(57)【要約】【課題】本件発明は、稼働機構の駆動源となるモータの省スペース化を図り、設置面積が限られる場合にも使用可能な高出力モータを提供することを目的とする。【解決手段】上記目的を達成するため、振動子を振動させ、その振動を利用することにより動力を伝える振動モータユニットであって、振動子と、前記振動子を所定の方向に付勢することにより、当該振動子を動力を伝える与圧機構と、前記振動子及び与圧機構を保持するベース部材とを備え、前記振動子及び与圧機構は、当該振動子と与圧機構との間に前記ベース部材を挟む位置で保持されることを特徴とする振動モータユニットを採用した。【選択図】図１
2010206907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を振動させ、その振動を利用することにより動力を伝える振動モータユニットであって、
振動子と、
前記振動子を所定の方向に付勢する与圧機構と、
前記振動子及び与圧機構を保持するベース部材とを備え、
前記振動子及び与圧機構は、当該振動子と与圧機構との間に前記ベース部材を挟む位置で保持されることを特徴とする振動モータユニット。
【請求項２】
前記振動子を保持する振動子ホルダを有し、
当該振動子ホルダを前記ベース部材に保持する請求項１に記載の振動モータユニット。
【請求項３】
前記与圧機構は前記振動子が付勢される方向と略平行となる方向に伸縮する弾性材と、
前記弾性材と連結され、且つ、振動子と当接する与圧ガイドとを備え、
当該与圧ガイドを介して、弾性材の付勢力を伝達させて当該振動子の振動による動力を伝える請求項１又は請求項２に記載の振動モータユニット。
【請求項４】
前記与圧ガイドは、前記弾性材の伸縮方向に対して略垂直となる押圧部を備え、
当該押圧部が、前記ベース部材の一面側において前記振動子と当接し、
前記ベース部材の他面側において当該与圧ガイドに連結された弾性材の付勢力により振動子を押圧する請求項３に記載の振動モータユニット。
【請求項５】
前記与圧ガイドは、前記ベース部材の厚さ方向に噛合し、且つ、前記振動子が付勢される方向に摺動可能に設けられる請求項３又は請求項４に記載の振動モータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、振動モータユニットに関し、特に、小型の駆動装置に好適に用いることができる振動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器及び家電機器等、可動部分を備える各種装置の駆動源としてモータが用いられている。そして、光学機器及び家電機器等における高機能化、小型化に伴い、駆動機構においても小型化や高出力化が求められている。このようなニーズに対し、小型のＤＣギヤードモータを使用し、この小型のモータと複数段の減速機とを連結することで、大型モータのようなトルクを出す構成としていた。例えば、特許文献１には、正逆駆動モータの回転力を駆動対象へ伝達するモータ減速機構に関し、複数のギヤを回転自在に支持させ、交互に回転が伝達されるように噛み合わせたギヤにより、回転中心軸方向へギヤを連ねて減速比を稼ぎ、配設スペースのコンパクト化を図る技術が開示されている。しかし、このような減速機構を備える駆動装置では、複数の減速機を用いるために、減速機の設置スペースを必要とするため、モータの設置面積を広く確保する必要があった。また、複数の減速機を用いることによるバックラッシュがあり、停止精度が悪く、更に、減速機の稼働音が大きく生じるという課題があった。
【０００３】
そこで、超音波モータ等の振動モータを使用した駆動装置が提案されている。振動モータは、所定の振動を生じさせる振動子と、当該振動子に摩擦接触させる被駆動部材とを備え、振動子の運動を被駆動部材に伝達させて駆動機構の運動に変換させるものである。特許文献２には、振動モータをレンズ鏡筒における合焦動作の駆動源として用いる光学系駆動装置が開示されている。この特許文献２に開示の振動モータは、出力軸の外周面のベース部材に回動自在に支持される出力軸を備え、駆動力取出部を有する振動子と、当該振動子の駆動力取出部を出力軸の外周面に加圧接触させる加圧部材とがベース部材に搭載され、加圧部材によって、振動子が出力軸側に圧接され、振動モータの駆動力を出力軸側に伝達させる構成が採用されている。このような振動モータは、特許文献１等に用いられたＤＣギヤードモータに比べて、複数の減速機を用いることなくトルクを向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６８３０８号公報
