JP5452077B2 - 溶着樹脂体及び駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ樹脂溶着方法により２つの樹脂部材を溶着した溶着樹脂体の溶着構造の改良、及びその溶着樹脂体に係る溶着技術を使ったステッピングモータやアクチュエータとして用いられる駆動装置に関し、特に２つのボビンを備え、その２つのボビンをレーザ樹脂溶着方法により直接又は間接的に溶着する溶着樹脂体及び駆動装置に関する。

近年、各種装置の小型化に伴い、その装置に組み込まれるステッピングモータやアクチュエータ等の駆動装置にも必然的に小型化が要求されている。これに伴って、駆動装置の組立精度や駆動精度等の向上が要求されており、更に生産性の向上も求められている。

このような要求に応える駆動装置の１つとしてのステッピングモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下に、特許文献１に開示されたステッピングモータについて、図を参照しながら説明する。図１６は特許文献１に開示されたステッピングモータの概略構成を示す分解斜視図であり、図１７はこのステッピングモータの軸方向の概略の内部構造を示す断面図である。

図１６及び図１７に示されるステッピングモータは、マグネット１０１と、コア１０２と、回転軸１０３と、２つの軸受１０４と、第１のボビン１０５と、第１のステータ１０６と、第２のボビン１０７と、第２のステータ１０８とから構成されている。

マグネット１０１は円筒形状を有しており、その外周面が円周方向にＮ分割されると共に、Ｓ極及びＮ極が交互に着磁された着磁部（不図示）を備えている。また、コア１０２は電磁軟鉄等の軟磁性材料から成る。マグネット１０１と、コア１０２と、回転軸１０３とによって、ロータユニット（回転軸ユニット）が構成されている。

第１のボビン１０５は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有し、且つ、乳白色でレーザ光透過性を有する樹脂を射出成形したものである。第１のボビン１０５は、第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａ（後述）と嵌合する内周部１０５ａと、第１のコイル（不図示）を巻回するコイル巻回枠部１０５ｂとを備えている。また、第１のボビン１０５は、軸心中央部位に開口した中心穴１０５ｃと、第１のステータ１０６の複数の磁極部１０６ａ（後述）がそれぞれ貫通する複数の穴部１０５ｄとを備えている。

第１のステータ１０６には、軟磁性材料から成る磁極部１０６ａが形成されており、軸受１０４には、回転軸１０３を軸承する軸受け部１０４ａと鍔部１０４ｂが形成されている。

ステッピングモータの組立では、第１のボビン１０５の穴部１０５ｄに、第１のステータ１０６の磁極部１０６ａを貫通させる。そして、一方の軸受１０４の円筒部を、第１のボビン１０５の中心穴１０５ｃに貫通させた後、第１のステータ１０６の中心穴１０６ｂに圧入する。この組込工程により、第１のボビン１０５と第１のステータ１０６とがこの一方の軸受１０４によって径方向と軸方向の所定の位置関係で固定される。こうして、第１のステータユニットが構成される。

第２のボビン１０７は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有する材料に黒色のカーボン等を混入することでレーザ光吸収性が付与されたレーザ光溶融性樹脂を射出成形したものである。尚、図１６及び図１７から明らかなように、第１のボビン１０５と第２のボビン１０７の形状は異なっている。

第２のボビン１０７は、第１のボビン１０５の内周部１０５ａと嵌合する桟橋形状部１０７ａと、第２のコイル（不図示）を巻回するコイル巻回枠部１０７ｂを備えている。また、第２のボビン１０７は、軸心中央部位に開口した中心穴１０７ｃと、第２のステータ１０８の複数の磁極部１０８ａ（後述）がそれぞれ貫通する複数の穴部１０７ｄとを備えている。第２のステータ１０８には軟磁性材料から成る磁極部１０８ａが形成されており、軸受１０４には、回転軸１０３を軸承する軸受け部１０４ａと鍔部１０４ｂが形成されている。

ステッピングモータの組立では、第２のボビン１０７の穴部１０７ｄに第２のステータ１０８の磁極部１０８ａを貫通させる。また、他方の軸受１０４の円筒部を第２のボビン１０７の中心穴１０７ｃに貫通させた後、第２のステータ１０８の中心穴１０８ｂに圧入する。この組込工程により、第２のボビン１０７と第２のステータ１０８とがこの他方の軸受１０４によって径方向と軸方向の所定の位置関係で固定される。こうして、第２のステータユニットが構成される。

更に、ロータユニットの回転軸１０３をその軸方向の前後から、第１のステータユニットの軸受１０４の内径と第２のステータユニットの軸受１０４の内径に嵌め合わせると共に、第１のボビン１０５の内周部１０５ａに第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａを嵌め合わせる。こうして、ステッピングモータの前組立工程が終了する。その後の工程では、前組立工程により第１のボビン１０５の内周部１０５ａと第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａとが重畳している状態にある重畳部分に、第１のボビン１０５側からレーザ光ＬＱ照射を行って重畳部分を溶着させる。こうして、ステッピングモータを完成させている。

すなわち、特許文献１に開示するステッピングモータでは、第１，第２のボビン１０５，１０７を溶着する工程において、第１，第２のボビン１０５，１０７を嵌合し、第１のボビン１０５の内周部１０５ａと第２のボビンの桟橋形状部１０７ａとを重畳させることで互いに同軸上に位置決めすると共に、その重畳部分にレーザ光を照射し、第１，第２のボビン１０５，１０７を溶着固定させている。

特開２００７−０６８２６７

しかしながら、特許文献１に開示された、上述の構造を有するステッピングモータには、以下に図１８及び図１９を参照して説明する問題がある。図１８は、図１６に示すステッピングモータのレーザ溶着後の溶着部の溶着状態の一例を示す断面拡大図であり、図１９は、図１６に示すステッピングモータのレーザ溶着後の溶着部の溶着状態の別の例を示す断面拡大図である。

