JPH11215862A - 振動アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工時間が短く、量産に適し、寸法精度が安
定し、安価に製造できる振動アクチュエータ及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 励振により振動する弾性体１２と、弾性
体１２に接合され、相対運動部材と接触する摺動部材１
４とを備え、弾性体１２は、打ち抜き加工により形成さ
れた本体部１２ａと、その本体部１２ａに鍛造加工によ
って形成された凹部１２ｂとを有し、摺動部材１４は、
凹部１２ｂに接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励振により振動す
る弾性体と、その弾性体に接合され、相対運動部材と接
触する摺動部材とを備えた振動アクチュエータ及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、振動アクチュエータの一般的な
構成を示す図である。従来、この種の振動アクチュエー
タ１００は、矩形平板状の弾性体１１２とこの弾性体１
１２に接合された圧電素子などの電気機械変換素子１１
３Ａ，１１３Ｂとを有する振動子１１１と、振動子１１
１との間で相対運動を行うレールなどの相対運動部材１
１５と、振動子１１１に接合されて相対運動部材１１５
と接触する摺動部材１１４等とを備えている。

【０００３】従来の弾性体１１２は、板状又はブロック
状の素材から、フライス加工又はワイヤーカット加工等
により、図５（ａ）に示すように、略直方体の形状に製
造されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の振動アクチュエータは、フライス加工又はワイヤーカ
ット加工などによる製造を行っていたので、（１）加工
時間が非常に長く、大量生産が困難である、（２）製造
後の寸法が安定しないことがある、（３）低コスト化が
困難である、等々の問題があった。

【０００５】本発明の課題は、加工時間が短く、量産に
適し、寸法精度が安定し、安価に製造できる振動アクチ
ュエータ及びその製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、励振により振動する弾性体
（１２）と、前記弾性体に接合され、相対運動部材と接
触する摺動部材（１４）とを備えた振動アクチュエータ
において、前記弾性体（１２）は、打ち抜き加工により
形成された本体部（１２ａ）とその本体部に鍛造加工に
よって形成された凹部（１２ｂ）とを有し、前記摺動部
材（１４）は、前記凹部（１２ｂ）に接合されている振
動アクチュエータを提供する。

【０００７】請求項２の発明では、請求項１に記載され
た振動アクチュエータにおいて、前記弾性体の本体部が
直方体状に形成されて所定の平面に凹部が形成されてい
ると共に、前記平面の短辺方向とほぼ平行でかつ前記平
面とほぼ直交する面で前記弾性体を切断した切断面にお
ける、前記短辺方向とほぼ平行な方向の寸法が最大とな
る箇所が、前記切断面と前記凹部の底面を含む面とが交
わる線上に位置している振動アクチュエータを提供す
る。

【０００８】請求項３の発明では、請求項１に記載の振
動アクチュエータにおいて、前記摺動部材は、前記凹部
における前記短辺方向のほぼ両端に配置されている振動
アクチュエータを提供する。

【０００９】請求項４の発明では、励振により振動する
弾性体と、前記弾性体に接合され、相対運動部材と接触
する摺動部材とを備えた振動アクチュエータを製造する
振動アクチュエータの製造方法であって、前記弾性体の
材料からなる素材に打ち抜き加工を行って前記弾性体の
本体部を形成する第１のプレス加工工程（＃２１）と、
前記本体部に鍛造加工を行って凹部を形成する第２のプ
レス加工工程（＃２２）と、前記凹部に前記摺動部材を
接合する接合工程（＃２３）とを備えた振動アクチュエ
ータの製造方法を提供する。

【００１０】請求項５の発明では、請求項４に記載され
た振動アクチュエータの製造方法において、前記第１の
プレス加工工程は、前記弾性体の本体部を直方体状に形
成する工程である振動アクチュエータの製造方法を提供
する。

【００１１】請求項６の発明では、請求項４又は請求項
５に記載された振動アクチュエータの製造方法におい
て、前記第２のプレス加工が、前記弾性体の本体部の所
定の平面に凹部を形成すると共に、前記平面の短辺方向
とほぼ平行でかつ前記平面とほぼ直交する面で前記弾性
体を切断した切断面における、前記短辺方向とほぼ平行
な方向の寸法が最大となる箇所を、前記切断面と前記凹
部の底面を含む面とが交わる線上に位置させる振動アク
チュエータの製造方法を提供する。

