JP2002078363A

JP2002078363A - 振動波モータおよび振動波モータの製造方法

Info

Publication number: JP2002078363A
Application number: JP2000256362A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kimura; 篤史木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦リングに対する接着強度を上げ、温度変化
による接着層の歪みを小さくし、接着の信頼性をアップ
できる振動波モータを提供する。【解決手段】、棒状振動波モータにおける振動体１を構
成する弾性体９の駆動面に設けた摩擦部材９ｂを中間部
材９ｄを介し、接着剤３０ａ、３０ｂによって接合し、
中間部材９ｄの接着面の面粗さを弾性体９の接着面の面
粗さよりも荒く、また中間部材９ｄと弾性体９と同じ材
料で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動波モータおよび
振動波モータの製造方法に係り、摩擦部材の接合に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来公知の回転型振動波モータには、円
環型および円板型のものと、棒状タイプのものとがあ
り、円環型のものと棒状タイプのものは光学機器などに
搭載されている。以下、本発明の先行技術としての棒状
タイプの振動波モータについて主に説明する。

【０００３】図５に示された棒状振動波モータにおい
て、振動エネルギー発生体となる振動体１は、金属等か
らなる弾性体９、１０および、弾性体９の先端面に接着
によって接合された例えばアルミナセラミックスからな
る摩擦リング９ｂと、該弾性体９および１０の間に挟圧
保持された積層圧電素子１１とで構成されている。

【０００４】摩擦リング９ｂは弾性体９と接合された後
に、接合面と反対の面、すなわち摺動面を研磨により平
面度と表面粗さをおさえている。

【０００５】弾性体９は、該モータの骨格部材となる支
持棒５に嵌着され、振動体ナット６を該支持棒５の下端
ネジ部５ｂに螺着され大径部５ａに押されることによ
り、弾性体１０との間に積層圧電素子１１を挟圧保持し
ている。支持棒５は、特開平10-337051 号公報に開示さ
れているように、ヘッダー加工および転造加工により形
成されている。

【０００６】２は弾性体９の先端面に対向して配置され
た接触体（すなわち移動体としてのロータ）であり、接
触体２は本環２１と接触バネ２２からなる２体構造にな
っており、両者は接着あるいは溶接などで接合されてい
る。

【０００７】接触バネ２２は、図６の接触部の拡大図に
示すように、主に径方向にたわみ得る薄肉のバネ部２２
ａ、フランジ部すなわち軸方向にたわみ得る薄肉のバネ
部２２ｂおよび先端のマス部２２ｃからなっている。マ
ス部２２ｃの下面は、接触バネ２２を本環２１と接合し
た後に、研磨により平面度と面粗さをおさえている。ロ
ータ２には、出力ギヤ４が嵌着固定されており、出力ギ
ヤ４はモータ取り付け用フランジ７との間で潤滑油など
を介して摺動し、モータ取り付け用フランジ７は支持棒
５の先端ネジ部５ｃに嵌着固定されている。

【０００８】ロータ２の本環２１の内周部には段差部が
設けられてバネ受け２１ａが形成されており、バネ受け
部２１ａと出力ギヤ４の端部との間には接触バネ２２を
振動体１の摩擦リング９ｂに圧接させるための加圧バネ
８が配置されている。

【０００９】前記の振動波モータの駆動原理は次の通り
である。積層圧電素子１１の詳細説明は省略するが、２
相の交流電圧を印加すると、積層圧電素子１１の伸縮に
よって、振動体１には、図５において紙面に水平な方向
と紙面に垂直な方向の１次曲げ固有振動が励起こされる
ようになっており、２つの振動を時間的にも９０度位相
を違えて加えると、振動体１の摩擦リング９ｂの装着面
には長手軸に対して右または左回りの円運動が発生す
る。

