JPH01252178A

JPH01252178A - 超音波駆動装置

Info

Publication number: JPH01252178A
Application number: JP63077560A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Honda; 本多　敬介
Original assignee: Honda Electronics Co Ltd
Current assignee: Honda Electronics Co Ltd
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1989-10-06
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JP2599954B2

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、ボールを積層してボール及びステータの摩耗
を分散することにより寿命を長くした超音波駆動装置に
関する。

［従来技術］現在提案されている超音波モータにおいて、リング形圧
電セラミックの片面に２組の電極群を接着し、それぞれ
の電極群によって励振される定在波が位置的にπ／２ず
れるように電極を配置し、またこれらの電極に対応する
リング形圧電セラミックの部分を交互に逆に分極し、さ
らにこれら２組の電極群に印加する交流電界が時間的に
π／２位相差がある２組の発振器をそれぞれ接続するも
のが提案されている。

このように構成した超音波モータは、２組の発振器から
それぞれの電極群に交流電界を印加することによってリ
ング形圧電セラミックの周囲の表面にπ／２位相がずれ
た２つの定在波が発生し、この２の定在波が合成された
進行波が発生する。

従って、リング形圧電セラミックの上に接着された振動
体の上にリング形の移動体を載置して接触を強くすると
、移動体が進行波によって移動される。

この超音波モータは振動体に回転体を圧接するため、回
転体あるいは振動体が摩耗し、寿命が短いという欠点を
有している。

この欠点を解決するために、ボールベアリングを使用し
た超音波モータが提案されている（特開昭６１−２９５
８８２号公報参照）。この超音波モータは、第１０図に
示すようにリング形回転体１の凹み１ａの内面にゴムや
スポンジなどの弾性体２を装着し、この弾性板２にベア
リングのリテーナ３に装着した多数のボール４を接触さ
せ、またボール４はステータ５の振動体６に接触するよ
うに構成している。従って、弾性板２とボール４の摩擦
力はボール４と振動体６の摩擦力より強く構成さ九てい
る。なお、振動体６には圧電体振動子７が接着されてい
る。

このように構成した超音波モータは、圧電体振動子７を
駆動して振動体６に進行波を発生すると、ボール４が僅
かに回転しながら回転体１が回転するので、ボール４の
摩耗が軽減され、モータの寿命が延びるというものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、この従来の超音波モータはボール４がス
テータ５の振動体６の上を殆ど回転しないで滑ることに
よって振動体６に摩耗が生じ、寿命があまり延びないと
いう問題があった。

本発明は、２段またはそれ以上にリテーナで等間隔に支
持したボールを積み重ねることにより、押圧力が分散さ
れ、それによって各ベアリングがそれぞれ少しずつ摩耗
していくことにより、寿命が著しく延びる超音波駆動装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明の超音波駆動装置に
おいては、リテーナによりほぼ等間隔に支持された複数
のボールを隣接した上下のボールがそれぞれ２点で接す
るように２段またはそれ以上に積層し、進行波を発生す
るステータと回転体で挟持したことを特徴とする。

また、リテーナ中心軸及び回転体の回転軸を偏心させて
もよい。

［作用コ上記のように構成した超音波駆動装置では、ステータに
接触しているボールがステータの楕円振動または進行波
によって同一方向に回転子ると、２段目のボールは反対
方向に回転する。従って、２段目のボールの上に回転体
を載せると、２段目の逆回転のボールと回転体の摩擦に
よって回転体がボールと共に回転する。ここで、−段目
のボールは２段目のボールとの摩擦によって少しずつ回
転し、ステータの接触面でボールの接触位置が少しずつ
変わることにより、ボールが僅かずつ摩耗し、従って寿
命が著しく延長される。また、ボールが３段に重なると
、３段目のボールは一段目のボールと同方向に回転する
ので、回転体を３段目のボールの上に載せて回転体を押
圧すると、３段のボールだけが回転し、回転体は回転し
ないので、この回転体を押圧体とし、ボールを支持する
リテーナを回転体として使用する。この時、−段目のボ
ールは２段目のボールとの接触によりステータの接触面
でボールの接触位置が少しずつ変わることにより、ボー
ルが僅かずっ摩耗し、従って寿命が著しく延長される。

