JP3228610B2 - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JP3228610B2
JP3228610B2 JP22284993A JP22284993A JP3228610B2 JP 3228610 B2 JP3228610 B2 JP 3228610B2 JP 22284993 A JP22284993 A JP 22284993A JP 22284993 A JP22284993 A JP 22284993A JP 3228610 B2 JP3228610 B2 JP 3228610B2
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sliding
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ultrasonic actuator
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芳久 谷口
朋樹 舟窪
毅直 藤村
敏晴 津幡
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波アクチュエータ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者等は、先に、特願平4−321
096号において、並進運動を発生できる超音波リニア
アクチュエータを提案している。その構成と原理を図を
用いて説明する。図14は、超音波振動子10の構成を
示す正面図で、基本弾性体11の上面に3つの保持用弾
性体12を固定し、それぞれの保持用弾性体12の間に
積層圧電体13を挟持固定したものである。基本弾性体
11は、黄銅材料を直方体形状に加工したもので、上面
の両端と中央部の合計3箇所(2次の屈曲振動の節に相
当する部分)に保持用弾性体12をエポキシ系接着剤で
固定したうえ、更にねじ14止めしている。そして、各
々の保持用弾性体12の間には積層圧電体13が突き当
てて保持されている。また、積層圧電体13の側面部に
は樹脂被覆が施されている。さらに、基本弾性体11の
底面両端部には、摺動部材15が接着されている。
2. Description of the Related Art The present inventors have previously described Japanese Patent Application No. 4-321.
No. 096 proposes an ultrasonic linear actuator capable of generating a translational motion. The configuration and principle will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a front view showing the configuration of the ultrasonic vibrator 10, in which three holding elastic bodies 12 are fixed on the upper surface of a basic elastic body 11, and a laminated piezoelectric body 13 is placed between the holding elastic bodies 12. It is the one that is clamped and fixed. The basic elastic body 11 is formed by processing a brass material into a rectangular parallelepiped shape, and the holding elastic body 12 is epoxy-bonded to a total of three places (a part corresponding to a secondary bending vibration node) at both ends and a center part of the upper surface. It is fixed with an agent and is further screwed down. The laminated piezoelectric members 13 are held between the respective elastic members 12 for holding. Further, a resin coating is applied to a side surface of the laminated piezoelectric body 13. Further, sliding members 15 are bonded to both ends of the bottom surface of the basic elastic body 11.

【0003】積層圧電体13に正弦波電圧を印加する
と、基本弾性体11に2種の振動が同時に励起され、こ
の2種の振動の変位が合成されて、摺動部材15は楕円
形の軌跡に沿って振動する。そこで、摺動部材15に図
示しない被駆動体を押圧すると、楕円形の軌跡の振動か
ら駆動力を受けて、被駆動体が並進運動する。
When a sinusoidal voltage is applied to the laminated piezoelectric body 13, two kinds of vibrations are simultaneously excited in the basic elastic body 11, and displacements of these two kinds of vibrations are synthesized, so that the sliding member 15 has an elliptical locus. Vibrates along. Therefore, when a driven body (not shown) is pressed against the sliding member 15, the driven body receives a driving force from the vibration of the elliptical trajectory and performs a translational movement.

【0004】図15および図16は、基本弾性体11に
励起される前記2種の振動を説明するための斜視図であ
り、図15は単純な伸縮振動を示すものである。図16
は、その伸縮の方向に伝播する横波の弾性波を示すもの
であって、2次の定在波となっている。そして、前記伸
縮運動の1次共振周波数と、前記横波の2次の定在波の
周波数が一致するように、基本弾性体11の長さと幅を
設定してある。したがって、図14に示す積層圧電体1
3によって該周波数の振動を与えるだけで、前記2種の
共振が基本弾性体11に同時に励起される。前記2次の
定在波の振動の腹の位置では、前記2種の振動の変位が
合成されて、質点が楕円形の軌跡に沿って振動する。そ
こで、その位置に摺動部材15を設け、これに被駆動体
を押圧すると、該被駆動体が前記楕円振動の作用を受け
て並進運動する。
FIGS. 15 and 16 are perspective views for explaining the two kinds of vibrations excited by the basic elastic body 11, and FIG. 15 shows a simple stretching vibration. FIG.
Indicates a transverse elastic wave propagating in the direction of the expansion and contraction, and is a secondary standing wave. The length and width of the basic elastic body 11 are set so that the primary resonance frequency of the stretching motion and the frequency of the secondary standing wave of the transverse wave match. Therefore, the laminated piezoelectric body 1 shown in FIG.
By simply giving the vibration of the frequency by 3, the two kinds of resonances are simultaneously excited in the basic elastic body 11. At the position of the antinode of the vibration of the secondary standing wave, displacements of the two kinds of vibrations are synthesized, and the mass point vibrates along an elliptical locus. Therefore, when the sliding member 15 is provided at that position and the driven body is pressed against the sliding member 15, the driven body moves in translation under the action of the elliptical vibration.

