JPH05211785A - 超音波モータ - Google Patents

超音波モータ

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JPH05211785A
JPH05211785A JP4015147A JP1514792A JPH05211785A JP H05211785 A JPH05211785 A JP H05211785A JP 4015147 A JP4015147 A JP 4015147A JP 1514792 A JP1514792 A JP 1514792A JP H05211785 A JPH05211785 A JP H05211785A
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 棒状超音波モータの振動子とロータの摺動面
に、摩擦材料として無機材料を設けた場合、無機材料か
らなる摩擦摺動層が、接触する相手方との摺動により欠
けたりするのを防止する。 【構成】 摩擦層３１が表面に形成された振動子１の駆
動面に、凸形状の摺動部３０を設けると共に、摩擦層２
ａが表面に形成されたロータ２の接触部２１の内外の稜
線２ｃ，２ｂは、この摺動部３０の内外縁よりも夫々内
側、外側に位置させるようにロータ２を配置し、該接触
部２１の稜線２ｂ，２ｃが摺動部３０の有効接触部Ｂと
接触しないようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動発生用素子と、該
素子からの振動を受けて振動する振動子に発生させた振
動によって、該振動子に圧接した移動体を相対的に移動
させる超音波モータに係り、特に摩擦摺動部近傍の構造
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波モータ、特に棒形状に形成された
超音波モータは、棒又はペンシル形状に形成された振動
子と、該振動子の駆動面に加圧接触する移動体とが同軸
的に配置され、振動子の圧電素子に交流電圧を印加する
ことにより励起される屈曲振動の合成により、振動子の
駆動面における表面粒子に、円又は楕円運動を生じさ
せ、これにより移動体を摩擦駆動する。
【０００３】図６は従来の棒状超音波モータの概略断面
図を示し、１は駆動用の圧電素子８，８等を振動子構造
体１ａ，１ｂ間に挟持固定した振動子、２は不図示のバ
ネ手段により振動子構造体１ａの駆動面に加圧接触して
いる移動体である。
【０００４】移動体側の摩擦摺動材としてアルマイトを
使用していながら、その摩擦摺動面の全面が振動子側の
摩擦摺動面に接触する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例ではモータが駆動することによって、移動体側の接
触摺動面の少なくとも１つの稜線が、振動子側の摩擦摺
動面に強く当たる様になる。これは次の理由による。移
動体側の接触摺動部は、振動子側の接触摺動部の変位に
よって力を受けるわけであるが、この振動子の変位の方
向は、接触面に対して垂直ではなく、傾いている。又、
移動体側接触部のフランジ状ばね構造も接触面が傾くよ
うに変形する。従って、移動体の摩擦摺動面は振動子側
の摩擦摺動面とある角度をもって接触する様になる。
【０００６】つまり、無機物であるアルマイトを形成し
た移動体側の摩擦摺動面のぜい弱な稜線が、強く振動子
側の摩擦摺動面に当たる様になるのである。
【０００７】それにより、アルマイトの稜線に欠けが入
り、そして、一度欠けが入いると次々にその欠けが進行
するため、振動子側の変位をなめらかに移動体側に伝え
られなくなる。その結果起動トルクが大巾に低減した
り、欠けたアルマイト粉が研磨材のごとく作用し該移動
体の摩擦材が急激に摩耗してしまったり、あるいはセン
サー相の出力が不安定になりフィードバック制御が不能
になったりした。
【０００８】本発明は、上記した従来の問題点を解決す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
具体的な構成は、特許請求の範囲に記載した通りであ
る。
【００１０】
【実施例】図１は本発明による超音波モータの第１の実
