(57)【要約】  【課題】  出力回転数と出力トルクを維持しつつ、小型化を実現するための振動子を製造するための方法を提供する。  【解決手段】  平板材料の一部を除去して径方向に延出した複数の突部を形成し、突部を平板材料に面外方向に曲げて平板と直交する方向に起こし、隣接する突部の先端部を溶接やロウ付け等によって接合して振動子を形成する。【選択図】        図２
2005328611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と移動体からなり、振動子に駆動振動を励起することにより移動体を振動子に対して相対駆動する振動型駆動装置の、前記振動子の製造方法において、
平板材料の一部を除去して径方向に延出した複数の突部を形成する工程と、
前記突部を前記平板材料に面外方向に曲げる工程と、
隣接する前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で接合する工程とを有することを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項２】
前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で結合する工程において、隣接する複数の前記突部の先端部を、溶接、ロウ付け、圧入、あるいは、接着によって接合することを特徴とする請求項１に記載の振動子の製造方法。
【請求項３】
前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で結合する工程において、前記複数の突部の先端部を、共通の部材に固定して接合することを特徴とする請求項１に記載の振動子の製造方法。
【請求項４】
前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で結合する工程において、前記複数の突部の先端部を、溶接、ロウ付け、圧入、あるいは、接着によって前記共通の部材に固定することを特徴とする請求項３に記載の振動子の製造方法。
【請求項５】
前記複数の突部は、隣接する突部と２箇所以上で接合されており、
前記複数の突部を形成する工程において、前記振動子に駆動振動を励起こしたときに、傾きを生じる位置に前記複数の突部を形成することを特徴とする請求項１に記載の振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動子の製造方法に関し、特に、交番信号を供給することによって励起こされた振動を用いて、被駆動体を移動させる振動型駆動装置に用いられる振動子の好適な製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動子と移動体からなり、振動子に駆動振動を励起することにより移動体を相対駆動する超音波モータ等の振動型駆動装置がある。振動子は、電気−機械エネルギー変換素子が取り付けられた基部と、移動体と摩擦接触することによって移動体を相対的に移動させる接触部を有している。
【０００３】
その構成は、図２０の斜視図、図２１の平面図に示されるような構成で、突起３を有する接触部２が、図２２に示されるように、振動子に駆動振動を励起こしたとき、基部１の変位分布１０において変位の最大の位置の近傍に設けられており、振動子に励起こした駆動振動により、接触部２の図の上面（接触面）５に加圧接触された、不図示の移動体を回転駆動するものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平４−８０６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記の振動型駆動装置では、以下の理由により、出力回転数と出力トルクを維持しつつ、小型化を実現するのが困難という課題を有していた。
【０００５】
まず１つに、回転型の振動型駆動装置の出力回転数は、接触部２の、移動体と接触する接触面５の移動体移動方向の振動速度に比例する。上記の振動型駆動装置の振動子を軸方向に小型化すると接触部２の高さＣが低くなり、接触面５の移動体移動方向の振動速度が減少して出力回転数が低下してしまう。このため、上記の振動型駆動装置において、出力回転数を維持しつつ、軸方向に小型化することは困難である。
【０００６】
２つめに、回転型の振動型駆動装置の出力トルクは、接触部２の接触面５の直径Ｄに比例する。上記の振動型駆動装置の振動子を径方向に小型化すると、振動子に駆動振動を励起こしたとき、基部１において変位が最大の位置の径が減少し、接触面５の直径Ｂも減少するため、出力トルクが減少してしまう。このため、上記の振動型駆動装置において、出力トルクを維持しつつ、径方向に小型化することは困難である。
【０００７】
