JPH09191670A

JPH09191670A - 振動装置

Info

Publication number: JPH09191670A
Application number: JP8000915A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Takano; 裕宣高野; Hiroshi Yamamoto; 博山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-01-08
Also published as: JP3524248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】振動装置において、押圧バネをケースの内側
に取り付けると、ケースが大型化し易い。【解決手段】電気−機械エネルギー変換により振動す
る振動部材１と、この振動部材を収容するケース部材６
と、このケース部材内を通って振動部材に接触する接触
部材４と、この接触部材と振動部材とを加圧接触させる
押圧力を発生する付勢部材５とを有する振動装置におい
て、付勢部材を、ケース部材の外側に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電変換手段によ
り振動部材に屈曲振動と縦振動とを励起し、これらの合
成によって生じた振動波を利用して駆動力を得る振動装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】振動波を利用した振動装置には、矩形板
状に形成された振動体を振動させて、この振動体に接触
させた移動体（接触部材）をリニア駆動するものがあ
り、このような振動装置は、例えば、図１７に示すよう
に構成されている。この図において、１７１は弾性材料
により形成された弾性体で、１７２は弾性体１７１に振
動を励起するための圧電素子である。弾性体１７１と圧
電素子１７２とから上記振動体が構成される。

【０００３】さらに、１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃは
圧電素子１７２に特定周波数の電圧を印加するための電
極膜で、１７４は移動体である。また、１７５は移動体
１７４を弾性体１７１に適度な力で押圧するための押圧
バネであり、１７７は押圧バネ１７５と移動体１７４と
の間の摩擦抵抗を低減するためのベアリングである。こ
のように構成された振動装置では、図示しない電圧制御
回路によって電極膜１７２ａ，１７２ｂに互いに９０°
位相が異なる特定周波数の電圧（図中には、ｓｉｎ，ｃ
ｏｓで示す）を印加すると、圧電素子１７２はその周波
数で伸縮を繰り返す。この圧電素子１７２の伸縮によっ
て弾性体１７１には縦振動（例えば、１次モード振動）
と屈曲振動（例えば、４次モード振動）が励起され、さ
らにこれら振動によって、移動体１７４を移動させるた
めの定在波が合成される。そして、この合成された定在
波によって弾性体１７１の表面の各質点が互いに同方向
に楕円運動する。このため、弾性体１７１に移動体１７
４を加圧接触させると、両者間の摩擦によって移動体１
７４が図中の矢印方向に駆動される。なお、弾性体１７
１には、上記楕円運動を増幅して移動体１７４に伝達す
るための運動抽出体１７３ａ，１７３ｂが取り付けられ
ている。

【０００４】そして、同様な原理で動作する駆動装置の
ユニット構造としては、例えば、特開平２−２２８２６
６号公報にて提案されているもの（図１８（ａ）参照）
や、特開平６−２６１５６８号公報にて提案されている
もの（図１８（ｂ）参照）に示すものがある。これらの
ユニット構造では、振動体１８１および移動体１８４に
おける振動体１８１との接触部は、ケース１８６によっ
て覆われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
に示す両例ではいずれも、移動体１８４を弾性体１８１
に押圧するための押圧バネ１８５をケース１８６の内側
に取り付けているため、ケース１８６の内側に、押圧バ
ネ１８５を収容するためのスペースを設けなければなら
ず、ケース１８６が大型化し易いという問題があった。

【０００６】なお、押圧バネ１８５のバネ定数を大きく
して変形量を小さくすることによって、上記スペースを
小さくすることも可能であるが、バネ定数が大きいと押
圧バネ１８５の変形量が若干異なるだけで押圧力に大き
な差が生じ、押圧力を適正に設定するのが困難になる。

【０００７】また、押圧バネ１８５をケース１８６内に
収容するものでは、ユニットの組立てを行い難いという
問題もある。

【０００８】そこで、本発明の第１の目的は、ケース部
材をできるだけ小型化できるようにした振動装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明では、電気−機械エネルギー変換
により振動する振動部材と、この振動部材を収容するケ
ース部材と、このケース部材内を通って振動部材に接触
する接触部材と、この接触部材と振動部材とを加圧接触
させる押圧力を発生する付勢部材とを有する振動装置に
おいて、付勢部材を、ケース部材の外側に取り付けてい
る。

