專利名稱：振動(dòng)波電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用振子的振動(dòng)波電機(jī)，該振子激勵(lì)起由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
以往，涉及利用振子的振動(dòng)波電機(jī)，在專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2中所記載的超聲波電機(jī)(振動(dòng)波電機(jī))是線性超聲波電機(jī)，該線性超聲波電機(jī)使彈性體接觸由壓電元件所構(gòu)成的振子并對(duì)其施力，從而使得被驅(qū)動(dòng)體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，上述振子激勵(lì)由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)。在這種線性超聲波電機(jī)中，存在很難確保保持扭矩，難以提高停止位置的分辨率等問(wèn)題。
因此，作為驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)體的超聲波電機(jī)，在專利文獻(xiàn)3中提出來(lái)的振動(dòng)電機(jī)(振動(dòng)波電機(jī))，是利用行波的圓環(huán)型超聲波電機(jī)，而且是一種適用于鏡頭筒的電機(jī)。上述鏡頭筒具有具有圓筒部的固定筒；由定子和作為旋轉(zhuǎn)體的距離環(huán)構(gòu)成的超聲波電機(jī)(振動(dòng)波電機(jī))；以及由上述距離環(huán)驅(qū)動(dòng)而進(jìn)退的可動(dòng)鏡頭部。
專利文獻(xiàn)1專利公報(bào)第2871768號(hào)專利文獻(xiàn)2專利公開(kāi)公報(bào)平8-182365號(hào)專利文獻(xiàn)3專利公告公報(bào)平7-48087號(hào)在上述專利文獻(xiàn)3中所記載的利用行波的圓環(huán)型振動(dòng)波電機(jī)中，形成振子的壓電體是做成圓環(huán)形的，當(dāng)電機(jī)尺寸不同時(shí)，壓電體的配置形狀也各不相同。此外，因?yàn)槔玫氖切胁?，所以沒(méi)有振動(dòng)的波節(jié)(中性點(diǎn))，很難獲得對(duì)振動(dòng)沒(méi)有影響的穩(wěn)定的按壓結(jié)構(gòu)，有可能降低電機(jī)效率。還有，上述以往的圓環(huán)形超聲波電機(jī)只利用了振子一個(gè)側(cè)面的振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力，不能說(shuō)是有效的安裝方法。另外，不能避免受到壓力的反作用力的表面上的摩擦損失，這一點(diǎn)也成了效率降低的主要原因。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述問(wèn)題而提出來(lái)的，其目的是提供一種摩擦損失少且電機(jī)效率高，并作為旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)源具有良好的結(jié)構(gòu)的振動(dòng)波電機(jī)。
本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)具有下列部件至少一個(gè)振子，其激勵(lì)由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)；保持上述振子的支承部件；第一旋轉(zhuǎn)體，能繞著軸線相對(duì)于上述支承部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部接觸；第二旋轉(zhuǎn)體，其被支承為能與上述第一旋轉(zhuǎn)體一體地轉(zhuǎn)動(dòng)，并能繞著軸線相對(duì)于上述支承部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而且配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端部接觸；施力單元，其沿著軸向施加作用力，以使上述第一旋轉(zhuǎn)體和上述第二旋轉(zhuǎn)體始終抵接在上述振子上。
本發(fā)明之二的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)中，上述振子以其圓周方向和徑向的位置受到限制的方式安裝并支承在上述支承部件上。
本發(fā)明之三的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)中，上述振子支承在上述支承部件上，并且能繞著大致垂直于上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明之四的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)中，在上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上，以大致均等的間隔配置了多個(gè)上述振子。
本發(fā)明之五的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之四的振動(dòng)波電機(jī)中，在上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上，以大致120°間隔配置了三個(gè)上述振子。
