JPH078911A - 振動子及び超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子の締結が容易に行うことができ、挟持
する圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子の位置
ずれの発生を防止することができる振動子を提供する。 【構成】 圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子
４ａ、４ｂを第１の振動弾性体である第１のブロック１
と第２の振動弾性体である第２のブロック２により挟持
する振動子において、第２のブロック２と一体に形成さ
れた軸棒３を第１のブロック１に貫通させ、その際、該
貫通端部に形成した係合部を第１のブロックに形成した
バネ性を有する突起部１ｋに係合させ、第１のブロック
と第２のブロックとに相対的な回転を与えることなく圧
電素子の挟持固定を行えるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波モータ、超音波洗
浄器等に用いられるランジュバン振動子、および超音波
モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

＜第１の従来技術＞従来のランジュバン振動子を図２に
示す。１は第１のブロック、２は第２のブロック、３は
第２のブロック２と一体となったネジ付きの軸棒、４
ａ，４ｂは電気−機械エネルギ−変換素子である。第１
のブロック１と軸棒３はネジ結合し、電気−機械エネル
ギ−変換素子４ａと４ｂは、第１のブロック１と第２の
ブロック２の間に挟持固定される。

【０００３】したがって全体は一体となっており電気−
機械エネルギ−変換素子（以下ＰＺＴと称す）の伸縮に
より振動する。

【０００４】したがって、振動子全体は一体化し、電気
−機械エネルギ−変換素子（以下ＰＺＴと称す）の伸縮
により振動する。

【０００５】＜第２の従来技術＞従来、この種の振動子
としては、例えば図１５に示すボルト締めランジュバン
振動子（以下ＢＬＴと略す）が提案されている。

【０００６】図１５に示すＢＬＴは、金属製のブロック
部材２１と金属製の押えブロック部材２４との間に数枚
の圧電素子２３を配置し、これらブロック部材２１，２
４の軸央部に螺着される植込ボルト２６により、これら
圧電素子２３を挟持するようにブロック部材２１，２４
を一体的に固定する。なお、ブロック部材２１と圧電素
子２３との間には複数の電極板２２が介挿されている。

【０００７】引張応力に弱い圧電素子には、上記した植
込ボルト２６の締付けにより圧縮力のバイアスが付与さ
れていて、該各圧電素子２３に交流電界を印加して厚み
方向に伸縮変形させる動作時において、大きな引張応力
が加わることがないようにしている。

【０００８】頭部２６ｆを有する植込ボルト２６にはお
ねじ部２６ｃが形成され、ブロック部材２１の内径めね
じ部と螺合し、上記した締付力が発生する。２６ｃは振
動子支持用のピン部である。

【０００９】＜第３の従来技術＞これまで、特開平４−
２９５７４，２９５７５，９１６６８などに示された棒
状超音波モータのように、ＰＺＴを挟持した構成の超音
波モータがあった。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】

＜第１の従来技術の問題点＞ランジュバン型の振動子
は、縦振動にかぎらず、曲げやねじりなど、種々の振動
モードを励振することができるため、最近、超音波モー
ター用の振動子としても利用されている。

【００１１】たとえば、図２に示した振動子を用いて、
図３に示すＰＺＴパターンにて駆動すると（＋，−は分
極方向を示し、全面に同一方向の電界を印加する）、Ｐ
ＺＴ４ａにて図４の（ａ）に示す振動モード（曲げ振動
モード）、ＰＺＴ４ｂにて図４の（ｂ）に示す振動モー
ドを発生できる。

【００１２】この例ではＰＺＴ４ａとＰＺＴ４ｂのパタ
ーンを９０°ずらして配置したもので、２枚のＰＺＴの
周方向の相対位置が保たれることが必要とされる。

【００１３】また、図５に示すように振動子の第１のブ
ロック１に２面取り等が施されているとき、第１のブロ
ック１、ＰＺＴ４ａ、ＰＺＴ４ｂについて周方向の相対
位置を規定する必要がある。このように振動子構成部品
を周方向に規定したいとき、ネジ結合等のねじりトルク
が作用する締結方法は困難となる。

【００１４】たとえば、図５において第１のブロック１
とＰＺＴ４ａ，ＰＺＴ４ｂについて、周方向の位置決め
をした後、各部品が周方向に相対移動せぬよう固定した
状態でボルト付き第２ブロック２を挿入する必要があ
り、この組立は困難である。この組立工程において、固
定のために付与する力でＰＺＴ４ａ，４ｂが破断した
り、第１のブロック１が塑性変形する等の問題点があっ
た。

