JP3934255B2

JP3934255B2 - Ultrasonic motor

Info

Publication number: JP3934255B2
Application number: JP21497898A
Authority: JP
Inventors: 晶彦菰田
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000050655A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定在波型の超音波モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
定在波型の超音波モータには、超音波振動の縦振動と捻り振動との組み合わせでロータを回転駆動する楕円軌跡を生成するものがある。図１３は、そのような超音波モータであるランジュバン型振動子からなる超音波モータを示している。図１３に示すように、この超音波モータのステータは、縦振動モードで振動する一対の圧電素子が円筒状の一対の金属ブロックにて挟持されたランジュバン振動子を備えている。両金属ブロックによる各圧電素子の挟持は、それぞれの中心を貫通する図示しないボルトにて行われている。一方、ロータは前記ボルトと一体で同軸に設けられた支持軸にて、ステータの上面に摺接する状態で回動可能に支持されている。
【０００３】
この超音波モータでは、縦振動の捻り振動への変換が、外周部に複数のスリットが設けられたステータの一部により行われている。このスリットは全て同一形状に形成され、外周部において周方向に等角度間隔で設けられている。各スリットは、ステータの周面からある程度深い位置まで形成されている。
【０００４】
このようなスリットをステータの外周部に形成するには、従来、エンドミルやメタルソーを用いて切削加工していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金属にて円筒状に形成されたステータの外周面にエンドミル、メタルソーにより複数のスリットを切削加工すると、その加工時間が長くかかり生産性が低い問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、スリットを備え縦振動を捩り振動に変換もしくは捻り振動を縦振動に変換する振動変換部を有する超音波モータ、超音波モータ用ステータ及びロータにおいて、スリットの切削加工なしで容易に信頼性のある振動変換部を形成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1では、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捻り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捻り振動に変換、もしくは、前記捻り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備え、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータであって、特徴部分を前記全ての素板は該素板同士を連結固定するため複数積層された振動変換部の周面において接合手段を用いている。
【０００８】
さらに本発明の請求項２から５において、請求項１の接合手段は請求項2では素板の周面に接着剤を施したこと、請求項3ではろう付けを施したこと、請求項4ではかしめを施したこと、請求項5ではかしめを有するホールドカバーによることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の請求項６では圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捻り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捻り振動に変換、もしくは、前記捻り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備え、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータであって、特徴部分を全ての素板は該素板同士を連結固定するため複数積層された振動変換部の全てを含むモールド接合手段を用いたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の請求項７から８では、請求項６のモールド接合手段は請求項７では樹脂モールドであること、請求項８では金属めっきであることを特徴としている。
【００１１】
さらに、前記請求項９では圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捻り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捻り振動に変換、もしくは、前記捻り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備え、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータであって、特徴部分を前記全ての素板の切り欠き部間には貫通孔が設けられ、該素板同士を連結固定するための前記貫通孔を貫通するピンによることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
この発明の超音波モータは、請求項1記載の発明によれば、板状の素板の外周部に形成された切り欠き部により、各素板にて形成される振動変換部の外周部にスリットが形成される。振動変換部が縦振動もしくは捻り振動すると、縦振動の一部がスリットの作用により捻り振動に変換もしくは捻り振動の一部が縦振動に変換される。そして、各素板が積層された振動変換部のスリットの設けられる周面に結合手段を用いているので各素板の相互間が結合され一体化される。よって、弾性振動励起部からの振動を確実に楕円振動に変換することができる。
【００１３】
請求項2記載の発明によれば、結合手段に接着剤を用いたので特別な器具を必要とせずに短時間で素板を結合し一体化することができる。請求項3記載の発明によれば、結合手段にろう付けを用いたので金属相互間の密着度が強固で素板を結合し一体化することができる。請求項４記載の発明によれば、結合手段にかしめを用いたので他の材料を必要とせずに素板を結合し一体化することができる。請求項５記載の発明によれば、結合手段にかしめを有するホールドカバーを用いたのでホールドカバーを接触部分として利用しながら、素板を結合し一体化することができる。さらに、請求項６記載の発明によれば、各素板が積層された振動変換部の全てをモールド結合手段を用いているので安定的に各素板の相互間が結合され一体化される。請求項７記載の発明によれば、モールド結合手段に樹脂モールドを用いたので安定的に各素板を結合し一体化することができ、樹脂部分を接触部分のライニング材としても利用できる。請求項８記載の発明によれば、モールド結合手段に金属めっきを用いたので安定的に各素板を結合し一体化することができ、金属めっき部分を接触部分の仕上げとしても利用できる。請求項９記載の発明によれば、各素板の切り欠き部間の貫通孔をピンが貫通するので特に周方向へのずれが生じ難くなり安定的に各素板の相互間が結合され一体化される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明し、図１〜図３は、本発明の実施形態に係る超音波モータの代表図である。
【００１５】
図１は超音波モータ１を示す摸式斜視図であり、図２は同じく分解斜視図である。図１に示すように、超音波モータ１は、弾性振動励起部としてのステータ２及び回転部としてのロータ３を備えている。ステータ２は、第１振動励起部としての第１ブロック４、第２振動励起部としての第２ブロック５、第１圧電素子６、第２圧電素子７、第１電極８及び第２電極９を備えている。尚、本実施の形態では、第１圧電素子６及び第２圧電素子７にて圧電素子が構成されている。
【００１６】
第１ブロック４は、ほぼ円筒状の回転体に形成されている。第１ブロック４は、下側ブロック１０と、振動変換部としての上側ブロック１１を備えている。図２に示すように、下側ブロック１０は導電性金属にて円筒状に形成され、中心軸方向に貫通する孔１２（図３に図示）を備えている。下側ブロック１０の外周面においてその上側周縁には、モータ固定用のフランジ部１３が設けられている。
【００１７】