本發(fā)明之六的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)中，上述施力單元設(shè)置成始終與上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體一體地轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明之七的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)中，上述振子形成為在軸線方向上具有規(guī)定尺寸的長(zhǎng)度，并且在上述旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上至少配置有一個(gè)；此外，還具有配置在上述旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上的至少一個(gè)隔離部件，該隔離部件的長(zhǎng)度尺寸與上述振子的上述規(guī)定尺寸大致相同，而且配置在上述支承部件上，并夾持在上述第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體上，始終與上述第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體接觸；在上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上，以大致均等的間隔配置有上述振子與上述隔離部件。
本發(fā)明之八的振動(dòng)波電機(jī)，在本發(fā)明之七的振動(dòng)波電機(jī)中，上述隔離部件是配置成沿著上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的軸線方向上重疊多個(gè)而構(gòu)成的滾珠狀或者滾柱狀的滾動(dòng)體。
本發(fā)明之九的振動(dòng)波電機(jī)，是在本發(fā)明之一的振動(dòng)波電機(jī)中，上述振子只在彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成振動(dòng)的中性點(diǎn)即波節(jié)部分上，固定并支承在上述支承部件上。
本發(fā)明之十的振動(dòng)波電機(jī)具有下列部件至少一個(gè)振子，其激勵(lì)由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)；保持上述振子的支承部件；第一旋轉(zhuǎn)體，能繞著軸線相對(duì)于上述支承部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部接觸；第二旋轉(zhuǎn)體，支承在上述第一旋轉(zhuǎn)體上，始終與上述第一旋轉(zhuǎn)體一體地繞著軸線相對(duì)于上述支承部件轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能相對(duì)于上述第一旋轉(zhuǎn)體沿著軸向自由移動(dòng)，配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端部接觸；施力部件，被支承為始終與上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體一體地轉(zhuǎn)動(dòng)，并且沿著軸向?qū)ι鲜龅诙D(zhuǎn)體施力，以便使上述第一旋轉(zhuǎn)體和上述第二旋轉(zhuǎn)體始終抵接在上述振子上。
按照本發(fā)明，能提供振動(dòng)波電機(jī)，該振動(dòng)波電機(jī)作為摩擦損失小且電機(jī)效率高的旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)源具有良好的結(jié)構(gòu)。
圖1是包含了鏡頭筒的光軸的縱剖面圖，該鏡頭筒組裝有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的振動(dòng)波電機(jī)；
圖2是組裝在圖1中的鏡頭筒中的振動(dòng)波電機(jī)的分解立體圖；圖3是圖2的振動(dòng)波電機(jī)中的振子和定子的分解立體圖；圖4是表示把圖2的振動(dòng)波電機(jī)中的振子安裝在定子上的狀態(tài)的分解立體圖；圖5是沿圖2中的A-A線的部分剖面圖，表示上述振子周?chē)那闆r；圖6是沿圖2中的B-B線的剖面圖，表示滾柱部分周?chē)钠拭?；圖7是沿圖2中的C-C線的剖面圖，表示連接銷周?chē)钠拭?；圖8是沿圖6中的箭頭G所指方向的向視圖，表示上述滾柱部分的接觸狀態(tài)；圖9是從支承軸方向看到的，把撓性印刷電路板緊固在圖3的振子上的狀態(tài)的圖；圖10是沿圖9中的箭頭D所指方向的向視圖；圖11是從支承軸方向看到的，把撓性印刷電路板從圖9中的振子上拆卸下來(lái)的狀態(tài)的圖；圖12是沿圖11中的箭頭E的向視圖；圖13是沿圖12中的箭頭F的向視圖；圖14是構(gòu)成圖11中的振子的壓電元件部分和絕緣板在燒結(jié)處理之前的分解立體圖；圖15是將圖11中的振子的彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成振動(dòng)狀態(tài)放大后表示的圖，表示振子從圖15(A)的彎曲狀態(tài)依次變形到圖15(B)的伸長(zhǎng)狀態(tài)、圖15(C)的彎曲狀態(tài)、圖15(D)的收縮狀態(tài)的情況。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明15定子(支撐部件)16轉(zhuǎn)子(第一旋轉(zhuǎn)體)17轉(zhuǎn)子(第二旋轉(zhuǎn)體)20施力用板簧(施力單元，施力部件)23滾柱(隔離部件，轉(zhuǎn)動(dòng)體)40振動(dòng)波電機(jī)
