JPH04299077A - 回転駆動装置および超音波モータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転駆動装置およびそ
の動作原理を利用した超音波モータに係り、特にそれぞ
れベース体およびステータの振動を駆動源として複数の
回転体およびロータをそれぞれ回転させる回転駆動装置
および超音波モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転力を出力する回転駆動装置
は、電動モータに代表されるように１本の出力軸を、モ
ータのハウジングより一方または両方向に突出させて回
転力を出力するようにされている。

【０００３】また、従来の超音波モータは、円柱状のス
テータの上面にロータを当接させておき、前記ステータ
に周方向に捩じり振動を行なう圧電素子と、軸方向に縦
振動を行なう圧電素子とを設け、捩じり振動と縦振動と
を組合せることにより、ステータの上面をリサージュ図
形を描くように運動させて、その上面に当接しているロ
ータを回転させるように形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転駆動装置においては、ハウジングの両方向より回転
力を出力させる場合には、１本の出力軸の両端より回転
力を出力させるものであるために、両方の出力が全く同
一のものとなり、異なる駆動源として利用することがで
きない。複数の異なる駆動源とするためには、複数の電
動モータを設ける必要があり、コストも高くなり、また
、複数の電動モータを一箇所にコンパクトに配設するこ
とも不可能であるという問題点を有している。

【０００５】また、前記従来の超音波モータにおいては
、捩じり振動の周波数と縦振動の周波数とを一致させる
ように両圧電素子を励起させる必要があり、その駆動制
御に高精度を要求され、高価な制御装置が必要となり、
また、２個の圧電素子を必要とするために、構造が複雑
であるとともに、コストも高いものであった。更に、電
動モータの場合と同様に、複数の異なる駆動源とするた
めには、複数の超音波モータを設ける必要があり、コス
トも高くなり、また、複数の超音波モータを一箇所にコ
ンパクトに配設することも不可能であるという問題点を
有している。

【０００６】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、複数の回転体またはロータがそれぞれ異なる駆
動源として回転するとともに、各回転体またはロータは
それぞれ一方向の振動を唯一の駆動源とし、その振動か
ら変換した駆動力によって回転するとともに、構成も簡
単であり、コストも低廉である回転駆動移動装置と超音
波モータとを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の回転駆動装置は、複数の振動付与
面をそれぞれの面の法線方向に振動自在としたベース体
と、前記各振動付与面に駆動力変換手段を介して当接す
る複数の回転体とを備えており、前記各駆動力変換手段
は、前記各振動付与面より受けた振動を前記回転体を回
転させる駆動力に変換する変換素子により形成されてい
ることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の超音波モータは、複数の
振動付与面をそれぞれの面の法線方向に振動自在とした
ステータと、前記各振動付与面に駆動力変換手段を介し
て当接する複数のロータとを備えており、前記各駆動力
変換手段は、前記各振動付与面より受けた振動を前記ロ
ータを回転させる駆動力に変換する変換素子により形成
されていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の回転駆動装置によれば、ベー
ス体の各振動付与面が振動すると、各回転体の駆動力変
換手段である変換素子がベース体の振動付与面から受け
た振動を、回転体の回転する方向への回転力に変換し、
各回転体は回転する。

【００１０】請求項２に記載の超音波モータによれば、
ステータの各振動付与面が振動すると、駆動力変換手段
たる変換素子がステータの振動付与面から受けた振動を
、ロータを回転させる駆動力に変換し、各ロータは回転
する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図７につい
て説明する。

【００１２】図１および図２は本発明の回転駆動装置の
動作原理を示している。

【００１３】図中、符号１はベース体であり、その上面
１ａが振動付与面とされており、その上面１ａを図示し
ない加振機構により上下方向に振動するように形成され
ている。この加振機構としては、どのような構成のもの
でもよく、大型な回転駆動装置とする場合には大出力が
可能な振動体を用い、小形な回転駆動装置とする場合に
は、圧電素子等によって超音波により加振するようにす
るとよい。

【００１４】このベース体１の上面１ａ上には、円盤も
しくは円柱状に形成された回転体２が下面に設けた駆動
力変換手段としての複数のブレード３、３…をもって載
置されている。

