JPH0880072A - 振動波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の振動波モータでは、外筒の外側に突出
した軸に伝導機構としてのギア等を取付けるようになっ
ていたので該モータを含めた動力伝達系の総体積が大型
にならざるを得なかった。本発明は該モータを含めた動
力伝達系が従来よりも小さくなり、且つ、複数の被駆動
対象に動力供給を行うことができる、改善された振動波
モータを提供する。 【構成】 図１において、１はステータユニットで、振
動子２、圧電素子３、フレキシブルプリント基板４、摩
擦材５、から構成されている。８はロータユニットで、
軸９、ロータ受け１０、防振材１２、ロータ１３、ばね
１４、ばね受け１５、で構成されている。本発明の振動
波モータでは、ロータ受け１０に歯車１１が形成されて
ロータ受け１０自身が動力伝達機構の一部になっている
ので、該モータを含む動力伝達系の総体積を従来よりも
小型にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動波モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５及び図６を参照して従来の振動波モ
ータの構造と、その使用例とを説明する。

【０００３】図５は従来の振動波モータの一部破断分解
斜視図である。同図において、４６は該モータのステー
タユニットであり、該ステータユニット４６は、櫛歯形
状を有する振動子４７、所定の角度に分割したパターン
に分極を施した薄いドーナッツ状の圧電素子４８、該圧
電素子４８に給電するためのフレキシブルプリント基板
（以下、フレキと略す）４９、ロータ５７と振動子４７
との摩耗を低減するための摩擦材５０、とから構成され
ている。

【０００４】該モータのケーシングである後蓋５１には
軸受５２を圧入固定し、更に該ステータユニット４６も
加締めにより機械的に固定する。

【０００５】ロータユニット５３は軸５４、ロータ受け
５５、防振材５６、ロータ５７、ばね５８、ばね受け５
９、とから構成されている。

【０００６】ステータユニット４６の振動を受けるロー
タ５７と、軸５４に固定したロータ受け５５との間には
防振材５６が配置されている。

【０００７】通常、ロータユニットは、軸にロータを固
定しただけの構成であるが、図５に示す振動波モータは
以下に示す効果を持つ。

【０００８】（１）ロータ５７とロータ受け５５との間
の防振材５６で振動を遮断するため、ロータ５７で受け
た振動がロータ受け５５及び軸５４に伝わらない。この
為、軸５４に取付けられる歯車等の伝導機構に振動を与
えない。

【０００９】（２）ロータ５７とステータユニット４６
との片当たりや加圧分布むらを緩和する効果がある。こ
の為、異常摩耗による寿命の低下や鳴きの低減、回転特
性の安定性が図られる。また、片当たりや加圧分布むら
を回避するために要する部品の寸法精度や組立精度も緩
和できる為、部品コストや組立コストの削減や、量産性
の向上を図ることができる。

【００１０】該モータのもう一方のケーシングである外
筒６０にはボールベアリング６２が取付けられている。
軸受５２とボールベアリング６２により軸５４でロータ
ユニット５３を保持しつつステータユニット４６を固定
した後蓋５１と外筒６０とを組み付けることにより該モ
ータが完成する。その際、後蓋５１のエッジや外筒６０
の切り欠き６１でフレキ４９を傷つけることがないよう
にゴムやウレタン等による保護具６３を取付ける。

【００１１】図６は従来の振動波モータを装置に取付け
る状態を示した斜視図である。

【００１２】ボールベアリング６２を保持する為に外筒
６０に設けた凸起部６４は装置の取付板６６の穴６７へ
の芯出しのためのガイドとして利用している。軸５４を
取付板６６の穴６７に通し、穴６７に対してわずかなす
き間をもって嵌合する凸起部６４で芯出しした状態でね
じ６９を取付板６６のすきま穴６８に挿通し、モータの
外筒６０のねじ穴６５で締めつけることにより取付板６
６に振動波モータを固定する。続いて軸５４にプーリ７
０や歯車やカム等の各種伝導機構の回転物体を装着す
る。

【００１３】以上のようにして振動波モータが取付けら
れた装置においては、該振動波モータの軸５４を回転さ
せたり、止めたりすることにより該伝導機構の働きで該
装置が目的の動作を行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すように、従来の振動波モータに各種伝導機構の回転
物体を装着して使用するに当たり、以下に示すような問
題があった。

【００１５】（１）小さなスペースで大きなトルクを発
生するのが特徴である振動波モータを用いながらモータ
の体積にくらべて大きな回転物体を軸に装着して用いて
いるので該モータの特質を生かせない使用方法となって
いた。

【００１６】（２）一本の出力軸から一種類の回転出力
しか得られないため、同期して何種類もの異なった回転
出力を得ようとする場合には一本の出力軸に何段もの歯
車やプーリを取付けることが必要となり、その結果、伝
導機構が非常に大きくなるという問題があった。

