專利名稱：振動波電機和鏡頭筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動波電機、和組裝有振動波電機的鏡頭筒。
背景技術(shù)：
通常，用作驅(qū)動裝置的振動波電機是由具有壓電元件等能量轉(zhuǎn)換元件的振子(振動件)、和壓接在振子上的接觸件構(gòu)成的，借助于摩擦力，把由行波(traveling wave)和駐波(standing wave)所產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換成上述振子與上述接觸件的相對運動。在這種情況下，上述振動波電機的輸出，受到上述振子與上述接觸件的摩擦界面的較大的影響，此外，還受到振子個數(shù)的影響。為此，提出了具有各種振子的壓接機構(gòu)的許多超聲波電機。
日本專利公開公報平11-235062號中公開了一種振動致動裝置(振動波電機)。這種振動致動裝置具有下列部件通過驅(qū)動信號來振動的振子；與上述振子接觸并進行相對運動的環(huán)狀相對運動部件；加壓支承部件，支承著上述振子，并使其加壓接觸上述相對運動部件。上述加壓支承部件具有環(huán)狀的基部；以懸臂式支承在上述基部上的板簧部；以及設(shè)置在上述板簧部的自由端部一側(cè)的支承部。
可是，在上述專利文獻1中公開的振動致動裝置中，在通過設(shè)置在上述板簧部的上述支承部來支承上述振子的情況下，上述板簧部件保持規(guī)定的撓曲量而安裝在上述環(huán)狀的相對運動部件上。此時，由于上述板簧部件的支承方式是懸臂支持，因此上述板簧部件有可能被安裝成相對于相對運動部件是傾斜的狀態(tài)。因此，存在著被支承在上述板簧部件上的上述振子以傾斜的狀態(tài)與上述環(huán)狀相對運動部件摩擦接觸的問題。
此外，在上述專利文獻1中公開的振動致動裝置，沒有充分考慮作為驅(qū)動源的單元化的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出來的，其目的是提供一種振動波電機，即振子能以良好的狀態(tài)摩擦接觸被驅(qū)動部件、例如轉(zhuǎn)子，且轉(zhuǎn)換效率很高，另外，提供一種可以單元化且容易組裝在機器中的振動波電機。
本發(fā)明的一種振動波電機，包含下列部件支承部件；轉(zhuǎn)子，相對于上述支承部件，繞著旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動；多個抵接部件，從上述旋轉(zhuǎn)軸線方向抵接在上述轉(zhuǎn)子上；多個導(dǎo)向支承部，設(shè)置在上述支承部件上，引導(dǎo)上述抵接部件沿著上述旋轉(zhuǎn)軸線方向自由地直進移動，分別支承上述多個抵接部件；多個施力部，在上述旋轉(zhuǎn)軸線方向上，相對于上述各抵接部件分別配置在上述轉(zhuǎn)子的相反一側(cè)，該施力部對與其分別對應(yīng)的各抵接部件施加向上述轉(zhuǎn)子的作用力；承受部件，在上述旋轉(zhuǎn)軸線方向上，相對于上述轉(zhuǎn)子配置在上述支承部件的相反一側(cè)，并固定在上述支承部件上；借助于上述承受部件來防止上述轉(zhuǎn)子、以及多個抵接部件從上述支承部件上脫落下來，并且上述多個抵接部件中的至少一個，是在驅(qū)動部激勵起橢圓振動且具有振動波節(jié)的振子。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在本說明書的下文中描述，其中的一部分可從下文的描述中理解到，或者從實踐本發(fā)明中學(xué)習(xí)到。本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點可通過在下文中具體指出的手段和組合而實現(xiàn)和獲得。
下列附圖作為說明書的一部分，用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且，結(jié)合上述所給出的發(fā)明內(nèi)容與下文中的對優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，可用于說明本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明一個實施例的振動波電機的分解立體圖；
圖2是圖1中的振動波電機的包括旋轉(zhuǎn)軸線的局部剖面的側(cè)視圖；圖3是圖2中的B-B剖面圖；圖4是圖1的振動波電機的振子單元周圍的包括旋轉(zhuǎn)軸線的放大剖面圖；圖5是圖1的振動波電機的輥子周圍的包括旋轉(zhuǎn)軸線的放大剖面圖；圖6是圖1中的振動波電機的殼體、振子單元、板簧、壓板的分解立體圖；圖7是從旋轉(zhuǎn)軸線方向看到的、把振子單元插入圖1中的振動波電機殼體中的狀態(tài)的圖；圖8是從旋轉(zhuǎn)軸線方向看到的、把板簧抵靠在圖7中所示狀態(tài)的殼體的振子單元上的狀態(tài)的圖；圖9是從側(cè)面看到的、適用于圖1的振動波電機中的振子單元的立體圖；圖10是從圖9的上方看到的、圖1的振動波電機的振子單元的立體圖；圖11A是適用于圖1的振動波電機中的板簧的平面圖；圖11B是用圖11A的C-C剖面來表示把圖11A的板簧安裝在壓板上，并用振子單元的振子保持器按壓的變形狀態(tài)的圖；圖12是圖1的振動波電機的振子單元、板簧、壓板的分解立體圖；圖13是表示在圖1的振動波電機中，把板簧安裝在壓板上的狀態(tài)的立體圖；圖14是表示把振子單元抵頂在圖13的板簧上的狀態(tài)的立體圖；圖15A是表示在圖1的振動波電機中，轉(zhuǎn)子板、壓板、板簧和振子單元的組裝姿態(tài)下的一種按壓狀態(tài)的側(cè)視圖；圖15B是表示在圖1的振動波電機中，轉(zhuǎn)子板、壓板、板簧與振子單元的組裝姿態(tài)下的另一種按壓狀態(tài)的側(cè)視圖；圖16是適用于圖1的振動波電機上的輥子和板簧的立體圖；圖17是從振動波電機的外周側(cè)看到的、適用于圖1的振動波電機上的振子單元外觀的立體圖；
圖18是圖17中的箭頭D向視圖；圖19是表示把導(dǎo)線、振子保持器從圖17的振子單元上拆卸下來的狀態(tài)下的振子的外觀圖；圖20是圖19中的箭頭F向視圖；圖21是圖19中箭頭G向視圖；圖22是構(gòu)成圖19中的振子的層疊壓電元件的壓電元件部與絕緣板在燒結(jié)處理前的分解立體圖；圖23A是圖19的振子在彎曲振動與縱向振動的合成振動時的變形狀態(tài)中，把彎曲狀態(tài)放大表示的圖；圖23B是圖19的振子在彎曲振動與縱向振動的合成振動時的變形狀態(tài)中，把拉伸狀態(tài)放大表示的圖；圖23C是圖19的振子在彎曲振動與縱向振動的合成振動時的變形狀態(tài)中，把彎曲狀態(tài)放大表示的圖；圖23D是圖19的振子在彎曲振動與縱向振動的合成振動時的變形狀態(tài)中，把收縮狀態(tài)放大表示的圖；圖24是用于驅(qū)動圖19的振子的驅(qū)動控制電路部的方框圖；圖25是把圖1中的振動波電機作為驅(qū)動源使用的鏡頭筒在廣角(wide)狀態(tài)下的包含光軸的縱剖面圖；圖26是圖25中的鏡頭筒在遠(yuǎn)景(tele)狀態(tài)下和包含光軸的縱剖面圖；圖27是圖1的鏡頭筒中的振動波電機和鏡頭固定架、以及LD環(huán)的包含光軸的縱剖面圖；圖28是在圖1的鏡頭筒的振動波電機上安裝有連桿和鏡頭固定架的狀態(tài)的立體圖；圖29是內(nèi)置于圖25的鏡頭筒和安裝有該鏡頭筒的照相機主體中的振動波電機控制裝置的方框圖；圖30是從振動波電機的外周側(cè)看到的、作為圖17的振子單元的變形例的具有連接用FPC的振子單元的圖；圖31是表示圖30中的振子單元的連接狀態(tài)的立體圖；
圖32是作為圖17的振子單元的另一個變形例的振子單元的立體圖；圖33是從另一個方向看到的圖32中的振子單元的立體圖；圖34是振動波電機的包括旋轉(zhuǎn)軸線的縱向剖面圖，該振動波電機使用了適用于圖1的振動波電機上的分割成三塊的壓板的變形例的壓板；圖35A是圖11的板簧的變形例的板簧的平面圖；圖35B是圖35A的H-H剖面圖；圖36是圖35中的板簧的立體圖；圖37是圖11的板簧的另一個變形例的板簧的立體圖；圖38是從旋轉(zhuǎn)軸線方向看到的，把圖11的板簧的又一個變形例的板簧安裝在殼體中的狀態(tài)的圖；圖39是圖38的I-I剖面圖；圖40是圖38的J-J剖面圖；圖41是圖11的板簧的又一個變形例的板簧的平面圖；圖42是適用于圖1的振動波電機上的振子單元和板簧的變形例的振子單元和板簧的分解立體圖；圖43是適用于圖1的振動波電機上的振子單元的另一個變形例的振子單元的立體圖；圖44是適用于圖1的振動波電機上的振子單元的又一個變形例的振子單元的立體圖；圖45是適用于圖1的振動波電機上的振子單元的又一個變形例的振子單元、按壓件和板簧的分解立體圖；圖46是適用于圖1的振動波電機上的振子單元的又一個變形例的振子單元和按壓件的分解立體圖；圖47是具有圖1的振動波電機上的按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的變形例的、振動波電機的振子單元按壓部的分解立體圖；圖48是圖47的K向視圖；圖49是具有圖1的振動波電機上的按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的另一個變形例的、振動波電機的殼體、振子單元、轉(zhuǎn)子的剖面圖；圖50是具有圖49中的按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的振動波電機殼體和轉(zhuǎn)子的分解立體圖；圖51是使用了圖16所示的板簧變形例的振動波電機的輥子、板簧周圍的包括旋轉(zhuǎn)軸線的放大剖面圖；圖52是圖51中的板簧和輥子的立體圖；圖53是表示使用了圖1的振動波電機中的壓板變形例的振動波電機的一部分旋轉(zhuǎn)軸線斷面的側(cè)視圖；圖54是圖53的B-B剖面圖；圖55是圖53的振動波電機的振子單元周圍的包含旋轉(zhuǎn)軸線的剖面圖；圖56是圖53的振動波電機的轉(zhuǎn)子周圍的包含旋轉(zhuǎn)軸線的放大剖面圖。
具體實施例方式
下面，參照
本發(fā)明的實施例。
圖1是本發(fā)明的一個實施方式的振動波電機的分解立體圖。
在以下說明中，在振動波電機用于后述鏡頭筒上的情況下，該振動波電機的旋轉(zhuǎn)軸線O與攝影鏡頭的光軸O重合(按照上述鏡頭筒的結(jié)構(gòu)，大致重合)。而且，把平行于旋轉(zhuǎn)軸線O的方向作為Q方向。在Q方向中，以鏡頭筒的鏡頭一側(cè)方向作為前方，以鏡頭固定架一側(cè)作為后方。此外，以相對于旋轉(zhuǎn)軸線O的徑向作為R方向，把以旋轉(zhuǎn)軸線O為中心的圓周的切線方向作為T方向。
本實施例的振動波電機1是一種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動型電機，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動型電機作為例如后述圖25所示的電子器械裝置的數(shù)碼相機用鏡頭筒等鏡頭驅(qū)動用致動器，能夠以被單元化的狀態(tài)使用。
此外，本實施例的振動波電機1使用振動波領(lǐng)域作為振動波的頻率范圍，也被稱之為所謂振動波電機。
如圖1所示，振動波電機1具有下列部件作為支承部件(固定件)的殼體2；作為被驅(qū)動件(移動件、轉(zhuǎn)動部件)的轉(zhuǎn)子3；組裝在殼體2中的兩組振子單元15和一個轉(zhuǎn)動件、即輥子22；作為施力部件(彈簧部件、板狀彈性部件)并構(gòu)成支承機構(gòu)部的板簧18、23；作為按壓保持部件的三塊壓板25；軸承部件8，承受由振子單元15、輥子22按壓的轉(zhuǎn)子3的推力；軸承座11，一體地支承在殼體2上，并且作為承受軸承部件8的推力的受力部件。上述各部件組裝起來，并且作為致動器被單元化。
