JP2009268236A - リニア駆動型超音波モータ - Google Patents

Abstract

【課題】安定した押圧力を得ることができ、外部装置との関係における制約が少ない、小型のリニア駆動型超音波モータを提供する。
【解決手段】圧電素子を有する超音波振動子と、超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、超音波振動子と被駆動部材との間に摩擦力が生じるように超音波振動子を押圧する押圧部材と、超音波振動子と押圧部材を収容するケース部材と、被駆動部材を移動可能に支持するベース部材と、を少なくとも具備し、押圧部材の中央部が超音波振動子と当接し、かつ、押圧部材の端部のうちの少なくとも中央部を挟む二つの端部がケース部材と当接した状態でケース部材がベース部材に組みつけられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニア駆動型超音波モータに関するものである。

従来のリニア駆動型超音波モータとしては、例えば特許文献１記載の振動装置が挙げられる（図２２）。ここで、図２２は、従来のリニア駆動型超音波モータの構成を示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は縦断面図である。

図２２に示す振動装置は、振動体９０１を収容したケース９０６、ケース９０６内を通って振動体９０１に接触する移動体９０４、及び、移動体９０４と振動体９０１とを加圧接触させる押圧力（付勢力）を発生する押圧バネ９０５を備えている。押圧バネ９０５は、ケース９０６の外側に取り付けられている。ケース９０６の振動体９０１に面する側には開口部が形成され、押圧バネ９０５の押圧力は、開口部を通して振動体９０１に作用している。すなわち、この振動装置は、押圧バネ９０５がケース９０６の開口部を覆いながらケース９０６の外側に取り付けられた構造をしており、押圧力を発生させる押圧バネ９０５の変形部（開口部を覆っている平面部）が露出している。

特許第３５２４２４８号明細書

しかしながら、特許文献１記載の振動装置では、なんらかの外部装置に取り付ける場合には、押圧バネ９０５の押圧力の変化をさけるために、押圧バネ９０５が外部装置の部材に接触しないように、すなわち、押圧バネ９０５を回避するように配置しなければならないという設計の制限が発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定した押圧力を得ることができ、外部装置との関係における制約が少ない、小型のリニア駆動型超音波モータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るリニア駆動型超音波モータは、圧電素子を有する超音波振動子と、超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、超音波振動子と被駆動部材との間に摩擦力が生じるように超音波振動子を押圧する押圧部材と、超音波振動子と押圧部材を収容するケース部材と、被駆動部材を移動可能に支持するベース部材と、を少なくとも具備し、押圧部材の中央部が超音波振動子と当接し、かつ、押圧部材の端部のうちの少なくとも中央部を挟む二つの端部がケース部材と当接した状態でケース部材がベース部材に組みつけられたことを特徴としている。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、ケース部材及びベース部材の一方に係合部を、他方に被係合部をそれぞれ設け、係合部と被係合部とが互いに係合して組みつけられることが好ましい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、ケース部材における押圧部材との当接面からベース部材との固定または係止面までの高さ方向の距離（Ａ）、撓んでいない自然状態の押圧部材におけるケース部材との当接面から超音波振動子との当接面までの高さ方向の距離（Ｂ）、超音波振動子における押圧部材との当接面から被駆動部材との当接面までの高さ方向の距離（Ｃ）、被駆動部材における超音波振動子との当接面から、ベース部材におけるケース部材との固定または係止面までの高さ方向の距離（Ｄ）、及び、押圧部材の所望の押圧力を発生する高さ方向の撓み変形量（Ｘ）が、（Ａ）＝（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）−（Ｘ）の関係を満たすことが望ましい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、ケース部材及び押圧部材の一方に第１凹部を、他方に第１突出部をそれぞれ設け、第１凹部内に第１突出部を収容して、ケース部材が、押圧部材を押圧方向に直交する面内の位置を案内するとよい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいて、ケース部材は、超音波振動子と押圧部材を収容する収容凹部の側面において、押圧部材の幅方向の端面の少なくとも一部に近接する凸部を備えることが好ましい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、ケース部材及び超音波振動子の一方に第２凹部を、他方に第２突出部をそれぞれ設け、第２凹部内に第２突出部を収容して、ケース部材が超音波振動子を案内することができる。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいて、ケース部材は、超音波振動子と押圧部材を収容する収容凹部の上面において、押圧部材の両端部とそれぞれ当接する二つの第３突出部を備えることが好ましい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、ケース部材の、超音波振動子を案内する第２凹部又は第２突出部において、超音波振動子の幅方向に、第２凹部又は第２突出部の幅より狭い係止部が設けられているとよい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいて、ケース部材は、側面の少なくとも一部に貫通穴あるいは切り欠き部が設けられていることが望ましい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、ケース部材が樹脂材料を含むとよい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、押圧部材におけるケース部材との当接部、超音波振動子との当接部、又は、両当接部に樹脂部材をアウトサート成形することができる。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータにおいては、押圧部材がケース部材に一体的に成形されることが好ましい。