【特許文献２】特許４１８２５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の小型化、高機能化に対する可動機構を備える製品では、駆動機構に対しても更なる小型化が求められている。特許文献１、特許文献２のような技術ではモータ全体の設置面積が多く必要であるため、このようなニーズに対応できない。以上の課題に対し、本件発明は、稼働機構の駆動源となるモータの省スペース化を図り、設置面積が限られる場合にも使用可能な高出力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】
【０００６】
そこで、本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の振動モータユニット及びレンズ駆動装置を採用することで上記課題を達成するに到った。
【０００７】
本件発明に係る振動モータユニットは、振動子を振動させ、その振動を利用することにより動力を伝える振動モータユニットであって、振動子と、前記振動子を所定の方向に付勢する与圧機構と前記振動子及び与圧機構を保持するベース部材とを備え、前記振動子及び与圧機構は、当該振動子と与圧機構との間に前記ベース部材を挟む位置で保持されることを特徴とする。
【０００８】
本件発明に係る振動モータユニットは、前記振動子を保持する振動子ホルダを有し、当該振動子ホルダを前記ベース部材に保持するものがより好ましい。
【０００９】
本件発明に係る振動モータユニットは、前記与圧機構は前記振動子が付勢される方向と略平行となる方向に伸縮する弾性材と、前記弾性材と連結され、且つ、振動子と当接する与圧ガイドとを備え、当該与圧ガイドを介して、弾性材の付勢力を伝達させて当該振動子の振動による動力を伝えるものがより好ましい。
【００１０】
本件発明に係る振動モータユニットは、前記与圧ガイドは、前記弾性材の伸縮方向に対して略垂直となる押圧部を備え、当該押圧部が、前記ベース部材の一面側において前記動子と当接し、前記ベース部材の他面側において当該与圧ガイドに連結された弾性材の付勢力により振動子を押圧するものがより好ましい。
【００１１】
本件発明に係る振動モータユニットは、前記与圧ガイドは、前記ベース部材の厚さ方向に噛合し、且つ、前記振動子が付勢される方向に摺動可能に設けられるものがより好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本件発明に係る振動モータユニットは、振動モータに必要な振動子及び与圧機構を、当該振動子と与圧機構との間にベース部材を挟む位置に配置して当該ベース部材に保持される構成としたので、従来に比べて設置に要する面積を抑えることができる。この結果、小型化や高機能な可動装置の駆動源として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本件発明に係る振動モータユニットの一例を示す斜視図である。
【図２】本件発明に係る振動モータユニットの一例を示す分解斜視図である。
【図３】本件発明に係る振動モータユニットにおける振動子側を示す平面図である。
【図４】本件発明に係る振動モータにおける与圧機構側を示す平面図である。
【図５】本件発明に係る振動モータユニットにおけるベース部材の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本件発明に係る振動モータユニットは、振動子を振動させ、その振動を利用することにより動力を伝える振動モータユニットであり、振動子と、与圧機構と、ベース部材とを備える。そして、図１及び図２に示すように、本件発明に係る振動モータユニット１は、振動子２及び与圧機構６が、当該振動子２と与圧機構６との間にベース部材５を挟む位置で保持されることを特徴とする。すなわち、当該振動子２及び与圧機構６がベース部材５の異なる面にそれぞれ配置される。以下、図１〜図５を用いて本件発明に係る振動モータユニットの実施の形態を説明する。図１は、本件発明に係る振動モータユニットの一実施の形態を示す斜視図である。
【００１５】
振動モータは、振動子の振動を利用した動力を発生させるものである。この動力は、用途に応じて配置される被駆動伝達部材に伝えられる。本件発明に係る振動モータユニットは、具体的には、振動子を被駆動伝達部材に当接させ、当該振動子を振動させることにより、被駆動伝達部材に振動子の振動を伝達させて、被駆動伝達部材に所望の運動をさせるために用いる振動モータユニットである。
