図面 (/)

技術 振動型アクチュエータおよび超音波モータ

出願人 キヤノン株式会社
発明者 山本晴滋
出願日 2014年11月28日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2014-241853
公開日 2016年6月2日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2016-103939
状態 特許登録済
技術分野 レンズ鏡筒 超音波モータ、圧電モータ、静電モータ
主要キーワード バネ保持部材 駆動接触 螺旋バネ ユニット状態 バヨネット係合 ボール部材 振動子支持部材 組み込み状態
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(2016年6月2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 (7)

課題

被駆動部材を精度良く駆動させることができる振動型アクチュエータを提供する。

解決手段

摺動部を有する振動子100と、上記摺動部が圧接されるスライダー104と、振動子100を支持し、被駆動部材を進退可能に駆動する振動子支持部材105とを備える超音波モータを設ける。上記摺動部とスライダー104との摩擦接触により、駆動力発生部150において駆動力が発生する。振動子支持部材150は、被駆動部材に駆動力を伝達する駆動力伝達部120を有する。そして、駆動力伝達部120は、被駆動部材の移動方向に沿って、駆動力発生部150の前後2箇所に設けられる。

概要

背景

高周波電圧印加により周期的に振動する振動子摺動部材圧接することで摺動部材を駆動する振動型アクチュエータ(例えば、超音波モータ)が提案されている。特許文献1は、振動子70で発生する駆動力を振動子70の側面に挿入されたピン部材120を介して係合突設部117へ伝達する振動波リニアモータを開示している。

概要

被駆動部材を精度良く駆動させることができる振動型アクチュエータを提供する。摺動部を有する振動子100と、上記摺動部が圧接されるスライダー104と、振動子100を支持し、被駆動部材を進退可能に駆動する振動子支持部材105とを備える超音波モータを設ける。上記摺動部とスライダー104との摩擦接触により、駆動力発生部150において駆動力が発生する。振動子支持部材150は、被駆動部材に駆動力を伝達する駆動力伝達部120を有する。そして、駆動力伝達部120は、被駆動部材の移動方向に沿って、駆動力発生部150の前後2箇所に設けられる。

目的

本発明は、被駆動部材を精度良く駆動させることができる振動型アクチュエータの提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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

摺動部を有する振動子と、前記摺動部が圧接されるスライダーと、前記振動子を支持し、被駆動部材を駆動する支持部材とを備え、前記摺動部と前記スライダーとの摩擦接触により、駆動力発生部において駆動力が発生し、前記支持部材は、前記被駆動部材に駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、前記駆動力伝達部は、前記被駆動部材の移動方向に沿って、前記駆動力発生部の前後2箇所に設けられることを特徴とする振動型アクチュエータ

請求項2

前記駆動力伝達部は、前記駆動力発生部が設けられる、前記被駆動部材の移動方向および前記振動子の加圧方向で規定される平面を含む、前記スライダーと前記支持部材との間の空間に設けられることを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ。

請求項3

前記駆動力伝達部は、先端半球状であり、前記被駆動部材は、前記被駆動部材に設けられた係合部が前記駆動力伝達部を押圧する方向に回転付勢されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動型アクチュエータ。

請求項4

前記振動子に固定された基台と、前記基台と前記支持部材と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1乃至3のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。

請求項5

前記支持部材を光軸に沿った方向にガイドするガイド部を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。

請求項6

前記ガイド部は、ボール部材嵌入する第1の溝部を有し、前記支持部材に固定された移動板と、前記第1の溝部と対向する位置に設けられた、前記ボール部材を挟持する第2の溝部を有するカバープレートとを備えることを特徴とする請求項5に記載の振動型アクチュエータ。

請求項7

前記振動子を前記被駆動部材の移動方向に直交する方向に加圧する加圧手段を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。

請求項8

前記振動子は、電圧印加により超音波振動することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータとして機能する超音波モータ

技術分野

0001

本発明は、振動型アクチュエータおよび超音波モータに関する。

背景技術

0002

高周波電圧印加により周期的に振動する振動子摺動部材圧接することで摺動部材を駆動する振動型アクチュエータ(例えば、超音波モータ)が提案されている。特許文献1は、振動子70で発生する駆動力を振動子70の側面に挿入されたピン部材120を介して係合突設部117へ伝達する振動波リニアモータを開示している。