另外，在把振動波電機1組裝在后述圖25的鏡頭筒60中的情況下，安裝時，把固定在該鏡頭筒60的LD環(huán)(鏡頭驅(qū)動環(huán))27上的連桿28卡合在轉(zhuǎn)子3上。
下面，參照圖1和圖2～16，詳細(xì)說明振動波電機1的上述各種構(gòu)成部件。
圖2是表示上述振動波電機的包括旋轉(zhuǎn)軸線的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖3是圖2中的B-B剖面圖；圖4是上述振動波電機的振子單元周圍的包括旋轉(zhuǎn)軸線的主要部分剖面圖；圖5是上述振動波電機的輥子周圍的包括旋轉(zhuǎn)軸線的主要部分剖面圖；圖6是上述振動波電機中的殼體、振子單元、板簧、壓板的分解立體圖；圖7是從旋轉(zhuǎn)軸線方向看到的、把振子單元插入上述振動波電機的殼體中的狀態(tài)圖；圖8是從旋轉(zhuǎn)軸線方向看到的、把板簧抵頂在上述振動波電機的圖7中所示狀態(tài)的振子單元上的狀態(tài)圖；圖9是從側(cè)面看到的、適用于上述振動波電機的振子單元的立體圖；圖10是從圖9的上方看到的、圖1中的振動波電機的振子單元的立體圖。
此外，圖11A、B是表示適用于上述振動波電機的板簧的圖；圖11A是上述板簧的平面圖；圖11B是用圖11A的C-C斷面來表示把上述板簧安裝在壓板上、且由振子單元的振子保持器按壓變形后的狀態(tài)圖；圖12是上述振動波電機的振子單元、板簧、壓板的分解立體圖；圖13是表示在上述振動波電機中，把板簧安裝在壓板上的狀態(tài)的立體圖；圖14是表示把振子單元抵頂在圖13狀態(tài)的板簧上的狀態(tài)的立體圖；圖15A、B是表示根據(jù)殼體與壓板的組裝姿態(tài)，板簧與振子單元的振子保持器的抵接狀態(tài)變化的狀態(tài)圖；圖16是適用于上述振動波電機上的輥子和板簧的立體圖。
殼體2是環(huán)狀支承部件，如圖1、2、4、7所示，在其環(huán)狀部的圓周上的大致三等分位置(大致間隔120°)上，具有沿著旋轉(zhuǎn)軸線O方向的Q方向貫穿的振子、輥子插入用的三個插入開口部2a。在各插入開口部2a中央的R方向上，設(shè)有以對置狀態(tài)沿著Q方向貫通的兩個導(dǎo)向凹槽2b。這兩個導(dǎo)向凹槽2b，是作為導(dǎo)向支承部的嵌入凹槽，上述導(dǎo)向支承部用于引導(dǎo)振子的支承軸。而且，這三個插入開口部2a都做成大致相同的形狀。此外，導(dǎo)向凹槽2b在插入開口部2a內(nèi)的位置以及導(dǎo)向凹槽2b的形狀，也做成大致相同的形狀。
如圖1、4所示，轉(zhuǎn)子3是將轉(zhuǎn)子板6、環(huán)狀的隔板7、轉(zhuǎn)子主體4一體化而構(gòu)成的部件，所述轉(zhuǎn)子板6是圓環(huán)狀的摩擦部件，所述環(huán)狀的隔板7是板狀彈性部件并構(gòu)成隔板部件，所述轉(zhuǎn)子主體4是圓環(huán)狀的移動部件，轉(zhuǎn)子3由軸承部件8支承為能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線O轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)子板6由例如氧化鋯之類的陶瓷材料、且耐磨性能良好、高硬度的板部件構(gòu)成，與振子單元15的振子35(具體的說，是驅(qū)動件38(圖9))構(gòu)成抵接的狀態(tài)。而且，由振子35激勵起來的縱向振動(longitudinalvibration)與彎曲振動(bending vibration)所合成的橢圓振動，使轉(zhuǎn)子板6以旋轉(zhuǎn)軸線，即以旋轉(zhuǎn)軸線O為中心進行旋轉(zhuǎn)運動。該轉(zhuǎn)子板6的Q方向的后面一側(cè)(振子一側(cè))是摩擦接觸面6a，上述摩擦接觸面6a在推力方向(Q方向)上與驅(qū)動件38抵接，驅(qū)動件38構(gòu)成受到板簧18的按壓作用的振子35的摩擦接觸部。另外，轉(zhuǎn)子板6與振子35的抵接方向是振子35的彎曲振動的振幅方向，而且是與被驅(qū)動件的移動方向垂直的方向。另一方面，受到板簧23的按壓作用的輥子22以滾動的狀態(tài)在推力方向(Q方向)上抵接在該接觸面6a上。另外，為了把來自振子35的振動可靠地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力，該轉(zhuǎn)子板6具有可呈現(xiàn)比振子35的振幅小得多的變形或撓曲的剛性，并且能夠穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。
環(huán)狀隔板7用彈性體、毛氈等防振性能高的彈性板部件制成，在表面上貼上雙面膠帶，并抵接和粘附固定在轉(zhuǎn)子板6和轉(zhuǎn)子主體4上。上述雙面膠帶也是防振性能較高的部件，也可以用它單獨制成環(huán)狀的隔板。
該環(huán)狀隔板7是用于隔絕振子35引起的振動的部件，但是，除此之外，它還具有第二按壓力調(diào)節(jié)裝置(按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu))的功能。即，通過選擇該隔板7的厚度，調(diào)節(jié)兩個振子35與轉(zhuǎn)子板6的抵接力，使之產(chǎn)生適當(dāng)?shù)哪Σ两佑|力，同時還能把輥子22與轉(zhuǎn)子板6的抵接力調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)闹?。此外，由于環(huán)狀隔板7壓接在轉(zhuǎn)子主體4上，因此在通過壓接而產(chǎn)生的摩擦力比振動波電機輸出的驅(qū)動力大很多的情況下，就不需要上述雙面膠帶。
轉(zhuǎn)子主體4是用耐磨性能良好且硬度高的板狀部件制成的。在轉(zhuǎn)子主體4的前面一側(cè)(軸承部件8一側(cè))，沿著圓周設(shè)有用于滾珠9滾動的V形凹槽4b。另外，設(shè)有向環(huán)的內(nèi)圓周部內(nèi)側(cè)突出的連接用凸起4a。另外，在轉(zhuǎn)子主體4的外圓周部上，粘貼著磁性薄片5(見圖4)，磁性薄片5與固定在殼體2的內(nèi)圓周部上的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)量檢測用磁性傳感器54(見圖29)滑動接觸。
如圖4、5所示，在連接用凸起4a上嵌合并卡定有動力輸出用連桿28，該動力輸出用連桿28用來驅(qū)動使用振動波電機1的其他電子器械。例如，當(dāng)用作鏡頭筒60的驅(qū)動源時，與后述的在圖25中的鏡頭筒60一側(cè)的連桿28的分叉部28a卡合。如后述圖27所示，該連桿28用螺釘固定在鏡頭筒60一側(cè)的能夠旋轉(zhuǎn)的LD環(huán)27上，通過連桿28，轉(zhuǎn)子主體4的旋轉(zhuǎn)被傳遞給鏡頭筒60的第二變焦框65。
另外，在本實施方式的情況下，轉(zhuǎn)子3是用三個部件構(gòu)成的，但并不是僅限于此，也可以把成形為一個整體的單獨一個樹脂制環(huán)狀部件用作轉(zhuǎn)子。
如圖1、4所示，軸承部件8是由多個滾珠9和環(huán)狀保持架10所構(gòu)成的。在保持架10上形成有能使?jié)L珠9插入的孔部，其孔的數(shù)量可以比滾珠的數(shù)量多。本實施例的軸承部件8是承受旋轉(zhuǎn)軸線方向的作用力的推力軸承，但是也可以使用能承受旋轉(zhuǎn)軸線方向和垂直于旋轉(zhuǎn)軸線方向上的作用力的徑向推力軸承。
軸承座11是環(huán)狀的部件，而且是用耐磨性良好且硬度高的板狀部件制成。如圖1、4所示，在軸承座11的后側(cè)(軸承部件8一側(cè))，設(shè)有使?jié)L珠9沿著圓周滾動的V形凹槽11a。軸承座11用螺釘固定在殼體2的前端面上，與殼體2形成一個整體。并且，軸承部件8的滾珠9在推力方向(Q方向)上抵接在軸承座11的該V形凹槽11a中，在該滾珠9的后方，配置有轉(zhuǎn)子主體4、環(huán)狀隔板7和轉(zhuǎn)子板6。
如圖1、4所示，插入殼體2的開口部2a中的振子35的驅(qū)動件38或輥子22，抵接在上述轉(zhuǎn)子板6上。在振子35和輥子22與轉(zhuǎn)子3相反的一側(cè)，設(shè)有分別把振子35和輥子22壓向轉(zhuǎn)子板6的板簧18、23。在振動波電機1的組裝狀態(tài)下，這兩塊板簧18、23、振子35、輥子22、轉(zhuǎn)子3，都處于被后方的壓板25和前方的軸承座11夾持的狀態(tài)。在這種夾持狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子3被支承為通過嵌入上述V形凹槽中的滾珠9能夠相對于殼體2、軸承座11旋轉(zhuǎn)。這樣，借助于軸承座11，振子單元15、輥子22、轉(zhuǎn)子3就不會從殼體2上脫落下來。
另外，軸承座11和保持架10也可以使用樹脂成型部件。
如圖9、10和后述的圖17所示，振子單元15具有振子35，其激勵起由彎曲駐波振動和縱向振動的合成而形成的橢圓振動；保持振子35的振子保持器16。該振子單元15是與轉(zhuǎn)子3抵接的抵接部件。
另外，振子單元15的彎曲駐波振動的振幅方向(設(shè)為q方向)，與縱向振動的振幅方向(設(shè)為t方向)大致正交。并且，在把振子單元15組裝在振動波電機1中的狀態(tài)下，上述彎曲駐波振動的振幅方向便變成與旋轉(zhuǎn)軸線O大致平行的方向(Q方向)，而縱向振動的振幅方向則變成與以旋轉(zhuǎn)軸線O為中心的圓周的切線方向大致平行的方向(T方向)。
如圖9、10和后述的圖17所示，振子35具有把多個壓電薄片層疊起來的層疊壓電元件37；以及驅(qū)動件38，固定在該壓電元件的一個面上，在驅(qū)動時，成為進行上述橢圓振動的兩個驅(qū)動部。
另外，上述壓電薄片的層疊方向，是與上述彎曲駐波振動的振幅方向和上述縱向振動的振幅方向正交的方向(設(shè)為r方向)。在把振子單元15組裝在振動波電機1中的狀態(tài)下，壓電薄片的層疊方向便成為相對于旋轉(zhuǎn)軸線O的半徑方向(R方向)。
關(guān)于該振子的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和作用，將在下文中參照圖17～24來說明。
如圖9、10所示，振子保持器16是呈コ字形的不銹鋼板狀部件，安裝成在r方向上夾在(挾み込む)振子35的層疊壓電元件37上，并用粘接等方法固定。振子保持器16以不阻礙振子35振動的方式固定在層疊壓電元件37上。而且，在振子保持器16上具有凸緣部17a，作為中性軸部的支承用凸起的圓軸狀支承軸17，以在同一條軸線上向兩側(cè)(r方向)突出的狀態(tài)嵌入振子保持器16，并用鉚接等方式被固定。該支承軸17是用不銹鋼材料制成的，在粘接固定上述振子保持器16時，使支承軸17的軸中心定位于振子35的振動波節(jié)軸線N(圖4、17、19所示)在r方向的延長線上，并對其進行固定。此外，振子保持器16的コ字形部在q方向的端面16a的表面，以沿著r、t平面(與q方向正交的平面)的姿態(tài)被支承著，此外，端面16a的中心，位于振子35的振動波節(jié)軸線N的r方向上的寬度中心(支承軸的軸向中心)的q方向延長線上。
另外，上述波節(jié)軸線N并不通過上述彎曲駐波振動在其振幅方向(q方向)上擺動，也不通過上述縱向振動在其振幅方向(t方向)上擺動。