【0005】図17は、この超音波振動子10を用いた
超音波リニアアクチュエータの全体の構成を示す正面図
で、超音波振動子10がレール21上を左右に自走する
ようになっており、これをガイドするためにレール21
の裏面にリニアガイド固定部22を設ける一方、超音波
振動子10の支持機構の下端にリニアガイド移動部23
を設けたものである。超音波振動子10は、前記2次の
定在波の節の位置で支持部材24により支持されてい
る。支持部材24はコ字形状のもので、連結棒25が連
結されている。この連結棒25の上端にはばね受け26
が形成されている。一方、レール21の裏面には、リニ
アガイド固定部22が一体に固定されている。リニアガ
イド移動部23には枠30が固定されており、上枠31
と一体をなしている。上枠31の中央部にはタップが切
られ、ボルト29が螺入されている。ボルト29にはば
ね押さえ28が取り付けられ、ばね27の長さを調節
し、超音波振動子10とレール21との間の接触圧を調
節できるようになっている。
FIG. 17 is a front view showing the entire structure of an ultrasonic linear actuator using the ultrasonic transducer 10. The ultrasonic transducer 10 is self-propelled on rails 21 left and right. , Rails 21 to guide this
The linear guide moving part 23 is provided on the lower end of the support mechanism of the ultrasonic vibrator 10 while the linear guide fixing part 22 is
Is provided. The ultrasonic transducer 10 is supported by the support member 24 at the position of the node of the secondary standing wave. The support member 24 has a U-shape, and a connecting rod 25 is connected thereto. A spring receiver 26 is provided at the upper end of the connecting rod 25.
Are formed. On the other hand, a linear guide fixing portion 22 is integrally fixed to the back surface of the rail 21. A frame 30 is fixed to the linear guide moving portion 23, and an upper frame 31
And one with. A tap is cut in the center of the upper frame 31, and a bolt 29 is screwed therein. A spring retainer 28 is attached to the bolt 29 to adjust the length of the spring 27 so that the contact pressure between the ultrasonic vibrator 10 and the rail 21 can be adjusted.

【0006】このような構成の超音波リニアアクチュエ
ータにおける摺動面には、衝撃性の荷重と摩擦力が動的
に作用し、極めて過酷な使用条件下に置かれる。したが
って、摺動部分に用いる摺動材料の性質の適否が、超音
波アクチュエータの特性や寿命を決定づける鍵になる。
The sliding surface of the ultrasonic linear actuator having such a structure is subjected to a dynamic load of impact and a frictional force, and is subjected to extremely severe use conditions. Therefore, the suitability of the properties of the sliding material used for the sliding portion is the key to determining the characteristics and life of the ultrasonic actuator.

【0007】従来、摺動材料として、摺動部材15にS
US440Cを、被駆動体(レール21)にジルコニア
を用いたものがある。
Conventionally, as a sliding material, S
There is US440C in which zirconia is used for a driven body (rail 21).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の摺
動材料の組み合わせでは、耐久試験の結果、駆動力にム
ラができて被駆動体が均一な速度で動かず、極端な場合
は摺動部分同士が食い付いて止まることもあった。10
万往復の摺動を行った後の被駆動体の表面には、赤褐色
の移着膜が不整形に付着し、表面に凹凸を生じていた。
また、摺動部材15の表面には無数の条痕が生じ、激し
く摩耗したことを示していた。
However, in the above-mentioned combination of the sliding materials, as a result of the durability test, the driving force becomes uneven and the driven body does not move at a uniform speed. Sometimes the parts bite and stop. 10
A reddish-brown transfer film was irregularly adhered to the surface of the driven body after performing the sliding operation for every 10,000 rounds, and the surface was uneven.
In addition, countless striations were formed on the surface of the sliding member 15, indicating that it was severely worn.

