JPH0584193U

JPH0584193U - 超音波駆動装置

Info

Publication number: JPH0584193U
Application number: JP3170092U
Authority: JP
Inventors: 飯島　　保
Original assignee: Nisca Corp
Current assignee: Nisca Corp
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】弾性振動体６に対する摩耗損傷防止措置を低
コストかつ容易に講ずることにより、無理なく耐久性の
向上を達成し得る超音波駆動装置。【構成】平板状の弾性振動体６に圧電素子２ａ，２ｂ
を接着してなるステータと、上記ステータに沿って移動
自在のスライダ４とからなる超音波モータにおいて、上
記ステータの弾性振動体表面に、当該弾性振動体から駆
動力を抽出して上記スライダ４に付与するための駆動力
抽出用の突起５を設けると共に、当該突起５は、上記弾
性振動体６に較べて耐摩耗性に優れる材料からなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、超音波モータとして利用される超音波駆動装置に係り、詳しくは、弾性振動体の表面に駆動力抽出用の突起部材を備えた定在波型の超音波駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、超音波駆動装置は、弾性振動体の表面に圧電素子が接着されたステータと、上記ステータに沿って移動自在のスライダとからなる。従来の超音波駆動装置の中には、平板状の弾性振動体の圧電素子接着面に駆動力の源たる楕円振動を生じさせるタイプのものが存在する。

【０００３】この種の超音波駆動装置にあっては、圧電素子が邪魔となって、スライダを直接弾性振動体に接触させることができない。また、弾性振動体の表面振動分布は定在波であり、かつ楕円振動の向きが正逆混在するため、弾性振動体の表面に平板状のスライダを広範囲に接触させることができない。

【０００４】そこで、従来、弾性振動体の定在波腹部にローラ状の駆動力抽出体を設け、該駆動力抽出体を介して、スライダに駆動力を伝達するようになっていた。

【０００５】図６は、上記従来の超音波駆動装置の構成を示す概略図である。この図において、符号１は平板状の弾性振動体、２ａ，２ｂは高周波電源の投入により励振する圧電素子であり、これらによってステータが構成されている。また、３は駆動力抽出体として弾性振動体１に接触配置されたローラ、４はローラ３に接触配置された平板状のスライダである。

【０００６】上記圧電素子２ａ，２ｂは、弾性振動体１の互いに対向する面に接着され、自己の励振の際には、弾性振動体１を共振させるように配置されている。圧電素子２ａ，２ｂには、図示せぬスイッチの切り換えによって、選択的に電源が投入されるようになっている。

【０００７】また、弾性振動体１の表面には図７で示すように屈曲振動Ｌによって位相の異なる振動モードが励振され、このためローラ３は、弾性振動体１の共振時、少なくとも屈曲振動Ｌの腹部が生じる位置Ａに接触配置されるように、弾性振動体１とローラ３との取り付け位置が構造上厳密に管理されている。

【０００８】上記構成となっているため、圧電素子２ａに電源が投入されると、ローラ３は、回転楕円運動をする弾性振動体１の質点から駆動力を得て回転する。この回転力は、スライダ４に伝達され、スライダ４を摺動させる。

【０００９】一方、圧電素子２ｂに電源を投入すると、圧電素子２ｂはローラ３の反対側にあるため、各質点の回転楕円運動の向きは上記と逆になり、これに伴って、ローラ３に加えられる回転力も逆向きとなる。このため、スライダ４も反対方向に摺動する。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来の超音波駆動装置にあっては、弾性振動体１とローラ３との取り付け位置が構造上厳密に管理されているといっても、実際には弾性振動体１およびローラ３並びにそれらを取り付け支持する部材等の部品加工精度や支持位置のバラツキなどによって上記振動位相の振動モードの位置に対しズレ、その結果駆動効率が著しく激減してしまうといった問題があると指摘されてる。

