JP2002281772A - 非線形特性を有する静圧力印加装置を用いた超音波モータ - Google Patents
非線形特性を有する静圧力印加装置を用いた超音波モータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の線形特性に変えて非線形特性の静圧力印
加装置を用いることにより大駆動力で高回転数の効率の
高い負荷特性および耐久性の良好な超音波モータを実現
する。 【解決手段】超音波モータの回転または移動部（ロータ
またはスライダー）を、接触駆動部（ステータ）の直
線、楕円、円形等の各種の振動軌跡の超音波振動により
接触駆動する駆動過程時に静圧力を大にして駆動力を増
加させ、戻り過程で静圧力を小にして摩擦力を減少させ
るような空間的、時間的に非線形特性を有する静圧力印
加装置を用いることにより、回転型または直線移動型等
の超音波モータの駆動力を大にし、更に効率を高めると
ともに高回転数を得て、負荷特性を向上させ、駆動面の
直接接触駆動を可能とし、更に耐久性の大な回転型また
は直線移動型等の超音波モータを得るようにする。
加装置を用いることにより大駆動力で高回転数の効率の
高い負荷特性および耐久性の良好な超音波モータを実現
する。 【解決手段】超音波モータの回転または移動部（ロータ
またはスライダー）を、接触駆動部（ステータ）の直
線、楕円、円形等の各種の振動軌跡の超音波振動により
接触駆動する駆動過程時に静圧力を大にして駆動力を増
加させ、戻り過程で静圧力を小にして摩擦力を減少させ
るような空間的、時間的に非線形特性を有する静圧力印
加装置を用いることにより、回転型または直線移動型等
の超音波モータの駆動力を大にし、更に効率を高めると
ともに高回転数を得て、負荷特性を向上させ、駆動面の
直接接触駆動を可能とし、更に耐久性の大な回転型また
は直線移動型等の超音波モータを得るようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータの回
転または移動部（ロータまたはスライダー）を、接触駆
動部（ステータ）の直線、楕円、円形等の各種の振動軌
跡の超音波振動により接触駆動する駆動過程時に静圧力
が大になり駆動力を増加させ、戻り過程で静圧力が小に
なり摩擦力を減少させる空間的、時間的に非線形特性を
有する静圧力印加装置を用いた回転型または直線移動型
等の超音波モータの回転数、駆動力および効率等の負荷
特性の向上に関する。
転または移動部（ロータまたはスライダー）を、接触駆
動部（ステータ）の直線、楕円、円形等の各種の振動軌
跡の超音波振動により接触駆動する駆動過程時に静圧力
が大になり駆動力を増加させ、戻り過程で静圧力が小に
なり摩擦力を減少させる空間的、時間的に非線形特性を
有する静圧力印加装置を用いた回転型または直線移動型
等の超音波モータの回転数、駆動力および効率等の負荷
特性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波モータは、回転または直線等の移
動部（ロータまたはスライダー）を静圧力印加用バネ等
により接触駆動部に押しつけた状態で、接触駆動部（ス
テータ）を圧電セラミック等の振動変換器により直線、
楕円、円形等の振動軌跡で超音波振動させ、移動部を摩
擦力により接触駆動し回転または直線移動等をさせてい
る。
動部（ロータまたはスライダー）を静圧力印加用バネ等
により接触駆動部に押しつけた状態で、接触駆動部（ス
テータ）を圧電セラミック等の振動変換器により直線、
楕円、円形等の振動軌跡で超音波振動させ、移動部を摩
擦力により接触駆動し回転または直線移動等をさせてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来技術では接触駆動部に静圧力を印加するため
に線形特性のバネまたは磁石等を用いており、静圧力を
大にすると振動軌跡の駆動過程では接触駆動力は増加す
るが、振動方向が移動方向と反対方向になる戻り過程で
摩擦力が大になり損失が生じ、また静圧力を小にすれば
