JP3065185B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JP3065185B2 JP3065185B2 JP4266944A JP26694492A JP3065185B2 JP 3065185 B2 JP3065185 B2 JP 3065185B2 JP 4266944 A JP4266944 A JP 4266944A JP 26694492 A JP26694492 A JP 26694492A JP 3065185 B2 JP3065185 B2 JP 3065185B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミックなどの
圧電体を用いて、圧電体と弾性基板から成る振動体に弾
性波を励振することにより、駆動力を発生する超音波モ
ータに関するものである。
圧電体を用いて、圧電体と弾性基板から成る振動体に弾
性波を励振することにより、駆動力を発生する超音波モ
ータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、図面を参照しながら超音波モータ
の従来技術について説明を行う。図４はリング型超音波
モータの切り欠き斜視図であり、リング形の弾性基板１
のリング面の一方に、駆動用の圧電体としてリング形の
圧電セラミック２を接着剤で貼合せてリング形の振動体
３を構成している。振動体３はここでは図示していない
が、振動を妨げないようにフェルトなどを介して位置固
定されている。４は耐磨耗性材料の摩擦材、５は弾性体
であり、互いに貼合せられて移動体６を構成しており、
摩擦材４を介して、振動体３の弾性基板１のリング面の
他方に形成された複数個の突起体上に設置されている。
移動体６は摩擦材４を介して、ここでは図示していない
がばねなどの加圧手段により振動体３と加圧接触してい
る。
の従来技術について説明を行う。図４はリング型超音波
モータの切り欠き斜視図であり、リング形の弾性基板１
のリング面の一方に、駆動用の圧電体としてリング形の
圧電セラミック２を接着剤で貼合せてリング形の振動体
３を構成している。振動体３はここでは図示していない
が、振動を妨げないようにフェルトなどを介して位置固
定されている。４は耐磨耗性材料の摩擦材、５は弾性体
であり、互いに貼合せられて移動体６を構成しており、
摩擦材４を介して、振動体３の弾性基板１のリング面の
他方に形成された複数個の突起体上に設置されている。
移動体６は摩擦材４を介して、ここでは図示していない
がばねなどの加圧手段により振動体３と加圧接触してい
る。
【０００３】図５は圧電セラミック２に形成された駆動
電極の一例を示す構造図であり、弾性進行波の１／４波
長相当だけ位置的にずれた２組の駆動電極Ａ，Ｂが形成
されている。駆動電極Ａ，Ｂは、それぞれ進行波の１／
２波長相当の長さを持つ小電極群からなっている。電極
Ｃ，Ｄは、それぞれ３／４波長と１／４波長相当の長さ
を持ち、駆動電極Ａ，Ｂに１／４波長相当の位置的なず
れを作るために形成されたもので、駆動のために用いる
のではないのでなくてもよい。
電極の一例を示す構造図であり、弾性進行波の１／４波
長相当だけ位置的にずれた２組の駆動電極Ａ，Ｂが形成
されている。駆動電極Ａ，Ｂは、それぞれ進行波の１／
２波長相当の長さを持つ小電極群からなっている。電極
Ｃ，Ｄは、それぞれ３／４波長と１／４波長相当の長さ
を持ち、駆動電極Ａ，Ｂに１／４波長相当の位置的なず
れを作るために形成されたもので、駆動のために用いる
のではないのでなくてもよい。
【０００４】駆動電極Ａ，Ｂに、それぞれ時間的に９０
度位相の異なる２つの交流電圧を印加すると（たとえば
ｓｉｎ波とｃｏｓ波）、図６に示すような曲げ振動の進
行波が振動体３に励振される。ここで、図６(a) は曲げ
振動の振動姿態を示し、図６(b) は曲げ振動の径方向の
変位分布を示している。リング型超音波モータでは径方
向１次で周方向３次以上の曲げ振動の進行波が振動体３
に励振される。この進行波の波頭の横方向成分により、
移動体６は摩擦駆動される回転運動をする。
度位相の異なる２つの交流電圧を印加すると（たとえば
ｓｉｎ波とｃｏｓ波）、図６に示すような曲げ振動の進
行波が振動体３に励振される。ここで、図６(a) は曲げ
振動の振動姿態を示し、図６(b) は曲げ振動の径方向の
変位分布を示している。リング型超音波モータでは径方
向１次で周方向３次以上の曲げ振動の進行波が振動体３
に励振される。この進行波の波頭の横方向成分により、
移動体６は摩擦駆動される回転運動をする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、超音波モータは振動体の振動による変位を摩擦力に
