JP2006333631A - 振動波モータ及び振動波モータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業工程及び作業時間を短縮することができ、品質のばらつきの少ない振動波モータとその振動波モータの製造方法を提供する。
【解決手段】弾性体１２と圧電体１３とを接合する接着剤として、アクリル系嫌気性接着剤を用いることとし、接合面にプライマー処理を施した圧電体１３と、接合面にアクリル系嫌気性接着剤を塗布した弾性体１２と貼り合わせて接合した。このようにアクリル系嫌気性硬化型接着剤を用いることにより、従来使用されていた熱硬化型接着剤や二液混合型接着剤を用いた場合に比べて、作業時間、作業工程が大幅に短縮されて作業効率が向上し、製品ごとの品質ばらつきも防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機械変換素子を用いて弾性体に振動波を発生させ、この振動波により相対運動部材を摩擦駆動させる振動波モータ及びその振動波モータの製造方法に関するものである。

この種の振動波モータは、電気機械変換素子の伸縮を利用して、弾性体の駆動面（相対運動部材との接触面）に進行性振動波を発生させ、この進行性振動波によって、駆動面には楕円運動が生じ、楕円運動の波頭に加圧接触した相対運動部材が駆動される。

このような振動波モータでは、一般的に、電気機械変換素子と弾性体とは、接着剤により接合されている。この接着剤は、所定の接着強度を確保するために、ある程度限られた接着剤しか使用することができず、例えば、特許文献１に示されるような熱硬化型接着剤や、二液混合型接着剤等が用いられている。

しかし、熱硬化型接着剤は、硬化させるために、加熱、定温保持、冷却という工程をとらねばならず、作業工数が多く、作業時間も長い。そのため、１個あたりの工数を減少させるために、まとまった数量を一括して処理する必要があり、仕掛品の数量が増大するという問題があった。
また、電気機械変換素子と弾性体とは、線熱膨張係数が大きく異なるため、加熱硬化後に室温に戻ったときに、膨張量の違いから変形が生じる。この変形は、振動波モータの性能を低下させるため、研磨等により形を整える工程等、追加工程が必要となり、作業工数が増えるという問題があった。
さらに、電気機械変換素子である圧電素子のキュリー点と硬化のための加熱温度とが近い場合、圧電素子の分極が崩れるため、完成後の振動波モータの特性にばらつきが生じるという問題があった。
さらにまた、加熱用の炉が必要となるため、設置スペースや排気用の設備が必要となり、新規の量産や増産時等には、大きな設備投資が必要となるという問題があった。

二液混合型接着剤は、混合直後から硬化が開始するため、作業時間を長く取ると接着剤の粘度が大きくなり、作業がし難く、作業効率が劣ると共に、品質のばらつきにつながるという問題があった。
また、完全に硬化するまで長時間放置する必要があり、その間は次の工程に進めることができないため、仕掛品を多く持たなくてはならないという問題があった。
特開平８−８５２０５号公報

