JP2001145378A - 振動型駆動装置およびこれを備えた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学円板が振動型駆動装置の応答性に追従で
きず、光学円板に振動が発生し、受光部から誤った受光
信号が出力されてしまう。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換により振動が
励起される振動体４とこの振動体に接触する接触体６と
を相対的に回転駆動する振動型駆動装置において、振動
体又は接触体の回転が伝達される軸部材１２に取り付け
られ、この軸部材の回転検出を行わせるための回転検出
板１６に、ゴム等の制振部材７を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動型駆動装置に
関するものであり、特に回転する軸部材に取り付けられ
た、回転角度等を検出するための回転検出板を備えた振
動型駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動波モータ等と称される振動型駆動装
置は、特公平１−１７３５４号公報等で開示されてお
り、振動体に発生した進行性振動波エネルギーを振動体
に加圧接触させた回転体に摩擦力によって伝え、この回
転体を回転駆動するものである。

【０００３】このような振動型駆動装置では、回転体と
ともに回転する回転軸の回転角度あるいは位置を検出す
るために、特許第０２５６７９３４号公報や特公平４−
４２６０４号公報や特公平８−７０８２号公報等に記載
されているように、回転軸に円周状にスリットやパター
ンが設けられた光学円板を取り付け、この光学円板に、
光線照射部から光線を照射して光学円板からの反射光線
または透過光線のパターンを受光部で読み取る回転検出
構成が採られることがある。

【０００４】図６および図７には、従来の振動波モータ
の構成を示している。この振動波モータにおいて、リン
グ状の弾性体１０１の一端面には、電気−機械エネルギ
ー変換素子としての圧電素子１０２が接着され、これら
により振動体１０４が構成されている。

【０００５】弾性体１０１におけるリング状の回転体１
０６との摩擦接触面側には、合成樹脂の摩擦材１０３が
接着されている。回転体１０６は、皿ばね等で構成され
る加圧用弾性部材１０８とばね受け１０９等から構成さ
れる加圧機構により摩擦材１０３に対して加圧接触して
いる。

【０００６】ばね受け１０９は、出力軸１１２に圧入さ
れ、回転体１０６の回転力を出力軸１１２に伝達する。
出力軸１１２は、軸受け１１１ａ，１１１ｂにより支持
され、軸受け１１１ａ，１１１ｂはそれぞれハウジング
１０５，１１０により保持されている。出力軸１１２に
は、出力ギヤ１１３が固着されており、出力ギヤ１１３
の回転により、この駆動波モータが搭載される装置の作
動部１１４が直接又は減速機構等を介して駆動される。

【０００７】また、出力軸１１２には、光学円板１１６
が円板連結部材１１５を介して一体回転可能に取り付け
られている。さらに、ハウジング１１０には、ベース１
１７を介して発光・受光素子１１８が取り付けられてい
る。光学円板１１６の外周部には、発光・受光素子１１
８の発光部からの光を受光部に透過させるスリット又は
透過パターンが周方向に並んで形成されている。

【０００８】出力軸１１２が回転して光学円板１１６が
回転すると、発光・受光素子１１８の発光部から発射さ
れ光学円板１１６上に投射された投射光は、光学円板１
１６上のスリット又は透過パターンを透過して受光部で
受光される。受光部は投射光を受光するごとに受光信号
を出力する。そして、受光信号を受けた不図示の検出回
路は、受光信号のパルス数をカウントして、出力軸の基
準位置からの回転角度等を検出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の振動型駆動装置の回転検出構成では、以下のよう
な欠点がある。振動型駆動装置には、停止トルク、保持
トルクが大きいとか、停止・反転に高速応答する。さら
には、駆動トルクが大きい等の特徴がある。

【００１０】このような特徴を有する振動型駆動装置に
対して、例えば、光学円板のパターンを細かくすること
で高精度に回転角度等を検出することができるが、振動
型駆動装置の応答性が高いので、これを急停止または急
反転させると、従来の回転検出構成では、光学円板が振
動型駆動装置の応答性に追従できず、光学円板に振動が
発生する。このため、急停止時に、振動型駆動装置の回
転軸は停止しているにも関わらず、光学円板が振動によ
り動くことで受光部から受光信号が出力されてしまうこ
とがある。

