JP2022135551A - 駆動装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動子と摩擦部材の接触状態が良好で、安定したモータ特性を得ることができる駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】 駆動装置は、振動子との接触面を有し前記振動子と相対的に回転移動する摩擦部材を、前記振動子を保持する保持部材に対して、回転ガイドする第１ボール軸受け及び第２ボール軸受けは、それぞれ内輪と外輪とボールとを有し、前記内輪と前記ボールの接触点を第１接触点、前記外輪と前記ボールの接触点を第２接触点としたときに、前記振動子を前記接触面に押圧する押圧の方向において、前記第１ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点と、前記第２ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点の間に前記接触面が配置されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、振動波モータを備えた駆動装置及び撮像装置に関する。

従来、振動波モータは、高周波電圧の印加により周期的に振動する振動子を摩擦部材に加圧し摩擦接触させることで駆動している。この振動子を１つ使用して円環状の摩擦部材を回転移動させる方法として、固定部と回転部材にそれぞれＶ溝を円周状に設け、固定部Ｖ溝と回転部材Ｖ溝の間に転動ボールを挟持して転動タイプの回転ガイドを行う方式が特許文献１に開示されている。

特開２００６―１５８０５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された固定部と回転部材にそれぞれＶ溝を設ける構成では、固定部Ｖ溝における回転半径と回転部材Ｖ溝における回転半径を、製造誤差により完全に一致させることができなかった。Ｖ溝同士の回転半径が異なると、転動ボールが固定部Ｖ溝と回転部材Ｖ溝の間に収まりきらず、回転部材の位置が決まらないために、回転部材ががたつき、振動子と摩擦部材の接触状態が不安定になり、振動波モータの特性が安定しないという課題があった。

そこで、本発明は、振動子と摩擦部材の接触状態が良好で、安定したモータ特性を得ることができる駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかる駆動装置は、振動子と、前記振動子との接触面を有し、前記振動子と相対的に回転移動する摩擦部材と、前記振動子を前記接触面に押圧する押圧手段と、前記振動子を保持する保持部材と、前記摩擦部材を前記保持部材に対して回転ガイドする第１ボール軸受け及び第２ボール軸受けと、前記振動子と前記摩擦部材の相対移動に伴って移動し、駆動対象部材と接続されている移動部材と、を備え、前記第１ボール軸受けと前記第２ボール軸受けは、それぞれ内輪と外輪とボールとを有し、前記内輪と前記ボールの接触点を第１接触点、前記外輪と前記ボールの接触点を第２接触点としたときに、前記押圧の方向において、前記第１ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点と、前記第２ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点の間に前記接触面が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、振動子と摩擦部材の接触状態が良好で、安定したモータ特性を得ることができる駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態にかかる駆動装置を有する撮像装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態にかかる振動子の駆動原理を説明する図である。 本発明の実施形態にかかる駆動装置の構成と効果を説明する図である。 本発明の実施形態にかかる振動伝播経路を説明する図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１から図４において、回転部材８の回転軸方向をＹ軸、振動子２が回転部材８の回転軸８ａからオフセットしている方向をＸ軸、Ｘ軸とＹ軸に直交する方向をＺ軸と定義する。

図１は、本発明の実施形態にかかる駆動装置を有する撮像装置の構成を示している。

図１において、撮像装置１には、保持部材４と、保持部材４に対してＹ軸周りに回転する回転部材８が備わっている。回転部材８の回転軸８ａはＹ軸と一致する。回転部材８はカメラ部９を備える。図１では、カメラ部９は＋Ｚ方向に向いている。撮像装置１は保持部材４に対して回転軸８ａ回りに回転部材８を回転させることで、カメラ部９の向きをＹ軸周りに略３６０°回転させることが可能な構成となっている。