【００１０】すなわち、例えば、ケース部材に開口部を
形成して、付勢部材にこの開口部を通して振動部材又は
接触部材に押圧力を作用させるように構成することによ
り、ケース部材の内側に付勢部材を収容するスペースを
確保する必要をなくし、ケース部材の小型化を図ってい
る。また、付勢部材をケース部材の外側に取り付けるこ
とにより、付勢部材をケース部材の内側に取り付けるも
のに比べて組立を簡単化したり、付勢部材について比較
的大きな変形量（つまりは小さなバネ定数）を許容して
押圧力のばらつきを抑えたりしている。

【００１１】なお、上記開口部を振動部材に面する側に
形成し、付勢部材に、振動部材を接触部材に接触する方
向に押圧させるように構成することもできるが、この場
合には、振動部材の振動が付勢部材に伝わらないよう
に、振動部材と付勢部材との間に弾性部材を介在させる
のが望ましい。また、付勢部材と振動部材との間に振動
部材を支持する支持部材を介在させて、振動部材をより
安定して支えることができるようにするのが望ましく、
この場合、付勢部材によって支持部材を保持するように
して、付勢部材に押圧力を発生する役割と支持部材を保
持する役割とを果たさせて、部品点数の減少やさらなる
組立の容易化を図るのが望ましい。

【００１２】また、付勢部材のケース部材に対する取付
は、例えば、ケース部材の外面に形成された係止部に付
勢部材を係止させることによって行ってもよいし、ケー
ス部材に振動部材に対して移動する接触部材を案内する
案内部材が取り付けられる場合には、この案内部材によ
って付勢部材をケース部材に固定してもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、発明の第１実施形態である振動
波モータ（振動装置）について説明する。図１は、上記
振動波モータの分解斜視図である。この図において、１
は振動波モータの駆動源となる振動部材としての振動子
である。この振動子１は、図２に詳しく示すように、略
長方形状をした真鍮、燐青銅あるいはステンレス等から
なる弾性体１ａと、この弾性体１ａの上下面に貼り合わ
された圧電素子１ｂ，１ｃと、圧電素子１ｃの上面に貼
り付けられた運動抽出体１ｄ，１ｅと、圧電素子１ｂ，
１ｃの長手方向中央で分かれるように所定の幅で分割形
成された電極膜１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉとからなる。

【００１４】図１における２ａ，２ｂはフェルト等の弾
性部材であり、振動子１に設けた運動抽出体１ｄ，１ｅ
の略反対側に位置するように配置される。３は弾性部材
２ａ，２ｂを介して振動子１を支持する支持部材であ
り、弾性部材２ａ，２ｂの下面に接着剤あるいは両面テ
ープ等で固定される。なお、本実施形態では弾性部材２
ａ，２ｂを２つ設けているが、運動抽出体１ｄ，１ｅの
略反対側に位置すれば、１つでも３つ以上でもよい。

【００１５】４は運動抽出体１ｄ，１ｅに当接してこの
運動抽出体１ｄ，１ｅに発生した楕円運動を直線運動に
変換するための移動体である。この移動体４は下面がフ
ラットなＤ形断面形状を有する。

【００１６】５は移動体４と振動子１の運動抽出体１
ｄ，１ｅとを所定の押圧力で当接させるための押圧バ
ネ、６は振動子１を収納するためのケースである。この
ケース６の下面には、支持部材３を上下方向に移動可能
に嵌合させることができる開口面積を有した開口部が形
成されている。

【００１７】さらに、７ａ，７ｂは移動体４を移動方向
および移動方向の軸まわりにガイドするガイド部材であ
り、このガイド部材７ａ，７ｂは、耐摩耗性および摺動
性に優れた樹脂、金属等であることが望ましい。なお、
図４に示すように、２つのガイド部材７ａ，７ｂの相対
的な位置ずれを防止するために、ガイド部材７ａ，７ｂ
に設けた凸部をケース６に設けた凹部に嵌合させるよう
にしている。また、本実施形態ではガイド部材７ａ，７
ｂをケース６とは別体としたが、もちろんケース６と一
体に設けても何ら問題はない。

【００１８】ケース６の幅方向側面には、図３に示すよ
うに振動子１用のガイド支持部６ａ，６ｂが２箇所設け
てあり、振動子１の弾性体１ａの幅方向両側に設けた二
箇所の凸部１ｍ，１ｎと嵌合させて、振動子１をケース
６の高さ方向にガイドする。また、支持部材３には凸部
３ａがあり、この凸部３ａが押圧バネ５の長手方向中央
に形成された穴部５ａに嵌合することにより、支持部材
３は押圧バネ５に位置決め支持される。なお、後述する
電圧印加用フレキシブルプリント基板および印加用回路
は図１では省略した。

