JP3708821B2 - Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor Download PDF

Info

Publication number
JP3708821B2
JP3708821B2 JP2000375867A JP2000375867A JP3708821B2 JP 3708821 B2 JP3708821 B2 JP 3708821B2 JP 2000375867 A JP2000375867 A JP 2000375867A JP 2000375867 A JP2000375867 A JP 2000375867A JP 3708821 B2 JP3708821 B2 JP 3708821B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
changing
ultrasonic motor
resonance frequency
changing means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000375867A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002176787A (en
Inventor
晶彦 菰田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asmo Co Ltd
Original Assignee
Asmo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asmo Co Ltd filed Critical Asmo Co Ltd
Priority to JP2000375867A priority Critical patent/JP3708821B2/en
Publication of JP2002176787A publication Critical patent/JP2002176787A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3708821B2 publication Critical patent/JP3708821B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波モータとしては、図５に示すような定在波型（所謂ボルト締めランジュバン型）のものがある。この超音波モータは、ステータ５１とロータ５２とを備えている。ステータ５１は、金属ブロック５３，５４、圧電素子５５，５６、電極板５７〜５９、及び締結ボルト６０から構成されている。各部材５３〜５９は、図５に示すように円柱状に積層されて、両ブロック５３，５４が締結ボルト６０にて締め付けられることにより連結固定されている。
【０００３】
このステータ５１の下部外周、即ち下側の金属ブロック５４の外周には、縦振動が励起されると捩り振動を発生するスリット５４ａが周方向に複数（図５中、１つのみ図示する）形成されている。
【０００４】
ロータ５２は、略円筒状に形成され、図示しない加圧機構によりステータ５１の上面、即ち金属ブロック５３の上端面に回転可能に加圧接触されている。ロータ５２の外周には、縦振動が励起されると捩り振動を発生するスリット５２ａが周方向に複数（図５中、１つのみ図示する）形成されている。
【０００５】
そして、ステータ５１とロータ５２とは、少なくとも１つの略同じ共振周波数を持つように設定されている。
このような超音波モータでは、電極板５７〜５９に、共振周波数ｆ１（ステータ５１とロータ５２との共通の共振周波数）の高周波電圧が印加されると、圧電素子５５，５６にて縦振動が発生され、該振動に基づいて金属ブロック５４のスリット５４ａにて捩り振動が発生される。尚、前記共振周波数ｆ１は、図６のステータ５１の周波数−インピーダンス特性図に示すように、ステータ５１の１次共振周波数である。そして、その捩り振動と縦振動とが合成されてステータ５１（金属ブロック５３の上端面）に複合振動が生じる。又、ステータ５１（金属ブロック５３の上端面）に加圧接触されたロータ５２では、ステータ５１の縦振動成分に基づいてスリット５２ａにて捩り振動が発生される。そして、ステータ５１及びロータ５２の捩り振動成分による推進力でロータ５２が回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような超音波モータの特にステータ５１は、所望の振動特性を得ようとすると緻密な製造精度を必要とし、同一の特性を有するものを低コストで製造することは難しい。これにより、図７の周波数−振幅特性図に示すように、製品毎に、ロータ５２の共振周波数ｆａに対してステータ５１の共振周波数ｆｂがズレることがある。このことは、特に上記のようなステータ５１とロータ５２の両方の捩り振動成分を利用してロータ５２を回転させる超音波モータの性能（出力や効率等）を低下させてしまうことになる。なぜなら、一方（例えばステータ５１）の共振周波数で駆動すると、他方（例えばロータ５２）が良好に共振しないからである。
【０００７】
そこで、締結ボルト６０によるの締付トルクを可変することでステータ５１の共振周波数ｆｂを変更し、ロータ５２の共振周波数ｆａとステータ５１の共振周波数ｆｂを一致させる方法が考えられる。しかし、この方法では、共振周波数ｆｂは変化するが、それと共に振動の振幅が小さくなる（図６中、インピーダンスの極値が大きくなる）等、その性能（出力や効率等）が悪化してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、性能の悪化を防ぎながら、ステータの共振周波数を変更することができる超音波モータ、及び超音波モータの共振周波数変更方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、ステータの軸線上に挿通される締結部材により、圧電素子が複数の金属ブロック体に挟まれた状態で締結されてなるステータと、前記ステータに回転可能に加圧接触されたロータとを備え、前記ステータに発生する振動により前記ロータを回転駆動する超音波モータにおいて、前記ステータにおける前記締結部材と同軸線上に、剛性の割合を変更させるための剛性割合変更手段を設け、前記剛性割合変更手段は、前記締結部材と別部品であり、高剛性の位置を所定の位置に変更するための高剛性位置変更手段を兼ねる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の超音波モータにおいて、前記金属ブロック体には、前記ステータの軸線上に前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記剛性割合変更手段は、少なくともその一部が前記貫通孔内に設けられる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の超音波モータにおいて、前記貫通孔には雌ネジが形成され、前記締結部材は、前記雌ネジに螺合される締結ボルトであって、前記剛性割合変更手段は、前記雌ネジに螺合される付加ボルトである。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の超音波モータにおいて、前記剛性の割合は、前記剛性割合変更手段の挿通方向の長さが変更されることで、その変化量が調整された。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、ステータの軸線上に挿通される締結部材により、圧電素子が複数の金属ブロック体に挟まれた状態で締結されてなるステータと、前記ステータに回転可能に加圧接触されたロータとを備え、前記ステータに発生する振動により前記ロータを回転駆動する超音波モータの共振周波数変更方法であって、前記ステータにおける前記締結部材と同軸線上に、剛性の割合を変更させるための剛性割合変更手段を設け、前記剛性割合変更手段は、前記締結部材と別部品であり、高剛性の位置を所定の位置に変更するための高剛性位置変更手段を兼ね、前記剛性割合変更手段を設けることで共振周波数を変更する。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の超音波モータの共振周波数変更方法において、前記金属ブロック体には、前記ステータの軸線上に前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記剛性割合変更手段の少なくとも一部を前記貫通孔内に設ける。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の超音波モータの共振周波数変更方法において、前記貫通孔には雌ネジが形成され、前記締結部材は、前記雌ネジに螺合される締結ボルトであって、前記剛性割合変更手段は、前記雌ネジに螺合される付加ボルトである。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載の超音波モータの共振周波数変更方法において、前記剛性の割合の変化量を、前記剛性割合変更手段の挿通方向の長さを変更することで調整する。
【００１９】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ステータにおける締結部材と同軸線上には剛性の割合を変更させるための剛性割合変更手段が設けられ、剛性割合変更手段にてステータの剛性の割合が変更されることで、その共振周波数が変更される。このようにすると、振動の振幅が小さくなる等の性能の悪化を防ぎながら、共振周波数を変更することができる。また、剛性割合変更手段は、締結部材と別部品であり、高剛性の位置を所定の位置に変更するための高剛性位置変更手段を兼ねる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、前記金属ブロック体には、前記ステータの軸線上に前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記剛性割合変更手段は、少なくともその一部が前記貫通孔内に設けられるため、簡単な構成で体格の増大を防止しながら、共振周波数を変更することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、前記貫通孔には雌ネジが形成され、前記締結部材は、前記雌ネジに螺合される締結ボルトであって、前記剛性割合変更手段は前記雌ネジに螺合される付加ボルトであるため、ステータに付加ボルトを固定するための固定構造を専用に設けなくてもよく、簡単に付加ボルトを配設することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、剛性の割合は、前記剛性割合変更手段の挿通方向の長さが変更されることで、その変化量が調整されるため、容易に調整することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、ステータにおける締結部材と同軸線上に剛性の割合を変更させるための剛性割合変更手段が設けられることで該ステータの共振周波数が変更される。このようにすると、振動の振幅が小さくなる等の性能の悪化を防ぎながら、共振周波数を変更することができる。また、剛性割合変更手段は、締結部材と別部品であり、高剛性の位置を所定の位置に変更するための高剛性位置変更手段を兼ねる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、前記金属ブロック体には、前記ステータの軸線上に前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記剛性割合変更手段の少なくともその一部が前記貫通孔内に設けられるため、簡単な構成で体格の増大を防止しながら、共振周波数を変更することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、前記貫通孔には雌ネジが形成され、前記締結部材は、前記雌ネジに螺合される締結ボルトであって、前記剛性割合変更手段は前記雌ネジに螺合される付加ボルトであるため、ステータに付加ボルトを固定するための固定構造を専用に設けなくてもよく、簡単に付加ボルトを配設することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、剛性の割合の変化量は、前記剛性割合変更手段の挿通方向の長さが変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。図１に示すように、超音波モータは、ステータ１とロータ２とを備えている。ステータ１は、下側金属ブロック３、上側金属ブロック４、第１及び第２圧電素子５，６、第１〜第３電極板７〜９、締結部材としての締結ボルト１０、絶縁カラー１１、及び剛性割合変更手段及び高剛性位置変更手段としての付加ボルト１２を備えている。
