(57)【要約】【課題】円周方向にがたつきが生じることなく、適正な軸方向位置で支持部材を圧接固定することができ、また、容易に分解することができる超音波モータを提供する。【解決手段】後ケース３１の凸片３１ａを凸片嵌合部３０ｃに軸方向（矢印Ａ方向）に嵌合すると、凸片３１ａのくさび部３１ｂにより支持板圧接部３０ａが円周方向（矢印Ｂ方向）に押される。これにより、支持板圧接部３０ａが支持板１３を支持板係合部３０ｂ内で円周方向に挟み込むように弾性変形（或いは塑性変形）し、支持板１３が外筒３０の支持板係合部３０ｂに圧接固定される。【選択図】図１
2009044858.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と、該電気−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が励起される振動体と、該振動体に励起した振動により駆動される移動体と、該移動体の駆動力により回転駆動される出力軸と、前記電気−機械エネルギ変換素子を支持する支持部材と、前記出力軸の軸方向の両側から前記電気−機械エネルギ変換素子、前記振動体、前記移動体および前記支持部材を覆った状態で互いに軸方向に嵌合される一対のケース部材と、を備え、該一対のケース部材のうちの一方のケース部材に前記支持部材の係合部が形成される超音波モータであって、
前記一方のケース部材の前記係合部に対して周方向に隣接する位置に他方のケース部材に設けた被嵌合部が軸方向に嵌合される嵌合部を設けて、該嵌合部と前記係合部との間に圧接部を形成し、
前記一方のケース部材の前記嵌合部に前記他方のケース部材の前記被嵌合部を軸方向に嵌合することにより、前記圧接部を、前記係合部に対して前記支持部材を周方向に圧接させる方向に変形させる、ことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記嵌合部が凹形状であり、前記被嵌合部が先端にくさび部を有する凸形状である、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】
前記圧接部の前記支持部材に対する周方向の接触面が、該支持部材に点接触する曲面形状である、ことを特徴とする請求項１または２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励起させ、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５０に回転可能に支持され、モータ軸２４の他端が後ケース５１に回転可能に支持されている。
【０００５】
外筒５０および後ケース５１は、モータ軸２４の軸方向の両側から互いに軸方向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５０側にはステータ１０が配設され、後ケース５１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５０の後ケース５１側の端部に形成された切欠き状の支持板係合部５０ａに固定される構造になっている。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。
【０００７】
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に加圧接触させる構造になっている。
【０００８】
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。
【０００９】
次に、図６および図８を参照して、支持板１３を外筒５０の支持板係合部５０ａに固定する構造について説明する。
【００１０】
図６では、支持板１３を外筒５０の支持板係合部５０ａに対して軸方向（矢印Ａ方向）に移動させると、支持板１３が支持板係合部５０ａにはめあいで係合して固定される。支持板１３を支持板係合部５０ａに固定した後、後ケース５１が外筒５０に装着される。
【００１１】
図８（ａ）では、支持板１３を外筒５０の支持板係合部５０ａに対して軸方向（矢印Ａ方向）に軽圧入することで、支持板１３が支持板係合部５０ａに係合して固定される。
【００１２】
図８（ｂ）では、支持板１３を外筒５０の支持係合部５０ａに係合した後、係合部分に接着剤（斜線部）を塗布することで、支持板１３が支持板係合部５０ａに固定される。
【００１３】
図８（ｃ）では、後ケース５１の外筒５０側の端部に、先端にくさび部５１ａを有する凸片５２を形成している。また、外筒５０の後ケース５１側の端部には、凸片５２の円周方向幅に支持板１３の円周方向幅を加えた長さより若干短い円周方向幅を有する切欠き状の支持板係合部５０ｂを形成している。
【００１４】
そして、支持板１３を外筒５０の支持板係合部５０ｂの円周方向の一側に配置した後、支持板係合部５０ｂの円周方向の他側に後ケース５１の凸片５２を軸方向（矢印Ａ方向）に装着する。これにより、凸片５２の先端のくさび部５１ａが支持板１３を円周方向に押して該支持板１３が支持板係合部５０ｂに圧接固定される。
【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】
【００１５】