【００１０】弾性体９は変位拡大のための周溝９ａを有
するため、弾性体９の先端には図５の矢印のような首振
り運動が生ずる。接触面（摩擦リング上面）からみる
と、この振動は１波の進行波に相当する。この振動体１
に、接触バネ２２を有するロータ２を加圧接触させる
と、ロータ２は波頭付近の１カ所のみで摩擦リング９ｂ
の上面と接触し、逆方向に回転する。出力はロータ２の
本環２１とフランジ７に嵌着されたギヤ４により取り出
される。

【００１１】また、棒状振動波モータでは、支持棒５の
先端に取り付けられたフランジ７も一体の系として、振
動体の固有モードをフランジ７の振動振幅が非常に小さ
くなるように設計している。ロータ本環２１は慣性質量
が十分大きく、振動体１の加振によって振動が励起こさ
れないように設計されている。また、ロータ２の接触バ
ネ２２は固有振動数が振動体の駆動周波数よりも十分高
く、振動に追従するように設計されている。

【００１２】なお、ロータ２の接触バネ２２はステンレ
ス鋼に熱処理したものを用いて硬度をあげて耐摩耗性を
あげており、また以前のアルミニウムにアルマイト処理
した接触バネのようなエッジの欠けの心配はないが、接
触する相手部材である摩擦リング９ｂの方が接触バネ２
２より硬く、摩耗するのは接触バネ側が主であり、摩擦
リング９ｂにはほとんどわだちができないようにしてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、振動体
１の弾性体９の先端面には接着によって摩擦リング９ｂ
が接合されており、接合が強固になされていないと高温
高湿下に放置したり熱衝撃（高温⇔低温）がかかったり
すると、接着強度が低下して摩擦リング９ｂが剥がれて
しまう。振動体１は、摩擦リング９ｂが少しでも剥がれ
てしまうと、摩擦リング９ｂの摺動面の平面度の悪化
や、振動特性（Ｑ値など）の悪化が生じ、モータが駆動
不能に陥ることさえある。

【００１４】また、たとえ環境の変化で剥離していなく
ても、接着強度が低下しているために、振動を継続的に
起こしていると最後は剥離まで達してしまうことにな
る。

【００１５】例えば、弾性体９が黄銅で、摩擦リング９
ｂがアルミナのような場合は、両者の線膨張係数が大き
く異なるので接着層３０に大きな歪みが発生し、はがれ
が発生しやすい。特に、図６に示すように、摩擦リング
９ｂの位置決めのために弾性体９の内径側端面に凸部９
ｃを設けると、この凸部９ｃが邪魔になって弾性体９の
接着面は荒らすことが困難なため切削面のままになり、
接着強度を上げることができず、さらに剥がれやすくな
る。

【００１６】本出願に係る発明の目的は、摩擦リングに
対する接着強度を上げ、温度変化による接着層の歪みを
小さくし、接着の信頼性をアップさせることができる振
動波モータおよび振動波モータの製造方法を提供しよう
とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、電気−機
械エネルギ変換素子により振動される振動体と、該振動
体に圧接されるとともに所定方向に駆動される接触体と
を有し、前記振動体の駆動面に形成される駆動振動によ
り前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させる振動
波モータにおいて、前記振動体は、弾性体の一方の面に
前記電気−機械エネルギ変換素子が配置され、該弾性体
の他方の面である駆動面に摩擦部材が設けられていて、
前記摩擦部材と前記弾性体は別体であり、両者は少なく
とも１つの中間部材を介して接着剤によって接合される
ことを特徴とする。

