JP2000175466A - Oscillatory actuator and apparatus - Google Patents

Oscillatory actuator and apparatus

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JP2000175466A
JP2000175466A JP10349559A JP34955998A JP2000175466A JP 2000175466 A JP2000175466 A JP 2000175466A JP 10349559 A JP10349559 A JP 10349559A JP 34955998 A JP34955998 A JP 34955998A JP 2000175466 A JP2000175466 A JP 2000175466A
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JP
Japan
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aluminum oxide
oxide film
vibration
friction
film
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JP10349559A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tamai
淳 玉井
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance durability by constituting one of friction materials being employed in an oscillator or the friction sliding part thereof of a laminate film containing an aluminum oxide film and the other of an iron-based material. SOLUTION: An oscillatory actuator is provided, at the outer circumferential part of an oscillator 1, with an oscillator side frictional member 2 and, at the outer circumferential part of a mover 4, with an iron-based moving frictional member 3 of stainless steel, or the like, wherein the oscillator side frictional member 2 is a laminate film containing an aluminum oxide film formed by CVD. Other films are formed beneath the aluminum oxide film, so that the aluminum oxide film is not susceptible to tensile stress and then the surface of mother material is coated before being bonded to the oscillator with an epoxy adhesive. The moving frictional member 3 is made by fitting an iron- based material to a mover 4 by press. According to the structure, the aluminum oxide film is not broken, and high durability can be sustained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動発生用素子と
該素子からの振動を受けて振動する振動体によって、該
振動体に圧接した移動体を相対的に移動させる振動アク
チュエータ及びそれを用いた機器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration actuator and a vibration actuator for relatively moving a moving body pressed against the vibration body by using a vibration generating element and a vibration body that receives vibration from the element. Related to the device that was used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、振動発生用素子と該素子からの振
動を受けて振動する振動体によって、該振動体に圧接し
た移動体を相対的に移動させる振動アクチュエータの例
として超音波モータが用いられている。例えば、特開平
5−252767号公報に開示されている超音波モータ
は図8に示すような構成からなる。同図に示す超音波モ
ータは、圧電素子102a及び102cにより生じる屈
曲振動と、積層圧電素子103により生じる伸縮振動を
合成することで、摩擦部材105に楕円運動を発生さ
せ、それに接触する被駆動体106を移動させる機構に
なっている。そして、前記摩擦部材には鋼材を用い、前
記被駆動部材にはアルミナ等を板状にしたセラミックを
用いている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic motor has been used as an example of a vibration actuator which relatively moves a moving body pressed against a vibrating body by a vibration generating element and a vibrating body which vibrates in response to vibration from the element. Have been. For example, the ultrasonic motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-252767 has a configuration as shown in FIG. The ultrasonic motor shown in the figure combines the bending vibration generated by the piezoelectric elements 102a and 102c and the expansion and contraction vibration generated by the laminated piezoelectric element 103 to generate an elliptical motion in the friction member 105, and the driven body that comes into contact therewith. The mechanism 106 is moved. The friction member is made of a steel material, and the driven member is made of plate-like ceramic such as alumina.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記超音波モータでは
摩擦部材105は常に同じ場所が接触し衝撃を受けるも
のの、被駆動部材106は接触位置が絶えず変化するの
で、該被駆動部材には破壊じん性が低く、疲労強度の低
いセラミックや、比摩耗量の大きいセラミックでも使用
出来たものと思われる。
In the above ultrasonic motor, although the friction member 105 always comes into contact with the same location and receives an impact, the contact position of the driven member 106 constantly changes. It seems that ceramics with low resistance and low fatigue strength and ceramics with a large specific wear amount could be used.

【0004】しかしながら、このセラミックを接触部が
くり返し衝撃あるいは摩擦を受ける進行波型の振動アク
チュエータに適用すると、後述する理由により、アルミ
ナ系では破裂が発生し、アルミナ以外のセラミックでは
摩耗が著しく大きくなるので、モータの寿命が短くなっ
てしまう問題がある。
However, when this ceramic is applied to a traveling wave type vibration actuator in which a contact portion is repeatedly subjected to impact or friction, for the reason described later, rupture occurs in an alumina-based material, and wear of a ceramic material other than alumina is significantly increased. Therefore, there is a problem that the life of the motor is shortened.

【0005】本発明は、この様な従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、耐久性の高い振動ア
クチュエータおよび及びそれを用いた機器を提供するこ
とを目的とするものである。
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and has as its object to provide a highly durable vibration actuator and a device using the same. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電気−
機械エネルギー変換素子へ電気信号を印加することによ
り駆動部に振動を発生させる振動体と、該振動体の振動
によって発生した進行性の振動波により該振動体と摩擦
摺動部を介して相対移動する移動体とから構成される振
動アクチュエータにおいて、前記振動体及び移動体の摩
擦摺動部に用いられる摩擦材料の一方が化学的蒸着によ
り作成された酸化アルミニウム膜または該酸化アルミニ
ウム膜を含む積層膜より形成されており、他方は鉄系材
料からなることを特徴とする振動アクチュエータであ
る。
That is, the present invention provides an electric
A vibrating body that generates vibration in the driving unit by applying an electric signal to the mechanical energy conversion element, and a relative movement between the vibrating body and the frictional sliding unit due to a progressive vibration wave generated by the vibration of the vibrating body. An aluminum oxide film formed by chemical vapor deposition or a laminated film including the aluminum oxide film, wherein one of the friction material used for the frictional sliding portion of the vibration body and the moving body is a vibration actuator composed of The other is a vibration actuator characterized by being made of an iron-based material.

【0007】前記酸化アルミニウム膜を含む積層膜にお
いて、酸化アルミニウム膜以外の膜は前記酸化アルミニ
ウム膜より下層の位置に形成されているのが好ましい。
前記酸化アルミニウム膜を含む積層膜において、酸化ア
ルミニウム膜は前記酸化アルミニウム以外の膜より上層
の位置に形成されているのが好ましい。前記鉄系材料は
ビッカース硬さが500以上のステンレスであるのが好
ましい。
In the laminated film including the aluminum oxide film, it is preferable that a film other than the aluminum oxide film is formed at a position lower than the aluminum oxide film.
In the laminated film including the aluminum oxide film, the aluminum oxide film is preferably formed at a position higher than the film other than the aluminum oxide. The iron-based material is preferably stainless steel having a Vickers hardness of 500 or more.

【0008】また、本発明は、上記の振動アクチュエー
タを駆動源として設けたことを特徴とする機器である。
Further, the present invention is an apparatus characterized in that the above-mentioned vibration actuator is provided as a drive source.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の振動アクチュエータは、
電気−機械エネルギー変換素子へ電気信号を印加するこ
とにより駆動部に振動を発生させる振動体と、該振動体
の振動によって発生した進行性の振動波により該振動体
と摩擦摺動部を介して相対移動する移動体とから構成さ
れる振動アクチュエータにおいて、前記振動体及び移動
体の摩擦摺動部に用いられる摩擦材料の一方が化学的蒸
着により作成された酸化アルミニウム(主たる組成はア
ルミナ)膜または該酸化アルミニウム膜を含む積層膜よ
り形成されており、他方は鉄系材料からなることを特徴
とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A vibration actuator according to the present invention
A vibrating body that generates vibration in the driving unit by applying an electric signal to the electro-mechanical energy conversion element, and a progressive vibration wave generated by the vibration of the vibrating body through the vibrating body and the friction sliding unit. In a vibration actuator composed of a moving body that moves relatively, one of a friction material used for a friction sliding portion of the vibrating body and the moving body is formed of an aluminum oxide (main composition is alumina) film formed by chemical vapor deposition or It is formed of a laminated film including the aluminum oxide film, and the other is made of an iron-based material.

