CN102388531A - 超声波马达装置 - Google Patents

Abstract

提供一种小型化较容易、组装性较高的超声波马达装置。具备：第一超声波马达单元及第二超声波马达单元，分别具有通过高频电压的施加而周期性振动的振动部件、收纳振动部件的壳体、域振动部件接触的移动部件、以及使移动部件与振动部件相互加压接触而产生推压力的施力部件；基座部件，固定第一超声波马达单元的壳体；第一框，固定在第一超声波马达单元的移动部件上，并且固定有第二超声波马达单元的壳体；第二框，固定在第二超声波马达单元的移动部件上。

Description

超声波马达装置

技术领域

本发明涉及超声波马达装置。

背景技术

作为以往的超声波马达装置，可以举出例如专利文献1中记载的X-Y载物台(stage)。该X-Y载物台具有固定载物台和使该固定载物台往复直线移动的移动载物台，在上述固定载物台或上述移动载物台的一个上，将具备在上述移动载物台的移动方向上配置的至少两条以上的脚部、连结这些脚部的端部的躯干部、和使这些脚部和躯干部分别振动的振动源的超声波线性马达使上述脚部的前端压接在上述固定载物台或上述移动载物台的另一个上而设置。

此外，专利文献2中记载的载物台装置由呈平板状的底盘、第一载物台及第二载物台构成，上述第一载物台配置在上述底盘上并受第一超声波马达驱动，上述第二载物台配置在上述第一载物台上并受第二超声波马达驱动，由V形槽、导轨等构成交叉辊引导部。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2506170号说明书

专利文献2：日本特开2000-58629号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在专利文献1所记载的X-Y载物台中，存在推压机构、轴承机构的构造较复杂而难以小型化的问题。

此外，专利文献2所记载的载物台装置是将第一载物台和第二载物台叠放的构造，即使在载物台内部中安装超声波马达，结构也变得复杂，存在难以小型化且组装也较难的问题。

本发明是鉴于上述而做出的，目的是提供一种小型化较容易且组装性较高的超声波马达装置。

为了解决上述问题，达到发明目的，本发明的超声波马达装置的特征在于，具备：第一超声波马达单元及第二超声波马达单元，分别具有通过高频电压的施加而周期性振动的振动部件、收纳振动部件的壳体、与振动部件接触的移动部件、以及使移动部件与振动部件相互加压接触而产生推压力的施力部件；基座部件，固定有第一超声波马达单元的壳体；第一框，固定在第一超声波马达单元的移动部件上，并且固定有第二超声波马达单元的壳体；第二框，固定在第二超声波马达单元的移动部件上。

本发明的超声波马达装置优选的是，一对第一超声波马达单元对置地配置在基座部件上。

本发明的超声波马达装置优选的是，一对第二超声波马达单元对置地配置在第一框上。

本发明的超声波马达装置优选的是，具备1个第一超声波马达单元。

本发明的超声波马达装置优选的是，具备1个第二超声波马达单元。

发明的效果

本发明的超声波马达装置具有小型化较容易、能够实现较高的组装性的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的超声波马达装置的结构的立体图。

图2是表示本发明的第一实施方式的超声波马达装置的结构的分解立体图。

图3是用来说明本发明的第一实施方式的X板的动作的分解立体图。

图4是用来说明本发明的第一实施方式的Y板的动作的分解立体图。

图5是表示本发明的第一实施方式的超声波马达单元的结构例的分解立体图。

图6是表示本发明的第一实施方式的超声波马达单元的结构例的立体图。

图7是表示本发明的第二实施方式的超声波马达装置的结构的立体图。

图8是表示本发明的第二实施方式的超声波马达装置的结构的分解立体图。

图9是表示本发明的第二实施方式的轴承部件的结构的分解立体图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的超声波马达装置的实施方式。另外，并不由以下的实施方式限定该发明。

首先，参照图1至图6对第一实施方式的超声波马达装置进行说明。图1是表示第一实施方式的超声波马达装置的结构的立体图。图2是表示第一实施方式的超声波马达装置的结构的分解立体图。

如图1、图2所示，第一实施方式的超声波马达装置100具备X轴驱动用的超声波马达单元111、112(第一超声波马达单元)、Y轴驱动用的超声波马达单元113、114(第二超声波马达单元)、板状的基座120、X板140(第一框)、和Y板130(第二框)。