本発明の課題は、作業工程及び作業時間を短縮することができ、品質のばらつきの少ない振動波モータとその振動波モータの製造方法を提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、駆動信号により励振される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子と接着され、前記励振により振動する弾性体と、前記電気機械変換素子と前記弾性体とを接着する嫌気性接着剤部と、前記弾性体に加圧接触され、前記振動により前記弾性体との間で相対運動を行う相対運動部材と、を備えた振動波モータである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動波モータにおいて、前記嫌気性接着剤部は、アクリル系嫌気性接着剤により形成されていること、を特徴とする振動波モータである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動波モータにおいて、前記電気機械変換素子の前記弾性体との接合面は、プライマー処理されていること、を特徴とする振動波モータである。
請求項４の発明は、駆動信号により励振される電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子と接着され、前記励振により振動する弾性体と、前記弾性体に加圧接触され、前記振動により前記弾性体との間で相対運動を行う相対運動部材と、を備えた振動波モータの製造方法であって、前記電気機械変換素子の前記弾性体との接合面に、プライマーを下塗りするプライマー処理工程と、前記弾性体と前記電気機械変換素子とを嫌気性接着剤により接着する接着工程と、を有する振動波モータの製造方法である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
請求項１によれば、嫌気性接着剤部は、弾性体と電気機械変換素子とを接着し、室温で、短時間で硬化するので、熱硬化型接着剤や二液混合型接着剤に比べ、製品ごとの品質のばらつきを防止でき、また、作業工数を減少させ、作業時間を大幅に短縮できる。さらに、１個ずつ作業できるため、仕掛品を大量に保持することなく、作業の流れを円滑にすることができる。
請求項２によれば、嫌気性接着剤部は、アクリル系嫌気性接着剤であるので、弾性体と電気機械変換素子の双方によくなじみ、良好な接着ができる。
請求項３によれば、電気機械変換素子の弾性体との接合面は、プライマー処理されているので、嫌気性接着剤部の接着強度を向上することができ、また、硬化を促進し、硬化時間を短縮することができる。
請求項４によれば、振動波モータの製造方法は、プライマー部を形成するプライマーを下塗りするプライマー処理工程と、弾性体と電気機械変換素子とを嫌気性接着剤により接着する接着工程とを有するので、熱硬化型接着剤等を用いた場合に必要となる、加熱硬化のための加熱硬化工程（加熱、定温保持、冷却）や、弾性体と電気機械変換素子との線熱膨張係数の差に起因する変形により必要となる研磨工程等が省略される。従って、作業工数の減少、作業時間の大幅な短縮が可能となり、作業効率の向上を図ることができる。また、製品を１個ずつ作業できるので、振動波モータの組み立て作業の流れの中に弾性体と電気機械変換素子とを接着する接着工程を組み込むことができる。よって、仕掛品を大量に保有することなく、作業の流れを円滑にすることができる。

本発明は、作業工程及び作業時間を短縮することができ、品質のばらつきの少ない振動波モータとその振動波モータの製造方法を提供するという目的を、弾性体と電気機械変換素子とを接合する接着剤に、アクリル系嫌気性接着剤を用いることにより実現した。

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施例では、振動波モータとして超音波の振動域を利用する超音波モータを一例に挙げて説明する。
図１は、本発明による振動波モータの実施例を模式的に示した断面図である。
図２は、図１において領域Ａで示される圧電体と弾性体との接合部分を拡大して模式的に示した図である。
この超音波モータ１０は、弾性体１２、圧電体１３、移動体１７等を備えている。

振動体１１は、略円環形状の部材であり、弾性体１２、圧電体１３等を備えている。
圧電体１３は、セラミック等により形成され、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等の電気機械変換素子であり、導電性を有する嫌気性接着剤部１０１により弾性体１２に接合されている。この圧電体１３は、その所定の電極部と電気的に接続された不図示のフレキシブルプリント基板から供給される駆動信号により励振される。

弾性体１２は、略円環形状の部材であり、その一方の端面には、嫌気性接着剤部１０１により圧電体１３が接合され、もう一方の端面には、溝を切って形成された櫛歯部が設けられている。櫛歯部の先端面は、駆動面であり、後述する移動体１７と加圧接触する。
弾性体１２は、ステンレス材料、インバー材料等の鉄合金から形成されており、圧電体１３の励振により進行性振動波（以下、進行波という）が発生する。

嫌気性接着剤部１０１は、圧電体１３と弾性体１２とを接着する部分であり、アクリル系嫌気性接着剤により形成されている。
プライマー部１０２は、圧電体１３の弾性体１２との接合面に、予めプライマーをコーティングするプライマー処理を施すことにより形成される部分である。プライマーは、圧電体１３と嫌気性接着剤部１０１との双方に親和性を有しており、嫌気性接着剤部１０１の接着性能を向上させる。

本実施例で使用したアクリル系嫌気性接着剤は、空気から遮断され、金属イオンと反応することにより硬化する。本実施例の圧電体１３は、セラミック等により形成されているため、圧電体１３の弾性体１２との接合面にアクリル系嫌気性接着剤を直接塗布した場合には、必要な接着強度が得られないおそれがあるため、プライマー処理を施すことにより、嫌気性接着材部１０１の接着強度を向上させた。
なお、図１、図２では、嫌気性接着剤部１０１及びプライマー部１０２は、それぞれ独立した層を形成しているように示しているが、これは説明を容易にするためであり、図１、図２に示すように明確な層を形成していなくてもよい。

