JPH1094274A - 振動型駆動装置およびこれを備えた装置 - Google Patents

振動型駆動装置およびこれを備えた装置

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JPH1094274A
JPH1094274A JP8240359A JP24035996A JPH1094274A JP H1094274 A JPH1094274 A JP H1094274A JP 8240359 A JP8240359 A JP 8240359A JP 24035996 A JP24035996 A JP 24035996A JP H1094274 A JPH1094274 A JP H1094274A
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JP
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pressing
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vibration
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driving device
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JP8240359A
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Toru Nakanishi
徹 中西
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動型駆動装置の移動体の加圧部に応力集中
が生じ、破損したりクリープが発生したりする。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換により振動が
励起される振動体1と、この振動体に加圧接触して駆動
される移動体14とを有する振動型駆動装置において、
上記移動体を、振動体への接触部2と、外部への出力部
6と、接触部の振動体への接触方向に交差する方向(例
えば、接触部がリング状に形成されて振動体に軸方向に
接触する場合には、接触部の径方向)に延びて接触部お
よび出力部を連結するとともに加圧力を発生する加圧部
5′とを有する構成とし、加圧部の加圧方向厚さを、こ
の加圧部の(径方向)中間部分から接触部および出力部
に近付くほど厚くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動体により移動
体を摩擦駆動する振動型駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】振動型モータ(振動型駆動装置)は、カ
メラのレンズ鏡筒や複写機の感光ドラム等の駆動源とし
て最近多用されつつある。このような振動型モータは、
実開平6−2998号公報および図5に示すように、リ
ング状の弾性体3の底面に圧電素子4を固定配置した振
動体1と、この振動体1(弾性体3)の上面に接触する
接触リング2とを有して構成されている。振動体1は、
ベース部材10にネジ13によって固定されており、振
動体1の表面には摺動材7が接着されている。また、接
触リング2の内周には円盤状のばね5が設けられ、さら
にばね5の内周には出力軸11に連結されるボス6が設
けられている。
【0003】これら接触リング2とばね5とボス6とは
一体的に回転し、移動体14を構成する。そして、この
移動体14において、接触リング2は、図6に示すよう
にばね5を振動体1側に弾性変位させることにより、所
定の加圧力で振動体1に圧接される。
【0004】ところで、ばね5の断面形状は、図6に示
すように外周(接触リング2)側から内周(ボス6)側
に向かって板厚が増加する形状となっている。ここで、
図3に、板圧が一定の穴あき円盤を外周にて単純支持
(自由端支持)するとともに、内周にて固定支持(固定
端支持)し、内周に荷重した場合の円盤の変形とこれに
作用する曲げ応力の分布を示す。この図から分かるよう
に、外周自由端・内周固定端の場合は、最外周で曲げ応
力が最小値(零)となり、内周に向かうに従って曲げ応
力が大きくなる。
【0005】上記実開平6−2998号公報では、図5
に示す振動型モータのばね5を外周自由端・内周固定端
とみなして、ばね5の厚さを外周側から内周側に向かっ
て増加させることにより、曲げ応力が大きい内周部分の
応力集中を避けることができるとともに、曲げ応力が小
さい外周部分の厚みを薄くして変位をできるだけ大きく
とることができるとしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報および図5に示す振動型モータでは、ばね5の外周部
分の厚さに比べてかなり厚く形成された接触リング2が
用いられており、このリング部はリムの役割を果たすた
め、ばね5の外周は自由端ではなく、ほぼ固定端とみな
せる。内周固定端・外周固定端の場合の変形および応力
分布は、図4に示すようになり、曲げ応力は、最外周お
よび最内周で極値となり、中間部分で最小値(零)とな
る。
【0007】従って、上記公報および図5に示す振動型
駆動装置を試験すると、接触リング2とばね5の接合部
分(ばね5の最も薄い部分)にて応力集中が発生し、疲
労による破断やクリープが生じて加圧力が低下し、モー
タ特性が悪化するおそれがある。
【0008】そこで、本願発明では、移動体におけるば
ね部の応力集中を確実に回避することができるようにし
た振動型駆動装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明では、電気−機械エネルギー変換により振
動が励起される振動体と、この振動体に加圧接触して駆
動される移動体とを有する振動型駆動装置において、上
記移動体を、振動体への接触部と、外部への出力部と、
接触部の振動体への接触方向に交差する方向(例えば、
接触部がリング状に形成されて振動体に軸方向に接触す
る場合には、接触部の径方向)に延びて接触部および出
力部を連結するとともに加圧力を発生する加圧部とを有
する構成とし、加圧部の加圧方向厚さを、この加圧部の
(径方向)中間部分から接触部および出力部に近付くほ
ど厚くしている。
【0010】すなわち、本願発明では、接触部および出
力部に接合された加圧部の両端がほぼ固定端とみなせる
場合において、加圧部のうち小さな曲げ応力が作用する
中間部分の肉厚を薄くして十分な弾性変形量(十分な加
圧力)を確保できるようにするとともに、大きな曲げ応
力が作用する両端に向かって肉厚を増加させて両端の破
損やクリープを防止し、長時間にわたって安定的な性能
が得られるようにしている。
【0011】なお、接触部がリング状に形成されている
場合、加圧部の形状としては 円盤状でも放射状に延び
る梁状でもよい。
【0012】また、接触部と出力部と加圧部とを組み立
てて移動体を構成してもよいし、これらを一体形成して
