JPH04168986A - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はステータに発生する振動を駆動源とした超音波
モータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an ultrasonic motor using vibration generated in a stator as a driving source.
（従来の技術）
従来よりステータに発生する振動エネルギーを利用して
ロータを回転させる超音波モータが知られている。この
種の超音波モータでは、ステータに接着された圧電セラ
ミクスに所定周波数の交流電力を供給し、ステータ上に
進行波を発生させている。(Prior Art) Ultrasonic motors that rotate a rotor using vibration energy generated in a stator have been known. In this type of ultrasonic motor, alternating current power of a predetermined frequency is supplied to piezoelectric ceramics bonded to the stator to generate traveling waves on the stator.
ステータ上に発生した進行波は、ステータとロータの間
に作用する摩擦力によってロータに回転モーメントを与
え、ロータを回転させる。The traveling waves generated on the stator apply rotational moment to the rotor due to the frictional force acting between the stator and the rotor, causing the rotor to rotate.
このような構成の超音波モータは、例えば特開昭６３−
７３８８７号公報等に提案されたものがある。An ultrasonic motor having such a configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999.
There are some proposals such as in Publication No. 73887.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来の超音波モータでは、ステータの加
工精度のばらつきやステータと圧電セラミクスの間の接
着状態のばらつきのために、ステータの共振周波数がば
らついてしまう問題点があった。このため、駆動回路か
ら圧電セラミクスに供給される交流電力の周波数とステ
ータの共振周波数とのマツチングが取れなくなったり、
異音等が発生して所期の駆動トルクが得られなくなる等
の問題点が発生する。(Problem to be solved by the invention) However, in conventional ultrasonic motors, the resonant frequency of the stator varies due to variations in the machining accuracy of the stator and variations in the bonding state between the stator and piezoelectric ceramics. was there. For this reason, the frequency of the AC power supplied from the drive circuit to the piezoelectric ceramics and the resonant frequency of the stator may not be matched.
Problems arise such as abnormal noises and the like making it impossible to obtain the desired driving torque.
本発明は、このような従来装置の問題点を解消するため
になされたもので、ステータの共振周波数を同一特性に
調整することを技術的課題とする。The present invention was made to solve the problems of the conventional device, and its technical problem is to adjust the resonant frequency of the stator to have the same characteristics.
（課題を解決するための手段）
前述した技術的課題を達成するために講した技術的手段
は、ステータの共振周波数を調節するための突起をステ
ータと一体に形成したことである。(Means for Solving the Problem) The technical means taken to achieve the above-mentioned technical problem is to form projections integrally with the stator for adjusting the resonant frequency of the stator.
（作用）
前述した技術的手段によれば、突起を削り込むことによ
ってステータの共振周波数を調整することができるので
、所期の技術的課題が達成できる。(Function) According to the above-mentioned technical means, the resonant frequency of the stator can be adjusted by cutting the protrusions, so the desired technical problem can be achieved.
（実施例）
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい一実施例
装置について、説明する。(Embodiment) Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図は超音波モータ１００の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic motor 100.
超音波モータ１Ｇ）は、ベース１１と、ベースｌｌに固
定されたハウジング１５と、ベース１１．１！−ハウジ
ング１５に対して回転自在に支承された回転軸２２とを
備える。The ultrasonic motor 1G) includes a base 11, a housing 15 fixed to the base 11, and a base 11.1! - a rotating shaft 22 rotatably supported on the housing 15;
ベース１１にはリング状のステータ１２の内孔が嵌合し
、皿ねじ１３を介してステータの内周側が振動不可能と
なるように固着されている。ステータ１２の一面にはリ
ング状の圧電セラミクス１４が振動を伝えるように接着
されている。ステータ１２０表面には、ステータ１２に
発生した進行波の振幅を拡大するために多数の櫛歯１２
ａが形成されている。An inner hole of a ring-shaped stator 12 is fitted into the base 11, and the inner circumferential side of the stator is fixed via countersunk screws 13 so that it cannot vibrate. A ring-shaped piezoelectric ceramic 14 is bonded to one surface of the stator 12 so as to transmit vibrations. A large number of comb teeth 12 are provided on the surface of the stator 120 in order to expand the amplitude of the traveling waves generated in the stator 12.
a is formed.
