JPH0775351A - 振動波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸を有する低速回転高トルク型の振動波
モータにおいて、移動体の回転を、中間部材および回転
軸に伝達する際、特に負荷トルクが大きいと、回転伝達
の確実性にやや問題があり、これを解消することを目的
とする。 【構成】 摺動部に複数個の突起と接触部の内径側中立
面上に取付用の薄板取付部を有し、振動波を生ずる振動
体２と、この振動体に接触して振動体２の振動波により
摩擦駆動で回転される移動体１０７と、この移動体１０
７の回転を取出すように移動体に連結された回転軸１０
とを備えた振動波モータにおいて、該移動体１０７は該
振動体２と接触する薄板取付部を薄板円環形状あるいは
薄板円板形状とすると共に、該回転軸１０に直結され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気−機械エネルギー変
換素子に電圧を印加することにより、振動体に進行性振
動波を生じさせ、この振動体に接触する移動体との間の
摩擦駆動で相対移動を起こさせる振動波モーター、特に
高トルク高精度型の振動波モータの構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の振動波モータの縦断面図、
図３は振動体の正面図、図４の（ａ）は電極構成図、図
４の（ｂ）はステータの展開側面図、図５は圧縮ばね部
材の正面図である。

【０００３】図２、図３及び図４において、１は厚さｂ
の薄い円環形状の圧電素子で、弾性材料からなりλ／２
（但しλは波長）あたり４個（２の整数倍）の突起を等
間隔に全周にわたり形成した振動体２にベタ電極面を固
着し、この圧電素子１と振動体２によりステータを構成
している。圧電素子１の他面の電極構成は、図４の
（ａ）に示すように、励起されるべき振動数の波長λに
対し、交互に逆の伸縮極性となるようλ／２ピッチで分
極された駆動用のＡ電極群（Ａ₁ 〜Ａ₈ ）及びＢ電極群
（Ｂ₁ 〜Ｂ₈ ）と、これらＡ及びＢ電極間にあり、それ
ぞれの電極群の振動状態を検出するλ／４ピッチの振動
検出用電極Ｓ_A 及びＳ_B と、他に接地用の三つの共通電
極Ｇとからなっている。

【０００４】前記の駆動用Ａ電極群（Ａ₁ 〜Ａ₈ ）に対
し駆動用Ｂ電極群（Ｂ₁ 〜Ｂ₈ ）は３／４λずれたピッ
チで配置され、一方振動検出用の電極Ｓ_A 及びＳ_B は駆
動用のＡ電極群（Ａ₁ 〜Ａ₈ ）及びＢ電極群（Ｂ₁ 〜Ｂ
₈ ）によるそれぞれ定在波の実質的に腹の位置を中心と
して配置されている。

【０００５】図４の（ｂ）で振動体２の突起は軸心に対
して一定幅（ｔ）のスリットを入れることで形成される
が、Ｈは振動体２の全高さ、ｈはスリット深さである。

【０００６】更に図４の（ｂ）に示したように、圧電素
子１の振動検出用の電極Ｓ_A 及びＳ_B の中央点を振動体
２のスリット部の中央点に合致させてステータとしてい
るので、駆動用のＡ電極群（Ａ₁ 〜Ａ₈ ）或はＢ電極群
（Ｂ₁ 〜Ｂ₈ ）の中央点は全てスリット部の中央点に合
致している。

【０００７】振動体２の接触部２ａには、スリットによ
り形成されるλ／２あたり４個（２の整数倍）、合計で
７２個の突起が全周にわたり等間隔で形成されており、
裏面には圧電素子１が耐熱性のエポキシ系接着剤で同心
的に且つ振動体２のスリット位置に対し、その電極構成
を特定して固着されている。

【０００８】振動体２の接触部２ａの内径側の中立面上
には、薄板円環部２ｂが設けられ、この薄板円環部２ｂ
には複数の取付孔或は取付ネジ、図３の従来例では４の
整数倍である８個の取付孔２ｄが同心円上等間隔に、且
つ振動体２のスリットの中心の角度位置に合致して設け
られ、ネジ４で熱伝導性の優れた材料からなる筐体３に
同心的に固定される。

【０００９】振動体２は接触部２ａの内径側の薄板円環
部２ｂで筐体３に固定されるので、振動体２は剛性的に
支持されており、又、前記の通りのスリット及び取付孔
の構成で多くのネジで固定されるため、曲げ振動により
発生する内部応力が全周においてより均一化されてい
る。

【００１０】筐体３の中心部の内径嵌合部３ａには第１
のボール軸受１１がその外輪１１ａを固着して設けられ
ている。

【００１１】１０は中間にフランジ部１０ｃが例えば焼
ばめ等で固着された回転軸であり、その１端部１０ａは
第１のボール軸受１１の内輪に軸方向摺動可能に支持さ
れ、又他端部１０ｂは、後述の筐体カバー８の中心部の
軸受嵌合部８ａに外輪１２ａを固着して設けられた第２
のボール軸受１２の内輪１２ｂに軸方向摺動可能に支持
されている。

