JPH0578197U - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化を達成すると共に、組立が容易でかつ
回転トルクの向上を図る。 【構成】 圧電素子を有する円板状のステータ７の周面
に中間ロータ５が当接している。中間ロータ５の先端外
周面部５ａに出力ロータ１０の内周面部１０ａが当接す
るように、スプリング１３により付勢されている。そし
て、外周面部５ａと内周面部１０ａとはテーパー状に形
成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧電素子に径方向の伸縮振動モードと面内屈曲振動モードを付与し てこの圧電素子の周面に発生する楕円動作によりロータを回転させる超音波モー タに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３は、従来の超音波モータの概略構成を示す平面図である。同図において、 ２０は円板状のステータで、表面に半月状の一対の圧電セラミックス２１が貼着 されている。２２は、ステータ２０の周面の互いに向き合う位置Ａ点に固着され た断面が矩形状をした伝達部材で、所定の摩擦伝達力を得るためにプラスティッ クで形成されている。 ２３は押圧部材で、架け渡されたシャフト２５に押圧ローラ２４を回転自在に 支持しており、圧縮スプリング２６により押圧ローラ２４が伝達部材２２側に押 圧されるように付勢されている。 他方の伝達部材２２には、回転軸２８に取り付けられたロータ２７の周面が回 転可能に当接し、ロータ２７と一体的に回転する回転軸２８は図示しないケース に枢支されて、一端がケースから突出して出力軸を構成している。

【０００３】 このような構成において、圧電セラミックス２１に、図４（ａ）に示すように 径方向の伸縮振動モードと図４（ｂ）に示すような図中上下方向の面内屈曲振動 モードとを付与し、これらの振動周波数の位相をずらすと、図４（ｃ）に示すよ うにステータ２０の中心線を通る水平線上の周面の２点（図中Ａ点）において、 互いに反対方向に回転する楕円動作が発生する。 このステータ２０のＡ点における楕円動作は、伝達部材２２を介してロータ２ ７に伝達されて、出力軸２８から回転動作として取り出すことができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 上述した従来の超音波モータは、ステータの周面の両側にロータを配設し、こ れらロータをステータの周面に当接させるために、ロータの側面からスプリング で付勢させる構造としているので、ステータの周面方向にロータやスプリング等 の部品を配設しなければならず、このため平面方向の寸法を小さくできないとい った問題があった。また、ステータ周面の楕円動作によりロータが動くことを防 止するために、ステータの中心と一対のロータの中心とを一致させる必要がある と共に、スプリングの付勢方向も調整する必要があり、各構成部品の加工精度お よび調整精度が要求され、調整が煩雑となり、ロータの回転トルクも充分に得ら れないといった欠点があった。 したがって、本考案は上記したような従来の問題あるいは欠点に鑑みてなされ てものであり、その目的とするところは、小型化を達成すると共に、組立が容易 でかつ回転トルクの向上を図った超音波モータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために、本考案に係る超音波モータは、円板状のステータ と、このステータの表面に配設され径方向の伸縮振動モードと面内屈曲振動モー ドが付与されてこのステータの周面に楕円動作を発生させる圧電素子と、前記ス テータの周面に当接して回転し先端部外周部に断面台形状のテーパー面を有する 中間ロータと、この中間ロータのテーパー面と逆テーパー状に当接するテーパー 面を内周面に有して回転する出力ロータと、この出力ロータを回転軸方向に沿っ て前記中間ロータ側に付勢する付勢手段とで構成されたものである。 また、本考案に係る超音波モータは、出力ロータのテーパー面が前記中間ロー タの反対側で前記ステータの周面に当接したものである。

【０００６】

【作用】

本考案においては、楕円動作をするステータの周面に当接して回転する中間ロ ータの先端外周部にテーパー面を形成し、このテーパー面に逆テーパー状に当接 するテーパー面を内周面に有する出力ロータを出力軸に沿って中間ロータ側に付 勢したので、出力ロータがステータに対して積層状態に配設され、また出力ロー タのテーパー面で中間ロータは常時ステータの中心方向に付勢される。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図に基づいて説明する。図１は本考案に係る超音波 モータの正断面図、図２は図１のII-II線断面図である。 これらの図において、符号２で示すものはベースで、中央部に先端にねじ部３ ａが形成されたシャフト３が立設して植設され、端部に穿設した穴２ａには軸受 ４が嵌合固定されている。 軸受４には、段付きの円柱状の中間ロータ５が回転自在に支持されており、こ の中間ロータの先端部外周部は断面台形状のテーパー面５ａが形成されている。

