JP2914893B2 - 超音波アクチュエータ - 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、アクチュエータに
関し、特に、圧電素子を用いた振動子の超音波振動エネ
ルギーを駆動源とする超音波アクチュエータに関するも
のであり、ロボットのアームの駆動等に適用することが
できるものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子の圧電効果を利用したアクチュ
エータとして、圧電素子によって弾性体のステータの表
面に進行波を形成し、この進行波によってステータと接
しているロータを摩擦駆動させる超音波アクチュエータ
が従来より知られている。

【０００３】図１４は、超音波アクチュエータにおける
進行波の状態を説明するための図であり、進行波型モー
タの場合を示している。図１４において、圧電素子より
なる２個の振動源Ａ，Ｂを適当な間隔で配置し、それぞ
れ位相が異なる電圧を印加して、ＣｓｉｎωｔおよびＣ
ｃｏｓωｔの振動を発生させる。これによって、図中の
右方向に伝播する進行波が形成される。この進行波が形
成されているステータ４の上にロータ３を置きロータに
圧力を印加すると、進行波の波頭と接触する部分でロー
タは楕円運動をよる接線方向の力を受け、ロータ３は矢
印の方向に移動する。これによって、ロータ３の駆動が
行われる。

【０００４】図１５〜図１７は、進行波型モータによる
従来の超音波アクチュエータを構成するための図であ
る。図１５において、従来の超音波アクチュエータは、
一対のステータ１’−１，１’−２およびロータ３’と
を基本構成要素とし、一方のステータ１’−１には圧電
素子２’を設けてロータ３’と対向させるとともに、他
方のステータ１’−２と与圧機構４’を介して対向させ
ている。また、ステータ１’−２は、軸受け５’によっ
てロータ３’に支持されている。

【０００５】与圧機構４’はステータ１’−１とロータ
３’との接触面に与圧を印加して、ステータ１’−１と
ロータ３’とを密着させる機構であり、この与圧による
反作用はステータ１’−２を介して軸受け５’に伝えら
れる。また、図１６は図１５に示した進行波型の超音波
アクチュエータを２個組み合わせた超音波アクチュエー
タの構成を説明するための図である。図１６に示す超音
波アクチュエータにおいては、ロータ３’を挟んでステ
ータ１’−１を２個設けるものである。各ステータ１’
−１は、図１５に示した構成と同様に、圧電素子２’を
備え、それぞれロータ３’と反対側に与圧機構４’およ
びステータ１’−２を設け、軸受け５’によって支持し
ている。

【０００６】図１７は、ステータ１’の構成を説明する
ための図である。ステータ１’がロータ３’と接触する
面には放射状の溝１２’が形成され、中心部に開けられ
た開口部１３’を通して回転軸１０’が設けられてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波アクチュエータでは、発生する駆動力の点と軸受
け機構が複雑である点で問題点がある。従来の超音波ア
クチュエータでは、ロータと接触するステータの数が１
個あるいは多くとも２個であるため、ロータに発生する
駆動力には制限があり、出力を増加することが困難であ
った。

【０００８】このロータとステータとを１組とする超音
波アクチュエータを複数個設けることによって、駆動力
の増加を図ることも考えられるが、ステータとロータと
の接触圧を形成するための与圧機構は各ステータに対応
して必要であるため、駆動力の増加に応じて与圧機構を
増加する必要があり、与圧機構が複雑化するという問題
が生じることになる。