本発明に係るリニア駆動型超音波モータは、安定した押圧力を得ることができ、外部装置との関係における制約が少なく、かつ、小型化可能である、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る超音波モータ（リニア駆動型超音波モータ）の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態及びその変形例に係る超音波モータ１０（リニア駆動型超音波モータ）について、図１から図１２を参照しつつ説明する。ここで、図１は、超音波モータ１０の構成を示す図であって、（ａ）は、（ｂ）のＩＡ−ＩＡ線における断面図であり、（ｂ）はケース部材１１の長手方向（ｘ方向）をその中心において直交する断面図である。図１に示すように、超音波モータ１０は、超音波振動子としての振動子２２、被駆動部材２４、押圧部材２１、ケース部材１１、及びベース部材１２を備える。直方体状のケース部材１１の内部には、収容凹部１６が形成されており、ベース部材１２を配置することによって閉じられる開口部１３から外部へ至る。収容凹部１６内には、超音波モータ１０の高さ方向（図１（ａ）のｚ方向）において開口部１３側から順に、振動子２２、押圧部材２１が収容されている。押圧部材２１は、長板状の板バネであり、その長手方向が、超音波モータ１０、ケース部材１１の長手方向（図１（ａ）のｘ方向）に沿うように配置される。

押圧部材２１は、長手方向の両端部２１ａ、２１ｂの上面が、ケース部材１１の収容凹部１６の上面に設けられた二箇所の当接凸部１６ａ、１６ｂに当接するとともに、中央部２１ｃの下面が振動子２２の位置決め用の支持部材２３と当接するような配置となっている。ここで、支持部材２３は、振動子２２の長手方向（図１（ａ）のｘ方向）中央に固定されている。また、振動子２２は、超音波振動子（例えば圧電素子）によって構成される。なお、以下の図においては、振動子２２を駆動するための電気配線は省略している。

ベース部材１２上には、転動部材２５を介して、長板状の被駆動部材２４がケース部材１１の長手方向に沿って移動可能に配置されている。また、長板状のベース部材１２の対向する二つの側辺の両端部には、ベース突出部１２ａ（係合部）がそれぞれ設けられている。これに対して、ケース部材１１の開口部１３の内側面には、ベース突出部１２ａに対応する位置に、切り欠き部１１ａ（被係合部）が設けられている。ベース部材１２は、ケース部材１１の切り欠き部１１ａと、対応するベース部材１２のベース突出部１２ａとを互いに係止させることによりケース部材１１内に組みつけられる。

ケース部材１１は押圧部材２１より十分高い剛性を有しており、ケース部材１１が図示しない外部装置の部材に接触しても、例えば押圧部材２１の撓み量が変わるということがない。そのため、外部装置の設計自由度が向上する。また、押圧部材２１がケース部材１１の外部に露出していないため、ケース部材１１の外形を外部装置にあてつけて取り付けの位置決めに使うことができる。さらに、ケース部材１１に取り付け穴を設けて外部装置に直接取り付けることも可能になる。

図１、図２に示すように、被駆動部材２４の両端部には、連結部材固定ネジ３２によって連結部材３１が連結されている。この連結部材３１は、外部装置（不図示）に連結されてリニア可動装置を実現することができる。連結部材３１と外部装置との連結は、例えば、連結部材３１に設けた取り付け穴３３を用いて行う。ここで、図２は、被駆動部材２４と外部装置との連結のための構成を示す斜視図である。なお、図２においては、ケース部材１１の図示は省略している。

以上の構成においては、押圧部材２１が振動子２２を被駆動部材２４に対して押圧することにより、振動子２２と被駆動部材２４との間には摩擦力が生じるため、振動子２２の振動によって被駆動部材２４はその長手方向に移動する。

また、図３に示すように、ケース部材１１の上面に外部装置３５を固定することもできる。外部装置３５は、取り付け穴３４を用いてケース部材１１の上面に固定される。この場合、連結部材固定ネジ３２を用いて被駆動部材２４に固定された連結部材３１の端部に設けた取り付け穴３３によって、外部装置３５の可動側と被駆動部材２４を連結することができる。これにより、ケース部材１１に固定された外部装置の可動部は、被駆動部材２４とともに、被駆動部材２４の長手方向に沿った方向（図３の矢印方向）に可動となる。ここで、図３は、被駆動部材２４と外部装置との連結のための構成の変形例を示す斜視図である。

これに対して、外部装置３５のうち、連結部材３１に固定された部分ではなく、ケース部材１１の上面に固定された部分を可動とする構成もできる。これにより、ケース部材１１を動作させると、外部装置３５のケース部材１１に固定された部分は被駆動部材２４の長手方向に沿った方向（図４の矢印方向）に可動となる。ここで、図４は、被駆動部材２４と外部装置との連結のための構成の変形例を示す斜視図である。

以上のとおり、外部装置に対してケース部材１１を固定することが可能となるため、押圧部材２１による押圧力（付勢力）を安定的に得つつ、幅広いリニア可動装置に適用することができる。

また、被駆動部材２４に固定される連結部材３１は、被駆動部材２４の振動の節に対応する位置に固定することが望ましい。被駆動部材２４は駆動状態では常に振動子２２から振動を受けているため、長手方向へ移動するだけでなく、振動子２２の駆動周波数で振動している。このような形態においては、被駆動部材２４の節に連結部材３１を設けることにより、外部装置への振動の伝播を低減することができる。したがって、外部装置を安定した状態で駆動することができる。

