそれぞれ接続固着して併設された複数の弾性部材であることを特徴とする請求項1に記載の振動波リニアモータ。

技術分野

0001

本発明は、ガイド部材に沿って移動する振動子を有する振動波リニアモータに関する。

背景技術

0002

従来から無音動作、停止時保持力、低速・高トルク駆動特性等の特徴を活かして、例えば、カメラ交換レンズ駆動源、あるいは、プリンタ装置の駆動源として振動波モータ超音波モータ超音波アクチュエータ)が採用されている。上述のレンズ駆動用としてこれまでに実用化された振動波モータは、振動子を円環状に形成し、超音波振動子進行波励起させ、振動子に押圧されたロータを駆動する構造が主流であった。一方、振動波モータの機械出力は、回転型直進リニア)型とがあり、いずれも容易に実現することができる。

0003

ところで、超音波振動子が発生し得る振動は、上述の進行波モード以外に定在波モードがある。この定在波モードの振動は、振動子の長さ方向に定在波を発生させ、曲げを生じる屈曲振動と、長さ方向に伸縮する縦振動とを合成した楕円振動となる。

0004

上記振動波モータに関連して特許文献1にリニア型超音波モータおよび回転型超音波モータアクチュエータとしたプリンタ装置が開示されている。また、特許文献2にリニア型振動波モータ(超音波モータ)が開示されている。
特許文献1は、特開平7−17102号公報である。
特許文献2は、特開平10−341580号公報である。

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、上述した特許文献1に開示されているプリンタ装置のリニア型超音波モータにおいては、振動子がレ−ルに対して移動する構成であり、上記振動子に接続される駆動電力信号(駆動用信号ラインを有するフレキシブルプリント基板(以下、FPCと記載する)が振動子と共に直線方向に移動する。また、上述した特許文献2に開示されている超音波モータにおいても振動子側を移動させる構造では、上記振動子に接続される駆動電力信号(駆動用信号)用リード線が振動子と共に移動する。

0006

上述した従来のリニア型超音波モータのように駆動電力信号(駆動用信号)用のFPCやリード線が振動子と共に移動するものにおいては、上記FPCや上記リード線の移動のためのスペ−スを必要とし、カメラなどの小型化、または、コンパクト化が必要な装置に対して都合が悪い。また、上記FPCや上記リード線は、その移動の際、屈曲する必要があるが、屈曲によって断線が生じるおそれもある。

0007

本発明は、斯かる状況に鑑みてなされたものであり、振動子に電気的に接続されるべき駆動用信号供給部の占有スペ−スが少なく、耐久性も優れた振動波リニアモータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の請求項1記載の振動波リニアモータは、電気/機械エネルギ変換素子に駆動用信号を供給印加することにより第一駆動子表面及び第2駆動子表面に楕円振動を発生する振動子と、上記振動子における上記第1駆動子表面に接触して、上記振動子を摺動移動可能にガイドする第1のガイド部材と、上記第1のガイド部材に対して略平行に位置して、上記第1のガイド部材へ向かって相対的に可動状態で配設されていて、上記振動子における上記第2駆動子表面に接触して、上記振動子を摺動移動可能にガイドする第2のガイド部材と、上記振動子の上記第1及び第2駆動子表面に対して上記第1のガイド部材及び第2のガイド部材を押圧するように付勢する押圧手段と、上記第1のガイド部材を支持する固定部材に設けられ、上記振動子の移動方向に沿って形成された導電パターンを有し、駆動用信号を供給する駆動用信号供給部と、上記振動子上に設けられ、上記導電パターン上を接触状態摺動して、上記振動子に駆動用信号を供給可能とする摺動接触部材と、を具備し、上記振動子の駆動によって該振動子を上記第一および第二のガイド部材に沿って移動させる。

0009

本発明の請求項2記載の振動波リニアモータは、請求項1に記載の振動波リニアモータにおいて、上記摺動接触部材は、上記振動子の電極部に固着されている。

0010

本発明の請求項3記載の振動波リニアモータは、請求項1に記載の振動波リニアモータにおいて、上記摺動接触部材は、保持部材に固着され、該保持部材を上記振動子上に固着するように取り付けられている。

0011

本発明の請求項4記載の振動波リニアモータは、請求項1に記載の振動波リニアモータにおいて、上記摺動接触部材の上記導電パターンヘの接触押圧方向は、上記第2のガイド部材の上記第1のガイド部材に対する相対的可動方向と略同じになっている。