【0009】さらに、これらの表面で生じた現象を知る
ために、表面を走査電子顕微鏡で観察した。図18およ
び図19は摺動部材15の表面、図20〜図24は被駆
動体の表面の、それぞれ走査電子顕微鏡像を示す。図1
8において、SUS440Cの摺動部材15の表面は不
規則な凹凸に富み、おびただしい摩耗粉が載っている。
この凹凸は相手材によって整然と削り取られた跡とは考
えにくく、表面の組織がむしり取られるようにして摩耗
したものと考えられるが、これは鉄自体の本来の挙動と
は異なる。図19は、図18の部分拡大図であり、表面
から細片がむしり取られるように分離して摩耗粉になっ
ていくことを示している。
Further, in order to know the phenomena occurring on these surfaces, the surfaces were observed with a scanning electron microscope. 18 and 19 show scanning electron microscope images of the surface of the sliding member 15, and FIGS. 20 to 24 show scanning electron microscope images of the surface of the driven body. FIG.
In 8, the surface of the sliding member 15 of SUS440C is rich in irregular irregularities, and a lot of abrasion powder is placed thereon.
It is unlikely that these irregularities are traces that have been neatly scraped off by the mating material, and it is thought that the surface texture has been worn away so that the surface texture is peeled off, but this is different from the original behavior of iron itself. FIG. 19 is a partially enlarged view of FIG. 18 and shows that the strips are separated so as to be peeled off from the surface and become wear powder.

【0010】一方、図20に示すように、ジルコニアの
被駆動体の表面には移着膜が見られ、これが巨視的に赤
褐色に見えていた付着物である。図21は図20の部分
拡大図である。図20中の上半分に移着膜が見えてお
り、鱗片状の細片が無数に堆積して、移着膜となったこ
とが判る。図22〜図24は、その移着膜の元素分析の
結果であって、図23は図22の画像の範囲のAlの2
次X線によるマッピング、図24はZrの2次X線によ
るマッピングの結果である。図22と図23、図22と
図24の比較から、図22中の移着膜は鉄であることが
判る。
On the other hand, as shown in FIG. 20, a transfer film is seen on the surface of the zirconia driven body, which is a deposit that was macroscopically viewed as reddish brown. FIG. 21 is a partially enlarged view of FIG. The transfer film is visible in the upper half in FIG. 20, and it can be seen that the scale-like small pieces are deposited innumerably to form the transfer film. FIGS. 22 to 24 show the results of elemental analysis of the transfer film. FIG.
FIG. 24 shows the result of mapping using secondary X-rays of Zr. 22 and FIG. 23, and FIG. 22 and FIG. 24, it can be seen that the transfer film in FIG. 22 is iron.

【0011】以上のことから、従来の摺動材料では、摺
動部材15の表面が酸化して酸化鉄となり、これがむし
り取られて摩耗粉となり、その一部は被駆動体の表面に
堆積して移着膜となることが判る。その移着膜は摺動と
ともに不整形に成長して摺動の障害となり、駆動力がム
ラになったり、摺動部分が食い付いて停止したりする原
因となっている。
As described above, in the conventional sliding material, the surface of the sliding member 15 is oxidized to iron oxide, which is peeled off to form abrasion powder, and a part of it is deposited on the surface of the driven body. It turns out that it becomes a transfer film. The transfer film grows irregularly along with the sliding, causing an obstacle to the sliding, causing a driving force to become uneven, and causing the sliding portion to bite and stop.

【0012】すなわち、従来の超音波アクチュエータの
摺動部分に用いられてきた摺動材料は、摺動に際して移
着膜を生じ、これが摺動面に堆積する性質を有してい
た。この移着膜は、多くの場合、不規則な形状に付着
し、物理的性質が元の摺動材料と異なるために、駆動力
のムラや、食い付きの原因となっていた。つまり、従来
の超音波アクチュエータでは、摺動材料に起因して、安
定した動作と駆動力が得られないという問題点があっ
た。
That is, the sliding material used for the sliding portion of the conventional ultrasonic actuator has a property that a transfer film is formed upon sliding, and this deposits on the sliding surface. In many cases, the transfer film adheres to an irregular shape and has a physical property different from that of the original sliding material, which causes uneven driving force and biting. That is, the conventional ultrasonic actuator has a problem that stable operation and driving force cannot be obtained due to the sliding material.