【０００９】また、従来の超音波アクチュエータにおけ
る与圧機構では、ステータをロータに接触させるための
与圧力の反力が軸受けに印加される構成であるため、軸
受けは、ロータを支持するだけでなくこの与圧機構よに
る反力をも支える必要があり、十分な強度と剛性を必要
とする。そのため、与圧機構は個数の増加とともに、与
圧機構自体の構造も複雑化することになる。そこで、本
発明は前記した従来の問題点を解決して、１個の与圧機
構により十分な駆動力を得ることができる超音波アクチ
ュエータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波アクチュ
エータは、圧電素子を用いた振動子の超音波振動エネル
ギーを駆動源とする超音波アクチュエータであり、表面
に進行波を形成させる弾性体のステータと該ステータと
接触するロータとを備え、進行波によってロータを摩擦
駆動する進行波型超音波アクチュエータであって、ロー
タと圧電素子が設置されるステータとを含む駆動機構を
複数個備え、該複数個の駆動機構に与圧を与える１つの
与圧機構を備え、一の駆動機構の一方のステータと隣接
する駆動機構の他方のステータとを一体と成し、複数個
の駆動機構をロータの回転軸方向に積層して駆動機構列
を構成し、前記１つの与圧機構は前記駆動機構列の両端
から与圧を与えることによって、本発明の目的を達成す
る。

【００１１】駆動機構を複数個備え、一の駆動機構の一
方のステータと隣接する駆動機構の他方のステータとを
一体と成し、複数個の駆動機構をロータの回転軸方向に
積層して駆動機構を構成することによって、駆動機構を
一駆動単位として複数個積層させることによって、発生
するトルクの増大を図ることもできる。

【００１２】また、ステータに形成される進行波によっ
てロータを駆動するには、ステータとロータとの接触面
に与圧を印加して密着させる必要がある。本発明の超音
波アクチュエータは１つの与圧機構によってこの与圧印
加を行うものである。１つの駆動機構において、ロータ
の両側には二つのステータが与圧機構によって密着して
接触する構成とする。これによって、ロータとステータ
との接触面積が増大し、発生トルクが増大する。また、
共通の回転軸に対して複数個の駆動機構を積層させるこ
とによって、各駆動機構から発生するトルクを加算さ
せ、駆動機構全体が発生するトルクを増大させることが
できる。

【００１３】１つの与圧機構による与圧の印加は、例え
ば、１つの駆動機構あるいは複数個の駆動機構を積層し
た駆動機構列の両端から与圧を与えることにより実施す
ることができる。これによって、１つの与圧機構による
与圧の印加が可能になり、与圧機構の個数を減少させる
ことができる。一の駆動機構と他方の駆動機構をステー
タとロータをロータの回転軸方向に対して逆向きとする
ことによって、両ステータを対向配置させた２つの駆動
機構において、１つの与圧機構は２つのステータをロー
タの回転軸方向に対して逆方向に付勢し、これによって
それぞれのロータとステータ間に与圧を与えることがで
きる。また、一の駆動機構のステータは他方の駆動機構
のステータを兼用した構成の２つの駆動機構において、
ステータの一方の面にのみ圧電素子を備える非対称形状
とし、１つの与圧機構は２つのロータをロータの回転軸
方向に対して逆方向に付勢させることによって、２つの
ロータは１つのステータを挟んで直接与圧を与えること
ができる。また、一体形成される２つのステータは、両
ステータ間に２つの圧電素子を挟むとともに、該２つの
圧電素子を回転軸を挟んで対称となる位置に配置し、該
対称に配置して駆動機構を構成し、圧電素子を互いに位
相差を有してロータの回転軸方向に駆動することによっ
て、圧電縦効果による厚み方向の変位を位相をずらして
生じさせ、進行波を形成することができる。また、本発
明の他の構成として、表面に進行波が形成される弾性体
のステータと該ステータと接触するロータを備え、前記
進行波によってロータを摩擦駆動する進行波型超音波ア
クチュエータにおいて、ロータと圧電素子が設置される
ステータとを含む２つの駆動機構と該２つの駆動機構に
与圧を与える１つの与圧機構を備え、両駆動機構はステ
ータとロータをロータの回転軸方向に対して逆向きとし
て両ステータを対向配置させ、与圧機構は２つの駆動機
構においてステータとロータとの間に与える与圧の方向
をロータの回転軸方向に対して逆方向とすることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を参照
しながら詳細に説明する。 （実施の第１の形態）図１〜８は本発明の実施の第１の
形態を説明するための図である。なお、図１は本発明の
超音波アクチュエータに適用することができる駆動機構
の原理について示している。図１において、超音波アク
チュエータは、回転軸１０に取り付けられた円盤状のロ
ータ３と、該ロータ３の両側に配置される２つの円環状
のステータ１（第１ステータ１ａ，第２ステータ１ｂ）
と、ロータ３とステータ１とを接触させるための与圧機
構４を備えている。ステータ１には圧電素子２（第１圧
電素子２ａ，第２圧電素子２ｂ）が設置され、ステータ
および与圧機構４を外側から挟むようにケース９が設置
されている。