【0010】通常、耐摩耗性を要求される部材として
は、一般に硬い材料が用いられる。切削バイトを例にと
ると、高速度鋼、超硬(WC−Coなど)、サーメット
(TiC、TiNなど)及びセラミック(アルミナ、窒
化ケイ素)などが切削チップの材料として用いられてい
る。切削工具の場合は、それ自身は極力破壊や摩耗を発
生せず相手材料を切削除去することが望まれる。通常は
切削油でまわりを満たした状態で切削加工が行われるの
で、特に酸化が起こりづらい環境である。
Usually, a hard material is used as a member requiring abrasion resistance. Taking a cutting tool as an example, high-speed steel, carbide (WC-Co, etc.), cermet (TiC, TiN, etc.), ceramic (alumina, silicon nitride), etc. are used as the material of the cutting tip. In the case of a cutting tool, it is desired that the mating material be cut and removed without causing destruction or wear as much as possible. Normally, cutting is performed in a state where the surroundings are filled with cutting oil, so that the environment is particularly difficult to oxidize.

【0011】一方、振動アクチュエータの摩擦部材は、
通常大気中で使用され、潤滑油などを摩擦部材の間に介
せず用いる。その理由は、振動アクチュエータは摩擦力
を利用して力を発生する装置なので、その摩擦力を大き
くする要望が強いからである。そのために、摩擦部は乾
燥状態にしておくことが普通である。また、切削工具の
場合と異なり、互に接触する双方の摩擦部材がともに摩
耗が少なく、破壊しにくいことが要求される。
On the other hand, the friction member of the vibration actuator
Usually used in the atmosphere, lubricating oil or the like is used without intervening between friction members. The reason is that since the vibration actuator is a device that generates a force using a frictional force, there is a strong demand for increasing the frictional force. Therefore, it is common that the friction portion is kept dry. Also, unlike the case of a cutting tool, it is required that both friction members that come into contact with each other have less wear and are not easily broken.

【0012】本発明者は、酸化物系セラミック、窒化物
系セラミック、炭化物系セラミック、ホウ化物系セラミ
ック及び超硬など、硬質材料を中心に実験で調べてき
た。この時、相手材はステンレス及びNi系耐熱材料な
どである。
The present inventors have conducted experiments mainly on hard materials such as oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics, boride ceramics, and super hard materials. At this time, the mating material is stainless steel or a Ni-based heat-resistant material.

【0013】その結果、大変興味深いことがわかった。
すなわち、硬質材料側の摩耗形態が大きく2種類に分け
られたことである。
As a result, it turned out to be very interesting.
That is, the wear mode on the hard material side is largely divided into two types.

【0014】1つは炭化ケイ素などに見られた化学的摩
耗である。ビッカース硬さ(Hv)で2000以上もあ
る炭化ケイ素が摩耗した。しかも、なめらかに摩耗し
て、摩耗粉もほとんど見られなかった。この時、相手材
のステンレスはほとんど摩耗していなかった。常に滑ら
かな面が摺動面に露出して、摩擦摺動面で互いの摩擦材
の接触常態は良好に保たれ、アクチュエータとしての性
能(発生力)が安定して望ましいのだが、比摩耗量が大
きいためアクチュエータの寿命は短い。
One is the chemical abrasion found on silicon carbide and the like. Silicon carbide having a Vickers hardness (Hv) of 2000 or more was worn. In addition, it was worn smoothly and almost no wear powder was seen. At this time, the counterpart stainless steel was hardly worn. A smooth surface is always exposed on the sliding surface, and the frictional sliding surface maintains good contact with each other's friction material. The actuator performance (generated force) is stable and desirable. , The life of the actuator is short.

【0015】この摩耗はシリコンウエハーを、それより
も硬さの小さいBaCO3 、CaCO3 あるいはFe3
4 などで研磨出来る原理(メカノケミカル現象)で説
明出来る。すなわち、炭化ケイ素の表面が摩擦熱などに
よりSiO2 に変化し、これが除去されると考えられ
る。この現象はMo2 C、WC、TiB2 、TiC、T
iNなどSiを含まない物質においても確認した。
This abrasion causes the silicon wafer to have a smaller hardness than BaCO 3 , CaCO 3 or Fe 3.
It can be explained by the principle (mechanochemical phenomenon) that can be polished with O 4 or the like. That is, it is considered that the surface of silicon carbide changes to SiO 2 due to frictional heat or the like, and this is removed. This phenomenon is caused by Mo 2 C, WC, TiB 2 , TiC, T
It was confirmed also in a substance containing no Si such as iN.

【0016】一方、アルミナでは上記の様な現象はほと
んど認められず、長時間の摩擦駆動後、表面に穴が形成
され、その後は比較的早期に破壊が進行してしまう。こ
の破壊を生じるまでの時間は高強度のアルミナほど長く
なった。元々アルミナ中に気孔が存在している(密度が
小さい)ものは早期に破壊に至る。じん性不足による疲
労破壊の発生と考えられた。この現象さえ避けられれ
ば、アルミナは比摩耗量がきわめて少なく、相手材が的
確に選択された時は、振動アクチュエータの摩擦材の1
つとして望ましい。
On the other hand, the above-mentioned phenomenon is hardly observed in alumina, and a hole is formed on the surface after a long-time friction drive, and thereafter the fracture proceeds relatively early. The time before this fracture occurred was longer for higher strength alumina. If alumina originally has pores (small density), it will be destroyed early. It was considered that fatigue fracture occurred due to insufficient toughness. As long as this phenomenon can be avoided, alumina has a very small specific wear, and when the mating material is properly selected, it becomes one of the friction materials of the vibration actuator.
It is desirable as one.

【0017】以上の理論からすればHfC、HfNなど
も振動アクチュエータの摩擦材として期待出来るが、ま
だ実際には確認していない。そこで、酸化アルミニウム
(組成は主としてアルミナ)の薄膜を母材上に形成した
ものを摩擦材の一方とし、他方にステンレスなど鉄系材
料を使用して実験してみたところ、破壊に至るまでの時
間が大巾に延びた。この理由は次の2点と考えられた。
According to the above theory, HfC, HfN and the like can be expected as friction materials for the vibration actuator, but they have not been actually confirmed yet. Therefore, when a thin film of aluminum oxide (mainly alumina) was formed on a base material and one of the friction materials was used, and the other was made of an iron-based material such as stainless steel, an experiment was performed. Extended greatly. The reasons were thought to be the following two points.

【0018】 本発明で用いた化学的蒸着法(CV
D)で形成された酸化アルミニウムの膜は、プレス成形
やドクターブレード成形による酸化アルミニウム材より
緻密で気孔などの欠陥が少なく、強度やじん性が大き
い。 酸化アルミニウムの膜が薄いため母材との接合の影
響により、破壊強度が上昇した。
The chemical vapor deposition method (CV) used in the present invention
The aluminum oxide film formed in D) is denser, has fewer defects such as pores, and has higher strength and toughness than the aluminum oxide material formed by press molding or doctor blade molding. Since the aluminum oxide film was thin, the breaking strength increased due to the effect of bonding with the base material.

