JP2022015596A - Vibration wave drive device and swivel device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動波駆動装置及びそれを用いた旋回装置に関するものである。 The present invention relates to a vibration wave driving device and a swivel device using the vibration wave driving device.
一般に、超音波モータ（振動波駆動装置）は、弾性体と、弾性体に固定される電気－機械エネルギー変換素子（圧電素子）と、を有する振動体と、弾性体と加圧接触する接触体と、振動体を支持する支持部材と、を有する。そして、圧電素子に形成された電極に交流電圧を印加することにより弾性体に発生する駆動振動（楕円運動）により、振動体と接触体とを相対的に移動させる。そして、それにより、振動体又は接触体を駆動する。 Generally, an ultrasonic motor (vibration wave drive device) is a vibrating body having an elastic body and an electric-mechanical energy conversion element (piezoelectric element) fixed to the elastic body, and a contact body in pressure contact with the elastic body. And a support member that supports the vibrating body. Then, the vibrating body and the contact body are relatively moved by the driving vibration (elliptical motion) generated in the elastic body by applying an AC voltage to the electrodes formed on the piezoelectric element. Then, it drives the vibrating body or the contact body.
特に、円環型（回動型）の振動波駆動装置は、円環状の弾性体を有する振動体を支持部材で支持し、駆動振動により、振動体と接触体とを相対的に回転移動させる。そして、それにより、振動体又は接触体を回転駆動する。 In particular, the annular type (rotating type) vibration wave drive device supports a vibrating body having an annular elastic body with a support member, and the vibrating body and the contact body are relatively rotationally moved by the driving vibration. .. Then, the vibrating body or the contact body is rotationally driven thereby.
回動型の振動波駆動装置は、カメラ（撮像装置）では、オートフォーカス機能やズーム機能を発揮するために、円環状の弾性体の内周側の中空部に位置するように構成されたフォーカスレンズやズームレンズを駆動する駆動源として用いられる。また、雲台装置（旋回装置）では、撮像装置をパン動作やチルト動作させる駆動源として用いられる。 In the camera (imaging device), the rotary vibration wave drive device is a focus configured to be located in the hollow portion on the inner peripheral side of the annular elastic body in order to exert the autofocus function and the zoom function. It is used as a drive source to drive a lens or zoom lens. Further, in the pan head device (swivel device), it is used as a drive source for panning or tilting the image pickup device.
例えば、特許文献１には、振動波駆動装置を、カメラユニット（撮像装置）をパン動作やチルト動作させる撮像装置（旋回装置）に適用する技術が記載されている。特許文献１では、ステーター（振動体）は、振動体を構成する弾性体に形成された複数の突起部の間（溝）に挿通された（介在する）回転防止部材（位置決め部材）により、振動体を支持するステーター固定部材（支持部材）に対して位置決めされている。一般的に、位置決め部材としては、樹脂製が用いられる。
For example,
しかし、特許文献１に記載された位置決め部材の構造では、位置決め部材以外の構成を適宜変更し、出力を向上させた場合に、位置決め部材にかかる最大応力に位置決め部材が耐えられなくなる虞があり、出力のさらなる向上が難しかった。
However, in the structure of the positioning member described in
そこで、本発明は、位置決め部材にかかる、単位出力当たりの最大応力（最大応力／単位出力）を低減した振動波駆動装置及びそれを有する旋回装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration wave driving device having a reduced maximum stress (maximum stress / unit output) per unit output applied to the positioning member and a swivel device having the same.
本発明の振動波駆動装置は、弾性体と、前記弾性体に固定される電気－機械エネルギー変換素子と、を有する振動体と、前記弾性体と接触する接触体と、前記弾性体と前記接触体とが接触するように、前記振動体又は前記接触体を第１の方向に加圧する加圧部材と、前記振動体を支持する支持部材と、前記支持部材に対して、前記弾性体を位置決めする位置決め部材と、を備え、前記振動体と前記接触体とを、第２の方向に相対的に移動させる振動波駆動装置であって、前記弾性体は、前記第１の方向に延び、前記第２の方向に並ぶ、前記接触体と接触する複数の突起部を有し、前記位置決め部材は、前記複数の突起部の間に介在する介在部と、前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向において前記弾性体の一方の側に位置し、前記介在部の一方の端部と接続する第１の基部と、前記第３の方向において、前記弾性体の他方の側に位置し、前記介在部の他方の端部と接続する第２の基部と、を有し、前記第１の基部は、前記支持部材に固定されていることを特徴とする。 The vibration wave drive device of the present invention has a vibrating body having an elastic body, an electric-mechanical energy conversion element fixed to the elastic body, a contact body in contact with the elastic body, and the elastic body in contact with the elastic body. Positioning the elastic body with respect to the vibrating body or the pressurizing member that pressurizes the contacting body in the first direction so as to come into contact with the body, the supporting member that supports the vibrating body, and the supporting member. A vibration wave driving device comprising a positioning member for moving the vibrating body and the contacting body relatively in a second direction, wherein the elastic body extends in the first direction and said. The positioning member has a plurality of protrusions arranged in a second direction and in contact with the contact body, and the positioning member includes an intervening portion interposed between the plurality of protrusions, the first direction, and the second. A first base located on one side of the elastic body in a third direction orthogonal to the direction and connected to one end of the intervening portion, and the other of the elastic body in the third direction. It has a second base located on the side and connected to the other end of the intervening portion, the first base being fixed to the support member.
