JP2003259668A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JP2003259668A JP2003259668A JP2002060161A JP2002060161A JP2003259668A JP 2003259668 A JP2003259668 A JP 2003259668A JP 2002060161 A JP2002060161 A JP 2002060161A JP 2002060161 A JP2002060161 A JP 2002060161A JP 2003259668 A JP2003259668 A JP 2003259668A
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- ultrasonic motor
- piezoelectric element
- inner cylinder
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな回転トルクを発生させることができる
超音波モータを提供する。 【解決手段】 角柱状の圧電素子を推力源として有する
第１および第２直進ユニット３０Ａ，３０Ｂを、直交方
向に組み合わせてなる駆動ユニット２０と、第１および
第２直進ユニットの運動を合成して、駆動ユニットに偏
心運動を発生させるための制御手段と、偏心運動を回転
運動に変換するための伝動機構３１、３４とを有する。
超音波モータを提供する。 【解決手段】 角柱状の圧電素子を推力源として有する
第１および第２直進ユニット３０Ａ，３０Ｂを、直交方
向に組み合わせてなる駆動ユニット２０と、第１および
第２直進ユニットの運動を合成して、駆動ユニットに偏
心運動を発生させるための制御手段と、偏心運動を回転
運動に変換するための伝動機構３１、３４とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータに関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】超音波モータの駆動機構として、例え
ば、摩擦式あるいは弾性変形式が知られている。
ば、摩擦式あるいは弾性変形式が知られている。
【０００３】摩擦式駆動機構においては、円盤に当接さ
せた圧電素子に、電圧を交互に作用させて、振動運動さ
せることによって、円盤を回転させる摩擦力を発生させ
ている。
せた圧電素子に、電圧を交互に作用させて、振動運動さ
せることによって、円盤を回転させる摩擦力を発生させ
ている。
【０００４】弾性変形式駆動機構においては、肉厚の薄
い円筒状構造体の外周に固定された圧電素子に、電圧を
作用させて、周方向に順次伸縮させることによって、構
造体を弾性変形させ、構造体に内接あるいは外接する歯
車を回転させている（特開２０００−１１６１６０号参
照公）。
い円筒状構造体の外周に固定された圧電素子に、電圧を
作用させて、周方向に順次伸縮させることによって、構
造体を弾性変形させ、構造体に内接あるいは外接する歯
車を回転させている（特開２０００−１１６１６０号参
照公）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記駆動機構
は、大きなトルクを発生させることが困難である問題を
有している。
は、大きなトルクを発生させることが困難である問題を
有している。
【０００６】つまり、摩擦式駆動機構においては、発生
可能な回転トルクの最大値は、円板の摩擦係数に左右さ
れるため、大きなトルクを発生させることができない。
可能な回転トルクの最大値は、円板の摩擦係数に左右さ
れるため、大きなトルクを発生させることができない。
【０００７】一方、弾性変形式駆動機構においては、発
生可能な回転トルクの最大値は、円筒状構造体の弾性限
度に左右されるため、大きなトルクを発生させることが
できない。さらに、円筒状構造体と圧電素子との間の固
定構造を経由して、圧電素子の伸縮によって発生する力
が伝達されるため、固定構造の強度が問題となる。
生可能な回転トルクの最大値は、円筒状構造体の弾性限
度に左右されるため、大きなトルクを発生させることが
できない。さらに、円筒状構造体と圧電素子との間の固
定構造を経由して、圧電素子の伸縮によって発生する力
が伝達されるため、固定構造の強度が問題となる。
【０００８】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、大きな回転トルクを発
