(57)【要約】【課題】縦振動及び横方向のたわみ振動を発生する複合振動子を備える振動アクチュエータの支持機構であって、振動アクチュエータの少なくとも１つの振動に及ぼす影響が抑えられ、且つ、サイズも小さく省スペースである、振動アクチュエータの支持機構を提供する。【解決手段】支持機構３０は、基部３０ａと、基部３０ａから外側に延びる薄板状の腕部３０ｂ〜３０ｅとを有するフランジ形状であり、振動アクチュエータ１０のいずれかの振動の節に一致する箇所に配置される。また、基部３０ａと腕部３０ｂ〜３０ｅとの間にはスリット３１が形成される。振動アクチュエータ１０が振動する際に、支持機構３０の箇所に振動の節が位置する振動に対して腕部３０ｂ〜３０ｅは十分にたわむことができ、腕部３０ｂ〜３０ｅを取り付け対象部材に固定したとしても、振動アクチュエータ１０の振動に及ぼす影響が抑えられる。また、サイズも小さく省スペースとなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦振動及び横方向のたわみ振動を発生する複合振動子を備える振動アクチュエータの支持機構であって、
前記支持機構は、前記振動アクチュエータに取り付けられる基部と、前記基部から外側に延びると共に取り付け対象部材に固定される腕部とを有し、
前記基部は、前記振動アクチュエータの前記縦振動及び前記横方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動の節に一致する箇所に配置され、
前記基部と前記腕部との間には切れ目が形成されることを特徴とする、振動アクチュエータの支持機構。
【請求項２】
前記縦振動及び前記横方向のたわみ振動の節の位置が略一致する複合振動子であることを特徴とする、請求項１に記載の振動アクチュエータの支持機構。
【請求項３】
前記腕部は、前記取り付け対象部材に固定される取り付け部分を有し、
前記切れ目は、前記基部の中心と前記腕部の前記取り付け部分とを結ぶ直線上を横切るように形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の振動アクチュエータの支持機構。
【請求項４】
前記腕部の数は、少なくとも３本であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動アクチュエータの支持機構。
【請求項５】
前記腕部は、前記基部の外周に沿って延びることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータの支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエータの支持機構に係り、特に縦振動及び横方向のたわみ振動を発生する複合振動子を備える振動アクチュエータの支持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動を利用して回転子を回転させる振動アクチュエータが実用化されている。振動アクチュエータは、圧電素子を含む振動子の表面に定在波又は進行波を発生させ、振動子に回転子を加圧接触させることにより、これら両者間の摩擦力を介して回転子を回転させる。特に近年、例えば縦振動及び横方向のたわみ振動等の複数の振動を発生する複合振動子を備えた振動アクチュエータが実用化されている。
【０００３】
このような振動アクチュエータを実際の産業用途に適用する際には、振動アクチュエータに支持機構を設け、この支持機構を何らかの取り付け対象部材に固定する必要がある。このとき、支持機構には、取り付け対象部材に固定したときに振動アクチュエータの振動に及ぼす影響が小さいことが要求される。また、支持機構自体が小さく省スペースであることが望ましい。
【０００４】
例えば、特許文献１には、Ｚ軸方向の縦振動と、横方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）のたわみ振動を発生する複合振動子を備えることにより、多自由度の駆動力を生成する円筒形状の振動アクチュエータが記載されている。この振動アクチュエータでは、設計段階においてＺ軸方向の縦振動の節の位置と、横方向のたわみ振動の節の位置とをほぼ一致させると共に、図６に示されるようなフランジ形状の支持機構５３０の基部５３０ａを振動アクチュエータの振動の節の位置付近に配置し、振動アクチュエータの径方向外側に延びる４本の薄板状の腕部５３０ｂ〜５３０ｅの先端部分を取り付け対象部材に固定する。