摩擦部材３は中央に丸穴の開いた円環形状をしている。摩擦部材３の振動を減衰させる減衰部材５はブチルゴムで構成される。減衰部材５は回転部材８のスラスト面８ｂと摩擦部材３との間で面接触した状態で挟み込まれている。これにより、摩擦部材８が振動すると、減衰部材５は圧縮変形させられ、ブチルゴムの粘性の働きで摩擦部材３の振動が減衰させられる。摩擦部材３と減衰部材５と回転部材８は一体的に回転軸８ａ回りに回転する。摩擦部材３は接触面３ａを有し、振動子２の接触部１１ｃと接触している。

振動子２の接触部１１ｃの反対面側には押圧手段６が配置されている。押圧手段６は圧縮バネで構成される。押圧手段６の－Ｙ方向端は保持部材４に固定され、＋Ｙ方向端は振動子２の－Ｙ方向の面を押圧することで、振動子２を＋Ｙ方向に付勢する。この付勢力により、摩擦部材３の接触面３ａに振動子２の接触部１１ｃを付勢する。

ボール軸受け１３とボール軸受け１４は押圧手段６の加圧方向であるＹ方向に並んでいる。ボール軸受け１３とボール軸受け１４は摩擦部材３を保持部材４に対して回転ガイドする機能を果たしている。ボール軸受け１３は、保持部材４のラジアル面４ａに保持される内輪１３ａ、回転部材８のラジアル面８ｃに保持される外輪１３ｃ、そして内輪１３ａと外輪１３ｃの間に挟持されるボール１３ｂから構成される。同様にボール軸受け１４は、保持部材４のラジアル面４ａに保持される内輪１４ａ、回転部材８のラジアル面８ｃに保持される外輪１４ｃ、そして内輪１４ａと外輪１４ｃの間に挟持されるボール１４ｂから構成される。

スペーサ１５は保持部材４のラジアル面４ａに保持されるとともに、内輪１３ａと内輪１４ａに挟持される。ボール軸受け１３とボール軸受け１４は、スペーサ１５を介して、内輪１３ａと内輪１４ａでのみスラスト方向に接触している。またスペーサ１５は、ボール１３ｂ、ボール１４ｂ、外輪１３ｃ、外輪１４ｃのいずれにも触れない。

与圧手段１６は回転部材８のラジアル面８ｃに設けられたネジ部と係合することで、回転軸８ａのラジアル方向の位置は固定したままＹ方向位置は調整可能に構成されている。与圧手段１６は、内輪１３ａ及びボール１３ｂには触れることなく、外輪１３ｃでのみボール軸受け１３と接触している。さらに外輪１４ｃはラジアル面８ｃの－Ｙ方向端に設けられた規制部８ｄと当接して－Ｙ方向への移動を規制される。このような構成をとることで、与圧手段１６と規制部８ｄとの間で、外輪１３ｃ、ボール１３ｂ、内輪１３ａ、スペーサ１５、内輪１４ａ、ボール１４ｂ、外輪１４ｃを挟み込むことで、ボール軸受け１３及びボール軸受け１４のスラスト方向及びラジアル方向のガタを取る。

このように、ボール軸受け１３やボール軸受け１４の転動負荷が大きくなり過ぎない範囲で与圧手段１６を－Ｙ方向に微小移動してガタ取り調整を行う。これにより、ボール軸受け１３及びボール軸受け１４の転動負荷を低く保ったまま、スラスト方向及びラジアル方向のガタ取りを行うことができる。

なお、振動子２、摩擦部材３、減衰部材５、押圧手段６、ボール軸受け１３、ボール軸受け１４、与圧手段１６、回転部材８、保持部材４により振動波モータ１７が構成されている。

回転軸８ａのラジアル方向において、ボール軸受け１３とボール軸受け１４は、円環形状の摩擦部材３の内側に配置される。また、回転軸８ａのスラスト方向において、ボール軸受け１３とボール軸受け１４は、摩擦部材３と振動子２と押圧手段６とオーバーラップして配置される。これにより、ボール軸受け１３とボール軸受け１４が、摩擦部材３と振動子２と押圧手段６とＸ方向に積層して配置され、振動波モータ１７がＹ方向に大型化してしまうのを防いでいる。これにより振動波モータ１７の小型化を実現できる。