移動体を構成してもよい。
【0013】そして、本願発明では、このような振動型
駆動装置を駆動源として備えることにより、駆動系の性
能が安定しており寿命も長い装置を実現できるようにし
ている。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1には、本発明の第1実施形態であ
る振動型モータ(振動型駆動装置)を示している。な
お、従来の振動型モータと共通する構成要素については
同符号を付している。1は振動体である。この振動体1
は、リング状の弾性体3とこの弾性体3の底面に固定さ
れた2相の圧電素子(電気−機械エネルギー変換素子)
4とから構成されており、弾性体3の内周部がベース部
材10にネジ13によって取り付けられることにより、
ベース部材10に対して固定保持される。なお、振動体
1の表面には摺動材7が接着されている。
【0015】14は移動体であり、この移動体14は、
振動体1(弾性体3)の上面に接触する接触リング(接
触部)2と、この接触リング2の内周に設けられて接触
リング2の振動体1に対する接触方向(図中上下方向)
に交差する方向(図中左右方向)に延びる円盤状のばね
(加圧部)5′と、ばね5′の内周に設けられてモータ
出力軸11にスプライン結合したボス(出力部)6とか
ら一体形成されている。ばね5′は、モータ出力軸11
の上部軸受け9によって内周側がモータ軸方向下方(振
動体1に近付く方向)に押されて弾性変形することによ
り、接触リング2を振動体1に圧接させるための加圧力
を発生する。
【0016】このように構成された振動型モータでは、
2相の圧電素子4のそれぞれに互いに位相が異なる周波
信号を印加することによって振動体1(弾性体3)に振
動を励起し、振動体1の表面に進行性振動波を生じさせ
る。移動体14に摺動材7を介して圧接した接触リング
2は、振動体1の振動によって回転駆動され、この回転
がばね5′およびボス6を介してモータ出力軸11に伝
達されてモータ出力として取り出される。なお、本実施
形態のモータ出力は、複写機に備えられる感光ドラム2
0の駆動に用いられる。
【0017】ここで、ばね5′の断面形状は、図2に示
すように径方向中間部分が最も薄く、この中間部分から
両端(接触リング2およびボス6側)に近付くほど厚く
なっている。
【0018】一方、ばね5′に作用する曲げ応力は、図
4に示したように、最外周および最内周で極値となり、
中間部分で最小値(零)となる。すなわち、本実施形態
では、ばね5′のうち曲げ応力が小さい中間部分は薄く
形成されており、曲げ応力が大きな両端部分は厚く形成
されている。したがって、本実施形態によれば、ばね
5′のうち接触リング2やボス6との接合部分にて応力
集中が発生するのを防止でき、上記接合部分の破断やク
リープを回避することができるので、長時間にわたって
安定したモータ性能を得ることができ、感光ドラム20
を長時間安定的に駆動することができる。
【0019】一方、ばね5′のうち中間部分では十分な
弾性変形量を確保できるので、接触リング2を十分な加
圧力で振動体1に接触させることができ、振動型モータ
を効率よく作動させることができる。
【0020】なお、上記実施形態では、移動体のばねを
円盤状に形成し他場合について説明したが、本発明で
は、ばねをボス6から放射状に延びる梁状に形成しても
よい。また、上記実施形態では、移動リング2、ばね5
およびボス6からなる移動体を一体形成した場合につい
て説明したが、本発明では、移動リング、ばねおよびボ
スを組み立てて移動体を構成してもよい。
【0021】さらに、上記実施形態では、リングタイプ
の振動型モータについて説明したが、本発明は、これ以
外のタイプの振動型モータにも適用することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、接触部および出力部に接合された加圧部の両端がほ
ぼ固定端とみなせる場合において、加圧部のうち小さな
曲げ応力が作用する中間部分の肉厚を薄くし、大きな曲
げ応力が作用する両端に向かって肉厚を増加させている
ので、中間部分において十分な弾性変形量(すなわち、
十分な加圧力)を確保できるとともに、両端の破損やク
リープを防止して長時間にわたって安定的な性能を得る
ことができる。
【0023】そして、このような振動型駆動装置を駆動
源として備えることにより、駆動系の性能が安定し寿命
も長い装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である振動型モータの断
面図である。
【図2】上記振動型モータの移動体の断面図である。
【図3】外周自由端・内周固定端のばねの変形および応
力分布図である。
【図4】外周固定端・内周固定端のばねの変形および応
力分布図である。
【図5】従来の振動型モータの断面図である。
【図6】従来の振動型モータの移動体の断面図である。
【符号の説明】 1 振動体 2 接触リング(接触部) 3 弾性体 4 圧電素子 5 ばね(加圧部) 6 ボス(出力部) 7 摺動材 8,9 軸受け 10 ベース部材 11 モータ出力軸 14 移動体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気−機械エネルギー変換により振動が
    励起される振動体と、この振動体に加圧接触して駆動さ
    れる移動体とを有する振動型駆動装置において、 前記移動体は、前記振動体への接触部と、外部への出力
    部と、前記接触部の前記振動体への接触方向に交差する
    方向に延びて前記接触部および出力部を連結するととも
    に加圧力を発生する加圧部とを有して構成されており、 前記加圧部の加圧方向厚さが、この加圧部の中間部分か
    ら前記接触部および出力部に近付くほど厚くなっている
    ことを特徴とする振動型駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記接触部がリング状に形成されて前記
    振動体に軸方向に接触しており、 前記加圧部が前記接触部の径方向に延びていることを特
    徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記加圧部が円盤状に形成されているこ
    とを特徴とする請求項2に記載の振動型駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記加圧部が梁状に形成されていること
    を特徴とする請求項2に記載の振動型駆動装置。
  5. 【請求項5】 前記接触部と前記出力部と前記加圧部と
    が一体形成されて前記移動体を構成していることを特徴
    とする請求項1から4のいずれかに記載の振動型駆動装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載の振動
    型駆動装置を備えたことを特徴とする装置。
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