(57)【要約】【課題】組立初期から性能が安定し、低コスト化が図れる振動アクチュエータを提供することである。【解決手段】振動アクチュエータ１０Ａは、振動子１１と、振動子１１に加圧接触して回転するロータ１５Ａと、ロータ１５Ａと共に回転し、振動子１１とロータ１５Ａとの接触面に平行に配置される弾性部材２０と、弾性部材２０と共に回転する軸１８と、ロータ１５Ａを振動子１１に加圧接触させる加圧手段１９等とを備え、ロータ１５Ａは、摺動部１５ａと弾性部材接触部１５ｂとを備えており、弾性部材接触部１５ｂは、摺動部１５ａと同じ半径であり、ロータ１５Ａと弾性部材２０とが接触する半径方向の位置と、振動子１１とロータ１５Ａとが接触する半径方向の位置とを略等しくしてある。【選択図】図１
2005176522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と、
前記振動体に加圧接触して回転する回転体と、
前記回転体と共に回転し、前記振動体と前記回転体との接触面に平行に配置される弾性部材と、
前記弾性部材と共に回転する回転部材と、
前記回転体を前記振動体に加圧接触させる加圧部材と、
を備え、
前記回転体と前記弾性部材とが接触する半径方向の位置と、前記振動体と前記回転体とが接触する半径方向の位置とが略等しいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記弾性部材と前記回転部材とは、一体であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記回転体と前記弾性部材との間に配置される摩擦係数の高い摩擦部材を備えること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
振動体と、
前記振動体に加圧接触して回転する回転体と、
前記回転体と共に回転する回転部材と、
前記回転体を前記振動体に加圧接触させる加圧部材とを備え、
前記回転体は、
前記振動体と接触する摺動部と、
前記摺動部と前記振動体との接触面に平行方向に伸びる円板状の弾性部と、
前記摺動部と前記弾性部の間に形成され、その弾性部よりも撓みやすい可撓部と、
を有することを特徴とする振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体（ロータ）部分の構造を改良した振動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の振動アクチュエータとその問題点を説明するための図である。
この振動アクチュエータ１０は、振動子１１とロータ１５とを備え、振動子１１側を固定とし、ロータ１５側を回転駆動する形態となっている。
【０００３】
振動子１１は、ステータ１２と、ステータ１２に接合され、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気機械変換素子（以下、圧電体と称する）１３とから構成されている。この振動体１１には、進行波（一例として、９波の進行波）が発生する。また、圧電体１３の下面には、駆動電圧を供給するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１４が接続されている。
【０００４】
ステータ１２は、共振先鋭度が大きな金属材料からなり、その形状は、円環形状となっている。このステータ１２は、圧電体１３が接合される反対面には、溝を切った櫛歯１２ａが形成されており、先端面が駆動面となり、ロータ１５に加圧接触される。櫛歯１２ａを形成する理由は、進行波の中立面をできる限り圧電体１３側に近づけることにより、駆動面の進行波の振幅を増幅させるためである。
【０００５】
圧電体１３は、円周方向に沿って２つの相（Ａ相、Ｂ相）に分かれており、各相においては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、Ａ相とＢ相との間には、１／４波長分間隔があくようにしてある。
【０００６】
ロータ１５は、アルミニウム等の軽金属からなり、摺動面の表面には、耐摩耗性向上のための表面処理がなされている。
【０００７】
ステータ１２は、内周にフランジ部１２ｂが形成されており、そのフランジ部１２ｂでステータ取付台１６に取り付けられている。ステータ取付台１６には、ベアリング１７を介して、軸１８が回転自在に取り付けられている。軸１８には、その先端にロータ１５が取り付けられている。
【０００８】
加圧手段１９は、ロータ１５をステータ１２に加圧する手段であり、軸１８に設けられている。この加圧手段１９は、バネ１９ａと、ベアリング１７に接して配置され、バネ１９ａの一端を押さえる押さえリング１９ｂと、バネ１９ａの他端を押さえる押さえリング１９ｃと、軸１８に形成された溝に挿入され、押さえリング１９ｃの位置を規制するＥリング１９ｂとを備えている
