振動型アクチュエータおよびその製造方法
【課題】バネ剛性の安定化、製造の簡易化を図ることが可能となる振動型アクチュエータおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、
交流駆動電圧の印加による振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
弾性体と前記突起部は、突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め一体で構成され、
接触部と、突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されており、
突起部には、突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、接触部との間に、接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成されていることを特徴とする。
【解決手段】一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、
交流駆動電圧の印加による振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
弾性体と前記突起部は、突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め一体で構成され、
接触部と、突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されており、
突起部には、突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、接触部との間に、接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動型アクチュエータおよびその製造方法に関するものである。
特に、振動子が略矩形の平板状に形成されており、平板状の一面に摩擦部材である突起が形成されている振動型アクチュエータおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
被駆動部を直線状に駆動する振動型アクチュエータとして、従来から様々な提案が行われており、例えば、特許文献1のような振動型駆動装置が提案されている。
その駆動原理について、図11、図12を用いて説明する。
図11に示されるように、振動子は電気−機械エネルギ変換素子107を振動子106に貼り付けた構成を備えている。
図12は、該圧電振動子の二つの曲げ振動モードを表した図である。
図12(a)に示される振動モードは、二つの曲げ振動モードのうちの一方の曲げ振動モード(Aモードとする)を表している。
このAモードは、矩形の振動子106の長辺方向(矢印X方向)における二次の屈曲運動であり、短辺方向(矢印Y方向)と平行な3本の節を有している。
ここで、突起部108はAモードの振動で節となる位置の近傍に配置されており、Aモードの振動により矢印X方向に往復運動を行う。
また、図12(b)に示される振動モードは、二つの曲げ振動モードのうちの他方の曲げ振動モード(Bモードとする)を表している。
このBモードは、矩形の振動子106の短辺方向(矢印Y方向)における一次の屈曲振動であり、長辺方向(矢印X方向)と平行な2本の節を有している。
【0003】
ここで、Aモードにおける節とBモードにおける節は、XY平面内において略直交するようになっている。
また、突起部108はBモードの振動で腹となる位置の近傍に配置されており、Bモードの振動により矢印Z方向に往復運動を行う。
上記したAモードとBモードの振動を所定の位相差で発生させることにより、突起部108の先端に楕円運動を発生させることができる。
突起部108の先端には図11に示すように、被駆動部であるスライダ116が加圧接触するようになっており、スライダ116は突起部108の楕円運動によって矢印L方向に移動することができる。
【0004】
この超音波モータは、振動を発生する振動子に被駆動部を加圧接触させることで、振動を受けて被駆動部が相対運動を行う構成となっている。
そのため、振動子が発生する振動を受けた被駆動部が跳ねることによる異音の発生や、相対移動が不安定になるなどの現象が発生することがある。
これらの問題に対処するために、振動子から受ける振動を効果的に受ける弾性変形部を設ける必要があり、例えば、特許文献2では図13に示すように、突起部と対向する面に空間を配置した振動波駆動装置が提案されている。
この装置は、図13に示されるように、振動型アクチュエータ207は、振動子206及びスライダ204を備え、振動子206は電気−機械変換素子203と、弾性部材201と、弾性部材に接合される突起部202とで構成されている。更に、弾性部材201の電気−機械変換素子203と接合する面には、突起部202が接合される面の接合位置と対向する面に空間205が設けられている。
空間205の面積が、突起部202が接合する面積よりも大きいため、空間205が設けられている面がダイヤフラムのような働きをして弾性的に変化することにより、バネとして機能するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−320846号公報
【特許文献2】特開2006−174549号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記した特許文献2では、振動子からの振動を受ける弾性変形部を形成することで、異音の発生を抑制し、相対移動の安定を図ることができるが、つぎのような課題を有している。
すなわち、突起部が別部品で形成され、平板状の弾性体と結合する構成が採られていることから、突起位置の微小なズレによってバネ剛性が所望の値にならなかったり、アクチュエータが所望の性能を発揮できなくなったりする恐れがあった。
また、加工工程が増えるため、コスト高となる課題も有していた。
【0007】
本発明は、これらの課題に鑑み、バネ剛性の安定化、製造の簡易化を図ることが可能となる振動型アクチュエータおよびその製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の振動型アクチュエータは、一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体と、を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体と前記突起部は、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め一体で構成され、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されており、
