(57)【要約】【課題】平面度を確保するための後加工の時間や手間が減少でき、加熱接合によって変形するステータであっても安定した駆動特性が得られる振動アクチュエータとその製造方法を提供する。【解決手段】ステータ３は、弾性体３１，圧電体３２，支持体３５を有し、弾性体３１は、圧電体３２と接合され、圧電体３２の励振により接触面３１ａに進行性振動波を生ずる櫛歯形状のものであり、弾性体３１の接触面３１ａは、鏡面加工され、中心線平均粗さが１μｍ以下であり、かつ、ＰＴＦＥ含有のＮｉｐメッキ（被覆層）により被覆されている。ロータ４は、ロータ母材４１，摺動材４２を有し、ロータ母材４１は、摺動材４２が下部に接合されたハンマ部４１ａと、移動目的物体に接続される接続部４１ｃと、ハンマ部４１ａと接続部４１ｃとを連結するヒレ部４１ｂとを有し、ヒレ部４１ｂの剛性は、ハンマ部４１ａ及び接続部４１ｃの剛性よりも低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、前記弾性体に接合され、前記弾性体を励振させる電気機械変換素子とを有するステータと、
前記ステータの前記弾性体と加圧接触し、振動によって前記ステータと相対移動するロータと、
を備える振動アクチュエータにおいて、
前記弾性体は、
鏡面加工され、前記ロータと対向する接触面と、
前記接触面を被覆する被覆層とを有すること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記接触面は、中心線平均粗さが１μｍ以下であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記ステータは、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加熱接合することにより、中凸又は中凹に傾斜しており、
前記ロータは、傾斜した前記ステータの接触面に、このロータの接触面を合わせる傾斜対応部を備えること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記傾斜対応部は、前記ロータの一部の剛性が低い部分であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
弾性体と、前記弾性体に接合され、前記弾性体を励振させる電気機械変換素子とを有するステータと、
前記ステータの前記弾性体と加圧接触し、振動によって前記ステータと相対移動するロータと、
を備える振動アクチュエータの製造方法において、
前記弾性体の前記ロータと対向する接触面を鏡面加工する鏡面加工工程と、
前記接触面を被覆する被覆層を形成する被覆層形成工程と、
を備える振動アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の振動アクチュエータの製造方法において、
前記被覆層形成工程の後に、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを加熱接合する接合工程と、
前記接合工程により、中凸又は中凹に傾斜した前記ステータの接触面に、前記ロータの接触面を合わせ、前記ステータと前記ロータとを組み立てる組立工程と、
を備える振動アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体に振動を発生させて、振動エネルギーを出力として取り出して、駆動力を得る振動アクチュエータとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の振動アクチュエータは、ステータとロータとの接触面の精度（平面度・表面粗さ等）が、モータ性能に大きく影響を与える。そのため、弾性体に表面処理を行った後は、平面度を出すために、後加工が必要であった。
また、櫛歯を有するステータを備えた進行波型超音波モータのステータにおいて、ステータを安価に製造する技術等も知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図５は、従来の振動アクチュエータにおけるステータの製造方法を示す工程図であり、図６は、従来のステータの側面を示す断面図である。
ステータ３を製造するためには、まず、所定の形状に切断された弾性体３１の圧電体接合予定面３１ｃにマスキング層を形成し［＃２０１］、弾性体３１全体に表面処理としてのメッキをし［＃２０２］、その後に、マスキング層を剥離する［＃２０３］。
そして、圧電体接合予定面３１ｃに圧電体３２を加熱接合し［＃２０４］、最後に、ラップ代Ｒａを削る後加工を行う［＃２０５］。
【０００４】
しかし、上述した従来の方法では、振動アクチュエータに求められるステータ３の平面度を確保するために、接触面付近は、後加工で削る量を考慮して、厚めにメッキしなくてはならず、例えば、ＰＴＦＥ含有のＮｉｐメッキの場合、後加工用のラップ代Ｒａの厚みは、２０μｍ程度必要となるので無駄が多く、また、そのラップ代Ｒａを削る後加工の作業時間も長くかかり、手間となっていた。
