JPH06153548A - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motorInfo
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- JPH06153548A JPH06153548A JP4296089A JP29608992A JPH06153548A JP H06153548 A JPH06153548 A JP H06153548A JP 4296089 A JP4296089 A JP 4296089A JP 29608992 A JP29608992 A JP 29608992A JP H06153548 A JPH06153548 A JP H06153548A
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- gear
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は超音波振動を用いた超音
波モータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor using ultrasonic vibration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ペンシル型の超音波モータとして本出願
人は図１６に示す構成の超音波モータを提案している。2. Description of the Related Art As a pencil type ultrasonic motor, the present applicant has proposed an ultrasonic motor having a structure shown in FIG.
【０００３】この超音波モータは加振体１０１と押え体
１０４との間に電極板１０２及び圧電素子１０３を介装
し、締結用のボルト１０５にてこれらを一体的に挟持固
定することにより振動子を構成している。This ultrasonic motor vibrates by interposing an electrode plate 102 and a piezoelectric element 103 between a vibrating body 101 and a pressing body 104, and clamping and fixing them integrally with a fastening bolt 105. Make up a child.
【０００４】またボルト１０５の有効ネジ部の端部から
はピン部１０５ａが延出され、その先端部に形成された
二方取部からなる先端回り止め部１０５ｂに固定部材１
１０が回転不能に嵌合すると共に接着固定され、この固
定部材１１０により振動子の支持固定が行われるように
なっている。A pin portion 105a extends from the end of the effective thread portion of the bolt 105, and the fixing member 1 is attached to the tip rotation stopping portion 105b which is a two-way take-out portion formed at the tip of the pin portion 105a.
10 is non-rotatably fitted and is adhesively fixed, and the fixing member 110 supports and fixes the vibrator.
【０００５】ロータ１０７は加圧バネ１１１を内装する
樹脂性のバネケース１０６に嵌合すると共に、接着剤に
より接着固定されており、バネケース１０６は下端部に
形成された内縁エッジ形状の軸受け部１０６ａが第１の
軸部１０５ｃに嵌合しており、このバネケース１０６を
介してロータ１０７は第１の軸部１０５ｃに回転可能に
軸支される。その際、軸受け部１０６ａは第１の軸部１
０５ｃに線接触状態で軸支されているので、ロータ１０
７はボルト１０５の軸心に対して自由に傾くことができ
るようになっている。The rotor 107 is fitted into a resin-made spring case 106 containing a pressure spring 111 and is fixedly adhered by an adhesive. The spring case 106 has an inner edge edge-shaped bearing portion 106a formed at the lower end thereof. It is fitted to the first shaft portion 105c, and the rotor 107 is rotatably supported by the first shaft portion 105c via the spring case 106. At that time, the bearing portion 106a is the first shaft portion 1
Since it is axially supported by 05c in line contact, the rotor 10
7 can be freely tilted with respect to the axis of the bolt 105.
【０００６】出力歯車１０８は、円筒形状のシリンダー
部１０８ｂの上部に歯車部１０８ａが一体的に形成さ
れ、歯車部１０８ａに対応する内筒部がベアリング１０
９に嵌合し、第２の軸部１０５ｄに軸支されている。ま
た、加圧バネ１１１は、出力歯車１０８に押圧されて加
圧力をロータ１０７に付与し、ロータ１０７の摺動部１
０７ａが加振体１０１の駆動面１０１ａに加圧保持され
る。In the output gear 108, a gear portion 108a is integrally formed on an upper portion of a cylindrical cylinder portion 108b, and an inner cylinder portion corresponding to the gear portion 108a has a bearing 10.
9 and is pivotally supported by the second shaft portion 105d. Further, the pressure spring 111 is pressed by the output gear 108 to apply a pressing force to the rotor 107, and the sliding portion 1 of the rotor 107.
07a is pressure-held by the drive surface 101a of the vibrating body 101.
【０００７】一方、出力歯車１０８のシリンダー部１０
８ｂの下端とロータ１０７の下端とは回り止め係合部Ａ
で回転不能に係合し、ロータ７の回転力が出力歯車８に
直接伝達することができるようにしている。On the other hand, the cylinder portion 10 of the output gear 108
The lower end of 8b and the lower end of the rotor 107 have a detent engagement portion A.
The rotation force of the rotor 7 can be directly transmitted to the output gear 8 due to the non-rotatable engagement.
【０００８】駆動用の圧電素子１０３に所定の交流電界
を印加すると、加振体１０１の駆動面の表面粒子に形成
される円又は楕円運動によりロータ１０７が摩擦駆動さ
れて回転し、出力歯車１０８がロータ１０７と共に回転
する。出力歯車１０８の歯車部には（不図示）の伝達ギ
ヤが噛合し、ロータ１０７の回転を外部に出力すること
になる。When a predetermined AC electric field is applied to the driving piezoelectric element 103, the rotor 107 is frictionally driven to rotate by the circular or elliptic motion formed on the surface particles of the driving surface of the vibrating body 101, and the output gear 108 is rotated. Rotates with the rotor 107. A transmission gear (not shown) meshes with the gear portion of the output gear 108 to output the rotation of the rotor 107 to the outside.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとしている課題】従来の超音波モー
タにおいて入力一定の条件のもとでの加圧バネによるロ
ータ加圧力とモータ特性の関係は図１７のようになる。In the conventional ultrasonic motor, the relationship between the rotor pressing force by the pressure spring and the motor characteristic under a constant input condition is as shown in FIG.
【００１０】ａが加圧バネによるロータ加圧力が小さい
場合のモータ特性で、無負荷の回転数はＮa と高く、起
動トルクはＴa と小さい、いわゆる高回転低トルク型の
モータ特性となる。[0010] In the motor characteristic when a small rotor pressure applied by the pressure spring, the rotational speed of the no-load is high and N a, starting torque T a and small, the motor characteristics of the so-called high-speed and low-torque .
【００１１】ｃが加圧バネによるロータ加圧力が大きい
場合のモータ特性で、無負荷の回転数はＮc と低く、起
動トルクはＴc と大きい、いわゆる低回転高トルク型の
モータ特性となる。C is a motor characteristic when the pressure applied to the rotor by the pressure spring is large. The no-load rotational speed is as low as Nc, and the starting torque is large as Tc, which is a so-called low-rotation high-torque motor characteristic. .
【００１２】ｂは加圧バネによるロータ加圧力がａとｃ
の中間の場合のモータ特性で無負荷回転数、起動トルク
共にａとｃの中間の値となる。In b, the rotor pressure by the pressure spring is a and c.
In the motor characteristics in the case of the intermediate value, both the no-load rotation speed and the starting torque are intermediate values between a and c.
【００１３】また、加圧バネによる加圧力を一定の条件
のもとで入力を変化させた時の特性は図１８のようにな
る。FIG. 18 shows characteristics when the input of the pressure applied by the pressure spring is changed under a constant condition.
【００１４】ｆの特性のモータで入力を小さくするとｅ
に、入力を大きくするとｇにそれぞれ平行移動する。When the input of the motor having the characteristic of f is reduced, e
When the input is increased, the values move in parallel to g.
【００１５】このため、図１７のｄのように、無負荷回
転数が高く、起動トルクが大きい超音波モータを実現す
るには、ｂの加圧力で大きな入力を必要とする欠点があ
った。Therefore, as shown in FIG. 17d, in order to realize an ultrasonic motor having a high no-load rotation speed and a large starting torque, there is a drawback that a large input is required by the pressing force of b.
【００１６】また、図１７において、トルクと回転数の
関係は、トルクの小さい時には回転数が高く、トルクの
大きい時には回転数が低くなる。In FIG. 17, the relationship between the torque and the rotational speed is such that the rotational speed is high when the torque is small and the rotational speed is low when the torque is large.
【００１７】したがって、負荷トルクが変化しても回転
数を一定に保つためには、回転数を検出し、それをフィ
ードバックして入力を変化させる必要があり、構成が複
雑でコスト高となる欠点があった。Therefore, in order to keep the number of revolutions constant even if the load torque changes, it is necessary to detect the number of revolutions and feed back the number of revolutions to change the input, resulting in a complicated structure and high cost. was there.
