JPH03253272A

JPH03253272A - 振動波モータ

Info

Publication number: JPH03253272A
Application number: JP2050203A
Authority: JP
Inventors: Toru Nakanishi; 徹中西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1991-11-12
Also published as: US5164629A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は進行性振動波により移動体を摩擦駆動させる振
動波モータに関するものである。

［従来の技術］圧電体の屈曲振動を利用した振動波モータの構造に関す
る提案は特開昭８３−７３８８７号等で提案されている
。

前記提案は、１）小型・コンパクトな振動波モータ２）放熱性にすぐれた振動波モータ３）効率の高い振動波モータ４）加圧力調整の容易な振動波モータを提供するものである。

振動波モータの駆動原理は公知なため、詳しく説明しな
いが、以下に簡単に説明する。

振動波モータは、金属製の例えば円環形状に形成された
弾性体の片面に圧電素子を接着剤により接着し、該圧電
素子に形成された駆動用の２つの圧電素子群に夫々位相
の異なる交流電圧を印加することにより弾性体上に２つ
の定在波を励起し、これら定在波の合成によって屈曲振
動である進行性振動波を形成する。

一方、弾性体の他面側には、例えば円環形状の部材がバ
ネ等の加圧手段を介して加圧され、該弾性体に形成され
る進行性振動波による摩擦駆動により該部材を移動させ
、あるいは該弾性体を移動させる。

第５図により、従来例を説明する。

２はモータのカバーであり、１はケースである。弾性体
３には、圧電体４を固着してあり、これらがステータ（
振動体）５を構成している。ステータ５の発熱によるモ
ータ温度の上昇は、ステータ５がらカバー２、ケース１
へと伝導・放散させる構造となっている。

８はリング６にスライダ７を固着して構成されたロータ
で、このロータ８はゴム体９を挟んでサラバネ１０の加
圧力によってステータ５に押し付けられ、シャフト１１
と一体で回転するようになっている。加圧力はシム１２
の厚みを適当に選んで調整してからスナップリング１３
によって保持するため、きわめて容易に調整できる。シ
ャフト１１はケース１及びカバー２のそれぞれに装着さ
れたベアリング１４及び１５により回転自在に軸支され
ている。

第６図は、従来例の振動波モータにエンコーダ装置を取
付けた状態を示す図である。

３５はエンコーダ装置であり、エンコーダ取付板４０に
ビス４１により固定され、振動波モータのシャフト１１
とはシャフト段付部１１−ｂにカップリング４２により
接続されている。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら上記従来例では、シャフト１１は、別部材
であるケース１及びカバー２に夫々形成されたベアリン
グ嵌入部に装着した２ケのベアリング１４．１５により
軸支されていたため、次のよにな欠点があった。

１）　　２ケの軸受部がそれぞれ別々の部材に構成され
ており、ケース１及びカバー２のハメ合い誤差により、
軸受部の同軸度が大きくなるためそれらに軸支されたシ
ャフト１１の回転中心の倒れを生じる。

そのためシャフト１１に固定されたロータ８及びカバー
２に固定されたステータ５のそれぞれの対向面の平行度
が大きくなってしまう。この欠点を除去するために従来
例ではステータ５の薄肉部３−ａとロータ８の支持構造
による可撓性により、前記平行度誤差を吸収しようとし
ているが、必ずしも完全とは言えず、片当たりや片減り
が生じたり、振動波モータの特徴である「素早い立ち上
がり、立ち下がり」を行った場合にロータ８及びステー
タ５の可撓性構造のたわみ追従が遅れたり、またその反
力で不用意な加振力を発生させる原因になり、モータに
彩管を及ぼしたり、精度が低下したりする。

２）　シャフト１１とモータ装置の取付面２−ａとの直
角度が必要とされる場合（たとえば直角度１０μｍ以下
）低速で高トルクを発生するという振動波モータのもう
一つの特徴を最も生かせるモータの使用方法は直結駆動
方式であるが、直結駆動方式の多くの場合、被駆動部に
対するシャフトの直角精度が要求される。しかしながら
、従来例では、上記のようにシャフト１１と取付面２−
ａとの直角度を向上させることは困難であり、せっかく
の振動波モータの特徴を生かせないという欠点があった
。

３）　　サーボモータの７０％がモータにエンコーダを
内蔵していることかられかるように、エンコーダ内蔵の
ニーズが非常に強く、中でも高精度で高分解能のエンコ
ーダを内蔵する場合、そのエンコーダの特性からして、
エンコーダのロータ部とエンコーダのステータ検出部と
の位置関係やエンコーダのロータが装着されるシャフト
１１との同軸度や振れ精度は極めて高精度が要求される
が、上記２）の欠点に記載したように従来例では明らか
に高精度化が困難となっている。

また第６図に示す、エンコーダ装置３５をカップリング
４２により接続した構成では、エンコーダ装置３５を含
むモータ装置が大きくなり、装置の小型化のさまたげに
なっていた。