駆動力が低下し、回転数および駆動力が大で効率の高い
負荷特性の良好な超音波モータを得るのが困難である点
である。
点は、従来技術では接触駆動部に静圧力を印加するため
に線形特性のバネまたは磁石等を用いており、静圧力を
大にすると振動軌跡の駆動過程では接触駆動力は増加す
るが、振動方向が移動方向と反対方向になる戻り過程で
摩擦力が大になり損失が生じ、また静圧力を小にすれば
駆動力が低下し、回転数および駆動力が大で効率の高い
負荷特性の良好な超音波モータを得るのが困難である点
である。
【０００４】更に大駆動力を得ようとすると、接触駆動
部の摩擦による損傷により耐久性が減少することが避け
られなかった。
部の摩擦による損傷により耐久性が減少することが避け
られなかった。
【０００５】また駆動部により回転または移動部を直接
接触させ駆動することが困難であり、通常は各種の摩擦
材を駆動面に挿入して用いる事が避けられなかった。
接触させ駆動することが困難であり、通常は各種の摩擦
材を駆動面に挿入して用いる事が避けられなかった。
【０００６】本発明は、超音波モータの回転または移動
部（ロータまたはスライダー）を、接触駆動部（ステー
タ）の直線、楕円、円形等の各種の振動軌跡の超音波振
動により接触駆動する駆動過程時に静圧力を大にして駆
動力を増加させ、戻り過程で静圧力を小にして摩擦力を
減少させるために空間的、時間的に非線形特性を有する
静圧力印加装置を用いることにより、回転または直線移
動する超音波モータの駆動力を大にし、更に効率を高め
高回転数を得て、負荷特性を向上させることを目的とし
ている。
部（ロータまたはスライダー）を、接触駆動部（ステー
タ）の直線、楕円、円形等の各種の振動軌跡の超音波振
動により接触駆動する駆動過程時に静圧力を大にして駆
動力を増加させ、戻り過程で静圧力を小にして摩擦力を
減少させるために空間的、時間的に非線形特性を有する
静圧力印加装置を用いることにより、回転または直線移
動する超音波モータの駆動力を大にし、更に効率を高め
高回転数を得て、負荷特性を向上させることを目的とし
ている。
【０００７】従来の超音波モータは、線形特性の静圧力
印加装置を用いているため、駆動過程と戻り過程のロー
タまたはスライダーの接触駆動部の静圧力がほぼ等し
く、駆動過程での接触部の静圧力を大にすると、戻り過
程での逆方向の摩擦力が大になり、効率を高めることが
困難であり、また戻り過程で接触駆動部が摩耗し損傷を
受け、耐久性に問題が生じている。また十分な静圧力を
印加しないと駆動過程で滑りが生じ駆動力が小になり効
果的な駆動が行えず、戻り過程の逆方向の摩擦力が小に
なっても高い効率で耐久性のある安定な超音波モータを
得ることが困難であった。
印加装置を用いているため、駆動過程と戻り過程のロー
タまたはスライダーの接触駆動部の静圧力がほぼ等し
く、駆動過程での接触部の静圧力を大にすると、戻り過
程での逆方向の摩擦力が大になり、効率を高めることが
困難であり、また戻り過程で接触駆動部が摩耗し損傷を
受け、耐久性に問題が生じている。また十分な静圧力を
印加しないと駆動過程で滑りが生じ駆動力が小になり効
果的な駆動が行えず、戻り過程の逆方向の摩擦力が小に
なっても高い効率で耐久性のある安定な超音波モータを
得ることが困難であった。
【０００８】また従来の超音波モータでは駆動部と回転
または移動部の間に高分子材料等の摩擦材を使用する事
が普通で、駆動部により移動部を安定に直接接触させ駆
動することは困難であった。
または移動部の間に高分子材料等の摩擦材を使用する事
が普通で、駆動部により移動部を安定に直接接触させ駆
動することは困難であった。
【０００９】
【問題を解決するための手段】本発明は、超音波モータ
の回転または移動部（ロータまたはスライダー）を、接
触駆動部（ステータ）の直線、楕円、円形等の各種の振
動軌跡の超音波振動により接触駆動する駆動過程時に静
圧力を大にして駆動力を増加させ、戻り過程で静圧力を
小にして摩擦力を減少させるために空間的、時間的に非