施例を示し、図１の（ａ）は縦断面図、（ｂ）は摩擦接
触部の拡大断面図を示している。
【００１１】振動子１は、駆動用およびセンサ用圧電素
子８と電極板９を挟持する振動子構造体１ａと１ｂとを
ボルト１０により締結して構成されており、また振動子
構造体１ｂとボルト１０とを電気的に絶縁するために、
絶縁シート１１が介装されている。
【００１２】本実施例の振動子１は、振動子構造体１ａ
の頂面を駆動面とし、台形状に突設された環状の突起部
からなる摺動部３０が形成されている。
【００１３】移動体（ロータ）２は、円環形状のロータ
本環２０から下方にバネ性を有する構造体の接触部２１
が一体的に形成され、この接触部２１が振動子１の摺動
部３０に当接する。
【００１４】６は加圧バネで、バネケース４を介してロ
ータ２に加圧力を付与する。３は外周部に歯車部が形成
されたギアで、ベアリング７により支承されると共に、
バネケース４と係合し、ロータ２と共に回転する。５は
ボルト１０の先端部に軸方向にのみ移動可能に取付けら
れたフランジで、ベアリング７を固定しており、ギア３
と共に軸方向上方へ移動すると、ギア３とバネケース４
との係合を解除することができる。
【００１５】移動体２は、表面に摩擦材からなる摩擦層
２ａが形成されており、本実施例では厚さ３０μｍのア
ルマイトにより摩擦層２ａを構成している。
【００１６】振動子１の振動子構造体の表面には、摩擦
材からなる摩擦層３１が形成されており、本実施例では
厚さ３５μｍのＫＮ−ＳｉＣメッキにより摩擦層３１を
構成している。
【００１７】以上のように構成した超音波モータにおい
て、図中Ｂで示す領域が実際の接触摺動部であり、ロー
タ２の接触部２１の下端面における幅は、該Ｂの幅より
も大きく形成され、接触部２１の中央と摺動部３０の中
央部とが略一致するように当接する。
【００１８】したがって、ロータ２の摺動部２１の外周
側稜線（角部）２ｂは、振動子１の接触摺動面の外周側
稜線より直径が大きく、逆にロータ２の内周側の稜線２
ｃは、振動子１の接触摺動面の内周側稜線より直径が小
さい。
【００１９】すなわち、ロータ側の両稜線２ｂ，２ｃ
は、振動子側の接触摺動面３０と接触することがない。
【００２０】なお、本実施例の超音波モータの全体の外
形寸法は、直径１１ｍｍ、長さ２５ｍｍである。
【００２１】図２は第２の実施例を示す摩擦摺動部の拡
大断面図である。
【００２２】本実施例は、ロータ２の摺動部２１の外周
側稜線２ｂのみが、振動子１側の接触摺動面の外径より
も大きく、該摺動部２１の内周側稜線２ｃは振動子の接
触摺動面上に位置する。しかし、内周側稜線２ｃは丸み
を持たせた摩擦層２ｄを摺動部２１の端面に形成してい
るので、この稜線２ｃが直接、振動子の摺動面上に接触
することはない。
【００２３】なお、本実施例では、ロータ２の摺動部２
１の端面に形成した摩擦層２ｄはカーボンの板材により
構成しており、その厚みは０．５ｍｍとし、接着剤によ
り接着されている。
【００２４】また、振動子１の摺動面には、放射状に多
数本の溝、例えば平目のローレット溝で、溝の深さを
０．０５ｍｍとし、外径８ｍｍの摺動面上に例えば３０
本の溝を形成している。
【００２５】これらの溝には、摩擦摺動によって生じた
摩耗粉を堆積させることができ、摩耗の促進をおさえる
役割を果す。
【００２６】図３は第３の実施例を示す摩擦摺動部の拡
大断面図である。
【００２７】本実施例は、振動子１の駆動面に、段部で
あるガイド３２を形成すると共に、該ガイド３２の内周
側に２条の突部３３，３４を同心状に形成し、さらに、
これら突部３３，３４間に摩耗粉排除用の溝３５を形成
している。そして、ロータ２の摺動部２１の端面を突部
３３，３４上に当接させる一方、その内外周の稜線２
ｂ，２ｃを、突部３３，３４の内外周に形成される溝部
３３ａ，３４ｂ上に位置させている。
【００２８】なお、ガイド３２の内側にロータの摺動部
２１が位置することにより、ロータ２の偏心、公転が防
止される。
【００２９】図４は第４の実施例を示す摩擦摺動部の拡
大断面図である。
【００３０】本実施例は、振動子１の摺動面の範囲内
に、ロータ２の接触部２１の端面の稜線が位置する形式
で、振動子摺動面に厚さ０．２ｍｍのアルミナ板からな
る摩擦層３６を接着している。
