JP7665384B2 - Ultrasonic motor, driving device, imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、超音波モータ、駆動装置、撮像装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic motor, a drive device, and an imaging device.
超音波モータは一般に、圧電素子と弾性体とが接合されて構成される振動子の接触部が、摩擦部材(または摩擦面)に対して加圧接触状態となるように構成される。その加圧接触状態下で圧電素子へ2相の交流電圧が印加されることにより振動子に超音波振動が励起されると、振動子に楕円運動が生じ、振動子と摩擦部材とが相対的に移動する。 Ultrasonic motors are generally configured so that the contact part of the vibrator, which is formed by bonding a piezoelectric element and an elastic body, is in a state of pressurized contact with the friction member (or friction surface). When ultrasonic vibrations are excited in the vibrator by applying a two-phase AC voltage to the piezoelectric element in this pressurized contact state, an elliptical motion occurs in the vibrator, and the vibrator and the friction member move relative to each other.
この振動子を1つ使用して、円環状または円盤状の摩擦部材である回転部材を回転移動させる超音波モータが知られている(特許文献1、2、3)。この種の超音波モータにおいては、回転部材における、回転軸方向における平面部、または回転軸に対して直交する側面部に、振動子が接触する。
An ultrasonic motor is known that uses one of these vibrators to rotate a rotating member, which is a ring-shaped or disk-shaped friction member (
振動子を1つ使用して回転部材を回転移動させる場合、回転部材は振動子と接触している部位しか付勢されないため、回転部材がふらつくおそれがある。そこで特許文献1の超音波モータは、回転軸方向において、回転部材における振動子とは反対側の面を、ベアリングを介して付勢バネで付勢することで、回転部材の回転軸方向へのふらつきを抑えている。
When a rotating member is rotated using one transducer, only the part of the rotating member that is in contact with the transducer is energized, which can cause the rotating member to wobble. Therefore, the ultrasonic motor of
しかしながら、特許文献1の超音波モータは、ベアリングなどの部品点数が多く構造が複雑である。また、特許文献2、3の超音波モータは、回転部材の回転軸方向または回転軸に直交する方向のいずれかへのふらつきを抑制できない。そのため、簡易な構成で安定したモータ特性を得ることに関し、改善の余地があった。
However, the ultrasonic motor of
本発明は、簡単な構成で安定した駆動特性を発揮することを目的とする。 The aim of the present invention is to provide stable drive characteristics with a simple configuration.
上記目的を達成するために本発明は、超音波振動が励起される振動子と、摩擦面を有すると共に、少なくとも一部に磁性を有し、前記振動子によって前記摩擦面が駆動されることで、回転軸を中心として回転する回転部材と、前記回転部材を回転可能に保持する固定部材と、前記回転軸方向における前記固定部材と前記回転部材との間に配置され、前記固定部材に対する前記回転部材の回転をガイドするガイド機構と、前記回転部材の前記摩擦面に前記振動子を押し付けることで、前記回転軸方向において前記回転部材および前記ガイド機構を前記固定部材に対して付勢する第1の付勢手段と、磁気力によって、前記回転軸方向において前記回転部材および前記ガイド機構を前記固定部材に対して付勢する第2の付勢手段と、を有することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention is characterized by comprising a vibrator in which ultrasonic vibrations are excited, a rotating member having a friction surface and at least a portion of which is magnetic, and rotating about a rotation axis when the friction surface is driven by the vibrator, a fixed member that rotatably holds the rotating member, a guide mechanism that is disposed between the fixed member and the rotating member in the direction of the rotation axis and guides the rotation of the rotating member relative to the fixed member, a first biasing means that biases the rotating member and the guide mechanism against the fixed member in the direction of the rotation axis by pressing the vibrator against the friction surface of the rotating member, and a second biasing means that biases the rotating member and the guide mechanism against the fixed member in the direction of the rotation axis by a magnetic force.
本発明によれば、簡単な構成で安定した駆動特性を発揮することができる。 The present invention provides stable drive characteristics with a simple configuration.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1~図4を用いて、本発明の第1の実施の形態を説明する。図1(a)、(b)は、本実施の形態の超音波モータが適用される撮像装置の模式的な縦断面図である。図1(b)は、図1(a)のA-A線に沿う断面図である。なお、図1(a)において断面を示すための斜線の記載は省略されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 4. Figures 1(a) and 1(b) are schematic longitudinal sectional views of an imaging device to which an ultrasonic motor according to this embodiment is applied. Figure 1(b) is a sectional view taken along line A-A in Figure 1(a). Note that the diagonal lines indicating the cross sections in Figure 1(a) have been omitted.
撮像装置1は、回転カメラ8と、超音波モータ16とを備える。超音波モータ16は、固定部材4、振動子2、回転部材3、第1の付勢部6(第1の付勢手段)、第2の付勢部7(第2の付勢手段)を備える。図1~図4において、回転カメラ8の回転軸方向(回転軸8aの軸線方向)をY軸とし、回転軸8aに直交する方向であって振動子2が回転軸8aからオフセットする方向をX軸とし、X軸とY軸とに直交する方向をZ軸と定義する。
The
回転カメラ8は、固定部材4に対して回転軸8a周りに回転可能である。撮像装置1は、固定部材4に対して回転軸8a周りに回転カメラ8を回転させることで、カメラ部9の向きをY軸周りに略360°回転させることが可能である。図1では、カメラ部9は+Z方向を向いている。回転カメラ8は、いずれも不図示の撮像素子および撮像レンズを含む撮像部である。
The rotating
振動子2は振動板11と圧電素子12とを有する。回転部材3は中央に丸穴の開いた円環形状をしており、この丸穴に回転カメラ8が嵌まっている。これにより回転部材3と回転カメラ8とは一体的に回転軸8a周りに回転する。回転部材3は摩擦面3aを有する。摩擦面3aは、回転部材3における-Y側の面である。振動板11の突起部11aの先端が、摩擦面3aと接触する接触点11c(図1(b))となる。回転部材3は磁性体からなり、磁力によって吸着される材質で構成されている。
The
