JPH03273878A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH03273878A JPH03273878A JP2075205A JP7520590A JPH03273878A JP H03273878 A JPH03273878 A JP H03273878A JP 2075205 A JP2075205 A JP 2075205A JP 7520590 A JP7520590 A JP 7520590A JP H03273878 A JPH03273878 A JP H03273878A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating shaft
- rotary shaft
- vibrating body
- movable body
- ultrasonic motor
- Prior art date
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Links
- 239000002783 friction material Substances 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 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、圧電セラミック等の圧電体を用いて弾性波を
励振することにより駆動力を発生する超音波モータに関
する。
励振することにより駆動力を発生する超音波モータに関
する。
従来の技術
近年圧電セラミック等の圧電体を用いて構成した振動体
に弾性振動を励振し、これを駆動力とした超音波モータ
が注目されている。
に弾性振動を励振し、これを駆動力とした超音波モータ
が注目されている。
以下、図面を参照しながら超音波モータの従来技術につ
いて説明を行う。
いて説明を行う。
第６図は、従来の円板形超音波モータの切り欠き斜視図
であり、中心部に小孔を有する円板形の金属なとの第１
弾性体１の円板面の一方に、同様に中心部に小孔を有す
る円板膨圧電体２を貼合せて振動体３を構成している。
であり、中心部に小孔を有する円板形の金属なとの第１
弾性体１の円板面の一方に、同様に中心部に小孔を有す
る円板膨圧電体２を貼合せて振動体３を構成している。
５哄耐摩耗性の摩擦材、４は金属などの第２弾性体であ
り、互いに貼合せられて移動体６を構成している。また
移動体６の中心部には出力取出用の回転軸７が設置され
ている。同図に示すように、移動体６は摩擦材５を介し
て振動体３と部分的に加圧接触して設置される。
り、互いに貼合せられて移動体６を構成している。また
移動体６の中心部には出力取出用の回転軸７が設置され
ている。同図に示すように、移動体６は摩擦材５を介し
て振動体３と部分的に加圧接触して設置される。
圧電体２に設けられた２組の所定の位置関係の駆動電極
に、振動体３の共振周波数の近傍の所定の位相差を持つ
交流電圧をそれぞれ印加すると、第７図に示すような撓
み振動の進行波が振動体３に励振される。移動体６は摩
擦材５を介して、振動体３と第７図に矢印Ｘで示す振動
振幅の大きい箇所で部分的に加圧接触して設置され、こ
の振動体３の周方向に進行する進行波の波頭の横方向成
分により摩擦駆動され、回転軸７を中心にして回転運動
をする。
に、振動体３の共振周波数の近傍の所定の位相差を持つ
交流電圧をそれぞれ印加すると、第７図に示すような撓
み振動の進行波が振動体３に励振される。移動体６は摩
擦材５を介して、振動体３と第７図に矢印Ｘで示す振動
振幅の大きい箇所で部分的に加圧接触して設置され、こ
の振動体３の周方向に進行する進行波の波頭の横方向成
分により摩擦駆動され、回転軸７を中心にして回転運動
をする。
第８図は、振動体に励振された撓み振動の進行波により
、移動体が駆動される原理を示す説明図である。振動体
３０表面の任意のＡ点は、撓み振動の進行波によって、
長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動をする。振動体３上に加
圧して設置された移動体６は、楕円軌跡の頂点近傍であ
る進行波の波頭近傍でのみ振動体と接触することにより
、接触面の摩擦力により進行波の進行方向とは逆方向に
運動する。移動体６の移動速度■は、−上記の進行波の
波頭の横方向成分Ｕと撓み振動の角周波数ωの積により
次式のように決まり、 ■ 二〇 × ｕ 出力トルクは振動体と移動体の間の加圧力と摩擦係数の
積である摩擦力によって決まる。
、移動体が駆動される原理を示す説明図である。振動体
３０表面の任意のＡ点は、撓み振動の進行波によって、
長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動をする。振動体３上に加
圧して設置された移動体６は、楕円軌跡の頂点近傍であ
る進行波の波頭近傍でのみ振動体と接触することにより
、接触面の摩擦力により進行波の進行方向とは逆方向に
運動する。移動体６の移動速度■は、−上記の進行波の
波頭の横方向成分Ｕと撓み振動の角周波数ωの積により
次式のように決まり、 ■ 二〇 × ｕ 出力トルクは振動体と移動体の間の加圧力と摩擦係数の
積である摩擦力によって決まる。
以上説明したように、超音波モータは振動体に励振され
る数ミクロン程度の小さい振幅の振動によって移動体を
摩擦駆動するモータである。従って、振動体と移動体と