【００１９】次に、上記構成による押圧バネ支持方法に
ついて説明する。押圧バネ５には、その長手方向両端部
に、幅方向両側に分かれて上方に延びる係止アームを有
し、これら係止アームの上部には、凹状に切り欠かれて
係止部５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが形成されている。ま
た、ケース６におけるこれら係止部５ｃ〜５ｆにそれぞ
れ対応する位置には、凸状の係止突起６ｃ，６ｄ，６
ｅ，６ｆが形成されている。

【００２０】そして、押圧バネ５の係止部５ｃ，５ｄ，
５ｅ，５ｆをケース６の係止突起６ｃ，６ｄ，６ｅ，６
ｆにそれぞれ係合させることにより、図５に詳しく示す
ように押圧バネ５はケース６に係止される。なお、係止
突起６ｃ〜６ｆの下部はテーパ状に形成されており、係
止部５ｃ〜５ｆを下側から係合させ易くなっている。ま
た、係止部５ｃ〜５ｆの上下方向長さは、係止突起６ｃ
〜６ｆの上下方向長さよりも長いため、押圧バネ５のケ
ース６に対する上下動が許容される。

【００２１】次に、この振動波モータの組立手順につい
て簡単に説明する。

【００２２】［手順１］まず、図７に示すように、振
動子１に電圧印加用フレキシブルプリント基板９を実装
する。図８に実装状態を示す。

【００２３】［手順２］図９に示すように、ケース６
に予めガイド部材７ａ，７ｂを一体化させておき、移動
体４をケース６内およびガイド部材７ａ，７ｂに通して
おく。これに、手順１で用意した電圧印加用フレキシブ
ルプリント基板９付きの振動子１の凸部１ｍ，１ｎをケ
ース６のガイド部６ａ，６ｂと嵌合させる。

【００２４】［手順３］図１０に示すように、予め弾
性部材２ａ，２ｂを支持部材３に両面テープ等で貼り付
けておくとともに、支持部材３の凸部３ａを押圧バネ５
の穴部５ａとを嵌合させて両者を一致させ一体化させて
おく。これを、手順２で用意した振動子１の組み込まれ
たケース６に取り付けるわけだが、その際に前述したよ
うに、押圧バネ５の係止部５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆをケ
ース６の係止突起６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆに係合させ
る。これにより、ケース６の下面開口部を通して振動子
１がケース６内に収納される。図１１に係止状態を示
す。

【００２５】図１２は、以上のように組立てられた振動
波モータの断面図である。この図から分かるように、押
圧バネ５の押圧力は支持部材３および弾性部材２ａ，２
ｂを介して振動子１に作用し、これを移動体４に加圧状
態で接触させる。

【００２６】ここで、振動子１を支持部材３により支持
するため、振動子１を安定させることができる。また、
支持部材３を押圧バネ５によって保持しているため、押
圧バネとは別に支持部材３を保持する部材を設ける場合
に比べて、部品点数が少なくて済み、組立ても容易にな
る。尚、上記実施形態では、移動体４としてＤ形断面を
有するものを用いたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば平板状、あるいは三角柱状断面を有し
た移動体を用いても良い。

【００２７】次に、本振動波モータの駆動方法について
簡単に説明する。振動子１の電極膜１ｅと１ｈ（Ａ相電
極膜）、１ｆと１ｉ（Ｂ相電極膜）をそれぞれ導通させ
た状態でＡ相電極膜１ｅとＢ相電極膜１ｆとに互いに９
０°位相の異なる特定周波数の電圧を印加用フレキシブ
ルプリント基板９を介して印加すると、圧電素子１ａは
電極膜に対応した部分において、互いに９０°位相の異
なる伸縮運動を繰り返す。その結果、弾性体１ａに縦振
動と屈曲振動が励起され、これにより運動抽出体１ｄ，
１ｅは同方向に回転する楕円運動を行う。そしてこの楕
円運動が、移動体４との摩擦によって、移動体４を例え
ば図１中の矢印方向に駆動する。

【００２８】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態である振動波モータ（振動装置）について説明す
る。図１３は、本振動波モータの分解斜視図である。こ
の図において、第１実施形態と同じ構成部品については
同じ符号を付して説明に代える。

【００２９】図１３において、１３５は移動体４と振動
子１の運動抽出体１ｄ，１ｅとを所定の押圧力で当接さ
せるための押圧バネである。また、１３６は振動子１を
収納するためのケースである。