すなわち、レーザ光ＬＱを第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａに照射して桟橋形状部１０７ａを溶融すると、図１８に示されるように、溶融し膨張した樹脂が、桟橋形状で撓み易い桟橋形状部１０７ａを内側に撓ませる。この現象は、第１，第２のボビン１０５，１０７の嵌合部に寸法誤差が生じないようにかなり厳しく寸法を管理したとしても、生じやすい。この撓みが原因で、同軸上に位置決めすべき第１，第２のボビン１０５，１０７の軸心がずれた場合、ロータユニットが傾いたり、撓んだ桟橋形状部１０７ａがロータユニットと接触したりすることで、作動不良を起こすおそれがある。

また、第１のボビン１０５の内周部１０５ａと第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａとの重畳部分の密着性は、桟橋形状部１０７ａが溶融して生成した溶融樹脂の熱により内周部１０５ａをも溶融させることによって、高められる。そこで、内周部１０５ａへの溶融樹脂の熱伝導性を高めるため、内周部１０５ａと桟橋形状部１０７ａとを、設計上、通常は、圧接気味に重畳させる。

しかし、レーザ光による第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａの溶融に伴う桟橋形状部１０７ａの撓みが原因で、重畳部分に隙間が生じ、徐々にその隙間が広がり、溶融樹脂がその隙間に流出するおそれがある。このような溶融樹脂の流出により、第１のボビン１０５の内周部１０５ａへの溶融樹脂の熱伝導性が低下するという問題が生じる。その結果、内周部１０５ａの溶融が殆ど進まず、溶着不良が生じるおそれがある。この場合、図１８に示されるように、内周部１０５ａと桟橋形状部１０７ａとは、内周部１０５ａの平面とｄ寸法で示す桟橋形状部１０７ａの浅い溶融部分で溶着保持されることとなるため、軸方向の引っ張り力に弱くなる。

更に、図１９に示されるように、第２のボビン１０７の桟橋形状部１０７ａを第２のステータ１０８の磁極部１０８ａで支えた構造を仮定する。この場合、レーザ光ＬＱを桟橋形状部１０７ａに照射して桟橋形状部１０７ａを溶融すると、溶融し膨張した樹脂は、第１のボビン１０５の内周部１０５ａを溶かしながら、内周部１０５ａを外側に湾曲変形させる。このように湾曲変形した状態で溶融樹脂が固化すると、溶融樹脂は固化の際に収縮するため、図１９中に点Ａで示す空洞が生じる。この空洞により、溶着面積が激減する溶着不良が生じ、軸方向の引っ張り力が弱くなるおそれがある。このような溶着不良は、ステッピングモータの生産性を低下させる。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、部品の寸法管理を厳密に行わなくても溶着不良を起こさず、確実なレーザ溶着加工を行うことができ、しかも生産性に優れた溶着樹脂体、及び溶着樹脂体に係る溶着技術を用いた駆動装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の溶着樹脂体は、レーザ光透過性樹脂からなる第１の部材と、レーザ光溶融性樹脂からなる第２の部材とを備える溶着樹脂体であって、前記第１の部材には、前記第２の部材と重なり合う第１の部分が形成され、前記第２の部材には、前記第１の部分と重なり合う第２の部分が形成され、前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方には、突起が形成され、前記第１の部分と前記第２の部分とが重なり合うとき、前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方の弾性変形により前記突起が圧接される圧接領域にレーザ光を照射することで、前記第１の部分と前記第２の部分とが溶着されることを特徴とする。

本発明の駆動装置は、回転可能に支持される円筒形状のマグネットと、レーザ光透過性樹脂からなり、前記マグネットと同心に配置されるコイルが巻回されるボビンと、前記マグネットの外周面に対向して前記コイルにより励磁される磁極部を備え、前記ボビンに同軸に組み合わされるステータと、レーザ光溶融性樹脂からなり、前記ボビンを位置決めする中間部材と、を具備する駆動装置であって、前記ボビンには、前記中間部材と重なり合う第１の部分が形成され、前記中間部材には、前記第１の部分と重なり合う第２の部分が形成され、前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方には、突起が形成され、前記第１の部分と前記第２の部分とが重なり合うとき、前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方の弾性変形により前記突起が圧接される圧接領域にレーザ光を照射することで、前記第１の部分と前記第２の部分とが溶着されることを特徴とする。

本発明に係る溶着樹脂体によれば、レーザ溶着される領域において、レーザ光を照射する前から圧接状態を安定して維持することができ、もって、特別な圧接装置を用いることなく、レーザ溶着を確実に行うことができる。その結果、厳密な部品の寸法管理を行わなくとも、溶着不良を起こすことなく、生産性に優れた溶着樹脂体を提供することができる。

本発明に係る駆動装置によれば、レーザ溶着される領域において、レーザ光を照射する前から圧接状態を安定して維持することができ、もって、特別な圧接装置を用いることなく、レーザ溶着を確実に行うことができる。その結果、厳密な部品の寸法管理を行わなくとも、溶着不良を起こすことなく、生産性に優れた駆動装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの概略構成を示す分解斜視図である。 図１のステッピングモータの組立完成状態を示す概略斜視図である。 図２のステッピングモータの径方向の内部構造を示す断面図である。 図２のステッピングモータの軸方向の内部構造を示す断面図である。 図４に示される第１，第２の重畳部分の構造を拡大して示す断面図である。 図５のＺ−Ｚ断面を示す断面図である。 図５におけるレーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す軸方向の要部拡大図である。 図５におけるレーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す径方向の要部拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの変形例において、図７と同様に、レーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す軸方向の要部拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの概略構成を示す分解斜視図である。 図１０のステッピングモータの組立完成状態を示す概略斜視図である。 図１１のステッピングモータの径方向の内部構造を示す断面図である。 図１１のステッピングモータの軸方向の内部構造を示す断面図である。 図１３に示される第１，第２の重畳部分の構造を拡大して示す断面図である。 図１４におけるレーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す軸方向の要部拡大図である。 従来のステッピングモータの概略構成を示す分解斜視図である。 図１６に示されるステッピングモータの軸方向の概略の内部構造を示す断面図である。 図１６に示されるステッピングモータのレーザ溶着後の溶着部の溶着状態の一例を示す断面拡大図である。 図１６に示されるステッピングモータのレーザ溶着後の溶着部の溶着状態の別の例を示す断面拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るステッピングモータの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、このステッピングモータの組立完成状態を示す概略斜視図である。図３は、図２のステッピングモータの径方向の内部構造を示す断面図であり、図４は、図２のステッピングモータの軸方向の内部構造示す断面図である。図５は、図４に示される第１，第２の重畳部分の構造を拡大して示す断面図であり、図６は、図５のＺ−Ｚ断面を示す断面拡大図である。

