JPH0352570A - 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】 Ｌ且上△旦皿上ヱ 本発明は、超音波モータに関するものである．先来立且
薯 現在、進行波を利用した超音波モータが、各分野におい
て広く使用されつつあることは、周知のとおりである． 今、ここで、このような超音波モータの典型的な構成を
略図により示すと、添付図面の第４図のとおりである．
すなわち、この超音波モータにおいては、出力軸１が、
円板状のベース２に軸受３を介して回転自在に支持され
ており，また、ベース２の１面上には、出力軸１と同軸
に円盤状の共振体４が固着されているが、共振休４の１
面の上には、これとほぼ同一の外径を有している環状円
盤状の回転体５が、出力軸１と同軸に且つその１面《第
４図で見て下面）が、共振体４の１面〈第４図で見て上
面〉と接触するように載置されている．また、出力軸１
の頂部と、回転体５の他面（第４図で見て上面）との間
には、それらを弾性的に連結するための弾性体として、
中空切頭円すい形状の本体６。から成る皿ばね６が、圧
縮状態に配置されており、その頂縁部６Ｉ及び底縁部６
２において、それぞれ、出力軸１及び回転体５に係止さ
れている，更に、共振体４の他面（第４図で見て下面）
には、電歪性を有する環状の圧電素子ないしは振動体７
が固着されている．なお、これらの共振体４，回転体５
，皿ばね６などは、カップ状のケース８の内部に収納さ
れており、ゲース８は、その開放周縁部において、ベー
ス２の外周縁部に固着されており、また、出力軸１の端
部が、ケース６の底部の中心部に設置された軸受９を介
して、回転自在に支持されている．このような構成を有
している超音波モータは、共振体４をその他面〈第５図
で見て下面）に固着された圧電素子７により振動させる
ことにより共振体４の１面（第５図で見て上面）に進行
波を生じさせ、この進行波を共振体４に皿ばね６を介し
て圧接されている回転体５に伝達し、更に、この進行波
を皿ばね６を介して出力軸１に伝達するようになってい
る。

なお、上記のように、この超音波モータにおいては、出
力軸１と、回転体５とが弾性体としての皿ばね６を介し
て連結されているが、これは、超音波モータの性質上、
出力軸１を円滑に駆動するためには、共振体４に回転体
５を一定の力で圧接させ続ける必要があるために使用さ
れるものであり、また、この目的のために、弾性体とし
て、板ばねや、巻きばねを使用すると、超音波モータは
、小形で且つ薄型に組み立てられるという特徴を発揮す
ることができなくなるので、皿ばね６が使用されるもの
である。

このために、この皿ばね６は、圧縮付勢（プリセット）
されることにより、回転体５が、共振体４に一定の力に
より、圧接され続けるようにしている。

しかしながら、この構造においては、回転体５と、皿ば
ね６とは、それぞれに付与されている機能が全く異なっ
ていることから、別の部品となっている。

すなわち、回転体５は、共振体４により創成される進行
波を受けて回転駆動力に変換する機能を有する部品であ
り、一方、皿ばね６は、共振体４に回転体５を圧接させ
、共振体４の進行波を回転駆動力に有効に変換させ且つ
その回転駆動力を出力軸１に伝達させる機能を有する部
品である． 従って、当然のことながら、回転体４５皿ばね６とは分
離され、それぞれ、独立の部品として構成されているの
で、部品点数も、機能別の分だけ多くなっていた． また、回転体５は、従来は、旋削加工により製作されて
いたので、生産性が低く、製造費も高い部品であった．
すなわち、回転体５は、非常に薄い製品に仕上げる必要
があり、このために、材質が限定され、旋削加工などが
難しいものであった．そして、これらの回転体５及び皿
ばね６の２部品を組み合わせて一つの組立体とするので
、組立上にも、繁雑性を余儀なくされていた． す そこで、本発明は、従来の超音波モータの回転体及び皿
ばねにおける上記のような種々の問題点を解決した超音
波モータを得ることを、その課題とするものである． １　　　　　　　　， 本発明は、この課題を解決するために、従来の構想と全
く異なる新規な構想に基づいて各部品を製作し、それら
の部品を組立てることにより、超音波モータを楕戒する
ことを特徴とするものである．すなわち、本発明におい
ては、この課題を解決するために、回転体の周壁部分を
、環状の水平底縁部及びこれに隅部を介して連結されて
いるほぼ垂直な直立周縁部とから成り立っているＬ字状
の横断面を有する環状体に形戒し、これらの水平底縁部
及び直立周縁部との間の隅部に、皿ばねの底縁部の周縁
部を圧入することにより固着させ、あるいは、回転体の
水平周縁部に皿ばわの底縁部を溶接・接合することによ
り、回転体と、皿ばねとを一体に楕成し、このようにし
て一体に構成された部品を、振動体の一面に圧接し、振
動体の他面に固着した圧電素子が発生する振動により進
行波を発生させ、この進行波を、一体に構成された回転
体及び皿ばねから成る部品を介して回転駆動力に変換し
、皿ばねの頂縁部において係止させた出力軸に、回転駆
動力を伝達させるようにした超音波モータを特徴とする
ものである． このようにすることにより、回転体をプレス加工により
製造することが可能となり、その製造を容易なものとす
ると共にその直立周縁部の高さを調整することにより、
共振特性をより容易に且つより効率良く制御することが
出来るようにし、更に、超音波モータの組立時において
、容易に組立てることを可能とすることが出来るもので
ある．監一亘−１ 以下、本発明をその実施例を示す添付図面の第１〜３図
に基づいて、詳細に説明をする。

