JP2003244975A - Oscillatory wave motor and its manufacturing method - Google Patents

Oscillatory wave motor and its manufacturing method

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JP2003244975A JP2002042909A JP2002042909A JP2003244975A JP 2003244975 A JP2003244975 A JP 2003244975A JP 2002042909 A JP2002042909 A JP 2002042909A JP 2002042909 A JP2002042909 A JP 2002042909A JP 2003244975 A JP2003244975 A JP 2003244975A
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信一 大塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillatory wave motor and its manufacturing method by which the shift amount of a driving frequency band is controlled and an assembly adjustment cost is reduced. <P>SOLUTION: The motor includes a vibrator 11, which has a piezoelectric material 13 excited by a driving signal and an elastic body 12 that is joined to the piezoelectric material 13 and that generates a progressive oscillatory wave by excitation on a driving surface 12c opposite to a surface to which the piezoelectric material 13 is joined, and a mover 17 which is pressed and brought into contact with the driving surface 12c and is driven by the progressive oscillatory wave, wherein the elastic body 12 has a groove 12a at the driving surface side 12c, and the groove 12a includes a curved shape 12d formed a the corner of a bottom 12a-1 and a protruded portion 12e protruded and formed at the center of the bottom 12a-1. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溝部を備えた弾性
体を有する振動波モータとその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration wave motor having an elastic body having a groove and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の振動波モータは、特公平
1−17354号等で公知のように、圧電体の伸縮を利
用して、弾性体の駆動面に進行性振動波を発生させ、こ
の進行波によって、駆動面には楕円運動が生じ、この楕
円運動の波頭に加圧接触した移動子が駆動される。この
ような振動波モータは、低回転でも高トルクを有すると
いう特徴があるので、駆動装置に搭載した場合に、その
駆動装置のギアを省略することができるため、ギア騒音
をなくしたり、位置決め精度が向上できるという利点が
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as is known in Japanese Patent Publication No. 17354/1989, this type of vibration wave motor utilizes the expansion and contraction of a piezoelectric body to generate a progressive vibration wave on the drive surface of an elastic body. The traveling wave causes an elliptical motion on the driving surface, and the moving element that is in pressure contact with the wave front of the elliptic motion is driven. Since such a vibration wave motor has a characteristic that it has a high torque even at a low rotation speed, when it is mounted on a drive device, the gear of the drive device can be omitted, so that gear noise is eliminated and positioning accuracy is improved. Can be improved.

【0003】このような振行性進行波を用いた振動波モ
ータの振動子は、圧電体と弾性体とから構成されてお
り、圧電体と弾性体とは、接着剤等により強固に接着さ
れている。また、弾性体は、圧電体接合面とは反対側の
駆動面側に、ほぼ等間隔で、等幅の溝が設けられてい
る。弾性体は、この溝により、内部に生じる曲げ振動の
中立面が圧電体側にシフトし、それにより、駆動面側の
進行性振動波の振幅が拡大する。
A vibrator of a vibration wave motor using such a traveling traveling wave is composed of a piezoelectric body and an elastic body, and the piezoelectric body and the elastic body are firmly adhered by an adhesive or the like. ing. Further, the elastic body is provided with grooves of equal width and substantially equal intervals on the drive surface side opposite to the piezoelectric body joint surface. Due to this groove, the neutral surface of the bending vibration of the elastic body is shifted to the piezoelectric body side, whereby the amplitude of the progressive vibration wave on the drive surface side is expanded.

【0004】この弾性体に発生する進行性振動波は、圧
電体の励振により生じる2つの曲げ振動の定在波を合成
することにより得られる。この曲げ振動の定在波の共振
周波数の値は、振動の次数や外内径を固定した場合に、
主に、弾性体の厚さ、特に、弾性体の底部の厚さの値に
対応している。例えば、底部の厚さが厚くなると、曲げ
振動の定在波の共振周波数は高くなり、それにともな
い、振動波モータの駆動周波数帯域が高い周波数の方へ
シフトする。また、底部の厚さが薄くなると、曲げ振動
の定在波の共振周波数は低くなり、それにともない、振
動波モータの駆動周波数帯域が低い周波数の方へシフト
する。
The progressive vibration wave generated in this elastic body is obtained by synthesizing two standing waves of bending vibration generated by the excitation of the piezoelectric body. The value of the resonance frequency of the standing wave of this bending vibration is, when the order of vibration and the outer and inner diameters are fixed,
It mainly corresponds to the thickness of the elastic body, in particular, the thickness of the bottom of the elastic body. For example, as the thickness of the bottom portion becomes thicker, the resonance frequency of the standing wave of bending vibration becomes higher, and accordingly, the driving frequency band of the vibration wave motor shifts to a higher frequency. Further, when the thickness of the bottom portion becomes thin, the resonance frequency of the standing wave of bending vibration becomes low, and accordingly, the driving frequency band of the vibration wave motor shifts to a lower frequency.

【0005】この振動波モータの速度制御は、周波数を
変えて行う場合が大半である。速度制御を正確に行うた
めにも、速度ゼロの周波数、ある速度の周波数、最大速
度の周波数等、速度と周波数の関係を個々のモータごと
に検査して、調整する必要がある。従って、駆動周波数
帯域のシフト量が振動波モータの個体差により大きい場
合には、適正な駆動周波数帯域を探し出すこと自体に工
数が発生する。
Most of the speed control of the vibration wave motor is performed by changing the frequency. In order to perform speed control accurately, it is necessary to inspect and adjust the relationship between speed and frequency such as the frequency of zero speed, the frequency of a certain speed, the frequency of maximum speed, etc. for each motor. Therefore, when the shift amount of the drive frequency band is larger than the individual difference of the vibration wave motor, man-hours are required to find an appropriate drive frequency band.