より移動体に伝えるので、移動体と振動体の安定で均一
な接触が大切である。ところが、移動体や振動体などの
部品の機械加工精度や、外部負荷の変動などにより、振
動体の振動は擾乱を受け、進行波に定在波成分が重畳さ
れたり、場所によって振動の振幅が変化したりする。こ
のため、振動体の進行波の円周方向の変位成分は効率良
く移動体に伝えられず、超音波モータの効率は著しく低
下し、その安定性も悪くなる。
に、超音波モータは振動体の振動による変位を摩擦力に
より移動体に伝えるので、移動体と振動体の安定で均一
な接触が大切である。ところが、移動体や振動体などの
部品の機械加工精度や、外部負荷の変動などにより、振
動体の振動は擾乱を受け、進行波に定在波成分が重畳さ
れたり、場所によって振動の振幅が変化したりする。こ
のため、振動体の進行波の円周方向の変位成分は効率良
く移動体に伝えられず、超音波モータの効率は著しく低
下し、その安定性も悪くなる。
【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、振動
体と移動体の接触を均一に保つことにより、常に動作の
安定した高効率の超音波モータを提供することを目的と
する。
体と移動体の接触を均一に保つことにより、常に動作の
安定した高効率の超音波モータを提供することを目的と
する。
【０００７】さらに、従来例で説明した超音波モータ
は、振動体の位置固定を振動阻害をしないようにフェル
トなどの物質を介して行っていた。ところが、フェルト
を介することにより振動体の位置がずれたり、常に加圧
されているのでフェルトが圧縮変形したりして、振動体
と移動体の相互位置がずれてお互いの接触状況が変化し
てしまい、振動体の進行波の変位成分は効率良く移動体
に伝えられず、超音波モータの効率が時間とともに著し
く低下し、その安定性も悪くなるという問題があった。
は、振動体の位置固定を振動阻害をしないようにフェル
トなどの物質を介して行っていた。ところが、フェルト
を介することにより振動体の位置がずれたり、常に加圧
されているのでフェルトが圧縮変形したりして、振動体
と移動体の相互位置がずれてお互いの接触状況が変化し
てしまい、振動体の進行波の変位成分は効率良く移動体
に伝えられず、超音波モータの効率が時間とともに著し
く低下し、その安定性も悪くなるという問題があった。
【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、振動
阻害をしないように振動体の確実な位置規定を行うこと
により、経時変化の少ない、しかも常に動作の安定した
高効率の超音波モータを提供することを目的とする。
阻害をしないように振動体の確実な位置規定を行うこと
により、経時変化の少ない、しかも常に動作の安定した
高効率の超音波モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の超音波モータは、移動体の中心に設けられ
た小孔に回転軸を貫通させ、移動体の振動体との接触部
をばね構造に構成するとともに、上記回転軸の上記移動
体との結合部も上記回転軸、或いは上記移動体と一体化
したばね構造に構成し、上記移動体の上記振動体との接
触部の摩擦力よりも、移動体と回転軸との結合部の摩擦
力を大きくするように構成したものである。
に、本発明の超音波モータは、移動体の中心に設けられ
た小孔に回転軸を貫通させ、移動体の振動体との接触部
をばね構造に構成するとともに、上記回転軸の上記移動
体との結合部も上記回転軸、或いは上記移動体と一体化
したばね構造に構成し、上記移動体の上記振動体との接
触部の摩擦力よりも、移動体と回転軸との結合部の摩擦
力を大きくするように構成したものである。
【００１０】さらに、本発明の他の超音波モータは、支
持基板により小孔の周面部を介して振動体のラジアル方
向の位置規定を行うとともに、小孔の周縁部を介して振
動体のスラスト方向の位置規定を行うことにより、振動
体を支持固定するとともに、振動を阻害しない物質であ
るフェルトにより、振動体をその移動体との接触面と反
対側面で弾性支持をするように構成したものである。
持基板により小孔の周面部を介して振動体のラジアル方
向の位置規定を行うとともに、小孔の周縁部を介して振
動体のスラスト方向の位置規定を行うことにより、振動
体を支持固定するとともに、振動を阻害しない物質であ
るフェルトにより、振動体をその移動体との接触面と反
対側面で弾性支持をするように構成したものである。
【００１１】さらに、本発明の他の超音波モータは、移
動体の中心に設けられた小孔に回転軸を貫通させる構造