【００１１】一般的には、受光信号の立ち上がりを遅ら
せてノイズレベルを排除するアナログフィルターを通す
ことで、ノイズパルスを除去する手段がある。また、受
光信号をデジタルフィルターを通すことで基準パルス以
下のノイズレベルパルスを排除する等の処理を行うこと
もできる。

【００１２】しかし、振動型駆動装置の回転検出は通
常、高精度で行われるため、受光信号のパターンがきわ
めて細かい。そこで、ノイズと真のパルス周波数とが近
似した状況では、フィルターだけでの判別が難しくな
る。同様に、急反転時でも光学円板が振動することで、
本来の回転軸の位置の信号を誤認識させる受光信号が出
力されてしまうおそれがある。この結果、検出精度が悪
くなる。

【００１３】また、保持トルクが大きいので、振動型駆
動装置に外部から激しい加振力を与えても振動型駆動装
置は、高精度に停止位置を保持することができる。

【００１４】しかし、外部からの加振力で光学円板に振
動が伝わると、上記と同様に、回転軸が停止しているに
も関わらず、回転軸の位置を誤認識させる受光信号が出
力されてしまい、検出精度が悪くなる。

【００１５】さらに、外部からの加振力で光学円板に振
動が伝わると、光学円板から騒音が発生するという問題
もある。

【００１６】そこで、本発明は、高精度で回転検出がで
きるとともに、回転検出板からの騒音発生が少ない振動
型駆動装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、電気−機械エネルギー変換により振
動が励起される振動体とこの振動体に接触する接触体と
を相対的に回転駆動する振動型駆動装置において、振動
体又は接触体の回転が伝達される軸部材に取り付けら
れ、この軸部材の回転検出を行わせるための回転検出板
に、ゴム等の制振部材を取り付けている。

【００１８】これにより、振動型駆動装置の停止・反転
の際に若しくは外部からの加振により回転検出板に生ず
る振動は、制振部材により減衰ないし吸収されるため、
回転検出板の振動に起因する誤検出や騒音の発生を防止
することが可能となる。つまり、ノイズフィルター等を
用いることなく、安価に高精度の位置決め制御等が可能
な振動型駆動装置を実現することが可能となる。

【００１９】なお、回転検出板における周方向複数位置
に形成された脚部が軸部材に連結されている場合には、
最も振動が発生し易い脚部に制振部材を取り付けるのが
好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１および図２
には、本発明の第１実施形態である振動波モータ（振動
型駆動装置）を示している。弾性体１の一方の面に電気
−機械エネルギー変換素子（圧電素子）２が装着され、
他方の面には摺動材３が接着され、これにより、振動体
４が構成されている。この振動体４の摺動材３には、回
転体６が、加圧ばね８およびこの加圧ばね８の内周部に
接合された連結部材９とから構成された加圧機構の加圧
力により加圧接触している。

【００２１】出力軸１２は、ハウジング５に装着された
軸受け１１ａと、ケース１０に装着され軸受け１１ｂと
によって、回転自在に指示されている。

【００２２】回転検出機構１９は、ケース１０と接合さ
れたベース１７に固定された発光・受光素子１８と、外
周部がこの発光・受光素子１８の発光部と受光部との間
を通る光学円板（回転検出板）１６とから構成されてい
る。光学円板１６は、円板連結部材１５に接合されて、
この円板連結部材１５は、出力軸１２に一体回転可能に
結合している。

【００２３】光学円板１６の外周部には、発光・受光素
子１８の発光部からの光を受光部に透過させるスリット
又は透過パターンが周方向に並んで形成されている。

【００２４】そして、図３（ａ）にも示すように、この
光学円板１６の上面における外周部と、円板連結部材１
５に接合された内周部との間には、リング状の制振部材
７が固着されている。

【００２５】制振部材７としては、ブチルゴム・クロロ
プレーンゴム等のゴムが用いられている。

【００２６】また、出力軸１２には、出力ギヤ１３が固
着されており、出力ギヤ１３の回転により、この駆動波
モータが搭載される装置の作動部１４が直接又は減速機
構等を介して駆動される。