【００１８】第２の発明は、上記第１の発明で、前記中
間部材の接着面の面粗さは、前記弾性体の接着面の面粗
さよりも荒いことを特徴とする。

【００１９】第３の発明は、上記いずれかの発明で、前
記中間部材は、前記弾性体と同じ材料で構成されている
ことを特徴とする。

【００２０】第４の発明は、上記第１または第２の発明
で、前記中間部材の線膨張係数は、前記弾性体と前記摩
擦部材の線膨張係数の間の値であることを特徴とする。

【００２１】第５の発明は、上記いずれかの発明で、前
記中間部材は、多数の貫通穴が形成されていることを特
徴とする。

【００２２】第６の発明は、上記第１ないし第４のいず
れかの発明で、前記中間部材は、網状であることを特徴
とする。

【００２３】第７の発明は、上記いずれかの発明で、前
記接着剤は、嫌気性ＵＶ硬化型であることを特徴とす
る。

【００２４】第８の発明は、上記いずれかの発明で、前
記振動体は、弾性体間に電気−機械エネルギー変換素子
を挟持した構成であることを特徴とする。

【００２５】第９の発明は、上記第１ないし第７のいず
れかの発明で、前記振動体は、リング状の弾性体の片面
に前記電気−機械エネルギー変換素子を接着剤を介して
接合した構成であることを特徴とする。

【００２６】第１０の発明は、上記いずれかの発明で、
前記振動体における弾性体の駆動部は、内周部に凸部を
有し、外周側に前記摩擦部材を装着する段差部を有する
ことを特徴とする。

【００２７】第１１の発明は、電気−機械エネルギ変換
素子により振動される振動体と、該振動体に圧接される
とともに所定方向に駆動される接触体とを有し、前記振
動体の駆動面に形成される駆動振動により前記振動体と
前記接触体とを相対的に移動させる振動波モータの製造
方法において、前記弾性体の駆動面に摩擦部材を中間部
材を介して接着剤により接合後、高温乾燥下に放置する
ことを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に図１乃至図４を参照して本
発明による改良された振動波モータの実施の形態につい
て説明する。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は本発明を適用
して構成された棒状振動波モータの第１実施の形態の接
触部の拡大断面図である。

【００３０】図中、図６に示された符号と同じ符号で示
された部分は従来例の構成要素と同じものであるから必
要がない限り説明を省略する。

【００３１】同図において、振動体１の弾性体９の先端
面には中央部が突出したリング状の段差部が形成され、
接着によってアルミナからなる摩擦リング９ｂが中間リ
ング９ｄを介して接合されている。中間リング９ｄは弾
性体９と同じ黄銅からなり、上下面とも荒研磨などによ
り肌を荒らしている。これによって、従来は弾性体の黄
銅切削面−摩擦リングのアルミナ面の接着だったのを、
弾性体９の黄銅切削面−中間リング９ｄの黄銅粗研磨面
−摩擦リング９ｂのアルミナ面の接着となり、接着強度
が上がっている。

【００３２】すなわち、弾性体９の黄銅切削面と中間リ
ング９ｄの黄銅粗研磨面との接着層３０ａは同材料を接
合しているので、熱歪みは発生せず、中間リング９ｄの
黄銅粗研磨面と摩擦リング９ｂのアルミナ面との接着層
３０ｂは黄銅の接着面が荒れている分、従来の接着層３
０（図６）より強度が強い。もちろん、アルミナ面も粗
研磨によって荒らした方がよい。

【００３３】なお、嫌気性接着剤のように短時間で硬化
するものは、硬化後接着層に残留応力が残っていること
があるので、高温（乾燥）下にしばらく放置して応力を
開放しておくと信頼性がアップする。このことは、ロー
タ２の本環２１と接触バネ２２の接着でも同様である。

【００３４】さらに、摩擦リング９ｂにアルミナのよう
な剛性の高い材料を用いる場合は、接着時に弾性体９の
上面にならうように加圧をかけてしまうと、高温下で接
着剤が軟化したときにその反力が大きくて摩擦リング９
ｂがスプリングバックを起こし、せっかく接着後に研磨
によって平面度をおさえた摺動面の平面度の悪化を招
き、さらには摩擦リングの剥離が生じてしまう（弾性
体、中間リング、摩擦リングの接着面がすべて平面度が
ほぼ０ならば問題ない）。

【００３５】それを防ぐために、本実施の形態では、接
着時に加圧はほとんどかけず、摩擦リング９ｂを下側に
して弾性体９の重さがかかる状態で（面圧8.8gf/cm² 程
度）硬化させるようにした。