41振子O光軸(轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸)具體實(shí)施方式
下面，參照
本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是包含了組裝有本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的振動(dòng)波電機(jī)的鏡頭筒光軸的縱剖面圖；圖2是上述振動(dòng)波電機(jī)的分解立體圖；圖3是上述振動(dòng)波電機(jī)的振子和定子的分解立體圖；圖4是表示把上述振子安裝在定子上的狀態(tài)的分解立體圖；圖5是沿圖2中的A-A線的部分剖面圖，表示振子周?chē)那闆r；圖6是沿圖2中的B-B線的剖面圖，表示滾柱部分周?chē)钠拭?；圖7是沿圖2中的C-C線的剖面圖，表示連接銷周?chē)钠拭妫粓D8是沿圖6中的箭頭G所指方向的向視圖，表示滾柱部分的接觸狀態(tài)。
另外，在以下說(shuō)明中，將由第一組～第四組透鏡所構(gòu)成的攝影鏡頭光軸作為光軸O，將與光軸O平行的方向作為Z方向，將被攝物體的一側(cè)作為+，將成像一側(cè)作為-。將相對(duì)于光軸O的半徑方向作為R方向，將相對(duì)于光軸O的圓周方向的切線方向作為T(mén)方向。另外，光軸O基本上與后述的定子、轉(zhuǎn)子等旋轉(zhuǎn)軸心重合。
如圖1所示，本實(shí)施例的鏡頭筒1具有下列部分固定框架2；支承在固定框架2的外圓周部上的凸輪環(huán)3；嵌入凸輪環(huán)3的外圓周中的變焦環(huán)4；保持第一組透鏡35的第一組透鏡框架5；在第一組透鏡框架5的后方，保持第二組透鏡36的第二組透鏡框架6；在第二組透鏡框架6的后方，保持第三組透鏡37的第三組透鏡框架7；在第三組透鏡框架7的后方，保持作為聚焦透鏡的第四組透鏡38的第四組透鏡框架8；作為驅(qū)動(dòng)源的振動(dòng)波電機(jī)部(振動(dòng)波電機(jī))40。
固定框架2是環(huán)狀的框架部件，在其環(huán)狀部分具有圓周導(dǎo)向槽2c；沿著Z方向的直進(jìn)導(dǎo)向槽2a；相對(duì)于Z方向斜行的凸輪槽2b；另外，在框架部件的后端部設(shè)有振動(dòng)波電機(jī)的轉(zhuǎn)子嵌合用的滑動(dòng)外圓周部2d；沿著Z方向的連接槽2e；聚焦驅(qū)動(dòng)臂貫穿用缺口2f。并且，固定框架2的后端部，通過(guò)端板31、安裝架33、螺釘55而形成一個(gè)整體。外框架32緊固在端板31上。
凸輪環(huán)3是環(huán)狀的框架部件，其能自由轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入固定框架2的外圓周，另外，其內(nèi)圓周一側(cè)的凸出部3c嵌入并支承在固定框架2的圓周導(dǎo)向槽2c中，使得凸輪環(huán)3以在Z方向的運(yùn)動(dòng)受到限制的狀態(tài)支承在固定框架2，并能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)部分上設(shè)有相對(duì)于Z方向斜行的兩個(gè)凸輪槽3a、3b。
變焦環(huán)4是環(huán)狀框架部件，它嵌入凸輪環(huán)3的外圓周，在Z方向和T方向上都與其成為一個(gè)整體。在變焦環(huán)4的外圓周部分上緊固有操作用橡膠環(huán)4a。
第一組透鏡框架5緊固并支承在固定框架2的前端部上。
第二、第三組透鏡框架6、7嵌入并支承在固定框架2的內(nèi)圓周上，在其外圓周上分別緊固著凸輪從動(dòng)件11、12。凸輪從動(dòng)件11、12以直進(jìn)導(dǎo)向狀態(tài)貫穿固定框架2的直進(jìn)導(dǎo)向槽2a，并能自由滑動(dòng)地嵌入凸輪環(huán)3的凸輪槽3a、3b中。因此，當(dāng)通過(guò)變焦環(huán)4的變焦轉(zhuǎn)動(dòng)操作驅(qū)動(dòng)凸輪環(huán)3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，借助于凸輪槽3a、3b經(jīng)由凸輪從動(dòng)件11、12，使第二、第三組透鏡框架6、7沿著光軸O前進(jìn)或后退，移動(dòng)到各個(gè)變焦位置上。
第四組透鏡框架8嵌入并支承在固定框架2的內(nèi)圓周上，在其外圓周上緊固著凸輪從動(dòng)件13。凸輪從動(dòng)件13能自由滑動(dòng)地嵌入固定框架2的凸輪槽2b中。在這個(gè)第四組透鏡框架8上，設(shè)有沿著Z方向的導(dǎo)向槽8a，聚焦驅(qū)動(dòng)臂9的前端部能自由滑動(dòng)地嵌入該導(dǎo)向槽8a中，所述聚焦驅(qū)動(dòng)臂9緊固在振動(dòng)波電機(jī)部分40一側(cè)的轉(zhuǎn)子16上。因此，在聚焦驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)振動(dòng)波電機(jī)部分40的轉(zhuǎn)子16轉(zhuǎn)動(dòng)，則經(jīng)由聚焦驅(qū)動(dòng)臂9，驅(qū)動(dòng)第四組透鏡框架8相對(duì)于固定框架2轉(zhuǎn)動(dòng)。由于上述這種轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪從動(dòng)件13在凸輪槽2b中滑動(dòng)移動(dòng)，所以第四組透鏡框架8就一邊轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊向光軸O方向的聚焦位置移動(dòng)。