図１及び図２に示されるように、ステッピングモータは、ロータユニットＲＯと、第１のステータユニットＳＴ１と、第２のステータユニットＳＴ２と、第１のステータユニットＳＴ１と第２のステータユニットＳＴ２とを連結する中間部材１０とから構成されている。ロータユニットＲＯは、マグネット１と、コア２と、回転軸３とを備えており、第１のステータユニットＳＴ１は、第１の軸受４と、第１のボビン５と、第１のステータ６とを備えており、第２のステータユニットＳＴ２は、第２の軸受７と、第２のボビン８と、第２のステータ９とを備えている。

尚、第１のボビン５と第２のボビン８は、請求項１，２に規定する第１の部材に相当する。また、中間部材１０は、請求項１，２に規定する第２の部材に相当する。よって、第１のボビン５及び第２のボビン８と中間部材１０とが、溶着樹脂体を構成する。

最初に、ロータユニットＲＯについて説明する。

マグネット１は、円筒形状を有しており、その外周面が円周方向にｎ分割（本実施の形態では、ｎ＝１０）されると共に、図３に示されるように、Ｓ極とＮ極とが交互に着磁された着磁部を備えている。コア２は、電磁軟鉄等の軟磁性材料から成り、その外周部にマグネット１が固定される。回転軸３は、コア２の中心穴に圧入され、第１の軸受４により回転可能に支持される。

続いて、第１のステータユニットＳＴ１について説明する。

第１の軸受４は、軟磁性材料から成り、ロータユニットＲＯを構成する回転軸３を円滑に回転可能に支持する。第１の軸受４は、円筒部４ａと鍔部４ｂとから構成されている。

第１のボビン５は、レーザ光を透過することができる樹脂で形成されており、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有し、且つ、乳白色でレーザ光透過性を有するレーザ光透過性樹脂を射出成形したものである。第１のボビン５の径方向断面は円環状である。第１のボビン５には、マグネット１と同心に配置される第１のコイル５ｆが巻回される。なお、ここでのレーザ光透過性樹脂とは、レーザ光を照射した際のレーザ光の透過率が高く、レーザ光のエネルギーによって直接には溶融しない樹脂をいう。

第１のボビン５は、桟橋形状部５ａと、複数の穴部５ｃ（本実施の形態では５個）と、嵌合穴５ｄとを備えている。桟橋形状部５ａは、中間部材１０と第１の重畳部分（後に詳述する）を構成する。第１のステータ６が第１のボビン５と組み合わされる際に、第１のステータ６の複数の磁極部６ａ（後述）がそれぞれ、各穴部５ｃを貫通する。嵌合穴５ｄは、第１の軸受４の円筒部４ａと嵌合するように、軸心部に形成されている。

尚、穴部５ｃは、第１のステータユニットＳＴ１と第２のステータユニットＳＴ２がそれぞれ中間部材１０を介し同軸上に組み付けられる際に、桟橋形状部５ａと周方向に異なる位置になるように配置される。すなわち、レーザ溶着部（後に詳述する）となる桟橋形状部５ａと、第１のステータ６の磁極部６ａとは、互いに対峙しない位置に配置され、レーザ溶着部にレーザ光を照射したときの溶融熱が磁極部６ａを介して発散し難くなっている。

桟橋形状部５ａの内周面において、中間部材１０の外周壁１０ａと重畳してレーザ溶着部（第１の重畳部分）が形成される部分には、突起５ｅが設けられている。突起５ｅと外周壁１０ａとの係合により桟橋形状部５ａが弾性変形し、その弾性変形による反力で互いが圧接する方向に付勢されることで、圧接状態が常時維持される。

突起５ｅの先端、つまり突起５ｅにおける外周壁１０ａへの当接面は、湾曲面となっている。これにより、後述するように、外周壁１０ａにレーザ光ＬＱを照射して外周壁１０ａを溶融させたときに、その溶融部分Ｓ（図７参照）に隙間なく突起５ｅを食い込ませることができ、良好な溶着を行うことができる。

第１のボビン５においてレーザ溶着部（第１の重畳部分）と異なる位置に、嵌合壁５ｂが設けられている。嵌合壁５ｂは、中間部材１０の外周壁１０ｂと嵌め合い公差の隙間を持って弾性変形することなく嵌合し、第２のボビン８と同軸上に位置決めする為の位置決め部（第２の重畳部分）を構成する。

嵌合壁５ｂによる位置決めによって、レーザ溶着部である第１の重畳部分を構成する桟橋形状部５ａと中間部材１０の外周壁１０ａとの重畳位置が規制される。また、桟橋形状部５ａが弾性変形して外周壁１０ａに重なり合う際に、その弾性変形の反力によって位置決め部にも逃げ隙間が生じないようにする。こうして、桟橋形状部５ａの弾性変形による反力で、常に、第１のボビン５と中間部材１０との圧接状態が安定に維持されるようになっている。