超声波马达单元111、112成对地相互对置而固定在基座120的上表面的Y方向的两端部。具体而言，将超声波马达单元111的壳体部件(壳体)相对于基座120的安装部121、122螺接固定，将超声波马达单元112的壳体部件(壳体)相对于基座120的安装部123、124螺接固定。

此外，超声波马达单元111具备能够沿着X轴方向移动的被驱动部件(移动部件)，在该被驱动部件的两端分别设有连接部件111c、111d。同样，超声波马达单元112具备能够沿着X轴方向移动的被驱动部件(移动部件)，在该被驱动部件的两端分别设有连接部件112c、112d。

在X板140的Y方向的一端设有安装孔141、142，在另一端设有安装孔143、144。通过使连接部件111c、111d分别与安装孔141、142螺接，超声波马达单元111与X板140的下表面结合。此外，通过将连接部件112c、112d分别与安装孔143、144螺接，超声波马达单元112与X板140的下表面结合。结果，超声波马达单元111、112以在Y方向两端支撑X板140的方式对置地配置(图2、图3)。图3是用来说明X板140的动作的分解立体图，相对于图2省略了Y板130等的部件的图示。

在图3所示的结构中，如果超声波马达单元111、112动作，则它们所具备的被驱动部件分别沿X方向移动。因而，超声波马达单元111的连接部件111c、111d及超声波马达单元112的连接部件112c、112d分别沿X方向运动，由此X板140沿X方向移动。

另一方面，超声波马达单元113、114成对地相互对置而固定在X板140的下表面的X方向的两端部。具体而言，超声波马达单元113通过将其壳体部件(壳体)经由螺孔113c、113d相对于X板140的安装孔151、152螺接而与X板140的下表面结合。此外，超声波马达单元114通过将其壳体部件(壳体)经由螺孔114c、114d相对于X板140的安装孔153、154螺接而与X板140的下表面结合。结果，超声波马达单元113、114以相对于X板140在X方向两端垂下的方式对置配置。

此外，超声波马达单元113具备能够沿着Y轴方向移动的被驱动部件(移动部件)，在该被驱动部件的两端分别设有连接部件113a、113b。同样，超声波马达单元114具备能够沿着Y轴方向移动的被驱动部件(移动部件)，在该被驱动部件的两端分别设有连接部件114a、114b。

在Y板130的X方向的一端设有安装部131、132，在另一端设有安装部133、134。通过将连接部件113a、113b分别与安装部131、132螺接，超声波马达单元113与Y板130的上表面结合。此外，通过将连接部件114a、114b分别与安装部133、134螺接，超声波马达单元114与Y板130的上表面结合。结果，超声波马达单元113、114以在X方向两端支撑Y板130的方式对置配置(图2、图4)。图4是用来说明Y板130的动作的分解立体图，相对于图2省略了X板140等的部件的图示。

在图4所示的结构中，如果超声波马达单元113、114动作，则它们所具备的被驱动部件分别沿Y方向移动。因而，超声波马达单元113的连接部件113a、113b、以及超声波马达单元114的连接部件114a、114b分别沿Y方向运动，由此Y板130沿Y方向移动。

作为超声波马达单元111、112、113、114，可以使用例如图5、图6所示的线性驱动型的超声波马达单元10。这里，图5是表示第一实施方式的超声波马达单元的结构例的分解立体图。图6是表示第一实施方式的超声波马达单元的结构例的立体图。

图5、图6所示的超声波马达单元10在应用于超声波马达单元111或超声波马达单元112的情况下，将连接部件111c、111d、或连接部件112c、112d分别固定在被驱动部件24(移动部件)的两端来使用。此时，10配置为，使被驱动部件24延伸的A方向沿着X方向、高度方向(C方向)沿着Y方向、厚度方向(B方向)沿着Z方向。

此外，10在应用于超声波马达单元113、114的情况下，将连接部件113a、113b、或连接部件114a、114b分别固定在被驱动部件24(移动部件)的两端来使用。此时，10配置为，使被驱动部件24延伸的A方向沿着Y方向、高度方向(C方向)沿着X方向、厚度方向(B方向)沿着Z方向。

以下，对图5、图6所示的超声波马达单元10(线性驱动型超声波马达)进行说明。

如图5所示，超声波马达单元10具备作为超声波振子的振子22(振动部件)、被驱动部件24、推压部件21(施力部件)、第一壳体部件11、作为导引机构的转动部件25、26、27、28、以及第二壳体部件12。振子22、第一壳体部件11(壳体)、以及壳体部件12(壳体)都具备大致长方体状的外形，在第一壳体部件11的内部形成有第一收存凹部16，在壳体部件12的内部形成有第二收存凹部18。

