超音波モータ
【課題】簡略な構成で、駆動効率を向上させた超音波モータを提供することができる。
【解決手段】略棒状の移動体を摩擦駆動する超音波モータを次のように構成する。すなわち、一つの当該振動子で前記移動体を第１の方向と第２の方向とに駆動する振動子2-1,2-1と、振動子2-1,2-2に対して接触しており、振動子2-1,2-2の振動により、前記第１の方向と前記第２の方向とに摩擦駆動される移動体8と、振動子2-1,2-2を移動体8に向かって押圧する付勢部材10A,10Bと、前記第１の方向に沿って配設され、移動体8が挿通される２個のリテーナ6A,6Bと、振動子2-1,2-2とリテーナ6A,6Bとを所定の収納態様で収納するハウジング4と、を具備させる。
【解決手段】略棒状の移動体を摩擦駆動する超音波モータを次のように構成する。すなわち、一つの当該振動子で前記移動体を第１の方向と第２の方向とに駆動する振動子2-1,2-1と、振動子2-1,2-2に対して接触しており、振動子2-1,2-2の振動により、前記第１の方向と前記第２の方向とに摩擦駆動される移動体8と、振動子2-1,2-2を移動体8に向かって押圧する付勢部材10A,10Bと、前記第１の方向に沿って配設され、移動体8が挿通される２個のリテーナ6A,6Bと、振動子2-1,2-2とリテーナ6A,6Bとを所定の収納態様で収納するハウジング4と、を具備させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電素子等の振動子を用いた超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、圧電素子等の振動子の振動を利用した超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータと比較して、ギア無しで低速高推力が得られる点、保持力が高い点、高分解能である点、静粛性に富む点、及び磁気的ノイズを発生させない点等の利点を有している。
【０００３】
このような超音波モータに関連する技術としては、例えば特許文献１に次のような技術が開示されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１に開示されている超音波操作装置では、被駆動体であるシャフト状の作動子が挿通された振動子であるステータが、作動子の直進運動に係る軸受けと回転運動に係る軸受けとを兼務する構成を採っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６１４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されている技術では、作動子が、ステータの長さに対して非常に長い場合等には、作動子の移動時に作動子自体の重量がステータに対して不均一に掛かってしまいがちである。特に、作動子自体の重量が或る程度以上である場合には、そのことによる弊害は大きくなる。
【０００７】
例えば、作動子がステータに対して或る一方向に直進移動した場合に、当該作動子の重量分だけ、ステータの当該一方向側の部位に掛かる重量が大きくなり、結果としてステータに掛かる作動子の重量が部位毎に異なってしまう（バランスが悪化してしまう）。そして、このことに起因して、作動子の駆動効率や駆動特性が悪化してしまう。このような事情から、現在、ステータと作動子との位置関係が、駆動効率や駆動特性を悪化させることのない技術が望まれている。
【０００８】
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、簡略な構成で、駆動効率を向上させた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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様による超音波モータは、
略棒状の移動体を摩擦駆動する超音波モータであって、
一つの当該振動子で前記移動体を第１の方向と第２の方向とに駆動する振動子と、
前記振動子に対して接触しており、前記振動子の振動により、前記第１の方向と前記第２の方向とに摩擦駆動される移動体と、
前記振動子を前記移動体に向かって押圧する押圧部材と、
前記第１の方向に沿って配設され、前記移動体が挿通される２個の軸受け部材と、
前記振動子と前記軸受け部材とを所定の収納態様で収納するハウジング部材と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡略な構成で、駆動効率を向上させた超音波モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図。
【図２】図１に示す超音波モータのＡ−Ａ線での断面斜視図。
【図３】図１に示す超音波モータの分解斜視図。
【図４】図１に示す超音波モータが具備するリテーナの斜視図。
【図５】図１に示す超音波モータのＢ−Ｂ線／Ｃ−Ｃ線での断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す超音波モータのＡ−Ａ線での断面斜視図である。図３は、図１に示す超音波モータの分解斜視図である。図４は、図１に示す超音波モータが具備するリテーナの斜視図である。図５は、図１に示す超音波モータのＢ−Ｂ線／Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【００１４】
なお、図１に示す超音波モータのＢ−Ｂ線での断面図とＣ−Ｃ線での断面図とは同じ断面図となるので、図５においては一つの断面図に、Ｂ−Ｂ線での断面図における符号及びＣ−Ｃ線での断面図における符号を付して示している。また、後述する第１のリテーナ６Ａと第２のリテーナ６Ｂとは、それら自体の構造は同一であるので、図４においては一つの斜視図に両者の符号を付して示している。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、本一実施形態に係る超音波モータは、第１の振動子２−１と、第２の振動子２−２と、ハウジング４と、第１のリテーナ６Ａと、第２のリテーナ６Ｂと、移動体８と、第１の付勢部材１０Ａと、第２の付勢部材１０Ｂと、位置決め部材１２−１，１２−２と、を具備する。
【００１６】
前記第１の振動子２−１は、例えば圧電素子等から成り、略直方体形状を呈する振動子である。第１の振動子２−１には、移動体８に対向する面に、複数個（本例では２個）の摩擦接触子２−１ｄが設けられている。これら摩擦接触子２−１ｄを介して、第１の振動子２−１は、後述する第１の付勢部材１０Ａによって、移動体８に対して押圧されて加圧接触した状態で保持されている。
【００１７】
同様に、前記第２の振動子２−２は、例えば圧電素子等から成り、略直方体形状を呈する振動子である。第２の振動子２−２には、移動体８に対向する面に、複数個（本例では２個）の摩擦接触子２−２ｄが設けられている。これら摩擦接触子２−２ｄを介して、第２の振動子２−２は、後述する第２の付勢部材１０Ｂによって、移動体８に対して押圧されて加圧接触した状態で保持されている。
【００１８】
ここで、第１の振動子２−１の外形面には、駆動信号を印加する為の電極（不図示）が設けられている。それら電極（不図示）に所定の駆動信号を印加することで、第１の振動子２−１を振動させ、移動体８を回転運動（移動体８の周方向への運動；図１において矢印Ｒで示す方向）及び直進運動（移動体８の軸方向への運動；図１において矢印Ｔで示す方向）させる。同様に、第２の振動子２−２の外形面には、駆動信号を印加する為の電極（不図示）が設けられている。それら電極（不図示）に所定の駆動信号を印加することで、第２の振動子２−２を振動させ、移動体８を回転運動及び直進運動させる。
【００１９】
なお、本例では振動子を２個設ける構成としているが、少なくとも一つの振動子を設ければ、移動体８を２方向（上述の直進方向及び回転方向）に駆動することができる。
【００２０】
前記ハウジング４は、本一実施形態に係る超音波モータの筐体であり、各構成部材が当該ハウジング４内に収容される。詳細には、ハウジング４は、略直方体形状を呈し、当該ハウジング４の長手方向に貫通する貫通孔４Ｈと、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂを収容する為に当該ハウジング４の長手方向における両端部にそれぞれ設けられたリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒと、長手方向における中央部位には第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を収容する為の振動子収容空間４Ｓと、が設けられている。