振動(dòng)波電機(jī)40是由驅(qū)動(dòng)第四組透鏡框架8在聚焦時(shí)前進(jìn)和后退的超聲波電機(jī)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)裝置，如圖1、2所示，它具有下列部分作為支承部件的定子15；作為第一旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子16；作為第二旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子17；振子41，其激勵(lì)由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)；作為滾柱狀轉(zhuǎn)動(dòng)體的一對(duì)滾柱23，其為隔離(spacer)部件；三對(duì)軸承用滾珠21；作為施力單元(施力部件)的施力用板簧20；彈簧壓板18；彈簧力調(diào)節(jié)用隔板19；由傳感器支承板27、磁性傳感器28構(gòu)成的磁性傳感器部等。
轉(zhuǎn)子16是用耐磨性能很好的材料做成的圓環(huán)狀部件，它具有圓環(huán)部16a，和+Z側(cè)凸緣部16b。在圓環(huán)部16a上設(shè)有沿著圓周方向的兩條排油槽16c，和朝向-Z一側(cè)的兩個(gè)缺口16d。在-Z一側(cè)的端面上設(shè)有螺釘孔16e，在凸緣部外圓周的規(guī)定位置上設(shè)有磁性編碼器用的磁性保護(hù)膜部分16f，以及在+Z側(cè)的端面上設(shè)有驅(qū)動(dòng)臂緊固用的螺釘孔等等。
轉(zhuǎn)子17是用耐磨性能很好的材料做成的環(huán)形部件，在內(nèi)圓周一側(cè)設(shè)有兩個(gè)凸出的凸起部17a。
施力用板簧20是用彈簧板材制成的，呈環(huán)形，其上設(shè)有通過(guò)切開(kāi)立起而形成的、能沿著軸向產(chǎn)生彈性變形的三個(gè)彈性變形部20a，以及在內(nèi)圓周側(cè)凸出的兩個(gè)凸起部20b。
彈簧壓板18呈環(huán)形，具有螺釘貫穿孔18a。
如圖2、3所示，定子15是圓環(huán)形的部件，設(shè)有下列部件在外圓周部的兩個(gè)部位上的振子安裝用凹部15a；貫通長(zhǎng)孔15b，其在R方向上貫通該凹部中央，并且在Z方向上是稍長(zhǎng)的孔；沿著Z方向的滾柱插入用貫通槽15d；從該貫通槽15d的兩端切開(kāi)的缺口15e；沿著Z方向在內(nèi)圓周一側(cè)開(kāi)口的三條滾珠導(dǎo)向槽15c。
一對(duì)滾柱23，如圖2、8所示，以該滾柱23的軸部23a能自由旋轉(zhuǎn)地嵌入定子15的缺口15e中的狀態(tài)而插入滾柱插入用貫通槽15d中。在這種插入狀態(tài)下，兩個(gè)滾柱在內(nèi)側(cè)互相抵接，兩個(gè)滾柱的外徑部從定子15的Z方向的兩個(gè)端面稍微凸出。此外，兩個(gè)滾柱23沿著Z方向能一起自由移動(dòng)。另外，滾柱23并不僅限于一對(duì)，只要是由偶數(shù)個(gè)構(gòu)成就可以。之所以要把上述滾柱做成一對(duì)或者偶數(shù)個(gè)，是因?yàn)槿绾竺嫠f(shuō)的，使這些滾柱在抵接在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子16、17上時(shí)保持滾動(dòng)接觸狀態(tài)。
如圖3所示，三對(duì)滾珠21在分別隔著保持器22的狀態(tài)下嵌入滾珠導(dǎo)向槽15c中。上述滾珠的外徑在定子15的內(nèi)側(cè)稍微凸出一點(diǎn)，在把定子15嵌入轉(zhuǎn)子16的外圓周部上時(shí)，轉(zhuǎn)子16和定子15在中間隔著滾珠21的狀態(tài)下相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
上述磁性傳感器部的傳感器支承板27是由螺釘緊固在定子15的外圓周上。在上述安裝狀態(tài)下，磁性傳感器28與轉(zhuǎn)子一側(cè)的磁性保護(hù)膜16f滑動(dòng)接觸，以檢測(cè)轉(zhuǎn)子16的旋轉(zhuǎn)角度。
兩個(gè)振子41形成振動(dòng)波電機(jī)部分40的驅(qū)動(dòng)部，如圖4所示，振子41具有層疊壓電體42、驅(qū)動(dòng)件44、45、支承軸46等。
如圖5所示，支承軸46具有貫通軸部、凸緣部46a、以及在凸緣側(cè)端部上的螺紋部46b，在成為層疊壓電體42的振動(dòng)波節(jié)(中性位置)的位置上，將上述貫通軸部沿著層疊方向貫通，并將其粘接固定。
如圖4所示，驅(qū)動(dòng)件44和驅(qū)動(dòng)件45分別由一對(duì)凸起構(gòu)成，并且沿著與支承軸46正交方向的層疊壓電體42在Z方向的兩側(cè)端面上的長(zhǎng)度方向(T方向)進(jìn)行配置。此外，在定子安裝好的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)件44和驅(qū)動(dòng)件45比定子15的端面(Z方向)只凸出來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)。而且，驅(qū)動(dòng)件44、45之間的尺寸(Z方向的尺寸)與兩個(gè)滾柱23的直徑相加的尺寸相同。
要把兩個(gè)振子41安裝到定子15上，首先，從外圓周一側(cè)把振子41插入定子15的振子安裝用凹部15a中，并把支承軸46的螺紋部分46b插入貫通長(zhǎng)孔15b中。把螺母25從內(nèi)圓周一側(cè)擰在支承軸46的螺紋部46b上，以由支承軸46的凸緣部46a和螺母25的凸緣部25a夾持著貫通長(zhǎng)孔15b的狀態(tài)，把螺紋部46b粘接固定起來(lái)。安裝在定子15上的振子41支承在沿著R方向的支承軸46，并能繞著支承軸46自由旋轉(zhuǎn)，而且相對(duì)于定子15在Z方向上能稍微移動(dòng)一點(diǎn)。不過(guò)，其以在T方向和R方向上的位置受到限制的狀態(tài)被支承著。此外，如圖3所示，在定子15圓周方向上，上述兩個(gè)振子41和上述一對(duì)滾柱23分別配置在相對(duì)于軸心以120°角度進(jìn)行三等分的位置上。