并且，在把振子單元15組裝在振動波電機1中的狀態(tài)下，上述支承軸17沿著R方向配置，上述端面16a沿著R、T平面(與Q方向正交的平面)配置。
如圖4或圖7所示，兩組振子單元15分別插入殼體2的兩個插入開口部2a中(能從Q方向前后的任何一個方向插入)。并且，振子保持器16的支承軸17以能夠不晃動地滑動和轉(zhuǎn)動的狀態(tài)嵌入導(dǎo)向槽2b中，而振子35保持為相對于殼體2在Q方向以外的位置被限制的狀態(tài)。即，振子單元15在組裝到殼體2中的狀態(tài)下，被容許向彎曲駐波振動的振幅方向(q方向)移動，而向縱向振動的振幅方向(t方向)和層疊方向(r方向)的移動則受到限制。而且，在上述嵌入狀態(tài)下，各振子35的兩個驅(qū)動件38的位置在R、T平面上沿著T方向，并保持成從Q方向的后方抵接在垂直于轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)子板6的旋轉(zhuǎn)軸線O(R、T面)的摩擦接觸面6a上。即，在振子單元15的彎曲駐波振動的振幅方向上，驅(qū)動件38抵接在轉(zhuǎn)子板6的摩擦接觸面6a上。
另外，在本實施例中，在殼體2的插入開口2a中設(shè)有作為導(dǎo)向支承部的導(dǎo)向凹槽2b。不過，導(dǎo)向支承部如上述那樣只要能引導(dǎo)振子單元15即可。例如，可以在導(dǎo)向支承部上設(shè)置凸起，并在振子單元15上形成凹槽。
在振子單元15插入殼體2的狀態(tài)下，在振子保持器16的凸緣部17a外側(cè)與殼體2的插入開口部2a內(nèi)側(cè)之間有R方向上的間隙S(見圖4)的情況下，把由滑動性能良好的材料制成的間隙調(diào)節(jié)墊圈(圖中未表示)插入其中，以保持在R方向上沒有間隙(晃動)的狀態(tài)。當(dāng)然，通過擴大振子保持器16在支承軸方向的寬度，也能消除上述間隙。設(shè)置在振子35上的電力、控制信號供給用導(dǎo)線42a、42b和42c、42d(見圖17)，從殼體2的兩個導(dǎo)線凹槽2c(圖1)導(dǎo)出到外部。
另外，在以上所述的振子35的保持狀態(tài)下，由于支承軸17的方向與轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動方向有正交的關(guān)系，所以振子35不易阻礙轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)。
如圖11A、B所示，板簧18是沿著T方向延伸的能彈性變形的金屬制板簧部件，在其中央平面部上形成了構(gòu)成按壓部的長圓形凸部18d，該長圓形凸部18d在Q方向上向振子單元15一側(cè)突出。板簧18具有在長圓形凸部18d兩側(cè)稍微折彎而形成的、構(gòu)成能產(chǎn)生彈性變形的加壓部的臂部18a。在臂部一側(cè)的端部、即第一端部18e上設(shè)有圓孔18b，在另一側(cè)端部、即第二端部18f上設(shè)有沿著T方向的長孔18c。長圓形凸部18d是設(shè)置在使支承軸17的軸心向Q方向平行移動的位置上的凸部，其長圓的長度方向沿著R方向。該凸部在T方向上的斷面(見圖11(B))呈半圓狀凸形，或者圓弧狀的凸形。在組裝狀態(tài)下，長圓形凸部18d與振子保持器16的端面16a的大致中央部發(fā)生線接觸。在振子35的縱向振動的振幅方向上，長圓形凸部18d與端面16a線接觸的位置，與振子35的波節(jié)軸線N的位置大致一致。由此，即使向振子35輸入信號而使其處于振動狀態(tài)，也能穩(wěn)定地將振子單元15壓向轉(zhuǎn)子板6。
兩塊板簧18分別用固定螺釘19、支承用臺階式螺釘(段ねじ)20，分別安裝在兩塊壓板25的前面25a上。詳細(xì)的說，如圖11(B)、圖12、圖13所示，通過使固定螺釘19插入并貫穿圓孔18b，作為板簧支承機構(gòu)的第一端部18e被固定在壓板25上。通過使臺階式螺釘20插入并貫穿長孔18c，作為另一側(cè)板簧支承機構(gòu)的第二端部18f被支承在壓板25上，并能沿著T方向滑動。
安裝有板簧18的壓板25通過螺釘被固定在殼體2的后面(與轉(zhuǎn)子3相反一側(cè)的面)。如圖8、14所示，通過把壓板25固定在殼體2上，板簧18被安裝成，以規(guī)定的按壓力，使長圓形凸部18d抵接在插入殼體2中的各振子單元15的振子保持器16端面16a的中央部上。在該抵接狀態(tài)下，板簧18和振子單元15一樣，以收容在插入殼體2的插入開口部2a內(nèi)的狀態(tài)被插入和保持著。這樣，壓板25作為按壓板簧18的按壓保持部而發(fā)揮作用。
所述的按壓保持部可以保持作為具有按壓部的按壓部件的板簧，只要能夠在承受彈簧力時，不會因板簧的彈力而發(fā)生變形即可。因此，不局限于本實施例中所示的板狀按壓保持部，可以采用各種形狀。
如上所述，在板簧18的長圓形凸部18d抵接在振子保持器16端面16a上，并按壓振子保持器16的情況下，板簧18產(chǎn)生變形，通過用長孔18c在臺階式螺釘20上滑動，該板簧18一側(cè)的端部產(chǎn)生彈性變形。借助于上述彈性變形，長圓形凸部18d利用Q方向的按壓力，一邊按壓振子保持器16，一邊向大致平行于Q方向的方向位移。此時，板簧18變形而向T方向延伸，長圓形凸部18d的位置只有微小的移位(δ1)。長圓形凸部18d的位置優(yōu)選在考慮了這個位移δ1的基礎(chǔ)上，應(yīng)抵接在端面16a的T方向的中央部?？墒牵捎谡褡?5的縱向振動的振幅方向(t方向)上的長圓形凸部18d抵接在端面16a上的位置，與振子35的波節(jié)軸線N的位置大致相同，所以，即使產(chǎn)生一些位置偏移，也能獲得穩(wěn)定的按壓力。
如圖11B所示，例如，通過選擇具有適當(dāng)厚度的調(diào)節(jié)墊圈21作為第一按壓力調(diào)節(jié)裝置(按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu))，并插入板簧18的端部底面與壓板25之間，來改變板簧18在Q方向的位置，從而每一個振子單元能夠?qū)ι鲜霭磯毫Α⒓茨軌驅(qū)︱?qū)動件38與轉(zhuǎn)子板6之間的摩擦接觸力的大小進行調(diào)節(jié)。如圖11B所示，在用這種方式調(diào)節(jié)按壓力時，由于長圓形凸部18d進行平行移動，所以它的姿態(tài)不會發(fā)生變化。因此，即使用第一壓力調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)按壓力，也不用改變Q方向的按壓姿態(tài)(按壓力作用方向)就能夠進行按壓。
如圖15A、B所示的那樣，即使在振子35的驅(qū)動件38所抵接的轉(zhuǎn)子板6，與安裝有板簧18的壓板25的組裝表面的精度，特別是關(guān)于與Q方向正交方向(T方向)上的平行度有些不平行時，板簧18的長圓形凸部18d與振子單元15的振子保持器16的端面16a的抵接狀態(tài)仍是正常的抵接狀態(tài)，由于端面16a與長圓形凸部18d的半圓斷面部、或者圓弧形斷面部抵接，因而對振子保持器16不會產(chǎn)生偏壓。此外，由于端面16a與長圓形凸部18d為線接觸，所以振子35不會把轉(zhuǎn)子3的切線方向T作為軸系(軸周リ)進行旋轉(zhuǎn)或傾倒(倒れる)。因而，能獲得穩(wěn)定的抵接狀態(tài)。
在驅(qū)動振動波電機1時，如后述的圖23A～D所示，由板簧18按壓的振子35便激勵起由彎曲駐波振動和縱向振動合成的振動。在該振動狀態(tài)下，振子一側(cè)的振子保持器16也改變它的姿態(tài)。可是，由于板簧18的長圓形凸部18d的前端部，始終與振子保持器16的端面16a的大致中央部形成線接觸，因此板簧18對振子35的兩個驅(qū)動件38的按壓力作用狀態(tài)在圖23A、B、C、D的狀態(tài)下幾乎不發(fā)生變化。從而，與驅(qū)動件38抵接的轉(zhuǎn)子板6以穩(wěn)定的狀態(tài)均勻地承受由兩個驅(qū)動件38的橢圓振動所產(chǎn)生的摩擦力，不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)不均勻或正反向力量差、且沒有驅(qū)動力矩的不均勻，能夠獲得良好的驅(qū)動力傳遞狀態(tài)。這是因為振子35的縱向振動的振幅方向(t方向)上的長圓形凸部18d與端面16a抵接的位置，處于與振子35的波節(jié)軸線N大致相同的位置上。
另外，在上述實施例中，使用的是通過板簧18的凸部18d按壓振子保持器16的Q方向端面16a的結(jié)構(gòu)，但除了板簧18的結(jié)構(gòu)之外，例如，作為板簧，也可以使用按壓輥子22用的后述圖16中的板簧23那樣形狀的板簧，并且可以采用在板簧寬度兩側(cè)的中央部上，用向振子一側(cè)折彎的凸起部23e的前端凹部23f直接按壓振子的支承軸(見后述的圖32)的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，就不需要振子保持器16了。
如圖5、6所示，輥子22是在其兩端部突出設(shè)有支承軸部22a的輥子部件，輥子22插入殼體2的一個插入開口部2a中，支承軸部22a以能夠不晃動地滑動且旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)嵌入導(dǎo)向凹槽2b中并插入殼體2中(圖7)。在該插入狀態(tài)下，板簧23從Q方向后方按壓輥子22，輥子22與垂直于轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)子板6的旋轉(zhuǎn)軸線O(R、T面)的摩擦接觸面6a抵接。該輥子22是抵接在轉(zhuǎn)子3上的抵接部件。
如圖5、16所示，板簧23的一部分具有與板簧18相同的形狀，但沒有長圓形凸部18d(圖11A、B)，取而代之，在中央部具有在Q方向上向轉(zhuǎn)子板6一側(cè)突出的兩個凸起部。詳細(xì)的說，板簧23是沿著T方向延伸的可以彈性變形的金屬制板簧部件，而且還具有臂部23a，該臂部23a是在中央平面部兩側(cè)向T方向延伸并稍微折彎而形成的可彈性變形的加壓部。在臂部一側(cè)的端部，即在第一端部上設(shè)有圓孔23b，在另一側(cè)的端部，即在第二端部上設(shè)有T方向上的長孔23c。另外，還設(shè)有從上述中央平面部的R方向的寬度的兩端，在Q方向上向轉(zhuǎn)子板6一側(cè)折彎而形成的凸起部23e，在該凸起部23e的前端上，設(shè)有與支承軸22a卡合的凹部23f。
板簧23與板簧18一樣，分別用固定螺釘19、支承用臺階式螺釘20被安裝在壓板25的前面25a上。即，通過使固定螺釘19插入并貫穿圓孔23b，板簧23固定在壓板25上。通過使把臺階式螺釘20插入并貫穿另一方長孔23c，板簧23被安裝成在壓板25上向T方向能夠滑動。安裝有板簧23的壓板25通過螺釘被固定在殼體2的后面。還有，壓板25固定在殼體2上。
在安裝狀態(tài)下的板簧23的凸起部23e插入殼體2的插入開口部2a中，用凹部23f按壓插入殼體2中的輥子22的支承軸部22a，并且使輥子22以規(guī)定的按壓力抵接在轉(zhuǎn)子板6上(圖5)。另外，也可以在把凸起部23e插入插入開口部2a的狀態(tài)下，使凸起部23e插入導(dǎo)向凹槽2b內(nèi)。板簧23對輥子22的按壓力的調(diào)節(jié)，也和通過板簧18對振子35的按壓力調(diào)節(jié)一樣，可以把作為按壓力調(diào)節(jié)裝置(按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu))而被選擇的具有適當(dāng)厚度的調(diào)節(jié)墊圈21插入板簧23的端部底面。這樣，把輥子22插入殼體2的一個插入開口部2a中，就能獲得在兩個振子35和一個輥子22這三個點上向Q方向按壓轉(zhuǎn)子板6的狀態(tài)，并且能夠?qū)D(zhuǎn)子3進行按壓，以使其以穩(wěn)定的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