生させることができる超音波モータを提供することを目
的とする。
するためになされたものであり、大きな回転トルクを発
生させることができる超音波モータを提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、角柱状の圧電素子を推力源
として有する第１および第２直進ユニットを、直交方向
に組み合わせてなる駆動ユニットと、前記第１および第
２直進ユニットの運動を合成して、前記駆動ユニットに
偏心運動を発生させるための制御手段と、前記偏心運動
を回転運動に変換するための伝動機構とを有することを
特徴とする超音波モータである。
の請求項１に記載の発明は、角柱状の圧電素子を推力源
として有する第１および第２直進ユニットを、直交方向
に組み合わせてなる駆動ユニットと、前記第１および第
２直進ユニットの運動を合成して、前記駆動ユニットに
偏心運動を発生させるための制御手段と、前記偏心運動
を回転運動に変換するための伝動機構とを有することを
特徴とする超音波モータである。
【００１０】請求項２に記載の発明は、前記圧電素子
は、Ｚ型リンク部材を介して、２分割して配置されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
は、Ｚ型リンク部材を介して、２分割して配置されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【００１１】請求項３に記載の発明は、前記伝動機構
は、内歯が形成された外筒ギアと、前記外筒ギアの内部
に配置される、外歯が形成された内筒ギアとを有し、前
記偏心運動は、前記外筒ギアの内歯と前記内筒ギアの外
歯とが噛合うことによって、回転運動に変換されること
を特徴とする。
は、内歯が形成された外筒ギアと、前記外筒ギアの内部
に配置される、外歯が形成された内筒ギアとを有し、前
記偏心運動は、前記外筒ギアの内歯と前記内筒ギアの外
歯とが噛合うことによって、回転運動に変換されること
を特徴とする。
【００１２】請求項４に記載の発明は、前記外筒ギア
は、前記駆動ユニットに固定されることを特徴とする。
は、前記駆動ユニットに固定されることを特徴とする。
【００１３】請求項５に記載の発明は、前記内筒ギア
は、前記駆動ユニットに固定されることを特徴とする。
は、前記駆動ユニットに固定されることを特徴とする。
【００１４】請求項６に記載の発明は、前記超音波モー
タは、サーボアクチュエータあるいはクランプアクチュ
エータの駆動源に適用されることを特徴とする。
タは、サーボアクチュエータあるいはクランプアクチュ
エータの駆動源に適用されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】上記のように構成した本発明は、以下の
効果を奏する。
効果を奏する。
【００１６】請求項１に記載の発明によれば、圧電素子
が角柱状であるため、圧電素子の伸縮運動によって大き
な推力を発生させることができる。したがって、圧電素
子を推力源として発生させられた偏心運動を、回転運動
に変換することで、大きな回転トルクを発生させること
ができる。また、圧電素子による推力の発生には、薄板
状のたわみ運動をするような弾性変形部材を必要としな
いため、良好な疲労強度を有し、信頼性に優れている。
が角柱状であるため、圧電素子の伸縮運動によって大き
な推力を発生させることができる。したがって、圧電素
子を推力源として発生させられた偏心運動を、回転運動
に変換することで、大きな回転トルクを発生させること
ができる。また、圧電素子による推力の発生には、薄板
状のたわみ運動をするような弾性変形部材を必要としな
いため、良好な疲労強度を有し、信頼性に優れている。
【００１７】請求項２に記載の発明によれば、装置を大
型化することなく、圧電素子によって発生される変位量
および推力（回転トルク）を、増加させることができ
る。
型化することなく、圧電素子によって発生される変位量
および推力（回転トルク）を、増加させることができ
る。
【００１８】請求項３に記載の発明によれば、外筒ギア
および内筒ギアを有する単純な伝動機構によって、偏心
運動を回転運動に変換できる。
および内筒ギアを有する単純な伝動機構によって、偏心
運動を回転運動に変換できる。
【００１９】請求項４に記載の発明によれば、内筒ギア
は、外側に配置される外筒ギアによって回転駆動される
ため、相対的に高速で回転する。したがって、回転式超