回転部材3の+Y側において、固定部材4と回転部材3との間には、両者の相対的な回転をガイドする回転ガイド機構として、ガイド機構5が設けられる。ガイド機構5は、固定部材4に保持される固定V溝部13と、回転部材3に保持される可動V溝部15と、固定V溝部13と可動V溝部15との間に挟持される複数のボール14(転動部材)とから構成される。可動V溝部15、固定V溝部13はいずれも、回転軸8aを中心とする円周方向に延在する。ボール14は複数(例えば、6個)が回転軸8aを中心とする円周方向に配置される。なお、複数のボール14は、不図示のリテーナによって周方向の間隔が一定に保たれ、隣接するボール14同士は相対的な間隔を保ちながら転動する。固定部材4は、ガイド機構5を介して回転部材3を回転可能に保持する。
On the +Y side of the rotating
第1の付勢部6と第2の付勢部7とによる付勢力によって、ボール14は固定V溝部13と可動V溝部15とでY方向に付勢された状態で挟持される。これにより、固定V溝部13および可動V溝部15のY方向の相対位置と、回転軸8aを中心とする径方向の相対位置とが一定に保たれる。固定V溝部13および可動V溝部15間でボール14が転動することで、固定V溝部13に対して可動V溝部15は回転軸8a周りに回転することができる。
The
図2を用いて、振動子2の構成と駆動原理について説明する。図2(a)、(b)は、振動子2の振動モードを示す図である。図2(c)は突起部11aが楕円振動をする様子を示す図である。
The configuration and driving principle of the
振動子2は、圧電素子12と振動板11とを接着剤等で貼り合わせて一体化したものである。圧電素子12に電圧を印加すると圧電素子12は伸縮する一方、振動板11は伸縮しない。これにより圧電素子12と振動板11とが張り合わされた振動子2には曲げ変形が生じる。そして圧電素子12に高周波交流電圧を印加することで、振動子2に超音波振動が励起され、高周波の曲げ振動モードを発生させることができる。
The
振動子2の振動モードは、第1の振動モードと第2の振動モードとを合成した振動モードである。第1の振動モードは、図2(a)に示すように、振動子2の突起部11aに、矢印で示す往復運動M10を発生させ、主に摩擦面3aの接線方向に突起部11aを変位させる振動である。第1の振動では節N1が複数生じる。振動子2においては、破線で示された3つの節N1が存在し、振動子2の長手方向の両端側にある節N1が突起部11aの近傍に位置する。
The vibration mode of the
第2の振動モードは、図2(b)に示すように、突起部11aに、矢印で示す往復運動M20を発生させ、主に摩擦面3aに対して接触・離間させる方向に突起部11aを変位させる振動である。第2の振動モードでは節N2が複数生じる。振動子2においては、破線で示された2つの節N2が存在する。
The second vibration mode, as shown in FIG. 2(b), generates a reciprocating motion M20 indicated by the arrow in the
第1の振動と第2の振動とを同一の周波数で発生させることで、突起部11aの接触点11cに楕円運動EMを発生させることができる。振動子2においては、駆動力をより大きく発生させるために突起部11aを複数(2個)設けているが、複数設けることは必須でない。なお、第1の振動、第2の振動の発生方法などの詳細については公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
By generating the first vibration and the second vibration at the same frequency, an elliptical motion EM can be generated at the
図1(a)に戻って撮像装置1の構成の説明を続ける。振動子2における、接触点11cの反対面側には第1の付勢部6が配置されている。第1の付勢部6は例えば圧縮バネで構成される。第1の付勢部6の-Y方向端は固定部材4に固定され、+Y方向端は振動子2の-Y方向の面を押圧することで、振動子2を+Y方向に付勢する。この付勢力により、回転部材3の摩擦面3aに振動子2の突起部11aの接触点11cが押し付けられる。従って、第1の付勢部6は、固定部材4に対して回転部材3とガイド機構5とを+Y方向に付勢している。
Returning to FIG. 1(a), we will continue to explain the configuration of the
第2の付勢部7は、回転部材3の磁性部を磁気力によって付勢する。第2の付勢部7は、例えば磁石で構成される。第2の付勢部7の+Y方向端は固定部材4に保持され、-Y方向端は回転部材3と所定間隙を保った状態で配置される。これにより第2の付勢部7が回転部材3を+Y方向に磁気吸引する力が一定に保たれる。なお、回転部材3は、全体が磁性体であることは必須でなく、少なくとも第2の付勢部7と対向する部分に磁性を有すればよい。
The
第1の付勢部6と第2の付勢部7とは、回転軸8aを挟んで反対側に配置される。第1の付勢部6および第2の付勢部7は、回転軸8aを中心とする径方向におけるガイド機構5の内側に配置される。これにより、後に説明するように、撮像装置1の姿勢が変化しても、ボール14を支点とする不利な回転モーメントが働かないようにすることができる。また、第2の付勢部7とガイド機構5とは、回転軸8a方向(Y方向)に直交する方向においてオーバーラップして配置される。つまり、Y方向に直交する所定方向(例えば、X方向)から見て第2の付勢部7とガイド機構5とが重なる。これにより、第2の付勢部7とガイド機構5とがY方向に積層して大型化するのを防ぎ、Y方向の小型化が実現される。
The
固定V溝部13、可動V溝部15はいずれも、V溝を形成する2つの斜面を有する。図1(b)に示すように、固定V溝部13の2つの斜面の延長面同士が交わる線が谷線13aである。可動V溝部15の2つの斜面の延長面同士が交わる線が谷線15aである。谷線13aと谷線15aとは、Y方向から見て重なっており、いずれも回転軸8aを中心とする円形である。複数のボール14は、各々の中心が谷線13a、15aと一致するように、回転軸8a周りに等角度で並ぶように配置される。なお、ボール14の数は3個以上であればよい。
The fixed
振動子2の2つの接触点11cは、Z方向に並ぶ。2つの接触点11cの間の位置で振動子2を第1の付勢部6が+Y方向に付勢することで、接触点11cは回転部材3に押し付けられる。第2の付勢部7は回転部材3の+Y側に配置されている。第2の付勢部7は磁力によって回転部材3を+Y方向に付勢する。
The two
隣接するボール14を結ぶ線がボール結合線14aである。第1の付勢部6および第2の付勢部7はボール結合線14aの内側に配置される。これにより、第1の付勢部6や第2の付勢部7の付勢力によって、ボール14のボール結合線14aのいずれかの位置(あるいはいずれかのボール14)を支点として回転カメラ8が倒れてしまうのを抑制している。従って、回転部材3のふらつきも軽減されている。また、第1の付勢部6、振動子2、第2の付勢部7は、ガイド機構5の内側に配置されることで、上述のように、第1の付勢部6や第2の付勢部7の付勢力によって回転カメラ8が倒れることが抑制される。
The line connecting
超音波モータ16においては、振動子2は固定側である固定部材4に保持され、回転部材3は、固定部材4に対して相対的に回転する可動側である。そのため、第1の付勢部6および第2の付勢部7は、固定部材4に対して相対的に移動しない。第2の付勢部7は磁気を帯びているため、磁気センサや電気素子に対して磁気ノイズ源となるおそれがある。そのような磁力を帯びた第2の付勢部7が、仮に超音波モータ16の駆動に伴って回転移動したとすると、広範囲の磁気ノイズ対策が必要となる。そこで本実施の形態では、磁気発生源である第2の付勢部7を固定部材4に対して相対的に回転移動しないように構成することで、磁気ノイズ対策が必要な場合でも、対策範囲を限定でき、対策しやすい構成としている。
In the
図3は、-Y方向が下向きとなるように配置された撮像装置1を+Z方向から見た模式的断面図である。図3(b)は、-X方向が下向きとなるように配置された撮像装置1を+Z方向から見た模式的断面図である。図3、図4を用いて、撮像装置1において回転部材3のふらつきが軽減されることを説明する。
Figure 3 is a schematic cross-sectional view of the
図4(a)、(b)は、比較例の撮像装置の縦断面図である。比較例の撮像装置101は、本実施の形態における撮像装置1に対し、第2の付勢部7を有しない点が異なる。すなわち、比較例の超音波モータ16は、超音波モータ16から第2の付勢部7が除外されている。図4(a)に示す撮像装置101は、-Y方向が重力方向に対して若干傾いた姿勢となっている。図4(b)に示す撮像装置101は、-X方向が重力方向に対して若干傾いた姿勢となっている。
Figures 4(a) and (b) are longitudinal cross-sectional views of an imaging device of a comparative example. The
図4(a)に示す状態では、回転部材3の重さを含む回転カメラ8の重心10に、重力方向に重力F3がかかる。一方、第1の付勢部6によって、回転部材3の摩擦面3aを振動子2の接触点11cが+Y方向に付勢力F1で付勢する。従って、回転部材3および回転カメラ8には、付勢力F1により、複数のボール14のうち最も+X側にあるボール14を回転支点として、Z軸周りに時計方向の回転モーメントがかかる。また、回転カメラ8には、重力F3により、最も+X側にあるボール14を回転支点として、Z軸周りに反時計方向の回転モーメントがかかる。
In the state shown in FIG. 4(a), gravity F3 acts in the direction of gravity on the center of
重力F3と比べて、付勢力F1による回転モーメントの方が、回転半径が小さいため、回転カメラ8は反時計周りに回転しやすい。回転カメラ8が反時計周りに回転すると、最も-X側にあるボール14が固定V溝部13および可動V溝部15から離れ、間隙D1が生じてしまう。
Compared to gravity F3, the rotational moment due to the biasing force F1 has a smaller rotational radius, so the