如上所述，三塊壓板25分別用螺釘固定在殼體2的后面，但可以將根據(jù)需要而選擇的具有適當(dāng)厚度的作為第一按壓力調(diào)節(jié)裝置(按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu))的調(diào)節(jié)墊圈26，分別插入殼體2與三塊壓板25之間。借助于上述調(diào)節(jié)墊圈26，每一個振子分別能夠微調(diào)兩塊板簧18對兩個振子35的按壓力以及板簧23對輥子22的按壓力。
在本實施例的振動波電機1中，作為板簧18、23對振子35、輥子22的按壓力調(diào)節(jié)裝置，大致可劃分為第一按壓力調(diào)節(jié)裝置和第二按壓力調(diào)節(jié)裝置進行設(shè)置。
第一按壓力調(diào)節(jié)裝置是能對由各板簧引起的按壓力進行調(diào)節(jié)的裝置。在本實施例中，如上所述，可以采取兩種方法(1)借助于配置在板簧與壓板25之間的調(diào)節(jié)墊圈21來調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)；(2)借助于配置在壓板25與殼體2之間的調(diào)節(jié)墊圈26來調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。另外，作為第一按壓力調(diào)節(jié)裝置，既可以兼有結(jié)構(gòu)(1)和結(jié)構(gòu)(2)，也可以只有其中一種結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置第一按壓力調(diào)節(jié)裝置，能分別調(diào)節(jié)由三塊板簧所產(chǎn)生的按壓力，所以能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)各振子35和輥子22分別與轉(zhuǎn)子板6接觸的壓力。
第二按壓力調(diào)節(jié)裝置是能夠?qū)τ砂寤梢鸬陌磯毫φw進行調(diào)節(jié)的裝置。在本實施例中是，如上所述通過改變環(huán)狀隔板7的厚度來調(diào)節(jié)壓力的結(jié)構(gòu)。借助于第二按壓力調(diào)節(jié)裝置，能一起調(diào)節(jié)由三塊板簧所引起的按壓力，所以組裝性能好。
另外，既可以設(shè)置第一按壓力調(diào)節(jié)裝置和第二按壓力調(diào)節(jié)裝置，也可以只設(shè)置其中一種裝置。
此處，參照圖17～24說明振子單元15的振子35和它的驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)和作用。
圖17是從振動波電機的外圓周一側(cè)看到的上述振子單元外觀的立體圖。圖18是圖17的D向視圖，表示把導(dǎo)線拆卸下來的狀態(tài)。圖19是把導(dǎo)線、振子保持器從圖17的振子單元上拆卸下來的狀態(tài)的振子的外觀圖。圖20是圖19的F向視圖。圖21是圖19的G向視圖。圖22是構(gòu)成上述振子的層疊壓電元件的壓電元件部與絕緣板在燒結(jié)處理前的分解立體圖。圖23是上述振子在彎曲振動與縱向振動的合成振動時的變形狀態(tài)的放大圖，表示振子單元與按壓振子單元的板簧組合在一起的圖，表示振子從圖23A的彎曲狀態(tài)，依次變形為圖23B的拉伸狀態(tài)、圖23C的彎曲狀態(tài)、圖23D的收縮狀態(tài)的情況。圖24是用于驅(qū)動上述振子的驅(qū)動控制電路部的方框圖。另外，圖中的R、T、Q方向表示的是振子35在振動波電機的安裝狀態(tài)中的方向。
如圖22所示，形成振子35的層疊壓電元件37，是由電氣/機械能量轉(zhuǎn)換元件、即兩種類型的多個壓電薄片37X、37Y和兩塊絕緣板37A、37B所構(gòu)成的，在其表面上形成有由導(dǎo)電性銀膏構(gòu)成的電極圖形(pattern)的電極41a、41b、41c、41d、41a′、41b′。
兩種類型的壓電薄片37X、37Y，分別由厚度為100μm左右的矩形壓電元件構(gòu)成。在壓電薄片37X上將第一內(nèi)部電極37Xa、37Xc、37Xc′、37Xa′分開配置在被絕緣的四個區(qū)域上，所述第一內(nèi)部電極37Xa、37Xc、37Xc′、37Xa′的一個表面上涂敷有厚度為10μm左右的銀-鈀合金。上述各內(nèi)部電極的上側(cè)端部一直延伸到壓電元件的長度方向(X方向)的端面位置(見圖22)。另外，該長度方向就成了振子35的縱向振動的振幅方向。
另一方面，在壓電薄片37Y上將第二內(nèi)部電極37Yb、37Yd、37Yd′、37Yb′分開配置在被絕緣的四個區(qū)域上，所述第二內(nèi)部電極37Yb、37Yd、37Yd′、37Yb′的一個表面上涂敷有厚度為10μm左右的銀-鈀合金。上述內(nèi)部電極的下側(cè)端部一直延伸到壓電元件的長度方向(X方向)的端面位置(見圖22)。并且，把壓電薄片37X和壓電薄片37Y層疊起來，并且使配置有第一內(nèi)部電極37Xa、37Xc、37Xc′、37Xa′的面，與配置有第二內(nèi)部電極37Yb、37Yd、37Yd′、37Yb′的面不接觸。
互相鄰接的上述壓電薄片37X、37Y彼此的第一內(nèi)部電極37Xa、37Xc、37Xc′、37Xa′和第二內(nèi)部電極37Yb、37Yd、37Yd′、37Yb′的形狀大致相同，電極端部則上下相反，在層疊時，在層疊方向上電極的矩形部分配置在互相重疊的位置上。把設(shè)有這種內(nèi)部電極的兩種壓電薄片37X、37Y交替層疊40層左右。
在圖22中層疊起來的壓電元件的左側(cè)面上，形成有使第一內(nèi)部電極37Xa、37Xc和第二內(nèi)部電極37Yb、37Yd的端部在層疊狀態(tài)下露出的內(nèi)部電極露出部。在層疊起來的壓電元件的右側(cè)面上，形成有使第一內(nèi)部電極37Xc′、37Xa′和第二內(nèi)部電極37Yd′、37Yb′的端部在層疊狀態(tài)下露在端面上的內(nèi)部電極露出部。還有，在上述內(nèi)部電極露出部上，分別在兩個側(cè)面部上形成有由導(dǎo)電性銀膏構(gòu)成的、各自四個獨立的外部電極，并與該內(nèi)部電極導(dǎo)通。
把與壓電薄片37X、37Y具有相同矩形形狀的絕緣板37A、37B，配置成在層疊方向上夾著上述層疊后的壓電元件，就形成了層疊壓電元件37。將上述層疊狀態(tài)的層疊壓電元件37燒結(jié)后，利用上述各個電極進行極化，就構(gòu)成振子35。
在振子35的絕緣板37A的表面上，形成有由導(dǎo)電銀膏構(gòu)成的電極41a、41b、41c、41d、41a′、41b′(見圖19)，將露出在上述各層疊起來的每一片壓電薄片兩側(cè)、并處于層疊狀態(tài)的兩側(cè)面的內(nèi)部電極，分別電連接在這些電極上。即，第一內(nèi)部電極37Xa電連接在電極41a上。第二內(nèi)部電極37Yb電連接在電極41b上。第一內(nèi)部電極37Xc和37Xc′電連接在電極41c上。第二內(nèi)部電極37Yd和37Yd′電連接在電極41d上。第一內(nèi)部電極37Xa′電連接在電極41a′上。第二內(nèi)部電極37Yb′電連接在電極41b′上。
上述絕緣板37A上的電極41a、41b和41a′、41b′，用兩根導(dǎo)線42e電連接起來。另外，導(dǎo)線42a連接在電極41a上，導(dǎo)線42b連接在電極41b上，導(dǎo)線42c連接在電極41c上，另外，導(dǎo)線42d連接在電極41d上。這些導(dǎo)線42a、42b、42c、42d連接在后述圖24的振子驅(qū)動電路52的驅(qū)動部47的振子驅(qū)動信號輸出端上。詳細(xì)的說，導(dǎo)線42a連接在該振子驅(qū)動信號線路(輸出端)中的信號線路A1+相上，導(dǎo)線42b連接在其中的信號線路A1-相上，導(dǎo)線42c連接在信號線路A2+相上，導(dǎo)線42d連接在信號線路A2-相上。
在與層疊壓電元件37的層疊方向正交的方向(q方向)前面的長度方向(t方向)上分開的振動波腹的位置，粘接固定有一對驅(qū)動件38，所述層疊壓電元件37構(gòu)成振子35。另外，該驅(qū)動件38是通過把鋁氧粉分散在高分子材料中而形成的。
如上所述，具有支承軸17的振子保持器16以橫跨層疊方向(r方向)的狀態(tài)粘接固定在振子35的外側(cè)。支承軸17向r方向外側(cè)突出配置，其中心位置是振動的波節(jié)位置。此時，支承軸17在長度方向上位于兩個驅(qū)動件38的大致中間的位置。而且，振子35在作為振子單元15而組裝在振動波電機1中的狀態(tài)下，配置成振子35的層疊方向與相對于旋轉(zhuǎn)軸O的半徑方向平行。而且，在把振子單元15組裝在振動波電機1中的狀態(tài)下，絕緣板37A上的電極41a、41b和41a′、41b′都配置在外圓周側(cè)。由此，就能簡單地把導(dǎo)線42a、42b、42c、42d從導(dǎo)線凹槽2c引導(dǎo)到殼體2的外部。
如圖24所示，在將本發(fā)明的振動波電機1用作驅(qū)動源的情況下，用于驅(qū)動和控制振子35的驅(qū)動控制部分50具有下列部件控制各電路等的控制用微型電子計算機51(下文中記作控制μcom)；具有振蕩部45、移相部46、驅(qū)動部47的振子驅(qū)動電路52；具有相位差檢測部48和電流檢測部49的振動信息檢測部53。
在驅(qū)動振動波電機1時，在由控制μcom 51所控制的振子驅(qū)動電路52中，如上所述，經(jīng)過振蕩部45在驅(qū)動部47中相位被控制的驅(qū)動信號、即輸出信號，通過導(dǎo)線42a～42d施加給振子35的電極41a(41a′)、41b(41b′)、41c、41d。
詳細(xì)地說，從振蕩部45發(fā)出來的信號中，把原封不動的信號由驅(qū)動部47輸入給一組A1+、A1-相，而把通過移相部46相位改變了90°的信號輸入給另外一組A2+、A2-相。即，在不通過移相部46輸入的信號中，有一組是以原封不動的相位被電壓放大的信號作為第一信號(A1+相)輸出，并施加給電極41a(41a′)。而另一組與第一信號在時間上錯開180°相位，使電壓向負(fù)電壓一側(cè)翻轉(zhuǎn)，把電壓放大后的輸出作為第二信號(A1一相位)輸出并施加給電極41b(41b′)。
另一方面，通過移相部46改變了90°相位的輸入信號中，一組是以原封不動的相位被電壓放大的信號作為第三信號(A2+相位)輸出并施加給電極41c。而另一組是與第三信號在時間上錯開180°相位，并且使電壓向負(fù)電壓一側(cè)翻轉(zhuǎn)而被電壓放大的信號作為第四信號(A2-相位)輸出并施加給電極41d。
通過把上述第一～第四信號輸入給振子35，振子35便產(chǎn)生由彎曲振動和縱向振動合成的振動。即，產(chǎn)生如圖23A～D所示的由彎曲駐波振動與縱向振動所合成的振動，使上、下一對驅(qū)動件38的前端發(fā)生相位偏移的橢圓振動(圖17所示的軌跡E1、E2的橢圓振動，或者，其反方向的橢圓振動)。