【0019】但し、この様に摩耗や破壊が発生しづらい
現象も、相手材にニッケルを主成分とする耐熱合金イン
コネルを使用すると、硬さが400Hvあるにもかかわ
らずインコネル自身が激しく摩耗して灰色の摩耗粉を多
量に発生した。又Siを30%含有する耐摩耗材料であ
るアルミ合金では、アクチュエータを駆動させた瞬間に
アルミニウムが酸化アルミニウム側に移着してしまい、
アクチュエータの性能が大巾に低下した。さらに、耐摩
耗材料として周知のベリリウム銅は激しく変形して摩擦
部材としての要求に絶えられなくなった。振動アクチュ
エータ用の摩擦材料は切削工具と異なり、双方の摩擦材
がともに摩耗及び破壊しにくいことが要求される。
However, such a phenomenon that abrasion and destruction hardly occur is also caused by using a heat-resistant alloy containing nickel as a main component, Inconel, as a mating material, even though the hardness is 400 Hv, the Inconel itself is severely worn. A large amount of gray wear powder was generated. In an aluminum alloy which is a wear-resistant material containing 30% of Si, aluminum is transferred to the aluminum oxide side at the moment when the actuator is driven,
Actuator performance has been significantly reduced. In addition, beryllium copper, which is well known as a wear-resistant material, has been severely deformed and has been continuously required as a friction member. A friction material for a vibration actuator is different from a cutting tool, and it is required that both friction materials are hardly worn or broken.

【0020】以上の材料に比べて、鉄を主成分(含有量
50wt%以上)とした鉄系材料が、相手材を本発明に
おける酸化アルミニウム膜とした時、著しく耐摩耗性に
すぐれていた。その理由は、表面に形成される鉄独特の
酸化皮膜であるマグネタイト(Fe34 )膜が酸化ア
ルミニウムとの凝着摩耗を防止したものと考えられる。
Compared with the above materials, when the iron-based material containing iron as a main component (content of 50 wt% or more) was used as the aluminum oxide film in the present invention, the wear resistance was remarkably excellent. The reason is considered to be that the magnetite (Fe 3 O 4 ) film, which is an oxide film unique to iron, formed on the surface prevented the adhesive wear with aluminum oxide.

【0021】次に、本発明の特徴は、摩擦材料の一方が
化学的蒸着により作製された酸化アルミ膜を含む積層膜
からなり、酸化アルミニウム以外の膜を酸化アルミニウ
ム膜より下層(母材に近い所)に形成した点である。前
記母材は超硬のように硬くて変形抵抗が大きい材料が望
ましいが高価である。それでも、下層に酸化アルミニウ
ム以外の膜を設けることで、母材が余り硬くなく安価な
材料であっても、摩擦摺動時に母材が陥没して、その変
形に耐えられず酸化アルミニウムが破壊してしまうこと
がなくなった。なお、この下層に形成する膜はTiC、
TiN、TiCNの様な硬い膜が望ましい。
Next, a feature of the present invention is that one of the friction materials is formed of a laminated film including an aluminum oxide film formed by chemical vapor deposition, and a film other than the aluminum oxide is formed below the aluminum oxide film (closer to the base material). (Place). The base material is preferably a hard material such as a super hard material and has a large deformation resistance, but is expensive. Even so, by providing a film other than aluminum oxide in the lower layer, even if the base material is not so hard and inexpensive, the base material collapses during friction sliding, and it cannot withstand the deformation and aluminum oxide is broken. No more. The film formed under this layer is TiC,
A hard film such as TiN or TiCN is desirable.

【0022】さらに、本発明の特徴は、化学的蒸着によ
り作成された酸化アルミ膜を含む積層膜からなり、前記
酸化アルミニウム以外の膜を酸化アルミニウム膜の上層
に形成した点である。これにより、酸化アルミニウムの
膜は酸化アルミニウム以外の膜により接合拘束されてい
るので、酸化アルミニウムの破壊の原因となる引張り応
力が酸化アルミニウム自身に加わりにくくなっている。
なお、前記酸化アルミニウム以外の膜はTiC、Ti
N、TiCNのように酸化アルミニウムより破壊じん性
の大きい材料で形成されていることが望ましい。
Further, a feature of the present invention is that it is formed of a laminated film including an aluminum oxide film formed by chemical vapor deposition, and a film other than the aluminum oxide is formed on the aluminum oxide film. Thus, since the aluminum oxide film is bonded and bound by a film other than aluminum oxide, a tensile stress that causes aluminum oxide destruction is less likely to be applied to the aluminum oxide itself.
The film other than the aluminum oxide is TiC, TiC.
It is desirable to be formed of a material having higher fracture toughness than aluminum oxide, such as N or TiCN.

【0023】また、本発明は、他方の摩擦材料としてビ
ッカース硬さが500以上のステンレスを使用した点で
ある。ステンレスは元々表面付近にクロム酸化物(不動
態皮膜)が存在しており、摩耗しやすい赤さび(Fe2
3 )が表面にほとんど形成されないため摩耗しにくい
と考えられた。その上、硬さが500Hv以上あるた
め、相手の酸化アルミニウム(ビッカース硬さで150
0以上)の表面粗さが多少大きくても、アブレッシブ摩
耗が進みにくい。
The present invention is also characterized in that stainless steel having a Vickers hardness of 500 or more is used as the other friction material. Stainless steel originally has a chromium oxide (passive film) near the surface, and is easily worn by red rust (Fe 2
It was considered that O 3 ) was hardly formed on the surface, so that it was hard to wear. In addition, since the hardness is 500 Hv or more, aluminum oxide (Vickers hardness of 150
(0 or more), the abrasive wear is difficult to progress even if the surface roughness is somewhat large.

【0024】本発明の振動アクチュエータは、例えば振
動波モータ、紙送り装置、リニアモータ等に用いること
ができる。また、本発明の振動アクチュエータは、駆動
源として各種の機器に用いることができる。機器の具体
例としては、カメラなどの光学機器、プリンター,複写
機等の事務機器、パワーウインドー,アクティブサスペ
ンション等の自動車関連機器が挙げられる。
The vibration actuator of the present invention can be used for, for example, a vibration wave motor, a paper feeder, a linear motor, and the like. Further, the vibration actuator of the present invention can be used for various devices as a drive source. Specific examples of the equipment include optical equipment such as a camera, office equipment such as a printer and a copying machine, and automobile-related equipment such as a power window and an active suspension.

【0025】[0025]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0026】実施例1 図1は本発明の振動アクチュエータの一実施態様を示す
概略図である。同図1は振動アクチュエータの例として
棒状振動モータの外観を示している。この棒状振動モー
タの駆動原理などの詳細は特開平5−211785号公
報などに記載されている。同図において、振動体1の外
周部には振動体側摩擦部材2を設け、また移動体4の外
周部にステンレスなどの鉄系摩擦部材からなる移動体側
摩擦部材3を設けた。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the vibration actuator of the present invention. FIG. 1 shows the appearance of a rod-shaped vibration motor as an example of a vibration actuator. Details such as the driving principle of this rod-shaped vibration motor are described in JP-A-5-212785. In the figure, a vibrating body-side friction member 2 is provided on an outer peripheral portion of a vibrating body 1, and a moving body-side friction member 3 made of an iron-based friction member such as stainless steel is provided on an outer peripheral portion of a moving body 4.