をとるとともに、移動体に設けられた位置決め部分Ａに
回転軸に設けられた位置決め部分Ｂが係止するように構
成し、また移動体と回転軸との結合をゴム弾性体で行
い、移動体の上記小孔部と回転軸のがたを、位置決め部
分Ａと位置決め部分Ｂのがたよりも大きくし、移動体と
回転軸とのゴム弾性体を介した結合位置が、移動体位置
決め部分Ａと回転軸位置決め部分Ｂとが係止した部分よ
りも振動体側に位置するように構成したものである。
動体の中心に設けられた小孔に回転軸を貫通させる構造
をとるとともに、移動体に設けられた位置決め部分Ａに
回転軸に設けられた位置決め部分Ｂが係止するように構
成し、また移動体と回転軸との結合をゴム弾性体で行
い、移動体の上記小孔部と回転軸のがたを、位置決め部
分Ａと位置決め部分Ｂのがたよりも大きくし、移動体と
回転軸とのゴム弾性体を介した結合位置が、移動体位置
決め部分Ａと回転軸位置決め部分Ｂとが係止した部分よ
りも振動体側に位置するように構成したものである。
【００１２】
【作用】上記のように、ばね構造を移動体と振動体との
接触部に構成するとともに、回転軸と移動体との結合部
にも構成することにより、部品の機械加工精度に起因す
る擾乱や、外部負荷の変動などによる変動成分を抑制し
て、安定で均一な移動体と振動体の接触を実現し、回転
軸のばね部と移動体との接触面の摩擦力を、移動体と振
動体との接触面の摩擦力よりも大きくしたことにより、
回転軸と移動体との滑りをなくすることができる。
接触部に構成するとともに、回転軸と移動体との結合部
にも構成することにより、部品の機械加工精度に起因す
る擾乱や、外部負荷の変動などによる変動成分を抑制し
て、安定で均一な移動体と振動体の接触を実現し、回転
軸のばね部と移動体との接触面の摩擦力を、移動体と振
動体との接触面の摩擦力よりも大きくしたことにより、
回転軸と移動体との滑りをなくすることができる。
【００１３】また、振動体を径方向で振動の振幅が最も
小さい中心部の小孔の近傍のみで支持固定して、支持基
板により小孔の周面部を介して振動体のラジアル方向の
位置規定を行うとともに、小孔の周縁部を介して振動体
のスラスト方向の位置規定を行うことにより、振動体の
振動阻害を最小限にとどめた支持固定を実現でき、さら
に、振動を阻害しない物質であるフェルトにより振動体
をその移動体との接触面と反対側面で弾性支持したこと
により、振動の阻害が極めて少なく、しかも確実な振動
体を支持固定を実現することができる。また、支持基板
が振動体のスラスト方向の位置規定を行っているので、
フェルトの変形を制限することができ、経時変化を小さ
くすることができる。
小さい中心部の小孔の近傍のみで支持固定して、支持基
板により小孔の周面部を介して振動体のラジアル方向の
位置規定を行うとともに、小孔の周縁部を介して振動体
のスラスト方向の位置規定を行うことにより、振動体の
振動阻害を最小限にとどめた支持固定を実現でき、さら
に、振動を阻害しない物質であるフェルトにより振動体
をその移動体との接触面と反対側面で弾性支持したこと
により、振動の阻害が極めて少なく、しかも確実な振動
体を支持固定を実現することができる。また、支持基板
が振動体のスラスト方向の位置規定を行っているので、
フェルトの変形を制限することができ、経時変化を小さ
くすることができる。
【００１４】また、回転軸を移動体の小孔に貫通させ、
移動体の位置決め部分Ａと回転軸の位置決め部分Ｂとを
係止させることにより、移動体の回転を回転軸に効率良
く伝えることができ、また、移動体と回転軸との結合を
ゴム弾性体を介して行い、移動体の小孔部と回転軸のが
たを、位置決め部分Ａと位置決め部分Ｂのがたよりも大
きくすることにより、部品の機械加工精度に基づく擾乱
や、外部負荷の変動による擾乱の吸収効果を大きくし
て、特性の安定性を高めることができる。
移動体の位置決め部分Ａと回転軸の位置決め部分Ｂとを
係止させることにより、移動体の回転を回転軸に効率良
く伝えることができ、また、移動体と回転軸との結合を
ゴム弾性体を介して行い、移動体の小孔部と回転軸のが
たを、位置決め部分Ａと位置決め部分Ｂのがたよりも大
きくすることにより、部品の機械加工精度に基づく擾乱
や、外部負荷の変動による擾乱の吸収効果を大きくし
て、特性の安定性を高めることができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明の第１の実施例である超音
波モータの断面図である。図１において、１０は中心に
小孔を持つ円板形の弾性基板であり、その一面には変位
拡大を行うために円周状に複数個の突起体が設けられて
いる。また、弾性基板１０の他の面には、駆動用の圧電
体として圧電セラミック１1 が接着剤などで結合されて