【００１１】更に、図６で示すように振動モード反転時、少なくとも瞬間的に弾性振動体１とローラ３との接触部分が離接することによって、弾性振動体１の摩耗損傷が激しく、耐久性に問題があると指摘されてる。これは次のような理由による。すなわち、弾性振動体１からローラ３に伝達される駆動力は、楕円振動の構成成分のうち屈曲振動成分によるものであるが、このとき、ローラ３には、楕円振動の縦振動成分による撃力（浮揚力）も作用している。これらの駆動力及び撃力は、その反作用として、弾性振動体１にも跳ね返ってくる。しかも、この反作用力は、弾性振動体１の面全体に及ぶのではなく、ローラ３と接触する面にのみ及ぶ。弾性振動体１の摩耗損傷が激しい理由は、このように弾性振動体１に局部的に大きな力が繰り返し作用するためであった。

【００１２】一方、スライダ４については、ローラ３に接触する面は摺動するため、反作用力は分散する。したがって、弾性振動体程には摩耗の程度は激しくないものの、やはり同様の問題があった。

【００１３】かかる問題を解消するために、図８で示すように上記ローラ３に相当するものを弾性振動体１に一体成型することによって、上記原因による弾性振動体１の摩耗損傷といった問題は解消できる反面、次ぎの新たな問題が生じる。すなわち、こんどは弾性振動体１とスライダ４と間で上記弾性振動体１とローラ３と同様の摩耗問題が生じ、この解消のためには弾性振動体１とスライダ４を耐摩耗性材料によって形成することが考えられる。しかしながら、耐摩耗性の材料は、一般に、高価であり、加工も困難である。更に、図９で示すように弾性振動体１に一体成型した突起部１ａの形状が矩形の場合、振動モード反転時にそのコーナ部分がスライダ４の表面に当接し易く、スライダ４の移動を損なうといった問題もあった。

【００１４】この考案は、上述の事情に鑑みてなされたもので、振動抽出体（ローラ３相当部材）と弾性振動体との取り付け位置ズレによる振動効率低下といった問題も無く、しかもスライダの移動を損なうことも無く、円滑な駆動が得られる超音波駆動装置を提供することを目的としている。弾性振動体やスライダに対する摩耗損傷防止措置を低コストかつ容易に講ずることにより、無理なく耐久性の向上を達成することができる超音波駆動装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、請求項１記載の考案は、平板状の弾性振動体に圧電素子を接着してなるステータと、上記ステータに沿って移動自在のスライダとからなる超音波駆動装置において、上記ステータの弾性振動体表面に、当該弾性振動体から駆動力を抽出して上記スライダに付与するための駆動力抽出用の突起部材を設けると共に、この突起部材の前記スライダとの当接部位を先端尖鋭若しくは球面形状とし、さらに当該突起部材を、上記弾性振動体に較べて耐摩耗性に優れる材料からなるものであることを特徴としている。

【００１６】また、請求項２記載の考案は、平板状の弾性振動体に圧電素子を接着してなるステータと、上記ステータに沿って移動自在のスライダとからなる超音波駆動装置において、上記ステータの弾性振動体表面に、当該弾性振動体から駆動力を抽出して上記スライダに付与するための駆動力抽出用の突起部材を設けると共に、上記スライダの基体に、上記ステータに設けられた上記突起部材に接触し、該突起部材から駆動力の作用を受けて摺動する線状の摺動体を設け、かつ上記突起部材は上記弾性振動体に較べて耐摩耗性に優れる材料からなると共に、上記摺動体は上記スライダの基体に較べて耐摩耗性に優れる材料からなるものであることを特徴としている。

【００１７】なお、駆動力抽出用の突起部材としては、楕円振動定在波の腹部の位置に適切に設置することができ、製作も容易であることから、ピン状の突起部材が好適である。また、ピン状の突起部材に合わせて、ピン状の摺動体を用いるのが好適である。

【００１８】

【作用】

請求項１記載の考案においては、ローラを使用しないので、弾性振動体に摩耗損傷は生じない。代わりに、駆動力抽出用の突起部材が、スライダとの激突を繰り返すが、上記突起部材は耐摩耗性材料からなるものなので、摩耗損傷は著しく軽減される。たとえ、摩耗が進行したとしても、圧電素子の高さを越えている限り、依然スライダに接触できるので支障は生じない。また、突起部材は小型単純形態なので、所望の振動モードを得るために、厳密な寸法材質精度が要求される弾性振動体自体には、低廉かつ加工容易な、比較的軟らかい素材を適用することができ、材料選択の観点からも好ましい。このように、弾性振動体の摩耗損傷を低コストかつ容易に防止することができるので、無理なく耐久性の向上を図ることができる。