【００１５】ステータは弾性体によって形成され、第１
ステータ１ａの一方はロータ３の一方の面と対向し、第
１ステータ１ａの他方は第１圧電素子２ａを備えるとと
もにケース９の一端に取り付けられている。また、第２
ステータ１ｂの一方はロータ３の他方の面と対向し、第
２ステータ１ｂの他方は第２圧電素子２ｂを備えるとと
もに与圧ばね４の一端と接している。さらに、与圧ばね
４の他端はケース９によって保持されている。ロータ３
の回転軸１０は軸受け５によって軸支されている。

【００１６】与圧機構４は与圧バネ等の弾性部材によっ
て構成することができ、一方は第２ステータ１ｂをロー
タ３側に付勢するとともに、ステータ１に働くトルクの
反力をケース９に伝達する。この反力は、ケース９を介
して第１ステータ１ａをロータ３側に付勢する。これに
よって、ステータ１とロータ３間において、軸方向の両
者を押しつける与圧力を作用させて、ステータ１とロー
タ３との接触面を密着させる。

【００１７】ステータ１からロータ３に働く２つの与圧
力は互いに釣り合うため、軸受け５は与圧力によるスラ
スト力を支える必要がなく、ロータ３の回転軸１０のみ
を支持する。圧電素子２の駆動によって、ステータ１は
周方向に進行波が循環するように振動を発生させる。こ
のステータ１の表面の振動運動により、ステータ１と接
触しているロータ３が一方向に摩擦力によって駆動し、
トルクを発生する。

【００１８】上記構成によれば、（１）ロータの両側に
は２つのステータが配置されているため、ステータ１が
１つの場合と比較して２倍のトルクを発生する、（２）
軸受けはステータとロータの間に付与する与圧力を支持
しないため、軸受けにおける摩擦抵抗を減少させること
ができ、小型とすることができるという効果がある。

【００１９】図２から図５に示す構成例は、前記図１に
示す超音波アクチュエータ中のステータとロータの組を
１単位の駆動機構とし、この駆動機構を複数個用いて駆
動機構列を構成して超音波アクチュエータを構成するも
のである。

【００２０】図２において、ロータとその両側に配置し
たステータとにより１つの駆動機構を構成し、これらの
駆動機構を複数個用いて層状に配置する。例えは、１つ
の駆動機構の一方側のステータと隣接する駆動機構の他
方側のステータとを一体と成し、複数個の駆動機構をロ
ータの回転軸方向に積層して駆動機構列を構成し、駆動
機構列の一方の端部側のステータ６ａを与圧機構４によ
ってロータ３側に付勢する。また、駆動機構列の他方の
端部側のステータ６ｂについても、前記図１の構成例と
同様にケース９を介して与圧機構４による与圧力を伝達
するとともにロータ３側に付勢する。

【００２１】図３はステータの構成を示す図であり、円
環状の弾性体からなる構造体の中心に回転軸１０が通過
する開口部１３が開けられ、両面には放射状の溝１２が
形成される。さらに、円環状の構造体の周面には間欠的
に突起部１１が放射状に形成されている。この突起部１
１は、ケース９の内周面側に軸方向に形成されたスプラ
イン７内に位置し、これによって、ステータ１は軸方向
にはスプライン７に沿って移動可能であるが、周方向の
回転は拘束される。

【００２２】また、図４および図５はロータの構成を示
す図であり、円盤状の構造体の中心に回転軸１０に取り
付けるための開口部１５が開けられ、該開口部１５の周
面には、中心に向かって間欠的に突起部１１が放射状に
形成されている。一方、回転軸１０には軸方向の溝１６
によってスプライン８が形成されており、ロータ３の突
起部１１が該スプライン８内に位置し、これによって、
ロータ３は軸方向にはスプライン８に沿って移動可能で
あり、周方向には回転軸１０の回転に拘束される。

