JP2639551B2 - 超音波駆動装置 - Google Patents

超音波駆動装置

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JP2639551B2
JP2639551B2 JP63077561A JP7756188A JP2639551B2 JP 2639551 B2 JP2639551 B2 JP 2639551B2 JP 63077561 A JP63077561 A JP 63077561A JP 7756188 A JP7756188 A JP 7756188A JP 2639551 B2 JP2639551 B2 JP 2639551B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、回転体に傾斜した複数の支持軸にそれぞれ
ベアリングで支持されたコロをステータに接触回転させ
ることにより寿命を長くした超音波駆動装置に関する。
[従来技術] 現在提案されている超音波モータにおいて、リング形
圧電セラミックの片面に2組の電極群を接着し、それぞ
れの電極群によって励振される定在波が位置的にπ/2ず
れるように電極を配置し、またこれらの電極に対応する
リング形圧電セラミックの部分を交互に逆に分極し、さ
らにこれら2組の電極群に印加する交流電界が時間的に
π/2位相差がある2組の発振器をそれぞれ接続するもの
が提案されている。
このように構成した超音波モータは、2組の発振器か
らそれぞれの電極群に交流電界を印加することによって
リング形圧電セラミックの周囲の表面にπ/2位相がずれ
た2つの定在波が発生し、この2の定在波が合成された
進行波が発生する。従って、リング形圧電セラミックの
上に接着された振動体の上にリング形の移動体を載置し
て接触を強くすると、移動体が進行波によって移動され
る。
この超音波モータは振動体または金属ブロックに回転
体を圧接するため、回転体あるいは振動体または金属ブ
ロックが摩耗し、寿命が短いという欠点を有している。
この欠点を解決するために、ボールベアリングを使用
した超音波モータが提案されている(特開昭61−295882
号公報参照)。この超音波モータは、第10図に示すよう
にリング状の回転体1の凹み1aの内面にゴムやスポンジ
などの弾性体2を装着し、この弾性板2にベアリングの
リテーナ3に装着した多数のボール4を接触させ、また
ボール4はステータ5の圧電体振動子7が接着された振
動体6に接触するように構成している。従って、弾性板
2とボール4の摩擦力はボール4と振動体6の摩擦力よ
り強く構成されている。
このように構成した超音波モータは、圧電体振動子7
を駆動して振動体6に進行波を発生すると、ボール4が
僅かに回転しながら回転体1が回転するので、ボール4
の摩耗が軽減され、モータの寿命が延びるというもので
ある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この従来の超音波モータはボール4が
ステータ5の振動体6の上を殆ど回転しないで滑ること
によって、ボール4及び振動体6に摩耗が生じ、寿命が
あまり延びないという問題があった。
本発明は、円錐状の回転体にベアリングで支持された
複数個のコロを、進行波が発生するステータに押えによ
って押圧して、コロが回転することによって回転体が回
転するように構成することにより、コロの滑りが殆どな
いので、コロ及びステータの摩耗が少なく、寿命が著し
く延びる超音波駆動装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の超音波駆動装置
においては、進行波を発生するステータと、円錐状に形
成された回転体と、該回転体の傾斜面に固着された複数
の支持軸にベアリングによってそれぞれ支持され、かつ
前記ステータの端面に接触させたコロと、前記コロをス
テータに押圧する押えとからなり、前記回転体の回転軸
を前記押えに形成した貫通孔を通して支持するように構
成するものである。
また、前記押えの傾斜した端面を前記コロの側面に接
触させて押圧してもよい。
さらに、進行波を発生するリング状圧電体振動子から
なるステータと、該ステータの内面に接触されるように
回転体に固着された複数の支持軸んいベアリングによっ
てそれぞれ支持されたコロと、該コロをステータに押圧
するために、前記コロの内側でばねによって互いに接触
方向に付勢させる2つの回転する円錐台形の押えとすら
なるものである。
[作用] 上記のように構成した超音波駆動装置では、回転体の
傾斜面に支持された複数の支持軸にベアリングで支持さ
れたコロを、押圧体によってステータの端面に接触させ
ると、進行波によってコロが回転し、また、押圧体の接
触面を転がりながら進行することにより回転体が回転す
る。ここで、回転体の傾斜面に支持された支持軸によっ
てコロが傾斜するので、コロのエッジがステータ及び押
圧体に接触することにより、グリース等の潤滑油を塗布
しても回転で継続し、摩耗が少なくなり、寿命が長くな
る。また、ベアリングで支持されたコロを、リング状圧
電体振動子からなるステータの内面に、円錐台形の押圧
体によって押圧すると、コロはステータの内面に線接触
することによりスリップがなくなり、従って摩耗が少な