が進行波の波頭近傍でのみ安定に接触し、お互いに均一
で一定の加圧がなされることが特性の向上につながる。
る数ミクロン程度の小さい振幅の振動によって移動体を
摩擦駆動するモータである。従って、振動体と移動体と
が進行波の波頭近傍でのみ安定に接触し、お互いに均一
で一定の加圧がなされることが特性の向上につながる。
発明が解決しようとする課題
従来の超音波モータは、出力取出用の回転軸と移動体と
が一体化して構成されていた。従って、回転軸方向の成
分を有する外部負荷がかかると、振動体と移動体との加
圧力が所定の設定値から変化し接触面の摩擦力が変化し
て、その結果モータ特性が変化して不安定になるという
課題があった。
が一体化して構成されていた。従って、回転軸方向の成
分を有する外部負荷がかかると、振動体と移動体との加
圧力が所定の設定値から変化し接触面の摩擦力が変化し
て、その結果モータ特性が変化して不安定になるという
課題があった。
そこで、本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもの
てあリモータ特性の安定した超音波モータを提供するこ
とを目的としている。
てあリモータ特性の安定した超音波モータを提供するこ
とを目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は、第１弾性体及び圧電体が貼合わされた振動体
と、摩擦材及び第２弾性体が貼合わされた移動体とが加
圧接触され、前記圧電体に電界を印加することにより前
記振動体を励振して、前記移動体を駆動する超音波モー
タにおいて、出力取り出し用の回転軸は前記移動体に対
して、回転方向には相互に係止され、前記回転軸の軸方
向には相対的に摺動可能に連結されているもの−Ｃある
。
と、摩擦材及び第２弾性体が貼合わされた移動体とが加
圧接触され、前記圧電体に電界を印加することにより前
記振動体を励振して、前記移動体を駆動する超音波モー
タにおいて、出力取り出し用の回転軸は前記移動体に対
して、回転方向には相互に係止され、前記回転軸の軸方
向には相対的に摺動可能に連結されているもの−Ｃある
。
作用
本発明では、回転方向には回転軸と移動体を相互に係止
し、回転軸方向には回転軸に対し・て移動体の摺動が可
能な構造とすることにより、回転軸方向の成分を有する
外部負荷がかかっても、振動体と移動体との加圧力が所
定の設定値から変化しないようにして、振動体と移動体
の接触面のＲｔ！！力を常に一定にすることによりモー
タ特性を安定化する。
し、回転軸方向には回転軸に対し・て移動体の摺動が可
能な構造とすることにより、回転軸方向の成分を有する
外部負荷がかかっても、振動体と移動体との加圧力が所
定の設定値から変化しないようにして、振動体と移動体
の接触面のＲｔ！！力を常に一定にすることによりモー
タ特性を安定化する。
実施例
以下、図面に従って本発明の実施例について詳細な説明
を行う。
を行う。
第１図は本発明の一実施例である円板形超音波モータの
断面図である。出力伝達用の突起を備えた円板形の振動
体１０１の円板面の一方に、圧電セラミックのような円
板膨圧電体１０２を貼合せている。１０３は移動体であ
り、振動体１０１との接触面側に耐摩耗性の摩擦材１０
４を貼合わせている。摩擦材１０４は省略する事も可能
である。
断面図である。出力伝達用の突起を備えた円板形の振動
体１０１の円板面の一方に、圧電セラミックのような円
板膨圧電体１０２を貼合せている。１０３は移動体であ
り、振動体１０１との接触面側に耐摩耗性の摩擦材１０
４を貼合わせている。摩擦材１０４は省略する事も可能
である。
１０５は出力取出用の回転軸であり、移動体１０３と回
転方向には相互に係止し、回転軸方向には回転軸１０５
に対して移動体１０３の摺動が可能な構造となっている
。
転方向には相互に係止し、回転軸方向には回転軸１０５
に対して移動体１０３の摺動が可能な構造となっている
。
１０６と１０７は回転軸１０５を支持し、回転の損失を
小さくするためのベアリングである。１０８は加圧バネ
であり、振動体１０１と移動体ｌ０３の加圧を行う。１
０９は下ケースであり、振動への影響ができるだけ小さ
くなるように、第７図に示すような振動の変位が０にな
る部内部て振動体１０１を支持固定する役目も兼ねてい
る。１１０は上ケースであり、下ケース１０９と共に超
音波モータのケーシングをしている。
小さくするためのベアリングである。１０８は加圧バネ
であり、振動体１０１と移動体ｌ０３の加圧を行う。１
０９は下ケースであり、振動への影響ができるだけ小さ
くなるように、第７図に示すような振動の変位が０にな
る部内部て振動体１０１を支持固定する役目も兼ねてい
る。１１０は上ケースであり、下ケース１０９と共に超
音波モータのケーシングをしている。
次に、同実施例の作用について述へる。
圧電体１０２に設けられた２組の駆動電極に、振動体１
０１の共振周波数近傍の所定の位相差を持つ交流電圧を
それぞれ印加すると、第５図に示すような撓み振動の進
行波が振動体１０１に励振される。この進行波の波頭の
横方向成分は、振動体１０１の突起部により拡大されて
移動体１０３を摩擦駆動し、移動体１０３は回転軸１０
５を中心に回転運動をする。回転方向には移動体１０３
と回転軸１０５は相互に係止されているので、移動体１
０３０回転運動は効率よく回転軸１０５に伝えられる。
０１の共振周波数近傍の所定の位相差を持つ交流電圧を
それぞれ印加すると、第５図に示すような撓み振動の進