【００１８】本発明は、このような従来の欠点を解決し
た超音波モータを提供することにある。The present invention is to provide an ultrasonic motor which solves the above-mentioned conventional drawbacks.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段（及び作用）】本発明の目
的を解決する手段は特許請求の範囲に記載した通りで、
具体的には超音波モータの出力ギアをハスバ歯車等負荷
トルクに応じてギアのスラスト方向に力の働くギアと
し、ロータの加圧力を負荷トルクの小さい時には加圧力
を小さく、負荷トルクの大きい時には加圧力を大きくな
るように構成し、小さな入力で、無負荷回転数が高く、
起動トルクが大きい超音波モータを実現する。Means (and Action) for Solving the Problems Means for solving the object of the present invention are as set forth in the claims,
Specifically, the output gear of the ultrasonic motor is a gear such as a helical gear that exerts a force in the thrust direction of the gear according to the load torque, and the pressure of the rotor is small when the load torque is small, and is small when the load torque is large. Configured to increase the pressing force, small input, high no-load speed,
Realize an ultrasonic motor with high starting torque.
【００２０】また、超音波モータの出力ギアをハスバ歯
車等負荷トルクに応じてギアのスラスト方向に力の働く
ギアとし、ロータの加圧力を負荷トルクの小さい時には
加圧力を大きく、負荷トルクの大きい時には加圧力を小
さくなるように構成し、単純な構造で安価な負荷トルク
が変化しても回転数が一定の超音波モータを実現する。Further, the output gear of the ultrasonic motor is a gear such as a helical gear which exerts a force in the thrust direction of the gear according to the load torque, and when the load pressure of the rotor is small, the pressure is large and the load torque is large. At times, it is configured to reduce the applied pressure, and an inexpensive ultrasonic motor with a simple structure whose rotation speed is constant even if the load torque changes.
【００２１】図１は本発明による超音波モータの第一の
実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.
【００２２】１は圧電素子、および電極板２，３は圧電
素子１からの振動を受け、周方向に沿った凹溝により、
その振動を拡大する加振体、４は加振体３と共に圧電素
子１、電極板２を挟持する押え体、５は加振体３、圧電
素子２、電極板２、押え体４を挟持固定する締結用のボ
ルトであり、これら、圧電素子１、電極板２、加振体
３、押え体４、ボルト５から振動子は構成されている。
６は加振体３の摩擦摺動部からの加振力を受け回転する
ロータ、７はロータ６に接着剤で固定されていて、ロー
タ６の回転を伝達するバネケース、８はバネケース７を
介してロータ６を加振体３に加圧接触させる加圧バネ、
９はバネケース７からの回転を外部へ出力する出力歯
車、１０は超音波モータを外部の部材に固定させる固定
部材、１１は出力歯車８と噛合してロータ６からの回転
を出力歯車８より受ける伝達ギアである。The reference numeral 1 denotes a piezoelectric element, and the electrode plates 2 and 3 receive vibrations from the piezoelectric element 1, and are formed by a groove formed along the circumferential direction.
A vibrating body that magnifies the vibration, 4 is a holding body that holds the piezoelectric element 1 and the electrode plate 2 together with the vibrating body 3, and 5 is a holding body that holds the vibrating body 3, the piezoelectric element 2, the electrode plate 2 and the holding body 4 in place. The vibrator is composed of the piezoelectric element 1, the electrode plate 2, the vibrating body 3, the pressing body 4, and the bolt 5.
Reference numeral 6 denotes a rotor which is rotated by receiving an exciting force from a frictional sliding portion of the vibrating body 3, 7 is a spring case which is fixed to the rotor 6 with an adhesive and transmits the rotation of the rotor 6, and 8 is a spring case 7. A pressure spring for bringing the rotor 6 into pressure contact with the vibrating body 3,
Reference numeral 9 is an output gear that outputs the rotation from the spring case 7 to the outside. 10 is a fixing member that fixes the ultrasonic motor to an external member. Reference numeral 11 is meshed with the output gear 8 and receives the rotation from the rotor 6 from the output gear 8. It is a transmission gear.
【００２３】ボルト５の有効ネジ部の端部からはピン部
５ａが延出され、その先端に形成された二方面取部から
成る先端回り止め部５ｂに固定部材１０が回転不能に嵌
合すると共に接着、固定され、この固定部材１０で振動
子の支持固定が行われるようになっている。A pin portion 5a extends from the end of the effective thread portion of the bolt 5, and the fixing member 10 is non-rotatably fitted to a tip rotation stopping portion 5b formed of a two-way chamfer formed at the tip thereof. At the same time, they are adhered and fixed, and the fixing member 10 supports and fixes the vibrator.
【００２４】ここで、圧電素子の形状とその組付け状態
を図２に示す分解斜視図に基づいて簡単に説明する。Here, the shape of the piezoelectric element and its assembled state will be briefly described with reference to the exploded perspective view shown in FIG.
【００２５】圧電素子１Ａ、１Ｂは直径部分を非導電部
とする境界線１Ａ−ａ、１Ｂ−ｂとして一枚の圧電素子
の中で分極方向を逆転させている。２枚の圧電素子１Ａ
（以下Ａ相用圧電素子と称す）は分極方向の同一部分を
向かい合わせ、電極板２Ａを挟み込んでいる。同様に、
２枚の圧電素子１Ｂ（以下Ｂ相用圧電素子と称す）も分
極方向の同一部分を向かい合わせ、電極板２Ｂを挟み込
んでいる。そして、２枚のＡ相用圧電素子とＢ相用圧電
素子は電極板２Ｇを挟んで位置的位相を９０°ずらして
配置している。The piezoelectric elements 1A and 1B have polarization directions reversed in one piezoelectric element as boundary lines 1A-a and 1B-b whose diameter portions are non-conductive portions. Two piezoelectric elements 1A
(Hereinafter, referred to as A-phase piezoelectric element) face the same portions in the polarization direction, and sandwich the electrode plate 2A. Similarly,
The two piezoelectric elements 1B (hereinafter referred to as B-phase piezoelectric elements) also have the same polarization directions facing each other and sandwich the electrode plate 2B. The two A-phase piezoelectric elements and the B-phase piezoelectric elements are arranged with their positional phases shifted by 90 ° with the electrode plate 2G interposed therebetween.
【００２６】このように、構成した振動子の電極板２
Ａ、２Ｂに図３に示すような波形及び位相ずれを有する
電圧ＶA 、ＶB を夫々印加すると、Ａ相用圧電素子によ
る振動と、Ｂ相用圧電素子による振動との合成により、
首振のような振動である進行性の屈曲モードが与えられ
る。The electrode plate 2 of the vibrator thus constructed
A, 2B on the voltage V A having a waveform and phase shift as shown in FIG. 3, when the V B respectively applied, the vibration by the piezoelectric element for the phase A, the combination of the vibration by the piezoelectric element for B phase,
A progressive bending mode, which is vibration like a head shake, is given.
【００２７】加振体３の駆動面をなす摩擦摺動部である
端面３ａは、その１点は円又は楕円運動をしており、そ
の円又は楕円運動の方向は図の矢印Ｙ方向に、すなわち
摺動部と略４５°方向に振動し、この振動は軸心方向か
ら見ると円運動をなし、ロータ６の摺動部６ａとの接触
でロータ６を回転駆動する。The end surface 3a, which is a frictional sliding portion forming the driving surface of the vibrating body 3, has one point in a circular or elliptical motion, and the direction of the circular or elliptical motion is in the direction of the arrow Y in the figure. That is, it vibrates in a direction of about 45 ° with the sliding portion, and this vibration makes a circular motion when viewed from the axial direction, and the rotor 6 is rotationally driven by contact with the sliding portion 6a of the rotor 6.
【００２８】ロータ６の摺動部６ａの形状は、加振体３
から加振力を受けたときの変形方向が図の矢印Ｙのよう
に加振体３の振動方向と一致し、摩擦損失が少なくなる
ように形成されている。The shape of the sliding portion 6a of the rotor 6 is the same as that of the vibrating body 3.
The deformation direction when the vibration force is applied from is in agreement with the vibration direction of the vibrating body 3 as indicated by an arrow Y in the figure, and the friction loss is reduced.
【００２９】ロータ６は加圧バネ８を内装する樹脂性の
バネケース７に嵌合すると共に、接着剤により接着固定
されており、バネケース７は下端部に形成された内縁エ
ッジ形状の軸受け部７ａがボルト５の軸部５ｃに嵌合し
ており、このバネケース７を介してロータ６は軸部５ｃ
に回転可能に軸支される。その際、軸受け部７ａはボル
ト５の軸心に対して自由に傾くことができるようになっ
ている。The rotor 6 is fitted in a resin-made spring case 7 containing a pressure spring 8 and is fixedly adhered by an adhesive. The spring case 7 has an inner edge edge-shaped bearing portion 7a formed at the lower end. It is fitted to the shaft portion 5c of the bolt 5, and the rotor 6 is connected to the shaft portion 5c via the spring case 7.