音波モータを容易に構成することができる。
は、外側に配置される外筒ギアによって回転駆動される
ため、相対的に高速で回転する。したがって、回転式超
音波モータを容易に構成することができる。
【００２０】請求項５に記載の発明によれば、外筒ギア
は、内側に配置される内筒ギアによって、回転駆動され
るため、相対的に低速かつ高トルクで回転する。したが
って、ダイレクトドライブ式超音波モータを容易に構成
することができる。
は、内側に配置される内筒ギアによって、回転駆動され
るため、相対的に低速かつ高トルクで回転する。したが
って、ダイレクトドライブ式超音波モータを容易に構成
することができる。
【００２１】請求項６に記載の発明によれば、小型で高
出力のサーボアクチュエータあるいはクランプアクチュ
エータを得ることができる。
出力のサーボアクチュエータあるいはクランプアクチュ
エータを得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。
面を参照しつつ説明する。
【００２３】本発明の実施の形態１に係る超音波モータ
１は、図１示されるように、回転式であり、Ｘ軸ユニッ
ト（第１直進ユニット）３０ＡおよびＹ軸ユニット（第
２直進ユニット）３０Ｂを直交方向に組み合わせてなる
駆動ユニット２０と、伝動機構３１，３４と、駆動ユニ
ット２０を制御するための制御手段（不図示）と、ケー
シング３８と、エンドプレート３９とを有している。
１は、図１示されるように、回転式であり、Ｘ軸ユニッ
ト（第１直進ユニット）３０ＡおよびＹ軸ユニット（第
２直進ユニット）３０Ｂを直交方向に組み合わせてなる
駆動ユニット２０と、伝動機構３１，３４と、駆動ユニ
ット２０を制御するための制御手段（不図示）と、ケー
シング３８と、エンドプレート３９とを有している。
【００２４】Ｘ軸ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３
０Ｂは、図２に示されるように、圧電素子モジュール１
０と、ベアリングを有する摺動部２１とを有しており、
摺動部２１によってガイドされ、圧電素子モジュール１
０が発生させる推力によって、直線的に駆動される。
０Ｂは、図２に示されるように、圧電素子モジュール１
０と、ベアリングを有する摺動部２１とを有しており、
摺動部２１によってガイドされ、圧電素子モジュール１
０が発生させる推力によって、直線的に駆動される。
【００２５】したがって、例えば、図に示されるよう
に、Ｘ軸ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３０Ｂに対
して、位相が９０度ずれた正弦波を有する電圧を作用さ
せるように制御することによって、一体となって偏心運
動（楕円の軌跡）を発生させることができる。つまり、
Ｘ軸ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３０Ｂの運動を
合成して、駆動ユニット２０に偏心運動を発生させるこ
とができる。
に、Ｘ軸ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３０Ｂに対
して、位相が９０度ずれた正弦波を有する電圧を作用さ
せるように制御することによって、一体となって偏心運
動（楕円の軌跡）を発生させることができる。つまり、
Ｘ軸ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３０Ｂの運動を
合成して、駆動ユニット２０に偏心運動を発生させるこ
とができる。
【００２６】次に、圧電素子モジュール１０を説明す
る。
る。
【００２７】圧電素子モジュール１０は、図３に示され
るように、Ｚ型リンク部材１１を介して２分割されて配
置される角柱状の圧電素子１２Ａ，１２Ｂを有する。
るように、Ｚ型リンク部材１１を介して２分割されて配
置される角柱状の圧電素子１２Ａ，１２Ｂを有する。
【００２８】圧電素子１２Ａ，１２Ｂを分割したのは、
圧電素子モジュール１０を大型化することなく、圧電素
子１２Ａ，１２Ｂによって発生される変位量を、効率的
に利用するためである。また、装置を大型化することな
く、圧電素子によって発生される推力（回転トルク）
を、増加させることができる。
圧電素子モジュール１０を大型化することなく、圧電素
子１２Ａ，１２Ｂによって発生される変位量を、効率的
に利用するためである。また、装置を大型化することな
く、圧電素子によって発生される推力（回転トルク）