另外，轉(zhuǎn)子3的移動方向是由上述驅(qū)動件38的橢圓振動的旋轉(zhuǎn)方向來決定的，而該橢圓振動的旋轉(zhuǎn)方向則是由移相部46中的相位差來設(shè)定的。
為了檢測作為表示振動狀態(tài)的參數(shù)，即施加給振子的頻率信號的電流，把振動信息檢測部53內(nèi)的電流檢測部49連接在振子35的驅(qū)動信號線路上。還有，為了檢測出從振蕩部45發(fā)來的頻率信號的電壓與用電流檢測部49所檢測到的電流之間的相位差，振動信息檢測部53內(nèi)的相位檢測部48連接在電流檢測部49上。此外，為了獲取所檢測到的電流和電壓的相位差信號，把控制μcom 51連接在相位檢測部48上。還有，振蕩部45連接在控制μcom 51上。
借助于相位檢測部48檢測振子35在振動狀態(tài)下的參數(shù)，即電流和電壓的相位差，在控制μcom 51中，利用所檢測到的電流和電壓的相位差，檢測出因外部環(huán)境造成的振動狀態(tài)變化后的振子35的共振頻率附近的頻率。此外，控制μcom 51把所檢測到的共振頻率附近的頻率反饋給振蕩部45。
另外，在本實施例的情況下，施加給振子35的驅(qū)動信號作為頻率信號，但也可以作為矩形波、正弦波信號，或者鋸齒波信號。此外，在本實施例的情況下，把用相位差檢測部48檢測的相位差作為振蕩部45的頻率信號的電壓與施加給振子35的頻率信號的電流之間的相位差，但并不僅限于此，也可以是施加給振子35的頻率信號的電壓與電流之間的相位差。
如上所述，在振動波電機1中，通過把用相位檢測部48檢測到的信號，即施加給振子35的頻率信號的電流和從振蕩部45發(fā)來的頻率信號的電壓之間的相位差，輸入給控制μcom 51，就能檢測出在進行頻率檢測工作的時刻，振子35的共振頻率附近的頻率。通過把這個檢測結(jié)果反饋給振蕩部45，即使在振子35的共振狀態(tài)隨著外部因素的變化而發(fā)生變化的情況下，也能檢測出共振頻率附近的頻率并用該頻率來驅(qū)動。因此，就能獲得在驅(qū)動效率良好的狀態(tài)下能夠驅(qū)動振子35的效果。
具有上述結(jié)構(gòu)的振動波電機1如圖1所示那樣被單元化，并且能夠作為鏡頭筒之類的致動器進行組裝，在該組裝狀態(tài)下，振子驅(qū)動電路52驅(qū)動振子35，在驅(qū)動件38上發(fā)生橢圓振動，在該情況下，與驅(qū)動件38抵接的轉(zhuǎn)子板6就與轉(zhuǎn)子主體4一起以旋轉(zhuǎn)軸O為中心向所希望的旋轉(zhuǎn)方向被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。在本實施例的情況下，通過上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，卡合在轉(zhuǎn)子主體4上的連桿28便轉(zhuǎn)動移動，例如，鏡頭筒的鏡頭驅(qū)動框由該連桿28驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，并且驅(qū)動著鏡頭驅(qū)動框進退。
下面，參照圖25～29，說明把上述振動波電機1作為電子器械的驅(qū)動源而組裝在單透鏡反射式照相機用交換式變焦鏡頭筒中時的結(jié)構(gòu)和作用。
圖25是上述鏡頭筒在廣角狀態(tài)下的包含光軸的縱剖面圖；圖26是上述鏡頭筒在遠(yuǎn)景狀態(tài)下的包括光軸的縱剖面圖；圖27是在上述鏡頭筒中的振動波電機和LD環(huán)的包含光軸的縱剖面圖；圖28是把連桿和鏡頭固定架安裝在適用于上述鏡頭筒的振動波電機中的狀態(tài)下的立體圖；圖29是內(nèi)置于上述鏡頭筒和照相機主體中的振動波電機控制裝置的方框圖。
上述交換式鏡頭筒60是安裝在照相機主體55(見圖29)上的、能進行變焦和聚焦的鏡頭筒，如圖25、26所示，它具有下列部分固定框架61；安裝在固定框架61上并作為驅(qū)動源單元的振動波電機1；支承在固定框架61上，能相對于它轉(zhuǎn)動的變焦操作環(huán)62和距離操作環(huán)63；具有光軸O的鏡頭組，即從前方開始依次為第一組鏡頭71、構(gòu)成聚焦鏡頭的第二組鏡頭72、第三組鏡頭73、內(nèi)置有光圈76的第四組鏡頭74、第五組鏡頭75；保持能夠進退的第一組鏡頭71的第一組框架；保持同樣能夠進退的第二組鏡頭72的第二變焦框架65；第三組框架66，其固定并支承在固定框架61上，并且具有后述凸輪從動件67的直進導(dǎo)向件66a，保持不作進退移動的第三組鏡頭73；第四組框架，保持能夠進退的第四組鏡頭74和第五組鏡頭；能夠轉(zhuǎn)動的凸輪框架64；卡合在第二變焦框架65、凸輪框架64的凸輪凹槽中的凸輪從動件67；能夠旋轉(zhuǎn)地支承在固定框架61上并固定有連桿28的鏡頭驅(qū)動環(huán)(LD環(huán))27；振動波電機1，通過軸承座11支承在固定框架61上，并且由上述殼體2、轉(zhuǎn)子3、振子單元15等構(gòu)成；以及用螺釘固定在殼體2的后端面上的鏡頭固定架29。
這樣，振動波電機1被組裝成，其殼體一側(cè)朝向鏡頭筒60的固定架側(cè)，其轉(zhuǎn)子3的一側(cè)朝向鏡頭側(cè)。通過這種配置，配置在振動波電機1中的轉(zhuǎn)子3配置在作為驅(qū)動對象的鏡頭一側(cè)，所以能簡化鏡頭筒60內(nèi)的驅(qū)動力傳遞機構(gòu)。
此外，支承在LD環(huán)27上的連桿28以如下狀態(tài)組裝其在振動波電機1一側(cè)后方端部的分叉部28a，卡合在振動波電機1的轉(zhuǎn)子主體4的凸起部4a上，而且，前方端部的分叉部28b卡合在第二變焦框架65上，分叉部28b相對于第二變焦框架65只能在Q方向上自由滑動。因此，當(dāng)振動波電機1的轉(zhuǎn)子3被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，連桿28就與LD環(huán)27一起轉(zhuǎn)動，第二變焦框架65被驅(qū)動轉(zhuǎn)動。通過該轉(zhuǎn)動，第二變焦框架65就沿著與該凸輪從動件67卡合的凸輪凹槽被驅(qū)動進退。
另一方面，如圖29所示，用于驅(qū)動鏡頭筒60的振動波電機1的振動波電機驅(qū)動控制部，具有下列部件照相機主體55一側(cè)的Bμcom 56通過主體固定架30、鏡頭固定架29電連接在照相機主體55上的鏡頭筒一側(cè)的Lμcom 57；USM驅(qū)動器等(相當(dāng)于圖24中的驅(qū)動控制部50)52；用于檢測轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)量的磁性傳感器54；以及振子35。
在安裝有照相機主體55的鏡頭筒60中，當(dāng)操作變焦操作環(huán)62而使其轉(zhuǎn)動時，便開始變焦驅(qū)動。即，當(dāng)通過上述變焦操作，凸輪框架64被驅(qū)動轉(zhuǎn)動時，第二變焦框架65通過凸輪從動件67作進退移動，第二組鏡頭72便移動到各變焦位置。同時，第一組鏡頭71、第四組鏡頭74和第五組鏡頭75通過圖中未表示的凸輪從動件移動到各自的變焦位置上。但是第三組鏡頭73不作進退移動。圖25、圖26表示鏡頭筒60通過上述變焦驅(qū)動而在廣角位置和遠(yuǎn)景位置上被驅(qū)動進退的狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)操作距離操作環(huán)63而使其轉(zhuǎn)動，或者在通過根據(jù)測距裝置獲得的測距數(shù)據(jù)而進行對焦驅(qū)動時，便進行如圖25或者圖26等所示的各種變焦?fàn)顟B(tài)下的聚焦驅(qū)動。即，根據(jù)通過Lμcom 57所獲得的距離操作環(huán)63的旋轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)，或者通過上述測距裝置所獲得的測距數(shù)據(jù)，在Bμcom 56中計算出第二組鏡頭72的移動量數(shù)據(jù)。根據(jù)該移動量數(shù)據(jù)，由Lμcom 57來驅(qū)動USM驅(qū)動器50，在振動波電機1的振子35上激勵起振動波振動。通過振子35的振動，轉(zhuǎn)子主體4被驅(qū)動轉(zhuǎn)動，再經(jīng)由連桿28使第二變焦框架65轉(zhuǎn)動。借助于第二變焦框架65的轉(zhuǎn)動，再經(jīng)由凸輪從動件67，驅(qū)動第二組鏡頭72進退。在通過磁性傳感器54來檢測與上述移動量數(shù)據(jù)相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子主體4的轉(zhuǎn)動時，換言之，在第二組鏡頭72移動到規(guī)定的聚焦位置上時，振子35的振動波振動就停止，結(jié)束聚焦驅(qū)動。
以上所述的本實施例的振動波電機1是如圖1、2那樣，作為單元化了的驅(qū)動源，能夠適用于鏡頭筒或其它電子器械等，是一種能向振子35的轉(zhuǎn)子3可靠地進行按壓，并能提高電機的轉(zhuǎn)換效率的驅(qū)動源。即，通過把如圖11A、B中所示形狀的板簧18用作振子施力部件，用長圓形凸部18d向Q方向按壓振子保持器16的端面部16a的中央(振動波節(jié)的上方位置)，因而能在不妨礙振動的狀態(tài)下按壓振子35，并且板簧18在沒有偏壓的狀態(tài)下按壓振子35，從而能夠使兩個驅(qū)動件38，更均勻地、且以垂直于摩擦接觸面的狀態(tài)穩(wěn)定地抵接在轉(zhuǎn)子板6上。從而，很少發(fā)生旋轉(zhuǎn)不均勻或正反方向的力量差，以及驅(qū)動力矩不均勻問題，并且能夠獲得轉(zhuǎn)換效率很高的振動波電機。
此外，通過有選擇地使用作為按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的插入板簧18中的調(diào)節(jié)墊圈21和插入壓板25中的調(diào)節(jié)墊圈26，以及環(huán)狀隔板7等，就能簡單且可靠地調(diào)節(jié)上述按壓力。
還有，如上所述，由于振動波電機1作為驅(qū)動源而被單元化了，因而就能很容易地組裝在例如各種類型或各種規(guī)格的鏡頭筒和電子器械等中。
此外，在上述例子中，是把兩個振子和一個輥子插入并安裝在殼體2的三個插入開口部2a中的結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要，通過選擇所插入的振子35的數(shù)量，就能簡單地增減振動波電機1的輸出功率。例如，可以組裝一個或者三個振子。此時，在不插入振子的插入開口部2a中，可以插入輥子22來代替振子，就能保持作用在轉(zhuǎn)子3上的按壓力的平衡。此外，在本實施例中，由于三個插入開口部2a都做成相同的形狀，因此能很容易地進行振子和輥子的更換。
根據(jù)需要，殼體2的插入開口部2a的數(shù)量可以設(shè)置三個以外的數(shù)量，并進一步增加或減少振子，從而就能獲得具有振動波電機所需要的輸出動力的結(jié)構(gòu)。
此外，也可以只使用作為第一按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)墊圈21和調(diào)節(jié)墊圈26中的任一個，來調(diào)節(jié)振子的按壓力。進而，也可以只用第一按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)和環(huán)狀隔板7的第二按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)中的任一個，來調(diào)節(jié)按壓力。
