JPH02250677A - 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〕 本発明は駆動比として圧電素子又は磁歪素子を用いた超
音波モータに関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波モータとして例えば特開昭５８−１４８６
８２号、特開昭６０−１８３９８２号公報に開示されて
いる技術がある。この超音波モータは複数の圧電素子又
は磁歪素子を組合せて弾性体内に組込構成した超音波振
動体が発生する進行波によって移動体を駆動するもので
ある。従来の円筒形超音波モータは、円環状移動体の一
面に中心軸が立設され、他面は円環状の超音波振動体の
一面と接触した構成を有しており、該超音波振動体に発
生した振動エネルギーが移動体の回転運動に変換される
。

第４図は以上の様な構成を有する従来の超音波モータの
動作原理を示す図であり、超音波振動体１と移動体２の
関係を表している。

超音波振動体１は弾性体内に複数の圧電素子を組込んだ
構成を有しており、組込まれた複数の圧電素子各々に位
相をずらして高周波電圧が印加されると各圧電素子は歪
んで前記超音波振動体１全体として屈曲振動をする。超
音波振動体１において縦波と横波とが夫々独立に存在し
ているが縦波と横波とが互いに錯綜して進行波が形成さ
れ、これが前記屈曲振動を惹起する。進行波の頂点は超
音波振動体１の一面１′において、振動体２と接触する
が、この進行波の頂点部分に対応する線上のある点Ａ及
びＡ′に着目すると点Ａ、Ａ’は楕円運動をしでいる。

合点Ａ、Ａ’が図中の矢印Ｍの方向に運動しているとす
ると移動体２は接触点Ａ及びＡ′における楕円ＱのＭの
方向すなわち図中の矢印Ｎの方向に駆動される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来の超音波モータは、超音波振動体の一
面にのみ移動体を接触しているので、超音波振動体の一
面に発生している進行波しか利用していないという問題
がある。すなわち超音波振動体は屈曲振動に伴って一面
と同様に他面にも進行波が発生しているわけであるが、
他面に発生した進行波のエネルギーは利用されていない
。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
であり、前記超音波振動体の両面に移動体を接触させる
ことによって、該超音波振動体の振動エネルギーを効率
よく利用し得る超音波モータの提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の超音波モータは、超音波振動体の一面に接触し
、中心軸を有する移動体を前記超音波振動体で駆動させ
る様に構成された超音波モータにおいて、中心軸を有す
る他の移動体が前記超音波振動体の他面に接触していて
、一方の移動体の中心軸は中空であって他方の移動体の
中心軸を遊挿しており、前記２つの中心軸の間隙部に転
動体が周設されており、２つの移動体が転動体を介して
相互に駆動力を伝達すべくなしてあることを特徴とする
。

〔作用〕

本発明の超音波モータは、超音波振動体の両面に接触し
ている２つの移動体を該超音波振動体の各面に励振され
る進行波によって駆動する。前記進行波の進行方向は相
反しているため、前記２つの移動体は相反する方向に回
転する。２つの移動体が互いに反対方向に回転すると２
つの移動体の中心軸に介在している転動体が自転し、２
つの移動体が相互に駆動力を伝達する。よって一方の移
動体の中心軸を外部装置への出力軸にすると、転動体は
出力軸でない方の移動体の駆動力を出力軸を有する移動
体へ伝達し、また２つの移動体の回転数は同一となる。

〔実施例〕

以下本発明をその一実施例を示す図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の超音波モータの断面図である。

図において３は超音波振動体である。超音波振動体３は
、１７４円環又は１／８円環状の圧電素子６を複数個円
環状に配置して、円環状の弾性体４と５とで挟着したも
のである。この様な構成を有する超音波振動体３の上下
両面に夫々、中心軸７′８′が一体化された移動体７．
８が接触している。

超音波振動体３の上面に接触している移動体７は該超音
波振動体３と略同形であり、超音波振動体３と接触して
いない側の面には円筒状の中心軸７′が立設されている
。一方前記超音波振動体３の下面に接触している移動体
８は中心軸８′を備えた円形であり、中心軸８′は超音
波振動体３と接触している側では超音波振動体３及び中
心軸７′の内部に遊挿している。以上の様な構成を有す
る超音波振動体３と移動体７．８とは、移動体８の超音
波振動体３と接触していない側に立設される中心軸８′
が有底円筒状のケーシング１１の底面の軸受（図示せず
）に支持される様に該ケーシング１１に収納され、中心
軸７’、８’が貫通する円形の穴を有する蓋体１２を前
記ケーシング１１に螺合することによってケーシング１
１の上面開口部が閉止されている。ケーシング１１の底
面と移動体８との間及び蓋体１２と移動体７との間には
バネ１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃ。

