JP2994714B2 - 棒状超音波モータ - Google Patents
棒状超音波モータInfo
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- JP2994714B2 JP2994714B2 JP2237899A JP23789990A JP2994714B2 JP 2994714 B2 JP2994714 B2 JP 2994714B2 JP 2237899 A JP2237899 A JP 2237899A JP 23789990 A JP23789990 A JP 23789990A JP 2994714 B2 JP2994714 B2 JP 2994714B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は振動体の振動によって接触体を回転させる振
動波装置に関する。
動波装置に関する。
［従来の技術］ 従来振動波装置としての超音波モータとしては、円環
状の弾性体に曲げ振動を起こし、摩擦力によりレンズ駆
動用移動体を駆動させるタイプのものが、カメラ用AF機
構などで、実用化されている。しかし、この従来のタイ
プのものは、リング形状であるため、加圧機構を含めた
ユニットとしては、比較的コスト高であり、中空を要求
されないモータ用途としてはコスト上不利である。そこ
で、中実型で、加圧系などの構成が容易な、第２図乃至
第４図に示すようなタイプのモータが、近年特願平１−
173528号として本出願人より提案された。
状の弾性体に曲げ振動を起こし、摩擦力によりレンズ駆
動用移動体を駆動させるタイプのものが、カメラ用AF機
構などで、実用化されている。しかし、この従来のタイ
プのものは、リング形状であるため、加圧機構を含めた
ユニットとしては、比較的コスト高であり、中空を要求
されないモータ用途としてはコスト上不利である。そこ
で、中実型で、加圧系などの構成が容易な、第２図乃至
第４図に示すようなタイプのモータが、近年特願平１−
173528号として本出願人より提案された。
ここで、該提案にかかるモータについて第２図乃至第
４図を用いて簡単に説明する。
４図を用いて簡単に説明する。
第２図は棒状の超音波モータの外観図、第３図は第２
図示のモータの中心部分の断面図、第４図は第２図示モ
ータの振動体の振動状態を模式化した図を示す。また第
４図におけるγ方向とは第２図に示すＺ方向（振動体b
1,b2の軸、即ちＺ軸に沿った方向）に垂直な軸に沿った
方向を指し、第２図示の如き棒状の超音波モータは金属
性の中空型の上側振動体b1と、同じく金属性の中空型の
下側振動体b2の間に、中空型の２枚の円板状圧電素子
（PZT）を介挿すると共に、上側振動体b1と下側振動体b
2の夫々の内周側にネジ部ｂb1,bb2を設けて、該夫々の
ネジ部ｂb1,bb2にボルトｃを螺合させて２枚の圧電素子
a1,a2を挟持している。
図示のモータの中心部分の断面図、第４図は第２図示モ
ータの振動体の振動状態を模式化した図を示す。また第
４図におけるγ方向とは第２図に示すＺ方向（振動体b
1,b2の軸、即ちＺ軸に沿った方向）に垂直な軸に沿った
方向を指し、第２図示の如き棒状の超音波モータは金属
性の中空型の上側振動体b1と、同じく金属性の中空型の
下側振動体b2の間に、中空型の２枚の円板状圧電素子
（PZT）を介挿すると共に、上側振動体b1と下側振動体b
2の夫々の内周側にネジ部ｂb1,bb2を設けて、該夫々の
ネジ部ｂb1,bb2にボルトｃを螺合させて２枚の圧電素子
a1,a2を挟持している。
そして圧電素子a1,a2の夫々に電気的に位相のずれた
交流信号が不図示の駆動回路から印加されると、電気−
機械エネルギー変換素子としての圧電素子a1,a2は分極
位置が位置的にずれているので、振動体b1,b2には、た
とえば位置的に90゜、また時間的に90゜ずれた振動が励
起され、その表面粒子はＺ軸方向からみた時、回転運動
を行なう。なお、Ａはロータｄを駆動するための振動体
側接触部で、前記ロータｄは振動体b1に接し、ロータｄ
の支持部を構成する突起dd、前記接触部Ａに圧接され、
駆動力を受ける接触部AAを有する。ｆはバネｅにより軸
受ｇを介してロータｄを振動体b1の接触部Ａに摩擦係合
させる加圧部材である。
交流信号が不図示の駆動回路から印加されると、電気−
機械エネルギー変換素子としての圧電素子a1,a2は分極