【0013】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、移着膜の堆積を未然に防ぎながら摺動
し、駆動力のムラや食い付きを起こさない超音波アクチ
ュエータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and provides an ultrasonic actuator which slides while preventing deposition of a transfer film from occurring, and does not cause uneven driving force or biting. The purpose is to:

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、弾性体と、該弾性体に固着され
た電気−機械エネルギー変換素子とを備え、電気−機械
エネルギー変換素子に交流電流を印加することにより、
上記弾性体表面に振動を発生させる振動子と、上記弾性
体表面に圧接されることにより、上記振動子に対して相
対的に移動する被駆動体と砥粒を有するレジンからな
り、上記振動子の被駆動体との圧接面に設けられた摺動
部材とを備え、上記被駆動体がジルコニアによって形成
されていることを特徴とする。請求項2の発明、請求項
1記載の超音波アクチュエータであって、前記電気−機
械エネルギー変換素子は、積層型圧電素子であることを
特徴とする。 請求項3の発明は、弾性体と、この弾性体
に固着された電気−機械エネルギー変換素子とを備え、
電気−機械エネルギー変換素子に交流電流を印加するこ
とにより、上記弾性体表面に振動を発生させる振動子
と、上記弾性体表面に圧接されることにより、上記振動
子に対して相対的に移動する被駆動体と、上記弾性体表
面に圧接されることにより、上記振動子に対して相対的
に移動する被駆動体と、砥粒を有するレジンからなり、
上記振動子と被駆動体との圧接面のうち少なくとも一方
の面に設けられた摺動部材とを備え、上記振動子は、駆
動源としての少なくとも2つの積層型圧電素子を備える
と共に、弾性体としての基本弾性体及び基本弾性体に対
して接合された保持用弾性体とを有しており、それぞれ
の積層型圧電素子の両端部が前記保持用弾性体に対し突
き当てによって保持されていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention , there is provided an electro-mechanical energy conversion device comprising an elastic body and an electro-mechanical energy conversion element fixed to the elastic body. By applying an alternating current to the element,
A vibrator for generating vibration on the surface of the elastic body, a driven body relatively moved with respect to the vibrator by being pressed against the surface of the elastic body, and a resin having abrasive grains.
The sliding provided on the pressure contact surface of the vibrator with the driven body
And the driven body is formed of zirconia.
It is characterized by having been done . Invention of claim 2, claim
2. The ultrasonic actuator according to claim 1, wherein:
The mechanical energy conversion element is a laminated piezoelectric element.
Features. According to a third aspect of the present invention, there is provided an elastic body,
An electro-mechanical energy conversion element fixed to the
Applying alternating current to the electromechanical energy conversion element
A vibrator for generating vibration on the surface of the elastic body
And the vibration caused by being pressed against the surface of the elastic body.
A driven body that moves relatively to the child,
By being pressed against the surface, relative to the vibrator
Consisting of a driven body that moves to and a resin having abrasive grains,
At least one of pressure contact surfaces between the vibrator and the driven body
And a sliding member provided on the surface of the vibrator.
Equipped with at least two stacked piezoelectric elements as a power source
In addition, the basic elastic body as the elastic body and the basic elastic body
And holding elastic bodies joined together,
The two ends of the laminated piezoelectric element project from the holding elastic body.
It is characterized by being held by contact.

【0015】[0015]

【作用】上記構成の超音波アクチュエータでは、もし摺
動面に移着膜が発生しようとしても、砥粒がこれを常に
削り落としながら摺動するために、常に新鮮な表面同士
が接触することとなり、摺動条件が安定するものであ
る。
In the ultrasonic actuator having the above-described structure, even if a transfer film is generated on the sliding surface, the abrasive grains slide while constantly shaving off the abrasive, so that the fresh surfaces always come into contact with each other. And the sliding conditions are stable.

