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技術 振動型アクチュエータ及び電子機器

出願人 キヤノン株式会社
発明者 小田悠貴四方誠
出願日 2018年1月18日 (3年1ヶ月経過) 出願番号 2018-006682
公開日 2019年7月25日 (1年7ヶ月経過) 公開番号 2019-126220
状態 未査定
技術分野
  • -
主要キーワード 円筒コイルばね 振動抑制部材 接続受け 円錐コイルバネ 円錐コイルばね 加圧ブロック 振動減衰部材 金属薄板材
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

振動体励振が妨げられず、故障し難く、異音の発生を抑制することが可能な振動型アクチュエータを提供する。

解決手段

弾性体3と圧電素子4とが接着されてなる振動体2と被駆動体10とが接触し、振動体2に振動励起されることにより振動体2と被駆動体10とが相対移動する振動型アクチュエータは、振動体2を保持する保持部材9と、弾性体3が被駆動体10と接触するように圧電素子4の側から振動体2を被駆動体10に押圧する加圧ユニット14と、保持部材9を加圧ユニット14による加圧方向に移動可能に支持する支持部材8と、支持部材8と保持部材9との間に配置される振動減衰部材7を備える。振動減衰部材7は、複数箇所で保持部材9と接触し、各接触部で振動体加圧方向と直交する方向において保持部材9に作用する押圧力が相殺されるように配置される。

概要

背景

振動型アクチュエータの特長の1つとして、静粛性に優れているという点が挙げられる。しかし、実際には、振動型アクチュエータを構成する振動体駆動体)を駆動した際に、振動体を保持している保持部材に振動体が衝突し或いは振動体に生じた不要な振動が別の部品に伝達されて共振が発生する等の理由により、異音が発生することがある。このような異音が発生すると静粛性が保たれなくなるため、例えば、特許文献1には、振動体が他の部品と衝突することで発生する異音を抑制する技術が記載されている。具体的には、特許文献1に記載された振動型アクチュエータには、アクチュエータ本体とアクチュエータ支持部との間に微小の隙間がある。そのため、アクチュエータ本体が振動すると、アクチュエータ支持部の壁面にアクチュエータ本体の一部が接触して異音が発生するおそれがある。そこで、アクチュエータ本体の壁面にゴム張り付けてアクチュエータ本体の駆動に寄与しない振動を抑制することにより、アクチュエータ本体のアクチュエータ支持部に対する衝突を避けている。

一方、振動型アクチュエータの駆動特性を安定させるためには、振動体に励起される振動が抑制されることなく、所定の振幅が生じるように振動体を安定して保持することが重要となる。そのためには、振動体と被駆動体との相対的な位置関係を高精度に決めることが必要であり、且つ、振動体と被駆動体との接触状態を安定して維持することが必要である。このような課題を解決する技術が、例えば特許文献2に記載されている。特許文献2には、振動体と、被駆動体と、加圧手段と、振動体を保持する保持部材と、保持部材を支持する支持部材を備える振動型アクチュエータが記載されている。この振動型アクチュエータでは、保持部材に設けられた嵌合穴と支持部材に設けられた凸部とが嵌合しており、加圧手段が振動体を被駆動体に対して加圧する方向に保持部材が摺動可能となっている。これにより、加圧手段が振動体に与える加圧力が振動体にダイレクトに加わる構成となっている。また、特許文献2には、保持部材の側面に対して一方向から加圧力を付与する構成が記載されており、この加圧力によって保持部材を支持部材に対して高い精度で位置決めすることができることが記載されている。

概要

振動体の励振が妨げられず、故障し難く、異音の発生を抑制することが可能な振動型アクチュエータを提供する。弾性体3と圧電素子4とが接着されてなる振動体2と被駆動体10とが接触し、振動体2に振動が励起されることにより振動体2と被駆動体10とが相対移動する振動型アクチュエータは、振動体2を保持する保持部材9と、弾性体3が被駆動体10と接触するように圧電素子4の側から振動体2を被駆動体10に押圧する加圧ユニット14と、保持部材9を加圧ユニット14による加圧方向に移動可能に支持する支持部材8と、支持部材8と保持部材9との間に配置される振動減衰部材7を備える。振動減衰部材7は、複数箇所で保持部材9と接触し、各接触部で振動体加圧方向と直交する方向において保持部材9に作用する押圧力が相殺されるように配置される。

目的

本発明は、振動体の励振が妨げられず、故障し難く、異音の発生を抑制することが可能な振動型アクチュエータを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