0012

本発明の請求項5記載の振動波リニアモータは、請求項1に記載の振動波リニアモータにおいて、上記摺動接触部材は、弾性部材である。

0013

本発明の請求項6記載の振動波リニアモータは、上記摺動接触部材は、上記振動子の2つの面に配設されている。

0014

本発明の請求項7記載の振動波リニアモータは、請求項1に記載の振動波リニアモータにおいて、上記摺動接触部材は、上記導電パターンヘの接触位置が、上記振動子の振動の節近傍となるように配設されている。

0015

本発明の請求項8記載の振動波リニアモータは、請求項1に記載の振動波リニアモータにおいて、上記摺動接触部材は、上記振動子の1つの面に設けられた複数の電極パターン部にそれぞれ接続固着して併設された複数の弾性部材である。

発明の効果

0016

本発明によれば、振動子に電気的に接続されるべき駆動用信号供給部の占有スペ−スが少なく、耐久性も優れた振動波リニアモータを提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第一の実施形態である振動波リニアモータの要部を示す斜視図である。図2は、上記振動波リニアモータの分解斜視図である。

0018

本実施形態の振動波リニアモータ1は、図1,2等に示すように固定部材である固定枠2と、固定枠2に固着される第一のガイド部材であるガイドロッド3と、固定枠2に所定の方向、Y方向にのみ可動な状態で支持される第二のガイド部材であるガイドロッド4と、押圧手段である2つのバネ5と、ガイドロッド3,4に対して摺動移動可能に支持される振動子35と、駆動電力を含む駆動用信号の供給部である摺動端子基板44とを有してなる。

0019

この振動波リニアモータ1は、例えば、各種の電子機器の駆動源として利用が可能なモータであるが、以下の説明においては、カメラのレンズ鏡枠進退駆動用として適用した場合を説明する。

0020

なお、以下の説明において、ガイドロッド3の軸心と平行な左右方向(図1において)をX方向とし、X方向と垂直な上下方向(図1において)をY方向とし、X方向と垂直な前後方向(図1において)を+Z,−Z方向とする。

0021

固定枠2は、機器本体等に固定支持される部材であり、中央部にXY平面に沿った平面部とX方向両端部に起立部を有し、該両端起立部には、対向するガイドロッド支持穴2aとY方向の切り欠き嵌合部2bが設けられる。上記中央平面部の前面側には摺動端子基板44が固定される。

0022

摺動端子基板44には上記振動子35の背面と対向して振動子35の移動方向であるX方向に沿った導電パターンである4つの摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dが配される。この摺動導電パターンは、銅箔メッキパターンで形成されてもよく、導電材料からなる導電板で形成されていてもよい。そして、摺動端子基板44の一方の端部は、固定枠2の上記起立部を挿通して外方に突出して配され、後述する振動子駆動回路に接続される。

0023

ガイドロッド3は、真直の丸軸部材で形成され、固定枠2のガイドロッド支持穴2aに固着されてX方向に沿った状態で支持される。ガイドロッド3の両端には、バネ掛け溝3bが配されている。

0024

ガイドロッド4は、真直の丸軸部材で形成され、X方向に沿った姿勢で固定枠2の切り欠き嵌合部2bに嵌入され、Y方向に移動可能な状態で支持される。ガイドロッド4の切り欠き嵌合部2bに嵌入する部分は、段部4aが形成されており、該段部4aによりX方向の移動が規制される。さらに、両端部にバネ掛け溝4bが配される。

0025

組み立て状態でガイドロッド3,4の間に後述する駆動子38,39を介して挟まれた状態で振動子35が挿入されるが、その挿入状態でガイドロッド3,4のバネ掛け溝3b,4bにバネ5が懸架され、ガイドロッド4がガイドロッド3側に付勢され、振動子35を挟持した状態でガイドロッド3と略平行な状態が維持される。

0026

振動子35は、後述する図3に示す積層圧電体37からなり、さらに、振動子35には振動の節位置に+Z方向に突出して固着される駆動軸36と、上面側X方向端部に固着される第一駆動子である一対の駆動子38と、下面側X方向の楕円振動の腹部に固着される第二駆動子である一対の駆動子39と、−Z面に配される摺動接触部材である4つの接片43とが設けられる。振動子35は、ガイドロッド3,4により駆動子38,39を介してX方向に摺動可能に、かつ、Y,Z方向には位置規制された状態、すなわち、駆動軸36がZ方向に平行な状態で挟持されて支持される。駆動軸36は、機器組み付け状態でその先端部がレンズ枠等の被駆動部材係合し、上記被駆動部材を進退駆動する。

