JPS61189176A

JPS61189176A - 圧電型超音波モ−タ

Info

Publication number: JPS61189176A
Application number: JP60029094A
Authority: JP
Inventors: Akira Endo; 晃遠藤
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1985-02-16
Publication date: 1986-08-22

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］本発明は圧電型超音波モータに係る。

［発明の技術的背景とその問題点］近年Ｂａ　Ｔｉ　ＯａやＰＺＴ等の圧電セラミックによ
る振動を利用した圧電型超音波モータ（以下単に超音波
モータ）が提案されている。第３図Ａは従来の超音波リ
ニアモータの一例を示す。これらの図において、金属ま
たはプラスチック等の弾性材料からなる弾性体レール（
以下単にレール）両端には圧電振動子２が装着され、レ
ール１に摺動体３が加圧接触されている。上記構成の超
音波リニアモータで、圧電振動子２の例えＧチ左側の方
をその圧電撮動子又はモータの系の恭振周波数の交番電
圧で駆動すると、レール１上には第３図Ｂに示すような
弾性波４が発生し、レール１上を矢符Ａの方向に伝搬す
る。この弾性波４は、レール１表面の質点において弾性
波の進行方向とは逆向きの楕円運動５を行っている。而
。

して、前記弾性波４は１波長毎に頂点６を有しており、
レール１に加圧接触させた摺動体３は弾性波４の頂点の
みにおいて前記レール１と接触しているので、摺動体３
はレール１との摩擦力によって楕円運動の方向、すなわ
ち弾性波の伝搬方向とは逆の方向に移動することとなる
。なお、前記の状態において、駆動されていない方の圧
電振動子は、弾性波がレー　　　　　゛ル上を効率よく
伝搬するよう抵抗素子やインダクタンス素子と接続され
てインピーダンスのマツチングをとる作用を果している
。なお、現在駆動中の圧電振動子を停止させ使方のそれ
を駆動すれば、摺動体３は前記とは反対の方向に移動す
る。

第４図は従来の超音波モータの一例を示す。この図にお
いて、円板状のロータ７の外周には４箇の圧電振動子８
が、それらの板状または棒状の金属等からなる振動片９
を、ロータ７の外周面と前記振動片９の接点を過るロー
タ７外周面への法線に対して、成る方向に成る角度θだ
け傾けてロータ７外周面に当接して配置されている。前
記の各圧電振動子８も共振周波数の交番電圧で駆動され
る。ロータ７は振動片による連打により蹴られ回転する
こととなる。

なお、図中、１０は出力軸で、図示しない軸受によって
支承されている。

前記の超音波リニアモータは、簡単な構造で直進運動が
得られる反面、当然のことながら回転運動を得ることは
できず、また摺動体３に作用する力は摺動体内に存在す
る超音波の波数に比例するため、大きな力を得るために
は大型化する必要があった。

また、第４図に示した超音波モータは、圧電振動子（振
動片も含む）とロータとの一定角を利用し、振動片によ
りロータをつついて回転運動をさせているので、ロータ
の法線に対して圧電振動子を傾けた方向とは逆の図の矢
符Ｂの方向に回転する。つまり、圧電振動子の傾きで回
転方向が定められてしまい、逆方向の回転を得ることは
できない。さらに、振動片とロータの接触部の摩耗が著
しく、実用に耐えるものを開発するのは困難である。

そこで、第３図に示した原理を用い、第５図に示すよう
な回転運動を行なう超音波モータが考案されている。第
５図の該超音波モータは、欠如部を有する弾性体から成
るリング状のレールと、このレールに前記欠如部を挾ん
でリング状面に対してレールに垂直に装着された圧電振
動子と、前記レールの圧電振動子を装着した反対面に押
圧当接させたロータ７から成り、第３図のりニアモータ
と同様に例えば、一方の圧電振動子を共振周波数の交番
電圧で駆動し、使方の圧電振動子を整合用とする事によ
り、ロータは矢符Ｃの方向に回転する。また、駆動側に
用いた圧電振動子を整合側に、整合側のを駆動側に用い
る事によりロータは矢符Ｃの方向とは反対の方向に回転
する。ところが、該超音波モータに於いて、出力軸１０
の高さと、ロータ７の厚みと、レール１２の厚みと、圧
電振動子１３の長さ及び図示しない圧電振動子の取付台
、ケース等がモータの高さとなり、軸方向寸法が大きく
、圧電振動子にホーン及びコーン等を取り付けた場合さ
らに大型なものとなってしまう。

［発明の目的］本発明は上記の事情に基きなされたもので、逆転が可能
であり、しかも圧電振動子とロータとの接点における摩
耗の問題のない薄形の超音波モータを提供する。

［発明の概要］本発明の超音波モータは、欠如部を有し弾性体からなる
リング状のレールと、このレールに前記欠如部されたそ
れぞれ１対の圧電振動子と、前記レールと同心に且つ可
回動に支持されたロータと、前記ロータに可動に支持さ
れると共に前記レールにばね、磁石等により押圧当接さ
れ円周を分割した形状の複数の摺動部材とを有すること
を特徴とする。