上側ブロック１１は、図２に示すように、導電性金属にて円環状に形成された複数の素板１４を中心軸方向に積層して形成されている。各素板１４はプレス加工にて全て同一形状に形成され、図９から図１２に示す実施形態例により接合されている。
【００１８】
素板１４の中心には中心軸方向に貫通する軸孔１６が形成され、外周部には複数の同一形状の切り欠き部１７が形成されている。各切り欠き部１７は、素板の径方向に延びるように形成されるとともにその周面１４ａに開口するように形成されている。
【００１９】
上側ブロック１１の外周部には、複数の同一形状のスリット１５が周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１５は、上側ブロック１１の中心軸に対して傾斜した状態で形成され、周面１１ａに開口されている。この各スリット１５の作用により、上側ブロック１１に励起された超音波の縦振動の一部が捻り振動に変換されるようになっている。各スリット１５は、中心軸回りに順次ずらすように積層された各素板１４の切り欠き部１７にて形成されている。
【００２０】
第１ブロック４の上面には、第１電極８、第１圧電素子６、第２電極９及び第２圧電素子７がこの順で積層されている。圧電素子６、７は圧電材料にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通する軸孔１８、２１を備えている。圧電素子６、７には、縦振動モードの高周波振動を発生する分極処理が施されている。電極８、９は円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８、２１と同径の軸孔１９、２２を備えている。電極８、９の周面には、外周側に突出する端子片２０、２３が設けられている。電極間８、９に高周波交流電圧が供給されると、圧電素子６、７が縦振動するようになっている。
【００２１】
同じく、第２圧電素子７も円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２１を備えている。
【００２２】
第１圧電素子６及び第２圧電素子７は、分極方向がそれぞれ上下逆にされている。図３は、超音波モータ１の中心軸を含む平面における断面図である。図３に示すように、第１ブロック４、第１電極８、第１圧電素子６、第２電極９及び第２圧電素子７には、第１ブロック４の下面側から貫通シャフト２４と固定シャフト２７が挿通されている。
【００２３】
図3によれば、この貫通シャフト２４は下かしめ部２５と上かしめ部２６とを備え、下かしめ部２５は下側ブロック１０と密着し、上かしめ部２６は第２ブロック５と密着している。そして、固定シャフト２７は下側が下かしめ部２５および下側ブロック１０と当接するようにリベット状に潰されて径が大きくなった頭部２７ａとなっている。固定シャフト２７の頭部２７ａは第１ブロック４の下面に設けられた収容凹部２９に回動が規制されない状態で収容され、固定シャフト２７のロータ側先端はボルト状の螺である先端側雄ねじ部２８が彫ってあり、ナット３８が噛合されている。また、この貫通シャフト２４の外側には絶縁材で形成されたカラー３０が嵌挿されている。カラー３０には第１電極、第１圧電素子、第２電極及び第２圧電素子が嵌合されている。カラー３０の上端は、第２圧電素子７の上面よりやや低い高さとなっている。
【００２４】
第２圧電素子７の上側には、第２ブロック５が設けられている。第２ブロック５は導電性金属にて円柱状の回転体に形成されており内周に空隙部３１を有している。空隙部３１の下部には、貫通シャフト２４の上かしめ部２６が当接されている。
【００２５】
第２ブロック５の上側には、ロータ３が設けられている。ロータ３は金属にて円柱状に形成されている。ロータ３の中心軸方向の中央部には、その下面に開口する挿通孔３２と、該挿通孔３２よりも大径の軸受孔３３と、該軸受孔３３よりも大径に形成されロータ３の上面に開口する収容穴３４とがこの順で同一中心軸上に形成されている。軸受孔３３には軸受３５が支持されている。
【００２６】
挿通孔３２にはその下方から固定シャフト２７が挿通され、該固定シャフト２７は軸受３５にて支持されている。収容穴内３４には固定シャフト２７の先端側雄ねじ部２８が配置され、該先端側雄ねじ部２８には軸受３５の上面との間にばね受け３６及び板ばね３７を介在した状態でナット３８が螺合されている。
【００２７】
ロータ３の下面にはライニング材３９が接着され、該ライニング材３９を介してロータ３が第２ブロック５に摺接されている。この超音波モータ１では、前記第１圧電素子６には、第１電極８と第２電極９とが電気的に接続され、第２圧電素子７には、第２電極９と、第１電極８に電気的に接続されている第２ブロック５が電気的に接続されている。
【００２８】
次に、以上のように構成された超音波モータ及び超音波モータ用ステータの作用について説明する。第1電極8及び第2電極9に高周波交流電圧が供給されると、第1電圧素子６及び第2電圧素子７には極性が逆であるため、両圧電素子６、７は同じ状態の縦振動モードで振動する。言い換えると、第1圧電素子が伸びるときには第2圧電素子７も伸び、第1圧電素子６が縮むときには第2圧電素子７も縮む。その結果、ステータ２には圧電素子が1個であるときよりも振幅の大きな縦振動が励起される。
【００２９】
第1ブロック４に励起された縦振動は、各スリット１５の作用により捻り振動に変換される。その結果、第２ブロック５のロータ３との摺接面に縦振動と捻り振動とが合成された楕円振動が発生し、この楕円振動によりロータ３が一方に回転駆動される。
【００３０】
次に、図８（ｂ）の振動変換部材９５をもとに本発明のポイントとなる素板の相互間を密着させる説明を図９から図１２に従い説明する。図9は請求項1から４に相当する実施形態例であり、図１０は請求項５に相当する実施形態例であり、図１１は請求項６から８に相当する実施形態例であり、図１２は請求項９に相当する実施形態例である。
【００３１】
図9は、板材から打ち抜いて形成された素板９３を土台９４に載せていく。この土台９４には突出部９４ａが形成されており、これは製造する振動変換部９５のスリット９５aの角度と同じ傾斜をしている。この土台９４の突出部９４ａに素板９３の切り欠き部９３ａを次々と嵌め込んでいき、複数の素板９３が積層された振動変換部９５の密着前状態が完成する。この状態からスリット９５ａ相互間のほぼ中央部である振動変換部外周９５ｃに全ての素板９３に渡るように軸線方向に沿って接着剤９６を塗布する。この接着剤９６により素板９３の相互間が密着され複数の素板９３が一体化した振動変換部９５になる。このときの状態が図９である。各素板が積層された振動変換部のスリットの設けられる周面に結合手段を用いているので各素板の相互間が結合され一体化される。よって、弾性振動励起部からの振動を確実に楕円振動に変換することができる。さらに、結合手段に接着剤９６ａを用いたので特別な器具を必要とせずに短時間で素板９３を結合し一体化することができる。
【００３２】
前述では接合手段として接着剤９６ａが設けられているが、振動変換部外周９５ｃの他の接合手段としてろう付け９６ｂが考えられる。製造方法として接着剤９６ａのときとほぼ同じように、スリット９５ａ相互間のほぼ中央部における振動変換部外周９５ｃに全ての素板９３に渡るように軸線方向に沿って溶融金属であるろう付け９６ｂを塗布する。このときの状態が図９の状態である。ろう付けの場合、金属を溶かす特別な手段が必要であるがろう付けは素板９３と同様に金属材料からなるので接着剤よりも密着力もありに結合手段にろう付け９６ｂを用いたので金属相互間の密着度が強固で素板を結合し一体化することができる。
【００３３】
また、振動変換部９５の他の接合手段としてかしめ手段９６ｃが考えられる。製造方法として接着剤９６ａのときとほぼ同じように、スリット９５ａ相互間のほぼ中央部における振動変換部外周９５ｃに全ての素板９３に渡るように軸線方向に沿ってかしめ９６ｃを施したものであり各素板９３の周面に下方に進む切り込みを入れてすぐ下で積層する素板９３に食い込み結合させるものである。このかしめ手段９６ｃで積層し密着したときの状態が図９の状態である。かしめ手段９６ｃの場合、他の材料を必要とせずに素板９３を結合し一体化することができる。
【００３４】