弾性体電気機械エネルギ変換素子とが接着されてなる振動体被駆動体とが接触し、前記振動体に振動励起されることにより前記振動体と前記被駆動体とが相対移動する振動型アクチュエータであって、前記振動体を保持する保持部材と、前記弾性体が前記被駆動体と接触するように前記電気−機械エネルギ変換素子の側から前記振動体を前記被駆動体に対して加圧する加圧手段と、前記保持部材を前記加圧手段による加圧方向に移動可能に支持する支持部材と、複数箇所で前記保持部材と接触し、各接触部で前記加圧方向と直交する方向において前記保持部材に作用する押圧力が相殺されるように、前記支持部材と前記保持部材との間に配置された振動減衰部材と、を備えることを特徴とする振動型アクチュエータ。

請求項2

前記振動減衰部材が前記保持部材に与える押圧力の合力がゼロとみなせ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

前記振動減衰部材は、前記相対移動の方向と直交し、且つ、前記加圧方向と直交する方向から前記保持部材を挟むように前記保持部材と接触していることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動型アクチュエータ。

請求項4

前記振動減衰部材は、前記相対移動の方向と平行で、且つ、前記加圧方向と直交する方向から前記保持部材を挟むように前記保持部材と接触してい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

前記振動減衰部材における前記保持部材との接触面には、該接触面での摩擦係数下げる処理が施されてい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

前記振動減衰部材における前記保持部材との接触部に、前記振動減衰部材と前記保持部材との接触面と直交する方向に貫通する穴部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。

請求項7

前記振動減衰部材が前記保持部材を押圧する方向において前記振動減衰部材の前記保持部材との接触部における前記保持部材との接触面の反対側の面と前記支持部材との間に隙間が設けられてい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

前記振動減衰部材は、ゴム弾性を持つ樹脂高分子ゲルのいずれかからな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。

請求項9

前記振動体を2つ備え、前記2つの振動体が前記被駆動体を挟み込むように配置されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に振動型アクチュエータ。

請求項10

前記振動体は、前記弾性体に設けられた1つ以上の突起部の先端で前記被駆動体と接触していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に振動型アクチュエータ。

請求項11

請求項1乃至10のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータと、前記振動型アクチュエータの駆動によって位置決めされる部材と、を備えることを特徴とする電子機器

技術分野

0001

本発明は、振動型アクチュエータ及び電子機器に関し、特にリニア駆動を行う振動型アクチュエータに関する。

背景技術

0002

振動型アクチュエータの特長の1つとして、静粛性に優れているという点が挙げられる。しかし、実際には、振動型アクチュエータを構成する振動体駆動体)を駆動した際に、振動体を保持している保持部材に振動体が衝突し或いは振動体に生じた不要な振動が別の部品に伝達されて共振が発生する等の理由により、異音が発生することがある。このような異音が発生すると静粛性が保たれなくなるため、例えば、特許文献1には、振動体が他の部品と衝突することで発生する異音を抑制する技術が記載されている。具体的には、特許文献1に記載された振動型アクチュエータには、アクチュエータ本体とアクチュエータ支持部との間に微小の隙間がある。そのため、アクチュエータ本体が振動すると、アクチュエータ支持部の壁面にアクチュエータ本体の一部が接触して異音が発生するおそれがある。そこで、アクチュエータ本体の壁面にゴム張り付けてアクチュエータ本体の駆動に寄与しない振動を抑制することにより、アクチュエータ本体のアクチュエータ支持部に対する衝突を避けている。

0003

一方、振動型アクチュエータの駆動特性を安定させるためには、振動体に励起される振動が抑制されることなく、所定の振幅が生じるように振動体を安定して保持することが重要となる。そのためには、振動体と被駆動体との相対的な位置関係を高精度に決めることが必要であり、且つ、振動体と被駆動体との接触状態を安定して維持することが必要である。このような課題を解決する技術が、例えば特許文献2に記載されている。特許文献2には、振動体と、被駆動体と、加圧手段と、振動体を保持する保持部材と、保持部材を支持する支持部材を備える振動型アクチュエータが記載されている。この振動型アクチュエータでは、保持部材に設けられた嵌合穴と支持部材に設けられた凸部とが嵌合しており、加圧手段が振動体を被駆動体に対して加圧する方向に保持部材が摺動可能となっている。これにより、加圧手段が振動体に与える加圧力が振動体にダイレクトに加わる構成となっている。また、特許文献2には、保持部材の側面に対して一方向から加圧力を付与する構成が記載されており、この加圧力によって保持部材を支持部材に対して高い精度で位置決めすることができることが記載されている。