行波が振動体１０１に励振される。この進行波の波頭の
横方向成分は、振動体１０１の突起部により拡大されて
移動体１０３を摩擦駆動し、移動体１０３は回転軸１０
５を中心に回転運動をする。回転方向には移動体１０３
と回転軸１０５は相互に係止されているので、移動体１
０３０回転運動は効率よく回転軸１０５に伝えられる。
回転軸１０５から機械出力を取り出す時には、通常必然
的に回転軸１０５に軸方向の成分の力がかかる。しかし
、移動体１０３は軸方向には回転軸１０５に対して摺動
が可能な構造となっているので、外部から回転軸１０５
にかかる軸方向の力は移動体１０３には伝達せず、振動
体１０１と移動体１０３の加圧力は加圧バネ１０８によ
る加圧力によってのみ決まる。また回転軸１０５はベア
リング１０６と１０７により２軸受は構造となっている
ので、外部から回転軸１０５に直角方向にかかる力は移
動体１０３には伝達せず、振動体１０１と移動体１０３
とは一定の状態で均一に加圧される。従って、回転軸１
０５に外部から負荷がかがフでも、動作安定性のよい効
率の高い超音波モータを実現できる。
的に回転軸１０５に軸方向の成分の力がかかる。しかし
、移動体１０３は軸方向には回転軸１０５に対して摺動
が可能な構造となっているので、外部から回転軸１０５
にかかる軸方向の力は移動体１０３には伝達せず、振動
体１０１と移動体１０３の加圧力は加圧バネ１０８によ
る加圧力によってのみ決まる。また回転軸１０５はベア
リング１０６と１０７により２軸受は構造となっている
ので、外部から回転軸１０５に直角方向にかかる力は移
動体１０３には伝達せず、振動体１０１と移動体１０３
とは一定の状態で均一に加圧される。従って、回転軸１
０５に外部から負荷がかがフでも、動作安定性のよい効
率の高い超音波モータを実現できる。
次に、移動体１０３と回転軸１０５について具体的に説
明する。
明する。
第２図は第１図の円板形超音波モータに使用する移動体
１０３の上面図であり、中心部に回転軸１０５を通すた
めの小孔が設けられている。第３図（ａ）は第１図の円
板形超音波モータに使用する回転軸１０５の上面図であ
り、第３図（ｂ）はその側面図である。第２図に示すよ
うに移動体１０３の小孔に切り欠き部１１１を設け、又
、第３図（ｂ）に示すように回転軸１０５に突起１１２
を設け、そして切り欠き部１１１に突起１１２を挿入す
ることにより、回転軸１０５と移動体１０３を回転方向
には相互に係止し、回転軸方向には回転軸１０５に対し
て移動体１０３の摺動が可能な構造としている。又、逆
に第４図に示すように移動体１０３に突起１１３を設け
、回転軸１０５には、第５図（ａ）、（ｂ）に示すよう
に切り欠き部１１４を設けた構造としても良い。更に回
転軸１０５の移動体１０３に当接する近傍を多角形とし
、移動体１０３の回転軸１０５を挿入する孔を同しく多
角形としても良い。
１０３の上面図であり、中心部に回転軸１０５を通すた
めの小孔が設けられている。第３図（ａ）は第１図の円
板形超音波モータに使用する回転軸１０５の上面図であ
り、第３図（ｂ）はその側面図である。第２図に示すよ
うに移動体１０３の小孔に切り欠き部１１１を設け、又
、第３図（ｂ）に示すように回転軸１０５に突起１１２
を設け、そして切り欠き部１１１に突起１１２を挿入す
ることにより、回転軸１０５と移動体１０３を回転方向
には相互に係止し、回転軸方向には回転軸１０５に対し
て移動体１０３の摺動が可能な構造としている。又、逆
に第４図に示すように移動体１０３に突起１１３を設け
、回転軸１０５には、第５図（ａ）、（ｂ）に示すよう
に切り欠き部１１４を設けた構造としても良い。更に回
転軸１０５の移動体１０３に当接する近傍を多角形とし
、移動体１０３の回転軸１０５を挿入する孔を同しく多
角形としても良い。
発明の効果
以上述べた様に、本発明によれば外部負荷が移動体と振
動体の接触面に影響を及ぼずことがないので、移動体と
振動体の常に一定な接触状況と均一な加圧を実現し、動
作安定度の優れたモータ効率の高い超音波モータを提供
できる。
動体の接触面に影響を及ぼずことがないので、移動体と
振動体の常に一定な接触状況と均一な加圧を実現し、動
作安定度の優れたモータ効率の高い超音波モータを提供
できる。
第１図は本発明の１実施例の円板型超音波モータの断面
図、第２図は第１図の円板型超音波モータの移動体の上
面図、第３図（ａ）は第１図の円板型超音波モータの回
転軸の上面図、第３図（ｂ）はその側面図、第４図は突
起を設けた場合の移動体の上面図、第５図（ａ）は切り
欠き部を設けた場合の回転軸の上面図、第５図（ｂ）は
その側面図、第６図は従来の円板形超音波モータの切り
欠き斜視図、第７図は円板形超音波モータの径方向の振
動変位図、第８図は超音波モータの動作原理の説明図で
ある。 １０１・・・振動体、 １０２・・・圧電体、１０３・
・・移動体、１０４・・・摩擦材、 １０５・・・回転
軸、１１１・・・切り欠き部、 １１２・・・突起、
１１３・・・突起、 １１４・・・切り欠き部。
図、第２図は第１図の円板型超音波モータの移動体の上
面図、第３図（ａ）は第１図の円板型超音波モータの回
転軸の上面図、第３図（ｂ）はその側面図、第４図は突
起を設けた場合の移動体の上面図、第５図（ａ）は切り
欠き部を設けた場合の回転軸の上面図、第５図（ｂ）は
その側面図、第６図は従来の円板形超音波モータの切り
欠き斜視図、第７図は円板形超音波モータの径方向の振
動変位図、第８図は超音波モータの動作原理の説明図で
