JPH04340377A - 超音波モータの駆動連結機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体により励振され
る弾性体とその弾性体に加圧接触する摩擦体との相対移
動を回転力として出力する超音波モータの出力軸と、被
駆動体の駆動軸とを連結する超音波モータの駆動連結機
構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の駆動連結機構は、モータ
の保持力にかわらず被駆動体の駆動軸を手動回転する手
段と、モータによる駆動域は手動による駆動のいずれに
対しても回転を検出するために、被駆動体の駆動軸と連
動するエンコーダ等の回転検出手段とを設ける必要があ
る。この方式として、電磁式モータで用いられていた方
式を適用することが考えられる。つまり、被駆動体の駆
動軸に電磁式モータの出力軸を減速機構及びクラッチ機
構を介して連結するとともに、前記駆動軸にその回転を
検出するエンコーダ等の検出手段を取付けて構成してい
た。被駆動体の駆動軸を手動操作する場合には、クラッ
チ機構を作動させて減速機構による保持力を解除する必
要がある。電磁式モータの出力軸を手動回転させると減
速機構を介しているために操作量が大となり操作時間が
かかるからである。このとき、前記駆動軸の回転を検出
できるようにするために、電磁式モータ側ではなく、前
記駆動軸側にその回転を検出するエンコーダ等の検出手
段を取付けてあるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
れば、駆動連結機構を被駆動体に組付けるのに、先ず被
駆動体の駆動軸にエンコーダ等の検出手段を取付けて、
その後電磁式モータの出力軸を減速機構及びクラッチ機
構を介して連結するという煩雑な作業が必要となるとい
う欠点があった。又、この検出手段の故障等により取り
替える必要がある場合には、減速機構及びクラッチ機構
を取り外した後に取替え作業をするという極めて時間の
かかる作業が要求されるという欠点があった。本発明の
目的は上述した従来欠点を解消する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による超音波モータの駆動連結機構の特徴構成
は、圧電体により励振される弾性体とその弾性体に加圧
接触する摩擦体との相対移動を回転力として出力する超
音波モータの出力軸と、被駆動体の駆動軸とを連結する
超音波モータの駆動連結機構であって、前記出力軸に前
記駆動軸の回転を検出する検出手段を取付けるとともに
、前記弾性体と前記摩擦体との摩擦による保持力を解除
する解除手段を設けて構成してあることにある。

【０００５】

【作用】超音波モータは小型高トルク故に、その出力軸
と被駆動体の駆動軸とを減速機構を介することなく直接
連結できる。又、手動操作が必要な場合には、前記弾性
体と前記摩擦体との摩擦による保持力を解除する解除手
段を作動させることにより、容易にその出力軸を手動操
作させて被駆動体の駆動軸を駆動することができる。従
って、常にモータの出力軸と被駆動体の駆動軸とが連結
されることとなるので、モータの出力軸に前記駆動軸の
回転を検出するエンコーダ等の検出手段を設けてあって
も、被駆動体の駆動軸の回転を確実に検出できるのであ
る。

【０００６】

【発明の効果】本発明の超音波モータの駆動連結機構に
よれば、出力軸に前記駆動軸の回転を検出する検出手段
を取付けてあるので、被駆動体の出力軸にそのような超
音波モータの出力軸を連結するという極めて簡単な作業
で駆動連結機構を組付けることができるようになった。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。図１に
示すように、超音波モータＭは、内側断面が六角形状の
中空の筒状の軸５の上下両端部をベアリングＢを介して
ケース７に固定し、その軸５の中程に円盤状の摩擦体４
を連設するとともに、その摩擦体４にその周部で接触す
る中空の円盤状の弾性体２を前記ケース７内側面に固着
して構成してある。前記摩擦体４は、バネ体６の付勢に
より前記弾性体２に加圧接触させてある。前記弾性体２
の外周部に圧電体１を固着して振動体３を構成してあり
、前記圧電体１を周方向に二領域に分割して、各領域を
超音波の波長λの二分の一の間隔で隣合う区分を交互に
厚み方向に分極処理するとともに、それら二領域間を四
分の三波長ずらせて配置してある。前記二領域に９０°
位相の異なる高周波電圧を印加することにより、前記弾
性体２のうち各領域に対応する部分に発生する定在波が
相互に干渉を起こし合成されて進行波となり、その弾性
体２に加圧接触した前記摩擦体４が進行波の進行方向と
は逆の方向に摩擦移動する。即ち、前記振動体３を固定
子、前記摩擦体４を回転子として、前記軸５が前記振動
体３と前記摩擦体４との相対移動を回転力として出力す
る出力軸５となる。前記超音波モータＭの駆動回路は、
図２に示すように、設定レベルの電圧を安定的に出力す
るチョッパ回路１０と、前記二領域に二相の高周波電圧
を供給するインバータ回路１１とで構成してあり、後述
のエンコーダによる出力軸５の回転速度や位置情報に基
づいて周波数を可変に制御することで速度制御を行える
ように構成してある。前記インバータ回路１１には、前
記二領域に９０°位相の異なる高周波電圧を印加する駆
動状態と、位相の等しい高周波電圧を印加する可動状態
と、高周波電圧の印加を停止する停止状態とに状態を切
替える切替手段１２を設けてある。前記超音波モータＭ
は、前記出力軸５の一端部を前記ケース７の面位置に合
わせて構成してあり、前記出力軸５の中空部には後述の
ボール弁Ｖの駆動軸Ａ端部をカップラ５Ａを介して、弁
箱に前記ケース７が接当する位置まで挿入して連結する
一方、前記出力軸５の他端部に前記駆動軸Ａの回転を検
出する検出手段８としてのエンコーダを外嵌するととも
に、手動操作用のレバーを操作部９として内嵌してある
。