Is rotatably supported by. At that time, the bearing 7a can freely tilt with respect to the axis of the bolt 5.
【００３０】ロータ６は振動を加振体３より受け、回転
するが、バネケース７のスライド部Ａを介して、この回
転を出力歯車９に伝える。また出力歯車９はピン部５ａ
に軸支されており、スラスト方向に摺動できるので、出
力歯車９がスラスト方向にスライドできるようになって
いる。The rotor 6 receives vibration from the vibrating body 3 and rotates, but transmits this rotation to the output gear 9 via the slide portion A of the spring case 7. The output gear 9 has a pin portion 5a.
The output gear 9 is slidable in the thrust direction and is slidable in the thrust direction.
【００３１】図４は、出力歯車９とロータ６とのスライ
ド部Ａを示している。バネケース７のシリンダー部７ｂ
と出力歯車９とはスライド部Ａで回転不能に係合し、ロ
ータ６の回転力が出力歯車９に直接伝達することができ
るようにしている。FIG. 4 shows a slide portion A between the output gear 9 and the rotor 6. Cylinder part 7b of spring case 7
The output gear 9 and the output gear 9 are non-rotatably engaged with each other at the slide portion A so that the rotational force of the rotor 6 can be directly transmitted to the output gear 9.
【００３２】出力歯車９の歯部９ａを図５に示すような
左ねじのハスバ歯車を用いると、図に示す回転に伴い、
スラスト方向において、下方向にギア出力の反力を受け
るので、下へと移動する。加圧バネ８は一方の端面をバ
ネケース７に接し、もう一方の端面を出力歯車９に接
し、負荷トルクの変化により、スラスト方向のギア出力
の反力が変化する。この変化により、出力歯車９が移動
し、この移動量により、加圧バネ８が収縮又は伸され、
ロータ６にかかる加圧力が変化する。その結果、モータ
特性が変わる。When a left-handed helical screw as shown in FIG. 5 is used for the tooth portion 9a of the output gear 9, as shown in FIG.
In the thrust direction, the reaction force of the gear output is received in the downward direction, so that it moves downward. One end face of the pressure spring 8 is in contact with the spring case 7 and the other end face is in contact with the output gear 9, and the reaction force of the gear output in the thrust direction changes due to the change of the load torque. This change causes the output gear 9 to move, and the amount of movement causes the pressure spring 8 to contract or extend,
The pressing force applied to the rotor 6 changes. As a result, the motor characteristics change.
【００３３】負荷トルクの変化によりギアの出力の反力
が変わり、その結果として、生じる出力歯車９の位置変
化と加圧バネの加圧力変化の関係を図６に示す。FIG. 6 shows the relationship between the position change of the output gear 9 and the pressure change of the pressure spring, which results from the change of the reaction force of the gear output due to the change of the load torque.
【００３４】図７に超音波モータにおいて入力一定条件
のもとで、加圧バネ８によるロータ６にかかる加圧力と
モータ特性の関係を示す。また図７のａ，ｂ，ｃの各時
の超音波モータの断面図を夫々図８、図９、図１０に示
す。FIG. 7 shows the relationship between the pressure applied to the rotor 6 by the pressure spring 8 and the motor characteristics under constant input conditions in the ultrasonic motor. Further, sectional views of the ultrasonic motor at the times of a, b, and c in FIG. 7 are shown in FIGS. 8, 9, and 10, respectively.
【００３５】図８において、モータの負荷トルクＴ1 、
すなわち零のとき、出力歯車９のスラスト方向のギア出
力の反力をＦa とする。この状態を初期位置とすると、
加圧バネ８と出力歯車９は平衡状態である。このときの
加圧バネ８の自由長さからの変位量をｘ1 、バネ定数を
ｋ1 とする。するとＦa と加圧バネ８による力が平衡状
態にあるとき、次式が成り立つ。図６の（ａ）はこのと
きの力の釣り合いを示したモデル図である。In FIG. 8, the load torque T 1 of the motor,
That is, when it is zero, the reaction force of the gear output of the output gear 9 in the thrust direction is F a . If this state is the initial position,
The pressure spring 8 and the output gear 9 are in equilibrium. The displacement amount from the free length of the pressure spring 8 at this time is x 1 , and the spring constant is k 1 . Then, when F a and the force of the pressure spring 8 are in equilibrium, the following equation holds. FIG. 6A is a model diagram showing the balance of forces at this time.
【００３６】ただし、図８の状態のときからのバネの変
位量をｘA とする。またこのときロータ６にかかる加圧
力をＰa とする。However, the displacement amount of the spring from the state of FIG. 8 is x A. The pressing force applied to the rotor 6 at this time is P a .
【００３７】 Ｆa ＝ｋ1 ｘA ＝０ （１） このときの加圧バネ８は伸びた状態、すなわちＰa ＝ｋ
1 ｘ1 で、ロータ６にかかる加圧力が小さいから、モー
タ特性は図７の直線ａ、無負荷の回転数がＮ3と高く、
起動トルクはＴa と小さい、いわゆる高回転低トルク型
のモータ特性になる。F a = k 1 x A = 0 (1) The pressure spring 8 at this time is in an expanded state, that is, P a = k
In 1 x 1, since pressure applied to the rotor 6 is small, the motor characteristic line a in FIG. 7, the rotational speed of the no-load as high as N 3,
The starting torque is as small as T a, which is a so-called high rotation / low torque type motor characteristic.
【００３８】次に図９に示すように、負荷トルクが増加
してＴ2 になったとき、このとき負荷トルクはＴ2 −Ｔ
1 ＝Ｔ2 ＝ΔＴB だけ変化し、（Ｔ2 は図９のときの負
荷トルク）、それに伴い、ギア出力の反力もＦb −Ｆa
＝Ｆb ＝ΔＦB （Ｆb は図９のときのギア出力の反力の
値）だけ増える。このとき、図の下方に力がΔＦB だけ
増加すると、出力歯車９も力の増加分だけ下方へ移動
し、出力歯車９の初期位置からの変位量はｘB （ただ
し、ｘB は図８の状態のときからのバネの変位量）だか
ら、ギア出力の反力の増加分と、バネによる力の変位分
の釣り合いの式は以下の様になる。図６（ｂ）はこのと
きの力の釣り合いを示したモデル図である。 ΔＦB ＝ｋ1 ｘB （２） このときの加圧バネ８は図８の状態よりｘB だけ縮んだ
状態だから、ロータ６にかかる加圧力も図８よりｋ1 ｘ
B だけ増加する。ゆえに、このときの加圧バネ８のロー
タ６にかかる加圧力はＰB ＝ｋ1 （ｘ1 ＋ｘB ）とな
る。したがって、モータ特性は図７の直線ｂ、すなわ
ち、直線ａより無負荷の回転数がＮ2 と低くなり、起動
トルクはＴb と大きくなる。Next, as shown in FIG. 9, when the load torque increases to T 2 , the load torque at this time is T 2 -T
1 = T 2 = ΔT B changes (T 2 is the load torque in FIG. 9), and the reaction force of the gear output is also F b −F a
= F b = ΔF B (F b is the value of the reaction force of the gear output in FIG. 9) is increased. At this time, when the force increases by ΔF B in the lower part of the figure, the output gear 9 also moves downward by the amount of increase in the force, and the displacement amount of the output gear 9 from the initial position is x B (where x B is the value in FIG. 8). Since the amount of displacement of the spring from the state of (1), the balance equation for the increase in the reaction force of the gear output and the displacement of the force by the spring is as follows. FIG. 6B is a model diagram showing the balance of forces at this time. ΔF B = k 1 x B (2) Since the pressure spring 8 at this time is contracted by x B from the state of FIG. 8, the pressing force applied to the rotor 6 is also k 1 x from FIG.
Increase by B. Therefore, the pressing force applied to the rotor 6 by the pressure spring 8 at this time is P B = k 1 (x 1 + x B ). Therefore, in the motor characteristics, the rotation speed without load becomes N 2 lower than the straight line b in FIG. 7, that is, the straight line a, and the starting torque becomes large as T b .
【００３９】最後に図１０の状態は、負荷トルクがＴ3
のとき、負荷トルクはＴ3 −Ｔ1 ＝Ｔ3 ΔＴc （＞ΔＴ
B ）（Ｔ3 は図１０のときの負荷トルク）だけ変化す
る。Finally, in the state of FIG. 10, the load torque is T 3
When, the load torque is T 3 −T 1 = T 3 ΔT c (> ΔT
B ) (T 3 is the load torque in FIG. 10).