0027

振動子35のさらなる詳細について、図3〜9を用いて説明する。
図3は、上記振動子を背面側(−Z側、すなわち、接片側)から見た斜視図である。図4は、ガイドロッドで挟持された状態の上記振動子の背面図である。図5は、図4のB矢視図である。図6は、図4のC矢視図である。図7は、上記振動子を構成する圧電素子部と絶縁板焼結処理前の分解斜視図である。図8は、上記振動子の屈曲振動と縦振動との合成振動時の変形状態を拡大して示した図であって、振動子が図8(A)の屈曲状態から図8(B)の伸張状態図8(C)の屈曲状態、図8(D)の収縮状態の順に変形する様子を示している。図9は、上記振動子を駆動するための駆動制御回路部のブロック構成図である。なお、図中のX,Y,Z方向は、振動子35の超音波リニアモータ取り付け状態での方向を示している。また、振動子35の+Z側の面を前面側とし、−Z側の面を背面側として説明する。

0028

振動子35を形成する積層圧電体37は、図3,7等に示すように電気/機械エネルギ変換素子である2種類の複数圧電シート37X,37Yと2枚の絶縁板37A,37Bからなり、その表面には導電性銀ペーストからなる電極パターンの電極41a,41b,41c,41d,41a′,41b′,41c′,41d′が形成されている。

0029

2種類の圧電シート37X,37Yは、それぞれ厚さ100μm程度の矩形の圧電素子からなる。圧電シート37Xには、その後面に厚さ10μm程度の銀−パラジウム合金が塗布された第一内部電極37Xa,37Xc,37Xc′,37Xa′が絶縁された4つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向(X方向)の端面位置まで上記各内部電極の上側端部が伸びている(図7)。

0030

一方、圧電シート37Yには、その後面に厚さ10μm程度の銀−パラジウム合金が塗布された第二内部電極37Yb,37Yd,37Yd′,37Yb′が絶縁された4つの領域に分割されて配置されている。圧電素子の長手方向(X方向)の端面位置まで上記内部電極の下側端部が伸びている(図7)。

0031

互いに隣接する上記圧電シート37X,37Y同士の第一内部電極37Xa,37Xc,37Xc′,37Xa′と第二内部電極37Yb,37Yd,37Yd′,37Yb′とは形状が同じで、電極端部が上下が逆になり、積層されたときに矩形電極面が互いに重なる位置に配置されている。このような内部電極が施された2種類の圧電シート37X,37Yを交互に40層程度積層される。

0032

積層された圧電素子の左側面には、第一内部電極37Xa,37Xcおよび第二内部電極37Yb,37Ydの端部が積層状態露呈する内部電極露呈部が形成されている。積層された圧電素子の右側面には、第一内部電極37Xc′,37Xa′および第二内部電極37Yd′,37Yb′の端部が積層状態で端面に露呈する内部電極露呈部が形成される。さらに、上記内部電極露呈部上にそれぞれ導電性銀ペーストからなるそれぞれ4つの独立した外部電極が両側面部に形成され、該内部電極と導通するようになっている。

0033

上記積層された圧電素子の前後面に圧電シート37X,37Yと同一矩形形状の絶縁板37A,37Bが配され、積層圧電体37が形成される。上記積層状態の積層圧電体37を焼結し、上記各電極を利用して分極を行うと振動子35となる。

0034

振動子35の背面側絶縁板37Aの表面には導電銀ペーストからなる電極41a,41b,41c,41d,41a′,41b′,41c′,41d′が形成され、それぞれの電極には、上記各積層された圧電シート毎の両側に露呈した積層状態の両側面内部電極にそれぞれにより電気接続される。すなわち、電極41aには、第一内部電極37Xaが電気接続される。電極41bは、第二内部電極37Ybと電気接続される。電極41cには、第一内部電極37Xcが電気接続される。電極41dには、第二内部電極37Ydが電気接続される。電極41a′には、第一内部電極37Xa′が電気接続される。電極41b′には、第二内部電極37Yb′が電気接続される。電極41c′には、第一内部電極37Xc′が電気接続される。電極41d′には、第二内部電極37Yd′が電気接続される。

0035

上記絶縁板37A上の電極41a,41b,41c,41d,41a′,41b′,41c′,41d′は、それぞれリード線42によって電気接続される。すなわち、電極41aと41a′、電極41bと41b′、電極41cと41c′、電極41dと41d′がそれぞれ4本のリード線42によって振動子35の背面側で電気接続される。

0036

さらに、振動子35の1つの面である背面上に配される電極41a,41b,41c,41d上には、摺動接触部材である4つの接片43が治具により位置決めされ、半田付けにより固定され、さらに、接着剤により補強される(図3)。

