JPH0491675A

JPH0491675A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH0491675A
Application number: JP2206240A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Fujimoto; 藤本　一城; Atsushi Tamai; 淳玉井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1992-03-25

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］本発明は、棒状弾性体に設けられた電気−機械エネルギ
ー変換素子に電気エネルギーを供給することにより棒状
振動子を振動させ、振動子に円又は楕円運動させること
で振動子に押圧した移動体を摩擦駆動させる超音波モー
タ、特に振動子の支持構造に関するものである。

［従来の技術］棒状の超音波モータとして、第５図及び第６図に示すよ
うなものか提案されている。

１は先端部の小径軸部１ａと後端部の大径軸部１ｂとの
間に径が先端部に向は漸減するホーン形状のホーン部１
Ｃを形成した金属丸棒からなる振動体、２は振動体１の
大径軸部１ｂと同径の外径に形成された軸心にボルト通
し孔を有する金属丸棒からなる押え体、３及び４は大径
軸部１ｂと同径の外径に形成された円環形状の圧電素子
板、５は圧電素子板３．４の電極板で、振動体１と押え
体２との間に、電極板５を挟むようにして圧電素子板３
．４を配し、ホルト６により押え体２を振動体１に固定
することにより、圧電素子板３，４を振動体１と押え体
２との間に固定して、振動子Ａを構成している。ボルト
６はその頭部が円環状の絶縁体７を介して押え体２に接
し、且つ軸部が圧電素子板３．４及び電極板５と非接触
状態に保持されている。

圧電素子板３，４は、片面側に分極方向が互いに異なり
、且つ厚み方向に分極された２つの電極（＋電極ａ、−
電極ｂ）が中心軸線位置に形成された絶縁部ｄの両側に
対称に形成されると共に、他面側に生電極ａ、−電極す
の共通電極Ｃか形成されていて、振動子Ａの軸線に対し
て互いに位置的位相か９０°の角度ずれて配置されてい
る。なお、圧電素子板３の分極電極（＋電極ａ、−電極
ｂ）は導電体である振動体１の後端面に接し、また圧電
素子板４は導電体である押え体２の前端面に接している
。

そして、電極板５と振動子１との間に交流電圧Ｖ、を、
また電極板５と押え体２との間に交流電圧■２を印加す
ることにより、圧電素子板３の厚み方向における伸縮変
位による振動と、圧電素子板４の厚み方向における伸縮
変位による振動との合成により振動子Ａを振動させる。

交流電圧Ｖ１と交流電圧Ｖ２とは、第６図に示すように
、振幅及び周波数が共に同して、時間的位相が９０°の
ずれを有している。

したがって、振動子Ａは、軸心を中心とし、円運動を行
うことになる。８は移動体で振動体１のホーン部１ｃに
押圧され、振動体１から摩擦力を受けて回転する。この
摩擦駆動のメカニズムは本発明と木質的に関わることで
はないので説明を省略する。

一方、振動子Ａは第４図に示すように、圧電素子板４と
押え体２との間に、両側に支持フランジ部９ａ、９ｂを
有する支持板９を介挿し、両側の各支持フランジ部９ａ
、９ｂをビス１０て固定部材１１にネジ止めするように
しており、ビス１０と支持フランジ部９ａ、９ｂとの間
には圧縮コイルバネ１２と、樹脂製のスペーサ１３とか
介挿されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような超音波モータにおいて、モー
タを固定部材に取付ける実装上の点から以下に述へるよ
うな欠点かありた。

（１）　　振動子を固定部材に取付けるために、支持板
９の両側に支持フランジ部９ａ、９ｂを延出しているた
め、振動子の径方向におけるスペースか犬ぎくなる。

（２）　　振動子の特性を維持するために、振動子に自
由度を持たせなけれはならず、そのため止めネジ１０を
完全に締付けることかてぎないことから、振動子に位置
ずれが生しる可能性かある。

（３）、上述した（２）の要因より、支持板９が止めネ
ジ１０に対し径方向に滑り、その摩擦が振動子の駆動損
失を大きくする。

本発明は、このような問題を解決し、モータの駆動損失
をできるたけ少なくすること、モータの位置すれを生じ
ることのない確実な支持が得られること、モータ支持の
ためのスペースをできるたれ少なくすることができる超
音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コ本発明の目的を実現するための構成は、棒状弾性体に挟
持固定された電気−機械エネルギー変換素子に交流電界
を印加することにより、該棒状弾性体に同形の屈曲モー
ドの振動を異なる複数の平面に適当な位相差を有して励
起させ、以て該棒状弾性体の表面粒子に円又は楕円運動
を行なわしめ、該棒状弾性体に押圧した移動体を摩擦駆
動する超音波モータにおいて、該棒状弾性体の外周を取
り囲む支持部材と、該棒状弾性体の外周面との間に、ゴ
ム等の弾性部材を加圧接触状態で設けたことを特徴とす
る。

［作　　　用コ上記の如く構成した超音波モータは、支持部材に対し、
棒状弾性体はゴム等の弾性部材を介して支持され、この
支持部材を例えば固定部材に緩みなく固定しても、棒状
弾性体は振動を阻害されることなく支持される。

［実　施　例］実施例１第１図は本発明による超音波モータの実施例１を示す。

本実施例は、振動子Ａの外周に軟質ゴムリング２０を装
着し、このゴムリング２０の外周を２分割形成された金
属リング２１により挟み込み、金属リングの両側合わせ
面に挿通したビス２２を固定部材２３にねじ込むことに
より、振動子Ａをゴムリング２０の弾性力を介して弾性
的に支持するようにしたものである。ゴムリング２０は
、その弾性により、振動子Ａに励起される振動を阻害す
ることがなく、振動子Ａの振動に伴う運動を許容する。