在第一收存凹部16内，在超声波马达单元10的高度方向(图5的C方向)上从开口侧(端面11s侧)起依次收存有振子22和推压部件21。推压部件21是长板状的板簧，配置为，使其长度方向沿着超声波马达单元10、第一壳体部件11的长度方向(图5的A方向)。另一方面，在第二收存凹部18内，在超声波马达单元10的高度方向(C方向)上从开口侧(端面12s侧)起依次收存有导引部件29和转动部件25、26、27、28。转动部件25、26、27、28配置为，使其沿着第二壳体部件12的长度方向每列两个地成为两列。

导引部件29形成为将长板状部件在宽度方向中心弯折的形状。在该导引部件29收存在第二收存凹部18内以使弯折部配置在第二壳体部件12的内部时，在与转动部件25、26、27、28对应的位置分别具备作为贯通孔的引导孔部29a、29b、29c、29d。导引部件29优选的是通过与设在第二收存凹部18内的卡合部(未图示)卡合而将其位置固定。通过该结构，在壳体部件12的第二收存凹部18内，通过将4个转动部件25、26、27、28分别从导引部件29的引导孔部29a、29b、29c、29d的下侧向上侧插通，在能够转动的状态下定位。

被驱动部件24(移动部件)是截面为D形的轴状部件，当将第一壳体部件11与第二壳体部件12相互组装时，平面部24a经由驱动件22a与振子22相接，曲面部24b与转动部件25、26、27、28抵接。

第一壳体部件11和壳体部件12在第一收存凹部16的端面11s与第二收存凹部18的端面12s相互接触的状态下相互组装。该组装通过将壳体固定螺钉37螺合到设在第二壳体部件12上的螺孔12h中来进行。

在第一收存凹部16的端面11s上，沿着被驱动部件24被驱动的方向(A方向)形成有第一槽部11g。另一方面，在第二收存凹部18的端面12s上形成有第二槽部12g，以使其在将第一壳体部件11与第二壳体部件12相互组装时对应于第一槽部11g。第一槽部11g、第二槽部12g在组装后通过对置地配置而形成开口部10g。被驱动部件24穿过该开口部10g朝向第一壳体部件11、第二壳体部件12的外侧延伸。

另一方面，在第一壳体部件11、第二壳体部件12内，被驱动部件24被向导引部件29的引导孔部29a、29b、29c、29d的上侧突出的转动部件25、26、27、28抵接支撑。被驱动部件24通过被沿着第二壳体部件12的长度方向配置的转动部件25、26、27、28支撑，能够沿着壳体部件12的长度方向、即被驱动部件24的长度方向移动。

推压部件21的长度方向的两端部的上表面能够被推压螺钉36(加压部件)推压。推压螺钉36穿过设在第一壳体部件11的上表面的作为贯通孔的螺孔11h，前端延伸到第一收存凹部16内。此外，推压部件21配置为，使长度方向的中央部的下表面与振子22的定位用的支撑部件23抵接。这里，支撑部件23固定在振子22的长度方向(图5(a)的A方向)中央。此外，振子22由超声波振子(例如压电元件)构成。另外，超声波振子的驱动方法是周知的，所以在以下的图中省略了用来驱动振子22的电布线。此外，在第一壳体部件11的第一收存凹部16内，形成有卡合支撑部件23的伸出部的卡合槽(未图示)。

以上的结构的超声波马达单元10的组装如以下这样进行。

首先，将推压部件21装入到第一壳体部件11的第一收存凹部16。接着，通过将支撑部件23的伸出部与第一壳体部件11的卡合部嵌合，将振子22固定在第一壳体部件11上。

接着，在第二收存凹部18内，从由转动部件25、26、27、28支撑着被驱动部件24的状态的壳体部件12侧用壳体固定螺钉37将第一壳体部件11与第二壳体部件12相互组装。进而，在组装后，通过调节推压螺钉36向第一收存凹部16内的伸出量，将推压部件21的推压力设定为希望的值。在推压力的设定后，也可以通过将例如推压螺钉36相对于第一壳体部件11的螺孔11h接合而固定。另外，推压力的调节也可以通过推压部件21的材质、形状的变更来进行。

