JP2001008475A - 振動波駆動装置 - Google Patents
振動波駆動装置Info
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- JP2001008475A JP2001008475A JP11170799A JP17079999A JP2001008475A JP 2001008475 A JP2001008475 A JP 2001008475A JP 11170799 A JP11170799 A JP 11170799A JP 17079999 A JP17079999 A JP 17079999A JP 2001008475 A JP2001008475 A JP 2001008475A
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Abstract
も、弾性体の変形を防止し、接触体との良好な接触が得
られる振動波駆動装置を提供する。 【解決手段】弾性体1の両面に圧電素子2aと2bを接
着して得られた振動体を薄板により形成し、弾性体本体
に振動の中立面に対して軸方向両側に突出する駆動部と
しての突出部1a,1bを一体に形成した。
Description
に振動体としてのステータの構造に関するものである。
ータは、金属部材で構成された弾性体に例えば電気−機
械エネルギー変換素子としての圧電素子を接着して構成
された振動体と、前記振動体の駆動部に加圧手段を介し
て加圧接触する接触体とを有し、前記弾性体に前記圧電
素子により形成される駆動振動により、前記振動体と前
記接触体とを相対移動させるようにしたもので、前記弾
性体を製造する方法としてプレス加工により形成するこ
とが、例えば特開平8-298792号公報等に開示されてい
る。
プレス加工により形成する方法にあっては、プレス加工
により得られた弾性体が薄板で形成されるため、柔らか
く、片面側から接触体としてのロータが加圧された場
合、弾性体が変形するため、加圧ムラ等によりロータと
弾性体との均一な接触を妨げ、モータ性能を悪化させて
いた。
積層して接合する例が特開平8-214569号公報等に開示さ
れているが、部品数の増大と接合の手間でコストが増大
してしまう。
が可能な薄板の弾性体であっても、弾性体の変形を防止
し、接触体との良好な接触が得られる振動波駆動装置を
提供しようとするものである。
を実現する振動波駆動装置の第1の構成は、弾性体に電
気−機械エネルギー変換素子が設けられ、該電気−機械
エネルギー変換素子に交番信号を印加することにより該
弾性体の駆動部に駆動振動を形成する振動体と、前記弾
性体の駆動部と加圧接触する接触体と、を有し、前記振
動体と前記接触体とを相対移動させる振動波駆動装置に
おいて、前記弾性体は薄板により形成され、弾性体本体
に振動の中立面に対して軸方向両側に突出する駆動部と
しての突出部を一体に形成したものである。
駆動装置の第2の構成は、上記第1の構成で、前記弾性
体は円板状に形成された弾性体本体に前記突出部を形成
すると共に、周方向に沿って複数形成し、前記複数の突
出部の突出方向を交互に設けたものである。
駆動装置の第3の構成は、上記第1または第2の構成
で、前記突出部は、先端部を自由端とするように、前記
弾性体本体の端まで切り込まれいるものである。
駆動装置の第4の構成は、上記第1または第2の構成
で、前記突出部は、先端部を自由端とするように、前記
弾性体本体の端部を残して切り込まれているものであ
る。
駆動装置の第5の構成は、上記第1または第2の構成
で、前記突出部は台形状に形成され、両端が前記弾性体
本体に連接されているものである。
駆動装置の第6の構成は、上記第1または第2の構成
で、前記突出部は略半球体形状に形成されているもので
ある。
駆動装置の第7の構成は、上記第6の構成で、前記略半
球形状の突出部を周方向に沿って千鳥状に設けたもので
ある。
駆動装置の第8の構成は、上記いずれかの構成で、前記
振動体は、前記弾性体本体の両面に前記電気−機械エネ
ルギー変換素子を設けたものである。
駆動装置の第1の構成は、上記第1ないし第7の構成の
いずれかにおいて、前記振動体は、前記弾性体本体の片
面側に前記電気−機械エネルギー変換素子を設けたもの
である。
駆動装置の第10の構成は、上記第9の構成で、前記弾
性体に形成される軸方向両側に突出する突出部は、振動
の中立面に対する軸方向の長さが異なるものである。
駆動装置の第11の構成は、上記第9または第10の構