【００１７】

【発明の目的】本発明の目的は、前記の問題点を解決
し、新規な構成の振動波モータを提供することである。

【００１８】すなわち、請求項１に記載した発明は、所
定の角度に分割したパターンに分極を施した円板状の圧
電素子を取付けた放射状の櫛歯形状を有する円板状のス
テータに該圧電素子に位相の異なる２相以上の交流電圧
を印加することにより該ステータを周回する進行波を起
振し、該ステータの櫛歯部分にロータを圧接することに
より該ロータが該進行波の波頭の周方向振幅を摩擦で受
け、回転するロータにより出力を得る振動波モータにお
いて、該ロータの回転中心は軸受により支持された軸で
あり、該軸に固定したロータ受けに歯車、プーリ、カム
等の伝導手段を形成し、該ロータと該ロータ受けとの間
に防振材を配置したことを特徴とする振動波モータを提
供することを目的とする。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１の構成を有す
る振動波モータにおいて該軸に歯車、プーリ、カム等の
伝導手段やエンコーダ円板等の回転検出手段を装着した
ことを特徴とする振動波モータを提供することを目的と
する。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１の構成を有す
る振動波モータにおいて、該ロータ受けに形成した伝導
手段により回転検出を行うことを特徴とする振動波モー
タを提供することを目的とする。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１の構成を有す
る振動波モータにおいて、該ロータ受けに回転検出手段
を設置したことを特徴とする振動波モータを提供するこ
とを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段及び作用】従来の振動波モ
ータは軸に歯車等の伝導機構の回転物体を装着すること
を前提として構成されていたため、小型で大トルクを発
生する振動波モータの特性を生かすことができなかっ
た。

【００２３】それ故、本発明ではロータ受けに歯車等の
伝導機構の回転物体を形成することにより小型化を可能
とした。また、本発明では、ロータ受けと軸との二つの
部分から出力を取り出すようにしたので数種の被駆動物
体を機構的に無理なく駆動可能とした。

【００２４】前記課題を解決するために請求項１の発明
は、所定の角度に分割したパターンに分極を施した円板
状の圧電素子を取付けた放射状の櫛歯形状を有する円板
状のステータに該圧電素子に位相の異なる２相以上の交
流電圧を印加することにより該ステータを周回する進行
波を起振し、該ステータの櫛歯部分にロータを圧接する
ことにより該ロータが該進行波の波頭の周方向振幅を摩
擦で受け、回転するロータにより出力を得る振動波モー
タにおいて、該ロータの回転中心は軸受により支持され
た軸であり、該軸に固定したロータ受けに歯車、プー
リ、カム等の伝導手段を形成し、該ロータと該ロータ受
けとの間に防振材を配置したことを特徴とする振動波モ
ータを提供する。

【００２５】本発明の構成によれば、振動波モータの主
要構成要素であるロータ受け自身が伝導手段となってい
るため、本来小型な振動波モータの特質を生かした構造
となり、また、ロータとロータ受けとの間に防振材が配
置されているのでステータからロータに伝達される振動
が出力系にまで伝達せず、振動のない滑らかな回転を取
り出すことができる。

【００２６】前記課題を解決するために請求項２の発明
は、請求項１の構成を有する振動波モータにおいて該軸
に歯車、プーリ、カム等の伝導手段やエンコーダ円板等
の回転検出手段を装着したことを特徴とする振動波モー
タを提供する。

【００２７】本発明の構成によれば、ロータ受けとロー
タとの二つの部分から出力を取り出すことができるとと
もに、該軸の回転検出を行うことができる。

【００２８】前記課題を解決するために請求項３の発明
は、請求項１の構成を有する振動波モータにおいて、該
ロータ受けに形成した伝導手段により回転検出を行うこ
とを特徴とする振動波モータを提供する。

【００２９】本発明の構成によれば、該伝導手段が回転
検出手段を兼ねているので、更に小型化が可能となる。

【００３０】前記課題を解決するために請求項４の発明
は、請求項１の構成を有する振動波モータにおいて、該
ロータ受けに回転検出手段を設置したことを特徴とする
振動波モータを提供する。

【００３１】本発明の構成によれば、該ロータ受けに該
回転検出手段を設けることにより他に回転検出手段を要
しないので更に小型化が可能となる。

【００３２】

【実施例】以下に図１〜図４を参照して本発明の実施例
について説明する。

【００３３】＜実施例１＞図１及び図２に本発明の第一
実施例の振動波モータを示す。

【００３４】図１は本発明の第１実施例の振動波モータ
の断面図である。

【００３５】図１において、１はステータユニットであ
り、該ステータユニット１は振動子２、圧電素子３、フ
レキ４、摩擦材５、により構成されている。振動子２に
は櫛歯が形成され、該櫛歯の上面は摩擦材５で覆われて
いる。また、該櫛歯と反対側の面には圧電素子３及びフ
レキ４が取付けられている。