振動アクチュエータが振動する際には、支持機構５３０の薄板状の腕部５３０ｂ〜５３０ｅがたわむことにより、取り付け対象部材に固定したときの振動アクチュエータの振動に及ぼす影響が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２０８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような支持機構５３０では、腕部５３０ｂ〜５３０ｅは、振動アクチュエータの縦振動に対しては、薄板の曲げを利用する形になるために十分にたわむことができるが、横方向のたわみ振動に対しては、薄板の伸張及び圧縮を利用する形になるために十分にたわむことができない。そのため、腕部５３０ｂ〜５３０ｅの先端部分を取り付け対象部材に固定したときに、振動アクチュエータの横方向のたわみ振動に対する影響を十分に抑えることができない。また、腕部５３０ｂ〜５３０ｅがたわむためにはある程度の長さ（Ｌ５）が必要とされるため、支持機構５３０のサイズが大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、縦振動及び横方向のたわみ振動を発生する複合振動子を備える振動アクチュエータのための支持機構であって、取り付け対象部材に固定したときに、振動アクチュエータの縦振動及び横方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動に及ぼす影響が抑えられ、且つ、サイズも小さく省スペースである、振動アクチュエータの支持機構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】
上記の課題を解決するために、本発明に係る振動アクチュエータの支持機構によれば、縦振動及び横方向のたわみ振動を発生する複合振動子を備える振動アクチュエータの支持機構であって、支持機構は、振動アクチュエータに取り付けられる基部と、基部から外側に延びると共に取り付け対象部材に固定される腕部とを有し、基部は、振動アクチュエータの縦振動及び横方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動の節に一致する箇所に配置され、基部と腕部との間には切れ目が形成される。
これにより、取り付け対象部材に固定したときに、振動アクチュエータの縦振動及び横方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動に及ぼす影響が抑えられ、且つ、サイズも小さく省スペースとなる。
【０００９】
縦振動及び横方向のたわみ振動の節の位置が略一致する複合振動子であってもよい。
これにより、取り付け対象部材に固定したときに、振動アクチュエータの縦振動及び横方向のたわみ振動に及ぼす影響が共に抑えられる。
【００１０】
腕部は、取り付け対象部材に固定される取り付け部分を有し、切れ目は、基部の中心と腕部の取り付け部分とを結ぶ直線上を横切るように形成されてもよい。
これにより、取り付け対象部材に固定したときに、振動アクチュエータの横方向のたわみ振動に及ぼす影響がさらに抑えられる。
【００１１】
腕部の数は、少なくとも３本であってもよい。
【００１２】
腕部は、基部の外周に沿って延びてもよい。
これにより、サイズがさらに小さく省スペースとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る振動アクチュエータの支持機構によれば、支持機構は、振動アクチュエータに取り付けられる基部と、基部から外側に延びると共に取り付け対象部材に固定される腕部とを有し、基部は、振動アクチュエータの縦振動及び横方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動の節に一致する箇所に配置され、基部と腕部との間には切れ目が形成される。これにより、取り付け対象部材に固定したときに、振動アクチュエータの縦振動及び横方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動に及ぼす影響が抑えられ、且つ、サイズも小さく省スペースとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータ及び支持機構を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータの支持機構を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータの支持機構を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る振動アクチュエータの支持機構を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る振動アクチュエータの支持機構を示す斜視図である。
