JP4290168B2 - 振動波駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子により弾性部材に振動を生じさせ、該弾性部材と接触する接触体との間で相対移動させる、いわゆる振動波モータに適用される振動波駆動装置に関する。

従来、振動子で発生した振動により移動子を駆動する振動波モータがある。振動波モータにおいては、振動子で発生した機械的な振動から移動子に連続的な駆動力を取り出す。そのため、振動子と移動子との間に配置される接触部は、振動子の振動に倣って変形しながら、振動子に対し接触と離間を繰り返して駆動力を取り出している。この種の振動波モータを図１４に示す（例えば、特許文献１参照）。

図１４は、従来例（特許文献１）に係る振動波モータの構成を示す断面図である。

図１４において、振動波モータは、移動体１０５を振動子に加圧接触させる構成とした公知の棒状振動波モータである。振動子は、圧電素子１０３と金属部材１０１、１０２の内径部にシャフト１０４を挿入し、圧電素子１０３を金属部材１０１、１０２で挟み、シャフト１０４でボルト締めした構成を有する。移動体１０５には、振動子の振動に対して一部の領域が接触するような所定のバネ剛性をもつ複数の接触部１０５ａが固定されている。尚、１０１ｄと１０１ｅはそれぞれ金属部材１０１の内側部と外側部、１０１ａは内側部及び外側部間の連結部、１０１ｆは配線基板用の穴部、１０１ｂは接触面、１１１は配線基板、１１９は接触部固定用のタガである。

各接触部１０５ａは、円筒形状の移動体１０５の基部から内方へ斜めに延出した形状であり、延出部は互いに接触することなく独立して変形できる。各接触部１０５ａにおける金属部材１０１との摩擦摺動部にかかる面圧が高くなると、摩耗が激しくなる。これを軽減するために単に摩擦摺動部を広くすると、その中で振動変位と一致しない部分が増える結果、摩耗や鳴きなどの原因になってしまう。従来技術では、各接触部１０５ａが独立に変位するため、各接触部１０５ａを振動変位と一致させることが可能となり、容易に大きいトルクの振動波モータを構成することが可能となっている。

図１６（ａ）は、振動波モータの振動体の振動変位が周方向に滑らかな分布を持つ場合を示す図、図１６（ｂ）は、振動波モータの振動体の振動変位が一部に集中する強制変位の場合を示す図である。

図１６において、振動波モータの接触部では、図１６（ａ）に示すように振動体の振動変位が周方向に滑らかな分布を持つ場合には、振動変位にほぼ比例した接触反力（加圧反力）が得られる。しかしながら、図１６（ｂ）に示すように振動体の振動変位が一部に集中する強制変位の場合には、接触部が周方向に連続的な梁であるために、強制変位部の周囲も変形する。その結果、変形を生じた領域分の反力が働き、強制変位による接触反力（加圧反力）が増大することになる。このような接触反力の集中は、振動体と接触部における摩擦を生じている材料の局所的な摩耗や異常振動の原因となり、振動波モータの性能を損なう可能性がある。

他の従来例に係る振動波モータの接触部を図１５に示す。（例えば、特許文献２参照）。

図１５（ａ）は、他の従来例に係る振動波モータの接触部２０５を示す図、図１５（ｂ）は、接触部２０５の一部を拡大した図である。

図１５において、接触部２０５の先端部は複数のスリットに分割されている。複数のスリットに分割することで、接触部２０５における振動子との接触領域での変形が他の部位に及ぶのを抑え、上述した接触反力の集中や摩擦面のねじれによる摩耗の増大を低減することが可能となる。
特開２００１−１４５３７６号公報 特開２００２−３１５３６４号公報

しかしながら、上記図１４に示した従来例の振動波モータの接触部は、複数の接触部１０５ａにより構成されているが、各々の接触部１０５ａの断面は所定の接触幅を持つ片持ち梁断面となっている。各々の接触部１０５ａでは、図１７に示すように振動子と接触する。

接触部が変位したときの、振動子の接触面と接触部１０５ａとの成す角度は、変位が大きいほど大きくなり、接触部１０５ａのエッジ部のみが強い圧力で振動子に接触するようになる。そのため、振動子に強い圧力で接触する接触部１０５ａのエッジ部においても、安定した摩耗となるように、振動子に対する全体の加圧力を低減することが必要となる。加圧力に対して出力トルクはほぼ比例すると考えてよいから、振動波モータの出力トルクを制限することになっている。