【００２７】このような構成のエンコーダ付き振動波モ
ータの圧電素子２に交番信号として交流電圧を印加する
と、この圧電素子２の伸縮によって弾性体１に進行性振
動が励起され、回転軸１２が回転する。この弾性体１の
振動エネルギーが摺動材３を介して回転体６に摩擦によ
り伝達され、回転体６が回転駆動される。

【００２８】回転体６の回転は、加圧ばね８および連結
部材９を介して出力軸１２に伝達され、出力軸１２が回
転する。出力軸１２が回転すると、出力軸１２に円板連
結部材１５を介して連結された光学円板１６が回転す
る。発光・受光素子１８の発光部から発射され光学円板
１６上に投射された投射光は、回転する光学円板１６上
のスリット又は透過パターンを透過して受光部で受光さ
れる。受光部は投射光を受光するごとに受光信号を出力
する。そして、受光信号を受けた不図示の検出回路は、
受光信号のパルス数をカウントして、出力軸の基準位置
からの回転角度等を検出する。

【００２９】ここで、振動波モータが停止したときや回
転方向が反転したとき、さらには、外部から加振力が加
わる等、光学円板１６に振動が生ずる状況となった場合
でも、制振材７が固着されている光学円板１６には、制
振材７の振動吸収ないし振動減衰作用によりほとんど振
動が発生しない。このため、従来のように、発光・受光
素子１８から光学円板１６の振動に起因する、出力軸１
２の回転角度等を誤認識させるような受光信号は出力さ
れない。したがって、本実施形態によれば、高精度の回
転検出を行うことができる。また、光学円板１６が振動
することにより発生していた騒音も抑えることができ
る。

【００３０】（第２実施形態）上記第１実施形態では、
制振材７を、光学円板１６の上面にのみ固着したが、図
３（ｂ）に示すように、上下両面に固着するようにして
もよい。この場合、上下の制振材７，７の径を円一径と
してもよいし、互いに異なる径としてもよい。

【００３１】（第３実施形態）また、上記第１実施形態
では、外周部および内周部がいずれも周方向に連続した
円板状の光学円板１６を用いた場合について説明した
が、図４に示すように、光学円板１６′の内周部を周方
向複数位置に設けた脚部１６ａのみで形成してもよい。
この場合、振動が集中する脚部１６ａの上面又は上下両
面に制振材７を固着することで、第１および第２実施形
態と同様の効果が得られる。

【００３２】なお、本実施形態においても、脚部１６ａ
の上下両面に制振材を固着する場合には、上下の制振材
の位置を径方向同一としたり、互いにずらしたりしても
よい。

【００３３】（第４実施形態）また、光学円板１６とし
ては、第１実施形態のような円板状のものではなく、図
５に示すように扇状の光学板１６″を用いてもよい。

【００３４】この場合も、光学板１６″の上面又は上下
両面に制振材７を固着することで、第１実施形態と同様
の効果が得られる。

【００３５】（第５実施形態）また、制振材７の材質は
ゴムに限られるものではなく、フェルト・紙・発泡プラ
スチック・ゲル・粘着材等も用いることができる。

【００３６】なお、上記各実施形態では、光学円板１６
（１６′，１６″）にスリット又は透過パターンを形成
し、これらを透過した光を受光して受光信号を出力する
場合について説明したが、本発明は、光学円板に反射パ
ターンを形成して、この反射パターンで反射した光を受
光して受光信号を出力する場合にも適用できる。

【００３７】また、上記各実施形態では、光学的に出力
軸１２の回転検出を行う場合について説明したが、本発
明は、光学的方法以外の方法で出力軸の回転検出を行う
場合にも適用できる。

【００３８】さらに、上記各実施形態では、いわゆる円
環型の振動型駆動装置について説明したが、本発明は、
円環型以外（例えば、いわゆる棒型）の振動型駆動装置
にも適用できる。

