JPH067752B2 - 超音波モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面進行波が励起されたステータにロータを
圧接することによってロータを回転させるようにした超
音波モータに関する。

〔従来の技術〕

最近、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波
モータが脚光を浴びている。この超音波モータは原理的
に新しいというだけでなく、従来の電磁型モータに比べ
て次のような利点を有している。

中心軸を必要としない。

薄型、軽量である。

磁気的影響の授受がない。

部品構成が単純で、信頼性が高い。

ギヤなしで低速，高トルクが得られる。

バックラッシュがなく位置決めが容易である。

ステータに対してロータが、回転，チャック，浮遊の
三態をとり得る。

かくして、これらの利点を生かすべく、種々の応用技術
の研究が進められている。その一つにＡＦカメラの鏡筒
移動への応用が考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＡＦカメラの鏡筒移動への応用において問題となること
の一つは、鏡筒位置決めのための位置検出手段である。

従来の電磁型モータをＡＦカメラの鏡筒移動用として用
いた場合のフォーカシング位置検出手段としては、モー
タにロータリエンコーダを付設し、これによってモータ
回転角を検出し、間接的にフォーカシングの位置検出と
位置決めを行なう手段が採用されていた。しかるに、前
述した超音波モータの特徴点を行かすには、従来のロー
タリエンコーダに代わる新しい位置検出手段が望まれ
る。

そこで本発明は回転角を高精度に検出可能で、しかも小
形で構成簡単な回転角検出手段を備え、例えばＡＦカメ
ラの鏡筒移動用として好適な超音波モータを提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。すなわち、表面進行波が励起さ
れたステータにロータを圧接することにより、このロー
タを回転させるようにした超音波モータにおいて、上記
ロータまたはステータの一方の外周部位に所定のピッチ
の凹凸部を設け、この凹凸部に当接する如く配置され前
記ロータの回転に伴ってパルス信号を発生するように圧
電素子を設け、この圧電素子により発生したパルス信号
を用いて前記ロータの回転角を検出するようにした。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより、圧電素子から発せ
られるパルス信号によって回転角が高精度に検出可能
で、しかも小形で構成簡単なものとなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の基本的構成を示す断面図で
ある。図示の如くロータ１の外周部には多数の凹凸とし
て切込み２が設けてある。３は圧電素子であり、その基
端は外枠４に固定され、その先端が切込み部２に入り込
むように配置されている。そして、この圧電素子３はロ
ータ１の回転時において自らの弾性により、順次となり
の切込みへ移動できるようになっている。

第２図（ａ）（ｂ）は圧電素子３の構造例を示す図であ
る。第２図（ａ）（ｂ）に示すように、圧電素子３は２
枚の圧電セラミックス３ａ，３ｂを接合してなるバイモ
ルフ型圧電素子であり、矢印Ａ，Ｂに示す如く外力が加
えられると、その方向に応じて正の出力＋Ｖ、または府
の出力−Ｖが出力される。ただし、静止状態では電圧が
発生しない。なお、第２図（ａ）（ｂ）に示したもの
は、２枚の圧電セラミックス３ａ，３ｂを分極方向が逆
向きとなるように接合したものであるが、１枚が圧電セ
ラミックスで他の１枚が金属板等の非圧電体であるよう
な、いわゆるユニモルフ型のものでもよい。

かくして第１図のようにロータ１の切込み２上をバイモ
ルフ型圧電素子３の先端が打撃を受けながらスライドし
ていくと、一つの切込み２に対して、一つのパルスが発
生することになる。

第３図は第１図に示した構成の超音波モータを、ＡＦカ
メラの鏡筒移動用モータとして応用した例を示す部分断
面図である。１０は超音波モータのステータであり、黄
銅あるいはＳＵＳ等の金属性振動板に圧電素子を接合し
たものとなっている。このステータ１０上にはロータ１
１が圧接配意されている。ロータ１１の外周面には第１
図に示したものと同様に円周方向に沿って所定ピッチで
形成した凹凸部（切込み溝）１２が設けてある。この凹
凸部１２にはバイモルフ型圧電素子１３の先端が挿入さ
れている。バイモルフ型圧電素子１３は、その基端を固
定枠１４の内周面に固定されている。１５はスライダで
あり、ロータ１１の回転運動を直線運動に変換するよう
に、一端がロータ１１の螺旋溝に係合され、他端部が固
定枠１４に設けたガイド溝１６に摺動自在に嵌入係合さ
れている。上記スライダ１５には撮影レンズ１７が一体
的に取付けてある。なお１８はロータ１１をステータ１
０へ圧接させるための押圧部材である。

第４図はバイモルフ型圧電素子１３に接続されているパ
ルス取出し回路を示す図である。第４図に示すように、
この回路は電界効果型トランジスタＦＥＴと、入力抵抗
Ｒ１と出力抵抗Ｒ２と出力端子Ｔとからなっている。ロ
ータ１１の回転に伴ってバイモルフ型圧電素子１３に屈
曲変位に基づく電荷が発生すると、この電荷は入力抵抗
Ｒ１によって電圧に変換され、トランジスタＦＥＴに入
力する。したがって同トランジスタＦＥＴによりインピ
ーダンス変換された形で出力抵抗Ｒ２の両端にパルス電
圧が現われ、このパルス電圧が出力端子Ｔから取出され
る。

かくして上記パルス電圧を処理することにより、そのパ
ルス数からロータ１１の回転角度が検知され、パルス極
性からロータ１１の回転方向が検知される。その結果上
記ロータ１１にヘリコイド的に結合しているスライダ１
５の直進方向静止位置を高精度に決定することが可能で
あり、ＡＦカメラの鏡筒移動を的確に行なうことができ
る。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではない。例
えば、前記実施例では凹凸部２，１２をロータ外周部位
に設けたが、ステータないし固定枠側に設け、これに対
応して圧電素子３，１３をロータ側に固定するようにし
てもよい。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施可能であるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロータまたはステータの一方の外周部
位に所定のピッチの凹凸部を設け、この凹凸部に当接す
る如く配置され前記ロータの回転に伴ってパルス信号を
発生するように圧電素子を設け、この圧電素子により発
生したパルス信号を用いて前記ロータの回転角を検出す
るようにしたので、ロータ回転角を高精度に検出でき、
しかも小形で構成簡単な回転角検出手段を備えた超音波
モータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の基本的構成を示す断面図、
第２図は同実施例における圧電素子の構造例を示す図、
第３図は本発明の応用例を示す図、第４図は同応用例に
おけるパルス取出し回路を示す図である。 １…ロータ、２…切込み、３…圧電素子、３ａ，３ｂ…
圧電セラミックス、４…外枠、１０…ステータ、１１…
ロータ、１２…切込み溝、１３…バイモルフ型圧電素
子、１４…固定枠、１５…スライダ、１６…ガイド溝、
１７…撮影レンズ、１８…押圧部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 隆司 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−113675（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−181959（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面進行波が励起されたステータにロータ
   を圧接することにより、このロータを回転させるように
   した超音波モータにおいて、上記ロータまたはステータ
   の一方の外周部位に設けた所定のピッチの凹凸部と、こ
   の凹凸部に当接する如く配置され前記ロータの回転に伴
   ってパルス信号を発生するように設けられた圧電素子
   と、この圧電素子により発生したパルス信号を用いて前
   記ロータの回転角を検出する手段とを具備したことを特
   徴とする超音波モータ。