【００４０】図８、図９と同様、ギア出力の反力もＦc
−Ｆa ＝Ｆc ＝ΔＦc （＞ΔＦB ）となる。As in FIGS. 8 and 9, the reaction force of the gear output is also F c
-F a = F c = ΔF c (> ΔF B ).
【００４１】反力の増加分ΔＦc と出力歯車９の変位量
ｘc （ただし、ｘc は図８の状態のときからのバネの変
位量）から起こるバネによる力の変位分は次式の様にな
る。 ΔＦc ＝ｋ1 ｘc （３） このときの加圧バネ８は図８の状態よりｘc だけ縮んだ
状態でロータ６にかかる加圧力の増加分はｋ1 ｘc であ
るゆえに、このときの加圧バネ８のロータ６にかかる加
圧力はＰc ＝ｋ1 （ｘ1 ＋ｘc ）である。以上より、モ
ータ特性は図７の直線ｃ、つまり、無負荷の回転数がＮ
1 で低く、起動トルクはＴc で大きい、いわゆる低回
転、高トルク型のモータ特性となる。The amount of displacement of the force due to the spring caused by the increase ΔF c of the reaction force and the amount of displacement x c of the output gear 9 (where x c is the amount of displacement of the spring from the state of FIG. 8) is given by the following equation. Like ΔF c = k 1 x c (3) At this time, the pressure spring 8 is compressed by x c from the state of FIG. 8 and the increase in the pressing force applied to the rotor 6 is k 1 x c. The pressing force applied to the rotor 6 by the pressure spring 8 is P c = k 1 (x 1 + x c ). From the above, the motor characteristic is the straight line c in FIG. 7, that is, the no-load rotation speed is N
The motor characteristics are so-called low rotation and high torque type in which 1 is low and the starting torque is large at T c .
【００４２】したがって負荷トルクが増加するに従い、
モータ線図はａ→ｂ→ｃと自動的に移動する。このよう
にすると、バネによる加圧力が一定であったときは起動
トルクがＴa であったモータが出力歯車９の位置を移動
させて、加圧バネ８の縮み量を変化させることにより、
ロータ６への加圧力を変化させることで、起動トルクが
Ｔc へと大きくなり、入力一定で高回転、高トルクのモ
ータができる。従来例では、一定の加圧力で高回転、高
トルクのモータを実現するには高い入力を必要とした
が、本実施例により、少ない入力で高回転、高トルクの
モータができる。図１１は本発明の第二の実施例を示す
断面図である。本実施例は上記した第一の実施例と超音
波モータの振動子の構造および出力歯車９にハスバ歯車
を用いた加圧機構は略同様である。図１の第一の実施例
では、負荷がロックした場合、起動トルクが非常に大き
くなり、モータを壊す虞れがある。そこで、本実施例で
は図１１に示すように、固定部材１０と出力歯車９の間
にあるボルト５にストッパ１１を設けた。このストッパ
１１により出力歯車９が出力ギアによる反力によりスラ
スト方向において下方へ移動するのをある値以上は規制
する。図１２にストッパ１１を用いたときの、図７と同
条件でのモータ線図を示す。負荷トルクが零のとき、加
圧バネ８による加圧力が小さいので、モータ特性は高回
転、低トルク型の特性である。負荷トルクが増すにつれ
て、出力歯車９がスラスト方向において下方へ移動する
ので、低回転、高トルク型のモータ特性へと変わる。Therefore, as the load torque increases,
The motor diagram automatically moves from a to b to c. By doing so, when the pressing force by the spring is constant, the motor having the starting torque T a moves the position of the output gear 9 to change the amount of compression of the pressure spring 8,
By changing the pressure applied to the rotor 6, the starting torque increases to T c , and a high-rotation, high-torque motor with a constant input can be obtained. In the conventional example, a high input was required to realize a high-rotation, high-torque motor with a constant pressure, but according to this embodiment, a high-rotation, high-torque motor can be produced with a small amount of input. FIG. 11 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the vibrator of the ultrasonic motor and the pressurizing mechanism using a helical gear for the output gear 9 are substantially the same as those of the first embodiment. In the first embodiment of FIG. 1, when the load is locked, the starting torque becomes very large, which may damage the motor. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 11, a stopper 11 is provided on the bolt 5 between the fixing member 10 and the output gear 9. The stopper 11 restricts the output gear 9 from moving downward in the thrust direction by a reaction force of the output gear for a certain value or more. FIG. 12 shows a motor diagram under the same conditions as in FIG. 7 when the stopper 11 is used. When the load torque is zero, the pressure applied by the pressure spring 8 is small, so the motor characteristic is a high rotation, low torque type characteristic. As the load torque increases, the output gear 9 moves downward in the thrust direction, so that the motor characteristics are changed to low rotation and high torque.
【００４３】負荷トルクがロックしてしまうと、起動ト
ルクが非常に大きくなり負荷トルクがＴc に達するとモ
ータを壊す虞れがある。If the load torque is locked, the starting torque becomes very large, and if the load torque reaches T c , the motor may be damaged.
【００４４】そこで負荷トルクがＴ2 のとき、ストッパ
１１により出力歯車９の動きを止めると、それ以降ロー
タ６にかかる加圧力は、Ｐ＝ｋ1 （ｘ1 ＋ｘB ）で一定
になるので、起動トルクが非常に大きくなることは無く
なり（ここでは起動トルクはＴb でストップ）、モータ
破壊の虞れは無くなる。Therefore, when the load torque is T 2 and the movement of the output gear 9 is stopped by the stopper 11, the pressing force applied to the rotor 6 thereafter becomes constant at P = k 1 (x 1 + x B ). The starting torque does not become too large (here, the starting torque is stopped at T b ), and the risk of motor breakdown is eliminated.
【００４５】図１３は上記した第一の実施例の変形を示
す実施例で、上記した第一の実施例では出力歯車９に左
ねじれのハスバ歯車を用いたが、第一の実施例におい
て、圧電素子１に印加した電界の位相を逆にし、ロータ
６の回転の向きを逆にすれば、右ねじれのハスバ歯車を
用いても、同様の効果が得られる。FIG. 13 is an embodiment showing a modification of the above-mentioned first embodiment. In the above-described first embodiment, a left-handed helical gear is used as the output gear 9, but in the first embodiment, By reversing the phase of the electric field applied to the piezoelectric element 1 and reversing the direction of rotation of the rotor 6, the same effect can be obtained even with a right-handed helical gear.
【００４６】図１４は図１３と同じく上記した第一の実
施例の変形を示す実施例で、上記した第一の実施例では
出力歯車９に左ねじれのハスバ歯車を用いたが、ウォー
ムギアを用いても同様の効果が得られる。FIG. 14 is an embodiment similar to FIG. 13 showing a modification of the above-described first embodiment. In the above-described first embodiment, a left-handed helical gear is used as the output gear 9, but a worm gear is used. However, the same effect can be obtained.
【００４７】図１５は上記した、ハスバ歯車を用いた超
音波モータを電動シェーバに実施した例である。図にお
いて、５０は超音波モータの駆動装置、５１はハスバ歯
車を用いた出力歯車、５２は歯車５１からの回転を受け
る伝達ギア、５３はシェーバの回転カッター、５４は伝
達ギア５２からの回転をカッター５３に伝えるベルトで
ある。超音波モータの出力歯車にハスバ歯車を用いた実
施例で説明したように、少ない入力で、高回転、高トル
クが期待できる。したがって、使用時間の長寿命化、製
品の小型化が可能である。FIG. 15 shows an example in which the above-described ultrasonic motor using a helical gear is applied to an electric shaver. In the figure, 50 is a drive device of an ultrasonic motor, 51 is an output gear using a helical gear, 52 is a transmission gear that receives rotation from the gear 51, 53 is a rotary cutter of a shaver, and 54 is rotation from the transmission gear 52. A belt that conveys to the cutter 53. As described in the embodiment using the helical gear as the output gear of the ultrasonic motor, high rotation and high torque can be expected with a small input. Therefore, it is possible to prolong the service life and reduce the size of the product.
【００４８】図１９は第四の実施例を示す。FIG. 19 shows a fourth embodiment.
【００４９】本実施例は、前述した図１１に示す第二の
実施例と基本的には同じ構成で、異なる点は、出力ギア
加圧バネ２０を固定部材１０と出力歯車９との間に配置
したこと、および図２０、２１に示すように出力歯車９
を右ねじれのハスバ歯車としたことである。したがっ
て、図２０において出力歯車９の矢印方向の回転に伴
い、スラスト方向において、上方向にギア出力の反力を
受けるので、出力歯車９は上方向へと移動する。This embodiment is basically the same in construction as the second embodiment shown in FIG. 11 described above, except that the output gear pressure spring 20 is provided between the fixing member 10 and the output gear 9. And the output gear 9 as shown in FIGS.