【００２３】したがって、ロータ３とステータ１の接触
面が摩擦によって磨耗して、ロータ３とステータ１の軸
方向の距離が変化した場合であっても、ステータ１およ
びロータ３とスプライン７，８に装置って摺動して移動
するため、ロータ３とステータ１との間の接触は自動的
に保持される。

【００２４】また、与圧力は駆動機構の両端のステータ
とケースによって支えられているため、回転軸１０を支
持する軸受け５は与圧力を支える必要がない。そのた
め、軸受け５を小型とすることができるとともに、摩擦
抵抗を減少させてアクチュエータの効率を向上させるこ
とができる。

【００２５】次に、本発明の超音波アクチュエータをロ
ボットアームの関節駆動機構に適用した例を図６および
図７を用いて示す。この適用例は図６に示すように３つ
の超音波アクチュエータ２１〜２３を組み合わせること
によってロボットアームの関節駆動機構を形成する例で
ある。図７は、このロボットアームの関節駆動機構の断
面図であり、第１超音波アクチュエータ２１と第３超音
波アクチュエータ２３については軸と平行な方向の断面
を示し、第２超音波アクチュエータ２２については軸と
直交する方向の断面を示している。

【００２６】各超音波アクチュエータ２１〜２３は、前
記図２に示す超音波アクチュエータと同様の駆動機構に
より構成することができ、回転軸１０には回転位置等を
検出するエンコーダ等の位置検出器１９を設置し、全体
をケース９内に収めてアクチュエータの一ユニットとす
る。図示する例では、３つのアクチュエータを組み合わ
せた例を示しているが、ロボットアームの関節の自由度
の個数だけ組み付けることによって、関節駆動機構を構
成することができる。

【００２７】本発明をロボットアーム等の関節駆動機構
に適用した場合には、（１）減速機を用いることなく十
分な駆動トルクを得ることができる、（２）減速機を用
いないため、ロボットアームと位置検出器のフィードバ
ック信号との間に発生する減速機に起因する誤差を除去
することができ、ロボットアームの運動精度と位置決め
精度を向上させることができる、（３）進行波型超音波
アクチュエータでは、圧電素子への駆動電力を停止した
場合には、ステータとロータとは与圧力によって押しつ
けられて摩擦力が作用しているため、アームの位置を保
持するための保持ブレーキ機構を不要とすることがで
き、ロボットアームが通常必要とする重力保持ブレーキ
を不要とすることかできるという効果がある。

【００２８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について、図８を用いて説明する。第２の
実施の形態は、与圧機構４の構成の点で相違しその他の
構成についてはほぼ共通であるため、以下では相違する
部分についてのみ説明する。

【００２９】図８において、ステータ１とロータ３を互
いに押しつけるための与圧機構４をロータ３側に設ける
構成とする。ステータ１は第２の実施の形態と同様にス
プライン７に沿ってケース９に対して軸方向に摺動可能
である。一方、積層されたロータ３の中で一方の端部に
ある第１ロータ３ａを回転軸１０に固定し、その他のロ
ータ３についてはスプライン８に沿って回転軸１０に対
して軸方向に摺動可能である。また、与圧機構４の一方
は回転軸１０に固定された支持部１４に支持され、他方
は摺動可能なロータ３に当接している。

【００３０】これによって、与圧機構４の与圧力は、回
転軸１０に固定された支持部１４と第１ロータ３ａとの
間で摺動可能なロータ３とステータ１との接触を行って
いる。そして、ロータ３とステータ１の接触面が摩擦に
よって磨耗して、ロータ３とステータ１の軸方向の距離
が変化した場合であっても、ステータ１およびロータ３
とステータ７，８に沿って摺動して移動するため、ロー
タ３とステータ１の間の接触は自動的に保持される。

