超音波モータ用ケースおよび超音波モータ装置
【課題】新たな構造を有する板状の超音波モータを保持するための超音波モータ用ケースおよびこれを用いた超音波モータ装置を提供する。
【解決手段】超音波モータ１０は、主面が正方形で一定の厚さを有する圧電セラミックス板１１を用い、その一側面に摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられた構造を有する。ケース２０は、圧電セラミックス板１１において摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部４２と、圧電セラミックス板１１において摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂを有する凹型形状の第１ケース部２１と、円柱形状を有し、その中心軸が圧電セラミックス板１１の主面と直交し、その側面の一部が所定の固定面に押圧されるように第１側壁部４１ａに保持された円柱部材（コマ）２３を備える。
【解決手段】超音波モータ１０は、主面が正方形で一定の厚さを有する圧電セラミックス板１１を用い、その一側面に摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられた構造を有する。ケース２０は、圧電セラミックス板１１において摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部４２と、圧電セラミックス板１１において摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂを有する凹型形状の第１ケース部２１と、円柱形状を有し、その中心軸が圧電セラミックス板１１の主面と直交し、その側面の一部が所定の固定面に押圧されるように第１側壁部４１ａに保持された円柱部材（コマ）２３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ−Ｙステージや回転ステージ等の駆動に好適な超音波モータを保持するための超音波モータ用ケースと、この超音波モータ用ケースを用いて構成された超音波モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
矩形板状の圧電セラミックス板を、所謂、Ｌ１Ｂ２共振モードで駆動する超音波モータ（以下「Ｌ１Ｂ２モータ」と記す）が知られており、近時、Ｘ−Ｙステージやリニアスライダ、回転ステージ等の装置に応用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このＬ１Ｂ２モータは、圧電セラミックス板の一方の主面に２行２列の電極部を形成して対角に位置する２個の電極部どうしをリード線で接続して２組の駆動電極を形成し、他方の主面に共通（アース）電極を設け、圧電セラミックス板の短辺側の側面に駆動対象物に当接する摺動部材を設けた構造となっており、一般的に、２組の駆動電極に位相が９０度ずれた電圧を印加して駆動する。
【０００４】
Ｌ１Ｂ２共振モードは、圧電セラミックス板の長手方向での伸縮一次共振（Ｌ１）モードと、幅方向での曲げ二次共振（Ｂ２）モードの重ね合わせ（縮退）によって生じる振動モードであり、これにより摺動部材に楕円運動が生じる。
【０００５】
しかしながら、Ｌ１Ｂ２モータでは、上述の通り２相駆動が必要であり、電源構成が複雑となる。また、圧電セラミックス板が駆動対象物から突出するために、装置の省スペース化が難しい等の問題がある。
【特許文献１】特開平７−１８４３８２号公報（図１、段落［００２９］〜［００３１］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような事情に鑑み、発明者は、駆動方法が簡単で、駆動対象物からの突出も抑制された新たな構造を有する超音波モータを創作した。しかしながら、この超音波モータを用いて駆動対象物を駆動するためには、超音波モータの駆動性能を低下させることなく、しかも簡便に超音波モータを収容・保持して、駆動対象物に当接させるためのケーシングが必要となる。
【０００７】
本発明は、上述の通りに新たに創作した超音波モータを収容・保持するための超音波モータ用ケースおよびこの超音波モータを超音波モータ用ケースに収容してなる超音波モータ装置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】
【０００８】
本発明に係る超音波モータ用ケースは、主面形状が正方形で一定の厚さを有する圧電板と、前記圧電板の一方の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられた２つの駆動電極と、前記圧電板の他方の主面に設けられた共通電極と、前記圧電板において前記駆動電極の短辺側に位置する一側面に設けられた摺動部材とを具備する超音波モータを保持する超音波モータ用ケースであって、
前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部と、前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１側壁部および第２側壁部と、を有する凹型形状の第１ケース部と、
円柱形状を有し、その中心軸が前記圧電板の主面と直交するように前記第１側壁部に保持された円柱部材とを備え、
前記圧電板が前記第２側壁部によって所定の力で押圧されることによって前記第１側壁部が前記圧電板によって押圧されている状態において、前記円柱部材はその側面の一部が所定の固定面に押圧されるように前記第１側壁部に保持されていることを特徴とする。
【０００９】
この超音波モータ用ケースは、円柱部材としてその端面の中心に円柱状の突起部を備えるものを用い、第１側壁部はその長さ方向に円柱部材を２個並べて配置することができるように突起部を挿入させる孔部を備えている構成とすることが好ましい。
【００１０】
また、超音波モータ用ケースは、第１ケース部を嵌挿保持する凹型形状の第２ケース部を具備する構成とすることが好ましく、この場合に、第２側壁部を圧電板に押し付けるように第２側壁部と第２ケース部との間に第１付勢部材を設け、底壁部を圧電板に押し付けるように底壁部と第２ケース部との間に第２付勢部材を設け、円柱部材の側面の一部は第２ケース部において第１側壁部と対向している面を押圧している構成とすることが好ましい。
【００１１】
第１ケース部には樹脂材料が好適に用いられ、第２ケース部には金属材料または樹脂材料が好適に用いられ、円柱部材には金属材料，樹脂材料，セラミックスのいずれかが好適に用いられる。
【００１２】
本発明によれば、上述した超音波モータと超音波モータ用ケースとを具備する超音波モータ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る超音波モータ用ケースは、円柱部材の側面と固定面との摩擦が摺動部材の運動を阻害することなく超音波モータのぶれを抑制することができるため、超音波モータを安定に保持することができる。また、本発明に係る超音波モータ用ケースを用いた超音波モータ装置は、組み立てが容易であり、しかもコンパクトな構成を容易に実現することができ、さらにＸ−Ｙステージ等の装置への設置も簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１Ａは超音波モータ装置１１０を用いたリニアスライド装置１００の構成を示す平面図である。このリニアスライド装置１００は、リニアガイド５０にスライド自在に配置されたスライダ５２を、超音波モータ装置１１０を用いてスライドさせるものである。