前記突起部には、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、前記接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、前記突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の振動型アクチュエータの製造方法は、一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータの製造方法であって、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間に空間部を設け、前記弾性体と前記突起部とを、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成する際に、
前記突起部における、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、前記突起部にバネ性をもたせるバネ部を形成するため、
前記接触部と前記バネ部との間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、前記接触部、前記立ち上げ部、前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、
または、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、該立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、バネ剛性の安定化、製造の簡易化を図ることが可能となる振動型アクチュエータおよびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施例1における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図2】本発明の実施例1における突起部のバネの動きを示す図である。
【図3】本発明の実施例1の振動型アクチュエータのその他の構成例である。
【図4】本発明の実施例2における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図5】本発明の実施例2における突起部のバネの動きを示す図である。
【図6】本発明の実施例3における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図7】本発明の実施例3における余肉の移動の様子を示す図である。
【図8】本発明の実施例3の振動型アクチュエータのその他の構成例である。
【図9】本発明の実施例4における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図10】本発明の実施例4における多自由度駆動の一例を示す図である。
【図11】従来例の振動型アクチュエータの構成を示す図である。
【図12】振動型アクチュエータの曲げモードを説明する図である。
【図13】従来例の突起部対面に空間を持つ振動型アクチュエータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施形態における、一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより突起部先端に発生する楕円運動により、突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する構成例について説明する。本実施形態の振動型アクチュエータは、弾性体と突起部とは、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体で形成される。そのため、個体差によるバラツキがなく、安定した性能が得られ、加工工程を減らせることができることから製造が容易となり、コストダウンを実現することが可能となる。
また、接触部と、突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されている。
そして突起部には、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、接触部との間に、接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成される。
その際、このようなバネ部として、接触部とバネ部との間をつなぐ立ち上げ部を形成し、接触部、立ち上げ部、電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも、バネ部を薄い厚みで形成する。
あるいは、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を形成し、立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する。
これらにより、接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、弾性変形してバネ性を有する構造とすることが可能となる。
【実施例】
【0012】
[実施例1]
実施例1として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図1を用いて説明する。
図1(a)は本実施例における振動型アクチュエータの斜視図であり、図1(b)は一つの突起の断面図である。
図1(a)に示されるように、本実施例の振動型アクチュエータは、突起部5、弾性体6からなる振動体と、被駆動部8から構成される。
また、図1(b)に示されるように、突起部5は、弾性体6と被駆動部8との接触部1、振動体の加圧される方向に振動の剛性を下げるバネ部3、前記接触部1と前記バネ部3とをつなぐ立ち上げ部2とで構成されている。
前記突起部5と電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをあわせて弾性体6を構成している。
【0013】
前記弾性体6と前記突起部5は一体で構成され、電気−機械エネルギ変換素子7と前記接触部1との間に空間9を設け、前記バネ部3の厚みを前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなるようにしている。
本実施例においては、前記弾性体6をプレス加工で成型するときに、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4の形状と同時に前記バネ部3を成型しても良い。
または、弾性体と前記突起部とを、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成した後に、バネ部を形成するようにしても良い。
すなわち、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをプレス加工で予め成型する。その後に、放電加工等で前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4より薄くなるように前記バネ部3を追加工しても良い。