【００３１】また、前記第１の実施の形態と比較する
と、ステータはその全ての面をロータと接触する構成と
して、駆動トルクの発生に寄与することができる。

【００３２】実施の第２の形態は、第１の形態が持つ効
果に加えて、（１）ステータの構成を共通化することが
できる、（２）与圧機構４の与圧力は、回転軸１０に取
り付けられたロータと支持部内の閉じた構成とすること
ができ、ケース９による与圧力の伝達を行う必要がな
く、構成を簡略化することができるという効果がある。

【００３３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について、図９を用いて説明する。第３の
実施の形態は、図９において、超音波アクチュエータ
は、回転軸１０に取り付けられた円盤状の２つのロータ
３（第１ロータ３ａ，第２ロータ３ｂ）と、該２つのロ
ータ３間に挟まれて配置される２つの円環状のステータ
１（第１ステータ１ａ，第２ステータ１ｂ）と、第１ス
テータ１ａと第２ステータ１ｂの間に設けられるロータ
３とステータ１とを接触させるための与圧機構４を備え
ている。ステータ１ａには第１圧電素子２ａが設置さ
れ、ステータ１ａには第２圧電素子２ｂが設置されてい
る。

【００３４】ステータは弾性体によって形成され、第１
ステータ１ａの第１ロータ３ａの一方の面と対向し、第
１ステータ１ａの他方は与圧機構４の一端と当接して与
圧力を受け、また、第２ステータ１ｂの一方は第２ロー
タ３ｂの他方の面と対向し、第２ステータ１ｂの他方は
与圧機構４の他方と当接して与圧力を受けている。ロー
タ３の回転軸１０は軸受け５によってケース９に対して
軸支されている。

【００３５】与圧機構４は与圧バネ等の弾性部材によっ
て構成することができ、一方は第１ステータ１ａを第１
ロータ３ａ側に付勢し、他方においては第２ステータ１
ｂを第２ロータ３ｂ側に付勢する。これによって、第１
ステータ１ａと第１ロータ３ａとの接触、および第２ス
テータ１ｂと第２ロータ３ｂとの接触が行われる。

【００３６】圧電素子２の駆動によって、ステータ１は
周方向に進行波が循環するように振動を発生させる。こ
のステータ１の表面の振動運動により、ステータ１と接
触しているロータ３が一方向に摩擦力によって駆動し、
トルクを発生する。また、与圧機構４を経て軸方向に移
動する側のロータ３に働くトルクは、スプライン８を経
て回転軸１０に伝達される。

【００３７】実施の第３の形態によれば、（１）ステー
タとロータとの接触面積を２倍とすることによって、従
来の超音波アクチュエータと比較して２倍のトルクを発
生する、（２）ステータとロータとの間の磨耗により両
者の間隔が変化した場合には、与圧機構４の与圧力によ
ってステータがロータ側に対して軸方向に移動するた
め、自動的に距離調整が行われる、（３）軸受けはステ
ータとロータの間に付与する与圧力を支持しないため、
軸受けにおける摩擦抵抗を減少させることができ、小型
とすることができるという効果がある。

【００３８】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態について、図１０を用いて説明する。第４
の実施の形態は、図１０において、超音波アクチュエー
タは、回転軸１０に取り付けられた円盤状の第１ロータ
３ａと、スプライン８により軸方向に移動可能な円盤状
の第２ロータ３ｂと、該２つのロータ３間に挟まれて配
置される１つの円環状のステータ１と、第２ロータ３ｂ
と回転軸１０に固定された支持部１７との間に設けられ
るロータ３とステータ１とを接触させるための与圧機構
４を備えている。

【００３９】ステータ１は、第１ロータ３ａに向かう面
と第２ロータ３ｂに向かう面とは非対照の形状に形成さ
れるとともに、圧電素子２が設置されている。また、第
１ロータ３ａと第２ロータ３ｂのステータ１と対向する
面は、ステータ１の形状に応じて非対照に形成されてい
る。また、ステータは弾性体によって形成され、その外
周側は環状に形成されたステータ支持部１８を介してケ
ース９に弾性的に取り付けられている。ロータおよびス
テータが軸方向に移動した場合、このステータ支持部１
８の弾性的支持によって、この移動を補償することがで
きる。