また第６図のように、エンコーダ装置３５をカップリン
グ４２で接続していたので、カップリング４２による芯
ずれ誤差や、シャフト１１より低いねじれ剛性によるね
じり誤差やねじれ振動により位置検出誤差を生していた
。

本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、極め
て高精度なシャフト等の出力部材の直角度を得ることが
でき、またエンコーダ装置を取り付けた場合でも良好な
位置検出を得ることができる振動波モータを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］本発明の目的を達成するための要旨とするところは、進
行性振！ＩＩＩ波の形成される環状の振動体を支持固定
部材にて固定すると共に、出力部材に固定された移動体
を該振動体に加圧手段を介して加圧接触させ、該振動体
に形成された進行性振動波により該移動体を摩擦駆動し
、回転の中心に位置せしめた該出力部材から回転出力を
える振動波モータにおいて、該出力部材を回転自在に支
持する軸受部材を同一部材に複数設けたことを特徴とす
る振動波モータにある。

［作　　　用コ上記した構成の振動波モータは、同一部材に複数の軸受
部材を設け、これらの軸受部材のみによって出力部材を
回転可能に支持することにより、これら複数の軸受部材
の同軸度、及び出力部材の直角度の高精度化を実現する
。

［実　施　例］第１図は本発明による振動波モータの一実施例を示す縦
断面図である。

なお、第１図において、第５図及び第６図に示す従来例
と同一機能の部材には同一の符合を付してその説明は省
略する。

１はモータのケース、２はモータのハウジングで、ハウ
ジング２とケース１により覆われた空間内にロータ８及
びステータ５が収容されている。ハウジング２の中央部
には筒部２−ｄが一体的に形成され、その両端部と外端
部に夫々一体的かつ同軸上に形成された軸受嵌入部２−
す及び２−ｃに玉軸受１４及び１５が装着され、これら
玉軸受１４及び１５を介して出力軸１１が回転自在にか
つ玉軸受の内輪に対しては、図の上下方向にすべり移動
可能に軸支されている。またハウシング２には、圧電素
子４を弾性体３に固着したステータ５がネジ２１により
取付けられている。

スライダー７はリング６に固着されており、リング６と
支持体２０の間にゴムリング９を挟んでロータ８を構成
している。

下側の玉軸受１４の内輪に当接した予圧カラー１７と、
加圧ボス１８に挟まれたスプリング１０を、加圧ホス１
８の端面１８−８と支持体２０の端面２０−ａに圧力を
加えてたわませ、それぞれの止めどス１つと２２を締め
ることにより、スプリング１０のバネ力により軸受１４
に予圧を与えるとともに、ロータ８をステータ５に加圧
接触させている。

方、軸受１５には出力軸１１に固着された予圧カラー１
６により予圧がかけられている。

すなわち、ケース１はハウジング２に取り付けられるだ
けの車なるカバーとしての機能を有するだけで、出力軸
１１の軸受のための機能は有していない。

本実施例におけるハウジング２の仕上げ加工方法例を第
２図に従って説明する。２５は旋盤のチャックであり、
ハウジング２の筒部２−ｄをチャックし、ハウジング２
を回転させて切削刃物２３及び２４により、軸受嵌入部
２−ｂと２−ｃ及び基準面２−ａを連続して加工仕上げ
する。

これにより、基準面２−ａに対する軸受嵌入部２−ａと
２−ｂの軸線との直角度を１μＤ程度の高精度に加工す
ることができる。高精度に仕上げ加工されたハウジング
２の軸受嵌入部２−ｄ、　２−ｃに２ケの軸受１４，１
５を装着し、装着した２ケの軸受１４．１５により、出
力軸１１を軸支する構造とすることにより、モータ基準
面２−ａに対して、極めて高精度な直角度を実現できる
。

第３図は、第１図に示す振動波モータに光学式エンコー
ダ装置を組込んだ例を示す。

出力軸１１の段付部１１−ａにチャート台２９が固着さ
れている。チャート台２９のエンコーダチャート２８の
取付面２９−８は、振動波モータＡを駆動させて、粗加
工を施しており、取付面２９−ａは出力軸１１に対して
、高精度に加工されている。さらにその取付面２９−ａ
にはエンコーダチャート２８が固着されている。

ハウジング２のエンコーダ固定側部材２５の取付面２−
ｅ及び２−ｆは軸受嵌入面２−ｂ及び２−ｃと同時に第
２図の例と同様の加工方法にて切削加工を施し、軸受嵌
入部に対して、同軸度及び直角度が高精度に加工されて
いる。

２７はインデックスチャートで、固定側部材２５に固着
されており、３０は発光素子３１の取付台で、固定側部
材２５に固着されていて、発光素子３１の光はチャート
２８及びインデックスチャート２７を透過して、固定側
部材２５に固着された受光素子２６に達する。３３は、
発光素子３１及び受光素子２６の増幅及び波形整形回路
であり、スペーサ３２により取付台３０に固定されてい
る。３４はエンコーダケースで、エンコーダ３５の光学
部品及び回路部の保護をしている。増幅及び波形整形さ
れた信号は、図示しない信号線により図示しない外部の
モータ制御回路に導かれ、モータの回転制御がなされる
。

