JP6152019B2 - 超音波モータを用いたリニア駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、小型軽量、高速駆動、かつ、静音駆動が求められる撮像装置のレンズ鏡筒等に応用される超音波モータを用いたリニア駆動ユニットに関する。特に高い停止位置精度が要求されるリニア駆動ユニットに関する。

圧電素子の超音波振動を利用した超音波モータは小型で高い駆動力が得られ、広い速度レンジにも対応し、低振動かつ低騒音であるという優れた特徴を有している。又、超音波モータの振動部と被駆動体との間に摩擦力が生じることから、無通電であっても被駆動体の停止位置を保持する力（以下、保持力と略す）が大きいという特徴も有している。このような超音波モータを用いてリニア駆動ユニットを構成する際、超音波モータを２個用いると、１個用いた場合に比べて、駆動力及び保持力が約２倍になるというメリットがある。

このようなリニア駆動ユニットの発明が、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

従来のリニア駆動ユニットについて図１１及び図１２を参照し説明する。なお、図において同一部材は同一記号で図示され、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の互いに直交する３軸の共通する座標系を用いて説明している。

図１１は超音波モータを２個用いた従来のリニア駆動ユニットの構成を示した図である。図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に組み立てる前の状態を示した分解図であり、図１１（ａ）と同じ方向から見た図である。

図１２は従来のリニア駆動ユニットの他の構成としてリニア駆動ユニット６００の正面図である。

リニア駆動ユニット５００は上側振動子１０１及び下側振動子１０２を有している。上側振動子１０１は２つの突起１０１ａ、１０１ｂと不図示の圧電素子とを有している。下側振動子１０２は２つの突起１０２ａ、１０２ｂと不図示の圧電素子とを有している。リニア駆動ユニット５００は、上側保持部材１０３と、下側保持部材１０４と、上側支持台１０６ａ及び下側支持台１０６ｂを備える支持台１０６とを有している。リニア駆動ユニット５００は更に摩擦部材１０８と加圧ばね１０９とを有している。

リニア駆動ユニット６００は、リニア駆動ユニット５００と同様に、不図示の圧電素子と２つの突起とを備える上側振動子２０１及び下側振動子２０２を有している。リニア駆動ユニット６００はまた上側保持部材２０３と下側保持部材２０４とを有している。上側振動子２０１と上側保持部材２０３との間と、下側振動子２０２と下側保持部材２０４との間とには、上側フエルトシート２１１及び下側フエルトシート２１２がそれぞれ貼られている。リニア駆動ユニット６００は更に、リニア駆動ユニット５００と同様の、上側支持台１０６ａ及び下側支持台１０６ｂを備える支持台１０６と、摩擦部材１０８と、加圧ばね１０９とを有している。

リニア駆動ユニット５００の上側保持部材１０３は、上側保持部１０３ａにおいて、上側振動子１０１を上側保持部１０３ａ周りの方向（矢印Ｃ）に回動自由に保持している。下側保持部材１０４は下側保持部１０４ａにおいて下側振動子１０２を回転不可に固定し保持している。支持台１０６は、上側支持台１０６ａにおいて上側保持部材１０３を鉛直方向（Ｚ軸方向）に案内可能に支持し、下側支持台１０６ｂにおいて下側保持部材１０４を固定し支持している。摩擦部材１０８は上側振動子１０１と下側振動子１０２との間に設けられ、上側振動子１０１の突起１０１ａ、１０１ｂと下側振動子１０２の突起１０２ａ、１０２ｂとに接触している。加圧ばね１０９は、上端が上側支持台の１０６ａに当接し、下端が上側保持部材１０３に当接し、それぞれに押圧力を作用している。

リニア駆動ユニット６００の上側保持部材２０３は、上側保持部２０３ａにおいて、上側フエルトシート２１１を備える上側振動子２０１を保持している。下側保持部材２０４は、下側フエルトシート２１２を備える下側振動子２０２を回転不可に固定し保持している。支持台１０６は、上側支持台１０６ａにおいて上側保持部材２０３を鉛直方向（Ｚ軸方向）に案内可能に支持し、下側支持台１０６ｂにおいて下側フエルトシート２１２を介して下側保持部材２０４を固定し支持している。摩擦部材１０８は、リニア駆動装置５００と同様に、上側振動子２０１と下側振動子２０２との間に設けられ、突起１０１ａ、１０１ｂと突起１０２ａ、１０２ｂとに接触している。加圧ばね１０９は、上端が上側支持台１０６ａに当接し、下端が上側保持部材２０３に当接し、それぞれに押圧力を作用している。