另外，有關(guān)上述振子41的進(jìn)一步的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和作用，將在下文中說(shuō)明。
如上所述，組裝了振子41、滾柱23、軸承用滾珠21等的定子15，從-Z端面一側(cè)嵌入轉(zhuǎn)子16的外圓周部上。并且，從定子15的-Z端面一側(cè)，以將凸起部分17a、20b嵌入轉(zhuǎn)子16的缺口16d中而處于轉(zhuǎn)動(dòng)受到限制的狀態(tài)，把轉(zhuǎn)子17、施力用板簧20嵌入轉(zhuǎn)子16上。另外，插入具有所需厚度的彈簧力調(diào)節(jié)用隔板19，并把壓板18壓接在其背面一側(cè)上，再把貫穿螺釘貫穿孔18a的螺釘10擰入轉(zhuǎn)子16的螺孔16e中進(jìn)行固定。通過(guò)這樣的固定，轉(zhuǎn)子16和17便在夾持著定子15的狀態(tài)下、以在Z方向上能稍作滑動(dòng)且相對(duì)旋轉(zhuǎn)受到限制的狀態(tài)被連接起來(lái)。
如上所述，在組裝起來(lái)的振動(dòng)波電機(jī)部分40中，轉(zhuǎn)子16是在與轉(zhuǎn)子17成為一個(gè)整體的狀態(tài)下，經(jīng)由滾珠21與定子15的內(nèi)圓周部分接觸并且能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承著。此外，轉(zhuǎn)子17受到施力用板簧20的作用力F0，而向+Z方向的定子15一側(cè)受力，而且，在與轉(zhuǎn)子16成為一個(gè)整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，被支承成能沿著Z方向進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)(圖8)。
如圖5、6中的上述振子41和滾柱23的夾持狀態(tài)的剖面所示，振子41的驅(qū)動(dòng)件44、45與一對(duì)滾柱23的外徑在Z方向上由成為一個(gè)整體的轉(zhuǎn)子16、17所夾持。并且，如圖3所示，兩個(gè)振子41和一組滾柱23配置在定子15的圓周方向三等分位置上，由于它們分別被支承為在Z方向僅能夠稍微移動(dòng)，所以振子41的驅(qū)動(dòng)件44、45和一對(duì)滾柱23由成為一個(gè)整體的轉(zhuǎn)子17和16所夾持，并受到大致均等的Z方向的作用力FO。
具有上述結(jié)構(gòu)的振動(dòng)波電機(jī)部分40，將其轉(zhuǎn)子16的內(nèi)圓周部能夠旋轉(zhuǎn)地嵌入固定框架2的后方部的滑動(dòng)外圓周部2d中，從而組裝在鏡頭筒1中。在進(jìn)行這種組裝時(shí)，要把貫穿轉(zhuǎn)子16的排油槽并擰在定子15的內(nèi)圓周部上的(圖7)連接銷14從-Z一側(cè)嵌入固定框架2的連接槽2e中。定子15借助于連接銷14被支承為與固定框架2在旋轉(zhuǎn)方向上成為一個(gè)整體的狀態(tài)。此外，轉(zhuǎn)子16、17被支承為在固定框架2的滑動(dòng)外圓周部2d上能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。不過(guò)，在壓板18和轉(zhuǎn)子16夾持在固定框架2后方的臺(tái)階部分與端板31之間的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子16在Z方向上的位置受到了限制。此外，聚焦驅(qū)動(dòng)臂9借助于螺釘53緊固并安裝在轉(zhuǎn)子16的+Z側(cè)端面上，該驅(qū)動(dòng)臂9的前端部能自由滑動(dòng)地嵌入第四組透鏡框架8的導(dǎo)向槽8a中。
在把上述振動(dòng)波電機(jī)部分40組裝到鏡頭筒1上的狀態(tài)下，在振子41被驅(qū)動(dòng)而激勵(lì)起橢圓振動(dòng)時(shí)，與驅(qū)動(dòng)件44、45抵接的轉(zhuǎn)子16、17被驅(qū)動(dòng)，而相對(duì)于定子15(固定框架2)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而經(jīng)由聚焦驅(qū)動(dòng)臂9而使第四組透鏡框架8轉(zhuǎn)動(dòng)。由于這種轉(zhuǎn)動(dòng)，第四組透鏡框架8就被驅(qū)動(dòng)，而沿著固定框架2的凸輪槽2b向光軸O方向的聚焦位置移動(dòng)。
在這里，參照?qǐng)D9～15說(shuō)明振子41的結(jié)構(gòu)和作用。
圖9是從支承軸方向看到的，把撓性印刷電路板48緊固在上述振子上的狀態(tài)的圖；圖10是圖9中的箭頭D所指方向的向視圖；圖11是從支承軸方向看到的，把撓性印刷電路板48從圖9中的振子上拆卸下來(lái)的狀態(tài)的圖；圖12是圖11中的箭頭E所指方向的向視圖；圖13是圖11中的箭頭F所指方向的向視圖；圖14是構(gòu)成上述振子的壓電元件部分和絕緣板在燒結(jié)處理之前的分解立體圖；圖15是將上述振子的彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成振動(dòng)狀態(tài)放大表示的圖，表示振子從圖15(A)的彎曲狀態(tài)依次變形到圖15(B)的伸長(zhǎng)狀態(tài)、圖15(C)的彎曲狀態(tài)、圖15(D)的收縮狀態(tài)的情況。