ところで、ステータ１０は、図７に示すように、モータ軸２４の軸方向に対してスリーブ１４が外筒５０に当接する位置で位置決めされている。支持板１３を外筒５０の支持板係合部５０ａ，５０ｂに固定する位置については、ステータ１０が位置決めされた後に軸方向に対して位置決めする必要がある。ここで、支持板１３の軸方向の位置がずれた場合、支持板１３が弾性変形して、弾性変形分の応力が圧電素子群１１および振動子１２に作用し、加圧バネ２２の加圧力が適正に働かなくなってしまう。
【００１６】
加圧バネ２２の加圧力が適正に働かなくなった場合、超音波モータのトルクが仕様通りに発生しなかったり、また、振動子１２とツバ２１との接触部分が異常に摩耗してしまい、超音波モータの寿命が短くなるという不具合が生じる。
【００１７】
図６に示す支持板の固定構造では、支持板１３の軸方向の位置は適正に確保されるが、円周方向（モータ軸の回転方向：矢印Ｃ方向）に対しては支持板係合部５０ａ内で嵌合分のガタが発生し、適正なモータ出力が得られない場合がある。
【００１８】
また、図８（ａ）に示す支持板の固定構造では、支持板１３を支持板係合部５０ａに軽圧入で固定するために、軸方向に対して位置決めをしづらいという問題が発生する。
【００１９】
更に、図８（ｂ）に示す支持板の固定構造では、支持板１３の係合部分を接着剤で固定してしまうため、かかる固定後は、超音波モータを分解することができなくなるという不具合が生じる。
【００２０】
更に、図８（ｃ）に示す支持板の固定構造では、後ケース５１のくさび部５１ａで支持板１３を円周方向に圧接固定するとき、支持板１３を軸方向（矢印Ａ方向）に押す力が働く。このため、支持板係合部５０ｂに支持板１３を軸方向に対して位置決めしても、支持板１３が軸方向に動いてしまうという不具合が生じる。
【００２１】
そこで、本発明は、円周方向にがたつきが生じることなく、適正な軸方向位置で支持部材を圧接固定することができ、また、容易に分解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】
【００２２】
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と、該電気−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が励起される振動体と、該振動体に励起した振動により駆動される移動体と、該移動体の駆動力により回転駆動される出力軸と、前記電気−機械エネルギ変換素子を支持する支持部材と、前記出力軸の軸方向の両側から前記電気−機械エネルギ変換素子、前記振動体、前記移動体および前記支持部材を覆った状態で互いに軸方向に嵌合される一対のケース部材と、を備え、該一対のケース部材のうちの一方のケース部材に前記支持部材の係合部が形成される超音波モータであって、前記一方のケース部材の前記係合部に対して周方向に隣接する位置に他方のケース部材に設けた被嵌合部が軸方向に嵌合される嵌合部を設けて、該嵌合部と前記係合部との間に圧接部を形成し、前記一方のケース部材の前記嵌合部に前記他方のケース部材の前記被嵌合部を軸方向に嵌合することにより、前記圧接部を、前記係合部に対して前記支持部材を周方向に圧接させる方向に変形させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、円周方向にがたつきが生じることなく、軸方向の適正な位置で支持部材を一方のケース部材に固定することができ、また、超音波モータの分解も容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態の一例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軸方向に沿う断面図、図３は図１に示す超音波モータの分解斜視図、図４は支持板を外筒に固定する構造の一例を説明するための図である。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。
【００２６】
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（一対のケース部材の一方のケース部材）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（他方のケース部材）３１に回転可能に支持されている。
【００２７】
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（移動体）２０が配設されている。
【００２８】
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が外嵌固定され、モータ軸２４と離間した状態で支持板１３が外筒３０の後ケース３１側の端部に形成された切欠き状の支持板係合部３０ｂに固定される。なお、支持板１３の固定構造については、後述する。
【００２９】
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。
【００３０】