振動子2の接触点11cは上述したように楕円運動している。ボール14と固定V溝部13および可動V溝部15との間に間隙D1があると、接触点11cの楕円運動に連動して回転部材3および回転カメラ8が、最も+X側にあるボール14を回転支点としてふらついてしまう。回転部材3がふらつくと、振動子2の接触点11cと回転部材3の摩擦面3aとの摩擦状態が安定せず、超音波モータ16の特性が安定しなくなるという問題が発生する。
As described above, the
図4(b)に示す状態では、重心10に、重力方向に重力F3がかかる。一方、第1の付勢部6によって、回転部材3の摩擦面3aを振動子2の接触点11cが+Y方向に付勢力F1で付勢する。従って、回転部材3および回転カメラ8には、付勢力F1により、複数のボール14のうち最も+X側にあるボール14を回転支点として、Z軸周りに時計方向の回転モーメントがかかる。また、回転カメラ8には、重力F3により、最も+X側にあるボール14を回転支点として、Z軸周りに反時計方向の回転モーメントがかかる。
In the state shown in FIG. 4(b), gravity F3 acts on the center of
重力F3と比べて、付勢力F1による回転モーメントの方が、回転半径が小さいため、回転カメラ8は反時計周りに回転しやすい。回転カメラ8が反時計周りに回転すると、最も-X側にあるボール14が固定V溝部13および可動V溝部15から離れ、間隙D2が生じてしまう。これにより、図4(a)に示す状態と同様の問題が生じる。このように、比較例の撮像装置101では、いくつかの姿勢において回転部材3がふらつき、超音波モータ16の特性が安定しないという問題があった。
Compared to gravity F3, the rotational moment due to the biasing force F1 has a smaller rotational radius, so the
これに対し、本実施の形態における撮像装置1では、図3(a)に示すように、回転部材3の重さを含む回転カメラ8の重心10に、重力方向に重力F3がかかる。一方、第1の付勢部6によって、回転部材3の摩擦面3aを振動子2の接触点11cが+Y方向に付勢力F1で付勢する。重力F3と付勢力F1とにより作用する回転モーメントは比較例と同様である。しかし本実施の形態では、さらに、第2の付勢部7からの磁気吸引力によって、回転部材3が+Y方向に付勢力F2で付勢される。付勢力F2により、最も+X側にあるボール14を回転支点として、Z軸周りに時計方向の回転モーメントがかかる。
In contrast, in the
付勢力F1、F2による回転モーメントの方向が、重力F3による回転モーメントの方向とは反対であることから、比較例(図4)と比べて回転カメラ8がZ軸周りに回転しにくくなる。
The direction of the rotational moment due to the biasing forces F1 and F2 is opposite to the direction of the rotational moment due to gravity F3, so the
しかも、付勢力F1、F2が作用する位置は、回転軸8aを中心とする径方向におけるガイド機構5の内側である。また、付勢力F1、F2は、固定部材4に対して、ガイド機構5を挟む方向に回転部材3を付勢している。また、付勢力F1、F2は、回転軸8aを挟んで反対側の位置で回転部材3を付勢している。従って、ガイド機構5は、常に、全周において比較的均一にY方向への圧縮力を受けている。
Moreover, the position at which the biasing forces F1 and F2 act is inside the
また、回転軸8aに直交する方向において付勢力が片側に集中することが回避されている。仮に、+X方向あるいは-X方向に付勢部が集中配置されると、姿勢変化による回転カメラ8の重心10の変化により、回転部材3における付勢されていない側が固定部材4に対して浮きやすくなってしまう。この観点から、付勢力F1、F2が、回転軸8aを挟んで反対側の位置を付勢することで、撮像装置1の姿勢が変化しても、ガイド機構5による回転部材3のガイド機能が適切に果たされる。
In addition, the biasing force is prevented from concentrating on one side in the direction perpendicular to the
これらのことから、回転部材3および回転カメラ8は、いずれかのボール14を回転支点として回転しにくい。従って、いずれかのボール14と固定V溝部13および可動V溝部15との間に間隙が生じることが抑制される。そのため回転部材3のふらつき発生が抑制される。従って、振動子2の接触点11cと回転部材3の摩擦面3aとの摩擦状態は安定し、超音波モータ16の特性を安定させることができる。
For these reasons, the rotating
特に、図3(a)に示す状態では、付勢力F1と付勢力F2とが、X方向において重力F3を挟み込むような位置で+Y方向にかかるので、-Y方向を下向きとなるように撮像装置1を配置した状態での超音波モータ16の特性が非常に安定する。
In particular, in the state shown in FIG. 3(a), the biasing forces F1 and F2 are applied in the +Y direction at a position that sandwiches gravity F3 in the X direction, so the characteristics of the
図3(b)に示す姿勢においても、最も+X側にあるボール14を回転支点とする付勢力F1、F2による回転モーメントの方向が、重力F3による回転モーメントの方向と反対である。このことから、比較例(図4)と比べて回転カメラ8がZ軸周りに回転しにくくなる。
Even in the position shown in FIG. 3(b), the direction of the rotational moment due to the biasing forces F1 and F2 with the
また、付勢力F1、F2が作用する位置や方向は図3(a)で説明したものと同じである。従って、回転部材3のふらつき発生が抑制され、振動子2の接触点11cと回転部材3の摩擦面3aとの摩擦状態は安定し、超音波モータ16の特性を安定させることができる。
The positions and directions in which the biasing forces F1 and F2 act are the same as those described in FIG. 3(a). Therefore, the occurrence of wobbling of the rotating
本実施の形態によれば、第1の付勢部6が、回転部材3の摩擦面3aに振動子2を押し付けることで、回転軸8a方向において回転部材3およびガイド機構5を固定部材4に対して付勢する。また、第2の付勢部7が、磁気力によって、回転軸8a方向において回転部材3およびガイド機構5を固定部材4に対して付勢する。これにより、簡単な構成で安定した駆動特性を発揮することができる。
According to this embodiment, the
特に、第2の付勢部7は、固定部材4に固定されると共に、回転部材3における磁性を有する部分を磁気により吸引するので、ベアリングを使用する必要がない。従って、少ない部品点数で簡単な構成にて、回転部材3のふらつきを軽減することができる。
In particular, the
また、回転軸8a方向において、第1の付勢部6は摩擦面3a側(摩擦面側)に配置され、第2の付勢部7は摩擦面3aの反対側に配置される。また、第2の付勢部7とガイド機構5とは、回転軸8a方向に直交する方向においてオーバーラップして配置されている。従って、回転軸8a方向において小型化を図ることができる。
In addition, in the direction of the
また、第1の付勢部6および第2の付勢部7は、回転軸8aを中心とする径方向においてガイド機構5の内側に配置されている。従って、第1の付勢部6および第2の付勢部7は、ガイド機構5の内側位置を同じ方向に付勢する。しかも、第1の付勢部6と第2の付勢部7とは、回転軸8aを挟んで反対側に配置される。これらから、ガイド機構5のいずれかの位置またはいずれかのボール14を支点として回転部材3が倒れることを抑制することができる。回転部材3のふらつきを軽減できることから、簡易な構成で安定したモータ特性が得られる。
The first and
また、磁気発生源である第2の付勢部7は固定部材4に対して相対的に回転移動しないので、磁気ノイズ対策が容易となる。
In addition, the
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を図5、図6を用いて説明する。図5(a)は、本実施の形態の超音波モータが適用される撮像装置の模式的な縦断面図である。図5(b)は、図5(a)のB-B線に沿う断面図である。図5、図6において、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を用いる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 5 and 6. Figure 5(a) is a schematic vertical cross-sectional view of an imaging device to which an ultrasonic motor according to this embodiment is applied. Figure 5(b) is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 5(a). In Figures 5 and 6, the same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment.