【００２１】
前記振動子収容空間４Ｓは、図３に示すようにハウジング４の長手方向における略中央部位の近傍に形成されている。詳細には、振動子収容空間４Ｓは、ハウジング４の正置時に上下方向に開口となる略直方体形状の空間である。換言すれば、振動子収容空間４Ｓは、ハウジング４の長手方向における略中央部位近傍が略直方体形状に刳り貫かれた態様となるように形成された空間である。
【００２２】
そして、この振動子収容空間４Ｓを構成する壁面のうち、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２に対して、移動体８の軸方向に垂直な方向において対向する２面には、位置決め部材１２の突起部１２−ｔ１，１２−ｔ２（詳細は後述）と嵌合して第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を位置決めする嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂが、後述する各付勢部材１０Ａ，１０Ｂの付勢力の方向（各振動子２−１，２−２から移動体８に向かう方向）に沿ってそれぞれ形成されている（図３参照）。
【００２３】
さらに、前記振動子収容空間４Ｓを構成する壁面のうち、前記嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂが形成されている２面の逆側の２面（当該ハウジング４の外部側の２面）には、後述する第１の付勢部材１０Ａを配設する為の凹み部位である配設溝部４ｒ−Ａ，４ｒ−Ｂが、振動子収容空間４Ｓの内部側に凹にそれぞれ形成されている（図３参照）。
【００２４】
さらに、前記リテーナ収容空間４Ａ−Ｒには、第１のリテーナ６Ａを、ハウジング４の長手方向（移動体８の軸方向）における端部の位置で保持する為に、それらの移動を規制する為の突き当て面４Ａ−ｓｔが設けられている。同様に、前記リテーナ収容空間４Ｂ−Ｒには、第２のリテーナ６Ｂを、ハウジング４の長手方向における端部の位置で保持する為に、それらの移動を規制する為の突き当て面４Ｂ−ｓｔが設けられている。
【００２５】
前記第１のリテーナ６Ａ、前記第２のリテーナ６Ｂは、ハウジング４の長手方向（移動体８の軸方向）における両端部に形成されたリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒにそれぞれ収容されるリテーナである。これら第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂは、外形略円筒形状を呈し、その中心軸方向に沿って且つ当該中心軸を含む部位には、移動体８が挿通される貫通孔６Ｈが形成されている。
【００２６】
詳細には、図４及び図５に示すように第１のリテーナ６Ａには、略球体形状を呈する転動部材６Ａ−ｂを転動可能に保持する有限溝部６Ａ−ｃが、当該第１のリテーナ６Ａの側周面において、軸方向の一方側（ハウジング４の内部へ向かう側）のみが開口となるように（他方側が有限溝となるように）形成されている。これら有限溝部６Ａ−ｃは、図５に示すように転動部材６Ａ−ｂを回転可能に保持する為に、断面において転動部材６Ａ−ｂの直径より僅かに大きい径（或いは略同径）の円形状の一部を呈するように、第１のリテーナ６Ａの側周面において軸方向に沿って形成されている。このような形状に形成されている為、有限溝部６Ａ−ｃに対して転動部材６Ａ−ｂを挿入する際には、上述の開口側から他方側に向かって当該溝の長手方向に沿って挿入する（上述の形状の為、転動部材６Ａ−ｂを、有限溝部６Ａ−ｃに対して、第１のリテーナ６Ａの側周面側から出し入れすることはできない）。
【００２７】
同様に、図４及び図５に示すように第２のリテーナ６Ｂには、略球体形状を呈する転動部材６Ｂ−ｂを転動可能に保持する有限溝部６Ｂ−ｃが、当該第２のリテーナ６Ｂの側周面において、軸方向の一方側（ハウジング４の内部へ向かう側）のみが開口となるように（他方側が有限溝となるように）形成されている。これら有限溝部６Ｂ−ｃは、図５に示すように転動部材６Ｂ−ｂを回転可能に保持する為に、断面において転動部材６Ｂ−ｂの直径より僅かに大きい径（或いは略同径）の円形状の一部を呈するように、第２のリテーナ６Ｂの側周面において軸方向に沿って形成されている。このような形状に形成されている為、有限溝部６Ｂ−ｃに対して転動部材６Ｂ−ｂを挿入する際には、上述の開口側から他方側に向かって当該溝の長手方向に沿って挿入する（上述の形状の為、転動部材６Ｂ−ｂを、有限溝部６Ｂ−ｃに対して、第２のリテーナ６Ｂの側周面側から出し入れすることはできない）。
【００２８】
なお、各有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃにそれぞれ配設する転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂの個数としては（配設態様としては）、例えば一つの溝部に対して一つの転動部材を配設すればよい。また、本一実施形態においては、有限溝部６Ａ−ｃは、前記第１のリテーナ６Ａの周方向に等間隔で４つ形成されているが、必ずしも４つ必要はなく、少なくとも３つの有限溝部６Ａ−ｃを例えば等間隔に形成して各々に一つずつ転動部材６Ａ−ｂを配設すれば足りる。同様に、有限溝部６Ｂ−ｃは、前記第２のリテーナ６Ｂの周方向に等間隔で４つ形成されているが、必ずしも４つ必要はなく、少なくとも３つの有限溝部６Ｂ−ｃを形成して各々に一つずつ転動部材６Ｂ−ｂを配設すれば足りる。
【００２９】
ところで、前記転動部材６Ａ−ｂは、図５に示すように有限溝部６Ａ−ｃから一部が露出する態様で、有限溝部６Ａ−ｃによって保持されている。これにより、転動部材６Ａ−ｂのうち有限溝部６Ａ−ｃから露出している部位が、移動体８の外周面と、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ａ−Ｒの内壁面と、に対して適宜接触して当該転動部材６Ａ−ｂの転動を可能とし、移動体８の直進運動及び／または回転運動を可能としている。
【００３０】
同様に、前記転動部材６Ｂ−ｂは、図５に示すように有限溝部６Ｂ−ｃから一部が露出する態様で、有限溝部６Ｂ−ｃによって保持されている。これにより、転動部材６Ｂ−ｂのうち有限溝部６Ｂ−ｃから露出している部位が、移動体８の外周面と、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ｂ−Ｒの内壁面と、に対して適宜接触して当該転動部材６Ｂ−ｂの転動を可能とし、移動体８の直進運動及び／または回転運動を可能としている。
【００３１】
前記リテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒにそれぞれ挿入された第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂは、それぞれリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒのうち振動子収容空間４Ｓとの境界面でもある突き当て面４Ａ−ｓｔ，４Ｂ−ｓｔに対して、図２に示すように突き当たる。これにより、第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂは、それぞれリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒ内で、移動体８の軸方向において位置規制される（当該ハウジング４の長手方向端部の位置で保持される）。
【００３２】
上述したように第１のリテーナ６Ａと第２のリテーナ６Ｂとで構成される２つのＴＲ軸受け機構により、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２に対して掛かる移動体８の荷重が偏らないように（略均一になるように）移動体８が支持される。従って、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２の振動が、移動体８の直進運動によって妨げられることがない。また、移動体８の回転運動と直進運動とが互いの動きを妨げることもない。
【００３３】