次に、従来のリニア駆動ユニットの作用について説明する。
リニア駆動ユニット５００の支持台１０６は、不図示の固定部に固定され、固定側となっている。一方、摩擦部材１０８は、支持台１０６に対し相対移動が可能なため、可動側となっている。加圧ばね１０９の押圧力によって、上側振動子１０１と上側保持部材１０３が摩擦部材１０８を介して固定された下側振動子１０２に加圧され、上側振動子１０１及び下側振動子１０２と摩擦部材１０８との接触面に摩擦力が発生する。不図示の給電手段より高周波交流電圧が印加されることで上側振動子１０１及び下側振動子１０２は超音波振動する。そして、上側振動子１０１及び下側振動子１０２と摩擦部材１０８との間の摩擦力によって、摩擦部材１０８が支持台１０６に対しＸ軸方向にリニア駆動する。当該リニア駆動は駆動接続部１０８ａにより外部に伝達される。なお、上側振動子１０１はその中央で上側保持部材１０３に保持され、下側振動子１０２はその中央で下側保持部材１０４に保持されている。当該中央は各振動子の超音波振動の節に当たる部分である。従って、超音波振動の腹の振動を阻害することなく最大駆動力を得ている。高周波交流電圧が無通電である場合には、当該摩擦力の影響により、摩擦部材１０８の支持台１０６に対する停止位置を保持する。以上のような作用は、２個の振動子を使用する方が、１個の振動子を使用する場合に比べ、約２倍の駆動力と保持力を有する。

一方、リニア駆動ユニット６００においても、支持体１０６が固定側であり、摩擦部材１０８が可動側となり、リニア駆動ユニット５００と同様の作用を有する。したがって、摩擦部材１０８は、支持台１０６に対し相対移動が可能である。この構造に関し、振動の媒質となる要素が少なく振動を減衰し抑制する効果の低い材質のフエルトシートを振動子の裏面に貼り、フエルトシートを介して保持し加圧することによっても、振動を阻害することなく、最大限の駆動力を得ることができる。

特開２００５−３１２２６４号公報 特開２００６−６７７１２号公報

一般的にリニア駆動ユニットにおいては、最大限の駆動力を得るための第一の要件と、停止位置精度を高精度にするための第二の要件が必要である。

最大限の駆動力を得るための第一の要件は、振動子の突起と摩擦部材との間の十分な摩擦力を発生させるため、加圧ばねの押圧力の方向の振動子の自由な移動を阻害しないこと、及び振動子の大きな振動を得るため、振動子の振動を阻害しないことである。又、停止位置精度を高精度にするための第二の要件は目標停止位置精度に対して可動側の進行方向の機械的応答遅れ要素が十分小さいことである。

しかしながら、上述の特許文献１及び特許文献２に開示された従来技術のリニア駆動ユニットでは以下のような課題があった。

リニア駆動ユニット５００では、下側振動子１０２は下側保持部材１０４を介して下側支持台体１０６ｂに固定されている。しかし、上側振動子１０１は上側保持部材１０３を介して上側支持台体１０６ａに回転可能に支持されている。従って、回転可能な支持に必要な隙間の分だけ機械的な遅れを生じる。ここで、上側振動子１０１の加圧方向の自由な移動を阻害しないために、当該隙間は数μｍ程度は必要である。数μｍ程度の隙間は、目標停止位置精度を例えば数μｍ以下とする場合には、大きな機械的応答遅れの原因となり、前述の第二の要件を満たさない。

また、リニア駆動ユニット６００では、その機械的応答遅れ要素は、リニア駆動ユニット５００と同様の、上側振動子２０１が上側保持部材２０３を介して上側支持台体１０６ａに回転可能に支持されるのに必要な隙間だけではなく、上側フエルトシート２１１のせん断方向の変形も加わることになる。そうすると、目標停止位置精度を例えば数μｍ以下とする場合には、大きな機械的応答遅れの原因となり、リニア駆動ユニット５００以上に前述の第二の要件を満たさない。

以上より、リニア駆動ユニット５００の上側振動子１０１もリニア駆動ユニット６００の上側振動子２０１も、上側支持台に対し回転可能に支持されている。従って、目標停止位置精度に対して大きな機械的応答遅れ要素を有している。

一方、上側振動子２０１が上側保持部材を介して上側支持台体に回転可能に支持されるための隙間を十分に小さい量にした場合、上側振動子２０１における加圧ばねの押圧力の方向の自由な移動を阻害する。その結果、第一の要件を満たさない。

