JP2009027834A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

【課題】振動子が被駆動体を安定して微小駆動させることができる超音波モータを提供すること。
【解決手段】圧電素子を有する超音波振動子2と、前記超音波振動子2との間の摩擦力により駆動される被駆動部材4と、前記超音波振動子2における定在波の節近傍に固着され且つ突出部3aを備える保持部材3と、前記保持部材3を押圧する押圧部材9と、前記保持部材3と対向する面である保持部材対向面7bを備える筐体7と、前記押圧部材9又は前記筐体7に設けられ、前記保持部材3における前記突出部3aを押圧して前記保持部材3を前記保持部材対向面7bに圧接させる当接部材13と、を具備し、前記保持部材3は、前記突出部3aに当接する前記当接部材13と、前記筐体7における前記保持部材対向面7bとで挟持されて、前記駆動方向における位置が規制される超音波モータ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波モータに関する。

現在、電磁モータに比べて小型、高トルク、長ストローク、且つ高分解能の超音波モータが多く使用されてきている。

ところで、超音波モータは、超音波振動子を被駆動部材に押し付けることで、両者間に発生する摩擦力によって前記被駆動体を駆動するモータである。そして、超音波振動子を被駆動部材に押し付ける為の押圧機構としては、例えば特許文献１に、図８に示すような押圧機構が開示されている。

すなわち、特許文献１には、振動子１１４と、該振動子１１４の下部に固定された突起１１３と、該突起１１３に当接する可動体としてのレール１１８と、該レール１１８の下面に接し、レール１１８を案内する回転部材１１２と、前記振動子１１４の上面に当接されるバネ部材１１７と、該バネ部材１１７と振動子１１４との間に設置されているゴムシート１１５と、前記バネ部材１１７及びゴムシート１１５を貫通して振動子１１４に固定される柱状止め具１２１と、前記バネ部材１１７を押圧する固定部材１１９とによって構成されている。

より具体的には、前記バネ部材１１７は、前記ゴムシート１１５に接する平面部１１７ａと、この平面部１１７ａの両端から当該平面部１１７ａに対して対称に延長されて形成された平面部１１７ｂ，１１７ｃとを備える。そして、この平面部１１７ｂ及び平面部１１７ｃにおける先端部が前記固定部材１１９によって押し下げられて、前記平面部１１７ａと前記平面部１１７ｂ，１１７ｃとの境界線近傍が変形させられることにより、前記平面部１１７ａが下方（前記振動子１１４の方向）に押し下げられる構造となっている。

引用文献１に開示されている押圧機構では、上述したような構造により、前記振動子１１４（前記突起１１３）を被駆動体である前記レール１１８に押し付ける押圧力を発生させている。

ところで、前記バネ部材１１７における前記平面部１１７ａには矩形状の貫通穴部（不図示）が設けられている。さらに、前記バネ部材１１７と前記振動子１１４との間に挟まれて設けられている前記ゴムシート１１５にも、同様の矩形状の貫通穴部（不図示）が設けられている。そして、前記柱状止め具１２１は、前記バネ部材１１７及び前記ゴムシート１１５の両者に設けられた矩形状の貫通穴部（不図示）を貫通して、前記振動子１１４に固定されている。

前記柱状止め具１２１は、当該柱状止め具１２１における側面部が前記バネ部材１１７及び前記ゴムシート１１５における貫通穴部（不図示）の断面に囲まれるように設置されている。これにより、前記振動子１１４は、前記ゴムシート１１５との接触平面内における位置が規制される構造となっている。
特開平１０−３２７５８９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている押圧機構によれば、柱状止め具１２１をバネ部材１１７及びゴムシート１１５の貫通穴部（不図示）に挿入することから、前記柱状止め具１２１と、前記バネ部材１１７及び前記ゴムシート１１５との間には若干の隙間を設けることが必要である。

すなわち、特許文献１には具体的な記載は為されていないが、例えば軸と穴との隙間バメ（部品を相対的に動かしえる緩合）の場合、φ＝３〜６ｍｍ程度の径寸法であれば最大０．１２５ｍｍの隙間を設けることが推奨されている。