前記移動体８は、略棒状（所謂シャフト状）の被駆動体であり、ハウジング４の長手方向に貫通している貫通孔４Ｈ及び略円筒形状を呈する第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂの貫通孔６Ｈに挿通されている。そして、移動体８は、ハウジング４の長手方向両端部位においては、リテーナ収容空間４Ａ−Ｒに配設された第１のリテーナ６Ａと、リテーナ収容空間４Ｂ−Ｒに配設された第２のリテーナ６Ｂと、によって支持されている。
【００３４】
前記第１の付勢部材１０Ａは、上述したハウジング４の配設空間４ｒ−Ａに配設され、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を移動体８に対して付勢させる付勢力を有する部材である。換言すれば、第１の付勢部材１０Ａは、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を移動体８に対して押圧する。これにより、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２は、それぞれ摩擦接触子２−１ｄ，２−２ｄを介して移動体８に押圧接触した状態で保持される。
【００３５】
前記第２の付勢部材１０Ｂは、第１の付勢部材１０Ａと全く同じ構造の部材であり、上述したハウジング４の配設空間４ｒ−Ｂに配設さている。上述の第１の付勢部材１０Ａと第２の付勢部材１０Ｂとによって、当該ハウジング４の短手方向における両側壁側から対称的に、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を押圧することで、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２を、それぞれ摩擦接触子２−１ｄ，２−２ｄを介して移動体８により確実に押圧接触させた状態で保持することができる。
【００３６】
具体的には、前記第１の付勢部材１０Ａ，第２の付勢部材１０Ｂとしては、例えば図３に示すような板バネや、コイルバネ等を挙げることができる。
【００３７】
前記位置決め部材１２−１は、第１の振動子２−１を位置決めする為に、第１の振動子２−１のうち移動体８に対向する面とは逆側の面に設けられた部材である。同様に、前記位置決め部材１２−２は、第２の振動子２−２を位置決めする為に、第２の振動子２−２のうち移動体８に対向する面とは逆側の面に設けられた部材である。
【００３８】
詳細には、位置決め部材１２−１及び位置決め部材１２−２には、ハウジング４の振動子収容空間４Ｓの内壁面に形成された嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂにそれぞれ嵌る突起部１２−ｔ１，１２−ｔ２が設けられている。これら嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂと、突起部１２−ｔ１，１２−ｔ２と、が嵌合することで、位置決め部材１２−１，１２−２の位置が固定される（第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２が位置決めされる）。
【００３９】
以下、本一実施形態に係る超音波モータの組立手順の一例を説明する。なお、本一実施形態に係る超音波モータの詳細な構造については上述した通りであるので、ここでは省略する。
【００４０】
まず、第１のリテーナ６Ａの各有限溝部６Ａ−ｃ内に、転動部材６Ａ−ｂを一つずつ各有限溝部６Ａ−ｃの開口部位から挿入して配設する。続いて、この第１のリテーナ６Ａを、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ａ−Ｒに、有限溝部６Ａ−ｃの開口部位側から挿入する。このようにしてハウジング４内に挿入された第１のリテーナ６Ａは、ハウジング４の前記突き当て面４ｓｔ−Ａと係合することで、ハウジング４の長手方向において位置決めされる。
【００４１】
同様に、第２のリテーナ６Ｂの各有限溝部６Ｂ−ｃ内に、転動部材６Ｂ−ｂを一つずつ各有限溝部６Ｂ−ｃの開口部位から挿入して配設する。続いて、この第２のリテーナ６Ｂを、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ｂ−Ｒに、有限溝部６Ｂ−ｃの開口部位側から挿入する。このようにしてハウジング４内に挿入された第２のリテーナ６Ｂは、ハウジング４の突き当て面４ｓｔ−Ｂと係合することで、ハウジング４の長手方向において位置決めされる。
【００４２】
上述したように第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂを、それぞれハウジング４のリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒに配設した後、移動体８を、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂに形成された貫通孔６Ｈに挿入する（換言すれば、ハウジング４の貫通孔４Ｈと、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂの貫通孔６Ｈと、に移動体８を挿通させる）。
【００４３】
さらに、ハウジング４の振動子収容空間４Ｓに、摩擦接触子２−１と位置決め部材１２−１とが設けられた第１の振動子２−１を配設する。具体的には、位置決め部材１２−１に設けられた突起部１２ｔ−１，１２−ｔ２と、ハウジング４の嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂと、が勘合するように、第１の振動子２−１を振動子収容空間４Ｓに配設する。
【００４４】
同様に、ハウジング４の振動子収容空間４Ｓに、摩擦接触子２−２と位置決め部材１２−２とが設けられた第２の振動子２−２を配設する。具体的には、位置決め部材１２−２に設けられた突起部１２ｔ−１，１２−ｔ２と、ハウジング４の嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂと、が勘合するように、第２の振動子２−２を振動子収容空間４Ｓに配設する。
【００４５】
その後、第１の付勢部材１０Ａ，第２の付勢部材１０Ｂを、それぞれ配設空間４ｒ−Ａ，４ｒ−Ｂに配設し、それら第１の付勢部材１０Ａ，第２の付勢部材１０Ｂによって、位置決め部材１２−１，１２−２を介して、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２を移動体８に向かって押圧する。
【００４６】
以上説明したように組み立て、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２に設けられた電極（不図示）に、移動体８を直進運動及び／または回転運動させる為の周波数及び位相差の電圧信号を印加することにより、移動体８は、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２、及びハウジング４に対して直進運動及び／または回転運動する。
【００４７】
以下、移動体８の回転運動時及び直進運動時における、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂの作用について詳細に説明する。
【００４８】
すなわち、移動体８の回転運動時には、第１の振動子２−１と第２の振動子２−２とハウジング４とに対して、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが回転運動する。このとき、第１のリテーナ６Ａに配設されている転動部材６Ａ−ｂ、及び第２のリテーナ６Ｂに配設されている転動部材６Ｂ−ｂは、移動体８の外周面、有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃ、及び貫通孔６Ｈの内周面に接触して転動する。
【００４９】
換言すれば、移動体８の回転運動時には、第１の振動子２−１と第２の振動子２−２とハウジング４とに対して、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが各々“リテーナごと”回転する。
【００５０】
他方、移動体８の直進運動時には、第１の振動子２−１と第２の振動子２−２とハウジング４とに対して、第１のリテーナ６Ａに配設されている“転動部材６Ａ−ｂ”、及び第２のリテーナ６Ｂに配設されている“転動部材６Ｂ−ｂ”が、それぞれ移動体８の軸方向に沿って（各々配設されている有限溝部に沿って）直進移動する。
【００５１】