【0027】前記振動体側摩擦部材2には、母材および
被覆膜に表1,2に示す種類のものを用いた。
As the vibrating body-side friction member 2, the base material and the coating film of the types shown in Tables 1 and 2 were used.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】(注)TiCは炭化チタン、TiNは窒化
チタンを示す。
(Note) TiC indicates titanium carbide, and TiN indicates titanium nitride.

【0031】図2は図1の振動モータの摩擦接触部を示
す概略図であり、図2(a)は摩擦接触部の拡大断面図
であり、さらに図2(b)、(c)は前記振動体側摩擦
部材の摩擦摺動表面付近の拡大図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a friction contact portion of the vibration motor of FIG. 1, FIG. 2 (a) is an enlarged sectional view of the friction contact portion, and FIGS. It is an enlarged view near the friction sliding surface of the vibration body side friction member.

【0032】図2(b)は、該振動体側摩擦部材の表面
に各種材料を母材11の上に3層被覆した例を示してい
るが、被覆しないで母材をそのまま摩擦摺動材料として
実験したものもある。又、1層又は図2(c)のように
2層のみ被覆したものもある。
FIG. 2 (b) shows an example in which three layers of various materials are coated on the surface of the vibrating body-side friction member on the base material 11, but the base material is used as a friction sliding material without coating. Some have been tested. In addition, there is also a coating in which only one layer or two layers are covered as shown in FIG.

【0033】母材としては,極めて高純度の99.9%
アルミナの他、超硬及びステンレスJIS SUS32
1を用意した。SUS321は窒化チタン、炭化チタン
及び炭窒化チタンを蒸着により、その上に被覆する時に
膜の密着性がすぐれているので採用した。各母材は予め
それらの摩擦摺動面にあたるところの平面度を向上させ
るため、砥石による平面研削を行った後、ダイヤモンド
砥粒による研磨を加えた。なお、母材は平面研削する前
に真空中で1000℃に30分間保持し、500℃まで
1分間当り20℃の割合で冷却した後、窒素ガスの冷却
した。この様な焼きなまし処理することで母材内部応力
を除去した。これは、高温になる化学蒸着工程で母材が
変形するのを防ぐためである。
As a base material, extremely high purity of 99.9%
Other than alumina, carbide and stainless steel JIS SUS32
1 was prepared. SUS321 was adopted because titanium nitride, titanium carbide, and titanium carbonitride have excellent adhesiveness when deposited on the film by vapor deposition. Each base material was subjected to surface grinding with a grindstone and then polished with diamond abrasive grains in order to improve the flatness corresponding to the friction sliding surface in advance. The base material was held at 1000 ° C. for 30 minutes in vacuum before surface grinding, cooled to 500 ° C. at a rate of 20 ° C. per minute, and then cooled with nitrogen gas. By performing such annealing treatment, the internal stress of the base material was removed. This is to prevent the base material from being deformed in the high temperature chemical vapor deposition process.

【0034】その後、各製法で各材料を該母材の表面に
被覆して振動体側摩擦部材とした。次に、該振動体側摩
擦部材をエポキシ接着剤により振動体1に固定した。
Thereafter, each material was coated on the surface of the base material by each manufacturing method to obtain a vibrating body-side friction member. Next, the vibrating body-side friction member was fixed to the vibrating body 1 with an epoxy adhesive.

【0035】一方、移動体側摩擦部材3としては、表3
に示す鉄系材料をプレス加工により用意し、移動体4に
嵌合接着した。アクチュエータの性能を良好に保つため
には、摩擦摺動面の平面度及び表面粗度は小さくする必
要がある。そこで、移動体側摩擦摺動面は砥石による平
面研削をした上、ダイヤモンド砥粒による研磨加工をし
た。移動体4は磁石に吸着する強磁性材料(鉄、13ク
ロムステンレス、18クロムステンレスなど)で出来て
いるので、平面研削時に研削盤に簡単に固定出来る。さ
らに平面研削砥石の粒度を小さいものにすることで、後
工程のダイヤモンド研磨加工も省略できる。
On the other hand, as the moving body side friction member 3, Table 3
Was prepared by press working and fitted and bonded to the moving body 4. In order to maintain good actuator performance, it is necessary to reduce the flatness and surface roughness of the friction sliding surface. Therefore, the frictional sliding surface on the moving body side was subjected to surface grinding with a grindstone and then polished with diamond abrasive grains. Since the movable body 4 is made of a ferromagnetic material (iron, 13 chrome stainless steel, 18 chrome stainless steel, or the like) that is attracted to a magnet, it can be easily fixed to a grinding machine at the time of surface grinding. Further, by reducing the particle size of the surface grinding wheel, the diamond polishing in the subsequent process can be omitted.

【0036】[0036]

【表3】 また、前記移動体側摩擦部材を4種類用意した理由は、
主に硬さの影響を調べるためである。表1〜3の摩擦材
を表4の様に組み合わせて、次に記述する試験方法を経
て、各摩擦材の組み合わせの優劣を評価した。試験は図
1に示す棒状振動モータを用いて実施した。摩擦摺動面
に垂直に加える面圧は4MPaとした。移動体の回転角
度は25m秒当り120度(800rpm相当)とし、
120度(1/3回転)ごとに往復反転(反転時25m
秒停止)させて耐久試験した。総往復反転回数は450
万回(摺動距離にして87km)にした。
[Table 3] The reason for preparing four types of the moving body side friction members is as follows.
This is mainly for examining the effect of hardness. The friction materials of Tables 1 to 3 were combined as shown in Table 4, and the superiority of each combination of the friction materials was evaluated through the test method described below. The test was performed using the rod-shaped vibration motor shown in FIG. The surface pressure applied perpendicular to the friction sliding surface was 4 MPa. The rotation angle of the moving body is 120 degrees per 25 msec (corresponding to 800 rpm),
Reciprocating reversal every 120 degrees (25 rotation) (25m when reversing)
Per second) and a durability test was performed. The total number of reversals is 450
The operation was repeated 10,000 times (sliding distance: 87 km).

【0037】以上の条件の耐久試験を実施した後、振動
体側の摩擦部材と移動体側の摩擦部材の摩耗量の測定及
び走査電子顕微鏡による表面性状の観察を行った。
After performing the durability test under the above conditions, the wear amount of the friction member on the vibrating body side and the friction member on the moving body side were measured, and the surface properties were observed by a scanning electron microscope.

【0038】評価は次の基準とした。振動体側の摩擦部
材又は移動体側の摩擦部材が10μm以上摩耗したもの
を×、移動体側の摩擦部材の摩耗が10μm以下で、振
動体側の摩擦部材の摩耗が1〜10μmのものを△、移
動体側の摩擦部材の摩耗が10μm以下かつ振動体側の
摩擦部材の摩耗が3μm以下のものを○とした。
The evaluation was based on the following criteria. × indicates that the friction member on the vibrating body side or the friction member on the moving body side has worn out by 10 μm or more, Δ indicates that the friction member on the moving body side has a wear of 10 μm or less, and that the friction member on the vibrating body side has 1 to 10 μm. In the case where the wear of the friction member was 10 μm or less and the wear of the friction member on the vibrator side was 3 μm or less, it was evaluated as ○.

