JPH01144371A - 超音波モータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、機械的な進行波からなる超音波振動を発生さ
せて駆動力を得る超音波モータ装置に関する。

従来の技術 波 進行方式からなる超音波モータにおいては、予め分極さ
れた圧電素子を装着し、かつ固定された振動体と移動体
がお互いに面接触で加圧された構造を有する。

ここで用いられる圧電素子は、その両端に電圧を印加す
ると、機械的に伸縮自在となる。この性質を利用して、
圧電素子に時間差と位相差をつけられるように、圧電素
子の電極構造を設計すれば、圧電素子を装着してなる振
動体に進行波からなる機械的微小振動をさせることがで
きる。この機械的微小振動により、面接触でお互いに加
圧されている固定された振動体と移動体の接触面間に力
が作用しあい、移動体が駆動される。ここで、振動体を
固定する際には、進行波からなる機械的微小振動を弱め
ることなく固定することが必要である。

このように、超音波モータ装置は振動体を固定して振動
を弱めるような構成を要求される一方で、振動を弱める
ことなく最大限発生させることにより大きな駆動力を得
る必要があった０したがって少なくとも１箇所以上の振
動することがない節部を有する振動体に振動させる場合
、節部では位置的に全く動くことがないので、そこで振
動体と支持台を接触させることで支持固定を行なってい
た０発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の従来の構成では、節部にてビスなど
で強固に振動体と支持台とを支持固定すると、振動体の
振動が弱められたり極端な場合には振動が停止してしま
うという問題点を有していた。また、逆に振動体の振動
をできる限り弱めないように振動体を支持固定しようと
すると、振動体の位置がずれたシ、支持固定する強度が
不足し、騒音の発生などが起こるという問題点があった
。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、撮動体の
振動をできる限９弱めず、かつ振動体を強固に支持固定
することができる超音波モータ装置を提供することを目
的とする０ 問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の超音波モータ装置は
振動体の振動することのない節部の位置で、前記撮動体
と支持台とを係合させて固定することから構成されてい
る。

作用 この構成によって、振動体の振動をできる限り弱めずに
、かつ振動体を強固に支持固定することができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例における超音波モ
ータ装置め要部の側断面図、及び振動体の変位分布図を
示すものである。これらの図において、１は予め電極構
造に位相差をつけて進行波を発生させるように設計され
た圧電素子、２は圧電素子１を装着し、圧電素子１の進
行波によって機械的微小振動をする固定された振動体、
３は振動体２に加圧接触された移動体、４は振動体２に
設けられた変位が０で全く振動しない部分である節部、
６は振動体２の節部４の位置に設けられたリング状の溝
、６は溝５と係合するリング状の突起ｅ＆を有し振動体
２を支持固定する支持台、７は移動体３を効率よく移動
させるために、変位分布図で示す如く変位が最大となる
振動体２０部分に設けられたリング状の突起である。

以上のように構成された本実施例の超音波モータ装置に
ついて以下その動作を説明する。まず、分極された圧電
素子１の両端に電圧を印加すると、機械的に伸縮する。

この性質から圧電素子１を装着してなる振動体２に進行
波から成る機械的微小振動が生じる。この機械的微小振
動により、面接触でお互いに加圧されている固定された
振動体２と移動体３の接触面間に力が作用しめい、移動
体３が駆動される。ここで、振動体２は全く振動しない
部分である溝６と支持台６の突起６ａとを係合させて支
持固定する。

次に、本発明の一実施例に構成された各部分についてさ
らに詳細に説明する。

振動体２の節部４の位置に設けられた溝５は、節部４が
事実上−つの線状に位置するから、溝幅はできる限り狭
い方が好ましく、２■以下とする。

溝幅は狭ければ狭いほど、振動体２の振動を弱めること
なく支持固定することができるが、今度は逆に、支持固
定の機械的な強度が小さくなシ強固に固定できなくなる
ので溝軸は現実的には０．５〜１．６雪が適当である。

振動体２は、圧電素子１の伸び縮みによる機械的振動を
効率よく励振できるものであればよく、振動減衰の少な
いステンレス、鉄鋼、アルミなどの金属材料を用いる。

支持台６は、溝６で支持固定するが、その支持固定部分
は、有限の長さをもつことになるので全く変位が０とな
る部分だけで支持固定することは不可能である。したが
って、変位は小さいが、長手支持台６の方へも振動体２
の振動が伝わるので、支持台６としては、少なくとも突
起８ａｉ振動減衰材料で形成された構成にする。振動減
衰材料としては、フェルト材、シリコンゴムなどのゴム
材。