本発明の旋回装置は、前記振動波駆動装置としての第１の振動波駆動装置及び第２の振動波駆動装置と、前記第１の振動波駆動装置及び前記第２の振動波駆動装置を保持する第１の保持部材と、前記第１の振動波駆動装置の接触体としての第１の接触体に連結する基台と、前記第２の振動波駆動装置の接触体としての第２の接触体に連結する、被旋回装置を保持するための第２の保持部材と、を有し、前記第１の保持部材は、前記第１の振動波駆動装置の弾性体としての第１の弾性体と前記第１の接触体とを、円環状の前記第１の弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動させることにより駆動され、前記第２の保持部材は、前記第２の振動波駆動装置の弾性体としての第２の弾性体と前記第２の接触体とを、円環状の前記第２の弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動させることにより駆動されることを特徴とする。 The swivel device of the present invention holds a first vibration wave drive device and a second vibration wave drive device as the vibration wave drive device, and the first vibration wave drive device and the second vibration wave drive device. A second contact between the first holding member and the base connected to the first contact body as the contact body of the first vibration wave drive device and the second contact body as the contact body of the second vibration wave drive device. It has a second holding member for holding the swivel device, which is connected to the body, and the first holding member is a first elastic body as an elastic body of the first vibration wave driving device. And the first contact body are driven by relatively rotationally moving around the center line of the annular first elastic body, and the second holding member is driven by the second vibration. The second elastic body as the elastic body of the wave drive device and the second contact body are driven by relatively rotationally moving around the center line of the annular second elastic body. It is characterized by that.
本発明によれば、位置決め部材にかかる、単位出力当たりの最大応力（最大応力／単位出力）を低減した振動波駆動装置及びそれを有する旋回装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration wave driving device having a reduced maximum stress (maximum stress / unit output) per unit output applied to a positioning member and a swivel device having the same.
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における、回動型の振動波駆動装置１００の断面図である。振動波駆動装置１００は、振動体１と、移動体４（接触体）と、加圧部材１３と、支持部材９と、位置決め部材８（「位置止め部材」ともいう）と、を主要な構成として有している。振動体１は、弾性体２と、弾性体２に貼り付けられる（固定される）電気－機械エネルギー変換素子としての圧電素子３と、を有している。
(Example 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary vibration
付勢部材１３（加圧部材）は、弾性体２と接触体４とが接触するように、振動体１を加圧する。加圧部材１３が振動体１を加圧する方向を、以下、「第１の方向」という。本実施例では、加圧部材１３は、振動体１を加圧する。しかし、加圧部材を、接触体４を加圧するように構成してもよい。
The urging member 13 (pressurizing member) pressurizes the vibrating
振動体駆動装置１００は、振動体１と接触体４とを、弾性体に発生する後述する駆動振動（楕円運動）により相対的に移動させる。振動体１と接触体４とを相対的に移動させる方向を、以下、「第２の方向」という。本実施例では、弾性体２は円環状なので、第２の方向は、振動体１と接触体４とを相対的に回転移動させる方向である。また、第１の方向及び第２の方向と直交する方向を、以下、「第３の方向」という。
The vibrating
円環状の弾性体２には、第１の方向に延び、第２の方向に並ぶ、接触体４と接触する複数の突起部２ａが形成されている。複数の突起部２ａは、複数の隙間２ｂ（溝）（図２参照）により隔てられている。弾性体２の、突起部２ａが形成された側と対向する側に、圧電素子３が貼り付けられている（固定されている）。
The annular
中心線Ｌ１は、円環状の弾性体２の中心線である。振動体１は、圧電素子３に形成された電極（不図示）に交流電圧を印加することにより弾性体に発生させた駆動振動（楕円運動）により、振動体１と接触体４とを、中心線Ｌ１を軸にして相対的に回転移動させる。
The center line L1 is the center line of the annular
支持部材９は、振動体１を支持している。位置決め部材８は、支持部材９に対して、弾性体２を位置決め（位置止め）している。
The
弾性体２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成されている。また、突起部２ａの先端面には、耐久性（耐摩耗性）を高めるための硬化処理として、窒化処理が施されている。
The
接触体４は、本体部４ａと接触部４ｂとを有している。本体部４ａと接触部４ｂとは、接着により結合されている。本体部４ａと接触部４ｂとは、溶接等により結合されてもよい。本実施例において、本体部４ａは、真鍮等の加工性に優れた金属材料で形成されている。また、接触部４ｂは、焼き入れ処理したステンレス鋼で形成されている。また、接触部４ｂは、バネ性を有する程度の厚みを有している。そのため、接触部４ｂは、振動体１に対して、安定した接触が可能となっている。