他方、上記図１５に示した他の従来例に係る振動波モータの接触部２０５は、複数のスリットに分割することにより反力の集中を低減できる。しかし、接触部２０５が片持ち梁構造であることは、上記図１４に示した従来例の振動波モータと同様であり、上記図１７に示したような振動子と接触部との接触状態によって局部的摩耗が生じ、振動波モータの性能を劣化させてしまう恐れがある。

更に、接触部においては、振動子の駆動周波数に対し十分高い周波数まで追従して安定した接触を保つ必要があるが、上記図１５に示したように接触部を分割していくと、各々の接触部の剛性が低下して追従性が悪くなる。そのため、各々の接触部の追従性を同等に保つには、接触部をより微小な形状に製作することが必要となるが、製造に手間がかかりコスト高となる。

上述したように、従来の振動波モータの構成では、振動子と接触部との間の局部的な摩耗により耐久性を低下させてしまうという課題があった。

本発明の目的は、接触部材の局部的な摩耗を低減し、長期の駆動による性能劣化を低減すること等を可能とした振動波駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の振動波駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子を備えた振動子と、前記振動子に発生させた振動により駆動される移動子と、前記振動子と前記移動子の間に介在する複数の接触部とを具備し、それぞれの接触部は、前記振動子又は前記移動子の何れか一方に固定される固定部と、前記固定部に連結され、両持ち梁構造を有し個別に弾性変形可能であって、隣接する前記接触部の間隔よりも狭い間隔にて配置され、軸方向の剛性の異なる複数の連結部と、前記各連結部の一部を構成し、前記接触部材に対向した前記移動子又は前記振動子に接触する接触面とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、接触部が、固定部と、両持ち梁構造を有し個別に弾性変形可能で軸方向の剛性の異なる複数の連結部を備えることで、接触部と移動子又は振動子が接触した際の接触部の接触面の傾斜の変化を低減することが可能となる。更に、接触部は局部的な接触圧力に対して柔軟に変位するため、接触部の局部的な摩耗を低減し、振動波駆動装置の長期の駆動による性能劣化を低減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動波駆動装置としての振動波モータの構成を示す断面図である。

図１において、振動波モータは、円環状に形成されており、振動体１、圧電素子３、移動子５、複数の接触部材６を備えている。振動体１は、放射状の突起を持つ金属製の弾性部材であり、振動拡大部１−１及び振動体基部１−２から構成されている。この放射状の突起が振動拡大部１−１である。圧電素子３は、電気量（電圧）を機械量（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子であり、振動体１と接合されている。振動体１及び圧電素子３により振動子を構成している。接触部材６は、薄板のプレス加工で製作され、振動体１の円周方向に沿って複数配設されると共に、振動体１の振動拡大部１−１の上面に溶接或いは接着により接合されている。これら接触部材６のそれぞれが移動子５との接触部となる。

移動子５は、不図示の加圧手段による加圧力により、接触部材６の接触面を介して振動体１と加圧接触するように構成されている。また、移動子５は、振動体１の振動により接触部材６の接触面との間で摩擦されることで駆動される。振動波モータにおいては、移動子５からの駆動力を、出力軸等を介して振動波モータ外部の装置に伝達することで、該装置を駆動する。

図２は、図１に示す振動波モータの振動体１及び接触部材６の外観を示す斜視図である。図３は、図２に示す振動波モータの振動体１及び接触部材６の一部を拡大した斜視図である。

図２及び図３において、接触部材６は、固定部６ａと、連結部６ｂとから構成されている。固定部６ａは、振動体１の振動拡大部１−１の長手方向両端部（図３参照）に各々固定されている。連結部６ｂは、両固定部間を一体的に接続し複数に分割（本実施の形態では４分割）された両持ち梁構造を有し、固定部６ａと曲面で連結されている。更に、連結部６ｂは、脚部６ｃ、梁部６ｄ、接触面６ｅ、垂直脚部から構成されている。脚部６ｃ、梁部６ｄ、接触面６ｅ、垂直脚部は、それぞれが４分割されている。