移動体１７は、図１に示すように、略円環形状をしており、後述する加圧部１５により弾性体１２に圧接され、弾性体１２の駆動面に発生する進行波により摩擦駆動される相対運動部材である。
緩衝部材１４Ａは、ゴム等により略円環形状に形成されており、移動体１７の振動を支持体１８側に伝えないようにする部材であり、移動体１７と支持体１８との間に設けられている。
支持体１８は、移動体１７の回転を、不図示の被駆動部材に伝達し、また、移動体１７の回転軸方向の位置を規制する部材である。

加圧部１５は、振動体１１と移動体１７とを加圧接触させる部分であり、加圧板１５ａ、皿バネ１５ｂ等を備えている。加圧板１５ａは、皿バネ１５ｂが発生させた加圧力を受ける板である。
緩衝部材１４Ｂは、不織布やフェルト等により略円環形状に形成されており、振動体１１の振動を加圧部１５に伝えないようにする部材であり、圧電体１３と加圧板１５ａとの間に設けられている。
固定部材１６は、この超音波モータ１０を、例えば、カメラのレンズ鏡筒等に固定する部材である。

従来使用されている熱硬化型接着剤を用いた場合、圧電体と弾性体とは、以下のような工程を経て接合される。
まず、弾性体の接合面に熱硬化型接着剤を塗布し（接着剤塗布工程）、圧電体と弾性体との内径等を合わせて接合面を貼り合わせ（貼合工程）、加圧冶具にセットし、ハンドプレス等により、圧電体と弾性体とを貼り合わせる方向に加圧する（加圧工程）。このような加圧冶具にセットされた圧電体と弾性体とを、所定の数量（例えば、５０個等）作製する。
次に、加熱して所定の温度に達した炉に、加圧冶具にセットされた圧電体と弾性体とを入れ、一定の温度で２時間ほど加熱する。その後、炉から取り出し、徐々に冷却した後に加圧冶具から取り外す（加熱硬化工程）。
線熱膨張係数の違いにより弾性体等に変形などが生じている場合は、研磨等により形状を整える（研磨工程）。
以上のように、熱硬化型接着剤を用いた場合、５０個接合するための作業時間は８時間から１０時間必要となる。

一方、本実施例による超音波モータ１０の弾性体１２と圧電体１３とは、アクリル系嫌気性接着剤を用いて、以下のような工程を経て接合される。
まず、圧電体１３の弾性体１２との接合面に、プライマー部１０２を形成するプライマーを下塗りする（プライマー処理工程）。このプライマーは、エタノールを主成分とし、銅イオンが添加されており、速乾性を有する液体である。プライマーに含まれる銅イオン等の金属イオンは、アクリル系嫌気性接着剤の硬化を促進し、接着強度を高める効果を有する。
次に、弾性体１２の接合面に、ディスペンサー等によりアクリル系嫌気性接着剤を塗布する（接着剤塗布工程）。
圧電体１３と弾性体１２とは、不図示のＶ字型の溝を有したブロックと、この溝方向に圧電体１３及び弾性体１２とを押し当てるブロック等を有した冶工具を用いて３点で外径を合わせた後に、その接合面を貼り合わせ（接着工程）、加圧冶具にセットして軽く加圧力を加える（加圧工程）。数分で完全にアクリル系嫌気性接着剤が硬化した後に、加圧冶具を取り外す。
以上のように、アクリル系嫌気性接着剤を用いた場合、１個接着するための作業時間は５分程度でよい。

このように、弾性体１２と圧電体１３とを接着する嫌気性接着剤部１０１に、アクリル系嫌気性接着剤を用いることにより、以下に示すような効果が得られる。
（１）アクリル系嫌気性接着剤は、室温であっても短時間で硬化するので、従来使用していた熱硬化型接着剤や二液混合型接着剤に比べ作業工数を減少させ、作業時間を大幅に短縮することができる。また、１個ずつ処理できるのでセル生産が可能となり、仕掛品を大量に保有することなく、作業の流れを円滑にすることができる。

