JPS61277383A

JPS61277383A - 超音波モ−タ

Info

Publication number: JPS61277383A
Application number: JP60117957A
Authority: JP
Inventors: Akira Endo; 晃遠藤; Nobutoshi Sasaki; 佐々木　信俊
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1986-12-08

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】［発明の技術分野］本発明は圧電振動子による振動を利用した超音波モータ
、特に弾性振動体に弾性波を発生させこれにより、前記
弾性振動体またはこれに圧接した物体を駆動する超音波
モータに係る。

［発明の技術的背景とその問題点］超音波モータは摺動体と固定体とを有する。而して、前
記の摺動体、固定体の少くとも何れか一方は、１個また
は複数個の圧電振動子または圧電撮動子を有する振動体
を有しており、圧電振動子を駆動することにより弾性波
を発生させ、この弾性波により摺動体を摩擦駆動する。

第３図は上記説明した超音波モータの原理を示す。この
図において、１は弾性振動体（この場合は固定体）、２
はこれに加圧接触された物体（この場合には摺動体）と
する。圧電振動子により弾性振動体１に振動を与えると
、弾性振動体１には弾性波が発生し、矢符Ａのように弾
性振動体表面を伝搬していく。

弾性振動体１表面の質点における弾性波は、縦振幅と横
振幅を持つ楕円運動３を行っており、弾性波が矢符△の
方向に伝搬している場合、楕円運動はそれに逆らう方向
、つまり反時計方向の回転をている。この弾性波は１波
長毎に頂点４を有しており、弾性振動体１に圧接された
摺動体２は前記の頂点のみで弾性振動体１に接するため
に、質点の楕円運動により摩擦力を受けて弾性波の伝搬
方向とは逆の方向すなわち矢符Ｂの方向に移動する。

第３図と同一部分には同一符号を付した第４図は、上記
の原理に基き構成されたリニア型超音波モータを示す。

角棒状の弾性振動体１は金属、プラスチック等の弾性材
料からなり、この弾性振動体１の両端には３ａ　Ｔ！　
０３やＰＺＴ等の圧電セラミックからなる圧電振動子５
ａ　、５ｂが装着されている。また、弾性振動体１には
摺動体２が加圧接触されている。

上記構成の従来のリニア型超音波モータにおいて、例え
ば圧電振動子５ａを駆動すると、弾性波６は弾性振動体
上を圧電振動子５ａから圧電振動子５ｂの方向に伝搬す
る。すると、摺動体２は前記の伝搬方向とは逆の矢符Ｃ
の方向に移動する。

また、逆に圧電振動子５ｂを駆動した場合には、摺動体
２は前記の移動方向とは逆の矢符りの方向に移動する。

第３図、第４図と同一部分には同一符号を付した第５図
、第６図は従来の回転型超音波モータを示す。この超音
波モータでは、弾性振動体１は環択板ｌとされ、前記の例における摺動体に相当する回転体
２は円板状とされている。また、圧電振動子７ａ〜７ｄ
は扇面状とされ、弾性振動体１の下面に９０度間隔で取
付けられている。ざらに、弾性振動体１の上面には回転
体２が圧接されている。

而して、圧電振動子７ａには、Ｖ＋　＝Ｖｏ　ｓｉｎ　ｏＪｔなる電圧を印加し、圧電振動子７ｂには、位相を９０度
変えたＶ２　＝Ｖｏ　ｃｏｓ　（Ｉ）ｔなる電圧を、圧電振動子７ｃにはさらに９０度位相を変
えたＶ３−−Ｖｏｓｉｎω℃ なる電圧を、圧電振動子７ｄにはさらに９０度位相を変
えたＶ４−−Ｖｏｃｏｓωｔなる電圧をそれぞれ印加し、各圧電振動子７８〜７ｄを
駆動する。

上記のようにして弾性振動体１には１波長の弾性波が乗
せられ、回転体２は回転する。

前記のリニア型、回転型の何れの超音波モータにあって
も、弾性波の伝搬効率を高めるため弾性振動体の材料と
して高ヤング率の金属等を使用することが多く、弾性振
動体１に圧接させる摺動体、回転体２の材料を金属等と
した場合、弾性波による撮動および摩擦力が騒音および
熱等に変化し実用性に欠ける欠点がある。

また、前記の騒音を防止するため、弾性振動体１、摺動
体、回転体２の何れか一方または双方のａＩ擦面にゴム
シートを張付けたりすると、弾性波の撮動およびＦＪ擦
力がゴムシートに吸収され、十分な駆動力を得ることは
できない。

上記から分るように弾性振動体１と闇動体、回転体２と
の接触部の材質は実際の使用に際して著しい制約を受け
る。

［発明の目的〕本発明は上記の事情に基づきなされたもので、大トルク
、高スピードで運転することができ、しかも低騒音で熱
発生が少く、耐久性に富む超音波モータを得ることを目
的としている。

［発明の概要］本発明の超音波モータは、金属またはプラスチックから
なり圧電振動子を具えた弾性振動体と、この弾性振動体
に加圧接触させた物体とを有し、前記圧電撮動子を駆動
することにより前記弾性振動体に弾性波を誘起させ、前
記弾性振動体またはこれに加圧接触させた物体を摺動さ
せるものにおいて、前記物体の前記弾性振動体に当接す
る部分の１！！擦板を多層にしたことを特徴とする。