以上説明した通り、従来のリニア駆動ユニットでは、加圧ばねの押圧力の方向の上側振動子２０１の自由な移動及び上側振動子２０１の振動を阻害せずに、目標停止位置精度に対する停止位置精度を高精度にできない問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明のリニア駆動ユニットは、高周波振動を発生する２つの振動子と、前記２つの振動子の一方の振動子を保持する第一の保持部材と、前記一方の振動子と対向するように前記２つの振動子の他方の振動子を保持する第二の保持部材と、前記第一の保持部材と第二の保持部材とを連結する連結部材と、前記第一の保持部材と前記第二の保持部材との一部を貫通して延在する支持軸であって、前記第一の保持部材と第二の保持部材とを前記支持軸の軸心周りに回転可能に支持する支持軸と、前記２つの振動子が互いに近づく方向に押圧力を与える加圧部材と、前記支持軸の延在方向に延在し、前記２つの振動子の間に挟持される摩擦部材と、を有し、前記高周波振動により、前記２つの振動子と前記摩擦部材との一方は、その他方に対し前記延在方向への移動を行い、前記連結部材は、前記延在方向と直交する方向よりも前記延在方向に変位しにくい剛性を有することを特徴としている。

上記の手段により固定側から可動側までの間において、加圧ばねの押圧力の方向の振動子の自由な移動及び振動子の振動を阻害せず、停止位置精度を高精度にすることができるリニア駆動ユニットを提供することができる。

本発明の実施例１に係るリニア駆動ユニットであって、摩擦部材が駆動される構成を説明する図である。 本発明の実施例１に係るリニア駆動ユニットの連結部材による連結の状態を説明する図である。 本発明の実施例１に係るリニア駆動ユニットであって、図２の連結状態を分解した場合を説明する図である。 本発明の実施例１に係るリニア駆動ユニットであって、振動子が駆動される構成を説明する図である。 本発明の実施例１に係るリニア駆動ユニットであって、振動子にフエルトシートが追加され、摩擦部材が駆動される構成を説明する図である。 本発明の実施例１に係るリニア駆動ユニットであって、振動子にフエルトシートが追加され、振動子が駆動される構成を説明する図である。 本発明によるリニア駆動ユニットの保持部材の動作を説明する図である。 本発明の実施例２のリニア駆動ユニットの構成を説明する図である。 本発明の実施例３のリニア駆動ユニットの構成を説明する図である。 本発明の実施例４のリニア駆動ユニットの構成を説明する図である。 従来の実施例のリニア駆動ユニットの構成を説明する図である。 従来の別の実施例のリニア駆動ユニットの構成を説明する図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、図において同一部材は同一記号で図示され、また共通する軸として、上側振動子及び下側振動子と摩擦部材との間の相対移動方向にＸ軸、加圧ばねの押圧力の方向にＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに互いに垂直な方向にＹ軸を設定し用いている。但し、当該Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は、図面において理解を容易にするために設定しているものであり、本発明を限定するものではない。

本発明の実施例１について図１から図６を参照し説明する。

図１は超音波モータを２個用いた本実施例のリニア駆動ユニットであって、摩擦部材が駆動される構成を示す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のａ−ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のｂ−ｂ断面図である。図２はリニア駆動ユニットの連結部材による連結の状態を示す。図３は図２の連結状態を分解した状態を示す。図３（ａ）は連結部材の斜視図、図３（ｂ）は上側保持部材の斜視図、図３（ｃ）は下側保持部材の斜視図である。図４は本実施例のリニア駆動ユニットにおいて、振動子が駆動される構成を示す。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｃ−ｃ断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のｄ−ｄ断面図である。図５は本実施例のリニア駆動ユニットにおいて、振動子にフエルトシートが追加され、摩擦部材が駆動される構成を示す。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｅ−ｅ断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のｆ−ｆ断面図である。図６は本実施例のリニア駆動ユニットにおいて、振動子にフエルトシートが追加され、振動子が駆動される構成を示す。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のｇ−ｇ断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）のｈ−ｈ断面図である。

本実施例のリニア駆動ユニット１００は、上側振動子１及び下側振動子２の２つの振動子と、第一の保持部材としての上側保持部材３と、第二の保持部材としての下側保持部材４とを有している。リニア駆動ユニット１００は更に、連結部材５と、支持軸としてのガイド軸７と、加圧部材としての加圧ばね９と、摩擦部材８とを有する。