なお、組立性を向上させる為には、前記隙間は大きいほうが望ましく、上述した数値よりも大きな隙間を設けることが望まれる。

ところで、振動子を振動させて摩擦力により被駆動体を駆動させる場合においては、例えば図８に示すように振動子１１４は、当然被駆動体である前記レール１１８から反力を受けて当該レール１１８を駆動させる向きと逆向きに動作しようとする。

従って、図８に示す例のように、前記ゴムシート１１５及び前記バネ部材１１７と、前記振動子１１４との間に隙間が存在する場合、前記ゴムシート１１５の弾性変形が生じたときに、この隙間の範囲内で（図８の点線で示す振動子１１４の位置に）、前記振動子１１４が動作してしまうという問題が生じる。

そして、この振動子１１４が動作している間は、被駆動体である前記レール１１８は、前記振動子１１４から駆動力を受けても所望の量を動くことはできず、最悪の場合には前記レール１１８が全く動かない場合も発生してしまう。

また、前記レール１１８が駆動開始後しばらくして前記振動子１１４が位置ずれした後、柱状止め具１２１の側面部（不図示）と、バネ部材１１７に設けられた矩形状の貫通穴部（不図示）の断面部（不図示）とが当接した状態となって初めて振動子１１４の動作が規制されるのであるが、前記レール１１８が逆方向に駆動する際にも同様の問題が発生する。

仮に、前記ゴムシート１１５を介さずにバネ部材１１７で振動子１１４を直接押圧する構造としても、柱状止め具１２１の側面部（不図示）と、バネ部材１１７に設けられた矩形状の貫通穴部（不図示）の断面部（不図示）との当接面での摺りが発生し、同様の位置ずれが発生する。

このように、上述した構成では、例えば所望の微小量を駆動させる際に振動子１１４自体が位置ずれを起こすことに起因して、駆動量が安定しないという問題がある。

なお、仮に柱状止め具１２１とバネ部材１１７における貫通穴部（不図示）との隙間を設けないようにすることで、前記の問題を解決しようとした場合、柱状止め具１２１を変形させて前記貫通穴部（不図示）に挿入（すなわち圧入）することが考えられる。この場合には、貫通穴部（不図示）及び柱状止め具１２１の寸法管理が厳しく要求される。これらの寸法のばらつきは、前記バネ部材１１７の圧入方向の位置のばらつきを生じさせるからである。

そして、このように前記バネ部材１１７の圧入方向における位置のばらつきが生じた場合、前記バネ部材１１７の組み付け時に前記固定部材１１９によって押し下げられて変形する量がばらつくことになり、結果として押圧作用力がばらついてしまう。

ところで、前記バネ部材１１７は、図８に示すように平面部１１７ｂ，１１７ｃの先端部が固定部材１１９にゴムシート１１６を介して当接している。従って、仮に柱状止め具１２１とバネ部材１１７とが隙間なく嵌め合わせられていたとしても、振動子１１４が被駆動体であるレール１１８から反力を受けた際に、バネ部材１１７が振動子１１４と一体となってレール１１８の動作方向と逆向きに移動しようとする為、ゴムシート１１６の弾性変形が生じてしまい、振動子１１４は位置ずれしてしまう。

なお、前記バネ部材１１７を、当該バネ部材１１７における両端面の先端部を固定部材１１９にゴムシート１１６を介さずに当接させた場合であっても、固定部材１１９とバネ部材１１７との間で滑りが発生してしまうので、振動子１１４の位置ずれは生じてしまう。