【図６】従来技術に係る振動アクチュエータの支持機構を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータの支持機構の構成について、図１及び図２を用いて説明する。
まず先に、実施の形態１に係る振動アクチュエータ１０の構成を説明する。図１に示されるように、振動アクチュエータ１０は、基部ブロック１１と固定子１２との間に振動体１３が挟持されており、これらによりほぼ円柱状の外形を有する複合振動子１４が形成されている。固定子１２には、振動体１３に接する面とは反対側に凹部１５が形成されており、この凹部１５内に球体状の回転子１６のほぼ下半部が収容され回転可能に支持されている。
固定子１２の上部には、支持部材１７が配置されている。この支持部材１７は、固定子１２の上面の上に固定される環状部１８と、環状部１８から上方に延びる逆Ｌ字形のアングル部１９を有し、アングル部１９の先端に予圧部２０が設けられている。
【００１６】
ここで、説明の便宜上、基部ブロック１１から固定子１２に向かう複合振動子１４の中心軸をＺ軸と規定し、Ｚ軸に対して垂直方向にＸ軸が、Ｚ軸及びＸ軸に対して垂直にＹ軸がそれぞれ延びているものとする。
予圧部２０は、回転子１６の＋Ｚ軸方向の最高点である頂点付近に接触している。支持部材１７のアングル部１９は弾性を有し、これにより予圧部２０が回転子１６に加圧され、回転子１６に−Ｚ軸方向の予圧を付与している。
【００１７】
振動体１３は、固定子１２に超音波の振動を発生させて回転子１６をＸ軸回りに回転させるためのものであり、Ｚ軸方向の縦振動を発生する第１の圧電素子１３ａ及びＹ軸方向のたわみ振動を発生する第２の圧電素子１３ｂから構成されている。また、設計段階において、Ｚ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動の節が、振動体１３と基部ブロック１１との間付近に位置するように調整されており、その箇所にフランジ形状の支持機構３０が配置されている。
尚、Ｚ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動の節の位置がほぼ一致するように調整され、その箇所に支持機構３０が配置されていれば更に好ましい。
【００１８】
次に、支持機構３０の構成について説明する。図２に示されるように、支持機構３０は、円板状の形状を有する基部３０ａと、基部３０ａから外側に延びる４本の薄板状の腕部３０ｂ〜３０ｅとから構成されている。
【００１９】
基部３０ａの中心にはボルト貫通孔が開けられており、基部３０ａは、振動アクチュエータ１０の振動体１３と基部ブロック１１との間に挟持され、図示しないボルトにより振動アクチュエータ１０に固定されている。
【００２０】
腕部３０ｂ及び３０ｃは、基部３０ａの一端からその外周に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。腕部３０ｄ及び３０ｅは、基部３０ａの他端からその外周に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。ここで、腕部３０ｂ〜３０ｅにおける基部３０ａと繋がる連結部分Ａ１，Ｂ１は、基部３０ａの中心と腕部３０ｂ〜３０ｅの取り付け部分３２（図示しない取り付け対象部材に固定される部分）とを結ぶ直線上を避ける位置に均等に配置されている。
【００２１】
基部３０ａと腕部３０ｂ〜３０ｅとの間にはスリット３１がそれぞれ形成されており、基部３０ａの中心と腕部３０ｂ〜３０ｅの取り付け部分３２とを結ぶ直線上を横切っている。また、腕部３０ｂ〜３０ｅの取り付け部分３２には図示しない取り付け対象部材に固定するためのボルト貫通孔が開けられている。
【００２２】
続いて、本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータの支持機構の作用について説明する。
いま、振動アクチュエータ１０の複合振動子１４における第１の圧電素子１３ａと第２の圧電素子１３ｂとに、位相差９０度の交流電圧をそれぞれ印加すると、第１の圧電素子１３ａによるＺ軸方向の縦振動と第２の圧電素子１３ｂによるＹ軸方向のたわみ振動とが組み合わされて回転子１６と接触する固定子１２にＹＺ面内の楕円運動が発生し、回転子１６がＸ軸回りに回転する。このとき、支持機構３０にはスリット３１が形成されているため、支持機構３０が配置されている箇所にＺ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動のいずれの振動の節が位置する場合にも、その振動に対して腕部３０ｂ〜３０ｅは十分にたわむことができる。