【０００５】
また、弾性体３１と圧電体３２とを加熱接合した場合には、両者の熱膨張係数が異なるので、ステータ３が変形してしまうことがあり、ロータエッジでの不均一な摺動、摺動幅の減少等が生じることから、回転ムラの発生、起動回転数の上昇、異音の発生等の問題が生じる可能性があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３２２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、平面度を確保するための後加工の時間や手間が減少でき、加熱接合によって変形するステータであっても安定した駆動特性が得られる振動アクチュエータとその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、弾性体（３１）と、前記弾性体（３１）に接合され、前記弾性体（３１）を励振させる電気機械変換素子（３２）とを有するステータ（３）と、前記ステータ（３）の前記弾性体（３１）と加圧接触し、振動によって前記ステータ（３）と相対移動するロータ（４）と、を備える振動アクチュエータにおいて、前記弾性体（３１）は、鏡面加工され、前記ロータ（４）と対向する接触面（３１ａ）と、前記接触面（３１ａ）を被覆する被覆層とを有すること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記接触面（３１ａ）は、中心線平均粗さが１μｍ以下であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記ステータ（３）は、前記弾性体（３１）と前記電気機械変換素子（３２）とを加熱接合することにより、中凸又は中凹に傾斜しており、前記ロータ（４）は、傾斜した前記ステータ（３）の接触面（３１ａ）に、このロータ（４）の接触面（４２ａ）を合わせる傾斜対応部（４１ｂ）を備えること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータにおいて、前記傾斜対応部（４１ｂ）は、前記ロータ（４）の一部の剛性が低い部分であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１２】
請求項５の発明は、弾性体（３１）と、前記弾性体（３１）に接合され、前記弾性体（３１）を励振させる電気機械変換素子（３２）とを有するステータ（３）と、前記ステータ（３）の前記弾性体（３１）と加圧接触し、振動によって前記ステータ（３）と相対移動するロータ（４）と、を備える振動アクチュエータの製造方法において、前記弾性体（３１）の前記ロータ（４）と対向する接触面（３１ａ）を鏡面加工する鏡面加工工程（＃１０１）と、前記接触面（３１ａ）を被覆する被覆層を形成する被覆層形成工程（＃１０３）と、を備える振動アクチュエータの製造方法である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の振動アクチュエータの製造方法において、前記被覆層形成工程（＃１０３）の後に、前記弾性体（３１）と前記電気機械変換素子（３２）とを加熱接合する接合工程（＃１０５）と、前記接合工程（＃１０５）により、中凸又は中凹に傾斜した前記ステータ（３）の接触面（３１ａ）に、前記ロータ（４）の接触面（４２ａ）を合わせ、前記ステータ（３）と前記ロータ（４）とを組み立てる組立工程（＃１０６）と、を備える振動アクチュエータの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、弾性体の接触面を鏡面加工し、その接触面を被覆する被覆層を形成したので、後加工を行わなくても接触面の平面度が確保でき、それによって、後加工が不要となるので作業時間や手間が減少し、ラップ代も不要となるのでコストも削減できる。
【００１５】
また、ステータの接触面の傾斜に応じて、ロータの接触面を合わせる傾斜対応部を備えるので、ステータの接触面が傾斜した場合であっても、ステータとロータとの接触面が常に平行となり、安定した駆動特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、平面度を確保するための後加工の時間や手間が減少でき、加熱接合によって変形するステータであっても安定した駆動特性が得られる振動アクチュエータとその製造方法を提供するという目的を、弾性体の接触面を鏡面加工し、その接触面を被覆する被覆層を形成し、また、ヒレ部の剛性をハンマ部及び接続部の剛性よりも低くすることにより実現する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明による振動アクチュエータの実施例を示す断面図であり、図２は、本実施例による振動アクチュエータの製造方法を示す工程図であり、図３は、本実施例によるステータ及びロータの側面を示す断面図であり、図４は、ヒレ部の作用を示す図である。