下面，說明對上述實施例的振動波電機1的各結(jié)構(gòu)要素的各種變形例。另外，在適使各變形例的振動波電機中，除了下文中說明的部分以外的部分，適用與上述實施例的振動波電機1相同的結(jié)構(gòu)。
首先，參照圖30，說明把FPC(撓性印刷電路板)用于上述圖17的振子單元15的電力控制信號供給用導(dǎo)線上的振子單元的變形例。
圖30是從振動波電機的外圓周側(cè)看到的上述變形例的振子單元15A的圖。
如圖30所示，在本變形例的振子單元15A中，在振子35上安裝有連接用FPC，并把連接用FPC43的各導(dǎo)電圖形電連接在振子35的各電極部上。即，連接在驅(qū)動部47(見圖24)的信號線路A1+上的導(dǎo)電圖形43a，以躲開支承軸凸緣部17a的狀態(tài)連接在電極41a、41a′上。連接在驅(qū)動部47的信號線路A1-上的導(dǎo)電圖形43b，同樣也以躲開支承軸凸緣部17a的狀態(tài)連接在電極41b、41b′上。連接在驅(qū)動部47的信號線路A2+上的導(dǎo)電圖形43c，連接在電極41c上。連接在驅(qū)動部47的信號線路A2-上的導(dǎo)電圖形43d，連接在電極41d上。
如果使用具有本變形例的連接用FPC的振子單元15A，在進行布線作業(yè)時，不需要使用很難處理的導(dǎo)線，組裝起來很容易。
下面，參照圖31的立體圖，說明在振動波電機中使用多個振子單元的情況下的變形例中，具有連接用FPC的振子單元的連接例子。
如圖31所示，在這個例子中，連接用FPC 43A的導(dǎo)電圖形，形成為并列連接在各振子單元15A上的圖形，而在連接用FPC 43A的端部上，配置有用于與振子驅(qū)動電路52連接的連接器43e。在本變形例中，可以用一根FPC來形成連接用FPC 43A，并且能夠容易把振動波電機組裝在器械上。
下面，參照圖32、33，即參照一種振子單元的立體圖，說明在上述實施例使用的振子單元15的變形例的振子單元15B，其不使用振子保持器16。
上述變形例的振子單元15B，使支承軸36直接貫穿振子35B，并對其進行固定。該支承軸36也配置在振子35B的振動波節(jié)位置上。在把該振子單元15B組裝在振動波電機1中時，作為板簧，使用了與上述滾子用的板簧23相同形狀的板簧。在這種情況下，用上述板簧的凸起部，直接按壓嵌入殼體2的導(dǎo)向凹槽中的支承軸36。而且，與上述實施例的情況相同，在振子35與殼體2的插入開口部2a在R方向上的空隙中插入滑動性很好的間隙調(diào)節(jié)墊圈，因此不發(fā)生晃動的情況。
在本變形例的振子單元15B中，不需要振子保持器，并能減少構(gòu)成部件的數(shù)量，此外，振子單元所占據(jù)的空間也很小，具有使振動波電機小型化的效果。
下面，參照使用了本變形例的振動波電機的剖面圖，即圖34，說明用于上述實施例的壓板25的變形例。
在上述實施例的振動波電機1中，壓板25被分割成三部分，但作為本變形例的壓板，則使用一塊環(huán)狀的壓板25A。在這種情況下，該壓板25A用三個螺釘固定在殼體2上。
在該變形例的情況下，通過分別調(diào)節(jié)作為按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的插入壓板25A與殼體2之間的三個調(diào)節(jié)墊圈的厚度，能同時調(diào)節(jié)兩個振子35和一個輥子22的按壓力。
按照這個變形例，只要把一塊壓板25A安裝在殼體2上就可以了，所以容易組裝。
下面，參照圖35、36，說明對上述實施例中所使用的振子35向轉(zhuǎn)子一側(cè)施力的施力部件(板狀彈性部件)，即對板簧18的變形例的板簧81。
圖35A是上述變形例的板簧的平面圖；圖35B是圖35A的H-H剖面圖；圖36是上述變形例的板簧的立體圖。
如圖35A、B所示，本變形例的板簧81是與板簧18一樣，是沿著T方向延伸的、能進行彈性變形的金屬制板簧部件，但作為設(shè)置在中央平面部上的在Q方向上向振子單元15一側(cè)突出的按壓部，設(shè)置了小的半球狀的凸部81d，以此來代替長圓形凸部18d。其它形狀與板簧18相同，并設(shè)有下列部分臂部81a，在中央平面部的兩側(cè)，稍加彎曲而形成，并且成為能彈性變形的加壓部；在臂部一側(cè)的端部，即第一端部81e上的圓孔81b；以及在另一側(cè)的端部，即在第二端部81f上沿著T方向的長孔81c。在組裝狀態(tài)下，凸部81d設(shè)置在從振子單元15的支承軸17的軸心中央向Q方向離開的位置上，并與振子保持器16的端面16a的中心部點接觸。在這種情況下，由于凸部81d與端面16a點接觸的在T方向上的位置，與振子35的波節(jié)的位置基本一致，因此即使在振子35處于振動的狀態(tài)下，也能穩(wěn)定地按壓振子單元15。
板簧81在壓板25上的安裝狀態(tài)也與板簧18的情況相同。因此，在用板簧81按壓振子保持器16的情況下，通過用長孔81c在臺階式螺釘20上稍微滑動，板簧81的端部發(fā)生彈性變形，借助于上述彈性變形，凸部81d一邊用Q方向的按壓力按壓振子保持器16，一邊以向Q方向平行移動的狀態(tài)進行移位。此外，在施加按壓力的情況下，并且在調(diào)節(jié)按壓力的情況下，與圖11B所示的狀態(tài)一樣，凸部81d稍稍向T方向移位。
在使用本變形例的板簧81的情況下，除了在T方向以外，在R方向上，即使壓板25、板簧81和振子保持器16的面的平行度不理想，由于作為抵接部的凸部81d是一個小的半球狀，因此不會產(chǎn)生偏壓，仍能用該凸部的前端正常地抵接在振子保持器16的端面16a上。
下面，參照立體圖，即參照圖37說明，對用于上述實施例中的振子35向轉(zhuǎn)子一側(cè)施力的施力部件(板狀彈性部件)，即板簧18的另一個變形例板簧82。
這個變形例的板簧82也和板簧18一樣，是沿著T方向延伸且能彈性變形的金屬制板簧部件。不過，在中央平面部上設(shè)有在Q方向向振子單元15一側(cè)突出的作為按壓部的山形凸部82d。其它的形狀與板簧18相同，并設(shè)有下列部分臂部82a，在中央平面部的兩側(cè)，稍加彎曲而形成的、且成為能彈性變形的加壓部；在臂部一側(cè)的端部，即第一端部82e上的圓孔82b；以及在另一側(cè)的端部，即第二端部82f上的沿著T方向的長孔82c。山形凸部82d在頂部具有沿著R方向的棱線，該棱線位于使支承軸17的軸心沿著Q方向平行移動的位置上。在組裝狀態(tài)下，該山形凸部82d的棱線部與振子保持器16的端面16a線接觸。
在這個變形例中，T方向上的山形凸部82d與端面16a線接觸的位置，與振子35的振動波節(jié)的位基本上置一致。
板簧82在壓板25上的安裝狀態(tài)也與壓板18的情況相同。因此，在用板簧82按壓振子保持器16的情況下，通過用長孔82c在臺階式螺釘20上稍微滑動，板簧82的端部發(fā)生彈性變形，凸部82d一邊用Q方向的按壓力按壓振子保持器16，一邊以向Q方向平行移動的狀態(tài)進行移位。此外，包括調(diào)節(jié)上述按壓力的情況，與圖11B所示的狀態(tài)一樣，凸部82d稍微向T方向移位。
在使用本變形例的板簧82的情況下，能達到與使用板簧18的情況相同的效果，特別是，由于用山形凸部82d的棱線部與振子保持器16抵接，因此抵接部呈線狀，并且能沿著振子35的振動波節(jié)可靠地按壓振子保持器16中心部。
下面，參照圖38～40說明對用于上述實施例中的振子35向轉(zhuǎn)子一側(cè)施力的施力部件(板狀彈性部件)，即板簧18的另一個變形例的板簧83。
圖38是從旋轉(zhuǎn)軸線方向看到的，把上述變形例的板簧安裝在殼體中的狀態(tài)的圖；圖39是圖38的I-I剖面圖；圖40是圖38的J-J剖面圖。
如圖38所示，該變形例的板簧83是連接成環(huán)狀的、能彈性變形的金屬制板簧部件，而且是用三個圓弧形的連接部83h把三個彈簧部83A、83B、83C連接起來而形成的部件。彈簧部83A、83B、83C可以從振子單元15的后方插入殼體2的三個插入開口部2a中。
彈簧部83A、83B、83C分別具有相同的形狀，彈簧部83A進行說明。在彈簧部83A上設(shè)有下列部分在中央平面部，在Q方向上向振子單元15一側(cè)突出并作為按壓部的小半球凸部83d；臂部83a，在中央平面部的兩側(cè)，稍加彎曲而形成、且成為能進行彈性變形的加壓部；凸起部83g，作為板簧支承機構(gòu)，在中央平面部向R方向(從旋轉(zhuǎn)軸心朝向外徑側(cè))突出、并成為按壓位置限制部；以及在兩個臂部的兩個端部沿著T方向的長孔83b、83c。小半球凸部83d位于使振子支承軸17的軸心中央向Q方向上離開的位置上，在組裝狀態(tài)下，小半球凸部83d與振子保持器16的端面16a點接觸。凸起部83g不會晃動地嵌入殼體插入開口部2a的導(dǎo)向凹槽2b的一方，限制彈簧部83A在T方向的移動(即，限制按壓的位置)。另外，凸起部83g也可以與上述相反，具有向內(nèi)徑側(cè)突出的形狀。
如后面所述，在彈簧部83A、B、C分別按壓振子保持器16并向T方向延伸時，連接部83h容易變形，吸收上述板簧的延伸。
如圖40所示，把板簧83組裝在殼體2上時，要把調(diào)節(jié)墊圈21插入其與壓板25A之間，使臺階式螺釘20穿過長孔83b、83c，擰緊在壓板25A上。另外，上述壓板25A是做成一體化的環(huán)狀部件。
從插入殼體2的插入開口部2a中的振子單元15的后面一側(cè)，使板簧83的彈簧部83A、B、C抵頂，再用螺釘把壓板25A固定在殼體2上。在這種固定狀態(tài)下，用小半球凸部83d按壓振子保持器16。該按壓力可以利用調(diào)節(jié)墊圈21的厚度，或夾在壓板25A上的調(diào)節(jié)墊圈26的厚度來調(diào)節(jié)。在施加上述按壓力的情況下，并且，在調(diào)節(jié)該按壓力的情況下(即，改變按壓量的情況下)，通過使臺階式螺釘20穿過的長孔稍微滑動，各彈簧部分83A、B、C則向兩側(cè)延伸?？墒?，由于凸起部83g嵌入導(dǎo)向凹槽2b中，由此小半球凸部83d在振子保持器上的按壓位置，不會像如圖11B所說明的那樣向T方向錯移。還有，在板簧部83A、B、C變形后的情況下，小半球83d是平行移動，所以它的按壓方向也不會變化，仍能獲得穩(wěn)定而良好的振子按壓狀態(tài)。
使用本變形例的板簧83，能達到與使用板簧18相同的效果，特別是，由于小半球凸部83d的按壓位置不會變化，所以它始終能按壓振子保持器16的中心部。此外，由于壓板83是單獨一個環(huán)狀部件，沒有分成三塊，所以容易組裝。
對于上述變形例的板簧83，還可以提出具有圖41中所示形狀的板簧84。由于連接彈簧部84A、84B等的連接部84h的形狀是彎曲的曲柄形狀(或者，Z字形)，因此該板簧84更加容易變形。其它形狀則與板簧83相同，在彈簧部84A上設(shè)有下列部分在中央平面部，向Q方向(前方)突出的作為按壓部的小半球凸部84d；在中央平面部，向R方向(從旋轉(zhuǎn)軸軸心向外徑一側(cè))突出并作為按壓位置限制部的凸起部84g；臂部84a，在上述中央平面部的兩側(cè)，稍微彎曲后形成，并成為能彈性變形的加壓部；以及在兩側(cè)臂部的端部，沿著T方向的長孔84b、84c。
在用板簧84按壓振子保持器16，另外在調(diào)節(jié)該按壓力的情況下，彈簧部84A、84B等的兩端伸長，連接部84h很容易變形，相對于上述兩端的伸長來說，連接部的移位量非常小。此外，由于凸起部84g嵌入導(dǎo)向凹槽2b中，所以與板簧83的情況一樣，小半球凸部84d在振子保持器上的按壓位置不會向T方向錯移。此外，小半球凸部84d的按壓方向也不會發(fā)生變化，從而能獲得穩(wěn)定而且良好的振子按壓狀態(tài)。