次に、振動波モータの振動子２の振動モードについて、図２（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、振動子２の振動モードを示す模式図である。図２（ｃ）は、楕円運動ＥＭをする突起部１１ａの模式図である。

振動子２は、圧電素子１２と振動板１１を接着剤等で貼り合わせて一体化したものである。圧電素子１２に電圧を印加すると圧電素子１２は伸縮する一方、振動板１１は伸縮しにくい。これにより圧電素子１２と振動板１１が張り合わされた振動子２には曲げ変形が生じる。よって、圧電素子１２に高周波交流電圧を印加すると、振動子２に高周波の曲げ振動モードを発生させることができる。

振動子２の振動モードは、第１の振動と第２の振動とを含む複合的な振動である。第１の振動は、図２（ａ）に示すように、振動子２の突起部１１ａに、矢印で示す往復運動Ｍ１を発生させ、主に接触面３ａの接線方向に突起部１１ａを変位させる振動である。第１の振動では節Ｎ１が複数生じる。振動子２においては、破線で示された３つの節Ｎ１が存在し、振動子２の長手方向の両端側にある節Ｎ１が突起部１１ａの近傍に位置する。

第２の振動は、図２（ｂ）に示すように、突起部１１ａに、矢印で示す往復運動Ｍ２を発生させ、主に接触面３ａと接触離間させる方向に突起部１１ａを変位させる振動である。第２の振動では節Ｎ２が複数生じる。振動子２においては、破線で示された２つの節Ｎ２が存在する。

第１の振動と第２の振動とを同一の周波数で発生させることで、突起部１１ａにおける接触面３ａとの接触部１１ｃ（図１、図２（ｃ））に楕円運動ＥＭを発生させることができる。振動子２においては、駆動力をより大きく発生させるために接触部１１ｃを複数（２個）設けているが、複数設けることは必須でない。

次に、図３を用いて、振動子２と摩擦部材３の接触状態が良好であることを説明する。図３は撮像装置１を＋Ｚ方向から見た図である。

与圧手段１６により、ボール軸受け１３とボール軸受け１４のスラスト方向及びラジアル方向のガタ取り調整を行う。ただし、ボール１３ｂが内輪１３ａと外輪１３ｃの間で転動できるようにするため、ガタ取り調整後も内輪１３ａとボール１３ｂと外輪１３ｃの間には微小な隙間は残ることになる。同様にボール１４ｂと内輪１４ａと外輪１４ｃの間にも微小な隙間は残ることになる。

ボール軸受け１３について、内輪１３ａとボール１３ｂの接触点を１３ｄ、ボール１３ｂと外輪１３ｃの接触点を１３ｅ、接触点１３ｄと接触点１３ｅを結ぶ接触線を１３ｆとする。与圧手段１６によるガタ取り後でも、ボール１３ｂは内輪１３ａに対して、接触線１３ｆと直交する１３ｇの方向には微小にずれることができる。同様に、外輪１３ｃはボール１３ｂに対して、接触線１３ｆと直交する１３ｈの方向には微小にずれることができる。

ボール軸受け１４について、内輪１４ａとボール１４ｂの接触点を１４ｄ、ボール１４ｂと外輪１４ｃの接触点を１４ｅ、接触点１４ｄと接触点１４ｅを結ぶ接触線を１４ｆとする。与圧手段１６によるガタ取り後でも、ボール１４ｂは内輪１４ａに対して、接触線１４ｆと直交する１４ｇの方向には微小にずれることができる。同様に、外輪１４ｃはボール１４ｂに対して、接触線１４ｆと直交する１４ｈの方向には微小にずれることができる。