図１に示すように、ステータ（固定子）３は、弾性体３１，圧電体３２，支持体３５を有する。
弾性体３１は、圧電体３２と接合され、圧電体３２の励振により、後述するロータ４と対向する接触面３１ａに進行性振動波を生ずる櫛歯形状のＳＵＳ，真鍮等である。
また、弾性体３１の接触面３１ａは、鏡面加工され、中心線平均粗さが１μｍ以下であり、その接触面３１ａは、ＰＴＦＥ含有のＮｉｐメッキ（被覆層）により被覆されている。
圧電体３２は、駆動信号により、弾性体３１を励振させるＰＺＴ，セラミックス等の電気機械変換素子である。
支持体３５は、固定環３３及び押え環３４を有し、薄板部３１ｂを介して弾性体３１を支持する部分である。
【００１８】
ロータ（移動子）４は、ステータ３の弾性体３１と加圧接触し、振動によってステータ３と相対移動するものであり、ロータ母材４１，摺動材４２を有する。
ロータ母材４１は、摺動材４２が下部に接合されたハンマ部４１ａと、不図示の移動目的物体に接続される接続部４１ｃと、ハンマ部４１ａと接続部４１ｃとを連結するヒレ部（傾斜対応部）４１ｂとを有しており、ヒレ部４１ｂの剛性は、ハンマ部４１ａ及び接続部４１ｃの剛性よりも低い。
摺動材４２は、ハンマ部４１ａの下部に接合され、接触面４２ａで弾性体３１の接触面３１ａと加圧接触する部材である。
【００１９】
次に、本実施例による振動アクチュエータの製造方法を、図２及び図３を参照しながら説明する。
（１）弾性体３１の接触面３１ａを鏡面加工する［＃１０１］。
（２）弾性体３１の圧電体接合予定面３１ｃにマスキング層を形成する［＃１０２］。
（３）弾性体３１全体に表面処理としてのメッキをし、被覆層を形成する［＃１０３］。
（４）マスキング層を剥離し、圧電体接合予定面３１ｃを表出させる［＃１０４］。
（５）高温硬化型の接着剤を用いて、圧電体接合予定面３１ｃに圧電体３２を接合する。このとき、弾性体３１と圧電体３２とは、熱膨張係数が異なるので、常温に戻すと、ステータ３が傾斜（接触面側にて中凸）する［＃１０５］。
（６）傾斜したステータ３の接触面３１ａに、ロータ４の接触面４２ａを合わせ、ステータ３とロータ４とを組み立てる［＃１０６］。
ここで、ヒレ部４１ｂの作用を説明すると、図４に示すように、ヒレ部４１ｂの剛性は、ハンマ部４１ａ及び接続部４１ｃの剛性よりも低いので、ステータ３側から加圧されることにより、ヒレ部４１ｂが柔軟に曲がり、接触面３１ａと接触面４２ａとが面接触するようになる。なお、図中において、一点鎖線は、振動アクチュエータの回転中心である。
【００２０】
このように、本実施例によれば、鏡面加工によって後工程が不要となり、ラップ代分のコストダウンが図れ、かつ、後工程を省くことにより、製造ばらつきの少ない振動アクチュエータを安定して製造できる。
【００２１】
また、傾斜したステータ３の接触面３１ａに、ロータ４の接触面４２ａが合わさるので、ステータ３の接触面３１ａとロータ４の接触面４２ａとが平行度を保ち、駆動特性の変動が生じない。
【００２２】
さらに、ロータ４における、ヒレ部４１ｂの剛性を低くしたので、接触面同士の平行度が容易に確保できる。
【００２３】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
上述した実施例で、傾斜対応部は、剛性を低くしたヒレ部４１ｂの例で説明したが、ロータ４の接触面側が中凹になるようにロータ４を製造して、傾斜対応部としてもよく、また、上述した実施例とは逆に、ステータ３の接触面側が中凹になるような場合には、その形状に合わせてロータ４の接触面側が中凸になるようにロータ４を製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による振動アクチュエータの実施例を示す断面図である。
【図２】本実施例による振動アクチュエータの製造方法を示す工程図である。
【図３】本実施例によるステータ及びロータの側面を示す断面図である。
【図４】ヒレ部の作用を示す図である。
【図５】従来の振動アクチュエータにおけるステータの製造方法を示す工程図である。
【図６】従来のステータの側面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
３  ステータ
３１  弾性体
３１ａ  接触面
３１ｂ  薄板部
３２  圧電体
３３  固定環
３４  押え環
３５  支持体
４  ロータ
４１  ロータ母材
４１ａ  ハンマ部
４１ｂ  ヒレ部
４１ｃ  接続部
４２  摺動材
４２ａ  接触面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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