The
加圧部材１３としては、コイルバネを用いている。加圧部材１０としては、ウェーブワッシャや板バネ等を用いてもよい。加圧部材１３と振動体１との間には、複数の加圧部材１３の加圧力（付勢力）を均等に伝えるための、加圧受け部材１２及び加圧伝達部材１０を設けている。加圧伝達部材１０としては、フェルトを用いている。
A coil spring is used as the pressurizing
出力部７は、シャフト５と一体的に回転可能となるようにシャフト５に支持されている。出力部７と接触体４とは、ブチルゴムやシリコンゴム等のゴム部材６で接合されている。ゴム部材６の代わりに、接着やねじ締結等の手段で固定してもよい。
The
シャフト５は、支持部材９に対して、２つの回転軸受け１４を介して、相対的に回転移動可能に支持されている。２つの回転軸受け１４の外輪側は、スペーサ９ａにより位置決めされている。また、回転軸受け１４の内輪側は、支持部材９に対して、抜け防止部材１６で位置決めされている。また、本実施例では、回転軸受け１４として深溝玉軸受けを用いているが、滑り軸受やスラストベアリング等の別形態の軸受けを用いてもよい。
The
次に、位置決め部材８の構成について説明する。図２（ａ）は、本発明の実施例１における、位置決め部材８の支持部材９への取り付け方法を説明する斜視図である。図２（ｂ）は、本発明の実施例１における、位置決め部材８等の構成を説明する斜視図である。
Next, the configuration of the
図２（ａ）は、また、支持部材９の上に置かれた振動体１を位置決め部材８で保持するときの組み込み方法を示している。図２（ａ）に示すように、位置決め部材８は、振動体１の上部から、弾性体２の溝２ｂに介在部８ｃを通すように振動体１に被せ、ねじ１１ａで支持部材９のめねじ部９ｂに固定される。
FIG. 2A also shows an assembling method when the vibrating
図２（ｂ）は、また、位置決め部材８が支持部材９に取り付けられた状態を示す斜視図である。図２（ｂ）において、位置決め部材８には、振動体１の内周側に円環状の第１の基部８ａが設けられている。そして、複数の穴部８ｂにねじ１１ａを挿通して、第１の基部８ａが支持部材９のめねじ部９ｂに固定されている。
FIG. 2B is a perspective view showing a state in which the
本実施例では、ねじ１１ａを締結することにより、第１の基部８ａが支持部材９に固定されている。しかし、第１の基部８ａの支持部材９への固定は、ねじによる締結の他、接着やスナップピン等の手段で固定してもよい。その場合は、めねじ部９ｂの代わりに、接着用の溝を設けたり、スナップピン受けの穴を設けたりして固定する。
In this embodiment, the
そして、第１の基部８ａと第２の基部８ｄとが、複数の介在部８ｃの一方の端部と他方の端部とに接続している。介在部８ｃを弾性体２の溝２ｂを貫通（弾性体の複数の突起部２ａの間に介在）させることで、弾性体２の第２の方向への移動を抑制し、弾性体２を位置決めしている。本実施例では、第２の基部８ｄは、第２の方向に延びる円筒状（円環状）となっており、一部に突出部８ｅを設け、突出部８ｅに穴８ｆを設けている。この穴８ｆにねじ１１ｂを挿通して、第２の基部８ｄを支持部材９に固定している。第２の基部８ｄの支持部材９への固定は、ねじによる締結の他、接着やスナップピン等の手段で固定してもよい。
Then, the
図３は、本発明の実施例１における、位置決め部材８の介在部８ｃ付近の断面図である。図３の座標系は、振動波駆動装置の回転軸Ｌ１をｚ軸とする回転座標系である。図３において、一点鎖線で囲まれた領域が介在部８ｃに相当する。介在部８ｃは、２つの突起部２ａ（図２参照）の間に介在している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the intervening
介在部８ｃよりも、円環状の弾性体２の内周側（第３の方向において弾性体２の一方の側）に位置する部材が第１の基部８ａである。第１の基部８ａに、位置決め部材８を支持部材９に取り付ける（固定する）ための穴部８ｂが設けられている。そして、介在部８ｃよりも、円環状の弾性体２の外周側（第３の方向において弾性体２の他方の側）に位置する部材が第２の基部８ｄであり、第２の基部８ｄも支持部材９に固定されている。
The member located on the inner peripheral side (one side of the
すなわち、介在部８ｃは、第１の基部８ａと第２の基部８ｄとで支持される構造であり、いわゆる両持ち梁構造となっている。
That is, the intervening
次に、位置決め部材８から得られる効果について説明する。
Next, the effect obtained from the positioning
図４は、従来技術における、位置決め部材８００に荷重を加えたときの応力分布の解析結果を示す斜視図である。具体的には、図４は、従来技術における、位置決め部材８００に対して振動波駆動装置の駆動中に突起部２ａから加わる負荷を模擬した力を介在部８００ｃに加えたときの、解析による変形結果及び応力分布を示している。
FIG. 4 is a perspective view showing the analysis result of the stress distribution when a load is applied to the
図４（従来技術）の座標系は、振動波駆動装置の回転軸Ｌ１をｚ軸とする回転座標系である。また、図４は、変形の様子を分かりやすくするため、実物よりも変形量を拡大している。また、色が濃いところほど応力が高いことを示している。なお、座標系、変形量及び色については、図５（実施例１）、図７（実施例１の変形例）、図１０（実施例２）、図１２（実施例２の変形例）も、図４（従来技術）と同様である。 The coordinate system of FIG. 4 (conventional technique) is a rotating coordinate system having the rotating axis L1 of the vibration wave driving device as the z-axis. Further, in FIG. 4, the amount of deformation is enlarged as compared with the actual product in order to make it easier to understand the state of deformation. In addition, the darker the color, the higher the stress. Regarding the coordinate system, the amount of deformation, and the color, FIGS. 5 (Example 1), FIG. 7 (example of modification of Example 1), FIG. 10 (example 2), and FIG. 12 (example of modification of Example 2) are also shown. , FIG. 4 (conventional technique).