【００１５】
図１Ａに示す通りに、スライダ５２の移動方向をＸ方向とした３次元直交座標Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を定めることとし、図１Ｂに超音波モータ装置１１０のＸ−Ｙ断面図を示す。
【００１６】
超音波モータ装置１１０は、超音波モータ１０と、この超音波モータ１０を保持するケース２０から構成される。最初に超音波モータ１０の構成と振動モードについて説明する。
【００１７】
超音波モータ１０は、主面形状が正方形で一定の厚さを有し、圧電板（ここでは、圧電セラミックスからなる板材（以下「圧電セラミックス板」と記す）を用いる）１１と、圧電セラミックス板１１の一方の主面に設けられた２つの駆動電極１２ａ，１２ｂ（圧電セラミックス板１１の領域と区別するためにドットハッチングして図１Ａに示す）と、圧電セラミックス板１１の他方の主面に設けられた共通電極（図示せず）とを有している。駆動電極１２ａ，１２ｂは、圧電セラミックス板１１の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられている。そして、駆動電極１２ａ，１２ｂの短辺側に位置する側面の一方（以下「第１Ｙ方向側面」という）には、スライダ５２に当接する摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられている。
【００１８】
圧電セラミックス板１１は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス等の公知の材料で構成され、その厚さ方向に分極されている。駆動電極１２ａ，１２ｂおよび共通電極は、例えば、圧電セラミックス板１１に銀ペーストを塗布し、焼成することによって形成される。摺動部材１３ａ，１３ｂには、アルミナや窒化珪素，炭化珪素等の耐摩耗性に優れる材料が好適に用いられ、これらは接着力の強いエポキシ樹脂接着剤等を用いて圧電セラミックス板１１に固定されている。
【００１９】
図２に超音波モータ１０とこれを駆動するための電源１５との接続形態を示す。駆動電極１２ａ，１２ｂはスイッチ１６を介して電源１５に接続される。共通電極はアース接続され、接地電位に保持される。電源１５は、所定の周波数，実効電圧を有するｓｉｎ波の駆動電圧を出力する。スイッチ１６によって、駆動電極１２ａに駆動電圧が印加されている間は駆動電極１２ｂには電圧は印加されず、逆に、駆動電極１２ｂに駆動電圧が印加されている間は駆動電極１２ａには電圧は印加されない。
【００２０】
図３Ａ，３Ｂに駆動電極１２ａに駆動電圧を印加した場合の圧電セラミックス板１１の振動モード（変形の態様）を示す。図３Ａ，３Ｂでは、第１Ｙ方向側面の両端部をそれぞれｐ点，ｑ点で示している。なお、実際に圧電セラミックス板１１の振動を観察することは困難なため、図３Ａ，３Ｂには有限要素法により求めた振動モードを示す。有限要素法による圧電素子の振動解析法は、圧電素子の動きを精度よく求めることができる方法として広く用いられている。
【００２１】
超音波モータ１０の振動モードは２つあり、図３Ａに示される第１の振動モードは、ｐ点が、９０°と２７０°に示すように実質的に圧電セラミックス板１１が変形していない状態での位置を通過点として、その右下方（０°の場合）とその左上方（１８０°の場合）との間を往復する振動モードである。また、ｑ点は、ｐ点よりも変位量が少ないものの、ｐ点と同様に動く。このときのｐ点，ｑ点の往復運動が、直線的な軌跡を描くのかまたは楕円軌跡を描くのかは、現在のところ正確に確認できていないが、このようなｐ点とｑ点の動きにしたがって摺動部材１３ａ，１３ｂがスライダ５２に推力を与えることによって、スライダ５２を移動させる。
【００２２】
図３Ｂに示される第２の振動モードは、ｐ点が、９０°と２７０°に示すように実質的に圧電セラミックス板１１が変形していない状態での位置を通過点として、その右下方（０°の場合）とその左上方（１８０°の場合）との間を往復する振動モードである。一方、ｑ点は、９０°と２７０°に示す位置を通過点として、その左下方（０°の場合）とその右上方（１８０°の場合）との間を往復するような動きを生じる。このようなｐ点とｑ点の動きによれば、摺動部材１３ａがスライダ５２に力を与える際に、摺動部材１３ｂはその力を打ち消すような力をスライダ５２に与えることになる。しかし、ｐ点の変位量がｑ点の変位量よりも大きいために、結果として摺動部材１３ａの推力の一部が残り、これによってスライダ５２を移動させることができる。
【００２３】
駆動電極１２ｂに駆動電圧を印加した場合の圧電セラミックス板１１の変形は、図３Ａ，３Ｂに示した状態をそれぞれ左右で反転させたものであることは容易に理解される。スライダ５２の移動方向は、第１，第２の振動モードともに、駆動していない駆動電極側から駆動している駆動電極側へと向かう方向となる。
【００２４】
超音波モータ１０の駆動時には、圧電セラミックス板１１はＹ方向で対象な形状に歪むことが、図３Ａ，３Ｂからわかる。超音波モータ１０を保持するためには、このような圧電セラミックス板１１の変形を考慮する必要がある。
【００２５】
そこで、図１Ａ，１Ｂに示されるように、超音波モータ１０を保持するケース２０としては、超音波モータ１０を直接に保持する第１ケース部２１と、この第１ケース部２１を嵌挿保持する第２ケース部２２と、円柱部材（以下「コマ」という）２３と、第１付勢部材たる第１コイルバネ２４と、第２付勢部材たる第２コイルバネ２５を備えているものが好適に用いられる。
【００２６】
第１ケース部２１は凹型形状を有している。圧電セラミックス板１１の第１Ｙ方向側面と直交する２つ側面をそれぞれ第１Ｘ方向側面（−Ｘ側），第２Ｘ方向側面（＋Ｘ側）とすると、第１ケース部２１は、第１Ｘ方向側面の一部を把持するための爪部３１ａが設けられた第１側壁部４１ａと、第２Ｘ方向側面の一部を把持するための爪部３１ｂが設けられた第２側壁部４１ｂを有している。また、第１ケース部２１は、圧電セラミックス板１１において第１Ｙ方向側面と対向している側面の一部を把持する爪部３１ｃが設けられた底壁部４２を有している。
【００２７】
これら第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂおよび底壁部４２は、機械的強度を高く維持する観点から、一体構造物であることが好ましい。
【００２８】
爪部３１ａ，３１ｂは圧電セラミックス板１１の変形がＹ方向対象であることを考慮し、爪部３１ｃは駆動電極１２ａ，１２ｂのどちらを駆動しても圧電セラミックス板１１を同じ状態で保持することができるように、圧電セラミックス１１の各側面の中心を把持する位置に設けることが好ましい。
【００２９】
なお、“把持”とは、素子保持部材１３を挟み込んで保持することをいう。但し、挟み込んだ状態において、その接触面を接着剤で接着することを除外するものではない。
【００３０】
爪部３１ａを例に挙げると、爪部３１ａは、圧電セラミックス板１１の第１Ｘ方向側面に接触する台座部（図１Ｂ参照）と、この台座部から突起して圧電セラミックス板１１をその厚さ方向で把持するための２個の突起部（図１Ａ参照）を備えている。したがって、圧電セラミックス板１１の第１Ｘ方向側面の全面が第１側壁部４１ａに接触することはない。爪部３１ｂ，３１ｃについても同様である。
