JP2007135309A - 多自由度超音波モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動子3の第1の端子31t、第2の端子32t及び第3の端子33tのうち2つを選択し、これら2つの端子の双方から位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加すると、ステータ2に振動が発生し、ロータ6と接触するステータ2の段差9に楕円振動が発生する。ステータ2が一体に形成されたリング部材10を有しているため、ステータ2の振動に伴ってリング部材10もロータ6に非接触の状態で振動し、リング部材10から放射される音波の放射圧によってロータ6がステータ2の段差9に対して加圧され、これらロータ6と段差9との間の摩擦力が大きくなってロータ6に効果的に回転力が伝達される。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、ベアリングを介してバネでロータに予圧をかけることによりロータをステータに加圧接触させ、この状態で互いに重ね合わされた複数の圧電素子板に駆動電圧を印加してステータに超音波振動を発生させることでロータを回転させる多自由度超音波モータが開示されている。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、高トルクを実現することができる多自由度超音波モータを提供することを目的とする。
また、予圧部材をステータと一体に形成し、ステータ振動手段が予圧部材振動手段を兼ねるように構成することもできる。
また、予圧部材振動手段により振動される予圧部材の振幅を制御することにより、ロータをステータに対して予圧する予圧力の大きさを変化させることもできる。
なお、ステータ振動手段は、互いに異なる3方向の振動を生じる3対の圧電素子板を有し、これら3方向の振動のうち少なくとも2方向の振動を互いに位相をずらして組み合わせた合成振動を発生させることによりステータのロータとの接触部分に楕円運動を形成するように構成することができる。
ここで、本発明において予圧とはロータをステ―タに向けて押し付ける圧力のことをいう。
実施の形態1.
図1及び2に、この発明の実施の形態1に係る多自由度超音波モータを示す。基部ブロック1とステータ2との間にステータ振動手段となる円筒状の振動子3が挟持されると共に基部ブロック1とステータ2とが振動子3内に通された連結ボルト4を介して互いに連結されており、多自由度超音波モータ全体としてほぼ円柱状の外形を有している。ここで、説明の便宜上、基部ブロック1からステータ2へと向かう円柱状の外形の中心軸をZ軸と規定し、Z軸に対して垂直方向にX軸が、Z軸及びX軸に対して垂直にY軸がそれぞれ延びているものとする。
振動子3は、それぞれXY平面上に位置し且つ互いに重ね合わされた平板状の第1〜第3の圧電素子部31〜33を有しており、これらの圧電素子部31〜33が絶縁シート34〜37を介してステータ2及び基部ブロック1から、また互いに絶縁された状態で配置されている。
第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dは、2分割されることなく全体がZ軸方向(厚み方向)に膨張あるいは収縮の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板32bと圧電素子板32dは互いに裏返しに配置されている。
第3の圧電素子部33の一対の圧電素子板33b及び33dは、X軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板33bと圧電素子板33dは互いに裏返しに配置されている。
まず、振動子3に対して、第1の端子31tからステータ2の固有振動数に近い周波数の交流電圧を印加すると、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、ステータ2にY軸方向のたわみ振動を発生する。また、第2の端子32tからステータ2の固有振動数に近い周波数の交流電圧を印加すると、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dがZ軸方向に膨張と収縮を繰り返し、ステータ2にZ軸方向の縦振動を発生する。さらに、第3の端子33tからステータ2の固有振動数に近い周波数の交流電圧を印加すると、第3の圧電素子部33の一対の圧電素子板33b及び33dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、ステータ2にX軸方向のたわみ振動を発生する。
同様に、第2の端子32tと第3の端子33tの双方から位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加すると、X軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦振動とが組み合わされてロータ6と接触するステータ2の段差9にXZ面内の楕円振動が発生し、摩擦力を介してロータ6がY軸回りに回転することとなる。
さらに、第1の端子31tと第3の端子33tの双方から位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加すると、X軸方向のたわみ振動とY軸方向のたわみ振動とが組み合わされてロータ6と接触するステータ2の段差9にXY面内の楕円振動が発生し、摩擦力を介してロータ6がZ軸回りに回転することとなる。
ここで、ステータ2は一体に形成されたリング部材10を有しているため、ステータ2の振動に伴って図7に実線矢印で示されるように、リング部材10もロータ6に非接触の状態で振動することになる。これにより、リング部材10から放射される音波の放射圧によってロータ6がステータ2の段差9に対して加圧される。その結果、これらロータ6と段差9との間の摩擦力が大きくなり、ロータ6に効果的に回転力が伝達される。
また、リング部材10とロータ6とが接触して騒音等を生じることもない。
また、振動子3の3つの端子31t及び32t及び33tのうち2つを選択して電圧を印加するだけで、ステータ2が振動して段差9にロータ6を回転するための楕円運動が生じると共にリング部材10によりロータ6に非接触の状態で予圧がかけられ、ロータ6を多自由度で回転させることができる。
図8を参照して、この発明の実施の形態2に係る多自由度超音波モータを示す。この実施の形態2は、実施の形態1における環状のリング部材10をその周方向に沿って4つの湾曲部材11に分割したものである。すなわち、ステータ2は一体に形成される4つの湾曲部材11を有すると共に、これら4つの湾曲部材11はロータ6の周方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。それぞれの湾曲部材11はロータ6の表面に沿った湾曲形状を有しており、各湾曲部材11の内面がロータ6の表面に近接して対向している。
