JP3025788B2 - 超音波モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、圧電振動子の伸縮運動を利用した超音波
振動により、移動体を摩擦駆動させる超音波モータに関
する。

背景技術 従来の超音波モータを図28に示す。

固定台７に固定された中心軸９に振動体３を固定す
る。振動体３の下面には圧電振動子４が接着されてい
る。圧電振動子４は複数の電極パターンを有すると共に
各々分極処理され、圧電振動子４の電極パターンからは
リード線10が制御回路（図示しない）へ配線されてい
る。振動体３の突起部3aには摩擦材８を会して移動体２
が接触する。移動体２は中心軸９に組み込まれ軸受によ
り回転できる。移動体２は加圧ばね１により下方に加圧
されている。圧電振動子４に高周波電圧を印加すると、
振動体３に超音波振動が発生し移動体２は摩擦材８の摩
擦力を介して回転する。

図29は進行波型の超音波モータの斜視図である。振動
体３には均等な間隔に複数の突起を有している。圧電振
動子４には位相の異なる複数の高周波電圧を印加して進
行波を発生し移動体２を回転する。日本特開平１−1778
74号公報にこのような構造が開示されている。

図30は定在波型の超音波モータの斜視図である。振動
体３には定在波の波数に対応した数の突起を有してい
る。圧電振動子４には一個の高周波電圧を印加して定在
波を発生し移動体２を回転する。日本特開昭63−107472
号公報にこのような構造が開示されている。

このように、定在波を利用するものは振動体の円周方
向に対して定在波を発生するような圧電振動子のみを有
し、進行波を利用するものは振動体の円周方向に対して
進行波を発生するような圧電振動子のみを有し、圧電振
動子に印加する高周波信号の電圧、印加時間、及び、周
波数をコントロールすることによって回転制御を行って
いた。

また、どちらの場合も、移動体においては回転方向に
垂直な断面は均一であった。

しかし、従来の超音波モータでは、例えばアナログ時
計のような正確なステップ駆動を行う場合、移動体の位
置を読み取るエンコーダ等の回転検出手段が必要であっ
た。それは、超音波モータが摩擦駆動しているので、単
純なスイッチのON/OFF等による高周波信号の印加時間制
御では移動体の送り量にバラツキが発生してしまうため
である。したがって、正確なステップ駆動を行う場合、
移動体がどの程度移動したかを常にモニターしていて、
希望の位置にきた瞬間に停止命令を出すようにしなけれ
ばならないので、正確なエンコーダが必要となるのと共
に、停止命令後も振動体の残留振動等で移動体がオーバ
ーランしてしまうという課題があった。

そこで、この発明の目的は、従来のこのような課題を
解決するために、エンコーダを必要とせず、単純な操作
で正確なステップ駆動を行う超音波モータを得ることで
ある。

発明の開示 この発明は、駆動用の進行波と停止用の定在波、もし
くは駆動用の定在波と停止用の定在波をそれぞれ発生さ
せる複数の圧電振動子と、それぞれの駆動を行う超音波
振動発生回路と、それらを切り換える切換回路と、動作
の位置決めのための断面形状が不均一な部分を有する移
動体とから構成され、前記切換手段により、駆動用の超
音波振動（進行波もしくは定在波）と停止用の定在波振
動を切り換えることによって、エンコーダなしで、移動
体を正確にステップ駆動させるようにした。

本発明の超音波モータにおいては、進行波のみが発生
している間は移動体が回転する。次に、定在波振動のみ
を発生させると、移動方向の断面に不均一部を有する移
動体は、不均一な断面により集中荷重部が形成され、そ
の部分が定在波の節部に停留する。これは、定在波振動
のみが発生している場合、集中荷重部が最も安定した部
分、すなわち定在波の節部に落ち着くことによる。

また、振幅最大部と節部の間に振動体の突起部が位置
するような第１の定在波が発生している間は、移動体に
回転方向の力が作用して移動体が回転する。次に、突起
部が節部に位置するような第二の定在波を発生すると、
回転方向の断面に不均一部を有する移動体は、不均一な
断面により集中荷重部が形成され、その部分が最も安定
した定在波の節部に停留する。