【００３１】
圧電セラミックス板１１を第１ケース部２１の開口側から第１ケース部２１に挿入し、爪部３１ａ〜３１ｃをそれぞれ構成する２個の突起部の間に圧電セラミックス板１１が挿入された後には、圧電セラミックス板１１が少なくともＸ，Ｚ方向においてずれることがないように、爪部３１ａ〜３１ｃの形状（寸法）が設定されていることが好ましい。
【００３２】
なお、圧電セラミックス板１１を爪部３１ａ〜３１ｃに樹脂接着剤等で接着することは必要ではないが、超音波モータ１０の振動が阻害されないか或いは阻害されてもそれが許容される程度に抑えられているのであれば、圧電セラミックス板１１と爪部３１ａ〜３１ｃとの接触面は接着されていてもよい。その場合、圧電セラミックス板１１は、爪部３１ａ〜３１ｃをそれぞれ構成する台座部でのみ接着されていることが好ましい。
【００３３】
このように、爪部３１ａ〜３１ｃによって、圧電セラミックス板１１の周囲全体を保持することなく、その一部を把持することにより、超音波モータ１０を駆動したときに、圧電セラミックス１１に生じる共振振動の阻害は最小限に抑えられる。
【００３４】
超音波モータ１０を駆動すると圧電セラミックス板１１が発熱する。その駆動時間が長い場合には、圧電セラミックス板１１の温度が大きく上昇する。第１ケース部２１は圧電セラミックス板１１の温度上昇および圧電セラミックス板１１からの熱伝導による第１ケース部２１自体の温度上昇に耐える樹脂材料であって、しかも超音波モータ装置１１０の振動に対して耐久性のある樹脂材料が好適に用いられ、具体的には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等のエンジニアリングプラスチックが好適に用いられる。
【００３５】
第２ケース部２２は、第１ケース部２１と同様に凹型形状を有している。この第２ケース部材２２は、Ｘ方向側において第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂとそれぞれ対向する第１，第２外壁部４３ａ，４３ｂと、これらの第１，第２外壁部４３ａ，４３ｂを連結し、底壁部４２と対向する外底壁部４４から構成されている。これら第１，第２外壁部４３ａ，４３ｂおよび外底壁部４４は、一体構造物であってもよいし、相互にボルト等で連結された構造であってもよい。
【００３６】
第２ケース部２２には、アルミニウムやステンレス等の金属材料あるいは樹脂材料が好適に用いられる。第２ケース部２２には、そのＺ方向側面を被うように、カバーを設けてもよい。また、超音波モータ１０の摺動部材１３ａ，１３ｂが露出するように第２ケース部２２のＹ方向開口面を覆うカバーを設けてもよい。第２ケース部２２は、リニアスライド装置１００を構成するフレーム５４等に固定することができる。
【００３７】
第１コイルバネ２４は、第１ケース部２１の第２側壁部４１ｂを圧電セラミックス板１１に押し付けるように、第２側壁部４１ｂと第２ケース部２２の第２外壁部４３ｂとの間に配設される。第２側壁部４１ｂと第２外壁部４３ｂにはそれぞれ、第１コイルバネ２４を配置するための凹部４５ａ，４５ｂが形成されている。第１コイルバネ２４は、Ｙ方向において爪部３１ｂからの距離が等しい位置に配置されていることが好ましく、これにより、爪部３１ｂが圧電セラミックス板１１を安定して把持して、圧電セラミックス板１１を第１側壁部４１ａ側へ押圧することができる。
【００３８】
第２コイルバネ２５は、第１ケース部２１の底壁部４２を圧電セラミックス板１１に押し付けるように、底壁部４２と第２ケース部２２の外底壁部４４との間に配設されている。外底壁部４４には、この第２コイルバネ２５を設置するための凹部４６が形成されている。
【００３９】
圧電セラミックス板１１はＸ方向では非対称に変形することから、第２コイルバネ２５は、爪部３１ｃの近傍に設けることが好ましい。摺動部材１３ａ，１３ｂをスライダ５２に押しあてる力を調整するために、例えば、第２コイルバネ２５の伸縮を調節するための止めネジ等を外底壁部４４に設けることも好ましい。
【００４０】
コマ２３は、その中心軸（コマ２３の長さ方向に平行で、この方向に垂直な断面円の中心を通る軸）が圧電セラミックス板１１の主面（Ｘ−Ｙ平面）と直交ように、第１ケース部２１の第１側壁部４１ａに配設される。コマ２３には、ステンレス，真鍮，アルミニウム，鋳鉄等の金属材料や、樹脂材料またはセラミックスが好適に用いられる。
【００４１】
コマ２３は、円柱状の本体部２３ａと、本体部２３ａの端面の中心に設けられた円柱状の突起部２３ｂから構成されている。第１ケース部２１の第１側壁部４１ａにおいて爪部３１ａが形成されている面の反対側の面には、この第１側壁部４１ａから本体部２３ａの曲面の一部が露出するようにコマ２３を配設するための凹部４７ａが形成されている。そして、この凹部４７ａを形成しているＸ−Ｙ面に平行な壁には、コマ２３を回転自在に保持することができるように、突起部２３ｂを嵌挿させるための孔部（切り欠き）４７ｂが形成されている。
【００４２】
圧電セラミックス板１１はＹ方向で変形するために、第１側壁部４１ａには２個のコマ２３がＹ方向に並べて配設されており、これにより圧電セラミックス板１１を安定して保持することができる。なお、コマとしては単純な円柱形状のものを用いることができる。その場合には、このコマの曲面の一部が第１側壁部４１ａの外側に露出するように、かつ、第１側壁部４１ａにＺ軸方向にコマを挿入することができる貫通孔を設け、さらにコマがＺ方向で移動しないようなカバーを第２ケース部２２を利用して取り付ければよい。貫通孔の内径とコマの外径との公差はできる限り小さい方がよいが、コマが固定されないようにする。
【００４３】
第１コイルバネ２４が第１ケース部２１の第２側壁部４１ｂを圧電セラミックス板１１側に押圧すると、第２側壁部４１ｂが圧電セラミックス板１１をＸ方向に押圧し、さらに圧電セラミックス板１１が第１ケース部２１の第１側壁部４１ａを第２ケース部２２の第１外壁部４３ａ側に押圧する。
【００４４】
こうして、第１側壁部４１ａから露出しているコマ２３の曲面の一部が第１外壁部４３ａに接触し、その接触領域をＸ方向に押圧する。この接触領域はＺ方向に長く幅の狭い帯状となるので、コマ２３と第１外壁部４３ａとの間のＺ方向での摩擦力が大きくなる。この摩擦力によりコマ２３はＺ方向で滑り難いため、超音波モータ１０のＺ方向におけるぶれの発生が抑制される。
【００４５】
また、圧電セラミックス板１１は、第１コイルバネ２４によって結果的に第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂ間に安定に保持されているので、超音波モータ１０のＸ方向におけるぶれの発生も抑制される。こうして、超音波モータ１０のＸ方向とＺ方向におけるぶれの発生は抑制される。しかし、Ｙ方向にはコマ２３は回転できるために、圧電セラミックス板１１のＹ方向での変位は妨げられない。こうして、超音波モータ１０を駆動したときには、摺動部材１３ａ，１３ｂからスライダ５２に安定して推力を加えることができるため、スライダ５２の駆動を高い精度で安定して行うことができる。また、第１ケース部２１と第２ケース部２２を用いることにより、超音波モータ装置１１０の組み立てを極めて容易に行うことができる。
【００４６】
