(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板に設けられているガイド部材に円環型圧電セラミックの内周部が固定されて振動体が構成され、当該円環型圧電セラミックの外周部にはこれと接触するロータが設けてあり、上記円環型圧電セラミックに電界を印加することによって発生する超音波振動によって上記ロータを回転させる超音波モータにおいて、
上記円環型圧電セラミックの内周部には上記ガイド部材が嵌合するとともに、当該内周部には切欠部が設けてあり、
上記ガイド部材には、上記切欠部に係合する突起部と、当該突起部以外の部分で上記円環型圧電セラミックの内周部と接触する複数のガイド部と、上記円環型圧電セラミックの上端面をその厚さ方向に阻止するつば部と、上記ベース板に設けてある係合部と係合して当該ガイド部材の周方向の回転を阻止する位置決めピン部とが設けられており、
上記ベース板には、上記ガイド部材を貫通する突出部が形成してあり、
上記突出部の突出端部には取付部材が固定されており、
上記ガイド部材の上記円環型圧電セラミックの内周部に位置する部分の厚さは当該円環型圧電セラミックの厚さよりも小に形成してあり、
上記ガイド部材と上記取付部材との間には弾性部材が設けられている
ことを特徴とする超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は超音波モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動体としての円環型圧電セラミックは、高周波電界の印加により超音波振動を発生させるものであるので、なるべく振幅の大きい振動すなわち共振状態を得ることが必要とされる。そのために円環型圧電セラミックは、モータの本体に強固に固定するのではなく、なるべく少ない面積で支持し、その支持も弾性支持とすることが望ましい。
【０００３】
このような圧電セラミックの支持手段としては、例えば圧電円板の中心孔にウレタンスプリングを嵌め込み、その中心にキャップボルトを通して締め付けるようにしたものがある（例えば、特開昭６３−１８１６７７号公報）。これはボルトの締め付けにより、スプリングの外径を大きくして圧電円板を強く支持可能とすることを図ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、圧電円板の内径部とウレタンスプリングの反発力により生じる係合面の摩擦力により圧電円板が支持されているため、トルクの伝達の際に滑りが生じてしまい、エネルギーの損失が大きくなり大きなトルクが得られない問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の超音波モータは、ベース板に設けられているガイド部材に円環型圧電セラミックの内周部を固定することにより振動体を構成し、この円環型圧電セラミックの外周部にこれと接触するロータを設け、円環型圧電セラミックに電界を印加することによって発生する振動によってロータを回転させる形式の超音波モータについて以下の手段を採用したものである。
【０００６】
上記した円環型圧電セラミックの内周部には上記したガイド部材が嵌合するとともに切欠部が設けてあり、この切欠部にはガイド部材に設けてある突起部が係合することにより周方向への滑りを生じないようにしてある。
【０００７】
ガイド部材には、円環型圧電セラミックの内周部と接触する複数のガイド部が設けてあり、このガイド部材が円環型圧電セラミックの内周部に嵌合したときに、これらのガイド部が線接触状態で支持可能としてある。またこのガイド部材には、ベース板に設けてある係合部と係合してガイド部材の周方向への回転を阻止する位置決めピン部が設けてある。
【０００８】
さらに上記したガイド部材には、円環型圧電セラミックの上端面を厚さ方向に係止する複数のつば部が設けてある。これらのつば部は、円環型圧電セラミックの内周部を部分的に固定するものであり、円環型圧電セラミックの振動体としての機能を著しく妨げるものではない。
【０００９】
上記したガイド部材による円環型圧電セラミックの支持は、このガイド部材にばね座金やコイルスプリング等の弾性部材を用いて、弾性付勢力を与えることによって行なうようにしてある。弾性部材は、ガイド部材を貫通するようにベース板に一体に設けてある突出部に嵌合し、この突出端部に取付部材を固定することによって取り付けてある。
【００１０】
ガイド部材による円環型圧電セラミックの弾性支持を得るために、円環型圧電セラミックの内周部に位置するガイド部材の厚さは、円環型圧電セラミックの厚さよりも小さく形成してある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波モータは、ベース板に設けられているガイド部材に円環型圧電セラミックの内周部が固定されて振動体が構成され、円環型圧電セラミックの外周部にはこれと接触するロータが設けてあり、円環型圧電セラミックに電界を印加することによって発生する超音波振動によってロータを回転させる超音波モータについて適用したものである。
【００１２】
上記した円環型圧電セラミックの内周部にはガイド部材が嵌合するとともに、この内周部には切欠部が設けてあり、ガイド部材には切欠部に係合する突起部と、この突起部以外の部分で円環型圧電セラミックの内周部と接触する複数のガイド部と、円環型圧電セラミックの上端面をその厚さ方向に阻止するつば部と、ベース板に設けてある係合部と係合してガイド部材の周方向の回転を阻止する位置決めピン部とを設け、ベース板には、ガイド部材を貫通する突出部を形成し、突出部の突出端部には取付部材が固定してあり、ガイド部材の円環型圧電セラミックの内周部に位置する部分の厚さは当該円環型圧電セラミックの厚さよりも小に形成してあり、ガイド部材と取付部材との間には弾性部材が設けられている。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
初めに図５，６を参照して一実施例の構成の概要について説明する。
ベース板１上面に、多段円筒状に形成された突出部１ａの中程の位置に実質的に厚円板状のガイド部材２が支持してある。このガイド部材２には振動体としての円環型圧電セラミック３が取り付けてある。
【００１４】
