JPH01252180A

JPH01252180A - 超音波駆動装置

Info

Publication number: JPH01252180A
Application number: JP63077561A
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: 2012-08-13
Also published as: JP2639551B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、ベアリングで支持されたコロを使用すること
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紹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または金属ブロックに回転体
を圧接するため、回転体あるいは振動体または金属ブロ
ックが摩耗し、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１１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れてい
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、ボール４及び振動体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、ベアリングで支持された複数個のコロを、進
行波を発生するステータに押えによって押圧することに
より、コロの滑りが殆どないので、コロ及びステータの
摩耗が少なく、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１本発明の超音波駆動装置に
おいては、回転体に固着された複数の支持軸にベアリン
グによってそれぞれ支持されたコロを、進行波を発生す
るステータの端面に接触させ、押えによって前記コロを
ステータに押圧するものである。また、回転体に固着さ
れた複数の支持軸にベアリングによってそれぞれ支持さ
れたコロを、進行波を発生するリング状圧電体振動子か
らなるステータの内面に接触させ、円錐台形の押えによ
って前記コロをステータに押圧するものである。

また、支持軸を傾斜させてもよい。さらに、押えの傾斜
した端面をコロの側面に接触させて押圧してもよい。

また、回転体に固着された複数の支持軸にベアリングに
よってそれぞれ支持されたコロを、進行波を発生するリ
ング状圧電体振動子からなるステータの内面に接触させ
、押えによって前記コロをステータに押圧するものであ
る。

また、押えを２つ設け、ばねによって互いに接触する方
向に付勢させてもよい。

また、押えは円錐台形に構成してもよい。

〔作用］上記のように構成した超音波駆動装置では、回転体の支
持軸にベアリングで支持されたコロを、抑圧体によって
ステータの端面に接触させると。

進行波によってコロが回転するとともに、この回転によ
って抑圧体の接触面を転がりながら進行することにより
回転体が回転する。ここで、支持軸を傾斜させてコロを
傾斜すると、コロのエツジがステータ及び押圧体に接触
することにより、グリース等の潤滑油を塗布しても回転
で継続し、摩耗が少なくなり、寿命が長くなる。また、
ベアリングで支持されたコロを、リング状圧電体振動子
からなるステータの内面に、円錐台形の押圧体によって
押圧すると、コロはステータの内面に線接触することに
よりスリップがなくなり、従って摩耗が少なくなり、寿
命が長くなる。

［実施例］実施例について図面を参照して説明すると、第１図及び
第２図において、回転体８の回転軸８′は図示しないベ
アリングによって支持され、また回転体８にそれぞれ傾
斜して固着された複数（図では３個）の支持軸９に、コ
ロｌＯがそれぞれベアリングで回転可能に支持されてい
る。従って、コロ１０は上部が内側に傾斜して支持軸９
に取り付けられ、ステータ１１にコロ１０の内側のエツ
ジが接触される。また、コロ１０の上部に設けられた押
圧体１２はコロｌＯの外側のエツジを押圧するように図
示しないケースに支持されている。

このように構成された超音波駆動装置では、ステータ１
１が進行波を発生すると、コロ１０はステータ１１の端
面の上を転がって進行するとともに、押圧体の下面を転
がって進行することにより、回転体９が回転する。ここ
で、コロ１０の径が大きいので、コロ１０とステータ１
１の接触面の滑りが少なく。

従って、コロｌＯ及びステータ１工の摩耗が少なくなり
、寿命が長くなる。

第３図において１本発明の他の実施例の超音波駆動装置
では、複数のコロ１ｏは傾斜が上方に広がるように支持
軸９に回転可能に支持されており、コロｌＯの外側のエ
ツジがステータ８の端面に接触され、内側のエツジが抑
圧体１２に接触されている。

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１１に進行波が発生すると、コロ１゜がステータ
１１の接触面で転がりながら進行することにより、回転
体８が回転する。なお、この実施例では、ステータ１１
の端面の内側に接触しているので、回転は遅くなるが、
支持軸９を伸ばして、コロｌＯをステータ１１の端面の
外側に接触させることにより、回転が遅くて、トルクが
強い超音波駆動装置を提供することができる。

次に、第４図に示す実施例では、円錐台形状に構成した
抑圧体１２を用い、コロ１ｏの側面１０’を抑圧体１２
の傾斜面１２′に接触させることにより、コロ１０と押
圧体１２との接触が良くなり、コロ１０は押圧体１１の
接触面で滑らなくなるので、さらにコロ１０はステータ
１工の端面でも滑らなくなり、従って摩耗が少なく、寿
命が延びるという利点がある。

このようにな超音波駆動装置に使用されるステータ８と
しては、第５図に示すように（特願昭６２−４８５１７
号参照）短い金属ブロック１３と長い金属ブロック１４
の間に２個の圧電体振動子１５゜１６及び電極１７．１
８を挟持し、長短の金属ブロック１３、１４のねじ孔に
、ボルト１９の両端のねじ１９ａ、１９ｂを嵌合するこ
とにより一体に構成する。そして、電極１７．１８に交
流電圧を印加すると、圧電体振動子１５．１６は厚み方
向に振動し、それによってボルト１９のねじ１９ａ、　
１９ｂの傾斜による捩りが発生し、これによって金属ブ
ロック１３．１４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。