【００１９】加えて、請求項２記載の考案は、スライダの基体に、耐摩耗性材料からなる摺動体を備えるものなので、上記突起部材の激突によるスライダの摩耗損傷も生じない。を防止することができる。また、スライダの基体には、低廉かつ加工容易な素材を適用することができ、材料選択の観点からも一段と好ましい。このように、スライダの摩耗損傷をも低コストかつ容易に防止することができるので、一段と効果的に耐久性の向上を図ることができる。

【００２０】また、駆動力抽出用の突起部材としては、楕円振動定在波の腹部の位置に適切に設置することができ、製作も容易であることから、ピン状の突起部材が好適である。ピン状の突起部材に合わせて、上記摺動体としても、ピン状の線上部材を用いるのが好適である。

【００２１】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案の実施例について説明する。（第１実施例）図１乃至図４は、この考案の第１実施例である超音波駆動装置の構成を示す図である。この例の超音波駆動装置が、図６乃至図９に示す超音波駆動装置と大きく異なるところは、ローラ３に代えて、弾性振動体１とは別部材で、しかもその弾性振動体１の表面に設けられた突起部材５を駆動力抽出体として用いるようにした点である。

【００２２】この突起部材５は、弾性振動体１の共振時、少なくとも屈曲振動の腹部が生じる位置Ａ（図７同一位置）で、弾性振動体１に較べて耐摩耗性に優れる材料を用いて、直径０．８ｍｍ、高さ２ｍｍ程度に形成され、しかもその先端部位は図１乃至図４で示すように先端尖鋭若しくは球面形状をし、振動モード反転時に先端部位がスライダ４の表面に当接し、スライダ４の移動を損なうことが無いように配慮されている。

【００２３】弾性振動体６の上面の、動作時屈曲振動の腹部が発生する位置（従来、ローラ３が接触する箇所）には、凹部７が形成され、この凹部７に上記突起部材５が嵌着結合されている。なお、図１において、他の構成部分は、図６の対応部分と同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

【００２４】上記構成において、圧電素子２ａに電源が投入されると、弾性振動体６の表面には屈曲振動と縦振動による楕円振動定在波が生起される。このとき、突起部材５は、屈曲振動の腹部に載って、楕円運動状態となる。この楕円運動によって、スライダ４には、垂直方向に作用する浮揚力と水平方向に作用する駆動力とが与えられ、一定方向に前進する。

【００２５】一方、圧電素子２ｂに電源が投入されると、弾性振動体６の表面には逆回りの楕円振動定在波が生起される。それゆえ、突起部材５も逆回りの楕円運動状態となる。この楕円運動によって、スライダ４には、垂直方向に作用する浮揚力と水平方向に作用する上記と逆向きの駆動力とが与えられ、後進する。

【００２６】上記構成によれば、ローラを使用しないので、弾性振動体の摩耗損傷を防止することができる。代わりに、駆動力抽出用の突起部材がスライダとの激突を繰り返すが、この例の突起部材は耐摩耗性材料からなるものなので、摩耗損傷を著しく軽減することができる。

【００２７】また、耐摩耗性材料は高価かつ加工困難であるが、突起部材は小型単純形態なので、不都合は生じない。このように、ステータの摩耗損傷を低コストかつ容易に防止することができるので、無理なく耐久性の向上を図ることができる。

【００２８】（第２実施例）次に、この発明の第２実施例について説明する。図５は、この考案の第２実施例によるディスク記憶装置用の磁気ヘッド駆動機構の構成を示す分解構成図である。

【００２９】この図において、符号８は中央部に翼部９ａ，９ｂを有する平板状の弾性振動体であり、１０は上記弾性振動体８を支えるコ字状の板バネである。この板バネ１０は、穴１１ａ，１１ｂに固定ビスを通すことで、装置フレームに取付固定されるようになっている。板バネ１０の両端部または一端部には、弾性振動体８の翼部９ａ，９ｂの両方または片方がスポット溶接されている。