【００１２】請求項７の発明では、請求項４から請求項
６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータの製
造方法において、前記接合工程は、前記摺動部材を前記
凹部における前記短辺方向のほぼ両端に接合する振動ア
クチュエータの製造方法を提供する。請求項１、請求項
４及び請求項５の発明では、弾性体の本体部を打ち抜き
加工で形成し、この本件部に鍛造加工を行って形成した
凹部に摺動部材を接合する。そのため、従来のようにフ
ライス加工やワイヤーカット加工を用いる場合よりも、
安定した寸法の製品を安価に大量に生産することができ
る。また、請求項２や請求項６の発明では、弾性体の本
体部の所定の平面に凹部を形成すると共に、前記平面の
短辺方向とほぼ平行でかつ前記平面とほぼ直交する面で
前記弾性体を切断した切断面における、前記短辺方向と
ほぼ平行な方向の寸法が最大となる箇所が、前記切断面
と前記凹部の底面を含む面とが交わる線上に位置するよ
うにしている。そのため、直方体状に形成された弾性体
の短辺方向の端部に摺動部材を接合する際に、摺動部材
と弾性体との間に浮きが生じるのを防ぐことができる。
さらに、請求項３や請求項７の発明では、摺動部材が、
前記凹部における短辺方向の両端部に接合されている。
そのため、振動アクチュエータから効率良く駆動力を取
り出すことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面などを参照して、本発
明の実施の形態をあげ、さらに詳細に説明する。 （第１実施形態）図１は、第１実施形態に係る振動アク
チュエータをその製造方法と共に示す斜視図である。な
お、前述した従来例と同様な機能を果たす部分には、末
尾に共通の符号を付して、重複する説明を適宜省略す
る。また、ここでは、振動アクチュエータとして、超音
波領域で振動する超音波アクチュエータを例にして説明
する。

【００１４】この実施形態の振動アクチュエータ１０
は、弾性体１２とその弾性体１２に接合された電気機械
変換素子１３とを有する振動子１１と、この振動子１１
に接合されて、振動子１１との間で相対運動を行う相対
運動部材（不図示，図５（ｃ）の１１５参照）と接触す
る摺動部材１４とを備えている。電気機械変換素子１３
は、第１の電気機械変換素子１３Ａと、第２の電気機械
変換素子１３Ｂとで構成されている。この振動アクチュ
エータ１０は、第１の電気機械変換素子１３Ａに第１の
交流電圧を印加し、第２の電気機械変換素子１３Ｂに前
記第１の交流電圧と位相の異なる第２の交流電圧を印加
することにより、弾性体１２に１次の縦振動と４次の屈
曲振動とを調和的に発生させる。これらの振動により、
摺動部材１４が接合された位置（駆動力取り出し部）に
は楕円運動が発生し、振動子１１と相対運動部材との間
に相対運動が発生する。このような振動アクチュエータ
は、「光ピックアップ移動を目的とした圧電リニア・モ
ータ（富川義郎氏他：第五回電磁力関連のダイナミック
シンポジウム講演論文集，第３９３頁〜第３９８頁）」
において、その構成及び負荷特性に関する解析結果が詳
細に説明されている。

【００１５】次に、本実施形態の振動アクチュエータの
製造方法の各工程を説明しながら、振動アクチュエータ
１０の細部の構成を説明する。この実施形態の製造方法
は、第１のプレス加工工程＃２１と、第２のプレス加工
工程＃２２と、接合工程＃２３等とを備えている。

【００１６】第１のプレス加工工程＃２１は、弾性体１
２の材料からなる素材に打ち抜き加工を行って、弾性体
１２の本体部１２ａを形成する工程である。第１のプレ
ス加工工程＃２１は、図１（ａ）に示すように、弾性体
１２の本体部１２ａを直方体状に形成する。具体的に
は、定尺状態又はコイル状態の板状素材に対して、単発
又は順送のプレス型を用いて打ち抜きを行い、直方体形
状の弾性体１２を作製する。なお、この実施形態では、
弾性体１２の両側面に、取り付け溝１２ｃを同時に形成
している。

【００１７】第２のプレス加工工程＃２２は、本体部１
２ａに鍛造加工を行って凹部１２ｂを形成する工程であ
る。この工程は、単発又は順送のプレス型を用いた鍛造
工程である。