なお、移動体の不均一部の数が、振動体に発生される
定在波の節部の数と同一の場合には、振動体に励振され
た定在波を移動体に伝搬させることも可能となるため、
移動体の集中荷重部が定在波の腹部となるのと共に不均
一部が定在波の節部となり、不均一部の概略中間位置を
振動体の節部で落ち着かせることも可能である。

このように、駆動のための進行波もしくは定在波振動
と、停止のための定在波振動を適当に切り換えることに
より、エンコーダ等の回転検出手段を用いることなく、
正確なステップ駆動が可能となる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の第一実施例を示す斜視図である。図
２は、本発明の第一実施例の駆動状態、及び、振動の様
子を示す断面図である。

図３は、本発明の第一実施例の停止状態、及び、振動
の様子を示す断面図である。図４は、本発明の第一実施
例における機能ブロック図である。図５は、本発明の第
二実施例を示す斜視図である。図６は、本発明の第二実
施例の駆動状態、及び、振動の様子を示す断面図であ
る。図７は、本発明の第二実施例の停止状態、及び、振
動の様子を示す断面図である。図８は、本発明の第二実
施例における機能ブロック図である。図９は、本発明の
第三実施例を示す断面図である。図10は、本発明の第三
実施例の動作説明図である。図11は、本発明の第三実施
例における圧電振動子の電極パターンを示す平面図であ
る。図12は、本発明の第三実施例における機能ブロック
図である。図13は、本発明の第三実施例における超音波
振動発生回路を示す回路図である。図14は、本発明の第
四実施例を示す断面図および動作説明図である。図15
は、本発明の第五実施例を示す断面図および動作説明図
である。図16は、本発明第六実施例を示す断面図および
動作説明図である。図17は、本発明の第七実施例を示す
断面図および動作説明図である。図18は、本発明の第八
実施例を示す断面図および動作説明図である。図19は、
本発明の第九実施例を示す断面図および動作説明図であ
る。図20は、本発明の第十実施例を示す斜視図である。
図21は、本発明に使用される移動体の第一実施例を示す
斜視図である。図22は、本発明に使用される移動体の第
二実施例を示す斜視図である。図23は、本発明に使用さ
れる移動体の第三実施例を示す斜視図である。図24は、
本発明に使用される移動体の第四実施例を示す斜視図で
ある。図25は、本発明に使用される移動体の第五実施例
を示す斜視図である。図26は、本発明に使用される移動
体の第六実施例を示す斜視図である。図27は、本発明に
使用される移動体の第七実施例を示す斜視図である。図
28は、従来の超音波モータの構成を示す断面図である。
図29は、従来の超音波モータを示す斜視図である。図30
は、従来の他の超音波モータを示す斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明を、より詳細に説明するために添付図面に基づ
いて説明する。

図１は本発明の第一実施例を示す斜視図である。従来
は駆動用の圧電振動子のみを有していたが、ここでは駆
動用の進行波を発生する圧電振動子（Ａ）５と、停止用
の定波を発生する圧電振動子（Ｂ）６を有している。ま
た、移動体２には、圧電振動子（Ｂ）６が発生する定在
波の波数に適したスリット2aが入れられている。

図２は図１に示す第一実施例の駆動状態、及び、振動
の様子を示す断面図である。駆動用の進行波を発生させ
る圧電振動子（Ａ）５が作動している間は振動体３には
a1→a2、b1→b2と移動するような進行波が発生するため
に、移動体２は波の進む方向とは反対方向に駆動する。

図３は図１に示す第一実施例の停止状態、及び、振動
の様子を示す断面図である。この場合、駆動用の圧電振
動子（Ａ）５の作動を停止させ、停止用の圧電振動子
（Ｂ）６を作動させる。すると、スリット2aを有する移
動体２は重量が集中している部分（スリットとスリット
の中間位置）が、圧電振動子（Ｂ）６によって引き起こ
された定在波の節部c1〜c4に停止する。このように、駆
動用の進行波で停止用の定在波の節部近くまで駆動さ
せ、瞬時に定在波に切り換えることによって、正確な分
割位置に停止することが可能となる。なお、駆動用の進
行波と停止用の定在波を切り換えるタイミングとして
は、駆動用の進行波から得られる回転エネルギーで、移
動体の集中荷重部（スリットとスリットの中間位置）が
停止用に励振される定在波の腹部を越えれば良いことに
なる。また、先の第一実施例では駆動用の圧電振動子と
停止用の圧電振動子を別々に考えたが、一枚の圧電振動
子でも分極パターンと印加電圧箇所の切り換えでステッ
プ駆動が可能となる。