【００３０】
下側及び上側金属ブロック３，４は、導電性金属よりなり、本実施形態ではアルミ合金にて形成されている。下側金属ブロック３は、略円筒状に形成され、その貫通孔３ａの内周面には雌ネジ３ｂが形成されている。又、下側金属ブロック３の外周には、縦振動が励起されると捩り振動を発生する複数（図１中、１つのみ図示する）のスリット（凹部）３ｃが形成されている。
【００３１】
上側金属ブロック４は、内外径が下側金属ブロック３と同じ略円筒状に形成され、その貫通孔４ａの内周面には、雌ネジ４ｂが形成されている。この上側金属ブロック４の上端面４ｃには図示しないライニング材が接着されている。
【００３２】
第１及び第２圧電素子５，６は円板状に形成され、その中心部に貫通孔がそれぞれ形成されている。この第１及び第２圧電素子５，６の内径は、下側金属ブロック３の内径より大きく設定されている。
【００３３】
第１〜第３電極板７〜９は円板状に形成され、その中心部には貫通孔がそれぞれ形成されている。この第１〜第３電極板７〜９の内径は、第１及び第２圧電素子５，６の内径と同じに設定されている。
【００３４】
締結ボルト１０は、略円柱状に形成され、その外周面には雄ネジ１０ａが形成されている。雄ネジ１０ａは、下側及び上側金属ブロック３，４の雌ネジ３ｂ，４ｂと螺合可能な径に設定されている。
【００３５】
絶縁カラー１１は、絶縁性樹脂にて円筒状に形成されている。この絶縁カラー１１は、その外径が前記第１及び第２圧電素子５，６、第１〜第３電極板７〜９の内径と同じに設定され、その内径が締結ボルト１０の外径と同じ（締結ボルト１０を内嵌可能）に設定されている。
【００３６】
そして、第１及び第２圧電素子５，６と第１〜第３電極板７〜９とを挟んだ下側金属ブロック３と上側金属ブロック４は、その内部（貫通孔３ａ，４ａ）を軸線方向に挿通する締結ボルト１０により締結される。詳述すると、下側金属ブロック３、第３電極板９、第２圧電素子６、第２電極板８、第１圧電素子５、第１電極板７、上側金属ブロック４は、この順で積層され、下側及び上側金属ブロック３，４の雌ネジ３ｂ，４ｂに締結ボルト１０の雄ネジ１０ａが螺合されることにより締結される。尚、このとき、第１及び第２圧電素子５，６は、分極方向がそれぞれ互いに上下逆になるように積層される。又、このとき、第１及び第２圧電素子５，６、第１〜第３電極板７〜９の内周面と、締結ボルト１０の外周面との間には、絶縁カラー１１が介在される。従って、第１及び第２圧電素子５，６、第１〜第３電極板７〜９の内周面と、締結ボルト１０の外周面とは電気的に絶縁状態とされる。又、このとき、締結ボルト１０は、下側金属ブロック３の軸線方向中間部から上側金属ブロック４の軸線方向中間部までの間に配置されるように螺合されている。
【００３７】
付加ボルト１２は、前記締結ボルト１０と同様に略円柱状に形成され、その外周面には雄ネジ１２ａが形成されている。雄ネジ１２ａは、下側金属ブロック３の雌ネジ３ｂと螺合可能な径に設定されている。又、付加ボルト１２の端部には、回転方向に係合可能な図示しない係合凹部が形成され、該係合凹部に図示しない治具を係合させることができるようになっている。
【００３８】
付加ボルト１２は、下側金属ブロック３の貫通孔３ａ内に収容されるように、その雄ネジ１２ａが雌ネジ３ｂに螺合されている。このとき、付加ボルト１２は、締結ボルト１０と当接する位置まで螺合されている。
【００３９】
ロータ２は、前記下側金属ブロック３と内外径が同じの略円筒状に形成され、図示しない加圧機構によりステータ１の上面、即ち、上側金属ブロック４の上端面４ｃ（ライニング材）に回転可能に加圧接触されている。ロータ２の外周には、縦振動が励起されると捩り振動を発生するスリット２ａが周方向に複数（図１中、１つのみ図示する）形成されている。
【００４０】
ここで、ステータ１とロータ２とは、少なくとも１つの同じ共振周波数（好ましくは極力低い同じ共振周波数、例えば２０ｋＨｚ以上での共振周波数）を持つように設定されている。詳しくは、前記ステータ１の共振周波数（好ましくは最も低い共振周波数（１次共振周波数））は、付加ボルト１２が設けられて剛性の割合（高剛性の位置）が変更されることで変更（微調整）され、ロータ２の共振周波数と略一致するように設定されている。このとき設けられた付加ボルト１２は、長さの異なる複数（３つ）の付加ボルト１２〜１４の内から選定されたものである。即ち、付加ボルト１２〜１４の長さ（大きさ）に対するステータ１の共振周波数の関係は、図２の特性図に示すように、付加ボルト１２〜１４が長くなるほど共振周波数が小さくなる。そして、本実施の形態では、付加ボルト１２〜１４が設けられていないステータ１の共振周波数を測定し、予め設定された（予め測定された）ロータ２の共振周波数と略一致するように複数（３つ）の付加ボルト１２〜１４の内から選定する。そして、選定した付加ボルト１２（１３，１４）を、下側金属ブロック３の貫通孔３ａ内に少なくとも一部が収容されるように、雌ネジ３ｂに螺合している。
【００４１】
このように構成された超音波モータでは、第１及び第３電極板７，９と第２電極板８間に、共振周波数（ステータ１とロータ２の共通の共振周波数）の高周波電圧が印加されると、第１及び第２圧電素子５，６にて縦振動が発生され、該振動に基づいて下側金属ブロック３のスリット３ｃにて捩じり振動が発生される。そして、この捩り振動と縦振動とが合成されてロータ２との接触面であるステータ１の上面、即ち上側金属ブロック４の上端面４ｃ（ライニング材）に複合振動が生じる。又、ステータ１（上側金属ブロック４の上端面４ｃ）に加圧接触されたロータ２では、ステータ１の縦振動成分に基づいてスリット２ａにて捩り振動が発生される。そして、ステータ１及びロータ２の捩り振動成分による推進力でロータ２が回転駆動される。
【００４２】
次に上記のように構成した超音波モータの特徴的な効果を以下に記載する。
（１）ステータ１の共振周波数は、付加ボルト１２が設けられて剛性の割合（高剛性の位置）が変更されることで変更（微調整）される。このようにすると、ステータ１の振動の振幅が小さくなる等の性能の悪化（超音波モータの出力や効率が低下すること）を防ぎながら、ステータ１の共振周波数を変更することができる。その結果、付加ボルト１２〜１４が設けられていないステータの共振周波数が製品毎にばらついても、容易にロータ２の共振周波数と略一致させることができ、容易に超音波モータの性能（出力や効率）を向上させることができる。
【００４３】
（２）ステータ１の剛性の割合（高剛性の位置）を変更するための付加ボルト１２（１３，１４）は、締結ボルト１０が挿通される下側金属ブロック３の貫通孔３ａ内に（少なくとも一部が）収容されるように設けられるため、簡単な構成で超音波モータの体格の増大を防止しながら、共振周波数を変更することができる。
【００４４】
（３）下側金属ブロック３と上側金属ブロック４を締結する締結部材を締結ボルト１０とし、その締結ボルト１０が螺合される下側金属ブロック３の雌ネジ３ｂに付加ボルト１２を螺合して固定する構成としたので、ステータ１に剛性割合変更手段及び高剛性位置変更手段としての付加ボルト１２を固定するための固定構造を専用に設けなくてもよく、簡単に付加ボルト１２を配設することができる。
【００４５】
（４）ステータ１の剛性の割合（高剛性の位置）は、付加ボルト１２〜１４の長さ（大きさ）が変更されることで、その変更量が調整されるため、容易に共振周波数を調整することができる。
【００４６】
上記実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、ステータ１には付加ボルト１２が設けられるとしたが、勿論、付加ボルト１２〜１４が設けられていないステータ１の共振周波数と、予め設定された（予め測定された）ロータ２の共振周波数との比較結果に基づいて、他の付加ボルト１３，１４を設けてもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
・上記実施の形態では、付加ボルト１２（１３，１４）を、下側金属ブロック３の雌ネジ３ｂに螺合して固定したが、ロータ２と干渉しなければ上側金属ブロック４の雌ネジ４ｂに螺合して固定してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
・上記実施の形態では、付加ボルト１２を、締結ボルト１０と当接する位置まで下側金属ブロック３の雌ネジ３ｂに螺合したが、締結ボルト１０と当接しない離間した位置まで（例えば、付加ボルト１２の下端が下側金属ブロック３の下端と同じ位置となるように）螺合させるようにしてもよい。このように付加ボルト１２の固定される位置を変更すると、剛性の割合（特に高剛性の位置）が変更されることでステータ１の共振周波数が変更（微調整）され、ロータ２の共振周波数と略一致させることができる。
【００４９】
・上記実施の形態では、付加ボルト１２〜１４を３つの内から選定してステータ１に設けたが、長さの異なる付加ボルトの数を変更して、その内から選定して設けてもよい。付加ボルトの数を多数にすると、ステータ１の共振周波数を多数段階で微調整することができる。
【００５０】
・上記実施の形態では、下側金属ブロック３と上側金属ブロック４を締結する締結部材を締結ボルト１０とし、その締結ボルト１０が螺合される下側金属ブロック３の雌ネジ３ｂに付加ボルト１２を螺合して固定する構成としたが、締結ボルト（締結部材）が螺合（固定）される雌ネジ（第１固定部）と、付加ボルト１２（剛性割合変更手段及び高剛性位置変更手段）が螺合（固定）される雌ネジ（第２固定部）を別構成で設けてもよい。
【００５１】
例えば、図３に示すように、変更してもよい。図３に示すように、下側金属ブロック２１は、略円柱形状の両端部に第１及び第２ネジ穴２１ａ，２１ｂが形成されてなる。又、下側金属ブロック２１の外周には、縦振動が励起されると捩り振動を発生する複数（図３中、１つのみ図示する）のスリット（凹部）２１ｃが形成されている。そして、ステータ２２は、第１ネジ穴２１ａに上記締結ボルト１０が螺合されることで上側金属ブロック４と締結されている。そして、上記付加ボルト１２（１３，１４）は、第２ネジ穴２１ｂに螺合されている。このようにしても、上記実施の形態の効果（１），（４）と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
・上記実施の形態では、ステータ１の共振周波数は、付加ボルト１２が設けられて剛性の割合（高剛性の位置）が変更されることで変更（微調整）されるとしたが、図４に示すように、ステータ３１を締結する長さ（大きさ）の異なる締結ボルト３２〜３４が剛性の割合（高剛性の位置）を変更するための剛性割合変更手段（高剛性位置変更手段）を兼ねるように変更してもよい。即ち、ステータ３１の共振周波数を測定し、予め設定された（予め測定された）ロータ２の共振周波数と異なれば、略一致するように締結ボルト３２〜３４を変更する。このようにしても、ステータ３１の振動の振幅が小さくなる等の性能の悪化（超音波モータの出力や効率が低下すること）を防ぎながら、ステータ３１の共振周波数を変更することができる。しかも、上記実施の形態に比べて、部品点数が少なくなる。
【００５３】
