JPH06225554A - 超音波モータ及び超音波搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発生するトルクを大きくすることができ、回転
を安定させることができる超音波モータ及び超音波搬送
装置を提供する。 【構成】一端が支持された板形状弾性体５１と、該板形
状弾性体５１に連結された円筒形状弾性体５２を有し、
連結部に固定された電気−機械エネルギ変換素子に、同
じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる二つの交流
電圧が印加される。両弾性体５１，５２が撓（たわ）み
振動し、該円筒形状弾性体５２の自由端に圧接させられ
た駆動ローラが回転する。該駆動ローラから円筒形状弾
性体５２に加えられる力は、電気−機械エネルギ変換素
子によって受けられるため、回転振動や楕円（だえん）
振動の共振周波数及び振幅が変動することがなく、駆動
ローラが発生するトルクを大きくすることができる。そ
して、該回転ローラが回転することによってシート状搬
送物が搬送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動現金取扱機、電
話、自動切符発行機等で使用されるカード、又はプリン
タ、ファクシミリ、複写機等で使用される紙、フィルム
等を搬送するための超音波モータ及び超音波搬送装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動現金取扱機、電話、自動切符
発行機等で使用されるカード、又はプリンタ、ファクシ
ミリ、複写機等で使用される紙、フィルム等（以下、
「シート状搬送物」という。）を搬送するために、超音
波モータが使用されていて、金属角柱から成る角柱振動
子を共振周波数で屈曲振動させ、該角柱振動子の両端に
配設されたカップ状回転ローラを回転させてシート状搬
送物を搬送するようになっている（特開平１−２７４６
７４号公報参照）。

【０００３】図２は従来の超音波モータに使用される圧
電振動子の斜視図である。図において、１００は圧電振
動子であり、該圧電振動子１００はほぼ正方形の断面を
有する金属角柱１０１を有しており、該金属角柱１０１
の隣接する二つの面に圧電セラミックス薄板１０２ａ，
１０２ｂが接着される。該圧電セラミックス薄板１０２
ａ，１０２ｂは、厚さ方向に分極されるとともに裏表両
面に図示しない電極が形成される。そして、該電極を介
して圧電セラミックス薄板１０２ａ，１０２ｂに対しあ
らかじめ設定した方法によって交流電圧を加えると、電
界が発生して前記圧電セラミックス薄板１０２ａ，１０
２ｂが伸縮振動する。この場合、前記金属角柱１０１は
ほぼ正方形の断面を有するため、互いに直角な方向にほ
ぼ同じ共振周波数で屈曲振動する。

【０００４】そして、前記圧電セラミックス薄板１０２
ａ，１０２ｂに対し、それぞれの周波数が金属角柱１０
１の共振周波数に等しく、位相が９０〔°〕異なる交流
電圧を印加すると、金属角柱１０１の両端は回転振動又
は楕円（だえん）振動する。前記金属角柱１０１の両端
には円板１０３ａ，１０３ｂが装着され、更に金属角柱
１０１に発生する屈曲振動の節に支持ピン１０４ａ，１
０４ｂが設けられ、該支持ピン１０４ａ，１０４ｂによ
って金属角柱１０１は安定して支持される。

【０００５】図３は従来の超音波モータの斜視図であ
る。図において、１００は圧電振動子、１０１は金属角
柱、１０３ｂは円板、１０４ａ，１０４ｂは支持ピンで
ある。前記金属角柱１０１の両端に装着された円板１０
３ａ（図２），１０３ｂの外周に、円板１０３ａ，１０
３ｂの外径よりわずかに大きい内径を有するカップ状回
転ローラ２０１ａ，２０１ｂが配設される。したがっ
て、前記金属角柱１０１の両端が回転振動又は楕円振動
すると、円板１０３ａ，１０３ｂはカップ状回転ローラ
２０１ａ，２０１ｂと接触し、該カップ状回転ローラ２
０１ａ，２０１ｂを摩擦力で回転させる。なお、該カッ
プ状回転ローラ２０１ａ，２０１ｂは、軸受２０２ａ，
２０２ｂによって回転自在に支持される。

【０００６】図４は従来の超音波搬送装置の斜視図であ
る。図において、１００は圧電振動子、１０１は金属角
柱、１０４ａ，１０４ｂは支持ピン、２０１ａ，２０１
ｂはカップ状回転ローラ、２０２ａ，２０２ｂは軸受で
ある。前記カップ状回転ローラ２０１ａ，２０１ｂに対
して圧接するように補助ローラ３０１ａ，３０１ｂが配
設され、該補助ローラ３０１ａ，３０１ｂを軸受３０２
ａ，３０２ｂが回転自在に支持する。また、前記補助ロ
ーラ３０１ａ，３０１ｂは互いに軸３０３によって連結
される。

【０００７】そして、前記金属角柱１０１の両端が回転
振動又は楕円振動すると、前記カップ状回転ローラ２０
１ａ，２０１ｂが回転し、補助ローラ３０１ａ，３０１
ｂが従動して回転する。したがって、該カップ状回転ロ
ーラ２０１ａ，２０１ｂと補助ローラ３０３ａ，３０３
ｂ間に図示しないシート状搬送物を挿入すると、該シー
ト状搬送物を容易に搬送することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の超音波モータ及び超音波搬送装置においては、シー
ト状搬送物を搬送する間に、前記カップ状回転ローラ２
０１ａ，２０１ｂが円板１０３ａ，１０３ｂを押圧する
ことによって金属角柱１０１に加えられる力の方向と、
圧電セラミックス薄板１０２ａ，１０２ｂが伸縮するこ
とによって金属角柱１０１に加えられる力の方向が一致
しないため、金属角柱１０１に加えられる力を圧電セラ
ミックス薄板１０２ａ，１０２ｂの伸縮振動によって受
けることができない。したがって、カップ状回転ローラ
２０１ａ，２０１ｂが円板１０３ａ，１０３ｂを押圧す
る力が大きくなると、金属角柱１０１の曲げ剛性に影響
が与えられ、回転振動又は楕円振動の共振周波数及び振
幅が変動し、発生するトルクを大きくすることができな
くなってしまう。

【０００９】さらに、前記金属角柱１０１とカップ状回
転ローラ２０１ａ，２０１ｂが別々に支持されるため、
超音波モータ及び超音波搬送装置を各種装置へ実装する
時の位置合せが困難となり、カップ状回転ローラ２０１
ａ，２０１ｂの回転にむらが生じてしまう。本発明は、
前記従来の超音波モータ及び超音波搬送装置の問題点を
解決して、発生するトルクを大きくすることができ、回
転を安定させることができる超音波モータ及び超音波搬
送装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の超
音波モータにおいては、一端が支持された板形状弾性体
と、該板形状弾性体の他端に連結された円筒形状弾性体
を有し、前記板形状弾性体と円筒形状弾性体の連結部に
電気−機械エネルギ変換素子が固定される。該電気−機
械エネルギ変換素子には、同じ周波数で設定された角度
だけ位相が異なる二つの交流電圧が印加される。そし
て、前記円筒形状弾性体の自由端に駆動ローラが圧接さ
せられ、該駆動ローラは前記自由端に発生する振動によ
って回転する。