を、増加させることができる。
【００２９】圧電素子１２Ａ，１２Ｂは、例えば、チタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系や、ニオブ酸マグネシウ
ム酸鉛（ＰＭＮ）系や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
3）系のセラミック圧電素子によって構成することがで
きる。セラミック圧電素子は、電圧印加による体積変化
は全長の１％程度であるが、例えば、７ｍｍ角である場
合、約１５０ｋｇｆの推力を発生させることができる。
つまり、圧電素子１２Ａ，１２Ｂが角柱状であるため、
圧電素子１２Ａ，１２Ｂの伸縮運動によって大きな推力
を発生させることができる。
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系や、ニオブ酸マグネシウ
ム酸鉛（ＰＭＮ）系や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ
3）系のセラミック圧電素子によって構成することがで
きる。セラミック圧電素子は、電圧印加による体積変化
は全長の１％程度であるが、例えば、７ｍｍ角である場
合、約１５０ｋｇｆの推力を発生させることができる。
つまり、圧電素子１２Ａ，１２Ｂが角柱状であるため、
圧電素子１２Ａ，１２Ｂの伸縮運動によって大きな推力
を発生させることができる。
【００３０】また、Ｚ型リンク部材１１および圧電素子
１２Ａ，１２Ｂは、補強プレート１４，１５によって挟
まれており、例えば、ビスなどの締結部材によって、Ｚ
型リンク部材１１が固定される。したがって、圧電素子
１２Ａ，１２Ｂの伸縮運動に基づく変形が防止される。
１２Ａ，１２Ｂは、補強プレート１４，１５によって挟
まれており、例えば、ビスなどの締結部材によって、Ｚ
型リンク部材１１が固定される。したがって、圧電素子
１２Ａ，１２Ｂの伸縮運動に基づく変形が防止される。
【００３１】なお、図４に示されるように、圧電素子１
２Ａの一端は、固定端１３Ａに連結され、圧電素子１２
Ｂの一端は、出力端１３Ｂに連結される。つまり、圧電
素子１２Ａ，１２Ｂの伸縮運度によって発生する推力
は、出力端１３Ｂによって伝達される。
２Ａの一端は、固定端１３Ａに連結され、圧電素子１２
Ｂの一端は、出力端１３Ｂに連結される。つまり、圧電
素子１２Ａ，１２Ｂの伸縮運度によって発生する推力
は、出力端１３Ｂによって伝達される。
【００３２】また、圧電素子１２Ａ，１２ＢのＺ型リン
ク部材１１に対する固定は、例えば、図５（Ａ）に示さ
れるように、圧電素子１２Ａ，１２Ｂの端部に雌ネジ部
を有する凹部を形成し、Ｚ型リンク部材１１の接触面部
に雄ネジ部を有する凸部を形成し、ネジ締めする方法を
適用することができる。
ク部材１１に対する固定は、例えば、図５（Ａ）に示さ
れるように、圧電素子１２Ａ，１２Ｂの端部に雌ネジ部
を有する凹部を形成し、Ｚ型リンク部材１１の接触面部
に雄ネジ部を有する凸部を形成し、ネジ締めする方法を
適用することができる。
【００３３】あるいは、図５（Ｂ）に示されるように、
圧電素子１２Ａ，１２Ｂの端部に断面Ｔ型のくぼみ部を
形成し、Ｚ型リンク部材１１の接触面部に断面Ｔ型の突
起部を形成し、くぼみ部と突起部とを嵌合する方法を適
用することもできる。
圧電素子１２Ａ，１２Ｂの端部に断面Ｔ型のくぼみ部を
形成し、Ｚ型リンク部材１１の接触面部に断面Ｔ型の突
起部を形成し、くぼみ部と突起部とを嵌合する方法を適
用することもできる。
【００３４】また、圧電素子モジュール１０は、圧電素
子を２分割するものに限定されず、Ｚ型リンク構造を繰
り返すことによって、例えば、圧電素子を３分割するこ
とも可能である。この場合、圧電素子によって発生され
る推力をさらに増加させることが可能である点で好まし
い。
子を２分割するものに限定されず、Ｚ型リンク構造を繰
り返すことによって、例えば、圧電素子を３分割するこ
とも可能である。この場合、圧電素子によって発生され
る推力をさらに増加させることが可能である点で好まし
い。
【００３５】さらに、圧電素子を分割せず、Ｚ型リンク
部材１１を設けないことも可能である。この場合、圧電
素子モジュール１０の構造を簡素化することが可能であ
る点で好ましい。
部材１１を設けないことも可能である。この場合、圧電
素子モジュール１０の構造を簡素化することが可能であ
る点で好ましい。
【００３６】次に、超音波モータ１の伝動機構を説明す
る。
る。