線形特性を有する静圧力印加用バネを用いることによ
り、回転または直線移動する超音波モータの駆動力を大
にし、更に効率を高めるとともに高回転数を得て、負荷
特性を向上させ、更に耐久性の大な超音波モータを得る
ものである。
の回転または移動部（ロータまたはスライダー）を、接
触駆動部（ステータ）の直線、楕円、円形等の各種の振
動軌跡の超音波振動により接触駆動する駆動過程時に静
圧力を大にして駆動力を増加させ、戻り過程で静圧力を
小にして摩擦力を減少させるために空間的、時間的に非
線形特性を有する静圧力印加用バネを用いることによ
り、回転または直線移動する超音波モータの駆動力を大
にし、更に効率を高めるとともに高回転数を得て、負荷
特性を向上させ、更に耐久性の大な超音波モータを得る
ものである。
【００１０】超音波モータは、圧電セラミック等の振動
変換器を半導体装置等により駆動し超音波振動を発生さ
せ、進行波または定在波を発生させて、駆動部を例えば
楕円振動軌跡で振動させ、静圧力を印加し駆動部に回転
部または移動部を押しつけた状態で、駆動部の振動軌跡
の駆動面に垂直な成分が回転部または移動部を押しつ
け、平行成分が回転または移動させる。超音波モータに
はこの接触駆動する過程と、垂直成分が駆動部が離れる
方向で、平行な振動成分が移動方向と反対になる戻り過
程があり、駆動過程の接触期間の長さは振動振幅と印加
静圧力の大きさでが決まり、また静圧力と摩擦係数に比
例する摩擦力の大きさで駆動力の大きさが決まり、静圧
力が駆動力および効率に大きな影響があるため静圧力を
大にすることが望ましい。また戻り工程では振動軌跡が
駆動部と移動部が離れる方向になり、移動をなるべく妨
げ無いこと望まれるが、静圧力が大であると接触摩擦力
が大きくなり回転または移動部の運動を妨害するため、
戻り工程では静圧力が小な事が望ましい。
変換器を半導体装置等により駆動し超音波振動を発生さ
せ、進行波または定在波を発生させて、駆動部を例えば
楕円振動軌跡で振動させ、静圧力を印加し駆動部に回転
部または移動部を押しつけた状態で、駆動部の振動軌跡
の駆動面に垂直な成分が回転部または移動部を押しつ
け、平行成分が回転または移動させる。超音波モータに
はこの接触駆動する過程と、垂直成分が駆動部が離れる
方向で、平行な振動成分が移動方向と反対になる戻り過
程があり、駆動過程の接触期間の長さは振動振幅と印加
静圧力の大きさでが決まり、また静圧力と摩擦係数に比
例する摩擦力の大きさで駆動力の大きさが決まり、静圧
力が駆動力および効率に大きな影響があるため静圧力を
大にすることが望ましい。また戻り工程では振動軌跡が
駆動部と移動部が離れる方向になり、移動をなるべく妨
げ無いこと望まれるが、静圧力が大であると接触摩擦力
が大きくなり回転または移動部の運動を妨害するため、
戻り工程では静圧力が小な事が望ましい。
【００１１】
【作用】超音波モータに駆動過程では静圧力が大で戻り
過程では静圧力が小になる空間的、時間的に非線形特性
を有する静圧力印加用装置を用いることにより、回転ま
たは移動部（ロータまたはスライダー）を、接触駆動部
（ステータ）の直線、楕円、円形等の各種の振動軌跡の
超音波振動により接触駆動する駆動過程時に静圧力を大
にして駆動力を増加させ、戻り過程で静圧力を小にして
摩擦力を減少させ、超音波モータの回転または直線移動
等の駆動力を大にし、効率を高めるとともに高回転数を
得て、負荷特性を向上させることが可能となる。
過程では静圧力が小になる空間的、時間的に非線形特性
を有する静圧力印加用装置を用いることにより、回転ま
たは移動部（ロータまたはスライダー）を、接触駆動部
（ステータ）の直線、楕円、円形等の各種の振動軌跡の
超音波振動により接触駆動する駆動過程時に静圧力を大
にして駆動力を増加させ、戻り過程で静圧力を小にして
摩擦力を減少させ、超音波モータの回転または直線移動
等の駆動力を大にし、効率を高めるとともに高回転数を
得て、負荷特性を向上させることが可能となる。
【００１２】更に耐久性の大な超音波モータを得ること
を可能とする。