ボール軸受け１３とボール軸受け１４はＹ方向に並んでいるため、ボール軸受け１３とボール軸受け１４の中間位置を１８とすると、ボール１３ｂと外輪１３ｃは内輪１３ａに対して、中間位置１８を回転中心としてＺ軸回りに微小回転できる。同様にボール１４ｂと外輪１４ｃは内輪１４ａに対して、中間位置１８を回転中心としてＺ軸回りに微小回転できる。

回転部材８は、ボール軸受け１３とボール軸受け１４を介して保持部材４に保持されているため、回転部材８は保持部材４に対して、中間位置１８を回転中心としてＺ軸回りに微小回転できる。摩擦部材３は減衰部材５を介して回転部材８に保持されるため、摩擦部材３と回転部材８は一体的に動く。そのため、与圧手段１６によるボール軸受け１３とボール軸受け１４のガタ取り調整後でも、摩擦部材３は中間位置１８を回転中心としてＺ軸回りに微小に回転できる。

本実施形態の振動波モータ１７では、押圧手段６の押圧方向であるＹ方向において、ボール軸受け１３の接触点１３ｄ及び接触点１３ｅと、ボール軸受け１４の接触点１４ｄ及び１４ｅの間に、接触面３ａを配置する。これによりＹ方向において、中間位置１８と接触面３ａが近接する。これにより、摩擦部材３は中間位置１８を回転中心としてＺ軸回りに回転するため、接触面３ａのずれる方向３ｃはＹ軸の方向とほぼ一致する。そのため接触面３ａは回転軸８ａのラジアル方向にはほとんどずれない。これにより、振動子２がＺ軸回りに倒れにくくできる。

仮に、振動子２がＺ軸回りに倒れたとすると、振動子２の接触部１１ｃと摩擦部材３の接触面３ａの接触状態が不安定になり、振動波モータの特性が不安定になってしまう。そこで本実施形態の振動波モータ１７では、押圧手段６の押圧方向であるＹ方向において、ボール軸受け１３の接触点１３ｄ及び接触点１３ｅと、ボール軸受け１４の接触点１４ｄ及び１４ｅの間に接触面３ａを配置することで、振動子２と摩擦部材３の良好な接触状態を保つことが可能となり、安定したモータ特性を実現している。

次に、図４を用いて、本実施形態の構成では、振動子２の振動が、ボール軸受け１３やボール軸受け１４に伝わりにくいことを説明する。

摩擦部材３は、振動子２と接触部１１ｃで直接触れているため、摩擦部材３は振動子２によって振動させられる。その振動がボール軸受け１３やボール軸受け１４に伝わると、ボール１３ｂやボール１４ｂがガタついて騒音が発生してしまう恐れがある。

そこで、本実施形態の振動波モータでは、回転部材８が回転軸８ａのスラスト方向の面８ｂで減衰部材５を介して摩擦部材を保持する構成としている。減衰部材５は、振動減衰性の高いブチルゴムからなる。減衰部材５を摩擦部材３と回転部材８の間に挟持することで、摩擦部材３の振動によって減衰部材５が圧縮変形される。ブチルゴムからなる減衰部材５は粘性が高いため、圧縮変形に対して大きな減衰作用が働き、摩擦部材３に発生する振動を減衰させることできる。また回転部材８は減衰部材５を介して摩擦部材３と接触しているため、摩擦部材３の振動が回転部材８に伝わりにくい。このような減衰部材５による摩擦部材３の振動を小さくする作用と、回転部材８に振動が伝わりにくくする作用の２つの作用により、摩擦部材３の振動が回転部材８に伝わりにくくしている。