【0006】また、駆動周波数帯域のシフト量が大きい
と、駆動回路の発振部もシフト量に対応できない場合が
生じる。そのため、周波数帯域が異なった幾つかの発振
部を用意して、その帯域のシフト量に応じて選択する必
要が生じて、工程が煩雑化するという問題があった。従
って、上述したような工数増、工程の煩雑化を防止し
て、コスト増をなくすめにも、底部の厚さのばらつきを
抑え、駆動周波数帯域のシフト量を小さくする必要があ
った。
Further, if the shift amount of the drive frequency band is large, the oscillation unit of the drive circuit may not be able to handle the shift amount. Therefore, it is necessary to prepare several oscillating units having different frequency bands and select the oscillating units according to the shift amount of the bands, which causes a problem that the process becomes complicated. Therefore, it is necessary to suppress the variation in the thickness of the bottom portion and reduce the shift amount of the driving frequency band in order to prevent the increase in the number of steps and the complexity of the process as described above and the increase in cost.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の振動波モータでは、弾性体の溝部の加工は、フライス
盤等で行っている場合が通常であり、弾性体1個当た
り、40〜80程度存在する溝の1溝1溝の加工を行っ
ており、溝加工におけるバイトの使用頻度は、非常に大
きい。従って、弾性体を何個も加工していくうちに、バ
イトの端部が摩耗してしまい、底部の隅部にR形状が生
じてしまう。例えば、1つのバイトで、溝加工を行って
いくと、最初の弾性体は、溝部の隅部にR形状がない
が、数個目の弾性体の溝部の隅部に小さなR形状がつ
き、数十個目の弾性体の溝部の隅部には大きなR形状が
つくというようになってしまう。一方、回転砥石を用い
た加工では、外周端部に応力が集中するために、回転砥
石自身が摩耗しやすく、底部の隅部にR形状が生じやす
かった。
However, in the conventional vibration wave motor described above, the groove portion of the elastic body is usually processed by a milling machine or the like, and about 40 to 80 per elastic body. The existing grooves are processed one by one, and the frequency of use of the cutting tool in the groove processing is very high. Therefore, while processing a number of elastic bodies, the ends of the cutting tool are worn away, and R-shapes occur at the corners of the bottom. For example, when performing groove processing with one bite, the first elastic body has no R shape at the corner of the groove, but a small R shape is attached to the corner of the groove of the second elastic body, A large R shape is formed at the corner of the groove of the tens of elastic body. On the other hand, in the processing using the rotating grindstone, the stress concentrates on the outer peripheral edge, so that the rotating grindstone itself is easily worn, and the R shape is likely to occur at the corner of the bottom.

【0008】図10は、底部の周方向断面を見た場合で
あって、底部の隅部のR形状と曲げ振動の共振周波数の
関係を示したグラフである。隅部のR形状が大きくなっ
てくると、2次曲線的に周波数が高い方に変化している
ことがわかる。このように、バイトの加工数目にともな
い、振動波モータの駆動周波数帯域が高くなってゆくと
いう現象が生じていた。個々のモータで駆動周波数帯域
が大きく異なっている場合に、上述したように、駆動周
波数帯域を探し出すこと自体に工数が生じたり、駆動回
路の発振部を幾つかの種類に分けて選択するという工程
の煩雑化が生じたりする、という問題点が生じる。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the R shape of the corner portion of the bottom and the resonance frequency of bending vibration when the cross section in the circumferential direction of the bottom is viewed. It can be seen that as the R shape of the corner becomes larger, the frequency changes to the higher side in a quadratic curve. As described above, there has been a phenomenon that the drive frequency band of the vibration wave motor is increased with the number of machining of the cutting tool. When the drive frequency band is greatly different between the individual motors, as described above, a process is required to find the drive frequency band itself, or the process of selecting the oscillator section of the drive circuit by dividing it into several types. However, there is a problem in that it becomes complicated.

【0009】本発明の課題は、駆動周波数帯域のシフト
量を抑え、組立調整のコストが低減された振動波モータ
とその製造方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a vibration wave motor in which the amount of shift in the drive frequency band is suppressed and the cost of assembly and adjustment is reduced, and a method for manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、駆動信号により励振される圧電
体及びその圧電体に接合され、前記励振により前記圧電
体が接合される面と反対側の駆動面に進行性振動波を生
じる弾性体とを有する振動子と;前記駆動面に加圧接触
され、前記進行性振動波によって駆動される移動子と;
を含む振動波モータにおいて、前記弾性体は、前記駆動
面に溝部を備え、前記溝部は、底部の隅部に形成された
曲形状部と、前記底部の中央部に隆起形成された隆起部
とを有すること、を特徴とする振動波モータである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is joined to a piezoelectric body excited by a drive signal and the piezoelectric body, and the piezoelectric body is joined by the excitation. A vibrator having an elastic body that generates a progressive vibration wave on a drive surface opposite to the surface; a mover that is brought into pressure contact with the drive surface and is driven by the progressive vibration wave;
In the vibration wave motor including, the elastic body includes a groove portion on the drive surface, the groove portion, a curved portion formed in a corner portion of the bottom portion, and a raised portion formed in the central portion of the bottom portion. Is a vibration wave motor.

【0011】請求項2の発明は、請求項1に記載の振動
波モータにおいて、前記弾性体は、円環状であり、前記
溝部は、前記円環に対して放射方向に延在し、前記曲形
状部及び前記隆起部は、前記放射方向に延在し、前記曲
形状部は、前記底部と前記駆動面からその底部へ延在す
る壁部とを結ぶ滑らかな凹面部であること、を特徴とす
る振動波モータである。
According to a second aspect of the invention, in the vibration wave motor according to the first aspect, the elastic body has an annular shape, and the groove portion extends in a radial direction with respect to the annular ring. The shape portion and the raised portion extend in the radial direction, and the curved shape portion is a smooth concave surface portion connecting the bottom portion and a wall portion extending from the drive surface to the bottom portion. Is a vibration wave motor.