位置が位置的にずれているので、振動体b1,b2には、た
とえば位置的に90゜、また時間的に90゜ずれた振動が励
起され、その表面粒子はＺ軸方向からみた時、回転運動
を行なう。なお、Ａはロータｄを駆動するための振動体
側接触部で、前記ロータｄは振動体b1に接し、ロータｄ
の支持部を構成する突起dd、前記接触部Ａに圧接され、
駆動力を受ける接触部AAを有する。ｆはバネｅにより軸
受ｇを介してロータｄを振動体b1の接触部Ａに摩擦係合
させる加圧部材である。
［発明が解決しようとしている課題］ ところで、上述の従来のモータに於ては、ロータ回転
速度のアップに大きな影響を与える、振動体側の接触部
Ａのγ方向の振幅の拡大が望まれていた。また接触部Ａ
のテーパ角や、ロータｄの形状、加圧力に大きな影響を
与えるＺ方向の振幅の拡大も望まれていた。振動体の接
触部Ａのγ方向の振幅を拡大させるためには大きな電気
エネルギーを変換素子a1,a2に与える方法が考えられる
が、この様にすると必要以外の場所、即ち接触部Ａ以外
の振動体の支持部分の振幅も拡大してしまうために、振
動体の支持が困難となる問題が生じるので採用できな
い。
速度のアップに大きな影響を与える、振動体側の接触部
Ａのγ方向の振幅の拡大が望まれていた。また接触部Ａ
のテーパ角や、ロータｄの形状、加圧力に大きな影響を
与えるＺ方向の振幅の拡大も望まれていた。振動体の接
触部Ａのγ方向の振幅を拡大させるためには大きな電気
エネルギーを変換素子a1,a2に与える方法が考えられる
が、この様にすると必要以外の場所、即ち接触部Ａ以外
の振動体の支持部分の振幅も拡大してしまうために、振
動体の支持が困難となる問題が生じるので採用できな
い。
本発明の目的は、振動体の接触部近傍のγ方向の振幅
が他の部分より拡大された振動波装置を提供せんとする
ものである。
が他の部分より拡大された振動波装置を提供せんとする
ものである。
［課題を解決するための手段］ 略棒状の振動体と、前記振動体に取り付けるものであ
って、前記振動体に時間的位相差を持たせた複数方向の
曲げ振動の合成振動として軸まわりの回転運動を行わせ
るための電気−機械エネルギー変換素子と、前記振動体
の振動によって同軸回りに回転駆動される接触体とを有
する振動波装置において、前記振動体の端部に形成され
た接触部と前記接触体の接触部は、前記振動体の外周近
傍で接触させ、前記振動体の接触部は軸方向を横切る面
を有するものであり、且つ前記振動体の接触部は前記エ
ネルギー変換素子の取付部と軸方向に離間させ、更に前
記接触部と前記取付部の間に前記接触部及び前記取付部
より断面にて剛性を低くした部分を設けた振動波装置を
特徴とする。
って、前記振動体に時間的位相差を持たせた複数方向の
曲げ振動の合成振動として軸まわりの回転運動を行わせ
るための電気−機械エネルギー変換素子と、前記振動体
の振動によって同軸回りに回転駆動される接触体とを有
する振動波装置において、前記振動体の端部に形成され
た接触部と前記接触体の接触部は、前記振動体の外周近
傍で接触させ、前記振動体の接触部は軸方向を横切る面
を有するものであり、且つ前記振動体の接触部は前記エ
ネルギー変換素子の取付部と軸方向に離間させ、更に前
記接触部と前記取付部の間に前記接触部及び前記取付部
より断面にて剛性を低くした部分を設けた振動波装置を
特徴とする。
［実施例］ 第１図（ａ）〜（ｃ）はカメラのスプール駆動用に用
いられた本発明の振動波装置としての超音波モータの一
実施例の要部断面図で、a1,a2の夫々は第２図、第３図
に示される電気−機械エネルギー変換素子としての中空
円板状の圧電素子で、中心線を挾んで厚み方向に（＋）
（−）に分極されており、また圧電素子a1,a2は90゜位
置的にずれた状態で配置されている。b2は第２図、第３
図示の下側振動体と同様な下側振動体、b11は第２図示
上側振動体と同様な機能を有する上側振動体で、該振動
体b11の上方であって後述のロータdAが接触する部分で
あって軸方向を横切る面を有する接触部Ａの近傍であっ
て、具体的には接触部Ａと圧電素子a1,a2との取付部と
の間には、径の細い部分b11aが設けられている。圧電素
子a1,a2の夫々に位相差のある電気信号が不図示の駆動
回路から印加されると、第２図、第３図示モータと同様
な振動が発生し、点線（第１図（ａ）参照）に示す様に
振動体の接触部Ａのγ方向の変位は他の部分のそれに比
較して拡大されることになる。なお、振動体b11,b2の剛