円環型圧電セラミック３は、後述するように内周部がガイド部材２に形成されたガイド部との接触によって支持され、上端面は、ガイド部材の上部に突出するように形成されたつば部２ａによって支持されている。なお、ガイド部材２は下端面に形成された位置決めピン部２ｂがベース板１の上面に設けられた係合部１ｂに係合することにより、周方向への回転を阻止可能としてある。
【００１５】
ガイド部材２の上面には、ベース板１の突出部１ａに遊嵌した弾性部材であるばね座金４の下端面が当接している。ばね座金４は、突出部１ａの上端に固定された取付部材５によってガイド部材２を円環型圧電セラミック３の厚さ方向へ弾性付勢している。取付部材５は皿小ねじ６によってベース板１の突出部１ａの上端部に固定してある。なお、弾性部材としては、ばね座金の他皿ばねやコイルばねを用いてもよい。
【００１６】
円環型圧電セラミック３の外周部には、これと接触して回転するロータ７が設けてある。ロータ７は、多数のロータ片８をリブ状のつなぎ部材９によって一体に連結したものによって構成してある。
【００１７】
ロータ７の外周部には、コイルばねをリング状に結合してなる押圧手段１０が設けてある。押圧手段１０は、各ロータ片８を円環型圧電セラミック３の外周面に向って押圧する方向に付勢しており、この付勢力によってロータ片８と円環型圧電セラミック３の外周面との摩擦力が大きくなる。
【００１８】
円環型圧電セラミック３の両側面には、それぞれ所定の間隔を有する状態にガイド板１１，１２が設けてある。各ガイド板の対向面にはそれぞれロータ片８の係合部８ａ，８ｂと係合する凹部１１ａ，１２ａが形成してある。ロータ７が回転すると、これらの係合部８ａ，８ｂが凹部１１ａ，１２ａと係合することによって両ガイド板１１，１２が従動して回転可能としてある。
【００１９】
下側のガイド板１１の内周部は、ベース板１の突出部１ａの最下段に回転自在に嵌合しており、上側のガイド板１２の内周部は、取付部材５の取付部に回転自在に嵌合している。
【００２０】
下側のガイド板１１には、これと一体の給合フック１１ｂが４か所に形成してあり、各先端部に形成された爪部によって上側のガイド板１２の上面を支持することにより両ガイド板を一体化してある。
【００２１】
上側のガイド板１２の外周部には歯車の歯形１２ｂが形成してあり、ガイド板を出力歯車として機能させるようにしてある。
【００２２】
次に図１，２及び図３，４を参照して、本実施例における円環型圧電セラミック３の設置状態について詳しく説明する。
図１，２に示すように、ガイド部材２の外周上部には等角度間隔で４か所に円環型圧電セラミック３を支持するつば部２ａが形成してある。４つのつば部のうちの３つのつば部の下方には、円環型圧電セラミック３の内周部３ａと接触して、この円環型圧電セラミック３を支持するガイド部２ｃが形成してある。そして残りの１つのつば部の下方には、円環型圧電セラミック３の内周面に形成してある半円状の係合部３ｂと係合する突起部２ｄが形成してある。さらにこの突起部２ｄの下端部には、ベース板１に設けてある係合部１ｂに係合してガイド部材２が周方向に回転することを阻止する位置決めピン部２ｂ（既出）が設けてある（図３，４参照）。
【００２３】
円環型圧電セラミック３の内周部３ａその近傍の内縁部は、下端面がベース板１の上面に形成された４か所の耳部１ｄの上面に当接し、上端面はガイド部材２のつば部２ａの下面に当接した状態で支持されている。この支持は既述したように、弾性部材４によって弾性的に支持された状態となっている（図３，４参照）。
【００２４】
また、円環型圧電セラミック３の内周部３ａは、ガイド部材２のガイド部２ｃが線接触状態で支持するとともに、切欠部３ｂに係合する突起部２ｄによって回転不能に支持してある。なお，図１によると、位置決めピン部２ｂとベース板１の係合部１ｂの底部との間やガイド部材２の上端面と取付部材５の下端面との間は互いに接触しているようにも見受けられるが、いずれも隙間が設けてあり、あくまでも円環型圧電セラミック３を少ない接触面積で、そして弾性的に支持して振動体としての機能向上を目指している。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、ガイド部材を介して円環型圧電セラミックを取り付けるようにしてあり、円環型圧電セラミックの内周部に設けてある切欠部と、ガイド部材に設けてある突起部とが係合することにより、この円環型圧電セラミックが最少限の接触によって回転不能に支持されており、振動体としての機能が著しく妨げられることがない。
【００２６】
また、円環型圧電セラミックの内周部の支持は、ガイド部材に形成された複数個のガイド部がその内周部に線接触することによって行なっているので、同様に振動体の機能が著しく妨げられることがない。
【００２７】
また、円環型圧電セラミックの厚さ方向の支持は、ベース板に形成された突出部とガイド部材に形成されたつば部とによって最小面積で挾持してあり、さらにガイド部材は弾性部材によって弾性付勢されているので上記したつば部による支持は弾性的な支持となり、円環型圧電セラミックの振動体としての機能が著しく妨げられることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要部の断面図である。
【図２】図１Ａ−Ａ線の断面図である。
【図３】円環型圧電セラミックとガイド部材との嵌合状態を示す平面図である。
【図４】ベース板の上面の状態を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施例の全体の構成を示す平面図である。
【図６】図５Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【符号の説明】
１      ベース板
１ａ    突出部
１ｂ    係合部
２      ガイド部材
２ａ    つば部
２ｂ    位置決めピン部
２ｃ    ガイド部
２ｄ    突起部
３      円環型圧電セラミック
３ａ    内周部
３ｂ    切欠部
４      弾性部材（ばね座金）
５      取付部材
７      ロータ
【図１】
0003595649.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003595649.tif 000005
【図５】
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【図６】
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