【0012】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
に記載の振動波モータにおいて、前記曲形状部の周方向
の長さRxとし、前記曲形状部の前記溝部の深さ方向の
高さをRzとした場合に、RxをRzよりも大きくした
こと、を特徴とする振動波モータである。請求項4の発
明は、請求項3に記載の振動波モータにおいて、前記R
zと前記Rxとの関係が、Rz:Rx=1:2〜2:3
の比率であること、を特徴とする振動波モータである。
請求項5の発明は、請求項1又は請求項2に記載の振動
波モータにおいて、前記曲形状部の周方向の長さをRx
とし、前記隆起部の前記底部からの高さをtrとした場
合に、Rx:tr=100:4〜10:4の比率である
こと、を特徴とする振動波モータである。
The invention according to claim 3 is claim 1 or claim 2.
In the vibration wave motor according to [1], Rx is larger than Rz, where Rx is the circumferential length of the curved portion and Rz is the height of the groove portion in the depth direction of the curved portion. , Is a vibration wave motor. According to a fourth aspect of the invention, in the vibration wave motor according to the third aspect, the R
The relation between z and Rx is Rz: Rx = 1: 2 to 2: 3.
Is a vibration wave motor.
According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration wave motor according to the first or second aspect, the circumferential length of the curved portion is Rx.
And a ratio of Rx: tr = 100: 4 to 10: 4, where tr is the height of the raised portion from the bottom portion.

【0013】請求項6の発明は、請求項1から請求項5
までのいずれか1項に記載の振動波モータにおいて、前
記底部は、前記曲形状部と前記隆起部との変曲部を含む
こと、を特徴とする振動波モータである。
The invention of claim 6 is from claim 1 to claim 5.
In the vibration wave motor according to any one of items 1 to 4, the bottom portion includes an inflection portion between the curved portion and the raised portion, which is a vibration wave motor.

【0014】請求項7の発明は、請求項1から請求項6
までのいずれか1項に記載の振動波モータを製造する振
動波モータの製造方法において、円盤形状でありその円
盤形状の外周面の端部が滑らかな面であり、前記外周面
の中央部に周状凹部を備えた砥石によって、前記弾性体
の溝部を加工する加工工程を備えること、を特徴とする
振動波モータの製造方法である。
The invention of claim 7 is from claim 1 to claim 6.
The method of manufacturing a vibration wave motor according to any one of 1 to 3, wherein the vibration wave motor has a disk shape, and the end of the disk-shaped outer peripheral surface is a smooth surface, and A method of manufacturing a vibration wave motor, comprising: a processing step of processing a groove portion of the elastic body with a grindstone having a circumferential recess.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる振動波モー
タの実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、以降の実施形態は、振動波モータとして、超
音波の振動域を利用した超音波モータを例にとって説明
する。図1は、本発明の実施形態の超音波モータ10を
説明する図である。図2は、本実施形態の超音波モータ
10の振動子11及び移動子17を示す外観斜視図であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a vibration wave motor according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments will be described by taking an ultrasonic motor that utilizes the vibration range of ultrasonic waves as an example of the vibration wave motor. FIG. 1 is a diagram illustrating an ultrasonic motor 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view showing the vibrator 11 and the mover 17 of the ultrasonic motor 10 of this embodiment.

【0016】本実施形態の超音波モータ10は、振動子
11と移動子17とを備え、振動子11側を固定とし、
移動子(相対運動部材)17側を回転駆動する形態とな
っている。そして、振動子11の下側には、緩衝部材1
4、加圧板15、加圧部材16、支持部材19Aが配置
され、移動子17の上側には、振動吸収部材18、回転
部材19Bが配置されている。
The ultrasonic motor 10 of this embodiment is provided with a vibrator 11 and a mover 17, and the vibrator 11 side is fixed,
The moving element (relative movement member) 17 side is rotationally driven. The buffer member 1 is provided below the vibrator 11.
4, the pressure plate 15, the pressure member 16, and the support member 19A are arranged, and the vibration absorbing member 18 and the rotation member 19B are arranged above the moving element 17.

【0017】振動子11は、弾性体12と、弾性体12
に接合され、後述する電気エネルギーを機械エネルギー
に変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気機械変
換素子(以下、圧電体と称する)13とから構成されて
いる。この振動体11には、進行波が発生するが、本実
施形態では、一例として、9波の進行波として説明す
る。
The vibrator 11 includes an elastic body 12 and an elastic body 12
And an electromechanical conversion element (hereinafter, referred to as a piezoelectric body) 13 which is an example of a piezoelectric element or an electrostrictive element for converting electric energy to mechanical energy which will be described later. Although a traveling wave is generated in the vibrating body 11, in the present embodiment, as an example, a traveling wave of nine waves will be described.

【0018】弾性体12は、共振先鋭度が大きな金属材
料からなり、その形状は、円環形状となっている。この
弾性体12は、圧電体13が接合される反対面には、溝
12aが切ってあり、突起部(溝12aがない箇所)1
2bの先端面が、駆動面12cとなり、移動子17に加
圧接触される。溝12aを切る理由は、進行波の中立面
をできる限り圧電体13側に近づけ、これにより、駆動
面12cの進行波の振幅を増幅させるためである。
The elastic body 12 is made of a metal material having a large resonance sharpness, and its shape is an annular shape. The elastic body 12 has a groove 12a cut on the opposite surface to which the piezoelectric body 13 is bonded, and a protrusion (a portion where the groove 12a is not provided) 1
The front end surface of 2b serves as the drive surface 12c and is brought into pressure contact with the mover 17. The reason for cutting the groove 12a is to bring the neutral surface of the traveling wave closer to the piezoelectric body 13 side as much as possible, thereby amplifying the amplitude of the traveling wave of the driving surface 12c.

【0019】圧電体13は、円周方向に沿って2つの相
(A相、B相)に分かれており、各相においては、1/
2波長毎に分極が交互となった要素が並べられていて、
A相とB相との間には、1/4波長分間隔が空くように
してある。
The piezoelectric body 13 is divided into two phases (A phase and B phase) along the circumferential direction, and in each phase, 1 /
Elements with alternating polarization for every two wavelengths are arranged,
There is a quarter wavelength interval between the A phase and the B phase.

