JP2000270572A

JP2000270572A - 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器

Info

Publication number: JP2000270572A
Application number: JP11072219A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamanaka; 崇史山中; Makoto Suzuki; 鈴木　　誠
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】組立ておよび検査時の取り扱いに優れ、生産
性の高い超音波モータを得ること。【解決手段】軸の底部に突起３３を設けることで、組
立ておよび検査時の取り扱いを容易にする。さらに、そ
の突起３３を回転案内と同軸とすることで、突起に位置
出し時の案内ピンの役目を持たせることができる。よっ
て、振動体３と軸２と支持板１からなるステータ体を組
み上げる際および超音波モータが組み上がった際の位置
出し精度を高めることを可能とし、性能が安定した生産
性の高い超音波モータが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波振動によ
り移動体を駆動する超音波モータ及び超音波モータを用
いた電子機器の支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図９に示すように、圧電素子４を
接合した振動体３を支持板１に軸２を介して固定する超
音波モータが知られている。例えば特開平８−２５１９
５２号公報にこのような構造の超音波モータが開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術では、支持板１の振動体３と反対側の面に
は、把持するための部分が存在しない。そのため、従来
の技術では超音波モータを機器に組み込む際、振動体３
を把持していた。しかし、振動体３は振動を励振させる
ための圧電素子４が貼り付けられた超音波モータのキー
パーツであり、振動体３に不均一な圧力や過度の圧力を
与えてしまうと破損し機能を果たさなくなる。

【０００４】さらに、振動体３に生じる振動エネルギを
運動エネルギに効率よく変換するために、振動体３には
精密な形状および表面加工が施されているが、振動体３
を把持することで形状および表面加工が変化し、エネル
ギの変換効率が落ち、モータの能力をを十分に引き出せ
ないという問題があった。また、振動体３を把持しない
場合でも、例えば支持板に把持するための部品を新たに
設ける必要がある。支持板１は、超音波モータを機器に
搭載する際、直接機器と接するため、支持板１に設計上
の制約を与えることは、すなわち超音波モータの機器へ
の応用に制限を与えてしまうことになり、取り扱いの面
で問題が生じていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、以上の課題を解決
する本発明は、軸２の支持板１側に固定される側の端面
に少なくとも１つの軸突起３３を設けたことを特徴とす
る。これによれば、振動体３を把持することなく超音波
モータの把持を可能とし、また、支持板１の設計に支障
も与えることなしに目的を達することが出来る。さら
に、軸２の端面に把持するための軸突起３３を設けたこ
とから、突起の加工は振動体３および支持板１を固定す
るために軸２を加工する時に同時に行うことが可能であ
り、生産性を低下させること無く効率的に軸突起３３を
新たに形成することが可能である。また、例えば振動体
３が円盤形状であり、その円盤形状の中心を軸２が支持
している場合において、脱着を支持部で行うことは、超
音波モータの重心近くを把持することとなり、超音波モ
ータを安定して把持することを実現する。

【０００６】また、本発明は最初の構成で、前記軸突起
３３の中心線のうち少なくとも１つの中心線が前記軸２
の中心線と同一であることを特徴とする。これによれ
ば、軸突起３３と軸２の中心を同一とすることで、軸突
起３３により超音波モータの位置決めができ、生産性を
向上させることができる。例えば軸２が移動体５との回
転自在を兼ね、例えば旋盤により軸２に回転自在、振動
体３の支持部、支持板１の支持部および軸突起３３を一
連の作業で加工した場合、移動体５の回転中心、振動体
３の固定部および支持板１を固定する面の中心位置およ
び軸突起３３の中心が同一直線上に実現できる。すなわ
ち、移動体５の回転案内と同軸の突起が備わることで、
その突起を案内ピンとして用いることが可能となり、振
動体３と軸２と支持板１からなるステータ体を組み上げ
る際の位置出しに非常に優れた効果が得られる。

【０００７】以上のような効果により、正確に位置決め
することを可能とし、性能バラツキの少ない超音波モー
タを実現できる。また、本発明は最初の構成で、前記軸
突起３３は前記軸２の長手方向にわたり断面形状が異な
る部位が存在することを特徴とする。これによれば、例
えば、軸突起３３が存在する軸２の端部と軸２が支持板
１に固定されている部分との間に軸径が細い個所を設
け、前記軸２の細い個所を把持することで、超音波モー
タを把持２する際に落下を防止することができる。