【００１５】そこで、本発明の第１の目的は、上記組立
工程の簡素化を図ること、組立時の部品破損等の発生率
を軽減することにある。

【００１６】＜第２の従来技術の問題点＞ところで、こ
の様な構造の振動子では、ボルト締め時に、強大な締め
付けトルクを必要とするため、金属ブロック側にレンチ
等の工具を装着する二面取り部を設けて締め付け時の保
持の為の回り止めとしている場合がある。二面取り部の
回り止めは、モータとしての振動機能上不必要なだけで
なく、余計な振動モードまで励起してしまう虞れがあ
る。

【００１７】さらに、近年提案されているこのような振
動子を用いた超音波モータにおいては、図１６に示すよ
うに圧電素子の中心軸を境界線として、１枚の圧電素子
の中で分極方向を逆転させているものがある。これは該
圧電素子（以下Ａ相用圧電素子と記す）と前記境界線が
直角な圧電素子（以下Ｂ相用圧電素子と記す）とに、電
圧を印加することにより、振動を与えるものであり、こ
れは振動子の軸心を中心とした縄飛び振動であり、該振
動子に圧接したロータを回転させる構造の超音波モータ
である。

【００１８】ところで、このような超音波モータでは、
Ａ相用圧電素子と、Ｂ相用圧電素子は各々の前記境界線
が互いに直角になっていない場合、前述した縄飛び振動
が軸心に垂直な面内で真円ではなく楕円運動を起こして
しまい、効率の低いモータになる。しかし、ＢＬＴの様
にボルトで圧電素子と金属ブロック及び電極板を締め付
け固定するタイプのものでは、その強大な締め付けトル
クのため、圧電素子間に回転トルクを与えてしまい、前
記境界線の直角という位置関係にずれを生じてしまう。

【００１９】また、前記回り止めの様な、非軸対称部が
存在すると、Ａ相用圧電素子による振動とＢ相用圧電素
子による振動が縮退（Ａ相とＢ相の共振周波数が一致す
ること）せず、これもまた効率の低いモータになってし
まう。

【００２０】本発明の第２の目的は、前述した問題を生
じる締め付けトルクが不要で、また軸対称を保持した構
造の振動子を提供することにある。

【００２１】＜第３の従来技術の問題点＞従来の棒状超
音波モータでは、２つの振動体の間にＰＺＴをはさむた
めに、ねじを用いていた。この場合、構造上、 （１）ねじれを数ピッチ以上設けねばねじが破壊してし
まうため、長手方向にねじ用のスペースを要する。

【００２２】（２）ボルトの軸にねじりトルクが加わる
ため、組立時にボルト軸がねじりトルクによって破断し
ないように、ボルト径をあまり細くできない。

【００２３】（３）ねじ部の加工精度にはばらつきがあ
るため、振動子の内部損失に個体差が生じる。

【００２４】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の課題
を解決するための手段は、特許請求の範囲の請求項に記
載した通りであり、例えば圧電素子等の電気−機械エネ
ルギ−変換素子を第１の振動弾性体と第２の振動弾性体
により挟持する振動子において、第２の振動弾性体と一
体に形成された軸を第１の振動弾性体に貫通させ、その
際、該貫通端部に形成した係合部を第１の振動弾性体に
形成したバネ性を有する突起部に係合させ、第１の振動
弾性体と第２の振動弾性体とに相対的に回転を与えるこ
となく電気−機械エネルギ−変換素子の挟持固定を行え
るようにしている。

【００２５】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示し、図６に
その上面図および右側面図を示す。

【００２６】本実施例のランジュバン振動子は、第２の
ブロック２が軸棒３と一体的に形成されていて、軸棒３
には図２の従来例のようにねじ部が形成されておらず、
軸棒３の先端部にすり割り部３ｂを形成しており、この
すり割り部３ｂの両側に対向する起立部３ｋは径方向に
バネ性を有する。そして、一対の起立部３ｋの外周には
係合突起部３ａが形成されている。

【００２７】一方、この軸棒３に挿通される第１のブロ
ック１には、内周溝１ａが形成され、上部のフランジ部
１ｋは軸方向にバネ性を有している。

【００２８】このように構成した振動子の組立は、軸棒
３の起立部３ｋを内径側に縮めた状態で、ＰＺＴ４ａ，
４ｂおよび第１のブロック１を挿入する。そして、第１
のブロック１のフランジ部１ｋに荷重Ｆを作用させ、軸
方向に弾性変形させれば、軸棒３の起立部３ｋは外径側
に復元し、その係合突起３ａがフランジ部１ｋと係合
し、ゆるむことなく第１のブロック１、第２のブロック
２およびＰＺＴが一体的に挟持固定される。なお、挟持
圧力は、フランジ１ｋのバネ硬さにより任意に設定する
ことができる。