性を低くするために接触部Ａ近傍に設けられた部分b11a
のＺ方向の長さは第１図（ａ）に示す長さより短くして
も良いし、またその径は第１図（ａ）より太くしても良
い。
いられた本発明の振動波装置としての超音波モータの一
実施例の要部断面図で、a1,a2の夫々は第２図、第３図
に示される電気−機械エネルギー変換素子としての中空
円板状の圧電素子で、中心線を挾んで厚み方向に（＋）
（−）に分極されており、また圧電素子a1,a2は90゜位
置的にずれた状態で配置されている。b2は第２図、第３
図示の下側振動体と同様な下側振動体、b11は第２図示
上側振動体と同様な機能を有する上側振動体で、該振動
体b11の上方であって後述のロータdAが接触する部分で
あって軸方向を横切る面を有する接触部Ａの近傍であっ
て、具体的には接触部Ａと圧電素子a1,a2との取付部と
の間には、径の細い部分b11aが設けられている。圧電素
子a1,a2の夫々に位相差のある電気信号が不図示の駆動
回路から印加されると、第２図、第３図示モータと同様
な振動が発生し、点線（第１図（ａ）参照）に示す様に
振動体の接触部Ａのγ方向の変位は他の部分のそれに比
較して拡大されることになる。なお、振動体b11,b2の剛
性を低くするために接触部Ａ近傍に設けられた部分b11a
のＺ方向の長さは第１図（ａ）に示す長さより短くして
も良いし、またその径は第１図（ａ）より太くしても良
い。
dAは振動体側接触部Ａと接触して駆動力を受ける接触
部dAAを有するロータでカメラのスプール（不図示）に
連結されている。矢印Ｆは接触部Ａの振動による変位の
方向を示している。またＳは振動体b2上の位置SPに設け
られた振動体用支持部材である。
部dAAを有するロータでカメラのスプール（不図示）に
連結されている。矢印Ｆは接触部Ａの振動による変位の
方向を示している。またＳは振動体b2上の位置SPに設け
られた振動体用支持部材である。
なお該実施例にかかる超音波モータの他の機素は第２
図示モータのそれと同一、またはほぼ同一であるのでこ
こではその説明を省略する。また第１図（ｂ）、第１図
（ｃ）の夫々はγ−Ｚ平面内における振動体の外周上の
点の、ある瞬間におけるγ方向の変位量及びＺ方向の歪
絶対値を示している。
図示モータのそれと同一、またはほぼ同一であるのでこ
こではその説明を省略する。また第１図（ｂ）、第１図
（ｃ）の夫々はγ−Ｚ平面内における振動体の外周上の
点の、ある瞬間におけるγ方向の変位量及びＺ方向の歪
絶対値を示している。
つぎに上記構成にかかる超音波モータの動作について
説明する。
説明する。
前述の様に圧電素子a1,a2の夫々に交流信号が与えら
れると、振動体には第２図示の超音波モータの振動体と
同様に、異なる平面内で振動が生じ、かつ時間的に所定
の位相差をもった振動が生じるので、振動体の表面粒子
は回転運動を行なう。なおこの原理については公知であ
るのでその詳細は省略する。
れると、振動体には第２図示の超音波モータの振動体と
同様に、異なる平面内で振動が生じ、かつ時間的に所定
の位相差をもった振動が生じるので、振動体の表面粒子
は回転運動を行なう。なおこの原理については公知であ
るのでその詳細は省略する。
そして、この実施例の場合では、径の細い部分の剛性
は他の部分より低くなっているために、この部分b11aの
歪量は振動体b11,b2の他の部分に比べて大きくなってい
る。変位量は歪の積分値であるために歪の大きい部分b1
1aの上側に設けられた駆動用接触部Ａの変位量は大きく
なる（第１図（ａ）点線参照）。この様に剛性の低い部
分を駆動用接触部Ａの近傍に設けることによって振動体
上の他の部分、たとえば支持位置SP部分の振動振幅を差
程拡大することなく、接触部Ａの近傍の振動の変位量の
みを拡大することができるものである。
は他の部分より低くなっているために、この部分b11aの
歪量は振動体b11,b2の他の部分に比べて大きくなってい
る。変位量は歪の積分値であるために歪の大きい部分b1
1aの上側に設けられた駆動用接触部Ａの変位量は大きく
なる（第１図（ａ）点線参照）。この様に剛性の低い部
分を駆動用接触部Ａの近傍に設けることによって振動体
上の他の部分、たとえば支持位置SP部分の振動振幅を差
程拡大することなく、接触部Ａの近傍の振動の変位量の
みを拡大することができるものである。
第５図乃至第８図は本発明を適用した超音波モータの