また、回転部材８は、回転軸８ａのラジアル方向の面８ｃでボール軸受け１３とボール軸受け１４を保持している。スラスト方向の面８ｂから伝わった摩擦部材３の振動が、ボール軸受け１３とボール軸受け１４を保持するラジアル方向の面８ｃに到達するためには、回転部材８を伝達経路１９のような遠回りをして伝わる必要がある。このように摩擦部材３を保持するスラスト方向の面８ｂからボール軸受け１３とボール軸受け１４を保持するラジアル方向の面８ｃへの伝達経路１９を長くすることで、摩擦部材３の振動がボール軸受け１３とボール軸受け１４に伝わりにくくしている。これによりボール１３ｂやボール１４ｂがガタついて騒音が発生してしまうのを軽減している。

以上、図１～図４を用いて説明したように、本実施形態の振動波モータでは、ボール軸受け１３とボール軸受け１４で摩擦部材３を保持部材４に対して回転ガイドする。また、押圧手段６の押圧方向であるＹ方向における接触面３ａの位置を、ボール軸受け１３の接触点１３ｄ及び接触点１３ｅと、ボール軸受け１４の接触点１４ｄ及び１４ｅの間に配置する。これにより、振動子２と摩擦部材３の接触状態が良好となり、安定したモータ特性の振動波モータを実現することができる。

１ 撮像装置
２ 振動子
３ 摩擦部材
３ａ 接触面
４ 保持部材
５ 減衰部材
６ 押圧手段
８ 回転部材
８ａ 回転軸
８ｂ 回転軸８ａのスラスト方向の面
８ｃ 回転軸８ａのラジアル方向の面
１３ ボール軸受け
１３ａ 内輪
１３ｂ ボール
１３ｃ 外輪
１３ｄ 第１接触点
１３ｅ 第２接触点
１４ ボール軸受け
１４ａ 内輪
１４ｂ ボール
１４ｃ 外輪
１４ｄ 第１接触点
１４ｅ 第２接触点

上記目的を達成するために、本発明にかかる駆動装置は、振動子と、前記振動子との接触面を有する摩擦部材と、前記振動子を前記接触面に押圧する押圧手段と、前記振動子を保持する保持部材と、前記摩擦部材を前記保持部材に対して回転ガイドする第１ボール軸受け及び第２ボール軸受けと、前記摩擦部材の回転に伴って移動する回転部材と、を備え、前記第１ボール軸受けと前記第２ボール軸受けは、それぞれ内輪と外輪とボールとを有し、前記内輪と前記ボールの接触点を第１接触点、前記外輪と前記ボールの接触点を第２接触点としたときに、前記押圧の方向において、前記第１ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点と、前記第２ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点の間に前記接触面が配置されていることを特徴とする。

Claims (5)

1. 振動子と、
   前記振動子との接触面を有し、前記振動子と相対的に回転移動する摩擦部材と、
   前記振動子を前記接触面に押圧する押圧手段と、
   前記振動子を保持する保持部材と、
   前記摩擦部材を前記保持部材に対して回転ガイドする第１ボール軸受け及び第２ボール軸受けと、
   前記振動子と前記摩擦部材の相対移動に伴って移動し、駆動対象部材と接続されている移動部材と、を備え、
   前記第１ボール軸受けと前記第２ボール軸受けは、それぞれ内輪と外輪とボールとを有し、
   前記内輪と前記ボールの接触点を第１接触点、前記外輪と前記ボールの接触点を第２接触点としたときに、前記押圧の方向において、前記第１ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点と、前記第２ボール軸受けの前記第１接触点及び前記第２接触点の間に前記接触面が配置されていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記摩擦部材は、前記回転移動の回転軸を軸とする円環形状からなり、
   前記第１ボール軸受け及び第２ボール軸受けは、前記円環形状の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 回転軸のラジアル方向の面で前記第１ボール軸受けと前記第２ボール軸受けを保持する回転部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記摩擦部材を保持する回転部材と、
   前記摩擦部材と接触して前記摩擦部材の振動を減衰させる減衰部材とを備え、
   前記回転部材は、回転軸のスラスト方向の面で前記減衰部材を介して前記摩擦部材を保持していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載された駆動装置を有し、
   駆動対象部材は、撮像素子を保持していることを特徴とする撮像装置。

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