先行技術

0003

特開2005−99549号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、特許文献1が開示する振動波リニアモータでは、駆動力発生部である振動子の駆動接触部76に対し、駆動力を伝達するピン部材120と係合突部117との係合部は駆動力発生部の移動方向に対して側方に位置している。したがって、被駆動部材である第3の移動鏡枠駆動抵抗により、振動子70には移動方向に対してヨー方向の抵抗力が常に作用する。その結果、被駆動部材の駆動負荷が増えると、上記ヨー方向の力により振動子が螺旋バネ83の加圧力に抗して回転し、第3の移動鏡枠の送り精度が低下する。

0005

本発明は、被駆動部材を精度良く駆動させることができる振動型アクチュエータの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一実施形態の振動型アクチュエータは、摺動部を有する振動子と、前記摺動部が圧接されるスライダーと、前記振動子を支持し、被駆動部材を駆動する支持部材とを備える。前記摺動部と前記スライダーとの摩擦接触により、駆動力発生部において駆動力が発生する。前記支持部材は、前記被駆動部材に駆動力を伝達する駆動力伝達部を有する。前記駆動力伝達部は、前記被駆動部材の移動方向に沿って、前記駆動力発生部の前後2箇所に設けられる。

発明の効果

0007

本発明の振動型アクチュエータによれば、被駆動部材を精度良く駆動させることができる。

図面の簡単な説明

0008

振動型アクチュエータの構成例を示す図である。
振動板共振による摺動部の運動を説明する図である。
超音波モータを構成する部品の要部斜視図である。
連結部材振動子支持部材締結部を振動子加圧方向から見た図である。
超音波モータが光学機器に組み込まれた状態における要部断面である。
駆動力伝達部が平面Aから外れた位置に設定されたときの構成である。

実施例

0009

図1は、本実施形態の振動型アクチュエータの構成例を示す図である。
図1に示す振動型アクチュエータは、超音波モータである。図1(A)は、振動型アクチュエータの駆動移動方向直角断面を示す。図1(B)は、振動型アクチュエータの駆動移動方向断面(図1(A)中の平面Aでの断面)を示す。

0010

101は振動板を示す。振動板101が有する被接合部101aが、基台102の接合凸部102aに対して接着などにより固定される。また、振動板101には、圧電素子103が公知の接着剤などにより固着されている。

0011

圧電素子103は、高周波電圧が印加されると、振動板101が長手方向、短手方向、それぞれ共振を起こすように設定されている。振動板101と圧電素子103とで、超音波振動する振動子100が構成される。

0012

図2は、振動板の共振による摺動部の運動を説明する図である。
図2に示すように、振動板101に形成された摺動部101bの先端が、楕円運動を起こす。圧電素子103に印加する高周波電圧の周波数位相を変えることで、回転方向楕円比を適宜変化させて所望の動きを発生させることができる。したがって、摺動部101bは、当該摺動部101bが圧接されるスライダー104と摩擦接触することにより駆動力を発生させる。これにより、振動子100自身が光軸方向(図1(A)中では紙面行方向、図1(B)中では左右方向) に沿って駆動移動することが可能となる。すなわち、摺動部101bとスライダー104との当接面が、駆動力発生部150として機能する。そして、駆動力発生部150を含み、駆動移動方向である光軸方向と振動子100の加圧方向(図1)とで規定される平面A上に、駆動力伝達部120が形成される。この例では、加圧方向は光軸に直交する方向である。駆動力伝達部120については後述する。

0013

スライダー104は、ユニット支持部材116に対して、ネジ117(図1(B))によって固定される。振動子支持部材105は、振動子100が固定された基台102とは、連結部材301によって連結される。加圧板106は、弾性部材107を挟んで圧電素子103を、図1(A),(B)中に示す加圧方向に沿って押圧保持する。

0014

加圧バネ108は,バネ保持部材109およびバネ地板110との間に組み込まれる。これにより、加圧手段である加圧バネユニット118が構成される。バネ保持部材109の先端径大部109aは、バネ地板110の嵌合部110aに軽圧入で組み込まれるので、組み立て後は、バネ110のバネ力に抗してユニット状態を維持できる。

0015

バネ地板110の外径部には、円周方向の数箇所にバヨネット突部110bが形成されている。バヨネット突部110bは、組み込み状態において、振動子支持部材105に形成されたバヨネット係合部105aにより加圧方向の位置が規定される。この時、バネ保持部材109の先端押圧部109bは、バネ108の付勢力により、加圧板106および弾性部材107を介して、振動子100をスライダー104に加圧する加圧力を発生する。したがって、振動子100とスライダー104とが摩擦接触することが可能となる。