さらに、ボールを４段に重ねると、４段目のボールは１
段目のボールと逆方向に回転するので、４段目のボール
の上に回転体を載せると、４段目のボールと回転体との
摩擦により回転体は４段目のボールと共に回転する。こ
の場合にも２段重ねのボールと同様にステータの接触面
でボールの接触位置が少しずつ変わることにより、ボー
ルが僅かずつ摩耗し、従って寿命が著しく延長される。

さらにボールを重ねることにより回転体に加えられた加
圧力が各段のボールで分散され、ステータとボールはそ
の接触面で少しずつ位置が変わることによりボールが僅
かずつ摩耗し、従って寿命が著しく延長される。

また、回転体及びリテーナの中心軸を偏心させることに
より、ステータの端面でボールが広い幅で回転すること
によりステータ及びボールの摩耗を減少させ、寿命が著
しく延長される。

［実施例コ実施例について図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、ステータ８の上にリテーナ９でほぼ等間隔に支持
された多数のボール１０が載置され、これらのボール１
０の上にリテーナ１１でほぼ等間隔に支持されたボール
１２が載置されるが、これらのボール１Ｏ１１２の互い
隣り合ったボールはそれぞれ２点で接触している。さら
に、ボール１２の上に回転体１３が載置される。

このように構成した本実施例の超音波駆動装置では、ス
テータ８の端面に楕円振動または進行波が発生すると、
ボール１０は矢印Ａの方向に回転するとともに、ステー
タの端面で矢印Ｂの方向に移動する。またボール１０の
回転によってボール１２は逆方向の矢印Ｃの方向に回転
するが、このボール１２の回転はボール１０の移動方向
Ｂに対して回転体１３との接触面でボール１２が逆方向
に回転するので、ボールエ２の回転が抑えられ、回転体
重３の接触面で摩擦となり、回転体１３はボール１２と
共に移動する。

またボール１２の回転が抑えられることによって、ボー
ル１０の回転も抑制され、ボール１０が僅かずつ回転す
ることによりボール１０の摩耗が少なくなり、またステ
ータの摩耗も少なくなり、寿命が延びるという利点があ
る。さらにボール１２と回転体１３とは殆ど位置が変わ
らないので、ボール１２と回転体１３との摩耗は殆ど生
じないという利点がある。

次に、第２図を参照すると、ステータ８の上にリテーナ
９でほぼ等間隔に支持された多数のボール１０が載せら
れ、またボールｌＯの上にリテーナ１１によってほぼ等
間隔に支持された多数のボール１３が載置され、さらに
、ボール１２の上にリテーナ１４によって支持された多
数のボール１５が載置されるが、これらのボール１０．
１２．１５の互い隣り合ったボールはそれぞれ２点で接
触している。また、ボール１５の上に回転体１３が載置
される。

このように構成された本発明の超音波駆動装置では、ス
テータ８の端面に楕円振動または進行波が発生すると、
ボール１０は矢印Ａの方向に回転するとともに、ステー
タの端面で矢印Ｂの方向に移動する。またボール１０の
回転によってボール１２は逆方向の矢印Ｃの方向に回転
する。さらに、ボール１２の回転によってボール１５は
ボール１０と同方向の矢印Ａの方向に回転する。

ここで、回転体１３の端面でのボール１５のＡ方向の回
転はボール１０の移動方向Ｂに対して転がる方向になる
ので、回転体１３の回転軸１３′を止めると、ボール１
０．１２．１６が移動し、回転体１３の回転軸１３′に
トルクが伝わらない、ここで、回転体１３に端面に凹み
を設け、ボール１５を嵌め込んでボール１５が回転しな
いようにすることにより、ボール１０．１２．１５と回
転体１３が共にＢ方向に移動して回転する。