また、振動変換部９５の他の接合手段として図１０のようにホールドカバー９６ｄが考えられる。図１０（ａ）は積層した素板９３をホールドカバー９６ｄに挿入する前の斜視図であり、図１０（ｂ）は複数の素板９３をホールドカバー９６ｄに挿入しホールドカバー９６ｄと素板９３とを相互にかしめた状態の断面図である。製造方法として素板９３を積層しておき、その密着される前の振動変換部９５をホールドカバー９６ｄに圧入させるものである。複数の素板９３を全てホールドカバー９６ｄに収納した後、最下端の素板９３の周囲に等間隔で複数設けられた下かしめ爪９３ｂと、ホールドカバー９６ｄ最下端の周囲に等間隔で複数設けられた上かしめ爪９６ｅとの間で相互にかしめられ、複数の素板９３は結合し一体化することができる。結合手段にかしめを有するホールドカバー９６ｄを用いたのでホールドカバー９６ｄの一部を接触部分として利用しながら、素板を結合し一体化することができる。すなわちホールドカバー９６ｄの上面９６ｆが接触部分でありロータの下面もしくはステータの上面に使用できる。
【００３５】
図１１は各素板９３が積層された振動変換部９５の全てをモールド結合手段を用いた実施形態例であり、図１１（ａ）はモールド結合手段９７が施される前の振動変換部９５の状態を示す側面図であり、図１１（ｂ）はモールド結合手段９７が施された後の振動変換部９５の状態を示す側面図である。製造方法について説明すると、図１１（ａ）のようにモールド接合手段９７であるモールド樹脂９７ａが容器９８ａ溶融状態で準備されており、容器９８ａの上方には複数の素板９３を積層した密着前の振動変換部９５をアーム９８ｂが保持している。この状態から密着前の振動変換部９５が溶融したモールド樹脂９７ａに完全に浸るようにアーム９８ｂを下方に移動させる。そして、一定時間振動変換部９５をモールド樹脂９７ａに浸した後、アーム９８ｂを上方に持ち上げ振動変換部９５を容器から取り出す。その後アーム９８ｂで保持したまま振動変換部９５を放置させ、モールド樹脂９７ａを乾燥させる。乾燥した後アーム９８ｂを振動変換部９５から離すと複数の素板９３がモールド樹脂９７ａで取り囲まれることになり、相互間で密着され振動変換部９５はより一層完全に隙間なく一体化される。この状態が図１１（ｂ）である。この作業の後にロータまたはステータ接触面となる場所を研磨仕上げすればライニング材を設ける必要は無くなる。よって、モールド樹脂はライニング材として使用できる材質を選ぶと作業が簡単になる。
【００３６】
前述ではモールド接合手段としてモールド樹脂９７ａを使用しているが、振動変換部９５の他のモールド接合手段９７としてめっき金属９７ｂが考えられる。製造方法としてモールド樹脂９７ａのときとほぼ同じように、モールド接合手段９７であるめっき金属９７ｂが容器９８ａにイオン化された電解液として準備されており、容器９８ａの上方には複数の素板９３を積層した密着前の振動変換部９５をアーム９８ｂが保持している。この状態から密着前の振動変換部９５が電解液に完全に浸るようにアーム９８ｂを下方に移動させる。ここで、アーム９８ｂにマイナスの電荷を与えるとプラスに電荷した金属イオンがアーム９８ｂから振動変換部９５の周囲で金属化していく。この結果、振動変換部９５は金属めっき処理が行われ周囲ではめっき金属９７ｂで覆われていく。そして一定時間電解液に振動変換部９５を浸しアーム９８ｂにマイナス電荷を与えた後で、アーム９８ｂを上方に持ち上げる。すると振動変換部９５の全面に渡って完全にめっき金属９７ｂで覆われることになるので、素板９３の相互間の密着が完全に行われる。モールド結合手段にめっき金属を用いたので安定的に各素板９３を結合し一体化することができ、めっき金属部分がロータもしくはステータの接触部分の仕上げとしても利用できる。
【００３７】
図１２は各素板９３に貫通孔９３ｃを設け、貫通孔９３ｃを貫通するピン９９が設けられた実施形態例であり、貫通孔９３ｃにピン９９を差し込む前の状態を示す。製造方法については、あらかじめ板材から振動変換部材９５のもととなる素板９３を打ち抜く際に同時に貫通孔９３ｃも貫通し形成する。このとき積層する１枚１枚は切り欠き部からの角度が少しずつ異なる貫通孔９３ｃを持つように積層する枚数分の種類だけ形成されており、それらの複数種類の素板９３を貫通孔９３ｃが垂直に一致するように合わせて素板９３を積層する。この積層された密着前の振動変換部材９５の貫通孔９３ｃにピン９９を圧入する。ピン９９の直径は貫通孔９３ｃの内径よりも大きいのでピン９９は貫通孔９３ｃに圧入されることになる。この結果、ピン９９は素板９３の軸方向相互間を密着させる。さらに各素板の切り欠き部間の貫通孔をピンが貫通するので特に周方向へのずれが生じ難くなり安定的に各素板の相互間が結合され一体化される。
【００３８】
なお、図９から図１１は図８の振動変換部をもとに説明をしたが、図８にこだわることなく他の実施形態例にも応用できる。つまり、図１〜図３や図６（ａ）のように第１振動励起部の第１ブロック４や、図４〜図５の他の超音波モータの弾性振動励起部としてのステータ６３や、図６（ｂ）や図７（ａ）のように第２振動励起部の第２ブロック５や、図７（ｂ）のように回転部としてのロータにも利用し素板の相互間を密着することができる。さらに、以上の説明では図９から図１１の実施形態例は単独で実施されたものを開示したが相互に組み合わせて実施しても良い。例えば、まず周面に接合手段を施して、その後、モールド接合手段を施す実施形態例（具体的には、接着剤で周面を接着し、その後モールド樹脂で固める実施形態例）や、まずモールド接合手段を施して、その後、接合手段を周面に施す実施形態例（具体的には、金属めっきを施し、その後ホールドカバーを用いる実施形態例）等が考えられる。
【００３９】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータによれば、以下の効果も得ることができる。振動変換部（上側ブロック１１）を円板状に形成された素板１４を積層して形成し、各素板１４に設けた切り欠き部１７にて該振動変換部の外周部にスリット１５を形成した。従って、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリット１５を備えた振動変換部を形成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、素板を積層して得られた振動変換部は、中央を貫通する連結シャフト２４に密着される内周に比べて外周は素板間の接合力が弱いのであるが、本発明の接合手段またはモールド接合手段が外周に施されることによって、内周から外周に至る素板全面に渡って素板相互間の密着度が向上するので、超音波振動が確実に回転方向への振動へ変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層素板を使用した超音波モータの実施形態例を示す斜視図。
【図２】同じく分解斜視図。
【図３】同じく断面図。
【図４】積層素板をステータに使用した他の超音波モータを示す断面図。
【図５】上記超音波モータに利用されるステータの一部を分解したステータを示す斜視図。
【図６】（ａ），（ｂ）共に別個の超音波モータを示す正面図。
【図７】（ａ），（ｂ）共に別個の超音波モータを示す正面図。
【図８】（ａ）別例の超音波モータを示す正面図、（ｂ）別例の振動変換部を示す斜視図。
【図９】図８の振動変換部を基本とし、本発明の素板相互間を密着させる第１実施形態例の製造段階を示す斜視図。
【図１０】（ａ）は図８の振動変換部を基本とし、本発明の素板相互間を密着させる第１実施形態例の製造段階を示す側面図、（ｂ）は同じく製造完成後を示す側面図。
【図１１】（ａ）は図８の振動変換部を基本とし、本発明の素板相互間を密着させる第１実施形態例の製造段階を示す斜視図、（ｂ）は同じく製造完成後を示す断面図。
【図１２】図８の振動変換部を基本とし、本発明の素板相互間を密着させる第１実施形態例の製造段階を示す斜視図。
【図１３】従来例の超音波モータを示す斜視図。
【符号の説明】
２… 弾性振動励起部としてのステータ、３… 回転部としてのロータ、４… 第1振動励起部としての第1ブロック、５… 第2振動励起部としての第2ブロック、６… 圧電素子を構成する第1圧電素子、７… 同じく第2圧電素子、１１… 振動変換部としての上側ブロック、１１ａ… 周面、１４… 素板、１５… スリット、１７… 切り欠き部、５１… ケース、５８… 回転軸、６３…弾性振動励起部としてのステータ、６５…振動変換部としての上側ブロック、６５ａ…周面、７１…素板、７２…スリット、７３…切り欠き部、７４…圧入嵌合部を構成する凸状勘合部、７５…同じく嵌合孔、７７…素板、８０…回転部としてのロータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a standing wave type ultrasonic motor.
[0002]
[Prior art]
