JPH04145881A - 振動波駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、棒状弾性体に設けられた電気−機械エネルギ
ー変換素子に電気エネルギーを供給することにより、棒
状振動体としての弾性体を振動させ振動子の質点に円又
は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩擦
駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、プ
リンタ等の事務機器に好適な超音波モータの支持方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来超音波モータとしては、円環状の弾性体に曲げ振動
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用ＡＦ機構などで実用化され
ている。しかし、この従来のタイプのものはリング形状
であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、比較
的コスト高であり、中空を要求されていないモータ用途
としてはコスト上不利である。そこで、中実型で加圧系
などの構成が容易なタイプのモータが、近年特願平１−
１７３５２８号として本出願人より提案された。

第５図、第６図は該提案にかかる超音波モータを示すも
ので、該提案にかかる棒状の超音波モータの振動子ｌの
支持は、電気−機械エネルギー変換素子としての２枚の
圧電素子（たとえばＰＺＴ）４と、振動子ｌとともに振
動体を構成する挟持部材２との間に支持用電極板２２を
挟み込み、該電極板２２をビス２６等により固定部材２
５に固定する構造により行われていた。なお、３は圧電
素子４、電極板２２を挟んで振動子ｌと挟持部材２とを
係合させるボルト、２４はワッシャ２３を電極板２２に
押しつけるバネである。また支持用電極板２２の形状は
第５図示の様に端部につば部を有する形状で、ビス２６
が嵌入される孔はビス２６の外径より大きな径となって
いる。

〔発明が解決しようとしている課題〕

ところて上述の様な構成の超音波モータの場合には、振
動体３２の振動特性の維持の為に振動の方向、主として
振動体１，２の軸と直角の方向に自由度を持たせる必要
があるために、前述の振動体固定用ビス２６は完全に締
め付けることがてきない。

その結果、モータ駆動時に支持用電極板２２が左右（す
なわち振動体３２の軸に直角な方向）にずれて、そのず
れる際に電極２２とワッシャ２３との間に発生する摩擦
によってモータの効率が上がらないという問題があった
。

本発明の目的はかかる問題を解決した超音波モータを提
供せんとするものである。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明はかかる課題を解決するために、振動体と該振動
体から駆動力を受ける移動体とを圧接する加圧部材の一
端を支持する支持部材を固定部材に固定し、結果的に振
動体を間接的に支持したものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例にかかるカメラ用超音波モ
ータの平面図、第２図は第１図示モータの要部構成図で
ある。

次に該モータについて説明するが、以下の各実施例に於
て第５図、第６図示モータと同一機能については同一符
号を付してその説明を省略する。

■は第６図示振動子と同一機能を有する金属性の円筒状
の振動子で、駆動力を回転体９の傾斜部９ａに伝達する
傾斜部１ａ、ボルト３が螺合されるネジ部１ｂを有して
いる。２は第６図示挟持部材と同一機能を有する金属性
の円筒状の挟持部材で、該部材２もボルト３が螺合され
るネジ部２ａを有している。ボルト３は２枚の圧電素子
４を振動子ｌと挟持部材２とで挟持可能とする為のボル
トで、該ボルト３の頭部３ａには所定の深さの孔が設け
られ、その孔の先端にボルト固定用ピン６の先端が固定
される。

該ピン６は、カメラの所定の部材に固定された回り止め
１２と共に振動体１，２の回転を所定範囲内に規制する
ものである。

なお、振動体３２の直径が１０［ｍｍ〕の場合、ピン６
の直径は１〔ｍｍ〕、ピン６の先端部３ｂの直径は１．
４〜２．０　［ｍｍ）程度のご（小径のものであって、
この部分の構造が振動体３２の振動特性に悪影響を与え
ない様に設計されている。前述の２枚の圧電素子４の構
成は第３図に示す通りである。

すなわち、圧電素子４は２枚の圧電素子４Ａ、　　４Ｂ
（尚２枚でなく、４枚であっても良い）で構成され、圧
電素子４Ａ、４Ｂの夫々は片面側に分極方向が互いに異
なり、且つ厚み方向に分極された２つの電極（＋電極ａ
１−電極ｂ）が中心軸線位置に形成された絶縁部ｄの両
側に対称に形成されると共に、他面側に十電極ａ１−電
極すの共通電極Ｃが形成されていて、振動体１．２の軸
線に対して互いに位置的位相が９０°の角度ずれて配置
されている。