振動体１２が構成されている。振動体１２は、振動阻害
しないようにフェルト１４を介して支持基板１６の上に
位置固定されている。１３は複合プラスチックまたは金
属などで作られた移動体であり、加圧ばね１７により振
動体１２の複数個の突起体上に加圧接触して設置されて
いる。圧電体１１に形成された駆動電極に交流電圧を印
加すると、振動体１２に弾性進行波が励振され、この進
行波の円周方向の変位成分は突起体により拡大され、移
動体１３は加圧力に比例した摩擦力により駆動されて回
転を始める。移動体１３にはその中央に設けられた小孔
を貫通する形体で回転軸１８が設置されており、移動体
１３の回転を伝えられるように移動体１３と回転軸１８
は機械的に結合されている。また、回転軸１８は支持基
板１６に設置されたベアリング１５により回転位置の規
制をされており、回転軸１８から安定に機械出力が取り
出される。
細に説明する。図１は本発明の第１の実施例である超音
波モータの断面図である。図１において、１０は中心に
小孔を持つ円板形の弾性基板であり、その一面には変位
拡大を行うために円周状に複数個の突起体が設けられて
いる。また、弾性基板１０の他の面には、駆動用の圧電
体として圧電セラミック１1 が接着剤などで結合されて
振動体１２が構成されている。振動体１２は、振動阻害
しないようにフェルト１４を介して支持基板１６の上に
位置固定されている。１３は複合プラスチックまたは金
属などで作られた移動体であり、加圧ばね１７により振
動体１２の複数個の突起体上に加圧接触して設置されて
いる。圧電体１１に形成された駆動電極に交流電圧を印
加すると、振動体１２に弾性進行波が励振され、この進
行波の円周方向の変位成分は突起体により拡大され、移
動体１３は加圧力に比例した摩擦力により駆動されて回
転を始める。移動体１３にはその中央に設けられた小孔
を貫通する形体で回転軸１８が設置されており、移動体
１３の回転を伝えられるように移動体１３と回転軸１８
は機械的に結合されている。また、回転軸１８は支持基
板１６に設置されたベアリング１５により回転位置の規
制をされており、回転軸１８から安定に機械出力が取り
出される。
【００１６】図１では、移動体１３の中心に設けられた
小孔に回転軸１８を貫通させる構造を採り、移動体１３
と振動体１２との接触部の移動体の方にばね部１３ａを
構成するとともに、回転軸１８と移動体１３との結合部
の回転軸１８の方にも同様にばね部１８ａを構成してい
る。この両方の部分にばね構造を採ることにより、回転
軸１８、振動体１２、移動体１３などの部品の機械加工
精度や、回転軸１８の負荷の変動などによる振動体１２
に対する機械的負荷の変動成分を抑制して、振動体１２
と移動体１３との安定で均一な接触を実現することがで
きる。また、回転軸１８のばね部１８ａと移動体１３と
の接触面を接着するか、片方の面もしくは両方の面を荒
すなどの手段により、移動体１３と振動体１２との接触
部の摩擦力よりも、移動体１３と回転軸１８のばね部１
８ａとの結合部の摩擦力を大きくし、出力を取り出すと
きに回転軸１８のばね部１８ａと移動体１３との間の滑
りをなくして、移動体１３の回転を有効に回転軸１８に
伝えることができる。
小孔に回転軸１８を貫通させる構造を採り、移動体１３
と振動体１２との接触部の移動体の方にばね部１３ａを
構成するとともに、回転軸１８と移動体１３との結合部
の回転軸１８の方にも同様にばね部１８ａを構成してい
る。この両方の部分にばね構造を採ることにより、回転
軸１８、振動体１２、移動体１３などの部品の機械加工
精度や、回転軸１８の負荷の変動などによる振動体１２
に対する機械的負荷の変動成分を抑制して、振動体１２
と移動体１３との安定で均一な接触を実現することがで
きる。また、回転軸１８のばね部１８ａと移動体１３と
の接触面を接着するか、片方の面もしくは両方の面を荒
すなどの手段により、移動体１３と振動体１２との接触
部の摩擦力よりも、移動体１３と回転軸１８のばね部１
８ａとの結合部の摩擦力を大きくし、出力を取り出すと
きに回転軸１８のばね部１８ａと移動体１３との間の滑
りをなくして、移動体１３の回転を有効に回転軸１８に
伝えることができる。
【００１７】また、図１では回転軸１８の移動体１３と
の結合部にばね部１８ａを構成しているが、移動体１３
の回転軸１８との結合部の移動体１３の方にばね部を構
成しても全く同様の効果を得ることができる。
の結合部にばね部１８ａを構成しているが、移動体１３
の回転軸１８との結合部の移動体１３の方にばね部を構
成しても全く同様の効果を得ることができる。
【００１８】図２は本発明の第２の実施例である超音波
モータの断面図である。図２において、２０は中心に小