【0020】圧電体13の下には、緩衝部材14、加圧
板15、加圧部材16、支持部材19Aが配置されてい
る。緩衝部材14は、圧電体13の下に配置されてお
り、振動子11の振動を加圧板15や加圧部材16に伝
えないようするための部材であり、例えば、不織布、フ
ェルトなどが使用されている。加圧板15は、加圧部材
16の加圧を受けるための板である。加圧部材16は、
加圧板15の下に配置されていて、加圧力を発生させる
部材である。本実施形態では、加圧部材16を皿バネと
したが、皿バネでなくとも、コイルバネやウェーブバネ
でもよい。支持部材19Aは、この超音波モータ10
を、固定側に支持する部材である。
Below the piezoelectric body 13, a buffer member 14, a pressure plate 15, a pressure member 16 and a support member 19A are arranged. The cushioning member 14 is disposed below the piezoelectric body 13 and is a member for preventing the vibration of the vibrator 11 from being transmitted to the pressure plate 15 and the pressure member 16. For example, a non-woven fabric or felt is used. ing. The pressure plate 15 is a plate for receiving pressure from the pressure member 16. The pressure member 16 is
It is a member that is arranged under the pressure plate 15 and generates a pressing force. In the present embodiment, the pressing member 16 is a disc spring, but a coil spring or a wave spring may be used instead of the disc spring. The support member 19A is the ultrasonic motor 10
Is a member that supports on the fixed side.

【0021】移動子17は、アルミニウム等の軽金属か
らなり、摺動面17aの表面には、耐摩耗性向上のため
の表面処理がなされている。この移動子17の上には、
移動子17の加圧方向の振動を吸収するために、ゴムな
どの振動吸収部材18が配置され、その上には、ベアリ
ングなどの回転部材19Bが配置されている。
The mover 17 is made of a light metal such as aluminum, and the surface of the sliding surface 17a is surface-treated to improve wear resistance. Above this mover 17,
In order to absorb the vibration of the mover 17 in the pressing direction, a vibration absorbing member 18 such as rubber is arranged, on which a rotating member 19B such as a bearing is arranged.

【0022】図3は、本実施形態による超音波モータの
駆動制御装置20を説明するブロック図である。まず、
超音波モータの駆動制御装置20の構成を説明する。こ
の駆動制御装置20は、発振部21と、制御部22と、
移相部23と、増幅部24,25と、検出部26等とを
備えている。
FIG. 3 is a block diagram for explaining the drive control device 20 for the ultrasonic motor according to this embodiment. First,
The configuration of the drive control device 20 for the ultrasonic motor will be described. The drive control device 20 includes an oscillator 21, a controller 22,
The phase shift unit 23, the amplification units 24 and 25, the detection unit 26, and the like are provided.

【0023】発振部21は、制御部22の指令により、
所望の周波数の駆動信号を発生する。移相部23は、発
振器21で発生した駆動信号を90゜位相の異なる2つ
の駆動信号に分ける。増幅部24,25は、移相部23
によって分けられた2つの駆動信号を、それぞれ所望の
電圧に昇圧する。増幅部24,25からの駆動信号は、
超音波モータ10に伝達され、この駆動信号の印加によ
り、振動体11に進行波が発生し、移動子17が駆動さ
れる。検出部26は、光学式リニアエンコーダ等により
構成され、移動子17の駆動によって駆動される被駆動
体(不図示)の位置や速度を検出する。
The oscillator 21 receives a command from the controller 22,
A drive signal having a desired frequency is generated. The phase shift unit 23 divides the drive signal generated by the oscillator 21 into two drive signals having 90 ° different phases. The amplifiers 24 and 25 are the phase shifter 23.
Each of the two drive signals divided by is boosted to a desired voltage. The drive signals from the amplifiers 24 and 25 are
The traveling wave is transmitted to the ultrasonic motor 10 and the traveling wave is generated in the vibrating body 11 by the application of the drive signal, and the moving element 17 is driven. The detection unit 26 is composed of an optical linear encoder or the like, and detects the position and speed of a driven body (not shown) driven by driving the moving element 17.

【0024】制御部22は、CPUからの駆動指令に基
づいて、超音波モータ10の駆動を制御する。そして、
制御部22は、検出部26からの検出信号を受け、その
値に基づいて、位置情報と速度情報を得て、目標位置に
位置決めされるように、発振器21の周波数を制御す
る。
The control unit 22 controls the drive of the ultrasonic motor 10 based on the drive command from the CPU. And
The control unit 22 receives the detection signal from the detection unit 26, obtains position information and speed information based on the value, and controls the frequency of the oscillator 21 so that the oscillator 21 is positioned at the target position.

【0025】次に、本実施形態の超音波モータの駆動制
御装置20の動作を説明する。まず、制御部22に目標
位置が伝達される。発振部21からは、駆動信号が発生
し、その信号は、移相部23により90゜位相の異なる
2つの駆動信号に分割され、増幅部24,25により、
所望の電圧に増幅される。駆動信号は、超音波モータ1
0の圧電体13に印加され、圧電体13は、励振され、
その励振によって、弾性体12には、9次の曲げ振動が
発生する。圧電体13は、A相とB相とに分けられてお
り、駆動信号は、それぞれA相とB相に印加される。A
相から発生する9次曲げ振動とB相から発生する9次曲
げ振動とは、位置的な位相が1/4波長ずれるようにな
っており、また、A相駆動信号とB相駆動信号とは、9
0゜位相がずれているために、2つの曲げ振動が合成さ
れて、9波の進行波となる。
Next, the operation of the ultrasonic motor drive controller 20 of this embodiment will be described. First, the target position is transmitted to the control unit 22. A drive signal is generated from the oscillating unit 21, the signal is divided into two drive signals having a 90 ° phase difference by the phase shift unit 23, and the amplifying units 24 and 25
It is amplified to the desired voltage. The drive signal is the ultrasonic motor 1
0 is applied to the piezoelectric body 13, the piezoelectric body 13 is excited,
Due to the excitation, a ninth-order bending vibration is generated in the elastic body 12. The piezoelectric body 13 is divided into an A phase and a B phase, and drive signals are applied to the A phase and the B phase, respectively. A
The 9th-order bending vibration generated from the phase and the 9th-order bending vibration generated from the B-phase are such that the positional phases are shifted by ¼ wavelength, and the A-phase drive signal and the B-phase drive signal are different from each other. , 9
Since the phase is 0 ° out of phase, two bending vibrations are combined into nine traveling waves.