第１のステータ６は、軟磁性材料から成り、マグネット１の外周面に対向するように配置される。第１のステータ６は、その本体から軸方向に延出された歯形状の複数（本実施の形態では５本）の磁極部６ａを備えている。磁極部６ａは、所定のピッチ（本実施の形態では７２度）で、且つ、所定の幅で形成されている。

第１のステータ６の磁極部６ａが第１のボビン５の穴部５ｃに挿入された状態で、第１の軸受４の円筒部４ａを第１のボビン５の嵌合穴５ｄを貫通させて第１のステータ６の中心穴６ｂに圧入し、円筒部４ａの先端突出部を加絞める。この加絞めにより第１の軸受４の鍔部４ｂと先端突出部との間に、第１のボビン５と第１のステータ６とが一体に挟み込まれる。つまり、第１の軸受４と第１のボビン５と第１のステータ６とが一体的に固定され、第１のステータユニットＳＴ１としてステッピングモータに組み込まれる。こうして、第１の軸受４と第１のステータ６とが磁気的に接続される。また、第１の軸受４が、その内径部において回転軸３と嵌合することにより、回転軸３を回転可能に保持することで、その嵌合部において第１の軸受４と回転軸３とが磁気的に接続される。

以上の構成により、第１の軸受４を介して第１のステータ６と回転軸３とが磁気的に接続され、第１のコイル５ｆにより発生する磁束が流れる結果、第１のステータ６の磁極部６ａが制御回路（不図示）により第１のコイル５ｆに供給される電流の方向によって、Ｎ極又はＳ極に選択的に励磁される。

次に、第２のステータユニットＳＴ２について説明する。

第２のステータユニットＳＴ２は、第１のステータユニットＳＴ１とほぼ同一構造を有している。但し、後述するように、第１のステータユニットＳＴ１と第２のステータユニットＳＴ２とを同軸上に組み込んだ際に、第１のボビン５の穴部５ｃと第２のボビン８の穴部８ｃとが対峙する位置は異なる。これは、第１のステータ６の磁極部６ａと第２のステータ９の磁極部９ａ（後述）とを、所定の磁気位相をもって配置させるためである。

第２の軸受７は、軟磁性材料から成り、ロータユニットＲＯを構成する回転軸３を円滑に回転可能に支持する。第２の軸受７は、円筒部７ａと鍔部７ｂとから構成されている。

第２のボビン８はレーザ光を透過することができる樹脂で形成されており、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有し、且つ、乳白色でレーザ光透過性を有するレーザ光透過性樹脂を射出成形したものである。第２のボビン８の径方向断面は円環状である。第２のボビン８には、マグネット１と同心に配置される第２のコイル８ｆが巻回される。

また、第２のボビン８は、桟橋形状部８ａと、複数（本実施の形態では５個）の穴部８ｃと、嵌合穴８ｄとを備えている。桟橋形状部８ａは、中間部材１０と第１の重畳部分を構成する。第２のステータ９が第２のボビン８と組合わされる際に、第２のステータ９の複数の磁極部９ａがそれぞれ各穴部８ｃを貫通する。嵌合穴８ｄは、第２の軸受７の円筒部７ａと嵌合するように軸心部に形成されている。

尚、第２のボビン８の穴部８ｃは、第１のステータユニットＳＴ１と第２のステータユニットＳＴ２がそれぞれ中間部材１０を介し同軸上に組み付けられる際に、桟橋形状部８ａと周方向に異なる位置になるように配置される。すなわち、レーザ溶着部となる桟橋形状部８ａと、第２のステータ９の磁極部９ａとは、互いに対峙しない位置に配置され、レーザ溶着部にレーザ光を照射したときの溶融熱が磁極部９ａを介して発散し難くなっている。

第２のボビン８の桟橋形状部８ａの内周面において、中間部材１０の外周壁１０ａと重畳するレーザ溶着部（第１の重畳部分）には、突起８ｅが形成されている。この突起８ｅと中間部材１０の外周壁１０ａとの係合により桟橋形状部８ａが弾性変形し、その弾性変形による反力で互いが圧接する方向に付勢されることで、圧接状態が常時維持される。

第２のボビン８においてレーザ溶着部（第１の重畳部分）と異なる位置に、嵌合壁８ｂが設けられている。嵌合壁８ｂは、中間部材１０の外周壁１０ｂと嵌め合い公差の隙間を持って弾性変形することなく嵌合し、第１のボビン５と同軸上に位置決めする為の位置決め部（第２の重畳部分）を構成する。

嵌合壁８ｂによる位置決めによって、レーザ溶着部となる第１の重畳部分を構成する第２のボビン８の桟橋形状部８ａと中間部材１０の外周壁１０ａとの重畳位置が規制される。また、桟橋形状部８ａが弾性変形して外周壁１０ａに重なり合う際に、その弾性変形の反力によって位置決め部にも逃げ隙間が生じないようにする。こうして、桟橋形状部８ａの弾性変形による反力で、常に第２のボビン８と中間部材１０との圧接状態が安定に維持されるようになっている。

第２のステータ９は、軟磁性材料から成り、マグネット１の外周面に対向するように配置される。第２のステータ９は、その本体から軸方向に延出された歯形状の複数（本実施の形態では５本）の磁極部９ａを備えている。磁極部９ａは、所定のピッチ（本実施の形態では７２度）で、且つ、所定の幅で形成されている。

第２のステータ９の磁極部９ａが第２のボビン８の穴部８ｃに挿入された状態で、第２の軸受７の円筒部７ａを第２のボビン８の嵌合穴８ｄを貫通させて第２のステータ９の中心穴９ｂに圧入し、円筒部７ａの先端突出部を加絞める。この加絞めにより第２の軸受７の鍔部７ｂと先端突出部との間に第２のボビン８と第２のステータ９とが一体に挟み込まれる。つまり、第２の軸受７と第２のボビン８と第２のステータ９とが一体的に固定され、第２のステータユニットＳＴ２としてステッピングモータに組み込まれる。こうして、第２の軸受７と第２のステータ９とが磁気的に接続される。また、第２の軸受７が、その内径部において回転軸３と嵌合することにより回転軸３を回転可能に保持することで、その嵌合部において第２の軸受７と回転軸３とが磁気的に接続される。