ここで、ケース部材１１がベース部材１２に係止される位置、すなわちベース部材１２のベース突出部１２ａ及びケース部材１１の切り欠き部１１ａの高さ方向の位置の関係について、図５を参照しつつ説明する。図５は、組み付け過程における超音波モータ１０の構成を示す分解縦断面図である。

超音波モータ１０においては、次式（１）の関係を満たしている。
Ａ ＝ Ｂ＋Ｃ＋Ｄ−Ｘ ・・・（１）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｘは次のとおりである。
Ａ：ケース部材１１における、押圧部材２１との当接面（当接凸部１６ａ、１６ｂ）からベース部材１２との係止当接面（切り欠き部１１ａの底面）までの距離
Ｂ：撓んでいない自然状態の押圧部材２１における、ケース部材１１との当接面（両端部２１ａ、２１ｂの上面）から支持部材２３との当接面（中央部２１ｃの下面）までの距離
Ｃ：支持部材２３における押圧部材２１との当接面から、振動子２２における被駆動部材２４との当接面までの距離
Ｄ：被駆動部材２４における振動子２２との当接面から、ベース部材１２におけるケース部材１１との係止当接面（ベース突出部１２ａの底面）までの距離
Ｘ：振動子２２と被駆動部材２４の所望の接触圧力を発生させるために必要な押圧部材２１の撓み量

すなわち、ケース部材１１をベース部材１２に組み付けると、ケース部材１１の当接凸部１６ａ、１６ｂが押圧部材２１の両端部２１ａ、２１ｂに当接する。中央部２１ｃが支持部材２３で支持された押圧部材２１は、当接凸部１６ａ、１６ｂの突出形状、及び切り欠き部１１ａ、ベース突出部１２ａの位置に応じて所望の形状に撓むため、押圧部材２１による所望の押圧力が振動子２２から被駆動部材２４に対して作用する構造となっている。ケース部材１１は押圧部材２１に対して十分高い剛性を持った剛体であるため、図５の距離Ａが組みつけによって変形する量はごくわずかであり押圧力に影響することはない。また、押圧部材２１は幅方向（図１（ｂ）のｙ方向）に狭くすることによりバネ定数を小さく設定できる。この二つの理由により、撓み量の精度があがることに加え、撓み量の変化に対して押圧力の増減を小さくすることが可能であるため、押圧力の精度が向上する。

また、ケース部材１１を成形品にすれば図５の距離Ａの固体ばらつきは少なくなり、押圧部材２１も自然状態では単純な平板形状であるため形状バラつきが少ない。よって、押圧力の個体ばらつきも低減できる。結果的に、本構造にすることにより、ケース部材１１に押圧部材２１を内包する構造においても、押圧力の精度を高く、固体バラつきを小さくすることができ、かつ、ケース部材１１によって外部装置の設計自由度が制限されることがないため、幅広い外部装置に適用できるリニア型超音波モータを実現できる。

（第２実施形態）
次に、図６、図７を参照しつつ、第２実施形態及びその変形例に係る超音波モータについて説明する。図６は、図１（ｂ）に対応する縦断面図であって、（ａ）は第２実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材５１とベース部材５２との係止構造を示す図であり、（ｂ）は第２実施形態の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材６１とベース部材６２との係止構造を示す図である。図７は、（ａ）は第２実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材５１とベース部材５２との係止構造を示す図であり、（ｂ）は第２実施形態のさらなる変形例に係る超音波モータにおけるケース部材７１とベース部材７２との係止構造を示す図である。図７では、ケース部材及びベース部材において係止構造を設けた面の構成を示した側面図を並べて表示している。

図６（ａ）、図７（ａ）に示すように、ベース部材５２の外側面５２ｓにはベース突出部５２ａ（係合部）が設けられ、ケース部材５１の内側面５１ｓにはベース突出部５２ａに対応するように切り欠き部５１ａ（被係合部）が設けられている。このように形成したベース突出部５２ａを切り欠き部５１ａ内に係止することによって、ケース部材５１内にベース部材５２を組み付けることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

これに対して、係止構造は、図６（ｂ）に示すように、雄雌逆でも良い。すなわち、ベース部材６２の外側面６２ｓには切り欠き部６２ａ（被係合部）が設けられ、ケース部材６１の内側面６１ｓには切り欠き部６２ａに対応するようにベース突出部６１ａ（係合部）が設けられている。

また、ケース部材とベース部材の係止形状は、図７（ａ）に示すような凹穴状の切り欠き部５１ａに代えて、図７（ｂ）に示すような貫通穴状の切り欠き部７１ａ（被係合部）でも良い。具体的には、ケース部材７１の内側面７１ｓに、この面の厚さ方向に貫通するカギ型の切り欠き部７１ａを設けるとともに、ベース部材７２の内側面７２ｓには、切り欠き部７１ａに対応するように、ベース突出部７２ａ（係合部）を設ける。この構成によれば、ベース部材７２のベース突出部７２ａをケース部材７１の切り欠き部７１ａの内側面の形状に沿ってスライドさせて組み付けることができ、これにより、ケース部材７１にベース部材７２を変形することなく容易にくみつけることができる。

