JPH04117185A - 棒状超音波モータ - Google Patents
棒状超音波モータInfo
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- JPH04117185A JPH04117185A JP2237899A JP23789990A JPH04117185A JP H04117185 A JPH04117185 A JP H04117185A JP 2237899 A JP2237899 A JP 2237899A JP 23789990 A JP23789990 A JP 23789990A JP H04117185 A JPH04117185 A JP H04117185A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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、棒状弾性体に設けられた電気−機械エネルギ
ー変換素子に電気エネルギーを供給することにより、棒
状振動子としての弾性体を振動させ振動子の質点に円又
は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩擦
駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、プ
リンタ等の事務機器に好適な超音波モータに関するもの
である。
ー変換素子に電気エネルギーを供給することにより、棒
状振動子としての弾性体を振動させ振動子の質点に円又
は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩擦
駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、プ
リンタ等の事務機器に好適な超音波モータに関するもの
である。
［従来の技術］
従来超音波モータとしては、円環状の弾性体に曲げ振動
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用ＡＦ機構などで、実用化さ
れている。しかし、この従来のタイプのものは、リング
形状であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、
比較的コスト高であり、中空を要求されないモータ用途
としてはコスト上不利である。そこで、中実型で、加圧
系などの構成が容易な、第２図乃至第４図に示すような
タイプのモータが、近年特願平１−１７３５２８号とし
て本出願人より提案された。
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用ＡＦ機構などで、実用化さ
れている。しかし、この従来のタイプのものは、リング
形状であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、
比較的コスト高であり、中空を要求されないモータ用途
としてはコスト上不利である。そこで、中実型で、加圧
系などの構成が容易な、第２図乃至第４図に示すような
タイプのモータが、近年特願平１−１７３５２８号とし
て本出願人より提案された。
ここで、該提案にがかるモータについて第２図乃至第４
図を用いて簡単に説明する。
図を用いて簡単に説明する。
第２図は棒状の超音波モータの外観図、第３図は第２図
示のモータの中心部分の断面図、第４図は第２図示モー
タの振動体の振動状態を模式化した図を示す。また第４
図におけるγ方向とは第２図に示すＺ方向（振動体ｂｌ
、ｂ２の軸、即ちＺ軸に沿った方向）に垂直な軸に沿
った方向を指し、第２図示の如き棒状の超音波モータは
金属性の中空型の上側振動体ｂ１と、同じく金属性の中
空型の下側振動体ｂ２の間に、中空型の２枚の円板状圧
電素子（ＰＺＴ）を介挿すると共に、上側振動体ｂ１と
下側振動体ｂ２の夫々の内周側にネジ部ｂ ｂｌ 、
ｂ ｂ２を設けて、該夫々のネジ部ｂ ｂｌ 、 ｂ
ｂ２にボルトＣを螺合させて２枚の圧電素子ａｌ、ａ２
を挟持している。
示のモータの中心部分の断面図、第４図は第２図示モー
タの振動体の振動状態を模式化した図を示す。また第４
図におけるγ方向とは第２図に示すＺ方向（振動体ｂｌ
、ｂ２の軸、即ちＺ軸に沿った方向）に垂直な軸に沿
った方向を指し、第２図示の如き棒状の超音波モータは
金属性の中空型の上側振動体ｂ１と、同じく金属性の中
空型の下側振動体ｂ２の間に、中空型の２枚の円板状圧
電素子（ＰＺＴ）を介挿すると共に、上側振動体ｂ１と
下側振動体ｂ２の夫々の内周側にネジ部ｂ ｂｌ 、
ｂ ｂ２を設けて、該夫々のネジ部ｂ ｂｌ 、 ｂ
ｂ２にボルトＣを螺合させて２枚の圧電素子ａｌ、ａ２
を挟持している。
そして圧電素子ａｌ、ａ２の夫々に電気的に位相のずれ
た交流信号が不図示の駆動回路から印加されると、電気
−機械エネルギー変換素子としての圧電素子ａｌ、ａ２
は分極位置が位置的にずれているので、振動体ｂｌ、ｂ
２には、たとえば位置的に９０°、また時間的に９０°
ずれた振動が励起され、その表面粒子はＺ軸方向からみ
た時、回転運動を行なう。
た交流信号が不図示の駆動回路から印加されると、電気
