JPH01227669A - 振動波モータ - 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〕 本発明は振動波モータに関し、特に超音波を駆動源とし
几振動波モータに関するものである。

〔従来の技術〕

はじめに一般的な振動波モータの原理について説明する
。第２図は進行波によるステータの振動のようすを示す
説明図、第６図は従来のカロ圧機構を有する振動波モー
タの一例を示す部分断面を含む正面図、第７図は従来例
の振動波モータを２個使用した場合の駆動状況全示す構
成図である。

第６図に示す従来の振動波モータは、進行波回転型また
は円環型と叶ばれるもので、円環状の弾性振動板（ステ
ータ１）の裏面に前記のステータ１と同様な形状の円環
状の圧電素子２を接着し、一体化している。そしてステ
ータ１の面に同じ円環状の動体（ロータ９）が圧縮ばね
５等の手段によって所定の圧力で押し付けられている。

そのロータ９の摺動面には耐摩耗性のある材料、例えば
′芳香族ポリアミド繊維を光填材とし、ポリウレタン樹
脂をマトリックスとした複合プラスチック材料で形成さ
れたライニ／グ面１０會設けることによシＪ・ステータ
゛１とあ磨耗全防止する。圧電素子２に振動波モータす
る電気信号金入力しバイメタル効果によシステータｌに
進行波のｔわみ振動を発生させる。ステータ１上の進行
波は、第２図の説明図に示すように、ステータ１の表面
上の１つの点ＣＫ着目すると、その点Ｃは楕円状の軌跡
を描く。ライニング面１０はステータ１の進行波の頂点
に接触しているので、ロータ９は楕円の頂点部分りの軌
跡の方向への摩擦による移動がきくため、ロータ９は進
行波の進行方向とは逆に矢印Ｆ方向に進む。従って、ロ
ータ９はステータ１上の進行波の進行方向とは逆に回転
し、その回転速度は楕円状の軌跡の速度に関係する。

ところで、複数個の振動波モータを同時に駆動する場合
を考えると、従来は振動波モータの数だけ駆動装置金偏
えていた。このことは次に示す理由による。

ステータ１に発生するたわみ振動は、進行波の周波数が
ステータ１の共振周波数に等しいかまたはこれに近い場
合にしか発生せず、そのため入力する電気信号め周波数
はステータ１に固有の共振周波数としなければならない
。そしてこの共振周波数に影響する要因として次の２つ
のことが掲げられる。１つはステータ１の形状寸法であ
シ、もう一つはステータ１とロータ９との加圧力である
。

しかし各振動波モータのステータ１は、モータを製造す
る際の加工誤差によシ形状寸法がまっ九く同じものを作
ることは困難である。

また、先の第６図において従来のステータ１とロータ９
を加圧接触させる機構について注目すると、加圧機構は
固定軸８′、ステータ１．加圧のための圧縮ばね５．そ
して圧縮ばね５の長さ全制限するばね座金６′から構成
されている。圧縮ばね５の長さはばね座金６′が固定軸
８′に固定されているために設計時に決定されており、
従ってステータｌとロータ９の加圧力の大きさも変える
ことができない。

以上の２点から、共振周波数を複数個の振動波モータの
ステータ１について同一にすることは困難である。その
ために第７図の構成図に示すように、従来の振動波モー
タを駆動する駆動装置Ａ３゜Ｂ３は、複数個の振動波モ
ータＡ、ＨのステータＡｌｔ”１に固有な共振周波数を
発生させる発振器Ａ４．Ｂ４を夫々もち、したがって複
数個の振動波モータを用いた装置は振動波モータの数だ
け駆動装置が必要であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来、複数個の振動波モータを有する
装置においては、ステータの共振周波数が各振動波モー
タで同じではない。このため、２個以上の振動波モータ
を駆動するためには、振動波モータの入力電気信号を発
生する駆動装置を振動波モータに入力する周波数の種類
だけ用意しなければならない。したがってコストが高く
、・スペースも多く必要とするなどの欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の振動波モータは、振動波形を有する電気振動を
機械振動に変換する振動子と円環状共振子とを接着した
構造の円環状ステータと円環状ロータとを加圧接触はせ
、前記円環状ロータを軸上に固定しまた前記円環状ステ
ータを前記円環状ロータと隣接しつつ軸方向に移動可能
に嵌着し且つ端部におねじ部を有する固定軸と、前記お
ねじ部に螺合するめねじ部を有して前記固定軸に螺着す
るばね座金と、前記円環状ステータと前記ばね座金との
間に設けられた圧縮ばねとを有して前記円環状ステータ
に対する加圧力を調整可能な加圧機構とを備えている。

〔作　用〕

第３図はステータ、ロータ間の加圧力とステータの共振
周波数との関係の実験結果を示すグラフ、第４図は２個
の振動波モータにおけるステータ。

ロータ間の加圧力とステータの共振周波数との関係を示
す説明図、第５図は′２つの振動波モータを１つの駆動
装置で駆動する状況を示す構成図であるＯ ステータ１とロータ９を加圧接触させる構成において、
ステータの共振周波数Ｐは第３図の実験６一 み５ｍｍ、ロータはその摺動面にはアラミド系のエンジ
ニアリングプラスチフスを設けたものを用いている。従
ってばね座金６の位置をねじによシ変え、加圧力を変化
させることによりステータ１の共振周波数をステータ１
の形状寸法を変更することなしに調整できる。