【0039】以上の結果を表4に示した。なお、振動体
側の摩擦部材の摩耗量に厳しい数値を求める理由は、わ
だちが形成されこのわだちが深くなるとモータの性能も
低下する傾向にあるからである。
Table 4 shows the above results. The reason why a severe numerical value is required for the amount of wear of the friction member on the vibrating body side is that a rut is formed and the performance of the motor tends to decrease as the rut becomes deep.

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】(注) *1は振動体に使用した摩擦材で表1、2における
No.を示す。 *2は移動体に使用した摩擦材で表3におけるN
o.を示す。 テストNo.の*印は実施例を示す。
(Note) * 1 denotes the friction material used for the vibrating body. Is shown. * 2 is the friction material used for the moving object.
o. Is shown. Test No. The asterisk indicates an example.

【0042】テストNo.1は99.9%アルミナを使
用した。このアルミナは一次粒子を0.3μm程度の大
きさにそろえたものを原料に用い、ドクターブレード法
によりシート状に成形した後焼成した。焼成された板は
レーザ加工により所定の大きさのリングに打ち抜いてテ
ストに供した。このアルミナリングの場合は振動体1の
弾性部材に接着した後、摩擦摺動面を平均3μm径のダ
イヤ粒子を用いて銅盤上でラップ加工した。その時得ら
れた表面粗さはRa0.1μm以下であった。
Test No. 1 used 99.9% alumina. This alumina was used as a raw material in which primary particles were sized to about 0.3 μm, formed into a sheet shape by a doctor blade method, and then fired. The fired plate was punched into a ring of a predetermined size by laser processing, and was subjected to a test. In the case of this alumina ring, after bonding to the elastic member of the vibrating body 1, the friction sliding surface was lapped on a copper plate using diamond particles having an average diameter of 3 μm. The surface roughness obtained at that time was Ra 0.1 μm or less.

【0043】アルミナの表面には特に気孔も見られずき
わめて緻密なアルミナであった。硬さはアルミナ表面に
ビッカース硬さ試験機の圧子による圧痕を所定の荷重で
形成し、その圧痕を走査電子顕微鏡で観察測定して求め
た。テストNo.1〜10までは移動体側の摩擦材とし
てマルテンサイト系ステンレス SUS420j2を熱
処理したものを用いた。この時の硬さは680Hvであ
り、この材質で得られる最大の硬さとみられる。
The alumina was very dense without any pores on the surface. The hardness was determined by forming an indentation on the alumina surface with an indenter of a Vickers hardness tester under a predetermined load, and observing and measuring the indentation with a scanning electron microscope. Test No. In the case of 1 to 10, a heat-treated martensitic stainless steel SUS420j2 was used as a friction material on the moving body side. The hardness at this time is 680 Hv, which is considered to be the maximum hardness obtained with this material.

【0044】テストNo.1の所定の耐久テストを終了
し、各摩擦部材の摩耗量を測定した。その結果、アルミ
ナ側の摩耗量はわずか0.2μmであったが、その摺動
面の所々に穴が発生していた。この穴はアルミナの破壊
によって生じたものと考えられた。使用したアルミナの
曲げ強さは600MPaもあり、この値は純粋なアルミ
ナとしては最高レベルにあり、純粋なアルミナを使用す
る限り、前述の破壊によって生じる穴の発生を防ぐこと
は現在のモータの駆動条件では困難とみられた。又、相
手材のステンレスの方は15μmも摩耗していた。
Test No. The predetermined durability test of No. 1 was completed, and the wear amount of each friction member was measured. As a result, the amount of wear on the alumina side was only 0.2 μm, but holes were formed on the sliding surface. This hole was considered to have been caused by the fracture of the alumina. The alumina used has a flexural strength of 600 MPa, which is the highest level of pure alumina. As long as pure alumina is used, it is not possible to prevent the generation of holes caused by the above-mentioned fracture by the current motor drive. Conditions seemed difficult. Further, the stainless steel as the mating material was worn by 15 μm.

【0045】耐久テストのほぼ中間時点で調べた時は、
アルミナの摺動面にはまだ穴が発生しておらず、ステン
レス側の摩耗もほとんど進行していなかった。この事は
破壊はある段階で突然発生し、この穴によって発生した
アルミナの破粋粉又は破壊して粗れた面によりステンレ
スを激しく摩耗させたと考えられた。つまり、アルミン
の場合はこの穴の発生という破壊現象を遅らせることが
モータの長寿命化につながることになる。
When examined at about the middle of the endurance test,
No holes were formed on the sliding surface of the alumina, and the wear on the stainless steel side hardly progressed. This was thought to be due to the fact that the fracture occurred suddenly at some stage and severely abraded the stainless steel due to the alumina powder generated by this hole or the broken and roughened surface. In other words, in the case of aluminum, delaying the destructive phenomenon of the formation of holes leads to a longer life of the motor.

【0046】テストNo.2、3は振動子側の摩擦材と
して、それぞれTiC、TiNを使用した。母材には9
5%WCの超硬を用いた。該超硬は焼結したパイプ形状
の素材をワイヤー電極加工により所定のリング状に切り
出した。次に真空中で1000℃に加熱した後除令する
ことで内部応力を解放した後、両端面を平面研削加工及
びラップ加工して母材とした。該母材はテストNo.2
〜8及びNo.14〜16のために供した、テストN
o.2は母材表面に化学蒸着法により厚さ5μmのTi
C膜を付着させた。テストNo.3は物理蒸着法により
同じく厚さ5μmを付着させた。耐久試験の結果、Ti
C膜は完全に摩耗して、母材の超硬までも3μm程度摩
耗していた。一方、TiN膜は2μm程度の摩耗量でお
さまっていた。ビッカース硬さで2000〜3000も
あるTiN、TiC及び超硬がそれらよりはるかに小さ
いステンレスにより摩耗する現象はメカノケミカル効果
で説明出来る。なお、ステンレスの摩耗量はわずかであ
った。
Test No. In Nos. 2 and 3, TiC and TiN were used as friction materials on the vibrator side, respectively. 9 for base material
Carbide of 5% WC was used. The cemented carbide was cut out of a sintered pipe-shaped material into a predetermined ring shape by wire electrode processing. Next, after heating to 1000 ° C. in a vacuum and removing the internal stress by removing the command, both end faces were subjected to surface grinding and lapping to obtain a base material. The base material was a test no. 2
-8 and No. 1 Test N, provided for 14-16
o. 2 is a 5 μm thick Ti on the surface of the base material by a chemical vapor deposition method.
A C film was deposited. Test No. In No. 3, a thickness of 5 μm was also deposited by physical vapor deposition. As a result of the durability test, Ti
The C film was completely worn, and even the superhard of the base material was worn by about 3 μm. On the other hand, the TiN film was settled down with a wear amount of about 2 μm. The phenomenon in which TiN, TiC and carbide having a Vickers hardness of 2000 to 3000 are worn by much smaller stainless steel can be explained by the mechanochemical effect. The wear of the stainless steel was slight.