【００３０】弾性振動体８の上面及び下面には、圧電素子１２ａ及び１２ｂ（図中裏面）が各々接着されている。また、弾性振動体８の上面左端部には、凹部１３が刻設され、この凹部１３には、駆動力抽出用のピン１４が嵌着結合されている。

【００３１】なお、上記弾性振動体８は、上面（及び下面）中央部に楕円振動定在波の節部が生じるように、また、ピン１４が嵌着結合される箇所に楕円振動定在波の腹部が生じるように寸法形状を考慮して形成されている。

【００３２】次に、符号１５は図示せぬフロッピディスクに対してデータの読み書きを行うための磁気ヘッド、１６は磁気ヘッド１５を目的トラックに移送するためのキャリア、１７ａ，１７ｂはキャリア１６の移動を案内するための互いに平行なガイド棒である。

【００３３】上記キャリア１６の下面には、耐摩耗性材料からなる摺動用のピン１８がガイド棒１７ａ，１７ｂに平行に取り付けられている。

【００３４】なお、上記ガイド棒１７ａ，１７ｂは、弾性振動体８の上面に平行に、かつ、上面に沿って配置されている。また、上記摺動用のピン１８は、摺動の全範囲に亘って、駆動力抽出用のピン１４に接触するように調整配置されている。

【００３５】上記構成において、アクセスする際、目的シリンダが現在磁気ヘッド位置よりも内周側に存在する場合には、例えば、圧電素子１２ａに対してスイッチがオンとされる。圧電素子１２ａに電源が投入されると、第１実施例において説明したと同様の動作が開始され、ピン１４の回転楕円運動による作用によって、ピン１８は摺動する。これに伴い、キャリア１６は前進する。図示せぬ位置認識回路によって、磁気ヘッド１５が目的シリンダに到達したことが認識されると、圧電素子１２ａに対してスイッチがオフとされる。圧電素子１２ａに対して電源が遮断されると、ピン１４の回転楕円運動は止まり、これによりピン１８も摺動を停止する。

【００３６】一方、アクセスする際、目的シリンダが現在磁気ヘッド位置よりも外周側に存在する場合には、圧電素子１２ｂに対してスイッチがオンとされる。圧電素子１２ｂに電源が投入されると、第１実施例において説明したと同様の動作が開始され、ピン１４の逆回転楕円運動による作用によって、ピン１８は上記とは逆向きに摺動する。これに伴い、キャリア１６は後進する。図示せぬ位置認識回路によって、磁気ヘッド１５が目的シリンダに到達したことが認識されると、圧電素子１２ｂに対してスイッチがオフとされる。圧電素子１２ｂに対して電源が遮断されると、ピン１４の逆回転楕円運動は止まり、これによりピン１８も摺動を停止する。

【００３７】上記構成によれば、上述した第１実施例と同様の効果に加えて、上記ピン１４の激突によるスライダ（キャリア）の摩耗損傷を防止することができる。また、耐摩耗性材料は高価かつ加工困難であるが、キャリア自体を耐摩耗性材料によって形成することは、製作コストの高騰を招き、好ましいことではないが、ピン１８は小型単純線形なので、不都合は生じない。このように、ステータの摩耗損傷防止に加えて、スライダの摩耗損傷をも低コストかつ容易に防止することができるので、耐久性の飛躍的向上を図ることができる。

【００３８】また、ピン状の突起部材を用いることから、楕円振動定在波の腹部の位置に適切に設置することができ、駆動力の抽出効率の増大を図ることができる。

【００３９】なお、上述の実施例においては、弾性振動体と突起部材とを別異の材料によって構成した後、嵌着結合するようにした場合について述べたが、これに代えて、当初は同一材料により一体的に形成した後、突起部材部分に対してのみ耐摩耗処理を施すようにしても良い。