このように、ボール１５の回転を抑えることによりボー
ル１０．１２の回転を抑制し、ステータ８の端面におい
てボール１０の回転が少なくなることにより、それぞれ
の摩耗が著しく減少し、モータの寿命が著しく延長され
るという利点がある。

次に、第３図を参照すると、この超音波駆動装置では、
ステータ８の上にボール１０．１２．１５が順次重ねら
れ、ボール１５の上にリテーナ１６でほぼ等間隔に支持
されたボール１７が載置され、それぞれ隣接した２つの
ボールが点接触されている。さらに、ボール１７の上に
回転体１３が載置されている。

このように構成した本実施例の超音波駆動装置では、ボ
ール１０が矢印Ａの方向に回転し、ステータ８の端面上
で矢印Ｂの方向に移動すると、ボール１２は矢印Ｃの方
向に回転し、さらに、ボール１５は矢印Ａの方向に回転
し、またボール１７は矢印Ｃの方向の回転する。ここで
、ボール１７の矢印Ｃ方向の回転は移動方向Ｂに対して
回転を抑制する方向であるので、ボール１７の回転が抑
えられることによってボール１５．１２．１０の回転が
抑えられ、ステータ８の端面においてボール１０の回転
が少なくなることにより、ステータ８とボール１０の摩
耗が著しく減少し、モータの寿命が著しく延長されると
いう利点がある。

このような超音波駆動装置に使用されるステータ８とし
ては、第４図に示すように短い金属ブロック１８と長い
金属ブロック１９の間に２個の圧電体振動子２０．２１
及び電極２２．２３を挟持し、長短の金属ブロック１８
．１９のねじ孔に、ボルト２４の両端のねじ２４ａ、２
４ｂを嵌合することにより一体に構成する（特願昭６２
−４８５１７号参照）。そして、電極２２．２３に交流
電圧を印加すると、圧電体振動子２０．２１は厚み方向
に振動し、それによってボルト２４のねじ２４ａ、２４
ｂの傾斜による捩りが発生し。

これによって金属ブロック１８．１９の側面及び端面に
一方向の楕円振動または進行波が発生する。

また１本出願人が提案したステータ（特願昭６２−１８
７３４１号参照）では、第５図に示すように、円柱状の
圧電体振動子２５の両端面にそれぞれ分割した電極２６
ａ、２６ｂ及び電極２７ａ、２７ｂを設ける。そして、
電極２６ａ、２６ｂ及び電極２７ａ、　２７ｂの隙間２
８及び２９を互いにずらして（この実施例では９０°）
設けている。

このように構成したステータ８では、例えば電極２６ａ
と電極２７ａに交流電圧を印加すると、第６図の矢印Ａ
で示すように一方向に回転する回転振動が発生し、また
電極２６ａと電極２７ａに交流電圧を印加すると、第６
図の矢印Ｂで示すように逆方向に回転する回転振動が発
生する。

これは１例えば電極２６ａと電極２７ａに交流電圧を印
加したとき、電極２６ａと電極２７ａが９０″ずれてい
るため、第５図の矢印Ｃに示すように電圧が厚み方向に
斜めに作用し、従って、厚み方向の振動は捩れ回転を生
じ、圧電体振動子２５の端面及び側面に矢印Ａに示すよ
うな回転振動が生じるものと思われる。また、電極２６
ｂと電極２７ｂに電圧を印加したときも同様に矢印Ａの
方向に回転振動が生じる。ここで、印加電圧方向を逆に
して、電極２６ｂと電極２７ａに電圧を印加すると、第
５図の矢印りに示すように電圧が逆方向に作用するため
、厚み方向の振動は捩れ回転を生じ、圧電体振動子２５
の端面及び側面に矢印Ｂに示すような回転振動が生じる
。また、電極２６ａと電極２７ｂに電圧を印加したとき
も同様に矢印Ｂの方向に回転振動が発生する。

