(57)【要約】【課題】振動子に対する安定した加圧力を発生させ、外力に対する変形を抑え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】駆動電圧により振動する振動子１００と、振動子１００と摩擦接触するスライダー１０４と、振動子１００をスライダー１０４に対して加圧する加圧板１０８と、振動子１００が固定される基台１０２と、基台１０２を保持する保持部材１０５と、連結手段とを備える振動型アクチュエータを設ける。振動型アクチュエータは、振動子１００と保持部材１０５とを、振動子１００の振動による振動子１００とスライダー１０４との相対的な移動方向にガタ無く連結するとともに、基台１０２を保持部材１０５に対して加圧板１０８の加圧方向に移動自在とする。【選択図】図１
2016213974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧により振動する振動子と、
前記振動子と摩擦接触する摺動部材と、
前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する加圧手段と、
前記振動子が固定される基台と、
前記基台を保持する保持部材と、
前記振動子と前記保持部材とを前記振動による前記振動子と前記摺動部材との相対的な移動方向にガタ無く連結するとともに、前記基台を前記保持部材に対して前記加圧手段の加圧方向に移動自在とする連結手段と、
前記基台と前記保持部材に形成される、前記基台と前記保持部材の前記加圧方向の移動を規制する仮止め部とを備える
ことを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記連結手段は、前記基台と前記保持部材との間の組み込み空間に組み込まれた転動部材と弾性付勢部材とを有し、
前記転動部材は、前記基台を前記保持部材に対し前記加圧手段の加圧方向に移動自在とし、前記弾性付勢部材は、前記転動部材を前記振動子と前記摺動部材との相対的な移動方向に弾性付勢する
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】
前記組み込み空間は、前記保持部材が有する前記加圧手段の加圧方向に延設された延設部と前記基台との間に形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記組み込み空間は、前記振動子の前記摺動部材に対して圧接される圧接部を挟んで、前記振動子と前記摺動部材との相対的な移動方向の前後２か所に形成されている
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記弾性付勢部材は、前記転動部材を弾性付勢することで、前記保持部材と前記基台とを互いに反対方向に付勢する
ことを特徴とする請求項２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】
前記仮止め部は、
前記保持部材に設けられた、前記加圧方向に延出する腕部と、
前記腕部の先端に形成された爪部と、
前記基台に設けられた、前記爪部と係合する係合部とを有する
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】
前記腕部は、前記基台を挟んで前記連結手段と反対側に形成される
ことを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記保持部材は、前記爪部と前記係合部とが係合した状態において前記転動部材の脱落を防止する脱落防止部を有する
ことを特徴とすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項９】
前記爪部と前記係合部とは、前記振動型アクチュエータの使用状態においては当接しない
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記振動子は、印加される高周波電圧により超音波振動する
ことを特徴とする請求項１乃至９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。
【発明の詳細な説明】
【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】
特許文献１は、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動子を摺動部材に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を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０００５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示する振動型アクチュエータは、振動子を薄板で保持しているので、振動子を摺動部材に圧接する際の加圧力がばらつき、安定した加圧力を発生させることができない。また、薄板が、振動子のスライダーへの加圧方向に変形し、部品不良を起こす。したがって、組立に際して細心の注意が必要となり、振動型アクチュエータの組立作業性に問題が生ずる。さらに、加圧力方向に外力が加わった場合に、薄板が変形し、振動型アクチュエータの機能が安定しない。
本発明は、振動子の摺動部材に対する安定した加圧力を発生させるとともに、組立作業性に優れた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】
【０００５】
