振动波马达的制作方法

文档序号:10690564阅读:235来源:国知局
振动波马达的制作方法
【专利摘要】通过使振动波马达的摩擦构件薄型化而提供一种薄型化的振动波马达。振动波马达中包括:振子,其包括压电元件和振动板;和摩擦构件,其包括与所述振子接触的摩擦接触面,所述振子和所述摩擦构件使用所述振子中产生的振动彼此相对移动,所述振动板包括供所述压电元件固定的平板部和与所述摩擦构件接触的突起部,所述摩擦构件包括在所述平板部和所述摩擦构件之间的区域中增大所述摩擦构件的沿着所述相对移动的方向的强度的至少一个加强部。
【专利说明】
振动波马达
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种在例如光学装置中采用的振动波马达。
【背景技术】
[0002]传统地,超声波马达已知为如下的技术:周期性振动的振子抵压摩擦构件,从而与摩擦构件摩擦接触,使得振子和摩擦构件彼此相对移动。存在如下示例:使此类型的超声波马达成为在拍摄镜头的线性调焦驱动中使用的线性超声波马达。日本特开2014-183724号公报公开了如下构造:配置有四棱柱状的摩擦构件并且可移动地配置于摩擦构件的振子以超声波频率椭圆振动,使得能够进行线性驱动。在此构造中,振子配置于摩擦构件,并且在摩擦构件的上部还布置了用于振子的摩擦接触的加压机构,导致超声波马达大型化。
[0003]为了使具有这种传统构造的超声波马达薄型化,已经提出了使摩擦构件薄型化;但是,摩擦构件的简单薄型化会引起振动共振点的数量增加,因此归因于不期望的振动使摩擦接触劣化,导致超声波马达的驱动性能降低。因此,摩擦构件需要在厚度方向上具有一定程度的尺寸,这妨碍了超声波马达的薄型化。

【发明内容】

[0004]因此,鉴于上述问题做出了本发明,本发明的目的在于提供一种能够在不降低驱动性能的情况下薄型化的振动波马达(超声波马达)。
[0005]为了实现上述目的,根据本发明的振动波马达包括:振子,其包括压电元件和振动板;和摩擦构件,其包括与所述振子接触的摩擦接触面,所述振子和所述摩擦构件使用所述振子中产生的振动彼此相对移动,所述振动板包括供所述压电元件固定的平板部和与所述摩擦构件接触的突起部,所述摩擦构件包括在所述平板部和所述摩擦构件之间的区域中增大所述摩擦构件的沿着所述相对移动的方向的强度的至少一个加强部。
[0006]本发明能够提供一种能够在不降低驱动性能的情况下薄型化的振动波马达。
[0007]从以下参照附图对示例性实施方式的说明,本发明的其他特征将变得明显。
【附图说明】
[0008]图1是图4中的根据示例性实施方式I的振动波马达100的截面图。
[0009]图2是图4中的根据示例性实施方式I的振动波马达100的截面图。
[0010]图3是示例性实施方式I中的振动板101的立体图。
[0011 ]图4是根据示例性实施方式I的振动波马达100的平面图。
[0012]图5A是传统示例的摩擦构件20的立体图。图5B是示例性实施方式I的摩擦构件120的立体图。
[0013]图6是根据示例性实施方式2的振动波马达100的主要部分的截面图。
[0014]图7是示出变型例的图。
【具体实施方式】
[0015]现在将根据附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0016](示例性实施方式I)
[0017]在示出本发明的图中,如各图中所示的那样定义X-Y-Z坐标系。图1是图4的根据示例性实施方式I的振动波马达100(超声波马达)的沿着截面线1-1的截面图。图2是图4的根据示例性实施方式I的振动波马达100的沿着截面线I1-1I的截面图。将参照【附图说明】振动波马达100的结构。
[0018]在图1和图2中,包括在振动波马达100中的振动板1I和压电元件102经由例如粘接剂彼此粘接。振子103由振动板101和压电元件102形成。振动板101包括平板部1la和两个突起部1lb-1和101b-2。尽管在振动板101中并排形成了两个突起部,但是突起部的数量可以是一个或多个。
[0019]图3是振动板101的从突起部1lb-1和101b-2侧看的立体图。振动板101包括中央的矩形的平板部101a,截头圆锥状或圆柱状的突起部1lb-1和101b-2设置在平板部1la处。在每个突起部1lb-1和101b-2的顶部均设置有平面部,平面部与后述的摩擦构件120的摩擦接触面120a接触。用于将振动板101固定于后述的振子保持构件106的保持部1ld-1和1I d-2设置在振动板1I的长度方向上的彼此相对的两侧。保持部1I d-1和1I d_2经由对应的臂部1lc-1和101c-2接合于平板部101a。