【００３０】第１実施形態では、ケース６の側面におい
て押圧バネ５を係止するようにしたが、本実施形態で
は、押圧バネ１３５の係止アームの上端を水平方向内側
に折り曲げて、この折り曲げ部分をケース１３６の上端
面に設けた係止部１３６ｃ〜１３６ｆに係合させること
により、押圧バネ１３５をケース１３６に取り付けるよ
うにしている。

【００３１】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態である振動波モータ（振動装置）について説明す
る。図１４は、本振動波モータの分解斜視図である。こ
の図において、第１および第２実施形態と同じ構成部品
については同じ符号を付して説明に代える。

【００３２】図１４において、１４５は移動体４と振動
子１の運動抽出体１ｄ，１ｅとを所定の押圧力で当接さ
せるための押圧バネである。また、１４６は振動子１を
収納するためのケースである。第２実施形態では、押圧
バネ１３５の幅方向両側の係止アームを別体のものと
し、それらの上部を折り曲げただけであるが、本実施形
態では、押圧バネ１４５の係止アームの上部を連結する
一方、ケース１４６の上端面に設けた係止部１４６ｃ，
１４６ｄに突起１４６ｅ，１４６ｆを形成し、この突起
１４６ｄ，１４６ｅに係止アームの連結部を引掛けるよ
うにしている。これにより、押圧バネ１４５の係止アー
ムがケース１４６の係止部１４６ｃ，１４６ｄから外れ
るのを防止できる。

【００３３】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態である振動波モータ（振動装置）について説明す
る。図１５は、本振動波モータの分解斜視図である。こ
の図において、第１〜第３実施形態と同じ構成部品につ
いては同じ符号を付して説明に代える。

【００３４】第１〜第３実施形態では、振動子１と押圧
バネ５，１３５，１４５との間に支持部材３と弾性部材
２ａ，２ｂを介在させていたが、本実施形態では、支持
部材３を廃し、弾性部材２ａ，２ｂのみを介在させるよ
うにしている。

【００３５】この場合、弾性部材２ａ，２ｂは予め振動
子１あるいは押圧バネ１５５に両面テープ等で貼り付け
ておけば良い。この実施形態では、押圧バネ１５５が支
持部材３の役割をも果たしているため、第１〜第３実施
形態に比べて部品点数や組立て工数を少なくすることが
できる。

【００３６】（第５実施形態）次に本発明の第５実施形
態である振動波モータ（振動装置）について説明する。
図１６は、本振動波モータの分解斜視図である。この図
において、第１〜第４実施形態と同じ構成部品について
は同じ符号を付して説明に代える。

【００３７】第１〜第４実施形態では、押圧バネ５，１
３５，１５５とケース６，１３６，１４６を係合させた
が、本実施形態では、押圧バネ１６５にガイド部材７
ａ，７ｂを予め取り付けておき、ガイド部材７ａ，７ｂ
をケース１６６に取り付けることにより、押圧バネ１６
５もケース１６６に取り付けられるようにしたものであ
る。この場合、ガイド部材７ａ，７ｂには、これらの相
対的位置ずれを防止するために、第１実施形態と同様な
位置決め部が必要となる。

【００３８】以上説明した振動波モータでは、ケース部
材を大型化させることなく押圧バネの比較的大きな変形
量を許容することができる。このため、押圧バネのバネ
定数をある程度小さくすることができ、多少のバネ変形
量の違いで押圧力が変動することを防止することができ
る。

【００３９】また、本発明は、以上の実施形態および変
形例、またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせ
て用いてもよい。

【００４０】（実施形態と請求の範囲との関係）上記実
施形態において、振動波モータが請求の範囲にいう振動
装置に、振動子（弾性体１ａ，圧電素子１ｂ，１ｃ，電
極膜１ｆ〜１ｉおよび運動抽出体１ｄ，１ｅ）が請求の
範囲にいう振動部材に、移動体４が請求の範囲にいう接
触部材に、ケース６，１３６，１４６，１６６が請求の
範囲にいうケース部材に、押圧バネ５，１３５，１４
５，１５５，１６５が請求の範囲にいう付勢部材に、支
持部材３が請求の範囲にいう可動部に、図１５のケース
６の下面開口部が請求の範囲にいう開口部に、ガイド部
材７ａ，７ｂが請求の範囲にいう案内部材にそれぞれ相
当する。

