JP2694233B2 - 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧電振動子を固定し
た振動体と、振動体に所定の圧力で接触する移動体とを
有する超音波モータ及び超音波モータ付電子機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すように、圧電振動子１
２は振動体１１に接着固定する。移動体１３は、振動体
１１に接触する。ベアリング１５は、固定台１４に固定
する。振動体１１の中心穴１１ａは、ベアリング１５の
外周に固定する。ベアリング１５は、移動体１３の回転
を案内する。

【０００３】Ｃリング１６は、皿ばね１７を保持する。
Ｃリング１６は、移動体１３に固定する。皿ばね１７
は、移動体１３に固定したＣリング１６とベアリング１
５を所定の圧力で加圧する。皿ばね１７の弾性力によ
り、振動体１１と移動体１３は所定の圧力で接触する。

【０００４】圧電振動子１２に振動波を発生させ、振動
体１１で振動波を増幅させる。移動体１３は、振動体１
１の振動により摩擦力により回転する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
モータでは、下記の課題があった。 （１）振動体と移動体との間の摩擦力により移動体を回
転させる構造であるので、振動体と移動体との間の接触
圧力の変化により移動体の回転速度が変化する。 （２）振動体と移動体との接触面の磨耗により接触圧力
が変化して、移動体の回転速度が経時的に変化する。

【０００６】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、移動体の回転を伝達する増速
手段を設け、位置検出手段により増速手段の回転運動の
状態を検出する構成として、移動体の回転状態を高精度
で検出して速度を制御した高性能な超音波モータ及び超
音波モータ付電子機器を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】振動体と移動体との間の
接触圧力の変化や接触面の磨耗により移動体の回転速度
が変化するという課題を解決するために、この発明は、
圧電振動子を固定した振動体と、振動体に所定の圧力で
接触し、振動体より大きな外径を有するとともに、外周
部に歯車部を有する移動体と、移動体の回転中心とは異
なる回転中心を有し、歯車部と係合して移動体の回転運
動を伝達し、移動体の回転速度を増加させる増速手段
と、増速手段の回転運動の状態を検出する位置検出手段
と、位置検出手段の出力する位置検出信号を入力して移
動体の回転を制御する出力信号を圧電振動子に出力する
制御回路と、を有する構成とした。また、振動体と移動
体とを所定の圧力で加圧する、加圧ばねを有する構成と
し、増速手段の回転運動の状態を検出する回転検出手段
と、回転検出手段の出力する回転検出信号を入力して移
動体の回転を制御する出力信号を圧電振動子に出力する
制御回路と、制御回路の出力信号を入力して、圧電振動
子を伸縮運動させる駆動信号を出力する駆動回路と、を
有する構成とした。さらに、振動体の中心穴部を固定台
に固定した構成とし、振動体に所定の圧力で接触し、回
転伝達部と出力取り出し部を有する移動体と、増速手段
の回転運動の状態を検出する回転速度検出手段と、回転
速度検出手段の出力する速度検出信号を入力して移動体
の回転を制御するための出力パルスを作成する制御回路
と、を有する構成とした。そして、移動体の回転運動に
より動作する出力取り出し手段を有する構成とした。

【０００８】

【作用】上記のように構成された超音波モータにおいて
は、振動体に圧電振動子を固定し、移動体は振動体に所
定の圧力で接触する。増速手段は、移動体の回転運動を
伝達し、移動体の回転速度を増加させる。位置検出手段
は、増速手段の回転運動の状態を検出する。

【０００９】制御回路は、位置検出手段の出力する位置
検出信号を入力して移動体の回転を制御する出力信号を
圧電振動子に出力する。制御回路の動作により、超音波
モータの動作は正確に制御される。さらに、本発明の超
音波モータは、出力取り出し手段を介して正確な速度で
回転する出力軸が構成できるため、超音波モータ付き電
子機器に適用した場合、指針式電子時計をはじめとし
て、広範で有用な電子機器を得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の超音波モータ付電子機器の
実施例の断面図である。図１において、圧電振動子１２
は、振動体１１に接着等により固定する。移動体１３
は、振動体１１に接触する。ベアリング１５は、固定台
１４に固定する。振動体１１の中心穴１１ａは、ベアリ
ング１５の外周に固定する。ベアリング１５は、移動体
１３の回転を案内する。

