振動波馬達的制作方法
【專利摘要】通過使振動波馬達的摩擦構(gòu)件薄型化而提供一種薄型化的振動波馬達。振動波馬達中包括：振子，其包括壓電元件和振動板；和摩擦構(gòu)件，其包括與所述振子接觸的摩擦接觸面，所述振子和所述摩擦構(gòu)件使用所述振子中產(chǎn)生的振動彼此相對移動，所述振動板包括供所述壓電元件固定的平板部和與所述摩擦構(gòu)件接觸的突起部，所述摩擦構(gòu)件包括在所述平板部和所述摩擦構(gòu)件之間的區(qū)域中增大所述摩擦構(gòu)件的沿著所述相對移動的方向的強度的至少一個加強部。
【專利說明】
振動波馬達
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種在例如光學(xué)裝置中采用的振動波馬達。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)地，超聲波馬達已知為如下的技術(shù):周期性振動的振子抵壓摩擦構(gòu)件，從而與摩擦構(gòu)件摩擦接觸，使得振子和摩擦構(gòu)件彼此相對移動。存在如下示例:使此類型的超聲波馬達成為在拍攝鏡頭的線性調(diào)焦驅(qū)動中使用的線性超聲波馬達。日本特開2014-183724號公報公開了如下構(gòu)造:配置有四棱柱狀的摩擦構(gòu)件并且可移動地配置于摩擦構(gòu)件的振子以超聲波頻率橢圓振動，使得能夠進行線性驅(qū)動。在此構(gòu)造中，振子配置于摩擦構(gòu)件，并且在摩擦構(gòu)件的上部還布置了用于振子的摩擦接觸的加壓機構(gòu)，導(dǎo)致超聲波馬達大型化。
[0003]為了使具有這種傳統(tǒng)構(gòu)造的超聲波馬達薄型化，已經(jīng)提出了使摩擦構(gòu)件薄型化；但是，摩擦構(gòu)件的簡單薄型化會引起振動共振點的數(shù)量增加，因此歸因于不期望的振動使摩擦接觸劣化，導(dǎo)致超聲波馬達的驅(qū)動性能降低。因此，摩擦構(gòu)件需要在厚度方向上具有一定程度的尺寸，這妨礙了超聲波馬達的薄型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，鑒于上述問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在不降低驅(qū)動性能的情況下薄型化的振動波馬達(超聲波馬達)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的振動波馬達包括:振子，其包括壓電元件和振動板;和摩擦構(gòu)件，其包括與所述振子接觸的摩擦接觸面，所述振子和所述摩擦構(gòu)件使用所述振子中產(chǎn)生的振動彼此相對移動，所述振動板包括供所述壓電元件固定的平板部和與所述摩擦構(gòu)件接觸的突起部，所述摩擦構(gòu)件包括在所述平板部和所述摩擦構(gòu)件之間的區(qū)域中增大所述摩擦構(gòu)件的沿著所述相對移動的方向的強度的至少一個加強部。
[0006]本發(fā)明能夠提供一種能夠在不降低驅(qū)動性能的情況下薄型化的振動波馬達。
[0007]從以下參照附圖對示例性實施方式的說明，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0008]圖1是圖4中的根據(jù)示例性實施方式I的振動波馬達100的截面圖。
[0009]圖2是圖4中的根據(jù)示例性實施方式I的振動波馬達100的截面圖。
[0010]圖3是示例性實施方式I中的振動板101的立體圖。
[0011 ]圖4是根據(jù)示例性實施方式I的振動波馬達100的平面圖。
[0012]圖5A是傳統(tǒng)示例的摩擦構(gòu)件20的立體圖。圖5B是示例性實施方式I的摩擦構(gòu)件120的立體圖。
[0013]圖6是根據(jù)示例性實施方式2的振動波馬達100的主要部分的截面圖。
[0014]圖7是示出變型例的圖。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0016](示例性實施方式I)
[0017]在示出本發(fā)明的圖中，如各圖中所示的那樣定義X-Y-Z坐標系。圖1是圖4的根據(jù)示例性實施方式I的振動波馬達100(超聲波馬達)的沿著截面線1-1的截面圖。圖2是圖4的根據(jù)示例性實施方式I的振動波馬達100的沿著截面線I1-1I的截面圖。將參照【附圖說明】振動波馬達100的結(jié)構(gòu)。