−機械エネルギー変換素子としての圧電素子ａｌ、ａ２
は分極位置が位置的にずれているので、振動体ｂｌ、ｂ
２には、たとえば位置的に９０°、また時間的に９０°
ずれた振動が励起され、その表面粒子はＺ軸方向からみ
た時、回転運動を行なう。
なお、Ａはロータｄを駆動するための振動体側接触部で
、前記ロータｄは振動体ｂｌに接し、ロータｄの支持部
を構成する突起ｄｄ、前記接触部Ａに圧接され、駆動力
を受ける接触部ＡＡを有する。ｆはバネｅにより軸受ｇ
を介してロータｄを振動体ｂ１の接触部Ａに摩擦係合さ
せる加圧部材である。
、前記ロータｄは振動体ｂｌに接し、ロータｄの支持部
を構成する突起ｄｄ、前記接触部Ａに圧接され、駆動力
を受ける接触部ＡＡを有する。ｆはバネｅにより軸受ｇ
を介してロータｄを振動体ｂ１の接触部Ａに摩擦係合さ
せる加圧部材である。
［発明が解決しようとしている課題］
ところで、上述の従来のモータに於ては、ロータ回転速
度のアップに大きな影響を与える、振動体側の接触部Ａ
のγ方向の振幅の拡大が望まれていた。また接触部Ａの
テーパ角や、ロータｄの形状、加圧力に大きな影響を与
えるＺ方向の振幅の拡大も望まれていた。振動体の接触
部Ａのγ方向の振幅を拡大させるためには大きな電気エ
ネルギーを変換素子ａｌ、ａ２に与える方法が考えられ
るが、この様にすると必要以外の場所、即ち接触部Ａ以
外の振動体の支持部分の振幅も拡大してしまうために、
振動体の支持が困難となる問題が生じるので採用できな
い。
度のアップに大きな影響を与える、振動体側の接触部Ａ
のγ方向の振幅の拡大が望まれていた。また接触部Ａの
テーパ角や、ロータｄの形状、加圧力に大きな影響を与
えるＺ方向の振幅の拡大も望まれていた。振動体の接触
部Ａのγ方向の振幅を拡大させるためには大きな電気エ
ネルギーを変換素子ａｌ、ａ２に与える方法が考えられ
るが、この様にすると必要以外の場所、即ち接触部Ａ以
外の振動体の支持部分の振幅も拡大してしまうために、
振動体の支持が困難となる問題が生じるので採用できな
い。
本発明の目的は、振動体の接触部近傍のγ方向の振幅が
他の部分より拡大された超音波モータを提供せんとする
ものである。
他の部分より拡大された超音波モータを提供せんとする
ものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は振動体の接触部近傍の径を細く、或いはその部
分だけ所定の材料を用いることによりその部分の剛性を
低くし、その部位の曲げ変位量を大きくすることによっ
て振動体の接触部のγ方向の変位を拡大したものである
。
分だけ所定の材料を用いることによりその部分の剛性を
低くし、その部位の曲げ変位量を大きくすることによっ
て振動体の接触部のγ方向の変位を拡大したものである
。
［実施例］
第１図（ａ）〜（ｃ）はカメラのスプール駆動用に用い
られた本発明の超音波モータの一実施例の要部断面図で
、ａｌ、ａ２の夫々は第２図、第３図に示される電気−
機械エネルギー変換素子としての中空円板状の圧電素子
で、中心線を挾んで厚み方向に（＋） （−）に分極さ
れており、また圧電素子ａｌ、ａ２は９０’位置的にず
れた状態で配置されている。ｂ２は第２図、第３図示の
下側振動体と同様な下側振動体、ｂｌｌは第２図示上側
振動体と同様な機能を有する上側振動体で、該振動体ｂ
ｌｌの上方であって接触部Ａの近傍には、径の細い部分
ｂｌ ｌａが設けられている。圧電素子ａｌ、ａ２の夫
々に位相差のある電気信号が不図示の駆動回路から印加
されると、第２図、第３図示モータと同様な振動が発生
し、点線（第１図（ａ）参照）に示す様に振動体の接触
部Ａのγ方向の変位は他の部分のそれに比較して拡大さ
れることになる。なお、振動体ｂｌｌ。
られた本発明の超音波モータの一実施例の要部断面図で
、ａｌ、ａ２の夫々は第２図、第３図に示される電気−
機械エネルギー変換素子としての中空円板状の圧電素子
で、中心線を挾んで厚み方向に（＋） （−）に分極さ
れており、また圧電素子ａｌ、ａ２は９０’位置的にず
れた状態で配置されている。ｂ２は第２図、第３図示の
下側振動体と同様な下側振動体、ｂｌｌは第２図示上側
振動体と同様な機能を有する上側振動体で、該振動体ｂ
ｌｌの上方であって接触部Ａの近傍には、径の細い部分
ｂｌ ｌａが設けられている。圧電素子ａｌ、ａ２の夫
々に位相差のある電気信号が不図示の駆動回路から印加
されると、第２図、第３図示モータと同様な振動が発生
し、点線（第１図（ａ）参照）に示す様に振動体の接触
部Ａのγ方向の変位は他の部分のそれに比較して拡大さ
れることになる。なお、振動体ｂｌｌ。
ｂ２の剛性を低くするために接触部Ａ近傍に設けられた
部分ｂｌｌａの２方向の長さは第１図（ａ）に示す長さ
より短くしても良いし、またその径は第１図（ａ）より
太くしても良い。
部分ｂｌｌａの２方向の長さは第１図（ａ）に示す長さ
より短くしても良いし、またその径は第１図（ａ）より
太くしても良い。
ｄＡは振動体側接触部Ａと接触して駆動力を受ける接触
部ｄＡＡを有するロータでカメラのスプール（不図示）
に連結されている。矢印Ｆは接触部Ａの振動による変位
の方向を示している。またＳは振動体ｂ２上の位ＩＳＰ
