特許ウォッチ

公開番号2025066046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2024124476
出願日2024-07-31
発明の名称振動型アクチュエータ、及びそれを有する移動体、移動体制御システムならびに真空装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02N 2/04 20060101AFI20250415BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、宇宙空間や真空装置などの真空環境において、耐摩耗性を向上させ、安定駆動が可能な振動型アクチュエータを提供することを目的とする。
【解決手段】矩形の弾性体と電気-機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、前記弾性体と接する接触体と、を備え、前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、弾性体は、平板部と、頭頂部および壁部とを備える突出部とが一体に形成されているとともに、前記頭頂部が前記壁部によって両端又は全周を支持されており、前記頭頂部に前記接触体と接するよう前記弾性体とは別の摩擦材が設けられ、前記摩擦材は球体または円柱であり、前記摩擦材が前記頭頂部に形成された斜面に対して支持されていることを特徴とする振動型アクチュエータを提供する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
矩形の弾性体と電気－機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、前記弾性体と接する接触体と、を備え、
前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体は、平板部と、頭頂部および壁部とを備える突出部と、が形成されているとともに、前記頭頂部が前記壁部によって両端又は全周を支持されており、
前記頭頂部に前記接触体と接するよう前記弾性体とは別の摩擦部材が設けられ、
前記摩擦部材は球体または円柱であり、
前記摩擦部材が前記頭頂部に形成された斜面に対して支持されていることを特徴とする振動型アクチュエータ。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記頭頂部が円板であり、前記壁部が頭頂部の外周を支持する円筒であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記摩擦部材は曲面の一部が切断された平面である摩擦面が形成され、前記摩擦面で前記接触体と接触することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項４】
矩形の弾性体と電気－機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、前記弾性体と接する接触体と、を備え、
前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体は、平板部と中空の突出部が形成されているとともに、前記突出部の頭頂部に前記接触体と接するよう前記弾性体とは別の摩擦部材が設けられており、
前記摩擦部材は球体または円柱であり、
前記摩擦部材は、非金属の無機材料を含み、
前記弾性体よりも前記摩擦部材のビッカース硬さが大きいことを特徴とする振動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記弾性体と比べて前記摩擦部材のビッカース硬さが２倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記摩擦部材よりも前記接触体のビッカース硬さが大きいことを特徴とする請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記弾性体が非磁性材料を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記非磁性材料は、アルミニウム合金、真鍮、オーステナイト系ステレンス鋼、のうちから選ばれる少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項７に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項９】
前記非金属の無機材料は、セラミック、超硬合金、ガラス、サーメットの材料群から選ばれる少なくとも一種を含む請求項４に記載の振動型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記頭頂部および前記壁部を備える突出部が一体に形成されている請求項１または４に記載の振動型アクチュエータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータ及びそれを有する移動体に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
振動型アクチュエータは低速・高推力などの特徴から、一眼レフカメラの撮影レンズにおけるオートフォーカスの駆動用アクチュエータとして実用化されており、近年は、特殊環境下で使用される機器への適用も期待されている。例えば、宇宙空間で使用される人工衛星、製造や分析などに用いられる真空装置への適用であり、これらの機器では特殊環境である真空中でアクチュエータが動作する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、矩形の弾性体の表面に２つの突出部が設けられ、突出部の先端に弾性体とは別に、摩擦部材として樹脂が含侵されたステンレス焼結体が配された構造の振動体を備えたリニアタイプの振動型アクチュエータが開示されている。上記の振動型アクチュエータは、突出部の先端に接触体を加圧接触させ、電気－機械エネルギー変換素子に所定の交流電圧を印可することで２つの面外曲げ振動モードを励起させるものである。そして励起した振動によって、突出部の先端に生じた楕円運動と摩擦力によって振動体と接触体を相対的に移動させることができる。
【０００４】
特許文献１の振動型アクチュエータは、宇宙空間や真空装置などの真空環境において、振動体と接触体との摩擦面に生じる摩擦熱の真空中への熱拡散性が著しく低いため、摩擦熱が留まってしまう。さらには、酸素と水分がほぼ存在しない真空中では上記摩擦面に保護層として機能する金属酸化被膜が形成されず、摩擦面の凝着が発生するおそれがあった。そのため、振動体の摩擦面の多量摩耗が生じ、摩擦特性が劣化することで駆動性能が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９３８２１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、宇宙空間や真空装置などの真空環境においても、十分な耐摩耗性をもち、安定駆動が可能な振動型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、
矩形の弾性体と電気－機械エネルギー変換素子を備えた振動体と、前記弾性体と接する接触体と、を備え、
前記振動体の振動により前記接触体と前記振動体とが相対的に移動する振動型アクチュエータであって、
前記弾性体は、平板部と、頭頂部および壁部とを備える突出部とが形成されるとともに、前記頭頂部が前記壁部によって両端又は全周を支持されており、
前記頭頂部に前記接触体と接するよう前記弾性体とは別の摩擦部材が設けられ、
前記摩擦部材は球体または円柱であり、
前記摩擦部材が前記頭頂部に形成された斜面に対して支持されていることを特徴とする振動型アクチュエータを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
上記発明により、宇宙空間や真空装置などの真空環境における耐摩耗性を向上させ、安定駆動が可能な振動型アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施例１に係る振動型アクチュエータの概略構成を示す斜視図である。
図１における振動型アクチュエータを分解して示す斜視図である。
図１における振動体と保持部材の構成を示す斜視図である。
図３における振動体と保持部材を分解して示す斜視図である。
図１における振動型アクチュエータの振動体に励起させる振動モードを説明するための斜視図である。
図３における振動体を示す断面図である。
図３における振動体の一部を示す断面図である。
図３における振動体の一部を分解して示す断面図である。
図３における振動体の一部を分解して示す断面図である。
実施例１に係る振動体の第１の変形例の一部を示す断面図である。
実施例１に係る振動体の第２の変形例の一部を示す断面図である。
実施例１に係る振動体の第３の変形例の一部を示す断面図である。
実施例１に係る振動体の第４の変形例を示す斜視図である。
図１３における振動体の一部を示す断面図である。
図１３における振動体の一部を示す断面図である。
振動型アクチュエータを搭載した機体を備える移動体を示す模式図である。
振動型アクチュエータを搭載した真空装置を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許