Some standing wave type ultrasonic motors generate an elliptical locus for rotationally driving a rotor by a combination of longitudinal vibration and torsional vibration of ultrasonic vibration. FIG. 13 shows an ultrasonic motor composed of a Langevin type transducer as such an ultrasonic motor. As shown in FIG. 13, the stator of this ultrasonic motor includes a Langevin vibrator in which a pair of piezoelectric elements that vibrate in a longitudinal vibration mode are sandwiched between a pair of cylindrical metal blocks. Each piezoelectric element is sandwiched between both metal blocks by a bolt (not shown) penetrating the center. On the other hand, the rotor is rotatably supported in a state of slidingly contacting the upper surface of the stator by a support shaft that is integrated with the bolt and provided coaxially.
[0003]
In this ultrasonic motor, conversion of longitudinal vibration into torsional vibration is performed by a part of the stator having a plurality of slits on the outer periphery. All of the slits are formed in the same shape, and are provided at equiangular intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion. Each slit is formed to a certain depth from the circumferential surface of the stator.
[0004]
In order to form such a slit in the outer peripheral portion of the stator, conventionally, an end mill or a metal saw has been used for cutting.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a plurality of slits are cut by an end mill and a metal saw on the outer peripheral surface of a stator formed in a cylindrical shape with metal, there is a problem that the processing time is long and productivity is low.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic motor having a vibration conversion unit that includes a slit and converts longitudinal vibration into torsional vibration or converts torsional vibration into longitudinal vibration. In a stator and a rotor for an ultrasonic motor, a reliable vibration converting portion is easily formed without slit cutting.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in claim 1 of the present invention, a piezoelectric element is provided, and an elastic vibration exciting part that excites longitudinal vibrations or torsional vibrations of ultrasonic waves by the piezoelectric element, and an outer peripheral part has an opening on a peripheral surface. A vibration conversion unit that converts the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit by the action of the slit into torsional vibration, or converts the torsional vibration to longitudinal vibration, and the elastic vibration excitation unit A rotation unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the vibration conversion unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration conversion unit. Each of the slits is formed by laminating a plurality of base plates in the central axis direction, which are formed in a plate shape and formed on the outer peripheral portion so as to extend substantially in the radial direction and are formed with notches that open on the peripheral surface. Each element stacked An ultrasonic motor formed by a notch portion of a plate, wherein all the base plates have a characteristic portion using a joining means on the circumferential surface of a plurality of laminated vibration conversion portions to connect and fix the base plates to each other ing.
[0008]
Further, in claims 2 to 5 of the present invention, the bonding means of claim 1 is that the adhesive is applied to the peripheral surface of the base plate in claim 2, the brazing is applied in claim 3, and the bonding means in claim 4 The caulking is performed, and the fifth aspect of the present invention is characterized by a hold cover having caulking.