５は一端がボルト３の先端に固定され、他端が固定フラ
ンジ７に固定された加圧部材としてのスプリングで、該
スプリング５の付勢力により移動体としての回転体９と
振動体１．２とが傾斜部１ａ、９ａを接触点として回転
可能に摩擦接触する。８はカメラの一部分である固定部
材１３に支持部材としての固定フランジ７を締付けるビ
ス、１０は回転体９の回転力をカメラのスプールに伝達
する為のギヤ、１１は回転体９と固定フランジ７との間
の伝達を遮断する為のベアリングで、固定フランジ７、
ビス８、固定部材１３によるモータの固定による影響が
振動体１．２に及ばない様にするためのものである。

次に上記構成にかかるモータの動作について説明する。

電極板４Ｄと電極板４Ｃとの間に交流電源Ｖ１から電圧
ｖｌを、また電極板４Ｄと電極板４Ｅとの間に交流電源
ｖ２から電圧■２を印加することにより、圧電素子４Ａ
の厚み方向における伸縮・変位による振動と、圧電素子
４Ｂの厚み方向における伸縮変位による振動とが生じ、
それらが振動体で合成され、振動体１．２が振動させら
れる。

交流電圧Ｖ１と交流電圧■２・とは、第４図に示すよう
に、振幅及び周波数が共に同じで、時間的、空間的位相
が９０°のずれを有している。

したがって、振動体は、軸心を中心とし、屈伸する縄飛
びの縄のような円運動（以下縄飛び振動と称す）を行う
ことになる。なお、この円運動が生じる原理については
、公知であるので説明は省略する。

この実施例の場合、振動体は間接的に所定位置へ固定さ
れるので、モータをビス８によりしっかりと固定しても
モータの損失は少ない、換言すれば効率の良いモータが
得られる。

第７図、第８図は本発明の第２実施例にかかるカメラ用
超音波モータの平面図並びに要部構成図にして、スプリ
ング５の先端側フックに平行ピン１４を用いることによ
りフックを掛ける部分の強度を大きくした実施例である
。

該実施例における固定フランジ７は第１図示固定フラン
ジ７に設けられた穴７ａ、　７ｂと同様な穴７ａ。

７ｂと、スプリング５が通される穴７Ｃを有し、穴７ａ
、７ｂに平行ピン１４が掛は渡される。また固定フラン
ジ７は振動の減衰特性上、樹脂で作られておりフックが
掛けられる部分の摩耗、損傷を防止している。

また振動体１．２の回り止めとしては、挟持部材２と圧
電素子４の間に挟持された回り止め用電極１５が用いら
れている。なおその他の構成及び動作は第１実施例のモ
ータと同様であるので省略する。

第９図、第１０図は本発明の第３実施例にかかる超音波
モータの平面図、要部構成図である。尚、該実施例以後
の実施例については、主として前述の実施例との差異に
ついてのみ説明する。

該第３実施例は回転体加圧用のスプリングを引張りコイ
ルスプリングから圧縮コイルスプリング５Ａに変更した
ものである。これによりモータの組立てが格段に容易と
なる。

なお、スプリング５Ａを用いたために、固定用フランジ
７は図示の様な、一部にスプリング５Ａが当接する段差
部７ａを有する構造となっている。１７はスプリング５
Ａの一端が当接するワッシャ、１８はＥ形すング、３Ａ
は前述のポルト３の機能と固定用フランジ７を介してス
プリング５Ａのバネ力を回転体９に伝え、回転体９と振
動体１．２とを摩擦係合させる機能とを有するボルトで
ある。

第１１図、第１２図は本発明の他の実施例にかかる超音
波モータの平面図並びに要部構成図にして、該実施例は
第９図、第１０図示実施例の圧縮スプリング５Ａによっ
て加圧力を発生する方式と、第７図、第８図に示した電
極板１５による回り止め方式とを組み合わせたものであ
る。

第１３図、第１４図は本発明の更に他の実施例にかかる
超音波モータの平面図並びに要部構成図にして、該実施
例は振動体の振動に最も影響が少ないと思われる節位置
に円環状の軟質ゴムリング１９を巻き付けて、所定位置
に設けられた固定部材２０がゴムリング１９を抱（様に
固定された例である。

軟質ゴムリング１９を用いることにより振動体の回転方
向以外は自由度を持たせている。

第１５図、第１６図は本発明の他の実施例にかかる超音
波モータの平面図並びに要部構成図にして、該実施例は
第９図、第１０図示実施例とほぼ同様で、第１０図示圧
縮コイルスプリング５Ａに代えて皿バネ２１を用いてコ
ストダウンを図った例である。

第１７図〜第１９図は本発明の他の実施例にかかる超音
波モータの平面図、要部構成図、並びに第１０図示実施
の斜視図の一部である。該実施例は第１０図示実施例の
ビルト３Ａを、ボルト３（第１８図参照）と、該ポルト
３のネジ部に螺合したピン２７により構成した例である
。ピン２７は第１９図に示す様に中間に径方向に突き出
た突起２８を有し、該突起２８は固定フランジ７の突起
７ｂと噛み合う構造となっている。そしてこの噛み合い
により振動体１．２の回転は規制されている。