本発明は上述の問題点に着目してなされたものであり、上記の振動型駆動装置が持つ、出力回転数と出力トルクを維持しつつ、小型化を実現するための振動子を製造するための方法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】
上記課題を解決するため、本発明は以下（１）〜（５）の構成を備える。
【０００９】
（１）振動子と移動体からなり、振動子に駆動振動を励起することにより移動体を振動子に対して相対駆動する振動型駆動装置の、前記振動子の製造方法において、平板材料の一部を除去して径方向に延出した複数の突部を形成する工程と、前記突部を前記平板材料に面外方向に曲げる工程と、隣接する前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で接合する工程とを有する振動子の製造方法。
【００１０】
（２）前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で結合する工程において、隣接する複数の前記突部の先端部を、溶接、ロウ付け、圧入、あるいは、接着によって接合する前項（１）に記載の振動子の製造方法。
【００１１】
（３）前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で結合する工程において、前記複数の突部の先端部を、共通の部材に固定して接合する前項（１）に記載の振動子の製造方法。
【００１２】
（４）前記突部の先端部を面外方向に曲げられた状態で結合する工程において、前記複数の突部の先端部を、溶接、ロウ付け、圧入、あるいは、接着によって前記共通の部材に固定する前項（３）に記載の振動子の製造方法。
【００１３】
（５）前記複数の突部は、隣接する突部と２箇所以上で接合されており、前記複数の突部を形成する工程において、前記振動子に駆動振動を励起こしたときに、傾きを生じる位置に前記複数の突部を形成する前項（１）に記載の振動子の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、出力回転数と出力トルクを維持しつつ、小型化を実現するための振動子を、比較的容易に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に示す図を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態における振動型駆動装置の断面図を示す。
【００１７】
図１は第１の実施形態の振動型駆動装置で、１０１は振動子、１０２は移動体であり、振動子１０１と移動体１０２とシャフト１０４が、同軸上に、設けられ、振動子１０１は、矩形版形状が周上に配置された板バネ１０３によって、シャフト１０４に固定されるとともに、移動体１０２が有する、摩擦材１０９に加圧接触している。移動体１０２は、摩擦材１０９と、出力ギヤ１１０を有しており、軸受け１０５によってシャフト１０４に回転可能に位置決めされている。eリング１０６が板バネ１０３の変位量を規定しており、振動子１０１と移動体１０２の加圧力を規定している。本発明の振動型駆動装置はナット１０７によって、地板２００に固定されている。
【００１８】
図２は第１の実施形態の振動型駆動装置の振動子で、１は基部、２は接触部、３は突起、４は結合部、５は移動体１０２の摩擦材１０９と接触する接触面である。
【００１９】
本実施形態において、基部１は、円板形状で中心部に丸穴を有しており、駆動電圧の低電圧化を可能にするため、基部１の全てが、たとえば電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子によって形成され、図１に示す配電部材１０８を用い電気エネルギーを供給している。接触部２は、２０個の突起３と、それら２０個の突起３を突起の先端の位置で結合する結合部４により構成され、基部と接着剤により接合される部分８が径方向に広がっていて、結合部４の上面は不図示の移動体と加圧接触する接触面５となっている。
【００２０】
また、接触部２を製造する工程は、板状ステンレス鋼が、その一部を生産性の高いプレス加工によって除去され、２０本の突起部と、突起部３を根元の部分で結合する部分と、それぞれの突起部先端に位置する結合部４を含み、結合部４は互いに分断されている、図３に示す形状を作成し、その後、２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４が、板状ステンレス鋼の面外方向に、２０本の突起３の根元付近で、生産性の高いプレス加工によって曲げられ、その後、隣り合う結合部４が、溶接によって接合される工程となっている。
【００２１】
また、基部１の圧電素子に駆動電圧を印加することによって、駆動の振動形態である周方向に１次かつ径方向に２次の振動を振動子１０１に得る。