第一壳体部件11具有与推压部件21相比足够高的刚性，即使第一壳体部件11与未图示的外部装置的部件接触，例如推压部件21的挠曲量也不会变化。因此，外部装置的设计自由度提高。此外，由于推压部件21不露出到第一壳体部件11的外部，所以能够将第一壳体部件11的外形匹配于外部装置而用于安装的定位。

在以上的结构中，推压部件21将振子22向被驱动部件24推压，从而在振子22与被驱动部件24之间产生摩擦力。因此，通过施加高频电压而使振子22振动，被驱动部件24沿其长度方向移动。进而，由于被驱动部件24一边受转动部件25、26、27、28支撑一边移动，所以能够得到稳定的推压力。

如图5、图6所示，在被驱动部件24的两端部分别设有连结部31，能够实现线性可动装置。

具体而言，如果以图1、图2所示的超声波马达单元111为例，则如果在被驱动部件24的两端部的连结部31上固定连接部件111c、111d，并将该连接部件111c、111d固定到X板140上，则通过被驱动部件24被驱动而沿A方向移动，X板140沿X方向移动。这样的结构、动作在超声波马达单元112中也是同样的。

此外，对于超声波马达单元113，如果在被驱动部件24的两端部的连结部31上固定连接部件113a、113b，并将该连接部件113a、113b固定到Y板130上，则通过被驱动部件24被驱动而沿A方向移动，Y板130沿Y方向移动。这样的结构、动作在超声波马达单元114中也是同样的。

因而，在超声波马达装置100中，通过驱动超声波马达单元111、112，X板140能够相对于基座120相对移动，通过驱动超声波马达单元113、114，Y板130能够相对于X板140相对移动。

具备以上的结构、作用的超声波马达装置100起到以下的效果。

仅通过安装特性稳定的超声波马达单元111、112、113、114，就能够提供能够进行稳定的XY驱动的XY载物台。

即，到目前为止，在XY载物台中装入超声波马达单元后调节推压力、驱动频率等，但在超声波马达装置100中，由于能够以超声波马达单元单体的状态将马达特性调节为最优的状态下组装为XY载物台，所以能够实现小型化，能够显著地提高组装性。这里，作为调节的马达特性，可以举出例如推压力、驱动频率。

(第二实施方式)

参照图7至图9，对第二实施方式的超声波马达装置进行说明。图7是表示第二实施方式的超声波马达装置200的结构的立体图。图8是表示第二实施方式的超声波马达装置200的结构的分解立体图。

如图7、图8所示，在第二实施方式的超声波马达装置200中，代替第一实施方式的超声波马达单元112、114而使用轴承部件212、214，这一点与第一实施方式的超声波马达装置100不同。其他结构与第一实施方式的超声波马达装置100是同样的，对于相同的部件使用相同的标号。

超声波马达装置200由各1个使X板140及Y板130移动的超声波马达单元构成。即，超声波马达装置200具备用来使X板140移动的超声波马达单元111、和用来使Y板130移动的超声波马达单元113。

轴承部件212与超声波马达单元112同样，与超声波马达单元111成对而对置地固定在基座120的上表面的Y方向的端部。此外，轴承部件212的壳体部件(壳体)相对于基座120的安装部123、124螺接固定。

进而，轴承部件212具备能够沿X轴方向移动的轴状部件，在该轴状部件的两端分别固定着连接部件212c、212d。通过将连接部件212c、212d分别与安装孔143、144螺接，轴承部件212与X板140的下表面结合。由此，超声波马达单元111、轴承部件212以在Y方向两端支撑X板140的方式对置配置。这里，轴承部件212的壳体部件优选的是至少厚度(Z方向的尺寸)与超声波马达单元111相同。

另一方面，轴承部件214与超声波马达单元114同样，与超声波马达单元113成对而对置地固定在X板140的下表面的X方向的端部。具体而言，轴承部件214的壳体部件(壳体)相对于X板140的安装孔153、154螺接固定。结果，超声波马达单元113及轴承部件214以相对于X板140在X方向两端垂下的方式对置配置。

进而，轴承部件214具备能够沿着Y轴方向移动的轴状部件，在该轴状部件的两端分别固定着连接部件214a、214b。通过将连接部件214a、214b分别与安装部133、134螺接，轴承部件214与Y板130的上表面结合。由此，超声波马达单元113及轴承部件214以在X方向两端支撑Y板130的方式对置配置。这里，轴承部件214的壳体部件优选的是至少厚度(Z方向的尺寸)与超声波马达单元113相同。