２つの振動子の一方の振動子の上側振動子１及び他方の振動子の下側振動子２は対向しており、それぞれ、２つの突起１ａ、１ｂ、突起２ａ、２ｂを有している。上側振動子１及び下側振動子２は更に不図示の圧電素子で構成され、高周波振動を発生する。上側保持部材３は上側保持部３ａを介して上側振動子１を回転不可に固定し保持している。下側保持部材４は下側保持部４ａを介して下側振動子４を固定し保持している。上側保持部材３及び下側保持部材４は連結部材５によって連結されている。ガイド軸７は支持台６に設けられ、上側保持部材３及び下側保持部材４はガイド軸７の軸心周りに回転可能に支持されている。リニア駆動ユニット１００は、上面部と、下面部と、上面部の一方の端部と下面部の一方の端部とを接続する側面部とを有するばね押え部材１０をさらに備える。加圧ばね９は下端が上側保持部材３に当接し、上端がばね押え部材１０の上面部の内側に当接している。よって加圧ばね９は、上側保持部材３とばね押え部材１０とに挟まれ、それぞれに押圧力を付与している。また下側保持部材４はばね押え部材１０の下面部の内側と当接している。加圧ばね９によりばね押え部材１０の上面部に付与された押圧力は側面部を介して下面部にも伝達される。その結果、下側保持部材４にも加圧ばね９による押圧力が付与される。本実施例においては、加圧ばね９とばね押え部材１０とにより加圧手段を構成している。支持台６は不図示の固定部に固定され、摩擦部材８を移動可能に支持している。摩擦部材８はガイド軸の延在方向に延在する棒状物体である。摩擦部材８は、駆動接続部８ａを有し、上側振動子１と下側振動子２との間に挟持されている。そして、加圧ばね９による所定の押圧力により、上側振動子１と下側振動子２とが摩擦部材８の方向、即ち、上側振動子１と下側振動子２とが互いに近づく方向に押圧される。

次に、上側保持部材３及び下側保持部材４と連結部材５との連結の構成について図２及び図３を参照し説明する。図２においては、上側保持部材３、下側保持部材４、連結部材５、支持台６以外は図の明瞭化のため省略している。また図３（ｂ）と図３（ｃ）においても、上側保持部材３及び下側保持部材４以外は図の明瞭化のため省略している。

連結部材５は、ＸＹ平面に平行な面からなるＸＹ屈曲可能面５１、５２、５３、５４と、ＸＺ平面に平行な面からなるＸＺ屈曲可能面５５と、ビス穴５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅとを備える。ＸＺ屈曲可能面５５はＸ軸方向に切り欠きを更に有する。

上側保持部材３は、上面部３１と、突出部を有する上側中心リブ３２と、右上側リブ３３とを備える。下側保持部材４は、底面部４１と、左下側突出リブ４３を有する左下側リブ４２と、下側中心リブ４４と、右下側突出リブ４５とを備える。

連結部材５においては、ビス穴５ｃとその両側に切り欠きが配置されたＸＺ屈曲可能面５５を中心に、四隅にそれぞれのＸＹ屈曲可能面５１、５２、５３、５４が折り曲げられて一体に接続されている。ＸＹ屈曲可能面５１の端部、ＸＹ屈曲可能面５２の端部、ＸＹ屈曲可能面５３の端部、ＸＹ屈曲可能面５４の端部には、それぞれビス穴５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅが設けられている。

上側保持部材の各リブ及び下側保持部材の各リブは、上面部３１と底面部４１のそれぞれにおいて、同一のＹ軸方向の端部に配置されている。上側中心リブ３２は、Ｘ軸方向にガイド軸７を挿入するための貫通した丸穴３ｂと、Ｙ軸方向の外側に突出した突出部にビス穴３ｃを設けている。右上側リブ３３はＸ軸方向にガイド軸７を挿入するための貫通した長穴３ｄを設けている。左下側リブ４２はＸ軸方向にガイド軸７を挿入するための貫通した長穴４ｂを設けている。左下側リブ４２からＹ軸方向の外側に突出した左下側突出リブ４３はＺ軸方向の上側にビス穴４ｃを設けている。下側中心リブ４４はＸ軸方向にガイド軸７を挿入するための貫通した丸穴４ｄを設けている。右下側突出リブ４５はＺ軸方向の上側にビス穴４ｅを設けている。

連結部材５のビス穴５ｃと上側保持部材３のビス穴３ｃとはビス１１ｃにより締結される。連結部材５のビス穴５ｄと下側保持部材４のビス穴４ｃとはビス１１ｄにより締結される。連結部材５のビス穴５ｅと下側保持部材４のビス穴４ｅとはビス１１ｅにより締結されている。

以上のようなビス止めによる締結により、上側保持部材３と下側保持部材４とは連結部材５を介して連結される。また本実施例１においては、摩擦部材８が上側振動子１及び下側振動子２に対して移動する、即ち、上側振動子１及び下側振動子２は不動である。よって、支持台６に対し連結部材５がビス穴５ａ、５ｂを介してビス１１ａ、１１ｂによりそれぞれ締結される。摩擦部材８により発生するリニア駆動は駆動接続部８ａにより外部に伝達される。

