JP2003244976A - 摩擦粉飛散防止機能を備えた超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、摩擦粉塵が飛散して周辺機
能部材に悪影響を及ばさないように集塵機能を備える超
音波モータにおいて、粉塵が振動体とロータの接触部分
に集積されるようなことがなく、その存在がロータ駆動
の妨げにならないような摩擦粉飛散防止機能を備えた超
音波モータを提供することにある。 【解決手段】 本発明の摩擦粉飛散防止機能を備えた超
音波モータは、摩擦駆動する超音波モータのロータと振
動体の接触部分近傍に、摩擦粉を捕獲するための靜電荷
を帯電させたり表面が粘着剤であるような付着部材を振
動体のロータ側表面領域に配備するようにしたことを特
徴とする。更に、付着部材の存在や付着した摩擦粉塵層
が振動体の振動に影響を及ぼさないように、付着部材が
配備される位置は、駆動振動モードにおいて節となる振
動体のロータ側表面部分とする構成を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦により駆動す
る超音波モータの構造に関し、特に摩擦粉飛散防止機能
を備えた構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】定在波方式の超音波モータであって、小
型化に適し単相駆動による正逆回転が可能で、自励振駆
動が容易な超音波モータが知られている。図１０に、こ
の超音波モータの圧電素子の電極パターンと出力を取り
出すための突起２との位置関係を示すとともに、図１１
には振動体１の変位とロータ３の移動方向の関係を周方
向に展開して示す。図１０のイに示されるように、圧電
素子４の電極パターンは周方向に１／４波長毎に１２分
割されている。一つおきに方向を変えて分極処理を施し
ており、振動体１に設けられた６本の突起２を隣り合う
二つのパターンの境界線上に設け、圧電素子４との接着
を行っている。図１０のロには周方向断面図が示されて
おり、振動体１の突起部分２がロータ３と接触する形態
が見て取れる。１２個の電極は一つおきに短絡し、斜線
部と非斜線部の二つの電極パターン群を構成している。
斜線部の電極パターン群に駆動信号を印加すると図１１
に示したように振動体１は円周方向に変形する。図のイ
に示す振動の場合、突起２は上昇時に右に傾き、下降時
に左に傾くため、常にロータは右に傾いた３本の突起２
とのみ接するようになり、突き上げられつつ右方向に移
動する。逆に、図のロに示す振動の場合、非斜線部に駆
動信号を印加した場合には、波に対する突起２の位置が
変わりロータは逆方向に移動する。このように駆動信号
を印加する電極パターンを選択することで容易に正逆回
転の切換えが可能となる。

【０００３】上述した動作原理を用いた超音波モータの
構造図を図１２に示す。ここに示すものは、振動体１の
外径は4.5ｍｍ、モータの厚みは2.5ｍｍのものである。
支持台５に打ち込まれた中心軸６は、振動の節となる振
動体１の中心部分を支持するとともにロータ３の回転案
内も兼ねている。振動体１の上面には図１０と同様の圧
電素子４が接着されており、径方向に一つ、周一方向に
三つの波数を持つＢ１，３モードを励振する。振動体１
の振動変位最大部付近には、振動から一定方向の力を取
り出すための突起２が設けられている。超音波モータ
は、小型化に伴って振動体１の共振周波数が高くなり、
振動振幅が小さくなる。そこで、振動体円周方向に発生
させる定在波の波数を３とすることで、振動体突起２と
ロ一夕３との接触状態を安定させるために３点接触の構
造としている。また、ロータ３は振動体１の突起２と接
する揺動面も兼ねるため耐摩耗性に優れたＰＰＳを母材
とする特殊なエンジニアリングプラスチックから形成さ
れている。ロータ３上部のピボット９を加圧ばね10によ
って加圧することによりロータ摺動面と振動体突起２と
の間に適度な摩擦力が働く構造となっている。