を可能とする。
【００１３】従来、接触駆動面間に挿入し用いられてい
た摩擦材を不要として直接駆動を可能とする。
た摩擦材を不要として直接駆動を可能とする。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例の超音波モータの構成、駆動原理および
駆動過程および戻り過程における振動軌跡、駆動力、摩
擦力および静圧力を図１に示す。超音波モータは回転ま
たは直線等で移動する移動部３（ロータまたはスライダ
ー）を直線、楕円または円形振動軌跡の発生装置１によ
り駆動される駆動部２（ステータ）に静圧力印加装置４
により静圧力５を印加し押しつけた状態で、駆動部２を
直線、楕円または円形振動軌跡７で駆動し、移動部３
（ロータまたはスライダー）を回転または直線運動等を
させる。楕円振動軌跡の場合には駆動過程Ａでは振動に
より静圧力による接触摩擦駆動力１０で振動軌跡の垂直
成分が静圧力の印加方向に抗した図の上向きの場合に軌
跡の回転方向８に移動部３が駆動され、軌跡の運動方向
が下向きで移動部３の移動方向と反対方向の戻り過程Ｂ
では逆方向の摩擦制動力１１が働くが移動部３は慣性に
より次の駆動過程まで移動８が続き連続的に回転または
移動する。また静止時の保持力は静止時の印加静圧力で
決まる。超音波モータの駆動部の楕円振動軌跡が上方へ
回転する駆動過程Ａでは静圧力が大なほど摩擦駆動力１
０が大になり、また、振動軌跡が下方へ回転する期間の
戻り過程Ｂでは摩擦制動力１１が小さいほど回転または
移動を妨げず回転数が高くなり駆動力が大で効率を高く
することが可能となる。
する。本実施例の超音波モータの構成、駆動原理および
駆動過程および戻り過程における振動軌跡、駆動力、摩
擦力および静圧力を図１に示す。超音波モータは回転ま
たは直線等で移動する移動部３（ロータまたはスライダ
ー）を直線、楕円または円形振動軌跡の発生装置１によ
り駆動される駆動部２（ステータ）に静圧力印加装置４
により静圧力５を印加し押しつけた状態で、駆動部２を
直線、楕円または円形振動軌跡７で駆動し、移動部３
（ロータまたはスライダー）を回転または直線運動等を
させる。楕円振動軌跡の場合には駆動過程Ａでは振動に
より静圧力による接触摩擦駆動力１０で振動軌跡の垂直
成分が静圧力の印加方向に抗した図の上向きの場合に軌
跡の回転方向８に移動部３が駆動され、軌跡の運動方向
が下向きで移動部３の移動方向と反対方向の戻り過程Ｂ
では逆方向の摩擦制動力１１が働くが移動部３は慣性に
より次の駆動過程まで移動８が続き連続的に回転または
移動する。また静止時の保持力は静止時の印加静圧力で
決まる。超音波モータの駆動部の楕円振動軌跡が上方へ
回転する駆動過程Ａでは静圧力が大なほど摩擦駆動力１
０が大になり、また、振動軌跡が下方へ回転する期間の
戻り過程Ｂでは摩擦制動力１１が小さいほど回転または
移動を妨げず回転数が高くなり駆動力が大で効率を高く
することが可能となる。
【００１５】図２は変位が小な部分ではスティフネス定
数（バネ定数）が小で、変曲点を越す変位が大な部分で
はスティフネス常数が大になる１個または複数のバネ等
を組み合わせた静圧力印加装置の変位−力特性１２の模
式図を示す。静止状態を変曲点１３に置くことで、超音
波振動１４を印加した場合に図中の曲線１５のように駆
動過程で静圧力が大になって駆動力が大になり、戻り過
程で静圧力が小になり摩擦による制動力が低下し損失が
小になる。
数（バネ定数）が小で、変曲点を越す変位が大な部分で
はスティフネス常数が大になる１個または複数のバネ等
を組み合わせた静圧力印加装置の変位−力特性１２の模
式図を示す。静止状態を変曲点１３に置くことで、超音
波振動１４を印加した場合に図中の曲線１５のように駆
動過程で静圧力が大になって駆動力が大になり、戻り過
程で静圧力が小になり摩擦による制動力が低下し損失が
小になる。
【００１６】図３は金属皿ばね１６、ポリウレタン製バ
ネ１７、シリコンゴム製バネ１８について測定した駆動
過程のバネの圧縮過程では静圧力が大で、戻り過程では