くなり、寿命が長くなる。
[実施例] 実施例について図面を参照して説明すると、第1図及
び第2図において、下方が大きい円錐状の回転体8の回
転軸8′は図示しないベアリングによって支持され、ま
た円錐状の回転体8のそれぞれ傾斜した面に固着された
複数(図では3個)の支持軸9に、コロ10がそれぞれベ
アリングで回転可能に支持されている。従って、コロ10
は上部が内側に傾斜して支持軸9に取り付けられ、ステ
ータ11の端面にコロ10の内側のエッジが接触される。ま
た、コロ10の上部に設けられた押圧体12はコロ10の外側
のエッジを押圧するように図示しないケースに支持さ
れ、回転体8の回転軸8′は押圧体12の貫通孔12′を通
して図示しないベアリングで支持されている。
このように構成された超音波駆動装置では、ステータ
11が進行波を発生すると、コロ10はステータ11の端面の
上を転がって進行するとともに、押圧体12の下面を転が
って進行することにより、回転体9が回転する。ここ
で、コロ10の径が大きいので、コロ10とステータ11の接
触面の滑りが少なく、従って、コロ10及びステータ11の
摩耗が少なくなり、寿命が長くなる。
第3図は、本発明の他の実施例の超音波駆動装置の側
面図で、複数のコロ10は下方が小さい円錐状の回転体8
の傾斜面に固着された支持軸9に回転可能に支持されて
おり、コロ10の外側のエッジがステータ11の端面に接触
され、コロ10の内側のエッジが押圧体12に接触され、ま
た、回転体8の回転軸8′は押圧体12の貫通孔12′を通
り、図示しないベアリングで支持されている。
このように構成された本発明の超音波駆動装置では、
ステータ11に進行波が発生すると、コロ10がステータ11
の接触面で転がりながら進行することにより、回転体8
が回転する。なお、この実施例では、ステータ11の端面
の内側に接触しているので、回転は遅くなるが、支持軸
9を伸ばして、コロ10をステータ11の端面の外側に接触
させることにより、回転が遅くて、トルクが強い超音波
駆動装置を提供することができる。
次に、第4図は、本発明のさらに他の実施例の超音波
駆動装置の側面図で、8は回転体、9は支持体、10はコ
ロ、11はステータであり、これらの構成は上記実施例と
同じ構成であるが、本実施例では、円錐台形状に構成し
た押圧体12の傾斜面12″にコロ10の側面10′を接触させ
るように構成している。
本実施例では、このように構成することにより、コロ
10と押圧体12との接触が良くなり、コロ10は押圧体12の
接触面で滑らないるので、コロ10はステータ11の端面で
も滑らなくなり、従って摩耗が少なく、寿命が延びると
いう利点がある。
このようにな超音波駆動装置に使用されるステータ11
としては、第5図に示すように(特願昭62−48517号参
照)短い金属ブロック13と長い金属ブロック14の間に2
個の圧電体振動子15、16及び電極17、18と挟持し、長短
の金属ブロック13、14のねじ孔に、ボルト19の両端のね
じ19a、19bを嵌合するこにより一体に構成する。そし
て、電極17、18に交流電圧を印加すると、圧電体振動子
15,16は厚み方向に振動し、それによっとボルト19のね
じ19a、19bの傾斜による捩りが発生し、これによって金
属ブロック13、14の側面及び端面に一方向の楕円振動ま
たは進行波が発生する。
なお、上記のように構成したステータ11において、電
極17、18をそれぞれ中心を通る分割線で2分割し、これ
らの分割線が互に直交するまでの間でずらし、それぞれ
の電極の一部に交流電圧を印加すると、楕円振動または
進行波の方向を逆転することができる。
また、本出願人が提案したステータでは(特願昭62−
187341が号参照)では、第6図に示すように、円柱状の
圧電体振動子20の両端面にそれぞれ分割した電極21a、2
1b及び電極22a、22bを設ける。そして、電極21a、21b及
び電極22a、22bの隙間23及び24を互いにずらして(この
実施例では90゜)設けている。
このように構成したステータ11では、例えば電極21a
と電極22aに交流電圧を印加すると、第7図の矢印Aで
示すように一方向に回転する回転振動が発生し、また電
極21aと電極22aに交流電圧を印加すると、第7図の矢印
Bで示すように逆方向に回転する回転振動が発生する。
これは、例えば電極21aと電極22aに交流電圧を印加し
たとき、電極21aと電極22aが90゜ずれているため、第7
図の矢印Cに示すように電圧が厚み方向に斜めに作用
し、従って、厚み方向の振動は捩れ回転を生じ、圧電体
振動子20の端面及び側面に矢印Aに示すような回転振動
が生じるものと思われる。また、電極21bと電極22bに電
圧を印加したときも同様に矢印Aの方向に回転振動が生
じる。ここで、印加電圧方向を逆にして、電極21bと電
極22aに電圧を印加すると、第6図の矢印Dに示すよう
に電圧が逆方向に作用するため、厚み方向の振動は捩れ
回転を生じ、圧電体振動子20の端面及び側面に矢印Bに
示すような回転振動が生じる。また、電極21aと電極22b
に電圧を印加したときも同様に矢印Bの方向に回転振動
が発生する。さらに、本出願人が提案したステータでは
(特願昭62−180254号参照)では、第8図に示すよう