また、本実施例では放電加工で追加工しているが、エッチング加工や切削加工などで成型しても良い。
【0014】
このように構成することで、図2に示すように前記接触部1に力が加わると、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなっている前記バネ部3がダイヤフラムとして機能し、弾性変形しバネ性を有する突起部の構成が可能となる。また、図3に示すように突起部を2段構成としても良い。このようにすると、バネ部3と電気−機械変換素子7との間の距離が開くため、振動体6と前記電気−機械変換素子7とを接着する際に用いられる接着剤がバネ部3に付着しにくくなる。
【0015】
[実施例2]
実施例2として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図4を用いて説明する。
図4(a)は本実施例における振動型アクチュエータの斜視図であり、図4(b)は一つの突起の断面図である。
図4(a)に示されるように、本実施例の振動型アクチュエータは、突起部5、弾性体6、前記弾性体6に設けられた複数の穴10とからなる振動体と、被駆動部8から構成される。
また、図4(b)に示されるように、突起部5は、弾性体6と被駆動部8との接触部1、前記接触部1と電気−機械エネルギ変換素子4とをつなぐ立ち上げ部2、前記立ち上げ部2に設けられた複数の穴10とで構成されている。
本実施例では4つの丸穴を開けているが、穴の個数は一つ以上であればいくつにしても良い。
穴形状については丸穴のほか、長丸穴や突起形状に沿って円弧形状に長穴を開けても良い。前記突起部5と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをあわせて弾性体6を構成している。
【0016】
本実施例においては、弾性体6をプレス加工で成型するときに、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4の形状と同時に前記穴部10を設けても良い。
また、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをプレス加工で予め成型した後に放電加工等で前記穴部10を設けても良い。本実施例では放電加工で追加工しているが、エッチング加工や切削加工などで成型しても良い。
このように構成にすることで、図5に示すように前記接触部1に力が加わると、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも穴部10付近の剛性が下がっているため、前記穴部10付近で弾性的に変形しバネとなる。
【0017】
[実施例3]
実施例3として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図6を用いて説明する。
図6(a)は本実施例における振動型アクチュエータの斜視図であり、図6(b)は一つの突起の断面図である。
図6(a)は突起部5、弾性体6からなり、突起部5の周囲にプレス加工のときに生じる余肉の逃げ部となる長穴11を設けた振動体と、被駆動部8とから構成されている振動型アクチュエータである。
図6(a)に示されるように、本実施例の振動型アクチュエータは、前記突起部5は、弾性体6と被駆動部8との接触部1、振動体の加圧される方向に振動の剛性を下げるバネ部3、前記接触部1と前記バネ部3とをつなぐ立ち上げ部2とで構成されている。
前記突起部5と電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをあわせて弾性体6を構成している。
また、前記弾性体6と前記突起部5は一体で構成され、電気−機械エネルギ変換素子7と前記接触部1との間に空間部9を設け、前記バネ部3の厚みを前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなるようにしている。
【0018】
突起部の周囲に突起部を形成する前に前記長丸穴11を設けておくことで、図7に示すように前記突起部5をプレス加工で成型するときに生じる余肉が前記長丸穴部11に移動する。
このため、前記バネ部3の厚みが前記長丸穴11が無い時よりも薄くなるように、プレス加工で前述の接触部1、立ち上げ部2、バネ部3、電気−機械変換素子との接合部4を一体成型することが可能となる。
また、前記接触部1に力が加わると前記バネ部3が前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなっているためダイヤフラムとして機能し、弾性的に変形しバネとなる。
また、図8に示すように突起部を2段構成としても良い。このようにすることによりバネ部3と電気−機械変換素子7との間の距離が開くため、振動体6と前記電気−機械変換素子7とを接着する際に用いられる接着剤がバネ部3に付着しにくくなる。
【0019】
[実施例4]
実施例4として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図9を用いて説明する。
図9に示されるように本実施例の振動型アクチュエータは、突起部5、弾性体6からなる振動体と被駆動部8とで構成される。
バネの機構は実施例1と同等であり、突起部を一つとした構成である。突起が1点であるため、突起構成に必要な面積が小さくなり、振動型アクチュエータの小型化が可能となる。
また、突起部5を1点とすることで、例えば図10に示す構成の多自由度駆動機構を実現することが可能となる。
【0020】
図10に示す多自由度駆動装置は、CCD等の被駆動体15を保持する移動体14をX方向およびY方向に駆動する一対の本実施例における振動型アクチュエータ12、13を備える。
振動型アクチュエータ12、13は、それぞれの突起部が移動体14の角隅部を同一位置で厚さ方向に挟み込むように加圧接触して配置されている。
振動型アクチュエータ12が移動体14に対してX方向の駆動力を付与し、振動型アクチュエータ13が移動体14に対してY方向の駆動力を付与する。
また、移動体14は、不図示のX方向ガイド機構によってX方向に案内され、不図示のY方向ガイド機構によってY方向に案内されるようになっている。
【符号の説明】
【0021】
1:接触部
2:立ち上げ部
3:バネ部
4:電気−機械エネルギ変換素子接合部
5:突起部
6:弾性体
7:電気−機械エネルギ変換素子
8:被駆動部
9:空間部
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動型アクチュエータおよびその製造方法に関するものである。
特に、振動子が略矩形の平板状に形成されており、平板状の一面に摩擦部材である突起が形成されている振動型アクチュエータおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