なお、上記のように構成したステータ８において、電極
１７．１８をそれぞれ中心を通る分割線で２分割し、こ
れらの分割線が互に直交するまでの間でずらし、それぞ
れの電極の一部に交流電圧を印加すると、楕円振動また
は進行波の方向を逆転することかできる。

また、本出願人が提案したステータでは（特願昭６２−
１８７３４１号参照）では、第６図に示すように、円柱
状の圧電体振動子２０の両端面にそれぞれ分割した電極
２１ａ、２１ｂ及び電極２２ａ、２２ｂを設ける。そし
て、電極２１ａ、２１ｂ及び電極２２ａ、２２ｂの隙間
２３及び２４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２１ａ
と電極２２ａに交流電圧を印加すると、第７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２１ａと電極２２ａに交流電圧を印加すると、第７
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、例えば電極２１ａと電極２２ａに交流電圧を印
加したとき、電極２１ａとｉ！極２２ａが９０’ずれて
いるため、第７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２０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２
１ｂと電極２２ｂ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２１ｂと電極２２ａに電圧を印加すると、
第６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２
０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２１ａと電極２２ｂ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では（特願昭６２
−１８０２５４号参照）では、第８図に示すように、リ
ング状の圧電体振動子の外面電極２３及び内面電極２４
をそれぞれ２分割して分割電極２３ａ、　２３ｂ、　２
４ａ、２４ｂを構成し、それらの分割電極２３ａ、２３
ｂの間の隙間２５ａ、２５ｂと分割電極２４ａ、２４ｂ
の間の隙間２６ａ、　２６ｂの位置を互いにずらして設
ける。そして、分割電極２３ａと２４ａ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２３ａと２４ｂ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２３ｂと２４ａ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１分割電極
２３ｂと２４ｂ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。

次に、第９図の超音波駆動装置では、第８図のリング状
圧電体振動子からなるステータを使用している。第９図
において、ケース２７にステータ１１を装着し、ステー
タ１１の内面に回転体８に装着された複数の支持軸９（
図では２個）でそれぞれ支持されたコロ１０が接触され
、また回転体８の回転軸８′はケース２７のベアリング
２８で支持されている。またケース２７の下方からボル
ト２９が通され、ナツト３０でケース２７に支持されて
いる。また、ボルト２９に摺動自在に２個の円錐台形の
押え１２ａ、１２ｂが装着され、またこれらの押え１２
ａ、１２ｂはばね３０によって互いに接触する方向に付
勢され、コロ１０を挟持するように装着されている。な
お、ボルト２９に支持板３１．３２が固着され、押え１
２ａ、　１２ｂが外れないように構成されている。

この超音波駆動装置では、２つの円錐台形の押圧１２ａ
、１２ｂが互いに引かれることによって、円錐台形の傾
斜面でコロ１０がステータ１１側へ押されるので、ステ
ータ１１の楕円振動または進行波によってコロ１０が回
転するとともに、押え１２ａ、１２ｂの側面を転がるこ
とにより１回転体８が回転する。

なお、押え１２ａ、１２ｂを内側のばね３０で互しλに
引くようにしたが、支持板３１．３２と押え１２ａ、１
２ｂの間にばねを設けて押え１２ａ、１２ｂをそれぞれ
押圧するようにしてもよい。また、上記実施側番こおし
）て。

押え１２は円錐台形にしたが、コロ１０を圧接するもの
であれば円筒体等の他の形状でもよ（箋。

［発明の効果］本発明は、以上のように構成されてし）るので、コロは
ステータと押えの間で回転し、コロとステータの間に滑
りがないので、ステータ及びコロの摩耗が少なくなり、
モータとしての寿命力１延びるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例の超音波駆動装置の
概略構成図、第３図は本発明の他の実施例の超音波駆動
装置の概略構成図、第４図は本発明のさらに他の実施例
の超音波駆動装置の概略構成図、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側
面断面図、第６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７図は第
６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８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９図は本発
明のさらに他の実施例の超音波駆動装置の概略構成図、
第１０図は従来の超音波駆動装置の側面断面図である。８・・・回転体、８゛・・・回転軸、９・・・支持軸、
１０・・・コロ、１１・−・ステータ、１２．１２ａ、
１２ｂ・−押圧体、２７・・・ケース、２８・・・ベア
リング、２９・・・ボルト、３０・・・ばね、３１．３
２・・・支持板。第１図　　　　　第２図第５図第６図　　　　　　第７図２１α

Claims

【特許請求の範囲】

１．　回転体に固着された複数の支持軸にベアリングに
よってそれぞれ支持されたコロを、進行波を発生するス
テータの端面に接触させ、押えによって前記コロをステ
ータに押圧することを特徴とする超音波駆動装置。
２．　前記支持軸を傾斜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。
３．　前記押えの傾斜した端面を前記コロの側面に接触
させて押圧することを特徴とする請求項１記載の超音波
駆動装置。
４．　回転体に固着された複数の支持軸にベアリングに
よってそれぞれ支持されたコロを、進行波を発生するリ
ング状圧電体振動子からなるステータの内面に接触させ
、押えによって前記コロをステータに押圧することを特
徴とする超音波駆動装置。
５．　前記押えを２つ設け、ばねによって互いに接触す
る方向に付勢させることを特徴とする請求項４記載の超
音波駆動装置。
６．　前記押えは円錐台形であることを特徴とする、請
求項４記載の超音波駆動装置。