JPS59185180A

JPS59185180A - 超音波モ−タ

Info

Publication number: JPS59185180A
Application number: JP58059605A
Authority: JP
Inventors: Kenji Abe; 健志安部; Kazuo Ishikawa; 和男石川; Ichiro Shimizu; 一郎清水; Mitsuhiro Otogawa; 音川　光弘
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-04-04
Filing date: 1983-04-04
Publication date: 1984-10-20

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】（技術分野）本発明は超音波モータ、特に、弾性振動子に進行弾性波
を発生させ、これにより移動体を駆動する様な超音波モ
ータに関する。

（従来技術）超音波モータとは、例えは、固定体と移動体を備え、こ
れらの固定体と移動体のうち少なくとも一方は複数の電
歪素子で駆動される少なくとも一つの振動子を含み、前
記電歪素子の引出しリードは駆動電源に接続され、固定
体と移動体はトルクを伝達するために振動子の表面上の
少なくとも一点において互いに押し合い、そして電歪素
子に加える超音波電気エネルギーを機械振動エネルギー
に変換させ、該機械的振動エネルギーを移動体の一方向
運動に変える様な装置であり、この種の装置に関しては
、すでに特開昭５２−２９１９２号公報等で開示されて
いる。

特にここでは機械的振動エネルギーとして、表面弾性波
を用い、該弾性波によって移動体を摩擦駆動する様にし
、且つ、その際少なくとも一つの電歪素子の振動によっ
て定在波を発生させる様な構成のモータについて述べる
。

第１図はこの種のモータの駆動原理を示すもので、１を
移動体、２を弾性振動子とする。Ｘ軸は振動子２の表面
上に起きる表面波の進行波の進行方向を示し２軸をその
法線方向とする。

弾性振動子２に不図示の電歪素子により振動を与えると
、表面弾性波が発生し振動子表面上を伝搬していく。こ
の弾性波は縦波と横波を伴った表面波で、その質点り運
動は楕円軌道を描く振動となる。質点Ａについて着目す
ると、縦振巾Ｕ、横振巾Ｗの楕円運動を行なっており、
表面波の進行方向を＋Ｘ方向とすると楕円運動は反時計
方向に回転している０この表面波は一波長ごとに頂点Ａ
。

Ａ′・・・・・を有し、その頂点速度はＸ成分のみであ
って、■＝２πｆ１Ｌ（但しｆは振動数）である０そこ
でこの表面に移動体１０表面を加圧接触させると移動体
表面は頂点Ａ　、　Ａ’・・・・・のみに接触するから
、移動体１は振動子２との間の摩擦力により矢印Ｎの方
向に駆動されることになる。

矢印Ｎ方向の移動体１の移動速度は振動数ｆに比例する
。又、加圧接触による摩擦駆動を行なうため縦振巾Ｕば
かりでなく、横振巾Ｗにも依存する。即ち、移動体１の
移動速度は楕円運動の太き例する。

第２図は第１図に示した弾性振動子２に表面波を発生さ
せるための原理を示すものである。３ａ及び６ｂは弾性
振動子２の共振周波数から最も効率よく弾性波を得るこ
とのできる様な間隔で弾性振動子２に貼り付けた、例え
ば、ＰｚＴ等の電歪素子であり、６ａは線Ａに、６ｂは
＆！Ｂに接続されて〜゛るｏ４はこのモータの駆動用の
電源であり、■＝Ｖ％ｓｉｎωｔ　という電圧を供給し
ており、図からも明らかなように、線ＡにはＶ二真ｓｉ
ｎωｔの電圧が加わる０線Ｂには９０°位相シフタ５に
より・■二Ｖ４ｓｉｎ（ωｔ±ｉ）の電圧が刃口えられ
る０＋、−は移動体の移動方向により切換る０即ち９０
’位相シフタ５によって＋９０’位相をずらす場合と−
９００位相をずらす場合によって移動体進行方向が異な
る。

（イ）〜に）は時間に応じた振動子２の振動状態を示し
、（イ）はｔニー、（ロ）はｔ二π十丁、（ハ）は１＝
ω 一十一、（ニ）はｔ−■＋７の状態であし。

ω　　　　　ω 弾性波は第２図中右方向に進むが、振動子２の駆動面の
任意の質点は反時計方向の楕円運動を行なう。したがっ
て駆動面°に圧接される不図示の移動体は左方向に移動
する。