【００１６】
本実施の形態では、振動子２は圧電素子からなり、扁平な略直方体の形状のものを用いた。そして、図２に示すように、振動子２の側面のうち、動力を出力する側となる側面には突起部２１を設け、当該突起部２１において被駆動伝達部材４と当接させる。圧電素子を用いた振動モータの場合、振動子の形状、振動子に電圧を印加する場所、印加する電圧の量や周期等によって、所望の振動動作となるように制御する。振動子２には、当該突起部２１において所望の運動が発生するような振動が生じるように印加電圧が制御される。
【００１７】
次に、振動子ホルダ３は、図２に示すように、振動子２を収容する溝状の収容部３１が形成された枠体であり、振動子２が伸縮可能であり、且つ、所望の方向に振動可能となるような状態で振動子２を保持するものである。振動子ホルダ３の収容部３１は、振動子２の形状に応じて溝形状が形成され、振動子２の突起部２１及びその対向する側面２２が当該振動子ホルダ３の外面に露出するように形成されている。この他、振動子ホルダ３には、振動子２を振動させるための電圧印加機構が振動子２と接続可能に設けられ、また、振動子の振動状態を検出する振動検出機構、電極等（不図示）が設けられる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、振動子２を保持する振動子ホルダ３を、ベース部材５とは別に有し、振動子ホルダ３を当該ベース部材５に取り付ける構成とした。しかし、この構成に限らず、例えば、振動子を保持するホルダ機能をベース部材に一体的に設けて、ベース部材が振動子を直接保持することも可能である。これにより、ホルダ部品を別途用いる必要が無く、部品点数を削減し、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
ここで、被駆動伝達部材４について説明する。被駆動伝達部材４は、本件発明に係る振動モータユニットにより発生させる動力を受けて所定の運動を生じるものである。例えば、図１に示すように、被駆動伝達部材４には、回転軸４１に駆動リング４２を設け、振動子２の制御された振動が駆動リング４２側に伝達され、振動子２と駆動リング４２との摩擦力により、回転軸４１の回転方向への相対運動を発生させる。本実施の形態の振動モータでは、駆動リング４２に圧接される振動子２の突起部２１が、当該駆動リング４２との接触面において楕円を描くような回転振動を発生させる。この突起部２１における振動の速度や楕円状に回転する振動方向により、駆動リング４２の回転方向や速度を調節可能とする。
【００２０】
次に、与圧機構６について説明する。振動モータでは、被駆動伝達部材４に振動子２の振動を駆動力として伝達させるために、振動子２の突起部２１を被駆動伝達部材４に圧接させる。そこで、与圧機構６は、振動子２を所定方向に付勢するものであり、これにより、振動子２の動力を被駆動伝達部材４に伝える。本実施の形態では、振動子２の突起部２１を被駆動伝達部材４に圧接させる。
【００２１】
与圧機構６は、弾性材の弾性力を用いる方法や、空圧等の圧力機構を用いて振動子側に圧力を伝え、振動子２を被駆動伝達部材４方向に付勢する例が挙げられる。本件発明に係る振動モータユニットでは、与圧機構６に、弾性材を用いる構成とすると、より軽量且つ簡便な構成の与圧機構６とすることができる。
【００２２】
与圧機構は、振動子が付勢される方向と略平行となる方向に伸縮する弾性材と、与圧ガイドとを備え、弾性材の付勢力を前記振動子を所定方向に伝達させて当該振動子を駆動伝達部材に圧接させる構成が好ましい。弾性材としてはバネ等が挙げられる。そして、与圧ガイドは、弾性材と連結され、且つ、振動子と当接する構成とし、当該与圧ガイドを介して、弾性材の付勢力を用いて当該振動子を駆動伝達部材に圧接させることにより振動子を駆動伝達部材方向に伝達させる。
【００２３】
具体的には、与圧ガイドは、与圧機構の弾性材の伸縮方向に対して略垂直となる押圧部を備え、この押圧部が振動子と当接する。そして、ベース部材の他面側において与圧ガイドに連結された弾性材の付勢力を、ベース部材の一面側において、振動子を押圧する力として利用する。すなわち、与圧ガイドに、弾性材の伸縮方向に対して略垂直となる押圧部を設けることによって、弾性材の伸縮方向と同一方向に振動子２を押圧させるのである。
【００２４】