なお、上述の通り、超音波モータ１０のＺ方向のぶれは、コマ２３と第１外壁部４３ａとの間の摩擦力により抑制されるが、コマ２３の構造と凹部４７ａおよび孔部４７ｂによるコマ２３の保持形態によってさらにコマ２３のＺ方向でのぶれが抑制されているので、これによっても超音波モータ１０のＺ方向でのぶれの発生が抑制される。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、第１付勢部材，第２付勢部材として第１コイルバネ２４，第２コイルバネ２５を用いた形態について説明したが、これらに代えて、板バネを用いることもできる。また、コマは金属材料からなるものに限定されるものではなく、ゴム等の弾性体からなるものを用いることもできる。さらに、コマに代えてリニアガイドを用いることもできる。
【００４８】
上記実施の形態では、第１ケース部２１を第２ケース部２２に嵌挿保持させた構造について説明したが、リニアスライダやＸ−Ｙステージではその装置フレームに第２ケース部と同等な形状の窪みを設ける構成も可能であるので、そのような窪みに、直接に超音波モータ装置１１０を保持した第１ケース部２１，コマ２３，第１コイルバネ２４，第２コイルバネ２５を装着してもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では、超音波モータ装置１１０を固定してスライダ５２をＸ方向に動かす構成について説明したが、例えば、固定されたガイドレールをベアリング（ローラー）と摺動部材１３ａ，１３ｂとで挟み込むように、超音波モータ装置１１０とベアリングとを同一基板に配置した構造とすれば、超音波モータ装置１１０を自走させるリニアモータの構成へと変形することができる。
【００５０】
超音波モータ１０については、２個の摺動部材１３ａ，１３ｂを構成としたが、１個の摺動部材を第１Ｙ方向側面の中央に設けた構成へと変形することができる。このような構成としてもその駆動方法に変更はなく、また、ケース２０の構成にも変更は必要としない。
【００５１】
例えば、被駆動体が回転体であって、その回転体の外周側面に超音波モータを配置する場合には、２個の摺動部材１３ａ，１３ｂを備えた構造の超音波モータでは、摺動部材１３ａ，１３ｂはその頂点からずれた位置で回転体に接触することとなるために駆動効率が悪くなるという問題や、第１Ｙ方向側面が回転体と接触するおそれがある等の問題が生じる。
【００５２】
摺動部材を第１Ｙ方向側面の中央に１個配設した構造の超音波モータでは、２個の摺動部材１３ａ，１３ｂを備えた超音波モータ１０よりも、被駆動体に与える推力は小さくなるが、回転体の駆動に用いる場合には、摺動部材の頂点で回転体に接触させることができ、また、第１Ｙ方向側面に回転体が接触するおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】スライド装置の概略構造を示す側面図。
【図１Ｂ】超音波モータ装置の概略構造を示す断面図。
【図２】超音波モータと電源との接続形態を示す図。
【図３Ａ】超音波モータの第１の振動モードを示す図。
【図３Ｂ】超音波モータの第２の振動モードを示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…超音波モータ、１１…圧電セラミックス板、１２ａ，１２ｂ…駆動電極、１３ａ，１３ｂ…摺動部材、１５…電源、１６…スイッチ、２０…ケース、２１…第１ケース部、２２…第２ケース部、２３…コマ（円柱部材）、２３ａ…本体部、２３ｂ…突起部、２４…第１コイルバネ、２５…第２コイルバネ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…爪部、４１ａ…第１側壁部、４１ｂ…第２側壁部、４２…底壁部、４３ａ…第１外壁部、４３ｂ…第２外壁部，４４…外底壁部、４５ａ，４５ｂ，４６，４７ａ…凹部、４７ｂ…孔部、５０…ガイド、５２…スライダ、５４…フレーム、１００…スライド装置、１１０…超音波モータ装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ−Ｙステージや回転ステージ等の駆動に好適な超音波モータを保持するための超音波モータ用ケースと、この超音波モータ用ケースを用いて構成された超音波モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
矩形板状の圧電セラミックス板を、所謂、Ｌ１Ｂ２共振モードで駆動する超音波モータ（以下「Ｌ１Ｂ２モータ」と記す）が知られており、近時、Ｘ−Ｙステージやリニアスライダ、回転ステージ等の装置に応用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このＬ１Ｂ２モータは、圧電セラミックス板の一方の主面に２行２列の電極部を形成して対角に位置する２個の電極部どうしをリード線で接続して２組の駆動電極を形成し、他方の主面に共通（アース）電極を設け、圧電セラミックス板の短辺側の側面に駆動対象物に当接する摺動部材を設けた構造となっており、一般的に、２組の駆動電極に位相が９０度ずれた電圧を印加して駆動する。
【０００４】
Ｌ１Ｂ２共振モードは、圧電セラミックス板の長手方向での伸縮一次共振（Ｌ１）モードと、幅方向での曲げ二次共振（Ｂ２）モードの重ね合わせ（縮退）によって生じる振動モードであり、これにより摺動部材に楕円運動が生じる。
【０００５】
しかしながら、Ｌ１Ｂ２モータでは、上述の通り２相駆動が必要であり、電源構成が複雑となる。また、圧電セラミックス板が駆動対象物から突出するために、装置の省スペース化が難しい等の問題がある。
【特許文献１】特開平７−１８４３８２号公報（図１、段落［００２９］〜［００３１］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような事情に鑑み、発明者は、駆動方法が簡単で、駆動対象物からの突出も抑制された新たな構造を有する超音波モータを創作した。しかしながら、この超音波モータを用いて駆動対象物を駆動するためには、超音波モータの駆動性能を低下させることなく、しかも簡便に超音波モータを収容・保持して、駆動対象物に当接させるためのケーシングが必要となる。
【０００７】
本発明は、上述の通りに新たに創作した超音波モータを収容・保持するための超音波モータ用ケースおよびこの超音波モータを超音波モータ用ケースに収容してなる超音波モータ装置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】
【０００８】
本発明に係る超音波モータ用ケースは、主面形状が正方形で一定の厚さを有する圧電板と、前記圧電板の一方の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられた２つの駆動電極と、前記圧電板の他方の主面に設けられた共通電極と、前記圧電板において前記駆動電極の短辺側に位置する一側面に設けられた摺動部材とを具備する超音波モータを保持する超音波モータ用ケースであって、
前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部と、前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１側壁部および第２側壁部と、を有する凹型形状の第１ケース部と、
円柱形状を有し、その中心軸が前記圧電板の主面と直交するように前記第１側壁部に保持された円柱部材とを備え、