に、リング状の圧電体振動子の外面電極23及び内面電極
24をそれぞれ2分割して分割電極23a、23b、24a、24bを
構成し、それらの分割電極23a、23bの間の隙間25a、25b
と分割電極24a、24bの間の隙間26a、26bの位置を互いに
ずらして設ける。そいて、分割電極23aと24aに交流電圧
を印加すると、矢印Aの方向の楕円振動または進行波が
発生し、分割電極23aと24bに交流電圧を印加すると、矢
印Bの方向に楕円振動または進行波が発生する。また、
分割電極23bと24aに交流電圧を印加すると、矢印Bの方
向の楕円振動または進行波が発生し、分割電極23bと24b
に交流電圧を印加すると、矢印Aの方向の楕円振動また
は進行波が発生する。
次に、第9図は、本発明のまた他の実施例の超音波駆
動装置の断面図で、本実施例では、第8図のリング状圧
電体振動子からなるステータ11がケース27に装着され、
ステータ11の内面に回転体8に装着された複数の支持軸
9(図では2個)でそれぞれ支持されたコロ10が接触さ
れ、回転体8の回転軸8′はケース27のベアリング28で
支持されている。またケース27の下方からボルト29が通
され、ナット30でケース27に支持されている。さらに、
ボルト29に摺動自在に2個の円錐台形の押え12a、12bが
装着され、またこれらの押え12a、12bはばね30によって
互いに接触する方向に付勢され、コロ10を挟持するよう
に装着されている。なお、ボルト29に支持板31、32が固
着され、押え12a、12bが外れないように構成されてい
る。
このように構成させ本実施例の超音波駆動装置では、
2つの円錐台形の押え12a、12bが互いに引かれることに
よって、押え12a、12bの円錐台形の傾斜面でコロ10がス
テータ11側へ押されるので、ステータ11の楕円振動また
は進行波によってコロ10が回転するとともに、押え12
a、12bの側面を転がることにより、回転体8が回転す
る。
なお、上記実施例では、押え12a、12bを内側のばね30
で互いに引くようにしたが、支持板31、32と押え12a、1
2bの間にばねを設けて押え12a、12bをそれぞれ押圧する
ようにしてもよい。また、上記実施例において、押え12
a、12bはそれぞれ円錐台形にしたが、コロ10を圧接する
ものであれば円筒体等の他の形状でもよい。
[発明の効果] 本発明は、以上のように構成されているので、回転体
に装着されたコロはステータと押えの間で回転し、コロ
とステータの間に滑りがないので、ステータ及びコロの
摩耗が少なくなり、モータとしての寿命が延びるという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例の超音波駆動装置の
概略構成図、第3図は本発明の他の実施例の超音波駆動
装置の概略構成図、第4図は本発明のさらに他の実施例
の超音波駆動装置の概略構成図、第5図は本発明で使用
する本出願人が提案した超音波駆動装置のステータの側
面断面図、第6図は本発明で使用する本出願人が提案し
た超音波駆動装置のステータの側面断面図、第7図は第
6図のステータで発生する楕円振動または進行波の方向
を示した図、第8図は本発明で使用する本出願人が提案
した超音波駆動装置のステータの斜視図、第9図は本発
明のさらに他の実施例の超音波駆動装置の概略構成図、
第10図は従来の超音波駆動装置の側面断面図である。 8……回転体、8′……回転軸、9……支持軸、10……
コロ、11……ステータ、12、12a、12b……押圧体、27…
…ケース、28……ベアリング、29……ボルト、30……ば
ね、31、32……支持板。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】進行波を発生するステータと、円錐状に形
    成された回転体と、該回転体の傾斜面に固着された複数
    の支持軸にベアリングによってそれぞれ支持され、かつ
    前記ステータの端面に接触させたコロと、前記コロをス
    テータに押圧する押えとからなり、前記回転体の回転軸
    を前記押えに形成した貫通孔を通して支持するように構
    成することを特徴とする超音波駆動装置。
  2. 【請求項2】前記押えの傾斜した端面を前記コロの側面
    に接触させて押圧することを特徴とする請求項1記載の
    超音波駆動装置。
  3. 【請求項3】進行波を発生するリング状圧電体振動子か
    らなるステータと、該ステータの内面に接触させるよう
    に回転体に固着された複数の支持軸にベアリングによっ
    てそれぞれ支持されたコロと、該コロをステータに押圧
    するために、前記コロの内側でばねによって互いに接触
    する方向に付勢させる2つの回転する円錐台形の押えと
    からなることを特徴とする超音波駆動装置。
JP63077561A 1988-03-30 1988-03-30 超音波駆動装置 Expired - Lifetime JP2639551B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01252180A (ja) 1989-10-06

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