圧電セラミクス１４は、ステータ１２上に進行波を発生
させるための公知の振動子である。圧電セラミクス１４
に互いに位相が異なる一対の交流電力を印加することに
より、圧電セラミクス１４が伸縮し、ステータ１２に進
行波振動が生起される。The piezoelectric ceramic 14 is a known vibrator for generating a traveling wave on the stator 12. Piezoelectric ceramics 14
By applying a pair of alternating current powers having different phases to each other, the piezoelectric ceramic 14 expands and contracts, and traveling wave vibration is generated in the stator 12.
ロータ１６は皿バネ１７の加圧力によりステータ１２に
常時圧接されている。ロータ１６と皿ハネ１７の間には
異音の発生を防止するためのゴムシート１ｇが挟まれて
いる。また、ステータ１２とロータ１６の間に作用する
摩擦力を増大させ、しかもステータ１２とロータ１６の
摩耗を低減するだめに、ロータ１６には摩擦材フィルム
１６ａが接着されている。従って、ロータ１６は摩擦材
フィルム１６ａを介してステータ１２に当接する。The rotor 16 is constantly pressed against the stator 12 by the pressing force of the disc spring 17. A rubber sheet 1g is sandwiched between the rotor 16 and the disc spring 17 to prevent the generation of abnormal noise. Furthermore, a friction material film 16a is bonded to the rotor 16 in order to increase the frictional force acting between the stator 12 and the rotor 16 and to reduce wear between the stator 12 and the rotor 16. Therefore, the rotor 16 contacts the stator 12 via the friction material film 16a.
皿バネ１７は、回転軸２２と一体に形成されたホルダ２
０により保持されている。ロータ１６の駆動力は皿バネ
１丁、ホルダ２０を通して回転軸２２に伝達される。回
転軸２２はベースｌｌに固定されたメタル軸受２３とハ
ウジング１５に固定されたボールベアリング１９によっ
て回転自在に支持される。The disc spring 17 is attached to a holder 2 that is integrally formed with the rotating shaft 22.
It is held by 0. The driving force of the rotor 16 is transmitted to the rotating shaft 22 through a disc spring and a holder 20. The rotating shaft 22 is rotatably supported by a metal bearing 23 fixed to the base 11 and a ball bearing 19 fixed to the housing 15.
ハウジング１５と回転軸２２の間には、調整ネジ２１が
配設されている。調整ネジ２１はハウジング１５に係合
している。調整ネジ２１を回転軸２２の周りに回転させ
ると、調整ネジ２１が回転軸２２の軸方向に移動し、ボ
ールベアリング１９およびホルダ２０をベースｌｌ側へ
向かって、あるいは、その反対側へ向かって移動させる
。この結果、皿バネ１７の加圧力は、調整ネジ２１を回
転させることによって増減できる。An adjustment screw 21 is disposed between the housing 15 and the rotating shaft 22. Adjustment screw 21 engages housing 15 . When the adjusting screw 21 is rotated around the rotating shaft 22, the adjusting screw 21 moves in the axial direction of the rotating shaft 22, and moves the ball bearing 19 and the holder 20 toward the base II side or toward the opposite side. move it. As a result, the pressing force of the disc spring 17 can be increased or decreased by rotating the adjustment screw 21.
本発明のステータ１２には、ステータ１２の共振周波数
を調節するための突起１１ｂが一体に形成されている。The stator 12 of the present invention is integrally formed with a protrusion 11b for adjusting the resonance frequency of the stator 12.
突起１２ｂはステータ１２の外周面からステータ１２の
半径方向に突出している。The protrusions 12b protrude from the outer peripheral surface of the stator 12 in the radial direction of the stator 12.
突起１２ｂはステータ８の外周を一周する環状の突起で
、突起１２ｂはステータ１２の曲げ剛性は変えないよう
に、ステータ１２の曲げ中立面の延長面内にある。突起
１２ｂはステータ１２外同部の単位長さ当たりの質量を
変えるので、ステータ１２の共振周波数が変化する。The protrusion 12b is an annular protrusion that goes around the outer periphery of the stator 8, and the protrusion 12b is located within an extended plane of the bending neutral plane of the stator 12 so as not to change the bending rigidity of the stator 12. Since the protrusions 12b change the mass per unit length of the outer portion of the stator 12, the resonant frequency of the stator 12 changes.
