JP2011061895A - 超音波モータ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトと連結部材との位置決めを精度良く行うことのできる超音波モータ機構を提供する。
【解決手段】圧電素子を有する超音波振動子と、超音波振動子との間の摩擦力により相対的に駆動される被駆動部材と、被駆動部材と連結する連結部材と、超音波振動子を被駆動体に付勢する第１付勢部材と、被駆動部材を移動可能に支持するベース部材と、被駆動部材をベース部材に対して移動可能に支持する球状の転動部材と、を少なくとも具備し、被駆動部材と連結部材の間に第２付勢部材を介入させることによって、被駆動部材を長手方向に付勢し、被駆動部材と連結部材とを当接させることによって互いに結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波モータ機構に関するものである。

従来の超音波モータ機構としては特許文献１記載の駆動装置が挙げられる。この駆動装置は、第１枠体と第２枠体とを相対移動させる第１駆動機構と、第２枠体と第３枠体とを相対移動させる第２駆動機構と、を備え、これら第１及び第２駆動機構は、圧電素子によって駆動を発生させる駆動発生部と、駆動発生部により発生した駆動を受ける駆動受部と、をそれぞれ有する。また、第１枠体には、第１駆動機構の駆動受部のシャフトの両端が固定され、第２枠体には、第２駆動機構の駆動受部のシャフトの両端が固定されている。

特開２００８−６７４７９号公報

しかしながら、特許文献１記載の駆動装置では、シャフトと、対応する枠体（連結部材）と、を互いに固定する際に、枠体に対するシャフトの位置決めを精度よく行うことについて具体的に考慮されていない。この駆動装置において、シャフトと枠体との位置決めを精度よく行うためには、専用の治具や工具が必要となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、専用の治具や工具を用いることなく、シャフトと連結部材との位置決めを精度良く行うことのできる超音波モータ機構を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波モータ機構は、圧電素子を有する超音波振動子と、超音波振動子との間の摩擦力により相対的に駆動される被駆動部材と、被駆動部材と連結する連結部材と、超音波振動子を被駆動体に付勢する第１付勢部材と、被駆動部材を移動可能に支持するベース部材と、被駆動部材をベース部材に対して移動可能に支持する球状の転動部材と、を少なくとも具備し、被駆動部材と連結部材の間に第２付勢部材を介入させることによって、被駆動部材を長手方向に付勢し、被駆動部材と連結部材とを当接させることによって互いに結合することを特徴としている。

本発明に係る超音波モータ機構において、被駆動部材は、その長手方向の一方の端部が第２付勢部材で付勢され、他方の端部は連結部材の溝部に当接することが好ましい。

本発明に係る超音波モータ機構において、第２付勢部材はネジ又はばねであることが好ましい。

本発明に係る超音波モータ機構は、シャフトと連結部材との位置決めを精度良く行うことができる、という効果を奏する。

本発明の実施形態に係る超音波モータ機構の構成を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。

以下に、本発明に係る超音波モータ機構の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、本実施形態に係る超音波モータ機構の構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。

図１から図３に示すように、超音波モータ機構は、圧電素子１４０及び駆動子１４２、１４３を有する超音波振動子と、円筒面を有する被駆動部材としてのシャフト１５０と、連結部材１８０と、第１付勢部材としての押圧部材１３０と、ベース部材１７０と、４つの転動部材１６０と、を備える。また、超音波モータ機構は、ベース部材１７０と結合して超音波振動子及び押圧部材１３０を内部に収容するケース部材１２０を備え、ケース部材１２０は、基台１１０上に載置される。

略コの字型の断面形状を有するベース部材１７０の内部には、４つの球状部材からなる転動部材１６０が収容される。転動部材１６０は、ベース部材１７０の長手方向（図１の上下方向、図２の左右方向）に移動可能に収容される。なお、転動部材１６０は、ベース部材１７０の長手方向に移動可能であれば、４つより多くても良い。

シャフト１５０は、円筒面と平面からなる側面を備え、長手方向直交断面が略Ｄ字形状をなしている。このシャフト１５０は、円筒面が転動部材１６０に当接するように載置される。