成で、前記弾性体に形成される軸方向両側に突出する突
出部は、動的応答性の向上のために先端ほど薄くしたも
のである。
駆動装置の第12の構成は、上記第9の構成で、前記弾
性体に形成される軸方向両側に突出する突出部は、径方
向の長さが異なるものである。
駆動装置の第13の構成は、上記いずれかの構成で、前
記弾性体はプレス加工により形成されているものであ
る。
駆動装置の第14の構成は、上記いずれかの構成におい
て、前記振動体を軸方向に複数配列し、少なくとも対向
する突出部の間に前記接触体を配置したものである。
明の実施の形態を示す。
(b)は同図(a)のA−A’矢視図である。
板形状に形成された振動体の軸心部に、前記振動体を支
持する支持軸(不図示)を設け、前記振動体の両面側に
ロータを配置した形式のものである。
は、金属の薄板をプレス加工により円板形状に成形され
るもので、外周部分には放射方向に沿って延びる折り曲
げにより軸方向に突出した突出部1a,1bが周方向に
複数形成されており、突出部1aと突出部1bとは面
(軸方向と直交する平面)対称に交互に形成され、プレ
ス加工の際にそれぞれ軸方向に向かって突出するように
切り起こされるようにして形成される。なお、突出部1
aと1bとはそれぞれ等ピッチに形成しても良く、また
鳴きの発生防止の点より、動剛性不均一部を設ける等の
ために、部分的にピッチあるいはサイズ等を変えるよう
にしてもよい。
ており、それぞれの先端部1cと1dは軸方向と直交す
る平面と略平行な面となるように折り曲げられている。
なお、この先端部1cと1dとは、ある程度の角度を有
して傾斜するようにしてもよく、この場合は(不図示)
のロータとの加圧接触の際に、突出部1a,1bの撓み
により該ロータとの接触面に対して平行となり均一な加
圧接触が得られ、例えばロータあるいは該先端部1cと
1dの表面に設けられた摩擦摺動材の異常摩耗等を防止
することができる。
図示)が貫通する中心孔1fが形成され、この中心孔1
fの周囲にビス孔1eが形成されている。前記支持軸に
は不図示の取り付け部材が取り付けられていて、この取
り付け部材にビス孔1eを通してビス止めされ、振動体
が前記支持軸に支持されるようになっている。
ビス孔1eとの間の平板部の両面には、円板状の電気−
機械エネルギー変換素子としての圧電素子板2aと2b
がそれぞれ接着剤により接着されている。
なる複数の分極領域を有していて、弾性体1との接着面
側をそれぞれ全面電極とし、反対面側には各分極領域毎
に電極膜が形成されている。圧電素子2aと2bにおけ
る分極領域は、駆動波(進行波)の波長をλとすると、
λ/2の間隔で極性が異なるようにしたものが2群設け
られていて、前記各群間の空間的位相をλ/4としたも
ので、前記各群の間に設けられた分極領域を振動検出用
として使用している。そして、前記圧電素子2aと2b
の電極膜には不図示のフレキシブルプリント板が取り付
けられ、不図示の駆動回路からの交番信号としての駆動
信号が前記フレキシブルプリント板を介して圧電素子に
印加され、また振動検出信号が前記駆動回路に出力され
る。
bの上記各2群の分極領域に印加されると、弾性体1に
は位相の異なる2つの定在波が励起され、その合成で進
行波が形成される。この進行波は突出部1a及び1bに
形成され、両突出部1aと1bに形成される進行波の進
行方向は同方向であり、突出部1a及び1bの先端部1
c及び1dにそれぞれ加圧接触する各ロータを同じ方向
に回転させることができる。
着される平面部の板厚に対し、それよりも内周側の部分
の板厚を薄くし、弾性体1に励起された振動が支持軸等
の外部に伝搬されるのを防止している。
タと接触する外周部分を軸方向に沿って突出する複数の
折り曲げ部としているので、薄板で形成された円板の外
周面を単に駆動面とする従来の場合に比べて剛性が高ま
り、ロータとの接触安定性が良好となる。
突出部は軸方向に突出した形状に形成されているので、
弾性体に形成される屈曲振動に伴う周方向の変位が拡大
される。
タとの接触が行われる突出部1a,1bの先端部1c及
び1dを配置することが可能である。
2bとは、λ/4の位相ずれを有した2群の分極処理領
域を有するものとして説明しているが、両方の圧電素子
2a,2b共にλ/2の間隔で極性異なる分極領域を形
成したものとし、一方の圧電素子2aに対して他方の圧
電素子2bを位置的に例えばλ/4の位相差を有して配
置するようにしたものであっても良い。
の実施の形態を示す。
(b)が同図(a)のB−B’矢視図である。