静圧力が小になるヒステリシス特性および変位が大にな
るに従ってスティフネス定数が大になる非線形特性を有
する変位−力特性の例である。超音波モータの静止状態
での静圧力は図中の変曲点１９、１９’、１９”付近に
設定する。
ネ１７、シリコンゴム製バネ１８について測定した駆動
過程のバネの圧縮過程では静圧力が大で、戻り過程では
静圧力が小になるヒステリシス特性および変位が大にな
るに従ってスティフネス定数が大になる非線形特性を有
する変位−力特性の例である。超音波モータの静止状態
での静圧力は図中の変曲点１９、１９’、１９”付近に
設定する。
【００１７】図４は２７ ｋＨｚの超音波振動系でポリ
ウレタン、シリコンゴム製平板バネを静圧力を印加した
状態で駆動し、バネ材料の変位の時間応答をレーザドッ
プラー振動計で実際に測定した例で、超音波振動方向が
静圧力が大になる方向（図の上方向）では変位に従って
静圧力が大になる（図中の２０）が、超音波振動方向が
静圧力方向と反対の場合にはバネの変位の応答が時間的
に遅れ静圧力が小となる（図中の２１）時間的な非線形
特性を有することを示している。
ウレタン、シリコンゴム製平板バネを静圧力を印加した
状態で駆動し、バネ材料の変位の時間応答をレーザドッ
プラー振動計で実際に測定した例で、超音波振動方向が
静圧力が大になる方向（図の上方向）では変位に従って
静圧力が大になる（図中の２０）が、超音波振動方向が
静圧力方向と反対の場合にはバネの変位の応答が時間的
に遅れ静圧力が小となる（図中の２１）時間的な非線形
特性を有することを示している。
【００１８】図２、図３および図４の空間的および時間
的に非線形な特性を有する静圧力印加装置の特性のいず
れか、またはいくつかを総合して用いることにより、超
音波モータの駆動過程での静圧力を大にし、かつ戻り過
程での静圧力を小にすることが可能である。
的に非線形な特性を有する静圧力印加装置の特性のいず
れか、またはいくつかを総合して用いることにより、超
音波モータの駆動過程での静圧力を大にし、かつ戻り過
程での静圧力を小にすることが可能である。
【００１９】回転型超音波モータを構成した例を図５に
示す。圧電セラミック２３により縦振動を発生させ、斜
めスリットを用いた縦−ねじり振動変換器２５（特開平
８−２９４６７３）により駆動面３１に円周方向に楕円
または円形軌跡の振動を発生させる。中心軸２８に設置
した静圧力印加用装置２９により回転部２７を駆動部３
１に押しつけ、線形または非線形の静圧力印加装置２９
により接触駆動面に静圧力を印加した状態で振動を印加
し回転部（ロータ）２７を回転させる構成となってい
る。回転方向３２は駆動周波数を変化させることにより
振動変換器部２２の振動モードを制御し振動軌跡の回転
方向を変えて変化させる。
示す。圧電セラミック２３により縦振動を発生させ、斜
めスリットを用いた縦−ねじり振動変換器２５（特開平
８−２９４６７３）により駆動面３１に円周方向に楕円
または円形軌跡の振動を発生させる。中心軸２８に設置
した静圧力印加用装置２９により回転部２７を駆動部３
１に押しつけ、線形または非線形の静圧力印加装置２９
により接触駆動面に静圧力を印加した状態で振動を印加
し回転部（ロータ）２７を回転させる構成となってい
る。回転方向３２は駆動周波数を変化させることにより
振動変換器部２２の振動モードを制御し振動軌跡の回転
方向を変えて変化させる。
【００２０】図５の構成の直径１５ｍｍ、長さ約５０ｍ
ｍの超音波モータに図３のシリコンゴム製バネ１８を用
いた場合に負荷トルクを変化させて入力パワ、機械的出
力パワ、回転数および効率を測定し負荷特性を調べた例
を図６に示す。最大回転数 １４００ｒｐｍ、最大トル
ク０．２８Ｎｍ、最大効率２５．６％が得られている。
ｍの超音波モータに図３のシリコンゴム製バネ１８を用
いた場合に負荷トルクを変化させて入力パワ、機械的出
力パワ、回転数および効率を測定し負荷特性を調べた例
を図６に示す。最大回転数 １４００ｒｐｍ、最大トル
ク０．２８Ｎｍ、最大効率２５．６％が得られている。