先行技術

0004

特許第5244727号公報
特開2017−200260号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記特許文献1に記載された振動型アクチュエータでは、アクチュエータ本体の振動体にゴムを張り付けているため、振動体に励起される振動が抑制されてしまうおそれがある。その結果、所望の駆動性能が得られず或いは所望の振動振幅を得るために必要なエネルギ電力)が増大してしまうおそれがある。

0006

ここで、上記特許文献2に記載された振動型アクチュエータについて、異音を抑制する方法について検討する。図13は、特許文献2に記載された振動型アクチュエータにおいて異音の発生を抑制する構成の一例を模式的に示す側面図である。突起部91aが形成された弾性体91は、左右端において保持部材の保持部95に取り付けられている。弾性体91に圧電素子92が接着されることで構成されている振動体には、付勢部材94から加圧ブロック93を介して加圧力F1が与えられている。ここで、異音の発生を抑制するために保持部材の保持部95と支持部96との間に振動抑制部材97を配置した構成を考える。この場合、振動体に与えられる加圧力F1と振動抑制部材97の弾性によって保持部95に加わる反力F2とに差が生じると、振動体に反りが生じてしまう。その結果、弾性体91が保持部95から外れ或いは弾性体91から圧電素子92が剥離する等して故障が生じるおそれがある。

0007

また、特許文献2に記載されているように保持部材の側面を一方向から加圧して保持部材を支持部材に対して位置決めする構成では、その加圧力が、振動体を被駆動体に対して加圧している方向に保持部材が移動するときの負荷となるおそれがある。振動体を被駆動体に対して加圧している方向での保持部材の移動が妨げられると、振動体での振動状態が不安定になるおそれや異音が発生するおそれがある。

0008

本発明は、振動体の励振が妨げられず、故障し難く、異音の発生を抑制することが可能な振動型アクチュエ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

0009

本発明に係る振動型アクチュエータは、弾性体と電気機械エネルギ変換素子とが接着されてなる振動体と被駆動体とが接触し、前記振動体に振動が励起されることにより前記振動体と前記被駆動体とが相対移動する振動型アクチュエータであって、前記振動体を保持する保持部材と、前記弾性体が前記被駆動体と接触するように前記電気−機械エネルギ変換素子の側から前記振動体を前記被駆動体に対して加圧する加圧手段と、前記保持部材を前記加圧手段による加圧方向に移動可能に支持する支持部材と、複数箇所で前記保持部材と接触し、各接触部で前記加圧方向と直交する方向において前記保持部材に作用する押圧力が相殺されるように、前記支持部材と前記保持部材との間に配置された振動減衰部材と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、振動体の励振が妨げられず、故障し難く、異音の発生を抑制することが可能な振動型アクチュエータを実現することができる。

図面の簡単な説明

0011

第1実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体ユニット概略構成を示す斜視図である。
第1実施形態に係る振動型アクチュエータの分解斜視図である。
振動体に励起される振動を説明する模式図である。
振動体ユニットと振動減衰部材を説明する図である。
振動減衰部材の第1及び第2の変形例を説明する平面図である。
第2実施形態に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す斜視図である。
第2実施形態に係る振動型アクチュエータの分解斜視図である。
側支持部材の分解斜視図である。
上側支持部材と下側支持部材の平面図である。
振動型アクチュエータに適用可能な加圧機構の断面図である。
振動型アクチュエータを備える撮像装置の概略構成を示す上面図である。
振動型アクチュエータを備えるマニピュレータの概略構成を示す図である。
従来技術に係る振動型アクチュエータで異音の発生を抑制する構成の一例を模式的に示す側面図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

0013

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る振動型アクチュエータを構成する振動体ユニット1の概略構成を示す斜視図である。図2は、第1実施形態に係る振動型アクチュエータの分解斜視図である。振動型アクチュエータは、振動体ユニット1と被駆動体10を有する。振動体ユニット1は、振動体2、振動減衰部材7、支持部材8、保持部材9及び加圧ユニット14を有する。

0014

振動体2は、薄板状の弾性体3と、板状の圧電素子4とを有する。弾性体3は、鉄系金属材料(例えば、SUS420J2)からなる。圧電素子4は、電気−機械エネルギ変換素子の一例であり、弾性体3の厚み方向の一方の面に接着(接合)されている。弾性体3の厚み方向の他方の面には、2箇所に突起部5が設けられている。ここでは、突起部5は、弾性体3に用いられる金属薄板材プレス加工等によって弾性体3と一体的に成形されている。但し、このような構成に限られず、突起部5は、弾性体3とは別部材であり、溶接や接着等によって弾性体3に取り付けられていてもよい。