・上記実施の形態では、下側金属ブロック３と上側金属ブロック４を締結する締結部材を締結ボルト１０としたが、下側金属ブロック３と上側金属ブロック４を他の構成（かしめ等）により締結してもよい。この場合、ステータに雌ネジ３ｂが形成されないため、付加ボルト１２〜１４を専用の雌ネジを設けて固定したり、付加ボルト１２〜１４を他の剛性割合変更手段（高剛性位置変更手段）に変更し他の方法（例えば圧入等）で固定する必要がある。このようにしても、ステータの振動の振幅が小さくなる等の性能の悪化（超音波モータの出力や効率が低下すること）を防ぎながら、ステータの共振周波数を変更することができる。
【００５４】
・上記実施の形態では、ステータ１の剛性の割合（高剛性の位置）は、付加ボルト１２〜１４の長さ（大きさ）が変更されることで、その変更量が調整されるとしたが、付加ボルトの材質、即ち比重が変更されることで、その変更量が調整されるようにしてもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果（１）〜（３）と同様の効果を得ることができるとともに、付加ボルトの材質を変更するだけで容易にステータ１の共振周波数を調整することができる。又、材質（比重）の異なる付加ボルトの長さ（大きさ）を下側金属ブロック３の貫通孔３ａ内に完全に収容される大きさで一定とすれば、超音波モータの体格が大きくなることはない。
【００５５】
・上記実施の形態では、２つの金属ブロック（下側及び上側金属ブロック３，４）と、２つの圧電素子（第１及び第２圧電素子５，６）と、３つの電極板（第１〜第３電極板７〜９）とを備えたものとしたが、各個数を適宜変更してもよい。例えば、金属ブロックを３つ備えたものとしてもよい。例えば、圧電素子を１つや、３つ備えたものとしてもよい。例えば、電極板を備えていないもの（金属ブロック自体が電極板の役目を果たすもの）や、２つ備えたものとしてもよい。
【００５６】
・上記実施の形態では、ステータ１とロータ２の両方の捩り振動成分を利用してロータ２を回転させる超音波モータに具体化したが、ステータの共振周波数の調整が望まれる他の超音波モータ（ステータが発生する捩り振動成分のみを利用してロータを回転させる超音波モータや、ロータが発生する捩り振動成分のみを利用してロータを回転させる超音波モータ等）に具体化してもよい。この場合においても、ステータの振動の振幅が小さくなる等の性能の悪化を防ぎながら、ステータの共振周波数を変更することができる。
【００５７】
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
・前記剛性の割合は、前記剛性割合変更手段の材質が変更されることで、その変化量が調整される。このようにすると、剛性の割合は、前記剛性割合変更手段の材質が変更されることで、その変化量が調整されるため、容易に調整することができる。
【００５８】
・前記剛性の割合の変化量を、前記剛性割合変更手段の材質を変更することで調整する。このようにすると、剛性の割合の変化量は、前記剛性割合変更手段の材質が変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００５９】
・前記金属ブロック体には、前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記高剛性位置変更手段は、少なくともその一部が前記貫通孔内に設けられる。このようにすると、前記金属ブロック体には、前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記高剛性位置変更手段は、少なくともその一部が前記貫通孔内に設けられるため、簡単な構成で体格の増大を防止しながら、共振周波数を変更することができる。
【００６０】
・前記貫通孔には雌ネジが形成され、前記締結部材は、前記雌ネジに螺合される締結ボルトであって、前記高剛性位置変更手段は、前記雌ネジに螺合される付加ボルトである。このようにすると、前記貫通孔には雌ネジが形成され、前記締結部材は、前記雌ネジに螺合される締結ボルトであって、前記高剛性位置変更手段は前記雌ネジに螺合される付加ボルトであるため、ステータに付加ボルトを固定するための固定構造を専用に設けなくてもよく、簡単に付加ボルトを配設することができる。
【００６１】
・前記高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の挿通方向の長さが変更されることで、変更される。このようにすると、高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の挿通方向の長さが変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００６２】
・前記高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の材質が変更されることで、変更される。このようにすると、高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の材質が変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００６３】
・前記高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の固定される位置が変更されることで、変更される。このようにすると、高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の固定される位置が変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００６４】
・前記締結部材は、前記高剛性位置変更手段を兼ねる。このようにすると、締結部材は、前記高剛性位置変更手段を兼ねるため、部品点数が少なくなる。
【００６５】
・前記金属ブロック体には、前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記高剛性位置変更手段の少なくとも一部を前記貫通孔内に設ける。このようにすると、前記金属ブロック体には、前記締結部材が挿通される貫通孔が形成され、前記高剛性位置変更手段の少なくともその一部が前記貫通孔内に設けられるため、簡単な構成で体格の増大を防止しながら、共振周波数を変更することができる。
【００６７】
・前記高剛性の位置を、前記高剛性位置変更手段の挿通方向の長さを変更することで変更する。このようにすると、高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の挿通方向の長さが変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００６８】
・前記高剛性の位置を、前記高剛性位置変更手段の材質を変更することで変更する。このようにすると、高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の材質が変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００６９】
・前記高剛性の位置を、前記高剛性位置変更手段の固定される位置を変更することで、変更した。このようにすると、高剛性の位置は、前記高剛性位置変更手段の固定される位置が変更されることで調整されるため、容易に調整することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、性能の悪化を防ぎながら、ステータの共振周波数を変更することができる超音波モータを提供することができる。
【００７２】
又、請求項５〜８に記載の発明によれば、性能の悪化を防ぎながら、ステータの共振周波数を変更することができる超音波モータの共振周波数変更方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における超音波モータの要部縦断面図。
【図２】付加ボルト大きさ−ステータの共振周波数特性図。
【図３】別例における超音波モータの要部縦断面図。
【図４】別例における超音波モータの要部縦断面図。
【図５】従来技術における超音波モータの要部縦断面図。
【図６】周波数−インピーダンス特性図。
【図７】ロータとステータの共振周波数のズレを説明するための説明図。
【符号の説明】
１，２２，３１…ステータ、２…ロータ、３，４，２１…下側及び上側金属ブロック（金属ブロック体）、５，６…第１及び第２圧電素子（圧電素子）、１０…締結ボルト（締結部材）、１２〜１４…付加ボルト（剛性割合変更手段）、３２〜３４…締結ボルト（締結部材及び剛性割合変更手段）、３ａ，４ａ…貫通孔、３ｂ，４ｂ…雌ネジ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic motor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional ultrasonic motor, there is a standing wave type (so-called bolted Langevin type) as shown in FIG. This ultrasonic motor includes a stator 51 and a rotor 52. The stator 51 includes metal blocks 53 and 54, piezoelectric elements 55 and 56, electrode plates 57 to 59, and fastening bolts 60. As shown in FIG. 5, the members 53 to 59 are stacked in a columnar shape, and are connected and fixed by fastening both blocks 53 and 54 with fastening bolts 60.
[0003]
A plurality of slits 54a (only one is shown in FIG. 5) are formed on the outer periphery of the lower portion of the stator 51, that is, the outer periphery of the lower metal block 54 in the circumferential direction to generate torsional vibration when longitudinal vibration is excited. Has been.
[0004]
The rotor 52 is formed in a substantially cylindrical shape, and is in pressure contact with the upper surface of the stator 51, that is, the upper end surface of the metal block 53 so as to be rotatable by a pressure mechanism (not shown). On the outer periphery of the rotor 52, a plurality of slits 52a (only one is shown in FIG. 5) are formed in the circumferential direction to generate torsional vibration when longitudinal vibration is excited.
[0005]
The stator 51 and the rotor 52 are set to have at least one substantially the same resonance frequency.