【００１２】回転軸１０の他端部１０ｂには又エンコー
ダの出力軸を固定するための内径嵌合部１０ｃ及び固定
ネジ１０ｄが設けられている。

【００１３】１５は回転軸１０のフランジ部１０ｃにネ
ジ１６で同心的に固定された円盤形状の中間部材であ
り、外周部には環状の移動体７が同心的に嵌合して設け
られている。

【００１４】この移動体７は複合樹脂からなる環状の摺
動体ｂと摺動体ｂを薄板円環部５ａにエポキシ系接着剤
で同心的に固着した例えばアルミ合金からなる支持体５
とで形成されており、この摺動体６が振動体２の接触部
２ｂに接触する。

【００１５】移動体７はその底部のゴム製の弾性シート
部材１７を介して、前記の中間部材１５で支持されてお
り、中間部材１５のフランジ部１５ａと第２のボール軸
受１２の内輪１２ａとの間に設けられた、例えば図５に
示すダイヤフラム形状の圧縮ばね部材１４が発生する軸
方向荷重が、弾性シート部材１７を介して支持体５の軸
方向に支えられて、振動体２の接触部２ｂと移動体７の
摺動体６が加圧接触している。

【００１６】８は前記の筐体カバーであり、ネジ９によ
り筐体３に固定されている。

【００１７】筐体カバー８に設けられた第２のボール軸
受１２の内輪１２ｂに接触して、図示されていないスペ
ーサ部材が設置され、圧縮ばね部材の発生する軸方向荷
重を調整することも可能である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来型の
振動波モータでは、摺動体と支持体からなる環状の移動
体を出力を取出す回転軸に連結するのにゴム製の弾性シ
ート部材を採用し、圧縮ばね部材による軸方向荷重の作
用による移動体−弾性シート部材間、及び弾性シート部
材間−中間部材間の摩擦力を用いて移動体、弾性シート
部材及び中間部材を連結し、この円盤形状の中間部材と
回転軸を直結していた。

【００１９】このため移動体の回転を中間部材及び回転
軸に伝達するのに特に負荷トルクが大きいと回転伝達の
確実性においてやや問題があった。

【００２０】また、従来の振動波モータにあっては前述
の通り構造的に複雑さがあり、その結果軸方向寸法も大
で且つコスト的にも不利で、構造の簡略化が望まれてい
た。

【００２１】

【課題を解決するための手段（及び作用）】本発明の目
的を実現する構成は、接触部に複数の突起と接触部の内
径側中立面上に取付用の薄板取付部を有し、振動波を生
ずる振動体と、この振動体に接触して振動体の振動波に
より、摩擦駆動で回転される移動体と、この移動体の回
転を取出すように移動体に連結された回転軸とを備えた
振動波モータにおいて、前記移動体は前記振動体と接触
する摺動部の内径側に形成された薄板取付部を薄板円環
形状あるいは薄板円板形状とすると共に、前記回転軸に
直結されるものである。

【００２２】さらに前記移動体は回転軸を支承する軸受
部材との間に配置された圧縮ばね部材により振動体と加
圧接触するものである。

【００２３】前記の構成により回転伝達の確実性が向上
し、構造的に簡略化された安価な振動波モータが得られ
る。

【００２４】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

【００２５】図１は本発明による振動波モータの第１の
実施例を示す縦断面図である。

【００２６】図１において、１は圧電素子、２は振動
体、３は筐体、４はネジ、６は摺動体、９はネジ、１０
は回転軸、１１は第１のボール軸受、１２は第２のボー
ル軸受、１４は圧縮ばね部材で、以上の構成部品は図２
の従来型の振動波モータと同等であり詳しい説明は省略
する。

【００２７】１０は中間にフランジ部１００ｃを例えば
焼ばめ或は接着等で固着した回転軸で、一端１０ａは第
１のボール軸受１１の内輪１１ｂ、他端１０ｂは第２の
ボール軸受１２の内輪１２ｂにそれぞれ軸方向摺動自在
かつ回転自在に支承されている。

【００２８】１０７は複合樹脂からなる環状の摺動体６
と摺動体６を従来の振動波モータと同様に、その薄板円
環部１０５ａに耐熱性のエポキシ系接着剤で同心的に固
着した例えばアルミ合金からなる支持体１０５とで形成
された移動体で、この移動体１０５はネジ１１６で回転
軸１０のフランジ部１００ｃに同心的に固定されてい
る。

【００２９】なお、支持体１０５に固定された複合樹脂
からなる摺動体６は支持体１０５の端面に少なくともそ
の摺動面が突出しているので、支持体１０５に摺動体６
を固着した後でその摺動面をラップ加工することが可能
である。