以上の構成により、第２の軸受７を介して第２のステータ９と回転軸３とが磁気的に接続され、第２のコイル８ｆにより発生する磁束が流れる結果、第２のステータ９の磁極部９ａが制御回路（不図示）により第２のコイル８ｆに供給される電流の方向によって、第１のステータ６の磁極部６ａが励磁される極とは常に異なるＮ極又はＳ極に選択的に励磁される。

次に、中間部材１０について説明する。

中間部材１０は、リング形状を有し、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有する材料に黒色のカーボン等を混入することでレーザ光吸収性が付与されたレーザ光溶融性樹脂を射出成形したものである。中間部材１０の径方向断面は円環状である。

中間部材１０の内周面には、第１のステータ６の磁極部６ａを挿入して位置決めするための位置決め部１０ｄ（本実施の形態では５箇所）と、第２のステータ９の磁極部９ａを挿入して位置決めするための位置決め部１０ｃが形成されている。これらの位置決め部１０ｄ，１０ｃは、磁極部６ａ，９ａがそれぞれ所定の間隔を隔て噛み合って配置される位相位置を決めるための位相決めに用いられる。

次に、ステッピングモータを構成する各種部材の配置について説明する。

上述したように、ステッピングモータの組立時には、第１のボビン５と第１のステータ６は、第１の軸受４により径方向と軸方向とにおいてそれぞれ所定の位置関係で結合される。また、第２のボビン８と第２のステータ９は、第２の軸受７により径方向と軸方向とにおいてそれぞれ所定の位置関係で結合される。

ステッピングモータ組立後の第１のボビン５と第２のボビン８のそれぞれが中間部材１０と重畳する重畳部分は、第１の重畳部分と第２の重畳部分とに大別される。

第１の重畳部分は、図５に示されるように、第１のボビン５の桟橋形状部５ａと中間部材１０の外周壁１０ａとの重畳部分、及び、第２のボビン８の桟橋形状部８ａと中間部材１０の外周壁１０ａとの重畳部分である。第１の重畳部分は、桟橋形状部５ａと桟橋形状部８ａの弾性変形による反力で互いに圧接する方向に付勢され、溶着固定される。

第２の重畳部分は、第１のボビン５の嵌合壁５ｂと中間部材１０の外周壁１０ｂとの重畳部分、及び、第２のボビン８の嵌合壁８ｂと中間部材１０の外周壁１０ｂとの重畳部分である。第２の重畳部分において、嵌合壁５ｂ，８ｂと外周壁１０ｂは、嵌め合い公差による隙間で弾性変形することなく嵌合し、位置決めされる。

尚、前述の通り、本実施例では、第１のボビン５の桟橋形状部５ａに突起５ｅが、第２のボビン８の桟橋形状部８ａに突起８ｅがそれぞれ形成されており、第１の重畳部分において、これらの突起５ｅ，８ｅが中間部材１０の外周壁１０ａに圧接する。突起５ｅ、８ｅにより、桟橋形状部５ａ，８ａはそれぞれ、図５に示されるように弾性変形し、圧接状態が維持される。

図３に示されるように、ロータユニットＲＯの回転軸３を中心に、径方向外側から内側に向かって順に、第１のボビン５の桟橋形状部５ａ及び第２のボビン８の桟橋形状部８ａ、中間部材１０、第１のステータ６の磁極部６ａ及び第２のステータ９の磁極部９ａ、マグネット１が配置される。マグネット１の一部を磁極部６ａ，９ａで覆うことで、磁気ステータが構成されている。また、磁極部６ａ，９ａはそれぞれ、桟橋形状部５ａ，８ａと対峙しない位置に配置され、後述するレーザ溶着の際に、レーザ光ＬＱによる溶融熱が、磁極部６ａ，９ａを介して発散し難い構成となっている。

次に、ステッピングモータの組立工程について説明する。

先ず、マグネット１とコア２を一体化した後、コア２の中心穴に回転軸３を圧入し、マグネット１、コア２、回転軸３によりロータユニットＲＯを作り込む。

次に、第１のボビン５の穴部５ｃに第１のステータ６の磁極部６ａを貫通させ、第１の軸受４の円筒部４ａを第１のボビン５の中心穴５ｄに貫通させ、第１のボビン５が第１の軸受４の鍔部４ｂにより固定された後、第１のステータ６の中心穴６ｂに第１の軸受４の円筒部４ａを圧入する。この際、第１の軸受４により第１のボビン５と第１のステータ６が径方向と軸方向の所定の位置関係で固定されることで、第１のステータユニットＳＴ１を作り込む。

同様に、第２のボビン８の穴部８ｃに第２のステータ９の磁極部９ａを貫通させ、第２の軸受７の円筒部７ａを第２のボビン８の中心穴８ｄに貫通させ、第２のボビン８が第２の軸受７の鍔部７ｂにより固定された後、第２のステータ９の中心穴９ｂに第２の軸受７の円筒部７ａを圧入する。この際、第２の軸受７により第２のボビン８と第２のステータ９が径方向と軸方向の所定の位置関係で固定されることで、第２のステータユニットＳＴ２を作り込む。

以上の各工程によって作り込まれた各ユニットを用い、先ず、ロータユニットＲＯの回転軸３を、その軸方向の前後から、第１のステータユニットＳＴ１の第１の軸受４の内径と、第２のステータユニットＳＴ２の第２の軸受７の内径に嵌め合わせる。続いて、第１のボビン５の桟橋形状部５ａ及び第２のボビン８の桟橋形状部８ａをそれぞれ中間部材１０の外周壁１０ａに嵌合し、第１のボビン５の嵌合壁５ｂ及び第２のボビン８の嵌合壁８ｂをそれぞれ外周壁１０ｂに嵌合する。こうして、ステッピングモータの仮組立が終了する。