In such an ultrasonic motor, when a high frequency voltage having a resonance frequency f1 (a resonance frequency common to the stator 51 and the rotor 52) is applied to the electrode plates 57 to 59, longitudinal vibrations are generated in the piezoelectric elements 55 and 56. The torsional vibration is generated in the slit 54a of the metal block 54 based on the vibration. The resonance frequency f1 is the primary resonance frequency of the stator 51 as shown in the frequency-impedance characteristic diagram of the stator 51 in FIG. Then, the torsional vibration and the longitudinal vibration are combined to generate composite vibration in the stator 51 (the upper end surface of the metal block 53). Further, in the rotor 52 in pressure contact with the stator 51 (the upper end surface of the metal block 53), torsional vibration is generated in the slit 52a based on the longitudinal vibration component of the stator 51. Then, the rotor 52 is rotated by the propulsive force generated by the torsional vibration components of the stator 51 and the rotor 52.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in particular, the stator 51 of the ultrasonic motor as described above requires precise manufacturing accuracy in order to obtain desired vibration characteristics, and it is difficult to manufacture those having the same characteristics at low cost. As a result, as shown in the frequency-amplitude characteristic diagram of FIG. 7, the resonance frequency fb of the stator 51 may deviate from the resonance frequency fa of the rotor 52 for each product. This particularly reduces the performance (output, efficiency, etc.) of the ultrasonic motor that rotates the rotor 52 using the torsional vibration components of both the stator 51 and the rotor 52 as described above. This is because, when driven at the resonance frequency of one (for example, the stator 51), the other (for example, the rotor 52) does not resonate well.
[0007]
Therefore, a method is conceivable in which the resonance frequency fb of the stator 51 is changed by varying the tightening torque by the fastening bolt 60 so that the resonance frequency fa of the rotor 52 and the resonance frequency fb of the stator 51 coincide. However, with this method, although the resonance frequency fb changes, the performance (output, efficiency, etc.) deteriorates, for example, the amplitude of vibration decreases (the extreme value of impedance increases in FIG. 6). There is a problem.
[0008]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of changing the resonance frequency of the stator while preventing deterioration in performance, and a method for changing the resonance frequency of the ultrasonic motor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In the invention according to claim 1,By a fastening member inserted on the axis of the stator,Piezoelectric element sandwiched between multiple metal blocksTightenIn an ultrasonic motor that includes a stator that is connected and a rotor that is in pressure contact with the stator so as to be able to rotate, the rotor is driven to rotate by vibration generated in the stator.On the same axis as the fastening member, Stiffness ratio changing means is provided to change the rigidity ratioThe rigidity ratio changing means is a separate part from the fastening member, and also serves as a high rigidity position changing means for changing a highly rigid position to a predetermined position..
[0010]
  According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first aspect, the metal blockbodyIsOn the axis of the statorA through hole through which the fastening member is inserted is formed, and at least a part of the rigidity ratio changing means is provided in the through hole.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the second aspect, a female screw is formed in the through hole, and the fastening member is a fastening bolt that is screwed into the female screw, The rigidity ratio changing means is an additional bolt screwed into the female screw.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the second or third aspect, the rigidity ratio is changed by changing a length in the insertion direction of the rigidity ratio changing means. Adjusted.
[0013]
  ContractClaim5In the invention described inBy a fastening member inserted on the axis of the stator,Piezoelectric element sandwiched between multiple metal blocksTightenA method for changing a resonance frequency of an ultrasonic motor, comprising: a stator that is coupled; and a rotor that is rotatably contacted with the stator, wherein the rotor is driven to rotate by vibrations generated in the stator. InOn the same axis as the fastening member, Stiffness ratio changing means is provided to change the rigidity ratioThe rigidity ratio changing means is a separate part from the fastening member, and also serves as a high rigidity position changing means for changing a highly rigid position to a predetermined position, and the rigidity ratio changing means is provided.To change the resonance frequency.
[0014]
  Claim6In the invention described in claim5In the method for changing the resonance frequency of the ultrasonic motor according to claim 1, the metal blockbodyIsOn the axis of the statorA through hole through which the fastening member is inserted is formed, and at least a part of the rigidity ratio changing means is provided in the through hole.