0037

上記接片43は、弾性変形可能な導電弾性部材であり、その先端部に振動子35の背面側にてZ方向に変位(弾性変形による)が可能な接触部を有する。

0038

振動子35の略中央部、すなわち、振動子の振動中立点である節となる位置には積層方向(Z方向)に貫通穴穿設されており、該貫通穴には、ステンレス材等よりなる駆動軸36が+Z方向側にのみ突出して接着固定されている(図3)。

0039

振動子35の積層方向と直交する方向(Z方向)の上面上の長手方向(X方向)端部に一対の駆動子38、さらに、下面上に長手方向(X方向)の振動の腹位置に一対の駆動子39が接着固着される。なお、該駆動子38は、高分子材料アルミナを分散して形成されている。

0040

駆動子38,39は、ガイドロッド3,4の外径面に合致した円弧状凹面部38a,39aを有している。振動子35の装置への取り付け状態では、ガイドロッド3,4により振動子35がバネ付勢力で挟持され、ガイドロッド3の外径部が駆動子38の凹面部38aに、ガイドロッド4の外径部が駆動子39の凹面部39aにそれぞれ係合し、圧接する。従って、振動子35は、ガイドロッド3,4に対してX方向にのみ移動可能な状態となる。また、駆動軸36は、Z方向に平行な姿勢を保持し、倒れのない状態に支持される。

0041

ガイドロッド3,4に振動子35が挟持された状態では、振動子35の接片43の先端接触部は、固定枠2の摺動端子基板44の摺動導電パターン部44a,44b,44c,44d上に弾性変形した状態でX方向に摺動可能に押圧接触し、電気的に接続される。

0042

摺動端子基板44の摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dは、後述する図9に示す振動子駆動回路52の駆動部47の振動子駆動信号出力端に接続される。詳しくは、該振動子駆動信号ライン(出力端)のうち、信号ラインA+相は摺動導電パターン部44aに接続され、信号ラインA−相は摺動導電パターン部44bに接続され、信号ラインB+相は摺動導電パターン部44cに接続され、信号ラインB−側は摺動導電パターン部44dに接続される。

0043

駆動制御回路部50は、振動波リニアモータ1によって駆動される機器としてのカメラボディを制御する制御用マイクロコンピュータ(以下、Bμcomと記載する)51と、発振部45,移相部46,駆動部47からなる振動子駆動回路52と、カメラボディに着脱可能なレンズ鏡筒に内蔵され、位相差検出部48および電流検出部49を有する振動情報検出部であるレンズ制御マイクロコンピュータ(以下、Lμcomと記載する)52とを有してなる。

0044

振動子駆動回路52において、発振部45を経て駆動部47で位相制御された駆動信号である出力信号は、上述したように摺動端子基板44の摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dを介して振動子35に印加される。

0045

詳しくは、発振部45からの信号のうち、1組のA+,A−相にはそのままの信号が、他の1組のB+,B−相には移相部46により90°位相を変えた信号が駆動部47に入力される。すなわち、移相部46を通らない信号入力のうち、1組は、そのままの位相で電圧増幅された信号が第一の信号(A+相)として出力され、摺動導電パターン部44aに接続される。他の1つは、第一の信号とはその出力を反転させ(マイナス電圧)、すなわち、位相を180°ずらして電圧増幅された出力が第二の信号(A−相)として出力され、摺動導電パターン部44bに接続される。

0046

一方、移相部46を通った90°位相を変えた信号入力のうち、1つはそのままの位相で電圧増幅された信号が第三の信号(B+相)として出力され、摺動導電パターン部44cに接続される。他の1つは第三の信号とは出力を反転し(マイナスの電圧)、すなわち、位相を180°ずらして電圧増幅された信号が第四の信号(B−)として出力され、摺動導電パターン部44dに接続される。

0047

上述した第一〜四の信号を振動子35に入力することによって、振動子35は屈曲振動と縦振動が合成された振動が生じる。すなわち、図8(A)〜(D)に示すような屈曲定在波振動と縦振動が合成された振動が生じ、上下の一対の駆動子38,39の先端に位相のずれた楕円振動(図4に示す軌跡E1 ,E2 ,E3 ,E4 の楕円振動、または、その逆方向の楕円振動)を発生させる。