以上説明したように、特許文献１に開示されている技術では、被駆動体を数μｍ〜数ｎｍ安定して駆動させる微小駆動において所望の駆動量を得ることが困難である。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、振動子が被駆動体を安定して微小駆動させることができる超音波モータを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による超音波モータは、圧電素子に縦振動と屈曲振動とを同時に発生させることで楕円振動を発生させ、該楕円振動により駆動力を得て被駆動部材を駆動する超音波モータにおいて、圧電素子を有する超音波振動子と、前記超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、前記超音波振動子における定在波の節近傍に固着され且つ突出部を備える保持部材と、前記保持部材を押圧する押圧部材と、前記保持部材と対向する面である保持部材対向面を備える筐体と、前記押圧部材又は前記筐体に設けられ、前記保持部材における前記突出部を押圧して前記保持部材を前記保持部材対向面に圧接させる当接部材と、を具備し、前記保持部材は、前記突出部に当接する前記当接部材と、前記筐体における前記保持部材対向面とで挟持されて、前記駆動方向における位置が規制されることを特徴とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様による超音波モータは、圧電素子に縦振動と屈曲振動とを同時に発生させることで楕円振動を発生させ、該楕円振動により駆動力を得て被駆動部材を駆動する超音波モータにおいて、圧電素子を有する超音波振動子と、前記超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、前記超音波振動子における定在波の節近傍に固着された保持部材と、前記保持部材と対向する面である保持部材対向面を備える筐体と、前記保持部材を押圧する押圧部材と、前記押圧部材又は前記筐体に設けられた第一の当接部材と、前記第一の当接部材と当接する面及び前記保持部材と当接する面を備え、前記超音波振動子上を摺動可能に設けられた第二の当接部材と、を具備し、前記保持部材は、前記第二の当接部材を介して前記第一の当接部材によって押圧されて、前記筐体における前記保持部材対向面に圧接され、前記第一の当接部材に押圧された前記第二の当接部材と、前記筐体における前記保持部材対向面とで挟持されて、前記駆動方向における位置が規制されることを特徴とする。

本発明によれば、振動子が被駆動体を安定して微小駆動させることができる超音波モータを提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る超音波モータについて、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波モータの構成を示す断面概略図である。同図に示すように、超音波振動子２と、超音波振動子２の位置決めに寄与する保持部材３と、超音波振動子２に接触させられ且つ超音波振動子２に対して相対的に駆動される被駆動部材４と、被駆動部材４と筐体６との間に配置される転動部材５と、筐体７と、超音波振動子２を被駆動部材４に押し付ける為の押圧機構８とを具備する。ここで、筐体６は、筐体７に対して、例えばビス等の手段によって固定されている。

なお、詳細は後述するが、前記押圧機構８は、押圧部材９と、固定螺子部材１０と、押圧調整用螺子部材１１と、圧縮コイルバネ１２と、半球形状の先端部１３ａを備える螺子部材である当接部材１３とを有する。

前記超音波振動子２は、矩形板状の圧電セラミックスシートの片側面にシート状の内部電極を設けたものを複数枚積層してなる直方体状の圧電積層体２ａと、該圧電積層体２ａの一側面に接着され且つ前記被駆動部材４に密着させられる２個の摩擦接触子（以下、駆動子と称する）２ｂとを有する。

前記圧電積層体２ａは、内部電極に所定のパターンの交番電圧を加えることにより、図２に示す縦振動及び図３に示す２次の屈曲振動が励起される。特に、２次の屈曲振動は、図３に示すように前記圧電積層体２ａの長手方向に間隔をあけて、３箇所に振動の定在波の節Ａ１，Ａ２、Ａ３を備える。そして、節Ａ１と節Ａ２との間には当該振動の定在波の腹Ｂ１が形成され、節Ａ２と節Ａ３との間には当該振動の定在波の腹Ｂ２が形成される。

ここで、前記駆動子２ｂは、直方体のブロック状に形成されており、前記超音波振動子２における２次の屈曲振動の腹Ｂ１，Ｂ２に対応する位置に、接着剤等で固定されている。

前記転動部材５は球体形状に形成されており、前記被駆動部材４のうち前記筐体６に対向する面に設けられた溝等に埋嵌されて挟持される。ここで、前記被駆動部材４の移動方向の配置位置は、例えばリテーナ（不図示）等により規制されている。このような構成により、前記被駆動部材４を、前記超音波振動子２及び前記筐体６に対して相対的に駆動させることが可能となる。