に設けられた振動体用支持部材である。
部ｄＡＡを有するロータでカメラのスプール（不図示）
に連結されている。矢印Ｆは接触部Ａの振動による変位
の方向を示している。またＳは振動体ｂ２上の位ＩＳＰ
に設けられた振動体用支持部材である。
なお該実施例にかかる超音波モータの他の機素は第２図
示モータのそれと同一、またはほぼ同一であるのでここ
ではその説明を省略する。また第１図（ｂ）、第１図（
ｃ）の夫々はγ−Ｚ平面内における振動体の外周上の点
の、ある瞬間におけるγ方向の変位量及びＺ方向の歪絶
対値を示している。
示モータのそれと同一、またはほぼ同一であるのでここ
ではその説明を省略する。また第１図（ｂ）、第１図（
ｃ）の夫々はγ−Ｚ平面内における振動体の外周上の点
の、ある瞬間におけるγ方向の変位量及びＺ方向の歪絶
対値を示している。
つぎに上記構成にかかる超音波モータの動作について説
明する。
明する。
前述の様に圧電素子ａｌ、ａ２の夫々に交流信号が与え
られると、振動体には第２図示の超音波モータの振動体
と同様に、異なる平面内で振動が生じ、かつ時間的に所
定の位相差をもった振動が生じるので、振動体の表面粒
子は回転運動を行なう。なおこの原理については公知で
あるのでその詳細は省略する。
られると、振動体には第２図示の超音波モータの振動体
と同様に、異なる平面内で振動が生じ、かつ時間的に所
定の位相差をもった振動が生じるので、振動体の表面粒
子は回転運動を行なう。なおこの原理については公知で
あるのでその詳細は省略する。
そして、この実施例の場合では、径の細い部分の剛性は
他の部分より低くなっているために、この部分ｂｌｌａ
の歪量は振動体ｂｌｌ、ｂ２の他の部分に比べて大きく
なっている。変位量は歪の積分値であるために歪の大き
い部分ｂｌｌａの上側に設けられた駆動用接触部Ａの変
位量は太き（なる（第１図（ａ）点線参照）。この様に
剛性の低い部分を駆動用接触部Ａの近傍に設けることに
よって振動体上の他の部分、たとえば支持位置８２部分
の振動振幅を差程拡大することなく、接触部Ａの近傍の
振動の変位量のみを拡大することができるものである。
他の部分より低くなっているために、この部分ｂｌｌａ
の歪量は振動体ｂｌｌ、ｂ２の他の部分に比べて大きく
なっている。変位量は歪の積分値であるために歪の大き
い部分ｂｌｌａの上側に設けられた駆動用接触部Ａの変
位量は太き（なる（第１図（ａ）点線参照）。この様に
剛性の低い部分を駆動用接触部Ａの近傍に設けることに
よって振動体上の他の部分、たとえば支持位置８２部分
の振動振幅を差程拡大することなく、接触部Ａの近傍の
振動の変位量のみを拡大することができるものである。
第５図乃至第８図は本発明を適用した超音波モータの他
の実施例における振動体の構成図を夫々示している。
の実施例における振動体の構成図を夫々示している。
なお第５図乃至第８図の超音波モータの他の構成につい
ては第１図示実施例と同様であるのでその説明を省く。
ては第１図示実施例と同様であるのでその説明を省く。
第５図は上側振動体の接触部Ａの上下に径の細い部分ｂ
１２ａを設けることによって接触部Ａの振動のｒ方向の
変位量を拡大したものである。
１２ａを設けることによって接触部Ａの振動のｒ方向の
変位量を拡大したものである。
第６図は上側振動体ｂ１３の接触部Ａの下側に径の細い
部分ｂ１３ａを設けた例である。
部分ｂ１３ａを設けた例である。
第７図は上側振動体の一部分の径を細くする代りにその
部分ｂ１５を剛性の低い材料で構成し、前述の実施例と
同様な効果を得た例である。
部分ｂ１５を剛性の低い材料で構成し、前述の実施例と
同様な効果を得た例である。
第８図は、上側振動体ｂ１７の内部を空洞とし、該上側
振動体ｂ１７の上方に接触した金属性の第３の振動体ｂ
１８に設けられたロータ（不図示）駆動用接触部Ａの振
動のｒ方向の振幅を拡大した例である。
振動体ｂ１７の上方に接触した金属性の第３の振動体ｂ
１８に設けられたロータ（不図示）駆動用接触部Ａの振
動のｒ方向の振幅を拡大した例である。
［発明の効果］
本発明は以上の様に駆動用接触部近傍の剛性を、形状、
材料等の選択によって低くしたので、駆動用接触部のｒ
方向変位は拡大し、駆動体としてのロータの回転速度を
高めることができるものである。
材料等の選択によって低くしたので、駆動用接触部のｒ
方向変位は拡大し、駆動体としてのロータの回転速度を
高めることができるものである。
また本発明では、ｒ方向変位の拡大のための電気機械エ
ネルギー変換素子への入力エネルギーの増大は不要であ
るので消費電力の低い超音波モータを提供することがで
きる。
ネルギー変換素子への入力エネルギーの増大は不要であ
るので消費電力の低い超音波モータを提供することがで
きる。
また更に本発明では主として駆動用接触部近傍の変位を
拡大し、他の部分、すなわち駆動体の支持部分の駆動変
位を拡大しない様にしたので、支持部材による支持部の
少ない駆動体支持が可能となるものである。
拡大し、他の部分、すなわち駆動体の支持部分の駆動変
位を拡大しない様にしたので、支持部材による支持部の
少ない駆動体支持が可能となるものである。
更にまた振動体の質量を差程下げることなく駆動用接触
部のｒ方向の変位拡大を行なっているので、Ｑ値の高い