[0015]
  Claim7In the invention described in claim6In the method for changing the resonance frequency of the ultrasonic motor according to claim 1, a female screw is formed in the through hole, and the fastening member is a fastening bolt that is screwed into the female screw, and the rigidity ratio changing means includes: It is an additional bolt screwed into the female screw.
[0016]
  Claim8In the invention described in claim6Or7In the method for changing the resonance frequency of the ultrasonic motor described in (1), the amount of change in the rigidity ratio is adjusted by changing the length in the insertion direction of the rigidity ratio changing means.
[0019]
  (Function)
  According to the first aspect of the present invention, the statorOn the same axis as the fastening memberIs provided with a rigidity ratio changing means for changing the rigidity ratio, and the rigidity ratio of the stator is changed by the rigidity ratio changing means, whereby the resonance frequency is changed. In this way, it is possible to change the resonance frequency while preventing deterioration in performance such as reduction in vibration amplitude.The rigidity ratio changing means is a separate component from the fastening member, and also serves as high rigidity position changing means for changing the position of high rigidity to a predetermined position.
[0020]
  According to invention of Claim 2, the said metal blockbodyIsOn the axis of the statorA through hole through which the fastening member is inserted is formed, and at least a part of the rigidity ratio changing means is provided in the through hole, so that the resonance frequency can be changed while preventing an increase in physique with a simple configuration. can do.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, a female screw is formed in the through hole, the fastening member is a fastening bolt screwed into the female screw, and the rigidity ratio changing means is the female screw. Therefore, it is not necessary to provide a dedicated fixing structure for fixing the additional bolt to the stator, and the additional bolt can be easily disposed.
[0022]
According to the invention described in claim 4, the rigidity ratio can be easily adjusted because the amount of change is adjusted by changing the length of the rigidity ratio changing means in the insertion direction. .
[0023]
  ContractClaim5According to the invention described inOn the same axis as the fastening memberBy providing rigidity ratio changing means for changing the rigidity ratio, the resonance frequency of the stator is changed. In this way, it is possible to change the resonance frequency while preventing deterioration in performance such as reduction in vibration amplitude.The rigidity ratio changing means is a separate component from the fastening member, and also serves as high rigidity position changing means for changing the position of high rigidity to a predetermined position.
[0024]
  Claim6According to the invention described in the above, the metal blockbodyIsOn the axis of the statorA through-hole through which the fastening member is inserted is formed, and at least a part of the rigidity ratio changing means is provided in the through-hole, so that the resonance frequency is changed while preventing an increase in physique with a simple configuration. be able to.
[0025]
  Claim7According to the invention described above, a female screw is formed in the through hole, and the fastening member is a fastening bolt screwed into the female screw, and the rigidity ratio changing means is screwed into the female screw. Therefore, it is not necessary to provide a fixing structure for fixing the additional bolt to the stator, and the additional bolt can be easily provided.
[0026]
  Claim8According to the invention described in (1), since the change amount of the rigidity ratio is adjusted by changing the length of the rigidity ratio changing means in the insertion direction, it can be easily adjusted.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor includes a stator 1 and a rotor 2. The stator 1 includes a lower metal block 3, an upper metal block 4, first and second piezoelectric elements 5 and 6, first to third electrode plates 7 to 9, a fastening bolt 10 as a fastening member, an insulating collar 11, and An additional bolt 12 is provided as a rigidity ratio changing means and a high rigidity position changing means.
[0030]
The lower and upper metal blocks 3 and 4 are made of a conductive metal, and are formed of an aluminum alloy in this embodiment. The lower metal block 3 is formed in a substantially cylindrical shape, and a female screw 3b is formed on the inner peripheral surface of the through hole 3a. Further, on the outer periphery of the lower metal block 3, a plurality of slits (concave portions) 3c (only one is shown in FIG. 1) that generate torsional vibration when longitudinal vibration is excited are formed.
[0031]
The upper metal block 4 is formed in a substantially cylindrical shape having the same inner and outer diameter as that of the lower metal block 3, and a female screw 4b is formed on the inner peripheral surface of the through hole 4a. A lining material (not shown) is bonded to the upper end surface 4 c of the upper metal block 4.
[0032]
The 1st and 2nd piezoelectric elements 5 and 6 are formed in disk shape, and the through-hole is formed in the center part, respectively. The inner diameters of the first and second piezoelectric elements 5 and 6 are set larger than the inner diameter of the lower metal block 3.
[0033]
The 1st-3rd electrode plates 7-9 are formed in disk shape, and the through-hole is each formed in the center part. The inner diameters of the first to third electrode plates 7 to 9 are set to be the same as the inner diameters of the first and second piezoelectric elements 5 and 6.
[0034]
The fastening bolt 10 is formed in a substantially cylindrical shape, and a male screw 10a is formed on the outer peripheral surface thereof. The male screw 10 a is set to have a diameter that can be screwed with the female screws 3 b and 4 b of the lower and upper metal blocks 3 and 4.
[0035]
The insulating collar 11 is formed in a cylindrical shape with an insulating resin. The insulation collar 11 is set to have the same outer diameter as the inner diameters of the first and second piezoelectric elements 5 and 6 and the first to third electrode plates 7 to 9, and the inner diameter is the same as the outer diameter of the fastening bolt 10. The same (the fastening bolt 10 can be fitted inside) is set.
[0036]
Then, the lower metal block 3 and the upper metal block 4 sandwiching the first and second piezoelectric elements 5 and 6 and the first to third electrode plates 7 to 9 have their axes (through holes 3a and 4a) as axes. It is fastened by fastening bolts 10 inserted in the direction. Specifically, the lower metal block 3, the third electrode plate 9, the second piezoelectric element 6, the second electrode plate 8, the first piezoelectric element 5, the first electrode plate 7, and the upper metal block 4 are laminated in this order. Then, the male screw 10a of the fastening bolt 10 is screwed to the female screws 3b and 4b of the lower and upper metal blocks 3 and 4 to be fastened. At this time, the first and second piezoelectric elements 5 and 6 are laminated so that their polarization directions are opposite to each other. At this time, an insulating collar 11 is interposed between the inner peripheral surfaces of the first and second piezoelectric elements 5 and 6 and the first to third electrode plates 7 to 9 and the outer peripheral surface of the fastening bolt 10. The Therefore, the inner peripheral surfaces of the first and second piezoelectric elements 5 and 6 and the first to third electrode plates 7 to 9 and the outer peripheral surface of the fastening bolt 10 are electrically insulated. At this time, the fastening bolt 10 is screwed so as to be disposed between the intermediate portion in the axial direction of the lower metal block 3 and the intermediate portion in the axial direction of the upper metal block 4.
[0037]
The additional bolt 12 is formed in a substantially cylindrical shape, similar to the fastening bolt 10, and a male screw 12 a is formed on the outer peripheral surface thereof. The male screw 12 a is set to a diameter that can be screwed with the female screw 3 b of the lower metal block 3. In addition, an engagement recess (not shown) that can be engaged in the rotation direction is formed at the end of the additional bolt 12, and a jig (not shown) can be engaged with the engagement recess.
[0038]
The additional bolt 12 has its male screw 12a screwed into the female screw 3b so as to be accommodated in the through hole 3a of the lower metal block 3. At this time, the additional bolt 12 is screwed to a position where it comes into contact with the fastening bolt 10.
[0039]
The rotor 2 is formed in a substantially cylindrical shape having the same inner and outer diameters as the lower metal block 3, and is rotated to the upper surface of the stator 1, that is, the upper end surface 4c (lining material) of the upper metal block 4 by a pressure mechanism (not shown). Pressure contact is possible. On the outer periphery of the rotor 2, a plurality of slits 2a (only one is shown in FIG. 1) are formed in the circumferential direction to generate torsional vibration when longitudinal vibration is excited.