【０００８】また、本発明は前述の構成で、前記軸は前
記支持板１を貫通かつ軸段部2aを有し、前記軸段部2aは
軸２の長手方向に見て前記支持板１と前記突起３３との
間にあり、前記軸段部2aと前記振動体の段部3aにより、
前記支持板１を挟持することを特徴とする。これによれ
ば、軸の段部2aと振動体の段部3aで支持板１を挟みこむ
構造となり、例えば支持板１の厚みが薄く、軸２と支持
板１との貫合部のみでは支持力が望めない場合でも強固
に固定することができ、従来では困難であった薄い支持
板１に超音波モータを構成すことができる。さらに、前
記軸２は段部を有することで、支持板１に軸２を打ち込
む際の度当たりとなり、軸２の打ち込み長さの管理を容
易にする。さらに、前記軸段部2aの少なくとも１つの面
が前記支持板１に接することで、支持板１に軸２を打ち
込む際の度当たりとなり、軸２の打ち込み長さの管理を
容易にする効果を有する。さらに、段部2aが支持板１と
接触することで、軸２が振れた場合の支えの機能を有
し、支持板１と軸２との固定が強化できる。さらに、前
記振動体３の前記支持板１に対向する面に段部を設けた
ことで、振動体３を軸２に固定するための貫合長さを長
くとれ、振動体と支持板の固定を強化することができ
る。さらに、軸２を固定するために設けた支持板１の穴
の形状は、軸２の断面形状と異なってもよいし、軸２を
固定するために設けた穴に、軸２の段部を逃がすための
座を設けてもよい。

【０００９】また、本発明は前述の構成で、前記支持板
の少なくとも１つの面に導通パターンを有するフレキシ
ブル基板を固定し、前記フレキシブル基板の導通パター
ンの一部が前記圧電素子に設けた電極に接合されている
ことを特徴とする。これによれば、脱着および位置決め
の機能を軸突起３３が有するために支持板１の設計自由
度が増し、例えば、振動体３に接合された圧電素子５の
電極8a,8b,8cに信号を供給するための導通パターンを支
持板１に固定することが可能となり、配線の手間を簡略
することができる。さらに、前記圧電素子５に設けた電
極8a,8b,8cと前記フレキシブル基板の導通パターンの一
部が接合されているため、電気的な構造も実現できる。

【００１０】また、本発明の電子機器は、上記超音波モ
ータを内蔵し、圧電素子５が機器内部に設けた電源から
電力供給を受けると共に制御部により圧電素子５の駆動
制御を行うようにしたものである。電子機器としては電
子時計、計測器、カメラ、プリンタ、各種ディスク等の
超音波モータの適用可能な電子機器を全て含むこととす
る。

【００１１】以上のような構成の本発明によれば、超音
波モータを駆動源とした超音波モータ付き電子機器が実
現される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８を参照して本発
明に係るの実施の形態を詳細に説明する。［実施の形態１］図１は本発明の超音波モータの実施の
形態１を表すブロック線図であり、図２はその具体的な
構造図である。

【００１３】図１に示すように、本発明に係る超音波モ
ータは、支持板１を有しており、支持板１に立設された
軸２には、振動体３および移動体５が設けられている。
振動体３は振動体凸部3aを有し、両面に電極パターン8
a,8b,8cを施した圧電素子４が接合されている。支持板
１には、軸２を立設するための穴を有し、加圧バネ７が
支持部材を介して固定されている。軸２には、軸突起３
３と軸段部2aが設けられている。軸２が軸段部2aが支持
板と接するまで支持板１の穴を貫通し、軸２が貫通した
部分に振動体３を固定する。振動体凸部3aと軸段部2aに
より、支持板１を保持することで、支持板１上に振動体
３を固定している。移動体５は軸２を中心に回転運動が
可能な構造であり、出力取り出し用歯車６が接合され、
加圧バネ７により振動体３に所定の圧力で押しつけられ
た状態である。出力取り出し用歯車６が外部出力伝達手
段１３に移動体５の変位を伝えることで、超音波モータ
の出力を取り出すことができる。

【００１４】これによれば、軸２の底部に設けた軸突起
３３を把持することで、支持板１上に組み上げた超音波
モータを容易に移動させることが実現でき、生産性を向
上させることが出来る。また、軸突起３３の中心線は軸
２の中心と同一とすることで、超音波モータの回転中心
を軸突起３３の位置で読み取ることが出来る。そのため
超音波モータを機器に搭載る際の位置決めを容易にする
ことが可能である。

【００１５】以上により、本実施の形態によれば、軸２
の底部に設けた軸突起３３を把持することで超音波モー
タの脱着を容易にし、また、軸突起により位置決めを可
能とすることで、機器へ組み込む際の位置出しや、支持
板１上に超音波モータを組み上げる際の寸法精度を向上
させることが可能とし、性能の安定した、使い勝手の良
い超音波モータを実現できる。

【００１６】［実施の形態２］図３は本発明の超音波モ
ータの実施の形態２を表す具体的な構造図である。本実
施の形態は、基本的には実施の形態１と同様であるが、
支持板１が振動体３と接する面に支持板凸部1aを設けた
こと、振動体３が円環状をなすことを特徴とする。