孔２２ａを持つ円板形の弾性基板であり、駆動用の圧電
体として圧電セラミック２１が結合されて振動体２２が
構成されている。２３は移動体であり、加圧ばね２７に
より振動体２２の複数個の突起体上に加圧接触して設置
されている。圧電体２１に形成された駆動電極に交流電
圧を印加すると、振動体２２に曲げ振動の弾性進行波が
励振され、この進行波の円周方向の変位成分は突起体に
より拡大され、移動体２３は加圧力に比例した摩擦力に
より駆動されて回転を始める。移動体２３にはその中央
に設けられた小孔を貫通する形体で回転軸２８が設置さ
れており、移動体２３の回転を伝えられるように移動体
２３と回転軸２８は機械的に結合されている。また、回
転軸２８は支持基板２６に設置されたベアリング２５に
より回転位置の規定をされており、回転軸２８から安定
に機械出力が取り出される。
モータの断面図である。図２において、２０は中心に小
孔２２ａを持つ円板形の弾性基板であり、駆動用の圧電
体として圧電セラミック２１が結合されて振動体２２が
構成されている。２３は移動体であり、加圧ばね２７に
より振動体２２の複数個の突起体上に加圧接触して設置
されている。圧電体２１に形成された駆動電極に交流電
圧を印加すると、振動体２２に曲げ振動の弾性進行波が
励振され、この進行波の円周方向の変位成分は突起体に
より拡大され、移動体２３は加圧力に比例した摩擦力に
より駆動されて回転を始める。移動体２３にはその中央
に設けられた小孔を貫通する形体で回転軸２８が設置さ
れており、移動体２３の回転を伝えられるように移動体
２３と回転軸２８は機械的に結合されている。また、回
転軸２８は支持基板２６に設置されたベアリング２５に
より回転位置の規定をされており、回転軸２８から安定
に機械出力が取り出される。
【００１９】図２において、振動体２２は、その中心部
で振幅が小さく、外周に向かうにつれて振幅が大きくな
る曲げ振動をしているので、中心部の小孔２２ａの近傍
では振動の振幅はきわめて小さい。したがって、振動体
２２は振動阻害しないように支持基板２６により、小孔
２２ａの周面部を介して振動体２２のラジアル方向の位
置規定を行うとともに、小孔２２ａの周縁部を介して振
動体２２のスラスト方向の位置規定を行うことにより、
振動体２２は支持固定される。それとともに、振動を阻
害しない物質であるフェルト２４により、振動体２２は
その移動体２３との接触面と反対側面で弾性支持されて
いる。
で振幅が小さく、外周に向かうにつれて振幅が大きくな
る曲げ振動をしているので、中心部の小孔２２ａの近傍
では振動の振幅はきわめて小さい。したがって、振動体
２２は振動阻害しないように支持基板２６により、小孔
２２ａの周面部を介して振動体２２のラジアル方向の位
置規定を行うとともに、小孔２２ａの周縁部を介して振
動体２２のスラスト方向の位置規定を行うことにより、
振動体２２は支持固定される。それとともに、振動を阻
害しない物質であるフェルト２４により、振動体２２は
その移動体２３との接触面と反対側面で弾性支持されて
いる。
【００２０】図３は、本発明の第３の実施例である超音
波モータの断面図である。図３において、３０は中心に
小孔を持つ円板形の弾性基板であり、圧電体３１と結合
されて振動体３２が構成されている。３３は移動体であ
り、加圧ばね３７により振動体３２の複数個の突起体上
に加圧接触して設置されている。圧電体３１に形成され
た駆動電極に交流電圧を印加すると、振動体３２に曲げ
振動の弾性進行波が励振され、この進行波の円周方向の
変位成分は突起体により拡大され、移動体３３は加圧力
に比例した摩擦力により駆動されて回転を始める。移動
体２３にはその中央に位置決め部分Ａ３３ａが設けら
れ、回転軸３８には位置決め部分Ａ３３ａに嵌合してこ
れと係止するように位置決め部分Ｂ３８ａが形成されて
いる。回転軸３８は移動体３３の小孔を貫通し、位置決
め部分Ｂ３８ａを位置決め部分Ａ３３ａに嵌合させて係
止させ、移動体３３の回転を回転軸３８に効率良く伝え
ている。回転軸３８は、振動阻害しないようにフェルト
３４により支持基板３６に支持固定され、また支持基板
３６に設置されたベアリング３５により回転位置の規制
されているので、回転軸３８から安定に機械出力を取り
出すことができる。また移動体３３と回転軸３８との結
合をゴム弾性体３９で行い、移動体３３の小孔部と回転
軸３８のがたを、位置決め部分Ａ３３ａと位置決め部分
Ｂ３８ａのがたよりも大きくすることにより、振動体３
２、移動体３３、回転軸３８などの部品の機械加工精度
に基づく擾乱や、外部負荷の変動による擾乱を吸収し
て、それらの擾乱の影響が振動体３２と移動体３３の接
触状態の変化として出ないようにしている。