シャフト１５０の長手方向両端は、シャフト１５０の駆動変位を外部装置に伝達するための連結部材１８０の第１腕部１８１、第２腕部１８２にそれぞれ結合されている。

ケース部材１２０は箱型の形状をしており、その内部空間には、圧電素子１４０と、押圧部材１３０と、が高さ方向（図２、図３の上下方向）の上側から順に内包される。１３０としては金属製の板バネを用いる。圧電素子１４０の下面には、下方に突出する支持部材１４１が設けられ、押圧部材１３０の上面に当接する。押圧部材１３０は、その長手方向（図２の左右方向）の両端がケース部材１２０の内壁に当接し、上に凸に撓んだ状態で支持される。

ベース部材１７０とケース部材１２０は、例えば、ケース部材１２０の上部に設けた複数の突起部を、ベース部材１７０の下部に設けた複数の係止部にそれぞれ係止することによって固定する。

圧電素子１４０の上面には、上方へ突出する駆動子１４２、１４３が設けられ、ケース部材１２０をベース部材１７０に組みつけたとき、駆動子１４２、１４３はシャフト１５０の下側に位置する平面に当接する。このとき、押圧部材１３０は所定の量だけ撓んだ状態で長手方向略中央部分が支持部材１４１に当接する。押圧部材１３０の撓み量は任意に設定でき、この撓み量を所望の値にすることによって、シャフト１５０に対して圧電素子１４０から所望の押圧力を発生し、駆動子１４２、１４３をシャフト１５０に付勢する。これにより、駆動子１４２、１４３とシャフト１５０との間に摩擦力が生じ、圧電素子１４０を駆動することにより、シャフト１５０はベース部材１７０に対して長手方向（図１の上下方向、図２の左右方向、駆動方向）に移動可能となる。

連結部材１８０は、シャフト１５０の長手方向に略平行に延びるように配置される基部１８３と、基部１８３の両端からそれぞれ延びる第１腕部１８１、第２腕部１８２と、を備え、平面視でコの字状をなす。第１腕部１８１には、シャフト１５０の長手方向の一方の端部を受容する第１溝部１８１ａが設けられ、第２腕部１８２には、シャフト１５０の他方の端部を受容する第２溝部１８２ａが設けられている。第１溝部１８１ａ、第２溝部１８２ａは、内側から外側へ向かって形成された有底の凹部であり、図３に示すように、シャフト１５０の両端部の上面及び両側面にそれぞれ当接し、これによりシャフト１５０を支持する。なお、連結部材は複数の部材から構成されるものであっても良い。

また、第１溝部１８１ａには、シャフト１５０の軸方向に略一致するように形成された小径の貫通したネジ穴１８１ｂが設けられ、第２付勢部材としての固定ネジ１９０が螺合される。この固定ネジ１９０は、シャフト１５０の軸方向に進退可能である。

基部１８３には、その高さ方向に貫通するように、連結ネジ１８４、１８５が螺合されている。連結ネジ１８４、１８５は、軸部の先端が枠部材２００にそれぞれ結合されており、これにより連結部材１８０と枠部材２００が連結されている。
なお、連結部材１８０によって連結する外部装置としては、枠部材２００以外の形状でもよい。

本実施形態の超音波モータ機構では、第１溝部１８１ａ内に螺入した固定ネジ１９０の先端面１９０ａをシャフト１５０の一方の端面１５０ａに当接させる。シャフト１５０は、固定ネジ１９０の第１溝部１８１ａへの螺入量に応じて、第１溝部１８１ａ、第２溝部１８２ａの内面に案内されつつシャフト１５０の軸方向１５０ｃ（長手方向）に沿って移動し、シャフト１５０の他方の端面１５０ｂが第２溝部１８２ａの内面に当接すると移動を停止する。このとき、シャフト１５０は、長手方向の両端面１５０ａ、１５０ｂが、固定ネジ１９０の先端面と第２溝部１８２ａの内面にそれぞれ当接した状態で固定される。

