JP2010016991A - Ultrasonic motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は超音波モータに係り、特に、ステータに超音波振動を発生させることによりステータに接触するロータを回転させる超音波モータに関する。 The present invention relates to an ultrasonic motor, and more particularly to an ultrasonic motor that rotates a rotor that contacts a stator by generating ultrasonic vibrations in the stator.
近年、超音波振動を利用してロータを回転させる超音波モータが提案され、実用化されている。この超音波モータは、圧電素子を用いてステータに超音波振動を発生させ、ステータに加圧接触するロータを両者間の摩擦力によって回転させるものである。
例えば、特許文献1には、ステータに球状のロータが接触支持され、ステータが振動することによってロータを回転させる超音波モータが記載されている。この超音波モータには、板ばねによってステータ方向に力を加えられてロータに予圧を作用させる予圧部材が設けられている。また、特許文献2には、加圧ばね(予圧部材)によってロータが振動体(ステータ)に加圧支持された超音波モータが記載されている。
In recent years, an ultrasonic motor for rotating a rotor using ultrasonic vibration has been proposed and put into practical use. This ultrasonic motor generates ultrasonic vibrations in a stator using a piezoelectric element, and rotates a rotor in pressure contact with the stator by a frictional force between them.
For example,
しかしながら、特許文献1及び2の超音波モータでは予圧部材とロータとの間に潤滑剤を使用すると、潤滑剤がロータの表面を伝わって垂れることがあり、垂れた潤滑剤がロータとステータとの間に浸入すると、ステータとロータとの間の摩擦力が低下してしまい、ロータの回転力が大幅に減少してしまうといった問題点があった。
However, in the ultrasonic motors of
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、ロータの回転力を低下させずに予圧部材とロータとの間を潤滑する超音波モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic motor that lubricates between a preload member and a rotor without reducing the rotational force of the rotor.
この発明に係る超音波モータは、ステータと、該ステータに接触配置されかつ該ステータに超音波振動を発生させることにより駆動されるロータと、前記ステータに前記ロータを加圧する予圧部材とを備え、前記ロータに段差部が形成されている。予圧部材とロータとの間に潤滑剤を供給したときに、潤滑剤がステータに向かってロータの表面を伝わっても、段差部によって潤滑剤がステータまで伝わってしまうのを抑止する。
前記ロータは球形状であってもよい。
前記段差部は、前記ロータの周方向に沿って形成されていてもよい。
前記ロータと前記ステータとの接触可能範囲に対して、前記段差部が前記予圧部材側に位置するように、前記ロータは回転してもよい。
前記ロータは多軸に回転可能であってもよい。
前記段差部は、前記ロータの表面に対して窪んだ溝部であってもよい。
前記段差部は、前記ロータの表面に対して突出した凸部であってもよい。
前記凸部は、前記ロータに対して取り外し可能であってもよい。
前記凸部は、液体を吸収可能な吸収性材料から構成されてもよい。
An ultrasonic motor according to the present invention includes a stator, a rotor disposed in contact with the stator and driven by generating ultrasonic vibrations in the stator, and a preload member that pressurizes the rotor against the stator. A step portion is formed on the rotor. When the lubricant is supplied between the preload member and the rotor, even if the lubricant is transmitted to the surface of the rotor toward the stator, the lubricant is prevented from being transmitted to the stator by the step portion.
The rotor may be spherical.
The step portion may be formed along a circumferential direction of the rotor.
The rotor may rotate such that the stepped portion is positioned on the preload member side with respect to a contactable range between the rotor and the stator.
The rotor may be capable of rotating in multiple axes.
The step portion may be a groove portion recessed with respect to the surface of the rotor.
The step portion may be a convex portion protruding from the surface of the rotor.
The convex portion may be removable with respect to the rotor.
The convex portion may be made of an absorbent material capable of absorbing liquid.