【００２９】図７は第２の実施例を示す。

【００３０】本実施例の振動子は、図４に示した２つの
曲げ振動に時間的な位相差を与え、第１のブロック１の
上面又は側面の表面粒子に円又は楕円運動を起こし、こ
れに移動体を押圧して摩擦駆動する棒状超音波モータの
振動子として用いるものである。

【００３１】本実施例では、第１のブロック１に対し、
その上面に振動子支持用のピン１ｃを一体に形成すると
共に、下面に第１の実施例と同様のすり割り部３ｂを有
する軸棒３を一体に形成している。また、第２のブロッ
ク２は円環状に形成され、内周に形成された周溝２ａの
下部に軸方向にバネ性を有するフランジ２ｋを形成して
いる。

【００３２】このように構成して振動子は、第１の実施
例と同様に、軸棒３にＰＺＴ４ａ，４ｂおよび第２のブ
ロック２を挿入し、最後に第２のブロック２のフランジ
２ｈに荷重Ｆを作用し、軸棒３の係合突起３ａとの係合
により振動子の組立てが完了する。なお、ＰＺＴ４ａと
ＰＺＴ４ｂとは所定の周方向位相差を有して軸棒３に挿
入されている。したがって、振動子の組立に際し、ＰＺ
Ｔ４ａ，４ｂには軸廻りのトルクが何等与えられること
がないため、ＰＺＴ４ａとＰＺＴ４ｂとの周方向の位相
差にずれが生じることはない。

【００３３】図８は本発明の第３の実施例を示す。

【００３４】本実施例の振動子は、上記した第２の実施
例と同様に、棒状超音波モータの振動子として好適なも
ので、上記の各実施例とは、軸棒５を別体としている点
において異なる。

【００３５】軸棒５は、下端に放射方向に複数のすり割
りが形成されることで柔らかくされたバネ性を有するフ
ランジ部５ｋが形成されると共に、上部には段付部５ａ
が形成されている。また、第１のブロック１の軸孔の上
部には、バネ性を有する係合爪１ｋが形成されている。

【００３６】このように構成した振動子は、軸棒５の上
端側から第２のブロック２、ＰＺＴ４ｂ，４ａ、および
第１のブロック１を挿入し、最後に第１のブロック１を
強く押し下げると、その係合爪１ｋが軸棒５の段部５ａ
を余り越えて係合し、フランジ５ｋのバネ性によりＰＺ
Ｔ４ａ，４ｂが第１のブロック１と第２のブロック２と
の間に挟持される。

【００３７】第４の実施例 上記した第３の実施例では、軸棒５に第１のブロック１
の係合爪が係合する段部を設けていたが、図９に示すよ
うに、軸棒５に径方向に可撓性を有する係合バネ５ｂを
形成し、第１のブロック１の内径部に該係合バネ５ｂと
係合する段部１ｅを形成し、フランジ５ｋの中心付近に
荷重Ｆを加えて係合バネ５ｂを段部１ｅに係合させて振
動子を組立てるようにしてもよい。

【００３８】なお、係合バネ５ｂはフランジ５ｋと同様
に放射方向に複数のスリットが形成されて、適度な弾性
力を得るようにしている。

【００３９】第５の実施例 図１０は第５の実施例を示し、本実施例の振動子は上記
の各実施例と同様に棒状超音波モータの振動子として好
適なものである。

【００４０】本実施例の振動子は、図９の実施例と同様
に棒状超音波モータに好適なものである。

【００４１】本実施例は、軸棒５が第１のブロック１と
第２のブロック２と別体であって、軸棒５の下端部には
すり割り部５ｃが形成され、その両側の起立部の外周に
係合突起５ｄで形成され、また第１のブロック１の内径
部に対応して段部５ａが形成されている。

【００４２】また、第１のブロック１の内径部には段部
１ｆが形成され、この段部１ｆと軸棒５の段部５ａとの
間にバネ６が介装され、軸棒５の係合突起５ｄを第２の
ブロック２の下面に係合させた状態で、このバネ６によ
り第１のブロック１と第２のブロック２との間に配置さ
れるＰＺＴ４ａ，４ｂに挟持力を付与する。