【００１１】また、前記電気−機械エネルギ変換素子
を、複数の板状の電気−機械エネルギ変換素子を積層し
た積層型電気−機械エネルギ変換素子で構成することが
できる。この場合、少なくとも一つの板状の電気−機械
エネルギ変換素子が出力する電圧が検出され、検出され
た電圧に対応して前記交流電圧が制御される。そして、
前記構成の超音波モータを二つ使用して超音波搬送装置
が構成される。

【００１２】そのため、第１の超音波モータと、該第１
の超音波モータと並列に配設された第２の超音波モータ
が設けられ、該第１、第２の超音波モータ間に補助ロー
ラが配設される。そして、該補助ローラ及び駆動ローラ
は、シート状搬送物を挟持して搬送することができる位
置に設定される。

【００１３】また、他の超音波モータにおいては、一端
が支持された板形状弾性体と、該板形状弾性体の他端に
連結された段付円柱形状弾性体を有し、該段付円柱形状
弾性体における設定された位置に電気−機械エネルギ変
換素子が固定される。該前記電気−機械エネルギ変換素
子には、同じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる
二つの交流電圧が印加される。そして、前記段付円柱形
状弾性体の自由端に駆動ローラが圧接させられ、該駆動
ローラは前記自由端に発生する振動によって回転する。

【００１４】

【作用】本発明によれば、前記のように超音波モータ
は、一端が支持された板形状弾性体と、該板形状弾性体
の他端に連結された円筒形状弾性体を有し、前記板形状
弾性体と円筒形状弾性体の連結部に電気−機械エネルギ
変換素子が固定される。該電気−機械エネルギ変換素子
に、同じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる二つ
の交流電圧が印加されると、前記板形状弾性体と円筒形
状弾性体が撓（たわ）み振動し、該円筒形状弾性体の自
由端は回転振動又は楕円振動する。そして、円筒形状弾
性体の自由端に駆動ローラが圧接させられるため、該駆
動ローラは前記自由端の回転振動又は楕円振動によって
回転する。この場合、前記駆動ローラから円筒形状弾性
体に加えられる力は、電気−機械エネルギ変換素子によ
って受けられる。

【００１５】また、前記電気−機械エネルギ変換素子
を、複数の板状の電気−機械エネルギ変換素子を積層し
た積層型電気−機械エネルギ変換素子で構成することが
できる。この場合、少なくとも一つの板状の電気−機械
エネルギ変換素子が出力する電圧を検出し、検出した電
圧によって円筒形状弾性体の振動状態が分かる。この振
動状態に対応して前記交流電圧を制御し、駆動ローラの
回転を安定させることができる。

【００１６】そして、前記構成の超音波モータを二つ使
用して超音波搬送装置が構成される。そのため、第１の
超音波モータと、該第１の超音波モータと並列に配設さ
れた第２の超音波モータが設けられ、該第１、第２の超
音波モータ間に補助ローラが配設される。

【００１７】そして、該補助ローラ及び駆動ローラは、
シート状搬送物を挟持して搬送することができる位置に
設定するため、シート状搬送物は１枚ずつ分離させられ
る。また、他の超音波モータにおいては、一端が支持さ
れた板形状弾性体と、該板形状弾性体の他端に連結され
た段付円柱形状弾性体を有し、該段付円柱形状弾性体に
おける設定された位置に電気−機械エネルギ変換素子が
固定される。該電気−機械エネルギ変換素子に、同じ周
波数で設定された角度だけ位相が異なる二つの交流電圧
が印加されると、前記板形状弾性体と段付円柱形状弾性
体が撓み振動し、該段付円柱形状弾性体の自由端は回転
振動又は楕円振動する。そして、段付円柱形状弾性体の
自由端に駆動ローラが圧接させられるため、該駆動ロー
ラは前記自由端の回転振動又は楕円振動によって回転す
る。この場合、前記駆動ローラから段付円柱形状弾性体
に加えられる力は、電気−機械エネルギ変換素子によっ
て受けられる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示す超音波モータに使用されるＬ字型振動子の概略図で
ある。図の（ａ）はＬ字型振動子の斜視図、（ｂ）はＬ
字型振動子の側面図、（ｃ）はＬ字型振動子の第１の振
動モードを示す図、（ｄ）は第２の振動モードを示す図
である。

【００１９】図において、５０はＬ字型振動子であり、
該Ｌ字型振動子５０は金属製の板形状弾性体５１と金属
製の円筒形状弾性体５２を連結し、連結部に積層型電気
−機械エネルギ変換素子５４を配設し、支持シャフト５
３によってそれぞれを締め付け接着することにより形成
される。前記積層型電気−機械エネルギ変換素子５４
は、中央に図示しない穴が形成され、厚さ方向において
分割され分極された複数の円板状の電気−機械エネルギ
変換素子を重ねて形成される。

【００２０】前記支持シャフト５３の締付部５３ｂと円
筒形状弾性体５２の内周面にねじが形成されており、締
付け及び接着の作業を容易にしている。そして、積層型
電気−機械エネルギ変換素子５４に図示しないリード端
子を介して交流電圧を印加することによってＬ字型振動
子５０は振動する。すなわち、該Ｌ字型振動子５０の支
持部５１ａを図示しない超音波搬送装置の本体に固定
し、積層型電気−機械エネルギ変換素子５４に交流電圧
を印加すると、Ｌ字型振動子５０は図の（ｃ）及び
（ｄ）に示す二つの振動モードで振動する。図の（ｃ）
の第１の振動モードにおいては、板形状弾性体５１と円
筒形状弾性体５２の連結部に節５５が形成され、板形状
弾性体５１と円筒形状弾性体５２がｘ−ｙ平面内で撓み
振動し、円筒形状弾性体５２に節５６ａが形成される。
なお、５７は前記支持部５１ａの支点である。

【００２１】一方、図の（ｄ）の第２の振動モードにお
いては、円筒形状弾性体５２がｙ−ｚ平面内で撓み振動
し、板形状弾性体５１がｘ軸回りにねじり振動する。こ
の場合、前記円筒形状弾性体５２には（ｃ）の節５６ａ
の位置と一致するか十分近接した位置に節５６ｂが形成
される。なお、図の（ｄ）の節５５はねじり振動と撓み
振動の境界点になり、第２の振動モードにおいては不動
である。そして、（ｃ）と（ｄ）の各振動モードにおけ
る撓み振動の共振周波数を一致させるか十分近接させ、
節５６ａ，５６ｂの位置を一致させるか十分近接させ、
位相を９０〔°〕異ならせることによって、Ｌ字型振動
子５０の先端部５２ｂを回転振動又は楕円振動させるこ
とができる。