まず、第１図は、本発明の１実施例として、回転体１５
の本体１５。の周壁部の垂直な直立周縁部１５２の内周
？に、皿ばね１６の本体１６。の底縁部１６２の直立す
る折り返し部１６，を圧入することにより、一体に形成
して成る組立体の要部を、拡大断面により示すものであ
る． まず、この回転体１５においては、その本体１５ｏを、
幅ｂ，を有する環状の板状の水平底縁部１５．と、その
外周縁から垂直に直立するように形成された高さｈ１を
有する直立周縁部１５２とがら成る、横断面がＬ字状の
ものとし、また、この本体１５。の直立周縁部１５■の
上端部周辺は、ばり取り加工の工程上、放射方向外方向
に環状に突出する外周縁部１５コとして、残存するもの
としてある．また、この直立周鵞部１５，の内周面には
、皿ばね１６の本体１６。の底縁部１６，の圧入を実施
するための内壁面１５４を全周に渡り設けてあるが、こ
の内壁面１５．は、可能な限り垂直な真円筒状となるよ
うに形成されている。

更に、回転体１５の本体１５。の水平底縁部１５，は５
その底面が振動体と圧接するので、その平面度の許容値
を，極力小さなものとすることが望ましい．また、その
幅ｂ．は、圧接する相手方の振動体（第４図参？〉の幅
寸法に準じて決定し、更に、直立周縁部１５，の高さｈ
，は、幅ｂ，を決定した上で、回転体部の共振性を検討
しながら、出力効率が最大となるような寸法に調整して
決定するものとする．なお、この場合、回転体１５は、
プレス加工により戒形し、これを歪み取りし、焼鈍する
ことにより形戒するものとする． 一方、皿ばね１６も、同様に、その本体１６。は、回転
体１５と同様の工程により、プレス加工により形成され
、この皿ばね１６の本体１６。の頂縁部１６１（第３図
参照）には、出力軸１に係止し、回転駆動力を出力軸１
に伝達するために、複数個の係止用切り欠き溝１６′，
が設けてある（同図参照）．更に、皿ばね１６の底縁部
１６２には、第１図に示すように、上向きに直立する若
干の高さの折り返し部１６，を全周に渡り形威してある
． 次ぎに、それぞれ、上記のような構成を有するように形
成された回転体１５の本体ｌ５。と、皿ばね１６の本体
１６。とを一体に接合するためには、回転体１５の水平
底縁部１５，と、直立周縁部１５■との接続部の内？面
部分に、皿ばね１６の本体１６。の底縁部１６２が圧入
され、これにより、回転体１５の本体１５．の直立周縁
部１５２の内壁面１５，と、皿ばねｌ６の本体１６ｏの
底縁部１６２に形成された折り返し部１６５とは、一体
に接合されるようになる．すなわち、この圧入の際には
、回転体１５の直立周縁部１５■の直円筒状の内壁面１
５４と、皿ばね１６の本体１Ｂ。の底縁部１６，の折り
返し部１６３との間に発生する弾性的抗力が有効に使用
され、その大きな摩擦力を利用し、皿ばね１６の本体１
６。を回転体１５の本体１５．に固着させるようにする
ものとするものである． 次ぎに、本発明の第二実施例を第２図に示すが、本実施
例においては、回転体２５の本体２５。は、第一実施例
の本体１５。の場合と同様にプレス加工により成形、歪
み取り及び焼鈍しを施され、ほぼ、同様な輪郭を有して
いる．しかしながら、この第二実施例における直立周縁
部２５２は、第一実施例における直立周縁部分１５■と
は相違し、直立周縁部分２５２は、水平底縁部２５，に
対して、放射方向外方にやや傾斜されており、全体とし
て、ろうと状の周縁部２５１となっ？いる． このように、第二実施例において、回転（４ｃ２５の本
体２５。の直立周縁部分２５■をろうと状に形成した理
由は、使用条件を種々検討して選定した回転体２５の本
体２５。の材質が、強じん性体であり、塑性加工を実施
してもかなりの残留応力を有し、第一実施例におけるよ
うに、ほぼ垂直な直立周縁部１５２に対応するように成
形することが困難であるためである。なお、本実施例に
おいて、回転体２５の水平底縁部２５，の幅ｈ２及び直
立周縁部２５２の高さ１１２は、第一実施例の場合と同
様な決定法により決定するものとする。