【０００８】 ベース２上には、振動吸収材であるフェルト６を介して円板状のステータ７が 載置されており、このステータ７の上端面周縁は面取部７ａが、また中央部には 穴７ｂがそれぞれ設けられ、表面には略半円状の一対の圧電素子８ａ、８ｂが、 裏面には図示を省略した円形の圧電素子がそれぞれ固着され、それぞれ端子９ａ 、９ｂおよび９ｃが導出されている。

【０００９】 １０は前記シャフト３を回転支軸とするキャップ状の出力ロータで、外周縁内 周部には、前記中間ロータ５のテーパー面５ａと同一テーパー角度を有するテー パー面１０ａが形成され、この出力ロータ１０は座金１２とシャフト３のねじ部 ３ａに螺合したナット１４との間に介装されたばね１３により図中下方に押圧さ れており、これにより出力ロータ１０のテーパー面１０ａがロータ５のテーパー 面５ａに逆テーパー状に当接して押圧すると共に、ロータ５の反対側で、テーパ ー面１０ａは、ステータ７の面取部７ａを押圧している。

【００１０】 この押圧力は、当接部分が共にテーパー面５ａ、１０ａにより構成されている ので、前記ナット１４の進退量を調節することにより調節可能となり、同時にテ ーパー面５ａ、１０ａの楔動作により、中間ロータ５のステータ７への当接力も 調整可能となる。 したがって、組立後、ナット１４の進退量を調節することにより、出力ロータ １０と中間ロータ５との当接力および中間ロータ５とステータ７との当接力を調 節できると共に、各構成部品の製造上の誤差および組立上の誤差も調整可能とな るので、製造および組立が容易となり、このためステータ７から出力ロータ１０ への回転駆動が円滑に行われて出力トルクを向上させることができる。 同時に、シャフト３を回転支軸とする出力ロータ１０の断面が円形の外周縁内 周部のテーパー面１０ａにより、中間ロータ５をステータ７側に押圧するので、 中間ロータ５の中心は常にステータ７の中心方向に付勢されて中心がずれること がない。

【００１１】 このように構成された超音波モータの一対の圧電素子８ａ、８ｂに同じ周波数 で位相が９０°異なる２つの交流電圧をそれぞれ印可すると、ステータ７の周面 に楕円動作が発生して、中間ロータ５は図２中反時計方向に回転し、これにとも ない出力ロータ１０も反時計方向に回転する。出力ロータ１０は中間ロータ５の 反対側で、ステータ７の周面と直接当接しているので、この当接部からも反時計 方向の回転出力が得られ、出力ロータの回転トルクは向上する。得られた回転ト ルクは図示しない歯車機構等により外部に出力される。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ステータの周面に当接して回転する中間 ロータの先端部外周部にテーパー面を設け、この中間ロータのテーパー面と逆テ ーパー状に当接するテーパー面を内周面に有して回転する出力ロータを備えたの で、出力ロータ等の構成部品等をステータと積層状態に配設することができ、こ のため小型化を図ることが可能となる。また、出力ロータを中間ロータ側に付勢 する付勢手段を設けたので、出力ロータと中間ロータとの当接力および中間ロー タとステータとの当接力が調節できると共に、各構成部品の製造上の誤差および 組立上の誤差も調整可能となり、また、出力ロータのテーパー面により中間ロー タをステータの中心側に押圧されるので、中間ロータの中心がステータ７の中心 とずれることがなく、このためステータから出力ロータへの回転駆動が円滑に行 われて出力トルクを向上させることができる。また、出力ロータのテーパー面が 中間ロータの反対側でもステータの周面に当接しているので、出力ロータの回転 トルクはさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波モータの正断面図である。

【図２】図１のII-II線断面図である。

【図３】従来の超音波モータの平面図である。

【図４】一般的な超音波モータの動作原理図である。

【符号の説明】

５ 中間ロータ ７ ステータ １０ 出力ロータ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状のステータと、このステータの表
   面に配設され径方向の伸縮振動モードと面内屈曲振動モ
   ードが付与されてこのステータの周面に楕円動作を発生
   させる圧電素子と、前記ステータの周面に当接して回転
   し先端部外周部にテーパー面を有する中間ロータと、こ
   の中間ロータのテーパー面と逆テーパー状に当接するテ
   ーパー面を内周面に有して回転する出力ロータと、この
   出力ロータを回転軸方向に沿って前記中間ロータ側に付
   勢する付勢手段とで構成されたことを特徴とする超音波
   モータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波モータにおいて、
   前記出力ロータのテーパー面が前記中間ロータの反対側
   で前記ステータの周面に当接したことを特徴とする超音
   波モータ。