【００１７】本発明による、軸２の底部に設けた軸突起
３３を把持することで、支持板１上に組み上げた超音波
モータを搬送することを容易にさせることができる。ま
た、生産性を向上させることが出来る効果は、振動体３
の形状が異なる場合においても有効であることを示す。
また、図4aに示すように、軸突起３３の側面の少なくと
も一部には、１度以上の角度をつけたテーパーを設ける
ことができる。、テーパーを設けることでテーパー部分
が脱着の際の案内となり、軸２を把持する治具４０と軸
２の位置関係のずれを吸収することができ、量産時にお
ける自動搬入装置への応用が容易になる。さらに、図4b
に示すように、軸突起３３の一部に支持板１と平行に軸
溝３５を設け把持することで、例えば図4cに示す脱着治
具を用いることで磁力や空気の負圧など動力を用いずに
把持することが可能であり、モータの向きを変えること
を容易にする。また、軸２の底部に設けた軸突起３３の
材質は鉄や金属および強磁性材料製としてもよく、この
場合、電磁力により固定することも可能となり脱着機構
を簡易化することもできる。

【００１８】また、超音波モータを搬送し、搭載する電
子機器の定位置に固定するためには、水平方向に向きを
変える必要があるが、軸２の底部に設けた軸突起３３の
少なくとも一部の水平断面形状を多角形にしたり、突起
やスプライン状に溝を設けたり、ローレット加工を致し
た場合、超音波モータを把持しつつ、超音波モータの角
度を滑ることなく確実に変えることができる。

【００１９】また、図5aに示すように、軸突起３３は複
数設けてもよいし、図5bに示すように、支持板１に軸２
が固定する付近に座３７を設けることで、軸段部2aと支
持板１の面を同一にし、支持板１の面上には軸突起３３
のみを出すこともできる。これによれば、軸突起３３に
よる脱着を容易とる効果を得たまま、機器の薄型化を実
現することが可能である。

【００２０】［実施の形態３］図６は本発明の超音波モ
ータの実施の形態３を表す具体的な構造図である。本実
施の形態は、基本的には実施の形態１と同様であるが、
支持板１の振動体３と対向する面に導通パターンを設け
たフレキシブル基板３６を固定したことを特徴とする。

【００２１】これによれば、支持板１上に超音波モータ
を組み上げる際に、電気的な導通も同時に構築すること
が可能である。さらに、導通パターンを設けたフレキシ
ブル基板３６を支持板１に固定することで、例えば導通
パターンに引っ張り力が生じたために起こる電気的な断
線による不良から守ることができ、超音波モータの耐久
性を向上させることができる。

【００２２】また、導通パターンを設けたフレキシブル
基板３６を、振動体３と支持板１に挟み込むことによ
り、振動体３の固定支持と電気的な導通を同時に行うこ
とができ、性能の安定した超音波モータを効率よく生産
することが可能である。特に構造の小型化を目指した場
合、電極8a,8b,8cへの導通の取り方に困難が生じるが、
支持部に導通構造をもたせることによりこれらの問題を
解決することができる。

【００２３】［実施の形態４］図７は本発明の超音波モ
ータの実施の形態３を表す具体的な構造図である。本実
施の形態は、基本的には実施の形態１と同様であるが、
支持板１の裏側に導通パターンを設けたフレキシブル基
板３６を設けたことを特徴とする。軸２の底部に軸突起
３３を設けたことにより、支持板１に超音波モータを把
持するためのつまみを別途用意する必要が無い。そのた
め、支持板１の裏側にフレキシブル基板３６を張付ける
ための場所を自由に確保することができる。そこで、圧
電素子４に設けた電極8a,8b,8cへ信号を印可するための
導通パターンをこのフレキシブル基板３６上に構成し、
導通パターンの一部を支持板１の窓部を通過させて圧電
素子４上の電極8a,8b,8cに密着させることにより、電気
的な導通構造を構築することができる。

【００２４】［実施の形態５］図８は本発明の超音波モ
ータの実施の形態５を表す具体的な構造図である。本実
施の形態は、本発明の超音波モータをアナログ式電子時
計の動力源として用いたことを特徴とする。先の実施の
形態に示した、軸２の底部に軸突起３３を設け、この軸
２に支持板１および振動体３を組み上げる。支持板１に
は振動体３と接する側に支持板凸部1aを有し、振動体３
と軸段部2aで挟み込み固定する。振動体３には、表裏に
電極8a,8b,8cが設けられた圧電素子４が接合されてい
る。さらに、移動体５は軸２により回転案内されてお
り、支持板１に固定された加圧ばね７により、移動体５
が振動体３に圧接されている。移動体５には出力手段と
しての歯車６が設けられ、この歯車が４番車２３を回転
させ、さらに３番車２４、分車２５、図示しない日の裏
車、そして筒車２６を一定の速度にて回転させる。圧電
素子４に与える交番電圧の周期と上記各歯車の歯数を所
定の値に定めれば、筒車２６に取り付けた時針により時
を、分車２５に取り付けた分針により分を、４番車２３
に取り付けた秒針により秒を表示することができ、時刻
情報を表示することが可能である。