[0018]在圖1和圖2中，包括在振動波馬達100中的振動板1I和壓電元件102經(jīng)由例如粘接劑彼此粘接。振子103由振動板101和壓電元件102形成。振動板101包括平板部1la和兩個突起部1lb-1和101b-2。盡管在振動板101中并排形成了兩個突起部，但是突起部的數(shù)量可以是一個或多個。
[0019]圖3是振動板101的從突起部1lb-1和101b-2側(cè)看的立體圖。振動板101包括中央的矩形的平板部101a，截頭圓錐狀或圓柱狀的突起部1lb-1和101b-2設(shè)置在平板部1la處。在每個突起部1lb-1和101b-2的頂部均設(shè)置有平面部，平面部與后述的摩擦構(gòu)件120的摩擦接觸面120a接觸。用于將振動板101固定于后述的振子保持構(gòu)件106的保持部1ld-1和1I d-2設(shè)置在振動板1I的長度方向上的彼此相對的兩側(cè)。保持部1I d-1和1I d_2經(jīng)由對應(yīng)的臂部1lc-1和101c-2接合于平板部101a。
[0020]壓電元件102固定于平板部1la的表面，該表面在設(shè)置有突起部1lb-1和101b-2的表面的相反側(cè)，一旦對壓電元件102給予驅(qū)動信號，突起部1lb-1和101b-2中就會發(fā)生橢圓振動(超聲波振動)。然后，突起部1I b-1和1I b-2與后述的摩擦構(gòu)件120摩擦接觸，使得能夠產(chǎn)生驅(qū)動力。
[0021]在圖2中，振動板101的保持部1ld-1和101d-2以突起部1lb-1和101b-2沿Z軸方向面朝下的方式固定于振子保持構(gòu)件106的底部。以上述這種方式，整個振子103被振子保持構(gòu)件106保持。摩擦構(gòu)件120包括與振動板101的兩個突起部1lb-1和101b-2摩擦接觸的摩擦接觸面120a ο摩擦構(gòu)件120使用樹脂材料經(jīng)由樹脂成型形成，摩擦接觸面120a涂覆有DLC(類金剛石碳)。而且，摩擦構(gòu)件120可以由金屬材料形成，在這種情況下，硬質(zhì)層可以經(jīng)由表面處理或熱處理形成于摩擦構(gòu)件120的表面，而不是經(jīng)由用例如DLC涂覆。此外，摩擦構(gòu)件120可以由陶瓷形成，在這種情況下，能夠在不需要特別處理的情況下獲得高硬度，因此僅將表面粗糙度調(diào)整至期望的粗糙度即可。
[0022]緩沖構(gòu)件104配置在壓電元件102的Z軸方向上的上表面?zhèn)?。緩沖構(gòu)件104防止振子103中產(chǎn)生的振動傳遞至設(shè)置于緩沖構(gòu)件104的上部的構(gòu)件。壓力傳遞構(gòu)件105配置在緩沖構(gòu)件104的上部。
[0023]加壓部件包括加壓構(gòu)件109和彈簧構(gòu)件110。加壓部件產(chǎn)生用于使振子103壓抵摩擦構(gòu)件120的壓力Fl。
[0024]在圖1中，移動構(gòu)件108在保持前述構(gòu)件中的除摩擦構(gòu)件120外的其它所有構(gòu)件時在X軸方向上移動。移動構(gòu)件108包括半球狀的突起部108d和與突起部108d接合的另一構(gòu)件(未圖示)，使得能夠引出振動波馬達100的驅(qū)動力。而且，如圖4所示，移動構(gòu)件108包括用于引導(dǎo)移動的三個引導(dǎo)部108a、108b和108c。圖4是圖1和圖2的振動波馬達100的從Z軸側(cè)看的平面圖，為了容易理解結(jié)構(gòu)，未圖示圖1和圖2示出的蓋板112。
[0025]在圖4中，殼體構(gòu)件111保持摩擦構(gòu)件120和蓋板112。此處，摩擦構(gòu)件120和蓋板112經(jīng)由例如螺釘固定于殼體構(gòu)件111。滾動構(gòu)件113a、113b和113c與對應(yīng)的引導(dǎo)部108a、108b和108c以及蓋板112的配置在引導(dǎo)部108a、108b和108c的上部上方的未示出的對應(yīng)的引導(dǎo)部接合。移動構(gòu)件108經(jīng)由滾動構(gòu)件113a、113b和113c被蓋板112引導(dǎo)，從而能夠在X軸方向上移動。