特に、支持機構３０が配置されている箇所にＺ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動の節の位置がほぼ一致するように調整されている場合には、Ｚ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動の両方に対して腕部３０ｂ〜３０ｅは十分にたわむことができる。
【００２３】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータの支持機構によれば、支持機構３０にはスリット３１が形成されているため、振動アクチュエータ１０が振動する際に、Ｚ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動の少なくとも１つの振動（支持機構３０が配置されている箇所に振動の節が位置する振動）に対して腕部３０ｂ〜３０ｅは十分にたわむことができる。これにより、支持機構３０の腕部３０ｂ〜３０ｅの取り付け部分３２を図示しない取り付け対象部材に固定したとしても、振動アクチュエータ１０の振動に及ぼす影響が抑えられる。
また、振動アクチュエータ１０の外側に延出する部分をほとんど持たなくても、腕部３０ｂ〜３０ｅの長さ（Ｌ１）を十分に確保できるため、サイズも小さく省スペースとなる。
【００２４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータの支持機構について、図３を用いて説明する。尚、以降の実施の形態の説明において、図１及び図２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
実施の形態２に係る支持機構２３０は、円板状の形状を有する基部２３０ａと、基部２３０ａから外側に延びる４本の薄板状の腕部２３０ｂ〜２３０ｅとから構成されている。
【００２６】
腕部２３０ｂ及び２３０ｃは、基部２３０ａの一端からその接線方向に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。腕部２３０ｄ及び２３０ｅは、基部２３０ａの他端からその接線方向に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。ここで、腕部２３０ｂ〜２３０ｅにおける基部２３０ａと繋がる連結部分Ａ２，Ｂ２は、基部２３０ａの中心と腕部２３０ｂ〜２３０ｅの取り付け部分２３２とを結ぶ直線上を避ける位置に均等に配置されている。
【００２７】
基部２３０ａと腕部２３０ｂ〜２３０ｅとの間にはスリット２３１がそれぞれ形成されており、基部２３０ａの中心と腕部２３０ｂ〜２３０ｅの取り付け部分２３２とを結ぶ直線上を横切っている。
【００２８】
このような支持機構２３０を用いても、スリット２３１により腕部２３０ｂ〜２３０ｅが十分にたわむことができると共に、その長さ（Ｌ２）を十分に確保できるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る振動アクチュエータの支持機構について、図４を用いて説明する。
【００３０】
実施の形態３に係る支持機構３３０は、円板状の形状を有する基部３３０ａと、基部３３０ａから外側に延びる６本の薄板状の腕部３３０ｂ〜３３０ｇとから構成されている。
【００３１】
腕部３３０ｂ及び３３０ｃは、基部３３０ａからその接線方向に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。腕部３３０ｄ及び３３０ｅも、基部３３０ａからその接線方向に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。腕部３３０ｆ及び３３０ｇも、基部３３０ａからその接線方向に沿ってそれぞれ反対向きに延びている。ここで、腕部３３０ｂ〜３３０ｇにおける基部３３０ａと繋がる連結部分Ａ３，Ｂ３，Ｃ３は、基部３３０ａの中心と腕部３３０ｂ〜３３０ｇの取り付け部分３３２とを結ぶ直線上を避ける位置に均等に配置されている。
【００３２】
基部３３０ａと腕部３３０ｂ〜３３０ｇとの間にはスリット３３１がそれぞれ形成されており、基部３３０ａの中心と腕部３３０ｂ〜３３０ｇの取り付け部分３３２とを結ぶ直線上を横切っている。
【００３３】
このような支持機構３３０を用いても、スリット３３１により腕部３３０ｂ〜３３０ｇが十分にたわむことができると共に、その長さ（Ｌ３）を十分に確保できるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る振動アクチュエータの支持機構について、図５を用いて説明する。
【００３５】
実施の形態４に係る支持機構４３０は、円板状の形状を有する基部４３０ａと、基部４３０ａから外側に延びる３本の薄板状の腕部４３０ｂ〜４３０ｄとから構成されている。