なお、本実施例においてはビス止めによる固定方法を採用したが、ビス止めに限らず、溶着、接着、インサート成型等の方法であっても、同様の効果を得ることができる。

また不図示のガイド軸７が、下側保持部材４の長穴４ｂ及び丸穴４ｄと上側保持部材３の丸穴３ｂ及び長穴３ｄとに、図の一点鎖線に沿ってＸ軸方向に挿入される。そしてガイド軸７の両端は支持台に固定される。よって、上側保持部材３及び下側保持部材４は、ガイド軸７に沿って、上側保持部材及び下側保持部材４と摩擦部材との相対移動方向であるＸ軸方向に案内される。ここで、上側保持部材３の丸穴３ｂと長穴３ｄとの組み合わせ、及び下側保持部材４の丸穴４ｄと長穴４ｂとの組み合わせが案内部として機能する。なお、各案内部の組み合わせにおいて丸穴が長穴であっても、上側保持部材３と下側保持部材４の間の隣り合う長穴の交差部を丸穴とすることができる。

続いて図４を参照し、本実施例においてリニア駆動ユニット１００に対し、摩擦部材８を固定側、上側振動子１及び下側振動子２を可動側とした場合のリニア駆動ユニット２００について説明をする。

リニア駆動ユニット２００はリニア駆動ユニット１００と同様の構造が適用される。リニア駆動ユニット２００の連結部材５は、上側保持部材３と下側保持部材４とはリニア駆動ユニット１００と同様な連結方法であるが、しかし支持台６との締結は有していない。摩擦部材８は上側振動子１と下側振動子２との間に設けられ支持台６にその両端が固定されている。リニア駆動ユニット２００においては、リニア駆動ユニット１００と異なり、摩擦部材８が固定側、上側振動子１と下側振動子２とが可動側となっている。そのため、連結部材５部に不図示の被駆動体を連結することによって、リニア駆動を取り出すことができる。

続いて図５を参照し、本実施例において、リニア駆動ユニット１００と同様の構造を有するが、上側振動子１及び下側振動子２の構成が異なる場合のリニア駆動ユニット３００について説明をする。

リニア駆動ユニット３００においてはリニア駆動ユニット１００と同様に、上側振動子１と下側振動子２とが固定側、摩擦部材８が可動側となっている。リニア駆動ユニット３００は、リニア駆動ユニット１００に対し、上側振動子１及び下側振動子２の突起が配置されている面の裏面に、従来技術と同様の効果を有する上側フエルトシート２５及び下側フエルトシート２６が貼られている。そして、上側加圧板２７及び下側加圧板２８をそれぞれ介し、加圧ばね９で加圧されている。このため、上側振動子１及び下側振動子２の端部のみが上側保持部材３及び下側保持部材４に固定されている。リニア駆動ユニット３００においては、リニア駆動ユニット１００の上側保持部３ａ、下側保持部４ａは存在しない構成となっている。

続いて図６を参照し、本実施例において、リニア駆動ユニット２００と同様の構造を有するが、上側振動子１及び下側振動子２の構成が異なる場合のリニア駆動ユニット４００について説明をする。

リニア駆動ユニット４００においてはリニア駆動ユニット２００と同様に、摩擦部材８が固定側、上側振動子１と下側振動子２とが可動側となっている。リニア駆動ユニット４００は、リニア駆動ユニット２００に対し、上側振動子１及び下側振動子２の突起が配置されている面の裏面に、従来技術と同様の効果を有する上側フエルトシート２５及び下側フエルトシート２６が貼られている。そして、上側加圧板２７及び下側加圧板２８を介して加圧ばね９で加圧されている。このため、上側振動子１及び下側振動子２の端部のみが上側保持部材３及び下側保持部材４に固定されている。リニア駆動ユニット４００においては、リニア駆動ユニット２００の上側保持部３ａ、下側保持部４ａは存在しない構成となっている。また、リニア駆動ユニット４００の保持部材５は、上側保持部材３と下側保持部材４とをリニア駆動ユニット１００と同様な連結方法で連結している、しかし支持台６との締結は有していない。摩擦部材８は上側振動子１と下側振動子２との間に設けられ支持台６にその両端が固定されている。なお、連結部材５に不図示の被駆動体を連結することによって、リニア駆動ユニット４００ではリニア駆動を取り出すことができる。

次に、図７を参照して本実施例の作用と効果について説明する。
なお図７はリニア駆動ユニット１００を代表として示している。しかしリニア駆動ユニット２００、３００、４００においても同様の効果を発生する。また上側支持部材３、下側支持部材４、連結部材５、支持台６以外は図の明瞭化のため省略している。