詳細には、第１のリテーナ６Ａに配設されている転動部材６Ａ−ｂ、及び第２のリテーナ６Ｂに配設されている転動部材６Ｂ−ｂは、それぞれ移動体８の外周面、有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃ、及び貫通孔６Ｈの内周面に接触して転動する。
【００５２】
換言すれば、移動体８の直進運動時には、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂ自体は移動せず、“転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂのみ”が移動する。このとき、転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂが直進移動可能な範囲は、有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃの長さ分である。
【００５３】
なお、各有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃに配設された各転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂが、それら有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃと、移動体８の外周面と、各リテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒの内周面と、に対して隙間無く且つ圧接すること無く接触する構成が最も駆動効率が良い構成である。しかしながら、そのように構成せずとも、少なくとも転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂが上述したように転動することが可能なように構成されていればよい。
【００５４】
以上説明したように、本一実施形態によれば、簡略な構成で、駆動効率を向上させた超音波モータを提供することができる。具体的には、本一実施形態に係る超音波モータによれば下記の効果を得ることができる。
【００５５】
まず、従来の技術によれば、移動体が直進運動した際に、振動子に掛かる荷重が部位毎に偏ってしまうことで（バランスが悪化してしまうことで）、移動体と軸受けとの接触状態の変動に伴って駆動効率及び駆動特性が悪化することがある。
【００５６】
一方、本一実施形態に係る超音波モータによれば、移動体８の軸方向（直進移動方向）におけるハウジング４の両端部位に、第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂを配置し、且つ、それらリテーナ間に、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を配置した構成を採ることで、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２に掛かる加重を部位毎に偏りのない状態にすることでできる。換言すれば、移動体８の移動により生じ得る当該移動体８の支持に係るバランスの崩れを克服することができる。
【００５７】
従って、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが、移動体８の移動時においても、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２の振動を妨げることなく、移動体８を支持する。つまり、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが、従来のＴＲ軸受けに比べて、駆動効率及び駆動特性を格段に向上させたＴＲ軸受けとして機能する。従って、移動体８が直進運動した際にも、駆動効率及び駆動特性が悪化しない（駆動効率及び駆動特性が格段に改善される）。
【００５８】
つまり、当該超音波モータにおける駆動力の伝達効率が改善され、移動体８の回転運動における回転軸精度及び回転特性、直進運動における直進精度及び直進特性が向上する。
【００５９】
さらには、ハウジング４内に、当該超音波モータの全ての構成部品を収納することができる為、各構成部品の位置決めが自動的に為され、高度な調整を必要とせずに精度良く組立てることができる。つまり、組立容易性及び組立精度が格段に向上する。
【００６０】
なお、ハウジング４、転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂ、及び移動体８の材料の一例としては、例えば金属を挙げることができる。また、第１のリテーナ６Ａ，第２のリテーナ６Ｂについては、例えば樹脂を材料とすることも可能である。
【００６１】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００６２】
２−１…第１の振動子、 ２−２…第２の振動子、 ２−１ｄ，２−２ｄ…摩擦接触子、 ４…ハウジング、 ４Ｈ…貫通孔、 ４Ａ…リテーナ収容空間、 ４Ｓ…振動子収容空間、 ４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂ…嵌合溝部、 ４ｒ−Ａ，４ｒ−Ｂ…配設溝部、 ４Ａ−ｓｔ，４Ｂ−ｓｔ…突き当て面、 ４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒ…リテーナ収容空間、 ６Ａ…第１のリテーナ、 ６Ｂ…第２のリテーナ、 ６Ｈ…貫通孔、 ６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂ…転動部材、 ６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃ…有限溝部、 ８…移動体、 １０Ａ…第１の付勢部材、 １０Ｂ…第２の付勢部材、 １２−１，１２−２…位置決め部材、 １２−ｔ１，１２−ｔ２…突起部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電素子等の振動子を用いた超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、圧電素子等の振動子の振動を利用した超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータと比較して、ギア無しで低速高推力が得られる点、保持力が高い点、高分解能である点、静粛性に富む点、及び磁気的ノイズを発生させない点等の利点を有している。
【０００３】
このような超音波モータに関連する技術としては、例えば特許文献１に次のような技術が開示されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１に開示されている超音波操作装置では、被駆動体であるシャフト状の作動子が挿通された振動子であるステータが、作動子の直進運動に係る軸受けと回転運動に係る軸受けとを兼務する構成を採っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６１４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されている技術では、作動子が、ステータの長さに対して非常に長い場合等には、作動子の移動時に作動子自体の重量がステータに対して不均一に掛かってしまいがちである。特に、作動子自体の重量が或る程度以上である場合には、そのことによる弊害は大きくなる。
【０００７】
例えば、作動子がステータに対して或る一方向に直進移動した場合に、当該作動子の重量分だけ、ステータの当該一方向側の部位に掛かる重量が大きくなり、結果としてステータに掛かる作動子の重量が部位毎に異なってしまう（バランスが悪化してしまう）。そして、このことに起因して、作動子の駆動効率や駆動特性が悪化してしまう。このような事情から、現在、ステータと作動子との位置関係が、駆動効率や駆動特性を悪化させることのない技術が望まれている。
【０００８】
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、簡略な構成で、駆動効率を向上させた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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様による超音波モータは、
略棒状の移動体を摩擦駆動する超音波モータであって、
一つの当該振動子で前記移動体を第１の方向と第２の方向とに駆動する振動子と、