【００３６】ステータユニット１と地板６とは軸受７の
加締めにより固定されている。

【００３７】ロータユニット８は軸９、ロータ受け１
０、防振材１２、ロータ１３、ばね１４、ばね受け１５
で構成されている。

【００３８】ステータユニット１に当接するロータ１３
は防振材１２を介してロータ受け１０で保持されてい
る。軸９に固定したロータ受け１０の外周には歯車１１
が形成され、該歯車１１から他の歯車２３へ力が伝達さ
れる。また、同時に軸９からも出力を取り出すことがで
きるようになっている。ばね１４の加圧反力はばね受け
１５を介してボールベアリング１６で受けている。該ボ
ールベアリング１６を保持するハウジング１７は地板１
８に固定されている。地板１８と地板６とは支柱１９に
固定されている。また、地板６及び１８にはそれぞれ軸
受２０及び２１が固定され、該両軸受に軸２２が支持さ
れており、軸２２には歯車２３及びカラー２４が固定さ
れている。カラー２４は歯車２３の軸方向位置をロータ
受け１０の歯車１１の位置に合わせるための位置出し材
であり、歯車２３とカラー２４とを一体にした部材を用
いてもよい。

【００３９】振動波モータは回転検出装置を付加するこ
とにより高い回転精度で制御することができるので、こ
こでは軸９にエンコーダ円板２５を固定し、地板６にね
じ２６で固定したエンコーダモジュール２７で該軸９の
回転検出を行うようにしている。

【００４０】なお、エンコーダ円板に相当する回転検出
手段として、ロータ受け１０に形成した歯車１１を利用
したり、歯車１１とエンコーダ円板とを一体に形成した
ロータ受けを用いることもできる。

【００４１】図２は前記振動波モータのロータユニット
の一部破断分解斜視図である。

【００４２】同図に示すように、ロータ１３とロータ受
け１０との間には防振材１２が設置されている。このよ
うにロータ１３とロータ受け１０とを一体にせずに分離
した構造としたのは次の理由による。

【００４３】（ａ）ステータユニット１の振動を妨げず
にロータ１３がステータユニット１に倣って振動を受け
ながらもロータ受け１０の歯車１１や軸９に伝えないこ
と。

【００４４】（ｂ）ロータ１３とステータユニット１と
の片当たりが緩和され、加圧分布むらが低減し、回転特
性が安定すること。

【００４５】（ｃ）防振材１２がロータ１３の振動を吸
収し、鳴き不良の低減を図れること。

【００４６】以上に説明した第一実施例の振動波モータ
の特有の効果は以下の通りである。

【００４７】（１）軸９に対して回転方向が逆で回転数
の異なる複数の出力を軸２２から得ることができる。

【００４８】（２）軸９と同期した運動を軸２２から得
ることができる。

【００４９】（３）図１には歯車２３のみしか図示して
いないが、ロータ受け１０の歯車１１に複数の歯車を配
し、歯車の組み合わせ、ギヤ比により、所望の回転数や
回転方向の多軸構造を取ることが出来る。

【００５０】＜実施例２＞図３は本発明の第二実施例の
振動波モータの断面図である。なお、本実施例の構成要
素の符号は第一実施例で用いた符号を使用している。

【００５１】本実施例では、ロータユニット２８におい
て軸９に固定したロータ受け２９の外周に歯付きプーリ
３０を形成し、該プーリ３０により歯付きベルト３１へ
と力を伝達するベルト駆動機構になっている。更に、軸
９に歯付きプーリ３２を取付け、歯付きベルト３３の駆
動も行う。

【００５２】なお、図３には歯付きベルトの例を示した
が、Ｖベルトや平ベルトの構成も可能である。また、ロ
ータ受け２９に複数のプーリを形成することにより複数
のベルトを駆動することもできる。

【００５３】本実施例の振動波モータの特有の効果は次
の通りである。

【００５４】（１）所望の種類のベルトや、ベルト送り
速度の異なる複数のベルトを同期させて駆動することが
できる。

【００５５】（２）ボールベアリング１６から外に出な
いように短くした軸９を用い、ロータ受け２９のみによ
るベルト駆動の場合、薄型化可能な構造となる。

【００５６】（３）ベルト駆動の場合は軸に大きな側圧
がかかるが、ボールベアリング１６と軸受７の間にある
ロータ受け２９を利用しているので大きな側圧に対して
有利な構造となる。

【００５７】＜実施例３＞図４に本発明の第三実施例の
振動波モータの断面図を示す。なお、本図においても第
一実施例と同じ構成要素は第一実施例と同じ符号で表示
してある。