【００４３】図１１は第６の実施例を示す。

【００４４】本実施例は、図７に示す振動子を用いた棒
状超音波モータをレンズ鏡筒のＡＦ用モータとして使用
した実施例を示す。

【００４５】この超音波モータは、ピン１ｃの廻りにロ
ータ７、ロータ７と係合するギア８を設けると共に、ロ
ータ７とギア８との間にバネ９を弾装しており、ロータ
７はバネ９のバネ力により第１のブロック１の上面に加
圧接触し、またギア８の端面は、ピン１ｃの先端に固定
される付加質量１０に回転自在に接している。１１は減
速歯車機構の保持板で、付加質量１０がネジ止めされ、
超音波モータが固定される。

【００４６】超音波モータは、振動子に駆動振動が励起
されると、第１のブロック１の駆動面に加圧接触してい
るロータ７が所定方向に回転し、これに伴なってギア８
が回転する。ギア８は、減速歯車機構の入力歯車１２に
噛合しており、超音波モータのロータの回転は、この入
力歯車１２を介して出力歯車１３に伝達される。出力歯
車１３は、レンズ鏡筒のレンズ保持枠１４の外周面に設
けられたギア１５に噛合しており、このレンズ保持枠１
４を合焦のために回転させる。

【００４７】図１２は本発明の振動子を有効に実施する
ことができる超音波モータの実施例の断面図である。な
お、本実施例のモータは、全長が取り付け用フランジ部
材をいれて２６ｍｍ、振動子の直径は１０ｍｍである。
５枚の圧電素子は図１６に示す構成になっており、電圧
を圧電素子に印加することで振動子全体が縄飛び運動を
行なう。

【００４８】振動子の端面には、摩擦摺動部２１ｂが形
成され、該摩擦摺動部の任意の１点は、摺動面と略垂直
な方向に運動し振動子の軸方向から見てそれは円運動
で、ＫＮ−ＳｉＣメッキした該摩擦摺動部と接する硬質
アルマイト処理したロータ２７に回転運動を与える。２
９は、ポリアセタール樹脂製のギヤ部材で、ロータ２７
の回転力は、ロータの出力伝達溝（不図示）を介してギ
ヤ部２９に伝達される仕組みになっている。ベアリング
部材３０は、ギヤ部材２９の相手ギヤ（不図示）とのか
み合いによって発生するラジアル方向の力と、前記摩擦
摺動部２１ｂに適切な圧接力を与えるように設けられた
バネ部材２８の圧縮力に応じたスラスト方向の反力を同
時に受けている。３１は、振動子を不図示の固定部材に
取りつけるための取り付け用フランジで、接合用軸部材
３３と該接合用軸部材３３の先端部に形成された軸ネジ
部３３ａに締めつけるナット３２により挟持され固定し
ている。接合用軸部材３３は、図示のごとくブロック部
材２１，２４等を貫通するように挿着されていて、その
軸方向中央部には小径軸部３３ｂが形成され、また軸ネ
ジ部３３ａの反対端部側である大径軸部３３ｅには、ブ
ロック部材２１の内周部に周状に形成された半月状の突
起部２１ａに予圧により引っ掛かるための周状に半月状
の突起部３３ｄが形成されている。

【００４９】小径軸部３３ｂは、振動子の振動を絶縁
し、取り付け用フランジ部材３１に振動が殆ど伝達され
ないようになっている。

【００５０】大径軸部３３ｅの先端部には、更に大径の
加圧部３３ｆが形成され、該加圧部３３ｆとブロック部
材２４との間には、スプリングワッシャー部材３４と絶
縁部材２５が装着されている。該加圧部３３ｆを加圧す
ることにより、大径軸部３３ｅに周状に形成された半月
状の突起部３３ｄが予圧によりブロック部材２１の内周
部に周状に形成された半月状の突起部２１ａに引っ掛か
る。

【００５１】したがって、ブロック部材２１とブロック
部材２４とは、ブロック部材２１の内周部に周状に形成
された半月状の突起部２１ａに大径軸部３３ｅに周状に
形成された半月状の突起部３３ｄが引っ掛かることによ
り、圧電素子２３及び電極板２２を挟持して固定され
る。

【００５２】なお、ブロック部材２１の内周部に形成さ
れた突起部２１ａと、軸部材３３の外周に形成された突
起部３３ｄとは、加圧力を受けて当接した状態におい
て、互いに一時的に弾性変形し、突起部２１ａが突起部
３３ｄを余り越えて図１２に示す係合状態となる。

【００５３】スプリングワッシャ部材３４は、本実施例
において、厚さ０．５ｍｍの圧電素子に適切な圧接力を
与えるためと、振動によってその圧接力が変化しないよ
うにするために設けられている。