Is a right-handed helical gear. Therefore, as the output gear 9 rotates in the direction of the arrow in FIG. 20, the reaction force of the gear output is received in the upward direction in the thrust direction, so that the output gear 9 moves upward.
【００５０】本実施例では、加圧バネ８の他に、出力歯
車加圧バネ２０により出力歯車９をスラスト方向に移動
させるようにし、その付勢力は加圧バネ８と向い合う方
向になっている。In this embodiment, in addition to the pressure spring 8, the output gear pressure spring 20 is used to move the output gear 9 in the thrust direction, and the urging force thereof is in the direction facing the pressure spring 8. There is.
【００５１】加圧バネ８は一方の端面をバネケース７に
接し、もう一方の端面を出力歯車９に接し、負荷トルク
の変化により、スラスト方向のギア出力の反力が変化す
る。この変化により、出力歯車９が移動し、この移動量
により、加圧バネ８が収縮伸され、ロータ６にかかる加
圧力が変化する。その結果、モータ特性が変わる。One end surface of the pressure spring 8 is in contact with the spring case 7 and the other end surface is in contact with the output gear 9, and the reaction force of the gear output in the thrust direction changes due to the change of the load torque. Due to this change, the output gear 9 moves, and due to this amount of movement, the pressure spring 8 contracts and expands, and the pressure applied to the rotor 6 changes. As a result, the motor characteristics change.
【００５２】また出力歯車加圧バネ２０は一方の端面を
固定部材１１に接し、もう一方を出力歯車９に接してい
るので、加圧バネ８と共に出力歯車９を移動させる働き
をする。Since the output gear pressure spring 20 has one end surface in contact with the fixing member 11 and the other end in contact with the output gear 9, it functions to move the output gear 9 together with the pressure spring 8.
【００５３】負荷トルクの変化によりギアの出力の反力
が変わり、その結果として生じる出力歯車９の位置変化
と加圧バネの加圧力変化の関係を図２２に示す。FIG. 22 shows the relationship between the position change of the output gear 9 and the resulting pressure change of the pressure spring, which changes the reaction force of the output of the gear due to the change of the load torque.
【００５４】図２３に超音波モータにおいて入力一定の
条件のもとで加圧バネ８によるロータにかかる加圧力と
モータ特性の関係を示す。また図２３のａ，ｂ，ｃの各
時の時の超音波モータの断面図を夫々図２４、図２５、
図２６に示す。FIG. 23 shows the relationship between the pressing force applied to the rotor by the pressure spring 8 and the motor characteristics under a constant input condition in the ultrasonic motor. Further, cross-sectional views of the ultrasonic motor at the times of a, b, and c in FIG. 23 are shown in FIGS.
It shows in FIG.
【００５５】図２４では、モータの負荷トルクＴa ＝０
で、このときの出力歯車９のスラスト方向のギア出力の
反力Ｆa も零である。このときモータはある回転速度Ｎ
1 で回転しており、この状態を初期位置とする。In FIG. 24, the motor load torque T a = 0
In the reaction force F a in the thrust direction of the gear output of the output gear 9 at this time it is also zero. At this time, the motor has a certain rotation speed N
It is rotating at 1 , and this state is the initial position.
【００５６】このときの加圧バネ８と出力歯車加圧バネ
２０の夫々の自由長さからの変位量をｘ1 ，ｘ2 、それ
ぞれのバネ定数をｋ1 ｋ2 とする。するとＦa とバネに
よる力の関係では、次式が成り立つ。図２２の（ａ）は
このときの力の釣り合いを示したモデル図である。The amounts of displacement of the pressure spring 8 and the output gear pressure spring 20 from the free lengths at this time are x 1 and x 2 , respectively, and their spring constants are k 1 k 2 . Then, in the relationship between F a and the force by the spring, the following equation holds. FIG. 22A is a model diagram showing the balance of forces at this time.
【００５７】 Ｆa ＝ｋ1 ｘ1 −ｋ2 ｘ2 ＝０ （４） このときの加圧バネ８は一番縮んだ状態、すなわち、Ｐ
a ＝ｋ1 ｘ1 でロータ６にかかる加圧力が一番大きいか
らモータ特性は図２３の直線ａ、無負荷の回転数がＮ1
と低く、起動トルクはＴ3 と大きい、いわゆる低回転、
高トルク型の特性になる。F a = k 1 x 1 −k 2 x 2 = 0 (4) At this time, the pressure spring 8 is in the most contracted state, that is, P
Since a = k 1 x 1 and the pressing force applied to the rotor 6 is the largest, the motor characteristic is a straight line a in FIG. 23, the unloaded rotation speed is N 1
Is low and the starting torque is large with T 3 , so-called low rotation,
It has high torque characteristics.
【００５８】次に図２５の状態は、負荷トルクが増加し
て、Ｔb になったときであるが、このとき負荷トルクは
Ｔb −Ｔa ＝Ｔb ＝ΔＴB だけ変化し（Ｔb は図２５の
ときの負荷トルク）、それに伴い、ギア出力の反力もＦ
b −Ｆa ＝Ｆb ＝ΔＦB （Ｆb は、図２５のときのギア
出力の値）だけ増える。Next, the state of FIG. 25 is when the load torque increases to T b , at which time the load torque changes by T b −T a = T b = ΔT B (T b Is the load torque in Fig. 25), and the reaction force of the gear output is also F
b -F a = F b = ΔF B (F b , the value of the gear output in the case of FIG. 25) increased by.
【００５９】このとき、図の上方に力がΔＦB だけ増加
すると出力歯車９も力の増加分だけ上方へ移動する。At this time, when the force increases by ΔF B in the figure, the output gear 9 also moves upward by the amount of the increase in force.
【００６０】出力歯車９と出力歯車加圧バネ２０の初期
位置からの変位量は｜ｘ’2 −ｘ2｜＝｜ｘ’1 −ｘ1
｜＝ΔｘB （ただし、ｘ’1 ，ｘ’2 は図２５の状態の
それぞれのバネの自由長さからの変位量）だから、ギア
出力の反力の増加分と、バネによる力の変位分の釣り合
いの式は以下の様になる。図２２（ｂ）はこのときの力
の釣り合いを示したモデル図である。The displacement amount of the output gear 9 and the output gear pressure spring 20 from the initial position is │x ' 2 -x 2 │ = │x' 1 -x 1
| = Δx B (where x ′ 1 and x ′ 2 are the displacements from the free length of each spring in the state of FIG. 25) Therefore, the increase of the reaction force of the gear output and the displacement of the force by the springs. The balance equation of is as follows. FIG. 22B is a model diagram showing the balance of forces at this time.
【００６１】 ΔＦB ＝（ｋ1 ＋ｋ2 ）ΔｘB （５） このときの加圧バネ８は図２４の状態よりΔｘB だけ伸
びた状態だから、ロータ６にかかる加圧力も図２４より
ｋ1 ΔｘB だけ減少する。また、このときの加圧バネ８
のロータ６にかかる加圧力はＰB ＝ｋ1 ｘ’1 である。
したがって、モータ特性は図２３の直線ｂ、すなわち、
直線ａより無負荷の回転数がＮ2 と高くなり、起動トル
クはＴ2 と小さくなる。ΔF B = (k 1 + k 2 ) Δx B (5) Since the pressing spring 8 at this time is in a state of being extended by Δx B from the state of FIG. 24, the pressing force applied to the rotor 6 is also k 1 from FIG. It decreases by Δx B. Also, the pressure spring 8 at this time
The pressing force applied to the rotor 6 is P B = k 1 x ′ 1 .
Therefore, the motor characteristic is the straight line b in FIG. 23, that is,
The unloaded speed increases from the straight line a to N 2 , and the starting torque decreases to T 2 .
【００６２】最後に図２６の状態、負荷トルクがＴc の
とき、負荷トルクはＴc −Ｔa ＝Ｔc ＝ΔＴc （＞ΔＴ
B ）（Ｔc は図２６のときの負荷トルク）だけ変化す
る。[0062] Finally, in FIG. 26 state, when the load torque is T c, the load torque T c -T a = T c = ΔT c (> ΔT
B ) (T c is the load torque in FIG. 26).