【0026】進行波は、その波頭には楕円運動が生じて
いる。従って、移動子17は、駆動面12cに加圧接触
されいるので、この楕円運動によって摩擦的に駆動され
る。検出部26は、移動子17の駆動により駆動される
被駆動体に配置されており、検出部26から発生した電
気パルスの信号が制御部22に伝達される。制御部22
は、この信号に基づいて、現在の位置と現在の速度を得
ることが可能となり、これらの位置情報、速度情報及び
目標位置情報を基に、発振部21の駆動周波数を制御す
る。
The traveling wave has an elliptical motion at its wave front. Therefore, since the moving element 17 is in pressure contact with the driving surface 12c, it is frictionally driven by this elliptic movement. The detection unit 26 is arranged on the driven body driven by the drive of the moving element 17, and the electric pulse signal generated from the detection unit 26 is transmitted to the control unit 22. Control unit 22
Can obtain the current position and the current speed based on this signal, and controls the drive frequency of the oscillator 21 based on the position information, the speed information, and the target position information.

【0027】図4は、本実施形態による超音波モータの
弾性体の底部の形状を説明する図である。本実施形態で
は、弾性体12は、駆動面12c側に溝12aを備えて
いる。この溝部12aは、周方向に沿って等間隔、等幅
で、54個設けられており、底部12a−1の隅部に形
成された曲形状部12dと、底部12a−1の中央部に
高さtrの凸状に隆起形成された隆起部12eとを有し
ている。弾性体12は、図2に示したように、円環状を
しており、溝部12aは、円環に対して放射方向に延在
している。また、曲形状部12d及び隆起部12eも、
同様に、その放射方向に延在している。そして、曲形状
部12dは、底部12a−1と駆動面12cからその底
部12a−1へ延在する壁部12fとを結ぶ滑らかな凹
面部である。底部12a−1は、曲形状部12dと隆起
部12eとの変曲部12fが含まれている。この曲形状
部12dは、周方向の長さRxとし、溝部12aの深さ
方向の高さをRzとした場合に、RxをRzよりも大き
くしてある。本願発明者の実験によれば、Rz:Rx=
1:2〜2:3の比率であることが好ましいことがわか
った。
FIG. 4 is a view for explaining the shape of the bottom of the elastic body of the ultrasonic motor according to this embodiment. In the present embodiment, the elastic body 12 includes the groove 12a on the drive surface 12c side. The groove portions 12a are provided at equal intervals and equal widths along the circumferential direction, and 54 grooves are provided. The curved portions 12d formed at the corners of the bottom portion 12a-1 and the central portion of the bottom portion 12a-1 have high heights. It has a raised portion 12e that is raised in a convex shape having a length tr. As shown in FIG. 2, the elastic body 12 has an annular shape, and the groove portion 12a extends in the radial direction with respect to the annular shape. The curved portion 12d and the raised portion 12e are also
Similarly, it extends in its radial direction. The curved portion 12d is a smooth concave surface portion that connects the bottom portion 12a-1 and the wall portion 12f extending from the drive surface 12c to the bottom portion 12a-1. The bottom portion 12a-1 includes a curved portion 12d and an inflection portion 12f of a raised portion 12e. When the curved portion 12d has a length Rx in the circumferential direction and the height of the groove 12a in the depth direction is Rz, Rx is larger than Rz. According to an experiment by the inventor of the present application, Rz: Rx =
It has been found that a ratio of 1: 2 to 2: 3 is preferable.

【0028】溝加工は、上記形状になるように行われる
ので、溝加工を連続的に行った場合に、弾性体は、共振
周波数の変動が低減される。具体的には、一個目の弾性
体の共振周波数と、数十個目の共振周波数のシフト量が
低減される。
Since the groove is formed so as to have the above-mentioned shape, the fluctuation of the resonance frequency of the elastic body is reduced when the groove is continuously formed. Specifically, the shift amount between the resonance frequency of the first elastic body and the resonance frequency of the tens of the elastic body is reduced.

【0029】図5は、本実施形態による溝加工方法を示
す図である。溝加工工程は、砥石30で行うと好適であ
る。砥石30は、バインダがレジンであり、砥粒がCB
N#170のものが好適に用いられる。この砥石30
は、上述した溝形状に適合する形状にドレスして溝加工
を行う。つまり、砥石30は、図5に示すように、円盤
形状であり、その円盤形状の外周面の端部31が滑らか
な面であり、外周面の中央部に周状凹部32を備えてい
る。
FIG. 5 is a diagram showing the groove processing method according to the present embodiment. The groove processing step is preferably performed with the grindstone 30. In the grindstone 30, the binder is resin and the abrasive grains are CB.
N # 170 is preferably used. This whetstone 30
Performs groove processing by dressing in a shape compatible with the groove shape described above. That is, as shown in FIG. 5, the grindstone 30 has a disc shape, the end portion 31 of the outer peripheral surface of the disc shape is a smooth surface, and the peripheral concave portion 32 is provided in the central portion of the outer peripheral surface.

【0030】図6は、砥石により溝加工を連続的に行っ
た場合の底部の形状を示す値Rz、Rx、tr値の変化
を示した図である。図6において、連続加工回数が多く
なると徐々にRx値が大きくなり、また、中央部の隆起
部12eの深さ方向の長さtrが大きくなっている。こ
のとき、Rz値は、余り変化していない。このことよ
り、砥石は、溝加工において、摩耗が最も激しいのは、
先端面の角部(Rxの位置に相当)と、先端面の中央部
(trの位置に相当)であることがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing changes in the values Rz, Rx, and tr indicating the shape of the bottom when grooves are continuously processed with a grindstone. In FIG. 6, the Rx value gradually increases as the number of continuous machining increases, and the length tr in the depth direction of the raised portion 12e at the central portion increases. At this time, the Rz value has not changed much. From this, it can be said that the grindstone wears most severely when grooving.
It can be seen that there are a corner portion (corresponding to the position of Rx) of the tip surface and a central portion (corresponding to the position of tr) of the tip surface.