この仮組立の状態において、図５に示されるように、第１のボビン５の嵌合壁５ｂと第２のボビン８の嵌合壁８ｂが、硬性で弾性変形し難い円筒状の中間部材１０と嵌め合い公差の間隔をもって嵌合することで、第２の重畳部分が構成されている。その結果、第２の重畳部分によって、第１のボビン５及び第２のボビン８は、同軸上に正確に位置決めされる。

第１のステータユニットＳＴ１を構成する第１の軸受４、第１のボビン５及び第１のステータ６の磁極部６ａと、第２のステータユニットＳＴ２を構成する第２の軸受７、第２のボビン８及び第２のステータ９の磁極部９ａは、ロータユニットＲＯの回転軸３に対し、同軸上に位置決めされる。従って、ロータユニットＲＯを偏心なく回転可能で、回転斑がなく、円滑に回転（駆動）させることができる。

一方、第１のボビン５の桟橋形状部５ａと第２のボビン８の桟橋形状部８ａの各基端部は、第２の重畳部分によって中間部材１０の外周壁１０ａに対して強固に位置決めされた状態となる。この状態において、第１の重畳部分、つまり、桟橋形状部５ａに設けられた突起５ｅと外周壁１０ａとの重畳部分、及び、桟橋形状部８ａに設けられた突起８ｅと外周壁１０ａとの重畳部分はそれぞれ、図５及び図６に示される状態となっている。

すなわち、桟橋形状部５ａ，８ａは共に、突起５ｅ，８ｅが外周壁１０ａに当接することによって、外周壁１０ａに対して外方に押し出されるように弾性変形した状態となる。この結果、桟橋形状部５ａ，８ａは、弾性変形による反力Ｆによって外周壁１０ａへの圧接状態が維持され、圧接冶具等を特に用いずとも、常時、圧接状態を維持し得る。

次に、ステッピングモータのレーザ溶着工程について説明する。

まず、仮組立の状態にあるステッピングモータを所定の冶具にセットする。次に、第１のボビン５の桟橋形状部５ａに設けられた突起５ｅと、第２のボビン８の桟橋形状部８ａに設けられた突起８ｅとがそれぞれ中間部材１０の外周壁１０ａと重畳している部分（第１の重畳部分）に、レーザ光ＬＱを照射する。レーザ光ＬＱは、図２及び図３中に矢印で示されるように、ステッピングモータの外周側で軸方向に直交する方向から、レーザ照射装置を用いて所定量照射される。

レーザ光ＬＱは、レーザ光透過性樹脂からなる第１のボビン５の桟橋形状部５ａ及び第２のボビン８の桟橋形状部８ａを透過して、レーザ光溶融性樹脂からなる中間部材１０の外周壁１０ａの表面部分に照射される。これにより外周壁１０ａにおいて桟橋形状部５ａ，８ａにそれぞれ設けられた突起５ｅ，８ｅが圧接する表面部分が、レーザ光ＬＱのエネルギーを吸収して溶融する。そして、溶融熱の伝播により突起５ｅ，８ｅが溶融する。この溶融により両溶融部が融合して互いに溶着される。

続いて、図３に示されるように、ステッピングモータを所定角度（本実施の形態では７２度）回転させて、レーザ光ＬＱの照射位置を、第１のボビン５の桟橋形状部５ａと第２のボビン８の桟橋形状部８ａの次の位相位置にセットし、レーザＬＱを照射して溶着する。この操作を更に２度繰り返し、４回で計８箇所の桟橋形状部５ａ，８ａに対してレーザ光ＬＱ照射による溶着を行う。こうして、ステッピングモータが完成する。

図７は図５におけるレーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す軸方向の要部拡大図であり、図８は図５におけるレーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す径方向の要部拡大図である。図７及び図８に示す溶着状態は、レーザ光ＬＱを、第１，第２のボビン５，８の各桟橋形状部５ａ，８ａにそれぞれ設けられた突起５ｅ，８ｅの長手方向（図１参照）に沿って移動させながら照射し、溶着した状態を示している。

レーザ光ＬＱにより照射された中間部材１０の外周壁１０ａの表面部分が熱を吸収し溶け始める。突起５ｅ，８ｅは、外周壁１０ａの溶融部分Ｓに、弾性反力により押し込まれ、食い込む。突起５ｅ，８ｅの食い込みによって押し出された溶融樹脂は、突起５ｅ，８ｅの突出面に付着した状態となる。その状態で、レーザ光ＬＱ照射が終了すると、溶融樹脂が収縮しながら固化を開始し、溶融樹脂の収縮に応じて、突起５ｅ，８ｅが弾性反力により外周壁１０ａの溶融部分Ｓに食い込む。

このように、突起５ｅ，８ｅが外周壁１０ａの溶融部分Ｓへ食い込みながら、桟橋形状部５ａ，８ａと外周壁１０ａとの圧接状態が維持されることで、単に２枚の平面を重ねた従来のレーザ溶着に比べて、隙間のない広い溶着面積を確保することができる。こうして、桟橋形状部５ａ，８ａと外周壁１０ａとの溶着力を格段に高めることができる。

尚、本実施の形態では、レーザ光ＬＱ照射による溶着を行うに際して、ワークであるステッピングモータを回転させる方法を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、予め複数のレーザ光照射部を設置し、ワークであるステッピングモータを回転させずに、複数のレーザ光照射部からレーザ光ＬＱをワークに照射する方法を用いてもよい。