【0047】テストNo.4〜6は超硬表面にアルミナ
を溶射して、溶射膜の厚さが5〜20μmになるようそ
の表面をラップ加工で仕上げた。結果はどれもアルミナ
膜が破壊してしまって、多量の赤茶色の摩耗粉が摺動面
の周辺に付着したいた。この赤茶色の粉末を定性分析す
ると、鉄、クロム及びアルミウムが検出された。つま
り、鉄の摩耗粉とアルミナの破粋粉が混在していること
になる。ステンレス側の摩耗量はいずれも多く、この摩
擦部材の組み合わせは余り良好な結果は得られなかっ
た。
Test No. In Nos. 4 and 6, alumina was sprayed on the superhard surface, and the surface was finished by lapping so that the thickness of the sprayed film became 5 to 20 μm. In all of the results, the alumina film was broken and a large amount of red-brown abrasion powder adhered to the periphery of the sliding surface. Qualitative analysis of this reddish brown powder detected iron, chromium and aluminum. In other words, abrasion powder of iron and crushed powder of alumina are mixed. The amount of wear on the stainless steel side was large, and this combination of friction members did not provide very good results.

【0048】テストNo.7で耐久後摩擦摺動部及びそ
の近傍を電子顕微鏡で観察すると、酸化アルミニウム
(組成は主にアルミナ)側の摺動面は未摺動面と比較し
て若干粗れているが、摩耗量自体は0.1μmときわめ
て少なく相手のステンレスも2μmしか摩耗していなか
った。
Test No. When the frictional sliding portion and its vicinity were observed with an electron microscope after durability at 7, the sliding surface on the aluminum oxide (composition was mainly alumina) side was slightly rougher than the non-sliding surface. The stainless steel itself was extremely small at 0.1 μm, and the mating stainless steel was only worn at 2 μm.

【0049】テストNo.8では、最表面(第1層)に
形成したTiNは摺動面においてはほとんど摩耗しきっ
ていたが、露出したアルミナ面はテストNo.7の時よ
りなめらかであった。又、摺動面を定性分析してみると
Al以外にTiが検出された。相手のステンレス摩擦材
の摺動面の形状(凸状)にならって、TiNが摩耗した
ので、TiNは丸みを帯びた凹状に摩耗している。その
ため、実質的に摩擦摺動面が広くなり加わる面圧も低下
したので、アルミナ表面の損傷も防げたと考えられる。
図2(b)及び(c)は摩耗の形態を断面図で示したも
のであるが、図2(c)のように、最表面に比較的摩耗
の少ない酸化アルミニウムを配置した時(テストNo.
7)は相手のステンレスはその摺動面の一部分しか同時
に接触しないようになってしまう。つまり応力集中が生
じる。一方、図1(b)の場合(テストNo.8)は比
較的摩耗しやすい膜が最表面にあるので、この膜が相手
の接触部の形状にならって先に摩耗し、第2層目の酸化
アルミニウム膜が露出すると急に摩耗の進行が遅くな
る。この時までに相手材は凸状の丸みを帯びている。
Test No. In Test No. 8, the TiN formed on the outermost surface (first layer) was almost completely worn out on the sliding surface, but the exposed alumina surface was not covered with Test No. It was smoother than at 7. When the sliding surface was qualitatively analyzed, Ti was detected in addition to Al. Since the TiN was worn according to the shape (convex) of the sliding surface of the mating stainless steel friction material, the TiN was worn in a rounded concave shape. Therefore, it is considered that the frictional sliding surface was substantially widened and the applied surface pressure was reduced, thereby preventing the alumina surface from being damaged.
2 (b) and 2 (c) show the form of wear in a cross-sectional view. As shown in FIG. 2 (c), when aluminum oxide with relatively little wear is arranged on the outermost surface (test No. .
In 7), the other stainless steel comes into contact with only a part of the sliding surface at the same time. That is, stress concentration occurs. On the other hand, in the case of FIG. 1B (test No. 8), since the film which is relatively easily worn is on the outermost surface, the film is worn first according to the shape of the contact part of the other party, and the second layer When the aluminum oxide film is exposed, the progress of wear is suddenly slowed down. By this time, the mating member has a convex roundness.

【0050】なお、相手のステンレスの摺動部が凸状に
なる理由は次の3点が考えられるが、それは主に摩耗で
はなく変形によるものとみられる。なぜなら、耐久のご
く初期にすでに丸みを帯びているからである。
The following three reasons can be considered as the reason why the sliding portion of the other stainless steel becomes convex, but it is considered that it is mainly due to deformation rather than wear. Because it is already very early in its endurance.

【0051】 振動子の振動方向は摺動面に対して垂
直ではなく傾いているため、ステンレスの稜線付近に高
い応力が加わる。 平面同士を圧接した時、その面に加わる応力は均一
ではなく、稜線で高くなる。 ステンレス部材の摩擦面が振動子の振動によって、
該振動子側摩擦部材と振動接触した瞬間、前記ステンレ
ス部材が弾性変形してねじれ、稜線付近の面圧が高くな
る。
Since the vibration direction of the vibrator is not perpendicular to the sliding surface but inclined, a high stress is applied near the ridgeline of the stainless steel. When flat surfaces are pressed against each other, the stress applied to the surfaces is not uniform, but increases at the ridgeline. The friction surface of the stainless steel member
At the moment of vibrating contact with the vibrator-side friction member, the stainless steel member is elastically deformed and twisted, and the surface pressure near the ridge increases.

【0052】又、本テストには示されていないが、テス
トNo.7とテストNo.8のそれぞれの摩擦材の組み
合わせで、摩擦摺動面への面圧を2倍(8MPa)にし
て実験してみると、最表面層が酸化アルミニウムの摩擦
部材は、該酸化アルミニウムが破壊するに至った。一
方、最表面にTiNを被覆したものは破壊には至らなか
った。つまり、より厳しい条件で耐久テストを実施すれ
ば、最表面にTiNを設けて下層の酸化アルミニウム膜
を被覆したものは、上述した様に酸化アルミニウムに局
部的な応力集中が生じにくい他、未摺動部のTiN膜が
下層の酸化アルミニウム膜を補強した効果が表れて、破
壊しなかったと考えられる。
Although not shown in this test, test No. 7 and test no. When the surface pressure on the friction sliding surface was doubled (8 MPa) with the combination of the respective friction materials of No. 8 and the experiment was conducted, the friction member having the outermost surface layer of aluminum oxide was found to be damaged by the aluminum oxide. Reached. On the other hand, those coated with TiN on the outermost surface did not lead to destruction. In other words, if the durability test is performed under more severe conditions, the outermost surface provided with TiN and covered with the lower aluminum oxide film is less likely to cause local stress concentration on the aluminum oxide as described above. It is considered that the effect that the TiN film of the moving part reinforced the lower aluminum oxide film appeared, and the TiN film did not break.

