JPH01160378A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH01160378A JPH01160378A JP62317059A JP31705987A JPH01160378A JP H01160378 A JPH01160378 A JP H01160378A JP 62317059 A JP62317059 A JP 62317059A JP 31705987 A JP31705987 A JP 31705987A JP H01160378 A JPH01160378 A JP H01160378A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- elastic
- pair
- rotator
- rotating
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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、ロータによる回転式にも、直線運動をするリ
ニア式にも利用できる超音波モータに係るものである。
ニア式にも利用できる超音波モータに係るものである。
従来、圧電素子で金属性の足を振るわせて前後運動をす
る超音波モータが上智大学、内野研二氏らの発明によっ
て存在する。これはリニア方式であるが、金属性の足に
開閉運動をおこなせ、圧電素子に加える電流を変えるこ
とで前後移動、停止を自由に制御できるようにしてある
。さらに、前後の足の長さにわずかな違いがあると、振
動の周波数により足の振りが交互になり、動物が脚移動
するのと同じ要領で前後に移動する。
る超音波モータが上智大学、内野研二氏らの発明によっ
て存在する。これはリニア方式であるが、金属性の足に
開閉運動をおこなせ、圧電素子に加える電流を変えるこ
とで前後移動、停止を自由に制御できるようにしてある
。さらに、前後の足の長さにわずかな違いがあると、振
動の周波数により足の振りが交互になり、動物が脚移動
するのと同じ要領で前後に移動する。
以上のように、二本の足の長さを微妙に変化させること
で前後移動を可能にしているならば、逆に大部分の振動
が二本の足に伝わりながら相殺されて運動エネルギーに
変換されていない可能性が高く、あまりにも効率が悪い
。実際でもエネルギー効率が２０％と少なすぎる問題が
ある。
で前後移動を可能にしているならば、逆に大部分の振動
が二本の足に伝わりながら相殺されて運動エネルギーに
変換されていない可能性が高く、あまりにも効率が悪い
。実際でもエネルギー効率が２０％と少なすぎる問題が
ある。
本発明は、上記のようなリニア方式にも利用できるし、
回転方式にも利用できるもので、しかも効率は高くなる
。そこで実施例を示す添付図面を参照して詳述すると次
のとおりである。
回転方式にも利用できるもので、しかも効率は高くなる
。そこで実施例を示す添付図面を参照して詳述すると次
のとおりである。
一対の圧電素子４，４′にそれぞれ弾性体２，２′を備
え、弾性体２，２′表面にくぼみまたは突起を形成させ
てくぼみ部５とし、くぼみ部５に回転体３を入れて、一
対の圧電素子４，４′に備えた各弾性体２，２′が同一
の回転体３と接触しながら、回転体３に正回転と逆回転
をおこなわせることで、回転体３が弾性体２，２′と移
動体１の媒体となる。
え、弾性体２，２′表面にくぼみまたは突起を形成させ
てくぼみ部５とし、くぼみ部５に回転体３を入れて、一
対の圧電素子４，４′に備えた各弾性体２，２′が同一
の回転体３と接触しながら、回転体３に正回転と逆回転
をおこなわせることで、回転体３が弾性体２，２′と移
動体１の媒体となる。
また、一対の弾性体２，２′に形成させるくぼみ部５を
細長く形成したなかに、回転体３を入れて且つ、回転体
３が移動することで、回転中心を持つ移動体１との接触
する径の幅を変えることができる。
細長く形成したなかに、回転体３を入れて且つ、回転体
３が移動することで、回転中心を持つ移動体１との接触
する径の幅を変えることができる。
〔作用〕
圧電素子４，４′が振動することによってくぼみ部５を
形成した弾性体２，２′は回転体３を回転させるが、こ
のとき圧電素子４，４′の作動方法には二通りの方法が
ある。一つは回転体３を回転させるのに片方の圧電素子
４のみを振動させておこなう方法と、もう一つは片方の
圧電素子４を振動させてから振動のタイミングを変える
ようにして圧電素子４′の振動をおこなう、特に後者は
圧電素子４が伸延運動をおこなう、特に後者は圧電素子
４が伸延運動をおこなう最初の一突きで回転体３の回転
方向を決定し、続いて圧電素子４′が該圧電素４との伸
延運動の周期を遅らせて振動させるようにして継続させ