本実施の形態の超音波モータ16は、固定部材4、振動子2、回転部材3、第1の付勢部6、第2の付勢部7、第1のガイド機構21、第2のガイド機構5を有する。回転部材3と回転カメラ8とは一体的に回転軸8a周りに回転する。
The
固定部材4は、第2の曲面部4bと第2の平面部4aとを有する。第2の曲面部4bは、回転軸8aを中心とする周面である。第2の平面部4aは、XY方向に平行で+Y方向を向いた面である。
The fixing
回転部材3は、摩擦面3a、磁性部3b、第1の平面部3cおよび第1の曲面部3dを有する。第1の曲面部3dは第2の曲面部4bと対向している。第1の平面部3cは、第2の平面部4aと対向している。摩擦面3aは、第1の平面部3cにおける+Y側の面に設けられる。回転部材3は磁性体である。なお、回転部材3の少なくとも一部が磁性を有する構成であってもよく、第2の付勢部7と対向する部分である磁性部3bは磁性を有する部分である。
The rotating
第1のガイド機構21は、回転軸8aを中心とする径方向において、回転部材3と固定部材4との間に配置される。第2のガイド機構5は、回転軸8a方向において、回転部材3と固定部材4との間に配置される。
The
第2のガイド機構5は、第1の実施の形態で説明したガイド機構5に対し、配置位置は異なるが構成は同様である。第2のガイド機構5の第2の固定V溝部13は、固定部材4の第2の平面部4aに保持される。第2のガイド機構5の第2の可動V溝部15は、回転部材3の第1の平面部3cに保持される。第2の固定V溝部13と第2の可動V溝部15との間に複数のボール14が挟持される。
The
第1のガイド機構21の第1の固定V溝部18は、固定部材4の第2の曲面部4bに保持される。第1のガイド機構21の第1の可動V溝部20は、回転部材3の第1の曲面部3dに保持される。第1の固定V溝部18と第1の可動V溝部20との間に複数のボール19が挟持される。
The first fixed
複数のボール19は、不図示のリテーナによって周方向の間隔が一定に保たれ、隣接するボール19同士は相対的な間隔を保ちながら転動する。これにより、第1の固定V溝部18と第1の可動V溝部20とは、回転軸8aに対するX方向の相対位置が一定に保たれる。固定部材4は、第1のガイド機構21および第2のガイド機構5を介して回転部材3を回転可能に保持する。
The
図5(b)に示すように、第1の可動V溝部20の2つの斜面の延長面同士が交わる線が谷線20aである。第1の固定V溝部18の2つの斜面の延長面同士が交わる線が谷線18aである。谷線20aおよび谷線18aは、いずれも回転軸8aを中心とする円形である。ボール19の中心位置は谷線18aと谷線20aとの間にある。複数のボール19は、回転軸8a周りに等角度で並ぶように配置される。なお、ボール19の数は3個以上であればよい。
As shown in FIG. 5(b), the line where the extensions of the two slopes of the first movable V-
本実施の形態でも、第1の付勢部6と第2の付勢部7とは、回転軸8aを挟んで反対側に配置される。第1の実施の形態に対し、第1の付勢部6および第2の付勢部7の構成は同じであるが、配置位置が異なる。第1の付勢部6は、回転部材3の第1の平面部3cの+Y側において第1の平面部3cと固定部材4との間に配置される。
In this embodiment, the
第1の付勢部6の+Y方向端は固定部材4に固定され、-Y方向端は振動子2の+Y方向の面を押圧することで、振動子2を-Y方向に付勢する。この付勢力により、回転部材3の摩擦面3aに振動子2の接触点11cを押し付けている。従って、第1の付勢部6は、回転部材3および第2の可動V溝部15を-Y方向に付勢し、つまり固定部材4の第2の平面部4aに付勢している。ボール14は、第1の付勢部6からの付勢力によって、第2の固定V溝部13と第2の可動V溝部15とでY方向に付勢された状態で挟持される。
The +Y end of the
第2の付勢部7は磁気力によって回転部材3を+X方向に付勢する。まず、第2の付勢部7は、X方向において、回転部材3の磁性部3bと固定部材4の第2の曲面部4bとの間に配置される。第2の付勢部7は、回転部材3おける磁性を有する部分(磁性部3b)を磁気により吸引する。第2の付勢部7の+X側の端部が固定部材4に保持され、第2の付勢部7の-X側の端部が回転部材3と所定間隙を保った状態で配置される。これにより第2の付勢部7が回転部材3を磁気吸引する力は一定に保たれる。第2の付勢部7によって、ボール19は第1の固定V溝部18と第1の可動V溝部20とでX方向に付勢された状態で挟持される。
The
図6(a)で第1の付勢部6および第2の付勢部7による付勢力の作用を説明する。図6(a)は、本実施の形態における撮像装置1の模式的な縦断面図である。
The action of the biasing force by the
第1の付勢部6により回転部材3を固定部材4に対し-Y方向に付勢する力を付勢力F1とする。第2の付勢部7により回転部材3を固定部材4に対し+X方向に付勢する力を付勢力F2とする。回転軸8a方向におけるボール14、19の各中心位置をそれぞれ中心位置14a、19aとする。回転軸8a方向における中心位置14aから中心位置19aまでの領域を領域D3とする。
The force applied by the
第2の付勢部7は、第1のガイド機構21よりも+Y方向の位置であって且つ、第2のガイド機構5よりも-Y方向の位置に配置されている。つまり、第2の付勢部7は、回転軸8a方向において第1のガイド機構21と第2のガイド機構5との間に配置されている。厳密には、第2の付勢部7の+X方向端は、回転軸8a方向における領域D3の範囲内で固定部材4の第2の曲面部4bに保持される。これにより、第2の付勢部7は、第1の付勢部6による回転部材3の付勢をアシストする。このことについて以下に説明する。
The
図6(a)では、周方向において、第2の付勢部7に第1のガイド機構21のボール19が最も接近した状態を示している。回転部材3は第2の付勢部7の付勢力F2(磁気力)によって、第1のガイド機構21を介して固定部材4に対して+X方向に付勢されている。回転部材3には、付勢力F2によって、最も接近したボール19を回転支点としてZ軸周りに時計方向の回転モーメントM1がかかる。
Figure 6 (a) shows the state in which the
回転モーメントM1により、振動子2の付近で回転部材3にかかる、回転軸8a方向の力の向きは-Y方向である。この向きは、第1の付勢部6によって発生する付勢力F1の向きと同じである。従って、回転モーメントM1による付勢方向と付勢力F1の方向とが一致することによって、第2の付勢部7の付勢力F2が第1の付勢部6の付勢力F1をアシストする方向に力が働く。これにより、回転部材3を固定部材4に対してより強い力で付勢することが可能となる。従って、振動子2が回転部材3に対して安定して接触することが可能となると共に、撮像装置1の姿勢が変化しても、第1のガイド機構21および第2のガイド機構5による回転部材3のガイド機能が適切に果たされる。
The direction of the force acting on the rotating
図6(b)は、図6(a)の構成に対する比較例を示す図である。この比較例では、ガイド機能が図6(a)の構成より劣る。しかしこのことを許容するならばこの比較例を採用してもよい。 Figure 6(b) is a diagram showing a comparative example to the configuration of Figure 6(a). In this comparative example, the guide function is inferior to the configuration of Figure 6(a). However, if this is acceptable, this comparative example may be adopted.