【００１８】この第２のプレス加工工程＃２２では、弾
性体１２の短辺方向にわたり、短辺方向の長さとほぼ等
しい長さで、深さが第１のプレス加工工程＃２１のダレ
１２ａ−１［図１（ｂ），図２（ｂ）参照］の量より大
きい凹部１２ｂを形成する。すなわち、第２のプレス加
工工程＃２２は、図１（ｂ）に示すように、弾性体１２
の本体部１２ａの所定の平面Ａに、その平面Ａの短辺方
向全域にわたる凹部１２ｂを形成する。これと共に、凹
部１２ｂにおいて、その凹部１２ｂとほぼ平行でかつ平
面とほぼ直交する面で切断した切断面Ｂ−Ｂにおける凹
部１２ｂの底面の長さＬｄを、前記切断面における最長
の辺の長さＬ０とほぼ等しくするようにしてある。これ
により、ダレ１２ａ−１がなくなる深さまで、凹部１２
ｂが形成され、図２（ａ）のＣで示すように、摺動部材
１４が弾性体１２の両端で浮くことがなくなる。そのた
め、弾性体１２に発生した楕円運動が無駄なく摺動部材
１４に伝達されるので、駆動効率が向上する。この凹部
１２ｂは、例えば、弾性体１２の厚みｔ０＝１．９ｍｍ
であった場合に、その深さｔ１＝０．３ｍｍ程度とな
る。

【００１９】接合工程＃２３は、凹部１２ｂに摺動部材
１４を接着剤によって接合する工程である。この実施形
態では、図１（ｃ）又は図２（ｂ）に示すように、摺動
部材１４を凹部１２ｂにおける短辺方向のほぼ両端に接
合するようにしている。つまり、４つの摺動部材１４
は、第２のプレス加工工程＃２２で形成した弾性体１２
の短辺方向の長さとほぼ等しい長さの凹部１２ｂに、そ
れぞれが弾性体１２から浮くことなく、弾性体１２の短
辺方向の両端に位置するように接合される。

【００２０】さらに、振動子１１は、弾性体１２に電気
機械変換素子１３が接合される。弾性体１２は、摺動部
材１４を接合した反対側の面に、カエリ取り、曲がり矯
正及び平面度矯正が行われる。そして、その面に、電気
機械変換素子１３Ａ，１３Ｂが接合される。

【００２１】このようにして製造された振動アクチュエ
ータ１０において、弾性体１２は、打ち抜き加工により
形成された本体部１２ａと、その本体部１２ａにプレス
加工によって形成された凹部１２ｂとを有し、摺動部材
１４は、凹部１２ｂに接合されている。弾性体の本体部
１２ａは、直方体に形成されて所定の平面にその平面の
短辺方向全域にわたる凹部１２ｂが形成されている。ま
た、凹部１２ｂにおいて、その凹部１２ｂとほぼ平行で
かつその平面とほぼ直交する面で切断した切断面におけ
る凹部１２ｂの底面の長さが、切断面における最長の辺
の長さとほぼ等しくなっている。摺動部材１４は、凹部
１２ｂにおける前記短辺方向のほぼ両端に配置されてい
る。

【００２２】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、まず、第１のプレス加工工程により弾性体１２の本
体部を形成し、さらに、第１のプレス加工工程により発
生したダレの影響をなくすために、第２のプレス加工工
程において、弾性体１２の短辺方向の凹部１２ｂを形成
し、接合工程により、その凹部１２ｂに摺動部材１４を
接合することによって、摺動部材１４を弾性体１２の短
辺方向のほぼ両端に、その弾性体１２から浮くことなく
配置することができる。

【００２３】従って、（１）加工時間が非常に短く、大
量生産ができる、（２）製造した部品の寸法が安定して
いる、（３）低コストで部品を供給することができる、
等々の効果がある。例えば、従来のワイヤカット加工な
どでは、粗加工、中加工、精密加工などのように３段階
に分けて加工を行うので、１個当たり４０〜５０分の加
工時間が必要であったが、本実施形態によれば、１〜２
秒程度で加工することができる。

【００２４】（第２実施形態）図３は、本発明による振
動アクチュエータの第２実施形態を示す図である。な
お、以下に説明する各実施形態では、前述した第１実施
形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付し
て、重複する説明を適宜省略する。第２実施形態の振動
アクチュエータ１０Ｂは、第２のプレス加工工程で形成
した弾性体１２の凹部１２ｂに、その弾性体１２の短辺
方向の長さとほぼ等しい長さの１個の摺動部材１４Ｂ，
１４Ｂを接合したものである。第２実施形態によれば、
摺動部材１４が２枚で済むので、接合工程を簡素化する
ことができる、という利点がある。

【００２５】（第３実施形態）図４は、本発明による振
動アクチュエータの第３実施形態を示す図である。第３
実施形態の振動アクチュエータ１０Ｃは、第２のプレス
加工工程において、摺動部材１４の長さに合わせた、弾
性体１２の短辺方向の全域にわたることのない複数の４
つの凹部１２ｂ−１を形成し、それぞれの凹部１２ｂ−
１に、その弾性体１２の短辺方向の両端位置に、摺動部
材１４を配置するように接合したものである。第３実施
形態によれば、摺動部材１４と略同じ大きさの凹部１２
ｂ−１を形成するので、摺動部材１４の位置ずれ等が発
生しない、という利点がある。