[0009]
Further, in claim 6 of the present invention, a piezoelectric element is provided, and an elastic vibration exciting part in which longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element, and a slit opening in the peripheral surface is formed on the outer peripheral part. The longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit by the action of the slit is converted into a torsional vibration, or a vibration conversion unit that converts the torsional vibration into a longitudinal vibration, and an ultrasonic vibration excited by the elastic vibration excitation unit. A rotating unit that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining ultrasonic vibration and ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit, and the vibration converting unit is formed in a substantially disc shape and has an outer periphery The part is formed by laminating a plurality of base plates formed in the central axis direction so as to extend substantially in the radial direction and having a notch opening in the peripheral surface. In the notch of the base plate An ultrasonic motor which is formed, all the material plate the characteristic portion is characterized by using a mold bonding means including all of the vibration converting portion which is stacked for connecting and fixing the plain plate together.
[0010]
Further, according to claims 7 to 8 of the present invention, the mold joining means of claim 6 is a resin mold in claim 7, and is a metal plating in claim 8.
[0011]
Further, in claim 9, a piezoelectric element is provided, and an elastic vibration exciting part in which longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element, and a slit opening in a peripheral surface is formed in the outer peripheral part. The longitudinal vibration excited by the elastic vibration exciting part by the action of the above is converted into torsional vibration, or the vibration converting part for converting the torsional vibration into longitudinal vibration, and the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting part And a rotating portion that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining with the ultrasonic vibration converted by the vibration converting portion, and the vibration converting portion is formed in a substantially disc shape and has an outer peripheral portion. Is formed by laminating a plurality of base plates that are formed so as to extend substantially in the radial direction and in which a cutout portion that opens to the peripheral surface is formed, and each slit is formed by stacking the base plates. Shaped at the notch The ultrasonic motor is characterized in that a through hole is provided between the cut-out portions of all the base plates, and the feature portion is a pin that penetrates the through hole for connecting and fixing the base plates to each other. Features.
[0012]
[Action]
According to the invention of claim 1, the ultrasonic motor of the present invention is formed on the outer peripheral portion of the vibration converting portion formed by each base plate by the notch portion formed on the outer peripheral portion of the plate-shaped base plate. A slit is formed. When the vibration conversion unit performs longitudinal vibration or torsional vibration, a part of the longitudinal vibration is converted into a torsional vibration or a part of the torsional vibration is converted into a longitudinal vibration by the action of the slit. And since the coupling | bonding means is used for the surrounding surface in which the slit of the vibration conversion part in which each base plate was laminated | stacked is provided, between each base plate is couple | bonded and integrated. Therefore, it is possible to reliably convert the vibration from the elastic vibration excitation unit into elliptical vibration.
[0013]
According to the invention described in claim 2, since the adhesive is used as the coupling means, the base plates can be coupled and integrated in a short time without requiring a special instrument. According to the invention described in claim 3, since brazing is used as the coupling means, the adhesion between the metals is strong, and the base plates can be coupled and integrated. According to the fourth aspect of the present invention, since the caulking is used as the coupling means, the base plates can be coupled and integrated without requiring other materials. According to the fifth aspect of the invention, since the holding cover having caulking is used as the connecting means, the base plates can be combined and integrated while using the holding cover as a contact portion. Furthermore, according to the invention described in claim 6, since all of the vibration converting portions in which the respective base plates are laminated use the mold coupling means, the base plates are stably coupled and integrated. According to the seventh aspect of the present invention, since the resin mold is used as the mold coupling means, the respective base plates can be stably coupled and integrated, and the resin portion can also be used as a lining material for the contact portion. According to the eighth aspect of the present invention, since metal plating is used for the mold bonding means, the respective base plates can be stably bonded and integrated, and the metal plated portion can also be used as the finishing of the contact portion. According to the ninth aspect of the present invention, since the pins pass through the through holes between the cut-out portions of the respective base plates, the displacement in the circumferential direction is particularly difficult to occur, and the base plates are stably coupled to each other. It becomes.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 3 are representative views of an ultrasonic motor according to an embodiment of the invention.
[0015]
FIG. 1 is a vertical perspective view showing an ultrasonic motor 1, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the same. As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor 1 includes a stator 2 as an elastic vibration excitation unit and a rotor 3 as a rotating unit. The stator 2 includes a first block 4 as a first vibration excitation unit, a second block 5 as a second vibration excitation unit, a first piezoelectric element 6, a second piezoelectric element 7, a first electrode 8 and a second electrode 9. I have. In the present embodiment, the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 constitute a piezoelectric element.
[0016]
The first block 4 is formed in a substantially cylindrical rotating body. The first block 4 includes a lower block 10 and an upper block 11 as a vibration converting unit. As shown in FIG. 2, the lower block 10 is formed of a conductive metal in a cylindrical shape, and includes a hole 12 (shown in FIG. 3) penetrating in the central axis direction. On the outer peripheral surface of the lower block 10, a flange portion 13 for fixing the motor is provided on the upper peripheral edge.
[0017]
As shown in FIG. 2, the upper block 11 is formed by laminating a plurality of base plates 14 formed in a ring shape with a conductive metal in the central axis direction. All the base plates 14 are formed in the same shape by press working, and are joined by the embodiment shown in FIGS. 9 to 12.
[0018]
A shaft hole 16 penetrating in the central axis direction is formed at the center of the base plate 14, and a plurality of cutout portions 17 having the same shape are formed at the outer peripheral portion. Each notch portion 17 is formed so as to extend in the radial direction of the base plate, and is formed so as to open to the peripheral surface 14a.
[0019]
In the outer peripheral portion of the upper block 11, a plurality of slits 15 having the same shape are provided at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 15 is formed in a state of being inclined with respect to the central axis of the upper block 11 and opened to the peripheral surface 11a. By the action of each slit 15, a part of the longitudinal vibration of the ultrasonic wave excited by the upper block 11 is converted into torsional vibration. Each slit 15 is formed by a cutout portion 17 of each base plate 14 stacked so as to be sequentially shifted around the central axis.