【００１５】各ブレード３は回転体２の下面に鉛直方向
すなわち、ベース体１の上面１ａの法線方向に対して、
それぞれ角θだけ傾斜させて固着されており、その上面
１ａの上下方向の振動より受ける外力を分力し、上面１
ａの接線方向に向う分力成分Ｆを取出して、回転体２を
回転させる駆動力に変換させる。すなわち、複数のブレ
ード３、３…は回転体２の中心から同心円Ｏの位置に駆
動力が前記同心円Ｏの同一接線方向に向うようにして固
着されている。

【００１６】次に、回転体２の回転の原理を説明する。

【００１７】回転体２を回転させる場合には、加振機構
によってベース体１の上面１ａを上下に振動させる。こ
の上面１ａの上下方向の振動を受けた回転体２の各ブレ
ード３が、その振動から受けた外力を回転体２を水平方
向に移動させる駆動力すなわち前記同心円Ｏの同一接線
方向に向う駆動力に変換するため、これらの駆動力によ
って回転体２が回転させられる。

【００１８】この回転体２の回転速度は、ベース体１の
上面１ａの上下振動の振幅を可変したり、ブレード３の
回転体２との傾斜角θを可変させたりして調整するとよ
い。また、回転体２を停止させる場合には、ベース体１
の上面１ａの振動を停止させるとよい。

【００１９】図３および図４は、図１および図２に示す
回転駆動装置の原理を応用した超音波モータである。

【００２０】本実施例の超音波モータは、軸方向の両端
から互いに独立した回転を出力できるように形成されて
いる。

【００２１】本実施例においては、ステータ１１を円柱
状に形成するとともに、その軸方向の途中にステータ１
１を軸方向に超音波によって振動させる圧電素子１２を
設けている。従って、ステータ１１の上面１１ａと下面
１１ｂとが振動付与面となる。ステータ１１の上下の両
面１１ａおよび１１ｂには、それぞれロータ１３ａ，１
３ｂが駆動力変換手段の変換素子であるブレード１４，
１４…を介して当接させられる。本実施例においては、
ステータ１１をほぼ中央部分で支持する枠体１５と各ロ
ータ１３ａ，１３ｂの上下面との間に、ばね１６とスラ
ストベアリング１７とを介装することにより、各ロータ
１３ａ，１３ｂがステータ１１の上面１１ａと下面１１
ｂとに弾力的に接触させられている。また、各ロータ１
３ａ，１３ｂと枠体１５との間にはラジアルベアリング
１８が介装されて、各出力軸１９ａ，１９ｂを中心とし
て各ロータ１３ａ，１３ｂが回転するように形成されて
いる。

【００２２】次に、本実施例の作用を説明する。

【００２３】本実施例の超音波モータによれば、圧電素
子１２を励起してステータ１１の上面１１ａおよび下面
１１ｂを超音波振動させると、各ロータ１３ａ，１３ｂ
より突出形成された各ブレード１４が、超音波振動を上
面１１ａおよび下面１１ｂの接線方向であり、かつ、ブ
レード１４の設けられている各ロータ１３ａ，１３ｂの
同心円の同一接線方向に向いた駆動力として取出し、こ
れらの駆動力によって各ロータ１３ａ、１３ｂはステー
タ１１と同軸に回転する。

【００２４】本実施例においては、各ロータ１３ａ，１
３ｂがそれぞれ独立して回転するものであるから、各出
力軸１９ａ，１９ｂに互いに独立した制御を必要とする
負荷を接続して回転駆動することができる。

【００２５】図５から図７は本発明の更に他の実施例を
示し、ｘ，ｙ，ｚの３軸方向にそれぞれロータ１３，１
３…を回転自在に配設したものである。

【００２６】本実施例においては、図５に示すように、
縦振動用の圧電素子１２がｘ方向に縦振動する時には、
ｙ方向およびｚ方向にも縦振動することを利用したもの
である。すなわち、圧電素子１２を中心として、ｘ，ｙ
，ｚの３軸方向にそれぞれ伸びる枠体１５を設けるとと
もに、６個のロータ１３，１３…を前記実施例と同様に
回転自在にして枠体１５と圧電素子１２との間に介装し
ている。

【００２７】本実施例においては、圧電素子１２を縦振
動させると、ｘ，ｙ，ｚの３軸方向にそれぞれ縦振動が
発生するので、６個のロータ１３，１３…がそれぞれ独
立して回転し、各出力軸１９より独立した回転が出力さ
れる。