【００２２】そして、先端部５２ｂの回転振動又は楕円
振動をしやすくするために、円筒形状弾性体５２の節５
６ａ，５６ｂの位置と一致させるか十分近接した位置に
切欠部５２ａが形成される。また、Ｌ字型振動子５０の
内部には、後述する駆動ローラを支持するための支持シ
ャフト５３が配設される。該支持シャフト５３は締付部
５３ｂと駆動ローラ支持部５３ａの断面積を変化させる
ことによって段付シャフト構造を有しており、Ｌ字型振
動子５０の先端部５２ｂと駆動ローラ支持部５３ａは互
いに位相差を形成して回転振動又は楕円振動するように
なっている。この時の位相差は、駆動ローラが先端部５
２ｂから回転振動又は楕円振動を受けたときに発生する
摩擦力に影響を与え、駆動ローラの回転効率を変動させ
る。なお、位相が１８０〔°〕異なる時に駆動ローラの
回転効率が最も高くなる。そこで、位相が１８０〔°〕
異なるように、支持シャフト５３の段形状、寸法及び材
質が設定される。

【００２３】図５は本発明の第１の実施例における積層
型電気−機械エネルギ変換素子の概略図、図６は本発明
の第１の実施例における積層型電気−機械エネルギ変換
素子の作動原理図である。図５の（ａ）は積層型電気−
機械エネルギ変換素子の斜視図、（ｂ）は電気−機械エ
ネルギ変換素子の斜視図である。図において、積層型電
気−機械エネルギ変換素子５４は、５枚の円板状の電気
−機械エネルギ変換素子５９と６枚の電極板６０ａ〜６
０ｆを交互に積層して構成されている。各電極板６０ａ
〜６０ｆは円筒形状弾性体５２（図１）又は板形状弾性
体５１と同様な弾性材料から成り、外周の対称位置に２
本の電極片を有する。そして、各電極板６０ａ〜６０ｆ
の２本の電極片を使用し、各電気−機械エネルギ変換素
子５９を図の（ａ）のように容易に位置決めして重ね合
わせることができる。また、電極板６０ａ〜６０ｆの電
極片は図６で示すようにリード線の役割を果たす。

【００２４】前記電気−機械エネルギ変換素子５９は、
素子本体５９ａ、半円形電極膜６１ａ，６１ｂ及び円形
電極膜６２から成る。前記素子本体５９ａは、半円形電
極膜６１ａと半円形電極膜６１ｂによって厚さ方向にお
いて分割され分極されており、半円形電極膜６１ａの表
面極性を正とすると、半円形電極膜６１ｂの表面極性は
負となる。なお、円形電極膜６２は、前記半円形電極膜
６１ａ，６１ｂの共通電極となり、図６で示すように積
層型電気−機械エネルギ変換素子５４のグランド端子と
して使用される。

【００２５】そして、円形電極膜６２をグランド端子と
して、半円形電極膜６１ａ，６１ｂに直流電圧を印加す
ると、半円形電極膜６１ａ側の素子本体５９ａはｙ軸の
方向に伸びるかｙ軸の正方向に撓み、一方の半円形電極
膜６１ｂ側の素子本体５９ａはｙ軸の方向に縮むかｙ軸
の負方向に撓む。なお、前記素子本体５９ａは印加され
る直流電圧の大きさに比例して変形する。

【００２６】これに対して、電気−機械エネルギ変換素
子５９に交流電圧を印加すると、半円形電極膜６１ａ側
の素子本体５９ａと半円形電極膜６１ｂ側の素子本体５
９ａは、それぞれ位相を１８０〔°〕異ならせて振動す
る。すなわち、半円形電極膜６１ａ，６１ｂを包む程度
の大きさの平板状弾性体をｙ軸の方向から素子本体５９
ａに接触させると、平板状弾性体はｘ−ｙ平面内でギャ
ップ６３と一致するか十分近接した位置を振動の節とし
て撓み振動する。また、電気−機械エネルギ変換素子５
９と同じ直径の円柱形状又は円筒形状の弾性体をｙ軸の
方向から素子本体５９ａに接触させると、弾性体はｘ−
ｙ平面内でｙ軸を振動の中心軸として撓み振動する。

【００２７】なお、半円形電極膜６１ａ，６１ｂのギャ
ップ６３は図５の（ａ）のように電気−機械エネルギ変
換素子５９を重ね合わせるときの分割方向の目印とな
り、積層型電気−機械エネルギ変換素子５４を効率良く
組み付けることが可能となる。前記積層型電気−機械エ
ネルギ変換素子５４は、電気−機械エネルギ変換素子５
９を重ね合わせるときの分割方向及び役割から三つの積
層部Ｓ₁ 〜Ｓ₃ に分けられる。積層部Ｓ₁ においては、
ギャップ６３がｚ軸の方向に位置するように二つの電気
−機械エネルギ変換素子５９の各半円形電極膜６１ａ，
６１ｂを電極板６０ｂに接触させている。一方、積層部
Ｓ₂ においては、ギャップ６３が積層部Ｓ₁ のギャップ
６３に対してｙ軸回りに位相を９０〔°〕異ならせた方
向に位置するように、二つの電気−機械エネルギ変換素
子５９の各半円形電極膜６１ａ，６１ｂを電極板６０ｄ
に接触させている。そして、積層部Ｓ₃ においては、ギ
ャップ６３が積層部Ｓ₁ のギャップ６３と同じ方向に位
置するように一つの電気−機械エネルギ変換素子５９の
半円形電極膜６１ａ，６１ｂを電極板６０ｆに接触させ
ている。そして、各電極板６０ａ，６０ｃ，６０ｅは接
地される。

【００２８】該積層型電気−機械エネルギ変換素子５４
を振動させる場合、各電極板６０ａ〜６０ｆを図６に示
すように配線する。すなわち、電極板６０ａ，６０ｃ，
６０ｅを接地し、電極板６０ｂを介して電源６４から積
層部Ｓ₁ に交流電圧を印加し、電極板６０ｄを介して電
源６５から積層部Ｓ₂ に交流電圧を印加する。その結
果、積層部Ｓ₁ においては電源６４からの交流電圧によ
ってｘ−ｙ平面内でｙ軸を振動の中心軸として撓み振動
し、積層部Ｓ₂ においては電源６５からの交流電圧によ
ってｘ−ｚ平面内でｙ軸を振動の中心軸として撓み振動
する。この時、積層部Ｓ₁ ，Ｓ₂ で発生する二つの撓み
振動の位相を９０〔°〕異ならせて合成すると、積層型
電気−機械エネルギ変換素子５４は回転振動又は楕円振
動する。そのため、電源６４，６５から同一の周波数の
交流電圧を互いに位相を９０〔°〕異ならせて印加す
る。そして、回転振動又は楕円振動の振幅は電源６４，
６５からの交流電圧の大きさ、位相差、周波数等によっ
て制御することができる。