[0020]
On the upper surface of the first block 4, a first electrode 8, a first piezoelectric element 6, a second electrode 9, and a second piezoelectric element 7 are laminated in this order. The piezoelectric elements 6 and 7 are formed of a piezoelectric material in a disk shape, and include shaft holes 18 and 21 penetrating in the central axis direction. The piezoelectric elements 6 and 7 are subjected to polarization processing that generates high-frequency vibration in the longitudinal vibration mode. The electrodes 8 and 9 are formed in a disc shape, and are provided with shaft holes 19 and 22 having the same diameter as the shaft holes 18 and 21, penetrating in the central axis direction. Terminal pieces 20 and 23 projecting to the outer peripheral side are provided on the peripheral surfaces of the electrodes 8 and 9. When a high-frequency AC voltage is supplied between the electrodes 8 and 9, the piezoelectric elements 6 and 7 are caused to vibrate longitudinally.
[0021]
Similarly, the second piezoelectric element 7 is also formed in a disc shape, and includes a shaft hole 21 that penetrates in the central axis direction and has the same diameter as the shaft hole 18.
[0022]
The first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 have their polarization directions turned upside down. FIG. 3 is a cross-sectional view in a plane including the central axis of the ultrasonic motor 1. As shown in FIG. 3, the first block 4, the first electrode 8, the first piezoelectric element 6, the second electrode 9, and the second piezoelectric element 7 have a through shaft 24 and a fixed shaft from the lower surface side of the first block 4. 27 is inserted.
[0023]
According to FIG. 3, the through shaft 24 includes a lower caulking portion 25 and an upper caulking portion 26, the lower caulking portion 25 is in close contact with the lower block 10, and the upper caulking portion 26 is in close contact with the second block 5. Yes. The fixed shaft 27 is a head portion 27a that is crushed into a rivet shape and has a larger diameter so that the lower side is in contact with the lower caulking portion 25 and the lower block 10. The head portion 27a of the fixed shaft 27 is accommodated in an accommodation recess 29 provided on the lower surface of the first block 4 in a state in which the rotation is not restricted, and the front end of the fixed shaft 27 is a front end side male screw portion that is a bolt-shaped screw. 28 is carved and a nut 38 is engaged. A collar 30 formed of an insulating material is fitted on the outside of the through shaft 24. The collar 30 is fitted with a first electrode, a first piezoelectric element, a second electrode, and a second piezoelectric element. The upper end of the collar 30 is slightly lower than the upper surface of the second piezoelectric element 7.
[0024]
A second block 5 is provided on the upper side of the second piezoelectric element 7. The second block 5 is formed of a conductive metal into a cylindrical rotating body, and has a gap portion 31 on the inner periphery. An upper caulking portion 26 of the penetrating shaft 24 is in contact with the lower portion of the gap portion 31.
[0025]
The rotor 3 is provided on the upper side of the second block 5. The rotor 3 is formed of a metal in a cylindrical shape. In the central portion of the rotor 3 in the central axis direction, an insertion hole 32 opened on the lower surface of the rotor 3, a bearing hole 33 having a diameter larger than the insertion hole 32, and a diameter larger than the bearing hole 33 are formed. The accommodation hole 34 opened on the upper surface is formed on the same central axis in this order. A bearing 35 is supported in the bearing hole 33.
[0026]
A fixed shaft 27 is inserted into the insertion hole 32 from below, and the fixed shaft 27 is supported by a bearing 35. A distal-side male thread portion 28 of the fixed shaft 27 is disposed in the accommodation hole 34, and a nut 38 is screwed in a state where a spring receiver 36 and a leaf spring 37 are interposed between the distal-side male thread portion 28 and the upper surface of the bearing 35. Are combined.
[0027]
A lining material 39 is bonded to the lower surface of the rotor 3, and the rotor 3 is in sliding contact with the second block 5 through the lining material 39. In the ultrasonic motor 1, a first electrode 8 and a second electrode 9 are electrically connected to the first piezoelectric element 6, and a second electrode 9 and a first electrode are connected to the second piezoelectric element 7. The second block 5 that is electrically connected to 8 is electrically connected.
[0028]
Next, operations of the ultrasonic motor and the ultrasonic motor stator configured as described above will be described. When a high-frequency AC voltage is supplied to the first electrode 8 and the second electrode 9, the first voltage element 6 and the second voltage element 7 have opposite polarities, so that the piezoelectric elements 6 and 7 are in the same vertical state. Vibrate in vibration mode. In other words, when the first piezoelectric element extends, the second piezoelectric element 7 also expands, and when the first piezoelectric element 6 contracts, the second piezoelectric element 7 also contracts. As a result, longitudinal vibration having a larger amplitude than that when the number of the piezoelectric elements is one is excited in the stator 2.
[0029]
The longitudinal vibration excited by the first block 4 is converted into torsional vibration by the action of each slit 15. As a result, elliptical vibration in which longitudinal vibration and torsional vibration are combined is generated on the sliding surface of the second block 5 with the rotor 3, and the rotor 3 is rotationally driven in one direction by this elliptical vibration.
[0030]
Next, description will be given according to FIGS. 9 to 12 based on the vibration converting member 95 of FIG. FIG. 9 shows an embodiment corresponding to claims 1 to 4, FIG. 10 shows an embodiment corresponding to claim 5, FIG. 11 shows an embodiment corresponding to claims 6 to 8, and FIG. Reference numeral 12 denotes an embodiment corresponding to claim 9.
[0031]
In FIG. 9, a base plate 93 formed by punching from a plate material is placed on a base 94. The base 94 is formed with a protruding portion 94a, which has the same inclination as the angle of the slit 95a of the vibration converting portion 95 to be manufactured. The notches 93a of the base plate 93 are fitted into the projecting portions 94a of the base 94 one after another, and the pre-contact state of the vibration converting portion 95 in which the plurality of base plates 93 are stacked is completed. From this state, the adhesive 96 is applied along the axial direction so as to extend over all the base plates 93 to the vibration converting portion outer periphery 95c, which is the substantially central portion between the slits 95a. By the adhesive 96, the base plates 93 are brought into close contact with each other to form a vibration converting portion 95 in which the plurality of base plates 93 are integrated. The state at this time is shown in FIG. Since the coupling means is used on the peripheral surface provided with the slits of the vibration converting portion where the respective base plates are laminated, the respective base plates are combined and integrated. Therefore, it is possible to reliably convert the vibration from the elastic vibration excitation unit into elliptical vibration. Further, since the adhesive 96a is used as the coupling means, the base plate 93 can be coupled and integrated in a short time without the need for a special instrument.