比較例(図6(b))では、第2の付勢部7は、第2のガイド機構5および第1のガイド機構21よりも-Y方向の位置に配置されている。第2の付勢部7の+X方向端は、回転軸8a方向における領域D3の範囲外で、領域D3より-Y側の位置で固定部材4の第2の曲面部4bに保持される。
In the comparative example (Figure 6(b)), the
従って、回転部材3には、付勢力F2によって、最も接近したボール19を回転支点としてZ軸周りに反時計方向の回転モーメントM2がかかる。回転モーメントM2により、振動子2の付近で回転部材3にかかる、回転軸8a方向の力の向きは+Y方向である。この向きは、第1の付勢部6によって発生する付勢力F1の向きとは逆である。従って、回転モーメントM2によって、回転部材3と固定部材4とを離間させる方向に力がかかる。つまり、付勢力F1に対して回転モーメントM2は反力として働く。従って、回転部材3が固定部材4に対して所望の力で付勢されずに、超音波モータ16の特性に影響を与えてしまうおそれがある。従って、比較例ではなく図6(a)に示す構成を採用することが、超音波モータ16の駆動特性を安定させる観点で有利である。
Therefore, the rotating
本実施の形態によれば、第2の付勢部7は、回転軸8aを中心とする径方向において回転部材3および第1のガイド機構21を固定部材4に対して付勢する。第1の付勢部6は、回転軸8a方向において回転部材3および第2のガイド機構21を固定部材4に対して付勢する。これにより、簡単な構成で安定した駆動特性を発揮することに関し、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
According to this embodiment, the
また、第2の付勢部7は、回転軸8a方向において第1のガイド機構5と第2のガイド機構21との間に配置されているので、第1の付勢部6による回転部材3の付勢をアシストすることができる。これにより、第1のガイド機構21および第2のガイド機構5により回転部材3の回転が安定してガイドされる。また、振動子2が摩擦面3aを安定して駆動することができる。
In addition, since the
また、第2の付勢部7は、固定部材4に固定されると共に、回転部材3における磁性部3bを磁気により吸引するので、少ない部品点数で簡単な構成にて、回転部材3の回転を安定させることができる。
The
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態を図7、図8を用いて説明する。図7(a)は、本実施の形態の超音波モータが適用される撮像装置の模式的な縦断面図である。図7(b)は、図7(a)のC-C線に沿う断面図である。図7、図8において、第2の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を用いる。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 7 and 8. Figure 7(a) is a schematic vertical cross-sectional view of an imaging device to which an ultrasonic motor according to this embodiment is applied. Figure 7(b) is a cross-sectional view taken along line CC in Figure 7(a). In Figures 7 and 8, the same reference numerals are used for components similar to those in the second embodiment.
本実施の形態では、第2の実施の形態に対し、第1の付勢部6と第2の付勢部7とのそれぞれが回転部材3を付勢する位置を逆にした構成を採用する。
In this embodiment, the positions at which the first and
固定部材4の第2の曲面部4bおよび第2の平面部4aの構成は第2の実施の形態のものと同様である。回転部材3は、摩擦面3a、磁性部3b、第1の平面部3cおよび第1の曲面部3dを有する。第1の曲面部3dは第2の曲面部4bと対向している。第1の平面部3cは、第2の平面部4aと対向している。摩擦面3aは、第1の曲面部3dに設けられる。回転部材3は磁性体である。なお、回転部材3の少なくとも一部が磁性を有する構成であってもよく、第2の付勢部7と対向する部分である磁性部3bは磁性を有する部分である。第1のガイド機構21および第2のガイド機構5の構成と配置位置は第2の実施の形態のものと同様である。
The configuration of the second
本実施の形態でも、第1の付勢部6と第2の付勢部7とは、回転軸8aを挟んで反対側に配置される。第1の付勢部6は、X方向において、回転部材3の摩擦面3aと固定部材4との間に配置される。第1の付勢部6の-X方向端は固定部材4に固定され、+X方向端は振動子2の-X方向の面を押圧することで、第1の付勢部6は振動子2を+X方向に付勢する。この付勢力により、第1の付勢部6は、回転部材3の摩擦面3aに振動子2の接触点11cを押し付けると共に、固定部材4に対して回転部材3および第1のガイド機構21を+X方向に付勢する。第1のガイド機構21のボール19は、第1の付勢部6によって、第1の固定V溝部18と第1の可動V溝部20とでX方向に付勢された状態で挟持される。
In this embodiment, the
第2の付勢部7は磁気力によって回転部材3を-Y方向に付勢する。第2の付勢部7の-Y方向端は固定部材4の第2の平面部4aに保持され、+Y方向端は回転部材3と所定間隙を保った状態で配置される。これにより第2の付勢部7が回転部材3を磁気吸引する力は一定に保たれる。第2のガイド機構5のボール14は、第2の付勢部7からの付勢力によって、第2の固定V溝部13と第2の可動V溝部15とでY方向に付勢された状態で挟持される。
The
図8で、第1の付勢部6および第2の付勢部7による付勢力の作用を説明する。図8は、本実施の形態における撮像装置1の模式的な縦断面図である。第1の付勢部6により回転部材3を固定部材4に対して+X方向に付勢する力を付勢力F1とする。第2の付勢部7により回転部材3を固定部材4に対して-Y方向に付勢する力を付勢力F2とする。回転軸8a方向におけるボール14、19の中心位置14a、19a間の領域を領域D3とする。
The action of the biasing forces exerted by the
第1の付勢部6は、第1のガイド機構21よりも+Y方向の位置であって且つ、第2のガイド機構5よりも-Y方向の位置に配置されている。つまり、第1の付勢部6は、回転軸8a方向において第1のガイド機構21と第2のガイド機構5との間に配置されている。厳密には、第1の付勢部6の-X方向端は、回転軸8a方向における領域D3の範囲内で固定部材4に保持される。これにより、第1の付勢部6は、第2の付勢部7による回転部材3の付勢をアシストする。すなわち、第2の実施の形態とは、第1の付勢部6と第2の付勢部7との立場が逆になるが、付勢のアシストに関する作用は第2の実施の形態で説明したのと同様である。つまり、回転軸8a方向において振動子2の付近で回転部材3にかかる力に関し、回転モーメントM1による力の付勢方向と付勢力F2による付勢方向とが一致している。このことで、第1の付勢部6による付勢力F1が第2の付勢部7による付勢力F2をアシストする方向に力が働く。よって、回転部材3を固定部材4に対してより強い力で付勢することが可能となる。
The
本実施の形態によれば、第1の付勢部6は、回転軸8aを中心とする径方向において回転部材3および第1のガイド機構21を固定部材4に対して付勢する。第2の付勢部7は、回転軸8a方向において回転部材3および第2のガイド機構21を固定部材4に対して付勢する。これにより、簡単な構成で安定した駆動特性を発揮することに関し、第2の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
According to this embodiment, the
また、第1の付勢部6は、回転軸8a方向において第1のガイド機構5と第2のガイド機構21との間に配置されているので、第2の付勢部7による回転部材3の付勢をアシストすることができる。これにより、第1のガイド機構21および第2のガイド機構5により回転部材3の回転が安定してガイドされる。また、振動子2が摩擦面3aを安定して駆動することができる。
In addition, since the
また、第2の付勢部7は、固定部材4に固定されると共に、回転部材3における磁性部3bを磁気により吸引するので、少ない部品点数で簡単な構成にて、回転部材3の回転を安定させることができる。