なお、第２付勢部材としては、固定ネジ１９０のほか、例えばバネその他の弾性部材を設けることもできる。バネを用いる場合は、例えば、バネの伸縮方向の一端がシャフト１５０の一方の端面１５０ａに当接し、他端が第１溝部１８１ａ内壁に当接する。この場合、バネは、シャフト１５０を端面１５０ｂ側に付勢するような圧縮性を有するものを用いる。

以上の構成の超音波モータ機構においては、圧電素子１４０を駆動すると、押圧部材１３０によってベース部材１７０側へ押圧された状態のシャフト１５０が長手方向に駆動される。このとき、転動部材１６０はシャフト１５０との当接点においてシャフト１５０の長手方向の駆動力を受けて転がり運動をするため、シャフト１５０はスムーズに駆動される。

シャフト１５０が駆動されると、連結部材１８０も一体となって移動する。これにより、シャフト１５０の変位は、連結部材１８０に結合された枠部材２００（外部装置）に伝達される。

本実施形態に係る超音波モータ機構によれば、シャフト１５０の端面１５０ｂが第２腕部１８２の第２溝部１８２ａに当接するまで固定ネジ１９０を締め付けて組み立てる。すなわち、シャフト１５０（被駆動部材）と連結部材１８０との間に、第２付勢部材としての固定ネジ１９０を介入させることによって、シャフト１５０を長手方向に付勢し、シャフト１５０と連結部材１８０とを当接させることによって互いに結合している。これにより、連結部材１８０と、シャフト１５０と、の固定を精度良く、かつ、容易に行うことができる。また、固定ネジ１９０を用いるのみであるため、超音波モータ機構の構成を大きく変えたり、部品点数を大きく増やしたり、別個の専用治具を用意する必要がない。

さらに、被駆動部材の長さの公差、連結部材に設けられた溝構造部により簡単に精度よく位置きめができる。また、固定ネジ１９０という１本のネジ締めにより固定しているので分解の必要が生じた場合でもすぐに対処できる。

また、駆動時においては、シャフト１５０の縦振動を抑制する方向に、ネジ端面固定を行うので、シャフト１５０の余分な縦振動を抑えることができ、これにより特性が安定する。

さらにまた、固定ネジ１９０を締めることで組立てが完了するので、仮に接着固定をした場合と比較すると、接着時間などが不要な分、組立て工数が削減でき、コスト削減に繋がる。

以上のように、本発明に係る超音波モータ機構は、被駆動部材と連結部材との位置決めを精度良く行うことが求められる駆動装置に有用である。

１１０ 基台
１２０ ケース部材
１３０ 押圧部材（第１付勢部材）
１４０ 圧電素子
１４１ 支持部材
１４２、１４３ 駆動子
１５０ シャフト（被駆動部材）
１５０ａ、１５０ｂ 端面
１５０ｃ 軸方向（長手方向）
１６０ 転動部材
１７０ ベース部材
１８０ 連結部材
１８１ 第１腕部
１８１ａ 第１溝部
１８１ｂ ネジ穴
１８２ 第２腕部
１８２ａ 第２溝部
１８３ 基部
１８４、１８５ 連結ネジ
１９０ 固定ネジ（第２付勢部材）
１９０ａ 先端面
２００ 枠部材（外部装置）

Claims (4)

1. 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相対的に駆動される被駆動部材と、
   前記被駆動部材と連結する連結部材と、
   前記超音波振動子を前記被駆動体に付勢する第１付勢部材と、
   前記被駆動部材を移動可能に支持するベース部材と、
   前記被駆動部材を前記ベース部材に対して移動可能に支持する球状の転動部材と、
   を少なくとも具備し、
   前記被駆動部材と前記連結部材の間に第２付勢部材を介入させることによって、前記被駆動部材を長手方向に付勢し、
   前記被駆動部材と前記連結部材とを当接させることによって互いに結合することを特徴とする超音波モータ機構。
2. 前記被駆動部材は、その長手方向の一方の端部が前記第２付勢部材で付勢され、他方の端部は前記連結部材の溝部に当接することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ機構。
3. 前記第２付勢部材はネジ又はばねであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波モータ機構。
4. 前記連結部材は、複数の部材から構成されてなることを特徴とする請求項１から請求項
   ３のいずれか１項に記載の超音波モータ機構。

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