[0032]
In the above description, the adhesive 96a is provided as the joining means, but brazing 96b is conceivable as another joining means of the vibration converting portion outer periphery 95c. As in the case of the adhesive 96a as a manufacturing method, brazing 96b which is a molten metal along the axial direction so as to extend over all the base plates 93 to the vibration converting portion outer periphery 95c at the substantially central portion between the slits 95a. Apply. The state at this time is the state of FIG. In the case of brazing, a special means for melting the metal is necessary. However, since the brazing is made of a metal material like the base plate 93, the brazing 96b is used as the coupling means with more adhesive force than the adhesive, so the metal mutual The adhesion between them is strong, and the base plates can be combined and integrated.
[0033]
Further, caulking means 96c can be considered as another joining means of the vibration converting portion 95. As a manufacturing method, caulking 96c is applied along the axial direction so as to extend over all the base plates 93 on the vibration converting portion outer periphery 95c at the substantially central portion between the slits 95a, as in the case of the adhesive 96a. There is a notch that advances downward on the peripheral surface of each base plate 93, and the base plate 93 that is laminated immediately below is cut into and joined. FIG. 9 shows a state when the caulking means 96c are stacked and adhered. In the case of the caulking means 96c, the base plate 93 can be combined and integrated without the need for other materials.
[0034]
Further, as another joining means of the vibration converting portion 95, a hold cover 96d can be considered as shown in FIG. FIG. 10A is a perspective view before the laminated base plate 93 is inserted into the hold cover 96d, and FIG. 10B is a perspective view of the plurality of base plates 93 inserted into the hold cover 96d, and the hold cover 96d and the base plate 93 are inserted. It is sectional drawing of the state which crimped. As a manufacturing method, the base plate 93 is laminated, and the vibration converting portion 95 before being adhered is press-fitted into the hold cover 96d. After all the plurality of base plates 93 are stored in the hold cover 96d, a plurality of lower caulking claws 93b provided at equal intervals around the lowermost base plate 93 and a plurality of equal intervals around the lowermost end of the hold cover 96d are provided. The plurality of base plates 93 can be combined and integrated with each other with the upper caulking claws 96e. Since the hold cover 96d having caulking is used as the coupling means, the base plates can be coupled and integrated while using a part of the hold cover 96d as a contact portion. That is, the upper surface 96f of the hold cover 96d is a contact portion and can be used on the lower surface of the rotor or the upper surface of the stator.
[0035]
FIG. 11 shows an embodiment in which all of the vibration converting portions 95 on which the respective base plates 93 are stacked use mold coupling means. FIG. 11A shows the vibration converting portion 95 before the mold coupling means 97 is applied. FIG. 11B is a side view showing the state of the vibration converting portion 95 after the mold coupling means 97 is applied. The manufacturing method will be described. As shown in FIG. 11A, a mold resin 97a, which is a mold bonding means 97, is prepared in a molten state of the container 98a, and before the adhesion, in which a plurality of base plates 93 are laminated above the container 98a. The vibration converting portion 95 is held by the arm 98b. From this state, the arm 98b is moved downward so that the vibration converting portion 95 before contact is completely immersed in the molten mold resin 97a. Then, after the vibration conversion unit 95 is immersed in the mold resin 97a for a certain period of time, the arm 98b is lifted upward and the vibration conversion unit 95 is taken out of the container. Thereafter, the vibration conversion unit 95 is allowed to stand while being held by the arm 98b, and the mold resin 97a is dried. After drying, when the arm 98b is separated from the vibration converting portion 95, the plurality of base plates 93 are surrounded by the mold resin 97a, and are closely attached to each other, so that the vibration converting portion 95 is more completely integrated without a gap. This state is shown in FIG. If the place which becomes the rotor or stator contact surface is polished after this work, it is not necessary to provide a lining material. Therefore, if the material which can be used as a lining material is chosen as mold resin, work will become easy.
[0036]
In the above description, the mold resin 97a is used as the mold bonding means. However, a plated metal 97b is conceivable as another mold bonding means 97 of the vibration converting portion 95. As in the case of the mold resin 97a as a manufacturing method, a plating metal 97b as the mold bonding means 97 is prepared as an electrolytic solution ionized in the container 98a, and a plurality of base plates 93 are provided above the container 98a. The arm 98b holds the laminated vibration converting portion 95 before close contact. From this state, the arm 98b is moved downward so that the vibration converting portion 95 before contact is completely immersed in the electrolytic solution. Here, when a negative charge is applied to the arm 98b, the positively charged metal ions are metallized around the vibration conversion unit 95 from the arm 98b. As a result, the vibration converting unit 95 is subjected to metal plating, and the surroundings are covered with the plated metal 97b. Then, the vibration converter 95 is immersed in the electrolyte for a certain period of time to give a negative charge to the arm 98b, and then the arm 98b is lifted upward. Then, since the entire surface of the vibration converting portion 95 is completely covered with the plated metal 97b, the base plates 93 are completely adhered to each other. Since plated metal is used for the mold coupling means, the base plates 93 can be stably coupled and integrated, and the plated metal portion can also be used for finishing the contact portion of the rotor or stator.
[0037]
FIG. 12 shows an embodiment in which each base plate 93 is provided with a through hole 93c and a pin 99 is provided through the through hole 93c, and shows a state before the pin 99 is inserted into the through hole 93c. As for the manufacturing method, the through-hole 93c is also penetrated and formed at the same time when the base plate 93 that is the basis of the vibration converting member 95 is punched from the plate material in advance. At this time, each piece to be laminated is formed as many as the number of sheets to be laminated so as to have through holes 93c with slightly different angles from the notch, and the plurality of types of base plates 93 are connected to the through holes 93c. The base plate 93 is laminated so that the two coincide with each other vertically. A pin 99 is press-fitted into the through-hole 93c of the laminated vibration converting member 95 before adhesion. Since the diameter of the pin 99 is larger than the inner diameter of the through hole 93c, the pin 99 is press-fitted into the through hole 93c. As a result, the pins 99 bring the base plates 93 into close contact with each other in the axial direction. Further, since the pins pass through the through holes between the cutout portions of the base plates, the shift in the circumferential direction is unlikely to occur, and the base plates are stably coupled and integrated.