【００３７】伝動機構は、駆動ユニット２０に固定され
る外筒ギア３１（図６（Ａ）参照）と、外筒ギア３１の
内部３２に配置される内筒ギア３４（図６（Ｂ）参照）
とを有する。なお、出力軸３７は、内筒ギア３４の中央
部３５に挿入され、内筒ギア３４に固定される。
る外筒ギア３１（図６（Ａ）参照）と、外筒ギア３１の
内部３２に配置される内筒ギア３４（図６（Ｂ）参照）
とを有する。なお、出力軸３７は、内筒ギア３４の中央
部３５に挿入され、内筒ギア３４に固定される。
【００３８】また、外筒ギア３１には、内歯３３が形成
されている。一方、内筒ギア３４には、内歯３３と異な
る歯数を有する外歯３６が形成されている。したがっ
て、偏心運動は、外筒ギアの内歯と内筒ギアの外歯とが
噛合うことによって、回転運動に変換される。
されている。一方、内筒ギア３４には、内歯３３と異な
る歯数を有する外歯３６が形成されている。したがっ
て、偏心運動は、外筒ギアの内歯と内筒ギアの外歯とが
噛合うことによって、回転運動に変換される。
【００３９】次に、偏心運動を回転運動に変換するため
の伝動機構を詳細に説明する。
の伝動機構を詳細に説明する。
【００４０】まず、Ｘ軸ユニット３０Ａは、摺動部２１
によって誘導される方向（図中上下方向）に、直線的に
移動する（図７（Ａ）参照）。一方、Ｙ軸ユニット３０
Ｂは、圧電素子モジュール１０によって発生される推力
に基づいて、Ｘ軸ユニット３０Ａの摺動部２１に対して
直交する方向に配置される摺動部２１によって誘導され
る方向（図中左右方向）に、直線的に移動する（図７
（Ｂ）参照）。
によって誘導される方向（図中上下方向）に、直線的に
移動する（図７（Ａ）参照）。一方、Ｙ軸ユニット３０
Ｂは、圧電素子モジュール１０によって発生される推力
に基づいて、Ｘ軸ユニット３０Ａの摺動部２１に対して
直交する方向に配置される摺動部２１によって誘導され
る方向（図中左右方向）に、直線的に移動する（図７
（Ｂ）参照）。
【００４１】Ｘ軸ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３
０Ｂの運動は、駆動ユニット２０に、偏心運動を発生さ
せるように制御される。その結果、駆動ユニット２０に
固定される中空の外筒ギア３１も、同様な偏心運動を発
生させる。
０Ｂの運動は、駆動ユニット２０に、偏心運動を発生さ
せるように制御される。その結果、駆動ユニット２０に
固定される中空の外筒ギア３１も、同様な偏心運動を発
生させる。
【００４２】この時、外筒ギア３１は、内歯３３を内筒
ギア３４の外歯３６に噛合わせることによって、内筒ギ
ア３４を回転させる（図７（Ｃ）参照）。したがって、
内筒ギア３４に固定される出力軸３７が、回転駆動され
る。例えば、圧電素子が７ｍｍ角である場合、約１５０
ｋｇｆの推力を発生させることができるため、内筒ギア
３４の半径Ｄを１０ｍｍとする、出力トルクは、合計で
約３００ｋｇｃｍｆとなる。
ギア３４の外歯３６に噛合わせることによって、内筒ギ
ア３４を回転させる（図７（Ｃ）参照）。したがって、
内筒ギア３４に固定される出力軸３７が、回転駆動され
る。例えば、圧電素子が７ｍｍ角である場合、約１５０
ｋｇｆの推力を発生させることができるため、内筒ギア
３４の半径Ｄを１０ｍｍとする、出力トルクは、合計で
約３００ｋｇｃｍｆとなる。
【００４３】以上のように、外筒ギア３１および内筒ギ
ア３４を有する単純な伝動機構によって、偏心運動を回
転運動に変換できる。
ア３４を有する単純な伝動機構によって、偏心運動を回
転運動に変換できる。
【００４４】また、内筒ギア３４は、内筒ギア３４の外
側に配置される外筒ギア３１によって、回転駆動される
ため、内筒ギア３４は、相対的に高速で回転する。した
がって、回転式超音波モータを容易に構成することがで
きる。
側に配置される外筒ギア３１によって、回転駆動される
ため、内筒ギア３４は、相対的に高速で回転する。した
がって、回転式超音波モータを容易に構成することがで
きる。
【００４５】例えば、超音波モータ１は、図８に示され
るように、ロボット等に使用されるサーボアクチュエー
タ４０の駆動源に適用することによって、サーボアクチ
ュエータ４０を小型で高出力とすることがでる。
るように、ロボット等に使用されるサーボアクチュエー
タ４０の駆動源に適用することによって、サーボアクチ
ュエータ４０を小型で高出力とすることがでる。
【００４６】この場合、サーボアクチュエータ４０は、
超音波モータ１の出力軸３７に連結されたネジ軸４１