【００３１】２ｅはポリイミドアミド樹脂をアルミ合金
（Ａ５０５６製）のロータ２にスプレーコーティングし
て形成された摩擦層で角部には丸みを付けている。
【００３２】この実施例の場合、アルミナ板３５の稜線
１ｅ及び１ｆが欠けることがなく、その稜線でポリイミ
ドアミド樹脂を傷つけることもない。
【００３３】図５は第５の実施例を示す摩擦摺動部の拡
大断面図である。
【００３４】本実施例は、ロータ２の接触部２１の外周
側に段差を有するガイド部２２を形成すると共に、振動
子１の駆動面には、外周側に摺動部３０を形成し、ロー
タ２の稜線２ｃが摺動部３０の稜線よりも内周側に位置
させている。
【００３５】この場合も移動体側の摩擦摺動面の稜線２
ｃは振動体側の摩擦接触部に当たらないようになってい
る。
【００３６】図７は本発明による超音波モータを駆動源
とする装置の概略図を示す。
【００３７】５４は大歯車部５４ａと小歯車部５４ｂと
を同軸的に有するギアで、大歯車部５４ａがモータのギ
ア３と噛合し、また小歯車部５４ｂは被駆動体、例えば
レンズ鏡筒５５の歯車部５５ａに噛合しており、モータ
の回転をレンズ鏡筒５５に伝達する。一方、ギア５４に
はエンコーダスリット板５６が取り付けられ、フォトカ
ップラー５７により回転を検出する。
【００３８】
【発明の効果】以上、説明した様に本発明によれば、振
動子又は移動体のいずれか一方の摩擦摺動面にもろく欠
けやすい無機材料等の摩擦摺動層を設けた超音波モータ
において、該無機材料を使用した摩擦摺動面の少なくと
も１つの稜線が、他方の接触摺動面と接触しない構造に
したことで、モータ性能の安定と長寿命化が図れた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波モータの第１の実施例を示
す図。
【図２】本発明による超音波モータの第２の実施例を示
す摩擦摺動部の断面図。
【図３】本発明による超音波モータの第３の実施例を示
す摩擦摺動部の断面図。
【図４】本発明による超音波モータの第４の実施例を示
す摩擦摺動部の断面図。
【図５】本発明による超音波モータの第５の実施例を示
す摩擦摺動部の断面図。
【図６】従来の超音波モータの断面図。
【図７】本発明の超音波モータを駆動源として用いた装
置の概略図。
【符号の説明】
１…振動子 ３１，３６…摩擦
層 ３２…ガイド ３３，３４…突部 ３５…溝 ２…ロータ ２０…ロータ本環 ２１…接触部 ２ａ，２ｄ，２ｅ…摩擦層 ３…ギア ４…バネケース ５…フランジ ６…バネ ７…ベアリング ８…圧電素子 ９…電極板 １０…ボルト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 挟持固定される電気−機械エネルギー変
    換素子へ交流電圧を印加することにより、駆動面の表面
    粒子に円又は楕円運動を発生させる振動子と、該振動子
    の駆動面の摺動面に加圧接触し、摩擦駆動される移動体
    とから構成される超音波モータにおいて、 該振動子側の摺動面あるいは該移動体側の摺動面の少な
    くとも一方に摩擦摺動層を形成すると共に、該摩擦摺動
    層を形成された側の摩擦摺動面の少なくとも１つの稜線
    は、相接触する側の摩擦摺動面とは非接触であることを
    特徴とする超音波モータ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、摩擦摺動層を形成し
    た側の摩擦摺動部の外径は、接触相手側の外径よりも大
    又は、摩擦摺動層を形成した側の摩擦摺動部の内径は接
    触相手側の内径よりも小であることを特徴とする超音波
    モータ。
  3. 【請求項３】 請求項１において、摩擦摺動層を形成し
    た側の摩擦摺動部の稜線は、丸みを設けた形状であるこ
    とを特徴とする超音波モータ。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の超
    音波モータを駆動源として有し、該超音波モータの移動
    体により駆動される出力部材を有することを特徴とする
    装置。
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