JPH01291675A

JPH01291675A - 振動波モータ

Info

Publication number: JPH01291675A
Application number: JP63119827A
Authority: JP
Inventors: Satoru Segawa; 哲瀬川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1989-11-24

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）本発明は振動波モータ、特に超音波を駆動源とした超音
波モータに関するものである。

（従来の技術）第２図の説明図に示す振動波モータは進行波回転型また
は円環型と呼ばれるもので、円環状の弾性振動板（共振
子２００）の裏面に前記共振子２００と同様な形状の振
動子１０４を接着し、一体化しステータ１０３を構成し
ている。ここで使用する振動子としてはセラミックスの
一凍である圧電素子が用いられることが多い。そしてス
テータ１０３の上に同じ円環状の動体（ロータ２０８）
が所定の圧力で押し付けられている。そのロータ２０８
の摺動面には耐摩耗性のある材料で形成されたライニン
グ１０７を設けることにより、ステータ１０３との摩耗
を防止する。

ところで従来、ロータとステータとの加圧機構としては
コイル形状の圧縮ばねや皿ばねを用いていた。このばね
は回転運動を行なうロータに取り付けられる場合と筐体
に固定されたステータに取り付けられる場合とがあった
。第６図に従来の加圧機構がロータに設けらた振動波モ
ータの破砕断面を示す。ステータ１０３を筐体７０Ｂに
ボルト１０５によって固定し、ロータ７０８と筐体７０
６間に皿ばね７２７を挿入し、ロータ７０８をステータ
１０３に押し付けている。ロータ７０８は、軸方向１２
８に変位可能でステータ１０３に加圧接触する。ロータ
７０８と皿ばね７２７との間にバネクンジョン７２４が
設けられている。また、皿バネ７２７の拘束を行なうた
めにバネ座金７２６が筐体に設けられている。ステータ
側に加圧機構が設けられる場合を第７図の破砕断面図に
示す。固定軸８２９にキー溝８３１を設け、ステータ基
板８１３にはこの溝とゆるいはめあいとなるような突出
部８３２を設ける構成とすることによりステータ基板８
１３を軸方向１２８には移動可能で回転方向１２５に拘
束するようにしたステータ基板８１３と、ステータ１０
３をロータ８０８に押しつける圧縮フィルばね８３０と
、加圧力の反力を担うばね座金８２６とから加圧機構か
構成される。

（発明が解決しようとする課題）振動波モータ、特に円環進行波型振動波モータにおいて
はロータとステータとを加圧接触させる必要がある。ま
た、回転力を出力とするモータであるためにロータとス
テータ双方に回転トルクに相当する回転方向の力が発生
する。したがって、加圧機構には軸方向と回転方向の２
方向の力が存在するが、モータの制御性を向上させるに
は回転方向の力に対しては高い剛性を保ち、軸方向には
弾性を有する加圧機構を用いる必要がある。

しかし、皿ばねや圧縮コイルばねを用いた加圧機構にお
いては回転方向の剛性が弱いので前記必要条件を満たす
ことができず問題である。

すなわち皿ばねを用いた従来の加圧機構をロータに設け
た場合においては皿ばねとロータとの間に低い弾性を有
するクノンヨンが存在するために回転方向の剛性が低下
し、更に皿ばねとばね座金との結合は突起によるゆるい
はめあいとしなければならないため、回転方向にも皿ば
ねと座金の間にすきま（バックラッシュ）が生じる。こ
のバックラッシュは、モータの制御性を著しく悪くし、
問題である。

またステータ側に圧縮コイルバネを用いた従来の加圧機
構においてもキー溝８３１と突出部８３２とはゆるいは
めあいとなっているために回転方向の運動に対してバノ
クラッンユが生じるという問題があった。

このように従来の加圧機構によればステータあるいはロ
ータの回転方向のねじれ剛性低下や回転方向の運動に対
してバックラッシュが存在し回転運動を行なう上で制御
性が劣化し問題である。

本発明の目的は、回転方向の剛性が高く、バックラッシ
ュが生じない制御性の優れた振動波モータを提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）振動波形を宵する電気振動を機械振動に変換する振動子
と円環状共振子とを接着した構造の円、環状ステータと
円環状ロータとを加圧接触させる振動波モータにおいて
、中空の柱の弾性体に螺旋状の切込みをいれた加圧機構
を設ける。

（作用）第１図に本発明による加圧機構を有する振動波モータの
破砕断面図を示す。第１図に示すようにこの加圧”機構
１０１は弾性部材で構成された長方形断面図を有する粱
を螺旋状に曲げたものと考えられ、この梁の圧縮方向の
弾性率は高く梁のねじれ方向には弾性率は比較的低い。

回転方向１２５の力に対しては、この梁の圧縮方向に力
が作用するために高い剛性を有し、軸方向１２８の力に
対しては梁のねじり方向に力が作用し、ばねとして機能
する。

したがって、従来のようにキー溝と突出部のような構成
で回転方向の拘束をしな（でも、中空円筒の切込みをい
れない部分を利用して、ロータあるいはステータとの結
合、他の機械要素との結合がしまりばめやネジ止めなど
の高剛性で結合することで回転方向の拘束が可能である
。

またロータの一部にこのような加圧機構をつくり込むこ
とによりロータと加圧機構及び他の機械要素とを一体に
構成することかでき、さらに回転方向のガタかなく、部
品数が少なく簡単な構成のモータが得られる。