【0016】本発明においては、超音波アクチュエータ
の摺動部で生じている摩擦と摩耗の現象を究明し、摺動
材料の有する条件を選択し、より安定なモードの摩耗現
象が出現するように制御することとした。発明を完成す
る過程で得られた知見によると、図2に示すように、摺
動部分の材料は、その表面で微細な細片1が常に脱落と
再付着を繰り返している。脱落した細片1のうち一部は
摺動面に再付着せずに分離するが、さらにそのうちの一
部は被駆動体2の表面に固着して移着膜3となり、残り
が摩耗粉となる。そこで、超音波アクチュエータの動作
を安定させるには、移着膜3が生じないようにすればよ
い。しかし、図3に示すように、摺動部で脱落した細片
1の全てを拾い集めて摺動部に再付着させながら摺動し
ていくことは、現象として不自然であり、不可能であ
る。まして、図4に示すように、一旦広範囲に付着した
移着膜3を掻きとって、狭い範囲の摺動部に再付着させ
ながら摺動していくことはできない。
In the present invention, the friction and wear phenomena occurring in the sliding portion of the ultrasonic actuator are investigated, the conditions of the sliding material are selected, and the more stable mode of the wear phenomenon appears. I decided to control it. According to the knowledge obtained in the process of completing the invention, as shown in FIG. 2, in the material of the sliding portion, fine strips 1 are constantly falling and reattaching on the surface thereof. Some of the strips 1 that have fallen off are separated without reattaching to the sliding surface, but some of them are also fixed to the surface of the driven body 2 to form the transfer film 3, and the rest is abrasion powder. Become. Therefore, in order to stabilize the operation of the ultrasonic actuator, the transfer film 3 may be prevented from being generated. However, as shown in FIG. 3, it is unnatural and impossible to collect all of the strips 1 that have fallen off at the sliding portion and slide while reattaching to the sliding portion. is there. Further, as shown in FIG. 4, the transfer film 3 which has once adhered to a wide area cannot be scraped and slid while re-adhering to a sliding portion in a narrow area.

【0017】そこで、本発明は、発想を転換し、図1に
示すように、摺動材料の少なくとも一方に砥粒を含有さ
せて、研磨性を持たせることとした。このようにすれ
ば、たとえ摺動面に移着膜3が付着しても摺動と共に削
り落とされ、摺動材自体も僅かに削られて、常に新しい
面が摺動し合うようになる。ここで、摩耗粉が増えるこ
とが懸念されるが、砥粒の硬度を、相手材の硬度と同等
か、僅かに硬い程度にすれば、摺動材自体の削られ量は
微視的な規模に留まり、巨視的な発塵は生じないと考え
てよい。
In view of the above, the present invention has changed the idea, and as shown in FIG. 1, at least one of the sliding materials contains abrasive grains so as to have abrasiveness. In this way, even if the transfer film 3 adheres to the sliding surface, it is scraped off with sliding, the sliding material itself is slightly scraped, and the new surface always slides. Here, there is a concern that abrasion powder will increase. However, if the hardness of the abrasive grains is set to be equal to or slightly higher than the hardness of the counterpart material, the amount of scraping of the sliding material itself is microscopic. And no macroscopic dusting occurs.

【0018】[0018]

【実施例】(構成)図17に示す超音波アクチュエータ
の摺動部材15として市販のドレッサボードを裁断して
用い、被駆動体(レール21)はジルコニアのままとし
た。このドレッサボードは、ダイヤモンド砥粒を含む砥
石をドレッシングするために用いられるもので、ダイヤ
モンドよりもやや硬度の低い砥粒を、レジンで繋いだも
のである。
EXAMPLE (Structure) A commercially available dresser board was cut and used as the sliding member 15 of the ultrasonic actuator shown in FIG. 17, and the driven body (rail 21) was kept zirconia. This dresser board is used for dressing a grindstone containing diamond abrasive grains, and is made by connecting abrasive grains having hardness slightly lower than that of diamond with a resin.