【００４０】また、上述の実施例においては、弾性振動体表面に凹部を設け、突起部材を嵌着するようにした場合について述べたが、これに限定するものではなく、螺着するようにしても良く、また溶接加工によって結合するようにしても良い。

【００４１】また、上述の実施例においては、各々１個の駆動力抽出用のピン及び摺動用のピンを用いるようにした場合について述べたが、例えば、複数個の腹部が生じる定在波振動モードにあっては、複数個の駆動力抽出用のピン及び摺動用のピンを用いるようにしても良い。

【００４２】

【考案の効果】

以上説明したように、請求項１記載の考案は、弾性振動体に駆動力抽出用の突起部材を設けと共に、その先端部位を先端尖鋭若しくは球面形状にしたことによって、振動モード反転時に突起部材の先端部位がスライダの移動を損なうことが無く、スライダが円滑に駆動することが出来、またその突起部材を耐摩耗性材料を用いて小型単純形態に形成可能で、ステータの摩耗損傷を低コストかつ容易に防止することができ、無理なく耐久性の向上を図ることができる。

【００４３】また請求項２記載の考案は、請求項１記載の構成に加えて、スライダの基体に耐摩耗性材料からなる小型単純線状の摺動体を備えるものなので、駆動力抽出用の上記突起部材の激突によるスライダの摩耗損傷も低コストかつ容易に防止することができ、耐久性の飛躍的向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例である超音波駆動装置の
構成を示す図である。

【図２】この考案の第１実施例である超音波駆動装置の
要部拡大図である。

【図３】この考案の第１実施例である超音波駆動装置の
要部拡大図である。

【図４】この考案の第１実施例である超音波駆動装置の
要部拡大図である。

【図５】この考案の第２実施例によるディスク記憶装置
用の磁気ヘッド駆動機構の構成を示す分解図である。

【図６】従来の超音波駆動装置の構成を示す図である。

【図７】従来の超音波駆動装置の弾性振動体の振動位相
モードを示す図である。

【図８】従来の超音波駆動装置の構成を示す図である。

【図９】従来の超音波駆動装置の弾性振動体の側面図で
ある。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ圧電素子４スライダ５駆動力抽出用の突起部材６弾性振動体８弾性振動体１２ａ，１２ｂ圧電素子１４駆動力抽出用のピン（突起部材）１６キャリア（スライダの基体）１８摺動用のピン（線状の摺動体）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】平板状の弾性振動体と圧電素子とからな
り、当該平板状の弾性振動体に屈曲振動と縦振動とを励
振するステータと、前記ステータに沿って移動自在のス
ライダとからなる超音波駆動装置において、前記ステータの弾性振動体表面で、かつ前記屈曲振動の
腹部に、当該弾性振動体から駆動力を抽出して前記スラ
イダに付与するための駆動力抽出用の突起部材を設ける
と共に、前記突起部材の前記スライダとの当接部位を先端尖鋭若
しくは球面形状としたことを特徴とする超音波駆動装
置。
【請求項２】平板状の弾性振動体と圧電素子とからな
り、当該平板状の弾性振動体に屈曲振動と縦振動とを励
振するステータと、前記ステータに沿って移動自在のス
ライダとからなる超音波駆動装置において、前記ステータの弾性振動体表面で、かつ前記屈曲振動の
腹部に、当該弾性振動体から駆動力を抽出して前記スラ
イダに付与するための駆動力抽出用の突起部材を設ける
と共に、前記スライダの基体に、前記ステータに設けられた前記
突起部材に接触し、該突起部材から駆動力の作用を受け
て摺動する摺動体を設けたことを特徴とする超音波駆動
装置。
【請求項３】前記突起部材は、前記弾性振動体に較べ
て耐摩耗性に優れる材料からなると共に、前記摺動体
は、前記スライダの基体に較べて耐摩耗性に優れる材料
からなるものであることを特徴とする請求項１又は２記
載の超音波駆動装置。
【請求項４】前記突起部材は、ピン状の部材からなる
ものであることを特徴とする請求項１又は２記載の超音
波駆動装置。
【請求項５】前記摺動体は、ピン状の線状部材からな
るものであることを特徴とする請求項２記載の超音波駆
動装置。