0015

振動体2は、長手方向(2つの突起部5を結ぶ方向)の端部近傍で、接着や溶接等の手段により保持部材9に固定されている。保持部材9には2箇所に穴部9aが設けられており、2箇所の穴部9aのそれぞれに、支持部材8に設けられた2箇所の凸部8aが摺動自在に挿入されている。支持部材8に設けられた2箇所の凸部8aは、支持部材8と一体的に形成されていてもよいし、別部材で構成されたピン圧入等によって支持部材8に固定されることで形成されていてもよい。振動減衰部材7は、保持部材9を囲むように配置されている。振動減衰部材7の構造及び機能については後述する。

0016

加圧ユニット14は、振動体2を被駆動体10に接触させるためのユニットであり、緩衝部材11、加圧ブロック13及び加圧部材12を有する。緩衝部材11は、加圧部材12からの加圧力を分散させるための部材であり、加圧ブロック13に接着等の手段により取り付けられている。緩衝部材11には、例えば、フェルトを用いることができる。緩衝部材11は、圧電素子4の厚み方向の2つの面のうち弾性体3と接着されていない面と接触している。加圧部材12は、加圧ブロック13及び緩衝部材11を介して、振動体2を被駆動体10に対して加圧しており、これにより突起部5の先端5aが被駆動体10と加圧接触する。以下、加圧部材12が振動体2の突起部5の先端5aを被駆動体10に対して加圧する方向を「振動体加圧方向」と称呼する。振動体加圧方向は、突起部5の軸方向と平行(弾性体3の厚み方向と平行)である。加圧部材12として、図2には円錐コイルばねを示しているが、これに限られず、円筒コイルばね樽型コイルばね鼓型コイルばね等の別の形状のコイルばねを用いてもよいし、コイルばねに代えて板バネを用いてもよい。

0017

ここで、振動体2に励起される振動について説明する。図3(a)は、振動体2を簡略化して示す斜視図である。図3(b)は、振動体2に励起される2つの屈曲振動モードのうちの第1振動モード(以下「Aモード」という)を説明する図である。Aモードは、振動体2の長手方向(X方向)における二次の屈曲運動であり、振動体2の短手方向(Y方向(幅方向))と略平行な3本の節線を有している。突起部5は、Aモードの振動で節となる位置の近傍に配置されており、振動体2にAモードの振動が励起されることによりX方向で往復運動を行う。図3(c)は、振動体2に励起される2つの屈曲振動モードのうちの第2振動モード(以下「Bモード」という)を説明する図である。Bモードは、振動体2の短手方向(Y方向)における一次の屈曲振動であり、長手方向(X方向)と略平行な2本の節線を有している。突起部5は、Bモードの振動で腹となる位置の近傍に配置されており、振動体2にBモードの振動が励起されることにより突起部5の軸方向(Z方向)で往復運動を行う。

0018

ここで、振動体2は、Aモードでの節線とBモードでの節線がXY平面内において略直交するように構成されている。よって、AモードとBモードの振動を所定の位相差で励起することにより、突起部5の先端にZX面内で楕円運動を発生させて、被駆動体10(図3に不図示、図2参照)にX方向の駆動力を与えることができる。なお、圧電素子4には不図示のフレキシブル基板が接着されており、フレキシブル基板を通じて圧電素子4に交流電流を供給することにより、振動体2にAモードとBモードの振動を同時に励起することができる。

0019

次に、振動体ユニット1での異音発生を抑制する機構について説明する。保持部材9の周囲や被駆動体10の周囲に振動減衰部材を加圧しながら接触するように配置することにより、異音の発生を効果的に抑制することができる。本実施形態では、被駆動体10の周囲に振動減衰部材を配置することができない場面を想定する。一例として、被駆動体10の全長が被駆動体10と振動体ユニット1との相対移動方向において長いために、被駆動体10において振動体2と接触する面の反対側の面に振動減衰部材を配置すると、被駆動体10が変形してしまうおそれがある場合がある。そこで、本実施形態では、保持部材9と支持部材8との間に振動減衰部材7を配置することによって、不要振動を抑制し、異音の発生を抑制する。

0020

振動体ユニット1では、加圧部材12が加圧ブロック13及び緩衝部材11を介して振動体2を振動体加圧方向に加圧しているため、保持部材9には加圧部材12による加圧力は作用していない。ここで仮に、振動体加圧方向において保持部材9と支持部材8の間に振動減衰部材を挟み込んだ場合には、加圧部材12による加圧力と振動減衰部材が潰れたときに保持部材9に加わる反力との間に差が生じると、弾性体3に反りが発生するおそれがある。こうして弾性体3に反りが生じた場合、弾性体3から圧電素子4が剥離しやすくなり、また、振動体2が保持部材9から外れやすくなる。