第２０図は本発明の他の実施例にかかるカメラ用超音波
モータの要部構成図である。

第２０図において、７はネジ８によってカメラの地板４
０にネジ止めされた固定ブ１ランジ、９は振動子９の駆
動力によって回転する回転体で、該回転体９の回転力は
該回転体９と一体的に回転するギヤ１０゜該ギヤ１０に
噛合するギヤ３０、該ギヤ３０に噛合するギヤ３３該ギ
ヤ３１に嵌合したギヤ３２を介して、カメラの回転筒３
３に伝達される。３６はギヤ３１に噛合したギヤで、該
ギヤ３６には前記回転筒の位置、速度を検出するための
パルス板３５が固着される。

３７はパルス板３５の位置、速度を検出する公知のフォ
トカプラである。３８はフォトカプラ３７に接続された
リード線で、該リード線３８はカメラのレンズ制御回路
（不図示）に接続されている。

次に上記構成にかかるモータの動作について説明する。

４枚の圧電素子４に不図示の公知の駆動回路から交流電
圧が印加されると、振動体１１２は圧電素子４の分極状
態に応じた複数の平面内であって、かつ印加される交流
電圧の電気的位相差に応じた振動を圧電素子４から与え
られるので、振動体１．２の表面粒子には回転運動が生
じ、この結果、回転体９は振動子１の傾斜部・から駆動
力を受けて回転する。

このためギヤｌ０１３０．３１を介してギヤ３２は回転
させられ、ギヤ３２に噛合した回転筒３３も回転して、
該回転筒３３の回転に伴って不図示のカメラの撮影レン
ズの光学系（不図示）がピント調整の為に移動する。

第２１図は本発明の超音波モータを適用したカメラの撮
影レンズ部分の要部構成図である。

該実施例は第２０図に示した実施例のカメラとほとんど
同じで、回転体９の回転に連動するギヤ３２に前述の回
転筒３３が噛合していて、そのヘリコイド部３３ａと固
定筒３４のへリコイド部３４ａとがヘリコイド結合する
様構成されている。そして回転筒３３が回転体９の回転
に連動して回転することによって、撮影レンズの合焦用
光学系りが光軸に沿って移動する実施例である。

〔発明の効果〕

以上の様に振動体を間接的に支持したので、振動体の支
持による効率の低下が解消し、効率の良い超音波モータ
が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの一実施例の平面図、 第２図は第１図示モータの要部構成図、第３図は第１図
示モータの圧電素子及び電極の配置図、 第４図は第３図示圧電素子に印加される交流電圧の波形
図、 第５図、第６図は従来の超音波モータの平面図及び要部
構成図、 第７図、第８図は本発明の他の実施例の超音波モータの
平面図及び要部構成図、 第９図、第１０図は本発明の他の実施例にかかる超音波
モータの平面図及び要部構成図、第１１図〜第１９図は
本発明の更に他の実施例にかかる超音波モータの平面図
及び要部構成図、第２０図、第２１図は本発明の棒状超
音波モータを適用したカメラの要部構成図を夫々示すも
のである。 ７・・・固定フランジ ８・・・ビス １３．４０・・・固定部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素
   子に電気信号を印加することによって前記振動体の異な
   る複数の平面内に振動を励起させ、かつ夫々の振動に時
   間的に所定の位相差をたせることにより、前記振動体の
   表面に回転運動を生じさせ、その一端が前記振動体と作
   用的に係合した加圧部材からの付勢力により移動体を前
   記振動体に圧接係合し、前記回転運動により前記移動体
   を摩擦駆動する超音波モータにおいて、前記加圧部材の
   他端を支持する支持部材と、該支持部材を所定位置に設
   けられた固定部材に固着する固着部材とを設けたことを
   特徴とする超音波モータ。
2. （２）振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素
   子に電気信号を印加することによって前記振動体の異な
   る複数の平面内に振動を励起させ、かつ夫々の振動に時
   間的に所定の位相差をたせることにより、前記振動体の
   表面に回転運動を生じさせ、その一端が前記振動体と作
   用的に係合した加圧部材からの付勢力により移動体を前
   記振動体に圧接係合し、前記回転運動により前記移動体
   を摩擦駆動する超音波モータを有する装置において、前
   記加圧部材の他端を支持する支持部材と、該支持部材を
   所定位置に設けられた固定部材に固着する固着部材と、
   前記移動体の移動を駆動力として負荷へ伝達する伝達部
   材とを設けたことを特徴とする装置。