【００２９】また、前記電極板６０ｆに接続された端子
６６からは、回転振動又は楕円振動が積層部Ｓ₃ へ与え
る応力の大きさに比例した電圧が出力されるため、端子
６６を図示しない制御回路に接続して前記電圧を検出
し、積層部Ｓ₃ を積層型電気−機械エネルギ変換素子５
４の振動状態を検出する素子として使用することができ
る。この場合、検出された電圧に基づいて積層型電気−
機械エネルギ変換素子５４を制御することができ、Ｌ字
型振動子５０を安定して振動させることが可能となる。
なお、前記端子６６を図示しない切換スイッチを介して
前記制御回路及び他の電源に接続し、切換スイッチを切
り換えることによって積層部Ｓ₃ を駆動用として使用し
たり、Ｌ字型振動子５０の振動状態の検出用として使用
することができる。

【００３０】ところで、前記積層型電気−機械エネルギ
変換素子５４が図１の（ａ）及び（ｂ）で示すようにＬ
字型振動子５０に配設されると、積層部Ｓ₁ の励振によ
って（ｃ）の第１の振動モードが形成され、積層部Ｓ₂
の励振によって（ｄ）の第２の振動モードが形成され
る。この時、積層部Ｓ₁ ，Ｓ₂ に印加される交流電圧の
周波数を（ｃ）及び（ｄ）の各振動モードの共振周波数
と一致させるか十分近接させ、位相を９０〔°〕異なら
せることによって、積層型電気−機械エネルギ変換素子
５４の振幅が増幅させられて円筒形状弾性体５２の先端
部５２ｂが回転振動又は楕円振動する。

【００３１】なお、前記積層型電気−機械エネルギ変換
素子５４をＬ字型振動子５０に配設する際に、電極板６
０ａと円筒形状弾性体５２間、及び電極板６０ｆと板形
状弾性体５１間は絶縁される。図７は本発明の第１の実
施例を示す超音波モータの断面図である。図において、
５０はＬ字型振動子、５１は板形状弾性体、５１ａは支
持部、５２は円筒形状弾性体、５２ａは切欠部、５２ｂ
は先端部、５３は支持シャフト、５３ａは駆動ローラ支
持部、５３ｂは締付部、５４は積層型電気−機械エネル
ギ変換素子、６８は駆動ローラ、６９は軸受、７０はス
プリング、７２は締付ナットである。

【００３２】前記支持シャフト５３の駆動ローラ支持部
５３ａに、駆動ローラ６８を軸受６９を介して回転自在
に支持し、駆動ローラ６８と軸受６９間に配設されたス
プリング７０を使用して駆動ローラ６８を円筒形状弾性
体５２の先端部５２ｂに圧接する。すなわち、前記Ｌ字
型振動子５０においては、回転自在に支持された駆動ロ
ーラ６８を円筒形状弾性体５２の先端部５２ｂに圧接さ
せ、該駆動ローラ６８からトルクを得るようになってお
り、圧接力はＬ字型の超音波モータのトルクと関係し、
締付ナット７２によって調整することができる。

【００３３】前記駆動ローラ６８は先端部５２ｂの回転
振動又は楕円振動を受け、発生する摩擦力によってトル
クを得て、摩擦力が発生する方向に回転する。なお、本
実施例においては、円筒形状弾性体５２の中心軸と駆動
ローラ６８の回転軸を一致させて一体構造としている
が、一致させずに駆動ローラ６８の回転軸をＬ字型振動
子５０の外部に設けることもできる。

【００３４】本実施例では、高摩擦係数を有し、かつ、
耐摩耗性の高い材料の膜が先端部５２ｂ又は駆動ローラ
６８の表面に付着又は接着される。なお、高摩擦係数を
有し、かつ、耐摩耗性の高い材料で円筒形状弾性体５２
又は駆動ローラ６８自体を形成することもできる。ま
た、先端部５２ｂの回転振動又は楕円振動を駆動ローラ
６８に伝達させるために、先端部５２ｂ及び駆動ローラ
６８の表面に幾何学的な面加工を施し、それぞれを噛合
させることもできる。

【００３５】次に、前記構成のＬ字型の超音波モータを
超音波搬送装置に適用した本発明の第２の実施例につい
て説明する。図８は本発明の第２の実施例を示す超音波
搬送装置の斜視図である。図において、３３は補助ロー
ラ、３４はローラ、３５は軸受、３６は回転軸、３７は
シート状搬送物、５０はＬ字型振動子、５１は板形状弾
性体、５１ａは支持部、５２は円筒形状弾性体、５４は
積層型電気−機械エネルギ変換素子、７２は締付ナッ
ト、７４は膜である。

【００３６】前記補助ローラ３３は、円筒形のローラ３
４を軸受３５の外周に接着して形成され、該軸受３５の
内周に配設された回転軸３６によって回転自在に支持さ
れる。そして、駆動ローラ６８と補助ローラ３３間にカ
ード、紙、フィルム等のシート状搬送物３７を挟むこと
によって容易にｘ軸の方向に該シート状搬送物３７を搬
送することができる。この時、Ｌ字型振動子５０には、
補助ローラ３３からの圧接力又はシート状搬送物３７の
厚さの変化によって発生するｚ軸の方向の反力が駆動ロ
ーラ６８を介して加えられるが、これらの力を積層型電
気−機械エネルギ変換素子５４の撓み振動によって受け
ることができるため、駆動ローラ６８が発生するトルク
を大きくすることができる。なお、前記補助ローラ３３
をｚ軸の方向に自由度を持つように支持することによっ
て、シート状搬送物３７の厚さの変化に対応させること
ができる。

【００３７】また、前記駆動ローラ６８が矢印方向に回
転する場合には、シート状搬送物３７は矢印方向に搬送
される。また、駆動ローラ６８の外周面には、高摩擦係
数を有し、かつ、耐摩耗性の高い材料の膜７４が付着又
は接着される。なお、高摩擦係数を有し、かつ、耐摩耗
性の高い材料で駆動ローラ６８自体を形成することもで
きる。

【００３８】なお、駆動ローラ６８と補助ローラ３３
間、又は駆動ローラ６８の外周面に設けられた膜７４と
補助ローラ３３間にある程度のギャップを設けることに
よって、Ｌ字型の超音波モータを長時間駆動しない場合
に補助ローラ３３、ローラ３４及び駆動ローラ６８が塑
性的に変形するのを防止することができる。さらに、超
音波モータと駆動源が異なるアクチュエータにより前記
ギャップを制御することによって、薄いシート状搬送物
３７が搬送できなくなるのを防止することができる。ま
た、補助ローラ３３を駆動ローラ６８に圧接する機構
に、駆動源が異なるアクチュエータを使用した場合に
も、同様の効果を得ることができるとともに、シート状
搬送物３７の厚さの変化による摩擦力の変動を補正する
ことができ、安定した搬送が可能になる。