第３図の実施例では、モータＡの外側にエンコーダ３５
を配置したが、モータＡの内部に配置しても良く、エン
コーダの方式も実施例の方式に限らずレーザーロータリ
ーエンコーダのように他の光学式エンコーダでも良く、
光学式以外の方式でも良い。

第４図は他の実施例を示す。

本実施例は内側の軸受、１５°を、出力軸１１に直接イ
ンナーレース１１−ａを形成し、軸受を組み付けた軸一
体型軸受としている。軸一体型軸受１５°は、軸受内輪
を省略した構成となっており、内輪の精度誤差がなくな
るので、さらに出力軸の高精度化が実現され、第１図の
実施例より更に高精度な振動波モータを提供できる。

また、第１図の実施例の予圧カラー１６は、軸一体型軸
受１５°ではインナーレース１１−ａにより予圧を付与
することができるので省略できる。また上記各実施例で
は、玉軸受を使用したが、すべり軸受や動圧及び静圧軸
受でもよく、さらに磁気軸受であっても良く、またそれ
らの組合せたものでも良い。

また、これら各実施例では内輪側回転となっているが、
外輪回転としても良い。

さらに、軸受嵌入部２−ｂ、２−ｃと、モータ基準面２
−ａ等をハウジング２の成形時に、一体成形により成形
してもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、複数の軸受部材
を同一部材に設け、これらの軸受部材により、出力部材
を軸支することにより、従来にない、極めて高精度な出
力軸の直角度が実現でき、高精度が要求される被駆動部
に対して、十分適用できる高精度な振動波モータを提供
することができる。

また、出力部材の高精度化の実現により、高精度で高分
解能を有するエンコーダを内蔵した振動波モータを提供
することができる。

また軸受部を同一部材に構成したことにより、軸受部の
ユニット化が可能となり、組立性の向上をはかれるとい
う効果もあわせもつ。

さらに、エンコーダ装置を振動波モータの出力軸に組み
付けることにより、従来の振動波モータとエンコーダ装
置をカップリングにより接続していたがこのカップリン
グの精度誤差による芯ずれ誤差かなくなることと、カッ
プリングのねじれ剛性は出力軸のそれより低く、ねじれ
誤差やねじれ振動を発生していたが、それがなくなり、
より高精度な位置検出及び制御が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動波モータの一実施例を示す縦
断面図、第２図はそのハウジング部材の加工方法を説明
する図、第３図はエンコーダを組付けた振動波モータの
実施例、第４図は他の実施例を示す縦断面図、第５図は
従来の振動波モータを示す縦断面図、第６図はエンコー
ダを組付けた従来例を示す縦断面図である。１・・・モータケース　　　２・・・ハウジング３・・
・弾性体　　　　　　４・・・圧電素子５・・・ステー
タ　　　　　６・・・リング７・・・スライダ　　　　
　８・・・ロータ９・・・ゴムリング　　　　１０・・
・スプリング１１・・・出力軸　　　　　１２・・・ス
ペーサ１３・・・スナップリング　１４・・・軸受１５
・・・軸受　　　　　　１６．１７・・・予圧カラー１
８・・・加圧ボス　　　　１９，２１．２２・・・ネジ
２０・・・支持体　　　　　２３．２４・・・切削刃物
２５・・・固定側部材　　　２６・・・受光素子２７・
・・インデックスチャート２８・・・チャート　　　　　２９・・・チャート台３
０・・・取付台　　　　　３１・・・発光素子３２・・
・スペーサ３３・・・エンコーダ回路３４・・・エンコーダケース３５・・・エンコーダ装置他４名第３図第２図第４図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】１　進行性振動波の形成される環状の振動体を支持固定
部材にて固定すると共に、出力部材に固定された移動体
を該振動体に加圧手段を介して加圧接触させ、該振動体
に形成された進行性振動波により該移動体を摩擦駆動し
、回転の中心に位置せしめた該出力部材から回転出力を
える振動波モータにおいて、該出力部材を回転自在に支持する軸受部材を同一の部材に複数設けたことを特徴とする振動波モー
タ。２　請求項１の振動波モータにおける複数の軸受部材を
支持する部材は振動体を支持する支持固定部材であるこ
とを特徴とする振動波モータ。３　請求項２の振動波モータにおける固定部材に、回転
検出手段の固定部側を固定し、出力部材に該回転検出手
段の回転部材を固定したことを特徴とする振動波モータ
。４　請求項３の振動波モータにおける固定部材における
回転検出手段の取付け接合面と、出力部材の軸受部材を
支持する該固定部材の支持面とを切削加工による切削面
、あるいは一体成形法により一体的に成形された成形面
としたことを特徴とする振動波モータ。