前記振動子に対して接触しており、前記振動子の振動により、前記第１の方向と前記第２の方向とに摩擦駆動される移動体と、
前記振動子を前記移動体に向かって押圧する押圧部材と、
前記第１の方向に沿って配設され、前記移動体が挿通される２個の軸受け部材と、
前記振動子と前記軸受け部材とを所定の収納態様で収納するハウジング部材と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡略な構成で、駆動効率を向上させた超音波モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図。
【図２】図１に示す超音波モータのＡ−Ａ線での断面斜視図。
【図３】図１に示す超音波モータの分解斜視図。
【図４】図１に示す超音波モータが具備するリテーナの斜視図。
【図５】図１に示す超音波モータのＢ−Ｂ線／Ｃ−Ｃ線での断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す超音波モータのＡ−Ａ線での断面斜視図である。図３は、図１に示す超音波モータの分解斜視図である。図４は、図１に示す超音波モータが具備するリテーナの斜視図である。図５は、図１に示す超音波モータのＢ−Ｂ線／Ｃ−Ｃ線での断面図である。
【００１４】
なお、図１に示す超音波モータのＢ−Ｂ線での断面図とＣ−Ｃ線での断面図とは同じ断面図となるので、図５においては一つの断面図に、Ｂ−Ｂ線での断面図における符号及びＣ−Ｃ線での断面図における符号を付して示している。また、後述する第１のリテーナ６Ａと第２のリテーナ６Ｂとは、それら自体の構造は同一であるので、図４においては一つの斜視図に両者の符号を付して示している。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、本一実施形態に係る超音波モータは、第１の振動子２−１と、第２の振動子２−２と、ハウジング４と、第１のリテーナ６Ａと、第２のリテーナ６Ｂと、移動体８と、第１の付勢部材１０Ａと、第２の付勢部材１０Ｂと、位置決め部材１２−１，１２−２と、を具備する。
【００１６】
前記第１の振動子２−１は、例えば圧電素子等から成り、略直方体形状を呈する振動子である。第１の振動子２−１には、移動体８に対向する面に、複数個（本例では２個）の摩擦接触子２−１ｄが設けられている。これら摩擦接触子２−１ｄを介して、第１の振動子２−１は、後述する第１の付勢部材１０Ａによって、移動体８に対して押圧されて加圧接触した状態で保持されている。
【００１７】
同様に、前記第２の振動子２−２は、例えば圧電素子等から成り、略直方体形状を呈する振動子である。第２の振動子２−２には、移動体８に対向する面に、複数個（本例では２個）の摩擦接触子２−２ｄが設けられている。これら摩擦接触子２−２ｄを介して、第２の振動子２−２は、後述する第２の付勢部材１０Ｂによって、移動体８に対して押圧されて加圧接触した状態で保持されている。
【００１８】
ここで、第１の振動子２−１の外形面には、駆動信号を印加する為の電極（不図示）が設けられている。それら電極（不図示）に所定の駆動信号を印加することで、第１の振動子２−１を振動させ、移動体８を回転運動（移動体８の周方向への運動；図１において矢印Ｒで示す方向）及び直進運動（移動体８の軸方向への運動；図１において矢印Ｔで示す方向）させる。同様に、第２の振動子２−２の外形面には、駆動信号を印加する為の電極（不図示）が設けられている。それら電極（不図示）に所定の駆動信号を印加することで、第２の振動子２−２を振動させ、移動体８を回転運動及び直進運動させる。
【００１９】
なお、本例では振動子を２個設ける構成としているが、少なくとも一つの振動子を設ければ、移動体８を２方向（上述の直進方向及び回転方向）に駆動することができる。
【００２０】
前記ハウジング４は、本一実施形態に係る超音波モータの筐体であり、各構成部材が当該ハウジング４内に収容される。詳細には、ハウジング４は、略直方体形状を呈し、当該ハウジング４の長手方向に貫通する貫通孔４Ｈと、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂを収容する為に当該ハウジング４の長手方向における両端部にそれぞれ設けられたリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒと、長手方向における中央部位には第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を収容する為の振動子収容空間４Ｓと、が設けられている。
【００２１】
前記振動子収容空間４Ｓは、図３に示すようにハウジング４の長手方向における略中央部位の近傍に形成されている。詳細には、振動子収容空間４Ｓは、ハウジング４の正置時に上下方向に開口となる略直方体形状の空間である。換言すれば、振動子収容空間４Ｓは、ハウジング４の長手方向における略中央部位近傍が略直方体形状に刳り貫かれた態様となるように形成された空間である。
【００２２】
そして、この振動子収容空間４Ｓを構成する壁面のうち、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２に対して、移動体８の軸方向に垂直な方向において対向する２面には、位置決め部材１２の突起部１２−ｔ１，１２−ｔ２（詳細は後述）と嵌合して第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を位置決めする嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂが、後述する各付勢部材１０Ａ，１０Ｂの付勢力の方向（各振動子２−１，２−２から移動体８に向かう方向）に沿ってそれぞれ形成されている（図３参照）。
【００２３】
さらに、前記振動子収容空間４Ｓを構成する壁面のうち、前記嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂが形成されている２面の逆側の２面（当該ハウジング４の外部側の２面）には、後述する第１の付勢部材１０Ａを配設する為の凹み部位である配設溝部４ｒ−Ａ，４ｒ−Ｂが、振動子収容空間４Ｓの内部側に凹にそれぞれ形成されている（図３参照）。
【００２４】
さらに、前記リテーナ収容空間４Ａ−Ｒには、第１のリテーナ６Ａを、ハウジング４の長手方向（移動体８の軸方向）における端部の位置で保持する為に、それらの移動を規制する為の突き当て面４Ａ−ｓｔが設けられている。同様に、前記リテーナ収容空間４Ｂ−Ｒには、第２のリテーナ６Ｂを、ハウジング４の長手方向における端部の位置で保持する為に、それらの移動を規制する為の突き当て面４Ｂ−ｓｔが設けられている。
【００２５】
前記第１のリテーナ６Ａ、前記第２のリテーナ６Ｂは、ハウジング４の長手方向（移動体８の軸方向）における両端部に形成されたリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒにそれぞれ収容されるリテーナである。これら第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂは、外形略円筒形状を呈し、その中心軸方向に沿って且つ当該中心軸を含む部位には、移動体８が挿通される貫通孔６Ｈが形成されている。
【００２６】
詳細には、図４及び図５に示すように第１のリテーナ６Ａには、略球体形状を呈する転動部材６Ａ−ｂを転動可能に保持する有限溝部６Ａ−ｃが、当該第１のリテーナ６Ａの側周面において、軸方向の一方側（ハウジング４の内部へ向かう側）のみが開口となるように（他方側が有限溝となるように）形成されている。これら有限溝部６Ａ−ｃは、図５に示すように転動部材６Ａ−ｂを回転可能に保持する為に、断面において転動部材６Ａ−ｂの直径より僅かに大きい径（或いは略同径）の円形状の一部を呈するように、第１のリテーナ６Ａの側周面において軸方向に沿って形成されている。このような形状に形成されている為、有限溝部６Ａ−ｃに対して転動部材６Ａ−ｂを挿入する際には、上述の開口側から他方側に向かって当該溝の長手方向に沿って挿入する（上述の形状の為、転動部材６Ａ−ｂを、有限溝部６Ａ−ｃに対して、第１のリテーナ６Ａの側周面側から出し入れすることはできない）。
【００２７】