（２）アクリル系嫌気性接着剤は、その特性として、空気から遮断され、金属イオンと反応することにより硬化するため、弾性体１２の接合面に塗布しても、圧電体１３と弾性体１２とを貼り合わせるまで硬化が始まらず、プラスチック製の冶具等に誤って付着した場合にも、接着しない。よって、作業が容易である。

（３）アクリル系嫌気性接着剤は、加熱処理を施すことなく接着可能であるので、加熱により圧電体１３の分極が崩れることがなく、完成後の超音波モータ１０の特性に影響を与えない。

（４）アクリル系嫌気性接着剤は、加熱処理等が不要であるので、線熱膨張係数の違いから弾性体１２等が変形することがない。従って、研磨等により弾性体１２の形を整える研磨工程等の追加工程が不要となり、作業工程が短縮され、作業効率の向上を図ることができる。

（５）プライマーは、圧電体１３の弾性体１２との接合面に下塗りすることにより、嫌気性接着剤部１０１を形成するアクリル系嫌気性接着剤の接着強度を向上させ、かつ、硬化を促進するので、硬化時間が短縮され、作業時間の短縮や、作業効率の向上を図ることができる。

（６）アクリル系嫌気性接着剤は、圧電体１３と弾性体１２とを接着するとき、大きな加圧力を必要としないので、加圧冶具を簡素にできる。

（７）アクリル系嫌気性接着剤は、加熱処理等が不要であるので、炉を必要とせず、炉等を設置するための大規模な設備等を必要としない。従って、多額の設備投資等が不要であるので、生産コストを抑えることができ、新規の量産や増産等にも容易に対応できる。

（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。
（１）本実施例では、嫌気性接着剤部１０１は、アクリル系嫌気性接着剤により形成される例を示したが、これに限らず、他の嫌気性接着剤を用いてもよい。

（２）本実施例では、嫌気性接着剤部１０１，プライマー部１０２は、略円環形状である移動体１７が回転駆動される回転型の超音波モータに適用される例を示したが、これに限らず、例えば、移動体が直線駆動されるリニア駆動型の振動波モータ等に用いてもよい。

（３）本実施例では、嫌気性接着剤部１０１，プライマー部１０２は、振動体１１の進行性振動波により移動体１７を駆動する超音波モータに適用される例を示したが、これに限らず、ねじり振動体のねじり振動波により移動体が駆動される振動波モータに適用してもよい。

本発明による振動波モータの実施例を模式的に示した断面図である。 図１において領域Ａで示される圧電体と弾性体との接合部分を拡大して模式的に示した図である。

符号の説明

１０：超音波モータ、１１：振動体、１２：弾性体、１３：圧電体、１５：加圧部、１７：移動体、１０１：嫌気性接着剤部、１０２：プライマー部

Claims (4)

1. 駆動信号により励振される電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子と接着され、前記励振により振動する弾性体と、
   前記電気機械変換素子と前記弾性体とを接着する嫌気性接着剤部と、
   前記弾性体に加圧接触され、前記振動により前記弾性体との間で相対運動を行う相対運動部材と、
   を備えた振動波モータ。
2. 請求項１に記載の振動波モータにおいて、
   前記嫌気性接着剤部は、アクリル系嫌気性接着剤により形成されていること、
   を特徴とする振動波モータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の振動波モータにおいて、
   前記電気機械変換素子の前記弾性体との接合面は、プライマー処理されていること、
   を特徴とする振動波モータ。
4. 駆動信号により励振される電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子と接着され、前記励振により振動する弾性体と、
   前記弾性体に加圧接触され、前記振動により前記弾性体との間で相対運動を行う相対運動部材と、
   を備えた振動波モータの製造方法であって、
   前記電気機械変換素子の前記弾性体との接合面に、プライマーを下塗りするプライマー処理工程と、
   前記弾性体と前記電気機械変換素子とを嫌気性接着剤により接着する接着工程と、
   を有する振動波モータの製造方法。
   
   

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