形態における弾性体の突出部の形状のみが異なるもの
で、弾性体1の最外周からやや内周側の部分1gを部分
的に切断・折り曲げ加工を行い、突出部1a,1bを形
成している。
がっているため、図1の第1の実施の形態に比して弾性
体の強度を高くすることができる。
合、弾性体1の径方向中央部付近に存在する振動の腹位
置と接触部をなす先端部1cと1dを略一致させること
ができ、モータ出力を増大することができる。
の実施の形態を示す。
態と弾性体1に形成される突出部の形状のみが異なるも
ので、上記した図2に示す第2の実施の形態における弾
性体1は、弾性体1の最外周からやや内側の部分1gを
切断しているが、本実施の形態では、このような部分で
の切断は行わず、放射方向の内周側及び外周側の端部は
共に弾性体1を構成する板部材に繋いだ状態とし、その
間の部分を軸方向突出させて突出部1cと1dを形成す
るようにしている。
第2の実施の形態に比べて突出部1c,1dの剛性を高
くすることが可能である。この結果突出量を大きくし
て、振動変位の周方向成分を増やすこと、すなわちモー
タ回転数を増加させることができる。
の実施の形態を示す。
形態と弾性体1に形成される突出部の形状のみが異なる
もので、本実施の形態では、弾性体1の外周部にエンボ
ス状に突出部1aと1bを両面同一円周上の位置に突出
方向が軸方向において交互になるように突出させてい
る。
の実施の形態を示す。
形態と弾性体1に形成される突出部が異なるだけで、上
記した第4の実施の形態では、弾性体1の最外周に両面
同一円周上の一列にエンボス状の突出部1a,1bを交
互に形成しているが、本実施の形態では、最外周の両面
同一円周上の一列に突出方向を同じとするエンボス状の
複数の突出部1aを形成し、さらにその内側に、両面同
一円周上に最外周の突出部1aとは突出方向が逆向きの
複数の突出部1bを最外周の突出部1aの間に位置する
ようにずらして形成している。
態に比して突出部の密度を高めるために、内周側と外周
側で突出部の向きを逆にしたものである。
位量が異なるため、突出部先端での周方向の角変位成分
が等しくなるよう突出量を変えている。
3の実施の形態と比してもさらに突出部の剛性を大きく
とることができる。
ては、弾性体の両面面に同寸法の圧電素子を配置して上
下対称の振動体としたが、圧電素子を片面のみへ貼り付
けても弾性体に振動を励振できる。
るため、圧電素子の貼り付けによる弾性体の剛性変化へ
の影響は大きく、片面のみへの貼りつけでは、図6に示
すように曲げ振動の中立面3は弾性体の厚み方向の中央
面に一致しない。
変位は、中立面から接触面までの距離に比例する。
けた場合、上下面での接触部の周方向変位が等しくなる
よう、突出部の形状を設定する必要がある。
子を張りつけた場合を示す。
の実施の形態を示す。
外周部付近では曲げ振動の中立面が弾性体の下面方向へ
移動するため、この移動量を考慮して、本実施の形態で
は、図7に示すように、弾性体1の厚み方向の中央面L
1 から弾性体1の一方の突出部1aの接触部である先端
部1cまでの距離をh1 とすると、該中央面L1 から弾
性体1の他方の突出部1bの接触部である先端部1dま
での距離をh2 とすると、h1 <h2 としたものであ
る。
たが、突出部の厚みや幅等の形状を変えることで、中立
面の位置を変化させて調整をすることも可能である。
形態を示す。
1bの幅を先端ほど薄くして、突出部の動的応答性を向
上させたものである。
変位分布を点線4により示す。図9に示すように、曲げ
振動の軸方向の変位分布は、外径部ほど大きく内径部ほ
ど小さいため、接触部径を上下で変えることで、上下で
の周方向の変位を変化させることができる。
明の第8の実施の形態を示す。
変位分布を点線4により示すもので、図9に示すよう
に、曲げ振動の軸方向の変位分布は、外径部ほど大きく
内径部ほど小さいため、接触部径を上下で変えること
で、上下での周方向の変位を変化させることができる。
成する突出部1aは切り起こし端を内周側に向けるよう
にして突出させ、突出方向が逆の突出部1bは切り起こ
し端を外周側に向けるように突出させ、この突出部1a
と1bとを図示のように交互に折り曲げ形成したもの
で、軸心から一方の突出部1aの接触部である先端部1
cまでの距離をl1 、軸心から他方の突出部1bの接触
部である先端部1dまでの距離をl2 とすると、図より
明らかなように、l1 <l2 となる。
の形態を示す。
成の断面図で、図8に示した振動体を軸方向に多層に重
ねたものである。