【００５４】一方、これらの６枚の電極板２２は、例え
ば厚さが０．０５ｍｍのリン青銅にて形成されていて、
その中の図中下から２番目、４番目の電極板は内径側で
接合周軸部材３３に接しており、図中１番上側の電極材
と共に電気的に接地状態としている。

【００５５】なお、ブロック部材２１の外周面に形成さ
れているくびれた凹形状の周溝は、振動子の１次曲げ振
動モードの共振周波数を低下させ、摩擦摺動部の変位を
拡大する効果がある。

【００５６】すなわち、本実施例によれば、ブロック部
材２１とブロック部材２４とにより圧電素子２３及び電
極板２２を挟持固定する際、接合用部材３３の加圧部３
３ｆを加圧することにより該接合部材３３の大径軸部３
３ｅに周状に形成された半月状の突起部３３ｄがブロッ
ク部材２１の内周部に形成された半月状の突起部２１ａ
に予圧により引っ掛かり固定するので、これら圧電素子
２３や電極板２２は、ずれることなく固定される。

【００５７】第８の実施例 図１３は本発明による振動子の実施例の断面図である。
上記した図１２の実施例と半月状突起の部材及び構成
は、全く同じで、スプリングワッシャ部材３４に代え
て、ブロック部材２４に一体的に形成した弾性部材２４
ａで弾性挟持力を得ている。

【００５８】第９の実施例 図１４は第９の実施例を示す断面図である。

【００５９】上記した図１３の第８の実施例では、ブロ
ック部材２４の内周に周溝を設けてフランジ状の弾性部
材２４ａに弾性挟持力を付与しているが、本実施例で
は、弾性部材２４の外周に周溝を設けてフランジ状の弾
性部材２４ｂを形成したもので、これに合わせて接合部
材３３の加圧部３３ｆを図に示すように断面山形形状と
している。

【００６０】第１０の実施例 図１７は第１０の実施例を示す断面図である。

【００６１】本実施例は、ブロック部材２１と接合部材
３３とは、夫々に形成した係合段部２１ｃと３３ｇとが
軸方向において係合し、また接合部材３３の下端部に形
成した半月状突起３３ｄと、ブロック部材２４の下部に
設けた弾性部材２４ａの内周部に形成した半月状突起２
４ｃとが弾性的に係合することでブロック部材２１と２
４との間に圧電素子２３と電極板２４とを挟持固定して
いる。

【００６２】第１１の実施例 図１８は第１１の実施例を示す。

【００６３】本実施例は、接合部材である軸４４に、図
１８の（ｃ）に示すように、等ピッチで係合突起４４ａ
を４箇所径方向に形成すると共に、図１８の（ｂ）に示
すように、ブロック部材４１の内周に該４つの係合突起
４４ａと夫々軸方向で係合する係合突起４１ａを４箇所
形成し、これら係合突起４１ａの間に形成される隙間４
１ｂは軸４４の各係合突起４４ａが挿入される大きさに
形成されている。また、ブロック部材４２は図１３に示
す第８の実施例と同様に内周溝の下部に形成されたバネ
性を有するフランジ状の弾性部材４２ａが軸４４の頭部
と当接するようにしている。

【００６４】このような構成の振動子は、図１８の
（ａ）に示すように、ブロック部材４１，４２および圧
電素子４３を積み重ね、下から軸４４を通し、下から加
圧し、弾性部材４２ａを変形させた後、軸４４を回転さ
せ、ブロック部材４１の係合突起４１ａ間の隙間４２ｂ
を通過している軸４４の係合突起４４ａがブロック部材
４１の係合突起４１ａと係合する。したがって、軸４４
の頭部中央に対して付加した加圧力を解除すると、弾性
部材４２ａのバネ力により圧電素子４３がブロック部材
４１と４２の間に挟持固定される。

【００６５】ここで、弾性部材４２ａの変位と、その変
位に要する力の関係を求めておけば、軸４４に対する加
圧力が所定の圧力に達したとき、軸４４を回転させれ
ば、スムーズに組立てを行うことができ、また該所定の
圧力で係合突起４１ａと４４ａとが係合できるように設
定することで、組立後はＰＺＴ４３に適正な挟持圧が加
わる。

【００６６】なお、組立時に、ブロック部材４１をクラ
ンプして軸４４に加圧を加えると、軸４４を回転させる
際に係合突起４１ａと４４ａの間に軸方向に小さなすき
まを与える必要があるため、ＰＺＴ４３に、組立後より
も大きな挟持圧が加わってしまう。この場合、ＰＺＴ４
３の特性に影響が生じるおそれがある。

