(57)【要約】【課題】ステータを出力軸から離間させた状態でのステータと出力軸との同軸度の高精度化を低コストで実現することができる超音波モータを提供する。【解決手段】超音波モータ１は、電気−機械エネルギ変換素子を支持する支持部材１３を有するステータ１０と、支持部材１３が固定された状態でステータ１０を覆う外筒３０と、ステータ１０の振動体に励起した振動により駆動されるロータ２０と、ロータ２０の駆動力により回転駆動される出力軸２４と、を備える。支持部材１３は、出力軸２４に対して係合する係合部１３ａを有し、該係合部１３ａは、出力軸２４の軸方向に変形可能とされて、該変形後に出力軸２４に対する係合が解除される。【選択図】図４
2009044921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子、該電気−機械エネルギ変換素子に対して駆動信号を印加することにより振動が励起される振動体、および前記電気−機械エネルギ変換素子を支持する支持部材を有するステータと、
前記支持部材が固定された状態で前記ステータを覆う外筒と、
前記ステータの前記振動体に励起した振動により駆動されるロータと、
該ロータの駆動力により回転駆動される出力軸と、を備える超音波モータにおいて、
前記支持部材は、前記出力軸に対して係合する係合部を有し、該係合部は、前記出力軸の軸方向に変形可能とされて、該変形後に前記出力軸に対する係合が解除される、ことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記支持部材を前記外筒に固定した状態で、治具を用いて前記係合部を前記出力軸の軸方向に変形させる、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記出力軸の外周部に段差部を設け、前記支持部材を前記外筒に固定した状態で、前記出力軸を軸方向に移動させることにより、前記段差部により前記係合部を前記出力軸の軸方向に変形させる、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を印加することにより振動体に振動を励起させ、振動体に押圧された移動体に摩擦による駆動力を与える超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータは、圧電素子等の電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加することにより高周波振動を発生させ、その振動エネルギを連続的な機械運動として取り出すように構成されたモータである（特許文献１）。
【０００３】
図６および図７に、従来の超音波モータの一例を示す。
【０００４】
この超音波モータは、モータ軸２４の一端が軸受３２を介して外筒３０に回転可能に支持され、モータ軸２４の他端が後ケース３１に回転可能に支持されている。モータ軸２４の外筒３０から突出した端部の基部にはＥリング３３が嵌め込まれており、これにより、モータ軸２４が軸方向の所定の位置で回転可能に位置決め固定されている。
【０００５】
外筒３０および後ケース３１は、軸方向に互いに嵌合されてモータケースを構成しており、該モータケース内の外筒３０側にはステータ１０が配設され、後ケース３１側にはロータ２０が配設されている。
【０００６】
ステータ１０は、スリーブ１４に圧電素子群１１、振動子１２、および支持板６０が固定され、モータ軸２４と接触しない状態で支持板６０の外周部に設けられた外筒係合部６０ａが外筒３０の内周面３０ａに係合した状態で固定される。
【０００７】
支持板６０の外筒係合部６０ａは、支持板６０の円周方向に略等間隔で４箇所配置されている。なお、ステータ１０をモータ軸２４から離間配置するのは、ステータ１０の圧電素子群１１をモータ軸２４に係合させると圧電素子群１１の振動が抑制されてしまうからである。
【０００８】
ロータ２０は、モータ軸２４に圧入固定されたバネ支持板２３に加圧バネ２２が取り付けられ、該加圧バネ２２によりツバ２１をステータ１０の振動子１２に加圧接触させている。
【特許文献１】特開平１１−４６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記従来の超音波モータでは、ロータ２０がモータ軸２４に圧入固定されているため、ロータ２０とステータ１０との同軸度を高精度にするには、ステータ１０は、モータ軸２４と離間した状態でモータ軸２４に対して高精度に同軸度を出す必要がある。
【００１０】
この場合、ステータ１０を支持固定する支持板６０は外筒３０の内周面３０ａに対して係合固定されているので、ステータ１０は、外筒３０と軸受３２とを介してモータ軸２４と同軸度を出す必要がある。
【００１１】
しかし、ステータ１０とモータ軸２４との同軸度を外筒３０と軸受３２とを介して高精度にするには、支持板６０の外筒係合部６０ａと係合する外筒３０の内周面３０ａと軸受３２の嵌合面との精度を高精度に仕上げる必要がある。
【００１２】
このため、加工コスト、ひいては製品コストがアップする。また、外筒３０、軸受３２および支持板６０等の部品が介在するため、外筒３０の内周面３０ａと軸受３２の嵌合面との精度を高精度にしても、ステータ１０とモータ軸２４との同軸度を高精度にすることは難しい。
【００１３】