脚部６ｃは、内周側の固定部６ａに連結され、梁部６ｄを振動拡大部１−１と非接触とするために、接触面６ｅの法線に対して９０度以下の角度をもって延出されている。梁部６ｄは、それぞれが振動拡大部１−１の上面に対して平行に配設されている。接触面６ｅは、それぞれが梁部６ｄの中央部上面に相当する。垂直脚部は、外周側の固定部６ａに連結され、やはり梁部６ｄを振動拡大部１−１と非接触とするために、接触面６ｅに対して垂直方向に延出されている。

振動拡大部１−１の長手方向両端部に各々固定された固定部６ａのうち、内周側の固定部６ａは、振動拡大部１−１の上面に固定され、外周側の固定部６ａは、振動拡大部１−１の外周面に固定されている。連結部６ｂは、振動体１及び圧電素子３からなる振動子に発生させる振動波の伝播方向（振動子の周方向）に沿って等間隔に配置されている。互いに異なる方向への振動変位を容易にするために、隣接する接触部の間隔、即ち、隣接する振動拡大部１−１の間隔は、１つの接触部における複数の梁部６ｄの間隔よりも十分に広く設定されている。接触部材６を構成する固定部６ａ及び連結部６ｂは、移動子５に対する接触ばねとしての機能を有している。

図４（ａ）〜図４（ｄ）は、振動波モータの接触部材６が移動子５と接触する様子を時間の経過の順に示した図である。

図４（ａ）〜図４（ｄ）において、振動体１に接合された圧電素子３（図４では不図示）に駆動電圧を印加し、公知の技術により、振動体１及び圧電素子３からなる振動子に進行性の振動波を生じさせる。これに伴い、振動体１の振動拡大部１−１の上面には、図示のように楕円軌道上の送り運動が生じ、接触部材６を介して移動子５を駆動する。

図４（ａ）は移動子５と接触部材６が離間した状態であり、図４（ｂ）で接触部材６の左端から移動子５に接触を開始する。図４（ｃ）で移動子５が接触部材６の最上部に達したときは、移動子５と接触部材６の全面が接触した状態となる。図４（ｄ）は接触部材６の右端が移動子５に接触した状態であり、接触部材６と移動子５の接触を終えて図４（ａ）の状態に戻る。

接触部材６の連結部６ｂは、上記図３に示したように４つに分割された接触面６ｅを備えており、それぞれの接触面６ｅが連結部６ｂの変形により独立に変位可能となっている。図４（ｂ）または図４（ｄ）に示すように接触部材６の左端または右端が移動子５に接触した状態では、従来の構造では、接触部材のエッジ部付近のみが接触し、接触圧力が増大する原因となっていた。

これに対し、本実施の形態では、移動子５の移動方向に、接触部材６の複数の接触ばね（連結部６ｂを構成する脚部６ｃ、梁部６ｄ、接触面６ｅ）を配置する構造とすることで、各々のばね剛性をやわらかく構成することが可能となっている。これにより、接触部材６の連結部６ｂのエッジ部が移動子５に接触する場合には、エッジ部付近の接触ばねが大きく変位することにより、エッジ部周辺の接触面も接触させることができるように構成されている（図４（ｂ）、図４（ｃ）参照）。

図４（ｃ）に示すように接触部材６の全体が移動子５に接触する状態では、接触部材６の全ての連結部６ｂ（４分割された脚部６ｃ、梁部６ｄ、接触面６ｅ）が、剛性が高い接触ばねとしてふるまう。即ち、本実施の形態では、接触部材６を複数の接触ばねとして構成したことで、移動子５の移動方向に対しては接触部材６のエッジ部のように応力が集中しやすい箇所の変位を分散し、接触圧力の分散が可能となっている。

次に、本実施の形態の振動波モータにおいて移動子５の移動方向に直交する面内における接触部材６の挙動を説明する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、移動子５の移動方向と直交する断面における接触部材６の変位及び変形を示す図である。

図５（ａ）〜図５（ｃ）において、振動体１及び圧電素子３からなる振動子は、接触部材６の一部に注目すると、図５（ａ）のように実線の円弧状の矢印で示す方向に振動する。この矢印で示す方向を、振動子の振動方向ということとする。更に、振動子の各部は、その位置により振動方向と振動の大きさが異なり、微小振幅での振動においては、ある点を中心とした回転振動として捉えることが可能である。このときの中心が、振動子の振動の瞬間回転中心である。