【００３６】
腕部４３０ｂ〜４３０ｄは、基部４３０ａからその外周に沿ってそれぞれ反時計回りに延びている。ここで、腕部４３０ｂ〜４３０ｄにおける基部４３０ａと繋がる連結部分Ａ４，Ｂ４，Ｃ４は、基部４３０ａの中心と腕部４３０ｂ〜４３０ｄの取り付け部分４３２とを結ぶ直線上を避ける位置に均等に配置されている。
【００３７】
基部４３０ａと腕部４３０ｂ〜４３０ｄとの間にはスリット４３１がそれぞれ形成されており、基部４３０ａの中心と腕部４３０ｂ〜４３０ｄの取り付け部分４３２とを結ぶ直線上を横切っている。
【００３８】
このような支持機構４３０を用いても、スリット４３１により腕部４３０ｂ〜４３０ｄが十分にたわむことができると共に、その長さ（Ｌ４）を十分に確保できるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
その他の実施の形態．
【００４０】
実施の形態１〜４において、回転子１６がＸ軸の回りに回転する振動アクチュエータ（いわゆる超音波モータ）を例に説明したが、その他の振動アクチュエータに対しても本発明の実施の形態１〜４に係る支持機構を用いることができる。例えば、特許文献１に記載されているような、Ｚ軸方向の縦振動、Ｘ軸方向のたわみ振動、及びＹ軸方向のたわみ振動を発生する複合振動子を備える振動アクチュエータに対して、本発明の実施の形態１〜４に係る支持機構を用いてもよい。
【００４１】
実施の形態１〜４において、振動アクチュエータのＺ軸方向の縦振動及びＹ軸方向のたわみ振動の節の位置が異なる場合や、高次の振動モードを利用する場合には、振動の節が複数箇所に存在することになる。そのような場合には、支持機構３０，２３０，３３０，４３０を、振動アクチュエータの複数の振動の節の位置にそれぞれ配置してもよい。
【００４２】
実施の形態１及び２において、支持機構３０，２３０の腕部の数は２本であり、実施の形態３において、支持機構３３０の腕部の数は６本であり、実施の形態４において、支持機構４３０の腕部の数は３本であったが、さらに多くの数の腕部を有してもよい。
【００４３】
実施の形態１及び２において、振動アクチュエータ１０の第２の圧電素子１３ｂによるＹ軸方向のたわみ振動に対応するために、支持機構３０，２３０は、腕部３０ｂ〜３０ｅ，２３０ｂ〜２３０ｅにおける連結部分Ａ１，Ａ２と連結部分Ｂ１，Ｂ２とがＸ軸と平行になるように配置されることが好ましいが、これらをＹ軸と平行になるように配置してもよい。
【００４４】
実施の形態１〜４において、支持機構３０，２３０，３３０，４３０の基部３０ａ，２３０ａ，３３０ａ，４３０ａを振動アクチュエータ１０に取り付けて固定する手段としては、挟持及びボルトによる固定以外にも、接着、溶接等の様々な手段を用いることができる。
【００４５】
実施の形態１〜４において、支持機構３０，２３０，３３０，４３０の腕部３０ｂ〜３０ｅ，２３０ｂ〜２３０ｅ，３３０ｂ〜３３０ｇ，４３０ｂ〜４３０ｄの取り付け部分３２，２３２，３３２，４３２を取り付け対象部材に固定する手段としては、ボルトによる固定以外にも、接着、挟持、溶接等の様々な手段を用いることができる。
【００４６】
実施の形態１〜４において、支持機構３０，２３０，３３０，４３０の材質としては、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。また、振動アクチュエータ１０の複合振動子１４の基部ブロック１１と同一の材質としてもよい。さらに、振動アクチュエータ１０の複合振動子１４の基部ブロック１１と支持機構３０，２３０，３３０，４３０とを一体に形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  振動アクチュエータ、１３ａ〜１３ｂ  圧電素子、１４  複合振動子（振動子）、３０，２３０，３３０，４３０  支持機構、３０ａ，２３０ａ，３３０ａ，４３０ａ  基部、３０ｂ〜３０ｅ，２３０ｂ〜２３０ｅ，３３０ｂ〜３３０ｇ，４３０ｂ〜４３０ｄ  腕部、３１，２３１，３３１，４３１  スリット（切れ目）、３２，２３２，３３２，４３２  取り付け部分、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４  連結部分、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４  連結部分、Ｃ３，Ｃ４  連結部分。
【図１】
2010183807.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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