[0020]压电元件102固定于平板部1la的表面,该表面在设置有突起部1lb-1和101b-2的表面的相反侧,一旦对压电元件102给予驱动信号,突起部1lb-1和101b-2中就会发生椭圆振动(超声波振动)。然后,突起部1I b-1和1I b-2与后述的摩擦构件120摩擦接触,使得能够产生驱动力。
[0021]在图2中,振动板101的保持部1ld-1和101d-2以突起部1lb-1和101b-2沿Z轴方向面朝下的方式固定于振子保持构件106的底部。以上述这种方式,整个振子103被振子保持构件106保持。摩擦构件120包括与振动板101的两个突起部1lb-1和101b-2摩擦接触的摩擦接触面120a ο摩擦构件120使用树脂材料经由树脂成型形成,摩擦接触面120a涂覆有DLC(类金刚石碳)。而且,摩擦构件120可以由金属材料形成,在这种情况下,硬质层可以经由表面处理或热处理形成于摩擦构件120的表面,而不是经由用例如DLC涂覆。此外,摩擦构件120可以由陶瓷形成,在这种情况下,能够在不需要特别处理的情况下获得高硬度,因此仅将表面粗糙度调整至期望的粗糙度即可。
[0022]缓冲构件104配置在压电元件102的Z轴方向上的上表面侧。缓冲构件104防止振子103中产生的振动传递至设置于缓冲构件104的上部的构件。压力传递构件105配置在缓冲构件104的上部。
[0023]加压部件包括加压构件109和弹簧构件110。加压部件产生用于使振子103压抵摩擦构件120的压力Fl。
[0024]在图1中,移动构件108在保持前述构件中的除摩擦构件120外的其它所有构件时在X轴方向上移动。移动构件108包括半球状的突起部108d和与突起部108d接合的另一构件(未图示),使得能够引出振动波马达100的驱动力。而且,如图4所示,移动构件108包括用于引导移动的三个引导部108a、108b和108c。图4是图1和图2的振动波马达100的从Z轴侧看的平面图,为了容易理解结构,未图示图1和图2示出的盖板112。
[0025]在图4中,壳体构件111保持摩擦构件120和盖板112。此处,摩擦构件120和盖板112经由例如螺钉固定于壳体构件111。滚动构件113a、113b和113c与对应的引导部108a、108b和108c以及盖板112的配置在引导部108a、108b和108c的上部上方的未示出的对应的引导部接合。移动构件108经由滚动构件113a、113b和113c被盖板112引导,从而能够在X轴方向上移动。
[0026]在图2中,加压构件109配置为能够相对于移动构件108在Z轴方向上移位,并且加压构件109将由弹簧构件110的弹簧力产生的压力F I(图2的箭头)赋予压力传递构件105。设置在压力传递构件105的中央部附近的圆柱突起部105a与加压构件109抵接,如图2所示,设置在相反的端部的轴部105a-l和105a-2与移动构件108的对应的孔部108h-l和108h-2接合。此处,在图2的截面图(沿Y轴方向看)的情况下,轴部105a-l和轴部105a-2分别与孔部108h-l和孔部108h-2接合,并且相互接合的两者之间有对应的间隙,在图1的截面图(沿X轴方向看)中,轴部105a-l和105a-2分别嵌合在孔部108h-l和孔部108h-2中,并且相互嵌合的两者之间没有对应的间隙(未图示)。换言之,压力传递构件105以松配合的方式嵌合于移动构件108。因此,压力传递构件105被保持为相对于移动构件108在Y轴方向上关于特定的轴能够倾斜。
[0027]施加于压力传递构件105的压力Fl经由缓冲构件104和压电元件102以对应的压力分量F2-1和F2-2的形式传递至振动板101的两个突起部1lb-1和101b-2。此处,压力分量F2-1和F2-2的大小彼此相等,并且这些压力的合力为压力F1。压力分量F2-1和F2-2能够使突起部1lb-1和101b-2与摩擦构件120接触。
[0028]在图1中,振子保持构件106包括在其外侧面部的曲面突起部106a_l和106a_2,移动构件108和突起部106a-l和106a-2之间在Y轴方向上存在对应的小间隙dl和d2。在图2中,振子保持构件106经由外侧面部和移动构件108的内侧面部之间的滚动构件107a和107b被移动构件108保持。在移动构件108的外侧面部设置有槽部108e和108f,在将振子保持构件106组装到移动构件108时槽部108e和108f能够容易地弹性变形。