のケース12自体を回転体としたもので、回転中心には
ケース12に設けられた軸受10に支持棒11が軸支さ
れ、ケース12が支持棒11を中心として回転可能とな
っている。
は、弾性体1の中心孔が外周部が段付形状に形成された
固定部材7に差し込まれ、例えばナット部材8をその上
から締め付けることで固定部材7に振動体を固定する。
そして、この複数の固定部材7をスペーサ16を介して
支持棒11に装着するが、その際支持棒11の外周部に
は軸方向に沿ってキー溝14が形成され、固定部材7の
内周部に形成されたキー(不図示)をこのキー溝14に
差し込むので、固定部材7は軸方向への移動が可能でか
つ軸周りの回転が規制される。支持棒11の先端部には
コイルスプリング9が、ボールベアリング10の内輪側
と先端の固定部材7との間に配置され、コイルスプリン
グ9のバネ力をすべての前記振動体に付与する。なお、
ケース12の開放端部には、底板15が装着され、ビス
13によりケース12に一体的に固定される。
シブル配線板17は、この底板15側からケース外に引
き出され、(不図示)の駆動装置に接続される。
ロータ固定部材6が軸方向に沿って複数取り付けられ、
各ロータ固定部材6にはリング状のロータ5の外周部が
固定されていて、ロータ5の内周部が対向する振動体の
弾性体1に形成された突出部の先端部間に挟み込まれる
ように加圧接触されている。
複数の振動体を積層し、各振動体間に配置された複数の
ロータを駆動するので、高トルクで高出力のモータが得
られ、またロータ5との加圧接触でプレス成形された薄
板の弾性体1が変形せずに安定に接触するので、接触効
率も増し、鳴き発生も防止することができる。
体を薄板で形成しても、弾性体本体より軸方向両側に駆
動部である突出部を突出させたので、弾性多自体の剛性
が高くなり、接触体との加圧接触での変形が防止でき、
また弾性体と接触体とを均一に接触させることが可能と
なり、モータ効率の向上、鳴きの発生を防止することが
可能となった。
高トルク化、高出力化を図ることができる。
振動体を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のA−
A’矢視図
置の振動体を示し、(a)は平面図、(b)は(a)の
B−B’矢視図
振動体を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のC−
C’矢視図
振動体を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のD−
D’矢視図
振動体の平面図
動の中立面の移動を説明するための図
振動体を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のE−
E’矢視図
振動体の側面図
示す図
の振動体を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のF
−F’矢視図
を示し、(a)は(b)のG−G’矢視図、(b)は縦
断面図
子) 5 ロータ 6 ロータ固定部材 7 固定部材 8 ナット部材 9 コイルスプリング 10 ボールベアリング 11 支持棒 12 ケース 13 ビス 15 底板
Claims (14)
- 【請求項1】 弾性体に電気−機械エネルギー変換素子
が設けられ、該電気−機械エネルギー変換素子に交番信
号を印加することにより該弾性体の駆動部に駆動振動を
形成する振動体と、前記弾性体の駆動部と加圧接触する
接触体と、を有し、前記振動体と前記接触体とを相対移
動させる振動波駆動装置において、 前記弾性体は薄板により形成され、弾性体本体に振動の
中立面に対して軸方向両側に突出する駆動部としての突
出部を一体に形成したことを特徴とする振動波駆動装
置。 - 【請求項2】 前記弾性体は円板状に形成された弾性体
本体に前記突出部を形成すると共に、周方向に沿って複
数形成し、前記複数の突出部の突出方向を交互に設けた
ことを特徴とする請求項1に記載の振動波駆動装置。 - 【請求項3】 前記突出部は、先端部を自由端とするよ
うに、前記弾性体本体の端まで切り込まれいることを特
徴とする請求項1または2に記載の振動波駆動装置。 - 【請求項4】 前記突出部は、先端部を自由端とするよ
うに、前記弾性体本体の端部を残して切り込まれている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の振動波駆動
装置。 - 【請求項5】 前記突出部は台形状に形成され、両端が