と、ボールネジ部４２と、ボールネジ部４２に固定され
たスライドベース４３と、ネジ軸４１およびボールネジ
部４２を収容するためのフレーム４４とを有する。
超音波モータ１の出力軸３７に連結されたネジ軸４１
と、ボールネジ部４２と、ボールネジ部４２に固定され
たスライドベース４３と、ネジ軸４１およびボールネジ
部４２を収容するためのフレーム４４とを有する。
【００４７】したがって、超音波モータ１の出力軸３７
が回転することによって、ボールネジ部４２つまりスラ
イドベース４２が、ネジ軸４１に沿って直線移動するこ
とになる。
が回転することによって、ボールネジ部４２つまりスラ
イドベース４２が、ネジ軸４１に沿って直線移動するこ
とになる。
【００４８】以上のように、本実施の形態１に係る超音
波モータ１においては、推力源である圧電素子が角柱状
であるため、圧電素子の伸縮運動によって大きな推力を
発生させることができる。したがって、圧電素子を推力
源として発生させられた偏心運動を、回転運動に変換す
ることで、大きな回転トルクを発生させることができ
る。
波モータ１においては、推力源である圧電素子が角柱状
であるため、圧電素子の伸縮運動によって大きな推力を
発生させることができる。したがって、圧電素子を推力
源として発生させられた偏心運動を、回転運動に変換す
ることで、大きな回転トルクを発生させることができ
る。
【００４９】また、圧電素子による推力の発生には、薄
板状のたわみ運動をするような弾性変形部材を必要とし
ないため、良好な疲労強度を有し、信頼性に優れてい
る。
板状のたわみ運動をするような弾性変形部材を必要とし
ないため、良好な疲労強度を有し、信頼性に優れてい
る。
【００５０】次に、本発明の実施の形態２に係る超音波
モータ２を説明する。
モータ２を説明する。
【００５１】図１１に示される超音波モータ２は、ダイ
レクトドライブ式であり、内筒ギア３４が、駆動ユニッ
ト２０に固定されている。つまり、実施の形態１におい
ては、内筒ギア３４が被駆動ギアであり、外筒ギア３１
が駆動ギアである。しかし、実施の形態２においては、
内筒ギア３４（図１０（Ａ）参照）が駆動ギアであり、
外筒ギア３１（図１０（Ａ）参照）が被駆動ギアであ
る。
レクトドライブ式であり、内筒ギア３４が、駆動ユニッ
ト２０に固定されている。つまり、実施の形態１におい
ては、内筒ギア３４が被駆動ギアであり、外筒ギア３１
が駆動ギアである。しかし、実施の形態２においては、
内筒ギア３４（図１０（Ａ）参照）が駆動ギアであり、
外筒ギア３１（図１０（Ａ）参照）が被駆動ギアであ
る。
【００５２】次に、偏心運動を回転運動に変換するため
の伝動機構を説明する。
の伝動機構を説明する。
【００５３】まず、実施の形態１の場合と同様に、Ｘ軸
ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３０Ｂの運動の合成
によって、駆動ユニット２０は、偏心運動を発生させる
（図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）参照）。
ユニット３０ＡおよびＹ軸ユニット３０Ｂの運動の合成
によって、駆動ユニット２０は、偏心運動を発生させる
（図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）参照）。
【００５４】その結果、駆動ユニット２０に固定される
内筒ギア３４は、同様な偏心運動が引き起こされる。
内筒ギア３４は、同様な偏心運動が引き起こされる。
【００５５】この時、内筒ギア３４は、外歯３６を外筒
ギア３１の内歯３３に噛合わせることによって、外筒ギ
ア３１を回転させる（図１１（Ｃ）参照）。
ギア３１の内歯３３に噛合わせることによって、外筒ギ
ア３１を回転させる（図１１（Ｃ）参照）。
【００５６】以上のように、本実施の形態２に係る超音
波モータ２においても、外筒ギア３１および内筒ギア３
４を有する単純な伝動機構によって、角柱状の圧電素子
を推力源として発生させられた偏心運動を、回転運動に
変換することで、大きな回転トルクを発生させることが
できる。
波モータ２においても、外筒ギア３１および内筒ギア３
４を有する単純な伝動機構によって、角柱状の圧電素子
を推力源として発生させられた偏心運動を、回転運動に
変換することで、大きな回転トルクを発生させることが
できる。
【００５７】また、外筒ギア３１は、外筒ギア３１の内
部３２に配置される内筒ギア３４によって回転駆動され
るため、相対的に低速かつ高トルクで回転する。したが