本発明の一実施形態の振動型アクチュエータは、駆動電圧により振動する振動子と、前記振動子と摩擦接触する摺動部材と、前記振動子を前記摺動部材に対して加圧する加圧手段と、前記振動子が固定される基台と、前記基台を保持する保持部材と、前記振動子と前記保持部材とを前記振動による前記振動子と前記摺動部材との相対的な移動方向にガタ無く連結するとともに、前記基台を前記保持部材に対して前記加圧手段の加圧方向に移動自在とする連結手段と、前記基台と前記保持部材に形成される、前記基台と前記保持部材の前記加圧方向の移動を規制する仮止め部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、振動子の摺動部材に対する安定した加圧力を発生させるとともに、組立作業性に優れた振動型アクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】振動型アクチュエータの要部断面図の一例である。
【図２】振動型アクチュエータの要部断面図の一例である。
【図３】仮止め部の要部斜視図である。
【図４】仮止め部の構造を説明する要部断面図である。
【図５】超音波モータが組み込まれた光学機器の鏡筒部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１と図２は、本実施形態の振動型アクチュエータの要部断面図の一例である。図１は、振動型アクチュエータの駆動方向に対する直角方向の断面図を示す。図２は、振動型アクチュエータの駆動方向の断面図を示す。以下では、振動型アクチュエータとして機能する直動型の超音波モータを例にとって説明するが、回転型やその他のタイプへの応用も可能である。
【０００９】
振動子１００は、振動板１０１と圧電素子１０３とで構成され、駆動電圧により振動する。振動板１０１の被接合部１０１ａは、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（図２を参照）。基台１０２は、ロの字型をした枠体で構成されると共に、振動板１０１の厚さよりも厚い樹脂若しくは金属で構成される。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。
【００１０】
圧電素子１０３は、高周波電圧が印加されると、振動板１０１が、長手方向と短手方向とでそれぞれ共振を起こすように設定されている。振動子１００は、高周波駆動電圧が印加されることで超音波振動を起こす。その結果、図２に示すように、振動板１０１に形成された圧接部１０１ｂ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や位相を変えることで、回転方向や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、振動子１００が、摺動部材であるスライダー１０４と摩擦接触することにより、振動子１００とスライダー１０４とが相対的に移動する駆動力を発生させる。すなわち、振動子１００自身を光軸（図１中紙面直行方向、図２中、左右方向) を移動方向として駆動することが可能となる。スライダー１０４は、ユニット支持部材１１６に、ネジ等、公知の締結手段によって固定される。
【００１１】
保持部材１０５は、基台１０２を保持する。基台１０２には、振動子１００が固定される。保持部材１０５は、後述する連結手段によって、基台１０２に固定された振動子１００と連結される。
【００１２】
コロ軸１０６は転動部材である。コロ軸１０６は、振動板１０１の圧接部１０１ｂを挟んで両側に２か所存在する。すなわち、振動子１００の移動方向の前後２か所にコロ軸１０６が設けられている。板バネ１０７は、コロ軸１０６を振動子１００とスライダー１０４との相対的な移動方向に弾性付勢する弾性付勢部材である。
【００１３】
保持部材１０５には、図２中下方に延設された２か所の延設部１０５ａが形成されている。この延設部１０５ａと、基台１０２の連結部１０２ｂとの間のスペースである組み込み空間Ｐに、コロ軸１０６と板バネ１０７が組み込まれる。
【００１４】
板バネ１０７は、コロ軸１０６の一方と共に、図２中の右側の組み込み空間Ｐに組み込まれる。板バネ１０７がコロ軸１０６を弾性付勢することにより、コロ軸１０６の一方（図２中右側）を介して、保持部材１０５と基台１０２とが互いに反対方向に付勢される。この例では、保持部材１０５が図２中左方向に付勢されると共に、基台１０２は図２中右方向に付勢される。この付勢方向は、振動子の加圧方向に対して直角方向（加圧直角方向）である。
【００１５】
図２中左側に位置するもう一方の組み込み空間Ｐに組み込まれたコロ軸１０６も、保持部材１０５のもう一方の連結連結突部１０５ａと基台１０２のもう一方の連結部１０２ｂとの間で挟持される。これにより、振動子１００と保持部材１０５とを、振動子１００とスライダーとの相対的な移動方向（図２中左右方向）にはガタ無く連結する連結手段を実現できる。連結手段は、振動子１００の加圧方向（図２中上下方向）にはコロ軸の作用により摺動抵抗が殆ど発生しないようにすることができる。これにより、基台１０２が保持部材１０５に対して加圧板の加圧方向に移動自在となる。板バネ１０７の付勢力は、保持部材１０５及び被駆動部の作動開始及び停止時に発生する加減速による慣性力よりも大きくなるように設定されている。被駆動部は、例えば、後述する図５に示す第２レンズ保持部材５０５と第２のレンズ５０６である。板バネ１０７の付勢力の設定により、駆動時の慣性力による移動方向の相対変位が発生せず、基台１０２及び振動子１００と保持部材１０５を安定して駆動制御することができる。
【００１６】
加圧板１０８は、振動子１００をスライダー１０４に対して加圧する。具体的には、加圧板１０８は、弾性部材１０９を挟んで、圧電素子１０３を押圧保持する。加圧バネ１１０は、バネ保持部材１１１およびバネ地板１１２との間に組み込まれ、加圧バネユニットとして構成される。バネ保持部材１１１の先端径大部１１１ａは、バネ地板１１２の嵌合部１１２ａに軽圧入で組み込まれるので、組立後はバネ１１０のバネ力に抗してユニット状態を維持できる。
【００１７】