前記弾性体本体に連接されていることを特徴とする請求
項1または2に記載の振動波駆動装置。 - 【請求項6】 前記突出部は略半球体形状に形成されて
いることを特徴とする請求項1または2に記載の振動波
駆動装置。 - 【請求項7】 前記略半球形状の突出部を周方向に沿っ
て千鳥状に設けたことを特徴とする請求項6に記載の振
動波駆動装置。 - 【請求項8】 前記振動体は、前記弾性体本体の両面に
前記電気−機械エネルギー変換素子を設けたことを特徴
とする請求項1ないし7のいずれかに記載の振動波駆動
装置。 - 【請求項9】 前記振動体は、前記弾性体本体の片面側
に前記電気−機械エネルギー変換素子を設けたことを特
徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の振動波駆
動装置。 - 【請求項10】 前記弾性体に形成される軸方向両側に
突出する突出部は、振動の中立面に対する軸方向の長さ
が異なることを特徴とする請求項9に記載の振動波駆動
装置。 - 【請求項11】 前記弾性体に形成される軸方向両側に
突出する突出部は、動的応答性の向上のために先端ほど
薄くしたことを特徴とする請求項9または10に記載の
振動波駆動装置。 - 【請求項12】 前記弾性体に形成される軸方向両側に
突出する突出部は、径方向の長さが異なることを特徴と
する請求項9に記載の振動波駆動装置。 - 【請求項13】 前記弾性体はプレス加工により形成さ
れていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれ
かに記載の振動波駆動装置。 - 【請求項14】 前記振動体を軸方向に複数配列し、少
なくとも対向する突出部の間に前記接触体を配置したこ
とを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の
振動波駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17079999A JP4350208B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 振動波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP17079999A JP4350208B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 振動波駆動装置 |
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JP2001008475A true JP2001008475A (ja) | 2001-01-12 |
JP2001008475A5 JP2001008475A5 (ja) | 2006-08-03 |
JP4350208B2 JP4350208B2 (ja) | 2009-10-21 |
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Family Applications (1)
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JP17079999A Expired - Fee Related JP4350208B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 振動波駆動装置 |
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Country | Link |
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---|---|---|---|---|
JP6602041B2 (ja) * | 2015-04-24 | 2019-11-06 | キヤノン株式会社 | 振動体、振動型駆動装置、画像形成装置、ロボット、及び雲台装置 |
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1999
- 1999-06-17 JP JP17079999A patent/JP4350208B2/ja not_active Expired - Fee Related
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