【００３９】また、シート状搬送物３７の幅（ｙ軸の方
向の長さ）が円筒形状弾性体５２の長さの２倍よりも広
い場合には、図８と同様の構成の超音波モータをｙ軸の
方向の２箇所に配設し、各超音波モータを同期させて駆
動するとよい。この場合、各駆動ローラ６８の回転数又
は回転方向を変化させることによって、シート状搬送物
３７のｙ軸の方向への並進蛇行及びｚ軸回りの回転蛇行
を補正することができる。

【００４０】また、前記補助ローラ３３に代えて、超音
波モータのｚ軸の方向にもう一つの超音波モータを圧接
するとともに、二つの駆動ローラ６８とシート状搬送物
３７間に発生する摩擦力の方向が一致するように、それ
ぞれの超音波モータを駆動することによって、図８に示
す超音波モータと同様の効果を得ることができる。この
場合、各駆動ローラ６８の回転数又は回転方向を変化さ
せることによってシート状搬送物３７の搬送方向を制御
することができる。

【００４１】ここで、上側の駆動ローラ６８の回転数を
Ｎ₁ とし、下側の駆動ローラ６８の回転数をＮ₂ とす
る。そして、上側の駆動ローラ６８の回転方向をｙ軸に
関して左回り（又は右回り）とし、下側の駆動ローラ６
８を右回り（又は左回り）とした場合、シート状搬送物
３７は Ｎ₁ ＞Ｎ₂ のとき、ｘ軸の正（又は負）方向でかつｚ軸の負方向に
搬送され、逆に Ｎ₁ ＜Ｎ₂ のときは、ｘ軸の正（又は負）方向でかつｚ軸の正方向
に搬送される。また、回転数Ｎ₁ と回転数Ｎ₂ の値が一
致するか十分近接した場合には、シート状搬送物３７は
ｘ軸の正（又は負）方向でかつほとんど水平に搬送され
る。

【００４２】次に、上側及び下側の両駆動ローラ６８の
回転方向を同じにすると、シート状搬送物３７との間で
発生する摩擦力が逆方向となるため、重なり合った状態
で挿入された２枚のシート状搬送物３７のそれぞれをｘ
軸の正方向及び負方向に搬送し、互いを分離することが
できる。また、一方の超音波モータの支持部５１ａを固
定し、他方の超音波モータの支持部５１ａをｙ軸を中心
として回転自在に支持することによって、シート状搬送
物３７の厚さの変化に対応させることができる。この場
合、他方の超音波モータの支持部５１ａを回転自在に支
持する部分に超音波モータと駆動源が異なるアクチュエ
ータを使用することによって、シート状搬送物３７の厚
さの変化による摩擦力の変動を補正することができる。
また、支持部５１ａを回転自在に支持する部分に回転角
を検出する手段を設けることによって、シート状搬送物
３７の厚さを検出することができ、シート状搬送物３７
の厚さの変化による摩擦力の変動又は重送に対応するこ
とができる。すなわち、前記アクチュエータを制御して
超音波モータの回転角を変化させることによって摩擦力
の変動を補正することができ、二つの駆動ローラ６８の
回転方向を制御することによって重送を防止することが
できる。

【００４３】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図９は本発明の第３の実施例を示す超音波搬送装
置の斜視図、図１０は本発明の第３の実施例を示す超音
波搬送装置における要部拡大図である。図において、３
７はシート状搬送物、６８は駆動ローラ、７９は段付ロ
ーラ、８０は呼込ローラ、８１はベルト、８２は分離ロ
ーラ、８３は支持シャフト、８５は錘（おもり）であ
る。

【００４４】この場合、Ｌ字型の超音波モータを二つ使
用してシート分離機構を構成している。そのため、二つ
の超音波モータを並列に配設し、各駆動ローラ６８の外
周面に段付ローラ７９を取り付ける。該段付ローラ７９
と呼込ローラ８０間にベルト８１が架設され、Ｌ字型の
超音波モータが発生したトルクが呼込ローラ８０に伝達
されるようになっている。

【００４５】一方、分離ローラ８２は一方向回転クラッ
チを介して支持シャフト８３に取り付けられ、ｙ軸の回
りを左方向にのみ回転することができる。また、段付ロ
ーラ７９、ベルト８１及び分離ローラ８２の外周面に
は、高摩擦係数を有し、かつ、耐摩耗性の高い材料が付
着又は接着されており、それぞれの摩擦係数を順に
μ₁，μ₂ ，μ₃ としたとき、 μ₁ ＝μ₂ ＜μ₃ となるように設定される。

【００４６】そして、前記分離ローラ８２は一対の段付
ローラ７９の間に配置され、分離ローラ８２の幅ｋ₂ と
各段付ローラ７９間のギャップｋ₁ は ｋ₁ ＜ｋ₂ となるように設定される。なお、分離ローラ８２と各段
付ローラ７９の回転軸間距離ｋ₃ は、シート状搬送物３
７の厚さの変化に対応して自動又は手動によって調整す
ることができる。

【００４７】前記構成の超音波搬送装置において、積層
状態のシート状搬送物３７はＬ字型の超音波モータによ
って走行させられるベルト８１の摩擦力を受けてｘ軸の
負方向に搬送される。この時の摩擦力は、積層されたシ
ート状搬送物３７の最上位に乗せた錘８５とシート状搬
送物３７の自重によって発生する。その後、前記積層状
態のシート状搬送物３７は、分離ローラ８２、段付ロー
ラ７９及びベルト８１がｚ軸の方向に形成する段付ギャ
ップによって１枚のシート状搬送物３７として分離さ
れ、段付ローラ７９及び分離ローラ８２によって挟持さ
れ搬送される。

【００４８】なお、前記段付ギャップにおいて、２枚以
上の重なり合ったシート状搬送物３７が入り込まないよ
うに回転軸間距離ｋ₃ が設定され、段付ギャップに入り
込んだシート状搬送物３７は図１０に示すように変形
し、ｘ軸の負方向に搬送される。また、前記段付ギャッ
プに２枚のシート状搬送物３７が入り込んだ場合は、下
側のシート状搬送物３７は段付ローラ７９とベルト８１
からｘ軸の負方向に摩擦力を受けて搬送されるが、上側
のシート状搬送物３７は分離ローラ８２と接触するため
負荷を受け、段付ギャップを通過することはできない。
なお、分離ローラ８２又は段付ローラ７９の端面に面取
加工を施した場合でも、同様の効果を得ることができ
る。