【００２２】
ここで本構成の結合部４の機能を説明する。図４は本実施形態において、結合部４がない場合の振動形態を示す模式図であり、接触面５における移動体１０２の移動方向である周方向の振動速度は、振動変位Ａに比例するため小さく、それに比べ、接触面５における移動体移動方向ではない径方向の振動変位Ｂは大きい。本実施形態における結合部４は、図４の振動変位Ｂの変位を振動変位Ａに伝達する機能を持つことによって、本実施形態の振動形態は図５に示すようになり、接触面５の移動体１０２の移動方向の振動速度を増加させることができる。突起３の径方向の傾きを、移動体１０２の移動方向の振動速度に伝達するため、接触部２を径方向の傾きが大きい位置にもうけたことによって、より大きい出力回転数が得ることが可能になる。
【００２３】
ここで、駆動振動の振動形態が周方向に１次であることの効果を説明する。駆動振動の振動形態を周方向に１次とすると、振幅Ｂの方向と振幅Ａの方向を直交座標系において一致させ、突起の径方向の傾きを、より有効に移動体１０２の移動方向の振動速度に伝達でき、より大きい出力回転数を得ることが可能になる。
【００２４】
ここで、駆動振動の振動形態が径方向に２次であることの効果を説明する。
【００２５】
駆動振動の振動形態を径方向に２次とすると、径方向の傾きが大きい位置が基部１の外形付近になり、より大きい出力回転数を得つつ、接触部２の径Ｄを大きくすることができ、大きい出力トルクを得ることが可能になる。
【００２６】
ここで、接触部２を製造する工程が、複数の突起３が板状の材料の一部を除去することによって作られ、その後、複数の突起３が板状材料の面外方向に曲げられ、その後、複数の突起３を結合する結合部４が設けられる工程を含むことの効果を説明する。
【００２７】
接触部２を製造する工程が、プレス加工等によって板状材料の一部を除去し、２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４を含む図６の形状を作成した後、プレス加工等によって２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４が、板状材料の面外方向に、２０本の突起３の根元付近で、曲げられると、結合部４の形状が図７のようになってしまい、精度の高い形状が得られない。
【００２８】
これは、板状材料を面外方向に曲げるとき、板状材料の形状が、突起部３と、突起部３を根元の部分で結合する部分と、結合部４によって構成される、閉じた形状１３を含み、さらに、この閉じた形状１３が１直線上に配列されていないために起こる。この板状材料の形状を、突起の根元付近で板状材料の面外方向に曲げると、結合部４が幾何学的に縮むため、精度の高い形状が得られない。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、板状材料を面外方向に曲げるとき、それぞれの突起部先端に位置する結合部４は互いに分断されているため、板状材料の形状が、突起部３と、突起部３を根元の部分で結合する部分と、結合部４によって、閉じた形状１３を含まない。このため結合部４が幾何学的に縮むことがなく、精度の高い形状が得られる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図８に本発明の第２の実施形態における接触部２の製造過程の振動子の斜視図を示す。
【００３１】
第２の実施形態は、第１の実施形態において、接触部２を製造する工程が、板状金属が、その一部を生産性の高いプレス加工によって除去され、２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４を含み、それぞれの突起部先端に位置する結合部４は互いに分断され、隣り合う結合部４の両端が互いにはめあいが可能な切欠き形状の圧入部１１を有する図８に示す形状を作成し、その後、２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４が、板状金属の面外方向に、２０本の突起３の根元付近で、生産性の高いプレス加工によって曲げられ、その後、隣り合う結合部４が、切欠き形状の圧入部１１はめあいによって結合される工程となっている。
【００３２】
これによって第１の実施形態と同様に、結合部４が幾何学的に縮むことがなく、精度の高い形状が得られるとともに、結合の際に熱変化および化学変化が伴わないためさらに精度の高い形状が得られる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図９に本発明の第３の実施形態における接触部の製造過程の振動子の斜視図を示す。
【００３４】
