JPH114586A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円環型圧電セラミックの振動発生を極力妨げ
ることなく支持し、高トルクを高効率で伝達する。 【解決手段】 ベース板に取り付けられた突出部１ａに
円環型圧電セラミック３を取り付けたものからなる。円
環型圧電セラミック３の内周部３ａには少なくとも１対
の切欠部３ｂが設けてあり、これらの切欠部３ｂに突出
部１ａに立設されたガイドピン６が係合することにより
回転不能としてある。突出部１ａの上面には弾性押さえ
板４が固定してあり、円環型圧電セラミック３を厚さ方
向へ押圧している。この押圧力はスペーサ７を介在する
ことにより大きくなるようにしてある。突出部１ａの上
面の高さを円環型圧電セラミック３の上面の高さよりも
低くする段差を設けるようにすれば、スベーサの介在な
しに大きな押圧力を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は超音波モータに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、振動体としての円環型圧電
セラミックは、高周波電界の印加により超音波振動を発
生させるものであるので、なるべく振幅の大きい振動す
なわち共振状態を得ることが必要とされる。そのために
円環型圧電セラミックは、モータの本体に強固に固定す
るのではなく、なるべく少ない面積で支持するのが好ま
しく、その支持も弾性支持とすることが望ましい。

【０００３】このような円環型圧電セラミックの支持手
段としては、例えば圧電円板の中心孔にウレタンスプリ
ングを嵌め込み、その中心にキャップボルトを通して締
め付けるようにしたものがある（例えば、特開昭６３−
１８１６７７号公報）。これは、ボルトの締め付けによ
り、スプリングの外径を大きくして圧電円板を強く支持
可能とすることを図ったものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、円環型圧電セラミックの内径部とウレタンスプリン
グの反発力により生じる係合面の摩擦力により、円環型
圧電セラミックが支持されているため、トルクの伝達の
際に滑りが生じてしまい、エネルギーの損失が大きくな
る問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の超音波モータは、ベース板の突出部に立
設したガイドピンを用いて係合させることによって円環
型圧電セラミックの支持部の滑りを防ぎ、円環型圧電セ
ラミックの厚さ方向は、弾性押さえ板によって固定する
ようにしてある。

【０００６】ガイドピンはベース板の突出部に少なくと
も１対を立設してあり、円環型圧電セラミックの内周部
にはこれらのガイドピンに対応する切欠部を設けてあ
り、これらの各切欠部にガイドピンがそれぞれ係合する
ことにより、円環型圧電セラミックの支持部の滑りを防
いでいる。

【０００７】弾性押さえ板は、突出部の上面に固定して
あり、突出部の周囲から張り出した周囲の縁部によっ
て、円環型圧電セラミックの内周部から一定の範囲を弾
性支持するようにしてある。

【０００８】また、この弾性押さえ板を突出部の上面に
固定したときに、突出部の上面の高さを円環型圧電セラ
ミックの上面の高さよりも低くなるように段差を設ける
ことによって円環型圧電セラミックの厚さ方向への押圧
力を発生させるようにしてある。

【０００９】さらに、この弾性押さえ板を突出部の上面
に固定したときに、この弾性押さえ板が弾性変形して円
環型圧電セラミックに対して厚さ方向への押圧力を与え
るように、円環型圧電セラミックに対して厚さ方向へ押
圧力を与えるためのスペーサが設けてある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、ベース板に設けられて
いる突出部に円環型圧電セラミックの内径部が固定され
て振動体が構成され、この円環型圧電セラミックの外周
部に接触するロータが設けてあり、円環型圧電セラミッ
クに電界を印加することによって発生する超音波振動に
よってロータを回転させる超音波モータについて適用し
たものである。

【００１１】円環型圧電セラミックの内周部には少なく
とも１対の切欠部が設けてあり、これらの各切欠部には
突出部に立設されたガイドピンが係合することによって
この円環型圧電セラミックをロータの回転方向には滑ら
ないように固定し、突出部の上面には、円環型圧電セラ
ミックを厚さ方向に押圧する弾性押さえ板を設けるよう
にするとよい。