【００４１】なお、以上が本発明の各構成と実施形態の
各構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施形態の
構成に限られるものではなく、請求項に示した機構また
は実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であれば
どのようなものであってもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明で
は、付勢部材をケース部材の外側に取り付けて、ケース
部材の内側に付勢部材を収容するスペースを確保する必
要をなくしている。このため、本発明を用いれば、上記
スペースを省略できる分ケース部材の小型化を図ること
ができる。さらに、ケース部材の外側に取り付ければよ
いためユニットの構造や組立が簡単になり、また、ある
程度大きなバネ変形量を許容できるためバネ定数を小さ
くして押圧力のバラつきを抑え、押圧力を容易に適正に
設定することができる。

【００４３】また、付勢部材によって振動部材を接触部
材との接触方向に押圧する場合に、付勢部材と振動部材
との間に振動部材を支持する支持部材を介在させれば、
振動部材を安定して支えることができる。そしてこの場
合に、付勢部材によって支持部材を保持するようにすれ
ば、付勢部材に押圧力を発生する役割と支持部材を保持
する役割とを果たさせることができ、部品点数の減少や
さらなる組立の容易化を図ることができる。

【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波モータの分
解斜視図である。

【図２】上記振動波モータの振動子の断面図である。

【図３】上記振動子の支持状態を示す低面図である。

【図４】上記振動波モータのケースとガイド部材との拡
大図である。

【図５】上記振動波モータのケースと押圧バネとの係止
状態を示す拡大図である。

【図６】上記振動波モータの側面図である。

【図７】上記振動子とこれに接続されるフレキシブルプ
リント基板とを示す斜視図である。

【図８】上記振動子とこれに接続されるフレキシブルプ
リント基板とを示す斜視図である。

【図９】上記振動波モータとフレキシブルプリント基板
との結合関係を示す斜視図である。

【図１０】上記ケース部材と押圧バネとの結合関係を示
す斜視図である。

【図１１】上記振動波モータの組立状態を示す斜視図で
ある。

【図１２】上記振動波モータの組立状態の断面図であ
る。

【図１３】本発明の第２実施形態である振動波モータの
分解斜視図である。

【図１４】本発明の第３実施形態である振動波モータの
分解斜視図である。

【図１５】本発明の第４実施形態である振動波モータの
分解斜視図である。

【図１６】本発明の第５実施形態である振動波モータの
分解斜視図である。

【図１７】振動波モータの作動原理を説明する図であ
る。

【図１８】従来の振動波モータの構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１振動体１ａ弾性体１ｂ圧電素子１ｄ，１ｅ運動抽出体１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ電極膜２ａ，２ｂ弾性部材３支持部材４移動体５，１３５，１４５，１５５，１６５押圧バネ５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ係止部６，１３６，１４６，１５６，１６６ケース６ａ，６ｂガイド部６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ係止突起７ａ，７ｂガイド部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気−機械エネルギー変換により振動す
る振動部材と、この振動部材を収容するケース部材と、
このケース部材内を通って前記振動部材に接触する接触
部材と、この接触部材と前記振動部材とを加圧接触させ
る押圧力を発生する付勢部材とを有する振動装置におい
て、前記付勢部材を、前記ケース部材の外側に取り付けたこ
とを特徴とする振動装置。
【請求項２】前記ケース部材に開口部を形成し、前記付勢部材の押圧力を前記開口部を通して前記振動部
材又は前記接触部材に作用させることを特徴とする請求
項１に記載の振動装置。
【請求項３】前記開口部を前記振動部材に面する側に
形成し、前記付勢部材は、前記振動部材を前記接触部材に接触す
る方向に押圧することを特徴とする請求項１又は２に記
載の振動装置。
【請求項４】前記付勢部材と前記振動部材との間に弾
性部材を介在させたことを特徴とする請求項３に記載の
振動装置。
【請求項５】前記付勢部材と前記振動部材との間に前
記振動部材を支持する支持部材を介在させたことを特徴
とする請求項３又は４に記載の振動装置。
【請求項６】前記支持部材が、前記付勢部材によって
保持されていることを特徴とする請求項５に記載の振動
装置。
【請求項７】前記付勢部材は、前記ケース部材の外面
に形成された係止部に係止されていることを特徴とする
請求項１から６のいずれかに記載の振動装置。
【請求項８】前記ケース部材に、前記振動部材に対し
て移動する前記接触部材を案内する案内部材が取り付け
られており、前記付勢部材は、前記案内部材によって前記ケース部材
に固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれ
かに記載の振動装置。