【００４９】さらに、Ｌ字型の超音波モータをシート状
搬送物３７と同じ形状及び寸法を有するテーブル上に配
設し、駆動ローラ６８が発生するトルクによってテーブ
ル上に載置したシート状搬送物３７をテーブルごと搬送
させることができる。次に、傘型の超音波モータについ
て説明する。図１１は本発明の第４の実施例を示す超音
波モータに使用される傘型振動子の概略図である。図の
（ａ）は傘型振動子の斜視図、（ｂ）は傘型振動子の側
面図、（ｃ）は傘型振動子の第１の振動モードを示す
図、（ｄ）は第２の振動モードを示す図である。

【００５０】図において、８７は傘型振動子であり、該
傘型振動子８７は段付円柱形状弾性体８８と板形状弾性
体５１をナット８９で連結したＬ字形状弾性体９０を有
し、積層型電気−機械エネルギ変換素子５４を介して円
筒形状弾性体５２を段付円柱形状弾性体８８に締め付け
接着することによって形成される。そのため、前記段付
円柱形状弾性体８８の締付部８８ｂと円筒形状弾性体５
２の内周面にねじが形成されており、締付け及び接着の
作業を容易にしている。そして、積層型電気−機械エネ
ルギ変換素子５４に図示しないリード端子を介して交流
電圧を印加することによって傘型振動子８７は振動す
る。

【００５１】すなわち、前記Ｌ字形状弾性体９０の支持
部５１ａを図示しない超音波搬送装置の本体に固定し、
積層型電気−機械エネルギ変換素子５４に交流電圧を印
加すると、傘型振動子８７は、図の（ｃ）及び（ｄ）に
示す二つの振動モードで振動する。図の（ｃ）の第１の
振動モードにおいては、板形状弾性体５１と段付円柱形
状弾性体８８の連結部に節５５が形成され、板形状弾性
体５１と段付円柱形状弾性体８８がｘ−ｙ平面内で撓み
振動し、段付円柱形状弾性体８８に節５６ａが形成され
る。なお、５７は前記支持部５１ａの支点である。

【００５２】一方、図の（ｄ）の第２の振動モードにお
いては、段付円柱形状弾性体８８がｙ−ｚ平面内で撓み
振動し、板形状弾性体５１がｘ軸回りにねじり振動す
る。この場合、前記段付円柱形状弾性体８８には（ｃ）
の節５６ａの位置と一致するか十分近接した位置に節５
６ｂが形成される。なお、図の（ｄ）の節５５はねじり
振動と撓み振動の境界点になり、第２の振動モードにお
いては不動である。そして、（ｃ）と（ｄ）の各振動モ
ードにおける撓み振動の共振周波数を一致させるか十分
近接させ、節５６ａ，５６ｂの位置を一致させるか十分
近接させ、位相を９０〔°〕異ならせることによって、
傘型振動子８７の自由端を回転振動又は楕円振動させる
ことができる。

【００５３】前記傘型振動子８７においては、積層型電
気−機械エネルギ変換素子５４を段付円柱形状弾性体８
８の振動の節５６ａ，５６ｂと一致するか十分近接した
位置に配設し、段付円柱形状弾性体８８の締付部８８ｂ
のねじを使用して、円筒形状弾性体５２を積層型電気−
機械エネルギ変換素子５４に圧接するとともに、前記Ｌ
字形状弾性体９０、積層型電気−機械エネルギ変換素子
５４及び円筒形状弾性体５２を接着し、一体構造として
いる。このようにして、円筒形状弾性体５２の自由端
は、段付円柱形状弾性体８８の自由端に発生する回転振
動又は楕円振動を受けて同じように回転振動又は楕円振
動する。

【００５４】なお、前記円筒形状弾性体５２の自由端の
回転振動又は楕円振動の振幅を増幅させるために、円筒
形状弾性体５２に切欠部５２ａを形成するとともに、段
付円柱形状弾性体８８の締付部８８ｂと駆動ローラ支持
部８８ａの断面積を異ならせている。したがって、円筒
形状弾性体５２の自由端の回転振動又は楕円振動と、段
付円柱形状弾性体８８と板形状弾性体５１の連結部の近
傍の振動には位相差が形成される。この時の位相差は、
後述する駆動ローラ６８が円筒形状弾性体５２の自由端
からの回転振動又は楕円振動を受けたときに発生する摩
擦力に影響を与え、駆動ローラ６８の回転効率を変動さ
せる。なお、位相が１８０〔°〕異なる時駆動ローラ６
８の回転効率が最も高くなる。そこで、位相が１８０
〔°〕異なるように、段付円柱形状弾性体８８の段形
状、寸法及び材質と、円筒形状弾性体５２の切欠部５２
ａの寸法が設定される。

【００５５】なお、前記傘型振動子８７に使用される積
層型電気−機械エネルギ変換素子５４は、図５及び６に
説明したものと同じ構造を有するとともに、同じ作用が
得られるので説明を省略する。ところで、前記積層型電
気−機械エネルギ変換素子５４が図１１の（ａ）及び
（ｂ）で示すように傘型振動子８７に配設されると、積
層部Ｓ₁ （図５）の励振によって（ｃ）の第１の振動モ
ードが形成され、積層部Ｓ₂ の励振によって（ｄ）の第
２の振動モードが形成される。この時、積層部Ｓ₁ ，Ｓ
₂ に印加される交流電圧の周波数を（ｃ）及び（ｄ）の
各振動モードの共振周波数と一致させるか十分近接さ
せ、位相を９０〔°〕異ならせることによって、積層型
電気−機械エネルギ変換素子５４の振幅が増幅させられ
て円筒形状弾性体５２の自由端が回転振動又は楕円振動
する。

【００５６】図１２は本発明の第４の実施例を示す超音
波モータの断面図である。図において、５１は板形状弾
性体、５１ａは支持部、５２は円筒形状弾性体、５２ａ
は切欠部、５４は積層型電気−機械エネルギ変換素子、
６８は駆動ローラ、６９は軸受、７０はスプリング、８
８は段付円柱形状弾性体、８８ａは駆動ローラ支持部、
８８ｂは締付部、８９はナットである。

【００５７】前記段付円柱形状弾性体８８の駆動ローラ
支持部８８ａに、駆動ローラ６８を軸受６９を介して回
転自在に支持し、駆動ローラ６８と軸受６９間に配設さ
れたスプリング７０を使用して駆動ローラ６８を円筒形
状弾性体５２の自由端に圧接する。すなわち、前記傘型
振動子８７においては、回転自在に支持された駆動ロー
ラ６８を円筒形状弾性体５２の自由端に圧接させ、該駆
動ローラ６８からトルクを得るようになっており、圧接
力は傘型の超音波モータのトルクと関係し、ナット８９
によって調整することができる。