第３の実施形態は、第１の実施形態において、接触部２を製造する工程が、板状金属が、その一部を生産性の高いプレス加工によって除去され、２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４を含み、それぞれの突起部先端に位置する結合部は互いに分断され、結合部４の両端の部分に面取りが施されている図９に示す形状を作成し、その後、２０本の突起部３とそれぞれの突起部先端に位置する結合部４が、板状金属の面外方向に、２０本の突起の根元付近で、生産性の高いプレス加工によって曲げられ、その後、隣り合う結合部４が、溶接またはロウ付けまたは圧入または接着によって結合される工程となっている。
【００３５】
これによって第１の実施形態と同様に、結合部４が幾何学的に縮むことがなく、精度の高い形状が得られるとともに、溶接またはロウ付けまたは圧入または接着によって結合された部分が移動体との接触面５に介在しないために良好な駆動状態が得られる。
【００３６】
（第４の実施形態）
図１０に本発明の第４の実施形態における振動子の斜視図を示す。
【００３７】
第４の実施形態は、第１の実施形態において、接触部２を製造する工程が、板状金属が、その一部を生産性の高いプレス加工によって除去され、２０本の突起部３を含む図１１に示す形状を作成し、その後、２０本の突起部３が、板状金属の面外方向に、２０本の突起の根元付近で、生産性の高いプレス加工によって曲げられ図１２の形状を形成し、その後、金属または樹脂材料であり、図１２に示す複数の突起とはめあいを成す複数の穴が空き、軸方向に延出した移動体との接触面５を含み、リング形状である図１３に示す形状の結合部材が、複数の突起に圧入され、図１０に示す接触部を製造する工程となっている。
【００３８】
これによって第１の実施形態と同様に、結合部４が幾何学的に縮むことがなく、精度の高い形状が得られるとともに、接触面５が樹脂材料となり、接触面５の耐摩耗性が向上し、更には、突起３の径方向寸法に比べ結合部４を薄くでき、接触面５の幅を小さくすることが可能となり、振動型駆動装置に良好な駆動状態が得られる。
【００３９】
（第５の実施形態）
図１４に本発明の第５の実施形態における振動子の斜視図を示す。
【００４０】
図１４は第５の実施形態の振動子で、１は基部、２は接触部、３は突起、４は結合部、５は移動体と接触する面である。第５の実施形態は、第１の実施形態において、接触部２を製造する工程が、板状金属が、その一部を生産性の高いプレス加工によって除去され、２０本の突起部３と、突起部３を根元の部分で結合する部分と、それぞれの突起部先端に位置する結合部４によって、閉じた形状を構成し、閉じた形状が直線状に配列され、両端の４箇所に面取りが施されている図１５に示す形状を作成し、その後、周状に曲げられ、接しあう両端が溶接され、図１４に示す接触部２の形状を形成する工程となっている。１２は結合部の一部が除去された形状である。
【００４１】
これによって、板状材料を面外方向に曲げるとき、突起部３と、突起部３を根元の部分で結合する部分と、結合部４が構成する、閉じた形状１３が直線状に並んでいて、均等に変形するため、閉じた形状１３を含んでいても精度の高い形状が得られる。
【００４２】
（第６の実施形態）
図１６に本発明の第６の実施形態の振動子の斜視図を示す。
【００４３】
図１６は第６の実施形態の振動子で１は基部、２は接触部、３は突起、４は結合部、５は移動体と接触する面である。基部１は正六角形の板状圧電素子で形成されている。接触部２は１８個の突起３と、それら１８個の突起３を突起の先端の位置で結合する結合部４により構成され、基部１と接着剤により接合されていて、結合部４の上面は移動体と加圧接触する接触面５となっている。また、接触部２の製造工程は、生産性の高いプレス加工を用い、板状ステンレス鋼の一部を除去することにより、突起部３と、突起部３を根元の部分で結合する部分と、結合部４が、閉じた形状を構成し、閉じた形状が正六角形の各辺に２つずつ並び、正六角形の頂点に位置する、閉じた形状は、結合部４が分断されていて、開いた形状となっており、分断された結合部４の両端に面取りが施されている図１７に示す形状を形成し、その後、隣り合う結合部４の両端が接するように、それぞれの突起３の根元付近の位置で、板状ステンレス鋼の面外方向に曲げられ、その後、互いに接する結合部４の両端がろう付けによって接合され、図１６に示す接触部２の形状を形成する工程となっている。
【００４４】
ここで正六角形の頂点に位置する、閉じた形状１３は、結合部４が分断されていて、開いた形状となっている効果を説明する。隣り合う結合部４の両端が接するように、それぞれの突起３の根元付近の位置で、板状ステンレス鋼の面外方向に曲げられる工程において、正六角形の頂点を挟む二つの突起３の先端の相対的に近づく。このため、正六角形の頂点に位置に閉じた形状１３があると、結合部４が縮むことになり、精度の高い形状が得られない。これに対し本実施形態の、正六角形の頂点に位置する、閉じた形状１３の結合部４は、分断されていて、開いた形状となっているため、結合部４に縮みが生じず、精度の高い形状が得られる。また、直線状に並んでいる、閉じた形状１３は、突起３の先端が相対的に近づくことがなく、結合部４に縮みが生じず、精度の高い形状が得られる。