【００３９】また、上記各実施形態では、光学円板１６
（１６′，１６″）を出力軸１２に取り付けた場合につ
いて説明したが、本発明は、出力軸からギヤ列等を介し
て回転が伝達されて回軸する軸部材に回転検出板を取り
付けた場合（すなわち、この軸部材も振動型駆動装置の
一部である）にも適用できる。

【００４０】さらに、上記各実施形態では、固定された
振動体４に対して回転体６が回転する構成の振動波モー
タについて説明したが、本発明は、固定された接触体に
対して振動体が回転する構成の振動型駆動装置にも適用
することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動体又は接触体の回転が伝達される軸部材に取り付け
られた回転検出板に、ゴム等の制振部材を取り付けてい
るので、振動型駆動装置の停止・反転の際に若しくは外
部からの加振により回転検出板に生ずる振動を制振部材
により減衰ないし吸収させることができる。したがっ
て、回転検出板の振動に起因する誤検出や騒音の発生を
防止することができる。つまり、ノイズフィルター等を
用いることなく、安価に高精度の位置決め制御等が可能
な振動型駆動装置を実現することができる。

【００４２】なお、回転検出板における周方向複数位置
に形成された脚部が軸部材に連結されている場合に、最
も振動が発生し易い脚部に制振部材を取り付けることに
より、効果的に回転検出板の振動を抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるエンコーダ付き振
動波モータの断面図。

【図２】上記振動波モータの平面図。

【図３】上記振動波モータに設けられた光学円板の断面
図。

【図４】本発明の第２実施形態であるエンコーダ付き振
動波モータの平面図。

【図５】本発明の第３実施形態であるエンコーダ付き振
動波モータの平面図。

【図６】従来のエンコーダ付き振動波モータの平面図。

【図７】従来のエンコーダ付き振動波モータの断面図

【符号の説明】

１ 弾性体 ２ 圧電素子（電気−機械エネルギー変換素子） ３ 摺動材 ４ 振動体 ５ ハウジング ６ 回転体 ７ 制振材 ８ 加圧ばね ９ ばね受 １０ ケース １１ａ 軸受け １１ｂ 軸受け １２ 出力軸 １３ 出力ギヤ １５ 円板連結部材 １６，１６′，１６″ 光学円板 １７ ベース １８ 発光・受光素子 １９ 回転検出部

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正晴 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳 栄一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 橋爪 博和 東京都目黒区中根２−４−19 キヤノン精 機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H680 AA18 BB17 DD02 DD23 DD53 DD55 DD65 DD75 DD87 EE03 EE07 EE23 FF08 GG11 GG19

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−機械エネルギー変換により振動が
   励起される振動体とこの振動体に接触する接触体とを相
   対的に回転駆動する振動型駆動装置において、 前記振動体又は前記接触体の回転が伝達される軸部材に
   取り付けられ、この軸部材の回転検出を行わせるための
   回転検出板を有しており、 この回転検出板に制振部材を取り付けたことを特徴とす
   る振動型駆動装置。
2. 【請求項２】 前記回転検出板が、光学的な回転検出を
   行わせるためのものであることを特徴とする請求項１に
   記載の振動型駆動装置。
3. 【請求項３】 前記制振部材がゴムであることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の振動型駆動装置。
4. 【請求項４】 前記回転検出板における周方向複数位置
   に脚部が形成され、これら脚部が前記軸部材に連結され
   ており、 前記脚部に前記制振部材を取り付けたことを特徴とする
   請求項１から３のいずれかに記載の振動型駆動装置。
5. 【請求項５】 前記回転検出板の内周部が前記軸部材に
   連結されており、 前記制振部材が、前記回転検出板における被検出部より
   も内径側に取り付けられていることを特徴とする請求項
   １から４のいずれかに記載の振動型駆動装置。
6. 【請求項６】 前記制振部材が、前記回転検出板の片面
   に取り付けられていることを特徴とする請求項１から５
   のいずれかに記載の振動型駆動装置。
7. 【請求項７】 前記制振部材が、前記回転検出板の両面
   に取り付けられていることを特徴とする請求項１から５
   のいずれかに記載の振動型駆動装置。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の振動
   型駆動装置を駆動源として備えていることを特徴とする
   装置。