JP3241688B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータの移
動体の回転支持構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotating support structure for a moving body of an ultrasonic motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の超音波モータにおいて、移動体の
回転支持にベアリングを用いる場合、中心軸についてベ
アリングを介して移動体を回転可能に組み込んでいたが
そのベアリングのアガキは小さいもので特別な値には構
成されていなかった。2. Description of the Related Art In a conventional ultrasonic motor, when a bearing is used to support the rotation of a moving body, the moving body is rotatably incorporated through a bearing about a central axis. The value was not configured.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】超音波モータは、弾性
体に接合された圧電素子に、交流電圧を印加して、その
伸縮運動により、振動体にたわみ振動波を発生させ、そ
の振動体に、加圧接触された移動体を、摩擦カによって
動かすものである。例えば、進行波型超音波モータの場
合、振動体と移動体に接合された摩擦材との接触状態
は、図3に示すようになっている。摩擦カによって駆動
するものであるから、理想的には、すべての進行波の波
頭が、摩擦材の摺動面に均一に接触していることが望ま
しい。しかしながら、圧電素子に関しても、パターン形
状のバラツキ、分極状態のバラツキ等から、真に均等な
進行波を発生させることは不可能である。また、摩擦材
の摺動面に関しても、製造上のバラツキから、接触状態
が、真に均一になることは不可能である。したがって、
より効率の高いモータを得るには、モータの構造上、上
記のバラツキを吸収する部分を持たなければならない。
移動体の回転支持にベアリングを用いた場合、ベアリン
グのアガキ部分が、その役目をする。したがって、ベア
リングのアガキ量が、極端に小さい場合、バラツキを吸
収できなくなり、接触状態が不均一となり、スベリが発
生して、モータ性能が悪化する。In an ultrasonic motor, an alternating voltage is applied to a piezoelectric element bonded to an elastic body, and a flexural vibration wave is generated in the vibrating body by the expansion and contraction of the piezoelectric element. The moving body contacted by pressure is moved by frictional force. For example, in the case of the traveling wave type ultrasonic motor, the contact state between the vibrating body and the friction material joined to the moving body is as shown in FIG. Since it is driven by frictional force, it is ideally desirable that the wave fronts of all traveling waves uniformly contact the sliding surface of the friction material. However, it is impossible for a piezoelectric element to generate a truly uniform traveling wave due to variations in the pattern shape and polarization state. Also, with respect to the sliding surface of the friction material, it is impossible to make the contact state truly uniform due to manufacturing variations. Therefore,
In order to obtain a motor with higher efficiency, it is necessary to have a portion that absorbs the above-mentioned variation in the structure of the motor.
When a bearing is used for rotationally supporting the moving body, an abrasion portion of the bearing plays the role. Therefore, when the amount of the bearing is extremely small, the variation cannot be absorbed, the contact state becomes nonuniform, slippage occurs, and the motor performance deteriorates.
【0004】そこで、本発明では、従来のこのような課
題を解決し、効率の高いモータを提供することを目的と
する。Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a highly efficient motor.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明においては、移動体の回転支持に用いられ
るベアリングのスラスト方向のアガキ量を、振動体に発
生する振動波の振幅量、あるいは、摩擦材摺動面のうね
り量の両者のうちの大きい方の量より大きくする構造と
した。ここで、上記ベアリングのスラスト方向のアガキ
量とは、図2(a)に示すように、外輪201が内輪に
対しボールを介して上へ上昇した状態から、図2(b)
に示すように、外輪204が内輪に対しボールを介して
下へ下降した状態まで変化する時の上下方向の全移動量
である。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the amount of abrasion in the thrust direction of a bearing used for supporting the rotation of a moving body is determined by the amount of amplitude of a vibration wave generated in the vibrating body. Alternatively, the structure is made larger than the larger one of the undulation amounts of the friction material sliding surface. Here, the amount of abrasion in the thrust direction of the bearing is, as shown in FIG. 2 (a), from the state where the outer ring 201 has risen upward through the ball with respect to the inner ring, and FIG.
As shown in the figure, the total amount of movement in the vertical direction when the outer wheel 204 changes to a state in which the outer wheel 204 moves downward with respect to the inner wheel via a ball.