上記構成の超音波モータ１を組み立てるには、図３を参照して、まず、ステータ１０を外筒３０に固定した後、ロータ２０のバネ支持板２３が圧入固定されたモータ軸２４をステータ１０のスリーブ１４に軸方向（矢印Ａ方向）に差し込んでいく。このとき、ロータ２０の加圧バネ２２がツバ２１を加圧して、ツバ２１がステータ１０の振動子１２に加圧接触し、この状態で、後ケース３１を外筒３０に装着する。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、図３および図４を参照して、支持板１３を外筒３０に固定する構造について説明する。
【００３３】
後ケース３１を外筒３０に装着する前において、ステータ１０を外筒３０に固定した状態では、支持板１３は外筒３０の支持板係合部３０ｂに対してはめあいによって係合している。このとき、ローラ２０の加圧バネ２２の加圧力が作用した状態で、支持板１３がモータ軸２４の軸方向に対して適正な位置で支持板係合部３０ｂに係合している。ただし、この状態においては、支持板１３は軸方向に移動することが可能である。
【００３４】
ここで、本実施形態では、後ケース３１の外筒３０側の端部に、先端にくさび部３１ｂを有する凸片（凸形状の被嵌合部）３１ａを形成している。一方、外筒３０の支持板係合部３０ｂの円周方向に隣接する部位には、後ケース３１の凸片３１ａが軸方向に嵌め込まれる凹形状の凸片嵌合部３０ｃを形成している。
【００３５】
これにより、凸片嵌合部３０ｃと支持板係合部３０ｂとの間に、支持板１３を円周方向（図４の矢印Ｂ方向）に押圧する支持板圧接部３０ａが形成される。凸片嵌合部３０ｃの外筒３０の円周方向幅は、凸片３１ａの後ケース３１の円周方向幅より若干狭くなっている。ただし、支持板圧接部３０ａの先端の凸片嵌合部３０ｃ側を向く部位には、切欠きが形成されて、凸片３１ａの先端を凸片嵌合部３０ｃに軸方向にスムースに嵌合できるようになっている。
【００３６】
そして、ステータ１０を外筒３０に固定した状態で後ケース３１を外筒３０に装着して、凸片３１ａを凸片嵌合部３０ｃに軸方向（矢印Ａ方向）に嵌合すると、凸片３１ａのくさび部３１ｂにより支持板圧接部３０ａが円周方向（矢印Ｂ方向）に押される。これにより、支持板圧接部３０ａが支持板１３を支持板係合部３０ｂ内で円周方向に挟み込むように弾性変形（或いは塑性変形）し、支持板１３が外筒３０の支持板係合部３０ｂに圧接固定される。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、後ケース３１の凸片３１ａを外筒３０の凸片嵌合部３０ｃに軸方向に嵌合して支持板圧接部３０ａを円周方向に変形させることで、支持板１３を外筒３０の支持板係合部３０ｂに圧接固定している。
【００３８】
これにより、円周方向にがたつきが生じることなく、軸方向の適正な位置で支持板１３を外筒３０の支持板係合部３０ｂに固定することができ、また、超音波モータ１の分解も容易に行なうことができる。
【００３９】
なお、本発明は上記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。
【００４０】
例えば、上記実施の形態では、支持板圧接部３０ａの支持板１３に接触する面を平面形状としているが、これに代えて、図５に示すように、支持板圧接部３０ａの支持板１３に対する接触面をある一定の曲率を有する曲面形状にしてもよい。
【００４１】
このようにすると、支持板圧接部３０ａで支持板１３を円周方向に圧接する際に、支持板圧接部３０ａが必ず支持板１３に対して点接触で圧接するようになる。これにより、より効果的に支持板１３を軸方向の適正な位置で外筒３０の支持板係合部３０ｂに固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の一例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軸方向に沿う断面図である。
【図３】図１に示す超音波モータの分解斜視図である。
【図４】支持板を外筒に固定する構造の一例を説明するための図である。
【図５】支持板を外筒に固定する構造の変形例を説明するための図である。
【図６】従来の超音波モータを説明するための図である。
【図７】図６に示す超音波モータの軸方向に沿う断面図である。
【図８】支持板を外筒に固定する構造の従来例を説明するための図である。
【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
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
３０ａ  支持板圧接部
３０ｂ  支持板係合部
３０ｃ  凸片嵌合部
３１ａ  凸片
３１ｂ  くさび部
３２    軸受
【図１】
2009044858.tif 000003
【図２】
2009044858.tif 000004
【図３】
2009044858.tif 000005
【図４】
2009044858.tif 000006
【図５】
2009044858.tif 000007
【図６】
2009044858.tif 000008
【図７】
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【図８】
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