【０００４】この超音波モータは振動体１における局部
的構造の突起２を介して摩擦力によってロータ３（移動
体）に駆動力を付与するものであるため、この突起２と
接触する部分には強い負荷が掛かり、上記したエンジニ
アリングプラスチックなどからなるロータ摺動部材が摩
擦によってその粉末が飛散するという現象を伴う。その
飛散した摩擦粉が軸受部７や当該超音波モータを組み込
んだシステムの機能部に入り込み、その機能に好ましく
ない影響をもたらすという問題を生じている。この問題
への対策を講じた超音波アクチュエータの例として、従
来、特開平８−９６６５号公報に開示のものが知られて
いる。そこに示される技術的思想は、超音波アクチュエ
ータの摺動部分に用いる摺動部材において、摺動部材と
被駆動体とが摩擦することによりその両者間に生じる磨
耗粉を周囲に散乱させないように集積させる手段を摺動
部材に講じるものであって、この磨耗粉を集積させる具
体的手段には前記摺動部材を帯電させておくことで摩
擦粉が静電荷を帯びたものであることとし、磨耗粉自体
が吸引しあって集積し、飛散しないようにしたもの、
前記摺動材料に含浸された液体もしくは摺動面に散布さ
れた液体によって、該液体が介在するとにより磨耗粉が
湿潤して集積し、飛散しないようにしたものが示されて
いる。この発明の摺動材料によれば、の手段に係る作
用として、磨耗粉に静電荷を帯電させることにより磨耗
粉自体が電気的に引き合って周囲に飛散せずに集積され
る。また、の手段に係る作用として、磨耗粉が液体に
て湿潤されるので飛散せずに集積される、というもので
あった。しかし、この方法は超音波モータの摺動部自体
を帯電させるか含油させ、それによって摩擦粉塵を集積
させるものであるため、集積された粉塵が該摺動部に付
着して接触するロータの駆動のロスになるという可能性
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、摩擦
粉塵が飛散して周辺機能部材に悪影響を及ばさないよう
に集塵機能を備える超音波モータにおいて、粉塵が振動
体とロータの接触部分に集積されるようなことがなく、
その存在がロータ駆動の妨げにならないような摩擦粉飛
散防止機能を備えた超音波モータを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の摩擦粉飛散防止
機能を備えた超音波モータは、摩擦駆動する超音波モー
タのロータと振動体の接触部分近傍に、摩擦粉を捕獲す
るための靜電荷を帯電させたり表面が粘着剤であるよう
な付着部材を振動体のロータ側表面領域に配備するよう
にしたことを特徴とする。更に、付着部材の存在や付着
した摩擦粉塵層が振動体の振動に影響を及ぼさないよう
に、付着部材が配備される位置は、駆動振動モードにお
いて節となる振動体のロータ側表面部分とする構成を採
用する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、図１２に示されたよう
な振動体１の突起２がロータ３に接触して摩擦により該
ロータ３を駆動させる超音波モータにおいて、前記突起
２がロータ３を衝撃する際に該ロータ３の表面部分が削
り取られ飛散する摩耗粉が図中の軸受け部に入り込んで
軸受け機能の障害となること、また、図示されていない
周辺システムの機能障害を起こす不都合を回避させるた
めに、該摩耗分を飛散させないで集塵することを前提と
し、その集塵された摩耗分の存在がロータ３の回転駆動
の支障を生じさせないようにすることに出発する。この
種の超音波モータにおける摩耗分の飛散、すなわち、突
起がロータを衝撃してロータの表面部分を削り取ること
によって飛散する摩耗粉の多くは、周辺部材に衝突し跳
ね返されながら更なる周辺に拡散してゆくものと推察さ
れる。そして、この場合の周辺部材とは構造上から振動
体１またはロータ３ということになることに鑑み、本発
明では振動体１のロータ側表面部分に衝突してきた摩耗
粉を跳ね返さないで付着させて捕獲してしまう機能をも
たせることに想到したものである。そして、摩耗粉を跳
ね返さないで付着させて捕獲してしまう機能を持つもの
に、振動体表面に粘着剤を介在させること、あるいは静
電力による吸着現象を利用することを採用するものであ
る。突起２がロータ３を衝撃してロータ３の表面部分を
削り取ることによって飛散した摩耗粉は、直接であれ他
の部材に衝突し跳ね返された後間接的にであれ、この振
動体表面の付着部材に衝突接触すれば、跳ね返されるこ
となく付着して捕獲されることとなる。ただしこの付着
して捕獲される場所が、駆動力を付与する振動体１と駆
動力を受けるロータ３との非接触部分であることが、本
発明の重要事項である。ところで、図１２に示した形式
の超音波モータでは振動体１のロータ側表面中でロータ
３と接触するのは、突起２部分だけであるから、本発明
では該突起２部分を除外した領域に付着部材８を配置す
ることを基本とする。この構成を採用することにより、
飛散された摩擦粉塵は振動体１表面に付着捕獲され、摩
擦粉塵が飛散して軸受け部７やシステムの周辺機能部材
に悪影響を及ばさないだけでなく、粉塵が振動体１とロ
ータ３の接触部分に集積されるようなことがなく、その
存在がロータ駆動の妨げにならないような摩擦粉飛散防
止機能を備えた超音波モータを提供できる。