如圖11、14等所示，構(gòu)成上述振動(dòng)波電機(jī)部分40的振子41具有下列部分層疊壓電體42，由多個(gè)兩種壓電薄片42X、42Y和兩塊絕緣板43A、43B構(gòu)成；由導(dǎo)電性銀膏制成的電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’；一根支承軸46；一對(duì)驅(qū)動(dòng)件44；以及一對(duì)驅(qū)動(dòng)件45。
兩種壓電薄片42X、42Y分別由厚度為100μm左右的矩形壓電元件構(gòu)成。在壓電薄片42X上，在分割成絕緣的四個(gè)區(qū)域中，配置著第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’，所述第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’的前面涂敷著厚度為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長(zhǎng)度方向(T方向)的端面位置(見(jiàn)圖14)。
另一方面，在壓電元件42Y上，在分割成絕緣的四個(gè)區(qū)域中，配置了第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’，所述第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’的前面涂敷著厚度為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長(zhǎng)度方向(T方向)的端面位置上(見(jiàn)圖14)。
互相鄰接的上述壓電薄片42X、42Y的第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’和第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’的形狀相同，但電極端部做成上下相反，在層疊起來(lái)時(shí)，矩形的電極面配置在互相重疊的位置上。具有這樣的內(nèi)部電極的兩種壓電薄片42X、42Y交替地層疊40層左右。
如圖14所示，在層疊的壓電元件的左側(cè)端面上，形成了使第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc和第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd的端部以層疊狀態(tài)露出來(lái)的內(nèi)部電極露出部(圖中未表示)。在層疊的壓電元件的右側(cè)端面上，形成了使第一內(nèi)部電極42Xc’、42Xa’和第二內(nèi)部電極42Yd’、42Yb’的端部以層疊的狀態(tài)露出來(lái)的內(nèi)部電極露出部(圖中未表示)。進(jìn)而，在上述內(nèi)部電極露出部的兩個(gè)側(cè)面部分上，分別形成了由導(dǎo)電性銀膏構(gòu)成的各四個(gè)獨(dú)立的外部電極，并且該外部電極與上述內(nèi)部電極導(dǎo)通(圖12)。
在上述層疊的壓電元件的前后面上，配置了與壓電薄片42X、42Y有相同的矩形形狀的絕緣板43A、43B，從而形成了層疊壓電體42。在前面一側(cè)的絕緣板43A的表面上，形成了圖11所示的由導(dǎo)電性銀膏構(gòu)成的電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’。
上述絕緣板43A上的電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’分別電氣連接在處于層疊狀態(tài)的兩側(cè)面內(nèi)部電極上，該兩側(cè)面內(nèi)部電極在上述每一塊層疊后的壓電薄片兩側(cè)露出。即，第一內(nèi)部電極42Xa電氣連接在電極47a上。第二內(nèi)部電極42Xb電氣連接在電極47b上。第一內(nèi)部電極42Xc和第一內(nèi)部電極42Xc’電氣連接在電極47c上。第二內(nèi)部電極42Yd和第二內(nèi)部電極42Yd’電氣連接在電極47d上。第一內(nèi)部電極42Xa’電氣連接在電極47a’上。第二內(nèi)部電極42Yb’電氣連接在電極47b’上。
把絕緣板43A、43B重疊在以上述電極連接狀態(tài)層疊的壓電薄片42X、42Y上，并對(duì)處于該狀態(tài)下的層疊壓電體42進(jìn)行燒結(jié)處理，利用上述各電極進(jìn)行極化，便成為振子41。
在振子41(層疊壓電體42)的+Z一側(cè)(與層疊方向正交的方向)端面上的振動(dòng)中性點(diǎn)與兩端的兩個(gè)中間位置(彎曲駐波振動(dòng)的波腹位置)上，粘接固定著一對(duì)驅(qū)動(dòng)件44。此外，在-Z一側(cè)(與層疊方向正交的方向)的端面上的T方向兩端位置上，粘接固定著一對(duì)驅(qū)動(dòng)件45。另外，該驅(qū)動(dòng)件44、45都是通過(guò)將鋁氧粉分散在高分子材料中而形成。
還有，在振子41的大致中央部分，即，在振子的振動(dòng)中性點(diǎn)即成為波節(jié)的位置上，設(shè)有在層疊方向(R方向)貫通的貫通孔，用不銹鋼材料等制成的支承軸46的貫通軸部沿著R方向貫通該貫通孔，并粘接固定在其中(圖12)。
具有接線圖的連接撓性電纜(以下，稱之為FPC)48以與各電極電氣連接的狀態(tài)安裝在設(shè)置于振子41的絕緣板43A上的各個(gè)電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’上。在上述接線圖上連接有驅(qū)動(dòng)電壓施加用的導(dǎo)線49(圖9)。導(dǎo)線49連接在振子驅(qū)動(dòng)電路上。