【００６７】そこで、組立時は、ブロック部材４２を強
くクランプし、ブロック部材４１はそれよりも弱くクラ
ンプし、軸４４を加圧、回転させ、係合突起４１ａと４
４ａをかみ合せてから、ブロック部材４１と４２のクラ
ンプ力を開放すればよい。

【００６８】第１２の実施例 図１９は第１２の実施例を示す。

【００６９】本実施例は、図１８に示した第１１の実施
例の変形例で、ブロック部材４２には、外周向きの皿ば
ねに準じたバネ性を有する弾性部材４２ｂを設けてい
る。

【００７０】この構成とすることで、弾性部材４２ｂの
加工は容易となり、また弾性部材４２ｂは皿ばね準じた
形状であるため、加圧−変位の関係が非線形となり、寸
法のバラツキに対する組立後の挟持圧のバラツキ量（個
体差）を小さくすることができる。

【００７１】第１３の実施例 図２０は第１３の実施例を示す。

【００７２】本実施例は、図１８に示した第１１の実施
例の変形例で、ブロック部材４２の下部には弾性部材を
設けず、軸４４の下部にブロック部材４２と当接するバ
ネ部４４ｂを設けている。

【００７３】本実施例の場合も、加工が容易となり、軸
４４に剛性の高い材料を用いた場合には弾性部材４４ｂ
の寸法を小さくすることができる。

【００７４】図２１は第１４の実施例を示す。

【００７５】本実施例は図１８に示した第１１の実施例
の変形例で、挟持圧を付与するためのバネ部材を別体と
したもので、皿バネ４５をブロック部材４２と軸４４の
頭部との間に配置している。

【００７６】本実施例によれば、別部品の皿バネ４５を
用いているので、強度の大きい材料を用いることがで
き、設計が容易であり、小型化にも有利である。また、
第１２の実施例と同様に非線形バネ特性を有するため、
挟持圧のバラツキを小さくできる。

【００７７】第１５の実施例 図２２は第１５の実施例を示す。

【００７８】本実施例は、ブロック部材４２の下部に形
成した弾性部材４２ａの内周部に、図２２の（ｂ）に示
すように、隙間４２ｄを有して係合突起４２ｃを等間隔
に形成し、また図２２の（ｃ）に示すように、軸４４の
下部に、該隙間４２ｄを通ることができる係合突起４４
ａを形成し、軸４４を回転することで係合突起４４ａと
４２ｃとが軸方向において係合できるようにしている。

【００７９】本実施例では、ブロック部材４２、ＰＺＴ
４３、ブロック部材４１、そしてロータ（不図示）を順
に積上げる形で組立てができる点に利点があり、組立時
には、軸４４に加圧力を加える代りに、ブロック部材４
２又は４１をクランプし、弾性部材４２ａの下面に加圧
力を加えて弾性部材４２ａを変形させてから係合突起４
２ｃと４４ａとを係合させる。

【００８０】第１６の実施例 図２３は第１６の実施例を示す。

【００８１】図１８に示す第１１の実施例では、挟持圧
の調整が可変でないため、振動子を構成する各部材に加
工誤差が生じると、挟持圧の個体差が生じる。

【００８２】本実施例は挟持圧の調整を可能とするもの
で、図２３の（ａ），（ｂ）に示すように、ブロック部
材４２の下端面に一対のカム面４２ｅを形成し、また図
２３の（ｃ），（ｄ）に示すように、軸４４の下部に、
一対のカム面４２ｅに当接する当接頭部４４ｂを一体に
形成している。この一対のカム面は、夫々対称に形成さ
れ、１８０°の範囲においてカム面の高さが高−低とな
るらせん面に形成されている。

【００８３】このような構成を、例えば図１８の振動子
に適用すると、係合突起４１ａと４４ａをかみ合せたま
ま軸４４と、ブロック部材２１を回転させると、このら
せん状のカム面４２ｅと、軸４４の頭部４４ｂとの接触
位置が変り、弾性部材４２ａの変位量を変え、挟持圧力
を調整することができる。

【００８４】第１７の実施例 図２４は第１７の実施例を示す。

【００８５】本実施例は図１８に示す第１１の実施例に
おいて、ブロック部材２１の係合突起１ａが軸４４の係
合突起４４ａと当接する面をカム面に形成したものであ
る。したがって、係合突起４４ａと２１ａとを係合させ
た状態で軸４４を回転させることにより、挟持圧力を調
整できる。