【0006】移動体の回転支持に用いられるベアリング
のスラスト方向のアガキ量を、振動体に発生する進行波
の振幅量より大きくすることによって、移動体の上下方
向の自由度が増大し、振動波が不均一になっても、移動
体は、自動的に最も安定した接触状態に倣おうとする。
また、ベアリングのスラスト方向のアガキ量を、摩擦材
摺動面のうねり量より大きくすることによって、自由度
が増し、振動体との接触面が片当りすることを防ぎ、よ
り均一な接触状態になる。By increasing the amount of abrasion in the thrust direction of a bearing used for rotationally supporting the moving body to be larger than the amplitude of the traveling wave generated in the vibrating body, the degree of freedom of the moving body in the vertical direction is increased, and the vibration wave is increased. The moving object automatically tries to follow the most stable contact state even if the distance becomes uneven.
In addition, by increasing the amount of abrasion in the thrust direction of the bearing over the amount of undulation on the sliding surface of the friction material, the degree of freedom is increased and the contact surface with the vibrating body is prevented from hitting one side. Become.
【0007】以上の作用から、振動体の振動を、移動体
に効率よく伝えることができ、効率の高い超音波モータ
を提供することができる。[0007] From the above operation, the vibration of the vibrating body can be efficiently transmitted to the moving body, and a highly efficient ultrasonic motor can be provided.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を、図面
に基づいて説明する。図1は、本発明による超音波モー
タの基本構成を示す。振動体106は、Al等の金属か
らなり、分極処理されたPZTの圧電素子107が接着
され、中心軸109に、打込まれている。振動体106
は、圧電素子107による振動を拡大するために、複数
のくし歯状の突起106aを持ち、その先端面が移動体
104との接触面となる。移動体104は、金属からな
る移動体部に、複合プラスチック材からなる摩擦材10
5が接着され、中心部にベアリング103の外輪103
aが打込まれている。このベアリング103の内輪10
3bが振動体106の中心軸109にセットされ、モー
タを構成する。また、ベアリング103の内輪103b
は、加圧バネ102により、加圧され、ボール111を
介して、振動体106と摩擦材105の接触面に、加圧
力を与える。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of an ultrasonic motor according to the present invention. The vibrating body 106 is made of a metal such as Al, and a PZT piezoelectric element 107 that has been subjected to polarization processing is adhered to the vibrating body 106 and is driven into the central axis 109. Vibrating body 106
Has a plurality of comb-shaped protrusions 106 a in order to enlarge the vibration caused by the piezoelectric element 107, and the tip surface thereof serves as a contact surface with the moving body 104. The moving body 104 is provided with a frictional material 10 made of a composite plastic material on a moving body portion made of a metal.
5 is adhered, and the outer ring 103 of the bearing 103 is
a has been implanted. Inner ring 10 of this bearing 103
3b is set on the central axis 109 of the vibrating body 106 to form a motor. Also, the inner ring 103b of the bearing 103
Is pressed by a pressure spring 102 and applies a pressing force to a contact surface between the vibrating body 106 and the friction material 105 via a ball 111.
【0009】実際に、振動体の外径がφ10mmのモー
タを製作したところ、無負荷状態の振動体の振幅は、1
〜2μ程度であった。また、摩擦材のうねりは、5〜1
0μ程度であった。このモータで、ベアリングのアガキ
量を様々に変更して実験したところ、アガキ量が、10
μ以下のものは、極めて、回転性能が悪かった。また、
摺動音も大きく、スベリが発生しているのがわかった。
したがって、この場合、ベアリングのアガキ量は、摩擦
材のうねり量より大きいことが望ましい。When a motor having an outer diameter of a vibrator of φ10 mm was actually manufactured, the amplitude of the vibrator in a no-load state was 1
22 μm. The swell of the friction material is 5-1.
It was about 0 μm. Experiments were conducted with this motor with various amounts of bearing akiki.
Those with a μ or less had extremely poor rotation performance. Also,
The sliding noise was also loud, and it was found that slippage occurred.
Therefore, in this case, it is desirable that the amount of rake of the bearing is larger than the amount of undulation of the friction material.