（第３実施形態）
つづいて、図８から図１１を参照して、第３実施形態及びその変形例に係る超音波モータについて説明する。図８は、第３実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材１１１による押圧部材１２１の位置規制構造を示す平面図である。図９は、第３実施形態の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材１１１による押圧部材１７１の位置規制構造を示す平面図である。図１０は、第３実施形態のさらなる変形例に係る超音波モータにおけるケース部材２１１による押圧部材２２１の位置規制構造を示す平面図である。図１１は、第３実施形態のさらに別の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材２６１による押圧部材２７１の位置規制構造を示す平面図である。

図８に示す第３実施形態に係る超音波モータにおいては、押圧部材１２１の長手方向（ｘ方向）略中央部に幅方向（ｙ方向）に突出する突出部１２１ｂ（第１突出部）を設けるとともに、ケース部材１１１には、突出部１２１ｂに対応する位置に、ケース凹部１１１ｂ（第１凹部、第２凹部）を設けている。ケース凹部１１１ｂは、ケース部材１１１の高さ方向（ｚ方向）において、開口部まで貫通している。したがって、開口部からケース部材１１１のケース凹部１１１ｂ内に押圧部材１２１の突出部１２１ｂを係合させることによって、押圧部材１２１のｘｙ面内方向の位置規制を行うことができる。さらに、ケース凹部１１１ｂ内に突出部１２１ｂを係合させることによって、押圧部材１２１の長手方向中央部を支持部材２３上に配置できるため、組み立て性を向上させることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

これに対して、図９に示すように、押圧部材１７１の長手方向（ｘ方向）略中央部に幅方向（ｙ方向）に突出する突出部１７１ｂ（第１突出部）を設け、さらに、この突出部１７１ｂの端部を円弧状とすることもできる。ケース部材１１１のケース凹部１１１ｂ内に押圧部材１７１の突出部１７１ｂを係合させると、押圧部材１７１のｘｙ面内方向の位置規制を行うことができるとともに、組み立て性を高めることができる。

また、図１０に示すように、ケース部材２１１の長手方向（ｘ方向）略中央部に内側へ突出する突出部２１１ｂ（第１突出部）を設けるとともに、押圧部材２２１には、突出部２１１ｂに対応する位置に、凹部２２１ｂ（第１凹部）を設けてもよい。押圧部材２２１の凹部２２１ｂ内にケース部材２１１の突出部２１１ｂを当接させる構成によって、ケース部材２１１へ押圧部材２２１が案内されて組みつけられることで組立性が向上する。

さらに、図１１に示すように、押圧部材２７１の長手方向（ｘ方向）略中央部に幅方向（ｙ方向）に突出する突出部２７１ｂ（第１突出部）を設けるとともに、ケース部材２６１には、突出部２７１ｂに対応する位置に、ケース凹部２６１ｂ（第１凹部）を設け、さらに、ケース部材２６１に、押圧部材２７１の端面に近接するように突出したケース凸部２６１ｃを設けることもできる。このような構成とすると、押圧部材２７１のｘｙ面内回転方向の位置が規制される。また、押圧部材２７１の位置ばらつきが低減され、組立性が向上する。なお、ケース凸部２６１ｃは、押圧部材２７１の長手方向において離れた位置に配置することが望ましい。

（第４実施形態）
次に、図１２を参照して、第４実施形態に係る超音波モータについて説明する。図１２は、第４実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材１１１による支持部材１２３の位置規制構造を示す平面図である。なお、第４実施形態においては、第１実施形態又は第３実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１２に示す第４実施形態に係る超音波モータにおいては、図８に示す超音波モータと同様に、ケース部材１１１の長手方向（ｘ方向）略中央部にケース凹部１１１ｂを設けている。このケース凹部１１１ｂは、ケース部材１１１の高さ方向（ｚ方向）を開口部１１３まで貫通している。また、振動子２２上面の長手方向（ｘ方向）略中央部に固定した支持部材１２３には、ケース部材１１１のケース凹部１１１ｂに対応するように、突出部１２３ｂ（第２突出部）を設けている。この構成においては、開口部１１３側からケース部材１１１のケース凹部１１１ｂ内に支持部材１２３の突出部１２３ｂを嵌合することにより、振動子２２の位置決めを行うことができる。さらに、第３実施形態として説明したように、ケース部材１１１のケース凹部１１１ｂは、押圧部材１２１の位置決めを行っており、組み立て性を高めることができる。なお、支持部材１２３の突出部１２３ｂを嵌合する凹部は、押圧部材１２１の突出部１２１ｂを嵌合するケース凹部１１１ｂとは別個に設けても良い。また、ケース部材１１１に突出部を、支持部材１２３に凹部を設けても良い。

（第５実施形態）
次に、図１３を参照して、第５実施形態に係る超音波モータについて説明する。図１３は、第５実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であって、図１（ａ）に対応する図である。図１４は、第５実施形態の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材と押圧部材の当接構造を示す縦断面図である。図１４は、図１（ａ）に対応する図であって、ケース部材及び押圧部材以外の構成の図示は省略している。