ところで、前記超音波振動子２は、当該超音波振動子２のうち上述した縦振動及び屈曲振動の定在波の節Ａ２に対応する位置にて、接着剤等によって保持部材３に固着されている（図１参照）。この保持部材３は、前記超音波振動子２の位置を定める為の部材である。

図４は、前記圧電積層体２ａと前記保持部材３との位置関係を示す斜視図である。

同図に示すように、前記圧電積層体２ａ上に設けられた前記保持部材３の上面である平板部３ｂは、前記圧電積層体２ａの厚さ（積層）方向（図４において両矢印Ａで示される方向）の両端側において均等にはみ出している。

そして、該はみ出している領域には、それぞれ平板部３ｃが形成されている。これら２つの平板部３ｃは、前記圧電積層体２ａを、同図に示すようにその側面側から挟み込んで当該側面の一部を覆うように、前記圧電積層体２ａに当接している。

ここで、前記圧電積層体２ａと前記保持部材３とは、当接面において、例えば接着剤等によって固着されている。

ところで、前記保持部材３は、当該保持部材３の位置ずれ（前記超音波振動子２の位置ずれ）を防止する為の突出部３ａを有する。この突出部３ａは、前記保持部材３のうち、前記被駆動部材４の駆動方向（図１及び図４において両矢印Ｂで示される方向）側の一方面３ｃ´に設けられている。そして、前記突出部３ａは、前記超音波振動子２における上面と鋭角を成す斜面部３ｅから成る先端部３ｆを有し、該先端部３ｆが前記駆動方向側へ突出している。

前記押圧部材９は、図１に示すように前記保持部材３側へ突出した平面部９ｃ（詳細は後述する）を備える平板から成り、その一端部には固定螺子部材１０を貫通させる為の穴部９ａを備え、他端部には押圧調整用螺子部材１１を貫通させる為の穴部９ｂを備えている。そして、前記平面部９ｃは、当該押圧部材９の中央部に設けられており、前記保持部材３における前記平板部３ｂの上面と当接する。

そして、前記押圧部材９は、当該押圧部材９における前記平面部９ｃと、前記保持部材３における前記平板部３ｂの上面とが当接するように組みつけられた際における、前記保持部材３における前記突出部３ａの有する前記斜面部３ｅの直上の位置に、螺子穴部９ｄを備えている。そしてこの螺子穴部９ｄには、前記当接部材１３が螺合される。

以下、本第１実施形態に係る超音波モータの組み付け方法の一例を説明する。

まず、筐体６の上にリテーナ（不図示）を載置し、このリテーナ（不図示）における保持部に転動部材５を載置する。続いて、この転動部材５の上に被駆動部材４を載置し、この被駆動部材４の上面に、超音波振動子２における駆動子２ｂが当接するように、超音波振動子２を載置する。

この超音波振動子２の載置の際には、超音波振動子２に接着剤等で固着された前記保持部材３における前記平板部３ｃが、筐体７に設けられた空間部７ａ内に位置するように、前記超音波振動子２を配置する。

つまり、筐体７のうち前記被駆動部材４の駆動方向（図１において両矢印Ｂで示される方向）側の一方面７ｂと、保持部材３における前記一方面３ｃ´とが、互いに平行な面となるように対向する配置構成となる。

その後、前記押圧部材９が備える前記平面部９ｃと、前記保持部材３における前記平板部３ｂの上面とが、図１に示すように当接するように、前記超音波振動子２の上方から前記押圧部材９を載置する。

そして、固定螺子部材１０を前記押圧部材９の前記穴部９ａに貫通させ、該固定螺子部材１０によって押圧部材９と筐体７とを締結する。これにより、超音波振動子２の長手方向（両矢印Ｂで示される被駆動部材４の駆動方向）における、押圧部材９の位置が固定される。

さらに、押圧調整用螺子部材１１を前記押圧部材９の前記穴部９ｂに貫通させ、該押圧調整用螺子部材１１を筐体７における螺子穴部に螺合させる。この際、圧縮コイルバネ１２が、押圧部材９の上面と押圧調整用螺子部材１１のネジ頭（ワッシャでも良い）の下面１１ａとに挟まれた状態で組み付けられる。