【0031】ここで、溝加工を連続的に行うと、徐々に
Rx値を大きくなり、中央部の凸が大きくなるのである
が、これが弾性体の周波数変動の低減に関連しているの
かを、試作品(比較例1〜3)を用いて調査した結果
を、図7〜図9を参照しながら説明する。
Here, when the groove is continuously processed, the Rx value gradually increases, and the convex portion at the central portion increases, and whether this is related to the reduction of the frequency fluctuation of the elastic body, The results of investigation using the prototypes (Comparative Examples 1 to 3) will be described with reference to FIGS. 7 to 9.

【0032】図7は、曲形状部のRz値(Rx値=0.
1mm一定)と共振周波数の関係を試作品(比較例1)
を用いて調査した結果である。Rz値が大きくなると、
共振周波数値が大きくなっていることがわかる。
FIG. 7 shows the Rz value (Rx value = 0.
Prototype of the relationship between 1mm constant) and resonance frequency (Comparative Example 1)
It is the result of the investigation using. When the Rz value increases,
It can be seen that the resonance frequency value is large.

【0033】図8は、曲形状部のRx値(Rz値=0.
1mm一定)と共振周波数の関係を試作品(比較例2)
を用いて調査した結果である。Rz値が大きくなると、
共振周波数値が大きくなっているが、Rz値の変化より
も変化量が小さいことがわかる。
FIG. 8 shows the Rx value (Rz value = 0.
Prototype of the relationship between 1mm constant) and resonance frequency (Comparative example 2)
It is the result of the investigation using. When the Rz value increases,
It can be seen that although the resonance frequency value is large, the amount of change is smaller than the change in the Rz value.

【0034】図9は、中央部の凸形状の隆起部の値tr
値と共振周波数の関係を試作品(比較例3)を用いて調
査した結果である。tr値が大きくなると、共振周波数
値が小さくなっていることがわかる。
FIG. 9 shows the value tr of the convex ridge in the central portion.
It is the result of investigating the relationship between the value and the resonance frequency using a prototype (Comparative Example 3). It can be seen that the resonance frequency value decreases as the tr value increases.

【0035】これらの結果より、Rx値と共振周波数と
は、Rx値が大きくなると共振周波数も大きくなる正の
関係、tr値と共振周波数とは、tr値が大きくなると
共振周波数は小さくなる負の関係を持っており、周波数
変動を、互いにキャンセルしていることがわかった。ま
た、本実施形態では、Rx値をRz値よりも大きくする
ようにしたが、予めこのような関係にしておくと、Rz
値の変動が小さく、共振周波数の変動を小さくすること
ができる。
From these results, the Rx value and the resonance frequency have a positive relationship in which the resonance frequency increases as the Rx value increases, and the tr value and the resonance frequency indicate that the resonance frequency decreases in the negative direction as the tr value increases. It is found that they have a relationship and cancel the frequency fluctuations with each other. Further, in the present embodiment, the Rx value is set to be larger than the Rz value.
The fluctuation of the value is small, and the fluctuation of the resonance frequency can be reduced.

【0036】本実施形態においては、Rx値は0.10
〜0.25mmの範囲が好適であり、Rz値は0.05
〜0.15mmの範囲が好適であり、tr値は0.00
1〜0.04mmの範囲が好適である。従って、前記曲
形状部の周方向の長さをRxとし、前記隆起部の前記底
部からの高さをtrとした場合に、Rx:tr=10
0:4〜10:4の比率であること好ましい。
In this embodiment, the Rx value is 0.10.
The range of ˜0.25 mm is preferable, and the Rz value is 0.05.
The range of 0.15 mm is preferable, and the tr value is 0.00.
A range of 1 to 0.04 mm is suitable. Therefore, when the circumferential length of the curved portion is Rx and the height of the raised portion from the bottom is tr, Rx: tr = 10.
The ratio is preferably 0: 4 to 10: 4.

【0037】このように、本実施形態によれば、溝部
は、曲形状部の深さ方向の長さRzよりも、周方向の長
さRxを大きくし、中央部に凸形状の隆起部を設けたよ
うな底部の形状にしたので、連続加工による曲げ振動の
定在波の共振周波数の変動が小さくなった。これによ
り、超音波モータは、駆動周波数帯域のシフト量の個体
差を低減させることができるようになった。従って、組
立調整時に必要であった周波数帯域を探し出す工程を省
略することができた。また、以前のように周波数帯域が
異なった幾つかの発振部を用意して、周波数帯域のシフ
ト量に応じて選択することがなくなり、コスト減を達成
できた。さらに、底部の隅部の形状を一定にするため
に、従来は、バイトや砥石の連続加工数を数十個に程度
に制限していたが、本実施形態では、連続加工数を増加
できるようになった。例えば、砥石は、フライス盤のバ
イトよりも高価であっても、加工回数を増加できること
によって、結果的に、製造コストを下げることができ
る。
As described above, according to the present embodiment, the groove portion has a circumferential length Rx larger than the depth-direction length Rz of the curved portion, and a convex ridge portion at the center. Since the shape of the bottom portion is provided, the fluctuation of the resonance frequency of the standing wave of the bending vibration due to the continuous processing is reduced. As a result, the ultrasonic motor can reduce the individual difference in the shift amount of the drive frequency band. Therefore, it was possible to omit the step of searching for a frequency band that was necessary during assembly and adjustment. In addition, it is no longer necessary to prepare several oscillating units having different frequency bands as in the past and to select the oscillating units according to the shift amount of the frequency band, thereby achieving cost reduction. Further, in order to make the shape of the corner of the bottom constant, conventionally, the number of continuous processing of the cutting tool or the grindstone was limited to about several tens, but in the present embodiment, the number of continuous processing can be increased. Became. For example, even if the grindstone is more expensive than the cutting tool of the milling machine, the number of times of machining can be increased, and as a result, the manufacturing cost can be reduced.