第２図のグラフは、突起１２ｂの削り込み量に対してス
テータ１２の共振周波数がどのように変化するかを示す
。このグラフは、厚みが０．８ ｒｍで突出長が１．０
ａｎの突起１１ｂを形成した直径６０閣の円環状ステ
ータ１２をりん青銅で製作し、突起１２ｂを０．１鵬ず
つ削り込むことによって測定された。このグラフから、
突起１２ｂを削り込むことによって、ステータ１２の共
振周波数が約７００七の範囲内で調整できることが判る
。The graph in FIG. 2 shows how the resonant frequency of the stator 12 changes with the amount of cutting of the protrusion 12b. This graph shows that the thickness is 0.8 rm and the protrusion length is 1.0.
The annular stator 12 with a diameter of 60 cm was made of phosphor bronze, and the protrusions 12b were cut in 0.1 increments. From this graph,
It can be seen that the resonant frequency of the stator 12 can be adjusted within a range of about 7007 by cutting down the protrusion 12b.
突起１２ｂによって調節できる周波数範囲は、突起１２
ｂの寸法により適当に設定できる。突起１２ｂを厚くし
たり、突起１２ｂがステータ１２の外周面から大きく突
出するようにすれば、共振周波数の調節範囲は大きくで
きる。The frequency range that can be adjusted by the protrusion 12b is
It can be set appropriately depending on the dimension b. By increasing the thickness of the projections 12b or by making the projections 12b largely protrude from the outer peripheral surface of the stator 12, the adjustment range of the resonance frequency can be increased.
ステータ１２の共振周波数は、ステータ１２自身の形状
、剛性、質量のばらつきのために、あるいは、ステータ
１２と圧電セラミクス１４の接着条件等のばらつき等の
ために、設計とは違った値になることが多い。しかしな
がら、本発明が適用されたステータ１２では、製造後に
突起１１ｂを削り込むことによってステータ１２の共振
周波数を調整できるので、設計通りの共振周波数を有す
るステータ１２が大量に、しかも容易に製造できる。The resonant frequency of the stator 12 may differ from the designed value due to variations in the shape, rigidity, and mass of the stator 12 itself, or variations in the bonding conditions between the stator 12 and the piezoelectric ceramics 14. There are many. However, in the stator 12 to which the present invention is applied, the resonant frequency of the stator 12 can be adjusted by cutting the protrusions 11b after manufacturing, so stators 12 having the designed resonant frequency can be manufactured in large quantities and easily.
前述した実施例では、突起１２ｂをステータ１２の曲げ
中立面の延長面内にある例を説明したが、突起１２ｂは
ステータ１２の厚さよりも薄く、ステータ１２の曲げ剛
性に影響を与えない形状であれば様々な位置に配置でき
る。In the above-mentioned embodiment, an example was explained in which the protrusion 12b is located within the extension plane of the bending neutral plane of the stator 12, but the protrusion 12b is thinner than the thickness of the stator 12 and has a shape that does not affect the bending rigidity of the stator 12. It can be placed in various positions.
第３図と第４図は、突起１２ｂをステータ１２の曲げ中
立面よりも櫛歯１２ａ側に配置した例である。また、第
５図は突起１２ｂをステータ１２の曲げ中立面よりも圧
電セラミクス１４側に配置した例である。さらに、第６
図は、突起１２ｂを櫛歯１２ａに配置した例である。こ
のような位置に突起１２ｂを配設してもステータ１２の
共振周波数が調整できる。3 and 4 are examples in which the projections 12b are arranged closer to the comb teeth 12a than the mid-bending plane of the stator 12. FIG. Further, FIG. 5 shows an example in which the protrusions 12b are arranged closer to the piezoelectric ceramic 14 than the bending neutral plane of the stator 12. Furthermore, the sixth
The figure shows an example in which the protrusions 12b are arranged on the comb teeth 12a. The resonant frequency of the stator 12 can also be adjusted by arranging the protrusion 12b at such a position.
特に第４図に示した位置に突起１２ｂを形成すれば、ス
テータ１２の直径が小さくできるので、超音波モータｌ
ＯＯ小型化できる。また、特に第６図に示した位置に突
起１２ｂを形成すれば、ステータ１２の曲げ剛さをほと
んど変えることなく、ステータ１２の共振周波数のみを
調整できる。In particular, if the protrusions 12b are formed at the positions shown in FIG. 4, the diameter of the stator 12 can be reduced, so that the ultrasonic motor l
OO can be made smaller. Moreover, if the protrusions 12b are formed particularly at the positions shown in FIG. 6, only the resonance frequency of the stator 12 can be adjusted without changing the bending stiffness of the stator 12.