同様に、図４及び図５に示すように第２のリテーナ６Ｂには、略球体形状を呈する転動部材６Ｂ−ｂを転動可能に保持する有限溝部６Ｂ−ｃが、当該第２のリテーナ６Ｂの側周面において、軸方向の一方側（ハウジング４の内部へ向かう側）のみが開口となるように（他方側が有限溝となるように）形成されている。これら有限溝部６Ｂ−ｃは、図５に示すように転動部材６Ｂ−ｂを回転可能に保持する為に、断面において転動部材６Ｂ−ｂの直径より僅かに大きい径（或いは略同径）の円形状の一部を呈するように、第２のリテーナ６Ｂの側周面において軸方向に沿って形成されている。このような形状に形成されている為、有限溝部６Ｂ−ｃに対して転動部材６Ｂ−ｂを挿入する際には、上述の開口側から他方側に向かって当該溝の長手方向に沿って挿入する（上述の形状の為、転動部材６Ｂ−ｂを、有限溝部６Ｂ−ｃに対して、第２のリテーナ６Ｂの側周面側から出し入れすることはできない）。
【００２８】
なお、各有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃにそれぞれ配設する転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂの個数としては（配設態様としては）、例えば一つの溝部に対して一つの転動部材を配設すればよい。また、本一実施形態においては、有限溝部６Ａ−ｃは、前記第１のリテーナ６Ａの周方向に等間隔で４つ形成されているが、必ずしも４つ必要はなく、少なくとも３つの有限溝部６Ａ−ｃを例えば等間隔に形成して各々に一つずつ転動部材６Ａ−ｂを配設すれば足りる。同様に、有限溝部６Ｂ−ｃは、前記第２のリテーナ６Ｂの周方向に等間隔で４つ形成されているが、必ずしも４つ必要はなく、少なくとも３つの有限溝部６Ｂ−ｃを形成して各々に一つずつ転動部材６Ｂ−ｂを配設すれば足りる。
【００２９】
ところで、前記転動部材６Ａ−ｂは、図５に示すように有限溝部６Ａ−ｃから一部が露出する態様で、有限溝部６Ａ−ｃによって保持されている。これにより、転動部材６Ａ−ｂのうち有限溝部６Ａ−ｃから露出している部位が、移動体８の外周面と、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ａ−Ｒの内壁面と、に対して適宜接触して当該転動部材６Ａ−ｂの転動を可能とし、移動体８の直進運動及び／または回転運動を可能としている。
【００３０】
同様に、前記転動部材６Ｂ−ｂは、図５に示すように有限溝部６Ｂ−ｃから一部が露出する態様で、有限溝部６Ｂ−ｃによって保持されている。これにより、転動部材６Ｂ−ｂのうち有限溝部６Ｂ−ｃから露出している部位が、移動体８の外周面と、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ｂ−Ｒの内壁面と、に対して適宜接触して当該転動部材６Ｂ−ｂの転動を可能とし、移動体８の直進運動及び／または回転運動を可能としている。
【００３１】
前記リテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒにそれぞれ挿入された第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂは、それぞれリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒのうち振動子収容空間４Ｓとの境界面でもある突き当て面４Ａ−ｓｔ，４Ｂ−ｓｔに対して、図２に示すように突き当たる。これにより、第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂは、それぞれリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒ内で、移動体８の軸方向において位置規制される（当該ハウジング４の長手方向端部の位置で保持される）。
【００３２】
上述したように第１のリテーナ６Ａと第２のリテーナ６Ｂとで構成される２つのＴＲ軸受け機構により、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２に対して掛かる移動体８の荷重が偏らないように（略均一になるように）移動体８が支持される。従って、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２の振動が、移動体８の直進運動によって妨げられることがない。また、移動体８の回転運動と直進運動とが互いの動きを妨げることもない。
【００３３】
前記移動体８は、略棒状（所謂シャフト状）の被駆動体であり、ハウジング４の長手方向に貫通している貫通孔４Ｈ及び略円筒形状を呈する第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂの貫通孔６Ｈに挿通されている。そして、移動体８は、ハウジング４の長手方向両端部位においては、リテーナ収容空間４Ａ−Ｒに配設された第１のリテーナ６Ａと、リテーナ収容空間４Ｂ−Ｒに配設された第２のリテーナ６Ｂと、によって支持されている。
【００３４】
前記第１の付勢部材１０Ａは、上述したハウジング４の配設空間４ｒ−Ａに配設され、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を移動体８に対して付勢させる付勢力を有する部材である。換言すれば、第１の付勢部材１０Ａは、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を移動体８に対して押圧する。これにより、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２は、それぞれ摩擦接触子２−１ｄ，２−２ｄを介して移動体８に押圧接触した状態で保持される。
【００３５】
前記第２の付勢部材１０Ｂは、第１の付勢部材１０Ａと全く同じ構造の部材であり、上述したハウジング４の配設空間４ｒ−Ｂに配設さている。上述の第１の付勢部材１０Ａと第２の付勢部材１０Ｂとによって、当該ハウジング４の短手方向における両側壁側から対称的に、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を押圧することで、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２を、それぞれ摩擦接触子２−１ｄ，２−２ｄを介して移動体８により確実に押圧接触させた状態で保持することができる。
【００３６】
具体的には、前記第１の付勢部材１０Ａ，第２の付勢部材１０Ｂとしては、例えば図３に示すような板バネや、コイルバネ等を挙げることができる。
【００３７】
前記位置決め部材１２−１は、第１の振動子２−１を位置決めする為に、第１の振動子２−１のうち移動体８に対向する面とは逆側の面に設けられた部材である。同様に、前記位置決め部材１２−２は、第２の振動子２−２を位置決めする為に、第２の振動子２−２のうち移動体８に対向する面とは逆側の面に設けられた部材である。
【００３８】
詳細には、位置決め部材１２−１及び位置決め部材１２−２には、ハウジング４の振動子収容空間４Ｓの内壁面に形成された嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂにそれぞれ嵌る突起部１２−ｔ１，１２−ｔ２が設けられている。これら嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂと、突起部１２−ｔ１，１２−ｔ２と、が嵌合することで、位置決め部材１２−１，１２−２の位置が固定される（第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２が位置決めされる）。
【００３９】
以下、本一実施形態に係る超音波モータの組立手順の一例を説明する。なお、本一実施形態に係る超音波モータの詳細な構造については上述した通りであるので、ここでは省略する。
【００４０】
まず、第１のリテーナ６Ａの各有限溝部６Ａ−ｃ内に、転動部材６Ａ−ｂを一つずつ各有限溝部６Ａ−ｃの開口部位から挿入して配設する。続いて、この第１のリテーナ６Ａを、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ａ−Ｒに、有限溝部６Ａ−ｃの開口部位側から挿入する。このようにしてハウジング４内に挿入された第１のリテーナ６Ａは、ハウジング４の前記突き当て面４ｓｔ−Ａと係合することで、ハウジング４の長手方向において位置決めされる。
【００４１】
同様に、第２のリテーナ６Ｂの各有限溝部６Ｂ−ｃ内に、転動部材６Ｂ−ｂを一つずつ各有限溝部６Ｂ−ｃの開口部位から挿入して配設する。続いて、この第２のリテーナ６Ｂを、ハウジング４のリテーナ収容空間４Ｂ−Ｒに、有限溝部６Ｂ−ｃの開口部位側から挿入する。このようにしてハウジング４内に挿入された第２のリテーナ６Ｂは、ハウジング４の突き当て面４ｓｔ−Ｂと係合することで、ハウジング４の長手方向において位置決めされる。