他の実施例における振動体の構成図を夫々示している。
他の実施例における振動体の構成図を夫々示している。
なお第５図乃至第８図の超音波モータの他の構成につ
いては第１図示実施例と同様であるのでその説明を省
く。
いては第１図示実施例と同様であるのでその説明を省
く。
第５図は上側振動体の接触部Ａの上下に径の細い部分
b12aを設けることによって接触部Ａの振動のｒ方向の変
位量を拡大したものである。
b12aを設けることによって接触部Ａの振動のｒ方向の変
位量を拡大したものである。
第６図は上側振動体b13の接触部Ａの下側に径の細い
部分b13aを設けた例である。
部分b13aを設けた例である。
第７図は上側振動体の一部分の径を細くする代りにそ
の部分b15を剛性の低い材料で構成し、前述の実施例と
同様な効果を得た例である。
の部分b15を剛性の低い材料で構成し、前述の実施例と
同様な効果を得た例である。
第８図は、上側振動体b17の内部を空洞とし、該上側
振動体b17の上方に接触した金属性の第３の振動体b18に
設けられたロータ（不図示）駆動用接触部Ａの振動のｒ
方向の振幅を拡大した例である。
振動体b17の上方に接触した金属性の第３の振動体b18に
設けられたロータ（不図示）駆動用接触部Ａの振動のｒ
方向の振幅を拡大した例である。
［発明の効果］ 本発明は、時間的位相差を持たせた複数方向の曲げ振
動を発生させる電気−機械エネルギー変換素子によっ
て、略棒状の振動体を合成振動として軸まわりの回転運
動を行わせて、同軸回りに接触体を回転駆動させる振動
波装置において、振動体の端部に形成された接触部と接
触体の接触部は、振動体の外周近傍で接触させ、振動体
の接触部は軸方向を横切る面を有するものであり、且つ
振動体の接触部はエネルギー変換素子の取付部と軸方向
に離間させ、更に接触部と取付部の間に振動体の接触部
及び取付部より断面にて剛性を低くした部分を設けたの
で、振動体の接触部の径方向の変位を拡大することがで
き、接触体の回転速度を高めることができる。
動を発生させる電気−機械エネルギー変換素子によっ
て、略棒状の振動体を合成振動として軸まわりの回転運
動を行わせて、同軸回りに接触体を回転駆動させる振動
波装置において、振動体の端部に形成された接触部と接
触体の接触部は、振動体の外周近傍で接触させ、振動体
の接触部は軸方向を横切る面を有するものであり、且つ
振動体の接触部はエネルギー変換素子の取付部と軸方向
に離間させ、更に接触部と取付部の間に振動体の接触部
及び取付部より断面にて剛性を低くした部分を設けたの
で、振動体の接触部の径方向の変位を拡大することがで
き、接触体の回転速度を高めることができる。
また、上述した径方向の振動変位の拡大をより生かす
ために、振動体の端部に形成された接触部と接触体の接
触部とは、振動体の外周近傍で接触させたので、径方向
に生じる曲げ振動のより大きい変位を用いることがで
き、時間的位相差を持たせた複数方向の曲げ振動の合成
振動により接触体を駆動するものにおいては、最大に近
い駆動力を得ることができる。
ために、振動体の端部に形成された接触部と接触体の接
触部とは、振動体の外周近傍で接触させたので、径方向
に生じる曲げ振動のより大きい変位を用いることがで
き、時間的位相差を持たせた複数方向の曲げ振動の合成
振動により接触体を駆動するものにおいては、最大に近
い駆動力を得ることができる。
また、本発明では振動体の接触部の径方向の変位拡大
のための電気−機械エネルギー変換素子への供給エネル
ギーは、従来に比べて少なくて済むようになり、消費電
力の少ない振動波装置を提供できる。
のための電気−機械エネルギー変換素子への供給エネル
ギーは、従来に比べて少なくて済むようになり、消費電
力の少ない振動波装置を提供できる。
第１図（ａ）は本発明の超音波モータの要部断面図、 第１図（ｂ）、第１図（ｃ）は第１図（ａ）に示すモー
タの振動体の外周部のｒ方向変位量及びＺ方向歪絶対値
を説明する図、 第２図は従来の超音波モータの外観図、 第３図は第２図示モータの要部断面図、 第４図は第２図示モータの振動状態を説明する図、 第５図，第６図は本発明にかかる超音波モータの第2,第
３実施例の振動時における振動体の外観図、 第７図，第８図は本発明にかかる超音波モータの第4,第
５実施例の振動時における振動体の要部断面図を夫々示
している。 図においてＡ……駆動用接触部、b2,b11〜b18……振動
体、dA……ロータである。