［発明の実施例］第５図と同一部分には同一符号を付した第１図Ａは本発
明の代表的な実施例の全体を示す下方より見た平面図、
同図８はその縦断面図である。第１図Ａ、Ｂにおいて、
ロータ７の下面には、金属またはプラスチック等の弾性
体からなり、欠如部１１を有するリング状のレール１２
が当接されている。レール１２の両端近傍には欠如部１
１を挾んで圧電振動子１３がその出力軸をレールのリン
グ状がなす平面に平行にして装着されている。このよう
な超音波モータにあっては、レール１２にリニアモータ
のレールの場合と同様４弾性波が発生し、リニアモータ
の摺動体が摺動したのと同様にしてロータ７には回転力
が与えられる。なお、駆動されていない方の圧電振動子
がインピーダンスのマツチングをとることは前記説明し
た超音波リニアモータにおけると同様である。

この実施例においては、リング状のレール１２の２箇所
の欠如部１１の両側に圧電振動子１３をそれぞれ装着し
ている。また、これらの圧電振動子１３は円周上で隣接
しない２箇がロータ７の直径上で対向するように配置さ
れている。なお、一端開放の円筒状のケーシング本体１
４ａとその開放端を閉す底板１４ｂとからなるモータの
ケーシング１４の前記底板１４ｂに、前記の圧電振動子
１３を固定することによりしτル１２をケーシングに支
持させている。

また、ロータ７は一端開放の円筒状をなし、その端板に
は出力軸１０が端板を貫通して設けられている。

ロータ７はその出力軸１０のロータ開放側の端部をケー
シングの底板１４ｂ中心に設けたスラスト軸受１５に支
持させ、端板上方の部分をケーシング本体１４ａの端板
中心に設けたラジアル軸受１６に支持させてケーシング
１４に可回動に取付けられている。

さらに、ロータ７の側壁の内周には円周をほぼ三分割し
た形状で、その凸な側面に半径方向の２箇のガイド１７
ａを突出させ、凹な側面に耐摩耗性ライニング１７ｂを
設けた摺動部材１７が、前記ガイド１７ａをロータ７側
壁に遊嵌させて取付けられている。なお、各摺動部材と
ロータ側壁内周間にはばね１８が配置され、各摺動部材
はレール１２に向かって押圧されている。

上記構成の超音波ロータリモータにおいて、一方の直径
上で対向する１対の圧電振動子を駆動し、他方の直径上
で対向する伯の１対の圧電振動子をそのままとしておく
時、摺動部材１７従ってロータ７には、駆動されていな
い圧電振動子から駆動されている圧電振動子に向かう方
向の回転力が与えられ、ロータ７はその方向に回転され
る。なお、前記駆動されていた圧電振動子を停止させ、
他方の１対の圧電振動子を駆動すればモータは逆転され
る。

第１図Ａ、Ｂと同一部分には同一符号を付した第２図Ａ
、Ｂは、本発明の仙の実施例を示す。この実施例では、
圧電振動子１３はレール１２の外周に設けられ、摺動部
材１７のガイド１７ａはその凹な側面に、耐摩耗性ライ
ニング１７ｂは凸な側面にそれぞれ設けられている。而
して、摺動部材１７は、そのガイド１７ａをロータ７の
周面に遊嵌させてロータ７に取付けられ、ロータ７周面
と摺動部材間に設けたばね１８によってレール１２の内
周面に押圧されている。この実施例においても前記各実
施例と同様にロータ７の正転、逆転がなされる。

本発明は前記各実施例のみに限定されない。例えばレー
ル１２の欠如部の数は任意の数Ｎとすることができ、こ
の場合において、圧電振動子の数は２Ｎとすればよい。

［発明の効果］上記から明らかなように、本発明の超音波モータにあっ
ては、ロータとレールとがほぼ全円周にわたって接触し
ているから、圧電振動子の駆動によりレール上に発生す
る弾性波による全てのまたはほぼ全ての質点の動きを有
効に利用できる。従って効率が高くしかもトルクの大き
な超音波モータとすることができる。また、圧電振動子
はリング状がなす面に対して平行にレールに装着されて
いる為、非常に薄い超音波モータを提供する事ができ、
小形の薄形に適しており、さらに、ロータとレールとの
接触は広い面でなされているので、摩耗による問題を生
じる一８＝ことはない。さらに、駆動中、マッヂング中の圧電振動
子をスイッチで切替えられるようにしておくことにより
モータの正転、逆転を容易に切替えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の第１の実施例の下方より見た平面図
、同図Ｂはその縦断面図、第２図Ａは第２の実施例の下
方より免だ平面図、同図Ｂはその縦断面図、第３図Ａは
従来の超音波リニアモータの概略正面図、同図８はその
□作動を説明するための線図、第４図は従来の超音波ロ
ー・タリモータの第１の例の概略斜視図、第５図はその
第２の例の概略斜視図である。７・・・ロータ　　　　　１０・・・出力軸１１・・・
欠如部　　　　　１２・・・レール１３・・・圧電振動
子　　　１４・・・ケーシング１７・・・摺動部材　　
　　１８・・・ば　ね特Ｈ７Ｆ出願人　　　マル］ン電
子株式会ネ１第３図Ａ第４１！１第５図

Claims

【特許請求の範囲】

　欠如部を有し弾性体からなるリング状のレールと、こ
のレールに前記欠如部を挾んでリング状面に対して平行
かつ、リング状のレールの外周面及び／または内周面の
法線方向に装着されたそれぞれ１対の圧電振動子と、前
記レールと同心に且つ可回動に支持されたロータと、前
記ロータに可動に支持されると共に前記レールにばねま
たは磁石等により押圧当接され円周を分割した形状の複
数の摺動部材とを有することを特徴とする圧電型超音波
モータ。