って、ダイレクトドライブ式超音波モータを容易に構成
することができる。
部３２に配置される内筒ギア３４によって回転駆動され
るため、相対的に低速かつ高トルクで回転する。したが
って、ダイレクトドライブ式超音波モータを容易に構成
することができる。
【００５８】例えば、超音波モータ２は、図１２および
図１３に示されるように、ロボット等に使用されるクラ
ンプアクチュエータ５０の駆動源に適用することによっ
て、クランプアクチュエータ５０を小型で高出力とする
ことがでる。
図１３に示されるように、ロボット等に使用されるクラ
ンプアクチュエータ５０の駆動源に適用することによっ
て、クランプアクチュエータ５０を小型で高出力とする
ことがでる。
【００５９】この場合、クランプアクチュエータ５０
は、超音波モータ２のエンドプレート５９に取付けられ
る固定側クランプ部材５２と、超音波モータ２の外筒ギ
ア３１に連結される可動側クランプ部材５３とを有す
る。
は、超音波モータ２のエンドプレート５９に取付けられ
る固定側クランプ部材５２と、超音波モータ２の外筒ギ
ア３１に連結される可動側クランプ部材５３とを有す
る。
【００６０】したがって、超音波モータ２の外筒ギア３
１が回転することによって、可動側クランプ部材５３が
旋回し、例えば、ワークを把持して固定することができ
る。
１が回転することによって、可動側クランプ部材５３が
旋回し、例えば、ワークを把持して固定することができ
る。
【００６１】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々
改変することができる。
定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々
改変することができる。
【００６２】例えば、実施の形態１に係る超音波モータ
１を、クランプアクチュエータに適用することも可能で
ある。また、実施の形態２に係る超音波モータ２を、サ
ーボアクチュエータに適用することも可能である。
１を、クランプアクチュエータに適用することも可能で
ある。また、実施の形態２に係る超音波モータ２を、サ
ーボアクチュエータに適用することも可能である。
【図１】 本発明の実施の形態１に係る回転式超音波モ
ータの断面である。
ータの断面である。
【図２】 回転式超音波モータの駆動部における駆動ユ
ニットが有するＸ軸ユニットおよびＹ軸ユニットを説明
するための図である。
ニットが有するＸ軸ユニットおよびＹ軸ユニットを説明
するための図である。
【図３】 Ｘ軸ユニットおよびＹ軸ユニットが有する圧
電素子モジュールを説明するための分解図である。
電素子モジュールを説明するための分解図である。
【図４】 圧電素子モジュールが有する圧電素子を説明
するための要部平面図である。
するための要部平面図である。
【図５】 （Ａ）および（Ｂ）は、圧電素子のＺ型リン
ク部材に対する固定方法を説明するための断面図であ
る。
ク部材に対する固定方法を説明するための断面図であ
る。
【図６】 （Ａ）および（Ｂ）は、回転式超音波モータ
に係る外筒ギアおよび内筒ギアの斜視図である。
に係る外筒ギアおよび内筒ギアの斜視図である。
【図７】 （Ａ）〜（Ｃ）は、駆動ユニットの偏心運動
を出力軸の回転運動に変換するための伝動機構を説明す
るための平面図である。
を出力軸の回転運動に変換するための伝動機構を説明す
るための平面図である。
【図８】 本発明の実施の形態１に係る回転式超音波モ
ータが適用されるサーボアクチュエータを説明するため
の断面図である。
ータが適用されるサーボアクチュエータを説明するため
の断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態２に係るダイレクトドラ
イブ式超音波モータの断面である。
イブ式超音波モータの断面である。
【図１０】 （Ａ）および（Ｂ）は、ダイレクトドライ
ブ式超音波モータに係る内筒ギアおよび外筒ギアの斜視
図である。
ブ式超音波モータに係る内筒ギアおよび外筒ギアの斜視
図である。
【図１１】 （Ａ）〜（Ｃ）は、駆動ユニットの偏心運
動を外筒ギアの回転運動に変換するための伝動機構を説
明するための平面図である。
動を外筒ギアの回転運動に変換するための伝動機構を説
明するための平面図である。
【図１２】 ダイレクトドライブ式超音波モータが適用
されるクランプアクチュエータを説明するための断面で
ある。
されるクランプアクチュエータを説明するための断面で
ある。