バネ地板１１２の外径部には、円周方向の数か所にバヨネット突部１１２ｂが形成されている。バヨネット突部１１２ｂは、組み込み状態において、保持部材に形成されたバヨネット係合部１０５ｃ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１１１の先端押圧部１１１ｂは、バネ１１０の付勢力により、加圧板１０８および弾性部材１０９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。これにより、振動子１００とスライダー１０４が摩擦接触することが可能となる。加圧バネ１１０、バネ保持部材１１１、バネ地板１１２で加圧手段１２０が構成される。
【００１８】
移動板１１３は、保持部材１０５の当接部１０５ｂに対して、接着やねじ止め等公知の方法で固定されるガイド部の一部を構成する。移動板１１３にはボール１１４が嵌入し、保持部材１０５を光軸方向にガイドする複数のＶ溝部１１３ａが形成されている（図１を参照）。カバープレート１１５は、ユニット支持部材１１６に対して、公知のネジ等により固定される。カバープレート１１５もガイド部の一部を構成しており、移動板１１３のＶ溝部１１３ａに対向する位置に設けられたＶ溝部１１５ａによって、ボール１１４を挟持する。これにより、保持部材１０５を移動方向（図１中の紙面垂直方向、図２中の紙面左右方向）に沿って進退可能に支持することが可能である。
【００１９】
図３は、仮止め部の要部斜視図である。
基台１０２と保持部材１０５には、基台１０２と保持部材１０５の加圧方向の移動を規制する仮止め部が形成されている。保持部材１０５には、加圧方向に延出する複数の腕部１０５ｅと、その先端に形成された爪部１０５ｆとが一体で形成されている。腕部１０５ｅは、基台１０２を挟んで連結手段と反対側に形成されている。また、基台１０２には、複数の係合部１０２ｂが形成され、仮止め状態においては、保持部材１０５と基台１０２が分離したり、内部に組み込まれた転動部材であるコロ軸１０６が脱落したりすることを防止する、仮止め部を実現している。仮止め部は、図３中に示す通り、振動子先端に形成された被接合部１０１ａの両側部１０１ｃに設定することで、加圧直角方向（図２参照）の小型化を実現する。
【００２０】
図４は、仮止め部の構造を説明する要部断面図である。
図４（Ｂ）に示すように、仮止め状態において、保持部材１０５に形成された爪部１０５ｆと、基台１０２に形成された係合部１０２ｂとが干渉し、分離することができない。これは、図４（Ａ）に示すように、組み込み状態において、爪部１０５ｆの先端と係合部１０２ｂの先端とが図中左右方向にＡだけオーバーラップしているからである。組み込みに際しては、腕部１０５ｅの可撓性を利用して弾性変形させ、基台１０２に形成された係合部１０２ｂを乗り越えて組み込む、所謂パッチン止めがなされる。
【００２１】
図４（Ａ）に示すように、爪部１０５ｆと係合部１０２ｂとは、使用状態において、それぞれが当接しないように構成されている。また、図４（Ｂ）に示すように、保持部材１０５に形成された爪部１０５ｆと、基台１０２に形成された係合部１０２ｂとが係合する状態においても、コロ軸１０６が組み込み部から脱落しないように、保持部材１０５には脱落防止部１０５ｇが形成されている。この時、脱落防止部１０５ｇは、図４（Ｂ）に示す通り、基台１０２の上面１０２ｃと同一若しくは低くなる（図中下方向に位置する）ように設定され、コロ軸１０６の脱落を防止する。
【００２２】
図５は、超音波モータが組み込まれた光学機器の鏡筒部を示す図である。
第１レンズ保持部材５０１は、第１のレンズ５０２を保持する。第３レンズ保持部材５０３は、第３のレンズ５０４を保持する．第３レンズ保持部材５０３の外周部は、筒状部５０３ａを有しており、先端部５０３ｂで第１レンズ保持部材５０１と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。また、筒状部５０３ａの内径部には、第２のレンズ５０６を保持する第２レンズ保持部材５０５が配置される。
【００２３】
第２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２レンズ保持部材５０５は、公知のガイドバー５０７と軸受け部５０５ａが相対摺動可能に嵌合しているので、第２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。第２レンズ保持部材５０５と保持部材１０５との連結は、例えば保持部材１０５に設けられた係合ピン１０５ｄと第２レンズ保持部材５０５に設けられた被係合部５０５ｂとの係合によってなされてもよいし、公知のラックと係合ピンによって連結を行ってもよい。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の振動型アクチュエータは、保持部材１０５と振動子１００が固定された基台１０２との連結をコロ軸１０６及び板バネ１０７を介して行う構成を有する。したがって、保持部材１０５に対して振動子１００及び基台１０２は加圧手段１２０による加圧方向に対しては転動作用により加圧力を安定させることが可能である。また、被駆動部材の移動方向に対しては、板バネ１０７の作用によりガタ無く保持されることで、例えば光学機器の合焦レンズ３０６を光軸方向に沿って精度良く駆動制御することができる。さらに、組立に際し、保持部材１０５と基台１０２とが分離し、コロ軸１０６が脱落する等、作業性を損なうことのないように仮組が出来る構造としたので、加圧力を安定させるとともに組立作業性に優れた超音波モータを実現することができる。以上、本実施形態の振動型アクチュエ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。
【符号の説明】
【００２５】
１００  振動子
１０２  基台
１０４  スライダー
１０５  保持部材
【図１】
2016213974.tif 000003
【図２】
2016213974.tif 000004
【図３】
2016213974.tif 000005
【図４】
2016213974.tif 000006
【図５】
2016213974.tif 000007