【００１２】また、他の手段として、円環型圧電セラミ
ックに対して厚さ方向への押圧力を与えるために、突出
部の上面の高さを円環型圧電セラミックの上面の高さよ
りも低くなるように段差を設けてもよい。

【００１３】さらに、他の手段として、弾性押さえ板と
円環型圧電セラミックとの間に、弾性押さえ板を突出部
の上面に固定したときにこの弾性押さえ板が弾性変形し
て円環型圧電セラミックに対して厚さ方向への押圧力を
与えるスペーサを設けてもよい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。初めに本発明の一実施例の全体の構成の
概要について説明する。図１に示すように、ベース板１
の中央部に段差状に設けられた突出部１ａにガイドピン
６を介して円環型圧電セラミック３が取り付けてある。

【００１５】図２は、円環型圧電セラミック３の取付状
態の詳細を示すもので、突出部１ａの上面に弾性押さえ
板４が４本のビス５によって固定してある。また突出部
１ａには、４本のガイドピン６が立設してある。ガイド
ピン６は独楽状の形状をしており、大径部の下方の小径
部が突出部１ａに設けられた透孔に嵌入されている。ガ
イドピン６の大径部の上方の小径部には、円環型圧電セ
ラミック３の内周部３ａに形成された半円状の切欠部３
ｂが係合している。切欠部３ｂは、円環型圧電セラミッ
ク３の中心とする対向位置に少なくとも１対を設けるよ
うにしたもので、本実施例では２対の切欠部を設けたも
のとしてある。ガイドピン６の上端部は、弾性押さえ板
４の耳部に設けてある孔部４ａに挿通している。

【００１６】各ガイドピン６の大径部上には、円環型圧
電セラミック３の内周部３ａの切欠部３ｂの周囲下面が
当接しており、円環型圧電セラミック３の下端面はこの
大径部の上面により支持されている。

【００１７】円環型圧電セラミック３の内周部３ａは、
この内周部に形成されている切欠部３ｂの周囲に、弾性
押さえ板４の耳部の下面が当接することにより支持され
ている。弾性押さえ板４と円環型圧電セラミック３との
間には、スペーサ７が介在させてある。スペーサ７は薄
板をリング状に形成し、ガイドピン６と対応する位置に
はこれらを挿通させる挿通孔を有する耳部を備えたもの
からなる。

【００１８】上記両者間へのスペーサ７の介在により、
弾性押さえ板４を突出部１ａの上面にビス５で固定する
と、この上面とスペーサ７の上面との間の高さに差が生
じるため、弾性押さえ板４の外周部が弾性変形する。こ
の結果、弾性押さえ板４によって円環型圧電セラミック
３の内周部３ａの周囲部分に対して厚さ方向への押圧力
を与えられる。このため、円環型圧電セラミック３は、
内周部近傍の４か所で弾性支持されることとなり、超音
波振動の発生に好ましい条件で支持されることになる。

【００１９】次に図１に戻って説明を続ける。上述のよ
うに円環型圧電セラミック３はベース板１に固定されて
おり、円環型圧電セラミック３に発生する超音波振動か
ら回転運動を出力するために、円環型圧電セラミック３
の外周部にはロータＲが設けてある。ベース板１の中央
部には軸受を介して回転軸２が回転自在に軸支されてお
り、この回転軸２には上板８が固定されている。上板８
の外周縁部下部にはロータＲの下部の突出部１０ｂが係
合可能な孔部が形成されている下板９がビス１２によっ
て一体的に固定されている。この下板９にロータＲは設
けられるものであり、多数のロータ片１０を連結部材１
０ａを介して一体に連結したものからなる。各ロータ片
１０の内側は、円環型圧電セラミック３の外周部に当接
して放射状に配設してある（図３参照）。

【００２０】ロータＲの外周部には、コイルばねをリン
グ状につないだものからなる弾性部材１１が巻回してあ
る。弾性部材１１は、各ロータ片１０を中心に向けて押
圧するように設けてあるため、各ロータ片１０の内側は
円環型圧電セラミック３の外周部に押圧された状態とな
り、円環型圧電セラミック３の振動により大きなトルク
を発生可能としてある。