【００２６】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
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。例えば、この第１
及び第２のプレス加工工程以外に、剪断加工により発生
したカエリを取るための工程、凹部を形成したことによ
り発生した曲がりを矯正するための工程、素材の持つ板
厚のばらつき及び平面度のばらつきを矯正する工程など
を行うようにしてもよい。また、各実施形態では、１次
の縦振動と４次の屈曲振動を用いる振動アクチュエータ
について説明したが、本発明はこのようなタイプのアク
チュエータに限定されるものではない。例えば、１次の
縦振動と２次の屈曲振動を用いる振動アクチュエータに
おいても適用することができる。また、屈曲振動のみを
用いる振動アクチュエータにおいても、適用することが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、加工時間が短く、量産に適し、寸法精度が安定
し、安価に製造できる振動アクチュエータ及びその製造
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の振動アクチュエータをその製造
方法と共に示す斜視図である。図１（ａ）は第１のプレ
ス加工工程後の状態を、図１（ｂ）は第２のプレス加工
工程後の状態を、図１（ｃ）は接合工程後の状態を示し
ている。

【図２】振動子の切断面であり、図２（ａ）は従来の振
動アクチュエータの振動子の断面を示し、図２（ｂ）は
図１のＢ−Ｂ断面を示している。

【図３】本発明による振動アクチュエータの第２実施形
態を示す斜視図である。

【図４】本発明による振動アクチュエータの第３実施形
態を示す斜視図である。

【図５】従来の振動アクチュエータの一般的な構成を示
す図である。

【符号の説明】

１０，１０Ｂ，１０Ｃ 振動アクチュエータ １１ 振動子 １２ 弾性体 １２ａ 本体部 １２ｂ，１２ｂ−１ 凹部 １３ 電気機械変換素子 １４，１４Ｂ 摺動部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励振により振動する弾性体と、 前記弾性体に接合され、相対運動部材と接触する摺動部
   材とを備えた振動アクチュエータにおいて、 前記弾性体は、打ち抜き加工により形成された本体部
   と、その本体部に鍛造加工によって形成された凹部とを
   有し、 前記摺動部材は、前記凹部に接合されていることを特徴
   とする振動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された振動アクチュエー
   タにおいて、 前記弾性体の本体部が直方体状に形成されて所定の平面
   に凹部が形成されていると共に、 前記平面の短辺方向とほぼ平行でかつ前記平面とほぼ直
   交する面で前記弾性体を切断した切断面における、前記
   短辺方向とほぼ平行な方向の寸法が最大となる箇所が、
   前記切断面と前記凹部の底面を含む面とが交わる線上に
   位置していることを特徴とする振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の振動アクチュエータに
   おいて、 前記摺動部材は、前記凹部における前記短辺方向のほぼ
   両端に配置されていることを特徴とする振動アクチュエ
   ータ。
4. 【請求項４】 励振により振動する弾性体と、前記弾性
   体に接合され、相対運動部材と接触する摺動部材とを備
   えた振動アクチュエータを製造する振動アクチュエータ
   の製造方法であって、 前記弾性体の材料からなる素材に打ち抜き加工を行って
   前記弾性体の本体部を形成する第１のプレス加工工程
   と、 前記本体部に鍛造加工を行って凹部を形成する第２のプ
   レス加工工程と、 前記凹部に前記摺動部材を接合する接合工程とを備えた
   ことを特徴とする振動アクチュエータの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された振動アクチュエー
   タの製造方法において、 前記第１のプレス加工工程は、前記弾性体の本体部を直
   方体状に形成する工程であることを特徴とする振動アク
   チュエータの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４又は請求項５に記載された振動
   アクチュエータの製造方法において、 前記第２のプレス加工が、前記弾性体の本体部の所定の
   平面に凹部を形成すると共に、 前記平面の短辺方向とほぼ平行でかつ前記平面とほぼ直
   交する面で前記弾性体を切断した切断面における、前記
   短辺方向とほぼ平行な方向の寸法が最大となる箇所を、
   前記切断面と前記凹部の底面を含む面とが交わる線上に
   位置させることを特徴とする振動アクチュエータの製造
   方法。
7. 【請求項７】 請求項４から請求項６までのいずれか１
   項に記載の振動アクチュエータの製造方法において、 前記接合工程は、前記摺動部材を前記凹部における前記
   短辺方向のほぼ両端に接合することを特徴とする振動ア
   クチュエータの製造方法。