【００２１】図５の構成の直径１５ｍｍ、長さ５０ｍｍ
の超音波モータの静圧力印加装置に線形金属製皿バネお
よび図３の非線形金属製皿バネ、ポリウレタンおよびシ
リコン製ゴムを適用した場合の最大トルク、最大回転数
および効率の例を表１に示す。非線形特性を有する静圧
力印加用バネを用いることにより、通常の線形静圧力印
加装置に比べて特性が大幅に改善されている。非線形バ
ネを用いた場合には最大回転数８１０〜１４００ｒｐ
ｍ、最大トルク０．２２〜０．２８Ｎｍ、効率１８．４
〜２９．４％が得られており、通常の線形静圧力印加装
置に比べて特性が大幅に改善されている
の超音波モータの静圧力印加装置に線形金属製皿バネお
よび図３の非線形金属製皿バネ、ポリウレタンおよびシ
リコン製ゴムを適用した場合の最大トルク、最大回転数
および効率の例を表１に示す。非線形特性を有する静圧
力印加用バネを用いることにより、通常の線形静圧力印
加装置に比べて特性が大幅に改善されている。非線形バ
ネを用いた場合には最大回転数８１０〜１４００ｒｐ
ｍ、最大トルク０．２２〜０．２８Ｎｍ、効率１８．４
〜２９．４％が得られており、通常の線形静圧力印加装
置に比べて特性が大幅に改善されている
【００２２】この非線形の静圧力印加装置を用いること
により従来使用されている摩擦材を使用せずに効率の良
い直接駆動が可能になる。
により従来使用されている摩擦材を使用せずに効率の良
い直接駆動が可能になる。
【００２３】勿論、直接駆動部と移動部の材質は摩擦力
が大で耐久性の大な組み合わせとする事が望ましい。
が大で耐久性の大な組み合わせとする事が望ましい。
【００２４】これらの特性を総合して駆動力の大きい高
効率で耐久性の大な超音波モータを得ることが可能とな
る。
効率で耐久性の大な超音波モータを得ることが可能とな
る。
【００２５】これらの効果は回転形および直線移動形等
のすべての超音波モータ・超音波移動装置に有効に適用
できる。
のすべての超音波モータ・超音波移動装置に有効に適用
できる。
【００２６】またこれらの効果は定在波形および進行波
形等のすべての超音波モータ・超音波移動装置に有効に
適用できる。
形等のすべての超音波モータ・超音波移動装置に有効に
適用できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の空間的、時
間的に非線形特性を有する静圧力印加用装置を用いた超
音波モータは、回転または移動部（ロータまたはスライ
ダー）を、接触駆動部（ステータ）の直線、楕円、円形
等の各種の振動軌跡の超音波振動により接触駆動する駆
動過程時に静圧力を大にして駆動力を増加させ、戻り過
程で静圧力を小にして摩擦力を減少させ、超音波モータ
の回転または直線移動等の駆動力を大にし、効率を高め
るとともに高回転数を得て、負荷特性を向上させる利点
がある。また従来使用されている摩擦材を使用せずに効
率の良い直接駆動が可能になる。さらに超音波モータの
耐久性を向上させることが可能となる。
間的に非線形特性を有する静圧力印加用装置を用いた超
音波モータは、回転または移動部（ロータまたはスライ
ダー）を、接触駆動部（ステータ）の直線、楕円、円形
等の各種の振動軌跡の超音波振動により接触駆動する駆
動過程時に静圧力を大にして駆動力を増加させ、戻り過
程で静圧力を小にして摩擦力を減少させ、超音波モータ
の回転または直線移動等の駆動力を大にし、効率を高め
るとともに高回転数を得て、負荷特性を向上させる利点
がある。また従来使用されている摩擦材を使用せずに効
率の良い直接駆動が可能になる。さらに超音波モータの
耐久性を向上させることが可能となる。
【００２８】
【表１】
【表１】表１は図５の構成の直径１５ｍｍ長さ５０ｍｍ
の超音波モータの静圧力印加装置に図３の金属皿バネ、
ポリウレタンおよびシリコン製ゴムを適用した場合の負
荷特性の例である。
の超音波モータの静圧力印加装置に図３の金属皿バネ、
ポリウレタンおよびシリコン製ゴムを適用した場合の負
荷特性の例である。
【図１】図１は回転および直線移動型の超音波モータの