本実施の形態では、図５（ａ）〜図５（ｃ）に丸印で示すように振動子の内周側で接触部材６の接触面６ｅよりも下方に瞬間回転中心１０がある。振動子は瞬間回転中心１０を中心として図５（ａ）の円弧状の矢印で示す方向に振動する。接触部材６の接触面６ｅのなかで、瞬間回転中心１０に近い部分は振動変位が小さく、瞬間回転中心１０に遠くなるに従い振動変位が増大する。一方、接触部材６と接触する移動子５は、ほとんど変形しない剛体と考えてよい。このため、接触部材６の接触面６ｅにおける移動子５との相対変位も、瞬間回転中心１０から遠ざかるほど相対変位が大きくなっている。

図５（ｂ）に示す実線は接触部材６の自由状態での形状であり、接触部材６の連結部６ｂを構成する２つの脚部６ｃ（斜めの部分と垂直の部分）と接触面６ｅ（図３参照）が台形形状を構成している。図中、破線で示したものが、接触面６ｅに縦方向の強制変位を加え、変形した状態を示したものである。白抜きの矢印で示す方向は、接触部材６に対して接触圧力が加わる方向である。接触部材６の連結部６ｂを構成する２つの脚部６ｃの変形と水平な梁部６ｄの曲げ変形により、接触部材６の接触面６ｅの回転中心を振動子の瞬間回転中心１０付近へ位置させることが可能となっている。

図５（ｃ）は、振動状態における接触部材６の変形を表したものであり、図５（ａ）に示す変形と図５（ｂ）に示す変形の和として表されている。接触部材６の変形の回転中心を振動子の瞬間回転中心１０と一致させることにより、接触部材６の接触面６ｅの位置及び傾きは接触中変化せず、移動子５と平行な状態を保つ。このため、振動波モータの駆動中に接触部材６と移動子５との間の接触圧力が変化して、接触部材６の変形量が変化しても接触面全面にわたって移動子５との接触が可能となる。これにより、接触部材６の接触面圧を一様にすることができ、接触部材６と移動子５との間の振動振幅が大きい個所ほど摩耗が進むような局部的摩耗を低減することが可能となる。

本実施の形態では、移動子５の移動方向及び移動子５の移動方向に直交する方向の２方向のなす面内において、接触部材６と移動子５との間の接触面圧の集中を緩和し、接触部材６と移動子５の一様な接触状態を実現することができる。これにより、局所的な摩耗や異常振動を生ずるような性能の劣化を回避し、安定して長期にわたって性能を維持できる振動波モータを構成することが可能となる。

ここで、それぞれの連結部６ｂにおける梁部６ｄの厚み方向は、振動子の瞬間回転中心と各連結部６ｂを結ぶ方向に略直交する方向である。また、梁部６ｄの厚み方向は、接触部材６における振動子の振動方向と一致している。

以上説明したように、本実施の形態によれば、接触部材６が、固定部６ａと、両持ち梁構造を有し個別に弾性変形可能な複数の連結部６ｂを備える。これにより、接触部材６と移動子５が接触した際の接触部材６の接触面６ｅの傾斜の変化を低減することが可能となる。更に、接触部材６は移動子からの局部的な接触圧力に対して柔軟に変位するため、接触部材６の局部的な摩耗を低減し、振動波モータの長期の駆動による性能劣化を低減することが可能となる。

また、接触部材６の各連結部６ｂを振動波の伝播方向（振動体１の円周方向）に配置する。これにより、接触部材６に対する接触圧力の振動波伝播方向の分布における集中を緩和し、接触部材６の摩耗を低減することが可能となる。

また、接触部材６の各連結部６ｂを固定部６ａを介して一体的に構成する。これにより、各連結部６ｂの相対位置精度を高めることが可能となると共に、接触部材６を含む振動波モータの安価な製造が可能となる。