【００４２】
上述したように第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂを、それぞれハウジング４のリテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒに配設した後、移動体８を、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂに形成された貫通孔６Ｈに挿入する（換言すれば、ハウジング４の貫通孔４Ｈと、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂの貫通孔６Ｈと、に移動体８を挿通させる）。
【００４３】
さらに、ハウジング４の振動子収容空間４Ｓに、摩擦接触子２−１と位置決め部材１２−１とが設けられた第１の振動子２−１を配設する。具体的には、位置決め部材１２−１に設けられた突起部１２ｔ−１，１２−ｔ２と、ハウジング４の嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂと、が勘合するように、第１の振動子２−１を振動子収容空間４Ｓに配設する。
【００４４】
同様に、ハウジング４の振動子収容空間４Ｓに、摩擦接触子２−２と位置決め部材１２−２とが設けられた第２の振動子２−２を配設する。具体的には、位置決め部材１２−２に設けられた突起部１２ｔ−１，１２−ｔ２と、ハウジング４の嵌合溝部４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂと、が勘合するように、第２の振動子２−２を振動子収容空間４Ｓに配設する。
【００４５】
その後、第１の付勢部材１０Ａ，第２の付勢部材１０Ｂを、それぞれ配設空間４ｒ−Ａ，４ｒ−Ｂに配設し、それら第１の付勢部材１０Ａ，第２の付勢部材１０Ｂによって、位置決め部材１２−１，１２−２を介して、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２を移動体８に向かって押圧する。
【００４６】
以上説明したように組み立て、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２に設けられた電極（不図示）に、移動体８を直進運動及び／または回転運動させる為の周波数及び位相差の電圧信号を印加することにより、移動体８は、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２、及びハウジング４に対して直進運動及び／または回転運動する。
【００４７】
以下、移動体８の回転運動時及び直進運動時における、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂの作用について詳細に説明する。
【００４８】
すなわち、移動体８の回転運動時には、第１の振動子２−１と第２の振動子２−２とハウジング４とに対して、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが回転運動する。このとき、第１のリテーナ６Ａに配設されている転動部材６Ａ−ｂ、及び第２のリテーナ６Ｂに配設されている転動部材６Ｂ−ｂは、移動体８の外周面、有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃ、及び貫通孔６Ｈの内周面に接触して転動する。
【００４９】
換言すれば、移動体８の回転運動時には、第１の振動子２−１と第２の振動子２−２とハウジング４とに対して、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが各々“リテーナごと”回転する。
【００５０】
他方、移動体８の直進運動時には、第１の振動子２−１と第２の振動子２−２とハウジング４とに対して、第１のリテーナ６Ａに配設されている“転動部材６Ａ−ｂ”、及び第２のリテーナ６Ｂに配設されている“転動部材６Ｂ−ｂ”が、それぞれ移動体８の軸方向に沿って（各々配設されている有限溝部に沿って）直進移動する。
【００５１】
詳細には、第１のリテーナ６Ａに配設されている転動部材６Ａ−ｂ、及び第２のリテーナ６Ｂに配設されている転動部材６Ｂ−ｂは、それぞれ移動体８の外周面、有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃ、及び貫通孔６Ｈの内周面に接触して転動する。
【００５２】
換言すれば、移動体８の直進運動時には、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂ自体は移動せず、“転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂのみ”が移動する。このとき、転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂが直進移動可能な範囲は、有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃの長さ分である。
【００５３】
なお、各有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃに配設された各転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂが、それら有限溝部６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃと、移動体８の外周面と、各リテーナ収容空間４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒの内周面と、に対して隙間無く且つ圧接すること無く接触する構成が最も駆動効率が良い構成である。しかしながら、そのように構成せずとも、少なくとも転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂが上述したように転動することが可能なように構成されていればよい。
【００５４】
以上説明したように、本一実施形態によれば、簡略な構成で、駆動効率を向上させた超音波モータを提供することができる。具体的には、本一実施形態に係る超音波モータによれば下記の効果を得ることができる。
【００５５】
まず、従来の技術によれば、移動体が直進運動した際に、振動子に掛かる荷重が部位毎に偏ってしまうことで（バランスが悪化してしまうことで）、移動体と軸受けとの接触状態の変動に伴って駆動効率及び駆動特性が悪化することがある。
【００５６】
一方、本一実施形態に係る超音波モータによれば、移動体８の軸方向（直進移動方向）におけるハウジング４の両端部位に、第１のリテーナ６Ａ、第２のリテーナ６Ｂを配置し、且つ、それらリテーナ間に、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２を配置した構成を採ることで、第１の振動子２−１、第２の振動子２−２に掛かる加重を部位毎に偏りのない状態にすることでできる。換言すれば、移動体８の移動により生じ得る当該移動体８の支持に係るバランスの崩れを克服することができる。
【００５７】
従って、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが、移動体８の移動時においても、第１の振動子２−１及び第２の振動子２−２の振動を妨げることなく、移動体８を支持する。つまり、第１のリテーナ６Ａ及び第２のリテーナ６Ｂが、従来のＴＲ軸受けに比べて、駆動効率及び駆動特性を格段に向上させたＴＲ軸受けとして機能する。従って、移動体８が直進運動した際にも、駆動効率及び駆動特性が悪化しない（駆動効率及び駆動特性が格段に改善される）。
【００５８】
つまり、当該超音波モータにおける駆動力の伝達効率が改善され、移動体８の回転運動における回転軸精度及び回転特性、直進運動における直進精度及び直進特性が向上する。
【００５９】
さらには、ハウジング４内に、当該超音波モータの全ての構成部品を収納することができる為、各構成部品の位置決めが自動的に為され、高度な調整を必要とせずに精度良く組立てることができる。つまり、組立容易性及び組立精度が格段に向上する。
【００６０】
なお、ハウジング４、転動部材６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂ、及び移動体８の材料の一例としては、例えば金属を挙げることができる。また、第１のリテーナ６Ａ，第２のリテーナ６Ｂについては、例えば樹脂を材料とすることも可能である。