【００２１】本実施例においては、円環型圧電セラミッ
ク３を弾性押さえ板によって支持するための押圧力を大
きくする手段として弾性押さえ板４と円環型圧電セラミ
ック３との間にスペーサ７を設けてあるが、これを円環
型圧電セラミック３の上面の高さよりも突出部１ａの上
面の高さを低くするように段差を設けたものとすること
により、このスペーサ７を省いたものとすることも可能
である。すなわち、図２において突出部１ａの上面の高
さを、この突出部１ａに取り付けられた円環型圧電セラ
ミック３の上面の高さより低くするように構成すること
により、結果弾性押さえ板４を突出部１ａの上面にビス
５を介して固定すると、弾性押さえ板４の外周部近傍の
部分は円環型圧電セラミック３によって厚さの反対方向
へ弾性変形するため、円環型圧電セラミック３に対して
厚さ方向への押圧力を及ぼすことができる。これは部品
点数及び組み立て工数を減らすことができるので製造コ
ストの低減に役立つものである。

【００２２】なお、上記実施例では、ロータの回転を取
り出す手段として、上板８にこれと一体回転する回転軸
２を固着し、この回転軸２に設けたピニオン（図示せ
ず）にこの超音波モータを実装した機器の入力歯車を噛
合させるものであるが、出力手段としてはこれに限ら
ず、例えば上板８の外周に歯車の歯形を形成し、上板を
一種の出力歯車としての機能を持たせるようにしてもよ
い。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、円環型圧電セラミックの内周
部に設けてある切欠部と、突出部に立設してあるガイド
ピンとが係合することにより円環型圧電セラミックを回
転不能に支持可能にしてあるので、滑りによる損失がな
くなり、高トルクを高い効率で伝達することが可能とな
る。

【００２４】また、円環型圧電セラミックの厚さ方向に
対する支持は、弾性押さえ板によって行なうようにして
あるので、これにより好条件で振動を発生させることが
可能となる。

【００２５】また、突出部の上面の高さをこの突出部に
固定される円環型圧電セラミックの上面の高さよりも低
くして、突出部の上面に弾性押さえ板を固定すれば、こ
の弾性押さえ板は弾性変形して円環型圧電セラミックに
対して厚さ方向への押圧力を与えることとなるので、部
品点数及び組み立て工数を低減することができる。

【００２６】さらに、弾性押さえ板と円環型圧電セラミ
ックとの間にスペーサを設け、弾性押さえ板を突出部の
上面に固定しても、この弾性押さえ板は弾性変形して円
環型圧電セラミックに対して厚さ方向への押圧力を与え
ることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部の構成を示す断面図で
ある。

【図２】突出部と円環型圧電セラミック及び弾性押さえ
板との関係を示す説明図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ
部詳細図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ ベース板 １ａ 突出部 ３ 円環型圧電セラミック ３ａ 切欠部 ４ 弾性押さえ板 ６ ガイドピン ７ スペーサ Ｒ ロータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース板に設けられている突出部に円環
   型圧電セラミックの内径部が固定されて振動体が構成さ
   れ、当該円環型圧電セラミックの外周部に接触するロー
   タが設けてあり、上記円環型圧電セラミックに電界を印
   加することによって発生する超音波振動によって上記ロ
   ータを回転させる超音波モータにおいて、 上記円環型圧電セラミックの内周部には少なくとも１対
   の切欠部が設けてあり、当該各切欠部には上記突出部に
   立設されたガイドピンが係合することによって当該円環
   型圧電セラミックが固定してあり、 上記突出部の上面には、上記円環型圧電セラミックを厚
   さ方向に押圧する弾性押さえ板が設けてあることを特徴
   とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記弾性押さえ板を
   上記突出部の上面に固定したときに当該弾性押さえ板が
   弾性変形して上記円環型圧電セラミックに対して厚さ方
   向への押圧力を与えるように、上記突出部の上面の高さ
   は上記円環型圧電セラミックの上面の高さよりも低くな
   る段差が設けて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、上記弾性押さえ板と
   上記円環型圧電セラミックとの間には、上記弾性押さえ
   板を上記突出部の上面に固定したときに当該弾性押さえ
   板が弾性変形して上記円環型圧電セラミックに対して厚
   さ方向への押圧力を与えるスペーサが設けてあることを
   特徴とする超音波モータ。