【００６３】図２４、２５と同様、ギア出力の反力も、
Ｆc −Ｆa ＝Ｆc ＝ΔＦc （＞ΔＦB ）となるが、負荷
トルク同様にこのときが最大値をとる。反力の増加分Δ
Ｆcと、出力歯車９の変位量Δｘc （＝｜ｘ''2 −ｘ2
｜＝｜ｘ''1 −ｘ1 ｜、ただし、ｘ''1 ，ｘ''2 は図２
６の状態のそれぞれのバネの自由高さからの縮んだ状態
までの変位量）から起こるバネによる力の変位分は次式
の様になる。As in FIGS. 24 and 25, the reaction force of the gear output is
F c -F a = F c = ΔF c (> ΔF B) and becomes, at this time the load torque likewise takes the maximum value. Increase in reaction force Δ
F c and the displacement amount Δx c of the output gear 9 (= | x ″ 2 −x 2
| = | X ″ 1 −x 1 |, where x ″ 1 and x ″ 2 are shown in FIG.
The amount of displacement of the force by the spring caused by the displacement amount from the free height of each spring to the contracted state in the state of 6 is as follows.
【００６４】 ΔＦc ＝（ｈ1 ＋ｈ2 ）Δｘc （６） このときの加圧バネ８は図２４の状態よりΔｘc だけ伸
びた状態で、かつ長さが最大値であるから、ロータ６に
かかる加圧力の減少量もｋ1 Δｘc で最大値となる。ま
た、このときの加圧バネ８のロータ６にかかる加圧力は
Ｐc ＝ｋ1 ｘ''1 である。以上よりモータ特性は図２３
の直線ｃ、つまり無負荷の回転数がＮ3で高く、起動ト
ルクはＴ1 で小さい、いわゆる、高回転、低トルク型の
モータ特性となる。ΔF c = (h 1 + h 2 ) Δx c (6) At this time, the pressure spring 8 is extended by Δx c from the state of FIG. 24, and the length is the maximum value. The amount of decrease in the pressing force applied to is also maximum at k 1 Δx c . The pressing force applied to the rotor 6 of the pressure spring 8 at this time is P c = k 1 x ″ 1 . From the above, the motor characteristics are shown in FIG.
The straight line c, that is, the no-load rotation speed is high at N 3 and the starting torque is small at T 1 , so-called high rotation, low torque type motor characteristics.
【００６５】したがって、負荷トルクが増加していくに
従い、モータ線図ａ→ｂ→ｃと自動的に移るので、負荷
トルクがＴa ，Ｔb ，Ｔc と変化しても、回転数はＮ1
とほぼ一定となる。Therefore, as the load torque increases, the motor diagram automatically shifts from a to b to c. Therefore, even if the load torque changes from T a to T b to T c , the rotation speed is N. 1
And becomes almost constant.
【００６６】従来例では、回転数が一定の超音波モータ
を実現するには回転数を検知して、フィードバックし、
入力を変化しなければならず、構造が複雑でコストが高
くなる欠点があった。しかし、本実施例では、負荷トル
クの変化に応じて、ロータ６にかかる加圧力を変化し
て、モータ特性を変えていくので、簡単な構造で回転数
を一定に保つ超音波モータが実現できる。In the conventional example, in order to realize an ultrasonic motor having a constant rotation speed, the rotation speed is detected and fed back.
The input had to be changed, and the structure was complicated and the cost was high. However, in the present embodiment, the pressure applied to the rotor 6 is changed according to the change of the load torque to change the motor characteristics, so that an ultrasonic motor that keeps the rotation speed constant with a simple structure can be realized. .
【００６７】図２８は本発明の第五の実施例を示す断面
図である。本実施例では上記した第四の実施例と超音波
モータの振動子の構造および出力歯車９にハスバ歯車を
用いた加圧機構は略同様である。FIG. 28 is a sectional view showing the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the vibrator of the ultrasonic motor and the pressurizing mechanism using a helical gear for the output gear 9 are substantially the same as those in the above-described fourth embodiment.
【００６８】第四の実施例ではモータ線図が図２３の太
線の範囲に限定されたが、この理由を図２７を用いて説
明する。図２７中の直線Ａ上の無負荷で、ある一定の回
転数Ｎ0 の点ａはギアの反力は零となる。しかしロータ
６への加圧力ＰA は（４）式よりｋ1 ｘ1 で表されるか
ら零でない。ゆえに直線Ａのような低回転、高トルク型
となる。In the fourth embodiment, the motor diagram is limited to the thick line range in FIG. 23. The reason for this will be described with reference to FIG. With no load on the straight line A in FIG. 27, the reaction force of the gear becomes zero at a point a at a certain constant rotation speed N 0 . However, the pressure P A applied to the rotor 6 is not zero because it is represented by k 1 x 1 according to the equation (4). Therefore, it becomes a low rotation type and high torque type like the straight line A.
【００６９】負荷トルクがＴa ＝０からＴb ，Ｔc へと
増加していくにつれて、ギア出力の反力も増大し、それ
に伴い出力歯車９も上方へ移動する。その結果加圧バネ
８の圧縮長さは伸びるので、ロータ６にかかる加圧力は
減少し、モータ特性は直線ＡからＢ，Ｃへと、いわゆる
高回転、低トルク型へ移る。それに伴い、回転数Ｎ０の
点ａも点ｂ，ｃへと移動する。直線Ａのときの無負荷回
転数をＮｏ、起動トルクをＴ０ とすると、負荷トルク
が１／４Ｔ0 のとき、回転数一定での負荷トルクの最大
値Ｔmax となり、点ａは直線Ｄ（無負荷回転数２Ｎ0 、
起動トルク１／２Ｔ0 ）上の点ｄへと移る。しかし、負
荷トルクＴmax 以降は、負荷トルク増大につれて、点ａ
は、直線Ｅ，Ｆ上の点ｅ，ｆへと移動し点ｇへと至る、
つまり回転数がしだいに減少して、点ｇにおいて停止す
る。As the load torque increases from T a = 0 to T b and T c , the reaction force of the gear output also increases, and the output gear 9 also moves upward accordingly. As a result, the compression length of the pressurizing spring 8 increases, so the pressing force applied to the rotor 6 decreases, and the motor characteristics shift from the straight lines A to B and C to the so-called high rotation, low torque type. Along with this, the point a with the rotation speed N 0 also moves to the points b and c. Assuming that the no-load rotation speed at the straight line A is No and the starting torque is T 0 , the maximum value T max of the load torque at a constant rotation speed is T max when the load torque is 1 / 4T 0 , and the point a is the straight line D. (No load speed 2N 0 ,
Move to the point d on the starting torque 1 / 2T 0 ). However, after the load torque T max , the point a increases as the load torque increases.
Moves to the points e and f on the straight lines E and F and reaches the point g,
That is, the rotation speed gradually decreases and stops at the point g.
【００７０】以上のような理由により第四の実施例では
線分ａｄの範囲外になると一定の回転数では駆動できな
い。そこで図２８に示すように、固定部材１１と出力歯
車９の間にあるボルト５にストッパ１３を設けた。この
ストッパ１３により、出力歯車９が出力ギアによる反力
によりスラスト方向において上方へ移動するのを、ある
値以上は規制する。入力一定条件のもとでストッパ１３
を設けた超音波モータのロータ６の加圧力を変化させた
ときのモータ線図を図２９に示す。For the above reason, in the fourth embodiment, when the line segment ad is out of the range, it cannot be driven at a constant rotation speed. Therefore, as shown in FIG. 28, a stopper 13 is provided on the bolt 5 between the fixing member 11 and the output gear 9. The stopper 13 restricts the output gear 9 from moving upward in the thrust direction due to the reaction force of the output gear by a certain value or more. Stopper 13 under constant input conditions
FIG. 29 shows a motor diagram when the pressure applied to the rotor 6 of the ultrasonic motor provided with is changed.
【００７１】負荷トルクがＴa のとき、加圧バネ８によ
る加圧力が大きいので、モータ特性は直線のような低回
転、高トルク型の特性である。負荷トルクが増すにつれ
て、すなわち、負荷トルクがＴb の方へ移動するにつれ
て、出力歯車９がスラスト方向において、上方へ移動す
るので、高回転、低トルク型のモータ特性へと変わり、
その結果、一定の回転数Ｎ’を保ちながら、負荷トルク
は増大する。負荷トルクがＴb のときストッパ１３によ
り、出力歯車９の動きが止まると、それ以降加圧バネ８
の長さは変わらないからロータ６にかかる加圧力は図２
５よりＰ＝ｋ1ｘ’1 で一定となり、モータ線図が負荷
トルクＴb 以上では直線ｂとなるから、負荷トルクＴd
までモータは回転し、駆動できる負荷トルクの範囲は第
四の実施例ではＴa からＴc までだが、第五の実施例で
はＴa からＴd までとなり、より広い範囲まで駆動す
る。When the load torque is T a , the pressure applied by the pressure spring 8 is large, so the motor characteristic is a low rotation, high torque type characteristic like a straight line. As the load torque increases, that is, as the load torque moves toward T b , the output gear 9 moves upward in the thrust direction, so that the motor characteristics change to high rotation, low torque type motors.