【００２８】前記各実施例に示すように、本発明の超音
波モータは、ステータ１１を圧電素子１２によって超音
波振動させるだけで、複数のロータ１３，１３ａ，１３
ｂがそれぞれ異なる駆動源として回転するとともに、各
ロータはそれぞれ一方向の振動を唯一の駆動源としてお
り、構成も簡単であり、設置スペースも狭くて済み、全
体構成を小型に形成することができ、コストも低廉であ
る。従って、小型モータの出現が要望されている各種の
産業分野に利用することができる。また、構成が簡単な
ため故障が少なく、コストの低廉化も図ることができる
。

【００２９】図３から図７に示す実施例はロータ１３，
１３ａ，１３ｂを回転させる超音波モータであるが、こ
れらの超音波モータの構成を図１および図２の回転体２
を回転させる回転駆動装置に適用することにより、複数
の回転体２，２，…をそれぞれ独立させて回転させる回
転駆動装置とすることができる。

【００３０】また、回転体２の下面やロータ１３の下面
に各ブレード３および１４の下端より長く下方へ突出自
在とした振動吸収部材（図示せず）を配設しておき、回
転体２やロータ１３を停止させる時に、振動吸収部材を
ブレード３や１４の下端より長く下方へ突出させて、振
動吸収部材によって上面１ａおよび１１ａ並びに下面１
１ｂの振動を吸収して、回転体２やロータ１３を停止さ
せるようにしてもよい。この振動吸収部材としては、振
動を吸収する弾性部材でもよい。

【００３１】なお、図３から図７に示す各実施例は、ベ
ース体１およびステータ１１に、回転体２およびロータ
１３をそれぞれ枠体１５との間に介装したばね１６によ
り弾力的に接触させているが、磁力によって回転体２お
よびロータ１３をベース体１およびステータ１１へ当接
させるようにしてもよい。この場合には、枠体１５を設
けなくてもよく、構成が簡単となり、また、宇宙空間等
のように、無重力の場において、回転体２等を駆動する
場合等に極めて好適である。

【００３２】また、前記各実施例においては、駆動力変
換手段としてブレード３，１４を用いたが、これはブレ
ードに限られず、振動を駆動力に変換できるもので有れ
ばどの様な構成のものでもよい。

【００３３】なお、本発明は前記各実施例に限定される
ものではなく、必要に応じて変更することができる。

【００３４】

【発明の効果】このように本発明の移動装置および超音
波モータは構成され作用するものであるから、複数の回
転体またはロータがそれぞれ異なる駆動源として回転す
るとともに、各回転体またはロータはそれぞれ一方向の
振動を唯一の駆動源とし、その振動から変換した駆動力
によって回転するとともに、構成も簡単であり、コスト
も低廉であり、しかも、両者とも利用可能な用途が極め
て広く、産業上の利用価値が優れたものとなる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転駆動装置の原理を示す側面図

【図
２】図１の移動体を下方から見た斜視図

【図３】本発明
の超音波モータの１実施例を示す縦断側面図

【図４】図３のロータの斜視図

【図５】３軸方向に縦振動をする圧電素子の概要を示す
斜視図

【図６】本発明の超音波モータの更に他の実施例を示す
縦断側面図

【図７】図６の超音波モータの斜視図

【符号の説明】

１　　ベース体 １ａ　　上面 １ｂ　　下面 ２　　回転体 ３　　ブレード １１　　ステータ １１ａ　　上面 １１ｂ　　下面 １２　　圧電素子 １３，１３ａ，１３ｂ　　ロータ １４　　ブレード １５　　枠体 １６　　ばね １９ａ，１９ｂ　　出力軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の振動付与面をそれぞれの面の法
   線方向に振動自在としたベース体と、前記各振動付与面
   に駆動力変換手段を介して当接する複数の回転体とを備
   えており、前記各駆動力変換手段は、前記各振動付与面
   より受けた振動を前記回転体を回転させる駆動力に変換
   する変換素子により形成されていることを特徴とする回
   転駆動装置。
2. 【請求項２】　　複数の振動付与面をそれぞれの面の法
   線方向に振動自在としたステータと、前記各振動付与面
   に駆動力変換手段を介して当接する複数のロータとを備
   えており、前記各駆動力変換手段は、前記各振動付与面
   より受けた振動を前記ロータを回転させる駆動力に変換
   する変換素子により形成されていることを特徴とする超
   音波モータ。