【０００８】前記超音波モータＭと被駆動体Ｌとしての
ボール弁Ｖの駆動軸Ａとの連結部について説明する。前
記ボール弁Ｖは、弁箱内に流路に対する９０°の回動動
作により流路を開閉する球状の弁体を設けて構成してあ
る。前記弁箱から突出した前記弁体の駆動軸Ａに対して
その軸心方向から前記超音波モータＭを接近させて、前
記筒状の出力軸５内部に前記駆動軸Ａを挿入する。そし
て、前記ケース７の周部と前記弁箱とをボルト結合する
。前記出力軸５には、内周部が前記駆動軸Ａと係合し外
周部が前記出力軸５の内周部と係合するカップラ５Ａを
嵌合させてあり、以てモータＭの回転力を前記駆動軸Ａ
に伝達する。前記ボール弁Ｖを手動操作する場合には、
前記切替手段１２により前記インバータ回路１１を前記
二領域に位相の等しい高周波電圧を印加する可動状態に
して、前記操作部９を操作する。前記可動状態とするこ
とで、前記弾性体２に定在波を発生させて前記摩擦体４
との間の摩擦力を減少させるのである。つまり、前記前
記切替手段１２が前記超音波モータＭの停止時に前記弾
性体２と前記摩擦体４との摩擦による保持力を解除する
解除手段を構成する。前記操作用のレバーには第二のレ
バー１３Ａを共通軸に枢支してあり、その第二のレバー
１３Ａの揺動動作により開閉するマイクロスイッチ１３
Ｂにより、前記切替手段１２を可動状態に切替えるよう
に作動させる。つまり、前記第二のレバー１３Ａ及びマ
イクロスイッチ１３Ｂが、前記解除手段を作動させる作
動手段１３を構成する。

【０００９】以下に別実施例を説明する。先の実施例で
は、出力軸５の他端部に前記駆動軸Ａの回転を検出する
検出手段８としてのエンコーダを外嵌して構成してある
が、検出手段８の出力軸５への取付け位置はこれに限定
するものではなく、モータＭのケース７内部に取り付け
てもよい。エンコーダとしては切り欠きを周部に形成し
たパルス円盤とフォトインタラプタで構成する光検出方
式、磁気を利用したもの、その他の方式のものを用いる
ことができる。検出手段８としては、エンコーダに限定
するものではなく、例えば回転位置を検出するものであ
っては、図３及び図４に示すように、出力軸５と連動す
る突起１４とその突起１４の押圧により作動するマイク
ロスイッチ１５や、突起１４で遮光されるフォトインタ
ラプタ１６等で構成してもよい。さらには、突起１４を
検出する容量型の近接スイッチを設けて構成してもよい
。先の実施例では、前記出力軸５の他端部に前記駆動軸
Ａの回転を検出する検出手段８としてのエンコーダを外
嵌するとともに、手動操作用のレバーを操作部９として
内嵌してある場合を説明したが、エンコーダは必ずしも
必要とするものではない。先の実施例では、前記振動体
３を固定子、前記摩擦体４を回転子として構成したもの
を説明したが、前記振動体３を回転子、前記摩擦体４を
固定子として構成してもよい。先の実施例では、被駆動
体としてボール弁を用いた場合を説明したが、これに限
定するものではなく任意である。弁であれば、バタフラ
イ弁その他の弁に適用できる。先の実施例では、解除手
段として、前記圧電体に同相の電圧を供給するように構
成したものを説明したが、同相からややずれていてもよ
く、又、圧電体のいずれか一方にのみ電圧を印加するも
のであってもよい。

【００１０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波モータの駆動連結機構の断面図

【図２】
駆動回路を示すブロック構成図

【図３】別実施例を示す
要部の断面図

【図４】別実施例を示す要部の断面図

【符号の説明】

１　　　　圧電体 ２　　　　弾性体 ４　　　　摩擦体 ５　　　　出力軸 ８　　　　検出手段 １２　　解除手段 Ｌ　　　　被駆動体 Ａ　　　　駆動軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧電体（１）により励振される弾性体
   （２）とその弾性体（２）に加圧接触する摩擦体（４）
   との相対移動を回転力として出力する超音波モータの出
   力軸（５）と、被駆動体（Ｌ）の駆動軸（Ａ）とを連結
   する超音波モータの駆動連結機構であって、前記出力軸
   （５）に前記駆動軸（Ａ）の回転を検出する検出手段（
   ８）を取付けるとともに、前記弾性体（２）と前記摩擦
   体（４）との摩擦による保持力を解除する解除手段（１
   ２）を設けて構成してある超音波モータの駆動連結機構
   。