被駆動部を直線状に駆動する振動型アクチュエータとして、従来から様々な提案が行われており、例えば、特許文献1のような振動型駆動装置が提案されている。
その駆動原理について、図11、図12を用いて説明する。
図11に示されるように、振動子は電気−機械エネルギ変換素子107を振動子106に貼り付けた構成を備えている。
図12は、該圧電振動子の二つの曲げ振動モードを表した図である。
図12(a)に示される振動モードは、二つの曲げ振動モードのうちの一方の曲げ振動モード(Aモードとする)を表している。
このAモードは、矩形の振動子106の長辺方向(矢印X方向)における二次の屈曲運動であり、短辺方向(矢印Y方向)と平行な3本の節を有している。
ここで、突起部108はAモードの振動で節となる位置の近傍に配置されており、Aモードの振動により矢印X方向に往復運動を行う。
また、図12(b)に示される振動モードは、二つの曲げ振動モードのうちの他方の曲げ振動モード(Bモードとする)を表している。
このBモードは、矩形の振動子106の短辺方向(矢印Y方向)における一次の屈曲振動であり、長辺方向(矢印X方向)と平行な2本の節を有している。
【0003】
ここで、Aモードにおける節とBモードにおける節は、XY平面内において略直交するようになっている。
また、突起部108はBモードの振動で腹となる位置の近傍に配置されており、Bモードの振動により矢印Z方向に往復運動を行う。
上記したAモードとBモードの振動を所定の位相差で発生させることにより、突起部108の先端に楕円運動を発生させることができる。
突起部108の先端には図11に示すように、被駆動部であるスライダ116が加圧接触するようになっており、スライダ116は突起部108の楕円運動によって矢印L方向に移動することができる。
【0004】
この超音波モータは、振動を発生する振動子に被駆動部を加圧接触させることで、振動を受けて被駆動部が相対運動を行う構成となっている。
そのため、振動子が発生する振動を受けた被駆動部が跳ねることによる異音の発生や、相対移動が不安定になるなどの現象が発生することがある。
これらの問題に対処するために、振動子から受ける振動を効果的に受ける弾性変形部を設ける必要があり、例えば、特許文献2では図13に示すように、突起部と対向する面に空間を配置した振動波駆動装置が提案されている。
この装置は、図13に示されるように、振動型アクチュエータ207は、振動子206及びスライダ204を備え、振動子206は電気−機械変換素子203と、弾性部材201と、弾性部材に接合される突起部202とで構成されている。更に、弾性部材201の電気−機械変換素子203と接合する面には、突起部202が接合される面の接合位置と対向する面に空間205が設けられている。
空間205の面積が、突起部202が接合する面積よりも大きいため、空間205が設けられている面がダイヤフラムのような働きをして弾性的に変化することにより、バネとして機能するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−320846号公報
【特許文献2】特開2006−174549号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記した特許文献2では、振動子からの振動を受ける弾性変形部を形成することで、異音の発生を抑制し、相対移動の安定を図ることができるが、つぎのような課題を有している。
すなわち、突起部が別部品で形成され、平板状の弾性体と結合する構成が採られていることから、突起位置の微小なズレによってバネ剛性が所望の値にならなかったり、アクチュエータが所望の性能を発揮できなくなったりする恐れがあった。
また、加工工程が増えるため、コスト高となる課題も有していた。
【0007】
本発明は、これらの課題に鑑み、バネ剛性の安定化、製造の簡易化を図ることが可能となる振動型アクチュエータおよびその製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の振動型アクチュエータは、一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体と、を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体と前記突起部は、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め一体で構成され、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されており、
前記突起部には、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、前記接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、前記突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の振動型アクチュエータの製造方法は、一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータの製造方法であって、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間に空間部を設け、前記弾性体と前記突起部とを、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成する際に、
前記突起部における、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、前記突起部にバネ性をもたせるバネ部を形成するため、
前記接触部と前記バネ部との間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、前記接触部、前記立ち上げ部、前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、
または、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、該立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、バネ剛性の安定化、製造の簡易化を図ることが可能となる振動型アクチュエータおよびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施例1における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図2】本発明の実施例1における突起部のバネの動きを示す図である。
【図3】本発明の実施例1の振動型アクチュエータのその他の構成例である。
【図4】本発明の実施例2における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図5】本発明の実施例2における突起部のバネの動きを示す図である。