【0019】(作用)本実施例の超音波アクチュエータ
で耐久試験を行ったところ、動作は極めて安定で、駆動
力のムラや食い付きは皆無であった。また、10万往復
終了後の被駆動体の表面は初期状態と同等の純白で、僅
かな摺動痕は認められたものの、付着はなく、摩耗粉も
目視でほとんど見られなかった。さらに、摺動部材15
の表面には特に変化がなく、摩耗した形跡もなかった。
(Action) When a durability test was performed using the ultrasonic actuator of this embodiment, the operation was extremely stable, and there was no unevenness or biting of the driving force. After 100,000 reciprocations, the surface of the driven body was pure white equivalent to that in the initial state, and although slight sliding marks were observed, there was no adhesion and almost no wear powder was visually observed. Further, the sliding member 15
There was no particular change on the surface and no evidence of wear.

【0020】本実施例における摺動前の摺動部材15の
表面の走査電子顕微鏡像を、図5〜図7に示す。図5に
示すように、ドレッサボードの摺動部材15は、多量の
砥粒を含んでいる。図6は、図5の部分拡大図であり、
図7は元素分析の結果であって、Alの2次X線による
マッピングの結果である。図6と図7との比較から、砥
粒はアルミナであると考えられる。アルミナは被駆動体
のジルコニアと硬度が同程度であるから、前述の本発明
の意図に良く合致するものである。
FIGS. 5 to 7 show scanning electron microscope images of the surface of the sliding member 15 before sliding in this embodiment. As shown in FIG. 5, the sliding member 15 of the dresser board contains a large amount of abrasive grains. FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 7 shows the result of elemental analysis, which is the result of mapping of Al by secondary X-rays. From the comparison between FIG. 6 and FIG. 7, it is considered that the abrasive is alumina. Alumina has a hardness similar to that of zirconia of the driven body, and thus well matches the intention of the present invention described above.

【0021】本実施例における10万往復後の摺動部材
15の表面の走査電子顕微鏡像を、図8〜図11に示
す。図8に示すように、接触部分の端の、面圧の低いと
ころに膜状の付着物が見られ、面圧の高い部分では、斑
点状の輝点が見られる。図9および図10は、図8の面
圧の低い部分を順次拡大していった部分拡大図である。
問題の付着物は膜ではなく、粉体の集積したものである
ことが判る。また、図11は図8の面圧の高い部分の部
分拡大図であるが、輝点と見えたものは粉体の小規模な
集積物であり、その他の部分では砥粒が露出しているこ
とが判る。
FIGS. 8 to 11 show scanning electron microscope images of the surface of the sliding member 15 after 100,000 reciprocations in this embodiment. As shown in FIG. 8, a film-like deposit is found at a low contact pressure at the end of the contact portion, and a spot-like bright spot is seen at a high contact pressure. FIGS. 9 and 10 are partially enlarged views in which portions having low surface pressure in FIG. 8 are sequentially enlarged.
It can be seen that the deposit in question is not a film but an accumulation of powder. FIG. 11 is a partially enlarged view of a portion where the surface pressure is high in FIG. 8, but what appears to be a bright point is a small-scale accumulation of powder, and abrasive grains are exposed in other portions. You can see that.

【0022】以上のことから、摺動に際してジルコニア
かバインダのレジンが微細な摩耗粉になって分離し、表
面に堆積するが、面圧の高い部分ではこれが常に削り落
とされて、砥粒が露出していると考えられる。図12お
よび図13は、本実施例の被駆動体の表面の10万往復
後の走査電子顕微鏡像である。ジルコニアの表面は削ら
れてはいるが、従来の図20〜図24と比較して明らか
に滑らかであり、安定した摩耗をしていることが判る。
From the above, the resin of zirconia or binder is separated as fine abrasion powder during sliding and is deposited on the surface. However, in a portion where the surface pressure is high, the resin is constantly shaved off and the abrasive grains are exposed. it seems to do. 12 and 13 are scanning electron microscope images of the surface of the driven body of this embodiment after 100,000 reciprocations. Although the surface of zirconia has been shaved, it is apparent that the surface is clearly smoother than the conventional zirconia shown in FIGS.