いま、第４図の説明図に示す振動波モータＡとＢのステ
ータ共振周波数特性α、βについて考える。同一の加圧
力Ｍにおいて振動波モータＡのステータ共振周波数Ｓの
ほうが振動波モータＢのステータ共振周波数Ｑよりも周
波数が小さい。この場合にはばね座金６の位置を変えて
圧縮ばね５の長さ？：調整して振動波モータＡのステー
タ１とロータ９の加圧力を加圧力Ｎまで増加させ、振動
波モータＢの加圧力を加圧力りまで減少することにより
、共振周波数を同じくすることができる。

従って第５図の構成図に示すように、Ａ、Ｂ。

２個の振動波モータを同一の周波敷金発生させる駆動装
置Ｃ３によシ駆動することが実現できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の部分断面を含む正面図、第
５図は本実施例による２つの振動波モータを１つの駆動
装置で駆動する状況を示す構成図である。

第５図において、円筒型金したローラ１２の左右両端面
をロータ９とし、この両端面にステータＡｌ、Ｂｌｊ−
加圧接触させる。固定軸８はローラ１２の内側を貫通し
ておシ、ローラ１２はこの固定軸８の周１回転できるよ
うになっている。

第１図の本実施例の基本構成を示す正面図は第５図に示
し友ローラ１２の両側部分の詳細図になっておｐ、両端
部にねじ部７を螺設しｔ固定軸８にステータＡＩ、Ｂｌ
ｉ取シ付ける。さらにステータＡｌ、Ｂｌがロータ９を
加圧するための圧縮ばね５を設け、固定軸８のねじ部７
に螺合するように内側にめねじ部分を有するばね座金６
を取ｐ付け、この位置ｋｆえることによシ圧縮ばね５の
加圧力’ｋＷ化させる。第１図において具体的な数値を
示すと、ステータ１は弾性を有する部材、燐青銅で構成
され元外径２９ｍｒｒＬ％内径２１　ｍｍ、厚さ５ｍｍ
の円環状のステータであり、ステータ１の端面に接着さ
れた厚さＱ、５ｍｍの圧電素子２に電気振動信号、例え
ば５１ＫＨｚ１７０Ｖｐ　ｐの超ｆ波１ｒＸ７１してス
テータｌに屈曲進行波を励振する。第２図の説明図に示
すようにステータＩＫ屈曲進行波が生ずることによｐ楕
円軌道２１をもつ振動が生ずる。この振動を、ロータ９
を圧接する前述の加圧構造をとることにより、ロータ９
の回転運動に変換する。ロータ９において、ステーク１
と接触する部分であるライニング面１０については、耐
摩耗性に優れたエンジニアリングプラスチックス部材を
用い、表面粗さ０８Ｓの加工方法を施こす。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、振動波形を有する電気振
動を機械振動に変換する振動子と円環状共振子とを接着
した構造の円環状ステータと円環状ロータとを加圧接触
させ、加圧力が調整可能な加圧機構を設けることによシ
、複数個の振動波モ一タを用いた装置において、振動波
モータの入力電気信号を発生する駆動装置全撮動波モー
タに入力する周波数の種類だけ用意することなしに、複
数個の振動波モータを同一の周波数を発生させる１駆動
装置によフ駆動することができ、駆動装置の軽減分だけ
コストが安く、小型化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の部分断面？含む正面図、第
２図は進行波によるステータの振動のようすを示す説明
図、第３図はステータ、ロータ間の加圧力とステータの
共振周波数との関係の実験結果を示すグラフ、第４図は
２個の振動波モータにおけるステータ、ロータ間のカロ
圧力とステータの共振周波数との関係を示す説明図、第
５図は本実施例による２つの振動波モータを１つの駆動
装置で累勤する状況を示す構成図、第６図は従来の加圧
機構を有する振動波モータの一例を示す部分断面を含む
正面図、第７図は従来例の振動波モータ全２個使用しｔ
場合の駆動状況會示す構成図で一１〇− ある。 １．ｌａ、ｌｂ・・・・・・ステータ、２・・・・・・
圧電素子、３・・・・・・クツション、４・・・・・・
ステータ基板、５・・・・・・圧縮ばね、６，６′・・
・・・・ばね座金、７・・・・・・ねじ部、８．８′・
・・・・・固定軸、９・・・・・・ロータ、１０・・・
・・・ライニング面、１１・・・・・・軸受、１２・・
・・・・ロー２．１３・・・・・・筐体、２１・・・・
・・楕円軌道、Ｃ，Ｄ・・・・・・ステータ表面上の一
点、Ｐ・・・・・・ステータの共振周波数特性、Ｑ、Ｒ
，、Ｓ・・・・・・ステータの共振周波数、Ｌ。 Ｍ、Ｎ・・・・・・ステータとロータの加圧力、ａ・・
・・・・振動波モータＡの共振周波数特性、β・・・・
・・振動波モータＢの共振周波数特性、１４ａ、１４ｂ
、１４ｃ・・・・・・駆動装置、１５ａ、１５ｂ、１５
Ｃ・・・・・・発振器。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 第　１　面 ＄　２　閃 ＄　３　図 第　４　図 第　５　Ｍ 茅　乙　閉 ＄　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 振動波形を有する電気振動を機械振動に変換する振動子
   と円環状共振子とを接着した構造の円環状ステータと円
   環状ロータとを加圧接触させる振動波モータにおいて、
   前記円環状ロータ軸上に固定しまた前記円環状ステータ
   を前記円環状ロータと隣接しつつ軸方向に移動可能に嵌
   着し且つ端部におねじ部を有する固定軸と、前記おねじ
   部に螺合するめねじ部を有して前記固定軸に螺着するば
   ね座金と、前記円環状ステータと前記ばね座金との間に
   設けられた圧縮ばねとを有して前記円環状ステータに対
   する加圧力を調整可能な加圧機構とを備えることを特徴
   とする振動波モータ。