0021

そこで本実施形態では、振動体加圧方向と直交する平面内で保持部材9を囲むように振動減衰部材7を配置する。その結果、振動体ユニット1では、保持部材9が振動減衰部材7に与える与圧力と、この与圧力に対して保持部材9が振動減衰部材7から受ける反力(振動減衰部材7が保持部材9を押圧する押圧力)は共に振動体加圧方向と直交する方向に作用する。以下、これらの与圧力と反力(押圧力)が作用する方向を「減衰力作用方向」と称呼するものとする。

0022

一方、加圧部材12が振動体2を被駆動体10に対して加圧する加圧力に起因して保持部材9に作用する力は、減衰力作用方向と直交する方向(振動体加圧方向)に作用する。こうして、保持部材9に対して加圧部材12から作用する力の向きと振動減衰部材7から作用する力の向きとを異ならせることにより、振動体2に反りが発生することを抑制することができる。その結果、振動体2が保持部材9から外れてしまうことや圧電素子4が弾性体3から剥離してしまうことを抑制して、故障が発生し難い構成を実現することができる。なお、本実施形態では、保持部材9が振動減衰部材7から受ける力の振動体加圧方向での成分がほぼゼロとなるようにしている。これにより、振動体2に反りが生じないようにする効果を最大限に得ることができる。

0023

振動減衰部材7としては、柔らかい樹脂材料が好適に用いられ、例えば、ブチルゴムシリコンゴム等のゴム材料図2に示す形状に成形したものが好適である。但し、振動減衰部材7の材質はこれらに限られず、例えば、熱可塑性ポリウレタンTPU)、紫外線硬化ゲル高分子ゲル等を用いることもできる。

0024

保持部材9を平面内で囲むように振動減衰部材7を配置することにより得られる効果について以下に説明する。図4(a)は、振動体ユニット1の平面図である。振動減衰部材7は、保持部材9の短手方向で保持部材9を挟むようにして、保持部材9と接触している。振動減衰部材7が保持部材9に与える押圧力の合力はほぼゼロとなっており、よって、保持部材9が支持部材8の凸部8aに対して摺動する際の負荷になることはない。

0025

図4(b)は、振動体ユニット1での振動減衰部材7の概略形状を示す平面図である。振動減衰部材7には保持部材9との接触位置の近傍に、振動減衰部材7と保持部材9との接触面と直交する方向に貫通する穴部7aが形成されており、振動減衰部材7と保持部材9とは、図4(b)に示すように穴部7aが潰れた状態で接触している。振動減衰部材7の穴部7aが潰れた状態となることで、振動減衰部材7は保持部材9に対して減衰力作用方向の押圧力を確実に与えることができる。また、穴部7bを設けて変形させることにより、穴部7aを設けずに圧縮変形させた場合よりも変形による反力を小さくすることができる。これにより、保持部材9が振動体加圧方向へ移動するときの負荷を低減させることができる。

0026

なお、保持部材9が振動体加圧方向へ移動するときの負荷を小さくするためには、振動減衰部材7と保持部材9との接触部の摩擦係数は小さいことが望ましい。そのため、例えば、振動減衰部材7の表面に摩擦係数を下げる処理、例えば、フッ素コーティングを施す等の処理を取り入れてもよい。本実施形態では、穴部7aが形成された振動減衰部材7を取り上げたが、保持部材9との接触部近傍の変形量が大きければ(振動減衰部材7が柔らかい材料からなる場合には)、非貫通穴が形成された構成となっていてもよい。

0027

上記の振動体ユニット1では、振動減衰部材7と保持部材9との接触部を、保持部材9の短手方向(幅方向)の側面に2箇所ずつ、且つ、保持部材9の短手方向で対向する位置に設けた。しかし、振動減衰部材と保持部材との接触部の位置及び数は、これに限定されず、振動減衰部材は、複数箇所で保持部材に接触し、減衰作用方向において各接触部で保持部材に作用する押圧力が相殺されるように、配置されていればよい。例えば、振動減衰部材は、保持部材9の長手方向において保持部材9を挟む2箇所で保持部材9と接触していてもよい。また、振動減衰部材は、保持部材9の長手方向中央部において保持部材9の短手方向で保持部材9を挟む2箇所で保持部材9と接触していてもよい。更に、振動減衰部材は、保持部材9の短手方向の2側面のうち一方の側面では1箇所で保持部材9に接触し、他方の側面では2箇所で保持部材9に接触するようにしてもよい。