また、本実施の形態では、レーザ光ＬＱを照射する位置、すなわち、第１の重畳部分が位置する範囲には、図３に示すように、第１のステータ６の磁極部６ａ及び第２のステータ９の磁極部９ａが対峙しないように配置している。これは、レーザ光ＬＱの溶融熱を逃げ難くし、中間部材１０の外周壁１０ａを確実に溶融させるためである。しかし、レーザ光ＬＱの照射能力が十分に高い場合には、桟橋形状部５ａ，８ａの内側に磁極部６ａ，９ａが対峙した配置にすることで、レーザ光ＬＱがロータユニットＲＯにあたらないように保護することも可能である。

更に、本実施の形態では、第１，第２のボビン５，８の各桟橋形状部５ａ，８ａにそれぞれ設けられた突起５ｅ，８ｅは、図１及び図５に示されるように細長形状とすることができるが、これに限定されるものではない。また、本実施の形態では、桟橋形状部５ａ，８ａにそれぞれ突起５ｅ，８ｅを設けたが、このような形態とせずに、中間部材１０に突起を形成して、桟橋形状部５ａ，８ａと重畳させてもよい。

また、図９に、上述したステッピングモータの変形例において、図７と同様に、レーザ溶着後の溶着部の溶着状態を表した軸方向の要部拡大図を示す。例えば、必要な溶着強度を得るために、図９に示されるように、突起５ｅ，８ｅの突出面に凹凸部５ｇ，８ｇを形成して溶着面積を拡大する等することができる。凹凸部５ｇ，８ｇの形状は、図９に示されるものに限定されず、適宜、変形が可能である。

［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るステッピングモータの概略構成を示す分解斜視図であり、図１１は、そのステッピングモータの組立完成状態を示す概略斜視図である。図１２は、図１１のステッピングモータの径方向の内部構造を示す断面図であり、図１３は、図１１のステッピングモータの軸方向の内部構造を示す断面図である。図１４は、図１３に示される第１、第２の重畳部分の構造を拡大して示す断面図であり、図１５は、図１４におけるレーザ溶着後の溶着部の溶着状態を示す軸方向の要部拡大図である。

尚、第２の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同じ構成要素については、同一符号を付し、同一機能を有するものとして説明を省略し、ここでは、上述した第１の実施の形態との相違点についてのみ説明することとする。

第１の相違点は、第２の実施の形態に係るステッピングモータを構成する第２のステータユニットＳＴ１が備える第２のボビン１１の構造である。すなわち、第２の実施の形態に係るステッピングモータでは、第２のボビン１１は、第１の実施の形態に係るステッピングモータで用いられる第２のボビン８と中間部材１０の機能を併せ持っている。そのため、図１０に示されるように、第２のボビン１１は、第２のボビン８と中間部材１０とを一体成形した形状を有している。第２のボビン１１は、請求項１，２に規定する第２の部材に相当する。

第２のボビン１１に中間部材１０の機能を持たせたるために、第２のボビン１１は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性を有する材料に黒色のカーボン等を混入することでレーザ光吸収性が付与されたレーザ光溶融性樹脂を射出成形して製造される。

第２のボビン１１の内周面には、第１のステータ６の磁極部６ａを挿入し位置決めする位置決め部１１ｇ（本実施の形態では５箇所）と、第２のステータ９の磁極部９ａを挿入し位置決めする位置決め部１１ｈとが形成されている。位置決め部１１ｇ，１１ｈは、磁極部６ａと磁極部９ａが所定の間隔を隔て噛み合い配置される位相位置を決めるために用いられる。尚、位置決め部１１ｇ，１１ｈのうち１箇所は、磁極部６ａ，９ａが嵌合される回転止めとなっている。

第２のボビン１１の外周壁１１ａは、第１外周壁部１１ｉと第２外周壁部１１ｊから成る。第１外周壁部１１ｉは、中間部材１０の外周壁１０ａに相当し、第２外周壁部１１ｊは、中間部材１０の外周壁１０ｂに相当する。

第１のボビン５の桟橋形状部５ａと第２のボビン１１の第１外周壁部１１ｉとが弾性変形による反力で互いに圧接する方向に付勢されて、第１の重畳部分が形成され、この第１の重畳部分は溶着固定される。また、嵌合壁５ｂと第２外周壁部１１ｊが嵌め合い公差による隙間で弾性変形することなく嵌合して、位置決めのための第２の重畳部分が形成される。

第１の重畳部分に、第１のボビン５側から第２のボビン１１に向けてレーザ照射装置によりレーザ光ＬＱを、所定量、照射する。レーザ光透過性樹脂からなる第１のボビン５を透過したレーザ光ＬＱは、レーザ光溶融性樹脂からなる第２のボビン１１における照射表面である第１外周壁部１１ｉを発熱させ、溶融させる。溶融熱の伝播により、桟橋形状部５ａに設けられた突起５ｅも発熱し、溶融する。こうして、両溶融部が融合し、第１のボビン５と第２のボビン１１とが溶着される。

なお、第２の実施の形態に係るステッピングモータでは、第１のボビン５が備える円筒状の嵌合壁５ｂと第２のボビン１１が備える円筒状の第２外周壁部１１ｊは、共に硬性で弾性変形し難い。よって、嵌合壁５ｂと第２外周壁部１１ｊとを互いに嵌め合い公差の間隔をもって嵌合させて第２の重畳部分を形成することにより、図１４に示されるように、仮組立の状態において、第１のボビン５と第２のボビン１１とが同軸上に正確に位置決めされる。

つまり、第１のステータユニットＳＴ１を構成する第１の軸受４、第１のボビン５、第１のステータ６の磁極部６ａ、第２のステータユニットＳＴ２を構成する第２の軸受７、第２のボビン１１、第２のステータ９の磁極部９ａは全て、ロータユニットＲＯの回転軸３に対し同軸上に位置決めされるこことなる。従って、ロータユニットＲＯは、偏心なく回転可能で回転斑がなく、円滑な回転が可能となっている。