前記圧電板が前記第２側壁部によって所定の力で押圧されることによって前記第１側壁部が前記圧電板によって押圧されている状態において、前記円柱部材はその側面の一部が所定の固定面に押圧されるように前記第１側壁部に保持されていることを特徴とする。
【０００９】
この超音波モータ用ケースは、円柱部材としてその端面の中心に円柱状の突起部を備えるものを用い、第１側壁部はその長さ方向に円柱部材を２個並べて配置することができるように突起部を挿入させる孔部を備えている構成とすることが好ましい。
【００１０】
また、超音波モータ用ケースは、第１ケース部を嵌挿保持する凹型形状の第２ケース部を具備する構成とすることが好ましく、この場合に、第２側壁部を圧電板に押し付けるように第２側壁部と第２ケース部との間に第１付勢部材を設け、底壁部を圧電板に押し付けるように底壁部と第２ケース部との間に第２付勢部材を設け、円柱部材の側面の一部は第２ケース部において第１側壁部と対向している面を押圧している構成とすることが好ましい。
【００１１】
第１ケース部には樹脂材料が好適に用いられ、第２ケース部には金属材料または樹脂材料が好適に用いられ、円柱部材には金属材料，樹脂材料，セラミックスのいずれかが好適に用いられる。
【００１２】
本発明によれば、上述した超音波モータと超音波モータ用ケースとを具備する超音波モータ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る超音波モータ用ケースは、円柱部材の側面と固定面との摩擦が摺動部材の運動を阻害することなく超音波モータのぶれを抑制することができるため、超音波モータを安定に保持することができる。また、本発明に係る超音波モータ用ケースを用いた超音波モータ装置は、組み立てが容易であり、しかもコンパクトな構成を容易に実現することができ、さらにＸ−Ｙステージ等の装置への設置も簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１Ａは超音波モータ装置１１０を用いたリニアスライド装置１００の構成を示す平面図である。このリニアスライド装置１００は、リニアガイド５０にスライド自在に配置されたスライダ５２を、超音波モータ装置１１０を用いてスライドさせるものである。
【００１５】
図１Ａに示す通りに、スライダ５２の移動方向をＸ方向とした３次元直交座標Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を定めることとし、図１Ｂに超音波モータ装置１１０のＸ−Ｙ断面図を示す。
【００１６】
超音波モータ装置１１０は、超音波モータ１０と、この超音波モータ１０を保持するケース２０から構成される。最初に超音波モータ１０の構成と振動モードについて説明する。
【００１７】
超音波モータ１０は、主面形状が正方形で一定の厚さを有し、圧電板（ここでは、圧電セラミックスからなる板材（以下「圧電セラミックス板」と記す）を用いる）１１と、圧電セラミックス板１１の一方の主面に設けられた２つの駆動電極１２ａ，１２ｂ（圧電セラミックス板１１の領域と区別するためにドットハッチングして図１Ａに示す）と、圧電セラミックス板１１の他方の主面に設けられた共通電極（図示せず）とを有している。駆動電極１２ａ，１２ｂは、圧電セラミックス板１１の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられている。そして、駆動電極１２ａ，１２ｂの短辺側に位置する側面の一方（以下「第１Ｙ方向側面」という）には、スライダ５２に当接する摺動部材１３ａ，１３ｂが設けられている。
【００１８】
圧電セラミックス板１１は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス等の公知の材料で構成され、その厚さ方向に分極されている。駆動電極１２ａ，１２ｂおよび共通電極は、例えば、圧電セラミックス板１１に銀ペーストを塗布し、焼成することによって形成される。摺動部材１３ａ，１３ｂには、アルミナや窒化珪素，炭化珪素等の耐摩耗性に優れる材料が好適に用いられ、これらは接着力の強いエポキシ樹脂接着剤等を用いて圧電セラミックス板１１に固定されている。
【００１９】
図２に超音波モータ１０とこれを駆動するための電源１５との接続形態を示す。駆動電極１２ａ，１２ｂはスイッチ１６を介して電源１５に接続される。共通電極はアース接続され、接地電位に保持される。電源１５は、所定の周波数，実効電圧を有するｓｉｎ波の駆動電圧を出力する。スイッチ１６によって、駆動電極１２ａに駆動電圧が印加されている間は駆動電極１２ｂには電圧は印加されず、逆に、駆動電極１２ｂに駆動電圧が印加されている間は駆動電極１２ａには電圧は印加されない。
【００２０】
図３Ａ，３Ｂに駆動電極１２ａに駆動電圧を印加した場合の圧電セラミックス板１１の振動モード（変形の態様）を示す。図３Ａ，３Ｂでは、第１Ｙ方向側面の両端部をそれぞれｐ点，ｑ点で示している。なお、実際に圧電セラミックス板１１の振動を観察することは困難なため、図３Ａ，３Ｂには有限要素法により求めた振動モードを示す。有限要素法による圧電素子の振動解析法は、圧電素子の動きを精度よく求めることができる方法として広く用いられている。
【００２１】
超音波モータ１０の振動モードは２つあり、図３Ａに示される第１の振動モードは、ｐ点が、９０°と２７０°に示すように実質的に圧電セラミックス板１１が変形していない状態での位置を通過点として、その右下方（０°の場合）とその左上方（１８０°の場合）との間を往復する振動モードである。また、ｑ点は、ｐ点よりも変位量が少ないものの、ｐ点と同様に動く。このときのｐ点，ｑ点の往復運動が、直線的な軌跡を描くのかまたは楕円軌跡を描くのかは、現在のところ正確に確認できていないが、このようなｐ点とｑ点の動きにしたがって摺動部材１３ａ，１３ｂがスライダ５２に推力を与えることによって、スライダ５２を移動させる。
【００２２】
図３Ｂに示される第２の振動モードは、ｐ点が、９０°と２７０°に示すように実質的に圧電セラミックス板１１が変形していない状態での位置を通過点として、その右下方（０°の場合）とその左上方（１８０°の場合）との間を往復する振動モードである。一方、ｑ点は、９０°と２７０°に示す位置を通過点として、その左下方（０°の場合）とその右上方（１８０°の場合）との間を往復するような動きを生じる。このようなｐ点とｑ点の動きによれば、摺動部材１３ａがスライダ５２に力を与える際に、摺動部材１３ｂはその力を打ち消すような力をスライダ５２に与えることになる。しかし、ｐ点の変位量がｑ点の変位量よりも大きいために、結果として摺動部材１３ａの推力の一部が残り、これによってスライダ５２を移動させることができる。
【００２３】
駆動電極１２ｂに駆動電圧を印加した場合の圧電セラミックス板１１の変形は、図３Ａ，３Ｂに示した状態をそれぞれ左右で反転させたものであることは容易に理解される。スライダ５２の移動方向は、第１，第２の振動モードともに、駆動していない駆動電極側から駆動している駆動電極側へと向かう方向となる。
【００２４】
超音波モータ１０の駆動時には、圧電セラミックス板１１はＹ方向で対象な形状に歪むことが、図３Ａ，３Ｂからわかる。超音波モータ１０を保持するためには、このような圧電セラミックス板１１の変形を考慮する必要がある。
【００２５】