また、接触部材６の各連結部６ｂが、接触面に垂直な方向に延出する脚部と、接触面の法線に対し９０度以下の角度をもって延出する脚部を備えることで、接触部材６の強制変位による回転中心を所定の値に設計することが可能となる。これにより、接触部材６の接触面６ｅに対して接触圧力が片寄る片あたりを低減することが可能となり、接触部材６の耐久性を高めることが可能となる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、接触部を図６に示す構造とした点において相違する。本実施の形態のその他の要素（振動体１、圧電素子３、移動子５）は、上述した第１の実施の形態の対応するものと同一なので、説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。

図６において、接触部材１６は、複数に分割（本実施の形態では５分割）された両持ち梁構造を有する連結部１６ｂ−１〜１６ｂ−５を備えている。

連結部１６ｂ−１〜１６ｂ−５のうち、中央に位置する連結部１６ｂ−３の幅が最も広く、両端に位置する連結部１６ｂ−１と連結部１６ｂ−５の幅が最も狭く形成されている。連結部１６ｂ−２と連結部１６ｂ−４の幅は、最も広い幅と最も狭い幅の間の幅に形成されている。即ち、連結部１６ｂ−１〜１６ｂ−５の幅は、移動子５の移動方向に対して両端に近い（振動振幅が大きい部分に配置した）連結部ほど小さく（狭く）形成されている。

次に、本実施の形態の振動波モータに特有の作用及び効果を説明する。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、図６に示す接触部材１６が移動子５と接触する様子を時間の経過の順に示した図である。

図７（ａ）〜図７（ｄ）において、図７（ａ）は、移動子５と接触部材１６が離間した状態である。図７（ｂ）は、接触部材１６の左側端部から移動子５に接触を開始した状態である。接触部材１６の左端の連結部１６ｂ−１及び左端に近い連結部１６ｂ−２は、梁の幅が小さく剛性が小さいため、大きく変位する。そのため、移動子５と接触部材１６との間における接触領域を広げることができる。図７（ｃ）は、振動変位が最大となった場合であり、接触部材１６の連結部の全ての接触面が移動子５に接触している。そのため、接触部材１６の連結部の幅の差に関わらず、均一な接触圧力となっている。

図７（ｄ）は、移動子５と接触部材１６が接触を終えて離間していく過程で、接触部材１６の右側端部が移動子５に接触している。上記図７（ｂ）の接触開始時と同様に、接触部材１６の右端の連結部１６ｂ−５及び右端に近い連結部１６ｂ−４は、梁の幅が小さく剛性が小さいため、大きく変位する。そのため、接触部材１６は、接触面積がより内側に広がった状態（右端の連結部１６ｂ−５から中央の連結部１６ｂ−３が移動子５に接触した状態）で移動子５から離間していく。

以上説明したように、本実施の形態によれば、接触部材１６の連結部１６ｂ−１〜１６ｂ−５のうち、移動子５の移動方向に対して両端に近い連結部ほど幅を小さく形成している。そのため、両端に近い連結部の剛性を下げることが可能となる。これにより、従来の接触部の構造では不可能であった集中応力の緩和を実現することができる。移動子５の移動方向に直交する面内での接触部材１６の挙動は、上述した第１の実施の形態と同様であるから、振動波モータの更なる性能の安定性の向上を実現することが可能となる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、接触部を図８に示す構造とした点において相違する。本実施の形態のその他の要素（振動体１、圧電素子３、移動子５）は、上述した第１の実施の形態の対応するものと同一なので、説明を省略する。

図８は、本実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。

図８において、接触部材２６は、固定部２６ａと、連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４と、４本の脚部２６ｃとから構成されている。連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４は、複数に分割（本実施の形態では４分割）された両持ち梁構造を有する。脚部２６ｃは、固定部２６ａと連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４を接続する。

両端の連結部２６ｂ−１、２６ｂ−４に各々対応した脚部２６ｃの基部（固定部２６ａとの接続側）は、内側の連結部２６ｂ−２、２６ｂ−３に各々対応した脚部２６ｃの基部よりも、振動体１の内径側に位置している。また、両端の連結部２６ｂ−１、２６ｂ−４に各々対応した脚部２６ｃの長さは、内側の連結部２６ｂ−２、２６ｂ−３に各々対応した脚部２６ｃの長さよりも長く形成されている。