0028

図5(a)は、振動減衰部材7の第1の変形例である振動減衰部材15を説明する平面図である。振動減衰部材7は保持部材9の周囲を囲む形状となっているが、これに代えて、振動減衰部材15はチューブ状の形状を有する。振動減衰部材15は、図5(a)に示すように、配置された状態で径方向に潰れるように大きく変形することが望ましい。ここでは、振動減衰部材15の配設位置を、振動減衰部材7において穴部7aが形成されている部分に対応する位置としている。つまり、振動減衰部材7と振動減衰部材15とで、保持部材9と接触する位置が同じになるようにしている。但し、振動減衰部材15の配設位置は図5(a)に示した4箇所に限られず、また、保持部材9の長手方向で保持部材9を挟む位置に振動減衰部材15を配置してもよい。振動減衰部材15の材質は、振動減衰部材7の材質と同様とすることができる。

0029

図5(b)は、振動減衰部材7の第2の変形例である振動減衰部材16を説明する平面図である。振動減衰部材16は、2つの円柱部16aが連結部16bによって連結された構造を有する。連結部16bは、支持部材8と接しており、板バネとして機能することで円柱部16aを保持部材9に押圧している。円柱部16aは、振動減衰部材7において穴部7aが形成されている部分に対応する位置に配置されており、これにより、振動減衰部材7と同等の機能を発揮する。この構造では、2つの円柱部16aにおいて保持部材9と接触している接触面の反対側の面は支持部材8と接触している必要はなく、減衰力作用方向において円柱部16aと支持部材8との間には隙間が形成されている。振動減衰部材16の材質は、振動減衰部材7の材質と同様とすることができるが、連結部16bにはバネ性が求められる一方で、円柱部16aは径方向に変形する必要はない。

0030

<第2実施形態>
本実施形態では、第1実施形態で説明した振動体2を2つ用いて構成された振動型アクチュエータについて説明する。ここでも、第1実施形態と同様に、被駆動体10の周囲に振動減衰部材を配置することができない場面を想定しており、その一例として、被駆動体10を挟むように2つの振動体ユニット1が配置された振動型アクチュエータについて説明する。

0031

図6は、第2実施形態に係る振動型アクチュエータ17の概略構成を示す斜視図である。図7は、振動型アクチュエータ17の分解斜視図である。振動型アクチュエータ17は、振動体2、保持部材9、被駆動体10、上側支持部材18、下側支持部材19、ガイドバー22、トッププレート20、ボトムプレート21、ガイドバー22、被駆動体保持部23,24及び引っ張りコイルバネ25を備える。振動体2、保持部材9及び被駆動体10は、第1実施形態で説明したものと同じであるので、ここでの説明を省略する。

0032

振動型アクチュエータ17は、上側支持部材18に保持された振動体2と下側支持部材19に保持された振動体2とで被駆動体10を挟み込んだ構成を有する。被駆動体10の長手方向の端部はそれぞれ、被駆動体保持部23,24に固定されている。ガイドバー22の軸方向の端部はそれぞれ、被駆動体保持部23,24に固定されている。被駆動体保持部23,24とトッププレート20及びボトムプレート21とが不図示のねじ等により連結されることで、振動型アクチュエータ17の外装部が形成されている。

0033

下側支持部材19に設けられた穴部19cがガイドバー22に摺動自在に嵌合しており、これにより、下側支持部材19はガイドバー22の軸方向に移動可能となっている。上側支持部材18は、上側支持部材18に設けられた接続ピン18bが下側支持部材19に設けられた接続受け部19bと係合することにより、下側支持部材19に対して位置決めされる。よって、上側支持部材18と下側支持部材19とは、ガイドバー22に沿って一体的に移動可能となっている。引っ張りコイルバネ25は、上側支持部材18に設けられたバネ受け部18aと下側支持部材19に設けられたバネ受け部19aに懸架されて、上側支持部材18と下側支持部材19を引き寄せている。これにより、詳細は後述するが、上側支持部材18と下側支持部材19のそれぞれに保持されている振動体2の突起部5の先端5aを被駆動体10に加圧接触させた状態が保持される。なお、上側支持部材18と下側支持部材19を互いに引き寄せるように連結する手段は、引っ張りコイルばね25に限られず、ゴム或いは円錐コイルバネ等であってもよい。

0034

以上の構成により、振動型アクチュエータ17では、振動体2を駆動すると、固定された被駆動体10に対して振動体2、保持部材9、上側支持部材18、下側支持部材19及び引っ張りコイルバネ25が一体となってガイドバー22の軸方向に移動する。なお、振動型アクチュエータ17は、被駆動体10が固定された構成となっているが、上側支持部材18と下側支持部材19が固定され、被駆動体10が移動する構造とすることも可能である。