従って、押圧調整用螺子部材１１の締結に伴い、前記圧縮コイルバネ１２が圧縮され、この圧縮された圧縮コイルバネ１２による反発力が、押圧部材９の上面と押圧調整用螺子部材１１の螺子頭（ワッシャでも良い）の下面１１ａとに作用する。それ故、押圧調整用螺子部材１１の締結量を調整して圧縮コイルバネ１２の圧縮量を調節することで、前記押圧部材９の上面への押圧力を調整することができる。

また、前記押圧部材９は、上述したように固定螺子部材１０によって、その一端を筐体７に固定されている。従って、前記押圧部材９は、この固定螺子部材１０によって固定された一端を中心として他端が押圧されることで、前記平面部９ｃと前記保持部材３における平板部３ｂとの当接面を介して、前記超音波振動子２に対して作用する押圧力を生じる。

つまり、前記押圧部材９は、前記押圧調整用螺子部材１１の締結量に応じて、前記保持部材３を介して前記超音波振動子２へ作用する押圧力を発生する。この押圧力により、前記超音波振動子２は前記被駆動部材４に押し付けられる。

ところで、押圧部材９における螺子穴部９ｄには、前記当接部材１３を螺合させる。そして、上述した押圧部材９による所定の押圧力が作用している状態で、この螺合させた当接部材１３をねじ込んでいくと、当接部材１３における半球形状の先端部１３ａが、前記保持部材３における前記斜面部３ｅに当接する。

この当接後も当接部材１３をねじ込んでいくと、当接部材１３における前記先端部１３ａが前記斜面部３ｅを押圧するのに伴い、前記斜面部３ｅを含む当該突出部３ａが図１において矢印Ｃで示される方向に押圧され、当該保持部材３は、筐体７における前記一方面７ｂに向かって摺動される。このとき、前記平板部３ｂの上面と、前記押圧部材９における前記平面部９ｃとの当接面においては滑りが発生している。

そして、更に当接部材１３をねじ込んでいくと、筐体７における前記一方面７ｂと、前記保持部材３における前記一方面３ｃ´とが圧接される。そして、このように筐体７における前記一方面７ｂと、前記保持部材３における前記一方面３ｃ´とが圧接した状態で、当該保持部材３の位置が保持される。換言すれば、前記保持部材３は、筐体７と当接部材１３とで挟持されて、その位置が保持される。

以上説明したように、本第１実施形態によれば、超音波振動子２が被駆動部材４を安定して微小駆動させることができる超音波モータを提供することができる。

具体的には、本第１実施形態によれば、超音波振動子２が振動して摩擦力により被駆動部材４を駆動している間においても、超音波振動子２の位置ずれが生じない。これにより、被駆動部材４の精密な駆動において安定した駆動量を得ることができ、さらに組立作業も簡易であり且つ安価で精密な駆動特性を備えた超音波モータを提供することができる。

より詳細には、本第１実施形態に係る超音波モータは次のような効果を奏する。

まず、本第１実施形態に係る超音波モータでは、上述した押圧部材９による所定の押圧力が作用した状態で、保持部材３が、筐体７と当接部材１３とによって挟持されることで、超音波振動子２の位置が保持される（当然ながら当接部材１３の位置も保持されている）。そして、押圧部材９は、固定螺子部材１０により筐体７に固定されている。

このような構成により、超音波振動子２の振動で生じる摩擦力によって被駆動部材４を駆動させた場合であっても、被駆動部材４からの反力による超音波振動子２の位置ずれが生じない。従って、被駆動部材４を微小に駆動させる場合に、安定した駆動量を得ることができる。

また、本第１実施形態に係る超音波モータは、従来の超音波モータと比較して、組立が容易であるという利点を有する。

例えば特許文献１には、押圧機構の組立方法及び固定方法については何ら開示されていないが、その組み立ての際にはバネ部材１１７における平面部１１７ｂ，１１７ｃを自然状態から押し下げて変形させながら、振動子１１４と固定部材１１９との間に配置させる必要がある。なお、固定部材１１９を前もって組みつけてある場合は、振動子１１４と固定部材１１９との隙間に、バネ部材１１７を変形させながら挿入し、且つ矩形状の貫通穴部を予め振動子１１４に固定された柱状止め具１２１に挿入させなければならない。そして、このような組み立て方法は現実的ではない。