[0029]弹性变形使振子保持构件106和滚动构件107a、107b进入如下状态:利用X轴方向上的预定力在移动构件108中对振子保持构件106和滚动构件107a、107b施力。换言之,在组装时,振子保持构件106和滚动构件107a、107b被稍微压入移动构件108内,这使得振子保持构件106经由滚动构件107a和107b嵌入移动构件108。因此,当振子保持构件106和移动构件108能够在X轴方向上没有松动(backlash)地一体移动时,振子保持构件106被保持为能够在Z轴方向上移位。如上所述,此构造能够使压力传递构件105在Y轴方向上关于特定轴倾斜。
[0030]因此,即使在盖板112和/或摩擦构件120因为例如制造误差而倾斜的情况下,也能够通过倾斜的压力传递构件105维持振子103和摩擦构件120之间的良好的接触状态。而且,即使在摩擦构件120的摩擦接触面120a具有差的平整度的情况下,也能够以如上所述的方式维持良好的接触状态。
[0031]根据本发明的振动波马达100如上所述地构造,振子103中产生的椭圆振动使振子103和摩擦构件120在X轴方向上彼此相对移动,提供了被线性驱动的振动波马达100。在本发明中,摩擦构件120的构造具有一定的独创性,使得摩擦构件120在Z轴方向上的尺寸薄型化。
[0032]图5A是传统示例的四棱柱状的摩擦构件20的立体图。摩擦构件20包括摩擦接触面20a,振动板101的突起部1lb-1和101b-2与摩擦接触面20a接触。摩擦构件20具有X轴方向上的长度LI和Z轴方向上的厚度tl。根据振动波马达100的移动量确定长度LI。换言之,如果需要一定的移动量,则摩擦构件20需要具有在作为移动方向的X轴方向上长的形状。
[0033]为了使振动波马达100薄型化,简单减小摩擦构件20的厚度tl会导致摩擦构件20的X轴方向上的弯曲强度减小,这使得摩擦构件20的共振模式向低频率侧转移。然后,各振动共振点之间的频率间隔变窄,导致共振模式与驱动频率范围干涉。如果摩擦构件20的振动共振点存在于用于振动波马达100的驱动频率范围内,则振子103和摩擦构件20之间的摩擦接触状态劣化。在那种情况下,不能获得期望的驱动速度,导致振动波马达100的驱动特性和控制性劣化。
[0034]图5B是本发明的示例性实施方式I的摩擦构件120的立体图。摩擦构件120不仅包括摩擦接触面120a还包括加强部120b。加强部120b用于增大摩擦构件120的X轴方向(长度方向)上的弯曲强度。在确定摩擦构件120的强度时,必须以使得摩擦构件120的振动共振点不存在于振动波马达100中使用的驱动频率的范围内的方式确定摩擦构件120的各尺寸tl、t2、t3和t4。换言之,在各种共振模式和阶数(order)中存在摩擦构件120的多个振动共振点,因此必须确定各尺寸,以确保摩擦构件120的弯曲强度并且也扩大了各振动共振点的频率间隔。然后,必须将用于振动波马达100的驱动频率范围设定在任意频率间隔内。
[0035]在本发明中,摩擦构件120的加强部120b的设置即使在厚度tl减小的情况下也能够防止摩擦构件120的弯曲强度减小,因此,能够保持各振动共振点之间的足够的频率间隔。此处,加强部120b设置为位于被图1中的虚线包围的区域A内。区域A是振动板101的平板部1la和摩擦接触面120a之间的区域。在根据本发明的示例性实施方式I的振子103中包括突起部的振动波马达100中,区域A是空间部(死区空间)。由于加强部120b设置在作为死区空间的区域A中,能够减小摩擦构件120的Z轴方向上的尺寸tl,因此,能够使振动波马达100薄型化。
[0036]如上所述,必须考虑摩擦构件120的弯曲强度和各振动共振点之间的频率间隔来确定摩擦构件120的各尺寸。在图5A示出的传统示例的四棱柱状中,在摩擦构件20的设计中,尺寸tl、t2和LI的设计仅允许一定程度的自由度。但是,在图5B示出的摩擦构件120中,能够设计各尺寸tl、t2、t3、t4和LI,因此与传统示例中的四棱柱状的设计自由度相比,提高了设计自由度。
[0037]振动板101的驱动力的产生位置仅是突起部10Ib-1和10 lb-2与摩擦接触面120a接触的部分,如果振动板101和摩擦构件120在除这些部分以外的部分处彼此接触,则产生驱动负载。因此,必须将加强部120b设置于区域A,以避免与振动板101接触。
[0038]在上述构造的情况下,根据本发明的示例性实施方式I的振动波马达100能够在不降低驱动性能的情况下薄型化。尽管已经对作为示例的线性振动波马达进行了说明,但是本发明能够应用于转动型振动波马达。
[0039](示例性实施方式2)