【図6】本発明の実施例3における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図7】本発明の実施例3における余肉の移動の様子を示す図である。
【図8】本発明の実施例3の振動型アクチュエータのその他の構成例である。
【図9】本発明の実施例4における振動型アクチュエータの構成を説明する図である。
【図10】本発明の実施例4における多自由度駆動の一例を示す図である。
【図11】従来例の振動型アクチュエータの構成を示す図である。
【図12】振動型アクチュエータの曲げモードを説明する図である。
【図13】従来例の突起部対面に空間を持つ振動型アクチュエータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施形態における、一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより突起部先端に発生する楕円運動により、突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する構成例について説明する。本実施形態の振動型アクチュエータは、弾性体と突起部とは、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体で形成される。そのため、個体差によるバラツキがなく、安定した性能が得られ、加工工程を減らせることができることから製造が容易となり、コストダウンを実現することが可能となる。
また、接触部と、突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されている。
そして突起部には、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、接触部との間に、接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成される。
その際、このようなバネ部として、接触部とバネ部との間をつなぐ立ち上げ部を形成し、接触部、立ち上げ部、電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも、バネ部を薄い厚みで形成する。
あるいは、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を形成し、立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する。
これらにより、接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、弾性変形してバネ性を有する構造とすることが可能となる。
【実施例】
【0012】
[実施例1]
実施例1として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図1を用いて説明する。
図1(a)は本実施例における振動型アクチュエータの斜視図であり、図1(b)は一つの突起の断面図である。
図1(a)に示されるように、本実施例の振動型アクチュエータは、突起部5、弾性体6からなる振動体と、被駆動部8から構成される。
また、図1(b)に示されるように、突起部5は、弾性体6と被駆動部8との接触部1、振動体の加圧される方向に振動の剛性を下げるバネ部3、前記接触部1と前記バネ部3とをつなぐ立ち上げ部2とで構成されている。
前記突起部5と電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをあわせて弾性体6を構成している。
【0013】
前記弾性体6と前記突起部5は一体で構成され、電気−機械エネルギ変換素子7と前記接触部1との間に空間9を設け、前記バネ部3の厚みを前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなるようにしている。
本実施例においては、前記弾性体6をプレス加工で成型するときに、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4の形状と同時に前記バネ部3を成型しても良い。
または、弾性体と前記突起部とを、突起部と電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成した後に、バネ部を形成するようにしても良い。
すなわち、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをプレス加工で予め成型する。その後に、放電加工等で前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4より薄くなるように前記バネ部3を追加工しても良い。
また、本実施例では放電加工で追加工しているが、エッチング加工や切削加工などで成型しても良い。
【0014】
このように構成することで、図2に示すように前記接触部1に力が加わると、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなっている前記バネ部3がダイヤフラムとして機能し、弾性変形しバネ性を有する突起部の構成が可能となる。また、図3に示すように突起部を2段構成としても良い。このようにすると、バネ部3と電気−機械変換素子7との間の距離が開くため、振動体6と前記電気−機械変換素子7とを接着する際に用いられる接着剤がバネ部3に付着しにくくなる。
【0015】
[実施例2]
実施例2として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図4を用いて説明する。
図4(a)は本実施例における振動型アクチュエータの斜視図であり、図4(b)は一つの突起の断面図である。
図4(a)に示されるように、本実施例の振動型アクチュエータは、突起部5、弾性体6、前記弾性体6に設けられた複数の穴10とからなる振動体と、被駆動部8から構成される。
また、図4(b)に示されるように、突起部5は、弾性体6と被駆動部8との接触部1、前記接触部1と電気−機械エネルギ変換素子4とをつなぐ立ち上げ部2、前記立ち上げ部2に設けられた複数の穴10とで構成されている。
本実施例では4つの丸穴を開けているが、穴の個数は一つ以上であればいくつにしても良い。
穴形状については丸穴のほか、長丸穴や突起形状に沿って円弧形状に長穴を開けても良い。前記突起部5と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをあわせて弾性体6を構成している。
【0016】
本実施例においては、弾性体6をプレス加工で成型するときに、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4の形状と同時に前記穴部10を設けても良い。