ある。 １０１・・・振動体、 １０２・・・圧電体、１０３・
・・移動体、１０４・・・摩擦材、 １０５・・・回転
軸、１１１・・・切り欠き部、 １１２・・・突起、
１１３・・・突起、 １１４・・・切り欠き部。
Claims (4)
- （１）第１弾性体及び圧電体が貼合わされた振動体と、
摩擦材及び第２弾性体が貼合わされた移動体とが加圧接
触され、前記圧電体に電界を印加することにより前記振
動体を励振して、前記移動体を駆動する超音波モータに
おいて、 出力取り出し用の回転軸は前記移動体に対して、回転方
向には相互に係止され、前記回転軸の軸方向には相対的
に摺動可能に連結されていることを特徴とする超音波モ
ータ。 - （２）回転軸に突起を設け、前記移動体には切り欠きを
設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。 - （３）回転軸に切り欠きを設け、前記移動体には、突起
を設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波モータ
。 - （４）回転軸の前記移動体に当接する近傍を多角形とし
、前記移動体の前記回転軸を挿入する孔を前記多角形と
することを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075205A JPH03273878A (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075205A JPH03273878A (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03273878A true JPH03273878A (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=13569461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2075205A Pending JPH03273878A (ja) | 1990-03-22 | 1990-03-22 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03273878A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100376137B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2003-03-15 | 한국과학기술연구원 | 원환형 압전초음파 모터 |
| KR100378867B1 (ko) * | 2000-12-21 | 2003-04-07 | 이태형 | 정전 발전형 고전압 발생장치 |
| JP2011142732A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Olympus Corp | 超音波モータ |
| JP6230766B1 (ja) * | 2016-06-13 | 2017-11-15 | オリンパス株式会社 | 挿入機器、装着具及び駆動力伝達ユニット |
| WO2017217056A1 (ja) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | オリンパス株式会社 | 挿入機器、装着具及び駆動力伝達ユニット |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277078A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-12-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 圧電モ−タ |
-
1990
- 1990-03-22 JP JP2075205A patent/JPH03273878A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277078A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-12-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 圧電モ−タ |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100376137B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2003-03-15 | 한국과학기술연구원 | 원환형 압전초음파 모터 |
| KR100378867B1 (ko) * | 2000-12-21 | 2003-04-07 | 이태형 | 정전 발전형 고전압 발생장치 |
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| US11045074B2 (en) | 2016-06-13 | 2021-06-29 | Olympus Corporation | Insertion equipment, attachment tool and drive force transmission unit |
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