タの振動体の外周部のｒ方向変位量及びＺ方向歪絶対値
を説明する図、 第２図は従来の超音波モータの外観図、 第３図は第２図示モータの要部断面図、 第４図は第２図示モータの振動状態を説明する図、 第５図，第６図は本発明にかかる超音波モータの第2,第
３実施例の振動時における振動体の外観図、 第７図，第８図は本発明にかかる超音波モータの第4,第
５実施例の振動時における振動体の要部断面図を夫々示
している。 図においてＡ……駆動用接触部、b2,b11〜b18……振動
体、dA……ロータである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (4)
- 【請求項１】略棒状の振動体と、前記振動体に取り付け
るものであって、前記振動体に時間的位相差を持たせた
複数方向の曲げ振動の合成振動として軸まわりの回転運
動を行わせるための電気−機械エネルギー変換素子と、
前記振動体の振動によって同軸回りに回転駆動される接
触体とを有する振動波装置において、前記振動体の端部
に形成された接触部と前記接触体の接触部は、前記振動
体の外周近傍で接触させ、前記振動体の接触部は軸方向
を横切る面を有するものであり、且つ前記振動体の接触
部は前記エネルギー変換素子の取付部と軸方向に離間さ
せ、更に前記接触部と前記取付部の間に前記接触部及び
前記取付部より断面にて剛性を低くした部分を設けたこ
とを特徴とする振動波装置。 - 【請求項２】前記剛性を低くした部分は外径を小さくし
たことを特徴とする請求項１記載の振動波装置。 - 【請求項３】前記剛性を低くした部分は部分的に剛性の
低い材料を用いたことを特徴とする請求項１記載の振動
波装置。 - 【請求項４】前記エネルギー変換手段は前記振動体と他
の振動体とで挟みこまれたことを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の振動波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237899A JP2994714B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 棒状超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237899A JP2994714B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 棒状超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04117185A JPH04117185A (ja) | 1992-04-17 |
| JP2994714B2 true JP2994714B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17022079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237899A Expired - Lifetime JP2994714B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 棒状超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994714B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2088234C (en) * | 1992-01-29 | 1999-09-14 | Akio Atsuta | A vibration driven motor or actuator |
| JP3107946B2 (ja) * | 1993-05-07 | 2000-11-13 | キヤノン株式会社 | 振動波駆動装置 |
-
1990
- 1990-09-06 JP JP2237899A patent/JP2994714B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04117185A (ja) | 1992-04-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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