【０００８】

【実施例１】図１乃至図４を参照しながら本発明の１実
施例について説明する。この超音波モータは図１０乃至
図１２に示した超音波モータと基本構造は同様である。
すなわち、圧電素子４の電極パターンは周方向に１／４
波長毎に１２分割されている。一つおきに方向を変えて
分極処理を施しており、振動体１に設けられた突起２を
隣り合う二つのパターンの境界線上に設け、圧電素子４
との接着を行っている。振動モードは先の例と同じく周
方向に３波長径方向に１波長のＢ１，３モードであり、
径方向振動の節ｎと腹ａの位置は図２のようになる。

【０００９】この実施例では、図３の断面図と振動体１
のロータ側表面を示した図４から分かるように突起部２
のある径領域を除いたほぼ全面に付着部材８を配置する
ようにし、その付着部材８には両面シールを振動体１に
貼着する構成を採用した。このような構成を採用するこ
とにより、飛散された摩擦粉塵は振動体表面に広く配置
された付着部材８に確実に捕獲され、摩擦粉塵が飛散し
て軸受け部７やシステムの周辺機能部材に悪影響を及ぼ
さないだけでなく、粉塵が振動体１とロータ３の接触部
分に集積されるようなことがなく、その存在がロータ駆
動の妨げにならないような摩擦粉飛散防止機能を備えた
超音波モータを提供できる。なお、この例では付着部材
８に両面シールを振動体に貼着する構成を採用したが、
粘着剤を振動体１の同領域に塗布する構成であっても、
靜電荷帯電素材を同領域に接着した構成であっても良
く、同様の作用効果を奏する。

【００１０】

【実施例２】次に異なる実施例の断面図を図５に示し、
振動体１のロータ側表面を図６に示す。付着部材８には
先の実施例と同様なものを用いるが、その付着部材８が
配備される位置は、駆動振動モードにおいて径方向振動
の節となる振動体１のロータ側表面部分、同心円状の帯
状リングとしたものである。この実施例において付着部
材８が配備される位置を、何故振動の節となる振動体１
のロータ側表面部分にしたかといえば、振動体１のロー
タ側表面部分の大部分に付着部材を配置した先の実施例
において、その付着部材８の存在及び付着部材８に付着
した摩耗粉が付着して出来た層が振動体１の振動に影響
することが分かったからである。本実施例のように振動
の際に節となる振動体１のロータ側表面部分に付着部材
８を配置しても、その部分は振動体１において振動する
部分ではないので振動を妨げる要因にはなりにくいため
である。この構成を採用すれば、飛散された摩擦粉塵は
振動体表面に配置された付着部材８に接触して確実に捕
獲され、特に軸受け部７周囲を付着部材８が囲う構造と
なっているため、摩擦粉塵が飛散して軸受け部７に入り
込むことやシステムの周辺機能部材に悪影響を及ぼさな
いだけでなく、粉塵が振動体１とロータ３の接触部分に
集積されるようなことがなく、その存在がロータ駆動の
妨げにならない上、付着部材８の存在及び付着部材８に
付着した摩耗粉が付着して出来た層が振動体１の振動に
影響することがないような摩擦粉飛散防止機能を備えた
超音波モータを提供できる。

【００１１】

【実施例３】次に、更に異なる第３の実施例を提示す
る。この実施例における付着部材８の配置位置を図７に
その振動体１のロータ側表面平面図として示す。この実
施例も振動の際に節となる振動体１のロータ側表面部分
に、摩擦粉を付着して捕獲する付着部材８を配置しよう
という技術的思想においては同様のものである。この例
では周方向振動における節の部分に放射状の帯として６
本配置するようにした。この例でもその部分は振動体１
において振動する部分ではないので振動を妨げる要因に
はなり難く、この構成を採用すれば、実施例２と同様に
飛散された摩擦粉塵は振動体表面に配置された付着部材
に確実に捕獲され、摩擦粉塵が飛散して軸受け部７やシ
ステムの周辺機能部材に悪影響を及ばさないだけでな
く、粉塵が振動体１とロータ３の接触部分に集積される
ようなことがなく、その存在がロータ駆動の妨げになら
ない上、付着部材８の存在及び付着部材８に付着した摩
耗粉が付着して出来た層が振動体１の振動に影響するこ
とがないような摩擦粉飛散防止機能を備えた超音波モー
タを提供できる。

【００１２】

【実施例４】次に、先の実施例２と実施例３とを組み合
わせた第４の実施例を示す。図８はその振動体１のロー
タ側表面平面図を示すものであって、この実施例も振動
の際に節となる振動体１のロータ側表面部分に、摩擦粉
を付着して捕獲する付着部材８を配置しようという技術
的思想において先の実施例２や実施例３と同様のもので
ある。ただ、付着部材８の配置位置が周方向振動と径方
向振動それぞれの節となる位置の両方となっている点で
相違している。この実施例は付着部材８が同心円状の放
射状の帯となっているため、第２実施例や第３実施例と
比較すると拡散する摩耗粉が接触する割合がより高くな
り、飛散防止効率が向上するという実施効果を奏するも
のである。