【００１１】Ｃリング１６は、皿ばね１７を保持する。
Ｃリング１６は、移動体１３に固定する。皿ばね１７
は、移動体１３に固定したＣリング１６とベアリング１
５を所定の圧力で加圧する。皿ばね１７の弾性力によ
り、振動体１１と移動体１３は所定の圧力で接触する。

【００１２】圧電振動子１２に振動波を発生させ、振動
体１１で振動波を増幅させる。移動体１３は、振動体１
１との間の摩擦力により回転する。移動体１３には、出
力取り出し部１３ａを形成する。移動体１３の外周に
は、歯車部１３ｂを形成する。移動体１３の歯車部１３
ｂは、ピニオン１８の歯部と噛み合う。移動体１３の歯
車部１３ｂの歯数はピニオン１８の歯部の歯数よりも大
きい。よって、移動体１３の歯車部１３ｂとピニオン１
８の歯部により、増速輪列を構成する。移動体１３の回
転により、ピニオン１８は、移動体１３より高い速度で
回転する。

【００１３】回転板１１１は、ピニオン１８に固定し、
一体となって回転する。回転板１１１の外周部近傍に
は、複数のスリット１１２を等間隔に設ける。光源１９
と受光素子１１０は、スリット１１２をはさむ位置に対
向して設置する。光源１９の発する光は、スリット１１
２を通過して受光素子１１０に入射する。回転板１１１
のスリット１１２のない部分においては、光源１９の発
する光は、受光素子１１０には入射しない。

【００１４】図２は、本発明の超音波モータ付電子機器
の実施例のブロック図である。図２において、検出回路
２２３は、受光素子１１０の出力信号を入力してスリッ
ト１１２の一定時間内の通過個数やスリット１１２の通
過速度を検出する。演算回路２２４は、発振回路２２０
の出力する基準信号と検出回路２２３の出力する速度信
号とを比較して、回転板１１１の角速度の変化あるいは
移動距離の変化を演算する。

【００１５】制御回路２２１は、演算回路２２４の演算
結果に基づく出力信号により、移動体１３が設定した角
速度または設定した移動距離で回転するように駆動回路
２２２の動作を制御する。駆動回路２２２は、必要な動
作に対応した駆動信号を超音波モータ２３０の圧電振動
子１２に印加する。

【００１６】回転板１１１の回転の検出は、上記の実施
例のほかに、回転板１１１の一方の面に電極パターンを
設け、回転板１１１の電極パターンと対向して固定した
電極パターンを誘電体を介して設置し、この２つの電極
パターンの間の容量位相の変化を基準信号と比較するこ
とによってもできる。

【００１７】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、移動
体の回転運動を伝達し移動体の回転速度を増加させる増
速手段と、増速手段の回転運動の状態を検出する位置検
出手段と、位置検出手段の出力する位置検出信号を入力
して移動体の回転を制御する出力信号を圧電振動子に出
力する制御回路と、を有する構成としたので、以下に記
載する効果を有する。 （１）移動体の回転運動を高精度で検出でき、精度は増
速手段の増速比により必要なものとすることができる。 （２）超音波モータの回転速度を精度良く制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波モータ付電子機器の実施例の断
面図である。