モータ軸２４とステータ１０との同軸度の精度が低下した場合、ステータ１０の圧電素子群１１の振動がロータ２０のツバ２１に対して偏芯した軌道で伝達されるため、伝達効率が劣化する。
【００１４】
このため、超音波モータのトルクが低下したり、ツバ２１と振動子１２との圧接部で異音が発生したりして、性能劣化の要因となる。
【００１５】
そこで、本発明は、ステータを出力軸から離間させた状態でのステータと出力軸との同軸度の高精度化を低コストで実現することができる超音波モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の超音波モータは、電気−機械エネルギ変換素子、該電気−機械エネルギ変換素子に対して駆動信号を印加することにより振動が励起される振動体、および前記電気−機械エネルギ変換素子を支持する支持部材を有するステータと、前記支持部材が固定された状態で前記ステータを覆う外筒と、前記ステータの前記振動体に励起した振動により駆動されるロータと、該ロータの駆動力により回転駆動される出力軸と、を備える超音波モータにおいて、前記支持部材は、前記出力軸に対して係合する係合部を有し、該係合部は、前記出力軸の軸方向に変形可能とされて、該変形後に前記出力軸に対する係合が解除される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ステータを出力軸から離間させた状態でのステータと出力軸との同軸度の高精度化を低コストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である超音波モータを説明するための外観斜視図、図２は図１に示す超音波モータの分解斜視図、図３は支持板を外筒に固定する工程、および係合部を変形させる工程を説明するための分解斜視図である。図４（ａ）は係合部の変形前の状態を示す断面図、図４（ｂ）は係合部の変形後の状態を示す断面図である。なお、既に図６および図７で説明した従来の超音波モータに対して重複する部分については各図に同一符号を付して説明する。
【００２０】
図１および図２に示すように、本実施形態の超音波モータ１は、モータ軸（出力軸）２４の一端が軸受３２を介して外筒３０に回転可能に支持されている。また、モータ軸２４の他端は、外筒３０と略同一径の後ケース３１に回転可能に支持されている。モータ軸２４の外筒３０から突出した端部の基部に形成された止め溝３３ａにはＥリング等の係止リング３３が嵌め込まれており、これにより、モータ軸２４が軸方向の所定の位置で回転可能に位置決め固定されている。
【００２１】
外筒３０および後ケース３１は、軸方向に互いに嵌合されてモータケースを構成しており、該モータケース内の外筒３０側にはステータ１０が配設され、後ケース３１側にはロータ２０が配設されている。
【００２２】
ステータ１０は、スリーブ１４に振動子（振動体）１２、圧電素子群１１および支持板（支持部材）１３が固定され、モータ軸２４と離間した状態で支持板１３が外筒３０に固定される。
【００２３】
支持板１３の外周部には、円周方向に略等間隔で例えば４箇所の固定爪１３ｃが設けられており、支持板１３を外筒３０に固定する際には、固定爪１３ｃが外筒３０の後ケース５１側の端部に形成された切欠き状の支持板固定部３０ｂに圧入固定される。
【００２４】
また、支持板１３の内周部には、径方向内方に突出する係合部１３ａが円周方向に略等間隔で例えば３箇所形成されている。係合部１３ａは、モータ軸２４の軸方向に変形可能とされており、変形前はモータ軸２４の外周部に係合し、変形後はモータ軸２４に対する係合が解除される。
【００２５】
ロータ２０は、モータ軸２４に圧入固定されたバネ支持板２３に加圧バネ２２が取り付けられており、該加圧バネ２２によりツバ２１をステータ１０の振動子１２に加圧接触させている。
【００２６】
そして、ステータ１０の圧電素子群１１に交流電圧を印加することにより高周波振動を発生させて振動子１２を励振させ、振動子１２に加圧接触するツバ２１を介してロータ２０に摩擦による駆動力を付与することによりモータ軸２４が回転駆動される。
【００２７】
次に、図３および図４を参照して、支持板１３を外筒３０に固定する工程、および支持板１３の係合部１３ａを変形させる工程について説明する。
【００２８】
まず、支持板１３を外筒３０に固定する場合は、図３に示すように、ステータ１０を外筒３０に実装した後、支持板固定用の治具４０を用いて支持板１３の固定爪１３ｃ（４箇所）を外筒３０の支持板固定部３０ｂに圧入固定する。このとき、支持板１３の係合部１３ａは、変形前の状態でモータ軸２４に係合しており、ステータ１０とモータ軸２４との同軸度が高精度に維持されている（図４（ａ）参照）。
【００２９】
次に、支持板１３の係合部１３ａを変形させる場合は、支持板１３を外筒３０に固定した後、図３に示すように、係合部変形用の治具４１をモータ軸２４に外挿した状態で該モータ軸２４に係合させながらモータ軸２４の軸方向（矢印Ａ方向）方向に移動させる。これにより、治具４１の先端で支持板１３の係合部１３ａが軸方向に押されて変形して、係合部１３ａのモータ軸２４に対する係合が解除され、支持板１３がモータ軸１３から離間配置される（図４（ｂ）参照）。
【００３０】