［発明の実施例］第３図乃至第６図と同一部分には同一符号を付した第１
図は本発明を回転型の超音波モータに適用した一実施例
の分解状態の斜視図、第２図は組立状態の断面図である
。これらの図において、弾性振動体１は原板状とされそ
の下面には扇面状の８箇の圧電振動子８が等間隔で取付
けられている。

また、圧電撮動子８の下面には振動吸収材からなり弾性
振動体１とほぼ同一形状の振動吸収板９が当接されてい
る。弾性振動体１と圧電振動子８と振動吸収板９とは、
それらとほぼ同一形状の突出部を周縁に突出させた取付
基台１０に、前記突出部に載置して支持されている。取
付基台１ｏはス径端を衝合した皿ばね１１を介して、中
心にラジアルボールベアリング１３を収容する軸受箱１
２ａを具えたケース底板１２上に載置されている。

一方回転体２には中心に軸２ａを有する円板状の回転体
本体２ｂと、この回転体本体２ｂの下面に弾性振動体１
とほぼ同一形状のスペーサ２ｃを介して装着され、これ
また弾性振動体１とぼば同一形状の摩擦板２ｄとを有す
る。ラジアルボールベアリング１３、皿ばね１１、取付
基台１０．１ｌｉｉ動吸収板９、弾性振動体１の順に組
立て、回転体２の軸２ａの下部を前記のボールベアリン
グ１３に嵌合させて回転体２をケース底板１２に取付け
る。

回転体２の軸２ａの上部にはスラストボールベアリング
１４を係合させ、最後にケース本体１５をケース底板１
２に係合固着し、皿ばね１１とケース本体１５とにより
、前記の各部材を押圧一体化させる。これにより、回転
体２は弾性振動体１に加圧接触される。

なお、前記の弾性振動体１は例えばジュラルミン、鉄、
真ちゅう等の金属により構成し、回転体２の軸２ａは比
較的大トルクを要求される場合には金属で構成され、回
転体本体２ｂも金属で構成されている。また、スペーサ
２ｃは振動、騒音等を吸収するアブソーバであり、回転
体本体２ｂと摩擦板２ｄの接着性を高めるためのバイン
ダであり、回転体本体２ｂと摩擦板２ｄとの熱膨張係数
の差に基く剥離を防止するための膨張係数コントローラ
であり、回転体の重量軽減のための部材であるから、ゴ
ム、プラスチック、グラスウール、金属、紙、繊維質お
よび複合材等のシートにより構成する。また、摩擦板２
ｄは薄い金属板、硬質ゴム、プラスチック、およびこれ
らの複合材等のシートで構成する。

スペーサ２Ｃと摩擦板２ｄの材料の組合せを例示すれば
次の通りである。

（１）スペーサ２ｃ；ゴム摩擦板２ｄ　；簿い金属板、プラスチック、硬質ゴム（２）スペーサ２Ｃ；プラスチック摩擦板２ｄ　　；ゴム、スペーサの材料より軟質なプラ
スチック（３）スペーサ２Ｃニゲラスウールシート、紙摩擦板２
ｄ　　：硬質ゴム、プラスチック（４）スペーサ２Ｃ；
金属摩擦板２ｄ　　；硬質ゴム、プラスチック上記構成の本
発明超音波モータにおいては、摺動体本体２ｂと摩擦板
２ｄとの間に振動を吸収する材料からなるスペーサ２Ｃ
が介在されているため、摩擦板２ｄを金属、プラスチッ
ク等の弾性材料としても、また硬質ゴムで構成した場合
にあってはその硬度等に特別の注意を払わなくても、運
転に際し大きな騒音振動等を発生することはない。

また、摩擦板２ｄに硬質ゴム等を使用した場合、これと
金属からなる摺動体本体２ｂとの接着性の低さや、両者
の熱膨張係数の差による剥離等が問題となるが、これら
の問題はスペーサ２ｃをグラスウール、カップリング材
を含むプラスチック等で構成することにより解決するこ
とができる。また、そのため摩擦板の材料の選択が従来
より自由になり、大きなトルクが得られることとなった
。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されない。

例えば、スペーサ２ｃを複数の層とし、開動体２ｄを４
．５層の構成としてもよい。また、多層とする場合にお
いて、層を形成する例えばビニールシート等の材質、枚
数、厚さを適切に選定することにより所期の特性の超音
波モータを得ることができる。さらに、例示した回転型
のみでなく、リニア型超音波モータにも適用可能である
。

［発明の効果］上記から明らかなように、本発明の超音波モータは、摺
動体を多層構成とすることにより振動、騒音等の問題を
解決できるので、摩擦板の材料の選択の幅が広くなり、
最適の材料を使用することができるから、安価で大トル
ク、高スピードな上、耐久性に富み、特性の優れた超音
波モータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を分解状態で示す斜視図、第２
図は前記実施例の組立状態の断面図、第３図はリニア型
超音波モータの原理を説明するための模式図、第４図は
従来のリニア型超音波モータの概略正面図、第５図は従
来の回転型超音波モータの要部を分解状態で示す斜視図
、第６図はその組立状態の概略正面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

　金属またはプラスチツクからなり圧電振動子を具えた
弾性振動体と、この弾性振動体に加圧接触させた物体と
を有し、前記圧電振動子を駆動することにより前記弾性
振動体に弾性波を誘起させ、前記弾性振動体またはこれ
に加圧接触させた物体を摺動させるものにおいて、前記
物体の前記弾性振動体に当接する部分の摩擦板を多層に
したことを特徴とする超音波モータ。