JPS6264277A - 超音波モ−タ− - Google Patents

超音波モ−タ−

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JPS6264277A
JPS6264277A JP60202163A JP20216385A JPS6264277A JP S6264277 A JPS6264277 A JP S6264277A JP 60202163 A JP60202163 A JP 60202163A JP 20216385 A JP20216385 A JP 20216385A JP S6264277 A JPS6264277 A JP S6264277A
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JP
Japan
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ultrasonic motor
horns
piezoelectric element
rotor
torsion
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JP60202163A
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JP2507707B2 (ja
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Tadao Takagi
忠雄 高木
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/103Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/0045Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

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) 本発明は超音波振動を利用した超音波モーターに関する
(発明の背景) この種の超音波モーターの試作例としては、1985年
8月18日付けの朝日新聞に掲載されている。
この構造は第3図に示すように、円形の圧電素子1と圧
電素子2との間に銅板3を挟み込み、更にそれらをアル
ミの輸4と輪5との間に挟み込み、そしてアルミ製のね
しり結合子6がアルミの輪4の上に載せて不図示のボル
トで締めつけたものである。この駆動原理としては、圧
電素子1及び2が厚さ方向に縦振動を起こすと、この縦
振動がアルミの輸4を介してねしり結合子6に伝えられ
、ここでねじり振動に変換される。このねじり結合子6
には、アルミの輸4との当接面に該結合子6の直径方向
に広い溝が形成され、該結合子6が上下にたわみやすい
構造に成っている。このねじり振動により、ねじり結合
子6に圧接されていた口〜ター8が回動するという原理
である。
(発明の目的) 本発明は、軸の両方向から回転出力を取り出せる超音波
モーターを得ることを目的とする。
(発明の4既要) 本発明は、圧電素子の両側にそれぞれ当接して励振され
る2個のホーンと、該ホーンの縦振動をねじり振動に変
換する2個のねしり結合子とからなる超音波モーターに
より、該ねじり結合子から伝達される駆動力を受けて駆
動される2個のローグーのいずれからも回転出力を取り
出しうるようにしたことを技術的要点としている。
(実施例) 第1図及び第2図は本発明の実施例であり、第1図は超
音波モーターの斜視図、第2図は前記超音波モーターを
カメラのフィルム駆動に用いた場合の説明図である。
第1図において、超音波モーターの構造は、共通電極板
13を2枚の圧電素子11.12で挟み込み、この2枚
の圧電素子11.12をさらにその両側から2個のホー
ン14.15で挟み込み、それらを一体にする為にボル
ト20をそれらの中心に通し、このボルト20の両端に
切られたオネジ部20a、20bにねじり結合子16.
17を螺合してそれらを一体的に締めつけて構成してい
る。ここでは、図面が超音波モーターを分断した時の図
であるので、圧電素子及び共通電極板の描かれている所
にはボルト20の軸が示されていなよう見えるが、実際
にはボルト20の軸がホーン菖4からホーン15まで通
っている。また、ねじり結合子16.17の端面IEi
d、17dには、それぞれローター18.19がボルト
21.22により不図示の加圧部材とスラスト軸受とを
用いて加圧接触させられている。このねじり結合子16
.17は、ホーン14.15との接触面16e。
17eではその直径方向に幅広い溝部16a、17aと
、この溝部16a、17aを有する円柱部16b、17
bと、ロータ18.19との接触面では前記溝部I6a
、17aの直径方向に対して一定角度ねじられて形成さ
れた凸部lee、17Cとから構成されている。
この超音波モーターの支持方法は、外部固定部にホーン
14.15の軸方向の振動変位が零もしくは零に近い点
、即ち振動節点を支持体を用いて支持すればよい。
次に、この超音波モーターの動作原理について説明する
。2個の圧電素子11.12は共に電圧印加により厚み
方向に振動するように分極されていて(即ち、圧電素子
の一方の面は正極に、他方の面は負極になるように分極
)、共通電極板13を挟んで第1図に示すように(+)
及び(−)の符号を用いて示したような方向で配置しで
ある。
従って、共通電極板13の電極及び圧電素子11゜12
のホーン14.Is側の電極に、超音波領域の周波数の
交流電圧を印加すると、圧電素子1璽。
12が同時に厚み方向に伸縮し、ホーン14,15に縦
振動が起こる。このホーン14.15の縦振動がねしり
結合子16.17に伝達される。尚、ホーンの接触面1
4a、f4b、15a、15b及びねしり結合子の接触
面168.17eは、圧電素子11.12の縦振動によ
り生ずる数ミクロンの変位の振動を伝達する面であるの
