JPH02285973A

JPH02285973A - 表面進行波駆動アクチュエータ

Info

Publication number: JPH02285973A
Application number: JP1105428A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Enomoto; 茂男榎本
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-11-26
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JP2978177B2

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】「技術分野」本発明は、弾性体の円弧状のスラスト表面に発生させる
表面進行波によって駆動力を得る表面進行波駆動アクチ
ュエータに関する。

「従来技術およびその問題点」表面進行波を駆動源としたアクチュエータは、特開昭５
８−１４８６８２号で提案され、超音波モータとして広
く知られている。この超音波モータは、環状の弾性部材
からなるステータのスラスト面に、同じく環状のロータ
を接触させ、ステータのスラスト面に表面進行波を発生
させることにより、ロータに回転力を与えるという基本
構造を有する。構造は極めて簡単で厚みも薄く、特にレ
ンズを利用した光学機器に使用すると、全体として環状
をなす故に、レンズの周囲に突起を形成することなしに
異和感なく配置できるという利点がある。ところが実際
にレンズに搭載すると、ロータをステータに押し付ける
手段や、ロータとステータの同軸性の維持構造等に種々
の困難が生じ、実用化は難しかった。

また従来の超音波モータは、ステータ上のロータを如何
に効率よく強い力で回転させるかという視点でのみ捕ら
えられており、その他の利用形態については、全く考慮
されていなかった。

「発明の目的」本発明は、ロータを無限に回転させるという超音波モー
タの発想から離れることにより、別のアクチュエータが
得られることを見出して完成されたものである。

すなわち本発明は、弾性体のスラスト表面に発生させる
表面進行波によって、駆動部材が軸を中心に円弧運動す
るアクチュエータを得ることを目的とする。

「発明の概要」本発明の表面進行波アクチュエータは、従来の超音波モ
ータにおけるロータに代えて、軸を中心に円弧運動する
駆動部材を用い、これをステータのスラスト面に発生さ
せる表面進行波によって駆動するものである。すなわち
駆動部材の回転中心軸と、ステータの円弧状スラスト面
の回転中心とが一致していなければ、駆動部材を無限に
回転させることはできないが、円弧運動をさせることは
できる。

本発明のアクチュエータは、ステータに、円弧状のスラ
スト面と、該スラスト面の周方向に表面進行波を発生す
る手段とを設け、駆動部材には、ステータのスラスト面
に接触する接触部と、スラスト面の円弧中心とは異なる
位置の回転中心軸とを設け、スラスト面の表面進行波に
より、駆動部材を回転中心軸を中心に円弧運動させるこ
とを特徴とするものである。

駆動部材の運動角度は、該駆動部材の回転中心軸とスラ
スト面の円弧中心との偏心量に主に依存する。よって本
アクチュエータは、回転運動でなく、限られた角度の円
弧運動を必要とする機器のアクチュエータとして広く使
用できる。例えば。

駆動部材の回転中心軸を、環状のステータの外側に位置
させれば、駆動部材の回転角としては小さいが、例＾ば
焦点レンズ群や絞のの駆動源とじては十分使用し得るア
クチュエータが得られる。

「発明の実施例」以下図示実施例について本発明を説明する。第１Ａ図、
第１Ｂ図は本発明のアクチュエータの基本形を示す。例
えばリン青銅やステンレス綱等の弾性体からなる環状の
ステータ１１は、その周縁一部に５固定用の鍔１１ａ、
Ｉｌｂを有し、この鍔１１ａ、ｌｌｂを介して固定物１
２に固定されている。ステータ１１の裏面には、圧電体
板１３が接着されている。周知のように、この圧電体板
１３は、二Ｍ構造をしていて、かつ適当な分極処理と電
極配置がなされており、適切な位相差を持った周波電圧
を印加することにより、圧電体板１３と反対側のステー
タ１１のスラスト面１１ｃに表面進行波が生じる。　こ
のステータ１１上には、該ステータ１１の外側に位置さ
せた回転中心軸１４によって固定物１２に枢着された駆
動部材１５が位置している。この駆動部材１５は、環状
のステータ１１の曲率と同一曲率でその半分強に渡る長
さの半環状部１５ａを有し、ステータ１１の中心に関し
回転中心軸１４の反対側に、スラスト面１１ｃに接触す
る円弧状のライニング材１６が接合されている。また駆
動部材１５には、このライニング材１６の略中心に位置
させて径方向の外方に突出する駆動切欠１５ｂが形成さ
れている。駆動部材１５は、回転中心軸１４に挿入した
圧縮ばね１７によってステータ１１側への移動付勢力を
与えられており、ステータ１１のスラスト面１１ｃとラ
イニング材１６とは、ライニング材１６の存在する円弧
区間りにおいて一定の接触圧力で接触する。すなわちラ
イニング材１６は、駆動部材１５に設けたスラスト面１
１ｃとの接触部である。