下面參照圖42～46，說明對用于上述實施例中的振子單元15和板簧18的各種變形例。
圖42是上述變形例的一種振子單元15C和板簧85的分解立體圖。
在該變形例的振子單元15C相對于振子單元15來說，在固定在振子上的振子保持器16C的Q方向的端面部，設(shè)有沿著R方向的被按壓凸起部，即，長圓形凸部16Ca，除此之外的結(jié)構(gòu)都相同。長圓形凸部16Ca配置在使振子保持器16的支承軸17向Q方向平行移動的位置上。
與振子單元15C組合在一起使用的板狀彈性部件，即板簧85，除了在作為按壓面的中央平面部85d上沒有凸部之外，其它與上述實施例中的板簧18一樣，具有兩個臂部85a和圓孔85b、長孔85c，并通過固定螺釘19、臺階式螺釘20，隔著調(diào)節(jié)墊圈21被安裝在壓板25上。還有，板簧85的中央平面部85d以抵接在振子保持器16的長圓形凸部16Ca而構(gòu)成線接觸的狀態(tài)，被安裝在壓板25上，該壓板25固定在殼體2上。
在上述組裝狀態(tài)下，用板簧85的中央平面部85d，按壓振子保持器16端面的長圓形凸部16Ca沿著R方向的頂部。該按壓力的調(diào)節(jié)與上述實施例中的用板簧18來進行按壓力的調(diào)節(jié)一樣，也是通過調(diào)節(jié)墊圈21、26等來進行的。
在使用本實施例的振子單元15C和板簧85的振動波電機中，因為板簧85的中央平面部85d抵接在振子保持器16一側(cè)的長圓形凸部16Ca上，在其按壓狀態(tài)下，包括調(diào)節(jié)按壓力的情況在內(nèi)，始終通過振子保持器16的中心按壓在支承軸上。因此，振子35的兩個驅(qū)動件38始終均勻地、且以垂直于摩擦接觸面的狀態(tài)抵接在轉(zhuǎn)子板6上，與上述實施例相比，能獲得更好的驅(qū)動狀態(tài)。
圖43是代替上述變形例的振子單元15C的另一個變形例的振子單元15D的立體圖。
在該變形例的振子單元15D中，在固定于振子35上的振子保持器16D的端面上，在向Q方向離開支承軸17的軸心中央的位置上，配置有被按壓凸起部，即小半球凸部16Da。按壓該振子單元15D的板簧，可使用上述變形例中的板簧85(見圖42)。
在使用本變形例的振子單元15D的振動波電機中，板簧85的中央平面部85d按壓在振子保持器16D的小半球凸部16Da上并構(gòu)成點接觸。即使壓板25與轉(zhuǎn)子板6的在R、T平面上任何一個方向上的平行度不好，當(dāng)用板簧85按壓時，并且也包括在調(diào)節(jié)其按壓力的情況下，板簧85也不會發(fā)生偏壓，始終能夠通過小半球凸部16Da對振子35進行按壓。因此，由于振子35的兩個驅(qū)動件38均勻地、且以垂直于摩擦接觸面的狀態(tài)抵接在轉(zhuǎn)子板6上，從而能獲得比上述實施例更好的驅(qū)動狀態(tài)。
圖44是振子單元15E的立體圖，是代替上述變形例的振子單元15C的又一個變形例。
在該變形例的振子單元15E中，在固定于振子35上的振子保持器16E的端面上，在從支承軸17的軸心向Q方向平行移動的位置上，配置了具有沿著R方向的棱線的被按壓凸起部，即山形凸部16Ea。按壓該振子單元15E的板簧，可使用上述變形例中的板簧85(見圖42)。
在使用了本變形例的振子單元15E的振動波電機中，板簧85的中央平面部85d按壓在振子保持器16E的山形凸部16Ea上并構(gòu)成線接觸。當(dāng)用板簧85按壓時，以及在調(diào)節(jié)其按壓力的情況下，板簧不會發(fā)生偏壓，始終能夠通過山形凸部16Ea按壓振子35。從而，由于振子35的兩個驅(qū)動件38均勻地、且在以垂直于摩擦接觸面垂直的狀態(tài)抵接在轉(zhuǎn)子板6上，從而能獲得比上述實施例更好的驅(qū)動狀態(tài)。
圖45是代替上述變形例的振子單元15C的又一個變形例的振子單元15F、作為按壓部件的按壓件91、和板簧85的分解立體圖。
該變形例的振子單元15F由下列兩部分構(gòu)成振子35；振子保持器16F，其固定在振子35上，并具有支承軸17F，所述支承軸17F為向兩側(cè)突出的支承用凸起部，即由圓軸構(gòu)成。支承軸17F配置在振子35的振動波節(jié)位置上。振子保持器16F和振子35通過支承軸17F能夠轉(zhuǎn)動地嵌入按壓件91中，但該按壓件91是具有開口部的コ字形的部件，在開口一側(cè)的端部上，設(shè)有在R方向上相面對的構(gòu)成支承軸的卡合部的缺口91a，而在與開口側(cè)相反的一側(cè)形成了平面狀的端面91b。該按壓件91以在R方向上不晃動的狀態(tài)嵌合在振子保持器16F上，支承軸17F與缺口91a在以相對能夠轉(zhuǎn)動的狀態(tài)被卡合。用于按壓該振子單元15F的板簧，可使用上述變形例中的板簧85(見圖42)。
把與按壓件91卡合的狀態(tài)下的振子單元15F插入殼體2的插入開口部2a中，使支承軸17F嵌入導(dǎo)向凹槽2b中。并且，當(dāng)把安裝有板簧85的壓板25安裝在殼體2上時，按壓件91的端面91b便抵接在板簧85的中央平面部85d上，并以沿著(倣う)該平面部85d的狀態(tài)按壓在其上面。振子35經(jīng)由振子保持器16F的支承軸17F而被按壓，驅(qū)動件38則壓接在轉(zhuǎn)子板6上。由板簧85所進行的按壓力的調(diào)節(jié)，與上述圖42中所說的調(diào)節(jié)相同。
在使用了本變形例的振動波電機中，在通過板簧85按壓振子單元15的情況下，并且，也包括調(diào)節(jié)該按壓力的情況，板簧85的中央平面部85d始終以沿著按壓件91的端面91b的狀態(tài)抵接，而且用按壓件91直接按壓振子35一側(cè)的支承軸17F，因此振子35的驅(qū)動件38便均勻地、且以垂直于摩擦接觸面的狀態(tài)抵接在轉(zhuǎn)子板6上，從而能獲得比上述實施例更好的驅(qū)動狀態(tài)。
圖46是代替上述變形例的振子單元15C的又一個變形例的振子單元15G和作為按壓部件的按壓件92的分解立體圖。
該變形例的振子單元15G由振子35和振子保持器16G構(gòu)成，在振子保持器16G上固定有向兩側(cè)突出來的支承軸17G，支承軸17G作為支承用凸起部為棱柱，例如為三棱柱。在這種情況下，三棱柱形狀的支承軸17G的棱線的位置就成了振子35的振動波節(jié)的位置。按壓件92通過支承軸17G能夠轉(zhuǎn)動地嵌入振子35和固定在振子上的振子保持器16G，該按壓件92是具有開口部的コ字形的部件，在開口一側(cè)的端部上，設(shè)有在R方向上相面對的構(gòu)成支承軸卡合部的缺口92a，而在與開口側(cè)相反的一側(cè)形成了平面狀的端面92b。該按壓件92以在R方向上不晃動的狀態(tài)嵌合在振子保持器16G上，并且在缺口92a處以支承軸17G的三棱柱的棱線為中心能夠相對轉(zhuǎn)動。用于按壓該振子單元15G的板簧，可使用上述變形例的板簧85(見圖42)，來按壓按壓件92的端面92b。
使用了該振子單元15G和按壓件92的振動波電機的作用，與上述圖45的變形例的情況相同，并能達到同樣的效果。
下面，參照圖47～49，說明上述實施例的振動波電機1上的振子的按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的兩個變形例。
圖47是具有上述變形例之一的第一按壓力調(diào)節(jié)裝置(按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu))的振動波電機的振子單元按壓部的分解立體圖。圖48是振動波電機在組裝狀態(tài)下的圖47的K向視圖。
在具有該變形例的第一按壓力調(diào)節(jié)裝置的振子單元按壓部上，配置有與上述實施例中使用的部件相同的振子單元15；板簧18；作為上述按壓力調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)墊圈21，另外，還具有作為上述壓力調(diào)節(jié)裝置的板狀部件，即調(diào)節(jié)隔板93。
如圖48所示，振子單元15的振子35借助于板簧18的按壓作用力，如上述實施例一樣，把驅(qū)動件38按壓并保持在轉(zhuǎn)子板6上，所述板簧18以隔著調(diào)節(jié)墊圈21的狀態(tài)被安裝在壓板25上。
板簧18對振子單元15的按壓力，能通過插入板簧18的兩端與壓板25之間的調(diào)節(jié)墊圈21的厚度來調(diào)節(jié)，尤其是如圖47所示，通過改變插入板簧18兩端的作為按壓方向調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)墊圈21的數(shù)量(或者總厚度)來進行調(diào)節(jié)，就能用長圓形凸部18d來調(diào)節(jié)按壓振子保持器16的按壓方向(朝向)H。通過調(diào)節(jié)該按壓方向H，就能使振子35的兩個隔開的驅(qū)動件38均勻、且垂直地抵接在轉(zhuǎn)子板6的摩擦接觸面6a上，從而能提高振動波電機的轉(zhuǎn)換效率。
還有，把適當(dāng)厚度的調(diào)節(jié)隔板93粘接固定在振子保持器16的端面16a上，并且在隔著該隔板的狀態(tài)下，由板簧18的長圓形凸部18d按壓振子保持器16，就能調(diào)節(jié)上述按壓力。如果不需要調(diào)節(jié)按壓方向H，就可以不使用調(diào)節(jié)墊圈21，只用該調(diào)節(jié)隔板93來調(diào)節(jié)按壓力。
圖49是具有作為上述變形例的另一個第二按壓力調(diào)節(jié)裝置(按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu))的振動波電機的殼體、振子單元、轉(zhuǎn)子的剖面圖。圖50是本變形例的殼體和轉(zhuǎn)子的分解立體圖。
具有該變形例的按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)的振動波電機具有下列部分殼體2A；插入該殼體中的振子單元15；用于按壓該振子單元的振子35的板簧18；轉(zhuǎn)子3，與振子35抵接并被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；軸承部件8；軸承座11A；以及壓板25等。
殼體2A與上述實施例中使用的殼體2一樣，具有用于插入振子單元15的插入開口部2a、和導(dǎo)向凹槽2b，另外在外圓周部上設(shè)有用于調(diào)節(jié)板簧的按壓力的調(diào)節(jié)螺紋(調(diào)節(jié)用外螺紋)2Ad。
另一方面，在軸承座11A上，除了V形凹槽11a之外，還設(shè)有與殼體2A的調(diào)節(jié)螺紋2Ad旋合的調(diào)節(jié)螺紋(調(diào)節(jié)用螺紋)11Ab。
在組裝了本變形例的振動波電機中，把振子單元15、板簧18、壓板25組裝在殼體2A上，并且把轉(zhuǎn)子3、軸承部件8抵靠在殼體2A的前面部，并通過旋合調(diào)節(jié)螺紋11Ab，把軸承座11A安裝在調(diào)節(jié)螺紋2Ad上。
通過上述調(diào)節(jié)螺紋2Ad、11Ab的旋合，板簧18便按壓振子保持器16、振子35，通過改變其旋合量，能夠調(diào)節(jié)驅(qū)動件38對轉(zhuǎn)子板6的按壓力。在獲得適當(dāng)?shù)陌磯毫Φ臓顟B(tài)下，用粘接之類的方法把調(diào)節(jié)螺紋2Ad、11Ab固定住。