また、第１のボビン５の桟橋形状部５ａの基端部は、嵌合壁５ｂと第２外周壁部１１ｊとで形成される第２の重畳部分によって、第２のボビン１１の第１外周壁部１１ｉに対して、強固に位置決めされた状態となる。この状態における、桟橋形状部５ａに設けられた突起５ｅと第１外周壁部１１ｉとで形成される第１の重畳部分の形態は、図１４に示されている。すなわち、桟橋形状部５ａは、第１外周壁部１１ｉに対して突起５ｅが第１外周壁部１１ｉによって外方に押し出されることで、図１４に示されるように弾性変形する。

その結果、桟橋形状部５ａは、その弾性変形による反力Ｆによって第１外周壁部１１ｉに対する圧接状態が維持される。つまり、圧接冶具等を用いずとも、常時、圧接状態が維持され得る第１の重畳部分が形成されている。尚、第１の実施の形態に係るステッピングモータと同様に、突起５ｅの突出面に凹凸部５ｇ（図９参照）を形成する等して、固着面積を拡大し、必要な溶着強度を確保するようにしてもよい。

図１５に示されるように、第２のボビン１１の第１外周壁部１１ｉにおけるレーザ光ＬＱの照射面は、レーザ光ＬＱのエネルギーを吸収して溶け始める。こうして溶融した部分に、第１のボビン５の桟橋形状部５ａに設けられた突起５ｅが弾性反力により押し込まれて食い込むことによって、押し出された溶融樹脂が突起５ｅの突出面に付着する。この状態で、レーザ光ＬＱによる溶融を終了させると、溶融樹脂が収縮しながら固化を開始し、突起５ｅが弾性反力によってその収縮に追従することで、第１外周壁部１１ｉに対する圧接状態が維持される。

すなわち、突起５ｅが第１外周壁部１１ｉの溶融部分Ｓに食い込んで、突起５ｅの突出面と第１外周壁部１１ｉの溶融樹脂とが隙間なく溶着することで、単に２枚の平面を重ねた従来のレーザ溶着に比べて、隙間のない広い溶着面積を確保することができる。こうして、桟橋形状部５ａと第１外周壁部１１ｉとの溶着力を格段に高めることができる。

［その他の実施態様］
以上の通り説明した第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、第１のステータ６の磁極部６ａと第２のステータ９の磁極部９ａを、その数（歯数）が５つである５極歯としたが、３極歯としたり、歯数を必要に応じて増やしたりすることもできる。

また、第１のステータ６の磁極部６ａと第２のステータ９の磁極部９ａを１極歯から成る半円弧に形成することで、１８０度以内の範囲で往復回動するアクチュエータとして用いることができる。

以上、ステッピングモータやアクチュエータ等の駆動装置に関し説明したが、本発明はレーザ樹脂溶着方法により２つの樹脂部材を溶着する構造体を構成する装置に広く適用可能である。

１ マグネット
２ コア
３ 回転軸
４ 第１の軸受
５ 第１のボビン（第１の部材）
５ａ 桟橋形状部
５ｅ 突起
６ 第１のステータ
７ 第２の軸受
８ 第２のボビン（第１の部材）
８ａ 桟橋形状部
８ｅ 突起
９ 第２のステータ
１０ 中間部材（第２の部材）
１０ａ 外周壁
１１ 第２のボビン（第２の部材）
１１ｉ 第１外周壁部
ＲＯ ロータユニット
ＳＴ１ 第１のステータユニット
ＳＴ２ 第２のステータユニット

Claims (9)

1. レーザ光透過性樹脂からなる第１の部材と、レーザ光溶融性樹脂からなる第２の部材とを備える溶着樹脂体であって、
   前記第１の部材には、前記第２の部材と重なり合う第１の部分が形成され、
   前記第２の部材には、前記第１の部分と重なり合う第２の部分が形成され、
   前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方には、突起が形成され、
   前記第１の部分と前記第２の部分とが重なり合うとき、前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方の弾性変形により前記突起が圧接される圧接領域にレーザ光を照射することで、前記第１の部分と前記第２の部分とが溶着されることを特徴とする溶着樹脂体。
2. 前記圧接領域に前記レーザ光が照射されることで、前記突起が前記第２の部分に食い込んで溶着されることを特徴とする請求項１記載の溶着樹脂体。
3. 前記突起の先端が湾曲面となっていることを特徴とする請求項１または２記載の溶着樹脂体。
4. 前記突起の湾曲面に更に凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の溶着樹脂体。
5. 回転可能に支持される円筒形状のマグネットと、
   レーザ光透過性樹脂からなり、前記マグネットと同心に配置されるコイルが巻回されるボビンと、
   前記マグネットの外周面に対向して前記コイルにより励磁される磁極部を備え、前記ボビンに同軸に組み合わされるステータと、
   レーザ光溶融性樹脂からなり、前記ボビンを位置決めする中間部材と、を具備する駆動装置であって、
   前記ボビンには、前記中間部材と重なり合う第１の部分が形成され、
   前記中間部材には、前記第１の部分と重なり合う第２の部分が形成され、
   前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方には、突起が形成され、
   前記第１の部分と前記第２の部分とが重なり合うとき、前記第１の部分と前記第２の部分との少なくとも一方の弾性変形により前記突起が圧接される圧接領域にレーザ光を照射することで、前記第１の部分と前記第２の部分とが溶着されることを特徴とする駆動装置。
6. 前記突起は前記ステータの前記磁極部と重ならない位置に形成されることを特徴とする請求項５記載の駆動装置。
7. 前記圧接領域に前記レーザ光が照射されることで、前記突起が前記第２の部分に食い込んで溶着されることを特徴とする請求項５または６記載の駆動装置。
8. 前記突起の先端が湾曲面となっていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の駆動装置。
9. 前記突起の湾曲面に更に凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項８記載の駆動装置。