【0038】一方、予め底部の隅部をR形状(曲形状
部)としたので、回転砥石を用いても、応力が外周端部
に集中することなく、分散するため、砥石自身の摩耗
は、極めて少なくなった。つまり、底部の隅部にR形状
を付けない場合は、加工時に、砥石の外周端部に応力が
集中し、砥石自身が摩耗してしまう。しかし、R形状を
つけることにより、加工時の応力集中が防げ、砥石自身
の摩耗による変形が少なくなる。このため、回転砥石を
用いても、底部の隅部の形状が安定し、連続加工を行っ
ても、形状変化が小さくなった。このような砥石を使用
した結果、弾性体は、溝部の中央部に凸形状の隆起部が
形成されるので、底部の隅部の形状が変化しても、共振
周波数の変動が小さくなった。
On the other hand, since the corners of the bottom are preliminarily R-shaped (curved portion), even if a rotating grindstone is used, the stress is dispersed without concentrating on the outer peripheral edge, so the wear of the grindstone itself is It was extremely low. That is, if the bottom corners are not rounded, stress concentrates on the outer peripheral edge of the grindstone during processing, and the grindstone itself wears. However, by providing the R shape, stress concentration during processing can be prevented and deformation due to wear of the grindstone itself can be reduced. For this reason, the shape of the corner of the bottom was stable even when the rotary grindstone was used, and the shape change was small even when continuous processing was performed. As a result of using such a grindstone, in the elastic body, a convex ridge is formed in the center of the groove, so that even if the shape of the bottom corner changes, the fluctuation of the resonance frequency becomes small.

【0039】以上説明した実施形態に限定されることな
く、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明
の均等の範囲内である。例えば、本実施形態に用いた超
音波モータは、9波の進行性振動波で、54個の溝があ
る弾性体を例に説明したが、他の波数の進行性振動波で
も、他の数の溝数でも、進行性振動波を用いた超音波モ
ータであれば、同様に適用でき、同様な効果が得られ
る。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made, which are also within the scope of the present invention. For example, the ultrasonic motor used in the present embodiment has been described by taking an elastic body having 54 grooves as a progressive vibration wave of 9 waves as an example. Even if the number of grooves is 3, the ultrasonic motor using the progressive vibration wave can be similarly applied and the same effect can be obtained.

【0040】また、上述した弾性体の溝部の周方向断面
における底部の隅部に形成された曲形状部及びその底部
の中央部に形成された隆起部は、砥石で加工した例で説
明したが、この形状は、プレス加工する場合にも、同様
の効果がある。
Further, the curved portion formed at the corner of the bottom and the raised portion formed at the center of the bottom in the circumferential cross section of the groove portion of the elastic body described above have been described in the example processed with a grindstone. This shape also has the same effect when press working.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、弾性体は、駆動面に溝部を備え、その溝部は、底
部の隅部に形成された曲形状部と、前記底部の中央部に
隆起形成された隆起部とを有するので、連続加工による
曲げ振動の定在波の共振周波数の変動が小さくなった。
これにより、超音波モータは、駆動周波数帯域のシフト
量の個体差を低減させることができるようになった。ま
た、溝部の底部の形状を所定の形状としたので、砥石の
連続加工数を増加できるようになった。
As described above in detail, according to the present invention, the elastic body is provided with the groove portion on the driving surface, and the groove portion has the curved portion formed at the corner of the bottom portion and the center of the bottom portion. Since there is a raised portion formed in the portion, the fluctuation of the resonance frequency of the standing wave of the bending vibration due to continuous processing is reduced.
As a result, the ultrasonic motor can reduce the individual difference in the shift amount of the drive frequency band. Further, since the bottom of the groove has a predetermined shape, it is possible to increase the number of continuous grindstone processes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態の超音波モータ10を説明す
る図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an ultrasonic motor 10 according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施形態の超音波モータ10の振動子11及
び移動子17を示す外観斜視図である。
FIG. 2 is an external perspective view showing a vibrator 11 and a mover 17 of the ultrasonic motor 10 of this embodiment.

【図3】本実施形態による超音波モータの駆動制御装置
20を説明するブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an ultrasonic motor drive controller 20 according to the present embodiment.

【図4】本実施形態による超音波モータの弾性体の底部
の形状を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a shape of a bottom portion of an elastic body of the ultrasonic motor according to the present embodiment.

【図5】本実施形態による超音波モータの製造方法を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the method of manufacturing the ultrasonic motor according to the present embodiment.

【図6】超音波モータの溝部を砥石により溝加工を連続
的に行った場合の底部形状を示す値Rz、Rx、tr値
の変化を示した線図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in the values Rz, Rx, and tr indicating the bottom shape when the grooves of the ultrasonic motor are continuously grooved by a grindstone.

【図7】曲形状部のRz値(Rx値=0.1mm一定)
と共振周波数の関係を試作品(比較例1)を用いて調査
した結果を示した線図である。
FIG. 7: Rz value of curved portion (Rx value = 0.1 mm constant)
FIG. 5 is a diagram showing the results of investigating the relationship between the resonance frequency and the resonance frequency using a prototype (Comparative Example 1).

【図8】曲形状部のRx値(Rz値=0.1mm一定)
と共振周波数の関係を試作品(比較例2)を用いて調査
した結果を示した線図である。
FIG. 8: Rx value of curved portion (Rz value = 0.1 mm constant)
6 is a diagram showing the results of an investigation of the relationship between the resonance frequency and the resonance frequency using a prototype (Comparative Example 2).

【図9】中央部の凸形状の隆起部のtr値と共振周波数
の関係を試作品(比較例3)を用いて調査した結果を示
した線図である。
FIG. 9 is a diagram showing the results of an investigation of the relationship between the tr value of a convex ridge in the center and the resonance frequency using a prototype (Comparative Example 3).