0016

移動板111は、振動子支持部材105の当接部105bにネジ113で固定される。振動子支持部材105には、ネジ113が貫通するネジ穴105cが形成されている。移動板111には、ボール部材ボール)112が嵌入し、振動子支持部材105を光軸方向にガイドする第1の溝部である複数のV溝部111aが形成される。これにより、振動子支持部材105を光軸方向にガイドするガイド部が構成される(図1参照)。

0017

カバープレート115は、ユニット支持部材116に公知のネジ等により固定される。カバープレート115は、上述したガイド部の一部を構成しており、移動板111のV溝部111aに対向する位置に設けられた第2の溝部であるV溝部115aによって、ボール114を挟持する。これにより、振動子支持部材105を光軸方向に沿って進退可能に支持することを可能としている。

0018

次に、基台102と振動子支持部材105との連結と、駆動力伝達部の構成について説明する。
図3は、本実施形態の振動型アクチュエータの一例としての超音波モータを構成する部品の要部斜視図である。301は連結部材であり、例えばバネ性を有するステンレス板材により構成されている。連結部材301には振動子支持部材105との締結が行われるネジ穴部301aが形成されている。また、振動子支持部材105に固定された移動版111には、雌ネジ部111bが形成され、止めネジ113により連結部材301と振動子支持部材105とが締結される。ネジ穴部301aと雌ネジ部111b、さらに振動子支持部材に形成されたネジ穴105c(図1(B)参照)により、締結部303が構成される。

0019

締結部303は、図3及び図4に示すように振動子の移動方向に前後2箇所形成され、振動子支持部材105と連結部材301との締結をより確実なものにする。さらに、連結部材301には、4箇所の折り曲げ部301bにネジ穴301cが形成されており、基台102に形成されたネジ穴部102bにネジ302により締結される。

0020

図4は、連結部材と振動子支持部材との締結部を振動子加圧方向から見た図である。
連結部材301と振動子支持部材105との締結はネジ穴部301aで行われる。ネジ穴周囲の外形部301dは、図に示す通り基台102の投影領域内、つまり図4に示されたハッチング領域内に存在する。図4の方向から見たとき、振動板101に形成された被接合部101aの外形を逸脱しない領域に存在していることがわかる。また、駆動力伝達部120が二箇所に形成されていることがわかる。上述基台と連結部材は先に組み立てることが必要である。ここまでの組み立てが終了した後、連結部材301と基台201をネジ302により締結することで、振動子100と振動子支持部材105の連結が完了する。

0021

図3中、ラック305は、駆動力伝達部120と係合し、第二のレンズ保持部材505(図5)を光軸に沿った方向に駆動させる被駆動部材である。ラック305には振動子支持部材105に形成された先端半球状の駆動力伝達部120と係合する係合部305aが形成されている。ラック305は、第二のレンズ保持部材505に形成された嵌合穴部と係合軸部305bで回転可能に結合される。

0022

組み込み状態においては、公知のトーションバネにより、係合軸部305bを回転中心として係合部305aが駆動力伝達部120を押圧する方向に回転付勢される(図3参照)。このとき、駆動力発生部150を含む平面A(図1(A))上に駆動力伝達部120が形成されている。したがって、第二レンズ保持部材及び第二レンズの重さや、駆動制御により発生する慣性力が働いたとしても、振動子支持部材105に対しては駆動移動方向に対するヨー方向の負荷は発生しない。その結果、送りの精度を良好にすることができる。また、組み込み状態においては、図1(B)にも示される通り、駆動力伝達部120は、平面A上で、かつスライダーと振動子支持部材105との間に形成される空間Bに設定されている。さらに、駆動力伝達部120は、駆動力発生部150を挟んで、駆動移動方向である光軸方向の前後2箇所に形成されている。

0023

また、連結部材は、ステンレスの薄板などで構成され、加圧方向には可撓性を有している。したがって、振動子100が加圧手段(加圧ユニット118)により押圧付勢される際、部品公差等により振動子の高さが前後しても、その誤差を吸収してスライダー104に対して必要な押圧力を発生させることができる。

0024

図5は、超音波モータが直動型として光学機器の鏡筒部に組み込まれた状態における要部断面を示す図である。
一レンズ保持部材501は、第一のレンズ502を保持する。第三レンズ保持部材503は、第三のレンズ504を保持する。第三レンズ保持部材503の外周部には、筒状部503aが設けられており、先端部503bで第一レンズ保持部材501と図外のネジなどにより締結される。筒状部503aの外径部の一部には、超音波モータが固定されるユニット受け部503cが設けられており、公知のネジなどにより着脱自在に固定される。