また−以上に説明した実施例では、突起１２ｂが全て環
状である例のみを示したが、突起１１ｂは必ずしも環状
である必要はない。例えば、第７図に示すように、複数
の突起１２ｃをステータ１２に形成しても良い。Furthermore, in the embodiment described above, only an example in which all the protrusions 12b are annular is shown, but the protrusions 11b do not necessarily have to be annular. For example, as shown in FIG. 7, a plurality of protrusions 12c may be formed on the stator 12.
さらに、前述した実施例では、突起１２ｂ、１２ｃを全
周にわたって均一に削り込んだ例のみを示したが、突起
１２ｂ、１２ｃの一部分のみを削り込むことによっても
、ステータ１２の共振周波数が調整できる。特に、第７
図に示した例では、一部の突起１２ｃのみを削り込むこ
とにより、ステータ１２のアンバランス等の調整が容易
に行える。さらに、第１図での実施例では、突起１２ｃ
を全周にわたって均一に削ったが、部分的に削るものと
してもよい。Further, in the above-mentioned embodiment, only an example was shown in which the protrusions 12b and 12c were uniformly cut over the entire circumference, but the resonant frequency of the stator 12 can also be adjusted by cutting only a portion of the protrusions 12b and 12c. . Especially the 7th
In the illustrated example, by cutting only some of the protrusions 12c, it is possible to easily adjust the imbalance of the stator 12. Furthermore, in the embodiment shown in FIG.
Although it was cut uniformly over the entire circumference, it is also possible to cut it partially.
〔発明の効果］
本発明によれば、ステータに一つまたは複数の突起が形
成されるので、突起を削り込むことによって進行波の振
幅に影響を与えることなく、ステータの共振周波数が調
整できる。それゆえに、性能のバラツキが抑えられ、均
一な特性の超音波モータが大量に生産できる。[Effects of the Invention] According to the present invention, since one or more protrusions are formed on the stator, the resonant frequency of the stator can be adjusted by cutting the protrusions without affecting the amplitude of the traveling wave. Therefore, variations in performance are suppressed, and ultrasonic motors with uniform characteristics can be mass-produced.
また、ステータの共振周波数のばらつきを減らすことが
できるので、駆動回路とステータのマツチングが非常に
良い超音波モータを大量に生産できる。Furthermore, since variations in the resonance frequency of the stator can be reduced, ultrasonic motors with very good matching between the drive circuit and the stator can be mass-produced.
第１図は超音波モータの断面図である。
第２図はステータに形成された突起を削り込んでいった
時の共振周波数の変化を示すグラフである。
第３図〜第７図は本発明が適用された別の実施例を描い
たステータの断面図である。
１００・・・超音波モータ、１１・・・ベース、１２・
・・ステータ、１２ａ・・・櫛歯、ｔｚｂ、１２ｃ・・
・突起、１３・・・皿ねし、１４・・・圧電セラミクス
、１５・・・ハウジンク、１６・・・ロータ、１７・・
・皿バネ、１８・・・ゴムシート、１９・・・ボールベ
アリング、２２・・・回転軸、２ｏ・・・ホルダ、２１
・・・調整ネジ、２２・・・回転軸、２３・・・メタル
軸受。FIG. 1 is a sectional view of the ultrasonic motor. FIG. 2 is a graph showing the change in resonance frequency when the protrusions formed on the stator are cut down. FIGS. 3 to 7 are cross-sectional views of stators depicting other embodiments to which the present invention is applied. 100...Ultrasonic motor, 11...Base, 12.
...Stator, 12a...Comb teeth, tzb, 12c...
・Protrusion, 13... Countersunk, 14... Piezoelectric ceramics, 15... Housing, 16... Rotor, 17...
・Disc spring, 18...Rubber sheet, 19...Ball bearing, 22...Rotating shaft, 2o...Holder, 21
... Adjustment screw, 22 ... Rotating shaft, 23 ... Metal bearing.
Claims (1)
に発生した進行波により回転するロータと、 該ロータを前記ステータに圧接させる皿バネと、前記ロ
ータを回転自在に支持する回転軸と、前記ステータに一
体に形成され、前記ステータの共振周波数を調節するた
めの突起と、 を備える超音波モータ。[Claims] A stator to which piezoelectric ceramics are fixed, a rotor that is rotated by a traveling wave generated on the stator, a disc spring that presses the rotor against the stator, and a rotating shaft that rotatably supports the rotor. and a protrusion integrally formed with the stator for adjusting the resonance frequency of the stator.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07274559A (en) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Fanuc Ltd | Piezoelectric type linear actuator |
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1990
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