上記構成の本アクチュエータは、ステータ１１の圧電体
板１３に所定の周波電圧を印加して、ステータ１１のス
ラスト面１１ｃに表面進行波を発生させると、駆動部材
１５に回転駆動力が発生する。超音波モータは、駆動部
材１５がステータ１１の中心に回転中心を持つロータで
ある場合に相当するが、本発明では、駆動部材１５がス
テータ１１の中心とは異なる回転中心軸１４を回動中心
としている。このため駆動部材１５は回転中心軸１４を
中心に円弧運動し、駆動切欠１５ｂを介して、仕事をさ
せることができる。円弧運動の角度は、回転中心軸１４
のステータ１１中心からの偏心量によるが、限られた角
度範囲では、駆動部材１５はスムーズに回転する。

駆動部材１５の回動角および方向は、圧電体板１３に与
える交流電圧の時間、および周波電圧の位相（差）によ
って決定することができる。すなわち駆動部材１５は、
圧電体板１３に与える交流電圧の位相差によって定まる
左右いずれかに、印加電圧の並数に比例した量だけ移動
する。従って圧電体板１３に印加する交流電圧波数を制
（卸することにより、高分解能の停止位置制御が可能で
ある上、ステータ１１と駆動部材１５（ライニング材１
６）との摩擦接触により位置保持能力も高く、起動時、
停止時の動特性も良好である。

駆動部材１５をステータ１１と同一円弧に形成すれば、
レンズ等の光学製品にも適用が可能であり、例えば駆動
切欠１５ｂを焦点調節レンズあるいは絞駆動リングに接
続して、焦点調節アクチュエータ、あるいは絞アクチュ
エータとして用いることが可能である。

ライニング材１６の円弧区間りの長さは、スラスト面１
１ｃに発生する表面進行波の波長のほぼ２倍に設定する
と効率が良い。なぜなら波長の２倍とすることにより、
ライニング材１６はスラスト面１１ｃに発生する表面進
行波の山部分に常に接触するからである。

第２Ａ、第２Ｂ図は、ステータ１１のスラスト面１１ｃ
を駆動部材１５のライニング材１６と接触する限られた
部分のみに形成した実施例である。すなわちステータ１
１は、ライニング材１６と接触するスラスト面１１ｃ部
分のみが厚肉に形成され、他の部分は薄肉部ｌｉｄとさ
れている。

この構成により次の効果が得られる。

駆動部材１５が接触摺動す、るスラスト面１１ｃは、微
細な凹凸が少しでもあると、スムーズな動作が期待でき
ず、またライニング材１６の摩耗も起こりやすくなり、
耐久性が低下する。従ってスラスト面１１ｃは、ラッピ
ングやボリシング加工が不可欠であるが、この精密表面
加工を要するスラスト面１１ｃの角度範囲を小さくする
ことにより、加工時間の短縮、加工費用の低減が期待で
きる。

第３Ａ図、第３Ｂ図は、スラスト面１１ｃを、該スラス
ト面１１ｃに垂直に入れた複数の切り込みｌｉｅによっ
て櫛歯状とした実施例である。この構成によって次の効
果が得られる。

圧電体板１３に発生した進行波歪の振幅は、ステータ１
１の圧電体板１３接着面側から、駆動部材１５の接触面
（スラスト面１１Ｃ）側に伝わるが、スラスト面１１ｃ
を櫛歯状とすると、この振幅を拡大して、表面進行波の
波長を拡大し、駆動部材１５を早く回動させることがで
きる。

第４図は、厚みの薄い環状弾性体ｉｆｆと、駆動部材１
５と接触する円弧状のスラスト面部材１１ｇとを接合し
て、ステータ１１を構成した実施例である。スラスト面
部材１１ｇにスラスト面１１ｃが形成される。この構成
によると、次の効果が得られる。

環状弾性体１１ｆは、表面進行波が効率よく発生すれば
よいので、プレスによる打ち抜き加工が可能な厚さでよ
い。従って、鍔１１ａ、ｌｌｂを含んで同時に打ち抜き
加工すれば、極めて低コストで製作可能である。

第５図は、駆動部材１５をスラスト面１１ｃに接触させ
る力を磁力によって発生させるようにした第一の実施例
である。ステータ１１は、鉄等の磁性材料で形成されて
いる。駆動部材１５には、まず永久磁石Ｉ８が接合され
、その上にスラスト面１１ｃと接触するライ、ニング材
１６が接合されている。