0048

なお、上記駆動子38の楕円振動の回転方向によって振動子35の移動方向が定まるが上記楕円振動の回転方向は、移相部46における位相差によって設定される。

0049

振動子35の駆動信号ラインには振動状態を表すパラメータであって、振動子に印加される周波信号電流を検出するためにLμcom(振動情報検出部)53内の電流検出部49が接続されている。さらに、電流検出部49には発振部45からの周波信号の電圧と電流検出部49で検出した電流との位相差を検出するためにLμcom53内の位相差検出部48が接続されている。また、位相差検出部48には、検出した電流と電圧との位相差信号を取り込むためにBμcom(制御部)51が接続されている。さらに、Bμcom51には、発振部45が接続されている。

0050

位相差検出部48により、振動子35の振動状態のパラメータである電流と電圧との位相差が検出され、検出された電流と電圧との位相差を利用してBμcom51では、外部環境により振動状態が変化した振動子35の共振周波数付近周波数が検出される。また、Bμcom51は、検出された共振周波数付近の周波数を発振部45にフィードバックする。

0051

なお、本実施形態の場合、振動子35に印加する駆動信号を周波信号とするが、矩形波正弦波信号、または、鋸波信号とすることもできる。また、本実施形態の場合、位相差検出部48で検出される位相差は、発振部45の周波信号の電圧と振動子35に印加される周波信号の電流との位相差としたが、これに限定するものではなく振動子35に印加する周波信号の電圧と電流との位相差であっても良い。

0052

上述したように振動子35を有する振動波リニアモータ1においては、位相差検出部48で検出した振動子35に印加する周波信号の電流と発振部45からの周波信号の電圧との位相差をBμcom51に入力することによって、周波数検出動作を行った時点での振動子35の共振周波数近傍の周波数が検出される。その結果を発振部45にフィードバックすることにより、外部要因の変化に伴い振動子35の共振状態が変化した場合でも共振周波数付近の周波数を検出して該周波数で駆動することができる。従って、駆動効率の良い状態で振動子35を駆動できるという効果が得られる。

0053

上述した構成を有する本実施形態の振動波リニアモータ1において、ガイドロッド3,4により圧接支持された状態の振動子35には、駆動部47の位相制御された電力供給用駆動信号が摺動端子基板44の摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dと相対的に摺動可能な振動子側の接片43とを介して印加される。振動子35では、縦屈曲振動が励起され、駆動子38,39の表面が楕円振動する。駆動子38,39の楕円振動によって振動子35がガイドロッド3,4に対して相対的に+X方向、または、−X方向に移動する。振動子35の駆動軸36の先端部には、機器側の被駆動部材であるレンズ枠(図示せず)が係合しており、駆動軸36を介して該レンズ枠が進退駆動される。

0054

本実施形態の振動波リニアモータ1によれば、固定枠2に対して相対移動する振動子35への駆動信号の供給が引きずって移動するリード線やFPCを介することなく摺動端子基板44の摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dとそれに摺接する振動子側の接片43とを介して行われる。従って、上記リード線やFPCの屈曲のためのスペ−スを必要とせず、また、上記リード線やFPCの屈曲に対する耐久性を考慮する必要もない。また、上記摺動導電パターン部をガイドロッド3,4に隣接した側面に配することでZ方向の外形寸法を減らすことが可能であって、小型化に有利で、かつ、耐久性も優れた振動波リニアモータを提供できる。

0055

次に、本発明の第二の実施形態である振動波リニアモータについて、図10〜14を用いて説明する。
図10は、本実施形態の振動波リニアモータの斜視図である。図11は、上記振動波リニアモータの分解斜視図である。図12は、上記振動波リニアモータに適用される振動子を背面側から見た斜視図である。図13は、上記振動子の接片と摺動導電板との摺接状態を示す斜視図である。

0056

本実施形態の振動波リニアモータ11は、前記第一の実施形態の振動波リニアモータ1に対して振動子側の摺動接触部材(接片)と導電パターン(摺動導電板)の配置,接触構造が異なるものであり、その他の構成は、略同様の構成を有している。従って、以下、異なる部分について説明する。なお、同様の構成部材については、同一の符号を付して説明する。

0057

本実施形態の振動波リニアモータ11は、図10,11に示すように第一実施形態の振動波リニアモータ1と同様に固定枠2に支持されるガイドロッド3,4を有しており、ガイドロッド3,4には振動子35Aが摺動自在に支持されている。そして、固定枠2の両端の起立部のガイドロッド3,4の上方にガイドロッド3を避けて2本の導電板支持体64,65がX方向に橋渡し状態で固着されている。

0058

振動子35Aは、第一実施形態における振動子35と同様に積層圧電体37からなり、さらに、振動子35には駆動軸36と、一対の駆動子38と、一対の駆動子39とを有しているが、特に振動子35Aは、図11,12に示すようにその上面部に固着された保持部材である接片支持板63を有し、その接片支持板63に固定して取り付けられる4つの摺動接触部材である接片43Aが配されている。