また、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをプレス加工で予め成型した後に放電加工等で前記穴部10を設けても良い。本実施例では放電加工で追加工しているが、エッチング加工や切削加工などで成型しても良い。
このように構成にすることで、図5に示すように前記接触部1に力が加わると、前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも穴部10付近の剛性が下がっているため、前記穴部10付近で弾性的に変形しバネとなる。
【0017】
[実施例3]
実施例3として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図6を用いて説明する。
図6(a)は本実施例における振動型アクチュエータの斜視図であり、図6(b)は一つの突起の断面図である。
図6(a)は突起部5、弾性体6からなり、突起部5の周囲にプレス加工のときに生じる余肉の逃げ部となる長穴11を設けた振動体と、被駆動部8とから構成されている振動型アクチュエータである。
図6(a)に示されるように、本実施例の振動型アクチュエータは、前記突起部5は、弾性体6と被駆動部8との接触部1、振動体の加圧される方向に振動の剛性を下げるバネ部3、前記接触部1と前記バネ部3とをつなぐ立ち上げ部2とで構成されている。
前記突起部5と電気−機械エネルギ変換素子との接合部4とをあわせて弾性体6を構成している。
また、前記弾性体6と前記突起部5は一体で構成され、電気−機械エネルギ変換素子7と前記接触部1との間に空間部9を設け、前記バネ部3の厚みを前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなるようにしている。
【0018】
突起部の周囲に突起部を形成する前に前記長丸穴11を設けておくことで、図7に示すように前記突起部5をプレス加工で成型するときに生じる余肉が前記長丸穴部11に移動する。
このため、前記バネ部3の厚みが前記長丸穴11が無い時よりも薄くなるように、プレス加工で前述の接触部1、立ち上げ部2、バネ部3、電気−機械変換素子との接合部4を一体成型することが可能となる。
また、前記接触部1に力が加わると前記バネ部3が前述の接触部1、立ち上げ部2、電気−機械エネルギ変換素子との接合部4よりも薄くなっているためダイヤフラムとして機能し、弾性的に変形しバネとなる。
また、図8に示すように突起部を2段構成としても良い。このようにすることによりバネ部3と電気−機械変換素子7との間の距離が開くため、振動体6と前記電気−機械変換素子7とを接着する際に用いられる接着剤がバネ部3に付着しにくくなる。
【0019】
[実施例4]
実施例4として、本発明を適用した振動型アクチュエータの構成を、図9を用いて説明する。
図9に示されるように本実施例の振動型アクチュエータは、突起部5、弾性体6からなる振動体と被駆動部8とで構成される。
バネの機構は実施例1と同等であり、突起部を一つとした構成である。突起が1点であるため、突起構成に必要な面積が小さくなり、振動型アクチュエータの小型化が可能となる。
また、突起部5を1点とすることで、例えば図10に示す構成の多自由度駆動機構を実現することが可能となる。
【0020】
図10に示す多自由度駆動装置は、CCD等の被駆動体15を保持する移動体14をX方向およびY方向に駆動する一対の本実施例における振動型アクチュエータ12、13を備える。
振動型アクチュエータ12、13は、それぞれの突起部が移動体14の角隅部を同一位置で厚さ方向に挟み込むように加圧接触して配置されている。
振動型アクチュエータ12が移動体14に対してX方向の駆動力を付与し、振動型アクチュエータ13が移動体14に対してY方向の駆動力を付与する。
また、移動体14は、不図示のX方向ガイド機構によってX方向に案内され、不図示のY方向ガイド機構によってY方向に案内されるようになっている。
【符号の説明】
【0021】
1:接触部
2:立ち上げ部
3:バネ部
4:電気−機械エネルギ変換素子接合部
5:突起部
6:弾性体
7:電気−機械エネルギ変換素子
8:被駆動部
9:空間部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体と、を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体と前記突起部は、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め一体で構成され、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されており、
前記突起部には、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、前記接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、前記突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成されていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項2】
前記突起部は、前記接触部と前記バネ部との間をつなぐ立ち上げ部を備え、
前記バネ部が、前記接触部、前記立ち上げ部、前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも薄い厚みで形成されることにより、
弾性変形してバネ性を有する構造とされていることを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項3】
前記突起部は、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を備え、
前記バネ部が、前記立ち上げ部に一つ以上の穴が形成されることにより、
弾性変形してバネ性を有する構造とされていることを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項4】
前記弾性体と前記突起部は、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項5】
一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータの製造方法であって、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間に空間部を設け、前記弾性体と前記突起部とを、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成する際に、
前記突起部における、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、バネ性をもたせるバネ部を形成するため、
前記接触部と前記バネ部との間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、前記接触部、前記立ち上げ部、前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、