波モータの断面図である。図３において、３０は中心に
小孔を持つ円板形の弾性基板であり、圧電体３１と結合
されて振動体３２が構成されている。３３は移動体であ
り、加圧ばね３７により振動体３２の複数個の突起体上
に加圧接触して設置されている。圧電体３１に形成され
た駆動電極に交流電圧を印加すると、振動体３２に曲げ
振動の弾性進行波が励振され、この進行波の円周方向の
変位成分は突起体により拡大され、移動体３３は加圧力
に比例した摩擦力により駆動されて回転を始める。移動
体２３にはその中央に位置決め部分Ａ３３ａが設けら
れ、回転軸３８には位置決め部分Ａ３３ａに嵌合してこ
れと係止するように位置決め部分Ｂ３８ａが形成されて
いる。回転軸３８は移動体３３の小孔を貫通し、位置決
め部分Ｂ３８ａを位置決め部分Ａ３３ａに嵌合させて係
止させ、移動体３３の回転を回転軸３８に効率良く伝え
ている。回転軸３８は、振動阻害しないようにフェルト
３４により支持基板３６に支持固定され、また支持基板
３６に設置されたベアリング３５により回転位置の規制
されているので、回転軸３８から安定に機械出力を取り
出すことができる。また移動体３３と回転軸３８との結
合をゴム弾性体３９で行い、移動体３３の小孔部と回転
軸３８のがたを、位置決め部分Ａ３３ａと位置決め部分
Ｂ３８ａのがたよりも大きくすることにより、振動体３
２、移動体３３、回転軸３８などの部品の機械加工精度
に基づく擾乱や、外部負荷の変動による擾乱を吸収し
て、それらの擾乱の影響が振動体３２と移動体３３の接
触状態の変化として出ないようにしている。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１記載の超
音波モータは、弾性基板に圧電体を結合して振動体を構
成し、振動体に加圧接触して移動体を設置し、圧電体に
形成された駆動電極に交流駆動電圧を印加して、振動体
に弾性振動を励振して移動体を移動させ、移動体に機械
的に結合した回転軸により出力を取り出す超音波モータ
であって、移動体の中心に設けられた小孔に回転軸を貫
通させ、移動体の振動体との接触部をばね構造に構成す
るとともに、回転軸の移動体との結合部も回転軸、或い
は移動体と一体化したばね構造に構成し、移動体の振動
体との接触部の摩擦力よりも、移動体と回転軸との結合
部の摩擦力を大きくしたため、部品の機械加工精度に起
因する擾乱や、外部負荷の変動等による変動成分を抑制
することができ、かつ回転軸と移動体との滑りをなくす
ことができる。
音波モータは、弾性基板に圧電体を結合して振動体を構
成し、振動体に加圧接触して移動体を設置し、圧電体に
形成された駆動電極に交流駆動電圧を印加して、振動体
に弾性振動を励振して移動体を移動させ、移動体に機械
的に結合した回転軸により出力を取り出す超音波モータ
であって、移動体の中心に設けられた小孔に回転軸を貫
通させ、移動体の振動体との接触部をばね構造に構成す
るとともに、回転軸の移動体との結合部も回転軸、或い
は移動体と一体化したばね構造に構成し、移動体の振動
体との接触部の摩擦力よりも、移動体と回転軸との結合
部の摩擦力を大きくしたため、部品の機械加工精度に起
因する擾乱や、外部負荷の変動等による変動成分を抑制
することができ、かつ回転軸と移動体との滑りをなくす
ことができる。
【００２２】また、振動体を径方向で振動の振幅が最も
小さい中心部の小孔の近傍のみで支持固定して、支持基
板により小孔の周面部を介して振動体のラジアル方向の
位置規定を行うとともに、小孔の周縁部を介して振動体
のスラスト方向の位置規定を行うことにより、振動体の
振動阻害を最小限にとどめた支持固定を実現でき、さら
に振動を阻害しない物質であるフェルトにより振動体を
その移動体との接触面と反対側面で弾性支持しているの
で、振動の阻害が極めて少なく、しかも確実な振動体を
支持固定を実現することができる。また、支持基板が振
動体のスラスト方向の位置規定を行っているので、フェ
ルトの変形を制限することができるので経時変化を小さ
くすることができ、特性の安定した、効率の高い、しか
も経時変化の小さい超音波モータを実現することができ
る。
小さい中心部の小孔の近傍のみで支持固定して、支持基
板により小孔の周面部を介して振動体のラジアル方向の
位置規定を行うとともに、小孔の周縁部を介して振動体
のスラスト方向の位置規定を行うことにより、振動体の
振動阻害を最小限にとどめた支持固定を実現でき、さら
に振動を阻害しない物質であるフェルトにより振動体を
その移動体との接触面と反対側面で弾性支持しているの
で、振動の阻害が極めて少なく、しかも確実な振動体を
支持固定を実現することができる。また、支持基板が振