図４は本発明による第一実施例の機能ブロック図であ
る。進行波発生回路12と定在波発生回路13を有する超音
波振動発生回路11が、計時回路15、タイミング記憶回路
16、選択回路17よりなる切換回路14により切り換えら
れ、圧電振動子（Ａ）５か圧電振動子（Ｂ）６のどちら
かを駆動させる。その振動を振動体３により拡大し、移
動体２をステップ駆動する。

図５は本発明の第二実施例を示す斜視図である。この
場合も駆動用の圧電振動子（Ａ）５と停止用の圧電振動
子（Ｂ）６を有しているが、圧電振動子（Ａ）５も圧電
振動子（Ｂ）６もどちらも定在波を発生する。この場
合、第１の定在波と第２の定在波の位相はπ/4ずれてい
る。

図６は図５に示す第二実施例の駆動状態、及び、振動
の様子を示す断面図である。駆動用の定在波を発生させ
る圧電振動子（Ａ）５が作動している間は、振動体３の
突起部3aが振幅最大部と節部の間d1、d2にあるため、回
転方向に力が働き移動体２が駆動する。

図７は図５に示す第二実施例の停止状態、及び、振動
の様子を示す断面図である。駆動用の圧電振動子（Ａ）
５の作動を停止させ、停止用の圧電振動子（Ｂ）６を作
動させる。この場合定在波の節部と振動体３の突起部3a
が一致するようになっている。すると、スリット2aのあ
る移動体２は重量が集中している部分（スリットとスリ
ットの中間位置）が、圧電振動子（Ｂ）６によって引き
起こされた定在波の節部e1〜e4に停止する。このよう
に、駆動用の定在波で停止用の定在波の節部近くまで作
動させ、瞬時に停止用の定在波に切り換えることによっ
て、正確な分割位置に停止することが可能となる。ま
た、ここでは駆動用の圧電振動子と停止用の圧電振動子
を別々に考えたが、一枚の圧電振動子でも分極パターン
と印加電圧箇所の切り換えでステップ駆動が可能とな
る。図８は本発明による第二実施例の機能ブロック図で
ある。第一の定在波発生回路（Ａ）18と第二の定在波発
生回路（Ｂ）19を有する超音波振動発生回路11が、計時
回路15、タイミング記憶回路16、選択回路17よりなる切
換回路14により切り換えられ、圧電振動子（Ａ）５か圧
電振動子（Ｂ）６のどちらかを駆動させる。その振動を
振動体により拡大し、移動体をステップ駆動する。

図９は本発明の第三実施例を示す断面図である。

移動体２には、出力取りだし部として歯車部材20を設
けている。また、加圧手段としては移動体２の中心上面
部を板状のバネで加圧する方法とは異なり、ベアリング
21の外輪を移動体２に固定するのと共に、ベアリング21
の内輪を中心軸で回転案内しながらコイル状の加圧バネ
１で内輪上面部を加圧するような構成とした。

先の第一、第二実施例との大きな差異は、圧電振動子
４が一枚でステップ駆動を実現しているところであり、
以下に詳細な説明を加える。なお、振動体は半径方向に
対して節部を有さないい次モードでも、節部を有する２
次モードでも駆動可能である。

図10は本発明の第三実施例の動作説明図である。振動
体３には複数に分割された電極パターン4a、4bを有する
一枚の圧電振動子４が接着等の手段で接合されている。
なお、図中＋、−と記載しているのは、各電極パターン
部分の分極方向を示している。本実施例では図示するよ
うに、順に＋、＋、−、−というように２つごとに同方
向に分極処理された電極パターン4a、4bを一つおきにリ
ード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10bで結線してい
る。また、本実施例では４つを電極パターンで１波長を
構成するような電極構成となっている。この状態で、リ
ード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10b（すなわち、
電極パターン4aおよび4b）に同位相の高周波電圧信号を
印加すると振動体３は（ｂ）に図示するようにb1、b2、
b3を節部とするような定在波が励振され、（ａ）に図示
するスリット2aを有する移動体２の集中荷重部a1、a2、
a3が、それぞれb1、b2、b3と一致するような位置に停留
するように動作する。

次に、リード線（Ａ）10aに対してリード線（Ｂ）10b
（すなわち、電極パターン4aに対して4b）に90度位相の
異なる高周波電圧信号を印加すると振動体３は（ｃ）に
図示するようにc1からc2へ波が移動していくような進行
波が励振され、（ａ）に図示するスリット2aを有する移
動体２は波の方向とは逆方向に移動するように動作す
る。以上の動作を繰り返せば、移動体２に設けられたス
リット2aの間隔ごとにステップ動作させることが可能で
あるが、本実施例が先の第一、第二実施例との大きな差
異は以下の点である。即ち、リード線（Ａ）10aに対し
てリード線（Ｂ）10b（すなわち、電極パターン4aに対
して4b）に逆位相（180度位相のずれた）の高周波電圧
信号を印加すると振動体３は（ｄ）に図示するようにd
1、d2、d3を節部とするような定在波が励振され、
（ａ）に図示するスリット2aを有する移動体２の集中荷
重部a1、a2、a3が、それぞれd1、d2、d3と一致するよう
な位置に停留するように動作する。そして、再びリード
線（Ａ）10aに対してリード線（Ｂ）10b（すなわち、電
極パターン4aに対して4b）に90度位相の異なる高周波電
圧信号を印加すると振動体３は（ｅ）に図示するように
e1かからe2へ波が移動していくような進行波が励振さ
れ、（ａ）に図示するスリット2aを有する移動体２は波
の方向とは逆方向に移動するように動作する。以上の動
作を繰り返せば、移動体２に設けられたスリット2aの1/
2の間隔ごとにステップ動作させることが可能であるた
め、移動体の径小化に際しても少ないスリット数で微小
なステップ角度の制御が実現できる。なお、本実施例で
は１波長を４つの分割電極パターンで構成したが、さら
に細かい偶数枚の分割電極パターンで構成すれば、さら
に微小なステップ角度の制御が実現できる。

図11は本発明の第三実施例における圧電振動子の電極
パターンを示す平面図である。この実施例では１波長を
４つの分割電極パターンで構成したのと共に、円周方向
に対して３波が励振できるようにしたので、12の分割電
極パターンを有している。したがって、本来ならば12本
のリード線の接続が必要となるわけであるが、本発明が
対象としている様な小型の超音波モータに対しては多く
のリード線を取り付けると振動が抑制されて、性能が低
下してしまうという問題を生じることになる。そこで、
本実施例では、＋、＋、−、−という順に分極処理した
ものを圧電振動子４の内周および外周を用いて１つおき
に短絡電極パターンを形成することによって、リード線
の本数を２本で済ますようにしている。

図12は本発明の第三実施例における機能ブロック図で
ある。進行波発生回路12と第１の定在波発生回路（Ａ）
18および第二の定在波形成回路（Ｂ）19を有する超音波
振動発生回路11が、計時回路15、タイミング記憶回路1
6、選択回路17よりなる切換回路14により切り換えら
れ、圧電振動子４に設けられた電極パターン（Ａ）4aお
よび電極パターン（Ｂ）4bを選択的に駆動させる。その
振動を振動体３により拡大し、移動体２をステップ駆動
する。

図13は本発明の第三実施例における超音波振動発生回
路を示す回路図である。進行波が選択された際には、切
換回路14の出力により進行波発生回路12は電極パターン
4aにＱ出力を印加するのと共に電極パターン4bに90度位
相のずれたＭ出力を印加するように作用する。また、第
一の定在波が選択された際には、切換回路14の出力によ
り第１の定在波発生回路（Ａ）18は電極パターン4aおよ
び電極パターン4bに同位相のＱ出力を印加するように作
用する。さらに、第二の定在波が選択された際には、選
択回路17の出力により第二の定在波発生回路（Ｂ）19は
電極パターン4aにＱ出力を印加するのと共に電極パター
ン4bに180度位相のずれた出力を印加するように作用
する。

図14〜図20は駆動用および停止用の定在波の切換えで
本発明を実現した実施例を示したものである。

図14は本発明の第四実施例を示す断面図および動作説
明図である。本実施例では（ａ）に図示するように、順
に＋、＋、−、−というように２つごとに同方向に分極
処理された電極パターン4a、4bを一つおきにリード線
（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10bで結線している。ま
た、本実施例では４つの電極パターンで１波長を構成す
るような電極構成となっている。この状態で、リード線
（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10b（すなわち、電極パ
ターン4aおよび4b）に同位相の高周波電圧信号を印加す
ると振動体３は（ｂ）に図示するような定在波が励振さ
れ、突起部3aによってb1、b2、b3の部分で移動体２に対
して駆動力が作用する。次に、リード線（Ｂ）10bへの
印加を休止し、リード線（Ａ）10aにのみ高周波電圧信
号を印加すると振動体３は（ｃ）に図示するようにc1、
c2、c3を節部とするような定在波が励振され、不均一部
を有する移動体の集中荷重部が各節部に停留する。以上
の動作を繰り返せば、ステップ動作させることが可能と
なる。なお、駆動時にリード線（Ａ）10aに対してリー
ド線（Ｂ）10b（すなわち、電極パターン4aに対して4
b）に加える高周波電圧信号の位相を180度反転させると
移動体を逆方向に移動させることも可能である。

図15は本発明の第五実施例を示す断面図および動作説
明図である。先の第四実施例と基本的には同じである
が、駆動時にはリード線（Ａ）10aへの印加を休止し、
リード線（Ｂ）10bにのみ高周波電圧信号を印加し、逆
に停留時にはリード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）1
0b（すなわち、電極パターン4aおよび4b）に同位相の高
周波電圧信号を印加している点が異なる。この際、駆動
時にリード線（Ａ）10aにのみ高周波電圧信号を印加す
れば、逆方向へのステップ駆動が可能である。

図16は本発明の第六実施例を示す断面図および動作説
明図である。本実施例では（ａ）に図示するように、順
に＋、＋、＋、−、−、−というように３つごとに同方
向に分極処理された電極パターン4a、ｂ、ｃを図示する
ようにリード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10bで結
線している。また、本実施例では６つの電極パターンで
１波長を構成するような電極構成となっている。この状
態で、リード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10b（す
なわち、電極パターン4a、4bおよび4c）に同位相の高周
波電圧信号を印加すると振動体３には（ｂ）に図示する
ような定在波が励振され、突起部3aによってb1、b2、b3
の部分で移動体に対して駆動力が作用する。次に、リー
ド線（Ａ）10aに対してリード線（Ｂ）10b（すなわち、
電極パターン4aに対して4b）に加える高周波電圧信号の
位相を180度反転させると振動体３は（ｃ）に図示する
ようにc1、c2、c3を節部とするような定在波が励振さ
れ、不均一部を有する移動体の集中荷重部が各節部に停
留する。以上の動作を繰り返せば、ステップ動作させる
ことが可能となる。

図17は本発明の第七実施例を示す断面図および動作説
明図である。本実施例では（ａ）に図示するように、順
に＋、＋、＋、−、−、−というように３つごとに同方
向に分極処理された電極パターン4a、4b、4cを図示する
ようにリード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10bで結
線している。また、本実施例では６つの電極パターンで
１波長を構成するような電極構成となっている。この状
態で、リード線（Ａ）10aおよびリード線（Ｂ）10b（す
なわち、電極パターン4a、4bおよび4c）に同位相の高周
波電圧信号を印加すると振動体３には（ｂ）に図示する
ような定在波が励振され、突起部3aによってb1、b2、b3
の部分で移動体に対して駆動力が作用する。次に、リー
ド線（Ａ）10aへの印加を休止し、リード線（Ｂ）10bに
のみ高周波電圧信号を印加すると振動体３は（ｃ）に図
示するようにc1、c2、c3を腹部とするような定在波が励
振され、不均一部を有する移動体の集中荷重部が各節部
に停留する。以上の動作を繰り返せば、ステップ動作さ
せることが可能となる。なお、（ｄ）および（ｅ）に図
示するように、駆動時にリード線（Ａ）10aに対してリ
ード線（Ｂ）10b（すなわち、電極パターン4aに対して4
b及び4c））に加える高周波電圧信号の位相を180度反転
させると移動体を逆方向に移動させることも可能であ
る。

図18は、本発明の第八実施例を示す断面図および動作
説明図である。先の第七実施例と基本的には同じである
が、各電極パターンへの結線仕様ならびに振動体３に設
けた突起部3aと電極パターン4a、4b、4cとの配置が異な
る点が大きい違いである。

図19は本発明の第九実施例を示す断面図および動作説
明図である。本実施例では（ａ）に図示するように、順
に＋、＋、＋、−、−、−というように３つごとに同方
向に分極処理された電極パターン4a、4b、4cを図示する
ようにリード線（Ａ）10a、リード線（Ｂ）10b、リード
線（Ｃ）10cで結線している。また、本実施例では６つ
の電極パターンで１波長を構成するような電極構成とな
っている。この状態で、リード線（Ｂ）10bおよびリー
ド線（Ｃ）10cに対してリード線（Ａ）10a（すなわち、
電極パターン4bおよび4cに対して4a）に加える高周波電
圧信号の位相を180度反転させると振動体３には（ｂ）
に図示するような定在波が励振され、突起部3aによって
b1、b2、b3の部分で移動体に対して駆動力が作用する。
次に、リード線（Ａ）10a、リード線（Ｂ）10b、リード
線（Ｃ）10c（すなわち、電極パターン4a、4bおよび4
c）に同位相の高周波電圧信号を印加すると振動体３に
は（ｃ）に図示するようにc1、c2、c3を節部とするよう
な定在波が励振され、不均一部を有する移動体の集中荷
重部が各節部に停留する。以上の動作を繰り返せば、ス
テップ動作させることが可能となる。なお、（ｄ）、
（ｅ）に示す様にリード線（ｃ）10cに加える高周波電
圧信号の位相を180度反転させると移動体を逆方向に移
動させることも可能である。

図20は本発明の第十実施例を示す斜視図である。先に
示した実施例においては、全てが回転型の超音波モータ
であったが、本発明はリニア型の超音波モータに関して
もステップ駆動させることが可能である。図20におい
て、突起部3aを有する長方形形状の振動体３に対して、
スリット2aを有する移動体２を加圧接触させることによ
って、スリットとスリットによって形成される集中荷重
部の概略中間部分が圧電振動子４の作用によって振動体
３に励振される節部上に停留するようにステップ駆動さ
れる。ここで、移動体２の断面全体にかかるようなスリ
ットをいれるわけにはいかないので、溝的なスリットを
設けるか、もしくは図示するように薄い摩擦材８の上面
にスリット2aを有するような移動体２を設けるように構
成するのが良い。

図21〜図27は、本発明に使用される移動体の実施例で
ある。円周方向の断面形状が複数の不均一部を有する移
動体を実現するには下記の様な方法がある。

図21は移動体２にスリット2aを入れることにより集中
荷重部を構成したもので、各スリットとスリットとの中
間位置が振動体に励振された定在波の節部で位置決めさ
れるようにステップ駆動される。この際、スリット2aの
数は振動体の円周方向に対して発生される定在波の波数
の整数倍である。また、スリットの幅は狭い方がステッ
プ駆動時の位置決め精度は向上するが、スリットの幅お
よび半径方向の深さについては、振動体との接触部分の
面積形状ならびに必要とされるホールディング力、さら
には加工条件等によって適時選択されるものである。

図22は先の図21に示した移動体の実施例のスリットの
幅を極端に大きくした場合を示したもので、各扇型羽根
形状の移動体部の中間部分が移動体に励振された定在波
の節部で位置決めされるようにステップ駆動される。

図23は部分的に移動体の厚みを増加させて集中荷重部
を構成したもので、溝部2bを設けることによって形成さ
れる各集中荷重部の中間位置（図示する溝部と溝部の中
間位置）が振動体に励振された定在波の節部で位置決め
されるようにステップ駆動される。この溝部の数は振動
体の円周方向に対して発生される定在波の波数の整数倍
である。

図24は移動体２の上下面に交互となるような溝2b、2c
を設けることによって集中荷重部を構成したもので、移
動体下面に設けられた溝部2bと移動体上面に設けられた
溝部2cとの中間位置が振動体に励振された定在波の節部
で位置決めされるようにステップ駆動される。このよう
な構造とすることにより、超音波モータおよび移動体の
径小化に際しても、強度を有したまま多数の集中荷重部
を形成することが可能となるために、小さい角度でのス
テップ駆動が実現できる。

図25は移動体２より比重の大きい重り2dを等間隔に埋
め込んで集中荷重部を構成した場合を示したもので、各
重り2dの概略重心部分が振動体に励振された定在波の節
部で位置決めされるようにステップ駆動される。この
際、比重の大きい重り2dの代りに空げき部を設ければ、
逆に各空げき部をつなぐ部分の中間位置が集中荷重部と
なるために、その位置が振動体に励振された定在波の節
部で位置決めされるようにステップ駆動される。なお、
図21〜図25に示した実施例では不均一部を有する移動体
２が同一材料で構成された場合を示したが、振動体との
接触部分に摩擦係数が高く摩耗しにくいような摩擦材を
接合もしくはコーティングして二体構造としてもよい。

図26は先の図21に示したスリット2aを入れることによ
り集中荷重部を構成した移動体２にスリット部を有さな
い摺動板を兼ねた薄い円板形状の摩擦材８を接合したも
のである。先の実施例に比べると若干保持トルクは弱く
なるものの、振動体接触部が突起形状のくし歯の際に
は、移動体スリットとの引っかかりなどによる不都合が
解消される。

図27は先の図21に示したスリットを入れることにより
集中荷重部を構成した移動体２に対して、スリット2aと
スリット2aとの間にタングステン等の様な比重の大きい
別部材からなる重り2eを付加することによって保持力を
高め、よりステップ駆動を確実に行えるようにしたもの
である。この際、スリットを有する部分については、モ
ータの回転特性を高めるために特殊な摺動材料で構成す
ることが望ましい。

なお、図21〜図27に示した実施例において、各移動体
に設けられた不均一部の数は振動体の円周方向に対して
発生される定在波の節部の数の整数倍となる。例えば、
振動体の円周方向に対して発生させる定在波の波数が３
の場合には、移動体の不均一部の数は３の整数倍に設定
でき、言うまでもなく不均一部の数が多ければ多いほど
ステップ角度を小さくすることが可能となる。また、移
動体の不均一部の数が、振動体の円周方向に対して発生
される定在波の節部の数と同一の場合には、振動体に励
振された定在波を移動体に伝搬させることも可能となる
ため、移動体の集中荷重部が定在波の腹部となり、不均
一部の概略中間位置を振動体の節部で落ち着かせること
も可能である。

産業上の利用可能性 この発明は、以上説明したように、駆動用の進行波と
少なくとも１種類以上の停止用の定在波、もしくは駆動
用の定在波と停止用の定在波を発生させる圧電振動子
と、それぞれの駆動を行う超音波振動発生回路と、それ
らを切り換える切換回路と、円周方向の断面形状に複数
の不均一部を有する移動体とから構成され、前記切換手
段により、駆動用の超音波振動（進行波もしくは定在
波）と停止用の定在波振動を切り換えることによって、
エンコーダ等の回転検出手段を用いないで移動体を累積
誤差なく正確にステップ駆動するのに適している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大多和 脩二 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−46573（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−236175（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−38180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/10 - 2/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波電圧の印加により、複数の定在波が
   発生する圧電振動子と、 前記圧電振動子が固定され、複数の突起部を有する振動
   体と、 前記突起部により摩擦駆動され、断面形状が複数の不均
   一部を有する移動体と、 前記移動体を前記振動体に加圧接触させる加圧手段とを
   有する超音波モータにおいて、 前記複数の定在波は、前記移動体を駆動するための定在
   波及び、前記移動体を停止するための定在波であり、 前記複数の定在波を切り換える切換回路を有することを
   特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】前記移動体の不均一部の数は、前記圧電振
   動子に発生する定在波の波数の整数倍であることを特徴
   とする請求の範囲第１項記載の超音波モータ。