そこで、図１Ａ，１Ｂに示されるように、超音波モータ１０を保持するケース２０としては、超音波モータ１０を直接に保持する第１ケース部２１と、この第１ケース部２１を嵌挿保持する第２ケース部２２と、円柱部材（以下「コマ」という）２３と、第１付勢部材たる第１コイルバネ２４と、第２付勢部材たる第２コイルバネ２５を備えているものが好適に用いられる。
【００２６】
第１ケース部２１は凹型形状を有している。圧電セラミックス板１１の第１Ｙ方向側面と直交する２つ側面をそれぞれ第１Ｘ方向側面（−Ｘ側），第２Ｘ方向側面（＋Ｘ側）とすると、第１ケース部２１は、第１Ｘ方向側面の一部を把持するための爪部３１ａが設けられた第１側壁部４１ａと、第２Ｘ方向側面の一部を把持するための爪部３１ｂが設けられた第２側壁部４１ｂを有している。また、第１ケース部２１は、圧電セラミックス板１１において第１Ｙ方向側面と対向している側面の一部を把持する爪部３１ｃが設けられた底壁部４２を有している。
【００２７】
これら第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂおよび底壁部４２は、機械的強度を高く維持する観点から、一体構造物であることが好ましい。
【００２８】
爪部３１ａ，３１ｂは圧電セラミックス板１１の変形がＹ方向対象であることを考慮し、爪部３１ｃは駆動電極１２ａ，１２ｂのどちらを駆動しても圧電セラミックス板１１を同じ状態で保持することができるように、圧電セラミックス１１の各側面の中心を把持する位置に設けることが好ましい。
【００２９】
なお、“把持”とは、素子保持部材１３を挟み込んで保持することをいう。但し、挟み込んだ状態において、その接触面を接着剤で接着することを除外するものではない。
【００３０】
爪部３１ａを例に挙げると、爪部３１ａは、圧電セラミックス板１１の第１Ｘ方向側面に接触する台座部（図１Ｂ参照）と、この台座部から突起して圧電セラミックス板１１をその厚さ方向で把持するための２個の突起部（図１Ａ参照）を備えている。したがって、圧電セラミックス板１１の第１Ｘ方向側面の全面が第１側壁部４１ａに接触することはない。爪部３１ｂ，３１ｃについても同様である。
【００３１】
圧電セラミックス板１１を第１ケース部２１の開口側から第１ケース部２１に挿入し、爪部３１ａ〜３１ｃをそれぞれ構成する２個の突起部の間に圧電セラミックス板１１が挿入された後には、圧電セラミックス板１１が少なくともＸ，Ｚ方向においてずれることがないように、爪部３１ａ〜３１ｃの形状（寸法）が設定されていることが好ましい。
【００３２】
なお、圧電セラミックス板１１を爪部３１ａ〜３１ｃに樹脂接着剤等で接着することは必要ではないが、超音波モータ１０の振動が阻害されないか或いは阻害されてもそれが許容される程度に抑えられているのであれば、圧電セラミックス板１１と爪部３１ａ〜３１ｃとの接触面は接着されていてもよい。その場合、圧電セラミックス板１１は、爪部３１ａ〜３１ｃをそれぞれ構成する台座部でのみ接着されていることが好ましい。
【００３３】
このように、爪部３１ａ〜３１ｃによって、圧電セラミックス板１１の周囲全体を保持することなく、その一部を把持することにより、超音波モータ１０を駆動したときに、圧電セラミックス１１に生じる共振振動の阻害は最小限に抑えられる。
【００３４】
超音波モータ１０を駆動すると圧電セラミックス板１１が発熱する。その駆動時間が長い場合には、圧電セラミックス板１１の温度が大きく上昇する。第１ケース部２１は圧電セラミックス板１１の温度上昇および圧電セラミックス板１１からの熱伝導による第１ケース部２１自体の温度上昇に耐える樹脂材料であって、しかも超音波モータ装置１１０の振動に対して耐久性のある樹脂材料が好適に用いられ、具体的には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等のエンジニアリングプラスチックが好適に用いられる。
【００３５】
第２ケース部２２は、第１ケース部２１と同様に凹型形状を有している。この第２ケース部材２２は、Ｘ方向側において第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂとそれぞれ対向する第１，第２外壁部４３ａ，４３ｂと、これらの第１，第２外壁部４３ａ，４３ｂを連結し、底壁部４２と対向する外底壁部４４から構成されている。これら第１，第２外壁部４３ａ，４３ｂおよび外底壁部４４は、一体構造物であってもよいし、相互にボルト等で連結された構造であってもよい。
【００３６】
第２ケース部２２には、アルミニウムやステンレス等の金属材料あるいは樹脂材料が好適に用いられる。第２ケース部２２には、そのＺ方向側面を被うように、カバーを設けてもよい。また、超音波モータ１０の摺動部材１３ａ，１３ｂが露出するように第２ケース部２２のＹ方向開口面を覆うカバーを設けてもよい。第２ケース部２２は、リニアスライド装置１００を構成するフレーム５４等に固定することができる。
【００３７】
第１コイルバネ２４は、第１ケース部２１の第２側壁部４１ｂを圧電セラミックス板１１に押し付けるように、第２側壁部４１ｂと第２ケース部２２の第２外壁部４３ｂとの間に配設される。第２側壁部４１ｂと第２外壁部４３ｂにはそれぞれ、第１コイルバネ２４を配置するための凹部４５ａ，４５ｂが形成されている。第１コイルバネ２４は、Ｙ方向において爪部３１ｂからの距離が等しい位置に配置されていることが好ましく、これにより、爪部３１ｂが圧電セラミックス板１１を安定して把持して、圧電セラミックス板１１を第１側壁部４１ａ側へ押圧することができる。
【００３８】
第２コイルバネ２５は、第１ケース部２１の底壁部４２を圧電セラミックス板１１に押し付けるように、底壁部４２と第２ケース部２２の外底壁部４４との間に配設されている。外底壁部４４には、この第２コイルバネ２５を設置するための凹部４６が形成されている。
【００３９】
圧電セラミックス板１１はＸ方向では非対称に変形することから、第２コイルバネ２５は、爪部３１ｃの近傍に設けることが好ましい。摺動部材１３ａ，１３ｂをスライダ５２に押しあてる力を調整するために、例えば、第２コイルバネ２５の伸縮を調節するための止めネジ等を外底壁部４４に設けることも好ましい。
【００４０】
コマ２３は、その中心軸（コマ２３の長さ方向に平行で、この方向に垂直な断面円の中心を通る軸）が圧電セラミックス板１１の主面（Ｘ−Ｙ平面）と直交ように、第１ケース部２１の第１側壁部４１ａに配設される。コマ２３には、ステンレス，真鍮，アルミニウム，鋳鉄等の金属材料や、樹脂材料またはセラミックスが好適に用いられる。
【００４１】
コマ２３は、円柱状の本体部２３ａと、本体部２３ａの端面の中心に設けられた円柱状の突起部２３ｂから構成されている。第１ケース部２１の第１側壁部４１ａにおいて爪部３１ａが形成されている面の反対側の面には、この第１側壁部４１ａから本体部２３ａの曲面の一部が露出するようにコマ２３を配設するための凹部４７ａが形成されている。そして、この凹部４７ａを形成しているＸ−Ｙ面に平行な壁には、コマ２３を回転自在に保持することができるように、突起部２３ｂを嵌挿させるための孔部（切り欠き）４７ｂが形成されている。
【００４２】
圧電セラミックス板１１はＹ方向で変形するために、第１側壁部４１ａには２個のコマ２３がＹ方向に並べて配設されており、これにより圧電セラミックス板１１を安定して保持することができる。なお、コマとしては単純な円柱形状のものを用いることができる。その場合には、このコマの曲面の一部が第１側壁部４１ａの外側に露出するように、かつ、第１側壁部４１ａにＺ軸方向にコマを挿入することができる貫通孔を設け、さらにコマがＺ方向で移動しないようなカバーを第２ケース部２２を利用して取り付ければよい。貫通孔の内径とコマの外径との公差はできる限り小さい方がよいが、コマが固定されないようにする。