即ち、接触部材２６の連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４のうち、移動子５の移動方向に対して両端に近い方の連結部（振動振幅が大きい部分に配置された連結部）ほど、固定部２６ａからの距離を長くしている。これにより、接触部材２６の両端の連結部２６ｂ−１及び２６ｂ−４は、両持ち梁の長さが長くなり、剛性が小さくなっている。また、各連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４の配列方向と長さ方向の２方向において接触圧力の集中を緩和することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、接触部材２６の連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４のうち、移動子５の移動方向に対して両端に近い方の連結部ほど長く形成している。これにより、接触部材２６の剛性を変えるにあたり、連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４の接触面の幅を変える必要がないという利点がある。

プレスによるせん断加工で接触部材を形成する場合、板厚により最小加工幅が制限されてしまうが、本実施の形態では接触部材２６の連結部２６ｂ−１〜２６ｂ−４の幅を一定の幅で構成できる。これにより、加工性が良好である。その上、接触部材２６の連結部を多数に分割することにより接触部材２６と移動子５との間の総接触面積が減少してしまうこともないという利点がある。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、接触部を図９に示す構造とした点において相違する。本実施の形態のその他の要素（振動体１、圧電素子３、移動子５）は、上述した第１の実施の形態の対応するものと同一なので、説明を省略する。

図９は、本実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。

図９において、接触部材３６は、固定部３６ａと、連結部３６ｂとから構成されている。連結部３６ｂは、複数に分割（本実施の形態では５分割）された両持ち梁構造を有する。更に、連結部３６ｂは、内周側及び外周側の脚部３６ｃと、梁部３６ｄとから構成されている。

振動体１に対して外周側に位置する脚部３６ｃは、振動体１に対して内周側に位置する脚部３６ｃ側へ鋭角に折り返した状態に構成されている。更に、外周側の脚部３６ｃは、内周側の脚部３６ｃより長く構成されている。また、５つの連結部３６ｂの隙間から電極を挿入し、固定部３６ａを振動体１に電気抵抗溶接により固定してある。

図１０は、接触部材３６の変形前と変形後の状態を示す図である。

図１０において、移動子５からの接触圧力が接触部材３６の接触面３６ｅに加えられている。実線で囲んだ部分は、接触部材３６の変形前の状態を表しており、破線で囲んだ部分は、移動子５からの接触圧力により接触部材３６が変形した状態を表している。

以上説明したように、本実施の形態によれば、接触部材３６の外周側の脚部３６ｃを内周側の脚部３６ｃ側へ鋭角に折り返した構造とする。また、振動体１の振動拡大部１−１の上面に対する外周側の脚部３６ｃと内周側の脚部３６ｃの各々の角度と長さを変える。これにより、接触面３６ｅの瞬間回転中心を任意の位置に設計することが可能となる。

［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、接触部を図１１に示す構造とした点において相違する。本実施の形態のその他の要素（振動体１、圧電素子３、移動子５）は、上述した第１の実施の形態の対応するものと同一なので、説明を省略する。

図１１は、本実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。

図１１において、接触部材４６は、固定部４６ａと、連結部４６ｂとから構成されている。固定部４６ａは、振動体１の振動拡大部１−１の幅方向の両側面部に固定されている。連結部４６ｂは、複数に分割（本実施の形態では３分割）された両持ち梁構造を有する。更に、各々の連結部４６ｂは、梁部４６ｄと、接触面４６ｅとから構成されている。

上記第１乃至第４の実施の形態では、接触部材を構成する複数の連結部を移動子５の移動方向に配列していた。これに対し、本実施の形態は、接触部材４６の移動子５に対する接触面を含む面内において、移動子５の移動方向と直交する方向(振動波の伝播方向に交差する方向)に、接触面４６ｅをそれぞれ有する複数の連結部４６ｂを配置したものである。円環状の振動波モータにおいては、径方向に複数の接触面４６ｅを配置することとなり、径方向に複数の接触面４６ｅの曲げ剛性を変化させることが可能となる。各々の連結部４６ｂは、固定部４６ａと接触面４６ｅを曲面で連結している。