另外，上述振子驅(qū)動(dòng)電路具有振蕩電路部、移相電路部、驅(qū)動(dòng)電路部等等，并經(jīng)由上述驅(qū)動(dòng)電路部將相位受到控制的驅(qū)動(dòng)電壓施加給振子41。
施加了驅(qū)動(dòng)電壓的振子41便產(chǎn)生由如圖15(A)、(B)、(C)、(D)所示的彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)合成的振動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)件44、45的前端產(chǎn)生相位移動(dòng)的橢圓振動(dòng)(圖9中的軌跡E1、E2、E3、E4)。由于被驅(qū)動(dòng)體，即轉(zhuǎn)子17、16被按壓在驅(qū)動(dòng)件44、45的前端上，所以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)件44、45來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子17、16在成為一個(gè)整體的狀態(tài)下，相對(duì)于定子15向著橢圓振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
在具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的鏡頭筒1中，在進(jìn)行聚焦驅(qū)動(dòng)的情況下，在振子41由振子驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)件44、45沿著橢圓軌跡振動(dòng)時(shí)，則轉(zhuǎn)子17、16便在成為一個(gè)整體的狀態(tài)下被驅(qū)動(dòng)，而相對(duì)于定子15和固定框架2向任一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，便經(jīng)由聚焦驅(qū)動(dòng)臂9驅(qū)動(dòng)第四組透鏡框架8轉(zhuǎn)動(dòng)，并使其沿著固定框架2的凸輪槽2b移動(dòng)到光軸O方向的聚焦位置上。
如上所述，根據(jù)組裝在本實(shí)施例的鏡頭筒1中的振動(dòng)波電機(jī)40，能獲得作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)源具有良好結(jié)構(gòu)的振動(dòng)波電機(jī)，該旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動(dòng)源摩擦損失少、而且電機(jī)效率高。即，在上述振動(dòng)波電機(jī)40中，兩個(gè)振子41和一對(duì)滾柱23配置在定子15的圓周方向上的三等分位置上，并利用一體的轉(zhuǎn)子16和17將振子和滾柱夾持住，使其受到作用力FO。因此，轉(zhuǎn)子16、17便在不受不平衡力的狀態(tài)下，并且在不易產(chǎn)生因上述作用力FO引起的摩擦損失的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)子。
另外，在上述實(shí)施例中，采用了在定子15的圓周方向的三等分位置上配置兩個(gè)振子41和作為隔離部件的一對(duì)滾柱23的結(jié)構(gòu)，但，并不是只限于這一種結(jié)構(gòu)，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，即，在多個(gè)等分位置中的至少一個(gè)位置上配置振子，而在其他位置上配置滾柱的結(jié)構(gòu)。此外，也可以是在所有等分位置上都配置振子的結(jié)構(gòu)。
此外，上述實(shí)施例中的振子41是長(zhǎng)方體形狀，但是也可以使用沿著定子15的圓周方向的圓弧形狀的振子。
此外，在上述實(shí)施例中，使用了一對(duì)滾柱23作為隔離部件，但，并不是僅限于此，也可以使用一對(duì)滾珠。
按照本發(fā)明的振動(dòng)波電機(jī)，可用作摩擦損失小且電機(jī)效率高的旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)源。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，它具有下列部件至少一個(gè)振子，其激勵(lì)起由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)；保持上述振子的支承部件；第一旋轉(zhuǎn)體，能繞著軸線相對(duì)于上述支承部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部接觸；第二旋轉(zhuǎn)體，被支承為能與上述第一旋轉(zhuǎn)體一體地轉(zhuǎn)動(dòng)，并能繞著軸線相對(duì)于上述支承部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，配置成在軸線方向上能與上述振子的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部接觸；施力單元，沿著軸向施力，以使上述第一旋轉(zhuǎn)體和上述第二旋轉(zhuǎn)體始終抵接在上述振子上。
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述振子以其圓周方向和徑向的位置受到限制的方式被安裝并支承在上述支承部件上。