構成、駆動原理および駆動過程および戻り過程における
振動軌跡、駆動力、摩擦力および静圧力の説明図であ
る。
構成、駆動原理および駆動過程および戻り過程における
振動軌跡、駆動力、摩擦力および静圧力の説明図であ
る。
【図２】図２は図１に示す超音波モータの駆動部の静圧
力の印加に用いる非線形特性を有する変位−静圧力特性
の模式図である。
力の印加に用いる非線形特性を有する変位−静圧力特性
の模式図である。
【図３】図３は非線形の履歴現象を有する金属製皿ば
ね、ポリウレタン製およびシリコン製ゴムの変位静圧力
特性を測定した例である。
ね、ポリウレタン製およびシリコン製ゴムの変位静圧力
特性を測定した例である。
【図４】図４はポリウレタン製、シリコン製等のバネを
静圧力を印加した状態で２７ｋＨｚの超音波振動系によ
り振動させ、レーザドップラー振動計により動的応答を
測定した例である。
静圧力を印加した状態で２７ｋＨｚの超音波振動系によ
り振動させ、レーザドップラー振動計により動的応答を
測定した例である。
【図５】図５は斜めスリットを有する縦−ねじり振動変
換器を用いた回転型超音波モータを構成した例である。
中心軸に設置した静圧力印加用装置により回転部を駆動
部に押しつけ、接触駆動面に静圧力を印加した状態で振
動を印加し回転部（ロータ）を回転させる。
換器を用いた回転型超音波モータを構成した例である。
中心軸に設置した静圧力印加用装置により回転部を駆動
部に押しつけ、接触駆動面に静圧力を印加した状態で振
動を印加し回転部（ロータ）を回転させる。
【図６】図８は図５の超音波モータに図３のシリコンゴ
ム製のバネを用いた場合の負荷特性を測定した例であ
る。
ム製のバネを用いた場合の負荷特性を測定した例であ
る。
１ 直線、楕円または円形超音波振動軌跡発生装置部 ２ 直線、楕円または円形振動軌跡の超音波モータの駆
動部（ステータ） ３ 超音波モータの回転または直線等移動部（ロータま
たはスライダー） ４ 接触駆動部への静圧力印加装置 ５ 接触駆動部の静圧力 ５’駆動過程における静圧力 ５”戻り過程における静圧力 ６ 接触駆動部 ７ 駆動部の直線、楕円および円形振動軌跡 ７’楕円振動軌跡の駆動過程 ７”楕円振動軌跡の戻り過程 ８ 回転または移動方向 ９ 超音波モータの固定部 ９’静圧力印加装置の固定部 １０ 駆動過程での接触部振動軌跡による駆動力の方向 １１ 戻り過程での摩擦力の方向 １２ 静圧力曲線 １３ 超音波モータの静止時の静圧力−静止点；変曲点 １４ 駆動面に垂直な振動振幅成分 １５ 駆動部の静圧力の時間的変化 １６ 金属製皿バネの変位−静圧力特性 １７ ポリウレタン製バネの変位−静圧力特性 １８ ポリウレタン製バネの変位−静圧力特性 １９、１９’、１９” 静止時の静圧力−静止点；変曲
点 ２０ 駆動期間の静圧力変化 ２１ 戻り期間での静圧力変化 ２２ 直線、楕円または円形超音波振動軌跡変換装置 ２３ 圧電セラミック縦振動変換器 ２４ 超音波モータ支持装置 ２５ 縦−ねじり振動変換部 ２６ 楕円振動軌跡を有する駆動部 ２７ 回転部（ロータ） ２８ 回転部および静圧力印加装置支持用中心軸 ２９ 各種の非線形特性のバネを組み合わせた静圧力印
加装置部 ３０ 静圧力印加部固定用ナット ３１ 接触駆動面 ３２ 回転方向 ３３ 超音波モータ固定用フランジ ３４ 超音波モータへの入力パワ ３５ 機械的出力パワ ３６ 回転数 ３７ 効率
動部（ステータ） ３ 超音波モータの回転または直線等移動部（ロータま
たはスライダー） ４ 接触駆動部への静圧力印加装置 ５ 接触駆動部の静圧力 ５’駆動過程における静圧力 ５”戻り過程における静圧力 ６ 接触駆動部 ７ 駆動部の直線、楕円および円形振動軌跡 ７’楕円振動軌跡の駆動過程 ７”楕円振動軌跡の戻り過程 ８ 回転または移動方向 ９ 超音波モータの固定部 ９’静圧力印加装置の固定部 １０ 駆動過程での接触部振動軌跡による駆動力の方向 １１ 戻り過程での摩擦力の方向 １２ 静圧力曲線 １３ 超音波モータの静止時の静圧力−静止点；変曲点 １４ 駆動面に垂直な振動振幅成分 １５ 駆動部の静圧力の時間的変化 １６ 金属製皿バネの変位−静圧力特性 １７ ポリウレタン製バネの変位−静圧力特性 １８ ポリウレタン製バネの変位−静圧力特性 １９、１９’、１９” 静止時の静圧力−静止点；変曲
