JP2766835B2 - 回転駆動体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、振動波モータ等に
適用される振動素子を用いた回転駆動体に関する。 【０００２】 【従来の技術】前記電歪素子等の振動素子を用いた回転
駆動体は、特開昭５８−１４８６８２号，特開昭５９−
９６８８１号，特開昭５９−９６８８２号等で提案され
ている。これらのものは、複数の電歪素子を円環状に組
合わせて夫々を周方向に分極し、交番電圧の印加によ
り、周方向へ位相差的に励振して、その端面に進行波を
生じさせたものである。 【０００３】また一方、特開昭６１−１４２９７６号に
開示されているように、厚み方向に分極した電歪素子又
は磁歪素子からなる円環状振動素子の、一面側の電極を
二以上の数値ｘで等分し、各分割電極に、周方向で夫々
２π／ｘの時間的位相がずれた交番電圧を印加すること
によりエクステンションモードと呼ばれる周方向の伸縮
波を利用して周方向の進行波力を発生させてなるものが
ある。このように電歪素子等からなる端面に周方向の進
行波を生じる円環状振動素子を用いた回転駆動体は種々
提案されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、この
種振動素子を用いたものは、所要箇所に該振動子を、振
動漏れの処理を施して取付け、回転力を取出すものであ
り、ロータの支持も夫々その取付箇所に対応して別途施
していた。本発明は、種々の構成部材を、まとまりよく
組付けてユニット化し、所要箇所への適用を容易とする
と共に、出力を両端から取り出し得るようにした回転駆
動体の提供を目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、厚み方向に分
極した電歪素子又は磁歪素子からなり、一面側の電極を
二以上の数値ｘで等分し、各分割電極に周方向で夫々２
π／ｘの時間的位相がずれた交番電圧を印加することに
より周方向の伸縮波を利用して周方向の進行波力を発生
させてなる円環状振動素子を、振動のノード位置となる
ベースの上下一方に配設し、さらに該振動素子上に金属
製円筒を配置して、その中心の上下方向に配設した螺子
杆によりベースに固着することにより、金属製円筒とベ
ースとの間で振動素子を挟圧して予圧縮するとともに、
円筒上と、ベースの上下他方の面とに夫々ロータを弾接
し、その出力軸を、ベースの上下に保持されて振動素子
等の部材を囲繞する筒体に固定した軸受で夫々支持し
て、該筒体外方へ上下に突出させ、さらに上下の筒体間
からベースの周縁を外方へ突出させて、該周縁を外部所
要位置と連結固定するようにしたことを特徴とする回転
駆動体である。 【０００６】前記振動素子を駆動することにより、円筒
を伝播した周方向の進行波が上下のロータに作用する。
この両ロータは、筒体を介してベース側に保持された軸
受により支持され、ロータの出力軸から回転力が取出さ
れる。従って、出力を筒体の両端から取り出し得ること
となる。 【０００７】また前記円環状振動素子を、振動のノード
位置となるベースの上下両方に配設し、さらに両振動素
子上に金属製円筒を夫々配置して、その中心に上下方向
に配設した螺子杆によりベースに固着することにより、
金属製円筒とベースとの間で夫々振動素子を挟圧して予
圧縮するとともに、両円筒上に夫々ロータを弾接し、そ
の出力軸を、ベースの上下に保持されて振動素子等の部
材を囲繞する筒体に固定した軸受で夫々支持して、該筒
体外方へ上下に突出させ、さらに上下の筒体間からベー
スの周縁を外方へ突出させて、該周縁を外部所要位置と
連結固定するようにして構成しても良い。この構成にあ
っては、両ロータは、夫々別途の円環状振動素子により
駆動されることとなる。 【０００８】 【発明の実施の形態】添付図面について本発明の一実施
例を説明する。図１〜３は、本発明の第一実施例を示
す。ここで円環状振動素子１は、図３に示すように、Ｐ
ＺＴ等のセラミック板からなる電歪素子２，２を四枚の
分割電極３を介して接合してなるものであって、当接面
が正となるように図１の矢印方向に分極する。この分割
電極３は90度の扇状主体から側方へ枝端子４を突成して
なり、これにより電歪素子２，２の一側電極が四分割さ
れることとなる。 【０００９】前記振動素子１は、金属製ベース３０の上
面に配置される。この金属製ベース３０は、その下面に
円筒部３１を配設している。また、前記振動素子１上に
は金属製円筒６が乗載される。さらに、円筒６の内面に
は雌螺子１１が形成され、円筒部３１の内面には雌螺子
１０が形成される。そして、金属製ベース３０（円筒部
３１），振動素子１及び円筒６の中心に上下方向へ螺子
杆８を挿通し、螺子杆８の上下端に形成した雄螺子部
９，９を、円筒部３１の雌螺子１０と、円筒６の雌螺子
１１に夫々螺入することにより、該螺子杆８でベース３
０と円筒６とを連結し、これにより振動素子１を挟圧し
ている。 【００１０】そして、かかる構成により該振動素子１に
予圧縮を掛けるようにしている。このため、一般的に電
歪素子は、その伸張方向の力に対して弱く、大電圧を該
伸張方向に印加すると、素子割れや、接合部での剥離を
生じ易いが、該圧縮力により、厚み方向で保持されて大
電圧の印加が可能となり、大きな進行波を生じさせるこ
とができる。 【００１１】さらに前記円筒６上にはロータ１３が乗載
される。該ロータ１３は、円筒６の上面に当接する大径
鍔１４と、その中心位置で、円筒６内に内嵌する嵌入突
部１５と、その上面から上方突成された出力軸１６とか
らなるものであり、出力軸１６は、ラジアルベアリング
１７（軸受）で支持され、その端部を外方突出するよう
にしている。前記ベアリング１７は、ベース５上に固結
されて振動素子１，円筒６を囲繞する筒体１８の、その
上面に被着された蓋板１９の中心位置に設けられてい
る。また、ベアリング１７の内輪と、大径鍔１４間には
発条２０が付装され、ロータ１３を円筒６に弾接させ
て、その接触状態を保持するようにしている。 【００１２】一方、ベース３０に連成された円筒部３１
の下面には、前記ロータ１３と同一構成のロータ３２が
配設される。そして、ベース３０の下面には、筒体１８
と同様の筒体３４が固着され、その蓋体３５の中心に設
けられたベアリング３６にロータ３２の出力軸３３を挿
通して、その保持を施すようにしている。 【００１３】而て、該筒体１８，３４によって、ベース
３０の上下に固定された各部材はほぼ密閉状に収納さ
れ、筒体１８，３４の上下面からロータ１３，３２の出
力軸１６，３３が突出することとなる。 【００１４】かかる構成にあって前記ベース３０の筒体
１８，３４から突出した周縁には取付孔等が形成され、
ベース３０を介して所要位置に連結固定される。そし
て、ベース３０及びその上面に順次積層した振動素子
１，円筒６よりなる構成体の全長を、前記ベース３０を
振動ノードとする半波長の長さに相等しくなるように設
定される。 【００１５】尚、前記螺子杆８は、円筒６またはベース
３０のいずれかの側に一体形成し、その突出端に円筒６
またはベース３０を螺合するようにしてもよい。 【００１６】本実施例にあって、枝端子４には、図２，
３に示すように、径方向で対向する二つの分割電極３，
３を対として、夫々の分割電極対にＶsin ωｔと、Ｖco
s ωｔの位相の交流を接続し、各分割電極３に周方向ヘ
π／２の時間的位相がずれた電圧を印加する。これによ
り、振動素子１は、その下面を振動ノード位置となるベ
ース３０側に支持され、円筒６，円筒部３１が媒質とな
って、その上下面に進行波が伝播する。この振巾は、該
円筒６及び，円筒部３１がホーンとしての作用を生じる
から、振動素子１上面に発生した振巾よりも大きくな
り、ロータ１３，３２は大径鍔１４，３２から大きな送
り量を付与され、その出力軸１６，３３に高速回転が生
ずる。 【００１７】図４に示す構成は、薄肉ベース３０の表裏
面に、振動素子１，１と、円筒６，６とを上下対称に配
設し、これらをベース３０及び振動素子１，１を挿通
し、両端が円筒６，６に螺合する螺子杆８によって一体
に結合したものである。また、上下の円筒６，６の端面
には、ロータ１３，１３が圧接するようベアリング１
７，１７、蓋板１９，１９、筒体１８，１８などの部材
が配設されている。 【００１８】またこの実施例にあっても、枝端子４に
は、図２，３に示すように、径方向で対向する二つの分
割電極３，３を対として、夫々の分割電極対にＶsin ω
ｔと、Ｖcos ωｔの位相の交流を接続し、各分割電極３
に周方向ヘπ／２の時間的位相がずれた電圧を印加す
る。これにより、振動素子１，１は、その一面をベース
３０側に固定され、このベース３０がノード位置となっ
て、振動素子１，１の他面にのみ周方向の進行波が生
じ、円筒６，６が媒質となって、その上下面に進行波が
伝播する。この振巾は、該円筒６，６がホーンとしての
作用を生じるから、振動素子１，１上面に発生した振巾
よりも大きくなり、ロータ１３，１３は大径鍔１４，１
４から大きな送り量を付与され、筒体１８，１８の上下
端から突出させた、上下の出力軸１６に高速回転が生ず
る。 【００１９】而して各実施例にあたって、ベース３０と
その表裏面に配設した振動素子１，円筒６，３１とを含
めた全長は、半波長の長さに設定され、ベース３０は振
動ノードに位置するため振動素子等を保持するための固
定端となる。 【００２０】尚、各実施例にあって、振動素子１は複数
の電歪素子を円環状に組合わせて夫々を周方向に分極