【0010】[0010]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、超音波
モータの移動体の回転支持構造において、ベアリングを
用いた場合、そのスラスト方向アガキ量を、振動体に発
生する振動波の振幅量、あるいは、摩擦材摺動面のうね
り量の両者のうちの大きい方の量より、大きくすること
によって、移動体の上下方向の自由度が増大し、振動
体、及び、摩擦材のバラツキを吸収して、安定した接触
状態となり、効率の良い超音波モータを提供することが
できる。As described above, according to the present invention, when a bearing is used in a rotating support structure of a moving body of an ultrasonic motor, the amount of abrasion in the thrust direction is determined by the amplitude of the vibration wave generated in the vibrating body. Or, by increasing the amount of undulation of the friction material sliding surface, the degree of freedom in the vertical direction of the moving body is increased, and the variation of the vibrating body and the friction material is absorbed. As a result, a stable contact state is achieved, and an efficient ultrasonic motor can be provided.
【図1】本発明による移動体回転支持構造を有する超音
波モータの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic motor having a moving body rotation support structure according to the present invention.
【図2】本発明によるベアリングのアガキ量を示す断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the amount of aki of a bearing according to the present invention.
【図3】本発明による超音波モータの接触状態を示す断
面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a contact state of the ultrasonic motor according to the present invention.
101・・・・・・止メネジ 102・・・・・・加圧バネ 103・・・・・・ベアリング 104、301・・移動体 105、302・・摩擦材 106、303・・振動体 107・・・・・・圧電素子 108・・・・・・リード線 109・・・・・・中心軸 110・・・・・・固定台 103a、201、204・・外輪 103b、202、205・・内輪 111、203、206・・ボール 101 ... female thread 102 102 ... pressurizing spring 103 ... bearing 104, 301-moving body 105, 302-friction material 106, 303-vibrating body 107- ····· Piezoelectric element 108 ····· Lead wire 109 ····· Central axis 110 ······ Fixing base 103a, 201, 204 ··· Outer ring 103b, 202, 205 ···· Inner ring 111, 203, 206 ... ball
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−277480(JP,A) 特開 昭62−64278(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-277480 (JP, A) JP-A-62-64278 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 2/00
Claims (3)
に圧接され、前記圧電素子の伸縮運動による振動波で摩
擦駆動する移動体を有する超音波モータにおいて、 前記移動体に設けられたベアリングの内輪を加圧するこ
とで前記移動体と前記振動体の接触圧を得る加圧手段を
有し、 前記ベアリングの内輪に対して外輪が、 前記振動体に発
生する振動波の振幅量、または、前記移動体の前記振動
体接触面のうねり量の大きい方よりも、さらに大きい値
のスラスト方向のあがき量を有することを特徴とする超
音波モータ。1. An ultrasonic motor comprising: a vibrating body having a piezoelectric element; and a moving body which is pressed against the vibrating body and frictionally driven by a vibration wave generated by the expansion and contraction movement of the piezoelectric element, wherein a bearing provided on the moving body is provided. Pressurize the inner ring
Pressurizing means for obtaining a contact pressure between the moving body and the vibrating body with
The outer ring has an outer ring with respect to the inner ring of the bearing, and the amplitude amount of the vibration wave generated in the vibrating body, or a larger value than the greater the amount of undulation of the vibrating body contact surface of the moving body.
An ultrasonic motor characterized by having a thrust amount in the thrust direction .
ンを前記振動体に設けた請求項1記載の超音波モータ。2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein a support pin for rotatably supporting the moving body is provided on the vibrating body.
定した移動体を有する請求項1記載の超音波モータ。3. The ultrasonic motor according to claim 1, further comprising a moving body having a friction material fixed at a position where said friction material is in contact with said vibrating body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10457499A JP3241688B2 (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP10457499A JP3241688B2 (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Ultrasonic motor |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013031A Division JP2967230B2 (en) | 1989-06-19 | 1990-01-22 | Ultrasonic motor |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001136427A Division JP3295075B2 (en) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | Ultrasonic motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11332264A JPH11332264A (en) | 1999-11-30 |
JP3241688B2 true JP3241688B2 (en) | 2001-12-25 |
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ID=14384220
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI706692B (en) | 2015-03-20 | 2020-10-01 | 日商特電股份有限公司 | Induction heating system |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10457499A patent/JP3241688B2/en not_active Expired - Fee Related
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TWI706692B (en) | 2015-03-20 | 2020-10-01 | 日商特電股份有限公司 | Induction heating system |
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