そして、与圧ガイドの押圧部の構成は、押圧部が与圧機構の弾性材の伸縮方向に対して略垂直であれば良い。例えば、与圧ガイドが、直角な曲折部を有する略Ｌ字状の部材としても良い。すなわち、略Ｌ字状の一方の面が弾性材の伸縮方向と平行となる平行面として、与圧機構が保持されるベース部材の他面側に配置される。そして、略Ｌ字状の部材の他方の面が、弾性材の伸縮方向と垂直となる垂直面として、ベース部材の厚さ方向において、そのベース部材の両サイドに渡って配置される構成が考えられる。この結果、略Ｌ字状の部材の平行面が弾性材の伸縮方向と平行となるように連結され、他方の垂直面が、ベース部材の厚さ方向において、振動子に当接する位置まで延出するように配置され、当該垂直面が押圧部として、振動子を、弾性材の伸縮方向と同一方向に押圧させる構成が考えられる。このとき、ベース部材には、与圧ガイドを配置する開口や切り欠きを設けて、上述した与圧ガイドの可動範囲を所定の方向に規制すると良い。
【００２５】
次に、より好適な与圧ガイド７の構成を図１〜図４を用いて説明する。本実施の形態に示す与圧ガイド７は、ベース部材５の厚さ方向に噛合し、且つ、振動子２が付勢される方向に摺動可能に設けられる。
【００２６】
図２に示すように、本実施の形態では、第一与圧ガイド部材７１及び第二与圧ガイド部材７２によって、与圧ガイド７がベース部材５を噛合する構成とした。第一与圧ガイド７１は、与圧機構６の弾性材６１に直接連結される。図２に示す例では、弾性材として２本のバネ６１，６１を用いた。そして、第一与圧ガイド部材７１に、与圧機構連結部７４，７４を設け、当該与圧機構連結部７４，７４に弾性材６１の端部６３，６３を係止させる。そして、当該与圧機構連結部７４，７４をベース部材５に当接させた状態で、第一与圧ガイド部材７１をベース部材５に取り付けることにより、与圧機構６と与圧ガイドとを連結させる。また、第一与圧ガイド部材７１には、与圧機構６の付勢方向（図４に示す矢印Ｂ方向）と直交する方向に伸びる押圧部７３を備える。
【００２７】
一方、第二与圧ガイド部材７２は、第一与圧ガイド部材７１と振動子２との間において、それぞれに当接するように配置される。そして、第二与圧ガイド部材７２には、第一与圧ガイド部材７１との当接面に、第一与圧ガイド部材７１の押圧部７３を配置する溝部７５が形成されている。第二与圧ガイド部材７２は、溝部７５に第一与圧ガイド部材７１の押圧部７３を配置した状態で、第一与圧ガイド部材７１と振動子２との間に配置される。
【００２８】
ここで、本実施の形態における与圧機構６は、ベース部材５の他面５ｂにおいて、弾性材６１の弾性方向を、振動子２の付勢方向（図４、図５に示す矢印Ｂ方向）と略平行となるように配置する。この与圧機構６と連結される第一与圧ガイド部材７１には、図５に示す矢印Ｂ方向に引っ張られる力が作用する。そのため、第二与圧ガイド部材７２は、振動子ホルダ３が配置される側のベース部材５の一面５ａにおいて、矢印Ｂ方向に付勢される力によって第一与圧ガイド部材７１の押圧部７３により、振動子２側に押圧される。すなわち、本実施の形態では、第二与圧ガイド部材７２は、押圧部７３の押圧力を伝達する。また、与圧ガイド７がベース部材５に噛合する構成とすることによって、押圧部７３の押圧力を安定して伝達させることができる。この結果、与圧ガイド７を介して、与圧機構６の付勢力が、振動子２を所望の方向である被駆動伝達部材４側に圧接させる方向の押圧力として作用するのである。
【００２９】
次に、ベース部材５について説明する。本実施の形態におけるベース部材５の平面図を図５に示す。ベース部材５は、振動子ホルダ３及び与圧機構６を保持する略平板状の部材である。この他、ベース部材５は、これらの部材を固定するための取付部等を備える。図５に示すように、ベース部材５の一面５ａには、振動子ホルダ３をビス止めして固定するための振動子ホルダ取付部５２を備える。また、ベース部材５には、被駆動伝達部材４を所定位置で保持するための被駆動伝達部材配置部５１を備え、配置される被駆動伝達部材４を、回転軸４１を中心に回転可能に保持する。
【００３０】
そして、ベース部材５の他面５ｂには、与圧機構６が取り付けられる。ベース部材５は、与圧機構７をビス止めして固定するための与圧機構取付孔５４を備える。この与圧機構取付孔５４に、与圧機構６の基部６２が固定される。
【００３１】