また、この第二実施例における皿ばね２６は，第１図に
示された第一実施例の場合における皿ばねｌ６と同様な
ものを使用してある．しかしながら、この第二実施例の
ものは、回転体２５の本体２５．の直立周縁部２５，が
、ろうと状の形状を有しているので、第一実施例の場合
におけるように、皿ばｈ２６を圧入により、回転体２５
と一体化することは出来きない．そこで、本実施例にお
いては、皿ばね２６を回転体２５に対して正確に位置決
めを行った後、第２図に示すように、皿ばね２６の本体
２６，の底縁部２６２の数閣の適宜の箇所２６において
、点溶接を実施することにより、両者を一体に接きする
ようにしてある。

以上のように，本発明においては、その実施例の説明か
ら分かるように、回転体１５、Ｚ５と、皿ばね１６，２
６とが、圧入・固着、あるいは、溶接・接合により一体
となっているが、この一体の部品は、回転体としての機
能、すなわち、振動体６の他面に固着してある圧電素子
により発生させた振動により進行波を創成し、その進行
波を回転駆動力に変換する機能及び皿ばねとしての機能
、すなわち、回転体１５．２５を振動体７の表面に圧接
させ、伝達された回転駆動力を出力軸１に再び伝送する
機能の両機能を会わせ持った複合機能を有する部品であ
ることが分かるところである。

生旦Ｌ激』 本発明は、以上に述べたような構成及び作用を有してい
るので、次ぎのような効果を発揮するものである． （１）回転体と、皿ばねとを、それらの機能を全く損な
うこと無しに、これらの機能をｂわせ持つように一休化
することが出来ること （２）回転体も、皿ばねも共に同じ製造工程、すなわち
、プレス加工、ひずみ取り、焼鈍の工程により製造する
ことが出来ること 〈３）回転体と、皿ばねとの一体化のための圧入も、プ
レス圧入により行うことが出来るので、同一の製造技術
が適用されることが出来ること（４）この製造工程が同
一であることにより、材料の手配も容易となり、また、
設備機賊の稼働率も高くなること （５）回転体が、プレス或形加工により製造することが
出来るので、従来のように、旋削時間に比べて成形時間
を大幅に短縮することが出来ると共に従来の薄い円板状
の旋削加工が、非常に難削性であったのに比べ、容易に
且つ高精度で、しかも、高速度で成形が可能であること （６》回転体と皿ばねとを一体化することにより、部品
点数が減り、組立作業が軽減されることが出？ること〈
従来の超音波モータの組立においては、娠勤体の上に回
転体を載せ、その上に皿ばねを置いた後，その位置合わ
せを行い、その後、出力軸を挿入していたが、本発明に
よると、振動体の上に、本発明により一体化された回転
体及び皿ばねから成る部品を置き、その後に、出力軸を
挿入すれば良いので．作業が容易となり、生産性が向上
し、これに伴い，組立費用も低減する） などである．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例の要部を示す拡大断面図
、第２図は、同じく、第二実施例を示す要部の拡大断面
図、第３図は、第１又は２図に示された実施例による部
品を組立てることにより構成された超音波モータの略ｗ
１断面図、第４図は、従来の典型的な超音波モータを示
す略縦断面図である．１５．２５・・・回転体、ｌ５。 ．２５。・・・回転体本体、１５，，２５・・・回転体
の水平底縁部、１５，，２５■・・・直立周縁部分、１
６．２６・・・皿ばｂ、１６。，２６。・・・皿ばね本
体、１６■，２６２・・・皿ばｔコの底縁部、１６２，
Ｚ６２・・・折り返し部．第１図 菓３図 第４図 １：出力率由

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．出力軸を回転自在に支持しているベースの１面上に
   、円盤状の共振体をその１面において固着し、その１面
   に、出力軸の軸心と同一の軸心を有する環状の回転体を
   その１面において接触するように配置し、また、出力軸
   と、回転体とを、それらの間に圧縮状態に配置された弾
   性体としての中空切頭円すい体状の本体部分から成る皿
   ばねを、その頂縁部及び底縁部において、それぞれ、係
   止することにより相互に連結すると共に回転体を共振体
   に圧接させ、更に、共振体をその他面に固着された圧電
   素子により振動させることにより共振体の１面の上に進
   行波を生じさせ、この進行波を共振体の１面に圧接され
   た回転体に伝達することによりこの回転体を回転させ、
   この回転体の回転を皿ばねを介して出力軸に伝達するよ
   うになっている超音波モータにおいて、回転体と、皿ば
   ねとを、それぞれの所定の機能を損なうこと無しに一体
   化したことを特徴とする超音波モータ。
2. ２．回転体の本体が、ほぼ直立する直立周縁部と、これ
   に接続する水平底縁部とから成るほぼＬ字状の横断面を
   有する周壁部分から成り立っており、また、皿ばねの本
   体が、その底縁部において、回転体の直立周縁部分の内
   面ないしは水平底縁部に、圧入ないしは溶接により接合
   されている請求項１記載の超音波モータ。