この発明によれば、ステータと、ステータに接触配置されるロータと、ステータにロータを加圧する予圧部材とを備えた超音波モータにおいて、ロータに段差部が形成されていることにより、予圧部材とロータとの間に潤滑剤を供給したときに、潤滑剤がロータの表面を伝わってステータに向かって垂れても、段差部によって、潤滑剤がステータまで垂れてしまうのを抑止するので、ロータの回転力を低下させずに予圧部材とロータとの間を潤滑することができる。 According to the present invention, in the ultrasonic motor including the stator, the rotor disposed in contact with the stator, and the preload member that pressurizes the rotor to the stator, the step portion is formed on the rotor, so that the preload member When the lubricant is supplied to the rotor, even if the lubricant travels on the rotor surface and hangs down toward the stator, the stepped portion prevents the lubricant from dropping down to the stator. Lubrication can be performed between the preload member and the rotor without reducing the rotational force.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る超音波モータの可動部分を図1に示す。球形状のロータ1が、ステータ2に接触するように配置されている。ロータ1は、予圧部材3によって上方からステータ2に向かって加圧されている。予圧部材3の内部には、グリス等の潤滑剤が収容されており、ロータ1と予圧部材3との間を潤滑している。ステータ2には、ステータ2を超音波振動させるための図示しない振動手段が接続されている。振動手段によってステータ2が超音波振動することにより、ロータ1が回転するようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a movable part of the ultrasonic motor according to
ロータ1には、図示しないジョイントが連結するための孔4が設けられている。ロータ1の表面には、ロータ1の周方向に沿って、ロータ1の表面に対して窪んだ溝部5が設けられている。ここで、溝部5は段差部を構成する。溝部5は、後述するロータ1の全可動範囲に渡って、ステータ2より上方かつ予圧部材3より下方に位置するように設けられている。すなわち、ロータ1とステータ2との接触可能範囲に対して、溝部5が予圧部材3側に位置するように設けられている。
The
次に、実施の形態1に係る超音波モータの動作について説明する。
図示しない振動手段がステータ2を超音波振動させると、ロータ1は回転する。図2に示されるように、ロータ1は、鉛直線Lを中心として360°回転が可能である(矢印A)。またこれとともに、溝部5が鉛直線Lに対して垂直となるようにロータ1をステータ2上に配置し、その際に、ロータ1の表面に鉛直線Lと重なる仮想的な棒6を立てたとすると、鉛直線Lに対する棒6のなす角度がある角度θより大きくならない範囲(矢印B)で回転(傾く)可能である。これらの回転可能な範囲をロータ1の可動範囲という。この範囲でロータ1は回転するので、ロータ1は多軸に回転可能である。なお。この可動範囲は、ロータ1とステータ2との接触可能範囲と同じ大きさの範囲となる。
Next, the operation of the ultrasonic motor according to
When vibration means (not shown) causes the
図1に示されるように、ロータ1は、予圧部材3によってステータ2に向かって加圧されているので、ロータ1と予圧部材3との間の摩擦力を低下させてロータ1の回転を促進する目的で、予圧部材3内に収容された潤滑剤がロータ1と予圧部材3との間を潤滑する。潤滑剤がロータ1と予圧部材3との間を潤滑していると、一部の潤滑剤がロータ1の表面を伝わることがある。潤滑剤がロータ1とステータ2との間に浸入すると、ロータ1とステータ2との間の摩擦力が低下してしまうので、ロータ1の回転力が低下してしまう。しかしながら、ロータ1の表面には溝部5が設けられているので、ロータ1の表面を伝わる潤滑剤は、溝部5に入り込んで溝部5内に保持される。この結果、潤滑剤が溝部5よりもステータ2側に伝わることを抑止する。
As shown in FIG. 1, since the
このように、ロータ1に溝部5が形成されていることにより、予圧部材3とロータ1との間に潤滑剤を供給したときに、潤滑剤がステータ2に向かってロータ1の表面を伝わっても、溝部5によって、潤滑剤がステータ2まで伝わってしまうのを抑止するので、ロータ1の回転力を低下させずに予圧部材3とロータ1との間を潤滑することができる。
As described above, since the
実施の形態1において、周方向に沿って形成された溝部5は、無端状の閉じた形状であるが、この形態に限定するものではない。図3(a)に示されるように、円周方向の一部分に溝部が形成されず、両端部を有する開いた形状の溝部5’であってもよい。また、図3(b)に示されるように、螺旋状の溝部5”であってもよい。
In
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る超音波モータについて説明する。
この発明の実施の形態2に係る超音波モータは、実施の形態1に対して、ロータの形状を変更したものである。
Next, an ultrasonic motor according to
The ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention is obtained by changing the shape of the rotor with respect to the first embodiment.
図4に示されるように、ロータ11は円柱形状を有し、図示しないジョイントが連結するための孔14が、ロータ11の軸方向に設けられている。ロータ11は、ロータ11の軸方向を中心に回転可能に、ステータ12に接触するように配置されている。ロータ11は、予圧部材13によって上方からステータ12に向かって加圧されている。予圧部材13の内部には、潤滑剤が収容されている。ロータ11の表面には、ロータ11の軸方向に沿って、ロータ11の表面に対して窪んだ溝部15が設けられている。ここで、溝部15は段差部を構成する。溝部15は、ロータ11の全可動範囲に渡って、ステータ12より上方かつ予圧部材13より下方に位置するように設けられている。その他の構成については、実施の形態1と同じである。すなわち、ロータ11とステータ12との接触可能範囲に対して、溝部15が予圧部材13側に位置するように設けられている。
As shown in FIG. 4, the rotor 11 has a cylindrical shape, and a
ロータ11は、ロータ11の軸方向を中心として一軸に回転する。実施の形態1と同様に、潤滑剤によってロータ11と予圧部材13との間を潤滑するが、潤滑剤の一部がステータ12に向かってロータ11の表面を伝わることがある。しかし、ロータ11の表面に設けられた溝部15によって、ロータ11の表面を伝わる潤滑剤が溝部15に入り込んで溝部15内に保持される。この結果、潤滑剤が溝部15よりもステータ12側に伝わることを抑止する。従って、溝部15によって、潤滑剤がステータ12まで伝わってしまうのを抑止するので、ロータ11の回転力を低下させずに予圧部材13とロータ11との間を潤滑することができる。
The rotor 11 rotates about one axis around the axial direction of the rotor 11. As in the first embodiment, the lubricant is lubricated between the rotor 11 and the
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る超音波モータについて説明する。
この発明の実施の形態3に係る超音波モータは、実施の形態1に対して、予圧部材の形状を変更したものである。
Next, an ultrasonic motor according to
The ultrasonic motor according to the third embodiment of the present invention is obtained by changing the shape of the preload member with respect to the first embodiment.