【0053】テストNo.9とNo.10では超硬に比
べ安価なステンレスを母材を使用した時、最下層にTi
C膜を設けた試料(No.10)はその上に被覆した酸
化アルミニウムがかん陥せず、破壊に至らなかった。最
下層にTiC、TiN、TiCNなどのように変形抵抗
が大きい材料を配置すれば、母材には軟質な材料でも使
用出来た。この時、母材は実施例で使用した比較的軟質
なステンレスあるいはJIS SUS440C、JIS
SUS420j2の様な熱処理によって硬くなるステ
ンレスの他軸受鋼(JIS SUj2)など工具鋼(J
IS SKD11、JIS SKH51、SK3等)な
どでもかまわない。
Test No. 9 and no. In the case of using a base material of stainless steel, which is inexpensive compared with carbide, Ti
In the sample provided with the C film (No. 10), the aluminum oxide coated thereon did not fall and did not break. If a material having a large deformation resistance, such as TiC, TiN, or TiCN, is arranged in the lowermost layer, a soft material can be used as the base material. At this time, the base material is relatively soft stainless steel used in the examples or JIS SUS440C, JIS
Tool steel such as stainless steel other bearing steel (JIS SUj2) hardened by heat treatment such as SUS420j2
IS SKD11, JIS SKH51, SK3, etc.).

【0054】テストNo.11〜13及びNo.14〜
16は相手材の鉄系摩擦部材の硬さの影響を調べるため
に実施した。
Test No. Nos. 11 to 13 and No. 14 ~
No. 16 was carried out to examine the effect of the hardness of the iron-based friction member of the mating material.

【0055】この結果、鉄系摩擦部材は硬い程それ自身
の摩耗量は少ないことがわかった。摩耗量の多いものは
摩擦摺動面近傍に赤茶色の粉が飛散している。これは鉄
が酸化したもの(主にFe23 )である。軟質な鉄の
場合、アブレッシブ摩耗が促進される。相手のアルミナ
などの摩擦摺動面が滑らかであるうちは、軟らかい鉄系
部材でも摩耗は少ないのだが、アルミナ面が粗れてくる
と、硬い程(500Hv以上)それ自身の摩耗が少なく
なって望ましい。
As a result, it was found that the harder the iron-based friction member, the smaller the amount of wear itself. Those with a large amount of wear have red-brown powder scattered near the friction sliding surface. This is iron oxidized (mainly Fe 2 O 3 ). In the case of soft iron, abrasive wear is promoted. As long as the frictional sliding surface of the mating alumina or the like is smooth, even a soft iron-based member wears little, but when the alumina surface becomes rough, the harder (500 Hv or more) itself wears less as the alumina surface becomes rougher. desirable.

【0056】実施例2 図3〜5は本発明における第二の実施の形態を示す振動
アクチュエータの一例であるリング状振動波モータを示
している。この振動波モータの駆動原理などは特開昭5
9−201685号公報などにより既に公知である。
Embodiment 2 FIGS. 3 to 5 show a ring-shaped vibration wave motor which is an example of a vibration actuator according to a second embodiment of the present invention. The driving principle of this vibration wave motor is disclosed in
It is already known, for example, from JP-A-9-201685.

【0057】図3〜5において、1は振動体であり、多
数の突起が形成されていて、その突起の先端には振動体
側の摩擦部材2が接合されている。又、その摩擦面には
表4のNo.8の組み合わせの膜が形成されている。但
し、この場合母材は振動体1そのものでもかまわない。
蒸着で膜を形成する方法なので、複雑な形状の所でも比
較的膜はつきやすい。一方、4は移動体である。この摩
擦摺動部材も焼入、焼戻し処理したJIS SUS42
0j2である。以上の構成は実施例1と同じである。も
ちろん以上の摩擦材の配置を振動体側と移動体側で逆に
してもかまわない。5は振動体1に接合された電気−機
械エネルギー変換素子であり、交番電圧を受け振動体1
の突起部に進行性振動波を発生させる。
In FIGS. 3 to 5, reference numeral 1 denotes a vibrating body, on which a number of protrusions are formed, and a friction member 2 on the vibrating body side is joined to the tip of the protrusion. Also, on the friction surface, No. Eight combinations of films are formed. However, in this case, the base material may be the vibrator 1 itself.
Since the film is formed by vapor deposition, the film is relatively easily formed even in a complicated shape. On the other hand, 4 is a moving body. This friction sliding member is also quenched and tempered according to JIS SUS42.
0j2. The above configuration is the same as in the first embodiment. Of course, the above arrangement of the friction material may be reversed on the vibrating body side and the moving body side. Reference numeral 5 denotes an electromechanical energy conversion element joined to the vibrating body 1, which receives an alternating voltage and
A progressive vibration wave is generated at the projections of.

【0058】また、移動体側摩擦部材3は振動体1に不
図示の加圧手段の加圧力を受けて加圧接触している。そ
の結果、移動体が摩擦駆動力を受けて回転することにな
るが、その動きは摩擦力を介して生じる相対的なもの
で、振動体を固定すれば移動体が回転し、反対に移動体
を固定すれば振動体が回転する。
The moving body side friction member 3 is in pressure contact with the vibrating body 1 by receiving a pressing force of a pressing means (not shown). As a result, the moving body rotates by receiving the friction driving force, but the movement is a relative movement caused by the frictional force, and when the vibration body is fixed, the moving body rotates, and conversely, the moving body rotates. If fixed, the vibrator rotates.

【0059】このタイプのモータでは前記の突起部の放
射方向の稜線に移動体側の摩擦部材が接触するので、実
施例1の場合より、さらに破壊じん性の高い摩擦材料を
配置することが望ましい。本実施例では、前記突起部の
最表面に酸化アルミニウムより破壊じん性が高いTiN
膜を設けており、実際の摩擦接触状態はこの膜の摩耗状
態でわかる。
In this type of motor, the friction member on the moving body side comes into contact with the radial ridge of the projection, so that it is desirable to arrange a friction material having higher destructive toughness than in the first embodiment. In the present embodiment, TiN, which has higher fracture toughness than aluminum oxide, is formed on the outermost surface of the protrusion.
A film is provided, and the actual frictional contact state can be determined by the wear state of the film.

【0060】すなわち、前記突起部の稜線は耐久テスト
後丸みを帯びている。該稜線は初めは移動体に強く接し
ており、耐久テストが進むつれて丸くなり応力緩和を生
じる。よって、TiN膜が摩耗した時酸化アルミニウム
の膜の一部が露出してきても、該酸化アルミニウム膜へ
は高い応力を与えない。
That is, the ridge line of the projection is rounded after the durability test. The ridge line is initially in strong contact with the moving body, and becomes rounder as the durability test progresses, resulting in stress relaxation. Therefore, even when a part of the aluminum oxide film is exposed when the TiN film is worn, high stress is not applied to the aluminum oxide film.

【0061】図6は以上の現象を説明した図を示す、図
6(a)は振動体1の突起部の拡大図で摩擦部材を振動
体に接合してある。図6(b)は振動体に直接摩擦膜を
形成したことを示す図である。
FIG. 6 is a view for explaining the above phenomenon. FIG. 6A is an enlarged view of a projection of the vibrating body 1 in which a friction member is joined to the vibrating body. FIG. 6B is a view showing that a friction film is formed directly on the vibrating body.