[0040]
Here, the stator 1 and the rotor 2 are set to have at least one same resonance frequency (preferably the same resonance frequency as low as possible, for example, a resonance frequency at 20 kHz or higher). Specifically, the resonance frequency (preferably the lowest resonance frequency (primary resonance frequency)) of the stator 1 is changed (finely adjusted) by providing the additional bolt 12 and changing the rigidity ratio (high rigidity position). Adjusted) and set to substantially coincide with the resonance frequency of the rotor 2. The additional bolts 12 provided at this time are selected from a plurality (three) of additional bolts 12 to 14 having different lengths. That is, regarding the relationship of the resonance frequency of the stator 1 with respect to the length (size) of the additional bolts 12 to 14, as shown in the characteristic diagram of FIG. In the present embodiment, the resonance frequency of the stator 1 that is not provided with the additional bolts 12 to 14 is measured, and a plurality of (same as the resonance frequency of the rotor 2 that is set in advance (measured in advance) is substantially matched. The three additional bolts 12 to 14 are selected. Then, the selected additional bolt 12 (13, 14) is screwed into the female screw 3 b so that at least a part is accommodated in the through hole 3 a of the lower metal block 3.
[0041]
In the ultrasonic motor configured as described above, a high-frequency voltage having a resonance frequency (a resonance frequency common to the stator 1 and the rotor 2) is applied between the first and third electrode plates 7 and 9 and the second electrode plate 8. Then, longitudinal vibration is generated in the first and second piezoelectric elements 5 and 6, and torsional vibration is generated in the slit 3c of the lower metal block 3 based on the vibration. The torsional vibration and the longitudinal vibration are combined to generate composite vibration on the upper surface of the stator 1 that is a contact surface with the rotor 2, that is, the upper end surface 4 c (lining material) of the upper metal block 4. Further, in the rotor 2 in pressure contact with the stator 1 (the upper end surface 4 c of the upper metal block 4), torsional vibration is generated in the slit 2 a based on the longitudinal vibration component of the stator 1. Then, the rotor 2 is rotationally driven by the propulsive force generated by the torsional vibration components of the stator 1 and the rotor 2.
[0042]
Next, the characteristic effects of the ultrasonic motor configured as described above will be described below.
(1) The resonance frequency of the stator 1 is changed (finely adjusted) by providing the additional bolt 12 and changing the rigidity ratio (high rigidity position). In this way, it is possible to change the resonance frequency of the stator 1 while preventing performance deterioration (decrease in the output and efficiency of the ultrasonic motor) such as reduction in the amplitude of vibration of the stator 1. As a result, even if the resonance frequency of the stator not provided with the additional bolts 12 to 14 varies from product to product, it can easily be made to substantially match the resonance frequency of the rotor 2, and the performance (output and output) of the ultrasonic motor can be easily obtained. Efficiency).
[0043]
(2) The additional bolts 12 (13, 14) for changing the rigidity ratio (high rigidity position) of the stator 1 are (at least in the through holes 3a of the lower metal block 3 through which the fastening bolts 10 are inserted). Since a part is provided so as to be accommodated, the resonance frequency can be changed while preventing an increase in the size of the ultrasonic motor with a simple configuration.
[0044]
(3) A fastening member for fastening the lower metal block 3 and the upper metal block 4 is a fastening bolt 10, and the additional bolt 12 is screwed into the female screw 3 b of the lower metal block 3 to which the fastening bolt 10 is screwed. Therefore, it is not necessary to provide a fixing structure for fixing the additional bolt 12 as the rigidity ratio changing means and the high-rigidity position changing means to the stator 1, and the additional bolt 12 can be easily provided. can do.
[0045]
(4) Since the rigidity ratio (highly rigid position) of the stator 1 is adjusted by changing the length (size) of the additional bolts 12 to 14, the resonance frequency can be easily adjusted. Can be adjusted.
[0046]
The above embodiment may be modified as follows.
In the above embodiment, the stator 1 is provided with the additional bolt 12, but of course, the resonance frequency of the stator 1 without the additional bolts 12 to 14 is set in advance (measured in advance). Other additional bolts 13 and 14 may be provided based on the comparison result with the resonance frequency of the rotor 2. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired.
[0047]
In the above embodiment, the additional bolt 12 (13, 14) is screwed and fixed to the female screw 3b of the lower metal block 3, but if it does not interfere with the rotor 2, the female screw 4b of the upper metal block 4 You may fix by screwing. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired.
[0048]
In the above embodiment, the additional bolt 12 is screwed into the female screw 3b of the lower metal block 3 up to a position where it comes into contact with the fastening bolt 10, but to a separated position where it does not come into contact with the fastening bolt 10 (for example, additional The bolt 12 may be screwed so that the lower end of the bolt 12 is in the same position as the lower end of the lower metal block 3. When the position where the additional bolt 12 is fixed is changed in this way, the resonance frequency of the stator 1 is changed (finely adjusted) by changing the rigidity ratio (particularly the position of high rigidity). Can be substantially matched.
[0049]
In the above embodiment, the additional bolts 12 to 14 are selected from the three and provided in the stator 1. However, the number of additional bolts having different lengths may be changed and selected from the additional bolts. . When the number of additional bolts is increased, the resonance frequency of the stator 1 can be finely adjusted in multiple stages.
[0050]
In the above embodiment, the fastening member that fastens the lower metal block 3 and the upper metal block 4 is the fastening bolt 10, and the additional bolt 12 is attached to the female screw 3 b of the lower metal block 3 to which the fastening bolt 10 is screwed. Are fixed by screwing, but a female screw (first fixing portion) to which a fastening bolt (fastening member) is screwed (fixed) and an additional bolt 12 (rigidity ratio changing means and high-rigidity position changing means). ) May be provided in a separate configuration (second fixing portion) to be screwed (fixed).
[0051]
For example, it may be changed as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the lower metal block 21 has first and second screw holes 21a and 21b formed at both ends of a substantially cylindrical shape. A plurality of slits (concave portions) 21c (only one is shown in FIG. 3) that generate torsional vibration when longitudinal vibration is excited are formed on the outer periphery of the lower metal block 21. The stator 22 is fastened to the upper metal block 4 by screwing the fastening bolt 10 into the first screw hole 21a. The additional bolt 12 (13, 14) is screwed into the second screw hole 21b. Even if it does in this way, the effect similar to the effect (1) of the said embodiment and (4) can be acquired.
[0052]
In the above embodiment, the resonance frequency of the stator 1 is changed (finely adjusted) by providing the additional bolt 12 and changing the rigidity ratio (high rigidity position). As shown, the fastening bolts 32 to 34 having different lengths (sizes) for fastening the stator 31 also serve as rigidity ratio changing means (high rigidity position changing means) for changing the rigidity ratio (high rigidity position). It may be changed as follows. That is, the resonance frequency of the stator 31 is measured, and if it is different from the resonance frequency of the rotor 2 set in advance (measured in advance), the fastening bolts 32 to 34 are changed so as to substantially match. Even in this case, it is possible to change the resonance frequency of the stator 31 while preventing deterioration in performance such as a reduction in the amplitude of vibration of the stator 31 (decrease in the output and efficiency of the ultrasonic motor). Moreover, the number of parts is reduced as compared with the above embodiment.
[0053]
In the above embodiment, the fastening member that fastens the lower metal block 3 and the upper metal block 4 is the fastening bolt 10, but the lower metal block 3 and the upper metal block 4 are fastened by another configuration (caulking or the like). May be. In this case, since the female screw 3b is not formed on the stator, the additional bolts 12 to 14 are fixed by providing a dedicated female screw, or the additional bolts 12 to 14 are used as other rigidity ratio changing means (high rigidity position changing means). It is necessary to change and fix by other methods (for example, press-fitting etc.). Even in this case, it is possible to change the resonance frequency of the stator while preventing deterioration in performance such as reduction in the amplitude of vibration of the stator (decrease in the output and efficiency of the ultrasonic motor).