この構成によると、永久磁石１８とステータ１１の間に
作用する磁気吸引力で、ライニング材１６がスラスト面
１１ｃに接触するので、良好な接触状態が得られ、かつ
回転中心軸１４の周囲の圧縮ばね１７が不要になる。な
おステータ１１の材料は、純鉄やパーマロイ等の高級素
材である必要はな（、残留保持力のある材質であっても
、この実施例に適用可能である。

第６図は、磁気吸引力による第二の実施例を示す。固定
物１２には、鉄等の磁性材料ブロック１９が固定され、
駆動部材１５には、この磁性材料ブロック１９と空隙を
持って対向する永久磁石２０が固定されている。

この実施例によると、第５図の実施例と同等の効果が得
られ、さらに第５図の構成とは異なり、ステータ１１の
材料を選ばないという利点が得られ、耐久性や性能向上
の点から自由度が高い。なお磁性材料ブロック１９と永
久磁石２０の位置関係は、逆にしてもよいのは勿論であ
り、また磁性材料ブロック１９（または永久磁石２０）
は、ステータ１１に設置してもよい。

「発明の効果」以上のように本発明の表面進行波アクチュエータは、駆
動部材を回転運動でなく円弧運動させることができる。

よって新しいタイプのアクチュエータとして、広い範囲
の用途が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ、１８図は本発明によるアクチュエータの第一の
実施例を示すもので、第１Ａ図は正面図、第１Ｂ図は一
部を断面とした第１Ａ図の右側面図である。第２Ａ、２Ｂ図は本発明によるアクチュエータの別の実
施例を示す、第１Ａ図、１８図に対応する正面図と右側
面図である。第３Ａ、３Ｂ図は本発明によるアクチュエータのさらに
他の実施例を示すもので、第３Ｂ図は正面図、第３Ａ図
は第３Ｂ図のＡ矢視図である。第４図は本発明によるアクチュエータに用いるステータ
の別の実施例を示す斜視図である。第５図、第６図はそれぞれ本発明のさらに別の実施例を
示す、第１Ｂ図に対応する側面図である。み、ｌｌｆ・・・環状弾性体、ｌ１ｇ・・・スラスト面
部材、１２・・・固定物、１３・・・圧電体板、１４・
・・回転中心軸、１５・・・駆動部材、１５ａ・・・半
環状部、１５ｂ・・・駆動切欠、１６・・・ライニング
材（接触部）、１７・・・圧縮ばね、１８・・・永久磁
石、１９・・・磁性材料ブロック、２０・・・永久磁石
。特許出願人　　旭光学工業株式会社同代理人　　　　三　浦　邦　夫１１・・・ステータ、ｌｌａ、１１・・・鍔、ｌｌｃ・
・・スラスト面、ｌｉｄ・・・薄肉部、ｌｉｅ・・・切
り込第２Ａ図第２Ｂ図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円弧状のスラスト面と、該スラスト面の周方向に
表面進行波を発生する手段とを有する弾性体からなるス
テータ；およびこのステータのスラスト面に接触する接触部と、上記ス
ラスト面の円弧中心とは異なる位置の回転中心軸とを有
し、この回転中心軸を中心に円弧運動を行なう駆動部材
を備えたことを特徴とする表面進行波駆動アクチュエー
タ。
（２）請求項１において、ステータは、スラスト面の厚
さが他の部分より厚く形成されているアクチュエータ。
（３）請求項１または２において、ステータのスラスト
面は、該スラスト面に垂直な複数の切り込みを有する櫛
歯状をなしているアクチュエータ。
（４）請求項１ないし３のいずれか１項において、ステ
ータは、均一厚さの環状弾性体と、この環状弾性体とは
別に作成され該環状弾性体に接合したスラスト面部材と
から構成されているアクチュエータ。
（５）請求項１ないし４のいずれか１項において、ステ
ータが磁性材料で構成され、駆動部材側に永久磁石が設
けられていて、両者間に作用する磁気吸引力によりステ
ータのスラスト面と駆動部材とが接触するアクチュエー
タ。
（６）請求項１ないし４のいずれか１項において、ステ
ータ側に、磁性材料と永久磁石のいずれか一方が設置さ
れ、駆動部材側に、磁性材料と永久磁石の他方が間隔を
おいて対向させて設置されていて、両者間に作用する磁
気吸引力によりステータのスラスト面と駆動部材とが接
触するアクチュエータ。
（７）請求項１ないし６のいずれか１項において、ステ
ータは全体として環状をなし、駆動部材の回転中心軸は
、この環状のステータの外側に位置しているアクチュエ
ータ。