また、本実施の形態では、振動波モータの外周側になるほど、連結部４６ｂの長さ（振動波モータの周方向に沿った幅方向寸法：以下同様）、即ち、曲げ変形を生じる梁部４６ｄの長さを長くとることにより、曲げ剛性を低く設定している。接触部材４６の接触面４６ｅの瞬間回転中心が振動波モータの内周側下方に存在するため、振動波モータの外周側ほど振動体１の振幅が大きく、接触部材４６が移動子５と接触した場合の変形量も大きくなる。

そこで、接触部材４６における振動波モータの外周側の曲げ剛性を低くしておけば、振動体１の外周側の振幅が大きいために生じる、移動子５から接触部材４６に対する著しい接触圧力の増加を避けることができる。その上、接触部材４６に対して内外径にわたって平均的に接触圧力を分布させることが可能となる。

更に、本実施の形態では、複数の連結部４６ｂにおいて、各々の梁部４６ｄは、接触面４６ｅを除いて振動子の瞬間回転中心の方向（振動波モータの内周側の方向）に傾斜した状態に構成されている。

図１２は、接触部材４６の連結部４６ｂの変形方向を示す図である。

図１２において、各連結部４６ｂの梁部４６ｄは、上述したように振動子の瞬間回転中心を向いて傾斜した状態に構成されている。そのため、各連結部４６ｂは、接触面４６ｅへの加圧力に対して、図中矢印で示すように傾斜方向（瞬間回転中心と各連結部を結ぶ方向）に対し直交する方向へ変位する。これにより、各連結部４６ｂの接触面４６ｅの瞬間回転中心を振動子の瞬間回転中心と略一致させ、接触面４６ｅの変位中には移動子５との相対移動がない変形を可能としている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、接触部材４６において、移動子５の移動方向と直交する方向に複数の連結部４６ｂを配置し、各連結部４６ｂの梁部４６ｄを振動子の瞬間回転中心方向へ傾斜させた構造としている。これにより、移動子５から接触部材４６に対する著しい接触圧力の増加を回避することができる。更に、接触部材４６に対して平均的に接触圧力を分布させることが可能となる。

［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、振動体を振動体基部のみで構成し、接触部材の固定部に振動拡大部の機能を持たせた点において相違する。本実施の形態のその他の要素（圧電素子３、移動子５）は、上述した第１の実施の形態の対応するものと同一なので、説明を省略する。

図１３は、本実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の外観を示す斜視図である。

図１３において、振動体１は、振動体基部１−２を備えている。接触部材５６は、振動体基部１−２の上面に円周方向に沿って複数配設されており、固定部５６ａと、連結部５６ｂとから構成されている。連結部５６ｂは、複数に分割された両持ち梁構造を有する。また、連結部５６ｂは、上記図９に示した形状と同様の形状を有する。固定部５６ａは、連結部５６ｂの下端部に一体的に接続され振動体基部１−２の円周方向に沿って配設されている。

上記第１乃至第５の実施の形態では、振動体１を振動拡大部１−１と振動体基部１−２とから構成し、振動拡大部１−１の上面に接触部材６を配置する構成とした。これに対し、本実施の形態では、それぞれの接触部の固定部５６ａを振動体基部１−２の周方向に沿った円環形の板状に形成して一体化させ、複数の接触部を１つの接触部材５６にて形成した。更に、固定部５６ａに振動拡大部１−１の機能を持たせることで、振動体１は振動体基部１−２のみで構成したものである。

上記第１乃至第５の実施の形態の振動体１を構成していた振動拡大部１−１は、振動子の振動のうち、移動子５の移動方向（送り方向）の振動変位を拡大するためのものである。本実施の形態のように、接触部材５６の固定部５６ａが、移動子５の下面（移動方向を含む平面）と平行になるようにプレス加工された板状である場合は、移動子５の移動方向のせん断変形に対して高い剛性を示す。そのため、振動体基部１−２における移動子５の移動方向の振動を効率よく拡大することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、振動体１を振動体基部１−２のみで構成し、接触部材５６の固定部５６ａに振動拡大部の機能を持たせている。これにより、接触部材５６の接触面における移動子５からの接触圧力を均一化することができる。更に、振動体１の形状を簡略化することができるため、振動波モータの安価な製造が可能であるという利点がある。