[0026]在圖2中，加壓構(gòu)件109配置為能夠相對于移動構(gòu)件108在Z軸方向上移位，并且加壓構(gòu)件109將由彈簧構(gòu)件110的彈簧力產(chǎn)生的壓力F I(圖2的箭頭)賦予壓力傳遞構(gòu)件105。設(shè)置在壓力傳遞構(gòu)件105的中央部附近的圓柱突起部105a與加壓構(gòu)件109抵接，如圖2所示，設(shè)置在相反的端部的軸部105a-l和105a-2與移動構(gòu)件108的對應(yīng)的孔部108h-l和108h-2接合。此處，在圖2的截面圖(沿Y軸方向看)的情況下，軸部105a-l和軸部105a-2分別與孔部108h-l和孔部108h-2接合，并且相互接合的兩者之間有對應(yīng)的間隙，在圖1的截面圖(沿X軸方向看)中，軸部105a-l和105a-2分別嵌合在孔部108h-l和孔部108h-2中，并且相互嵌合的兩者之間沒有對應(yīng)的間隙(未圖示)。換言之，壓力傳遞構(gòu)件105以松配合的方式嵌合于移動構(gòu)件108。因此，壓力傳遞構(gòu)件105被保持為相對于移動構(gòu)件108在Y軸方向上關(guān)于特定的軸能夠傾斜。
[0027]施加于壓力傳遞構(gòu)件105的壓力Fl經(jīng)由緩沖構(gòu)件104和壓電元件102以對應(yīng)的壓力分量F2-1和F2-2的形式傳遞至振動板101的兩個突起部1lb-1和101b-2。此處，壓力分量F2-1和F2-2的大小彼此相等，并且這些壓力的合力為壓力F1。壓力分量F2-1和F2-2能夠使突起部1lb-1和101b-2與摩擦構(gòu)件120接觸。
[0028]在圖1中，振子保持構(gòu)件106包括在其外側(cè)面部的曲面突起部106a_l和106a_2，移動構(gòu)件108和突起部106a-l和106a-2之間在Y軸方向上存在對應(yīng)的小間隙dl和d2。在圖2中，振子保持構(gòu)件106經(jīng)由外側(cè)面部和移動構(gòu)件108的內(nèi)側(cè)面部之間的滾動構(gòu)件107a和107b被移動構(gòu)件108保持。在移動構(gòu)件108的外側(cè)面部設(shè)置有槽部108e和108f，在將振子保持構(gòu)件106組裝到移動構(gòu)件108時槽部108e和108f能夠容易地彈性變形。
[0029]彈性變形使振子保持構(gòu)件106和滾動構(gòu)件107a、107b進入如下狀態(tài):利用X軸方向上的預(yù)定力在移動構(gòu)件108中對振子保持構(gòu)件106和滾動構(gòu)件107a、107b施力。換言之，在組裝時，振子保持構(gòu)件106和滾動構(gòu)件107a、107b被稍微壓入移動構(gòu)件108內(nèi)，這使得振子保持構(gòu)件106經(jīng)由滾動構(gòu)件107a和107b嵌入移動構(gòu)件108。因此，當(dāng)振子保持構(gòu)件106和移動構(gòu)件108能夠在X軸方向上沒有松動(backlash)地一體移動時，振子保持構(gòu)件106被保持為能夠在Z軸方向上移位。如上所述，此構(gòu)造能夠使壓力傳遞構(gòu)件105在Y軸方向上關(guān)于特定軸傾斜。
[0030]因此，即使在蓋板112和/或摩擦構(gòu)件120因為例如制造誤差而傾斜的情況下，也能夠通過傾斜的壓力傳遞構(gòu)件105維持振子103和摩擦構(gòu)件120之間的良好的接觸狀態(tài)。而且，即使在摩擦構(gòu)件120的摩擦接觸面120a具有差的平整度的情況下，也能夠以如上所述的方式維持良好的接觸狀態(tài)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的振動波馬達100如上所述地構(gòu)造，振子103中產(chǎn)生的橢圓振動使振子103和摩擦構(gòu)件120在X軸方向上彼此相對移動，提供了被線性驅(qū)動的振動波馬達100。在本發(fā)明中，摩擦構(gòu)件120的構(gòu)造具有一定的獨創(chuàng)性，使得摩擦構(gòu)件120在Z軸方向上的尺寸薄型化。
[0032]圖5A是傳統(tǒng)示例的四棱柱狀的摩擦構(gòu)件20的立體圖。摩擦構(gòu)件20包括摩擦接觸面20a，振動板101的突起部1lb-1和101b-2與摩擦接觸面20a接觸。摩擦構(gòu)件20具有X軸方向上的長度LI和Z軸方向上的厚度tl。根據(jù)振動波馬達100的移動量確定長度LI。換言之，如果需要一定的移動量，則摩擦構(gòu)件20需要具有在作為移動方向的X軸方向上長的形狀。