つまり、特許文献１に開示されている押圧機構を組み立てる際には、振動子１１４にゴムシート１１５及びバネ部材１１７を、柱状止め具１２１に矩形状の穴部を挿入して載置させた後に、固定部材１１９を組み付けることになる。ここで、バネ部材１１７における平面部１１７ｂ，１１７ｃの先端部と固定部材１１９とを当接させ、固定部材１１９を押さえつけながら案内部材（不図示）に連結させる必要があり、非常に困難な作業となることは容易に想像できる。

一方、本第１実施形態に係る超音波モータの組み立てにおいては、上述したように各部材を単純に順次載置していき、最後に固定螺子部材１０及び押圧調整用螺子部材１１により締結等して固定すれば良い。つまり、各部材の載置及び締結を、一方向のみから作業することができるので組立容易性が非常に良好である。

なお、前記駆動子２ｂは、例えば耐熱性熱可塑性樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）をベースにチタン酸カリウムのフィラーを２０〜３０％ｗｔ充填すると共に、その他炭素繊維、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）も混合した複合樹脂材により構成する。

また、前記被駆動部材４は、例えば内部に鉄を含む珪酸マグネシウム（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）により構成し、前記駆動子２ｂと接触する面の表面粗さをＲａ０．２μｍ以下となるようにラップ研磨加工する。

そして、前記圧電積層体２ａの振動を減衰させずに確実に前記被駆動部材４へ伝達する為に、例えば、前記駆動子２ｂは前記圧電積層体２ａの端面から０．７ｍｍ以下の高さとする。なお、該高さは望ましくは０．４ｍｍである。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る超音波モータについて、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る超音波モータの構成を示す断面概略図である。なお、本第２実施形態に係る超音波モータの特徴部に焦点を当てる為に、前記第１実施形態に係る超音波モータとの相違点のみを説明する。

本第２実施形態に係る超音波モータにおける前記筐体７には、前記超音波振動子２の厚さ方向と平行な方向（図５における紙面に垂直な方向）に、螺子穴部（不図示）が設けられ、この螺子穴部（不図示）に対して螺子部材である当接部材１４が螺合される。

この当接部材１４は、その先端部に螺子の回転軸から偏心した円板である偏心円板部１４ａを備えている。そして、この偏心円板部１４ａにおける円筒面が、前記保持部材３における前記斜面部３ｅに当接する。

上述した押圧部材９による所定の押圧力が作用している状態で、前記当接部材１４をねじ込むと、前記偏心円板部１４ａが図５に矢印Ｄで示す方向に回転し、前記保持部材３における斜面部３ｅが図５に矢印Ｃで示す方向に移動する。更に当接部材１４をねじ込むと、保持部材３は、最終的に筐体７の前記一方面７ｂと偏心円板部１４ａとによって挟持され、その位置が保持される。このとき、前記第１実施形態に係る超音波モータと同様、前記平板部３ｂの上面と、前記押圧部材９における前記平面部９ｃとの当接面においては滑りが発生している。

換言すれば、偏心円板部１４ａを備える当接部材１４と、斜面部３ｅを備える突出部３ａとから成るカム機構によって、保持部材３を図５において矢印Ｃで示す方向に押圧し、筐体７における前記一方面７ｂと、前記保持部材３における前記一方面３ｃ´とを圧接させる。そして、筐体７における前記一方面７ｂと、前記保持部材３における前記一方面３ｃ´とで、前記保持部材３を挟持して、当該保持部材３の位置（超音波振動子２の位置）を保持する。

以上説明したように、本第２実施形態によれば、前記第一実施形態に係る超音波モータと同様な効果を奏する超音波モータを提供することができる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る超音波モータについて、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る超音波モータの構成を示す断面概略図である。図７（ａ）は後述する第２当接部材１５の上面図、図７（ｂ）は同正面図、図７（ｃ）は同側面図である。