【００３０】１０８はネジ９により筐体３に固定された
筐体カバーで、その中心部には第２のボール軸受１２が
設けられている。

【００３１】１１７は移動体１０７の他端面に配置され
た制振のためのゴム製の弾性シート部材である。

【００３２】図１に示す本実施例の振動波モータでは、
薄板円環部１０５ａに複合樹脂からなる摺動体６を固着
した移動体１０７を回転軸１０のフランジ部１００ｃに
直結し、この移動体１０７と第２のボール軸受１２の内
輪１２ａとの間にゴム製の弾性シート部材１１７及び加
圧用の圧縮ばね部材１４を配置し、この圧縮ばね部材１
４が発生する軸方向荷重が従来例とは異なり中間部材を
介することはなく直接支持体１０５の軸方向に与えられ
て、振動体２の摺動面２ｂに移動体１０７の摺動体６を
加圧接触させている。

【００３３】なお、図１の第２のボール軸受１２として
ラジアルボール軸受が示されているが、これをスラスト
型のボール軸受と変えても勿論良い。

【００３４】図６は本発明による振動波モータの第２の
実施例を示す縦断面図で、１は圧電素子、６は摺動体、
９はネジ、１０は回転軸、１１は第１のボール軸受、１
２は第２のボール軸受、１４は圧縮ばね部材、１０８は
筐体カバー、１１７はゴム製の弾性シート部材で以上の
構成部品は図１に示す実施例の振動波モータと同等であ
り、詳しい説明は省略する。

【００３５】１０２は第１の実施例の振動体２と同様に
λ／２あたり２の整数倍（２，４，６…）の突起を等間
隔に全周にわたり形成した振動体で、接触部１０２ａの
内径側の中立面上には薄板円環部１０２ｂが設けられて
いるが、図３の振動体２のように４の整数倍（４，８，
１２…）の取付孔２ｄに相当する取付孔はなく、筐体１
０３の取付面及び嵌合部１０３ｂと図示されていない回
転止めピンで振動体１０２は位置定めされ、環状の押え
環１３を筐体１０３のネジにネジ込んで固定されてい
る。

【００３６】２０７は複合樹脂からなる環状の摺動体６
と摺動体６を外径部端面２０５ａに耐熱性のエポキシ系
接着剤で同心的に固着した例えば黄銅からなる支持体２
０５とで形成された移動体で、この移動体２０７は回転
軸１０の外径部に直接例えば焼ばめ或は接着などにより
固定されている。

【００３７】支持体２０５は摺動体６を固着した内径側
に薄板円板部２０５ｂを有しており、この支持体２０５
の薄板円板部２０５ｂと第２のボール軸受１２の内輪１
２ａとの間にゴム製の弾性シート部材１１７及び圧縮ば
ね部材１４を配置し、圧縮ばね部材の軸方向荷重を支持
体２０５の薄板円板部２０５ｂの軸方向に与えて振動体
１０２の摺動面１０２ｂに移動体２０７の摺動体６を加
圧接触させている。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の振動波モー
タでは、従来のように移動体を移動体と弾性シート部材
間及び弾性シート部材と中間部材間の摩擦力を用いて中
間部材と直結する回転軸を連結するのではなく、移動体
を回転軸のフランジ或は回転軸に直結する方式としたの
で、負荷トルクが大きいときでも回転の伝達が確実とな
った。

【００３９】また、円盤形状の中間部材を廃止したの
で、構造的に簡略化が可能となり、軸方向寸法も小さく
なった。そして安価な振動波モータが提供できるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動波モータの第１の実施例の縦断面
図。

【図２】従来の振動波モータの縦断面図。

【図３】図２の振動体の正面図。

【図４】図２のステータを示し、（ａ）は圧電素子の分
極方向を示す図、（ｂ）はステータの側面図を示す。

【図５】圧縮ばね部材の正面図。

【図６】本発明の第２の実施例の縦断面図。

【符号の説明】

１…圧電素子 ２，１０２…振
動体 ３，１０３…筐体 ５，１０５，２
０５…支持体 ６…摺動体 ７，１０７，２
０７…移動体 ８，１０８…筐体カバー １０…回転軸 １４…圧縮ばね部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接触部に複数個の突起と接触部の内径側
   中立面上に取付用の薄板取付部を有し、振動波を生ずる
   振動体と、この振動体に接触して振動体の振動波により
   摩擦駆動で回転される移動体と、この移動体の回転を取
   出すように移動体に連結された回転軸とを備えた振動波
   モータにおいて、 前記移動体は前記振動体と接触する摺動部の内径側に形
   成された薄板取付部を薄板円環形状あるいは薄板円板形
   状とすると共に、前記回転軸に直結されることを特徴と
   する振動波モータ。
2. 【請求項２】 前記移動体は前記回転軸を支承する軸受
   部材との間に配置された圧縮ばね部材により前記振動体
   と加圧接触することを特徴とする請求項１の振動波モー
   タ。
3. 【請求項３】 前記移動体は、前記回転軸の外径部に直
   接固着されていることを特徴とする請求項１の振動波モ
   ータ。
4. 【請求項４】 前記移動体は一端面に複合樹脂からなる
   摺動体を突出させて固着していることを特徴とする請求
   項１の振動波モータ。