【００３６】（第２の実施の形態）第２実施の形態も、
第１実施の形態と同様に、図１に示すように、中間リン
グ９ｅを用いているが、第１実施の形態との違いは、中
間リング９ｅの材質をSUS420J2にしている。これによっ
て、弾性体９の材料である黄銅の線膨張係数が18×10^-6
／deg 、摩擦リング９ｂの材料であるアルミナの線膨張
係数が（５〜８）×10^-6／deg であるのに対して、中間
リング９ｅの材料であるSUS420J2の線膨張係数は11×10
^-6／deg と、これらの部材の間の値になっており、従来
の黄銅−アルミナの材料の接着に対し、本実施の形態で
は、黄銅−SUS420J2−アルミナとして、温度変化時に発
生する接着層の歪みを2 ヶ所（３０ａ、３０ｂ）に分散
させている。中間リング９ｅの上下面も粗研磨などによ
って肌を荒らせば、さらに接着の信頼性がアップする。

【００３７】（第３の実施の形態）図２は本発明を適用
して構成された棒状振動波モータの第３実施の形態の中
間リングの拡大平面図である。

【００３８】同図において、中間リング９ｆは、断面形
状は図１における中間リング９ｄ、９ｅと同様である
が、図２のように多数の貫通穴９ｇが形成されている。
このようにすると、接着工程で弾性体９に接着剤を塗布
し中間リング９ｆをのせることによって、接着剤が貫通
穴９ｇから上側に溢れるため、中間リング９ｆの上面に
接着剤を塗布することなく摩擦リング９ｂを中間リング
９ｆに接着することができる。第１、第２実施の形態で
は、接着剤は弾性体９の接着面と中間リング９ｄ、９ｅ
の上面に塗布する必要があった。

【００３９】（第４の実施の形態）図３は本発明を適用
して構成された棒状振動波モータの第４実施の形態の中
間リングの拡大平面図である。

【００４０】同図において、中間リング９ｈは断面形状
は図１における中間リング９ｄ、９ｅ、９ｆと同様であ
るが、図３のように網状になっている。このようにする
と、第３実施の形態と同様、接着工程で弾性体９に接着
剤を塗布し中間リング９ｈをのせることによって、接着
剤が網の目から上側に溢れるため、中間リング９ｈの上
面に接着剤を塗布することなく摩擦リング９ｂを中間リ
ング９ｈに接着することができる。

【００４１】なお、弾性体９が亜鉛（Ｚｎ）などさらに
摩擦リング９ｂとの線膨張係数の差が大きいものを用い
るときは、中間リングを２枚以上使用してもよい。

【００４２】（第５の実施の形態）図４は本発明を適用
して構成された振動波モータの第５実施の形態を示す円
環型振動波モータの主要部断面図である。

【００４３】図中、101 はリング状の弾性体109 の一端
面に圧電素子111 を接着し、もう一方の端面に、摩擦部
材110 を接着した振動体であり（接着層は不図示）、弾
性体109 にはケースに固定するための支持部109aを設け
ている。102 は例えばSUS420J2からなるロータであり、
不図示の加圧バネによって振動体101 の摺動面に圧接さ
れている。

【００４４】このようなモータでも、例えば弾性体109
が黄銅、摩擦部材110 がアルミナの場合のように両者の
線膨張係数が大きく異なるときは、線膨張係数が弾性体
109と摩擦部材110 の間の値のもの、例えばSUS420J2を
中間部材110aとして用いれば、温度変化による接着層の
歪みを小さくし、接着の信頼性をアップさせることがで
きる。

【００４５】なお、圧電素子111 の接着においても同じ
理由から中間部材を用いてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性体と摩擦部材とを中間部材を介して接着するように
し、特に線膨張係数が両者の線膨張係数の間で、上下面
が荒れている中間部材を介して接着することによって、
被接着部材と接着剤との間の接合力を高め、また接着層
における熱歪みを低減し、摩擦部材の剥離を防ぐことが
可能になった。