[0033]為了使振動波馬達100薄型化，簡單減小摩擦構(gòu)件20的厚度tl會導(dǎo)致摩擦構(gòu)件20的X軸方向上的彎曲強度減小，這使得摩擦構(gòu)件20的共振模式向低頻率側(cè)轉(zhuǎn)移。然后，各振動共振點之間的頻率間隔變窄，導(dǎo)致共振模式與驅(qū)動頻率范圍干涉。如果摩擦構(gòu)件20的振動共振點存在于用于振動波馬達100的驅(qū)動頻率范圍內(nèi)，則振子103和摩擦構(gòu)件20之間的摩擦接觸狀態(tài)劣化。在那種情況下，不能獲得期望的驅(qū)動速度，導(dǎo)致振動波馬達100的驅(qū)動特性和控制性劣化。
[0034]圖5B是本發(fā)明的示例性實施方式I的摩擦構(gòu)件120的立體圖。摩擦構(gòu)件120不僅包括摩擦接觸面120a還包括加強部120b。加強部120b用于增大摩擦構(gòu)件120的X軸方向(長度方向)上的彎曲強度。在確定摩擦構(gòu)件120的強度時，必須以使得摩擦構(gòu)件120的振動共振點不存在于振動波馬達100中使用的驅(qū)動頻率的范圍內(nèi)的方式確定摩擦構(gòu)件120的各尺寸tl、t2、t3和t4。換言之，在各種共振模式和階數(shù)(order)中存在摩擦構(gòu)件120的多個振動共振點，因此必須確定各尺寸，以確保摩擦構(gòu)件120的彎曲強度并且也擴大了各振動共振點的頻率間隔。然后，必須將用于振動波馬達100的驅(qū)動頻率范圍設(shè)定在任意頻率間隔內(nèi)。
[0035]在本發(fā)明中，摩擦構(gòu)件120的加強部120b的設(shè)置即使在厚度tl減小的情況下也能夠防止摩擦構(gòu)件120的彎曲強度減小，因此，能夠保持各振動共振點之間的足夠的頻率間隔。此處，加強部120b設(shè)置為位于被圖1中的虛線包圍的區(qū)域A內(nèi)。區(qū)域A是振動板101的平板部1la和摩擦接觸面120a之間的區(qū)域。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式I的振子103中包括突起部的振動波馬達100中，區(qū)域A是空間部(死區(qū)空間)。由于加強部120b設(shè)置在作為死區(qū)空間的區(qū)域A中，能夠減小摩擦構(gòu)件120的Z軸方向上的尺寸tl，因此，能夠使振動波馬達100薄型化。
[0036]如上所述，必須考慮摩擦構(gòu)件120的彎曲強度和各振動共振點之間的頻率間隔來確定摩擦構(gòu)件120的各尺寸。在圖5A示出的傳統(tǒng)示例的四棱柱狀中，在摩擦構(gòu)件20的設(shè)計中，尺寸tl、t2和LI的設(shè)計僅允許一定程度的自由度。但是，在圖5B示出的摩擦構(gòu)件120中，能夠設(shè)計各尺寸tl、t2、t3、t4和LI，因此與傳統(tǒng)示例中的四棱柱狀的設(shè)計自由度相比，提高了設(shè)計自由度。
[0037]振動板101的驅(qū)動力的產(chǎn)生位置僅是突起部10Ib-1和10 lb-2與摩擦接觸面120a接觸的部分，如果振動板101和摩擦構(gòu)件120在除這些部分以外的部分處彼此接觸，則產(chǎn)生驅(qū)動負載。因此，必須將加強部120b設(shè)置于區(qū)域A，以避免與振動板101接觸。
[0038]在上述構(gòu)造的情況下，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式I的振動波馬達100能夠在不降低驅(qū)動性能的情況下薄型化。盡管已經(jīng)對作為示例的線性振動波馬達進行了說明，但是本發(fā)明能夠應(yīng)用于轉(zhuǎn)動型振動波馬達。
[0039](示例性實施方式2)
[0040]圖6是根據(jù)示例性實施方式2的振動波馬達100的主要部分的截面圖。比示例性實施方式I中的摩擦構(gòu)件120更薄的示例性實施方式2中的摩擦構(gòu)件220包括兩個加強部220b-I和220b-2。加強部220b-l和220b-2設(shè)置在振動板101的平板部1la和摩擦接觸面220a之間的區(qū)域A和區(qū)域B中。換言之，加強部220b-l和220b-2設(shè)置在突起部1lb-1和101b-2的相反兩側(cè)。此處，區(qū)域A和區(qū)域B中的每個區(qū)域均是如示例性實施方式I中的空間部(死區(qū)空間)。而且，如在示例性實施方式I中的，考慮摩擦構(gòu)件220的彎曲強度和振動共振點之間的關(guān)系來確定摩擦構(gòu)件220的每個尺寸。