【0062】また、図7は、図1に示した振動波モータ
を駆動源とする機器の概略図である。23は大歯車23
aと小歯車23bを有するギアで、大歯車23aが振動
波モータ(振動アクチュエータ)27側のギア10と噛
合している。24は被駆動部材、例えばレンズ鏡筒で、
外周部に設けられたギア24aにギア23の小歯車23
bが噛合し、モータの駆動力により回転する。一方、ギ
ア23にはエンコーダスリット板25が取り付けられ、
ギア23の回転をフォトカップラー26により検出し、
例えばオートフォーカスのためにモータの回転、停止を
制御する。
FIG. 7 is a schematic diagram of a device using the vibration wave motor shown in FIG. 1 as a driving source. 23 is a large gear 23
a large gear 23a meshes with the gear 10 of the vibration wave motor (vibration actuator) 27 side. Reference numeral 24 denotes a driven member, for example, a lens barrel.
The small gear 23 of the gear 23 is attached to the gear 24a provided on the outer peripheral portion.
b are engaged and rotated by the driving force of the motor. On the other hand, an encoder slit plate 25 is attached to the gear 23,
The rotation of the gear 23 is detected by the photocoupler 26,
For example, rotation and stop of the motor are controlled for autofocus.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、振
動アクチュエータ用の摩擦材料として、一方に少なくと
もアルミナなどの酸化アルミニウムの膜を化学的蒸着法
により形成し、他方に鉄系材料を用いることで、耐久性
の高い振動アクチュエータを得ることが出来た。また
に、酸化アルミニウム以外の膜を前記酸化アルミニウム
膜より母材に近い所に形成しておけば、たとえ母材の変
形抵抗が小さいものであっっても、酸化アルミニウム膜
が破壊せず高い耐久性を維持出来る。さらに、前記酸化
アルミニウム膜より上(表面に近い所)に他の種類の膜
を形成しておけば、より耐久性の高い振動アクチュエー
タになる。
As described above, according to the present invention, as a friction material for a vibration actuator, at least one film of aluminum oxide such as alumina is formed by a chemical vapor deposition method, and the other is a ferrous material. By using this, a highly durable vibration actuator could be obtained. In addition, if a film other than aluminum oxide is formed closer to the base material than the aluminum oxide film, even if the base material has a small deformation resistance, the aluminum oxide film is not broken and has high durability. Can maintain the nature. If another type of film is formed above the aluminum oxide film (close to the surface), a vibration actuator having higher durability can be obtained.

【0064】さらに、相手摩擦材料としてビッカース硬
さで500以上の鉄系材料を用いれば、それ自身の摩耗
も少なくなって、この相手摩擦材料の摩耗によって振動
アクチュエータの寿命が決定する場合には、より寿命を
延ばすことが出来る。
Further, when an iron-based material having a Vickers hardness of 500 or more is used as the mating friction material, the wear of itself is reduced, and when the wear of the mating friction material determines the life of the vibration actuator, The service life can be further extended.

【0065】また、本発明は上記の摩擦特性に優れた振
動アクチュエータからなる振動波モータおよびそれを用
いた機器を提供できる。
Further, the present invention can provide a vibration wave motor comprising a vibration actuator having the above-mentioned excellent frictional characteristics and a device using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の振動アクチュエータの一実施態様を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a vibration actuator of the present invention.

【図2】図2は図1の振動モータの摩擦接触部を示す概
略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a friction contact portion of the vibration motor of FIG.

【図3】本発明における第二の実施の形態を示す振動ア
クチュエータの一例であるリング状振動波モータの一部
分を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a part of a ring-shaped vibration wave motor which is an example of a vibration actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明における第二の実施の形態を示す振動ア
クチュエータの一例であるリング状振動波モータの一部
分を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a part of a ring-shaped vibration wave motor which is an example of a vibration actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明における第二の実施の形態を示す振動ア
クチュエータの一例であるリング状振動波モータの一部
分を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a part of a ring-shaped vibration wave motor which is an example of a vibration actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図6】突起部を示す拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view showing a protrusion.

【図7】図1に示した振動アクチュエータを駆動源とす
る機器の概略図である。
7 is a schematic diagram of a device using the vibration actuator shown in FIG. 1 as a driving source.

【図8】従来の超音波モータを示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing a conventional ultrasonic motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 振動体 2 振動体側摩擦部材 11 母材 21 第一層(被覆層) 22 第二層(被覆層) 23 第三層(被覆層) 3 移動体側摩擦部材 4 移動体 5 電気−機械エネルギー変換素子 6 電極板 7 弾性部材 8 ボルト 9 加圧バネ 10 ギア 102 弾性体 102a、102c 圧電素子 103 積層圧電素子 104 ヘッド部材 105 摩擦部材 106 被駆動体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration body 2 Vibration body side friction member 11 Base material 21 First layer (Coating layer) 22 Second layer (Coating layer) 23 Third layer (Coating layer) 3 Moving body side friction member 4 Moving body 5 Electro-mechanical energy conversion element Reference Signs List 6 electrode plate 7 elastic member 8 bolt 9 pressure spring 10 gear 102 elastic body 102a, 102c piezoelectric element 103 laminated piezoelectric element 104 head member 105 friction member 106 driven body

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気−機械エネルギー変換素子へ電気信
号を印加することにより駆動部に振動を発生させる振動
体と、該振動体の振動によって発生した進行性の振動波
により該振動体と摩擦摺動部を介して相対移動する移動
体とから構成される振動アクチュエータにおいて、前記
振動体及び移動体の摩擦摺動部に用いられる摩擦材料の
一方が化学的蒸着により作製された酸化アルミニウム膜
または該酸化アルミニウム膜を含む積層膜より形成され
ており、他方は鉄系材料からなることを特徴とする振動
アクチュエータ。
A vibrating body for generating a vibration in a driving section by applying an electric signal to an electro-mechanical energy conversion element; and a frictional sliding contact between the vibrating body and a progressive vibration wave generated by the vibration of the vibrating body. A vibrating actuator comprising a moving body that relatively moves through a moving part, wherein one of the friction material used for the friction sliding part of the vibrating body and the moving body is an aluminum oxide film formed by chemical vapor deposition or the aluminum oxide film. A vibration actuator formed of a laminated film including an aluminum oxide film, and the other made of an iron-based material.
【請求項2】 前記酸化アルミニウム膜を含む積層膜に
おいて、酸化アルミニウム膜以外の膜は前記酸化アルミ
ニウム膜より下層の位置に形成されている請求項1に記
載の振動アクチュエータ。
2. The vibration actuator according to claim 1, wherein in the laminated film including the aluminum oxide film, a film other than the aluminum oxide film is formed at a position lower than the aluminum oxide film.
【請求項3】 前記酸化アルミニウム膜を含む積層膜に
おいて、酸化アルミニウム膜は前記酸化アルミニウム以
外の膜より上層の位置に形成されている請求項1記載の
振動アクチュエータ。
3. The vibration actuator according to claim 1, wherein in the laminated film including the aluminum oxide film, the aluminum oxide film is formed at a position above the film other than the aluminum oxide.
【請求項4】 前記鉄系材料はビッカース硬さが500
以上のステンレスである請求項1に記載の振動アクチュ
エータ。
4. The iron-based material has a Vickers hardness of 500.
The vibration actuator according to claim 1, wherein the vibration actuator is made of stainless steel.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の振動
アクチュエータを駆動源として設けたことを特徴とする
機器。
5. An apparatus provided with the vibration actuator according to claim 1 as a drive source.
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