れば良いし、このときも周期を調節することで効率を高
めることができる。ところで、本発明による超音波モー
タは、ロータＳによる回転方式にも、リニア方式にも利
用できる。
形成した弾性体２，２′は回転体３を回転させるが、こ
のとき圧電素子４，４′の作動方法には二通りの方法が
ある。一つは回転体３を回転させるのに片方の圧電素子
４のみを振動させておこなう方法と、もう一つは片方の
圧電素子４を振動させてから振動のタイミングを変える
ようにして圧電素子４′の振動をおこなう、特に後者は
圧電素子４が伸延運動をおこなう、特に後者は圧電素子
４が伸延運動をおこなう最初の一突きで回転体３の回転
方向を決定し、続いて圧電素子４′が該圧電素４との伸
延運動の周期を遅らせて振動させるようにして継続させ
れば良いし、このときも周期を調節することで効率を高
めることができる。ところで、本発明による超音波モー
タは、ロータＳによる回転方式にも、リニア方式にも利
用できる。
また、特許請求の範囲第２項の特徴を持たせることによ
って、回転中心を持つ移動体１との接触する径の幅を変
えることができるが、ここでくぼみ部５を細長く形成し
て回転体３が移動できるものに第６図、第７図のような
細かい特徴をもたせて様々な作用をおこなわせることが
できるが、結果的にロータＬの回転速度や駆動トルクを
変化させるように作用することには変わりがない。
って、回転中心を持つ移動体１との接触する径の幅を変
えることができるが、ここでくぼみ部５を細長く形成し
て回転体３が移動できるものに第６図、第７図のような
細かい特徴をもたせて様々な作用をおこなわせることが
できるが、結果的にロータＬの回転速度や駆動トルクを
変化させるように作用することには変わりがない。
第１図は本発明の第１実施例を示す基本略図。
くぼみ部５の形状を工夫したり、また回転体３の形状を
コロ型や樽型など様々に工夫もできる。さらに圧電素子
４，４′と接着する弾性体２，２′を長く、しかも細く
形成して回転体３と圧電素子４，４′との距離を離すよ
うにすることで振動を拡大させたり、弾性体２，２′の
しなる運動を利用して回転体３が更に回転しやすくする
ものでも良い。
コロ型や樽型など様々に工夫もできる。さらに圧電素子
４，４′と接着する弾性体２，２′を長く、しかも細く
形成して回転体３と圧電素子４，４′との距離を離すよ
うにすることで振動を拡大させたり、弾性体２，２′の
しなる運動を利用して回転体３が更に回転しやすくする
ものでも良い。
第２図は本発明の第２実施例を示す断面図。
一対一組とする圧電素子４，４′を３組、等間隔で配置
してあるが、スタック型圧電素子４，４′の大きさ次等
で従来のリング状圧電素子を用いた超音波モータよりも
小型のモータの製作が可能となる。
してあるが、スタック型圧電素子４，４′の大きさ次等
で従来のリング状圧電素子を用いた超音波モータよりも
小型のモータの製作が可能となる。
第３図は本発明の第３実施例を示す断面斜視図。
第２実施例のように一対の圧電素子４，４′で１個の回
転体３を回転させるよりも同時に複数の回転体３を回転
させるようにすれば同じ大きさの圧電素子４，４′を用
いても更に小型のモータの製作が可能となる。
転体３を回転させるよりも同時に複数の回転体３を回転
させるようにすれば同じ大きさの圧電素子４，４′を用
いても更に小型のモータの製作が可能となる。
また本図の特徴として、一対の圧電素子４，４′を反対
方向から向き合わせて、しかも弾性体２，２′を同一方
向で回転体３を支持する構造にしている。丁度本図では
一対の弾性体２，２′で２個の回転体３を回転させる構
造にしてある。
方向から向き合わせて、しかも弾性体２，２′を同一方
向で回転体３を支持する構造にしている。丁度本図では
一対の弾性体２，２′で２個の回転体３を回転させる構
造にしてある。
第４図は本発明の第３実施例の構造の弾性体２，２′に
３個の回転体３を回転させる場合の平面図を示す。
３個の回転体３を回転させる場合の平面図を示す。
第５図は本発明の第３実施例の構造の弾性体２，２′に
４個の回転体３を回転させる場合の平面図を示す。
４個の回転体３を回転させる場合の平面図を示す。
第６図は本発明の第４実施例を示す断面斜視図。
第３実施例と異なり一対の弾性体２，２′をそれぞれ同
一方向から圧電素子４，４′で振動させる構造のもので
ある。また、特許請求の範囲第２項の細長く形成したく
ぼみ部５をもつ回転式の超音波モータであるが、くぼみ
部５の中で回転体３を移動させる方法には様々な方法が
考えられる。本実施例では２つの特徴をもたせた。一つ
は回転体３の入る細長いくぼく部５に傾斜をもたせる方
法。これにより軸部１０に負荷が加わらない場合は回転
体３が傾斜を下りて中心付近で移動体１と接触する。し
たがって径の幅が縮まるぶんだけ移動体１が高速に回転