As a result, the load torque increases while maintaining a constant rotation speed N '. When the output torque of the output gear 9 is stopped by the stopper 13 when the load torque is T b, the pressure spring 8 is thereafter moved.
Since the length of the rotor does not change, the pressing force applied to the rotor 6 is
From 5, it becomes constant at P = k 1 x ′ 1 and the motor diagram becomes a straight line b above the load torque T b , so the load torque T d
The motor rotates up to, and the range of load torque that can be driven is from T a to T c in the fourth embodiment, but from T a to T d in the fifth embodiment, driving a wider range.
【００７２】図３０は本発明の第六の実施例を示す断面
図である。本実施例では上記した第四の実施例と超音波
モータの振動子の構造および出力歯車９にハスバ歯車を
用いた加圧機構は略同様である。第四の実施例では加圧
バネ８が自由長さになっておらず、ロータ６に対して加
圧したまま停止している状態である。FIG. 30 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the vibrator of the ultrasonic motor and the pressurizing mechanism using a helical gear for the output gear 9 are substantially the same as those in the above-described fourth embodiment. In the fourth embodiment, the pressure spring 8 does not have a free length and is in a state of being stopped while being pressed against the rotor 6.
【００７３】ところが、この状態のままで、伝達ギア１
１が仮に反転したとすると、ロータ６が加振体３に対し
て加圧接触して停止しているため、ロータ６および加振
体３の間の摺動面を傷つけ、さらにロータ６とバネケー
ス７を介してつながっている出力歯車９の歯先も同時に
傷つける虞れがある。そこで本実施例では図２７の点ｇ
の状態を図２９のようにした。点ｇにおいて加圧バネ８
に出力歯車９が接触しない状態、つまり点ｇで加圧バネ
８のバネの長さが自由長さになるように設定した。本実
施例により、この状態で、仮に伝達ギア１１が反転して
も、ロータ６は加圧されていないので、ロータ６と加振
体３の間の摺動面、および出力歯車９の歯先を傷つける
可能性は無くなる。However, in this state, the transmission gear 1
If No. 1 is inverted, the rotor 6 is pressed against the vibrating body 3 and stopped, so that the sliding surface between the rotor 6 and the vibrating body 3 is damaged, and the rotor 6 and the spring case are further damaged. The tooth tip of the output gear 9 connected via 7 may be damaged at the same time. Therefore, in this embodiment, point g in FIG.
The state is shown in FIG. Pressure spring 8 at point g
In the state where the output gear 9 is not in contact, that is, at the point g, the spring length of the pressure spring 8 is set to be a free length. According to the present embodiment, in this state, even if the transmission gear 11 reverses, the rotor 6 is not pressurized, so the sliding surface between the rotor 6 and the vibrating body 3 and the tip of the output gear 9 are added. There is no possibility of damaging.
【００７４】なお、第四〜第六の実施例では出力歯車に
右ねじれのハスバ歯車を用いたが、図５に示すように左
ねじれのハスバ歯車を用いても、圧電素子１に印加する
電界の位相を逆にし、ロータ６の回転を逆回転とすれ
ば、同様の効果が得られ、また図１４に示すウォームギ
アを用いても同様の効果が得られる。さらに図１５のシ
ェーバの駆動源として用いれば、ひげをそるときに、カ
ッターにかかる負荷トルクが変動しても、安定した一定
の回転数を保持することができる。In the fourth to sixth embodiments, a right-handed helical gear is used as the output gear, but even if a left-handed helical gear is used as shown in FIG. 5, the electric field applied to the piezoelectric element 1 is reduced. If the phase of is reversed and the rotation of the rotor 6 is reversed, the same effect can be obtained, and the same effect can be obtained by using the worm gear shown in FIG. Further, if it is used as a drive source for the shaver of FIG. 15, it is possible to maintain a stable and constant rotation speed even when the load torque applied to the cutter fluctuates when shaving.
【００７５】[0075]
【発明の効果】以上述べたように、負荷トルクの変化に
より、スラスト方向のギア等の回転出力部材の反力が変
化するので、この変化により出力ギアが移動し、この移
動量から加圧バネ等の加圧部材が収縮され、ロータにか
かる加圧力が変化する。その結果簡単な構造で回転数を
一定に保つ超音波モータが実現できる。As described above, since the reaction force of the rotation output member such as the gear in the thrust direction changes due to the change in the load torque, the output gear moves due to this change, and the amount of movement causes the pressure spring to move. The pressure member such as is contracted, and the pressure applied to the rotor changes. As a result, it is possible to realize an ultrasonic motor with a simple structure that keeps the rotation speed constant.
【００７６】また、負荷トルクの変化によりスラスト方
向のギア出力の反力が変化するので、この変化により出
力歯車が移動し、この移動量から加圧バネが伸びロータ
にかかる加圧力が変化する。その結果少ない入力で高回
転、高トルクのモータ特性を示す超音波モータが実現で
きる。Further, since the reaction force of the gear output in the thrust direction changes due to the change of the load torque, the output gear moves due to this change, and the pressing spring extends from this moving amount and the pressing force applied to the rotor changes. As a result, it is possible to realize an ultrasonic motor exhibiting high rotation and high torque motor characteristics with a small input.
【図１】本発明の超音波モータの第一の実施例を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.
【図２】振動子の分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of a vibrator.
【図３】超音波モータに印加する電圧の波形図。FIG. 3 is a waveform diagram of a voltage applied to the ultrasonic motor.
【図４】図１の出力歯車とバネケースのスライド部を示
した斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing the output gear and the sliding portion of the spring case of FIG.
【図５】出力歯車に用いたハスバ歯車の歯部を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a tooth portion of a helical gear used as an output gear.
【図６】負荷トルクの変化による出力歯車の位置と加圧
バネの加圧力の変化を示した図。FIG. 6 is a diagram showing changes in the position of the output gear and the pressing force of the pressure spring due to changes in load torque.
【図７】入力一定でロータにかかる加圧力とモータ特性
の変化を示した図。FIG. 7 is a diagram showing changes in the pressing force applied to the rotor and the motor characteristics with a constant input.
【図８】図７の特性線ａに対応する超音波モータの断面
図。8 is a sectional view of the ultrasonic motor corresponding to the characteristic line a in FIG.
【図９】図７の特性線ｂに対応する超音波モータの断面
図。9 is a cross-sectional view of the ultrasonic motor corresponding to the characteristic line b in FIG.
【図１０】図７の特性線ｃに対応する超音波モータの断
面図。10 is a cross-sectional view of the ultrasonic motor corresponding to the characteristic line c in FIG.
【図１１】第二の実施例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment.
【図１２】第二の実施例のモータ特性図。FIG. 12 is a motor characteristic diagram of the second embodiment.
【図１３】右ねじれのハスバ歯車を示す図。FIG. 13 is a view showing a right-handed helical gear.
【図１４】出力歯車にウォームギアを用いた例を示す
図。FIG. 14 is a diagram showing an example in which a worm gear is used as an output gear.
【図１５】第一の実施例の超音波モータをシェーバの駆
動源とした第三の実施例を示す図。FIG. 15 is a diagram showing a third embodiment in which the ultrasonic motor of the first embodiment is used as a drive source for a shaver.
【図１６】従来の超音波モータの断面図。FIG. 16 is a sectional view of a conventional ultrasonic motor.
【図１７】入力一定でロータにかかる加圧力を変えた時
のモータ特性図。FIG. 17 is a motor characteristic diagram when the pressure applied to the rotor is changed with a constant input.
【図１８】加圧力一定で入力を変化させた時のモータ特
性図。FIG. 18 is a motor characteristic diagram when the input is changed while the pressing force is constant.
【図１９】第四の実施例を示す断面図。FIG. 19 is a sectional view showing a fourth embodiment.
【図２０】図１９の出力歯車とバネケースのスライド部
を示した図。FIG. 20 is a diagram showing the output gear and the sliding portion of the spring case of FIG. 19;
【図２１】出力歯車に用いたハスバ歯車の歯部を示す
図。FIG. 21 is a view showing a tooth portion of a helical gear used as an output gear.