図４に示すように、振動波駆動装置の駆動中に負荷が加わると、介在部８００ｃは主に、根本付近（Ｓ）でθ方向（ｚ軸を軸とした回転方向）に曲げ変形している。そのため、根本付近（Ｓ）に応力が集中している。なお、解析結果の数値は解析条件で変化するため、実測値と異なる可能性がある。このことについては、図５（実施例１）、図７（実施例１の変形例）、図１０（実施例２）、図１２（実施例２の変形例）も、図４（従来技術）と同様である。
As shown in FIG. 4, when a load is applied while driving the vibration wave driving device, the intervening
図５は、本発明の実施例１における、位置決め部材８に荷重を加えたときの応力分布の解析結果を示す斜視図である。具体的には、図５は、本発明の本実施例１における、位置決め部材８に対して振動波駆動装置の駆動中に突起部２ａから加わる力を模擬した力を介在部８ｃに対して加えたときの、解析による変形結果及び応力分布を示している。
FIG. 5 is a perspective view showing the analysis result of the stress distribution when a load is applied to the
図５に示すように、振動波駆動装置の駆動中に負荷が加わると、介在部８ｃは主に、円環状の弾性体の内周側の根本付近（Ｓ１）、円環状の弾性体の外周側の根本付近（Ｓ２）及び介在部８ｃの中心部付近の３箇所でθ方向に曲げ変形している。以下、円環状の弾性体の内周側の根本を「第１の根本」、円環状の弾性体の外周側の根本を「第２の根本」ともいう。また、介在部８ｃの中心部付近がθ方向に凸状に曲げ変形している。そのため、介在部の第１の根本付近（Ｓ１）、及び、介在部の第２の根本付近（Ｓ２）に応力が分散している。
As shown in FIG. 5, when a load is applied while driving the vibration wave driving device, the intervening
このように、応力が１箇所に集中せず複数箇所に分散しているため、荷重条件が同じときに、介在部の根本付近にかかる応力を低減することができる。今回の解析結果では、図４の最大応力（Ｓにかかる応力）は約４５ＭＰａであった。これに対し、図５の最大応力（Ｓ１にかかる応力）は約１３ＭＰａであった。すなわち、本発明の実施例１（図５参照）においては、従来技術（図４参照）における最大応力の約２８％に、最大応力を低減することができたことになる。 In this way, since the stress is not concentrated in one place but dispersed in a plurality of places, it is possible to reduce the stress applied to the vicinity of the root of the intervening portion when the load conditions are the same. In this analysis result, the maximum stress (stress applied to S) in FIG. 4 was about 45 MPa. On the other hand, the maximum stress (stress applied to S1) in FIG. 5 was about 13 MPa. That is, in Example 1 (see FIG. 5) of the present invention, the maximum stress could be reduced to about 28% of the maximum stress in the prior art (see FIG. 4).
（実施例１の変形例１）
図６は、本発明の実施例１の変形例における、位置決め部材８０の支持部材９０への取り付け方法を説明する斜視図である。図６のように第２の基部が円環状であれば、従来技術（図４参照）のような、介在部の一方の端部のみに基部がある片持ち梁構造よりも、位置決め部材８１の介在部８１ｃにかかる最大応力を低減することができる。図６において、位置決め部材８０は振動体１の上部から、弾性体２の溝２ｂに介在部８０ｃを通すように振動体１に被せ、ねじ１１ａで支持部材９０のめねじ部９０ｂに固定される。
(
FIG. 6 is a perspective view illustrating a method of attaching the positioning
図７は、本発明の実施例１の変形例における、位置決め部材８０に荷重を加えたときの応力分布の解析結果を示す斜視図である。具体的には、図７は、本発明の実施例１の変形例における、位置決め部材８１に対して振動波駆動装置の駆動中に突起部２ａから加わる負荷を模擬した力を介在部８１ｃに加えたときの、解析による変形及び応力分布を示している。
FIG. 7 is a perspective view showing the analysis result of the stress distribution when a load is applied to the positioning
図７に示すように、振動波駆動装置の駆動中に負荷が加わると、介在部８１ｃは主に、第１の根本付近（Ｓ３）及び第２の根本付近（Ｓ４）の２箇所でθ方向に曲げ変形している。このとき、Ｓ３の応力が最も高くなっており、またＳ４にも応力が集中している。 As shown in FIG. 7, when a load is applied while the vibration wave driving device is being driven, the intervening portion 81c is mainly located near the first root (S3) and near the second root (S4) in the θ direction. It is bent and deformed. At this time, the stress of S3 is the highest, and the stress is also concentrated in S4.
また、第２の基部８０ｄが円環状であるため、介在部８０ｃがθ方向に曲げられるときに、第２の基部８０ｄが介在部８０ｃの変形を防止して変形量が抑えられる。すなわち、介在部８０ｃのθ方向への変形量は、介在部８００ｃ（図４参照）のθ方向への変形量よりも小さくなる。このため、従来技術のように、位置決め部材の介在部の基部が、円環状の弾性体の内周側にだけある場合よりも、第１の根本付近（Ｓ３）にかかる応力を低減することができる。今回の解析結果では、図４の最大応力（Ｓにかかる応力）は約４５ＭＰａであった。これに対し、図７の最大応力（Ｓ３にかかる応力）は約３７ＭＰａであった。すなわち、本発明の実施例１の変形例（図５参照）においては、従来技術（図４参照）における最大応力の約８１％に、最大応力に低減することができたことになる。
Further, since the
次に、位置決め部材８の材質について説明する。図８は、（ａ）は、本発明の実施例１及び実施例１の変形例における、樹脂ＲＥに混入した繊維ＦＩが配向されている方向を示す模式図である。（ｂ）は、従来技術における、樹脂ＲＥに混入した繊維ＦＩが配向されている方向を示す模式図である。
Next, the material of the
位置決め部材８は、弾性体２の第２の方向への移動を抑制し、弾性体２を位置決めする部材である。すなわち、振動波駆動装置の駆動中は位置決め部材８が振動体１に接触した状態となる。そのため、位置決め部材８が振動体１の振動を阻害しないことが必要である。そのためには、位置決め部材８の材質として適度に弾力があり振動を減衰させやすい材質であるポリカーボネートやポリアセタール等の樹脂が望ましい。
The positioning
しかしながら、ポリカーボネート等の樹脂材料単体では強度が不足してしまい振動波駆動装置を駆動させたときに発生したトルクに耐えられず破損するおそれがある。そこで繊維を混入させたグラスファイバー入りの強化樹脂を用いることが対策の一つとして考えられる。 However, the strength of a single resin material such as polycarbonate is insufficient, and the torque generated when the vibration wave drive device is driven cannot be withstood and may be damaged. Therefore, it is considered as one of the countermeasures to use a reinforced resin containing glass fiber mixed with fiber.