[0038]
9 to 11 have been described based on the vibration conversion unit of FIG. 8, but the present invention can be applied to other embodiments without sticking to FIG. That is, as shown in FIGS. 1 to 3 and FIG. 6A, the first block 4 of the first vibration excitation unit, the stator 63 as the elastic vibration excitation unit of the other ultrasonic motors of FIGS. It is also used for the second block 5 of the second vibration excitation part as shown in FIG. 6B and FIG. 7A and the rotor as the rotating part as shown in FIG. can do. Furthermore, in the above description, the embodiments of FIGS. 9 to 11 have been disclosed as being implemented independently, but may be implemented in combination with each other. For example, an embodiment (first embodiment in which the peripheral surface is first bonded to the peripheral surface, and then the mold bonding means is applied (specifically, the peripheral surface is bonded with an adhesive and then solidified with a mold resin) or the mold is first processed. An embodiment in which the joining means is applied and then the joining means is applied to the peripheral surface (specifically, an embodiment in which metal plating is performed and then a hold cover is used) is conceivable.
[0039]
As described in detail above, according to the ultrasonic motor of the present embodiment, the following effects can also be obtained. The vibration converting portion (upper block 11) is formed by laminating a base plate 14 formed in a disk shape, and a slit 15 is formed on the outer peripheral portion of the vibration converting portion at a notch portion 17 provided in each base plate 14. Formed. Therefore, it is possible to easily form the vibration converting portion having the slit 15 without performing slit machining on the columnar metal material with an end mill, a metal saw, or the like.
[0040]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the vibration converting portion obtained by laminating the base plates has a weak bonding force between the base plates on the outer periphery compared to the inner periphery in close contact with the connecting shaft 24 penetrating the center. However, since the bonding means or the mold bonding means of the present invention is applied to the outer periphery, the degree of adhesion between the element plates is improved over the entire surface from the inner periphery to the outer periphery, so that ultrasonic vibration is ensured. Can be converted into vibration in the rotational direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an ultrasonic motor using a laminated base plate.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the same.
FIG. 3 is a sectional view of the same.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another ultrasonic motor using a laminated base plate as a stator.
FIG. 5 is a perspective view showing a stator in which a part of the stator used in the ultrasonic motor is disassembled.
6A and 6B are front views showing separate ultrasonic motors.
FIGS. 7A and 7B are front views showing separate ultrasonic motors.
FIG. 8A is a front view showing another example of the ultrasonic motor, and FIG. 8B is a perspective view showing another example of the vibration conversion unit.
FIG. 9 is a perspective view showing a manufacturing stage of the first embodiment based on the vibration converting portion of FIG. 8 and in close contact between the base plates of the present invention.
10A is a side view showing the manufacturing stage of the first embodiment based on the vibration converting portion of FIG. 8 and in close contact between the base plates of the present invention, and FIG. FIG.
11A is a perspective view showing the manufacturing stage of the first embodiment based on the vibration converting portion of FIG. 8 and in close contact between the base plates of the present invention, and FIG. FIG.
12 is a perspective view showing a manufacturing stage of the first embodiment based on the vibration converting portion of FIG. 8 and in close contact between the base plates of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a conventional ultrasonic motor.
[Explanation of symbols]
2 ... Stator as elastic vibration excitation part, 3 ... Rotor as rotation part, 4 ... First block as first vibration excitation part, 5 ... Second block as second vibration excitation part, 6 ... Consists of piezoelectric element The first piezoelectric element 7 ... Similarly the second piezoelectric element 11 ... The upper block as a vibration converting part, 11a ... The peripheral surface, 14 ... The base plate, 15 ... The slit, 17 ... The notch part, 51 ... The case, 58 ... Rotating shaft, 63: Stator as elastic vibration excitation part, 65: Upper block as vibration conversion part, 65a ... Peripheral surface, 71 ... Base plate, 72 ... Slit, 73 ... Notch part, 74 ... Press fit fitting part Constructing convex fitting part, 75 ... same fitting hole, 77 ... element plate, 80 ... rotor as rotating part.

Claims

An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
A slit is formed in the outer peripheral portion, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or vibration conversion that converts the torsional vibration into longitudinal vibration. And
A rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit;
The vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates each having a cutout portion formed in the outer peripheral surface and extending in the radial direction are formed in the central axis direction. Each of the slits is an ultrasonic motor formed by a cut-out portion of each laminated base plate,
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein all the base plates use joining means on a peripheral surface of a plurality of laminated vibration conversion parts to connect and fix the base plates.

2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the joining means includes an adhesive applied to a peripheral surface of the base plate.

2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the joining means is brazed to the peripheral surface of the base plate.

2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the joining means is caulked on a peripheral surface of a base plate.

2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the joining means is a hold cover having caulking on the peripheral surface of the base plate.

An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
A slit is formed in the outer peripheral portion, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or vibration conversion that converts the torsional vibration into longitudinal vibration. And
A rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit;
The vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates each having a cutout portion formed in the outer peripheral surface and extending in the radial direction are formed in the central axis direction. Each of the slits is an ultrasonic motor formed by a cut-out portion of each laminated base plate,
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein all the base plates use mold joining means including all of a plurality of laminated vibration converting portions in order to connect and fix the base plates.

The ultrasonic motor according to claim 6, wherein the mold joining means is a resin mold.

The ultrasonic motor according to claim 6, wherein the mold joining means is metal plating.

An elastic vibration excitation unit including a piezoelectric element, and longitudinal vibration or torsional vibration of ultrasonic waves is excited by the piezoelectric element;
A slit is formed in the outer peripheral portion, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation portion by the action of the slit is converted into torsional vibration, or vibration conversion that converts the torsional vibration into longitudinal vibration. And
A rotating unit that is rotationally driven by an elliptical vibration generated by combining the ultrasonic vibration excited by the elastic vibration exciting unit and the ultrasonic vibration converted by the vibration converting unit;
The vibration converting portion is formed in a substantially disc shape, and a plurality of base plates each having a cutout portion formed in the outer peripheral surface and extending in the radial direction are formed in the central axis direction. Each of the slits is an ultrasonic motor formed by a cut-out portion of each laminated base plate,
An ultrasonic motor characterized in that a through hole is provided between the cutout portions of all the base plates, and the pins penetrate the through holes for connecting and fixing the base plates together.