【００６１】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００６２】
２−１…第１の振動子、 ２−２…第２の振動子、 ２−１ｄ，２−２ｄ…摩擦接触子、 ４…ハウジング、 ４Ｈ…貫通孔、 ４Ａ…リテーナ収容空間、 ４Ｓ…振動子収容空間、 ４ｃ−Ａ，４ｃ−Ｂ…嵌合溝部、 ４ｒ−Ａ，４ｒ−Ｂ…配設溝部、 ４Ａ−ｓｔ，４Ｂ−ｓｔ…突き当て面、 ４Ａ−Ｒ，４Ｂ−Ｒ…リテーナ収容空間、 ６Ａ…第１のリテーナ、 ６Ｂ…第２のリテーナ、 ６Ｈ…貫通孔、 ６Ａ−ｂ，６Ｂ−ｂ…転動部材、 ６Ａ−ｃ，６Ｂ−ｃ…有限溝部、 ８…移動体、 １０Ａ…第１の付勢部材、 １０Ｂ…第２の付勢部材、 １２−１，１２−２…位置決め部材、 １２−ｔ１，１２−ｔ２…突起部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略棒状の移動体を摩擦駆動する超音波モータであって、
一つの当該振動子で前記移動体を第１の方向と第２の方向とに駆動する振動子と、
前記振動子に対して接触しており、前記振動子の振動により、前記第１の方向と前記第２の方向とに摩擦駆動される移動体と、
前記振動子を前記移動体に向かって押圧する押圧部材と、
前記第１の方向に沿って配設され、前記移動体が挿通される複数の軸受け部材と、
前記振動子と前記軸受け部材とを所定の収納態様で収納するハウジング部材と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記振動子のうち前記移動体に対向する部位には、前記移動体との間の摩擦力により前記移動体を駆動する為の摩擦接触子が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記第１の方向は、前記移動体の軸方向であり、
前記第２の方向は、前記移動体の周方向であり、
前記振動子は、前記第１の方向に沿って前記ハウジング部材に配設された２個の前記軸受け部材に挟まれて前記ハウジング部材に収納されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記ハウジング部材には、前記振動子を収納する振動子収納空間と、該振動子収納空間に前記振動子を収納する為の開口部と、が設けられており、
前記押圧部材は、前記開口部から前記振動子収納空間に収納された前記振動子を、前記開口部側から前記移動体に向かって押圧する部材である
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５】
前記ハウジング部材のうち前記振動子収納空間の内壁面には、前記振動子から前記移動体に向かう方向に沿って溝部が形成されており、
前記振動子には、前記振動子収納空間に形成された前記溝部と嵌合する突起部が形成された位置決め部材が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記ハウジング部材のうち前記第１の方向における両端部位には、それぞれ前記第１の方向に沿って前記軸受け部材が収納される軸受け部材収納空間が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項７】
前記軸受け部材収納空間には、前記軸受け部材収納空間に収納された前記軸受け部材と係合することで、前記第１の方向における前記軸受け部材の移動を規制する突き当て面が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波モータ。
【請求項８】
前記軸受け部材は、略円筒形状を呈し、その側周面には、前記第１の方向に沿って複数の溝部が、一方端側が開口且つ他方端側が有限に形成されており、
前記溝部は、略球体形状を呈する転動部材を、当該溝部に沿って移動可能且つ転動可能に保持している
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波モータ。
【請求項９】
前記溝部は、当該軸受け部材の周方向において略等間隔で少なくとも３つ設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の超音波モータ。
【請求項１０】
前記振動子は、前記第１の方向に対して垂直な方向から、前記移動体を挟み込むように複数設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波モータ。
【請求項１】
略棒状の移動体を摩擦駆動する超音波モータであって、
一つの当該振動子で前記移動体を第１の方向と第２の方向とに駆動する振動子と、
前記振動子に対して接触しており、前記振動子の振動により、前記第１の方向と前記第２の方向とに摩擦駆動される移動体と、
前記振動子を前記移動体に向かって押圧する押圧部材と、
前記第１の方向に沿って配設され、前記移動体が挿通される複数の軸受け部材と、
前記振動子と前記軸受け部材とを所定の収納態様で収納するハウジング部材と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記振動子のうち前記移動体に対向する部位には、前記移動体との間の摩擦力により前記移動体を駆動する為の摩擦接触子が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記第１の方向は、前記移動体の軸方向であり、
前記第２の方向は、前記移動体の周方向であり、
前記振動子は、前記第１の方向に沿って前記ハウジング部材に配設された２個の前記軸受け部材に挟まれて前記ハウジング部材に収納されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記ハウジング部材には、前記振動子を収納する振動子収納空間と、該振動子収納空間に前記振動子を収納する為の開口部と、が設けられており、
前記押圧部材は、前記開口部から前記振動子収納空間に収納された前記振動子を、前記開口部側から前記移動体に向かって押圧する部材である
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５】
前記ハウジング部材のうち前記振動子収納空間の内壁面には、前記振動子から前記移動体に向かう方向に沿って溝部が形成されており、
前記振動子には、前記振動子収納空間に形成された前記溝部と嵌合する突起部が形成された位置決め部材が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記ハウジング部材のうち前記第１の方向における両端部位には、それぞれ前記第１の方向に沿って前記軸受け部材が収納される軸受け部材収納空間が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項７】
前記軸受け部材収納空間には、前記軸受け部材収納空間に収納された前記軸受け部材と係合することで、前記第１の方向における前記軸受け部材の移動を規制する突き当て面が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波モータ。
【請求項８】
前記軸受け部材は、略円筒形状を呈し、その側周面には、前記第１の方向に沿って複数の溝部が、一方端側が開口且つ他方端側が有限に形成されており、
前記溝部は、略球体形状を呈する転動部材を、当該溝部に沿って移動可能且つ転動可能に保持している
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波モータ。
【請求項９】
前記溝部は、当該軸受け部材の周方向において略等間隔で少なくとも３つ設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の超音波モータ。
【請求項１０】
前記振動子は、前記第１の方向に対して垂直な方向から、前記移動体を挟み込むように複数設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７０２５４（Ｐ２０１２−１７０２５４Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９８３７（Ｐ２０１１−２９８３７）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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