また、樹脂を用いることで金型を用いた射出成形による大量生産が可能となる。射出成形を行うとき、本実施例のように第１の基部８ａと第２の基部８ｄとを介在部８ｃで接続した構造とすることにより介在部８ｃを樹脂の射出経路とすることができる。そのため、特に強度が求められる介在部８ｃにおいて樹脂に混入した繊維の方向を揃えることができる。
Further, by using a resin, mass production by injection molding using a mold becomes possible. When injection molding is performed, the intervening
本実施例の形状に対し、従来技術（図８（ｂ）参照）のような、介在部の一方の端部のみに基部がある片持ち梁構造では、介在部が射出経路の終点になるため、繊維ＦＩの配向がばらついてしまう。 In contrast to the shape of this embodiment, in a cantilever structure having a base only at one end of the intervening portion as in the prior art (see FIG. 8B), the intervening portion becomes the end point of the injection path. , The orientation of the fiber FI varies.
しかし、本実施例（図８（ａ）参照）のような、介在部の両端に基部がある両持ち梁構造では、介在部が射出経路の終点にはならないため、繊維ＦＩが第３の方向を主たる方向として配向される。そのため、従来技術の片持ち梁構造よりも、本実施例の両持ち梁構造の方が、位置決め部材の強度が高くなる。 However, in the double-sided beam structure having bases at both ends of the intervening portion as in the present embodiment (see FIG. 8A), the intervening portion does not become the end point of the injection path, so that the fiber FI is in the third direction. Is oriented as the main direction. Therefore, the strength of the positioning member is higher in the double-sided beam structure of the present embodiment than in the cantilever structure of the prior art.
（実施例２）
図９（ａ）は、本発明の実施例２における、位置決め部材１７の支持部材９１への取り付け方法を説明する斜視図である。図９（ｂ）は、本発明の実施例２における、位置決め部材１７等の構成を説明する斜視図である。接触体や加圧部材の機構は実施例１と同じため、接触体や加圧部材の機構についての図示及び説明は省略する。
(Example 2)
FIG. 9A is a perspective view illustrating a method of attaching the positioning
実施例１との違いは、位置決め部材の形状である。図９（ａ）に示すように、位置決め部材１７は、振動体１の上部から、弾性体２の溝２ｂに介在部１７ｃを通すように振動体１に被せ、ねじ１１ａで支持部材９１のめねじ部９１ａに固定される。さらに、第２の基部１７ｄが支持部材９１の溝９１ｂに挿入されることにより、支持部材９１に固定される。実施例１では、位置決め部材８の第２の基部８ｃは、第２の方向に延びる円環状であるが、本実施例においては、第２の基部１７ｄ及び後述する第２の基部１８ｄは、複数の独立した形状（第１の方向に延びる柱状）となっている。
The difference from the first embodiment is the shape of the positioning member. As shown in FIG. 9A, the positioning
実施例１と同様、第１の基部１７ａの支持部材９１への固定は、ねじによる締結の他、スナップピンや接着等の手段を用いてもよい。そして、介在部１７ｃを弾性体２の溝２ｂに貫通（弾性体の複数の突起部２ａの間に介在）させることで、弾性体２の第２の方向への移動を抑制し、弾性体２を位置決めしている。このような形状とすることで位置決め部材の体積を減らせるため、材料にかかるコストを低減することができる。
Similar to the first embodiment, the
図１０は、本発明の実施例２における、位置決め部材１７に荷重を加えたときの応力分布の解析結果を示す斜視図である。具体的には、図１０は、本発明の本実施例２における、位置決め部材１７に対して振動波駆動装置の駆動中に突起部２ａから加わる力を模擬した力を介在部１７ｃに対して加えたときの、解析による変形結果及び応力分布を示している。
FIG. 10 is a perspective view showing the analysis result of the stress distribution when a load is applied to the positioning
図１０に示すように、振動波駆動装置の駆動中に負荷が加わると、介在部１７ｃは主に、第１の根本付近（Ｓ５）及び第２の基部の根本付近（Ｓ６）の２箇所でθ方向に曲げ変形している。このとき、Ｓ５の応力が最も高くなっており、またＳ６にも応力が集中している。このように、応力が１箇所に集中せず複数箇所に分散しているため、荷重条件が同じときに、介在部の根本付近にかかる応力を低減することができる。また、第１の基部１７ａ及び第２の基部１７ｄが支持部材９１に固定されているため、第２の基部１７ｄで介在部１７ｃの変形が抑えられている。
As shown in FIG. 10, when a load is applied while driving the vibration wave driving device, the intervening
これにより、介在部の変形が、従来技術（図４参照）のときよりも小さくなる。このため、従来技術よりも根本付近（Ｓ５）の応力が緩和される。今回の解析結果では、図４の最大応力（Ｓにかかる応力）は約４５ＭＰａであった。これに対し、図１０の最大応力（Ｓ５にかかる応力）は約３２ＭＰａであった。すなわち、本発明の実施例２においては、従来技術（図４参照）における最大応力の約７１％に、最大応力を低減することができたことになる。 As a result, the deformation of the intervening portion becomes smaller than that in the conventional technique (see FIG. 4). Therefore, the stress near the root (S5) is relaxed as compared with the prior art. In this analysis result, the maximum stress (stress applied to S) in FIG. 4 was about 45 MPa. On the other hand, the maximum stress (stress applied to S5) in FIG. 10 was about 32 MPa. That is, in the second embodiment of the present invention, the maximum stress could be reduced to about 71% of the maximum stress in the prior art (see FIG. 4).