0035

続いて、上側支持部材18の構成と、振動体2の突起部5の先端5aを被駆動体10に接触させる構成について、図8を参照して説明する。図8は、上側支持部材18の分解斜視図である。振動体2は、第1実施形態と同様にして、保持部材9に固定されている。保持部材9に設けられている穴部9aには上側支持部材18に設けられた凸部18cが挿入されており、保持部材9は凸部18cの軸方向に摺動自在となっている。振動減衰部材26は、上側支持部材18に設けられた凸部18fが振動減衰部材26に設けられた穴部26aに挿入されることにより、保持部材9の短手方向から保持部材9を挟み込むようにして、上側支持部材18に取り付けられている。振動減衰部材26の材質には、第1実施形態で説明した振動減衰部材7の材質と同じものを用いることができる。

0036

第1実施形態と同様に、緩衝部材11と加圧ブロック13が振動体2と接触するように配置されている。加圧ブロック13において緩衝部材11が取り付けられている面の反対側の面には突起部13aが設けられている。加圧ブロック13は、突起部13aが上側支持部材18に設けられた穴部18eに嵌合することで、上側支持部材18に対して位置決めされている。振動体2の突起部5の先端5aを被駆動体10に対して加圧する加圧力は、引っ張りコイルバネ25によって与えられる。具体的には、加圧ブロック13において緩衝部材11が張り付けられている面の反対側の面が上側支持部材18に設けられた突起部18dと接触することで、保持部材9と上側支持部材18との間に隙間が形成され、加圧ブロック13は振動体加圧方向へ加圧される。これにより、突起部5の先端5aを被駆動体10に加圧するための加圧力は振動体2に対してのみ与えられる。

0037

下側支持部材19に対しても、上側支持部材18と同様に、振動体2、保持部材9、緩衝部材11、加圧ブロック13が設置されている。よって、引っ張りコイルバネ25が上側支持部材18と下側支持部材19を引き寄せる力が加圧ブロック13を介して振動体2を被駆動体10に対して振動体加圧方向に加圧する力に変換されて、振動体2と被駆動体10とが所定の加圧力で接触する。

0038

次に、振動型アクチュエータ17における振動減衰部材26の効果について説明する。振動型アクチュエータ17では、被駆動体10の厚み方向において被駆動体10を2つの振動体2で挟み込み、被駆動体10の長手方向に振動体2が移動する構造となっている。また、被駆動体10の短手方向側には、上側支持部材18と下側支持部材19とが連結される部位があり、また、引っ張りコイルバネ25が配置されている。そのため、被駆動体10の厚み方向の面に振動抑制部材を押圧するように配置することは困難であり、また、被駆動体10の短手方向の面に振動抑制部材を押圧するように配置することも困難である。つまり、異音の抑制を目的として、被駆動体10に対して振動抑制部材を配置することができない。そこで、振動型アクチュエータ17では、振動減衰部材26を保持部材9の周囲に配置している。

0039

図9(a)は、上側支持部材18を振動体2の突起部5側から見た平面図である。2つの振動減衰部材26が保持部材9の短手方向で保持部材9を挟み込むように配置されている。また、振動減衰部材26の両端は穴部26bを有する円筒状に形成されており、各円筒状部は上側支持部材18に設けられた凸部18gと保持部材9に挟まれている。図9(a)では、振動減衰部材26の円柱状部が変形していない状態で示されているが、減衰力作用方向で保持部材9に対して確実に加圧力を与えるために、振動減衰部材26は円柱状部が潰れる程度に変形させて実装されていることが望ましい。

0040

保持部材9が振動減衰部材26から反力による付勢力を受けて減衰力作用方向に加圧された状態となることにより、振動体2から保持部材9に伝わる振動は振動減衰部材26によって減衰され、その結果、異音の発生を抑制することができる。また、第1実施形態と同様に、振動減衰部材26が保持部材9に与える減衰力作用方向の与圧力の合力はほぼゼロとなっている。そのため、振動減衰部材26の与圧力は、振動体加圧方向での保持部材9の移動に対して負荷とならない。振動減衰部材26と保持部材9の接触部及びその近傍にフッ素コーティング等を施すことにより、振動減衰部材26と保持部材9との接触部の摩擦係数を小さくすることも望ましい。