这里，参照图9对轴承部件212、214的结构进行说明。图9是表示第二实施方式的轴承部件的结构的分解立体图。在第二实施方式中，由于将轴承部件212与轴承部件214做成了相同的形状，所以在图9中仅对轴承部件212进行说明。另外，轴承部件212和轴承部件214只要能够起到同样的作用、效果，也可以为不同的形状。

轴承部件212具备壳体261、导引部件262、轴状部件263、及转动部件266、267、268、269。

壳体261具备中空的大致长方体状的外形，在对置的侧壁上形成有开口261a、261b。

导引部件262形成为将长板状部件在宽度方向中心弯折的形状。在导引部件262的规定位置形成有多个沿厚度方向贯通的引导孔，在该引导孔中可转动地保持着球状的转动部件266、267、268、269。导引部件262在保持着转动部件266、267、268、269的状态下载置在壳体261的内部空间中。

在壳体261内，在转动部件266、267、268、269上配置有轴状部件263。轴状部件263配置为两端从开口261a、261b向外部分别延伸，在两端分别固定连接部件212c、212d。连接部件212c、212d通过螺钉264、265分别固定在轴状部件263的两端。轴状部件263被转动部件266、267、268、269可沿轴向(D方向)移动地保持。

以上的结构的轴承部件212配置为，使轴状部件263延伸的D方向沿着X方向、高度方向(E方向)沿着Y方向、厚度方向(F方向)沿着Z方向。另一方面，轴承部件214配置为，使轴状部件延伸的D方向沿着Y方向、高度方向(E方向)沿着X方向、厚度方向(F方向)沿着Z方向。

在超声波马达装置200中，由于代替超声波马达单元112、114而分别使用轴承部件212、214，所以能够减少超声波马达单元的数量。因而，当为了使X板及Y板移动而需要的负荷较小时，通过采取这样的结构能够降低成本。

另外，关于其他结构、作用、效果，与第一实施方式是同样的。

工业实用性

如以上这样，本发明的超声波马达装置在XY载物台、精密设备的防振构造中具有实用性。

标号说明

10超声波马达单元

10g开口部

11第一壳体部件(壳体)

11g第一槽部

11h螺孔

11s端面

12第二壳体部件(壳体)

12g第二槽部

12h螺孔

16第一收存凹部

18第二收存凹部

21推压部件(施力部件)

22振子(振动部件)

22a驱动件

23支撑部件

24被驱动部件(移动部件)

24a平面部

24b曲面部

25、26、27、28转动部件(导引机构)

29导引部件

29a、29b、29c、29d引导孔部

31连结部

36推压螺钉(加压部件)

37壳体固定螺钉

100超声波马达装置

111超声波马达单元

111c、111d连接部件

112超声波马达单元

112c、112d连接部件

113超声波马达单元

113a、113b连接部件

113c、113d螺孔

114超声波马达单元

114a、114b连接部件

114c、114d螺孔

120基座

121、122、123、124安装部

130Y板

131、132、133、134安装部

140Y板

141、142、143、144安装孔

151、152、153、154安装孔

200超声波马达装置

212轴承部件

212c、212d连接部件

214轴承部件

214a、214b连接部件

214c、214d螺孔

261壳体

261a、261b开口

262导引部件

263轴状部件

266、267、268、269转动部件

Claims (5)

1.一种超声波马达装置，其特征在于，具备：

第一超声波马达单元及第二超声波马达单元，分别具有通过高频电压的施加而周期性振动的振动部件、收纳上述振动部件的壳体、与上述振动部件接触的移动部件、以及使上述移动部件与上述振动部件相互加压接触而产生推压力的施力部件；

基座部件，固定有上述第一超声波马达单元的壳体；

第一框，固定在上述第一超声波马达单元的上述移动部件上，并且固定有上述第二超声波马达单元的壳体；以及

第二框，固定在上述第二超声波马达单元的移动部件上。

2.如权利要求1所述的超声波马达装置，其特征在于，

一对上述第一超声波马达单元对置地配置在上述基座部件上。

3.如权利要求1所述的超声波马达装置，其特征在于，

一对上述第二超声波马达单元对置地配置在上述第一框上。

4.如权利要求1所述的超声波马达装置，其特征在于，

具备1个上述第一超声波马达单元。

5.如权利要求1所述的超声波马达装置，其特征在于，

具备1个上述第二超声波马达单元。

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