0059

接片43Aは、第一実施形態における接片43と同様の弾性変形可能な導電弾性部材であるが、先端の接触部は、ガイドロッド4のガイドロッド3に対する相対的可動方向と同一のY方向に変位(弾性変形による)可能であり、後述する摺動導電板44aA〜44dAに対してY方向に押圧、接触される。その取り付け状態で4つの接片43Aは、ガイドロッド3を避けた位置に2つづ並んで配置される。

0060

振動子35Aの電極41a,41b,41c,41d,41a′,41b′,41c′,41d′は、それぞれリード線61によって電気接続される。すなわち、電極41aと41a′、電極41bと41b′、電極41cと41c′、電極41dと41d′がそれぞれ4本のリード線61によって振動子35Aの背面側で電気接続される。さらに、電極41a′,41b′,41c′,41d′と4つの接片43Aとがそれぞれ4本のリード線62によって電気接続される。

0061

一方、導電板支持体64,65には、それらの下面側にそれぞれ導電パターンを形成する2本づつの摺動導電板44aA,44bAと44cA,44dAが固着されている。これらの摺動導電板44aA,44bAと44cA,44dAには電極41a′側の接片43A,電極41b′側の接片43A、および、電極41c側の接片43A,電極41d側の接片43AがそれぞれX方向に摺動可能な状態で押圧接触する(図13)。

0062

摺動導電板44aA,44bAと44cA,44dAは、第一の実施形態の場合と同様に図9に示す振動子駆動回路52の駆動部47の位相制御された電力供給用駆動信号である出力信号、すなわち、A+相,A−相およびB+相,B−相の出力端と接続される。

0063

上述した構成を有する本実施形態の振動波リニアモータ11も前記第一の実施形態の振動波リニアモータ1と同様に振動子駆動回路52の駆動部47の電力供給用駆動信号が摺動導電板44aA,44bAと44cA,44dAと接片43Aを介して振動子35Aに供給される。該振動子35Aに縦屈曲振動が励起され、駆動子38,39の表面が楕円振動する。駆動子38,39の楕円振動によって振動子35Aがガイドロッド3,4に対して相対的に+X方向、または、−X方向に移動する。

0064

本実施形態の振動波リニアモータ11も前記第一の実施形態の振動波リニアモータ1と同様の効果を奏し、特に本実施形態においては、接片43Aの押圧接触方向がガイドロッド4の可動方向(付勢方向)と一致しているので、振動子35Aの移動時における接片43Aの接触状態が安定し、良好な駆動状態が得られる。また、Z方向に接片等が配置されないことからZ方向の占有スペ−スが減る。

0065

なお、上述した第二の実施形態の振動波リニアモータ11において、図12に示す接片43Aの先端接触部の接触ラインS1 を振動の節点に配される駆動軸36の上方位置に位置させるようにすれば、上記先端接触部における振動発生が少なくなり、さらに良好な接触状態が得られる。

0066

次に、本発明の第三の実施形態である振動波リニアモータについて、図14,15を用いて説明する。
図14は、本実施形態の振動波リニアモータの斜視図である。図15は、上記振動波リニアモータの分解斜視図である。

0067

本実施形態の振動波リニアモータ21は、第一の実施形態の振動波リニアモータ1に対して振動子側の摺動接触部材(接片)と導電パターン(摺動導電板)の配置,接触構造が異なるものであり、その他の構成は、略同様の構成を有している。従って、以下、異なる部分について説明する。なお、同様の構成部材については、同一の符号を付して説明する。

0068

本実施形態の振動波リニアモータ21は、図14,15に示すように前記振動波リニアモータ1と同様に固定枠2に支持されるガイドロッド3,4を有しており、ガイドロッド3,4には振動子35Bが摺動自在に支持されている。そして、固定枠2の起立部前面に前面カバー6がビス挿通穴6bを挿通するビス66により固着されている。

0069

固定枠2の中央部のXY平面に沿った平面部には、図示しない導電支持板に固着された導電パターンを形成するX方向に沿った2本の摺動導電板44dBと44aBがY方向の中央寄りに並んで配される。同様に前面カバー6の内側にも図示しない導電支持板に固着される導電パターンを形成するX方向に沿った2本の摺動導電板44cBと44bBがY方向上下に離間して配される。なお、前面カバー6の中央部には駆動軸36が挿通するX方向の逃げ穴6aが設けられており、駆動軸36は、逃げ穴6aを挿通して外部に突出している。