【図１３】 クランプアクチュエータの側面図である
１，２…超音波モータ、
１０…圧電素子モジュール、
１１…Ｚ型リンク部材、
１２Ａ，１２Ｂ…圧電素子、
１３Ａ…固定端、
１３Ｂ…出力端、
１４，１５…補強プレート、
２０…駆動ユニット、
２１…摺動部、
３０Ａ…Ｘ軸ユニット（第１直進ユニット）、
３０Ｂ…Ｙ軸ユニット（第２直進ユニット）、
３１…外筒ギア、
３２…内部、
３３…内歯、
３４…内筒ギア、
３５…中央部、
３６…外歯、
３７…出力軸、
３８…ケーシング、
３９…エンドプレート、
４０…サーボアクチュエータ、
４１…ネジ軸、
４２…ボールネジ部、
４３…スライドベース、
４４…フレーム、
５０…クランプアクチュエータ、
５２…固定側クランプ部材、
５３…可動側クランプ部材、
５９…エンドプレート、
６０…サーボアクチュエータ、
６１…ネジ軸。
Claims (6)
- 【請求項１】 角柱状の圧電素子を推力源として有する
第１および第２直進ユニットを、直交方向に組み合わせ
てなる駆動ユニットと、 前記第１および第２直進ユニットの運動を合成して、前
記駆動ユニットに偏心運動を発生させるための制御手段
と、 前記偏心運動を回転運動に変換するための伝動機構とを
有することを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】 前記圧電素子は、Ｚ型リンク部材を介し
て、２分割して配置されることを特徴とする請求項１に
記載の超音波モータ。 - 【請求項３】 前記伝動機構は、内歯が形成された外筒
ギアと、前記外筒ギアの内部に配置される、外歯が形成
された内筒ギアとを有し、 前記偏心運動は、前記外筒ギアの内歯と前記内筒ギアの
外歯とが噛合うことによって、回転運動に変換されるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波モ
ータ。 - 【請求項４】 前記外筒ギアは、前記駆動ユニットに固
定されることを特徴とする請求項３に記載の超音波モー
タ。 - 【請求項５】 前記内筒ギアは、前記駆動ユニットに固
定されることを特徴とする請求項３に記載の超音波モー
タ。 - 【請求項６】 前記超音波モータは、サーボアクチュエ
ータあるいはクランプアクチュエータの駆動源に適用さ
れることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060161A JP2003259668A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060161A JP2003259668A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003259668A true JP2003259668A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28669607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002060161A Withdrawn JP2003259668A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003259668A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100691269B1 (ko) | 2005-08-05 | 2007-03-12 | 삼성전기주식회사 | 압전 초음파 모터 |
| CN103856101A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 长春工业大学 | 贴片式盘形结构超声波啮合马达 |
-
2002
- 2002-03-06 JP JP2002060161A patent/JP2003259668A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100691269B1 (ko) | 2005-08-05 | 2007-03-12 | 삼성전기주식회사 | 압전 초음파 모터 |
| CN103856101A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 长春工业大学 | 贴片式盘形结构超声波啮合马达 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |