JPH0837782A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 寸法および形状について高い精度の要求され
る超音波モータのロータについて、製造コストの安価な
量産技術を提供する。 【構成】 圧電素子５を一側面に装着したステータ３
と、このステータ３の他側面側に重ねて配置されたロー
タ８とを有する超音波モータ１において、前記ロータ８
はアルミニウム合金素材を用いて冷間型鍛造により成形
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波モータに関
し、とくにそのロータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディスク状の板材の一側面に圧電素子を
取り付けてステータとし、このステータの圧電素子の振
動により別のディスク状の板材からなるロータを回転駆
動する超音波モータがある。

【０００３】この種の超音波モータにおいては、前記圧
電素子への通電に伴う圧電素子の振動によりステータを
部分的に撓ませて、ステータの表面に一方方向に進む進
行波を発生させ、そのステータとロータとの部分的な接
触を通じて摩擦によりロータを回転駆動させるものがあ
る。

【０００４】このような超音波モータにあっては、前記
圧電素子の振動による変位量が小さく、かつステータと
ロータとが良好な状態で接離可能となることが必要であ
るので、これらのステータとロータとはともに寸法およ
び形状については数μｍ程度の高い精度で製造すること
が要求される。

【０００５】そのため、超音波モータの前記ロータは、
従来切削加工を多用してその製造が行なわれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の超音波モータのロータは、前記のように切削加工
によりその製造が行なわれているので、加工工数が多く
て製造コストが高価なものであるうえ、ある程度までの
数量の範囲での生産は可能であるものの、本格的な量産
を行なう場合には切削加工による加工工数の多さが製造
コストを高価なものとする。

【０００７】この発明は、このような事情に基づいてな
されたもので、前記のように寸法および形状について高
い精度の要求される超音波モータのロータについて、製
造コストの安価な量産技術を提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、圧電素子を一側面に装着し
たステータと、このステータの他側面側に重ねて配置さ
れたロータとを有する超音波モータにおいて、前記ロー
タはアルミニウム合金素材を用いて冷間型鍛造により成
形したものであることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の超音波モータにおいて、前記アルミニウム合金素材
として圧延材を用いたものであることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明によれば、アルミニウム合
金素材を用いるので冷間型鍛造により成形することがで
き、ロータの形状の大部分が冷間型鍛造により成形され
るのでその寸法および形状について良好な精度を有する
ものを得ることができ、後加工が大幅に軽減するので製
造コストが安価となる。

【００１１】そして、この冷間型鍛造技術は量産技術で
あり、一般に製造個数が増加するほど製造コストが低減
するものであるので、超音波モータのロータを安価な製
造コストで量産することが可能である。

【００１２】また、請求項２記載の発明によれば、圧延
材を冷間型鍛造用のアルミニウム合金素材として用いる
ものであり、圧延材は板厚のばらつきが小さいので成形
型に供給すべき素材の平面形状を規制することにより、
供給素材量のばらつきがきわめて小さなものとなり、素
材供給の一定化を通じて冷間型鍛造が安定して行なわ
れ、寸法および形状精度の良好な鍛造品を大量に得るこ
とができる。

【００１３】そのうえ、圧延材においては、結晶粒が概
ね一定の状態となっているので、冷間型鍛造の際の素材
の流動が個々に変化することも少なく、この意味からも
安定的に一定の寸法および形状の鍛造品を得ることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に示す実施例によりこの発明を説
明するが、まず図２により超音波モータの構造の概略を
説明する。

【００１５】図において、１は超音波モータを示し、２
は基板、３はステータである。

【００１６】ステータ３は、後述するようにアルミニウ
ム合金を冷間型鍛造して形成された円板状の第１のディ
スク材４であって、その中央部が前記基板２上に固定さ
れている。

【００１７】そして、その第１のディスク材４の外周部
下面側に圧電素子５が環状に装着されるとともに、その
第１のディスク材４の外周部上面側には弾性体６が環状
に装着されて、ステータ３が構成されている。

【００１８】このようにステータ３が設置された基板２
と前記ステータ３の中心部とを貫通するように出力軸７
が回転可能に軸受して設置されており、前記ステータ３
の上側の位置で前記出力軸７上にロータ８が固定されて
おり、このロータ８は前記ステータ３と重なった状態で
回転可能である。

【００１９】このロータ８は、アルミニウム合金を冷間
型鍛造して形成された円板状の第２のディスク材１１を
有する。

【００２０】この第２のディスク材１１は、図１に断面
を拡大して示すように、外周部に厚肉に形成された振動
受け部１１ａと、中心部に厚肉に形成された停止部１１
ｃと、これらの振動受け部１１ａと停止部１１ｃとの間
を薄肉で連結する減衰部１１ｂとを有するもので、これ
らはいずれも前記出力軸７を中心として同心の環状に形
成されている。

【００２１】そして、この第２のディスク材１１の振動
受け部１１ａの下面には摩擦材１２が環状に接着されて
ロータ８を構成しており、前記出力軸７の上部に一体に
形成されたフランジ部１３と前記ロータ８の上面との間
には皿ばねからなる加圧スプリング１４が介装されて、
この加圧スプリング１４による加圧力は前記ロータ８を
ステータ３側に押圧付勢するようになっている。なお、
１５はケーシングである。

【００２２】このように構成された超音波モータ１にお
いて、前記ステータ１の圧電素子５に高周波電流を加え
ると、前記ステータ１が振動することによってステータ
１の外周部上面に一方向に進む進行波が発生され、その
進行波の頂部の部位のステータが前記ロータ８の摩擦材
１２と接触して進行し、ロータ８は前記振動受け部１１
ａを経て駆動され、その出力は前記出力軸７から外部に
出力される。

【００２３】このような超音波モータ１の前記第２のデ
ィスク材１１は、アルミニウム合金の冷間型鍛造品から
なるものであり、例えば、次に説明するようにして製造
されたものである。

【００２４】前記第２のディスク材１１の製造に際して
は、まず、冷間型鍛造用の素材を用意する。

【００２５】この実施例の第２のディスク材１１の製造
に用いる冷間型鍛造用の素材は、平均結晶粒径が８０μ
ｍ以下のアルミニウム合金材料であって、圧延されて薄
板状とされた圧延材から所要の大きさの円板状に切りだ
した，いわゆるブランク材である。

【００２６】このように、素材として圧延材を用いるの
は、圧延材は板厚のばらつきが小さいので成形型に供給
すべき素材の平面形状を規制することにより、供給素材
量のばらつきをきわめて小さなものとすることができる
からであり、これにより素材供給の一定化を通じて冷間
型鍛造での材料の流動が安定し、寸法および形状精度の
良好な鍛造品を大量に得ることができるからである。

【００２７】また、圧延材においては、結晶粒が概ね一
定の状態となっているので、冷間型鍛造の際の素材の流
動が個々に変化することも少なく、この意味からも安定
的に一定の寸法および形状の鍛造品を得ることができる
からでもある。

【００２８】そして、この第２のディスク材１１の冷間
型鍛造用の素材として用いる圧延材としては、連続鋳造
による圧延材（いわゆる，スラグメタル）がとくに好ま
しい。これは、その結晶が等軸晶であり、かつ、その平
均結晶粒径が小さく均一であることにより材料の流動性
が良好で流動性の方向性が少ないからである。

【００２９】そして、この第２のディスク材１１の冷間
型鍛造用の素材としては、例えば次の表に示す化学組成
のアルミニウム合金が好適である。

【００３０】 この実施例においては、前記第２のディスク材１１は、
表において合金１として示すアルミニウム合金からなる
連続鋳造による圧延材であって、その平均結晶粒径が８
０μｍ以下に調整されたものを用いて型鍛造によりその
製造が行なわれる。

【００３１】前記合金１は、前記各合金のうちでも冷間
型鍛造での成形性が良好であるうえ、冷間型鍛造による
加工硬化で大きな耐力を生じ、前記加圧スプリング１４
によるへたりのおそれが少ないからである。

【００３２】なお、前記合金１においては、平均結晶粒
径は概ね６０μｍ〜８０μｍの範囲であるが、材料の流
動性の観点からは平均結晶粒径は小さい方が好ましい。

【００３３】この実施例の第２のディスク材１１の製造
に関しては、前記アルミニウム合金からなる素材は、図
３に示す型装置２１を用いて冷間型鍛造により所要の形
状に成形される。

【００３４】型装置２１は、上型２２と下型２３とを有
し、これらの型面には前記第２のディスク材１１の形状
に合致した製品成形部２２ａ，２３ａとがそれぞれ凹部
として形成されているとともに、これらの製品成形部２
２ａ，２３ａに連なってフラッシュランド２２ｂ，２３
ｂが形成されている。

【００３５】そして、前記下型２３の製品成形部２３ａ
に、予めボンデライト処理等の所要の潤滑処理を施し
た，幾分大きめの前記素材が供給され、前記上型２２を
下降させて、その素材の冷間型鍛造が行なわれる。

【００３６】その冷間型鍛造の工程において、前記素材
は製品成形部２２ａ，２３ａに囲まれた空間中に拘束さ
れて加圧され、素材の材料の流動によって、前記素材は
前記製品成形部２２ａ，２３ａに囲まれた空間の形状に
成形される。

【００３７】かかる冷間型鍛造の工程中において、前記
フラッシュランド２２ｂ，２３ｂは、供給された素材が
早期に上型２２と下型２３との間から流出することを防
止して製品成形部２２ａ，２３ａ内における素材の充填
を確保するとともに、型鍛造の最終工程において前記素
材の余肉分を製品成形部２２ａ，２３ａ外に排出させる
ことにより製品成形部２２ａ，２３ａにより、得られる
製品部分２６の寸法および形状について精度を良好にす
るものである。

【００３８】このような冷間型鍛造工程により成形され
た素材Ｓ（以下において、成形された素材には符号Ｓを
付して素材Ｓということとする）には、前記フラッシュ
ランド２２ｂ，２３ｂに対応してフラッシュ２４，２５
が形成されるが、この実施例においてはこれらのフラッ
シュ２４，２５は素材Ｓがこの型装置２１から取り出さ
れた後に、図３に仮想線Ａ，Ｂで示す位置において環状
に打抜き加工を行なうことによって製品部分２６から除
去される。

【００３９】そして、フラッシュ２４，２５の除去され
た製品部分２６において、前記上型２２により形成され
た側の側面は、フラッシュ２４，２５の打抜きに伴う打
抜きばりが残留するおそれがあるため、切削により仕上
加工が行なわれて前記第２のディスク材１１が得られ
る。

【００４０】なお、これらのフラッシュ２４，２５を切
削加工により除去することもでき、その場合には前記の
除去工程と仕上工程とを一工程で行なうことができる。

【００４１】このようにして得られた第２のディスク材
１１は、前記から明らかなようにその全体形状の多く
を、冷間型鍛造によりきわめて正確に形成するものであ
り、切削加工を行なうにしてもわずかな仕上のみとなる
ので、従来のように切削加工による多くの加工工数を要
さず、製造コストの安価な量産技術によるものである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、アルミニウム合金素材を用いるので冷間型
鍛造により成形することができ、ロータの形状の大部分
が冷間型鍛造により成形されるのでその寸法および形状
について良好な精度を有するものを得ることができ、後
加工が大幅に軽減するので製造コストが安価となる。

【００４３】そして、この冷間型鍛造技術は量産技術で
あり、一般に製造個数が増加するほど製造コストが低減
するものであるので、超音波モータのロータを安価な製
造コストで量産することが可能である。

【００４４】また、請求項２記載の発明によれば、圧延
材を冷間型鍛造用のアルミニウム合金素材として用いる
ものであり、圧延材は板厚のばらつきが小さいので成形
型に供給すべき素材の平面形状を規制することにより、
供給素材量のばらつきがきわめて小さなものとなり、素
材供給の一定化を通じて冷間型鍛造が安定して行なわ
れ、寸法および形状精度の良好な鍛造品を大量に得るこ
とができる。

【００４５】そのうえ、圧延材においては、結晶粒が概
ね一定の状態となっているので、冷間型鍛造の際の素材
の流動が個々に変化することも少なく、この意味からも
安定的に一定の寸法および形状の鍛造品を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のロータを構成する，第２のディスク材
の断面図である。

【図２】超音波モータの断面図である。

【図３】第２のディスク材の型鍛造用の型装置の断面図
である。

【符号の説明】

１ 超音波モータ ３ ステータ ５ 圧電素子 ８ ロータ １１ 第２のディスク材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子を一側面に装着したステータ
   と、このステータの他側面側に重ねて配置されたロータ
   とを有する超音波モータにおいて、 前記ロータはアルミニウム合金素材を用いて冷間型鍛造
   により成形したものであることを特徴とする超音波モー
   タ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波モータにおいて、
   前記アルミニウム合金素材として圧延材を用いたもので
   あることを特徴とする超音波モータ。