[0054]
In the embodiment described above, the rigidity ratio (highly rigid position) of the stator 1 is adjusted by changing the length (size) of the additional bolts 12 to 14. The change amount may be adjusted by changing the material of the additional bolt, that is, the specific gravity. Even if it does in this way, while being able to acquire the effect similar to effect (1)-(3) of the said embodiment, the resonant frequency of the stator 1 can be easily adjusted only by changing the material of an additional bolt. Can do. Further, if the length (size) of the additional bolts having different materials (specific gravity) is made constant so as to be completely accommodated in the through hole 3a of the lower metal block 3, the size of the ultrasonic motor will be increased. There is nothing.
[0055]
In the above embodiment, two metal blocks (lower and upper metal blocks 3 and 4), two piezoelectric elements (first and second piezoelectric elements 5 and 6), and three electrode plates (first to second) The third electrode plates 7 to 9) are provided, but the number of each may be changed as appropriate. For example, three metal blocks may be provided. For example, one or three piezoelectric elements may be provided. For example, it is good also as what does not have an electrode plate (a metal block itself plays the role of an electrode plate), or two.
[0056]
In the above-described embodiment, the ultrasonic motor that rotates the rotor 2 using the torsional vibration components of both the stator 1 and the rotor 2 is embodied. However, other ultrasonic motors that require adjustment of the resonance frequency of the stator are desired. (The ultrasonic motor that rotates the rotor by using only the torsional vibration component generated by the stator, the ultrasonic motor that rotates the rotor by using only the torsional vibration component generated by the rotor, or the like). Even in this case, it is possible to change the resonance frequency of the stator while preventing the performance from deteriorating such as the amplitude of the vibration of the stator being reduced.
[0057]
  The technical idea that can be grasped from the above embodiments will be described below together with the effects thereof.
  ・The amount of change in the rigidity ratio is adjusted by changing the material of the rigidity ratio changing means.Ru. In this case, the rigidity ratio can be easily adjusted because the amount of change is adjusted by changing the material of the rigidity ratio changing means.
[0058]
  ・The amount of change in the rigidity ratio is adjusted by changing the material of the rigidity ratio changing means.TheIn this way, the amount of change in the rigidity ratio can be easily adjusted because it is adjusted by changing the material of the rigidity ratio changing means.
[0059]
  ・Metal blockbodyHas a through-hole through which the fastening member is inserted, and at least a part of the high-rigidity position changing means is provided in the through-hole.TheIn this way, the metal blockbodyIs formed with a through-hole through which the fastening member is inserted, and at least a part of the high-rigidity position changing means is provided in the through-hole, thereby preventing an increase in physique with a simple configuration, The resonance frequency can be changed.
[0060]
  ・A female screw is formed in the through hole, the fastening member is a fastening bolt screwed into the female screw, and the high-rigidity position changing means is an additional bolt screwed into the female screw.TheThus, a female screw is formed in the through hole, the fastening member is a fastening bolt that is screwed to the female screw, and the high-rigidity position changing means is screwed to the female screw. Since it is an additional bolt, it is not necessary to provide a fixing structure for fixing the additional bolt to the stator, and the additional bolt can be easily arranged.
[0061]
  ・The high-rigidity position is changed by changing the length of the high-rigidity position changing means in the insertion direction.Ru. In this case, the high-rigidity position is adjusted by changing the length of the high-rigidity position changing means in the insertion direction, and therefore can be easily adjusted.
[0062]
  ・The high-rigidity position is changed by changing the material of the high-rigidity position changing means.Ru. In this way, the highly rigid position can be easily adjusted because it is adjusted by changing the material of the highly rigid position changing means.
[0063]
  ・The high-rigidity position is changed by changing the fixed position of the high-rigidity position changing means.Ru. In this way, the position of high rigidity can be easily adjusted because it is adjusted by changing the position where the high rigidity position changing means is fixed.
[0064]
  ・The fastening member also serves as the high-rigidity position changing means.TheIn this case, the fastening member also serves as the high-rigidity position changing means, so that the number of parts is reduced.
[0065]
  ・Metal blockbodyHas a through hole through which the fastening member is inserted, and at least a part of the high-rigidity position changing means is provided in the through hole.TheIn this way, the metal blockbodyHas a through-hole through which the fastening member is inserted, and at least a part of the high-rigidity position changing means is provided in the through-hole. The frequency can be changed.
[0067]
  ・The high-rigidity position is changed by changing the length of the high-rigidity position changing means in the insertion direction.TheIn this case, the high-rigidity position is adjusted by changing the length of the high-rigidity position changing means in the insertion direction, and therefore can be easily adjusted.
[0068]
  ・The high-rigidity position is changed by changing the material of the high-rigidity position changing means.TheIn this way, the highly rigid position can be easily adjusted because it is adjusted by changing the material of the highly rigid position changing means.
[0069]
  ・The high-rigidity position is changed by changing the position where the high-rigidity position changing means is fixed.It was.In this way, the position of high rigidity can be easily adjusted because it is adjusted by changing the position where the high rigidity position changing means is fixed.
[0071]
【The invention's effect】
  As detailed above, claims 1 to4According to the invention described in (1), it is possible to provide an ultrasonic motor capable of changing the resonance frequency of the stator while preventing deterioration in performance.
[0072]
  Claims5~8According to the invention described in (1), it is possible to provide a method for changing the resonance frequency of an ultrasonic motor that can change the resonance frequency of the stator while preventing deterioration in performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an essential part of an ultrasonic motor according to an embodiment.
FIG. 2 is an additional bolt size-resonant frequency characteristic diagram of a stator.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an essential part of an ultrasonic motor according to another example.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part of an ultrasonic motor according to another example.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part of an ultrasonic motor according to the prior art.
FIG. 6 is a frequency-impedance characteristic diagram.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a shift in resonance frequency between a rotor and a stator.
[Explanation of symbols]
1, 2, 31 ... Stator, 2 ... Rotor, 3, 4, 21 ... Lower and upper metal blocks (metal block bodies), 5, 6 ... First and second piezoelectric elements (piezoelectric elements), 10 ... Fastening bolts (Fastening member), 12-14 ... additional bolt (rigidity ratio changing means), 32-34 ... fastening bolt (fastening member and rigidity ratio changing means), 3a, 4a ... through hole, 3b, 4b ... female screw.

Claims (8)

ステータ（１，２２，３１）の軸線上に挿通される締結部材（１０，３２〜３４）により、圧電素子（５，６）が複数の金属ブロック体（３，４，２１）に挟まれた状態で締結されてなるステータ（１，２２，３１）と、
前記ステータ（１，２２，３１）に回転可能に加圧接触されたロータ（２）とを備え、前記ステータ（１，２２，３１）に発生する振動により前記ロータ（２）を回転駆動する超音波モータにおいて、
前記ステータ（１，２２，３１）における前記締結部材（１０，３２〜３４）と同軸線上に、剛性の割合を変更させるための剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）を設け、前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）は、前記締結部材（１０，３２〜３４）と別部品であり、高剛性の位置を所定の位置に変更するための高剛性位置変更手段を兼ねることを特徴とする超音波モータ。 The piezoelectric elements (5, 6) are sandwiched between the plurality of metal block bodies (3 , 4, 21) by the fastening members (10, 32-34) inserted through the axes of the stators (1, 22, 31) . a stator (1,22,31) comprising been concluded in a state,
A rotor (2) in pressure contact with the stator (1, 22, 31) in a rotatable manner, and the rotor (2) is driven to rotate by vibration generated in the stator (1, 22, 31). In the sonic motor,
Wherein the on coaxial line fastening member (10,32～34) which definitive said stator (1,22,31), rigidity ratio changing means for changing the ratio of rigidity (12～14,32～34) provided, The rigidity ratio changing means (12-14, 32-34) is a separate part from the fastening members (10, 32-34), and the high rigidity position changing means for changing the position of high rigidity to a predetermined position. Ultrasonic motor characterized by also serving as 請求項１に記載の超音波モータにおいて、
前記金属ブロック体（３，４）には、前記ステータ（１，２２，３１）の軸線上に前記締結部材（１０，３２〜３４）が挿通される貫通孔（３ａ，４ａ）が形成され、
前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）は、少なくともその一部が前記貫通孔（３ａ）内に設けられることを特徴とする超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 1,
The metal block body (3, 4) is formed with through holes (3a, 4a) through which the fastening members (10, 32-34) are inserted on the axis of the stator (1, 22, 31) .