3.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述振子支承在上述支承部件上，并且能繞著大致垂直于上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向上的軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，在上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上，以大致均等的間隔配置了多個(gè)上述振子。
5.如權(quán)利要求4所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述振子在上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上，以大致120°間隔配置了三個(gè)。
6.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述施力單元被設(shè)置成始終與上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體一體地轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述振子形成為在軸線方向上具有規(guī)定尺寸的長(zhǎng)度，而且在上述旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上至少配置一個(gè)；此外，還具有配置在上述旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上的至少一個(gè)隔離部件，其長(zhǎng)度尺寸與上述振子的上述規(guī)定尺寸大致相同，而且配置在上述支承部件上，并夾持在上述第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中，始終與第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體接觸；上述振子與上述隔離部件，以大致均等的間隔配置在上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上。
8.如權(quán)利要求7所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述隔離部件是配置成沿著上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體的軸線方向上重疊多個(gè)而構(gòu)成的滾珠狀或者滾柱狀的滾動(dòng)體。
9.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，上述振子只在由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成振動(dòng)的中性點(diǎn)即波節(jié)部分上，被固定和支承在上述支承部件上。
10.一種振動(dòng)波電機(jī)，其特征在于，它具有下列部件至少一個(gè)振子，其激勵(lì)起由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成而形成的橢圓運(yùn)動(dòng)；保持上述振子的支承部件；第一旋轉(zhuǎn)體，能繞著軸線相對(duì)于上述支承部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部接觸；第二旋轉(zhuǎn)體，支承在上述第一旋轉(zhuǎn)體上，始終與上述第一旋轉(zhuǎn)體一體地繞著軸線相對(duì)于上述支承部件轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能相對(duì)于上述第一旋轉(zhuǎn)體沿著軸向自由移動(dòng)，配置成能與軸線方向上的上述振子的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端接觸；施力部件，被支承為始終與上述第一和第二旋轉(zhuǎn)體一體地轉(zhuǎn)動(dòng)，并且沿著軸向?qū)ι鲜龅诙D(zhuǎn)體施力，以使上述第一旋轉(zhuǎn)體和上述第二旋轉(zhuǎn)體始終抵接在上述振子上。
全文摘要
一種摩擦損失小且電機(jī)效率高的旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)源，即振動(dòng)波電機(jī)。本發(fā)明的振動(dòng)波電機(jī)(40)由下列部件構(gòu)成在旋轉(zhuǎn)方向上成為一個(gè)整體的轉(zhuǎn)子(16、17)；環(huán)狀的定子(15)；具有長(zhǎng)方體的層疊壓電體、支承軸(46)、驅(qū)動(dòng)件(44、45)的振子(41)。支承軸以沿著半徑方向的狀態(tài)安裝在定子的外圓周上，驅(qū)動(dòng)件利用彈力與配置在定子軸向的兩個(gè)側(cè)面上的轉(zhuǎn)子(16、17)抵接并被它們夾持著。當(dāng)驅(qū)動(dòng)振子(41)被驅(qū)動(dòng)，而在驅(qū)動(dòng)件上激勵(lì)起由彎曲駐波振動(dòng)與縱向振動(dòng)的合成所形成的橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子被驅(qū)動(dòng)而相對(duì)于定子(15)旋轉(zhuǎn)。由于驅(qū)動(dòng)件由成為一個(gè)整體的轉(zhuǎn)子所夾持，所以能提供摩擦損失小且轉(zhuǎn)換效率高的振動(dòng)波電機(jī)。
文檔編號(hào)H02N2/00GK1697299SQ20051006909
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
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