動体のスラスト方向の位置規定を行っているので、フェ
ルトの変形を制限することができるので経時変化を小さ
くすることができ、特性の安定した、効率の高い、しか
も経時変化の小さい超音波モータを実現することができ
る。
【００２３】また、本発明の請求項３記載の超音波モー
タは、弾性基板に圧電体を結合して振動体を構成し、振
動体に加圧接触して移動体を設置し、圧電体に形成され
た駆動電極に交流駆動電圧を印加して、振動体に弾性振
動を励振して移動体を移動させ、移動体に機械的に結合
した回転軸により出力を取り出す超音波モータであっ
て、移動体の中心に設けられた小孔に回転軸を貫通させ
る構造をとるとともに、移動体に設けられた位置決め部
分Ａに回転軸に設けられた位置決め部分Ｂが係止するよ
うに構成し、また移動体と回転軸との結合をゴム弾性体
で行い、移動体の小孔部と回転軸のがたを、位置決め部
分Ａと位置決め部分Ｂのがたよりも大きくし、移動体と
回転軸とのゴム弾性体を介した結合位置が、移動体位置
決め部分Ａと回転軸位置決め部分Ｂとが係止した部分よ
りも振動体側に位置するように構成したため、移動体と
回転軸との嵌合部分と、振動体と移動体との接触部分の
機械加工精度に基づく擾乱と、外部負荷変動による擾乱
を吸収できるので、振動体と移動体との安定な接触状態
を保つことができ、駆動効率と動作の安定性を向上させ
ることができる。
タは、弾性基板に圧電体を結合して振動体を構成し、振
動体に加圧接触して移動体を設置し、圧電体に形成され
た駆動電極に交流駆動電圧を印加して、振動体に弾性振
動を励振して移動体を移動させ、移動体に機械的に結合
した回転軸により出力を取り出す超音波モータであっ
て、移動体の中心に設けられた小孔に回転軸を貫通させ
る構造をとるとともに、移動体に設けられた位置決め部
分Ａに回転軸に設けられた位置決め部分Ｂが係止するよ
うに構成し、また移動体と回転軸との結合をゴム弾性体
で行い、移動体の小孔部と回転軸のがたを、位置決め部
分Ａと位置決め部分Ｂのがたよりも大きくし、移動体と
回転軸とのゴム弾性体を介した結合位置が、移動体位置
決め部分Ａと回転軸位置決め部分Ｂとが係止した部分よ
りも振動体側に位置するように構成したため、移動体と
回転軸との嵌合部分と、振動体と移動体との接触部分の
機械加工精度に基づく擾乱と、外部負荷変動による擾乱
を吸収できるので、振動体と移動体との安定な接触状態
を保つことができ、駆動効率と動作の安定性を向上させ
ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の超音波モータの断面図
【図２】本発明の第２の実施例の超音波モータの断面図
【図３】本発明の第３の実施例の超音波モータの断面図
【図４】リング型超音波モータの切り欠き斜視図
【図５】リング形圧電体の電極構造図
【図６】(a) はリング型超音波モータの振動体の曲げ振
動の振動姿態図 (b) は曲げ振動の径方向の変位分布図
動の振動姿態図 (b) は曲げ振動の径方向の変位分布図
１０ 弾性基板 １１ 圧電体 １２ 振動体 １３ 移動体 １３ａ 移動体のばね部 １４ フェルト １５ ベアリング １６ 支持基板 １７ 加圧ばね １８ 回転軸 １８ａ 回転軸のばね部 ２０ 弾性基板 ２１ 圧電体 ２２ 振動体 ２２ａ 小孔 ２３ 移動体 ２４ フェルト ２５ ベアリング ２６ 支持基板 ２７ 加圧ばね ２８ 回転軸 ３０ 弾性基板 ３１ 圧電体 ３２ 振動体 ３３ 移動体 ３３ａ 位置決め部分Ａ ３４ フェルト ３５ ベアリング ３６ 支持基板 ３７ 加圧ばね ３８ 回転軸 ３８ａ 位置決め部分Ｂ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西倉 孝弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 武田 克 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 今田 勝巳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−303377（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340381（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−284173（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (3)
- 【請求項１】弾性基板に圧電体を結合して振動体を構成
し、上記振動体に加圧接触して移動体を設置し、上記圧