0041

図9(b)は、下側支持部材19を振動体2の突起部5側から見た平面図である。下側支持部材19の構成は、上側支持部材18の構成に準ずる。つまり、2つの振動減衰部材26が、保持部材9の短手方向で保持部材9を挟み込むように配置されている。また、振動減衰部材26の両端は穴部26bを有する円筒状に形成されており、各円筒状部は下側支持部材19に設けられた凸部19gと保持部材9に挟まれている。よって、下側支持部材19でも、振動体2から保持部材9に伝わる振動が振動減衰部材26によって減衰されることにより、異音の発生が抑制される。このように、本実施形態では、被駆動体10の周囲に振動減衰部材を配置することができない振動型アクチュエータ17において、異音発生の原因となる振動を保持部材9の周囲で減衰させることにより、異音の発生を抑制している。

0042

なお、振動型アクチュエータ17では、2つの振動減衰部材26が保持部材9の短手方向で保持部材9を挟む構成としているが、2つの振動減衰部材26が保持部材9の長手方向で保持部材9を挟む構成であってもよい。また、振動減衰部材26に代えて、第1実施形態で説明した振動減衰部材のうちのいずれかを用いてもよい。

0043

ところで、本実施形態では、被駆動体10に振動体2を接触させるための加圧機構として引っ張りコイルバネ25を用いた構成について説明したが、ここで、これに代わる加圧機構について説明する。図10は、被駆動体10に振動体2を接触させるために振動型アクチュエータ17に適用可能な別の加圧機構を説明する断面図である。上側支持部材27と下側支持部材28はそれぞれ、上側支持部材18と下側支持部材19に代わる部材である。上側支持部材27と下側支持部材28にはそれぞれ、加圧部材12である円錐コイルバネを受けるための凹部が設けられている。この点を除いて、概略、上側支持部材27は上側支持部材18と同等の形状を有しており、下側支持部材28は下側支持部材19と同等の形状を有している。上側支持部材27と下側支持部材28とは、不図示の接続ピンを中心として開閉可能となっており、柱状部材29によって所定の角度で開いた状態で固定されている。被駆動体10を2個の振動体2で挟み込んだときに、上側支持部材27と加圧ブロック13の間に配置された加圧部材12と、下側支持部材28と加圧ブロック13の間に配置された加圧部材12とにより、振動体2は所定の加圧力で被駆動体10と接触する。

0044

<第3実施形態>
図11は、振動型アクチュエータ17を備える撮像装置50の概略構成を示す上面図である。撮像装置50は、撮像素子(不図示)を有する撮像装置本体51と、撮像装置本体51に対して着脱自在なレンズ鏡筒52を有する。レンズ鏡筒52は、複数のレンズ群53と、フォーカス調整用レンズ54と、振動型アクチュエータ17を含む。フォーカス調整用レンズ54を保持する不図示のレンズ保持枠は、振動型アクチュエータ17における移動体である上側支持部材18又は下側支持部材19に連結されている。振動型アクチュエータ17を駆動することにより、フォーカス調整用レンズ54を光軸方向に駆動して、被写体にピントを合わせることができる。

0045

なお、振動型アクチュエータ17は、レンズ鏡筒52にズーム用レンズが配置されている場合に、ズーム用レンズを光軸方向に移動させる駆動源として用いることもできる。更に、レンズ鏡筒52に像ブレ補正レンズが配置されている場合に、振動型アクチュエータ17は、像ブレ補正レンズを光軸と直交する平面内で駆動する駆動源として用いることができる。

0046

<第4実施形態>
図12は、振動型アクチュエータ17を備えるマニピュレータ70の概略構成を示す図である。マニピュレータ70は、支持部71、支持部71に配置された振動型アクチュエータ17、支持部71に対して矢印S方向にスライド可能に配置されたハンド部72を備える。ハンド部72は、振動型アクチュエータ17における移動体である上側支持部材18又は下側支持部材19に連結されている。振動型アクチュエータ17は、ハンド部72を矢印S方向に駆動する(矢印S方向で伸縮させる)ための駆動源として用いられる。

0047

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、振動型アクチュエータ17を備える機器として撮像装置50とマニピュレータ70について説明したが、振動体ユニット1及び振動型アクチュエータ17の具体的な適用例はこれらに制限されるものではない。振動体ユニット1及び振動型アクチュエータ17は、位置決めが必要とされる部品の駆動源として、光学機器、電子機器、工作機械医療用機器等に広く適用が可能である。

0048

1振動体ユニット
2振動体
3弾性体
4圧電素子
7,15,16振動減衰部材
8支持部材
9保持部材
10被駆動体
12加圧部材
14加圧ユニット
17振動型アクチュエータ
50撮像装置
70 マニピュレータ

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