0070

振動子35Bは、第一実施形態における振動子35と同様に積層圧電体37からなり、さらに、振動子35には駆動軸36と、一対の駆動子38と、一対の駆動子39とを有している。また、振動子35Bには、図15には示していないが振動子35と同様に背面部に電極41a,41b,41c,41d,41a′,41b′,41c′,41d′が形成され、それぞれがリード線によって電気接続され、Y方向中央寄りの電極41aと電極41dには、摺動接触部材である2つの接片43Bが半田付けで固着されている。電極41bと電極41cは、振動子35Bの前面側まで折り返して延出し、駆動軸36を避けるようにY方向に離間して配されており、その電極41bと電極41cには、摺動接触部材である2つの接片43Bが半田付けで固着されている。

0071

なお、接片43Bは、弾性変形可能な導電弾性部材からなり、先端接触部がZ方向に変位(弾性変形による)可能である。

0072

振動子35Bの組込み状態で4つの接片43Bの先端接触部は、それぞれ摺動導電板44dBと44aBおよび44cBと44bBにX方向に摺動可能な状態でそれぞれ押圧、接触し、電気的に接続される。

0073

摺動導電板44aB,44bBと44cB,44dBは、第一の実施形態の場合と同様に図9に示す振動子駆動回路52の駆動部47の位相制御された駆動信号である出力信号、すなわち、A+相,A−相およびB+相,B−相の出力端と接続される。

0074

上述した構成を有する本実施形態の振動波リニアモータ21も前記第一の実施形態の振動波リニアモータ1と同様に振動子駆動回路52の駆動部47の電力供給用駆動信号が摺動導電板44aB,44bBと44cB,44dBと接片43Aとを介して振動子35Bに供給される。該振動子35Bに縦屈曲振動が励起され、駆動子38,39の表面が楕円振動する。駆動子38,39の楕円振動によって振動子35Bがガイドロッド3,4に対して相対的に+X方向、または、−X方向に移動する。

0075

本実施形態の振動波リニアモータ21によれば、前記第一の実施形態の振動波リニアモータ1と同様の効果を奏し、特に本実施形態においては、接片43Bが振動子35Bの前後面両側に配されることから振動子35Bには前後(Z方向)にバランスのとれた押圧力が作用し、接片43Bの接触状態が安定すると同時に振動子35Bの良好な駆動状態が得られる。

0076

次に、本発明の第四の実施形態である振動波リニアモータについて、図16,17を用いて説明する。
図16は、本実施形態の振動波リニアモータに適用される振動子の斜視図であって、接片を取り付けていない状態を示す。図17は、上記振動子の斜視図であって、接片を固着した状態を示す。

0077

本実施形態の振動波リニアモータは、前記第一の実施形態の振動波リニアモータ1に対して振動子側の摺動接触部材(接片)の構造が異なるものであり、その他の構成は、略同様の構成を有している。従って、以下、異なる部分について説明する。なお、同様の構成部材については、同一の符号を付して説明する。

0078

本実施形態の振動波リニアモータは、図示しないが前記振動波リニアモータ1と同様に固定枠2に支持されるガイドロッド3,4を有しており、ガイドロッド3,4には振動子35Cが摺動自在に支持されている。固定枠2の中央部のXY平面に沿った平面部には、第一実施形態の場合と同様に摺動端子基板44が接着固定され、摺動端子基板44には、上記振動子35Cの背面と対向する面上に振動子35の移動方向であるX方向に沿った導電パターンを形成する4つの摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dが配されているものとする。

0079

一方、振動子35Cの背面部の電極41a,41b,41c,41dには、摺動接触部材である4つの接片43Cが固着される(図17)。振動子35Cの電極のうち、電極41aと41a′、および、電極41bと41b′とは、電極パターンによって連結されており(図16)、電極41cと41c′、および、電極41dと41d′とは、2本のリード線42Cによって接続されている(図17)。

0080

接片43Cは、Z方向に弾性変形可能な導電板部材で形成され、中央部にZ方向に変位(弾性変形による)可能な凸状の接触部を有しており、X方向の両端が上記電極に半田付けされる。この接片43Cは、摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dの位置に対向してそれぞれ位置決めされ、上記各電極に半田付けされる。

0081

なお、接片43Cの凸状接触部の接触ラインS2 は、駆動軸36の中心延長線上、すなわち、振動の節位置を通り、Y方向に並んで位置している。

0082

振動子35Cの取り付け状態では、4つの接片43Cの凸状接触部は、摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dにX方向に摺動可能な状態で押圧接触し、電気的に接続される。