点 ２０ 駆動期間の静圧力変化 ２１ 戻り期間での静圧力変化 ２２ 直線、楕円または円形超音波振動軌跡変換装置 ２３ 圧電セラミック縦振動変換器 ２４ 超音波モータ支持装置 ２５ 縦−ねじり振動変換部 ２６ 楕円振動軌跡を有する駆動部 ２７ 回転部（ロータ） ２８ 回転部および静圧力印加装置支持用中心軸 ２９ 各種の非線形特性のバネを組み合わせた静圧力印
加装置部 ３０ 静圧力印加部固定用ナット ３１ 接触駆動面 ３２ 回転方向 ３３ 超音波モータ固定用フランジ ３４ 超音波モータへの入力パワ ３５ 機械的出力パワ ３６ 回転数 ３７ 効率
Claims (1)
- 【請求項１】超音波モータの回転または移動部を接触駆
動する駆動過程時に静圧力が大になり駆動力を増加さ
せ、戻り過程で静圧力が小になり摩擦力を減少させる非
線形特性を有する静圧力印加用装置を用いた超音波モー
タ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001125044A JP2002281772A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 非線形特性を有する静圧力印加装置を用いた超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001125044A JP2002281772A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 非線形特性を有する静圧力印加装置を用いた超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002281772A true JP2002281772A (ja) | 2002-09-27 |
Family
ID=18974331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001125044A Pending JP2002281772A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 非線形特性を有する静圧力印加装置を用いた超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002281772A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107615638A (zh) * | 2015-05-21 | 2018-01-19 | 夏普株式会社 | 超声波致动器 |
| CN111162691A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-15 | 浙江师范大学 | 一种旋转运动驱动装置 |
-
2001
- 2001-03-19 JP JP2001125044A patent/JP2002281772A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107615638A (zh) * | 2015-05-21 | 2018-01-19 | 夏普株式会社 | 超声波致动器 |
| CN111162691A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-15 | 浙江师范大学 | 一种旋转运动驱动装置 |
| CN111162691B (zh) * | 2020-01-08 | 2023-08-25 | 浙江师范大学 | 一种旋转运动驱动装置 |
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