１０ｄが移動体７及び移動体８を超音波振動体３に向け
て付勢するように配設され、これによって移動体７．８
は超音波振動体３に加圧接触している。

また中心軸７′と中心軸８′との間隙部には第２図に示
す様に複数個の円柱形をした転動体９，９゜９．９が周
設されている。転動体９．９，９．９は適宜の摩擦係数
を有するものであって、各転動体９，９．９．９は中心
軸？’、８’の回転に伴って自転するが、中心軸８′の
周りを公転することができない構造となっている。

第３図は本発明の超音波モータの動作原理を示す図であ
る。

図において第１図の構成で述べた如く、超音波振動体３
の一面３ａに移動体７が接触しており、その他面３ｂに
は移動体８が接触している。超音波振動体３の圧電素子
６に電圧が印加されると進行波が発生し、移動体７及び
移動体８が超音波振動体３と接触する部分の点Ａ、Ａ’
及びＢは楕円運動をする。図に示す様に楕円は同方向に
運動するから、移動体７及び移動体８は相反する方向す
なわち図中の矢印り及びＲの方向に駆動される。

反対方向に駆動されている移動体７と移動体８との駆動
力を利用するために、本発明の超音波モータは第１図で
説明した様な構成を有している。

すなわちこの超音波モータは移動体７の中心軸７′に移
動体８の中心軸８′を遊挿させて中心軸７′と８′との
間隙部に転動体９，９．９．９を介在させる構成を有し
ている。

移動体７．８がそれぞれり、　Ｒ方向に駆動される場合
を例に転動体の作用について説明する。移動体７がＬ方
向に駆動され、移動体８がＲ方向に駆動されると、第２
図に示す如く、中心軸７′は左回りに回転し、中心軸８
′は右回りに回転する。

中心軸７′と８′とが、反対方向に回転すると転動体９
，９，９．９はいずれも中心軸７′と同方向すなわち左
回りに自転する。よって移動体７又は移動体８のいずれ
かの中心軸７′又は中心軸８′を外部装置への出力軸と
すると、転動体９．９゜９．９は２つの移動体７．８の
回転数を同一とすべく、出力軸でない方の移動体８又は
移動体７の駆動力を、出力軸を有する方の移動体７又は
移動体８へ伝達する。換言すると出力軸を有する移動体
の負荷が転動体を介して出力軸を有しない移動体にもか
かるので結果として出力軸を有する移動体にかかる負荷
が軽減される。

なお、本実施例では円筒状の超音波モータについて説明
したが、本発明はこれに限るものではなく、円環状の超
音波モータについても同様の構造を採ることによって同
等の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明の超音波モータは、該超音
波モータの駆動源である超音波振動体に発生する両面の
進行波のエネルギーを利用するのでエネルギー利用効率
が高い。

また本発明の超音波モータは２つの移動体の駆動力が相
互に伝達できる構成となっているので、両移動体の駆動
力で一方の移動体の負荷を負担できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの断面図、第２図は本発
明の超音波モータの上面拡大図、第３図は本実施例の超
音波モータの動作原理を示す図、第４図は従来の超音波
モータの動作原理を示す図である。 ３・・・超音波振動体　４．５・・・弾性体７．８・・
・移動体　？’、８’・・・中心軸９・・・転動体 特　許　出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 弔 図 図 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．超音波振動体の一面に接触し、中心軸を有する移動
   体を前記超音波振動体で駆動させる様に構成された超音
   波モータにおいて、 中心軸を有する他の移動体が前記超音波振 動体の他面に接触していて、一方の移動体の中心軸は中
   空であって他方の移動体の中心軸を遊挿しており、前記
   ２つの中心軸の間隙部に転動体が周設されており、２つ
   の移動体が転動体を介して相互に駆動力を伝達すべくな
   してあることを特徴とする超音波モータ。