0083

本実施形態においても摺動導電パターン部44a,44bと44c,44dは、第一の実施形態の場合と同様に図9に示す振動子駆動回路52の駆動部47の位相制御された駆動信号である出力信号、すなわち、A+相,A−相およびB+相,B−相の出力端と接続される。

0084

上述した構成を有する本実施形態の振動子35Cを適用する振動波リニアモータにおいても第一の実施形態の振動波リニアモータ1と同様に振動子駆動回路52の駆動部47の電力供給用駆動信号が摺動導電パターン部44a,44b,44c,44dと接片43Cとを介して振動子35Cに供給される。該振動子35Cに縦屈曲振動が励起され、駆動子38,39の表面が楕円振動する。駆動子38,39の楕円振動によって振動子35Cがガイドロッド3,4に対して相対的に+X方向、または、−X方向に移動する。

0085

本実施形態の振動子35Cを適用する振動波リニアモータによれば、第一の実施形態の振動波リニアモータ1と同様の効果を奏し、特に本実施形態においては、接片43Cの摺動導電パターン部との接触点が振動子の振動の節、または、その近傍に位置していることから振動子移動中、良好な接片の接触状態が得られる。

0086

なお、接片43Cは、その両端部が電極に半田付けされる両端支持構造を有しているが、該接片は、片持ち支持形状のものを適用することも可能である。

0087

本発明による振動波リニアモータは、振動子に電気的に接続されるべき駆動用信号供給部の占有スペ−スが少なく、しかも、耐久性も優れた振動波リニアモータとして利用可能である。

図面の簡単な説明

0088

本発明の第一の実施形態である振動波リニアモータの要部を示す斜視図である。
図1の振動波リニアモータの分解斜視図である。
図1の振動波リニアモータに適用される振動子を背面側から見た斜視図である。
図3の振動子の背面図であって、ガイドロッドで挟持された状態を示す。
図4のB矢視図である。
図4のC矢視図である。
図3の振動子を構成する圧電体と絶縁板の焼結処理前の分解斜視図である。
図3の振動子の屈曲振動と縦振動との合成振動時の変形状態を拡大して示した図であって、振動子が図8(A)の屈曲状態から図8(B)の伸張状態、図8(C)の屈曲状態、図8(D)の収縮状態の順に変形する様子を示している。
図3の振動子を駆動するための駆動制御回路部のブロック構成図である。
本発明の第二の実施形態である振動波リニアモータの斜視図である。
図10の振動波リニアモータの分解斜視図である。
図10の振動波リニアモータに適用される振動子を背面側から見た斜視図である。
図12の振動子の接片と摺動導電板との摺接状態を示す斜視図である。
本発明の第三の実施形態である振動波リニアモータの斜視図である。
図14の振動波リニアモータの分解斜視図である。
本発明の第四の実施形態である振動波リニアモータに適用される振動子の斜視図であって、接片を取り付けていない状態を示す。
図16の振動子の斜視図であって、接片を固着した状態を示す。

符号の説明

0089

2 …固定枠(固定部材)
3 …ガイドロッド(第一のガイド部材)
4 …ガイドロッド(第二のガイド部材)
5 …バネ(押圧手段)
35,35A,35B,35C
…振動子
37 …積層圧電体(電気/機械エネルギ変換素子)
38 …駆動子(第一駆動子)
38a…駆動子凹面部(第一駆動子表面)
39 …駆動子(第二駆動子)
39a…駆動子凹面部(第二駆動子表面)
41a,41b,41c,41d
…電極(電極パターン部)
43,43A,43B,43C
…接片(摺動接触部材,弾性部材)
44 …摺動端子基板(駆動用信号供給部)
44a,44b,44c,44d,
…導電パターン部(導電パターン)
44aA,44bA,44cA,44dA
44aB,44bB,44cB,44dB
…摺動導電板(導電パターン)
64,65…摺動板支持体(駆動用信号供給部)

代理人弁理士 伊

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • シチズン時計株式会社の「 電気機械変換器」が 公開されました。( 2018/06/21)

    【課題】可動部材を小型にしても出力が低下しにくい電気機械変換器を提供する。【解決手段】帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器(1)は、第1の固定基板... 詳細

  • シチズン時計株式会社の「 電気機械変換器」が 公開されました。( 2018/06/21)

    【課題】可動部材を小型にしても出力が低下しにくい電気機械変換器を提供する。【解決手段】帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器は、回転軸の周りに回転可... 詳細

  • シチズン時計株式会社の「 電気機械変換器」が 公開されました。( 2018/06/21)

    【課題】可動部材を小型にしても出力が低下しにくい電気機械変換器を提供する。【解決手段】帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器(1)は、固定基板(13... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