この状態においては、ステータ１０は、モータ軸２４に対して高精度の同軸度を維持した状態で、モータ軸２４から離間配置される。そして、係合部１３ａを変形させた後、治具４０，４１を取り外し、図４（ｂ）に示すように、モータ軸２４にロータ２０を圧入固定した後、後ケース３１を外筒３０に装着することで、超音波モータ１が組み立てられる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態では、ステータ１０の支持板１３に内周部に設けられた係合部１３ａがモータ軸２４の軸方向に変形可能とされて、変形前はモータ軸２４の外周部に係合し、変形後はモータ軸２４に対する係合が解除される。
【００３２】
これにより、外筒３０の内周面や軸受３２の嵌合面に高精度な加工を施すことなく、ステータ１０をロータ軸２４から離間させた状態でのステータ１０とロータ軸２４との同軸度の高精度化を低コストで実現することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態である超音波モータを説明する。
【００３４】
図５（ａ）は係合部の変形前の状態を示す断面図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は係合部の変形後の状態を示す断面図である。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については各図に同一符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００３５】
本実施形態の超音波モータは、上記第１の実施形態のような治具４１は用いず、図５に示すように、モータ軸２４の外周部に突設した凸部（段差部）５０ａにより支持板１３の係合部１３ａを軸方向に変形させる。
【００３６】
即ち、まず、図５（ａ）に示すように、支持板１３の係合部１３ａをモータ軸２４の外周部に係合させた状態で、上記第１の実施形態と同様に超音波モータを組み立てる。そして、モータ軸２４の止め溝３３ａに嵌め込まれた係止リング３３を外してモータ軸２４を軸方向に移動可能にしておく。このとき、ステータ１０とモータ軸２４との同軸度は高精度に維持されており、また、モータ軸２４の凸部５０ａは支持板１３の係合部１３ａより軸受３２側に隣接配置されている。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、支持板１３の係合部１３ａ側にモータ軸５０を軸方向（矢印Ｂ方向）に移動させると、モータ軸２４の凸部５０ａにより支持板１３の係合部１３ａが軸方向に押されて変形する。これにより、係合部１３ａのモータ軸２４に対する係合が解除され、支持板１３がモータ軸１３から離間配置される。この状態においては、ステータ１０は、モータ軸２４に対して高精度の同軸度を維持した状態で、モータ軸２４から離間配置される。
【００３８】
次に、図５（ｃ）に示すように、凸部５０ａが変形後の係合部１３ａから離間する側にモータ軸２４を軸方向（矢印Ｃ方向）に所定距離移動させ、モータ軸２４の止め溝３３ａに係止リング３３を嵌め込んでモータ軸２４を軸方向に位置決め固定する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態では、モータ軸２４に凸部５０ａを設け、モータ軸２４を軸方向に移動させるだけで支持板１３の係合部１３ａを変形させてモータ軸２４との係合を解除することができる。
【００４０】
これにより、上記第１の実施形態のように、治具４１を用いることなく、また、部品を増やすことなく、ステータ１０をロータ軸２４から離間させた状態でステータ１０とロータ軸２４との同軸度の高精度化を容易に実現することができる。その他の構成、および作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。
【００４１】
なお、本発明は上記各実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態である超音波モータを説明するための外観斜視図である。
【図２】図１に示す超音波モータの分解斜視図である。
【図３】支持板を外筒に固定する工程、および係合部を変形させる工程を説明するための分解斜視図である。
【図４】（ａ）は係合部の変形前の状態を示す断面図、（ｂ）は係合部の変形後の状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である超音波モータを説明するための断面図であり、（ａ）は係合部の変形前の状態を示す図、（ｂ），（ｃ）は係合部の変形後の状態を示す図である。
【図６】従来の超音波モータを説明するための分解斜視図である。
【図７】従来の超音波モータの軸方向に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      超音波モータ
１０    ステータ
１１    圧電素子群
１２    振動子
１３    支持板
１３ａ  係合部
１３ｃ  固定爪
１４    スリーブ
２０    ロータ
２１    ツバ
２２    加圧バネ
２３    バネ支持板
２４    モータ軸
３０    外筒
３０ｂ  支持板固定部
３１    後ケース
３２    軸受
３３    係止リング
４０    治具
４１    治具
５０ａ  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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