【0023】(効果)本実施例によれば、摺動材料を特
に作り込むこともなく、入手性の良い市販のドレッサボ
ードを摺動材料として利用するだけで、安定した動作が
得られるという効果がある。また、本実施例では、本発
明者等が先に提案した超音波アクチュエータを例にとっ
て説明したが、本発明の効果はこの超音波アクチュエー
タに特有のものではなく、超音波振動を伴う摺動要素
に、普遍的に該当するものである。したがって、本発明
はあらゆる形式の超音波アクチュエータや、その他超音
波振動を伴う摺動要素への適用を包含することは勿論で
ある。
(Effects) According to the present embodiment, a stable operation can be obtained only by using a commercially available dresser board having good availability as a sliding material without particularly preparing a sliding material. There is. Further, in the present embodiment, the ultrasonic actuator proposed by the present inventors has been described as an example, but the effect of the present invention is not unique to this ultrasonic actuator, and the sliding element accompanied by ultrasonic vibration is used. Is universally applicable. Therefore, the present invention naturally includes application to all types of ultrasonic actuators and other sliding elements with ultrasonic vibration.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように、本発明の超音波アクチュ
エータによれば、駆動力のムラや食い付き無しに、極め
て安定に動作される。
As described above, according to the ultrasonic actuator of the present invention, extremely stable operation can be achieved without uneven driving force or biting.

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

【図1】本発明の作用を説明するための摺動部の断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sliding portion for explaining the operation of the present invention.

【図2】超音波アクチュエータの動作時の摺動部を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a sliding portion during operation of the ultrasonic actuator.

【図3】超音波アクチュエータの動作時の摺動部を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sliding portion during operation of the ultrasonic actuator.

【図4】超音波アクチュエータの動作時の摺動部を示す
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a sliding portion during operation of the ultrasonic actuator.

【図5】本発明の実施例の摺動部材の摺動前における表
面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 5 is a scanning electron microscope image showing a surface of a sliding member according to an embodiment of the present invention before sliding.

【図6】本発明の実施例の摺動部材の摺動前における表
面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 6 is a scanning electron microscope image showing a surface of a sliding member according to an embodiment of the present invention before sliding.

【図7】本発明の実施例の摺動部材の摺動前における表
面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 7 is a scanning electron microscope image showing a surface of a sliding member according to an example of the present invention before sliding.

【図8】同実施例の摺動部材の10万往復後摺動後にお
ける表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 8 is a scanning electron microscope image showing the surface of the sliding member of the example after sliding after 100,000 reciprocations.

【図9】同実施例の摺動部材の10万往復後摺動後にお
ける表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 9 is a scanning electron microscope image showing the surface of the sliding member of Example after sliding after 100,000 reciprocations.

【図10】同実施例の摺動部材の10万往復後摺動後に
おける表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 10 is a scanning electron microscope image showing the surface of the sliding member of Example after sliding back and forth after 100,000 reciprocations.

【図11】同実施例の摺動部材の10万往復後摺動後に
おける表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 11 is a scanning electron microscope image showing the surface of the sliding member of Example after sliding back and forth after 100,000 reciprocations.

【図12】同実施例の被駆動体の10万往復後摺動後に
おける表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 12 is a scanning electron microscope image showing the surface of the driven body of the embodiment after sliding after 100,000 reciprocations.

【図13】同実施例の被駆動体の10万往復後摺動後に
おける表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 13 is a scanning electron microscope image showing the surface of the driven body of the embodiment after sliding after 100,000 reciprocations.

【図14】超音波振動子を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing an ultrasonic transducer.

【図15】図14に示す超音波振動子の振動状態を示す
斜視図である。
15 is a perspective view showing a vibration state of the ultrasonic transducer shown in FIG.

【図16】図14に示す超音波振動子の振動状態を示す
斜視図である。
16 is a perspective view showing a vibration state of the ultrasonic transducer shown in FIG.

【図17】図14に示す超音波振動子を具備した超音波
アクチュエータを示す正面図である。
FIG. 17 is a front view showing an ultrasonic actuator including the ultrasonic transducer shown in FIG.

【図18】従来の摺動部材の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 18 is a scanning electron microscope image showing the surface of a conventional sliding member after sliding after 100,000 reciprocations.

【図19】従来の摺動部材の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 19 is a scanning electron microscope image showing the surface of the conventional sliding member after sliding after 100,000 reciprocations.

【図20】従来の被駆動体の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 20 is a scanning electron microscope image showing a surface of a conventional driven body after sliding after 100,000 reciprocations.

【図21】従来の被駆動体の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 21 is a scanning electron microscope image showing the surface of a conventional driven body after sliding after 100,000 reciprocations.