さらに、本出願人が提案したステータ（特願昭６２−１
８０２５４号参照）では、第７図に示すように、リング
状の圧電体振動子の外面電極３０及び内面電極３１をそ
れぞれ２分割して分割電極３０ａ。

３０ｂ、３１ａ、３１ｂを構成し、それらの分割電極３
０ａ、３０ｂの間の隙間３２ａ、３２ｂと分割電極３１
ａ、３１ｂの間の隙間３３ａ、　３３ｂの位置を互いに
ずらして設ける。

そして１分割電極３０ａと３１ａに交流電圧を印加する
と、矢印Ａの方向の楕円振動または進行波が発生し、分
割電極３０ａと３１ｂに交流電圧を印加すると、矢印Ｂ
の方向に楕円振動または進行波が発生する。

また、分割電極３０ｂと３１ａに交流電圧を印加すると
・矢印Ｂの方向の楕円振動または進行波が発生し、分割
電極３０ｂと３１ｂに交流電圧を印加すると、矢印Ａの
方向の楕円振動または進行波が発生する。

第８図を参照して１本実施例の超音波駆動装置の具体例
を説明すると、ケース３５にステータ８が底蓋３６及び
支持体３７で支持され、ステータ８の端面にそれぞれリ
テーナ９．１１．１４．１６で支持されたボール１０．
１２．１５．１７が順次積み重ねられ、ばね３８で回転
体１３がボール１７に圧接され、またばね３８の一端は
ケース３５に装着されたスラストベアリング３９で支持
されている。また、回転体１３の回転軸１３′はケース
３５に装着されたベアリング４０で支持されている。

このように構成された本実施例の超音波駆動装置は従来
の電磁式モータと同様に使用することができる。

また、第９図の超音波駆動装置では、回転体１３及びボ
ール１０．１１．１５を支持したリテーナ９．１１．１
４が偏心して装着されている。従って、ボール１０はス
テータ８の端面で広い幅で接触するので、ボール１０及
びステータ８の摩耗をさらに減少させることができ、モ
ータとしての寿命をさらに延ばすことができる。

［発明の効果］本発明は、以上説明したように構成されているので、回
転体と接触しているボールの回転を抑えることによって
、ステータと接触しているボールの回転を抑制し、この
ボールの回転が少なくなることにより、ステータとボー
ルの摩耗が著しく減少し、モータの寿命が著しく延長さ
れるともに、回転体及びリテーナを偏心させることによ
り、さらに摩耗が減少し、さらにモータの寿命が延長さ
れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の超音波駆動装置の側面図、第
２図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置の側面図、
第３図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置の側面図
、第４図は本発明で使用する本出願人が提案した超音波
駆動装置のステータの側面断面図、第５図は本発明で使
用する本出願人が提案した超音波駆動装置のステータの
斜視図、第６図は第５図のステータで発生する楕円振動
または進行波の方向を示した図、第７図は本発明で使用
する本出願人が提案した超音波駆動装置のステータの斜
視図、第８図は本発明の超音波駆動装置の具体的構成図
、第９図は本発明の超音波駆動装置の他の具体的構成図
、第１０図は従来の超音波モータの側面断面図である。８・・・ステータ、９．１１．１４．１６・・・リテー
ナ、１０．１２．１５．１７・・・ボール、１３・・・
回転体。

Claims

【特許請求の範囲】

　１．リテーナによりほぼ等間隔に支持された複数のボ
ールを隣接した上下のボールがそれぞれ２点で接するよ
うに２段またはそれ以上に積層し、進行波を発生するス
テータと回転体で挟持したことを特徴とする超音波駆動
装置。
　２．前記リテーナの中心及び回転体の中心を回転軸よ
り偏心させたことを特徴とする請求項１記載の超音波駆
動装置。