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein at least part of the rigidity ratio changing means (12-14, 32-34) is provided in the through hole (3a). 請求項２に記載の超音波モータにおいて、
前記貫通孔（３ａ，４ａ）には雌ネジ（３ｂ，４ｂ）が形成され、
前記締結部材（１０）は、前記雌ネジ（３ｂ，４ｂ）に螺合される締結ボルトであって、
前記剛性割合変更手段（１２〜１４）は、前記雌ネジ（３ｂ）に螺合される付加ボルトであることを特徴とする超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 2,
Female screws (3b, 4b) are formed in the through holes (3a, 4a),
The fastening member (10) is a fastening bolt screwed into the female screw (3b, 4b),
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the rigidity ratio changing means (12 to 14) is an additional bolt screwed into the female screw (3b). 請求項２又は３に記載の超音波モータにおいて、
前記剛性の割合は、前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）の挿通方向の長さが変更されることで、その変化量が調整されたことを特徴とする超音波モータ。The ultrasonic motor according to claim 2 or 3,
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein a change amount of the rigidity ratio is adjusted by changing a length in the insertion direction of the rigidity ratio changing means (12-14, 32-34). ステータ（１，２２，３１）の軸線上に挿通される締結部材（１０，３２〜３４）により、圧電素子（５，６）が複数の金属ブロック体（３，４，２１）に挟まれた状態で締結されてなるステータ（１，２２，３１）と、
前記ステータ（１，２２，３１）に回転可能に加圧接触されたロータ（２）とを備え、前記ステータ（１，２２，３１）に発生する振動により前記ロータ（２）を回転駆動する超音波モータの共振周波数変更方法であって、
前記ステータ（１，２２，３１）における前記締結部材（１０，３２〜３４）と同軸線上に、剛性の割合を変更させるための剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）を設け、前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）は、前記締結部材（１０，３２〜３４）と別部品であり、高剛性の位置を所定の位置に変更するための高剛性位置変更手段を兼ね、前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）を設けることで共振周波数を変更することを特徴とする超音波モータの共振周波数変更方法。 The piezoelectric elements (5, 6) are sandwiched between the plurality of metal block bodies (3, 4, 21) by the fastening members (10, 32-34) inserted through the axes of the stators (1, 22, 31). A stator (1, 22, 31) that is fastened in a state;
A rotor (2) in pressure contact with the stator (1, 22, 31) in a rotatable manner, and the rotor (2) is driven to rotate by vibration generated in the stator (1, 22, 31). A method for changing the resonance frequency of a sonic motor,
Rigidity ratio changing means (12-14, 32-34) for changing the rigidity ratio is provided on the same axis as the fastening members (10, 32-34) in the stator (1, 22, 31), The rigidity ratio changing means (12 to 14, 32 to 34) is a separate part from the fastening members (10, 32 to 34), and high rigidity position changing means for changing the highly rigid position to a predetermined position. In addition, a resonance frequency changing method for an ultrasonic motor , characterized in that the resonance frequency is changed by providing the rigidity ratio changing means (12-14, 32-34) . 請求項５に記載の超音波モータの共振周波数変更方法において、
前記金属ブロック体（３，４）には、前記ステータ（１，２２，３１）の軸線上に前記締結部材（１０，３２〜３４）が挿通される貫通孔（３ａ，４ａ）が形成され、
前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）の少なくとも一部を前記貫通孔（３ａ）内に設けることを特徴とする超音波モータの共振周波数変更方法。 In the ultrasonic motor resonance frequency changing method according to claim 5,
The metal block body (3, 4) is formed with through holes (3a, 4a) through which the fastening members (10, 32-34) are inserted on the axis of the stator (1, 22, 31).
A method for changing the resonance frequency of an ultrasonic motor, wherein at least a part of the rigidity ratio changing means (12-14, 32-34) is provided in the through hole (3a) . 請求項６に記載の超音波モータの共振周波数変更方法において、
前記貫通孔（３ａ，４ａ）には雌ネジ（３ｂ，４ｂ）が形成され、
前記締結部材（１０）は、前記雌ネジ（３ｂ，４ｂ）に螺合される締結ボルトであって、
前記剛性割合変更手段（１２〜１４）は、前記雌ネジ（３ｂ）に螺合される付加ボルトであることを特徴とする超音波モータの共振周波数変更方法。In the method for changing the resonance frequency of the ultrasonic motor according to claim 6,
Female screws (3b, 4b) are formed in the through holes (3a, 4a),
The fastening member (10) is a fastening bolt screwed into the female screw (3b, 4b),
The method for changing the resonance frequency of an ultrasonic motor, wherein the rigidity ratio changing means (12-14) is an additional bolt screwed into the female screw (3b) . 請求項６又は７に記載の超音波モータの共振周波数変更方法において、
前記剛性の割合の変化量を、前記剛性割合変更手段（１２〜１４，３２〜３４）の挿通方向の長さを変更することで調整することを特徴とする超音波モータの共振周波数変更方法。In the method for changing the resonance frequency of the ultrasonic motor according to claim 6 or 7,
A method of changing a resonance frequency of an ultrasonic motor , wherein the change amount of the rigidity ratio is adjusted by changing a length of the rigidity ratio changing means (12-14, 32-34) in the insertion direction .
JP2000375867A 2000-12-11 2000-12-11 Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor Expired - Fee Related JP3708821B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000375867A JP3708821B2 (en) 2000-12-11 2000-12-11 Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000375867A JP3708821B2 (en) 2000-12-11 2000-12-11 Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002176787A JP2002176787A (en) 2002-06-21
JP3708821B2 true JP3708821B2 (en) 2005-10-19

Family

ID=18844808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000375867A Expired - Fee Related JP3708821B2 (en) 2000-12-11 2000-12-11 Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3708821B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5082477B2 (en) * 2007-02-07 2012-11-28 株式会社Ｉｈｉ Floating bush bearing structure
CN114337367A (en) * 2021-12-29 2022-04-12 东南大学 Performance optimization method for small annular traveling wave type ultrasonic motor stator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002176787A (en) 2002-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4027090B2 (en) Vibration body and vibration wave drive device
JPH08103089A (en) Vibration motor
US5319278A (en) Longitudinal-torsional resonance ultrasonic motor with improved support structure
JP3708821B2 (en) Ultrasonic motor and method for changing resonance frequency of ultrasonic motor
JP4053896B2 (en) Ultrasonic motor
US6166477A (en) Ultrasonic motor with rotor converting longitudinal vibrations into torque
JP3920464B2 (en) Ultrasonic motor, stator for ultrasonic motor, rotor for ultrasonic motor, and method for manufacturing ultrasonic motor
JPH0514512B2 (en)
JP3828418B2 (en) Ultrasonic motor and stator of ultrasonic motor
JP3441585B2 (en) Ultrasonic motor and method of driving ultrasonic motor
JP2003111454A (en) Ultrasonic motor and its stator
JP3673172B2 (en) Ultrasonic motor and stator
JPH05344759A (en) Ultrasonic motor
JP3297211B2 (en) Ultrasonic motor
JP2003111452A (en) Ultrasonic motor and its stator
JP2002199754A (en) Ultrasonic motor, stator and method of manufacturing the same
JP3297195B2 (en) Ultrasonic motor
JP2002112561A (en) Ultrasonic motor
JP2002369560A (en) Ultrasonic motor, stator and design method thereof
JP3550579B2 (en) Vibration actuator
JP2002199756A (en) Ultrasonic motor and stator
JPS63124784A (en) Control method for drive of ultrasonic motor
JPH078912A (en) Ultrasonic vibrator
JPH0775352A (en) Vibrating motor
JPH0775353A (en) Vibrating motor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050704

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080812

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090812

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090812

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100812

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110812

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees