JPH02159983A - 超音波モータ - Google Patents

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】 【産業上の利用分野】

この発明は、圧電素子を振動源として振動体の表面に弾
性進行波を励振させ、振動体に圧接した回転体を回転さ
せて出力を取り出す超音波モータに関し、更に詳しくは
出力軸と回転体との間に設けられるばねの取付構成に関
する。

【従来の技術】

第３図及び第４図は従来例を示すもので、第３図は縦断
面図、第４図は第３図における回転体、皿ばね及び出力
軸の斜視図である。 第３図において、■は環状の弾性振動体でこれと一体の
支持部２が段付円板状のハウジング３にねじ４で締め付
けられて固定されている。弾性振動体１の一方の面には
、圧電セラミックからなる圧電素子５が接着されている
。６は中心に窓穴６ａを有する円板状の回転体で、周縁
に環状の摺動材７が接着され、この摺動材７部分で弾性
振動体ｌの他方の面に接触している。８は回転体６の窓
穴６ａを通る出力軸で、ハウジング３に装着された軸受
９で回転自在に支持され、ハウジング３から突出する軸
端が出力端となっている。出力軸の反出力端側には頭部
８ａが形成され、この頭部８ａと回転体６との間に皿ば
ねｌＯが設けられている。１１は庭付円筒状のケースで
、底部中央にスラストベアリング１２が嵌め込まれてお
り、この′スラストベアリング１２を出力軸８の頭部８
ａに当接させてハウジング３に装着されている。その際
、皿ばね１０が押圧されて若干の弾性変形が生じ、その
ばね力で回転体６は弾性振動体ｌに圧接されている。皿
ばね１０による加圧力は、ケース１１の高さ寸法して調
整される。 第４図に示すように、皿ばね１０の外、内周にはそれぞ
れ４箇所に溝１３及び１４が形成されており、これらに
対応して回転体６及び出力軸８の頭部８ａに、円筒ピン
のかしめ付けやプレスによる押し出し成形により円柱状
の突起１５及び１６がそれぞれ設けられている。こ、れ
らの溝１３．１４と突起１５．１６とは互いに組み合わ
されて、第３図に示す状態に組み立てられる。 このような構成において、圧電素子５に互いに位相の異
なる２つの高周波電圧を印加すると、圧電素子５に生じ
る超音波振動により、弾性振動体ｌの回転体６との接触
側の表面に一方向に進む弾性進行波が励振される。その
ため、この表面に適切な摺動摩擦力を持つ摺動材７で圧
接された回転体６は上記弾性進行波で駆動され、その進
行方向に回転させられる。回転体６に与えられた回転力
は皿ばね１０を介して出力軸８に伝達され、その出力端
から取り出される。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、このような従来の超音波モータには次のよう
な欠点がある。 （１）皿ばね１０と回転体６及び出力軸８との円周方向
の結合を溝１３．１４と突起１５．１６の組み合わによ
り行っているが、−ａに突起は軸方向と直角の方向に力
が加わる場合に付は根部分の機械的強度の確保が難しく
、突起１５．１６も折損などの危険があり、強度上の信
転性に乏しい。その対策として突起の数を増やせばよい
が、そうすると加工工数が増えてコスト高となり、また
全ての突起に一様に負荷が掛かるように位置精度を高め
るにも困難が伴う。 （２）溝１３．１４と突起１５．１６との組み合わせで
は、溝１３．１４と突起１５．１６と間の皿ばね１０の
半径方向の隙間を除去することが困難で、そのために回
転体６と出力軸８との間の芯ずれが生じ易く、回転時の
騒音や振動が大きくなる。 （３）回転体６、皿ばね１０、出力軸８の頭部８ａが重
ねるように組み立てられているので、軸方向の寸法が長
くなる。 （４）皿ばねはばね定数が大きくて変位が大きく取れず
、また変位に対してのばね力が非線型であるなどの好ま
しくない特性があり、部品の僅かの寸法誤差でばね力が
大幅に変わり、回転体６に所定の圧接力を与えることが
困難である。 この発明は、このような従来構成の欠点を排除して、強
度上の心配がなく、芯出し精度に優れ、小形で、弾性振
動体に対して回転体を適切に圧接できる超音波モータを
提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この発明は、圧電素子に生
じる超音波振動により表面に弾性進行波が励振される環
状の弾性振動体と、この弾性振動体の前記表面に圧接さ
れ前記弾性進行波により駆動される回転体と、この回転
体の中心を通る出力軸と、この出力軸と前記回転体との
間に設けられ前記回転体の回転力を前記出力軸に伝達す
るばねとを有する超音波モータにおいて、回転体を環状
に構成し、ばねを出力軸に固着した中心部から複数の腕
が放射状に延びる板ばねとして構成するとともに、前記
回転体の反振動体側の面に前記板ばねの前記腕の先端を
嵌合させる複数の溝を設け、更に前記板ばねの前記腕の
先端近くに前記回転体の内周面に嵌合させる芯出し片を
設けるものである。

【作　用】

ばね手段として中心部から複数の腕が放射状に延びる板
ばねを用い、この板ばねの中心部をねじ止めや接着など
で出力軸に固着し、°腕の先端を環状に構成した回転体
の反振動体側の面の溝に嵌合させる。回転体あるいは出
力軸とばね手段との結合に突起を用いないので、突起の
折損などの心配がない。また、回転体と板ばねとの間の
半径方向の位置決めは、回転体の内周と板ばねの腕の先
端近くに設けた芯出し片との嵌合で行い、板ばねと出力
軸とは固着するので、回転体と出力軸との間の芯出し精
度は高いものになる。更に、板ばねを環状の回転体の内
側に収容させ、出力軸の板ばねとの結合部は回転体と同
一平面上に配置できるので、軸方向の寸法が短くなる。 更にまた、板ばねはばね定数を小さくできるので、部品
誤差により組立後の板ばねの変位に若干のばらつきが生
じても、それによる′回転体に対する圧接力の変化は小
さい。

【実施例】

以下、第１図及び第２図に基づいてこの発明の詳細な説
明する。ここで、第１図は回転体、板ばね及び出力軸の
斜視図、第２図は超音波モータの縦断面図である。なお
、従来例と同一部分には同一の符号を付は説明を省略す
ることにする。 第１図において、２１は板ばねで、穴２１ａが開けられ
た中心部２１ｂから、腕２１ｃが四方に延びる放射状に
構成されている。腕２１ｃの先端近くには、左右に円弧
状に張り出す芯出し片２１ｄが一体に設けられている。 ２１ｅはねじを通す４箇所の穴である。出力軸２２は、
従来例におけると同様に反出力端側に段付の頭部２２ａ
を有しているが、頭部２２ａの小径部の外径は、板ばね
２１の穴２１ａと密に嵌合するようになっている。 ２２ｂは板ばね２１の穴２１ｅに対応して設けられたね
し穴である。回転体２３は環状に構成され、摺動材７が
接着された側と反対側の面に板ばね２１に於ける腕２１
ｃの先端が密に嵌合する溝２３ａが４箇所に設けられて
いる。また、回転体２３の内周面の半径Ｒは、板ばね２
１の芯出し片２１ｄの外周面の半径ｒより僅かに大きく
、芯出し片２１ｄは回転体２３の内周面に密に嵌合する
ようになっている。 このような板ばね２１、出力軸２２及び回転体２３の構
成の下で、第２図において、板ばね２１は穴２１ｅをね
じ穴２２ｂに合わせて出力軸２２における頭部２２ａの
小径部に嵌め込まれ、ねじ２４で固着されている。また
、板ばね２１の腕２１ｃの先端は回転体２３の溝２３ａ
に嵌め込まれ、芯出し片２２ｄは回転体２３の内周に嵌
め込まれている。ハウジング３に装着されたケース２５
は、板ばね２１を弾性変形させながらスラストベアリン
グ１２を介して出力軸２２に当接し、その結果、回転体
２３は板ばね２１のばね力で振動体１に圧接されている
。 このような構成において、圧電素子５に高周波電圧を印
加すると、従来例におけると同様に振動体１に励振され
る弾性進行波により回転体２３が駆動されて回転し、そ
の回転力は板ばね２１を介して出力軸２２に伝達される
。その場合、図示実施例においては、強度上不安のある
突起を用いていないので、折損などの心配がない。また
、板ばね２１の中心部２１ｂは出力軸２２にねじ２４で
固着され、芯出し片２１ｄは回転体２３の内周面に密に
嵌合しているので、板ばね２１と出力軸２２及び回転体
２３との結合部に緩みがなく、回転体２３に対する出力
軸２２の芯出し精度は高いものとなっている。更に、第
１図かられかる通り、板ばね２１は回転体２３の内側に
収容され、出力軸２２の頭部２２ａは回転体２３と同一
平面上に配置されているので、出力軸２２が短くなり、
超音波モータとしての軸方向寸法りが第３図の場合の寸
法Ｉ（に比べて小さくなっている。加えて、板ばね２１
はばね定数を小さくできるため、回転体２３に対する所
定の圧接力に対して板ばね２１の弾性変形を大きく設定
することができ、部品誤差により生じる上記圧接力の変
動が小さい。 【発明の効果］ 以上述べたところから、この発明によれば次のような効
果が得られる。 （１）回転力の伝達部の機械的強度が高いので、強度上
の信頼性が向上する。 （２）板ばねと回転体及び出力軸との間の緩みがないの
で、回転体と出力軸との間の芯出し精度が高く、振動や
騒音が少ない。 （３）出力軸を短くできるので、高さ寸法が小さくなる
。 （４）板ばねのばね定数を小さく設定することが容易な
ので、回転体に対する圧接力の部品寸法誤差による変動
を小さく抑えられる。また、板ばねは板材の厚さや腕の
数を変えることによりばね定数を自由に変えられるので
設計裕度が高く、腕の数を適切にすることにより弾性振
動体に対する回転体の圧接を均一にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例における回転体、板ばね及び
出力軸の斜視図、第２図はこの発明の実施例の縦断面図
、第３図は従来例の縦断面図、第４図は第３図における
回転体、皿ばね及び出力軸の斜視図である。 １・・・弾性振動体、５・・・圧電素子、２１・・・板
ばね、２１ｃ・・・腕、２１ｄ・・・芯出し片、２２・
・・出力軸、２３・・・回転体、２３ａ・・・溝。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）圧電素子に生じる超音波振動により表面に弾性進行
   波が励振される環状の弾性振動体と、この弾性振動体の
   前記表面に圧接され前記弾性進行波により駆動される回
   転体と、この回転体の中心を通る出力軸と、この出力軸
   と前記回転体との間に設けられ前記回転体の回転力を前
   記出力軸に伝達するばねとを有する超音波モータにおい
   て、回転体を環状に構成し、ばねを出力軸に固着した中
   心部から複数の腕が放射状に延びる板ばねとして構成す
   るとともに、前記回転体の反振動体側の面に前記板ばね
   の前記腕の先端を嵌合させる複数の溝を設け、更に前記
   板ばねの前記腕の先端近くに前記回転体の内周面に嵌合
   させる芯出し片を設けたことを特徴とする超音波モータ
   。