【００４３】
第１コイルバネ２４が第１ケース部２１の第２側壁部４１ｂを圧電セラミックス板１１側に押圧すると、第２側壁部４１ｂが圧電セラミックス板１１をＸ方向に押圧し、さらに圧電セラミックス板１１が第１ケース部２１の第１側壁部４１ａを第２ケース部２２の第１外壁部４３ａ側に押圧する。
【００４４】
こうして、第１側壁部４１ａから露出しているコマ２３の曲面の一部が第１外壁部４３ａに接触し、その接触領域をＸ方向に押圧する。この接触領域はＺ方向に長く幅の狭い帯状となるので、コマ２３と第１外壁部４３ａとの間のＺ方向での摩擦力が大きくなる。この摩擦力によりコマ２３はＺ方向で滑り難いため、超音波モータ１０のＺ方向におけるぶれの発生が抑制される。
【００４５】
また、圧電セラミックス板１１は、第１コイルバネ２４によって結果的に第１，第２側壁部４１ａ，４１ｂ間に安定に保持されているので、超音波モータ１０のＸ方向におけるぶれの発生も抑制される。こうして、超音波モータ１０のＸ方向とＺ方向におけるぶれの発生は抑制される。しかし、Ｙ方向にはコマ２３は回転できるために、圧電セラミックス板１１のＹ方向での変位は妨げられない。こうして、超音波モータ１０を駆動したときには、摺動部材１３ａ，１３ｂからスライダ５２に安定して推力を加えることができるため、スライダ５２の駆動を高い精度で安定して行うことができる。また、第１ケース部２１と第２ケース部２２を用いることにより、超音波モータ装置１１０の組み立てを極めて容易に行うことができる。
【００４６】
なお、上述の通り、超音波モータ１０のＺ方向のぶれは、コマ２３と第１外壁部４３ａとの間の摩擦力により抑制されるが、コマ２３の構造と凹部４７ａおよび孔部４７ｂによるコマ２３の保持形態によってさらにコマ２３のＺ方向でのぶれが抑制されているので、これによっても超音波モータ１０のＺ方向でのぶれの発生が抑制される。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、第１付勢部材，第２付勢部材として第１コイルバネ２４，第２コイルバネ２５を用いた形態について説明したが、これらに代えて、板バネを用いることもできる。また、コマは金属材料からなるものに限定されるものではなく、ゴム等の弾性体からなるものを用いることもできる。さらに、コマに代えてリニアガイドを用いることもできる。
【００４８】
上記実施の形態では、第１ケース部２１を第２ケース部２２に嵌挿保持させた構造について説明したが、リニアスライダやＸ−Ｙステージではその装置フレームに第２ケース部と同等な形状の窪みを設ける構成も可能であるので、そのような窪みに、直接に超音波モータ装置１１０を保持した第１ケース部２１，コマ２３，第１コイルバネ２４，第２コイルバネ２５を装着してもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では、超音波モータ装置１１０を固定してスライダ５２をＸ方向に動かす構成について説明したが、例えば、固定されたガイドレールをベアリング（ローラー）と摺動部材１３ａ，１３ｂとで挟み込むように、超音波モータ装置１１０とベアリングとを同一基板に配置した構造とすれば、超音波モータ装置１１０を自走させるリニアモータの構成へと変形することができる。
【００５０】
超音波モータ１０については、２個の摺動部材１３ａ，１３ｂを構成としたが、１個の摺動部材を第１Ｙ方向側面の中央に設けた構成へと変形することができる。このような構成としてもその駆動方法に変更はなく、また、ケース２０の構成にも変更は必要としない。
【００５１】
例えば、被駆動体が回転体であって、その回転体の外周側面に超音波モータを配置する場合には、２個の摺動部材１３ａ，１３ｂを備えた構造の超音波モータでは、摺動部材１３ａ，１３ｂはその頂点からずれた位置で回転体に接触することとなるために駆動効率が悪くなるという問題や、第１Ｙ方向側面が回転体と接触するおそれがある等の問題が生じる。
【００５２】
摺動部材を第１Ｙ方向側面の中央に１個配設した構造の超音波モータでは、２個の摺動部材１３ａ，１３ｂを備えた超音波モータ１０よりも、被駆動体に与える推力は小さくなるが、回転体の駆動に用いる場合には、摺動部材の頂点で回転体に接触させることができ、また、第１Ｙ方向側面に回転体が接触するおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】スライド装置の概略構造を示す側面図。
【図１Ｂ】超音波モータ装置の概略構造を示す断面図。
【図２】超音波モータと電源との接続形態を示す図。
【図３Ａ】超音波モータの第１の振動モードを示す図。
【図３Ｂ】超音波モータの第２の振動モードを示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…超音波モータ、１１…圧電セラミックス板、１２ａ，１２ｂ…駆動電極、１３ａ，１３ｂ…摺動部材、１５…電源、１６…スイッチ、２０…ケース、２１…第１ケース部、２２…第２ケース部、２３…コマ（円柱部材）、２３ａ…本体部、２３ｂ…突起部、２４…第１コイルバネ、２５…第２コイルバネ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…爪部、４１ａ…第１側壁部、４１ｂ…第２側壁部、４２…底壁部、４３ａ…第１外壁部、４３ｂ…第２外壁部，４４…外底壁部、４５ａ，４５ｂ，４６，４７ａ…凹部、４７ｂ…孔部、５０…ガイド、５２…スライダ、５４…フレーム、１００…スライド装置、１１０…超音波モータ装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面形状が正方形で一定の厚さを有する圧電板と、前記圧電板の一方の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられた２つの駆動電極と、前記圧電板の他方の主面に設けられた共通電極と、前記圧電板において前記駆動電極の短辺側に位置する一側面に設けられた摺動部材とを具備する超音波モータを保持する超音波モータ用ケースであって、
前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部と、前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１側壁部および第２側壁部と、を有する凹型形状の第１ケース部と、
円柱形状を有し、その中心軸が前記圧電板の主面と直交するように前記第１側壁部に保持された円柱部材とを備え、
前記圧電板が前記第２側壁部によって所定の力で押圧されることによって前記第１側壁部が前記圧電板によって押圧されている状態において、前記円柱部材はその側面の一部が所定の固定面に押圧されるように前記第１側壁部に保持されていることを特徴とする超音波モータ用ケース。
【請求項２】
前記円柱部材はその端面の中心に円柱状の突起部を備え、
前記第１側壁部は、その長さ方向に前記円柱部材を２個並べて配置することができるように前記突起部を挿入させる孔部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ用ケース。
【請求項３】