[0041 ]示例性實施方式2中的兩個加強部220b-l和220b-2的設(shè)置使摩擦構(gòu)件220的彎曲強度相對于示例性實施方式I增強。此外，區(qū)域A和區(qū)域B中的每個區(qū)域均是與示例性實施方式I的死區(qū)空間相似的死區(qū)空間，死區(qū)空間的使用能夠允許摩擦構(gòu)件220的尺寸tl變薄的效果。因此，振動波馬達100能夠進一步薄型化。
[0042](變型例)
[0043]在圖2中，當(dāng)振子103的左端受驅(qū)動成為驅(qū)動端的情況下，摩擦接觸面120a和平板部1la之間存在空間部(死區(qū)空間)。同樣地，當(dāng)振子103的右端受驅(qū)動的情況下，存在死區(qū)空間。圖7示出了摩擦構(gòu)件120利用驅(qū)動端的死區(qū)空間變形以使摩擦構(gòu)件120更薄(更小)的示例。附圖標記320表示變形的摩擦構(gòu)件。通過左端和右端的各驅(qū)動端部中的每一個驅(qū)動端部附近的摩擦構(gòu)件320的一部分的設(shè)置而變形的摩擦構(gòu)件320薄型化。摩擦構(gòu)件320使得振動波馬達100能夠進一步薄型化。
[0044]雖然已經(jīng)參照示例性實施方式說明了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施方式。權(quán)利要求書的范圍應(yīng)符合最寬泛的解釋，以包括所有這樣的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
【主權(quán)項】
1.一種振動波馬達，其包括: 振子，其包括壓電兀件和振動板;和 摩擦構(gòu)件，其包括與所述振子接觸的摩擦接觸面，所述振子和所述摩擦構(gòu)件使用所述振子中產(chǎn)生的振動彼此相對移動， 其特征在于，所述振動板包括供所述壓電元件固定的平板部和與所述摩擦構(gòu)件接觸的突起部，所述摩擦構(gòu)件包括在所述平板部和所述摩擦構(gòu)件之間的區(qū)域中增大所述摩擦構(gòu)件的沿著所述相對移動的方向的強度的至少一個加強部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，所述加強部至少增大所述摩擦構(gòu)件的長度方向上的強度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動波馬達，其中，所述加強部設(shè)置在所述突起部的相反兩側(cè)中的每一側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，所述加強部不與所述振子接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，考慮所述摩擦構(gòu)件的振動共振點來確定所述摩擦構(gòu)件的每個尺寸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，在所述摩擦接觸面上形成DLC涂層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，所述摩擦構(gòu)件包括樹脂材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，在所述振子進行所述相對移動的驅(qū)動端部處，所述摩擦構(gòu)件的一部分設(shè)置在所述平板部和所述摩擦接觸面之間的區(qū)域中。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，設(shè)置有多個所述突起部。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，所述振動波馬達是振動為超聲波振動的超聲波馬達。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動波馬達，其中，所述振動波馬達還包括使所述振子壓抵所述摩擦構(gòu)件的加壓部件。
【文檔編號】H02N2/06GK106059384SQ201610212944
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月7日 公開號201610212944.4, CN 106059384 A, CN 106059384A, CN 201610212944, CN-A-106059384, CN106059384 A, CN106059384A, CN201610212944, CN201610212944.4
【發(fā)明人】山崎亮
【申請人】佳能株式會社