0025

また、筒状部503aの内径部には、第二のレンズ506を保持する第二レンズ保持部材505が配置される。第二のレンズ506は、合焦レンズとして、超音波モータにより光軸に沿って移動する。この時、第二レンズ保持部材505は、公知のガイドバー507と軸受け部505aとが相対摺動可能に嵌合しているので、第二のレンズを光軸に沿って移動させることを可能としている。

0026

ラック305が第二レンズ保持部材505の嵌合穴部に対して係合軸部305bが回転可能に結合され、トーションバネの回転付勢力により振動子支持部材に形成された駆駆動力伝達部120に対して、ラック305の係合部305aが押圧力を以て係合される。これにより、第二レンズ保持部材505と振動子支持部材105との連結が完了する。

0027

そして、駆動力発生部150と駆動力伝達部120とは、図1(B)に示すように、平面Aすなわち駆動力発生部150を含み駆動移動方向と加圧方向で定義される平面上に設定されている。したがって、第二レンズ保持部材505の駆動負荷や慣性力による負荷に関係なく、正確な送り制御を行うことが可能となる。

0028

図6は、駆動力伝達部が平面Aから外れた位置に設定されたときの構成である。
以下に、図6を参照して、駆動負荷によってV溝部がボール120を乗り上げ、その結果、送り精度に与える影響について説明する。

0029

図6(A)に示すように、二箇所の駆動力発生部150にF0の駆動力が発生すると仮定する。また、振動子支持部材105にはボール120が3箇所に設定され、それぞれが移動板111及びカバープレート115に形成されたV溝部111a、115aの間で挟持される。駆動力伝達部701は、駆動力発生部150に対してL1の間隔をもって配置されている。この状態で駆動力伝達部に負荷が作用し動けない状態にあるとすると、前述駆動力の作用により駆動力伝達部701には駆動力F0とTなる回転モーメントが発生する。この値は下記の式(1)で表わされる。
T=F0×L1・・・(1)

0030

上記回転モーメントにより、移動板111には、加圧力Wに抗してV溝部を乗り上げようとする力F1が発生する。力F1は、下記の式(2)で表わされる。
F1=T/L2・・・(2)
また、加圧力Wは、加圧バネ108の作用により各ボールに作用する反力である。この乗り上げようとする力F1と加圧力WとのV溝部でのつり合いバランス崩れると、駆動力発生部150が動いても駆動力伝達部701は動かないまま、移動板111(振動子支持部材)がボールを乗り越えて回転方向に動く現象が起こる。その結果、第二レンズ保持部材505の送り精度が低下する。F1とWとのつり合い条件は、下記の式(3)で表わされる。
W・cosθ=F1・sinθ (θ:V溝の片側開角)・・・(3)

0031

仮に各条件を下記のように設定する。
L1=L2=6mm
W=100g
θ=45°
上記式(1)、(2)、(3)より、F0=100gとなる。

0032

すなわち、第二レンズ保持部材505の駆動負荷が100gを超えると、移動板111には加圧力Wに抗してV溝部を乗り上げる力の方が大きくなり、第二レンズ保持部材505の送り精度が低下する。一方、図5に示す本実施形態の振動型アクチュエータによれば、駆動力発生部150と駆動力伝達部120とが、駆動力発生部150を含み駆動移動方向と加圧方向で定義される平面上に設定されているので、正確な送り制御を行うことが可能となる。

0033

以上、本発明に関わる超音波モータおよびそれを組み込んだ光学機器の鏡筒に関してその具体例を詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

0034

100振動子
101振動板
120駆動力伝達部
150駆動力発生部

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

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

  • 日本電産サンキョー株式会社の「 光学ユニット」が 公開されました。( 2020/02/13)

    【課題】光学モジュールにおける放熱が配慮された光学ユニットを提供する。【解決手段】光学ユニットは、光学モジュールを備える可動体と、可動体を変位可能な状態で保持する固定体とを備え、可動体は光学モジュール... 詳細

  • キヤノン株式会社の「 光学機器」が 公開されました。( 2020/02/13)

    【課題】鏡筒の制御位置を保ちつつ、ステッピングモータの脱調を低減可能な小型かつ安価な光学機器を提供する。【解決手段】光学機器(1)は、ステッピングモータ(604)と、ステッピングモータの駆動力を増幅し... 詳細

  • キヤノン株式会社の「 レンズ装置およびこれを備える撮像装置」が 公開されました。( 2020/02/13)

    【課題】強度の向上と軽量化を実現可能なレンズ装置およびこれを備える撮像装置を提供すること。【解決手段】レンズ装置は、第1レンズユニットを保持している第1鏡筒と、最終レンズユニットを保持している固定筒と... 詳細

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