なお、本第３実施形態に係る超音波モータの特徴部に焦点を当てる為に、前記第１実施形態又は第２実施形態に係る超音波モータとの相違点のみを説明する。

第１の相違点は、本第３実施形態に係る超音波モータの保持部材３は、第１実施形態及び第２実施形態に係る超音波モータの保持部材３が備えている前記突出部３ａを備えていない点である。

第２の相違点は、本第３実施形態に係る超音波モータは、図７（ａ）乃至（ｃ）に示す第２当接部材１５を具備する点である。

本第３実施形態に係る超音波モータに特有の部材である前記第２当接部材１５は、図７（ａ）乃至（ｃ）に示すように、当該第２当接部材１５の側面を構成する２枚の平面部１５ａと、それら２枚の平面部１５ａを連結する上面部１５ｂと斜面部１５ｃと、該斜面部１５ｃの逆側に設けられた面取り部１５ｄと、を備えている。

ところで、第２当接部材１５の組み付け方法は次の通りである。

まず、超音波振動子２を上述したように載置した後に、第２当接部材１５における前記平面部１５ａの下面（前記筐体６に対向する面）と筐体７における上壁面（前記押圧部材９と対向する面）とが当接するように、超音波振動子２上に当該第２当接部材１５を載置する。そして、上述したように押圧部材９を組み付ける。

その後、押圧部材９における螺子穴部９ｄに、前記当接部材１３を螺合させる。そして、上述した押圧部材９による所定の押圧力が作用した状態で、螺合させた当接部材１３をねじ込んでいくと、当接部材１３における半球形状の先端部１３ａが、前記第２当接部材１５における前記斜面部１５ｃに当接する。

この当接後も当接部材１３をねじ込んでいくと、当接部材１３の前記先端部１３ａが前記斜面部１５ｃを押圧するのに伴って、前記斜面部１５ｃを含む当該第２当接部材１５が図６において矢印Ｃで示される方向に摺動される。このとき、前記平板部３ｂの上面と、前記押圧部材９における前記平面部９ｃとの当接面においては滑りが発生している。

更に当接部材１３をねじ込んでいくと、筐体７における前記一方面７ｂと、前記保持部材３における前記一方面３ｃ´とが圧接される。そして、この状態で、当該保持部材３の位置が保持される。

換言すれば、前記保持部材３は、前記筐体７における前記一方面７ｂと、前記第２当接部材１５のうち前記保持部材と対向する面である一端面１５ｅとによって挟持されて、その位置が保持される。

以上説明したように、本第３実施形態によれば、前記第１実施形態に係る超音波モータと同様の効果を奏する超音波モータを提供することができる。

すなわち、本第３実施形態に係る超音波モータのように、突出部を設けない簡易な形状の保持部材３を用いた場合であっても、第２当接部材１５を設けることにより、第１実施形態に係る超音波モータと同様の効果を得ることができる。

従って、例えば次のような場合に、本第３実施形態を適用することが望まれる。

すなわち、保持部材３の材質が弱い剛性を有する材質である場合である。このような場合には、第一実施形態に係る超音波モータのように保持部材３に突出部３ａを設ける構成とすると、この突出部３ａの強度が不足してしまう。従ってこのような場合には、本第３実施形態に係る超音波モータの構成を適用することで、保持部材３の材質の強度に関わらず、第１実施形態に係る超音波モータと同様の効果を得ることができる。

なお、本第３実施形態に係る超音波モータにおける当接部材１３の代わりに、第２実施形態に係る超音波モータのように偏心円板部１４ａを備える当接部材１４と、斜面部３ｅを備える突出部３ａとから成るカム機構を設け、該カム機構によって保持部材３を押圧して図６において矢印Ｃで示される方向に摺動させ、筐体７における前記一方面７ｂと、前記保持部材３における前記一方面３ｃ´とを圧接し、当該保持部材３の位置（超音波振動子２の位置）を保持しても勿論よい。