ゴムリング２０は振動子に励起される駆動振動の節位置
に装着するようにしており、このためモータの駆動損失
を最小限することかできる。

また、ゴムリング２０は振動子Ａに加圧状態で装着され
ているのて、位置ずれの発生がない。

さらに、径方向に延びる部材かないので、径方向のスペ
ースを小さくすることができる。

第３図は本実施例１の変形例で、ゴムリング２０を、振
動子Ａの外周面に周方向に沿って設けた周溝２４に装着
したものであ一〇、軸方向振動変位はモータの中心に向
かう程小さくなるので（節位置におけるモータ中心では
、理論的に変位は零）、駆動損失を避ける意味でさらに
効果が大きい。また、径方向における寸法もこの周溝の
分たけ小さくすることができ、特に振動子Ａを小指程度
のサイズとした場合、この周溝の寸法分小型化できるこ
とは、全体として大きく小型化に寄与する。

実施例２第２図は実施例２を示す。

本実施例は、断面コ字形状の固定リング環３０の内周凹
部に、軟質ゴム材からなる円柱状のゴム筒３１を複数（
本実施例では等間隔で４個）配置し、これらのゴム筒３
１を振動子Ａの外周に加圧接触させた状態て固定リング
３］３０を振動子Ａに装着したものである。ゴム筒３１
は、固定リング環３０の上下に対向する両側壁に夫々螺
着されるビス３２により当て駒３３を介して固定されて
いる。

なお、ヒス３２の締付は力を調節することによりゴム筒
３１の直径を変化させ、振動子Ａに対する加圧力を調節
することかできる。

第７図は、本発明によるモータを使用して光学レンズの
鏡筒を駆動する場合の構成例である。

７２は移動体８と同軸的に接合された歯車で、回転比力
を歯車７３に伝達し、歯車７３と噛み合う歯車をもった
鏡筒７４を回転させる。

移動体８および鏡筒７４の回転位置、回転速度を検出す
るために、光学式エンコーダスリット板７５が歯車７３
と同軸に配置され、フォトカブラ７６で位置、速度を検
出する。

なお、７１はばね、７９はばね７１のバネボスト、７０
はヘアリングで、ばね７１のばね力がバネボスト７９、
ベアリング７０を介して移動体８に付与され、移動体８
と振動子とが摩擦接触する。

［発明の効果コ以上説明してきたように、本発明によれば、棒状弾性体
の回りにゴム等の弾性部材を装着したり、部分的に配置
し、支持部材により弾性部材を介して棒状弾性体を支持
するようにしたので、支持部材の固定部材に対する固定
方法に関係なく、駆動振動を阻害することなく棒状弾性
体を支持することが可能となり、モータの駆動特性を落
すことなくモータを駆動することができ、また棒状弾性
体を動くことなく支持することができる。

さらに、支持部材の固定部材に対する支持方法は特に制
限されることはないので、支持部材を直接固定部材にネ
ジ止めして固定することかでき、従来のように両側に支
持フランジ部を有する支持板を設けるといったことがな
く、モータの径方向スペースを小さくすることができる
。

また、ゴム等の弾性部材を弾性体の振動の節位置に配置
することて、モータの特性を略維持させることが工きる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１を示し、同図（ａ）は上面図、同図（
ｂ）は縦断面図である。第２図は実施例２を示し、同図
（ａ）は上面図、同図（ｂ）は縦断面図である。第３図
は実施例３を示し、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は
縦断面図である。第４図は従来例を示し、同図（ａ）は
上面図、同図（ｂ）は縦断面図である。第５図は従来の
超音波モータの分解斜視図、第６図は駆動電圧の波形図
を示している。第７図は本発明による超音波モータを駆
動源とする装置の図である。Ａ・・・振動子２０・・・ゴムリング　　２１・・・金属ソング２２・
・・ヒス　　　　　２３・・・固定部材２４・・・周１
　　　　　３０・・・固定リング環３１・・・ゴム間３２・・・ビス３３・・・当て駒第１図（ａ）ｐｓ２図

Claims

【特許請求の範囲】１　棒状弾性体に挟持固定された電気−機械エネルギー
変換素子に交流電界を印加することにより、該棒状弾性
体に同形の屈曲モードの振動を異なる複数の平面に適当
な位相差を有して励起させ、以て該棒状弾性体の表面粒
子に円又は楕円運動を行なわしめ、該棒状弾性体に押圧
した移動体を摩擦駆動する超音波モータにおいて、　該棒状弾性体の外周を取り囲む支持部材と、該棒状弾
性体の外周面との間に、ゴム等の弾性部材を加圧接触状
態で設けたことを特徴とする超音波モータ。　２　請求項１において、弾性部材はリング状に形成され
て棒状弾性体に装着されていることを特徴とする超音波
モータ。３　請求項２において、棒状弾性体のリング状弾性部材
の装着部は周溝であることを特徴とする超音波モータ。４　請求項１において、弾性部材は棒状弾性体の外周に
複数個配置したことを特徴とする超音波モータ。５　請求項１，２，３又は４において、弾性部材の棒状
弾性体に対する位置は、該棒状弾性体に励起される駆動
振動の節位置としたことを特徴とする超音波モータ。６　請求項１，２，３，４又は５に記載の超音波モータ
を含む装置において、超音波モータの弾性体に押圧され
て摩擦駆動される部材から駆動力を得る出力部材を有す
ることを特徴とする装置。