第６図°は以上説明した原理に基いて構成した超音波モ
ータの一従来例を示すもので、図に於て、６は回転体、
７は摩擦体（例えば、ゴム）で、これらは接着されて一
体構成とされる。８は振動子、９は振動吸収部材で、こ
れらはホルダ１０に数句けられる。回転体６は調圧バネ
１１と調圧ナツト１２により摩擦体７を介して撮動子８
に適度に加圧接触される。そして、振動子８０表面８ａ
に、その裏面に固着された不図示の電歪素子を通じて進
行弾性波を発生させる事により、回転体６が駆動される
。振動吸収部材９は振動子８とホルダ１０との間で振動
による悪影響が出ないよう、例えば、フェルト等の振動
を吸収する材料で出来ている。

以上に述べた従来の超音波モータではその原理上、回転
体６と振動子８を加圧接触させる必要があるため、バネ
１１等°のｉＭ械的手段を用いて加圧接触を行なって〜
・た。そのため、第６図のようにバネ１１と回転体６が
接触する事により回転体６の回転の妨げとなりモータの
駆動効率を悪くしていた。又例えば、モータを停止させ
た状態で回転体６を動かす必要がある場合、加圧接触は
絶えず行なっているため大きなトルクが必要であった。

勿論、加圧しなければ小さなトルクで回転体を動かせる
訳であるが、そのためには、クラッチ機構が必要となり
、モータの構造か複雑になり、小型化の妨げとなる０（目　的）本発明は上述従来例の欠点を除去し、駆＠効率に６優れ
、且つ、モータを停止させた状態で移動体を動かす場合
でも小さなトルクで済むと共に構造も簡単で、煩雑な調
整も不要とされ、更に小型化に適した新規な超音波モー
タを提供せんとするものである。

実施例第４図は本発明の一笑施例をボすもので、図中、１６は
回転体、１４は強磁性体、１５は摩擦体で、これらは接
着され一体構成とされる。１６は振動子、１７は振動吸
収部材で、これらは接着畑れホルダ１８に取付けられる
。ホルダ１８は電磁石を以って構成されている。゛電磁石であるホルダ１８に通電すると、該ホルダ１８と
強磁性体１４との間での磁力による面万向の吸着力で、
回転体１６は振動子１６に加圧接触させられる。振動子
１６の表面１６ａに、その裏面１６ｂに固着した不図示
の電歪索子を通じて進行弾性波を発生させる事により、
回転体１６カぷ駆動される。ホルダ１８に対する通電を
断てば、回転体１６と振動子１６との間の加圧接触が解
除されるから、モータを停止させた状態で回転体１６を
動かす必要のある場合にはホルダ１８への通電を断つこ
とにより回転体１ろを非常に小さなトルクで動かす事が
できる。

以上、実施例では、回転型のモータにつ℃・で説明した
が、リニア型であっても振動子と移動体とをカロ圧接触
させるのに電磁石を用いる構造は同様に有効である。

（効　果）以上、説明したように本発明によれば、振動子に弾性進
行波を発生させ、これにより移動体を駆動する超音波モ
ータとして、振動子と移動体の加圧接触を％磁手段によ
り行なうため必要な圧力だけで振動子と移動体が接触し
、従来のように、移動体の駆動の妨げになる加圧手段と
移動体との間の機誠的接触がなく、モータの駆動効率が
飛躍的に同上する。特に、モータを停止さぜた状態で移
動体を動かす必要がある場合でも、移動体と振動子との
間の加圧接触を簡単に解除し得るため、非常に小さなト
ルクで移動体を動かす事ができ、しかも、複雑なりラッ
チ機構を必安とすることなしに、斯かる動作を行なえる
ため構造の簡素化、小型化の面で大変有利である。又、
電磁手段−１供給する電圧の大小により加圧力を変える
事が出来るので、モータのトルク、回転数等を適宜調節
出来、この点に於ても非常に有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は弾性振動子の表向弾性波を利用した超音波モー
タの原理説明図、第２図は超蛭波七−りの駆動方法の説
明図、第６図は超音波モータの一従来一例を示す分解が
１祝図、第４図は本発明の一夾施例を示す分解胴視図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

弾性振動子に進行弾性波を発生させ、これＫより移動体
を駆動する超音波モータにおいて、振動子と移動体との
間の加圧接触を１磁手段により行なうようにしたことを
特徴とする超音波モータ。