前記第１ケース部を嵌挿保持する凹型形状の第２ケース部と、
前記第２側壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記第２側壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第１付勢部材と、
前記底壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記底壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第２付勢部材とをさらに具備し、
前記円柱部材の側面の一部は、前記第２ケース部において前記第１側壁部と対向している面を押圧していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波モータ用ケース。
【請求項４】
主面形状が正方形で一定の厚さを有する圧電板と、前記圧電板の一方の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられた２つの駆動電極と、前記圧電板の他方の主面全体に設けられた共通電極と、前記圧電板において前記駆動電極の短辺側に位置する一側面に設けられた摺動部材とを具備し、前記２つの駆動電極のいずれか一方に駆動電圧が印加されることで動作する超音波モータと、この超音波モータを保持する超音波モータ用ケースとを有する超音波モータ装置であって、
前記超音波モータ用ケースは、
前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部と、前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１側壁部および第２側壁部と、を有する凹型形状の第１ケース部と、
前記第１ケース部を嵌挿保持する凹型の第２ケース部と、
前記第２側壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記第２側壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第１付勢部材と、
前記底壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記底壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第２付勢部材と、
円柱形状を有し、その中心軸が前記圧電板の主面と直交するように、かつ、その側面の一部が前記第２ケース部において前記第１側壁部と対向している面を押圧するように、当該第１側壁部に保持された円柱部材とを具備することを特徴とする超音波モータ装置。
【請求項１】
主面形状が正方形で一定の厚さを有する圧電板と、前記圧電板の一方の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられた２つの駆動電極と、前記圧電板の他方の主面に設けられた共通電極と、前記圧電板において前記駆動電極の短辺側に位置する一側面に設けられた摺動部材とを具備する超音波モータを保持する超音波モータ用ケースであって、
前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部と、前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１側壁部および第２側壁部と、を有する凹型形状の第１ケース部と、
円柱形状を有し、その中心軸が前記圧電板の主面と直交するように前記第１側壁部に保持された円柱部材とを備え、
前記圧電板が前記第２側壁部によって所定の力で押圧されることによって前記第１側壁部が前記圧電板によって押圧されている状態において、前記円柱部材はその側面の一部が所定の固定面に押圧されるように前記第１側壁部に保持されていることを特徴とする超音波モータ用ケース。
【請求項２】
前記円柱部材はその端面の中心に円柱状の突起部を備え、
前記第１側壁部は、その長さ方向に前記円柱部材を２個並べて配置することができるように前記突起部を挿入させる孔部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ用ケース。
【請求項３】
前記第１ケース部を嵌挿保持する凹型形状の第２ケース部と、
前記第２側壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記第２側壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第１付勢部材と、
前記底壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記底壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第２付勢部材とをさらに具備し、
前記円柱部材の側面の一部は、前記第２ケース部において前記第１側壁部と対向している面を押圧していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波モータ用ケース。
【請求項４】
主面形状が正方形で一定の厚さを有する圧電板と、前記圧電板の一方の主面を同一形状の長方形で２分割して形成される各領域にそれぞれ独立して設けられた２つの駆動電極と、前記圧電板の他方の主面全体に設けられた共通電極と、前記圧電板において前記駆動電極の短辺側に位置する一側面に設けられた摺動部材とを具備し、前記２つの駆動電極のいずれか一方に駆動電圧が印加されることで動作する超音波モータと、この超音波モータを保持する超音波モータ用ケースとを有する超音波モータ装置であって、
前記超音波モータ用ケースは、
前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と対向する側面の一部を把持する底壁部と、前記圧電板において前記摺動部材が設けられた側面と直交する二側面のそれぞれの一部を個々に把持する第１側壁部および第２側壁部と、を有する凹型形状の第１ケース部と、
前記第１ケース部を嵌挿保持する凹型の第２ケース部と、
前記第２側壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記第２側壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第１付勢部材と、
前記底壁部を前記圧電板に押し付けるように、前記底壁部と前記第２ケース部との間に設けられた第２付勢部材と、
円柱形状を有し、その中心軸が前記圧電板の主面と直交するように、かつ、その側面の一部が前記第２ケース部において前記第１側壁部と対向している面を押圧するように、当該第１側壁部に保持された円柱部材とを具備することを特徴とする超音波モータ装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【公開番号】特開２００９−３３７８８（Ｐ２００９−３３７８８Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９２１５１（Ｐ２００７−１９２１５１）
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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