第５実施形態に係る超音波モータにおいては、ケース部材３１１内に設けられた収容凹部３１６の上面３１６ｓが平面をなしており、この上面３１６ｓのうち、押圧部材２１の両端部２１ａ、２１ｂに対応する位置に、先端が球面状の当接凸部３１６ａ、３１６ｂ（第３突出部）をそれぞれ設けている。この構成では、当接凸部３１６ａ、３１６ｂの先端が押圧部材２１の両端部２１ａ、２１ｂと当接して、押圧部材２１は中央部２１ｃを中心として上に凸状に撓む。これにより、押圧部材２１は、振動子２２を被駆動部材２４に対して押圧する押圧力を発生する。第５実施形態では、押圧部材２１とケース部材３１１の当接凸部３１６ａ、３１６ｂとがそれぞれ点接触するため、押圧部材２１の姿勢を規制することなく、押圧部材２１を変形させることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

次に、図１４を参照して、第５実施形態の変形例に係る超音波モータについて説明する。図１４に示すように、ケース部材３６１内に設けた収容凹部３６６の上面３６６ｓは平面をなしている。一方、押圧部材３７１は、その長手方向（ｘ方向）両端部に貫通穴３７１ａ、３７１ｂを備える。これに対して、収容凹部３６６の上面３６６ｓのうち、押圧部材３７１の貫通穴３７１ａ、３７１ｂに対応する位置には、当接凸部３６６ａ、３６６ｂが形成されている。

当接凸部３６６ａは、上面３６６ｓ側から順に、大径部３６６ａ１と、大径部３６６ａ１よりも外径が小さな小径部３６６ａ２と、を備え、大径部３６６ａ１と小径部３６６ａ２の外径の違いにより、両者の間には段差が形成されている。当接凸部３６６ａと同様に、当接凸部３６６ｂは、上面３６６ｓ側から順に、大径部３６６ｂ１と、大径部３６６ｂ１よりも外径が小さな小径部３６６ｂ２と、を備え、大径部３６６ｂ１と小径部３６６ｂ２の外径の違いにより、両者の間には段差が形成されている。

当接凸部３６６ａ、３６６ｂの小径部３６６ａ２、３６６ｂ２を、押圧部材３７１に設けた貫通穴３７１ａ、３７１ｂに挿入して、大径部３６６ａ１、大径部３６６ｂ１を押圧部材３７１に当接することにより、押圧部材３７１の位置決めができるため、組立を容易にすることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第６実施形態）
次に、図１５を参照して、第６実施形態に係る超音波モータについて説明する。図１５は、第６実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であって、図１（ａ）に対応する図である。第６実施形態に係る超音波モータにおいては、ケース部材４１１は収容凹部４１６の上面４１６ｓが凹凸のない平面となっている。一方、押圧部材４２１は、下に凸の形状を備え、長手方向（ｘ方向）の中央部４２１ｃが支持部材２３に支持されるとともに、長手方向両端部４２１ａ、４２１ｂが上面４１６ｓにそれぞれ当接する。押圧部材４２１をこのような曲げ形状とすれば、ケース部材４１１側に突出部を設けるが必要がなくなるため、ケース部材４１１の寸法精度が向上する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第７実施形態）
次に、図１６、図１７を参照して、第７実施形態及びその変形例に係る超音波モータについて説明する。図１６（ａ）は、第７実施形態に係る超音波モータのケース部材の係止構造を示す縦断面図であって、図１（ａ）に対応する図である。図１６（ａ）においては、ケース部材４６１以外の部材については、点線で表示又は表示を省略している。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＸＶＩＢ−ＸＶＩＢ線における断面図である。図１７は、第７実施形態の変形例に係る超音波モータのケース部材の係止構造を示す縦断面図であって、図１６（ｂ）に対応する図である。図１７においても、説明の便宜上一部の部材の表示を省略している。

第７実施形態に係るケース部材４６１においては、図１６に示すように、押圧部材２１、振動子２２、支持部材２３を収容する収容凹部４６６の内壁に、高さ方向（ｚ方向）において上面４６１ｓから開口部４６３まで貫通する溝部４６１ｂが形成されている。溝部４６１ｂは、図８、図１２に示すケース部材１１１のケース凹部１１１ｂと同様に、押圧部材２１及び支持部材２３（振動子２２）を位置規制可能に設けられている。さらに、溝部４６１ｂには、その内部にいったん導入された支持部材２３に係止する係止部４６７が設けられている。具体的には、押圧部材２１及び振動子２２の溝部４６１ｂの一部に、ケース部材４６１の幅方向（ｙ方向）において、対向する溝幅が振動子支持部材２３の幅より狭くなるように突出部を設け、係止部４６７としている。このような係止部４６７を設けることにより、押圧部材２１及び振動子２２を溝部４６１ｂに沿って挿入した後、押圧部材２１及び振動子２２の落下を防止できるため組立方法の自由度があがる。

これに対して、図１７に示すように、係止部４６７に代えて又は係止部４６７に加えて、溝部４６１ｂに係止部４６８を設けることもできる。係止部４６８は、対向する溝幅が押圧部材２１の幅より狭くなるように設けられた突出部である。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第８実施形態）
次に、図１８を参照して、第８実施形態に係る超音波モータについて説明する。図１８（ａ）は、第８実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であって、図１（ａ）に対応する図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＸＶＩＩＩＢ方向から見た側面図である。