（実施例２の変形例）
図１１（ａ）は、本発明の実施例２の変形例における、位置決め部材１８の支持部材９２への取り付け方法を説明する斜視図である。図１１（ｂ）は、本発明の実施例１における、位置決め部材１８等の構成を説明する斜視図である。
(Modified example of Example 2)
FIG. 11A is a perspective view illustrating a method of attaching the positioning
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、位置決め部材１８の第２の基部１８ｄを介在部１８ｃより太く（大きく）することにより、介在部１８ｂにかかる応力を、図７の介在部１７ｃにかかる応力よりも小さくすることができる。なお、位置決め部材１８の支持部材９２への固定方法は、位置決め部材１７を支持部材９１へ固定する方法と同様である。つまり、図１１（ａ）に示すように、位置決め部材１８は、振動体１の上部から、弾性体２の溝２ｂに介在部１８ｃを通すように振動体１に被せ、ねじ１１ａで支持部材９１のめねじ部９２ａに固定される。さらに、第２の基部１８ｄが支持部材９２の溝９２ｂに挿入されることにより、支持部材９２に固定される。
As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), by making the
本実施例では第２の基部１８ｄの周方向の幅（第２の方向の幅）が介在部１８ｃの周方向の幅（第２の方向の幅）の３倍としている。しかし、第２の基部１８ｄの周方向の幅（第２の方向の幅）が介在部１８ｃの周方向の幅（第２の方向の幅）より太ければ（大きければ）、比率はどのくらいであっても構わない。
In this embodiment, the circumferential width (width in the second direction) of the
図１２は、本発明の実施例２の変形例における、位置決め部材１８に荷重を加えたときの応力分布の解析結果を示す斜視図である。具体的には、図１２は、本発明の本実施例２の変形例における、位置決め部材１８に対して振動波駆動装置の駆動中に突起部２ａから加わる力を模擬した力を介在部１８ｃに対して加えたときの、解析による変形結果及び応力分布を示している。
FIG. 12 is a perspective view showing the analysis result of the stress distribution when a load is applied to the positioning
図１２に示すように、振動波駆動装置の駆動中に負荷が加わると、介在部１８ｃは主に、第１の根本付近（Ｓ７）、第２の根本付近及び介在部１８ｃの中心部付近の３箇所でθ方向に曲げ変形している。また、介在部１８ｃの中心部付近がθ方向に凸状に曲げ変形している。このとき、Ｓ７の応力が最も高くなっており、また他の部分にも応力が集中している。このように、応力が１箇所に集中せず複数箇所に分散しているため、荷重条件が同じときに、介在部の根本付近にかかる応力を低減することができる。また、第１の基部１８ａ及び第２の基部１８ｄが支持部材９２に固定されているため、第２の基部１８ｄで介在部１８ｃの変形が抑えられている。
As shown in FIG. 12, when a load is applied while driving the vibration wave driving device, the intervening
これにより、介在部の変形が、従来技術（図４参照）のときよりも小さくなる。このため、従来技術よりも根本付近（Ｓ７）の応力が緩和される。今回の解析結果では、図４の最大応力（Ｓにかかる応力）は約４５ＭＰａであった。これに対し、図１２の最大応力（Ｓ７にかかる応力）は約２２ＭＰａであった。すなわち、本発明の実施例２の変形例においては、従来技術（図４参照）における最大応力の約４７％に、最大応力に低減することができたことになる。 As a result, the deformation of the intervening portion becomes smaller than that in the conventional technique (see FIG. 4). Therefore, the stress near the root (S7) is relaxed as compared with the prior art. In this analysis result, the maximum stress (stress applied to S) in FIG. 4 was about 45 MPa. On the other hand, the maximum stress (stress applied to S7) in FIG. 12 was about 22 MPa. That is, in the modified example of Example 2 of the present invention, the maximum stress could be reduced to about 47% of the maximum stress in the prior art (see FIG. 4).
（実施例３）
図１３（ａ）は、本発明の実施例３における、位置決め部材１９の支持部材９３への取り付け方法を説明する斜視図である。図１３（ｂ）は、本発明の実施例３における、位置決め部材１９等の構成を説明する斜視図である。接触体や加圧部材の機構は実施例１と同じため、接触体や加圧部材の機構についての図示及び説明は省略する。
(Example 3)
FIG. 13A is a perspective view illustrating a method of attaching the positioning
実施例１，２との違いは、位置決め部材の形状である。図１３（ａ）に示すように、位置決め部材１９は、振動体１の上部から、弾性体２の溝２ｂに介在部１９ｃを通すように振動体１に被せ、ねじ１１ａで支持部材９３のめねじ部９３ａに固定される。さらに、第２の基部１９ｄが支持部材９３の溝９３ｂに挿入されることにより、支持部材９３に固定される。実施例２では、位置決め部材１７の第１の基部１７ａは、第２の方向に延びる円環状であるが、本実施例においては、位置決め部材１９の第１の基部１９ａは、扇状（第２の方向に延びる円環の一部形状）となっている。
The difference from the first and second embodiments is the shape of the positioning member. As shown in FIG. 13A, the positioning
実施例１と同様、固定手段は、ねじによる締結の他、スナップピンや接着等の手段を用いてもよい。そして、介在部１９ｃを弾性体２の溝２ｂに貫通（弾性体の複数の突起部２ａの間に介在）させることで、第２の方向への移動を抑制している。このような形状とすることで、位置決め部材の体積を減らせるため、材料にかかるコストを低減することができる。
As in the first embodiment, as the fixing means, a means such as a snap pin or an adhesive may be used in addition to the fastening with screws. Then, by penetrating the intervening
なお、このときの位置決め部材１９の応力分布は、介在部１９ｃ、第２の基部１９ｄの形状が、実施例２の介在部１７ｃ、第２の基部１７ｄの形状が同じであれば等しくなると予想されるため、位置決め部材１９の応力分布についての説明は省略する。また、第２の基部１９ｄの周方向の幅（第２の方向の幅）を、介在部１９ｃの周方向の幅（第２の方向の幅）より太く（大きく）してもよい。
The stress distribution of the positioning
図１４は、本発明の実施例１～３及び従来技術における、弾性体と接触体とが相対的に移動するときに位置決め部材にかかる最大応力の比率を示したグラフである。具体的には、図１４は、従来技術における位置決め部材にかかる最大応力を１としたときの、本発明の実施例１～３における最大往応力の比率を表しており、値が小さいほど最大応力低減効果が大きいことを表している。 FIG. 14 is a graph showing the ratio of the maximum stress applied to the positioning member when the elastic body and the contact body move relatively in the first to third embodiments of the present invention and the prior art. Specifically, FIG. 14 shows the ratio of the maximum forward stress in Examples 1 to 3 of the present invention when the maximum stress applied to the positioning member in the prior art is 1, and the smaller the value, the maximum stress. It shows that the reduction effect is large.