[0040]图6是根据示例性实施方式2的振动波马达100的主要部分的截面图。比示例性实施方式I中的摩擦构件120更薄的示例性实施方式2中的摩擦构件220包括两个加强部220b-I和220b-2。加强部220b-l和220b-2设置在振动板101的平板部1la和摩擦接触面220a之间的区域A和区域B中。换言之,加强部220b-l和220b-2设置在突起部1lb-1和101b-2的相反两侧。此处,区域A和区域B中的每个区域均是如示例性实施方式I中的空间部(死区空间)。而且,如在示例性实施方式I中的,考虑摩擦构件220的弯曲强度和振动共振点之间的关系来确定摩擦构件220的每个尺寸。
[0041 ]示例性实施方式2中的两个加强部220b-l和220b-2的设置使摩擦构件220的弯曲强度相对于示例性实施方式I增强。此外,区域A和区域B中的每个区域均是与示例性实施方式I的死区空间相似的死区空间,死区空间的使用能够允许摩擦构件220的尺寸tl变薄的效果。因此,振动波马达100能够进一步薄型化。
[0042](变型例)
[0043]在图2中,当振子103的左端受驱动成为驱动端的情况下,摩擦接触面120a和平板部1la之间存在空间部(死区空间)。同样地,当振子103的右端受驱动的情况下,存在死区空间。图7示出了摩擦构件120利用驱动端的死区空间变形以使摩擦构件120更薄(更小)的示例。附图标记320表示变形的摩擦构件。通过左端和右端的各驱动端部中的每一个驱动端部附近的摩擦构件320的一部分的设置而变形的摩擦构件320薄型化。摩擦构件320使得振动波马达100能够进一步薄型化。
[0044]虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释,以包括所有这样的变型、等同结构和功能。
【主权项】
1.一种振动波马达,其包括: 振子,其包括压电兀件和振动板;和 摩擦构件,其包括与所述振子接触的摩擦接触面,所述振子和所述摩擦构件使用所述振子中产生的振动彼此相对移动, 其特征在于,所述振动板包括供所述压电元件固定的平板部和与所述摩擦构件接触的突起部,所述摩擦构件包括在所述平板部和所述摩擦构件之间的区域中增大所述摩擦构件的沿着所述相对移动的方向的强度的至少一个加强部。2.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,所述加强部至少增大所述摩擦构件的长度方向上的强度。3.根据权利要求1或2所述的振动波马达,其中,所述加强部设置在所述突起部的相反两侧中的每一侧。4.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,所述加强部不与所述振子接触。5.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,考虑所述摩擦构件的振动共振点来确定所述摩擦构件的每个尺寸。6.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,在所述摩擦接触面上形成DLC涂层。7.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,所述摩擦构件包括树脂材料。8.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,在所述振子进行所述相对移动的驱动端部处,所述摩擦构件的一部分设置在所述平板部和所述摩擦接触面之间的区域中。9.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,设置有多个所述突起部。10.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,所述振动波马达是振动为超声波振动的超声波马达。11.根据权利要求1所述的振动波马达,其中,所述振动波马达还包括使所述振子压抵所述摩擦构件的加压部件。
【文档编号】H02N2/06GK106059384SQ201610212944
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月7日 公开号201610212944.4, CN 106059384 A, CN 106059384A, CN 201610212944, CN-A-106059384, CN106059384 A, CN106059384A, CN201610212944, CN201610212944.4
【发明人】山崎亮
【申请人】佳能株式会社
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