第８実施形態に係る超音波モータにおいては、ケース部材５１１の長手方向（ｘ方向）の両側面５１８に、穴部５１９をそれぞれ設けており、二つの穴部５１９に被駆動部材２４を挿通して、ケース部材５１１を被駆動部材２４が貫通することができる。このケース部材５１１では、ベース部材５１２とケース部材５１１との係止部を、穴部５１９を設けた側面部に設けている。ケース部材５１１をこのように構成すると、ケース部材５１１の両側面５１８がベース部材５１２との係止部まで存在するため、ケース部材５１１が完全な箱型形状となり、これによりケース部材５１１の剛性を増すことが可能である。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第９実施形態）
次に、図１９を参照して、第９実施形態に係る超音波モータについて説明する。図１９（ａ）は、第９実施形態に係る超音波モータのケース部材５６１の構成を示す側面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。

以上の実施形態に示すようなケース部材の構造とした場合、被駆動部材２４を組み付けるには、ケース部材の下部に設けた開口部から挿入することになる。被駆動部材の交換その他の観点からは、振動子が被駆動部材と干渉しないように治具などを用いて保持して挿入することが望ましい。そこで、第９実施形態に係る超音波モータにおいては、ケース部材５６１の側面５６９に切り欠き部５６１ａが設けられている。この切り欠き部５６１ａは、振動子２２の片面が外部から見える位置まで開口されている。このような構成においては、例えば図１９（ｂ）に示すような振動子保持治具５９０の先端を切り欠き部５６１ａに挿入して、振動子２２が下面５６３側から落ちないように支持することができ、これにより、振動子２２、支持部材２３、及び押圧部材２１を、ケース部材５６１を図１９（ｂ）に示すような姿勢で保持することが可能となる。さらに、振動子保持治具５９０によって、被駆動部材２４が挿入できる位置まで振動子２２を持ち上げた後、被駆動部材２４を組み付けることができるため、被駆動部材２４の交換が容易となる。

また、第９実施形態に係る超音波モータにおいて、ケース部材５６１の側面５６９の略中央部には、振動子２２の支持部材２３が見えるように貫通穴５６１ｃが設けられている。すなわち、貫通穴５６１ｃは、振動子２２、支持部材２３、及び被駆動部材２４を収容する収容凹部５６６に至っている。ケース部材５６１にベース部材５６２を組みつけ、押圧部材２１から被駆動部材２４に所望の押圧力を作用させた後、この貫通穴５６１ｃより接着剤を塗布すると、振動子２２とケース部材５６１を接着固定することができる。これにより、ケース部材５６１と振動子２２との隙間が埋められ、実駆動時の振動子２２の左右方向（ｘ方向）の動きが抑制できるため、効率良く被駆動部材２４に駆動力を伝達することができる。
なお、切り欠き部、貫通穴は図の形状に限定されず、丸穴や角穴でも良い。
また、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第１０実施形態）
次に、図２０を参照して、第１０実施形態に係る超音波モータについて説明する。図２０（ａ）は、第１０実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であって、図１（ａ）に対応する図である。図２０（ｂ）は第１０実施形態に係る押圧部材６２１の構成を示す平面図である。

図１９に示すように、押圧部材６２１では、支持部材２３との当接部６２１ｃ、及び、ケース部材１１の当接凸部１６ａ、１６ｂとの当接部６２１ａ、６２１ｂに、樹脂部材をアウトサート成形している。このように押圧部材６２１に樹脂部材をアウトサーと成形すると、ケース部材１１及び支持部材２３の材料によることなく、振動子２２の振動を樹脂部材の制振効果によって減衰させることができ、したがって、ケース部材１１への振動の伝播を防ぎ駆動特性の低下を防ぐことができる。また、押圧部材６２１にアウトサート成形で一体的に成形するため、樹脂部材を接着するなどの工数が低減できる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

（第１１実施形態）
次に、図２１を参照して、第１１実施形態に係る超音波モータについて説明する。図２１は、第１１実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であって、図１（ａ）に対応する図である。図２１（ａ）は、ケース部材１１と押圧部材６７１をインサート成形し、かつ、超音波モータの組み立て前の状態を示す図であり、（ｂ）は超音波モータを組み立てた後の状態を示す図である。第１１実施形態に係る超音波モータでは、ケース部材１１の内壁１７ａ、１７ｂに押圧部材６７１の両端部６７１ａ、６７１ｂがインサートされて一体的に成形されている。図２１（ａ）に示すように、超音波モータの組み立て前においては、押圧部材６７１は自然状態であって撓んでいない。これに対して、図２１（ｂ）に示すように、超音波モータの組み立て後においては、振動子２２、支持部材２３、被駆動部材２４、及び転動部材２５を所定の位置に配置してケース部材１１とベース部材１２とを組み付けることによって、押圧部材６７１は撓んでいる。これにより、押圧部材６７１は、振動子２２と被駆動部材２４との間に所定の摩擦力を生じるように振動子２２を押圧する。このように構成すると、ケース部材への押圧部材の組み付けが不要となり、組立性が向上するとともに押圧部材の組み付け位置ばらつきも低減する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