さらに、与圧機構６の弾性材６１による付勢力を振動子２に伝える与圧ガイド９を取り付けるための与圧ガイド取付部６５が形成される。上述の通り、本実施の形態では、第一与圧ガイド部材７１及び第二与圧ガイド部材７２からなる与圧ガイド７によって、ベース部材５を噛合する構成とした。そのため、与圧ガイド７が、振動子側ベース部材５の厚さ方向に噛合し、且つ、振動子２の付勢方向に摺動可能な切り欠き部を形成した。すなわち、第一与圧ガイド部材７１と第二与圧ガイド部材７２とで、与圧ガイド取付部５３を挟むようにして、両部材をビスで連結させる。この状態で、与圧ガイド７は、振動子２の付勢方向である被駆動伝達部材４に押圧する方向に摺動可能に配置される。また、ベース部材５の他面５ｂと、第一与圧ガイド部材７０の与圧機構連結部７４，７４が当接する。
【００３２】
このベース部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ゲルマニウム、ゲルマニウム合金、鉄系合金、銅合金のいずれかを用いたものであることが好ましい。ベース部材を上記材料により形成することによって、ベース部材は、放熱性、耐振動性に優れ、軽量、材料コストを抑えることができる。また放熱性、耐振動性に優れた振動モータを提供できる。特に、アルミニウム及びアルミニウム合金は、ダイキャスト法で、振動子側ベース部材を加工するのに適し、高精度な形状加工が可能となるのである。
【００３３】
さらに、ベース部材５には、振動子ホルダ３が配置される部分に切欠部５３を形成しても良い。この切欠部５３は、振動子２の振動時に生じる熱が振動子側ベース部材５に伝わるのを防ぐとともに、振動を抑制するために形成されるものである。すなわち、振動子２は作動時に振動と熱が生じるが、この振動は、構成部品のがたつきや精密動作に影響を与える。また、作動時に生じる熱は、振動子の制御回路の他、光学機器、家電機器には欠かせないものとなっている電子部品の不具合の要因となりやすいため、振動モータの駆動時に生じた熱の蓄熱を防ぐ必要がある。そのために、ベース部材５において、振動モータ４と近接する位置に切欠部５３を形成して、蓄熱と振動伝達を防ぐ構成とした。また、本第実施の形態では、当該切欠部５３の位置におけるベース部材５の他面５ｂに、与圧機構６に備える弾性材６１を配置した。これにより、弾性材６１の配置箇所の省スペース化を図ることができ、振動モータの小型化を図ることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、図３に示すように、ベース部材５の形状は、縁端部の一部が略円弧状に湾曲した例を示したが、これに限定されるものではなく、略平板状の部材に、振動子ホルダ及び与圧機構が、それぞれ異なる面に配置され、且つ、当該振動子ホルダと与圧機構との間に前記ベース部材を挟む位置で保持されるものであれば良い。また、被駆動伝達部材配置部５１を孔形状にした例を示したが、これに限定されるものではなく、被駆動伝達部材４が、所定の動作で可動する状態で保持されるものであればよい。また、ベース部材５に形成された与圧ガイド取付部６５は、与圧ガイド７が、ベース部材５の厚さ方向に噛合し、且つ、振動子２を被駆動伝達部材４に押圧する方向に摺動可能な形状であればよく、切り欠き形状に限られず、例えば、与圧ガイド７の摺動方向に伸びる開口としても良い。
【００３５】
以上に説明した本件発明に係る振動モータユニットは、設置面積を小さくすることができ、且つ、振動モータであるので、高出力且つ小型のモータユニットとして、各種可動機器に使用できる。例えば、本件発明に係る振動モータユニットを、レンズを光軸方向に直線移動させるレンズ駆動装置に使用することができる。また、本件発明に係る振動モータユニットは、設置面積を小さくすることができるので、省スペース化を図ることができ、可動機構周辺に配置するその他の機構の配置との取り合いが容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本件発明に係る振動モータユニットは、設置面積を抑え、かつ、厚みを抑えて駆動機構の小型化を図ることができる。したがって、小型の可動機構を備える光学系機器、家電機器等に利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ・・・・振動モータユニット
２    ・・・・振動子
５    ・・・・ベース部材
６    ・・・・与圧機構
７    ・・・・与圧ガイド
６１  ・・・・弾性材
７３  ・・・・押圧部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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