または、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、該立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程、
を有することを特徴とする振動型アクチュエータの製造方法。
【請求項6】
前記弾性体と前記突起部とを、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成する工程の後に、
前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、または、立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程を有することを特徴とする請求項5に記載の振動型アクチュエータの製造方法。
【請求項7】
前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、または、立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程を行う前に、前記プレス加工の際に生じる余肉を移動させる穴を、前記突起部の周囲に設ける工程を有することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の振動型アクチュエータの製造方法。
【請求項1】
一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体と、を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体と前記突起部は、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め一体で構成され、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間には、空間部が形成されており、
前記突起部には、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、前記接触部が前記被駆動体との接触で加圧された際、前記突起部にバネ性をもたせるためのバネ部が形成されていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項2】
前記突起部は、前記接触部と前記バネ部との間をつなぐ立ち上げ部を備え、
前記バネ部が、前記接触部、前記立ち上げ部、前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも薄い厚みで形成されることにより、
弾性変形してバネ性を有する構造とされていることを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項3】
前記突起部は、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を備え、
前記バネ部が、前記立ち上げ部に一つ以上の穴が形成されることにより、
弾性変形してバネ性を有する構造とされていることを特徴とする請求項1に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項4】
前記弾性体と前記突起部は、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項5】
一つ以上の突起部が形成された弾性体と、電気−機械エネルギ変換素子とを有する振動体を備え、
電気−機械エネルギ変換素子への交流駆動電圧の印加により振動体に発生する二つの振動モードの組合せにより前記突起部先端に発生する楕円運動によって、前記突起部の接触部と接触する被駆動体を駆動する振動型アクチュエータの製造方法であって、
前記接触部と、前記突起部と接合される前記電気−機械エネルギ変換素子との間に空間部を設け、前記弾性体と前記突起部とを、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成する際に、
前記突起部における、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、バネ性をもたせるバネ部を形成するため、
前記接触部と前記バネ部との間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、前記接触部、前記立ち上げ部、前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部よりも前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、
または、前記突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部と、前記接触部との間に、これらの間をつなぐ立ち上げ部を形成すると共に、該立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程、
を有することを特徴とする振動型アクチュエータの製造方法。
【請求項6】
前記弾性体と前記突起部とを、該突起部と前記電気−機械エネルギ変換素子との接合部を含め、プレス加工によって一体的に形成する工程の後に、
前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、または、立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程を有することを特徴とする請求項5に記載の振動型アクチュエータの製造方法。
【請求項7】
前記バネ部を薄い厚みで形成する工程、または、立ち上げ部に一つ以上の穴を形成する工程を行う前に、前記プレス加工の際に生じる余肉を移動させる穴を、前記突起部の周囲に設ける工程を有することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の振動型アクチュエータの製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−200051(P2011−200051A)
【公開日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−65587(P2010−65587)
【出願日】平成22年3月23日(2010.3.23)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年3月23日(2010.3.23)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
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