以上説明したように、第１実施形態乃至第３実施形態によれば、超音波振動子２の振動によって生じる摩擦力で被駆動部材４を駆動している間においても、超音波振動子２の位置ずれが生じない超音波振動子２の保持機構を提供でき、被駆動部材４の精密な駆動の際に安定した駆動量を得られ、組立作業も簡易且つ安価で、精密な駆動特性を備えた超音波モータを提供することができる。

以上、第１実施形態乃至第３実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。

さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１実施形態に係る超音波モータの構成を示す断面概略図。 圧電積層体の縦振動を示す図。 圧電積層体の屈曲振動を示す図。 圧電積層体と保持部材との位置関係を示す斜視図。 本発明の第２実施形態に係る超音波モータの構成を示す断面概略図。 本発明の第３実施形態に係る超音波モータの構成を示す断面概略図。 （ａ）は第２当接部材の上面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図。 超音波振動子を被駆動部材に押し付ける為の従来の押圧機構を示す図。

符号の説明

1…超音波モータ、 ２…超音波振動子、 ２ａ…圧電積層体、 ２ｂ…駆動子、 ３…保持部材、 ３ａ…突出部、 ３ｂ，３ｃ…平板部、 ３ｃ´…一方面、 ３ｆ…先端部、 ３ｅ…斜面部、 ４…被駆動部材、 ５…転動部材、 ６，７…筐体、 ７ａ…空間部、 ７ｂ…一方面、 ８…押圧機構、 ９…押圧部材、 ９ａ…穴部、 ９ｂ…穴部、 ９ｃ…平面部、 ９ｄ…螺子穴部、 １０…固定螺子部材、 １１…押圧調整用螺子部材、 １１ａ…下面、 １２…圧縮コイルバネ、 １３…当接部材、 １３ａ…先端部、 １４…当接部材、 １４ａ…偏心円板部、 １５…第２当接部材、 １５ａ…平面部、 １５ｂ…上面部、 １５ｃ…斜面部、 １５ｄ…面取り部、 １５ｅ…一端面。

Claims (4)

1. 圧電素子に縦振動と屈曲振動とを同時に発生させることで楕円振動を発生させ、該楕円振動により駆動力を得て被駆動部材を駆動する超音波モータにおいて、
   圧電素子を有する超音波振動子と、
   前記超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、
   前記超音波振動子における定在波の節近傍に固着され且つ突出部を備える保持部材と、
   前記保持部材を押圧する押圧部材と、
   前記保持部材と対向する面である保持部材対向面を備える筐体と、
   前記押圧部材又は前記筐体に設けられ、前記保持部材における前記突出部を押圧して前記保持部材を前記保持部材対向面に圧接させる当接部材と、
   を具備し、
   前記保持部材は、前記突出部に当接する前記当接部材と、前記筐体における前記保持部材対向面とで挟持されて、前記駆動方向における位置が規制されることを特徴とする超音波モータ。
2. 前記当接部材は、螺子部材又はカム機構を構成する部材であることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
3. 圧電素子に縦振動と屈曲振動とを同時に発生させることで楕円振動を発生させ、該楕円振動により駆動力を得て被駆動部材を駆動する超音波モータにおいて、
   圧電素子を有する超音波振動子と、
   前記超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、
   前記超音波振動子における定在波の節近傍に固着された保持部材と、
   前記保持部材と対向する面である保持部材対向面を備える筐体と、
   前記保持部材を押圧する押圧部材と、
   前記押圧部材又は前記筐体に設けられた第一の当接部材と、
   前記第一の当接部材と当接する面及び前記保持部材と当接する面を備え、前記超音波振動子上を摺動可能に設けられた第二の当接部材と、
   を具備し、
   前記保持部材は、
   前記第二の当接部材を介して前記第一の当接部材によって押圧されて、前記筐体における前記保持部材対向面に圧接され、
   前記第一の当接部材に押圧された前記第二の当接部材と、前記筐体における前記保持部材対向面とで挟持されて、前記駆動方向における位置が規制されることを特徴とする超音波モータ。
4. 前記当接部材は、螺子部材又はカム機構を構成する部材であることを特徴とする請求項３に記載の超音波モータ。

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