一般に、超音波モータ装置において、主要な構成要件をパッケージしたユニット構造にすることは汎用性、特性安定化の点で有効であるが、小型にすることが求められている。これに対して、従来の超音波モータにおいては、押圧部材（付勢部材）をケース部材に内包した状態で小型化することは、押圧力のばらつきが大きくなりやすく、困難である。しかし、押圧部材をケースに取り付け露出した状態ではケースとして内容物を保護するという機能が不十分である。

これに対して、上述の各実施形態に係る超音波モータによれば、押圧部材の位置決めが容易にでき、かつ、組立及びメンテナンスも簡易なユニット構造を実現できる。すなわち、箱状のケース部材の開口部側に振動子、開口部と逆側に押圧部材を案内して収容する。このとき押圧部材の両端部が、ケース部材の振動子を収容する収容凹部の上面に設けられた二箇所の突出部に当接するとともに、押圧部材の略中央部が振動子の位置決め用の支持部材と当接するような配置となっている。よって、小型化が可能となるとともに、剛体であるケース部材が押圧部材を含む各部材を覆って保護するため、ケース部材は外部装置に固定したり、位置決めのために当てつけたり、ということが可能となる。さらに、ベース部材によって閉じられたケース部材内で、押圧部材の押圧力によって、振動子が被駆動部材に接触するため、異音の発生を防止することができる。また、押圧部材及び／又は振動子を位置規制することによって、被駆動部材の精密な駆動には不必要な共振の発生を抑えることができる。さらにまた、押圧部材と移動部材との間に振動子を配置する構造により、被移動部材の移動がスムーズとなる。

以上のように、本発明に係るリニア駆動型超音波モータは、小型機器の精度の高い駆動に適している。

第１実施形態に係る超音波モータの構成を示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＩＡ−ＩＡ線における断面図であり、（ｂ）はケース部材の長手方向をその中心において直交する断面図である。 第１実施形態に係る被駆動部材と外部装置との連結のための構成を示す斜視図である。 被駆動部材と外部装置との連結のための構成の変形例を示す斜視図である。 被駆動部材と外部装置との連結のための構成の変形例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る組み付け過程における超音波モータの構成を示す分解縦断面図である。 （ａ）は第２実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材とベース部材との係止構造を示す図であり、（ｂ）は第２実施形態の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材とベース部材との係止構造を示す図である。 （ａ）は第２実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材とベース部材との係止構造を示す図であり、（ｂ）は第２実施形態のさらなる変形例に係る超音波モータにおけるケース部材とベース部材との係止構造を示す図である。 第３実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材による押圧部材の位置規制構造を示す平面図である。 第３実施形態の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材による押圧部材の位置規制構造を示す平面図である。 第３実施形態のさらなる変形例に係る超音波モータにおけるケース部材による押圧部材の位置規制構造を示す平面図である。 第３実施形態のさらに別の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材による押圧部材の位置規制構造を示す平面図である。 第４実施形態に係る超音波モータにおけるケース部材による支持部材の位置規制構造を示す平面図である。 第５実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図である。 第５実施形態の変形例に係る超音波モータにおけるケース部材と押圧部材の当接構造を示す縦断面図である。 第６実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図である。 （ａ）は第７実施形態に係る超音波モータのケース部材の係止構造を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＶＩＢ−ＸＶＩＢ線における断面図である。 第７実施形態の変形例に係る超音波モータのケース部材の係止構造を示す縦断面図である。 （ａ）は、第８実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であり、（ｂ）は、図１８（ａ）のＸＶＩＩＩＢ方向から見た側面図である。 （ａ）は、第９実施形態に係る超音波モータのケース部材の構成を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。 （ａ）は、第１０実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であり、（ｂ）は第１０実施形態に係る押圧部材の構成を示す平面図である。 第１１実施形態に係る超音波モータの構成を示す縦断面図であって、（ａ）は超音波モータの組み立て前の状態を示す図であり、（ｂ）は超音波モータを組み立てた後の状態を示す図である。 従来のリニア駆動型超音波モータの構成を示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は縦断面図である。