電体に形成された駆動電極に交流駆動電圧を印加して、
上記振動体に弾性振動を励振して上記移動体を移動さ
せ、上記移動体に機械的に結合した回転軸により出力を
取り出す超音波モータであって、 上記移動体の中心に設けられた小孔に上記回転軸を貫通
させ、上記移動体の上記振動体との接触部をばね構造に
構成するとともに、上記回転軸の上記移動体との結合部
も上記回転軸、或いは上記移動体と一体化したばね構造
に構成し、上記移動体の上記振動体との接触部の摩擦力
よりも、上記移動体と上記回転軸との結合部の摩擦力を
大きくしたことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】弾性基板に圧電体を結合して振動体を構成
し、上記振動体に加圧接触して移動体を設置し、上記圧
電体に形成された駆動電極に交流駆動電圧を印加して、
上記振動体に弾性振動を励振して上記移動体を移動させ
る超音波モータであって、 上記振動体を中心部に小孔を有する円板状に構成し、上
記小孔の周面部を介して上記振動体のラジアル方向の位
置規定を行うとともに、上記小孔の周縁部を介して上記
振動体のスラスト方向の位置固定を行うことにより、上
記振動体を支持固定する手段を設け、上記移動体との接
触面と反対側面で上記振動体を弾性支持する手段を設け
たことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項３】弾性基板に圧電体を結合して振動体を構成
し、上記振動体に加圧接触して移動体を設置し、上記圧
電体に形成された駆動電極に交流駆動電圧を印加して、
上記振動体に弾性振動を励振して上記移動体を移動さ
せ、上記移動体に機械的に結合した回転軸により出力を
取り出す超音波モータであって、 上記移動体の中心に設けられた小孔に上記回転軸を貫通
させる構造をとるとともに、上記移動体に設けられた位
置決め部分Ａに上記回転軸に設けられた位置決め部分Ｂ
が係止するように構成し、また上記移動体と上記回転軸
との結合をゴム弾性体で行い、上記移動体の上記小孔部
と上記回転軸のがたを、上記位置決め部分Ａと上記位置
決め部分Ｂのがたよりも大きくし、上記移動体と上記回
転軸とのゴム弾性体を介した結合位置が、上記移動体位
置決め部分Ａと上記回転軸位置決め部分Ｂとが係止した
部分よりも上記振動体側に位置するように構成したこと
を特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4266944A JP3065185B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4266944A JP3065185B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06121555A JPH06121555A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3065185B2 true JP3065185B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17437858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4266944A Expired - Fee Related JP3065185B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065185B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5567563A (en) | 1995-06-07 | 1996-10-22 | Sanyo Chemical Industries, Ltd. | Toner binder composition and toner composition |
| JP2011167067A (ja) * | 2011-05-30 | 2011-08-25 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP4266944A patent/JP3065185B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06121555A (ja) | 1994-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100512 Year of fee payment: 10 |
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