The
なお、回転軸8a方向において、第1の付勢部6と第1のガイド機構21との配置関係を逆にした不図示の構成(第2の実施の形態における比較例(図6(b))に相当する構成)は、ガイド機能が図7(a)の構成より劣る。しかしガイド機能が劣ることを許容するならば上記不図示の構成を採用してもよい。
Note that a configuration (not shown) in which the positional relationship between the
なお、第2、第3の実施の形態については、次のように表現できる。第1の付勢部6と第2の付勢部7のうち一方の付勢部は、回転軸8aを中心とする径方向において回転部材3および第1のガイド機構21を固定部材4に対して付勢する。また、第1の付勢部6と第2の付勢部7のうち他方の付勢部は、回転軸8a方向において回転部材3および第2のガイド機構5を固定部材4に対して付勢する。
The second and third embodiments can be expressed as follows. One of the first and
次に、第2、第3の実施の形態における変形例を図9(a)、(b)を用いて説明する。図9(a)は、第2の実施の形態における変形例(第1の変形例)の超音波モータが適用される撮像装置1の模式的な縦断面図である。
Next, modified examples of the second and third embodiments will be described with reference to Figures 9(a) and (b). Figure 9(a) is a schematic longitudinal sectional view of an
第1の変形例(図9(a))は、図5(a)に示す構成に対し、固定部材4にヨーク22を設けた点が異なる。ヨーク22は、第2の付勢部7の+X方向端と接するように配置されている。ヨーク22は第2の付勢部7と一体的に固定部材4に保持されている。ヨーク22は第2の付勢部7に対して磁気吸着されており、すなわち、第2の付勢部7に磁気的に結合されている。ヨーク22は、+Y方向を向いた対向面22aを有する。対向面22aは、回転部材3の第1の平面部3cに対して所定間隙を保った状態で配置され、第1の平面部3cと対向している。
The first modified example (FIG. 9(a)) differs from the configuration shown in FIG. 5(a) in that a
ヨーク22の対向面22aは、第2の付勢部7によって磁化されている。そのため、回転部材3の磁性部3bと第2の付勢部7とヨーク22とを介して磁路Pが形成される。ここで、ヨーク22内の磁路を磁路P1とし、磁性部3b内の磁路を磁路P2とする。
The opposing
対向面22aは磁化されているため、回転部材3の第1の平面部3cを固定部材4に対して-Y方向に付勢する力である付勢力F4が発生する。従って、第1の付勢部6による-Y方向への付勢力F1と、第2の付勢部7による+X方向への付勢力F2に加えて、付勢力F4が回転部材3に作用する。付勢力F4によって回転部材3および第2のガイド機構5が固定部材4に付勢される。付勢力F4の方向は、回転軸8a方向において付勢力F1の方向と同じ(-Y方向)である。従って、付勢力F1と付勢力F4の合力によって回転部材3および第2のガイド機構5が固定部材4に強く付勢される。従って、付勢力F4は、第1の付勢部6による付勢力F1をアシストしている。
Since the opposing
このように、第2の付勢部7による付勢方向が第1の付勢部6による付勢方向と同方向となるように、ヨーク22を介して磁路Pが形成される。従って、第1の付勢部6による付勢力F1をアシストする方向に第2の付勢部7による付勢力F4を作用させることが可能となる。これにより、第1のガイド機構21および第2のガイド機構5により回転部材3の回転が一層安定してガイドされる。また、振動子2が摩擦面3aを一層安定して駆動することができる。
In this way, a magnetic path P is formed via the
図9(b)は、第3の実施の形態における変形例(第2の変形例)の超音波モータが適用される撮像装置の模式的な縦断面図である。 Figure 9 (b) is a schematic longitudinal sectional view of an imaging device to which an ultrasonic motor according to a modified example (second modified example) of the third embodiment is applied.
第2の変形例(図9(b))は、図7(a)に示す構成に対し、固定部材4にヨーク22を設けた点が異なる。ヨーク22は、第2の付勢部7の-Y方向端と接するように配置されている。ヨーク22は第2の付勢部7に対して磁気吸着されており、第2の付勢部7と一体的に固定部材4に保持されている。ヨーク22は、+X方向を向いた対向面22aを有する。対向面22aは、回転部材3の第1の曲面部3dに対して所定間隙を保った状態で配置され、第1の曲面部3dと対向している。
The second modified example (FIG. 9(b)) differs from the configuration shown in FIG. 7(a) in that a
ヨーク22の対向面22aは、第2の付勢部7によって磁化されている。そのため、回転部材3の磁性部3bと第2の付勢部7とヨーク22とを介して磁路Pが形成される。ここで、ヨーク22内の磁路を磁路P1とし、磁性部3b内の磁路を磁路P2とする。
The opposing
対向面22aは磁化されているため、回転部材3を固定部材4に対して+X方向に付勢する力である付勢力F5が発生する。従って、第1の付勢部6による+X方向への付勢力F1と、第2の付勢部7による-Y方向への付勢力F2に加えて、付勢力F5が回転部材3に作用する。付勢力F5によって回転部材3および第2のガイド機構5が固定部材4に付勢される。付勢力F5の方向は、第1の付勢部6による付勢力F1の方向と同じ(+X方向)である。従って、付勢力F1と付勢力F5の合力によって回転部材3および第1のガイド機構21が固定部材4に付勢される。従って、付勢力F5は、第1の付勢部6による付勢力F1をアシストしている。
Since the opposing
このように、第2の付勢部7による付勢方向が第1の付勢部6による付勢方向と同方向となるように、ヨーク22を介して磁路Pが形成される。従って、第1の付勢部6による付勢力F1をアシストする方向に第2の付勢部7による付勢力F5を作用させることが可能となる。これにより、第1のガイド機構21および第2のガイド機構5により回転部材3の回転が一層安定してガイドされる。また、振動子2が摩擦面3aを一層安定して駆動することができる。
In this way, a magnetic path P is formed via the
なお、第1、第2の変形例では、第2の付勢部7の磁力が磁気センサや電気素子に対して磁気ノイズ源となるおそれを考慮し、第2の付勢部7の磁束をヨーク22と磁性部3bとで閉じている。しかし、回転部材3と固定部材4とで磁束を閉じる構成に限定されない。また、必ずしも磁束を閉じなくてもよい。
In the first and second modified examples, the magnetic flux of the
次に、第3の実施の形態における他の変形例を図10、図11を用いて説明する。図10は、第3の実施の形態における変形例(第3の変形例)の超音波モータが適用される撮像装置の模式的な縦断面図である。第3の変形例は、図7(a)に示す構成に対して、第3の付勢部23(第3の付勢手段)を追加した点が異なる。 Next, another variation of the third embodiment will be described with reference to Figs. 10 and 11. Fig. 10 is a schematic longitudinal sectional view of an imaging device to which an ultrasonic motor according to a variation (third variation) of the third embodiment is applied. The third variation differs from the configuration shown in Fig. 7(a) in that a third biasing section 23 (third biasing means) is added.
