JPS5893478A - 超音波モ−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】 この発明は、超音波モータの改良に関する。

近年、超音波振動によ”つてロータを回転駆動する超音
波モータなるものが実用化されつつある。

この超音波モータは、高効率で軽量、小型化が計れるば
かりか、製造コストも低いなど多くの優れた点を有して
いる。

この超音波モータの構造及び動作原理の概略を第１図乃
至第３図を参照して説明する。

先、ず、第１図において、ケース１内に収納固定したラ
ンジュバン型振動子２は、ブロック６とコツプ状のホー
ン４との間にジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）振動子５
を挾み付けて構成しである。

コツプ状のホーン４の先端面には、複数枚の振動片６を
夫々、ロータ７の面７ａに垂直な法線に対して図面に直
交する方向に一定角度傾けて鑞付して、各振動片６がラ
ンジュバン型振動子２によって加振されるようになって
いる。

回転軸（出力軸）８に取り付けたロータ７は、回転軸８
の軸方向に滑動自在で、周方向に回動不能になっている
。

回転軸８の７ランノ部８ａとロータ７の切欠部７ｂとの
間には、自動調圧装置９とゴム１０とを介装してあり、
この両者によってロータ７の面７ａを振動片６に押し付
けて振動片６と面７ａとが振動のたびに所定の圧力で接
触するように！なっている。ただし、振動片６が停止し
ている時はロータ７に振動片６は接触していない。

なお、自動調圧装置９は、周方向に深さが変化する溝の
中にゾールを入れた構造となっており、出力トルクに応
じたスラスト力を生じる。

また、１１．１２は回転軸８を保持する？−ルベアリン
グである。

このように構成される超音波モータの動作原理は、次の
如くである。

振動片６は、ロータ７を例えば第２図に示すように矢示
Ｐ方向にのみ駆動するため、前述したようにロータ７の
面７ａの法線に対して角度θだけ傾けである。

振動片６の先端は、ランジュバン型振動子２によって２
軸方向に、 ｚ＝Ｘｓｉｎ（ωｔ＋α）　　　”−・−・・（１）の
振動変位を生じる。

また、振動片６の先端とロータ７の面７ａとは、所定圧
力で接触しているため、振動片６はＶ軸方向に、 ｙ　＝Ｙ　５ｉｎ（ωを十β）・・・・・・（２）の曲
げ振動変位を生じる。

＋１１　（２１式から振動片６の先端の軌跡を示す方程
式を求めると、 となる。

この（３）式は、第３図に示すように長軸がｙ＠一対し
て角度ｒだけ傾いた楕円を表わす方程式であり、振動片
６の先端は、この楕円軌跡を矢示方向に辿る。

したがって、振動片６の先端は、Ｂ点からＡ点に動く間
は、片持ち梁のように自由振動し、Ａ点からＢ点に動く
間は、ロータ７の面７ａ上を動く。

そのため、Ａ−Ｂ点間では、振動片６は圧縮荷重Ｆｒ＝
ｋｏδ（ｋｏ　：振動片６の長手方向のバネ定数、δ：
歪み量）を生じる。

この圧縮荷重Ｆｒは、ロータ７の面７／ａに対して法線
力Ｆ１＝Ｆｒｃｏｓθ　と接線力ｒｊ：Ｆ’ｒｓ　ｉｎ
θとに分解でき、この接線力Ｆｉによってロータ７が第
う図の矢示Ｐ方向に駆動される。

したがって、第１図において、ロータ７は一方向に回′
転されるだけで、従来の電動モータのように二方向に回
転することができなかった。

そこで、この発明においては、両方向に回転可能な超音
波モータを提供することを目的とする。

そのため、従来の超音波モータにおけるロータの面又は
該ロータの回転軸に取り付けた別のロータの面に、従来
の振動片とは独立して加振される副振動片を、ロータの
面の法線會基準に前記振動片と反対方向に一定角度傾け
て接触させて、２つの振動片の何れか１つを加振するこ
とによってロータを何れの方向にも回転させ得るように
する。

以下、この発明の実施例を図面の第４図以降を参照しな
がら説明する。

第４図は、この発明の一実施例を示す超音波モータの半
断面図である。　なお、同図において、第１図と対応す
る部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略す
る。

同図において、振動片６を鑞付したランツユ・９ン型振
動子２の外周には、該ランジュバン型振動子２と同様に
ＰＺＴ振動子１５をブロック１３とホーン１４とによっ
て挾み付けて構成したランジュバン型振動子１６を固定
しである。

そして、ホーン１４の先端面には、複数枚の副振動片１
７を夫々、第５図に示すようにロータ７の面７ａの法線
ｎを基準に振動片６と反対方向に角度θだけ傾けて鑞付
けしである。

このようにすれば、ランジュバン型振動子６を作動させ
ることによって、ロータ７を第５図に示すように矢示Ｐ
方向に送ることができ、又ランジュバン振動子１６を作
動させることによってロータ７を矢示Ｑ方向に送ること
ができる。

そのため、ロータ７と一体に回転する回転軸８は、何れ
の方向に回転し得る。

第６図は、この発明の他の実施例を示す超音波モータの
半断面図である。　なお、同図においても、第１図と対
応する部分には同一符号を付してその部分の説明を省略
する。

この実施例では、その構造を左右対称に構成してあり、
ブロック１９とホーム２０とによってＰＺＴ振動子２１
を挾み付けて構成した右側のランジュバン振動子２２の
ホーン２０の先端面には、複数枚の副振動片２３を夫々
、第７図に示すようにロータ７．１８の各面７ａ、１８
ａの法線ｎを基準に振動片６と反対方向に角度θだけ傾
けて鑞付けしである。

このよう、にしても、ロータ７．１８と一体に回転する
回転軸８を、両方向に回転させることができる。

以上述べたように、この発明による超音波モータにあっ
ては回転軸を両方向に回転させることができるので、従
来の電動モータの代用が可能になり、より実用的になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の超音波モータの一例を示す半断面図、 第２図及び第３図は、夫々超音波モータの動作原理の説
明に供する説明図、 第４図は、この発明の一実施例を示す超音波モータの半
断面図、 第５図は、第４図の構造説明に供する説明図、第６図は
、この発明の他の実施例を示す超音波モータの半断面図
、 第７図は、第６図の構造説明に供する説明図である。 １・・・ケース ２．１６．２２・・・ランジュバン型振動子３．１３．
１９・・・ブロック ４．１４．２０・・・ホーン ５．１５．２１・・・ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）
６．１７．２３・・・振動片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　電歪又は磁歪振動子によって加振される振動片を、
   ロータの面に該面に垂直な法線に対して一定角度傾けて
   接触させて、前記ロータを一方向に回転させるようにし
   た超音波モータにおいて、前記ロータの面又は該ロータ
   の回転軸に取り付けた別のロータの面に、前記振動片と
   は独立して加振される副振動片を、前記法線を基準に前
   記振動片と反対方向に一定角度傾けて接触させて、前記
   ロータを両方向に回転させろ得るようにしたことを特徴
   とする超音波モータ０