［他の実施の形態］
上記第１乃至第６の実施の形態では、接触部材を振動子を構成する振動体に固定した構成を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではなく、接触部材を移動子に固定する構成としてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る振動波駆動装置としての振動波モータの構成を示す断面図である。 図１に示す振動波モータの振動体及び接触部の外観を示す斜視図である。 図２に示す振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は図３に示す接触部が移動子と接触する様子を時間の経過の順に示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は図４に示す移動子の移動方向と直交する断面における接触部材の変位及び変形を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は図６に示す接触部が移動子と接触する様子を時間の経過の順に示した図である。 本発明の第３の実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。 図９に示す接触部の変形前と変形後の状態を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の一部を拡大した斜視図である。 図１１に示す接触部の連結部の変形方向を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係る振動波モータの振動体及び接触部の外観を示す斜視図である。 従来例に係る振動波モータの構成を示す断面図である。 （ａ）は他の従来例に係る振動波モータの接触部を示す図、（ｂ）は接触部の一部を拡大した図である。 （ａ）は振動波モータの振動体の振動変位が周方向に滑らかな分布を持つ場合を示す図、（ｂ）は振動波モータの振動体の振動変位が一部に集中する強制変位の場合を示す図である。 振動波モータの振動体と移動体の接触を示す図である。

符号の説明

１ 振動体（弾性部材、振動子）
１−１ 振動拡大部
１−２ 振動体基部
３ 圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子、振動子）
５ 移動子
６、１６、２６、３６、４６、５６ 接触部材
６ａ、３６ａ、４６ａ 固定部
６ｂ、１６ｂ−１〜１６ｂ−５、２６ｂ−１〜２６ｂ−４、３６ｂ、４６ｂ 連結部
６ｃ、２６ｃ、３６ｃ、４６ｃ 脚部
６ｄ、３６ｄ、４６ｄ 梁部
６ｅ、３６ｅ、４６ｅ 接触面

Claims (15)

1. 電気−機械エネルギ変換素子を備えた振動子と、
   前記振動子に発生させた振動により駆動される移動子と、
   前記振動子と前記移動子の間に介在する複数の接触部とを具備し、
   それぞれの接触部は、
   前記振動子又は前記移動子の何れか一方に固定される固定部と、
   前記固定部に連結され、両持ち梁構造を有し個別に弾性変形可能であって、隣接する前記接触部の間隔よりも狭い間隔にて配置され、軸方向の剛性の異なる複数の連結部と、
   前記各連結部の一部を構成し、前記接触部材に対向した前記移動子又は前記振動子に接触する接触面とを備えることを特徴とする振動波駆動装置。
2. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記振動子に発生させる振動波の伝播方向に配置されていることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
3. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記振動子に発生させる振動波の伝播方向に対し交差する方向に配置されていることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
4. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記固定部を介して一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
5. それぞれの接触部における前記複数の連結部のうち、少なくとも１つの連結部の梁の長さと他の連結部の梁の長さとが異なることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
6. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記固定部から前記接触面に垂直な方向に延出する脚部を備えることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
7. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記固定部から前記接触面の法線に対し９０度以下の角度をもって延出する脚部を備えることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
8. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記固定部と前記接触面を曲面で連結したものであることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
9. それぞれの接触部における前記複数の連結部のうち、振動振幅が大きい部分に配置した連結部ほど長く形成されていることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
10. それぞれの接触部における前記複数の連結部のうち、前記接触面の領域内における振動振幅が大きい方向に位置する連結部の長さが、他の連結部の長さよりも長く形成されていることを特徴とする請求項５記載の振動波駆動装置。
11. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、前記接触面への加圧力に対して、前記振動子の瞬間回転中心と前記各連結部を結ぶ方向に対し直交する方向へ変位することを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
12. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、薄板状の梁部を備え、その厚み方向が前記振動子の瞬間回転中心と前記各連結部を結ぶ方向に略直交する方向であることを特徴とする請求項１１記載の振動波駆動装置。
13. それぞれの接触部における前記複数の連結部は、薄板状の梁部を備え、その厚み方向が前記接触部材における前記振動子の振動方向と一致していることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
14. それぞれの接触部における前記複数の連結部のうち、振動振幅が大きい部分に配置した連結部ほど幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。
15. 前記電気−機械エネルギ変換素子は、圧電素子を含むことを特徴とする請求項１記載の振動波駆動装置。

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