【００２５】本発明による軸の端面に軸突起３３を有す
る超音波モータを用いることで、電子機器への搭載を容
易にし、また搭載する際の寸法精度が向上する。そのた
め、超音波モータによる電子機器の性能バラツキも押さ
えることができ、電子機器の生産性向上および性能の安
定化を実現できる。

【００２６】

【発明の効果】以上により、本発明に係る超音波モータ
によれば、軸２の支持板１側に固定される側の端面に軸
突起３３を設けたことで、振動体３を把持することなく
超音波モータの脱着ができ、また、支持板１の設計に支
障も与えることがない超音波モータを実現できる。

【００２７】また、本発明に係る超音波モータによれ
ば、軸突起３３により超音波モータの位置決めが出来、
生産性を向上させることができ、正確に位置決めするこ
とを容易にすることができる。また、本発明に係る超音
波モータによれば、把持する際の落下を防止することが
できる。

【００２８】また、本発明に係る超音波モータによれ
ば、軸段部2aと振動体の段部3aで支持板１を挟みこむ構
造となり、振動体３を支持板１に強固に固定することが
でき、従来では困難であった薄い支持板１に超音波モー
タを構成すことができる。また、本発明に係る超音波モ
ータによれば、脱着および位置決めの機能を突起が有す
るために支持板１の設計自由度が増し、振動体３に接合
された圧電素子４に信号を供給するための導通パターン
を支持板１に固定することが可能となり、配線の手間を
簡略し、電気的な導通も実現できる。

【００２９】また、本発明に係る超音波モータによれ
ば、超音波モータを駆動源とした超音波モータ付き電子
機器が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波モータの実施の形態１を示すブ
ロック線図である。

【図２】本発明の超音波モータの実施の形態１を示す具
体的な構造図である。

【図３】本発明の超音波モータの実施の形態２を示す具
体的な構造図である。

【図４】図３の軸突起の形状例を示す図である。

【図５】図３の軸突起の他の形状例を示す図である。

【図６】本発明の超音波モータの実施の形態３を示す具
体的な構造図である。

【図７】本発明の超音波モータの実施の形態４を示す具
体的な構造図である。

【図８】本発明の超音波モータの実施の形態５を示す具
体的な構造図である。

【図９】従来技術に係わる超音波モータを示す構造図で
ある。

【符号の説明】１支持板１ａ支持板段部２軸２ａ軸段部３振動体３ａ振動体段部４圧電素子５移動体６出力取り出し用歯車７加圧ばね８ａ，８ｂ，８ｃ電極９支持機構１３外部出力伝達手段２２止めねじ２３４番車２４３番車２５分車２６筒車３０ピン３１振動体本体３２支持板本体３３軸突起３４軸段部３５軸溝３６導通パターンを設けたフレキシブル基板３７座４０治具

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子と、前記圧電素子を接合した振動体と、前記振動体を固定する軸と、前記振動体に圧接し駆動力を得る移動体と、前記軸を固定する支持板を有する超音波モータにおい
て、前記軸の支持板側に固定される側の端面に少なくとも１
つの突起を設けたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】前記突起の中心線のうち少なくとも１つ
の中心線が前記軸の中心線と同一であることを特徴とす
る請求項１記載の超音波モータ。
【請求項３】前記突起は前記軸の長手方向にわたり断
面形状が異なる部位が存在することを特徴とする請求項
１記載の超音波モータ。
【請求項４】前記軸は前記支持板を貫通かつ段部を有
し、前記軸の段部は軸の長手方向に見て前記支持板と前
記突起との間にあり、前記軸の段部と前記振動体の段部
により、前記支持板を挟持することを特徴とする請求項
１ないし請求項３のいずれか１つに記載の超音波モー
タ。
【請求項５】前記支持板の少なくとも１つの面に導通
パターンを有するフレキシブル基板を固定し、前記フレ
キシブル基板の導通パターンの一部が前記圧電素子に設
けた電極に接合されていることを特徴とする請求項１な
いし請求項４のいずれか１つに記載の超音波モータ。
【請求項６】請求項１から請求項５記載の超音波モー
タと、前記移動体に設けた出力手段からの出力トルクを
伝達するための出力伝達手段とを有することを特徴とす
る超音波モータ付き電子機器。