【図22】従来の被駆動体の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 22 is a scanning electron microscope image showing the surface of a conventional driven body after sliding after 100,000 reciprocations.

【図23】従来の被駆動体の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 23 is a scanning electron microscope image showing the surface of a conventional driven body after sliding after 100,000 reciprocations.

【図24】従来の被駆動体の10万往復後摺動後におけ
る表面を示す走査電子顕微鏡像である。
FIG. 24 is a scanning electron microscope image showing a surface of a conventional driven body after sliding after 100,000 reciprocations.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 細片 2 被駆動体 3 移着膜 10 超音波振動子 11 基本弾性体 12 保持用弾性体 13 積層圧電体 15 摺動部材 REFERENCE SIGNS LIST 1 strip 2 driven body 3 transfer film 10 ultrasonic transducer 11 basic elastic body 12 elastic body for holding 13 laminated piezoelectric body 15 sliding member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津幡 敏晴 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大内 孝司 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−340381(JP,A) 特開 平3−49573(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshiharu Tsuhata 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside the Olympus Optical Industrial Co., Ltd. (72) Takashi Ouchi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. Olympus Optical Co., Ltd. (56) References JP-A-4-340381 (JP, A) JP-A-3-49573 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) ) H02N 2/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 弾性体と、該弾性体に固着された電気−
機械エネルギー変換素子とを備え、電気−機械エネルギ
ー変換素子に交流電流を印加することにより、上記弾性
体表面に振動を発生させる振動子と、 上記弾性体表面に圧接されることにより、上記振動子に
対して相対的に移動する被駆動体と砥粒を有するレジンからなり、上記振動子の被駆動体と
の圧接面に設けられた摺動部材とを備え、 上記被駆動体がジルコニアによって形成されていること
特徴とする超音波アクチュエータ。
1. An elastic body and an electric body fixed to the elastic body.
A vibrator that includes a mechanical energy conversion element and generates an oscillation on the elastic body surface by applying an alternating current to the electro-mechanical energy conversion element; and a vibrator that is pressed against the elastic body surface. A driven body that relatively moves with respect to , and a resin having abrasive grains, and the driven body of the vibrator and
The driven member is formed of zirconia.
An ultrasonic actuator characterized by the above.
【請求項2】 前記電気−機械エネルギー変換素子は、2. The electro-mechanical energy conversion element according to claim 1,
積層型圧電素子であることを特徴とする請求項1記載の2. The multi-layer piezoelectric element according to claim 1, wherein
超音波アクチュエータ。Ultrasonic actuator.
【請求項3】 弾性体と、この弾性体に固着された電気3. An elastic body and an electric body fixed to the elastic body.
−機械エネルギー変換素子とを備え、電気−機械エネルAn electric-mechanical energy device comprising a mechanical energy conversion element;
ギー変換素子に交流電流を印加することにより、上記弾By applying an alternating current to the energy conversion element,
性体表面に振動を発生させる振動子と、A vibrator that generates vibration on the surface of the body, 上記弾性体表面に圧接されることにより、上記振動子にBy being pressed against the elastic body surface,
対して相対的に移動する被駆動体と、A driven body that moves relatively to the 上記弾性体表面に圧接されることにより、上記振動子にBy being pressed against the elastic body surface,
対して相対的に移動する被駆動体と、A driven body that moves relatively to the 砥粒を有するレジンからなり、上記振動子と被駆動体とIt is made of a resin having abrasive grains, and the vibrator and the driven body
の圧接面のうち少なくとも一方の面に設けられた摺動部Sliding part provided on at least one of the press contact surfaces of
材とを備え、With materials, 上記振動子は、駆動源としての少なくとも2つの積層型The vibrator has at least two stacked types as a driving source.
圧電素子を備えると共に、弾性体としての基本弾性体及It has a piezoelectric element and a basic elastic body as an elastic body.
び基本弾性体に対して接合された保持用弾性体とを有しAnd a holding elastic body joined to the basic elastic body.
ており、それぞれの積層型圧電素子の両端部が前記保持And both ends of each laminated piezoelectric element hold the said
用弾性体に対し突き当てによって保持されていることをThat it is held against the elastic body
特徴とする超音波アクチュエータ。Ultrasonic actuator characterized.
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