【図２】本発明の超音波モータ付電子機器の実施例のブ
ロック図である。

【図３】従来の超音波モータの断面図である。

【符号の説明】

１１ 振動体 １２ 圧電振動子 １３ 移動体 １４ 固定台 １５ ベアリング １６ Ｃリング １７ 皿ばね １８ ピニオン １９ 光源 １１０ 受光素子 １１１ 回転板 １１２ スリット ２２０ 発振回路 ２２１ 制御回路 ２２２ 駆動回路 ２２３ 検出回路 ２２４ 演算回路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子（１２）を固定した振動体
   （１１）と、 振動体（１１）に所定の圧力で接触し、振動体（１１）
   より大きな外径を有するとともに、外周部に歯車部（１
   ３ｂ）を有する移動体（１３）と、移動体（１３）の回転中心とは異なる回転中心を有し、
   歯車部（１３ｂ）と係合して 移動体（１３）の回転運動
   を伝達し、移動体（１３）の回転速度を増加させる増速
   手段（１８、１１１）と、 増速手段（１８、１１１）の回転運動の状態を検出する
   位置検出手段（１９、１１０）と、 位置検出手段（１
   ９、１１０）の出力する位置検出信号を入力して移動体
   （１３）の回転を制御する出力信号を圧電振動子（１
   ２）に出力する制御回路（２２１）と、 を有することを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 固定台（１４）と、 圧電振動子（１２）を固定し、かつ、固定台（１４）に
   固定した振動体（１１）と、 振動体（１１）に所定の圧力で接触し、振動体（１１）
   より大きな外径を有するとともに、外周部に歯車部（１
   ３ｂ）を有する移動体（１３）と、 振動体（１１）と移動体（１３）とを所定の圧力で加圧
   する加圧ばね（１７）と、移動体（１３）の回転中心とは異なる回転中心を有し、
   歯車部（１３ｂ）と係合して 移動体（１３）の回転運動
   を伝達し、その回転速度を増加させる増速輪列（１８、
   １１１）と、 増速輪列（１８、１１１）の回転運動の状態を検出する
   回転検出手段（１９、１１０）と、 回転検出手段（１９、１１０）の出力する回転検出信号
   を入力して移動体（１３）の回転を制御する出力信号を
   作成する制御回路（２２１）と、 制御回路（２２１）の出力信号を入力して、圧電振動子
   （１２）を伸縮運動させる駆動信号を出力する駆動回路
   （２２２）と、 を有することを特徴とする超音波モータ。
3. 【請求項３】 固定台（１４）と、 圧電振動子（１２）を固定し、かつ、固定台（１４）に
   中心穴部を固定した振動体（１１）と、 振動体（１１）に所定の圧力で接触し、回転伝達部（１
   ３ｂ）と出力取り出し部（１３ａ）を有する移動体（１
   ３）と、 振動体（１１）と移動体（１３）とを所定の圧力で加圧
   する加圧ばね（１７）と、 移動体（１３）の回転伝達部（１３ｂ）と接触して回転
   運動の伝達を受ける回転入力部（１８）を有し、移動体
   （１３）の回転速度を増速する増速輪列（１８、１１
   １）と、 増速輪列（１８、１１１）の回転速度を検出する回転速
   度検出手段（１９、１１０、１１２）と、 回転速度検出手段（１９、１１０）の出力する速度検出
   信号を入力して移動体（１３）の回転速度を制御するた
   めの出力パルスを作成する制御回路（２２１）と、 制御回路（２２１）の出力信号を入力して圧電振動子
   （１２）を伸縮運動させる駆動信号を出力する駆動回路
   （２２２）と、 を有することを特徴とする超音波モータ。
4. 【請求項４】 固定台（１４）と、 圧電振動子（１２）を固定し、固定台（１４）に固定し
   た振動体（１１）と、 振動体（１１）に所定の圧力で接触し、振動体（１１）
   より大きな外径を有するとともに、外周部に歯車部（１
   ３ｂ）を有する移動体（１３）と、 振動体（１１）と移動体（１３）とを所定の圧力で加圧
   する加圧手段（１７）と、 移動体（１３）の回転運動により動作する出力取り出し
   手段（１３ａ）と、移動体（１３）の回転中心とは異なる回転中心を有し、
   歯車部（１３ｂ）と係合して 移動体（１３）の回転運動
   を伝達し、移動体（１３）の回転速度を増加させる増速
   手段（１８、１１１）と、 増速手段（１８、１１１）の回転運動の状態を検出する
   回転検出手段（１９、１１０）と、 回転検出手段（１９、１１０）の出力する回転検出信号
   を入力して移動体（１３）の回転を制御する出力信号を
   圧電振動子（１２）に出力する制御回路（２２１）と、 を有することを特徴とする超音波モータ付電子機器。