ポリテトラフルオロエチレンやＡＢＳ樹脂などのプラス
チック材及び防振金属などが挙げられる。

圧電素子１は、内部損失が小さく、大振幅の際の特性劣
化が少ない圧電セラミクス材料を用いる。

圧電セラミクス材料の中でもチタン酸バリウムや酸化鉛
、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛などの混合系セラミクス材
料の特性が非常に安定しており好ましい０ 移動体３は、滑らかに移動し、かつ摩擦接触することに
よる摩耗が少ないことが必要であり、また騒音を発生さ
せないような条件を満足させるために、振動体２と接触
する部分に少なくともプラスチック材料からなる摩擦材
を用いる。

なお、ここで、より具体的に円板型の超音波モータ装置
の振動体における溝について説明する。

振動体２の節部における溝形状としては、第３図で示す
ような本実施例のＶ字型の溝６以外に第４図のａ　−ｇ
に示すような様々な溝形状の振動体を作成できる。これ
らのような溝形状にしても本実施例と同様な効果が得ら
れるが、その他特有の効果を有するものもある。例えば
、同図すのように溝を複数形成にしたことにより、支持
台とより多くの接触面積を得て、接着の際の接着力を増
すことができるし、同図Ｃのような形状にしたことより
、支持台とはめ合い構造にして、より強固に支持固定さ
せることもできる。さらに節部では、最も応力がかが９
やすいことを考慮して溝の形状を同図ｄのように丸型に
したり、同図θ、ｆ、ｇのように溝を形成した分、振動
体の溝の反対側に突起を設けることによ９節部を補強す
るような構成にすることもできる。

参考として、本実施例の超音波モータ装置に圧電素子の
両端に振動体が共振する周波数である約−ｒ　ｏ　ＫＨ
ｚの交流信号を加えた際の回転数、トルク。

効率、及び騒音の発生の有無を第１表に示す。比較例と
して、節部に溝を設けず、支持台を節部よシ約１ｍＩず
らして振動体を支持固定した場合の結果も合わせて示す
。

上記結果から明らかなように、本実施例の円板型の超音
波モータ装置は、比較例よりも良好な性能を得ているこ
とがわかる。

以上のように本実施例によれば、振動体２の振動しない
節部４の位置に溝６を設けて、この溝６と支持台θの突
起６ａとを係合させて支持固定させることにより、振動
体２に発生する機械的微小振動を弱めることなく、振動
体２を支持台６にて強固に支持固定することができる。

その結果、振動が弱められた９、振動体の位置がずれた
り、あるいは支持固定する強度の不足による騒音の発生
を防止することができる。

なお、本実施例では振動体２の節部の位置に溝５を設け
、支持台６に突起６ａを設けて、溝５と突起６ａを係合
させることにより撮動体２を支持台６に支持固定したが
、振動体２の節部の位置に突起を設け、支持台６に溝を
設けてこれらを係合させても良い。さらに本実施例では
、移動体３の形状を円板型としたが、振動体２に節部が
存在しさえすれば、移動体３の形状はどのようなもので
も良い。

発明の効果 上記実施例から明らかなように、本発明によれば、振動
体の振動することのない節部の位置で、支持台と係合さ
せることにより支持固定するため、振動体の振動をでき
る限り弱めることなく、強固に支持固定することができ
、その結果゛、振動が弱められたり、振動体の位置がず
れたり、あるいは支持固定する強度の不足による騒音を
防止することができる優れた超音波モータ装置を実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における超音波モータ装置の
要部側断面図、第２図は振動体の振動の変位分布図、第
３図は振動体及び溝の要部断面図、第４図は異なる形状
金有する振動体及び溝の要部断面図である。 ２・・・・・・振動体、３・・・・・・移動体、４・・
・・・・節部、６・・・・・・溝、８・・・・・・支持
台、６ａ・・・・・・突起。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２−
−一操動４べ ５−　溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）微小振動を行う振動体と、この振動体と加圧接触
   し、前記振動体の微小振動により移動する移動体と、前
   記振動体の振動することのない略略節部の位置で前記振
   動体と支持台とを係合させる手段とを具備した超音波モ
   ータ装置。
2. （２）係合させる手段は、振動体の振動することのない
   略々節部の位置に設けられた溝部と、支持台に設けられ
   た突起とで構成し、その双方を係合させることによって
   前記振動体を支持固定することを特徴とした特許請求の
   範囲第１項記載の超音波モータ装置。
3. （３）振動体は、節部に設けられた溝部の反対面に突起
   を有することを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
   超音波モータ装置。
4. （４）支持台は、少なくとも振動体と係合する部分を振
   動減衰材料で形成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の超音波モータ装置。