【００４０】与圧機構４は与圧バネ等の弾性部材によっ
て構成することができ、一方は第２ステータ１ｂをロー
タ３側に付勢し、他方は支持部１７により支持されてい
る。これによって、第１ロータ３ａとステータ１との接
触、および第２ロータ３ｂとステータ１との接触が行わ
れる。

【００４１】圧電素子２の圧電横効果による進行波駆動
により、ステータ１は周方向に進行波が循環するように
振動が発生する。このステータ１の表面の振動運動によ
り、ステータ１と接触しているロータ３が一方向に摩擦
力によって駆動し、トルクを発生する。また、与圧機構
４を経て軸方向に移動する側のロータ３に働くトルク
は、スプライン８を経て回転軸１０に伝達される。

【００４２】実施の第４の形態によれば、（１）ステー
タとロータとの接触面積を２倍とすることによって、従
来の超音波アクチュエータと比較して２倍のトルクを発
生する、（２）ステータとロータとの間の磨耗により両
者の間隔が変化した場合には、与圧機構の与圧力および
ステータの弾性的支持によってステータとロータの軸方
向の移動が行われ、自動的に距離調整が行われる、
（３）軸受けはステータとロータの間に付与する与圧力
を支持しないため、軸受けにおける摩擦抵抗を減少させ
ることができ、小型とすることができるという効果があ
る。

【００４３】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態について、図１１，図１２を用いて説明す
る。第５の実施の形態は、前記図８に示す第２の実施の
形態とほぼ同様の構成であり、圧電素子およびステータ
の構成の点で相違している。そこで、以下では相違する
部分についてのみ説明する。

【００４４】第２の実施の形態における圧電素子２は圧
電横効果を利用してステータにうねり型の振動を生じさ
せている。そのため、第２の実施の形態ではステータの
両面の振動面の裏側にそれぞれ圧電素子を取付け、この
２つの圧電素子の間に空隙を設けて互いの振動を拘束し
ていよう構成としている。これに対して、第５の実施の
形態は、圧電素子２の圧電縦効果によりステータ１に生
じさせる厚み方向の振動を利用するものである。そこ
で、図１１に示すように、第２の実施の形態では、ステ
ータ１の隣接するロータ３側の中間に圧電素子２を設
け、１つの圧電素子２の縦方向の振動をステータ１の両
側のロータ３に伝える構成とする。

【００４５】図１２は、ステータと圧電素子との関係を
説明する図である。図１２の（ａ）に示すように、斜線
で示される圧電素子２は、ステータ１に対して２分割し
て設置され、それぞれ図１２（ｄ）に示すような位相の
異なる電圧Ａ，Ｂによって駆動され、厚みが位相によっ
て変化する。このことなる位相電圧による駆動により、
１つのステータには図１２の（ｂ），（ｃ）に図示され
るような振動が発生する。したがって、隣接するステー
タによって互いに位相差を有してロータの回転軸方向に
駆動する２相の圧電素子を挟み込むことによって駆動機
構を構成し、圧電素子は圧電縦効果による厚み方向の変
位によって進行波を形成することができる。図１２の
（ｂ）、（ｃ）に示すように、軸方向に圧電素子を挟ん
で対向する１つのステータの両面は、同時に凸形状ある
いは凹形状に変形する。

【００４６】超音波アクチュエータは、この圧電素子２
の縦振動によってロータ３に回転トルクを発生させる。
実施の第４の形態によれば、前記第２の実施の形態の効
果の他に、（１）圧電素子の個数を減少させることがで
きる、（２）そのため、小型化や部品点数の減少を行う
ことができるという効果がある。 （その他の実施の形態）前記した実施の形態において
は、ステータおよびロータを環状に形成した例を示して
いるが、これらの形状を弧状とする構成も可能である。
図１３（ａ）は環状のステータ１に対して弧状のロータ
３とした構成例であり、また、図１３（ｂ）は環状のロ
ータに対して弧状のステータを組み合わせた構成例であ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１個の与圧機構により十分な駆動力を得ることができる
超音波アクチュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態を説明する図であ
る。

【図２】本発明の実施の第１の形態における積層構成の
例を説明する図である。

【図３】本発明の実施の第１の形態におけるステータの
構成を説明する図である。

【図４】本発明の実施の第１の形態におけるロータの構
成を説明する図である。

【図５】本発明の実施の第１の形態におけるロータおよ
び回転軸の構成を説明する図である。

【図６】本発明の実施の第１の形態をロボットアームの
関節駆動機構に適用した例の概略外観図である。

【図７】本発明の実施の第１の形態をロボットアームの
関節駆動機構に適用した例の断面図である。

【図８】本発明の実施の第２の形態を説明する図であ
る。

【図９】本発明の実施の第３の形態を説明する図であ
る。

【図１０】本発明の実施の第４の形態を説明する図であ
る。

【図１１】本発明の実施の第５の形態を説明する図であ
る。

【図１２】本発明の実施の第５の形態のステータと圧電
素子との関係を説明する図である。

【図１３】本発明のその他の形態を説明する図である。

【図１４】超音波アクチュエータにおける進行波の状態
を説明するための図である。

【図１５】進行波型モータによる従来の超音波アクチュ
エータを構成するための図である。

【図１６】進行波型モータによる従来の超音波アクチュ
エータを構成するための図である。

【図１７】進行波型モータによる従来の超音波アクチュ
エータを構成するための図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，６ａ，６ｂ ステータ ２，２ａ，２ｂ 圧電素子 ３，３ａ，３ｂ ロータ ４ 与圧機構 ５ 軸受け ７，８ スプライン ９ ケース １０ 回転軸 １１，１４ 突起部 １２，１６ 溝 １３，１５ 開口部 １４，１７ 支持部 １８ ステータ支持部 １９ 位置検出器 ２０ 検出器 ２１，２２，２３ アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−303075（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−284176（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−47594（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−50690（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に進行波が形成される弾性体のステ
   ータと該ステータと接触するロータを備え、前記進行波
   によってロータを摩擦駆動する進行波型超音波アクチュ
   エータにおいて、 ロータと圧電素子が設置されるステータとを含む駆動機
   構を複数個備え、該複数個の駆動機構に与圧を与える１
   つの与圧機構を備え、一の駆動機構の一方のステータと
   隣接する駆動機構の他方のステータとを一体と成し、複
   数個の駆動機構をロータの回転軸方向に積層して駆動機
   構列を構成し、前記１つの与圧機構は駆動機構列の両端
   から与圧を与えることを特徴とする、超音波アクチュエ
   ータ。
2. 【請求項２】 前記駆動機構を２つ備え、一の駆動機構
   のステータは他方の駆動機構のステータを兼用するとと
   もに、該ステータは一方の面に圧電素子を備える非対称
   形状であり、前記１つの与圧機構は２つのロータをロー
   タの回転軸方向に対して逆方向に付勢し、該２つのロー
   タは１つのステータを挟んで直接与圧を与えることを特
   徴とする請求項１記載の、超音波アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記一体形成される２つのステータは、
   両ステータ間に２つの圧電素子を挟むとともに、該２つ
   の圧電素子を回転軸を挟んで対称となる位置に配置し、
   該対称に配置した圧電素子は互いに位相差を有する厚み
   方向変位によって、ステータをロータの回転軸方向に変
   位させることによって進行波を形成することを特徴とす
   る請求項１記載の超音波アクチュエータ。
4. 【請求項４】 表面に進行波が形成される弾性体のステ
   ータと該ステータと接触するロータを備え、前記進行波
   によってロータを摩擦駆動する進行波型超音波アクチュ
   エータにおいて、ロータと圧電素子が設置されるステー
   タとを含む２つの駆動機構と該２つの駆動機構に与圧を
   与える１つの与圧機構を備え、 両駆動機構はステータとロータをロータの回転軸方向に
   対して逆向きとして両ステータを対向配置させ、与圧機
   構は２つの駆動機構においてステータとロータとの間に
   与える与圧の方向をロータの回転軸方向に対して逆方向
   とすることを特徴とする、超音波アクチュエータ。