JPH0736711B2

JPH0736711B2 - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH0736711B2
Application number: JP1184553A
Authority: JP
Inventors: 昭守河島; 信治相良
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Fukoku Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd; Fukoku Co Ltd
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0352570A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、超音波モータに関するものである。

従来の技術現在、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、共振体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_０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６_１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、ケース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８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。

発明が解決しようとする課題そこで、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。

課題を解決するための手段本発明による超音波モータは、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、前記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
結すると共に前記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した超音波モータ
において、前記、回転体の回転体本体が、ほぼ直立する
直立周縁部と前記直立周縁部に接続する水平底縁部とか
ら成るほぼＬ字状の横断面を有し、前記皿ばねの前記底
縁部が前記回転体の前記直立周縁部の内面ないしは前記
水平底縁部に、圧入ないしは溶接により接合されている
構成である。

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。

実施例以下、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_０の周壁部の垂直な直立周縁部15_２の内周面に、
皿ばね16の本体16_０の底縁部16_２の直立する折り返し部
16_３を圧入するることにより、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15_０を、幅ｂ
_１を有する環状の板状の水平底縁部15_１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ｈ_１を有する
直立周縁部15_２とから成る、横断面がＬ字状のものと
し、また、この本体15_０の直立周縁部15_２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_３として、残存するものとしてある。
また、この直立周縁部15_２の内周面には、皿ばね16の本
体16_０の底縁部16_１の圧入を実施するための内壁面15_４
を全周に渡り設けてあるが、この内壁面15_４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_０の水平底縁部15_１は、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_１
は、圧接する相手方の振動体（第４図参照）の幅寸法に
準じて決定し、更に、直立周縁部15_２の高さｈ_１は、幅
ｂ_１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
工により成形し、これを歪み取りし、焼鈍することによ
り形成するものとする。

一方、皿ばね16も、同様に、その本体16_０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_０の頂縁部16_１（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′_１が設けてある
（同図参照）。更に、皿ばね16の底縁部16_２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_３を全周に渡り形成してある。

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15_０と、皿ばね16の本体16_０と
を一体に接合するためには、回転体15の水平底縁部15_１
と、直立周縁部15_２との接続部の内周面部分に、皿ばね
16の本体16_０の底縁部16_２が圧入され、これにより、回
転体15の本体15_０の直立周縁部15_２の内壁面15_４と、皿
ばね16の本体16_０の底縁部16_２に形成された折り返し部
16_３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_２の直円筒状
の内壁面15_４と、皿ばね16の本体16_０の底縁部16_２の折
り返し部16_３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16_０
を回転体15の本体15_０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_０は、第一実施例の本
体15_０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25_２
は、第一実施例における直立周縁部分15_２とは相違し、
ほぼ直立していること並びに回転体本体25_０がほぼＬ字
状の横断面を有することは第一実施例と同様であるが、
直立周縁部分25_２は、水平底縁部25_１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25_１となっている。

このように、第二実施例において、回転体25の本体25_０
の直立周縁部分25_２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_０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15_２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_１の幅ｂ_２及び直立周縁部25_２の高さｈ
_２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16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_０の直立周縁部25_２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、皿ばね26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なった後、
第２図に示すように、皿ばね26の本体26_０の底縁部26_２
の数個の適宜の箇所26において、点溶接を実施すること
により、両者を一体に接合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、25と、皿ばね16,26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
を合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。

発明の効果本発明は、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、これらの機能を合わせ持つように一体化
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、設備機械の稼働率も高くなるこ
と（５）回転体が、プレス成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来ること
（従来の超音波モータの組立においては、振動体の上に
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
縦断面図、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、15_０,25_０……回転体本体、15_１,25
_１……回転体の水平底縁部、15_２,25_２……直立周縁部
分、16,26……皿ばね、16_０,26_０……皿ばね本体、1
6_２,26_２……皿ばねの底縁部、16_３,26_３……折り返し
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−121478（ＪＰ，Ａ) 特開平２−303377（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−120592（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力軸（１）を回転自在に支持しているベ
ース（２）の１面上に、円盤状の共振体（４）をその１
面において固着し、その１面に、出力軸（１）の軸心と
同一の軸心を有する環状の回転体（15）をその１面にお
いて接触するように配置し、また、前記出力軸（１）と
回転体（15）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（16）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前記回
転体（15）を共振体（４）に圧接させ、更に、共振体
（４）をその他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面の上に進行波を
生じさせ、この進行波を共振体（４）の１面に圧接され
た回転体（15）に伝達することによりこの回転体（15）
を回転させ、この回転体（15）の回転を皿ばね（16）を
介して出力軸（１）に伝達するようにした超音波モータ
において、前記、回転体（15）の回転体本体（15_０）
が、ほぼ直立する直立周縁部（15_２）と前記直立周縁部
（15_２）に接続する水平底縁部（15_１）とから成るほぼ
Ｌ字状の横断面を有し、前記皿ばね（16）の前記底縁部
が前記回転体（15）の前記直立周縁部（15_２）の内面な
いしは前記水平底縁部（15_１）に、圧入ないしは溶接に
より接合されている構成よりなることを特徴とする超音
波モータ。