（実施例）以下、図面を参照することによって本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係わる振動波モータ制御装置において
、第一の実施例を示す破砕断面図である。１０３は弾性
を仔する部材である燐青銅で構成された円環状のステー
タであり、ステータ１０３の下面に接合された振動子（
圧電素子）１ｏ４に電気振動信号、例えば５５ｋＨｚ、
７０Ｖの正弦波状高周波信号を入力してステータ１０３
に屈曲進行波を励振する。この振動をライニング１゜７
を介してロータ１０８に圧接することによってロータ１
０８には回転運動が生する。ライニング１０８に関して
は耐摩耗性に優れたエンジニアリングプラスチフスを用
いている。

この第一の実施例ではロータ側に加圧機構１０１を設け
た例であり、第１図において加圧機構１０１は燐青銅、
アルミ青銅、アルミばね等のばね材料で構成された中空
円筒（例えば外径２６φ、内径８φ、高さ３０ｍｍ）に
幅０．５ｍｍのスリット状の切込み１０２を螺旋状に数
周いれた構成となっている。前記加圧機構１０１にロー
タ１０８が止めねじ１０９により連結され、また出力軸
１１０も止めねじ１０９で連結されている。また、加圧
機構の切込みを入れない部分の内側の形状は円形に限ら
す、矩形等にしてもかまわない。

出力軸１１０はスラスト軸受１１２とラジアル軸受１１
１により保持されている。ロータ１０８に加圧接触して
いるステータ１０３は筐体１０Ｂとボルト１０５を介し
て取り付けられている。

ロータ１０８とステータ１０３との加圧力は加圧機＋１
１０１の切込み幅や、切込みピッチ、及び自然長からみ
た縮み長さにより決定される。

また、円筒の厚みやピッチは、加圧機構が塑性変形を生
じない範囲で適宜設定する。

第３図にステータ側に加圧機構１０１を設けた第二の実
施例を示す。第３図の加圧機構１０１はステータ基板４
１３と筐体４０６との間に設けられた燐青銅製中空円筒
である。加圧機構１０１は前記と同じく燐青銅などのば
ね材料で構成された中空円筒にスリット状の切込みを螺
旋状に数周いれた構成となっている。加圧機構１０１に
はステータ基板４１３が止めねじ１０９により連結され
ステータ１０３はボルト１０５によりステータ基板４１
３と連結されている。加圧機構１０１の一方は筐体４０
６に止めねじ４０９により固定されている。ロータ４０
８は加圧機構１０１によりステータ１０３と加圧接触す
る構成となっており、ロータ４０８には直接に出力軸４
１０が取り出されている。出力軸４１０はスラスト軸受
１１２とラジアル軸受１１１により保持されている。

第４図にロータ、加圧機構、出力軸とを一体の構成とし
た第三の実施例、第５図にステータ基板と加圧機構とを
一体の構成とした第四の実施例を示す。第４図において
ロータ部５２２の摺動面であるライニング１０７から加
圧機構部５２１を含め出力軸部５２０まではライニング
部材の接合が存在するだけであり、回転方向１２５に対
して高い剛性をもつ構成となっている。また第５図にお
いてはステータ基板部６２３から加圧機構部６２１を含
め筐体４０８まで一体の構成としてありステータ側の回
転方向１２５に対する剛性は大きい。

このように回転方向の剛性を高めることは精密な制御径
を構成するとかできる。また一体の構成をとることは部
品点数を低減する。

なお、本実施例において示した加圧機構についてはそれ
ぞれの仕様形態に応じて利用可能なものとすればよく、
本実施例が本発明の範囲を同等限定するものではないこ
とは明らかである。

（発明の効果）円環状ステータと円環状ロータとを加圧接触させる振動
波モータにおいて、中空の柱状の弾性体に螺旋状の切込
みをいれた加圧機構とすることによって、回転方向の剛
性を高めることができ、モータの制御性を向上させるこ
とができる。また、加圧機構を他の機械要素と一体に構
成することが可能でありモータの部品点数低減、抵コス
ト化、省スペース化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す破砕断面図、第２図は円
環型振動波モータの基本構成を説明するための断面図、
第３図は加圧機構をステータ側に設けた第二の実施例を
示す破砕断面図、第４図はロータ、加圧機構、出力軸と
を一体の構成とじた第三の実施例を示す破砕断面図、第
５図はステータ基板と加圧機構とを一体の構成とした第
四の実施例を示す破砕断面図、第６図はロータ側に皿ば
ねを有する従来の加圧機構を示した破砕断面図、第７図
はステータ側に圧縮コイルばねを存する従来の加圧機構
を示した破砕断面図である。２００・・・共振子、１０１・・・加圧機構、１０２・
・・切込み、１０３・・・ステータ、１０４・・・振動
子、１０５・・・ボルト、ｔｏｅ、４０６・・・筐体、
１０７・・・ライニング、１０８，２０８，４０８，７
０８゜８０８・・・ロータ、１０９・・・止めねじ、１
１０．４１０・・・出力軸、１１１・・・ラジアル軸受
、１１２・・・スラスト軸受、４１３，８１３・・・ス
テータ基板、５２０・・・出力軸部、５２１・・・加圧
機構部、５２２・・・ロータ部、６２３・・・ステータ
基板部、７２４・・・ばねクツション、１２５・・・回
転方向、７２６．８２６・・・ばね座金、７２７・・・
皿ばね、１２８・・・軸方向、８２９・・・固定軸、８
３０・・・圧縮コイルばね、８３１・・・キー溝、８３
２・・・突出部。

Claims

【特許請求の範囲】

　振動波形を有する電気振動を機械振動に変換する振動
子と円環状共振子とを接着した構造の円環状ステータと
円環状のロータとを加圧接触させる振動波モータにおい
て、中空の柱状の弾性体に螺旋状の切込みをいれた加圧
機構を有することを特徴とする振動波モータ。