で、その平面度、表面荒さ共に高精度で仕上げられてい
る。
前述したようにねしり結合子te、17はその中心部が
ボルト20によって締めつけられ且つ溝部162.17
aの直径方向に対して一定角度ねしられて凸部16C,
17Cが形成されているので、ねじり結合子音6.17
はホーン14.15の縦振動をねじり振動に変換できる
。そして、そのねじり振動によって凸部16c、17c
の端面16d、17d上の点が楕円運動の軌跡を描くこ
とにより、端面16d、17dに加圧接触されたロータ
ー18及び19が所定方向に回動される。
尚、この回転方向は、ねじり結合子16.17の溝部1
6a、17aの径方向と凸部16C1曹7Cの径方向と
の関係によって決定されるものであり、本実施例のよう
に各ねじり結合子IG、17をそれぞれ第1図に示した
ように、溝部16a。
17aの径方向を一敗させて凸部tSCと17Cとの径
方向を交差するように構成するとローター18がA方向
に、またローター19がB方向に互いに逆方向の回転が
得られる。尚、2個のローターを共に同方向に回転する
ようにするためには、超音波モーターの組上がった状態
で前記溝部16a、17aの径方向を同一方向に、且つ
前記凸部16C,t7cの径方向を同一方向に構成すれ
ばよいことは容易に分かる。
この種の超音波モーターの特徴は、効率が畜く、また低
回転・高トルク型である為、DD(直接駆動)用モータ
ーとしてカメラのフィルム巻上・巻戻しやロポ7)のア
ーム駆動等、低重量・小空間の要求されるものへの応用
が期待できる。
第2図は本発明により超音波モーターをカメラのフィル
ム巻上げ・巻戻しに応用した場合の実施例である。この
カメラ30の底部分には本発明による超音波モーター3
1が設けられている。超音波モーター31が組上がった
状態でねじり結合子32の溝部32a及び凸部32cは
、ねじり結合子16の溝部lea及び凸部16Cのそれ
ぞれの径方向と同一方向となっている。その為に、ロー
ター33と34とは同方向に回転する。このローター3
3と34からそれぞれ動力を伝達する動力伝達部材35
と36はクラッチ機構付の歯車であり、このクラッチ機
構により動力伝達部材と超音波モーターのローターとの
連結及び解除を行い、そして外部操作部材によりクラッ
チ機構は動力伝達部材35と36とのいずれか一方をそ
れぞれに対応するa−ターに連結している。この動力伝
達部材35と36には、それぞれの同軸上にかさ歯車3
7と40とが配置され、このかさ歯車37と40にはフ
ィルム巻上げ軸に固設されたかさ歯車38とフィルム巻
戻し軸に固設されたかさ歯車41とがそれぞれ噛み合っ
ている。
フィルムを巻き上げる場合には、動力伝達部材35のク
ラッチ機構が働き(この時は動力伝達部材36のクラ、
チ機構は解除となる)、この動力、・伝達部材35とロ
ーター33とが噛み合う。この時、動力伝達部材35の
かさ歯車37がフィルム巻上げ軸39に設けられたかさ
歯車38と噛み合っているので、フィルム巻上げ軸39
が駆動されてフィルムが巻き上げられる。また、フィル
ムの巻戻しを行う場合は、カメラの巻戻し外部操作部材
(通称、Rボタン)の操作により、その外部操作部材に
連動して動力伝達部材36のクラッチ機構が働き(この
時には動力伝達部材35のクラッチ機構は解除となる)
、動力伝達部材36とローター34とが噛み合う。この
時、動力伝達部材36のかさ歯車40がフィルム巻戻し
軸に設けられたかさ歯車41と噛み合っているので、フ
ィルム巻戻し軸42が駆動されてフィルムが巻戻される
。尚、前述したように、クラッチ機構により一方のロー
ターが機能している時には他方のローターは空回転する
ことになるが、他方のローターには何ら負荷(トルク)
が掛かることのないように構成されているので、効率の
低下はほとんど生しない。更に、この超音波モーターで
は減速機構がいらない為に、駆動騒音の大幅な低減や小
空間、低重量 低コスト化が十分期待できる。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、圧電素子の両側にそれぞ
れホーンと、ねじり結合子と、ローターとを配置したこ
とにより、超音波モーターの両方向から回転出力を取り
出すことが可能になった。
その為に、超音波モーターの広い分野への応用が期待で
きる。
尚、実施例によれば、超音波モーターのねじり結合子の
溝部と凸部との径方向の関係を変えることにより回転方
向を決めることができるので、超音波モーターの制作上
で超音波モーターの2出力の回転方向を簡単に決めるこ
とができ、例えばカメラに使用した場合などフィルムの
自動巻上げ及び巻戻しに活用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による超音波モーターの実施例の斜視図
、第2図は前記超音波モーターをカメラのフィルム巻上
げ・巻戻しに使用した場合の実施例の説明図である。 第3図は従来の超音波モーターの試作例の斜視図である
。 (主要部分の説明) 11.12・・・圧電素子 14.15・・・ホーン 16.17・・・ねじり結合子 18.19・・・ローター

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  圧電素子と、該圧電素子を挟み込むように設けられた
    2個のホーンと、該2個のホーンを挟み込むように設け
    られた縦振動をねじり振動に変換する2個のねじり結合
    子とからなる超音波モーターであって、該2個のねじり
    結合子を挟み込むように設けられた2個のローターが設
    けられ、該圧電素子の励振により、該2個のローターの
    いずれからも回転出力が取り出しうるようになしたこと
    を特徴とする超音波モーター。
JP60202163A 1985-09-12 1985-09-12 超音波モ−タ− Expired - Lifetime JP2507707B2 (ja)

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