する。そして軸部１０に負荷が加わると移動体１が回転
しにくい為、回転体３は回転と振動をおこないながら傾
斜を上ってゆき、移動体１との接触する径の幅が大きく
なり、そのぶんだけ駆動トルクが高まり、軸部１０の回
転数と駆動トルクを切換えることができる。さらに二つ
目の特徴は、弾性体２，２′周囲に電磁石部８を設けて
磁力により回転体３を吸引したり、回転体３を反発させ
たりして移動体１に接触する径の幅を変化させる方法な
どがある。
一方向から圧電素子４，４′で振動させる構造のもので
ある。また、特許請求の範囲第２項の細長く形成したく
ぼみ部５をもつ回転式の超音波モータであるが、くぼみ
部５の中で回転体３を移動させる方法には様々な方法が
考えられる。本実施例では２つの特徴をもたせた。一つ
は回転体３の入る細長いくぼく部５に傾斜をもたせる方
法。これにより軸部１０に負荷が加わらない場合は回転
体３が傾斜を下りて中心付近で移動体１と接触する。し
たがって径の幅が縮まるぶんだけ移動体１が高速に回転
する。そして軸部１０に負荷が加わると移動体１が回転
しにくい為、回転体３は回転と振動をおこないながら傾
斜を上ってゆき、移動体１との接触する径の幅が大きく
なり、そのぶんだけ駆動トルクが高まり、軸部１０の回
転数と駆動トルクを切換えることができる。さらに二つ
目の特徴は、弾性体２，２′周囲に電磁石部８を設けて
磁力により回転体３を吸引したり、回転体３を反発させ
たりして移動体１に接触する径の幅を変化させる方法な
どがある。
第７図は本発明の第５実施例を示す弾性体２，２′の平
面図。第６図に設けた複数のくぼみ部５は全て細長い溝
の方向が中心より放射状に形成されているのに対して、
本実施例の複数設けるくぼみ部５の溝方向は互いに同一
方向へズレ合って一致しない。この為にロータＬが正回
転または逆回転のいずれかへ回転する場合に回転体３が
くぼみ部５の中で移動する動きが全く逆方向となる。し
たがって図面で移動体１を時計回りに回転させようとす
ると回転体３は回転しながら図の位置になり、軸部１０
は高速回転する。
面図。第６図に設けた複数のくぼみ部５は全て細長い溝
の方向が中心より放射状に形成されているのに対して、
本実施例の複数設けるくぼみ部５の溝方向は互いに同一
方向へズレ合って一致しない。この為にロータＬが正回
転または逆回転のいずれかへ回転する場合に回転体３が
くぼみ部５の中で移動する動きが全く逆方向となる。し
たがって図面で移動体１を時計回りに回転させようとす
ると回転体３は回転しながら図の位置になり、軸部１０
は高速回転する。
また反時計回りに回転させようとすると回転体３は移動
体１の中心に対して径の幅が最大となるようにくぼみ部
５を移動して、駆動トルクは強力になる。したがって一
方回転で負荷のかかる仕事をおこなわせて、逆回転では
負荷がかからないで高速回転にロボットの腕などを元の
位置へ戻すようにもさせたりできる。
体１の中心に対して径の幅が最大となるようにくぼみ部
５を移動して、駆動トルクは強力になる。したがって一
方回転で負荷のかかる仕事をおこなわせて、逆回転では
負荷がかからないで高速回転にロボットの腕などを元の
位置へ戻すようにもさせたりできる。
第８図は本発明の第６実施例を示す弾性体２，２′の斜
視図。ここでは弾性体２，２′表面に突起を形成するこ
とによって回転体３を入れるくぼみ部５とした特徴をも
つ。また圧電素子４，４′に接着する弾性体２，２′を
細長く伸ばすことで振動を拡大させようとしている。さ
らに、くぼみ部５へ入れる回転体３をいくつにしても良
い。
視図。ここでは弾性体２，２′表面に突起を形成するこ
とによって回転体３を入れるくぼみ部５とした特徴をも
つ。また圧電素子４，４′に接着する弾性体２，２′を
細長く伸ばすことで振動を拡大させようとしている。さ
らに、くぼみ部５へ入れる回転体３をいくつにしても良
い。
第９図の（ａ）及び（ｂ）は本発明をリニア方式に利用
した場合の簡略図。
した場合の簡略図。
本発明は、ロータによる回転方式にも、直線運動による
リニア方式にも利用できる。また本発明は回転体を介在
させることで、一対の圧電素子を片方ずつ振動させて回
転体を正逆回転させることもできるし、一対の圧電素子
をタイミング良く交互に振動させて回転体を正逆回転さ
せることもできるが、後者の場合には運動エネルギーへ
の変換効率が高くなる。
リニア方式にも利用できる。また本発明は回転体を介在
させることで、一対の圧電素子を片方ずつ振動させて回
転体を正逆回転させることもできるし、一対の圧電素子
をタイミング良く交互に振動させて回転体を正逆回転さ
せることもできるが、後者の場合には運動エネルギーへ
の変換効率が高くなる。
また第２図のような圧電素子の並べ方をしてもリング状
超音波モータより小型にできるし、第３図や第６図のよ