【００５８】前記駆動ローラ６８は円筒形状弾性体５２
の自由端の回転振動又は楕円振動を受け、発生する摩擦
力によってトルクを得て、摩擦力が発生する方向に回転
する。なお、本実施例においては、段付円柱形状弾性体
８８によって駆動ローラ６８の回転軸を構成している
が、一致させずに駆動ローラ６８の回転軸を傘型振動子
８７の外部に設けることもできる。

【００５９】本実施例では、高摩擦係数を有し、かつ、
耐摩耗性の高い材料の膜が円筒形状弾性体５２の自由端
又は駆動ローラ６８の表面に付着又は接着される。な
お、高摩擦係数を有し、かつ、耐摩耗性の高い材料で円
筒形状弾性体５２又は駆動ローラ６８自体を形成するこ
ともできる。また、円筒形状弾性体５２の自由端の回転
振動又は楕円振動を駆動ローラ６８に伝達させるため
に、前記自由端及び駆動ローラ６８の表面に幾何学的な
面加工を施し、それぞれを噛合させることもできる。

【００６０】次に、前記構成の傘型の超音波モータを超
音波搬送装置に適用した本発明の第５の実施例について
説明する。図１３は本発明の第５の実施例を示す超音波
搬送装置の斜視図である。図において、３３は補助ロー
ラ、３４はローラ、３５は軸受、３６は回転軸、３７は
シート状搬送物、５１は板形状弾性体、５１ａは支持
部、５２は円筒形状弾性体、５２ａは切欠部、５４は積
層型電気−機械エネルギ変換素子、７４は膜、８７は傘
型振動子、８８は段付円柱形状弾性体である。

【００６１】前記補助ローラ３３は、円筒形のローラ３
４を軸受３５の外周に接着して形成され、該軸受３５の
内周に配設された回転軸３６によって回転自在に支持さ
れる。そして、駆動ローラ６８（図１２）と補助ローラ
３３間にカード、紙、フィルム等のシート状搬送物３７
を挟むことによって容易にｘ軸の方向に該シート状搬送
物３７を搬送することができる。この時、傘型振動子８
７には、補助ローラ３３からの圧接力又はシート状搬送
物３７の厚さの変化によって発生するｚ軸の方向の反力
が駆動ローラ６８を介して加えられるが、これらの力を
積層型電気−機械エネルギ変換素子５４の撓み振動によ
って受けることができるため、駆動ローラ６８が発生す
るトルクを大きくすることができる。なお、前記補助ロ
ーラ３３をｚ軸の方向に自由度を持つように支持するこ
とによって、シート状搬送物３７の厚さの変化に対応さ
せることができる。

【００６２】また、前記駆動ローラ６８が矢印方向に回
転する場合には、シート状搬送物３７は矢印方向に搬送
される。また、駆動ローラ６８の外周面には、高摩擦係
数を有し、かつ、耐摩耗性の高い材料の膜７４が付着又
は接着される。なお、高摩擦係数を有し、かつ、耐摩耗
性の高い材料で駆動ローラ６８自体を形成することもで
きる。

【００６３】なお、駆動ローラ６８と補助ローラ３３
間、又は駆動ローラ６８の外周面に設けられた膜７４と
補助ローラ３３間にある程度のギャップを設けることに
よって、傘型の超音波モータを長時間駆動しない場合に
補助ローラ３３、ローラ３４又は駆動ローラ６８が塑性
的に変形するのを防止することができる。さらに、超音
波モータと駆動源が異なるアクチュエータにより前記ギ
ャップを制御することによって、薄いシート状搬送物３
７が搬送できなくなるのを防止することができる。ま
た、補助ローラ３３を駆動ローラ６８に圧接する機構
に、駆動源が異なるアクチュエータを使用した場合に
も、同様の効果を得ることができるとともに、シート状
搬送物３７の厚さの変化による摩擦力の変動を補正する
ことができ、安定した搬送が可能になる。

【００６４】また、シート状搬送物３７の幅（ｙ軸の方
向の長さ）が段付円柱形状弾性体８８の長さの２倍より
も広い場合には、図１３と同様の構成の超音波モータを
ｙ軸の方向の２箇所に並列に設置し、各超音波モータを
同期させて駆動するとよい。この場合、それぞれの駆動
ローラ６８の回転数又は回転方向を変化させることによ
って、シート状搬送物３７のｙ軸の方向への並進蛇行及
びｚ軸回りの回転蛇行を補正することができる。

【００６５】また、前記補助ローラ３３に代えて、超音
波モータのｚ軸の方向にもう一つの超音波モータを圧接
するとともに、二つの駆動ローラ６８とシート状搬送物
３７間に発生する摩擦力の方向が一致するように、それ
ぞれの超音波モータを駆動することによって、図１３に
示す超音波モータと同様の効果を得ることができる。こ
の場合、各駆動ローラ６８の回転数又は回転方向を変化
させることによってシート状搬送物３７の搬送方向を制
御することができる。

【００６６】ここで、上側の駆動ローラ６８の回転数を
Ｎ₁ とし、下側の駆動ローラ６８の回転数をＮ₂ とす
る。そして、上側の駆動ローラ６８の回転方向をｙ軸に
関して左回り（又は右回り）とし、下側の駆動ローラ６
８を右回り（又は左回り）とした場合、シート状搬送物
３７は Ｎ₁ ＞Ｎ₂ のとき、ｘ軸の正（又は負）方向でかつｚ軸の負方向に
搬送され、逆に Ｎ₁ ＜Ｎ₂ のときは、ｘ軸の正（又は負）方向でかつｚ軸の正方向
に搬送される。また、回転数Ｎ₁ と回転数Ｎ₂ の値が一
致するか十分近接した場合には、シート状搬送物３７は
ｘ軸の正（又は負）方向でかつほとんど水平に搬送され
る。

【００６７】次に、上側及び下側の両駆動ローラ６８の
回転方向を同じにすると、シート状搬送物３７との間で
発生する摩擦力が逆方向となるため、重なり合った状態
で挿入された２枚のシート状搬送物３７のそれぞれをｘ
軸の正方向及び負方向に搬送し、互いを分離することが
できる。また、一方の超音波モータの支持部５１ａを固
定し、他方の超音波モータの支持部５１ａをｙ軸を中心
として回転自在に支持することによって、シート状搬送
物３７の厚さの変化に対応させることができる。この場
合、他方の超音波モータの支持部５１ａを回転自在に支
持する部分に超音波モータと駆動源が異なるアクチュエ
ータを使用することによって、シート状搬送物３７の厚
さの変化による摩擦力の変動を補正することができる。
また、支持部５１ａを回転自在に支持する部分に回転角
を検出する手段を設けることによって、シート状搬送物
３７の厚さを検出することができ、シート状搬送物３７
の厚さの変化による摩擦力の変動又は重送に対応するこ
とができる。すなわち、前記アクチュエータを制御して
超音波モータの回転角を変化させることによって摩擦力
の変動を補正することができ、二つの駆動ローラ６８の
回転方向を制御することによって重送を防止することが
できる。