し、交番電圧の印加により、その端面に周方向へ位相差
的に励振して該端面に進行波を生じさせた従来構成のも
のを適用してもよく、また電歪素子の分割電極数を多く
して高次モードで使用する構成でもよい。 【００２１】 【発明の効果】本発明は上述したように、ベースに振動
素子を固定し、該振動素子により円筒を介してロータを
回動し、その出力軸を各振動部材を囲繞する筒体から突
出させて駆動力を取出し得るようにしたものであるか
ら、 イ）ベース上に各部材が取付固定されてユニット化し、
所要箇所への適用が容易となり、しかも振動素子等の駆
動部は筒体に覆われて保護されているから、その保守状
態が良好となる。 ロ）一般に、振動素子は伸張方向で弱く、大電圧を印加
すると、素子割れ等を生じ易いが、ベースと円筒を螺子
杆で連結して、振動素子に予圧縮を付与するようにした
から、該圧縮力により厚み方向で保持される。このた
め、大電圧を振動素子に印加することができ、大きな駆
動力を発生させることが可能となる。 ハ）ロータを振動素子で直接回転させる構成と異なり、
円筒を介して回転させるものであるから、ホーンとして
の機能を円筒が果して大きな送り量を生じさせ得るとと
もに、円筒の接触面を精密研磨することにより、出力軸
にフラ付きのない安定した回転力を発生させることがで
きる。また振動素子にロータが直接配置しないから、振
動素子表面に摩耗を生ぜず、態様寿命が長くなる。 ニ）筒体の上下に出力軸を突出させた構成であるから、
単一の構成で、二つの駆動源となりうる。等の優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示の縦断側面図である。 【図２】図１のＡーＡ線断面図である。 【図３】振動素子１の分解斜視図である。 【図４】本発明の他の構成を示す縦断側面図である。 【符号の説明】 １ 振動素子 ２，２ 電歪素子 ３ 分割電極 ６ 金属円筒 ８ 螺子杆 １３ ロータ １４ 大径鍔 １６ 出力軸 １７ ベアリング（軸受） １８ 筒体 ３０ ベース ３１ 円筒 ３２ ロータ ３３ 出力軸 ３４ 筒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒澤 実 神奈川県横浜市緑区すすき野１丁目６− 11 (72)発明者 増田 道幸 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−54883（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148682（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．厚み方向に分極した電歪素子又は磁歪素子からな
   り、一面側の電極を二以上の数値ｘで等分し、各分割電
   極に周方向で夫々２π／ｘの時間的位相がずれた交番電
   圧を印加することにより周方向の伸縮波を利用して周方
   向の進行波力を発生させてなる円環状振動素子を、振動のノード位置となる ベースの上下一方に配設し、さ
   らに該振動素子上に金属製円筒を配置して、その中心の
   上下方向に配設した螺子杆によりベースに固着すること
   により、金属製円筒とベースとの間で振動素子を挟圧し
   て予圧縮するとともに、円筒上と、ベースの上下他方の
   面とに夫々ロータを弾接し、その出力軸を、ベースの上
   下に保持されて振動素子等の部材を囲繞する筒体に固定
   した軸受で夫々支持して、該筒体外方へ上下に突出さ
   せ、さらに上下の筒体間からベースの周縁を外方へ突出
   させて、該周縁を外部所要位置と連結固定するようにし
   たことを特徴とする回転駆動体。 ２．厚み方向に分極した電歪素子又は磁歪素子からなる
   円環状振動素子の、一面側の電極を二以上の数値ｘで等
   分し、各分割電極に周方向で夫々２π／ｘの時間的位相
   がずれた交番電圧を印加することにより周方向の伸縮波
   を利用して周方向の進行波力を発生させてなる円環状振
   動素子を、振動のノード位置となる ベースの上下両方に配設し、さ
   らに両振動素子上に金属製円筒を夫々配置して、その中
   心に上下方向に配設した螺子杆によりベースに固着する
   ことにより、金属製円筒とベースとの間で夫々振動素子
   を挟圧して予圧縮するとともに、両円筒上に夫々ロータ
   を弾接し、その出力軸を、ベースの上下に保持されて振
   動素子等の部材を囲繞する筒体に固定した軸受で夫々支
   持して、該筒体外方へ上下に突出させ、さらに上下の筒
   体間からベースの周縁を外方へ突出させて、該周縁を外
   部所要位置と連結固定するようにしたことを特徴とする
   回転駆動体。