本実施例においては、加圧ばね９が付与する押圧力によって、上側振動子１及び下側振動子２が、上側保持部材３及び下側保持部材４をそれぞれ介して摩擦部材８に加圧されて接触される。即ち、上側振動子１と下側振動子２とが互いに近づく方向に加圧ばね９により押圧される。そのため、上側振動子１及び下側振動子２と摩擦部材８との接触面に摩擦力が発生する。不図示の給電手段より高周波交流電圧が印加され、上側振動子１及び下側振動子２が超音波振動を発生する。当該摩擦力によって上側振動子１及び下側振動子２と摩擦部材８との間に相対移動が生じ、Ｘ軸方向にリニア駆動を発生する。

不図示のカイド軸７が、下側保持部材４の長穴４ｂ及び丸穴４ｄと、上側保持部材３の丸穴３ｂ及び長穴３ｄとに、カイド軸７の軸心が図の一点鎖線に沿うように、Ｘ軸方向に挿入されている。そのため、上側保持部材３及び下側保持部材４は、Ｘ軸に平行なカイド軸７の軸心を中心として矢印Ａの回転方向に揺動可能（回転可能）である。また、ガイド軸７と、下側保持部材４の長穴４ｂと丸穴４ｄ及び上側保持部材３の丸穴３ｂと長穴３ｄとの間には隙間が存在する。従って、ビス５ｃの位置において、上側保持部材３及び下側保持部材４は、上側振動子１及び下側振動子２と摩擦部材８との間の相対移動方向であるＸ軸と、加圧ばね９の押圧力の方向であるＺ軸とに垂直なＹ軸を中心として矢印Ｂの回転方向に揺動可能（回転可能）である。そして、リニア駆動ユニット１００及びリニア駆動ユニット３００の場合は、図のＸ軸方向に摩擦部材８が移動してリニア駆動を発生する。またリニア駆動ユニット２００及びリニア駆動ユニット４００の場合には、上側振動子１及び下側振動子２がＸ軸方向に移動してリニア駆動を発生する。

また、高周波交流電圧が印加された駆動時においても、印加されない停止時においても、２つの振動子の摩擦力が作用するため、振動子が１つである場合に比べ、約２倍の駆動力と保持力を発生する。

なお、本実施例において加圧ばね８は圧縮ばねを想定したが、上側保持部材３及び下側保持部材４を直接接続する引張ばねを採用しても、同様の効果を得ることができる。

連結部材５は、屈曲変形可能面であるＸＹ屈曲可能面５１、５２、５３、５４とＸＺ屈曲可能面５５とがＸ軸に平行である。即ち、全ての屈曲変形可能面が振動子の進行方向であるＸ軸に平行である。よって、上側振動子１及び下側振動子２を互いにＸ軸方向に変位させても、連結部材５が弾性体であって、主に引張変形、圧縮変形し、屈曲変形する量は微小である。従って、連結部材５はＸ軸方向の変位に対する曲げ剛性は大きく、当該曲げ剛性を保つための断面形状を有している。即ち、連結部材５の変形量は目標停止位置精度を例えば数μｍ以下とする場合であっても十分に小さくすることができる。この結果、本実施例のリニア駆動ユニットは、目標停止位置精度に対して進行方向の機械的応答遅れ要素が十分小さいという、停止位置精度を高精度にするための要件を満たすことができる。連結部材５は更に、ＸＹ屈曲可能面５１、５２、５３、５４とＸＺ屈曲可能面５５とが互いに平行ではない。即ち、二以上の全ての屈曲変形可能面のうち少なくとも２面が互いに平行ではない。この結果、上側振動子１及び下側振動子２を互いにＹ軸方向やＺ軸方向に変位させても、連結部材５はＸＹ屈曲可能面５１、５２、５３、５４又はＸＺ屈曲可能面５５が屈曲変形できる。従って、連結部材５はＸ軸方向に直交するＹ軸方向やＺ軸方向の変位に対する剛性は小さい。即ち、その連結部材５の剛性は加圧ばね９の押圧力に対して小さい。この結果、本実施例のリニア駆動ユニットは、十分な摩擦力を発生させるため振動子の加圧方向の自由な移動を阻害せず、かつ、大きな振動を得るため振動子の振動を阻害しないという、最大限の駆動力を得るための要件を満たすことができる。

本実施例では、上側振動子１及び下側振動子２を保持している上側保持部材３と下側保持部材４とがガイド軸７の周辺で近接した位置に設けられているので、停止位置精度を高精度にするための要件と最大限の駆動力を得るための要件を同時に満たすように上側振動子１と下側振動子２とを連結することができる。