、換言すれば振動特性の良い超音波モータを提供できる
ものである。
部のｒ方向の変位拡大を行なっているので、Ｑ値の高い
、換言すれば振動特性の良い超音波モータを提供できる
ものである。
第１図（ａ）は本発明の超音波モータの要部断面図、
モータの振動体の外周部のｒ方向変位量及びＺ方向全絶
対値を説明する図、 第２図は従来の超音波モータの外観図、第３図は第２図
示モータの要部断面図、第４図は第２図示モータの振動
状態を説明する図、第５図、第６図は本発明にかかる超
音波モータの第２．第３実施例の振動時における振動体
の外観図、第７図、第８図は本発明にかかる超音波モー
タの第４、第５実施例の振動時における振動体の要部断
面図を夫々示している。 図においてＡ・・・駆動用接触部、ｂ２．ｂｌｌ〜ｂ１
８・・・振動体、ｄＡ・・・ロータである。 第１図（ｂ）、第１図（ｃ）は第１図（ａ）に示す第２
図 ′巳。 第Ｂ図
対値を説明する図、 第２図は従来の超音波モータの外観図、第３図は第２図
示モータの要部断面図、第４図は第２図示モータの振動
状態を説明する図、第５図、第６図は本発明にかかる超
音波モータの第２．第３実施例の振動時における振動体
の外観図、第７図、第８図は本発明にかかる超音波モー
タの第４、第５実施例の振動時における振動体の要部断
面図を夫々示している。 図においてＡ・・・駆動用接触部、ｂ２．ｂｌｌ〜ｂ１
８・・・振動体、ｄＡ・・・ロータである。 第１図（ｂ）、第１図（ｃ）は第１図（ａ）に示す第２
図 ′巳。 第Ｂ図
Claims (1)
- （１）棒状振動体に設けられた電気−機械エネルギー変
換素子に電気信号を印加することによって前記振動体の
異なる複数の平面内に振動を励起させ、かつ夫々の振動
に時間的に所定の位相差をたせることにより、前記振動
体の表面に回転運動を生じさせ、前記振動体に圧接係合
した移動体を摩擦駆動する超音波モータに於て、前記振
動体の駆動用接触部近傍に、他の部分よりも前記接触部
近傍の剛性を低下させる手段を設けたことを特徴とする
棒状超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237899A JP2994714B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 棒状超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237899A JP2994714B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 棒状超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04117185A true JPH04117185A (ja) | 1992-04-17 |
| JP2994714B2 JP2994714B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17022079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237899A Expired - Lifetime JP2994714B2 (ja) | 1990-09-06 | 1990-09-06 | 棒状超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994714B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5574326A (en) * | 1993-05-07 | 1996-11-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration actuator |
| US5986385A (en) * | 1992-01-29 | 1999-11-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration driven motor or actuator |
-
1990
- 1990-09-06 JP JP2237899A patent/JP2994714B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986385A (en) * | 1992-01-29 | 1999-11-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration driven motor or actuator |
| US5574326A (en) * | 1993-05-07 | 1996-11-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2994714B2 (ja) | 1999-12-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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