符号の説明

１０ 超音波モータ（リニア駆動型超音波モータ）
１１ ケース部材
１１ａ 切り欠き部（被係合部）
１２ ベース部材
１２ａ ベース突出部（係合部）
１３ 開口部
１６ 収容凹部
１６ａ、１６ｂ 当接凸部
１７ａ、１７ｂ 内壁
２１ 押圧部材
２１ａ、２１ｂ 端部
２１ｃ 中央部
２２ 振動子（超音波振動子）
２３ 支持部材
２４ 被駆動部材
２５ 転動部材
３１ 連結部材
３２ 連結部材固定ネジ
３３、３４ 取り付け穴
３５ 外部装置
５１ ケース部材
５１ａ 切り欠き部（被係合部）
５２ ベース部材
５２ａ ベース突出部（係合部）
６１ ケース部材
６１ａ ベース突出部（係合部）
６２ ベース部材
６２ａ 切り欠き部（被係合部）
７１ ケース部材
７１ａ 切り欠き部（被係合部）
７２ ベース部材
７２ａ ベース突出部（係合部）
１１１ ケース部材
１１１ｂ ケース凹部（第１凹部、第２凹部）
１２１ 押圧部材
１２１ｂ 突出部（第１突出部）
１２３ 支持部材
１２３ｂ 突出部（第２突出部）
１７１ 押圧部材
１７１ｂ 突出部（第１突出部）
２１１ ケース部材
２１１ｂ 突出部（第１突出部）
２２１ 押圧部材
２２１ｂ 凹部（第１凹部）
２６１ ケース部材
２６１ｂ ケース凹部（第１凹部）
２６１ｃ ケース凸部
２７１ 押圧部材
２７１ｂ 突出部（第１突出部）
３１１ ケース部材
３１６ 収容凹部
３１６ａ、３１６ｂ 当接凸部（第３突出部）
３６１ ケース部材
３６６ 収容凹部
３６６ａ、３６６ｂ 当接凸部
３６６ａ１ 大径部
３６６ａ２ 小径部
３６６ｂ１ 大径部
３６６ｂ２ 小径部
４１１ ケース部材
４１６ 収容凹部
４１６ｓ 上面
４２１ 押圧部材
４２１ａ、４２１ｂ 端部
４２１ｃ 中央部
４６１ ケース部材
４６１ｂ 溝部
４６１ｓ 上面
４６３ 開口部
４６６ 収容凹部
４６７、４６８ 係止部
５１１ ケース部材
５１２ ベース部材
５１９ 穴部
５６１ ケース部材
５６１ａ、５６１ｂ 切り欠き部
５６１ｃ 貫通穴
５６６ 収容凹部
５９０ 振動子保持治具
６２１ 押圧部材
６２１ａ、６２１ｂ、６２１ｃ 樹脂部材
６７１ 押圧部材
６７１ａ、６７１ｂ 端部

Claims (12)

1. 圧電素子を有する超音波振動子と、
   前記超音波振動子との間の摩擦力により駆動される被駆動部材と、
   前記超音波振動子と前記被駆動部材との間に摩擦力が生じるように前記超音波振動子を押圧する押圧部材と、
   前記超音波振動子と前記押圧部材を収容するケース部材と、
   前記被駆動部材を移動可能に支持するベース部材と、
   を少なくとも具備する超音波モータであって、
   前記押圧部材の中央部が前記超音波振動子と当接し、かつ、前記押圧部材の端部のうちの少なくとも前記中央部を挟む二つの端部が前記ケース部材と当接した状態で前記ケース部材が前記ベース部材に組みつけられたことを特徴とするリニア駆動型超音波モータ。
2. 前記ケース部材及び前記ベース部材の一方に係合部を、他方に被係合部をそれぞれ設け、前記係合部と前記被係合部とが互いに係合して組みつけられたことを特徴とする請求項１に記載のリニア駆動型超音波モータ。
3. 前記ケース部材における前記押圧部材との当接面から前記ベース部材との固定または係止面までの高さ方向の距離（Ａ）、
   撓んでいない自然状態の前記押圧部材における前記ケース部材との当接面から前記超音波振動子との当接面までの高さ方向の距離（Ｂ）、
   前記超音波振動子における前記押圧部材との当接面から前記被駆動部材との当接面までの高さ方向の距離（Ｃ）、
   前記被駆動部材における前記超音波振動子との当接面から、前記ベース部材における前記ケース部材との固定または係止面までの高さ方向の距離（Ｄ）、及び、
   前記押圧部材の所望の押圧力を発生する高さ方向の撓み変形量（Ｘ）が、
   （Ａ）＝（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）−（Ｘ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニア駆動型超音波モータ。
4. 前記ケース部材及び前記押圧部材の一方に第１凹部を、他方に第１突出部をそれぞれ設け、前記第１凹部内に前記第１突出部を収容して、前記ケース部材が、前記押圧部材を押圧方向に直交する面内の位置を案内することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
5. 前記ケース部材は、前記超音波振動子と前記押圧部材を収容する収容凹部の側面において、前記押圧部材の幅方向の端面の少なくとも一部に近接する凸部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
6. 前記ケース部材及び前記超音波振動子の一方に第２凹部を、他方に第２突出部をそれぞれ設け、前記第２凹部内に前記第２突出部を収容して、前記ケース部材が前記超音波振動子を案内することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
7. 前記ケース部材は、前記超音波振動子と前記押圧部材を収容する収容凹部の上面において、前記押圧部材の前記両端部とそれぞれ当接する二つの第３突出部を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
8. 前記ケース部材の、前記超音波振動子を案内する前記第２凹部又は前記第２突出部において、前記超音波振動子の幅方向に、前記第２凹部又は前記第２突出部の幅より狭い係止部が設けられていることを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
9. 前記ケース部材は、側面の少なくとも一部に貫通穴あるいは切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
10. 前記ケース部材が樹脂材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のリニア型超音波モータ。
11. 前記押圧部材における前記ケース部材との当接部、前記超音波振動子との当接部、又は、両当接部に樹脂部材がアウトサート成形されたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。
12. 前記押圧部材が前記ケース部材に一体的に成形されたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のリニア駆動型超音波モータ。

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