【図２２】負荷トルクの変化による出力歯車の位置と加
圧バネの加圧力の変化を示したモデル図。FIG. 22 is a model diagram showing changes in the position of the output gear and the pressing force of the pressure spring due to changes in the load torque.
【図２３】入力一定でロータにかかる加圧力とモータ特
性の変化を示した図。FIG. 23 is a diagram showing changes in the pressing force applied to the rotor and the motor characteristics with a constant input.
【図２４】図２３の特性線ａに対応する超音波モータの
断面図。24 is a sectional view of the ultrasonic motor corresponding to the characteristic line a in FIG.
【図２５】図２３の特性線ｂに対応する超音波モータの
断面図。25 is a sectional view of the ultrasonic motor corresponding to the characteristic line b in FIG.
【図２６】図２３の特性線ｃに対応する超音波モータの
断面図。26 is a sectional view of the ultrasonic motor corresponding to the characteristic line c in FIG.
【図２７】第２３図の拡大図。FIG. 27 is an enlarged view of FIG. 23.
【図２８】第五の実施例を示す図。FIG. 28 is a diagram showing a fifth embodiment.
【図２９】第五の実施例のモータ特性図。FIG. 29 is a motor characteristic diagram of the fifth embodiment.
【図３０】第六の実施例を示す図。FIG. 30 is a diagram showing a sixth embodiment.
１…圧電素子 ２…電極板 ３…加振体 ４…押え体 ５…ボルト ６…ロータ ７…バネケース ８…加圧バネ ９…出力歯車 １０…固定部材 １１…伝達ギア ２０…出力歯車加
圧バネDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric element 2 ... Electrode plate 3 ... Exciting body 4 ... Pressing body 5 ... Bolt 6 ... Rotor 7 ... Spring case 8 ... Pressure spring 9 ... Output gear 10 ... Fixing member 11 ... Transmission gear 20 ... Output gear pressure spring
Claims (10)
押え体との間に圧着体により挟持し前記、電気−機械エ
ネルギ変換素子に電気信号を印加することにより異なる
複数の平面内に振動が励起され、かつ夫々の振動に時間
的に所定の位相差を持たせることにより表面に楕円振動
を生ずる振動子と、前記振動子に加圧部材により加圧接
触され振動子表面の楕円振動により回転するロータと、
該ロータの回転力を外部に伝達する回転出力部材と、こ
れらを外部の部材に固定させる固定部材とから成る超音
波モータにおいて、 負荷トルクが増えると、スラスト成分が固定部材への向
きと反対方向に働く力が増え、それに応じた量だけ自動
的に該固定部材と反対方向へと移動し、その結果、該加
圧部材が弾縮して該ロータへの加圧力が増加する加圧自
動調節手段を有することを特徴とする超音波モータ。1. An electro-mechanical energy conversion element is sandwiched between a vibrating body and a pressing body by a pressure-bonding body, and when an electric signal is applied to the electro-mechanical energy conversion element, vibration is generated in different planes. A vibrator that is excited and causes an elliptical vibration on the surface by giving a predetermined phase difference to each vibration, and a vibrator pressurizes and contacts the vibrator to rotate by the elliptical vibration on the surface of the vibrator. Rotor to
In an ultrasonic motor comprising a rotation output member for transmitting the rotational force of the rotor to the outside and a fixing member for fixing these to an external member, when the load torque increases, the thrust component is directed in the direction opposite to the direction toward the fixing member. The automatic force adjustment that increases the force acting on the rotor and automatically moves in the opposite direction from the fixing member by an amount corresponding to it, and as a result, the pressure member is elastically contracted to increase the pressure applied to the rotor. An ultrasonic motor having means.
出力部材の動きをある程度規制する部材を設けたことを
特徴とする超音波モータ。2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein a member that restricts the movement of the rotation output member to some extent is provided at the shaft center of the motor.
にハスバ歯車を用いたことを特徴とする超音波モータ。3. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein a helical gear is used as the rotation output member.
にウォームギアを用いたことを特徴とする超音波モー
タ。4. The ultrasonic motor according to claim 1 or 2, wherein a worm gear is used as the rotation output member.
押え体との間に圧着体により挟持し前記、電気−機械エ
ネルギ変換素子に電気信号を印加することにより異なる
複数の平面内に振動が励起され、かつ夫々の振動に時間
的に所定の位相差を持たせることにより表面に楕円振動
を生ずる振動子と、前記振動子に加圧部材により加圧接
触され振動子表面の楕円運動により回転するロータとロ
ータの回転力を外部に伝達する回転出力部材とこれらを
外部の部材に固定させる固定部材とから成る超音波モー
タにおいて、 負荷トルクが増えると、スラスト成分が該固定部材の配
される向きに働く力が増え、それに応じた量だけ自動的
に固定部材方向へと移動し、その結果、該加圧部材が伸
びて、該ロータへの加圧力が減少する加圧自動調節手段
を有することを特徴とする超音波モータ。5. An electro-mechanical energy conversion element is sandwiched between a vibrating body and a pressing body by a crimping body, and when an electric signal is applied to the electro-mechanical energy conversion element, vibration is generated in different planes. A vibrator that is excited and causes an elliptical vibration on the surface by giving a predetermined phase difference to each vibration, and rotated by the elliptical motion of the vibrator surface that is brought into pressure contact with the vibrator by a pressing member. In an ultrasonic motor comprising a rotor and a rotation output member for transmitting the rotational force of the rotor to the outside and a fixing member for fixing these to an external member, when the load torque increases, the thrust component is arranged in the fixing member. The force acting in the direction increases, and the force automatically moves toward the fixed member by a corresponding amount. As a result, the pressurizing member extends, and the pressurizing automatic adjustment means for decreasing the pressure applied to the rotor is provided. Ultrasonic motor according to claim Rukoto.
出力部材の動きをある程度規制する部材を設けたことを
特徴とする超音波モータ。6. The ultrasonic motor according to claim 5, wherein a member that restricts the movement of the rotation output member to some extent is provided at the shaft center of the motor.
トルクを増して、モータが停止したとき、加圧部材が自
由長さとなるようにその長さを設定したことを特徴とす
る超音波モータ。7. The ultrasonic motor according to claim 5, wherein the load torque of the motor is increased, and when the motor is stopped, the length of the pressing member is set so as to have a free length. .
部材にハスバ歯車を用いたことを特徴とする超音波モー
タ。8. An ultrasonic motor according to claim 5, 6 or 7, wherein a helical gear is used as the rotation output member.
部材にウォームギアを用いたことを特徴とする超音波モ
ータ。9. The ultrasonic motor according to claim 5, 6 or 7, wherein a worm gear is used as the rotation output member.
８又は９に記載の超音波モータを駆動源としたことを特
徴とする機器。10. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
An apparatus characterized by using the ultrasonic motor according to 8 or 9 as a drive source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296089A JPH06153548A (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4296089A JPH06153548A (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Ultrasonic motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06153548A true JPH06153548A (en) | 1994-05-31 |
Family
ID=17828982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4296089A Pending JPH06153548A (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Ultrasonic motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06153548A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198202B1 (en) * | 1994-08-04 | 2001-03-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration actuator |
| JP2011010395A (en) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Canon Inc | Vibration wave driven apparatus, and image capturing apparatus employing the same |
| CN102365814A (en) * | 2009-04-07 | 2012-02-29 | 佳能株式会社 | Rotary type vibration wave driving apparatus |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP4296089A patent/JPH06153548A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198202B1 (en) * | 1994-08-04 | 2001-03-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration actuator |
| CN102365814A (en) * | 2009-04-07 | 2012-02-29 | 佳能株式会社 | Rotary type vibration wave driving apparatus |
| CN102365814B (en) * | 2009-04-07 | 2015-05-13 | 佳能株式会社 | Rotary type vibration wave driving apparatus |
| US9154056B2 (en) | 2009-04-07 | 2015-10-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotary type vibration wave driving apparatus |
| JP2011010395A (en) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Canon Inc | Vibration wave driven apparatus, and image capturing apparatus employing the same |
| US8344594B2 (en) | 2009-06-23 | 2013-01-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven apparatus and image pickup apparatus including vibration wave driven apparatus |
| KR101272678B1 (en) * | 2009-06-23 | 2013-06-10 | 캐논 가부시끼가이샤 | Vibration wave driven apparatus and image pickup apparatus including vibration wave driven apparatus |
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