【０００９】
しかし、上述した従来の振動アクチュエータ１０は、ロータ１５を振動子１１に加圧接触させると、摺動部１５ａの面圧が不均一になり、性能が安定しないという問題があった。図５の例では、ロータ１５の内側に加圧力がかかるため、摺動部１５ａの外側より内側のほうが面圧が高くなってしまう。そのため、摺動部１５ａは、内側の磨耗が早く進み、その後、摺動部１５ａは、全面が均等な面圧になり性能が安定する。
【００１０】
この問題を解決するために、特許文献１は、駆動用加圧力よりも大きな加工用加圧力を作用させた状態で、平面研削盤等により摺動面をテーパ加工している。
しかし、この方法では、加圧しながら平面研削をするための工具が必要であり、コストアップにつながる。
【特許文献１】特開平１１−１１３２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、組立初期から性能が安定し、低コスト化が図れる振動アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。  
請求項１の発明は、振動体（１１）と、前記振動体に加圧接触して回転する回転体（１５Ａ）と、前記回転体と共に回転し、前記振動体と前記回転体との接触面に平行に配置される弾性部材（２０）と、前記弾性部材と共に回転する回転部材（１８）と、前記回転体を前記振動体に加圧接触させる加圧部材（１９）と、を備え、前記回転体と前記弾性部材とが接触する半径方向の位置（１５ｂ）と、前記振動体と前記回転体とが接触する半径方向の位置（１５ａ）とが略等しいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記弾性部材と前記回転部材とは、一体であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記回転体と前記弾性部材との間に配置される摩擦係数の高い摩擦部材（２１）を備えること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１５】
請求項４の発明は、振動体（１１）と、前記振動体に加圧接触して回転する回転体（１５Ｂ）と、前記回転体と共に回転する回転部材（１８）と、前記回転体を前記振動体に加圧接触させる加圧部材（１９）とを備え、前記回転体（１５Ｂ）は、前記振動体と接触する摺動部（１５ｃ）と、前記摺動部と前記振動体との接触面に平行方向に伸びる円板状の弾性部（１５ｄ）と、前記摺動部と前記弾性部の間に形成され、その弾性部よりも撓みやすい可撓部（１５ｅ）と、を有することを特徴とする振動アクチュエータである。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、回転体と弾性部材とが接触する半径方向の位置と、振動体と回転体とが接触する半径方向の位置とを略等しくしたので、加圧手段の加圧による変形を拡大しても、弾性部材の変形は回転体には伝わらず、組立直後から振動体と回転体の接触面圧が均一になる。
また、回転体は、摺動部と弾性部の間にその弾性部よりも撓みやすい可撓部を形成したので、可撓部がヒンジのように変形し、弾性部の傾きが摺動部に伝わりにくくなるため、組立直後から振動体と回転体の接触面圧が均一になる。
このため、短いエージング時間で性能が安定するうえ、エージング時間が短くなるので、コストが下がる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、振動体と回転体の接触面圧を均一にするという目的を、ロータを構成する摺動部及び加圧方向に伸びる部分と、摺動面に平行な部分とを分離し別部品とし、ロータの摺動部と略等しい半径で加圧するか、又は、ロータに円板部より薄肉の部分を設けることによって実現する。
【実施例１】
【００１８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による振動アクチュエータの実施例１の組み立て状態を示す断面図、図２は、実施例１による振動アクチュエータの動作を説明する図である。
なお、以降の実施例は、振動アクチュエータとして、超音波の振動域を利用した超音波モータを例にとって説明する。
また、以下に示す各実施例では、前述した従来例と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
【００１９】
実施例１の振動アクチュエータ１０Ａは、振動子１１と、振動子１１に加圧接触して回転するロータ１５Ａと、ロータ１５Ａと共に回転し、振動子１１とロータ１５Ａとの接触面に平行に配置される弾性部材２０と、弾性部材２０と共に回転する軸１８と、ロータ１５Ａを振動子１１に加圧接触させる加圧手段１９等とを備えている。