【００１３】

【実施例５】最後に、付着部材８を支持台５及び／又は
シャーシ５’に設けた第５の実施例を示す。図９はその
断面図を示したもので、摩擦粉を付着して捕獲する付着
部材８を振動体１にではなく支持台５と超音波モータを
カバーするシャーシ５’に設けるものである。この実施
例では支持台５に設ける付着部材８は振動体１の外径を
ほぼ内径とする環状帯とし、シャーシ５’に設ける付着
部材８も同様なものとしているが、シャーシ５’の方は
単純な円板状のものでもよい。また、この実施例では摩
擦粉が軸受部７に入らないように軸を囲うように軸受部
７に円筒状の遮蔽板13を設ける構成を採るようにした。
この遮蔽板13の存在は摩擦粉が軸受７に噛み込まれない
為に有効な手段であって、この実施例に限らず前述のす
べての実施例と併用して有効である。

【００１４】

【発明の効果】本発明の摩擦粉飛散防止機能を有する超
音波モータは、摩擦駆動する超音波モータのロータ３と
振動体１の接触部分近傍に、摩擦粉を捕獲する付着部材
８を配備するようにしたものであるから、飛散された摩
擦粉塵は振動体１表面に配置された付着部材８に確実に
捕獲され、摩擦粉塵が飛散して軸受け部７やシステムの
周辺機能部材に悪影響を及ばさないだけでなく、粉塵が
振動体１とロータ３の接触部分に集積されるようなこと
がなく、その存在がロータ駆動の妨げにならない。ま
た、付着部材８は靜電荷を帯電させ静電力による吸着
や、あるいは表面を粘着剤で構成して粘着力によって飛
散摩耗粉を付着して捕獲できるなど、きわめて簡素な構
成でその実効を得ることが出来る。また、本発明の摩擦
粉飛散防止機能を有する超音波モータは、付着部材８が
配備される位置を、駆動振動モードにおいて節となる振
動体１のロータ側表面部分とすることにより、上記の効
果に加え付着部材８の存在及び付着部材に付着した摩耗
粉が付着して出来た層が振動体１の振動に影響すること
がないような摩擦粉飛散防止機能を備えた超音波モータ
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波モータのステータである振動体
の構造を示す平面図である。

【図２】本発明の超音波モータの駆動振動モードにおけ
る径方向の節と腹の位置を示す図である。

【図３】本発明の第１実施例である超音波モータの断面
図である。

【図４】本発明の第１実施例における振動体のロータ側
表面を示す平面図である。

【図５】本発明の第２実施例である超音波モータの断面
図である。

【図６】本発明の第２実施例における振動体のロータ側
表面を示す平面図である。

【図７】本発明の第３実施例における振動体のロータ側
表面を示す平面図である。

【図８】本発明の第４実施例における振動体のロータ側
表面を示す平面図である。

【図９】本発明の第５実施例である超音波モータの断面
図である。

【図１０】超音波モータにおける圧電素子の構造と振動
体の突起との位置関係を示す図である。

【図１１】振動体の振動に基づく突起の動きとロータの
回転との関係を説明する図である。

【図１２】摩擦により駆動する超音波モータの構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 振動体 ２ 突起 ３ ロータ ４ 圧電素子 ５ 支持台 ５’シャーシ ６ 中心軸 ７ 軸受 ８ 付着部材 ９ ピボット 10加圧バネ 11リード基板 12歯車 13 遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H680 AA12 BB02 BB16 CC06 DD02 DD13 DD23 DD63 DD66 DD73 EE01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】摩擦駆動する超音波モータのロータと振動
   体の接触部分近傍に、摩擦粉を捕獲する付着部材を配備
   するようにしたことを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】摩擦駆動する超音波モータの支持台及び／
   又はシャーシのロータ側表面部分に摩擦粉を捕獲する付
   着部材を配備するようにしたことを特徴とする超音波モ
   ータ。
3. 【請求項３】付着部材は靜電荷を帯電させたものである
   請求項１または２に記載の超音波モータ。
4. 【請求項４】付着部材は表面が粘着剤である請求項１ま
   たは２に記載の超音波モータ。
5. 【請求項５】付着部材が配備される位置は振動体のロー
   タ側表面における接触部分以外の径領域の概ね全体であ
   る請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波モータ。
6. 【請求項６】付着部材が配備される位置は、駆動振動モ
   ードにおいて節となる振動体のロータ側表面部分である
   請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波モータ。
7. 【請求項７】軸受部を囲うように円筒状の遮蔽板を設け
   た請求項１乃至６のいずれかに記載の超音波モータ。