図１４に示したように、本発明の実施例１のように、第１の基部及び第２の基部が共に円環状であり、第１の基部及び第２の基部を共に支持部材に固定したときが、最も最大応力の比率が小さい。 As shown in FIG. 14, as in the first embodiment of the present invention, both the first base and the second base are annular, and both the first base and the second base are fixed to the support member. Sometimes the ratio of maximum stress is the smallest.
また、本発明の実施例１の変形例と本発明の実施例２とは、最大応力の比率の差は小さい。本発明の実施例１の変形例は、第１の基部及び第２の基部が共に円環状であり、第１の基部のみを固定したときである。本発明の実施例２は、第１の基部と第２の基部のうち、第１の基部のみが円環状であり、第２の基部の周方向の幅（第２の方向の幅）が介在部のそれと変わらないときである。 Further, the difference in the ratio of the maximum stress is small between the modified example of the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention. A modification of Example 1 of the present invention is when the first base and the second base are both annular and only the first base is fixed. In Example 2 of the present invention, of the first base and the second base, only the first base is annular, and the width in the circumferential direction (width in the second direction) of the second base is interposed. It's the same time as that of the club.
また、本発明の実施例２より本発明の実施例２の変形例の方が、最大応力の比率が小さい。このことから、本発明の実施例２の変形例のように、第２の基部の周方向の幅（第２の方向の幅）が介在部のそれより大きい（太い）方が、最大応力を低減する効果が高いことを示している。 Further, the ratio of the maximum stress is smaller in the modified example of the second embodiment of the present invention than in the second embodiment of the present invention. From this, as in the modified example of the second embodiment of the present invention, the one in which the width in the circumferential direction (width in the second direction) of the second base is larger (thicker) than that of the intervening portion causes the maximum stress. It shows that the effect of reduction is high.
実施例１～３では、本発明を、回動型の振動波駆動装置に適用した場合について説明したが、本発明の技術思想は、回動型の振動波駆動装置のみならず、直動型の振動波駆動装置にも適用可能である。 In Examples 1 to 3, the case where the present invention is applied to the rotary vibration wave drive device has been described, but the technical idea of the present invention is not only the rotary vibration wave drive device but also the linear motion type. It can also be applied to the vibration wave drive device of.
直動型の振動波駆動装置においては、弾性体は直線状であり、第２の方向は、弾性体と接触体とが、相対的に直線移動する方向である。 In the linear motion type vibration wave driving device, the elastic body is linear, and the second direction is the direction in which the elastic body and the contact body move relatively linearly.
（実施例４）
振動波駆動装置を複数備える装置の一例として、雲台装置２００（旋回装置）の構成について説明する。図１５は、（ａ）本発明の実施例５における、振動波駆動装置２７０，２８０を有する旋回装置２００を説明する正面図である。（ｂ）は、本発明の実施例５における、振動波駆動装置２７０，２８０を有する旋回装置２００を搭載する側面図である。
(Example 4)
As an example of a device including a plurality of vibration wave drive devices, a configuration of a pan head device 200 (swivel device) will be described. FIG. 15 is a front view illustrating (a) a
旋回装置２００は、振動波駆動装置２７０，２８０（第１の振動波駆動装置、第２の振動波駆動装置）、ヘッド部２１０（第１の保持部材）と、ベース部２２０（基台）と、Ｌアングル２３０（第２の保持部材）と、を主要な構成として有している。第１の振動波駆動装置２７０は、パン駆動用の振動波駆動装置であり、第２の振動波駆動装置２８０は、チルト駆動用の振動波駆動装置である。
The
第１の保持部材２１０は、第１の振動波駆動装置２７０、第２の振動波駆動装置を保持している。
The
基台２２０は、第１の振動波駆動装置２７０の接触体としての第１の接触体に、第１の振動波駆動装置２７０の出力部としての第１の出力部を介して、連結している。また、被旋回装置２４０を保持するための第２の保持部材２３０は、第２の振動波駆動装置２８０の接触体としての第２の接触体に、第２の振動波駆動装置２８０の出力部としての第２の出力部を介して、連結している。
The
第１の保持部材２１０は、第１の振動波駆動装置２７０の弾性体としての第１の弾性体と第１の接触体とが、円環状の第１の弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動することにより駆動される。また、第２の保持部材２３０は、第２の振動波駆動装置２８０の弾性体としての第２の弾性体と第２の接触体とが、円環状の第２の弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動することにより駆動される。
In the first holding
つまり、第１の振動波駆動装置２７０の出力部は、基台２２０と連結しており、第１の振動波駆動装置２７０の回転駆動により、第１の保持部材２１０を基台２２０に対して相対的に回転移動（パン駆動）させる。また、第２の振動波駆動装置２８０の出力部は、第２の保持部材２３０と連結しており、第２の振動波駆動装置２８０の回転駆動により、第２の保持部材２３０を第１の保持部材２１０に対して相対的に回転移動（チルト駆動）させる。
That is, the output unit of the first vibration
被旋回装置２４０としては、動画や静止画の撮影用カメラとしての撮像装置２４０を有する。旋回装置２００により、撮影を行いながら、第１の振動波駆動装置２７０、第２の振動波駆動装置２８０の駆動により、パン動作及びチルト動作が可能となっている。被旋回装置２４０としては、撮像装置以外の装置を有してもよい。このように、振動波駆動装置を雲台装置（旋回装置）の駆動源として用いることができる。
The
１ 振動体
２ 弾性体
２ａ 突起部
２ｂ 隙間（溝）
３ 電気－機械エネルギー変換素子
４ 移動体（接触体）
８，１７，１８，１９，８０ 位置決め部材
８ａ 第１の基部
８ｃ 介在部
８ｄ 第２の基部
９，９０，９１，９２，９３ 支持部材
１３ 加圧部材
１００，２７０，２８０ 振動波駆動装置
1 Vibrating
3 Electrical-mechanical
8,17,18,19,80
Claims (13)
前記弾性体と接触する接触体と、
前記弾性体と前記接触体とが接触するように、前記振動体又は前記接触体を第１の方向に加圧する加圧部材と、