【００２０】
ロータ１５Ａは、摺動部１５ａと弾性部材接触部１５ｂとを備えており、それぞれ０．２ｍｍ程度の段差を設けてある。弾性部材接触部１５ｂは、摺動部１５ａと同じ半径である。つまり、この振動アクチュエータ１０Ａは、ロータ１５Ａと弾性部材２０とが接触する半径方向の位置と、振動子１１とロータ１５Ａとが接触する半径方向の位置とを略等しくしてある。
【００２１】
ロータ１５Ａの材質は、ＰＥＥＫ樹脂又はＰＰＳ樹脂に繊維を配合したものが好ましく使用される。それ以外に、アルミニウムにアルマイト処理を施したものでもよいし、他の金属材料で必要に応じてＮｉメッキ等を施したものでもよい。また、ロータ１５Ａは、摺動部１５ａを平滑にするために、組立前に平面研磨を行うことが好ましい。
【００２２】
弾性部材２０は、ロータ１５Ａと共に回転し、振動体１１のステータ１２とロータ１５Ａとの接触面に平行に配置される部材であり、軸１８の上端に一体に設けられている。弾性部材２０とロータ１５Ａの間には、ゴム等の摩擦係数が高い摩擦部材２１が挟まれており、加圧手段１９の加圧力によって発生する摩擦力によって、ロータ１５Ａと共に弾性部材２０及び軸１８が回転する。
【００２３】
実施例１の振動アクチュエータ１０Ａは、加圧手段１９の加圧による変形を拡大すると、図２のようになり、弾性部材２０の変形はロータ１５Ａには伝わらず、振動子１１とロータ１５Ａの接触面圧は均一になる。
【００２４】
以上の通り、実施例１によれば、組立直後から振動子１１とロータ１５Ａの接触面圧が均一になるため、短いエージング時間で性能が安定するとともに、エージング時間が短くなるので、コストダウンを図ることができる。
また、平面研磨又はエージング時の磨耗量を減らすことができるので、ロータ１５Ａの摩擦材（メッキ、アルマイト等の表面処理含む）を薄くすることができるため、さらにコストを下げることができるという効果がある。
【実施例２】
【００２５】
図３は、本発明による振動アクチュエータの実施例２の組み立て状態を示す断面図、図４は、実施例２による振動アクチュエータの動作を説明する図である。
実施例２の振動アクチュエータ１０Ｂは、振動子１１と、振動子１１に加圧接触して回転するロータ１５Ｂと、ロータ１５Ｂと共に回転する軸１８と、ロータ１５Ｂを振動子１１に加圧接触させる加圧手段１９などとを備えている。
【００２６】
回転体１５Ｂは、振動体１１と接触する摺動部１５ｃと、摺動部１５ｃと振動体１１との接触面に平行方向に伸びる円板状の弾性部１５ｄと、摺動部１５ｃと弾性部１５ｄの間に形成され、その弾性部１５ｄよりも撓みやすい可撓部１５ｅとを備えている。
【００２７】
実施例２の振動アクチュエータ１０Ｂは、ロータ１５Ｂに設けた薄肉の可撓部１５ｅがヒンジのように変形するので、ロータ１５Ｂの円板状の弾性部１５ｄの傾きが摺動部１５ｃに伝わりにくくなるため、加圧手段１９の加圧による変形を拡大すると、図４のようになり、振動子１１とロータ１５Ｂの接触面圧は均一になる。
【００２８】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、実施例１において、弾性部材２０の外周に不図示の切り欠きを設け、ロータ１５Ａに設けた突起部と嵌合することで、ロータ１５Ａと弾性部材２０及び軸１８が共に回転するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による振動アクチュエータの実施例１の組み立て状態を示す断面図である。
【図２】実施例１による振動アクチュエータの動作を説明する図である。
【図３】本発明による振動アクチュエータの実施例２の組み立て状態を示す断面図である。
【図４】実施例２による振動アクチュエータの動作を説明する図である。
【図５】従来の振動アクチュエータとその問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０Ａ，１０Ｂ  振動アクチュエータ
１１  振動子
１２  ステータ
１３  圧電体
１４  フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１５Ａ，１５Ｂ  ロータ
１５ａ  摺動部
１５ｂ  弾性部材接触部
１５ｃ  摺動部
１５ｄ  弾性部
１５ｅ  可撓部
１６  ステータ取付台
１７  ベアリング
１８  軸
１９  加圧手段
２０  弾性部材
２１  摩擦部材
【図１】
2005176522.tif 000003
【図２】
2005176522.tif 000004
【図３】
2005176522.tif 000005
【図４】
2005176522.tif 000006
【図５】
2005176522.tif 000007