【００６８】さらに、傘型の超音波モータをシート状搬
送物３７と同じ形状及び寸法を有するテーブル上に配設
し、駆動ローラ６８が発生するトルクによってテーブル
上に載置したシート状搬送物３７をテーブルごと搬送さ
せることができる。なお、本発明は前記実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形す
ることが可能であり、これらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００６９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、一端が支持された板形状弾性体と、該板形状弾性
体の他端に連結された円筒形状弾性体を有し、前記板形
状弾性体と円筒形状弾性体の連結部に電気−機械エネル
ギ変換素子が固定される。該電気−機械エネルギ変換素
子に、同じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる二
つの交流電圧が印加されると、前記板形状弾性体と円筒
形状弾性体が撓み振動し、該円筒形状弾性体の自由端に
圧接させられた駆動ローラが回転する。

【００７０】この場合、該駆動ローラから円筒形状弾性
体に加えられる力は、電気−機械エネルギ変換素子によ
って受けられるため、回転振動や楕円振動の共振周波数
及び振幅が変動することがなく、駆動ローラが発生する
トルクを大きくすることができる。また、前記電気−機
械エネルギ変換素子を、複数の板状の電気−機械エネル
ギ変換素子を積層した積層型電気−機械エネルギ変換素
子で構成することができる。この場合、少なくとも一つ
の板状の電気−機械エネルギ変換素子が出力する電圧を
検出し、検出した電圧によって円筒形状弾性体の振動状
態が分かる。この振動状態に対応して前記交流電圧を制
御し、駆動ローラの回転を安定させることができる。

【００７１】そして、前記構成の超音波モータを二つ使
用して超音波搬送装置が構成される。そのため、第１の
超音波モータと、該第１の超音波モータと並列に配設さ
れた第２の超音波モータが設けられ、該第１、第２の超
音波モータ間に補助ローラが配設される。

【００７２】そして、該補助ローラ及び駆動ローラは、
シート状搬送物を挟持して搬送することができる位置に
設定するため、シート状搬送物は１枚ずつ分離させられ
る。また、他の超音波モータにおいては、一端が支持さ
れた板形状弾性体と、該板形状弾性体の他端に連結され
た段付円柱形状弾性体を有し、該段付円柱形状弾性体に
おける設定された位置に電気−機械エネルギ変換素子が
固定される。該電気−機械エネルギ変換素子に、同じ周
波数で設定された角度だけ位相が異なる二つの交流電圧
が印加されると、前記板形状弾性体と段付円柱形状弾性
体が撓み振動し、該段付円柱形状弾性体の自由端に圧接
させられた駆動ローラが回転する。この場合、該駆動ロ
ーラから段付円柱形状弾性体に加えられる力は、電気−
機械エネルギ変換素子によって受けられるため、回転振
動や楕円振動の共振周波数及び振幅が変動することがな
く、駆動ローラが発生するトルクを大きくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す超音波モータに使
用されるＬ字型振動子の概略図である。

【図２】従来の超音波モータに使用される圧電振動子の
斜視図である。

【図３】従来の超音波モータの斜視図である。

【図４】従来の超音波搬送装置の斜視図である。

【図５】本発明の第１の実施例における積層型電気−機
械エネルギ変換素子の概略図である。

【図６】本発明の第１の実施例における積層型電気−機
械エネルギ変換素子の作動原理図である。

【図７】本発明の第１の実施例を示す超音波モータの断
面図である。

【図８】本発明の第２の実施例を示す超音波搬送装置の
斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示す超音波搬送装置の
斜視図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を示す超音波搬送装置
における要部拡大図である。

【図１１】本発明の第４の実施例を示す超音波モータに
使用される傘型振動子の概略図である。

【図１２】本発明の第４の実施例を示す超音波モータの
断面図である。

【図１３】本発明の第５の実施例を示す超音波搬送装置
の斜視図である。

【符号の説明】

３３ 補助ローラ ３４ ローラ ３７ シート状搬送物 ５１ 板形状弾性体 ５２ 円筒形状弾性体 ５４ 積層型電気−機械エネルギ変換素子 ５９ 電気−機械エネルギ変換素子 ６８ 駆動ローラ ８１ ベルト ８８ 段付円筒形状弾性体 ９０ Ｌ字形状弾性体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）一端が支持された板形状弾性体
   と、 （ｂ）該板形状弾性体の他端に連結された円筒形状弾性
   体と、 （ｃ）前記板形状弾性体と円筒形状弾性体の連結部に固
   定された電気−機械エネルギ変換素子と、 （ｄ）同じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる二
   つの交流電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加
   する手段と、 （ｅ）前記円筒形状弾性体の自由端に圧接させられ、該
   自由端に発生する振動によって回転する駆動ローラを有
   することを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 （ａ）前記電気−機械エネルギ変換素子
   は、複数の板状の電気−機械エネルギ変換素子を積層し
   た積層型電気−機械エネルギ変換素子であり、 （ｂ）少なくとも一つの板状の電気−機械エネルギ変換
   素子が出力する電圧を検出する手段と、 （ｃ）検出した電圧に対応して前記交流電圧を制御する
   手段を有する請求項１に記載の超音波モータ。
3. 【請求項３】 （ａ）第１の超音波モータと、 （ｂ）該第１の超音波モータと並列に配設された第２の
   超音波モータと、 （ｃ）前記第１、第２の超音波モータ間に配設された補
   助ローラを有し、 （ｄ）前記第１、第２の超音波モータは、一端が支持さ
   れた板形状弾性体と、該板形状弾性体の他端に固定され
   た円筒形状弾性体と、前記板形状弾性体と円筒形状弾性
   体の連結部に固定された電気−機械エネルギ変換素子
   と、同じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる二つ
   の交流電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加す
   る手段と、前記円筒形状弾性体の自由端に圧接させら
   れ、該自由端に発生する振動によって回転する駆動ロー
   ラをそれぞれ備えるとともに、 （ｅ）前記補助ローラ及び駆動ローラは、シート状搬送
   物を挟持して搬送することができる位置に設定したこと
   を特徴とする超音波搬送装置。
4. 【請求項４】 （ａ）一端が支持された板形状弾性体
   と、 （ｂ）該板形状弾性体の他端に連結された段付円柱形状
   弾性体と、 （ｃ）該段付円柱形状弾性体における設定された位置に
   固定された電気−機械エネルギ変換素子と、 （ｄ）同じ周波数で設定された角度だけ位相が異なる二
   つの交流電圧を前記電気−機械エネルギ変換素子に印加
   する手段と、 （ｅ）前記段付円柱形状弾性体の自由端に圧接させら
   れ、該自由端に発生する振動によって回転する駆動ロー
   ラを有することを特徴とする超音波モータ。