図5に示されるように、球形状のロータ21が、ステータ22に接触するように配置されている。ロータ21は、予圧部材23によって上方からステータ22に向かって加圧されている。ステータ22と予圧部材23とは、環状の板ばね26を介して弾性的に連結されている。ロータ21の表面には、予圧部材23とロータ21との接触部分より上方に位置するように、ロータ21の円周方向に沿って、ロータ21の表面に対して窪んだ溝部25が設けられている。ここで、溝部25は段差部を構成する。実施の形態3においても、ステータ22側に向かってロータ21の表面を伝わる潤滑剤が溝部25内に保持されることにより、潤滑剤がロータ21とステータ22との接触部分27まで伝わることを抑止することができるので、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 5, the
実施の形態3では、溝部25を、ロータ21と予圧部材23との接触部分よりも上方に設けたが、この形態に限定するものではない。ロータ21とステータ22との接触部分よりも上方かつロータ21と予圧部材23との接触部分よりも下方に設けてもよく(図5の符合「25’」に相当)、また、ロータ21とステータ22との接触部分27よりも上方で溝部25がロータ21と予圧部材23との接触部分28を通り越すような位置に設けてもよい(図5の符合「25”」に相当)。すなわち、ロータ21とステータ22との接触可能範囲に対して予圧部材23側の位置であればよい。さらに、溝部25は、円周方向に真っ直ぐに延びる形態に限定するものではなく、図6(a)に示されるような波状の溝部25aや、図6(b)に示されるようなジグザグ状の溝部25bであってもよい。
In the third embodiment, the
実施の形態1〜3において、段差部は、ロータの表面に対して窪んだ溝部であったが、この形態に限定するものではない。図7(a)に示されるように、ロータ1の表面に対して突出した凸部35aであってもよい。ロータ1の表面を伝わる潤滑剤は、凸部35aで堰き止められるので、潤滑剤がステータ2(図1参照)まで伝わってしまうのを防止でき、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、凸部は、断面が半円状のものに限定されず、図7(b)に示されるように断面が扇型状の凸部35bであってもよく、また、図7(c)及び(d)にそれぞれ示されるように、凸部の表面に対して窪んだ保持部35c1及び35d1が設けられた凸部35c及び35dであってもよい。
In the first to third embodiments, the step portion is a groove portion that is recessed with respect to the surface of the rotor, but is not limited to this embodiment. As shown in FIG. 7A, a convex portion 35 a that protrudes from the surface of the
また、図8に示されるように、ロータの下側部分1aを上側部分1bよりも半径を大きくしてそれらの境界に形成された段差を凸部36としてもよい。
さらに、図9に示されるように、ロータ1の表面に設けられた溝部5にOリング37を取り外し可能に嵌め込むことによって凸部を構成してもよい。Oリング37は、溝部5に嵌め込むのではなく、溝部が設けられていないロータの表面に取り外し可能に取り付けてもよい。また、Oリング37は、綿やスポンジ等の液体を吸収可能な吸収性材料で構成することによって、Oリング37まで垂れてきた潤滑剤を吸収保持することもできる。
Further, as shown in FIG. 8, the lower portion 1a of the rotor may have a radius larger than that of the upper portion 1b, and a step formed at the boundary between them may be used as the
Further, as shown in FIG. 9, the convex portion may be configured by removably fitting an O-
1,11,21 ロータ、2,12,22 ステータ、3,13,23 予圧部材、5,5’,5”,15,25,25’,25”,25a,25b 溝部(段差部)、35a,35b,35c,35d,35e,36 凸部(段差部)、37 Oリング(凸部)。 1, 11, 21 Rotor, 2, 12, 22 Stator, 3, 13, 23 Preload member, 5, 5 ', 5 ", 15, 25, 25', 25", 25a, 25b Groove (step) 35a , 35b, 35c, 35d, 35e, 36 Convex part (step part), 37 O-ring (convex part).
Claims (9)
該ステータに接触配置されかつ該ステータに超音波振動を発生させることにより駆動されるロータと、
前記ステータに前記ロータを加圧する予圧部材と
を備え、
前記ロータに段差部が形成されている超音波モータ。 A stator,
A rotor disposed in contact with the stator and driven by generating ultrasonic vibrations in the stator;
A preload member that pressurizes the rotor to the stator;
An ultrasonic motor in which a step portion is formed on the rotor.
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