【００４７】また、本発明の製造方法では、接着剤層の
残留応力を除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第2 、第3 および第４実施の形
態の棒状振動波モータのロータと振動体の接触部の拡大
断面図。

【図２】本発明の第３実施の形態の棒状振動波モータの
中間リングの拡大平面図。

【図３】本発明の第４実施の形態の棒状振動波モータの
中間リングの拡大平面図。

【図４】本発明の第５実施の形態の円環型振動波モータ
のロータと振動体の接触部の拡大断面図。

【図５】従来の棒状振動波モータの概略断面図。

【図６】従来の棒状振動波モータのロータと振動体の接
触部の拡大断面図。

【符号の説明】

１, １０１振動子１１積層圧電素子１１１圧電素子９, １０, １０９弾性体９ｂ, １１０
摩擦部材９ｃ弾性体凸部９ｄ, ９ｅ, ９ｆ, ９ｈ,
１１０ａ中間部材９ｇ中間部材の貫通穴３０, ３０ａ, ３０
ｂ接着層２, １０２ロータ２１ロータ本環２２ロータ接触バ
ネ２２ａ径方向バネ部２２ｂ軸方向バ
ネ部２２ｃマス部４出力ギヤ５支持棒６振動体ナット７フランジ８ロータ加圧バネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気−機械エネルギ変換素子により振動
される振動体と、該振動体に圧接されるとともに所定方
向に駆動される接触体とを有し、前記振動体の駆動面に
形成される駆動振動により前記振動体と前記接触体とを
相対的に移動させる振動波モータにおいて、前記振動体は、弾性体の一方の面に前記電気−機械エネ
ルギ変換素子が配置され、該弾性体の他方の面である駆
動面に摩擦部材が設けられていて、前記摩擦部材と前記
弾性体は別体であり、両者は少なくとも１つの中間部材
を介して接着剤によって接合されることを特徴とする振
動波モータ。
【請求項２】前記中間部材の接着面の面粗さは、前記
弾性体の接着面の面粗さよりも荒いことを特徴とする請
求項１に記載の振動波モータ。
【請求項３】前記中間部材は、前記弾性体と同じ材料
で構成されていることを特徴とする請求項１または２に
記載の振動波モータ。
【請求項４】前記中間部材の線膨張係数は、前記弾性
体と前記摩擦部材の線膨張係数の間の値であることを特
徴とする請求項１または２に記載の振動波モータ。
【請求項５】前記中間部材は、多数の貫通穴が形成さ
れていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載の振動波モータ。
【請求項６】前記中間部材は、網状であることを特徴
とする請求項１ないし４のいずれかに記載の振動波モー
タ。
【請求項７】前記接着剤は、嫌気性ＵＶ硬化型である
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
振動波モータ。
【請求項８】前記振動体は、弾性体間に電気−機械エ
ネルギー変換素子を挟持した構成であることを特徴とす
る請求項１ないし７のいずれかに記載の振動波モータ。
【請求項９】前記振動体は、リング状の弾性体の片面
に前記電気−機械エネルギー変換素子を接着剤を介して
接合した構成であることを特徴とする請求項１ないし７
のいずれかに記載の振動波モータ。
【請求項１０】前記振動体における弾性体の駆動部
は、内周部に凸部を有し、外周側に前記摩擦部材を装着
する段差部を有することを特徴とする請求項１ないし９
のいずれかに記載の振動波モータ。
【請求項１１】電気−機械エネルギ変換素子により振
動される振動体と、該振動体に圧接されるとともに所定
方向に駆動される接触体とを有し、前記振動体の駆動面
に形成される駆動振動により前記振動体と前記接触体と
を相対的に移動させる振動波モータの製造方法におい
て、前記弾性体の駆動面に摩擦部材を中間部材を介して接着
剤により接合後、高温乾燥下に放置することを特徴とす
る振動波モータの製造方法。