以上説明した通り、本実施例のリニア駆動ユニットは、目標停止位置精度に対して進行方向の機械的応答遅れ要素が十分小さく、停止位置精度を高精度にできる。

続いて、本発明の実施例２について図８を参照し説明する。

実施例１では、連結部材は、全ての屈曲変形可能面が振動子の進行方向であるＸ軸に平行であり、全ての屈曲変形可能面のうち少なくとも２面が互いに平行ではない構成であった。

本実施例では、実施例１のこれらの特徴を満たす他の形状の連結部材を使用している。

図８は本発明の実施例２に係るリニア駆動ユニットの連結部材による連結の状態を説明する図である。

本実施例において、上側保持部材３は実施例１と共通である。下側保持部材４Ａは、底面部４１と、左下側リブ４２と、下側中心突出リブ４６を有する下側中心リブ４４とを備える。下側中心突出リブ４６はＺ軸方向の上側にビス穴４ｆを設けている。

連結部材５Ａは、ＸＹ平面を平行な面からなるＸＹ屈曲可能面５１、５２、５６と、ＸＺ平面と平行な面をからなるＸＺ屈曲可能面５５と、ビス穴５ａ、５ｂ、５ｆとを備える。ＸＺ屈曲可能面５５はＸ軸方向に切り欠きを更に有する。

連結部材５Ａにおいては、ＸＺ屈曲可能面５５を中心に、上側二隅においてＸＹ屈曲可能面５１、５２がＸＺ屈曲可能面５５に折り曲げられて一体に接続されている。また、下側二隅においてはＸＹ屈曲可能面５６が折り曲げられて一体に接続されている。ＸＹ屈曲可能面５１の端部、ＸＹ屈曲可能面５２の端部、ＸＹ屈曲可能面５４の中間には、それぞれビス穴５ａ、５ｂ、５ｆが設けられている。

連結部材５Ａのビス穴５ａ、５ｂ、５ｃは、実施例１と同様の構成で上側保持部材３とビス締結のため使用される。連結部材５Ａのビス穴５ｆは下側保持部材４Ａのビス穴４ｆとビス締結するために使用される。

連結部材５Ａにおいても、ＸＹ屈曲可能面５１、５２、５６とＸＺ屈曲可能面５５とが振動子の進行方向（Ｘ軸方向）に平行であり、互いに平行ではない。従って本実施例の連結部材５Ａは、実施例１の連結部材５の要件を満たしている。又、連結部材が進行方向に張力を有する弦状の線材であっても同様の効果が得られる。

続いて、本発明の実施例３について図９を参照し説明する。

図９は本発明の実施例３に係るリニア駆動ユニットの連結部材による連結の状態を説明する図である。

本実施例において、上側保持部材３と下側保持部材４とは実施例１と共通である。

連結部材５Ｂは、ＸＹ平面と一致するＸＹ屈曲可能面５１、５２、５７、５８と、ＸＺ平面に平行な面を有するＸＺ屈曲可能面５５と、ビス穴５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅとを備える。ＸＺ屈曲可能面５５はＸ軸方向に切り欠きを更に有する。

本実施例の連結部材５Ｂにおいては、ＸＹ屈曲可能面５７が連結部材５のＸＹ屈曲可能面５３に対応し、ＸＹ屈曲可能面５８が連結部材５のＸＹ屈曲可能面５４に対応する。しかしながら、ＸＹ屈曲可能面５７はＹＺ平面に平行な面を有する段差を備え、ＸＹ屈曲可能面５８はＹＺ平面に平行な面を有する段差を備えている。

本実施例の連結部材５Ｂの構成は、全ての屈曲変形可能面が振動子の進行方向であるＸ軸に平行であるという連結部材５の特徴を満たしていない。

連結部材５Ｂが必ずしもこの特徴を満たしていなくても、上側保持部材３及び下側保持部材４をＸ軸方向に変位させる力に対する剛性が十分大きく、Ｘ軸方向に直交する方向に変位させる剛性が小さければ、実施例１と同様の効果を得ることができる。

即ち、連結部材５Ｂは、ＹＺ平面に平行な面を有する段差が振動子の進行方向に平行ではないので、全ての屈曲変形可能面が振動子の進行方向であるＸ軸に平行であるという特徴を満たしていない。しかし、段差の面が十分に小さく、Ｘ軸方向に変位させる剛性が大きく、その変形量が目標停止位置精度に対して十分小さい量であれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。

続いて、本発明の実施例４について図１０を参照し説明する。
図１０は本発明の実施例４に係るリニア駆動ユニットの連結部材による連結の状態を説明する図である。

本実施例において、上側保持部材３は実施例１と共通である。下側保持部材４Ｂは、底面部４１と、Ｙ軸方向の外側に突出した突出部を有する左下側リブ４２と、下側中心リブ４４と、Ｙ軸方向の外側に突出した突出部を有する右下側リブ４７とを備える。左下側リブ４２の突出部はビス穴４ｇを設け、右下側リブ４７の突出部はビス穴４ｈを設けている。