【００５８】ステータユニット１は軸受３４とボールベ
アリング１６を保持したハウジング３５により地板３６
に加締め固定されている。

【００５９】ロータユニット３７は軸９、ロータ受け３
８、防振材１２、ロータ４０、ばね１４、ばね受け４
１、で構成されている。軸９にはエンコーダ円板４２が
固定され、地板３６にねじ４３で固定したエンコーダモ
ジュール４４で回転検出を行う。軸９に固定されたエン
コーダ円板４２は、また、ロータユニット３７をステー
タユニット１に圧接するためのばね１４の加圧反力を受
ける加圧機構を兼ねている。

【００６０】ロータガイド３８の外周には歯車３９が形
成され、該歯車３９により他の歯車４５を駆動する。

【００６１】本実施例の構成における特有の効果は次の
通りである。

【００６２】（１）薄型である。

【００６３】（２）ハウジング３５のみの部品精度によ
りボールベアリング１６と軸受３４との同軸度が決まる
ため、同軸度のバラつきが発生しにくく、軸倒れが少な
い構造となる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、径の大きい部
品であるロータ受けに歯車、プーリ、カムといった機能
を付加することにより、比較的大きな伝導機構の回転物
体と駆動源とを小さなスペースに納めることができる。
また、ロータとロータ受けとの間に防振材を設けたの
で、ステータからロータに伝わる振動をロータ受け及び
出力部材に伝達しないようにすることができるため、高
精度の回転出力が得られ、ロータとステータとの片当た
りや加圧分布むらを緩和することができ、異常摩耗によ
る寿命の低下や鳴きの低減を図ることができ、また、回
転特性を安定化することができる。

【００６５】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、少なくとも２つ以上の被駆動対象に動
力を伝達できるという効果が得られる。

【００６６】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、該伝導手段が回転検出手段を兼ねてい
るので更に小型化が可能となる効果がある。

【００６７】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、該ロータ受けに該回転検出手段を設け
ることにより他に回転検出手段を要しないので更に小型
化が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の振動波モータの縦断面
図。

【図２】図１の振動波モータのロータユニットの一部破
断分解斜視図。

【図３】本発明の第二実施例の振動波モータの縦断面
図。

【図４】本発明の第三実施例の振動波モータの縦断面
図。

【図５】従来の振動波モータの一部破断分解斜視図。

【図６】従来の振動波モータを他の装置に取付ける状態
を示した分解斜視図。

【符号の説明】

１，４６…ステータユニット ２，４７…振動
子 ３，４８…圧電素子 ４，４９…フレキシブルプリント基板 ５，５０…摩擦材 ６，１８，３６
…地板 ７，２０，２１，３４，５２…軸受 ８，２８，３７，５３…ロータユニット ９，２２，５４…軸 １０，２９，３８，５５…ロータ受け １１，２３，３９，４５…歯車 １２，５６…摩
擦材 １３，４０，５７…ロータ １４，５８…ば
ね １５，４１，５９…ばね受け １６，６２…ボ
ールベアリング １７，３５…ハウジング １９…支柱 ２４…カラー ２５，４２…エ
ンコーダ円板 ２６，４３，６９…ねじ ２７，４４…エ
ンコーダモジュール ３０，３２…歯付きプーリ ３１，３３…歯
付きベルト ５１…後蓋 ６０…外筒 ６１…切り欠き ６３…保護具 ６４…凸起部 ６５…ねじ穴 ６６…取付板 ６７…穴 ６８…すきま穴 ７０…プーリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 章 東京都目黒区中根２丁目４番19号 キヤノ ン精機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の角度に分割したパターンに分極を
   施した円板状の圧電素子を取付けた放射状の櫛歯形状を
   有する円板状のステータに該圧電素子に位相の異なる２
   相以上の交流電圧を印加することにより該ステータを周
   回する進行波を起振し、該ステータの櫛歯部分にロータ
   を圧接することにより該ロータが該進行波の波頭の周方
   向振幅を摩擦で受け、回転するロータにより出力を得る
   振動波モータにおいて、 該ロータの回転中心は軸受により支持された軸であり、
   該軸に固定したロータ受けに歯車、プーリ、カム等の伝
   導手段を形成し、該ロータと該ロータ受けとの間に防振
   材を配置したことを特徴とする振動波モータ。
2. 【請求項２】 該軸に歯車、プーリ、カム等の伝導手段
   やエンコーダ円板等の回転検出手段を装着したことを特
   徴とする請求項１の振動波モータ。
3. 【請求項３】 該ロータ受けに形成した伝導手段により
   回転検出を行うことを特徴とする請求項１の振動波モー
   タ。
4. 【請求項４】 該ロータ受けに回転検出手段を設置した
   ことを特徴とする請求項１の振動波モータ。