【００４５】
（第７の実施形態）
図１８に本発明の第７の実施形態の振動子の接触部２の結合部４の溶接部の詳細図を示す。
【００４６】
図１８は第７の実施形態の振動子の接触部の結合部の溶接部を軸方向の接触面５側からみた図である。
【００４７】
第７の実施形態は、第１の実施形態において、接触部２の結合部４が、内径側と外径側に分断されており、抵抗溶接によって結合されている。抵抗溶接に用いる二つの電極の、一方を内径側の面、他方を外形側の面に当て、内径側の部材と外形側の部材を溶接し、複数の突起を結合している。この結合部４の形状及び溶接方法においても、第１の実施形態と同様に、結合部４が幾何学的に縮むことがなく、精度の高い形状が得られるとともに、結合部４の形状が、抵抗溶接を容易に行える形状となっている。
【００４８】
（第８の実施形態）
図１９に本発明の第８の実施形態の振動子の斜視図を示す。
【００４９】
第８の実施形態は、第５の実施形態において、結合部４の形状が、溶接部１４に施された面取り形状１２と同様の形状３つ、あわせて４つを、振動子を周方向に４等分割する位置、または、圧電素子の複数の電極の境界の位置、または、それぞれの電極を周方向に２等分割する位置に有する。第５の実施形態と同様に、結合部４が幾何学的に縮むことがなく、精度の高い形状が得られるとともに、振動子の駆動において、周方向にムラの少ない構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態の振動型駆動装置の断面図
【図２】本発明の第１の実施形態の振動子の斜視図
【図３】本発明の第１の実施形態の接触部の製造過程の斜視図
【図４】本発明の第１の実施形態の振動子において結合部４がない構成の振動形態を示す模式図
【図５】本発明の第１の実施形態の振動子の振動形態を示す模式図
【図６】本発明の第１の実施形態の振動子の接触部の複数の突起が、面外に曲げられる前に既に結合部４によって結合されている製造過程の斜視図
【図７】図５の形状を複数の突起の根元付近の位置で、面外に曲げた後の斜視図
【図８】本発明の第２の実施形態の振動子の接触部の製造過程の斜視図
【図９】本発明の第３の実施形態の振動子の接触部の製造過程の斜視図
【図１０】本発明の第４の実施形態の振動子の斜視図
【図１１】本発明の第４の実施形態の振動子の接触部の製造過程の斜視図
【図１２】本発明の第４の実施形態の振動子の接触部の製造過程の斜視図
【図１３】本発明の第４の実施形態の振動子の結合部の斜視図
【図１４】本発明の第５の実施形態の振動子の斜視図
【図１５】本発明の第５の実施形態の振動子の接触部の製造過程の斜視図
【図１６】本発明の第６の実施形態の振動子の斜視図
【図１７】本発明の第６の実施形態の振動子の接触部の製造過程の斜視図
【図１８】本発明の第７の実施形態の振動子の接触部の結合部の溶接部の詳細図
【図１９】本発明の第８の実施形態の振動子の斜視図
【図２０】従来技術の振動子の斜視図
【図２１】従来技術の振動子の平面図
【図２２】従来技術の振動子の変位分布の模式図
【符号の説明】
【００５１】
１  基部
２  接触部
３  突起（突起部）
４  結合部
５  接触面
８  基部と接着剤により接合される部分
１０  変位分布
１１  圧入部
１２  結合部の一部が除去された形状（溶接部に施された面取り形状）
１３  閉じた形状
１４  溶接部
１０１  振動子
１０２  移動体
１０３  板バネ
１０４  シャフト
１０５  軸受け
１０６  ｅリング
１０７  ナット
１０８  配電部材
１０９  摩擦材
１１０  出力ギヤ
２００  地板
【図１】
2005328611.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005328611.tif 000015
【図１４】
2005328611.tif 000016
【図１５】
2005328611.tif 000017
【図１６】
2005328611.tif 000018
【図１７】
2005328611.tif 000019
【図１８】
2005328611.tif 000020
【図１９】
2005328611.tif 000021
【図２０】
2005328611.tif 000022
【図２１】
2005328611.tif 000023
【図２２】
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