當(dāng)使用了本變形例的按壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)時，除了上述實施例的效果之外，通過調(diào)節(jié)螺紋2Ad、11Ab，還能簡單地調(diào)節(jié)振子35對轉(zhuǎn)子3的按壓力。另外，還可以一起使用在上述實施例中使用的調(diào)節(jié)墊圈21、26等，進行上述按壓力的調(diào)節(jié)。
下面，參照圖51、52，說明用于圖1的振動波電機1的，使用如圖16所示的板簧的輥子按壓部的變形例。
圖51是使用了上述變形例中的輥子按壓部的振動波電機的輥子周圍的放大剖面圖。圖52是圖51中所示的輥子按壓部的板簧和輥子保持器、以及輥子的立體圖。
本變形例的輥子按壓部，是由板簧98和輥子保持器97構(gòu)成的。如圖52所示，板簧98具有與在上述實施例的振動波電機1中使用的、如圖11所示的板簧18同樣的形狀，并且與板簧18一樣被安裝在壓板25上。輥子保持器97具有夾持輥子95的コ字形形狀，在其側(cè)面具有凸起部97c，并且還有支承輥子軸96的軸孔97a，所述輥子軸96能夠旋轉(zhuǎn)地貫穿輥子95。
如圖51所示，在本變形例的輥子按壓部上，板簧98的長圓形凸部18d抵接在輥子保持器97的上端面上，而輥子保持器97與輥子95一起，插入殼體2的插入開口部2a中，并且凸起部97c沒有間隙地嵌入插入開口部2a中。輥子95借助于板簧98的作用力，并通過輥子保持器97和輥子軸96向Q方向被按壓，以規(guī)定的作用力按壓在轉(zhuǎn)子板6上。1一樣，輥子95利用板簧98的作用力按壓轉(zhuǎn)子板6，相對于由板簧18的作用力所產(chǎn)生的振子35的驅(qū)動件38對轉(zhuǎn)子板6的按壓，以平衡的狀態(tài)驅(qū)動轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動。
下面，參照圖53～56，說明上述實施例的振動波電機1中的壓板25的變形例。如圖53所示，該變形例把壓板部25B與殼體2B做成了一個整體。由于其它的結(jié)構(gòu)都與前面說明的實施例的振動波電機1相同，故省略其說明。
圖53是表示本變形例的振動波電機的局部旋轉(zhuǎn)軸線斷面的側(cè)視圖；圖54是圖53的K-K剖面圖；圖55是圖53的振動波電機的振子單元周圍的包含旋轉(zhuǎn)軸線的放大剖面圖；圖56是圖53的振動波電機的輥子周圍的包含旋轉(zhuǎn)軸線的放大剖面圖。
在該變形例中，設(shè)置在殼體2B上的插入開口部2Ba，是由只有轉(zhuǎn)子3一側(cè)開口的空間形成。即，在本變形例中，插入開口部2Ba不是在旋轉(zhuǎn)軸線方向貫通的孔，而是在旋轉(zhuǎn)軸線方向上離開轉(zhuǎn)子3的一側(cè)被堵塞，成為插入開口部2Ba的底面。并且，由該底面來形成壓板部25B。
如圖53～55所示，在該變形例中，在把振子單元15插入設(shè)置在殼體2B上的插入開口部2Ba中的狀態(tài)下，振子單元15的支承軸17被插入導(dǎo)向凹槽2Bb中。在該狀態(tài)下，振子單元15被支承為，在T方向和R方向上的移動受到限制，只能沿著Q方向移動。
板簧18與前面所說明的實施例一樣，借助于固定螺釘19和支承用臺階式螺釘20被安裝在壓板部25B上。此時，把作為第一按壓力調(diào)節(jié)裝置的墊圈21配置在板簧18與壓板部25B之間，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)墊圈21的厚度，就能調(diào)節(jié)板簧18產(chǎn)生的按壓力。板簧18把振子單元15壓向轉(zhuǎn)子3一側(cè)，振子單元15的驅(qū)動件38以規(guī)定的壓力抵接在轉(zhuǎn)子板6的接觸面6a上。
如圖56所示，在把輥子22插入開口部2Ba時，在輥子22插入到插入開口部2Ba中的狀態(tài)下，輥子22的支承軸17被插入導(dǎo)向凹槽2Bb中。在該狀態(tài)下，輥子22被支承為能沿Q方向移動。并且，與前面說明的實施例一樣，由板簧23向轉(zhuǎn)子3一側(cè)按壓輥子22。由此，輥子22便處于施例一樣，由板簧23向轉(zhuǎn)子3一側(cè)按壓輥子22。由此，輥子22便處于始終以規(guī)定的壓力抵接在轉(zhuǎn)子板6的接觸面6a上的狀態(tài)。在這種情況下，把作為第一按壓力調(diào)節(jié)裝置的墊圈21配置在板簧23與壓板部25B之間，通過適當(dāng)改變該墊圈21的厚度，就能夠調(diào)節(jié)板簧23所產(chǎn)生的按壓力。
并且，在用螺釘把軸承座11固定在殼體2B上的振動波電機的組裝的狀態(tài)下，這些板簧18、23、振子35、輥子22、轉(zhuǎn)子3便處于由殼體2B的壓板部25B和前方的軸承座11所夾持的狀態(tài)。在該夾持狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子3被支承為通過嵌入V形凹槽11a、4b中的滾珠9，相對于殼體2B、軸承座11能夠旋轉(zhuǎn)。這樣，借助于軸承座11，振子單元15、輥子22、轉(zhuǎn)子3就不會從殼體2上脫落下來。
按照該變形例，由于使殼體和壓板成為一體化，因而能有利于減少零件的數(shù)量，簡化組裝的工序。
以上所述的實施例中的振動波電機，或者使用了各變形例的振動波電機，是使振子產(chǎn)生振動波振動而能夠獲得驅(qū)動力的電機，對于使振子產(chǎn)生振動波振動之外的聽覺范圍的振動而能夠獲得驅(qū)動力的振動波電機來說，也可以使用本發(fā)明的要點。
此外，本發(fā)明的振動波電機的結(jié)構(gòu)要點，也能應(yīng)用于線性驅(qū)動型電機。在這種情況下，殼體2、軸承部件、軸承座部件等，就不是環(huán)形部件，而是做成筆直的，或者沿著驅(qū)動方向的呈曲線形狀的部件。
根據(jù)本發(fā)明的振動波電機，是一種能使振子以良好的狀態(tài)與轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦接觸的高效率的振動波電機，進而，還可以把它用作在單元化之后，能很方便地組裝在機器中的振動波電機。
權(quán)利要求
1.一種振動波電機，具有支承部件；相對于上述支承部件，繞著旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子；從上述旋轉(zhuǎn)軸線方向抵接在上述轉(zhuǎn)子上的多個抵接部件；多個導(dǎo)向支承部，設(shè)置在上述支承部件上，分別支承上述多個抵接部件，這些多個導(dǎo)向支承部分別引導(dǎo)上述多個抵接部件沿著上述旋轉(zhuǎn)軸線方向自由地直進移動；多個按壓部，在上述旋轉(zhuǎn)軸線方向上，相對于上述各抵接部件配置在上述轉(zhuǎn)子的相反一側(cè)，該按壓部對與其分別對應(yīng)的各抵接部件施加朝向上述轉(zhuǎn)子的作用力；承受部件，在上述旋轉(zhuǎn)軸線方向上，相對于上述轉(zhuǎn)子配置在上述支承部件的相反一側(cè)，并固定在上述支承部件上；借助于上述承受部件來防止上述轉(zhuǎn)子、以及多個抵接部件從上述支承部件上脫落下來；上述多個抵接部件中的至少一個，是具有激勵起橢圓振動的驅(qū)動部和振動波節(jié)的振子。
2.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，上述多個抵接部件中的至少一個，是始終抵接在上述轉(zhuǎn)子上并能自由轉(zhuǎn)動的輥子。
3.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，它還具有保持上述多個按壓部的多個按壓保持部；上述多個按壓部、上述多個抵接部件、上述轉(zhuǎn)子，都夾持在上述承受部件與上述按壓保持部之間。
4.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，上述多個按壓部，各自用單獨的施力部件構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，上述多個按壓部是具有連接部的單獨的施力部件，上述連接部用于連接多個按壓部。
6.如權(quán)利要求3所述的振動波電機，其特征在于，上述多個按壓保持部是分別獨立的按壓保持部件。
7.如權(quán)利要求3所述的振動波電機，其特征在于，上述多個按壓保持部是把多個按壓保持部一體化的單獨的按壓保持部件。
8.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，上述多個導(dǎo)向支承部，分別形成為大致相同的形狀。
9.如權(quán)利要求8所述的振動波電機，其特征在于，上述多個導(dǎo)向支承部分別作為抵接部件，能支承振子與輥子中的任一方。
10.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，它還具有分開調(diào)節(jié)上述多個按壓部的作用力的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，它還具有配置成與上述轉(zhuǎn)子的上述抵接面相反一側(cè)的面抵接的軸承部件，該軸承部件配置在上述轉(zhuǎn)子與上述承受部件之間。
12.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，上述導(dǎo)向支承部在上述支承部件的圓周周圍形成多個。
13.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子的抵接面由一體地安裝在上述轉(zhuǎn)子上的圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子板部件構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1所述的振動波電機，其特征在于，在上述振子上，在與振動波節(jié)部大致對應(yīng)的兩面位置上，一體地安裝了形成有支承用凸部的振子保持器。
15.一種鏡頭筒，其安裝有權(quán)利要求1所述的振動波電機，并由該振動波電機驅(qū)動規(guī)定的鏡頭。
全文摘要
本發(fā)明的振動波電機具有殼體；轉(zhuǎn)子；軸承部件；作為致動器且具有支承軸和驅(qū)動件的振子；以及具有按壓用凸部的板簧。振子被保持在如下狀態(tài)在殼體的開口部中沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向能夠滑動，而且，其支承軸自由轉(zhuǎn)動的被支承和插入，另外，受到板簧的作用力，使上述驅(qū)動件抵接在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)上述振子激勵起振動波振動時，上述轉(zhuǎn)子被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使上述振子保持成在殼體中沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向能夠移動，并用上述板簧按壓該振子，使上述振子抵接在上述轉(zhuǎn)子一側(cè)的摩擦接觸面上，所以該振子能均勻地、且以與接觸摩擦面垂直的狀態(tài)抵接在上述轉(zhuǎn)子上，并且能夠獲得電機的良好的驅(qū)動狀態(tài)。
文檔編號G02B7/04GK1780134SQ20051012435
公開日2006年5月31日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者滝澤宏行, 中前敦, 酒谷孝次, 川合澄夫 申請人:奧林巴斯映像株式會社