前記振動体を支持する支持部材と、
前記支持部材に対して、前記弾性体を位置決めする位置決め部材と、を備え、
前記振動体と前記接触体とを、第２の方向に相対的に移動させる振動波駆動装置であって、
前記弾性体は、前記第１の方向に延び、前記第２の方向に並ぶ、前記接触体と接触する複数の突起部を有し、
前記位置決め部材は、
前記複数の突起部の間に介在する介在部と、
前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向において前記弾性体の一方の側に位置し、前記介在部の一方の端部と接続する第１の基部と、
前記第３の方向において、前記弾性体の他方の側に位置し、前記介在部の他方の端部と接続する第２の基部と、を有し、
前記第１の基部は、前記支持部材に固定されていることを特徴とする振動波駆動装置。 A vibrating body having an elastic body and an electric-mechanical energy conversion element fixed to the elastic body,
With the contact body in contact with the elastic body,
A pressure member that pressurizes the vibrating body or the contact body in the first direction so that the elastic body and the contact body come into contact with each other.
A support member that supports the vibrating body and
A positioning member for positioning the elastic body with respect to the support member is provided.
A vibration wave driving device that relatively moves the vibrating body and the contacting body in a second direction.
The elastic body has a plurality of protrusions that extend in the first direction and line up in the second direction and come into contact with the contact body.
The positioning member is
An intervening portion between the plurality of protrusions and an intervening portion.
A first base located on one side of the elastic body in the first direction and a third direction orthogonal to the second direction and connected to one end of the intervening portion.
In the third direction, it has a second base located on the other side of the elastic body and connected to the other end of the intervening portion.
The first base is a vibration wave driving device, characterized in that it is fixed to the support member.
前記第２の方向は、前記振動体と前記接触体とを、円環状の前記弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動させる方向であり、
前記一方の側は、円環状の前記弾性体の内周側であり、
前記他方の側は、円環状の前記弾性体の外周側であることを特徴とする請求項１に記載の振動波駆動装置。 The elastic body is annular and has an annular shape.
The second direction is a direction in which the vibrating body and the contact body are relatively rotationally moved about the center line of the annular elastic body.
One side thereof is the inner peripheral side of the elastic body in an annular shape.
The vibration wave driving device according to claim 1, wherein the other side is an outer peripheral side of the elastic body in an annular shape.
前記第２の方向は、前記弾性体と前記接触体とが、相対的に直線移動する方向であることを特徴とする請求項１に記載の振動波駆動装置。 The elastic body is linear and has a linear shape.
The vibration wave driving device according to claim 1, wherein the second direction is a direction in which the elastic body and the contact body move relatively linearly.
前記第１の振動波駆動装置及び前記第２の振動波駆動装置を保持する第１の保持部材と、
前記第１の振動波駆動装置の接触体としての第１の接触体に連結する基台と、
前記第２の振動波駆動装置の接触体としての第２の接触体に連結する、被旋回装置を保持するための第２の保持部材と、を有し、
前記第１の保持部材は、前記第１の振動波駆動装置の弾性体としての第１の弾性体と前記第１の接触体とを、円環状の前記第１の弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動させることにより駆動され、
前記第２の保持部材は、前記第２の振動波駆動装置の弾性体としての第２の弾性体と前記第２の接触体とを、円環状の前記第２の弾性体の中心線を軸にして相対的に回転移動させることにより駆動されることを特徴とする旋回装置。 The first vibration wave driving device and the second vibration wave driving device as the vibration wave driving device according to any one of claims 2 to 8.
A first holding member for holding the first vibration wave driving device and the second vibration wave driving device, and
A base connected to the first contact body as the contact body of the first vibration wave driving device, and
It has a second holding member for holding the swiveled device, which is connected to the second contact body as the contact body of the second vibration wave driving device.
The first holding member has a first elastic body as an elastic body of the first vibration wave driving device and the first contact body about an annular center line of the first elastic body. It is driven by relatively rotating and moving,
The second holding member has a second elastic body as an elastic body of the second vibration wave driving device and the second contact body about an annular center line of the second elastic body. A swivel device characterized in that it is driven by relatively rotating and moving.
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