連結部材５Ｃは、ＸＺ平面に平行な面でありＸ軸方向に直線形状を有するＸＺ屈曲可能面５９と、ビス穴５ｃ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊとを備えている。ＸＺ屈曲可能面５９はＺ軸方向に幅Ｗを有している。

連結部材５Ｃのビス穴５ｃは、実施例１と同様の構成で上側保持部材３とビス締結のため使用される。連結部材５Ｃのビス穴５ｈは下側保持部材４Ｂのビス穴４ｇとビス締結するために使用される。ビス穴５ｉは下側保持部材４Ｂのビス穴４ｈとビス締結するために使用される。連結部材５Ｃのビス穴５ｇ、５ｊは上側振動子及び下側振動子が固定側の場合に支持台とビス締結するために使用される。

本実施例の連結部材５Ｃの構成は、ＸＺ面面に平行な一つの屈曲変形可能面のみで構成されているので、二以上の全ての屈曲変形可能面のうち少なくとも２面が互いに平行ではないという連結部材５の特徴を満たしていない。

しかし、連結部材５Ｃが必ずしもこの特徴を満たしていなくても、Ｘ軸方向のリニア駆動ユニットの動作において連結部材５Ｃの幅Ｗが小さく、Ｙ軸方向に変位させる荷重が十分小さければ、実施例１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明のリニア駆動ユニットは、小型軽量かつ高速駆動が求められる撮像装置のレンズ鏡筒、特に停止位置精度が要求される動画対応レンズ鏡筒等に利用可能である。

１ 上側振動子
２ 下側振動子
３ 上側保持部材
４ 下側保持部材
４Ａ 下側保持部材
４Ｂ 下側保持部材
５ 連結部材
５Ａ 連結部材
５Ｂ 連結部材
５Ｃ 連結部材
６ 支持台
７ ガイド軸
８ 摩擦部材
９ 加圧ばね

Claims (7)

1. 高周波振動を発生する２つの振動子と、
   前記２つの振動子の一方の振動子を保持する第一の保持部材と、
   前記一方の振動子と対向するように前記２つの振動子の他方の振動子を保持する第二の保持部材と、
   前記第一の保持部材と第二の保持部材とを連結する連結部材と、
   前記第一の保持部材と前記第二の保持部材との一部を貫通して延在する支持軸であって、前記第一の保持部材と第二の保持部材とを前記支持軸の軸心周りに回転可能に支持する支持軸と、
   前記２つの振動子が互いに近づく方向に押圧力を与える加圧部材と、
   前記支持軸の延在方向に延在し、前記２つの振動子の間に挟持される摩擦部材と、
   を有し、
   前記高周波振動により、前記２つの振動子と前記摩擦部材との一方は、その他方に対し前記延在方向への移動を行い、
   前記連結部材は、前記延在方向と直交する方向よりも前記延在方向に変位しにくい剛性を有することを特徴とするリニア駆動ユニット。
2. 前記第一の保持部材と第二の保持部材とのそれぞれは、前記支持軸が貫通して前記第一の保持部材と第二の保持部材とを支持する案内部を有し、前記第一の保持部材と第二の保持部材とは、前記軸心周りの揺動と、前記押圧力の方向と前記延在方向とに垂直な軸の周りの揺動とが可能であることを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動ユニット。
3. 前記連結部材は、前記延在方向に延在し、前記延在方向と直交する方向に屈曲変形可能面を備えることを特徴とする請求項２に記載のリニア駆動ユニット。
4. 前記連結部材は、さらに一または二以上の屈曲変形可能面を備え、
   全ての屈曲変形可能面のうち少なくとも２面は互いに平行ではないことを特徴とする請求項３に記載のリニア駆動ユニット。
5. 前記一または二以上の屈曲変形可能面のうち少なくとも一の屈曲変形可能面は、前記軸心周りの揺動、又は前記垂直な軸の周りの揺動の方向に曲がりやすい形状であることを特徴とする請求項４に記載のリニア駆動ユニット。
6. 前記連結部材と前記支持軸とを固定する支持部材をさらに備え、
   前記延在方向への移動は、前記摩擦部材が前記２つの振動子に対して移動するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のリニア駆動ユニット。
7. 前記摩擦部材と前記支持軸とを固定する支持部材をさらに備え、
   前記延在方向への移動は、前記２つの振動子が前記摩擦部材に対して移動するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のリニア駆動ユニット。
   

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