うに圧電素子を直列に並べた場合には更に超小型にでき
る。さらに本発明はくぼみ部を細長く形成して回転体が
移動できるようにすることで回転方式のロータの速度や
駆動トルクを用途や目的に合わせて切り換えることがで
きる。またダイレクト・ドライブ方式の回転式超音波モ
ータでありながら切換え機能を内蔵した、従来の超音波
モータに無いものにできる。
超音波モータより小型にできるし、第３図や第６図のよ
うに圧電素子を直列に並べた場合には更に超小型にでき
る。さらに本発明はくぼみ部を細長く形成して回転体が
移動できるようにすることで回転方式のロータの速度や
駆動トルクを用途や目的に合わせて切り換えることがで
きる。またダイレクト・ドライブ方式の回転式超音波モ
ータでありながら切換え機能を内蔵した、従来の超音波
モータに無いものにできる。
第１図は本発明の第１実施例を示す基本略図。第２図は
本発明の第２実施例を示す断面図。第３図は本発明の第
３実施例を示す断面斜視図。第４図は本発明の第３実施
例の構造の弾性体と回転体を示す平面図。第５図は本発
明の第３実施例の構造の弾性体と回転体を示す平面図。 第６図は本発明の第４実施例を示す断面斜視図。第７図
は本発明の第５実施例を示す弾性体の平面図。第８図は
本発明の第６実施例を示す弾性体の斜視図。第９図の（
ａ）及び（ｂ）は本発明をリニア方式に利用した場合の
簡略図。 Ｌ…ロータ Ｓ…ステータ １…移動体 ２，２′…弾性体 ３…回転体 ４，４′…圧電素子 ５…くぼみ部 ６…ベアリング部 ７…バネ部 ８…電磁石部 ９…ボデー部 １０…軸部
本発明の第２実施例を示す断面図。第３図は本発明の第
３実施例を示す断面斜視図。第４図は本発明の第３実施
例の構造の弾性体と回転体を示す平面図。第５図は本発
明の第３実施例の構造の弾性体と回転体を示す平面図。 第６図は本発明の第４実施例を示す断面斜視図。第７図
は本発明の第５実施例を示す弾性体の平面図。第８図は
本発明の第６実施例を示す弾性体の斜視図。第９図の（
ａ）及び（ｂ）は本発明をリニア方式に利用した場合の
簡略図。 Ｌ…ロータ Ｓ…ステータ １…移動体 ２，２′…弾性体 ３…回転体 ４，４′…圧電素子 ５…くぼみ部 ６…ベアリング部 ７…バネ部 ８…電磁石部 ９…ボデー部 １０…軸部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）、一対の圧電素子にそれぞれ弾性体を備え、該弾性
体表面にくぼみまたは突起を形成させてくぼみ部とし、
該くぼみ部に回転体を入れて、一対の電圧素子に備えた
該各弾性体が同一の回転体と接触しながら、該回転体に
正回転と逆回転をおこなわせることで、該回転体が弾性
体と移動体の媒体となることを特徴とする超音波モータ
。 ２）、前記一対の弾性体に形成させる該くぼみ部を細長
く形成したなかに、前記回転体を入れて且つ、回転体が
移動することで、回転中心を持つ前記移動体との接触す
る径の幅を変えることができる特許請求の範囲第１項記
載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317059A JPH01160378A (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317059A JPH01160378A (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160378A true JPH01160378A (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=18083959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62317059A Pending JPH01160378A (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01160378A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0584192U (ja) * | 1992-04-15 | 1993-11-12 | ニスカ株式会社 | 超音波駆動装置 |
-
1987
- 1987-12-14 JP JP62317059A patent/JPH01160378A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0584192U (ja) * | 1992-04-15 | 1993-11-12 | ニスカ株式会社 | 超音波駆動装置 |
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