JPH0491670A

JPH0491670A - 振動波駆動装置

Info

Publication number: JPH0491670A
Application number: JP2206235A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maeno; 隆司前野; Takayuki Tsukimoto; 貴之月本; Hitoshi Mukojima; 仁向島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1992-03-25
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3124284B2

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、圧電素子等の電気−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、電気−機械エ
ネルギー変換素子をその厚み方向両側から挟持固定する
、例えばペンシル型の振動体を屈曲振動させ、その質点
に円又は楕円運動させることで、振動体に押圧した移動
体を摩擦駆動する超音波モータに関するものである。

［従来の技術］従来の超音波モータとしては、円環形状の金属性振動弾
性体に進行性の曲げ振動を起こし、摩擦力により移動体
を駆動させるタイプの物がカメラのオートフォーカス（
ＡＦ）機構等に採用されている。

しかし、このタイプの超音波モータは、振動弾性体をリ
ング形状としているため、摩擦力を得るための加圧機構
を含めたユニットとしてはコスト高の傾向にあり、中空
性（リング状）を要求されることのない用途としてはコ
スト上不利な点があった。

そこで、ペンシル型等の棒状で、加圧系の構成が簡単な
タイプの超音波モータとして、第７図及びｉ８図に示す
ようなモータが提案されている。

Ａはペンシル型の振動子で、ペンシル形状の前振動弾性
体１と、円柱状の後振動弾性体２との間にドーナツ状の
圧電素子板３．４を設けると共に、これら圧電素子板３
．４に交流電圧を印加するための電極板（不図示）を例
えば圧電素子板３，４の間に介挿し、ボルト６により前
振動弾性体１と後振動弾性体２との間に圧電素子板３．
４及び電極板を挟持固定する。

圧電素子板３．４は、軸を通る断面に対称に極性を違え
て分極処理されており、圧電素子３と４はθ方向に角度
を９０°ずらして配置されている。

そして、各々の圧電素子に振動子の曲げ固有振動数に近
い周波数の交流電圧Ｖ、、Ｖ２を印加すると、圧電素子
は厚み方向に伸縮し、振動子は曲げ振動を行なう。この
とき、交流電圧ｖ１と交流電圧■２は、例えば振幅及び
周波数か共に同じて、時間的位相が９０度のづれを有し
ていると、振動子Ａはその軸心を中心として縄飛びの縄
のような円運動（以下純米び振動と称す）を行なうこと
になる。また、交流電圧■。

■２の位相を逆転することにより円運動の正逆回転が可
能となる。

一方、Ｒは振動子Ａの軸心ｌと同軸に嵌合するロータで
、その嵌合一端部が振動子の摺動部Ｂにバネ５のバネ力
により押圧され、振動子Ａに励起される振動により摩擦
駆動されて回転する。バネ５はホルト６の先端部と、フ
ランジ付ぎのスラストベアリング７に嵌合するバネボス
ト８との間に弾装されている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、このような超音波モータにおいて、圧電素子
板３と圧電素子板４による屈曲固有振動数が等しいこと
か要求されるか、振動体１．２、圧電素子板３，４、ボ
ルト６の加工誤差や、電極板の加工組立誤差、また電極
板に突出形成された結線用の端子部、該端子部に固着さ
れる配線のためのハンダ等に起因して上述した２つの屈
曲固有振動数に差が生じる場合があり、特に圧電素子板
３．４の偏心、電極板の端子部の影響が大きかった。

駆動モードの固有振動数が離れると、固有振動数近傍の
周波数で複数の屈曲モードを生じさせ、円又は楕円運動
を得る際に、必要な振幅と位相の振動を励起するのが困
難となる。

このため、必要な回転数やトルクが得られない、又は変
動する、損失が大きい、効率が悪い等の問題が生じてい
た。

本発明は、このような従来の問題を解決し、振動子に形
成される２つの屈曲固有振動数差を小さくすることがで
きる超音波モータを提供することを目的とする。

［５！！ｌを解決するための手段］本発明の目的を実現するための構成は、棒状弾性体に配
置された電気−機械エネルギー変換素子（以下ＰＺＴで
代表する）に交流電界を印加することによフて棒状弾性
体に同形の屈曲モートの振動を異なる複数の平面内に励
起させかつ時間的に適当な位相差を持たせることにより
、振動体の表面粒子に円又は楕円運動を行わしめる振動
子と、振動体に押圧されて摩擦駆動される移動体とを有
する超音波モータにおいて、該振動子の一部に、質量調
整可能な非軸対称手段を設けたことを特徴とする。

［作　　　用コ上記した構成の超音波モータは、質量調整を行なうこと
により、固有振動数の調整が行なえ、固有振動数差を微
小にすることが可能となる。

［実　施　例］実施例１第１図は本発明による超音波モータの実施例１を示す斜
視図である。

本実施例は、従来例と同様のペンシル型振動子Ａの後振
動弾性体２にねし孔を設け、これにねじ１３を例えば径
方向に沿って螺進可能に設けている。

本実施例において、ねし１３の取付位置は、例えば圧電
素子板３の素子部を２分する中央部と平行に設けられ、
圧電素子板４のうちの１枚の素子部を２分する中央部と
は９０”のずれを有している。

すなわち、ねじ１３が振動子Ａに付加されることにより
、振動子の軸対称性はくずれ、２つの９０°の位相の異
なる固有振動数は縮退をとかれて分離する。

したがって、このねじを出し入れしたり、止めねじの長
さを変えたりすると、固有振動数差（△ｆ）が変化し、
固有振動数差（△ｆ）を調整することができ、電極１０
の端子部１１の加工誤差、リード線１２の半田付は等に
よる固有振動の影響を調整することがて籾る。