【図10】底部の周方向断面を見た場合であって、底部
の隅部のR形状と曲げ振動の共振周波数の関係を示した
線図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the R shape of the corner of the bottom and the resonance frequency of bending vibration when the circumferential cross section of the bottom is viewed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 超音波モータ 11 振動子 12 弾性体 12a 溝部 12b 突起部 12c 駆動面 12d 曲形状部 12e 隆起部 13 圧電体 14 緩衝部材 15 加圧板 16 加圧部材 17 移動子 18 振動吸収部材 19A 支持部材 19B 回転部材 20 駆動制御装置 21 発振部 22 制御部 23 移相部 24,25 増幅部 26 検出部 10 Ultrasonic motor 11 oscillators 12 Elastic body 12a groove 12b protrusion 12c drive surface 12d curved part 12e Raised part 13 Piezoelectric body 14 Buffer member 15 Pressure plate 16 Pressure member 17 mover 18 Vibration absorbing member 19A support member 19B rotating member 20 Drive controller 21 Oscillator 22 Control unit 23 Phase shift unit 24,25 amplifier 26 Detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅沼 亮一 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 5H680 AA10 BB03 BB17 CC02 CC07 DD02 DD13 DD23 DD35 DD53 DD65 DD66 DD75 DD87 FF13 FF14 GG25 GG42    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Ryoichi Suganuma             Marunouchi 3 2-3 No. 3 shares, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony Company Nikon F-term (reference) 5H680 AA10 BB03 BB17 CC02 CC07                       DD02 DD13 DD23 DD35 DD53                       DD65 DD66 DD75 DD87 FF13                       FF14 GG25 GG42

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動信号により励振される圧電体及びそ
の圧電体に接合され、前記励振により前記圧電体が接合
される面と反対側の駆動面に進行性振動波を生じる弾性
体とを有する振動子と;前記駆動面に加圧接触され、前
記進行性振動波によって駆動される移動子と;を含む振
動波モータにおいて、 前記弾性体は、前記駆動面に溝部を備え、 前記溝部は、底部の隅部に形成された曲形状部と、前記
底部の中央部に隆起形成された隆起部とを有すること、
を特徴とする振動波モータ。
1. A piezoelectric body that is excited by a drive signal, and an elastic body that is joined to the piezoelectric body and that produces a progressive vibration wave on a drive surface opposite to a surface where the piezoelectric body is joined by the excitation. In a vibration wave motor including: a vibrator; and a mover that is brought into pressure contact with the drive surface and driven by the progressive vibration wave, the elastic body includes a groove portion on the drive surface, and the groove portion includes: Having a curved portion formed at a corner of the bottom portion and a raised portion formed at the center of the bottom portion,
Vibration wave motor characterized by.
【請求項2】 請求項1に記載の振動波モータにおい
て、 前記弾性体は、円環状であり、 前記溝部は、前記円環に対して放射方向に延在し、 前記曲形状部及び前記隆起部は、前記放射方向に延在
し、 前記曲形状部は、前記底部と前記駆動面からその底部へ
延在する壁部とを結ぶ滑らかな凹面部であること、を特
徴とする振動波モータ。
2. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the elastic body has an annular shape, the groove portion extends in a radial direction with respect to the annular ring, and the curved shape portion and the ridge are provided. The portion extends in the radial direction, and the curved portion is a smooth concave surface portion that connects the bottom portion and a wall portion that extends from the drive surface to the bottom portion. .
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の振動波モ
ータにおいて、 前記曲形状部の周方向の長さRxとし、前記曲形状部の
前記溝部の深さ方向の高さをRzとした場合に、Rxを
Rzよりも大きくしたこと、を特徴とする振動波モー
タ。
3. The vibration wave motor according to claim 1 or 2, wherein the circumferential length of the curved portion is Rx, and the height of the groove portion of the curved portion in the depth direction is Rz. In this case, the vibration wave motor is characterized in that Rx is made larger than Rz.
【請求項4】 請求項3に記載の振動波モータにおい
て、 前記Rzと前記Rxとの関係が、Rz:Rx=1:2〜
2:3の比率であること、を特徴とする振動波モータ。
4. The vibration wave motor according to claim 3, wherein the relationship between the Rz and the Rx is Rz: Rx = 1: 2.
A vibration wave motor having a ratio of 2: 3.
【請求項5】 請求項1又は請求項2に記載の振動波モ
ータにおいて、 前記曲形状部の周方向の長さをRxとし、前記隆起部の
前記底部からの高さをtrとした場合に、Rx:tr=
100:4〜10:4の比率であること、を特徴とする
振動波モータ。
5. The vibration wave motor according to claim 1 or 2, wherein the circumferential length of the curved portion is Rx, and the height of the raised portion from the bottom is tr. , Rx: tr =
A vibration wave motor having a ratio of 100: 4 to 10: 4.
【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれか1
項に記載の振動波モータにおいて、 前記底部は、前記曲形状部と前記隆起部との変曲部を含
むこと、を特徴とする振動波モータ。
6. Any one of claims 1 to 5
The vibration wave motor according to the item 1, wherein the bottom portion includes an inflection portion of the curved portion and the raised portion.
【請求項7】 請求項1から請求項6までのいずれか1
項に記載の振動波モータを製造する振動波モータの製造
方法において、 円盤形状でありその円盤形状の外周面の端部が滑らかな
面であり、前記外周面の中央部に周状凹部を備えた砥石
によって、前記弾性体の溝部を加工する加工工程を備え
ること、を特徴とする振動波モータの製造方法。
7. Any one of claims 1 to 6
In the method for manufacturing a vibration wave motor for manufacturing a vibration wave motor according to the item, a disk shape is provided, and an end portion of the disk-shaped outer peripheral surface is a smooth surface, and a peripheral concave portion is provided at a central portion of the outer peripheral surface. A method of manufacturing a vibration wave motor, comprising a processing step of processing the groove portion of the elastic body with a grindstone.
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