【００８６】第１８の実施例 図２８は第１８の実施例を示す。

【００８７】本実施例は、ブロック部材４２の下部に、
図２５に示す４つの同形状に形成されたカム面５０ａを
有するカム部材５０を配置し、該各カム面５０ａに夫々
当接するバネ性の当接部４５を端部に有する軸４４によ
りブロック部材４１と４２との間にＰＺＴ４３を挟持固
定するようにしており、軸４４とブロック部材４１とは
図１８に示す実施例と同様に係合突起４１ａと４４ａと
の嵌合係合方式により軸方向の係合が行なわれている。

【００８８】そして、軸４４を回転させることにより、
挟持圧の調整が行えるようになっている。

【００８９】第１９の実施例 図２９は第１９の実施例を示す。

【００９０】本実施例は、ブロック部材４２の下面に図
２５に示すようなカム面５０ａを形成し、このカム面５
０ａに当接する突起５２を有する図２７に示す当接板５
１を軸４４の頭部とブロック部材４２との間に配置して
いる。したがって、当接板５１を回転することで本実施
例も上記した第１８の実施例と同様に挟持圧の調整を行
うことができる。

【００９１】第２０の実施例 図３０は第２０の実施例を示す。本実施例は図１８に示
す第１１の実施例のブロック部材４２と軸４４の頭の間
に、図３１に示すように、半円環状のワッシャ５３をそ
う入したもので、組立時に、挟持圧又はそれに関係する
量を測定し、その量に応じてワッシャ５３の厚みを変え
ることで挟持圧の個体間のばらつきを減少させることが
できるようにしている。

【００９２】第２１の実施例 上記した第１１〜第２０の実施例では、振動子下端の振
動振幅がやや大きい部分に弾性部材４２ａ、突起４４
ａ，４１ａらせん状部材などのうちのいくつかが配置さ
れているため、部材間の摺動による損失が大きくなるこ
とが懸念される。そこで、上記の要素を振動の節付近に
配したのが図１５に示す本実施例である。軸４４には図
３３の（ａ）又は（ｂ）のような切欠きを設け、長手方
向に弾性変形可能なバネ部５４を設けることによって、
他の例と同様な機能をはたす。なお、（ａ）は軸の左右
から軸に垂直な切欠きを入れた例、（ｂ）はらせん状切
欠きの例である。ただし、軸のねじり強度は弱くなるの
で、組立時に軸にねじり力が加わらないよう注意する必
要がある。例えば、軸を回転させて係合突起４４ａ，４
１ａをかみ合せる際、軸の上端と下端を同時にクランプ
して回転させればよい。

【００９３】なお、これまでの例で、振動体と軸に設け
た突起部４４ａの数を４つとしているが、これは、図３
４の（ａ），（ｂ）に示したように、いくつであっても
よい。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動子の締結が容易に行うことができ、挟持する圧電素子
等の電気−機械エネルギ−変換素子の位置ずれの発生を
防止することができる。

【００９５】また、振動子の締結は従来のようにネジ締
めではなく、嵌合係合方式であるため、ネジ加工を不要
とすると共に、締め過ぎによる破損といった心配がな
い。

【００９６】さらに、挟持圧を調節可能とすることによ
り、挟持圧力の固体間のバラツキを減少させることがで
きる。

【００９７】一方、このような振動子を有する超音波モ
ータにあっては、振動子に挟持される圧電素子の位相ず
れ等がないため所望する振動が得られ、モータの高効率
化、高精度制御等が行える。

【００９８】また振動子の組立容易により、モータの組
立も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す振動子の断面図。