第3の付勢部23を設けたことの効果を、図10と図11(a)、(b)とを比較して説明する。図11(a)、(b)は、第3の付勢部23を設けない撮像装置1、つまり第3の実施の形態における撮像装置1の要部の模式的な縦断面図である。なお、図10、図11(a)、(b)では、第2の付勢部7、谷線13a、15a、18a、ボール14等の図示を省略している。ボール19の可動軌跡31を点線で示してある。
The effect of providing the
図10に示すように、第3の付勢部23は、第2の付勢部7と同様に磁石等で構成される。第3の付勢部23は、回転部材3の磁性を有する部分を磁気力によって吸引し、付勢する。第3の付勢部23は、回転軸8aを中心とする周方向において、第1の付勢部6と第2の付勢部7との間に配置される。第3の付勢部23の+Z方向端は固定部材4に保持され、-Z方向端は回転部材3と所定間隙を保った状態で配置される。これにより第3の付勢部23が回転部材3を磁気吸引する力は一定に保たれる。第3の付勢部23により回転部材3に作用する力を付勢力F6とする。この付勢力F6は+Z方向に作用する。
As shown in FIG. 10, the third urging
図11(a)、(b)では、第3の実施の形態における超音波モータ16で生じ得る現象を示している。図11(a)に示すように、複数のボール19の内、回転軸8aを中心して互いに隣接するボール19aとボール19bとが成す角度範囲を角度範囲Eとする。前述したように、ボール19は不図示のリテーナによって周方向の間隔が一定となっており、互いに相対的な間隔を保ちながら転動する。周方向における第1の付勢部6に対する各ボール19の相対的な位置は転動により変化する。図11(a)では、角度範囲Eに第1の付勢部6が位置する状態を示している。
Figures 11(a) and (b) show phenomena that may occur in the
第1の付勢部6は回転部材3を固定部材4に対して+X方向に付勢している。全てのボール19が常に、第1の可動V溝部20と第1の固定V溝部18とによって挟持されるのが好ましい。しかし、第1の可動V溝部20および第1の固定V溝部18は、製造ばらつきや公差により、円環形状の全周において一部のボール19と接触しないおそれがある。例えば、第1の可動V溝部20とボール19との間、または、第1の固定V溝部18とボール19との間に、それぞれ間隙Gが発生してしまう。
The
図11(a)に示す状態では、第1の付勢部6による付勢力F1は、回転部材3から固定部材4に対して、ボール19aおよびボール19bを介して、それぞれ分力F19aおよび分力F19bとして伝達される。そのため第1の可動V溝部20とボール19a、19b、第1の固定V溝部18とボール19a、19bは接触した状態となる。
In the state shown in FIG. 11(a), the biasing force F1 by the
ボール19a、19bの、回転軸8aを中心とする周方向における互いの間隔は一定である。従って、ボール19a、19bは、第1の可動V溝部20および第1の固定V溝部18の双方と接触することによって、回転軸8aを中心とする径方向の位置が決まると共に、XZ平面上の位置が決まる。つまり、第1の付勢部6が角度範囲E内にある場合、回転部材3は固定部材4に対し、2つのボール19a、19bによって位置が決まり、ガタなく付勢される。
The distance between the
図11(b)では、複数のボール19の内、1つのボール19cが、第1の付勢部6とX軸方向に並ぶ状態を示している。上記した製造ばらつきや公差により、第1の可動V溝部20とボール19との間、または、第1の固定V溝部18とボール19との間に、それぞれ間隙Gが発生するおそれがある。
Figure 11 (b) shows a state in which one
図11(b)に示す状態では、第1の付勢部6による付勢力F1は、回転部材3から固定部材4に対しボール19cを介して伝達される。ボール19cを通して固定部材4に伝わる力を付勢力F19cとする。この状態では、第1の可動V溝部20とボール19c、第1の固定V溝部18とボール19cとは、接触した状態となる。1つのボール19cだけを介して回転部材3を固定部材4に付勢しているので、回転部材3はボール19cを回転支点としてXY平面上でわずかに回転可能となる。そのため、矢印Sで示す回転方向に、間隙G分に応じたガタが生じてしまう。つまり、第1の付勢部6が1つのボール19cとX軸方向に並んでしまった場合、回転部材3は固定部材4に対して位置が決まらず、間隙G分のガタが発生する。
11(b), the biasing force F1 by the
次に説明するように、第3の変形例(図10)によれば、図11(b)に示す状態となったとしても、固定部材4に対する回転部材3のガタを抑制できる。
As will be described next, according to the third modified example (Fig. 10), even if the state shown in Fig. 11(b) occurs, rattling of the rotating
図10では、図11(b)と同様に、ボール19cが第1の付勢部6とX軸方向に並んだ状態を示している。第1の付勢部6と第3の付勢部23とによって回転部材3が固定部材4に対して付勢されている。付勢力F6によるボール19cを中心とする回転モーメントの方向は、矢印Sで示す回転方向のうち一方向(反時計方向)と同一である。
Figure 10 shows the state in which the
図10に示す状態では、付勢力F1は回転部材3を+X方向に付勢し、付勢力F6は回転部材3を+Z方向に付勢する。回転部材3が+Z方向に付勢されることにより、付勢力F6はボール19dを介して付勢力F19dとして固定部材4に伝達され、ボール19dは、第1の可動V溝部20と第1の固定V溝部18とに挟持される。
In the state shown in FIG. 10, the biasing force F1 biases the rotating
付勢力F1と付勢力F6とによって、回転部材3は固定部材4に対して、ボール19cおよびボール19dを介してそれぞれ付勢力F19cと付勢力F19dとして伝達される。従って、ボール19c、19dは、第1の可動V溝部20および第1の固定V溝部18の双方と接触することによって、回転軸8aを中心とする径方向の位置が決まると共に、XZ平面上の位置が決まる。従って、回転部材3は固定部材4に対し、2つのボール19c、19dによって位置が決まり、ガタなく付勢される。
The biasing forces F1 and F6 transmit the rotating
このように、第3の付勢部23は、磁気力によって、回転軸8aを中心とする径方向において回転部材3および第1のガイド機構21を固定部材4に対して付勢する。第3の付勢部23は、回転軸8aを中心とする周方向において、第1の付勢部6と第2の付勢部7との間に配置される。これにより、回転部材3が回転する際にボール19が周方向におけるどのような位置に位置していても、固定部材4に対する回転部材3のガタつきが抑制される。よって、超音波モータ16は、一層安定した駆動特性を発揮することができる。
In this way, the
なお、第3の変形例(図10)は、第2の実施の形態に対しても適用可能である。すなわち、図5(a)に示す構成に対して、第3の付勢部23を追加してもよい。また、図9(a)、(b)に示す構成においても、第3の変形例は適用可能である。
The third modified example (FIG. 10) can also be applied to the second embodiment. That is, a
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。 The present invention has been described in detail above based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the gist of the invention are also included in the present invention. Parts of the above-mentioned embodiments may be combined as appropriate.