なお、本実施例において、ねじ１３は中心方向に螺進可
能としているか、その必要はなく、またネジも複数箇所
設けてもよい。

実施例２第２図は実施例２を示している。

本実施例は、後振動弾性体２の底部側周壁に、スリット
２ａを設けたもので、このスリット２ａの位置を調整す
ることにより、固有振動数差（△ｆ）を調整する。後振
動弾性体２はねじ６をわずかにゆるめることにより固転
することができる。

実施例３第３図は実施例３を示している。

上記した実施例２においては、後振動弾性体２にスリッ
トを設け、後振動弾性体２を回転させてスリットの位置
調整を行うことにより、固有振動数差を調整しているが
、本実施例では後振動弾性体２の周部にスリットに代え
て切欠部１４を設けている。

実施例４第４図は実施例４を示す。

第１図に示す実施例１では、後弾性体２にネジ１３を螺
進可能に設けているが、本実施例ではねじ１３に代えて
軸１５を突出させ、この軸１５を必要量折って取り去る
ことにより固有振動数差の調整を行うようにしている。

実施例５第５図は実施例５を示す。

本実施例は、調整用突起１７を有する調整リング１６を
圧電素子板３．４と同軸的に弾性体１．２間に固定し、
突起１７を折り曲げることにより、固有振動数差を調整
する。

実施例６第６図は実施例６を示す。

本実施例は、質量調整のための調整板１８を後振動弾性
体２の後端に設け、６角穴６ａを有するホルト６゛によ
り、調整板１８と共に該弾性体２、圧電素子板、電極板
等を挟持固定するようにしている。

本実施例は、振動子Ａの細心に対して径方向長さを不等
とした調整板１８の位置を変えることにより、固有振動
数差を４整するもので、ボルト６°をゆるめて調整板１
８を回転させる際、調整板１８のみ回転でき、圧電素子
板と後振動弾性体との挟持面が移動することを防げる。

実施例７第９図は実施例７を示す。

上記した実施例は、後振動弾性体の位置を変えたり、質
量を付加したりして固有振動数差を調整しているが、圧
電素子板３．４の位置を変えることによっても同様に固
有振動数差の調整か可能である。

本実施例は、後振動弾性体２を圧電素子板３．４を介装
して前振動体１に固定するボルト６°の頭部を後振動弾
性体２と同径に形成し、ねしをゆるめたり、締め付けた
りする操作を容易としたものである。

なお、第１０図に示すように、ボルト６′に切欠き１４
を設けてもよい。

また、第１１図に示すように、ボルト６の頭部に６角穴
６ａを設け、６角レンチにより、ゆるめたり、締め付け
たりすることができるようにしてもよい。

第１２図は、本発明によるモータを使用して光学レンズ
の鏡筒を駆動する場合の構成例である。

２２は移動体８と同軸的に接合された歯車で、回転出力
を歯車２３に伝達し、歯車２３と噛み合う歯車をもった
鏡筒２４を回転させる。

移動体８および鏡筒２４の回転位置、回転速度を検出す
るために、光学式エンコーダスリット板２５が歯車２３
と同軸に配置され、フォトカブラ２６で位置、速度を検
出する。

２７は径方向に螺進可能なねしであり、第１の実施例と
同様な効果が得られる。

［発明の効果コ以上説明してきたように、本発明によれば、圧電素子板
等の電気−機械エネルギー変換素子により複数の平面内
に励起される振動系の固有振動数を調整することができ
、これら固有動を一致あるいは略等しくすることが可能
となり、回転数、トルクの上昇、安定化が図れ、効率を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波モータの実施例１を示す斜
視図、第２図（ａ）、（ｂ）は実施例２を示す縦断面図
及び底部斜視図、第３図（ａ）、（ｂ）は実施例３を示
す斜視図及び縦断面図、第４図は実施例４を示す斜視図
、第５図は実施例５を示す斜視図、第６図（ａ）、（ｂ
）は実施例６を示す斜視図及び縦断面図、第７図は従来
の超音波モータを示す斜視図、第８図は第７図の縦断面
図、第９図は実施例７の縦断面図、第１０図（ａ）、（
ｂ）は実施例７の変形例を示す縦断面図及び斜視図、第
１１図は実施例７の変形例を示す斜視図である。８１２図は超音波モータを用いた装置の断面図を示して
いる。Ａ・・・振動子　　　　　１・・・前振動弾性体２・・
・後振動弾性体　　１０・・・電極１１・・・端子部１３・・・ねじ１５−・・軸１７・・・突起１２・・・リード線１４・・・切欠部１６・・・調整リング１８・・・調整板第１図

Claims

【特許請求の範囲】１　棒状弾性体に配置された電気−機械エネルギー変換
素子（以下ＰＺＴで代表する）に交流電界を印加するこ
とによって棒状弾性体に同形の屈曲モードの振動を異な
る複数の平面内に励起させかつ時間的に適当な位相差を
持たせることにより、振動体の表面粒子に円又は楕円運
動を行わしめる振動子と、振動体に押圧されて摩擦駆動
される移動体とを有する超音波モータにおいて、該振動
子の一部に、質量調整可能な非軸対称手段を設けたこと
を特徴とする超音波モータ。２　請求項１に記載の超音波モータを含む装置において
、振動子に押圧されて摩擦駆動される部材から駆動力を
得る出力部材を有することを特徴とする装置。