また、4つの湾曲部材11に限定されず、3つ以下、あるいは5つ以上の湾曲部材に分割されてもよい。
図10を参照して、この発明の実施の形態3に係る多自由度超音波モータを示す。この実施の形態3は、実施の形態1において、ステータ12に一体に設けられるリング部材10の代わりに、ステータ12から離間してリング部材13を配置するものである。すなわち、リング部材13とステータ12とは、互いに独立した部材としてそれぞれ形成されると共にZ軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。リング部材13は、実施の形態1のリング部材10と同様にZ軸方向に向かうほど徐々に縮径するような形状を有すると共に、その内面がロータ6の表面に近接して対向した状態に配置され、図11に破線で示されるように支持部材14により支持されている。また、リング部材13の外面には、リング部材13を振動させるための4つの振動子15が貼付されている。なお、リング部材13が振動子15によって振動した場合の振動モードにおいて、節になる部分で支持部材14によって支持したり振動子15を貼付けたりするのが好ましい。
また、リング部材13が振動子15によって振動するときに形成される節位置で支持部材14によりリング部材13を支持することができ、このようにすればリング部材13の振動に与える影響を最小限に抑えながらリング部材13を支持することができる。
さらに、図示しないバネ等を用いてステータ12あるいは基部ブロック1に対して弾力的に支持部材14を保持することもできる。
また、リング部材13は、上述の実施形態2の変形例のように、ロータ6停止時に接触させるように弾性的に保持するようにし、ロータ6回転時には振動子15を振動させ、リング部材13から放射される音波の放射圧によってリング部材13自体がロータ6から浮き上がるようにしても良い。
また、上記実施の形態においてステ―タ2,12とロータ6との接触は段差9や角部19のような角部であったが、この構成に限らない。楕円運動が伝達できれば平面で接触するようにしても曲面で接触しても良いし、環状でなくてもよい。
また、上記実施の形態では3方向のうちの2方向を選択して振動を発生させていたが、3方向に対応した圧電素子全てに交流電圧を印加し、各方向の振動の位相や振幅を制御して合成振動を発生させてもよい。
Claims (9)
- ステータと、
前記ステータにより接触支持される略球体状のロータと、
前記ステータを振動させることにより前記ロータを回転させるステータ振動手段と、
前記ロータの表面に対向する予圧部材と、
少なくとも前記ロータを回転させる際に前記予圧部材を振動させて前記予圧部材からの放射圧により前記ロータを前記ステータに対して予圧する予圧力を発生させるための予圧部材振動手段と
を備えることを特徴とする多自由度超音波モータ。 - 前記予圧部材は、前記ロータの表面に対応した湾曲形状を有するリング部材からなる請求項1に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記予圧部材は、それぞれ前記ロータの表面に対応した湾曲形状を有する複数の湾曲部材からなる請求項1に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記予圧部材は前記ステータから離間して配置され、前記予圧部材振動手段は、前記予圧部材に取り付けられる圧電素子板を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記予圧部材は、前記圧電素子板により振動するときに形成される節位置で支持される請求項4に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記予圧部材は前記ステータと一体に形成され、前記ステータ振動手段は前記予圧部材振動手段を兼ねている請求項1〜3のいずれか一項に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記予圧部材は、前記予圧部材振動手段により振動するときには前記ロータの表面から離れた状態にあり、振動しないときには前記ロータの表面に接触してこのロータを保持する請求項1〜6のいずれか一項に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記予圧部材振動手段により振動される前記予圧部材の振幅を制御することにより、前記ロータを前記ステータに対して予圧する予圧力の大きさを変化させる請求項1〜7のいずれか一項に記載の多自由度超音波モータ。
- 前記ステータ振動手段は、互いに異なる3方向の振動を生じる3対の圧電素子板を有し、これら3方向の振動のうち少なくとも2方向の振動を互いに位相をずらして組み合わせた合成振動を発生させることにより前記ステータの前記ロータとの接触部分に楕円運動を形成する請求項1〜8のいずれか一項に記載の多自由度超音波モータ。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62228392A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 複数自由度関節装置 |
JP2003348860A (ja) * | 2002-05-23 | 2003-12-05 | Asmo Co Ltd | 複自由度駆動装置 |
JP2004140941A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Asmo Co Ltd | 複自由度駆動装置 |
JP2005033989A (ja) * | 2003-06-20 | 2005-02-03 | Victor Co Of Japan Ltd | 多自由度振動型アクチュエータ |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62228392A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 複数自由度関節装置 |
JP2003348860A (ja) * | 2002-05-23 | 2003-12-05 | Asmo Co Ltd | 複自由度駆動装置 |
JP2004140941A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Asmo Co Ltd | 複自由度駆動装置 |
JP2005033989A (ja) * | 2003-06-20 | 2005-02-03 | Victor Co Of Japan Ltd | 多自由度振動型アクチュエータ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020536484A (ja) * | 2017-10-04 | 2020-12-10 | ミニスイス・ソシエテ・アノニムMiniswys S.A. | 圧電駆動ユニット |
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