なお、上記各実施の形態では、第2の付勢部7は、回転部材3における磁性を有する部分を磁気により吸引する構成であったが、図12に例示するように、磁気により反発する構成を採用してもよい。
In the above embodiments, the
図12(a)、(b)、(c)は、それぞれ、第1、第2、第3の実施の形態において、第2の付勢部の構成を異ならせた超音波モータ16の変形例を示す模式的な部分拡大図である。
Figures 12(a), (b), and (c) are schematic partial enlarged views showing modified examples of the
図12(a)に示すように、第1の実施の形態(図1(a))に示す構成において、第2の付勢部7に代えて第2の付勢部70を設ける。第2の付勢部70は、回転部材3の-Y側において、回転部材3と固定部材4との間に配置される。第2の付勢部70は、互いに対向する磁石71と磁石72とを有する。磁石71は、回転部材3の-Y側の面に固定され、磁石72は、固定部材4の+Y側の面に固定される。磁石71と磁石72とは、同じ磁極同士(例えば、N極とN極)が対向していて、互いに磁気力として反発力を発生させる。これにより、回転部材3が+Y方向に付勢される。
As shown in FIG. 12(a), in the configuration shown in the first embodiment (FIG. 1(a)), a second urging
図12(b)に示すように、第2の実施の形態(図5(a))に示す構成において、第2の付勢部7に代えて第2の付勢部70を設ける。第2の付勢部70は、回転部材3の-X側において、回転部材3と固定部材4との間に配置される。磁石71は、回転部材3の第1の曲面部3dの外周面における-X側の面に固定され、磁石72は、固定部材4の内周面における+X側の面に固定される。磁石71と磁石72との反発力によって、回転部材3が+X方向に付勢される。
As shown in FIG. 12(b), in the configuration shown in the second embodiment (FIG. 5(a)), a
図12(c)に示すように、第2の実施の形態(図7(a))に示す構成において、第2の付勢部7に代えて第2の付勢部70を設ける。第2の付勢部70は、回転部材3の+Y側において、回転部材3と固定部材4との間に配置される。磁石71は、回転部材3の+Y側の面に固定され、磁石72は、固定部材4の-Y側の面に固定される。磁石71と磁石72との反発力によって、回転部材3が-Y方向に付勢される。
As shown in FIG. 12(c), in the configuration shown in the second embodiment (FIG. 7(a)), a
なお、本発明の超音波モータ16によって移動可能な可動部(回転部材3等)を有する駆動装置は撮像装置に限定されない。例えば、超音波モータ16によって生じる回転運動を周知の変換機構により直進運動に変換してレンズを光軸方向に移動させるレンズ装置や超音波モータ16によってアーム部を移動させるロボットアームであってもよい。
The driving device having a movable part (rotating
2 振動子
4 固定部材
3 回転部材
5 ガイド機構
6 第1の付勢部
7、70 第2の付勢部
8a 回転軸
2
Claims (18)
摩擦面を有すると共に、少なくとも一部に磁性を有し、前記振動子によって前記摩擦面が駆動されることで、回転軸を中心として回転する回転部材と、
前記回転部材を回転可能に保持する固定部材と、
前記回転軸方向における前記固定部材と前記回転部材との間に配置され、前記固定部材に対する前記回転部材の回転をガイドするガイド機構と、
前記回転部材の前記摩擦面に前記振動子を押し付けることで、前記回転軸方向において前記回転部材および前記ガイド機構を前記固定部材に対して付勢する第1の付勢手段と、
磁気力によって、前記回転軸方向において前記回転部材および前記ガイド機構を前記固定部材に対して付勢する第2の付勢手段と、を有することを特徴とする超音波モータ。 A transducer in which ultrasonic vibrations are excited;
a rotating member having a friction surface and at least a portion thereof being magnetic, the rotating member rotating about a rotation axis as the friction surface is driven by the oscillator;
A fixed member that rotatably holds the rotating member;
a guide mechanism disposed between the fixed member and the rotating member in the rotation axis direction and configured to guide rotation of the rotating member relative to the fixed member;
a first biasing means for biasing the rotary member and the guide mechanism against the fixed member in the direction of the rotation axis by pressing the vibrator against the friction surface of the rotary member;
and second biasing means for biasing the rotating member and the guide mechanism against the fixed member in the direction of the rotation axis by a magnetic force.
前記第2の付勢手段は、前記回転軸方向における前記回転部材の前記摩擦面とは反対側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。 the first biasing means is disposed on the friction surface side of the rotating member in the rotation axis direction,
2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the second biasing means is disposed on a side of the rotating member opposite to the friction surface in the direction of the rotation axis.
摩擦面を有すると共に、少なくとも一部に磁性を有し、前記振動子によって前記摩擦面が駆動されることで、回転軸を中心として回転する回転部材と、
前記回転部材を回転可能に保持する固定部材と、
前記回転軸を中心とする径方向における前記固定部材と前記回転部材との間に配置され、前記固定部材に対する前記回転部材の回転をガイドする第1のガイド機構と、
前記回転軸方向における前記固定部材と前記回転部材との間に配置され、前記固定部材に対する前記回転部材の回転をガイドする第2のガイド機構と、
前記回転部材の前記摩擦面に前記振動子を押し付ける第1の付勢手段と、
磁気力によって付勢力を発生させる第2の付勢手段と、を有し、
前記第1の付勢手段と前記第2の付勢手段のうち一方の付勢手段は、前記回転軸を中心とする径方向において前記回転部材および前記第1のガイド機構を前記固定部材に対して付勢し、前記第1の付勢手段と前記第2の付勢手段のうち他方の付勢手段は、前記回転軸方向において前記回転部材および前記第2のガイド機構を前記固定部材に対して付勢することを特徴とする超音波モータ。 A transducer in which ultrasonic vibrations are excited;
a rotating member having a friction surface and at least a portion thereof being magnetic, the rotating member rotating about a rotation axis as the friction surface is driven by the oscillator;
A fixed member that rotatably holds the rotating member;
a first guide mechanism disposed between the fixed member and the rotating member in a radial direction about the rotation axis, the first guide mechanism guiding rotation of the rotating member relative to the fixed member;
a second guide mechanism disposed between the fixed member and the rotating member in the rotation axis direction and configured to guide rotation of the rotating member relative to the fixed member;
a first biasing means for pressing the vibrator against the friction surface of the rotating member;
and a second biasing means for generating a biasing force by a magnetic force,
an ultrasonic motor comprising: a first biasing means for biasing the rotating member and the first guide mechanism against the fixed member in a radial direction centered on the rotation axis; and a second biasing means for biasing the rotating member and the second guide mechanism against the fixed member in a direction of the rotation axis.
前記ヨークは、前記回転部材における磁性を有する部分と対向する対向面を有し、前記対向面が前記回転部材における磁性を有する部分を磁気により吸引することで、前記回転部材を、前記第1の付勢手段による付勢方向と同じ方向に付勢することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の超音波モータ。 a yoke magnetically coupled to the second biasing means;
13. The ultrasonic motor according to claim 9, wherein the yoke has an opposing surface that faces a magnetic portion of the rotating member, and the opposing surface magnetically attracts the magnetic portion of the rotating member, thereby biasing the rotating member in the same direction as the biasing direction of the first biasing means.
前記第3の付勢手段は、前記回転軸を中心とする周方向において、前記第1の付勢手段と前記第2の付勢手段との間に配置されることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の超音波モータ。 a third biasing means for biasing the rotating member and the first guide mechanism against the fixed member in a radial direction about the rotation axis by a magnetic force,
14. The ultrasonic motor according to claim 9, wherein the third biasing means is disposed between the first biasing means and the second biasing means in a circumferential direction about the rotation axis.
前記超音波モータによって移動可能な可動部と、を有することを特徴とする駆動装置。 An ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 16,
a movable part that is movable by the ultrasonic motor.
前記超音波モータによって移動可能な撮像部と、を有することを特徴とする撮像装置。 An ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 16,
an imaging unit that is movable by the ultrasonic motor.
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