【図２】従来の振動子を示す断面図。

【図３】圧電素子を示す斜視図。

【図４】振動子に励起される曲げモードを示す図。

【図５】従来の振動子の斜視図。

【図６】図１に示す第１の実施例の上面図及び側面図。

【図７】第２の実施例を示す断面図。

【図８】第３の実施例を示す断面図。

【図９】第４の実施例を示す断面図。

【図１０】第５の実施例を示す断面図。

【図１１】第６の実施例を示す断面図。

【図１２】第７の実施例を示す断面図。

【図１３】第８の実施例を示す断面図。

【図１４】第９の実施例を示す断面図。

【図１５】従来の超音波モータを示す断面図。

【図１６】図１５に示す振動子に組み付けられる圧電素
子の分解斜視図。

【図１７】第１０の実施例を示す断面図。

【図１８】第１１の実施例を示し、（ａ）は振動子の断
面図、（ｂ）はブロック部材４１の平面図、（ｃ）は軸
の斜視図。

【図１９】第１２の実施例を示す断面図。

【図２０】第１３の実施例の断面図。

【図２１】第１４の実施例の断面図。

【図２２】第１５の実施例を示し、（ａ）は断面図、
（ｂ）はブロック部材４２の斜視図、（ｃ）は軸の斜視
図。

【図２３】第１６の実施例を示し、（ａ）はブロック部
材４２の斜視図、（ｂ）はブロック部材４２の平面図、
（ｃ）は軸の斜視図、（ｄ）は軸の平面図。

【図２４】第１７の実施例を示す斜視図。

【図２５】第１８の実施例に用いられるカム部材の斜視
図。

【図２６】第１８の実施例に用いられる軸の斜視図。

【図２７】第１９の実施例に用いられる当接板の斜視
図。

【図２８】第１８の実施例を示す断面図。

【図２９】第１９の実施例を示す断面図。

【図３０】第２０の実施例を示す断面図。

【図３１】図３０の第２０の実施例に用いられるワッシ
ャの斜視図。

【図３２】第２１の実施例を示す断面図。

【図３３】図３２に示す第２１の実施例に用いられる軸
の斜視図。

【図３４】軸の他の実施例を示す斜視図。

【符号の説明】

１…第１のブロック ２…第２のブロ
ック ３，５…軸棒 ４ａ，４ｂ…Ｐ
ＺＴ（圧電素子） ６…バネ ２１，２４…ブ
ロック部材 ２５…絶縁部材 ２７…ロータ ２８…バネ部材 ２９…ギア部材 ３０…ベアリング部材 ３１…フランジ
部材 ３２…ナット ３３…接合用軸
部材（接合部材） ３４…スプリングワッシャ ４４…軸 ５１…当接板 ５３…ワッシャ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の振動弾性体と第２の振動弾性体と
   の間に少なくとも電気−機械エネルギ−変換素子を配置
   し、該第１の振動弾性体と該第２の振動弾性体とを締結
   手段により一体化し、該電気−機械エネルギ−変換素子
   を挟持固定した構成の振動子において、 該締結手段は、長さ方向への外力を受けると長さ方向と
   直交する方向に弾性変形しながら嵌合し係合する嵌合係
   合部材で構成され、該電気−機械エネルギ−変換素子を
   弾性的に挟持する手段を有していることを特徴とする振
   動子。
2. 【請求項２】 請求項１において、締結手段は、嵌合係
   合部材の一方の部材が電気−機械エネルギ−変換素子を
   弾性的に挟持するための手段を兼用していることを特徴
   とする振動子。
3. 【請求項３】 請求項１において、締結手段は、嵌合係
   合部材の一方の部材が第１の振動弾性体及び第２の振動
   弾性体とは別体の軸部材で構成されていることを特徴と
   する振動子。
4. 【請求項４】 請求項１において、締結手段は、嵌合係
   合部材の一方の部材が第１の振動弾性体又は第２の振動
   弾性体のいずれか一方に一体的に形成されたことを特徴
   とする振動子。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４において、締結
   手段の嵌合係合は、嵌合方向と直交する方向に弾性変形
   する係合部が長さ方向にバネ性を有する係合部に係合す
   ることを特徴とする振動子。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３又は４において、締結
   手段の嵌合係合は、嵌合方向と直交する方向に弾性変形
   する係合部が非変形の係合部に係合することを特徴とす
   る振動子。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３又は４において、締結
   手段の嵌合係合は、半月状の突起同士により行われるこ
   とを特徴とする振動子。
8. 【請求項８】 第１の振動弾性体と第２の振動弾性体と
   の間に少なくとも電気−機械エネルギ−変換素子を配置
   し、該第１の振動弾性体と該第２の振動弾性体とを締結
   手段により一体化し、該電気−機械エネルギ−変換素子
   を挟持固定した構成の振動子において、 該締結手段は、互いの複数の係合突起同士が嵌合し、嵌
   合位相をずらすことにより係合する嵌合係合部材で構成
   され、該電気−機械エネルギ−変換素子を弾性的に挟持
   する手段を有していることを特徴とする振動子。
9. 【請求項９】 請求項８において、長さ方向における高
   さが異なるカム面と、該カム面に当接する部材とを相対
   的に回転することにより、電気−機械エネルギ−変換素
   子を弾性的に挟持する手段の弾性力を可変とする加圧力
   調節手段を有することを特徴とする振動子。
10. 【請求項１０】 請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８又は９に記載の振動子を用いた超音波モータ。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の超音波モータを駆
    動源とすることを特徴とする機器。