JP3792790B2

JP3792790B2 - 振動波モータ

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Publication number: JP3792790B2
Application number: JP19364996A
Authority: JP
Inventors: 裕丸山; 耕治木谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JPH1042579A; US5917269A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は振動体に振動波を生じさせ、この振動体に接触する接触体との間で摩擦駆動により相対移動を起こさせる振動波モータに係り、詳しくは加圧接触部における摺動材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
進行性振動波を利用した振動波モータの原理的概要は下記のようである。全長がある長さλの整数倍であるような金属等の弾性体材料でリング状に形成された弾性体の片面に、周方向に配列された二群の複数個の圧電素子を固着したものを振動体（ステータ）とする。
【０００３】
これらの圧電素子は、各群内ではλ／２のピッチにて、かつ交互に逆の伸縮極性となるように配列されており、また両群間にはλ／４の奇数倍のずれがあるように配列されている。圧電素子の両群にはそれぞれ電極膜が施されている。
【０００４】
いずれかの一群（以下Ａ相と称す）のみに交流電圧を印加すれば、上記振動体は、前記Ａ相の各圧電素子の中央点及びそこからλ／２おきの点が腹の位置、また前記腹の位置間の中央点が節の位置であるような曲げ振動の定在波（波長λ）が弾性体の全周にわたって発生する。
【０００５】
また、他の一群（以下Ｂ相と称す）のみに交流電圧を印加すると、同様に定在波が生ずるが、その腹及び節の位置はＡ相による定在波に対して、位置的にλ／４ずれた位相になる。
【０００６】
両Ａ、Ｂ相に、周波数が同じで、かつ互いに９０°の時間的位相差を有する交番信号を同時に印加すると、両者の定住波の合成の結果、弾性体には周方向に振動する曲げ振動の進行波（波長λ）が発生し、このとき、厚みを有する上記弾性体の各点は楕円運動をする。
【０００７】
よって、弾性体の片面に移動体（ロータ）として、例えばリング状の移動体を直接加圧接触させておけば、前記移動体は弾性体から周方向の摩擦力を受け回転駆動される。また、前記楕円運動の周方向成分を増やすために、振動体の圧電素子固着面と反対側に周方向に複数個の径方向の溝をいれると、振動の中立面が圧電素子固着面側に移動し、入力される交番信号が同じ振幅でも回転数が上がり、モータ効率をも上げる効果が大きい。
【０００８】
このような原理に基づく振動波モータは、低速高トルクのモータ特性を有し、高精度回転や高精度位置決めに適している。また、摩擦力により駆動するためには摩擦係数が大きい方がモータ性能上望ましい。
【０００９】
しかしながら弱点として、加圧接触部に用いられている摺動材料が摩耗し易いことが挙げられる。そのため摺動材料は耐摩耗性が良く、かつ熱伝導率が高く耐摩耗性に悪影響を与える摩擦熱を放熱し易いこと、そして、さらに重要なことは、実用上入手し易く、材料および加工コストが安い材料が望ましい。
【００１０】
そこで、通常はアルミニウム合金の表面を硬化処理したり、また、セラミックス粒子を含有したメッキ処理が施され、さらに、アルミニウム合金の中では耐摩耗性の比較的良いシリコン（Ｓｉ）を含有したアルミニウム系合金が振動波モータの摺動材として提案されている。
【００１１】
また、これに対する相手材料として、現在のところ、通常の金属より硬質なセラミックスか、または摺動材料の摺動面に薄い膜を形成し潤滑性を与える樹脂材料などの比較的耐摩耗性が良好で長時間にわたり摩耗面の変化が少ないものが用いられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本出願に係る発明の目的は、従来使用していたシリコン粒子を含有したアルミニウム系合金からなる摺動材料の性能をさらに向上させ、摩耗が少なく長時間の駆動の可能な高寿命の振動波モータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動波モータにおける一方の接触部は、軟質金属に含有される硬質粒子を軟質金属の表面より突出する処理を施した摺動面とし接触部それ自体の耐摩耗性を向上させることにある。
【００１４】
具体的にこの接触部は、３〜４０重量％のシリコンを含有するアルミニウム−シリコン系合金や、５〜３０重量％の炭化ケイ素を含有する無電解ニッケルメッキで形成されており、その硬質物質（上記シリコン、炭化ケイ素）の突出量はわずか０．２〜２μｍで耐摩耗性の向上は著しい。
【００１５】
さらに、上述のアルミニウム−シリコン系合金の窪んだアルミニウム合金の表面にその突出した高さ以下の厚さの酸化膜層やメッキ層を形成することで、軟質のアルミニウム合金の表面を硬化させ、さらに耐摩耗性の向上を図ることができる。
【００１６】
そして、これらの接触部に対する相手材（他方の接触部）としては、樹脂材料で形成し、フッ素樹脂、カーボンファイバーを含むことが望ましい。また硬質のセラミックスで例えば酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、室化ケイ素などでも良好である。
【００１７】
以上のような構成の接触部は耐摩耗性を良く、摩耗量が少なく安定した変化の少ない摺動面を長時間維持できるので性能の安定した、しかも長寿命の振動波モータが可能となる。
【００１８】
【実施の形態】
図１は本発明による振動波モータの一実施の形態を示す断面図である。
【００１９】
図中、１は振動体で、可撓性を有する例えばステンレス、リン青銅、アルミ合金からなるリング状の金属弾性体３の一端面に、前述の如く複数個に分極された２群の圧電素子４をリング状に形成した圧電素子群を耐熱性のエポキシ樹脂系接着剤で同心円状に接着すると共に、金属弾性体３の他端面に樹脂材料や無機材料からなる振動体側摺動材５を同様に接着して形成され、金属弾性体３の他端面にはモータ効率を上げるために櫛歯状に複数の溝３ａが周方向に規則的に形成されている。
【００２０】
２はアルミニウム合金からなるリング状の移動体側の摺動材６（場合によっては表面処理層６’がある）をゴムリング７を介して支持体８に取付けた接触体である移動体で、支持体８はネジ１１により出力軸１２に固定されている。
【００２１】
そして、振動体１の摺動面と移動体２の摺動面は、加圧用の板ばね１６により、軸方向に例えば５ｋｇｆの荷重で加圧接触されている。９はベアリング、１３はカバー、１４，１５は与圧カラー、１７はカラーで、ネジ１１により出力軸１２に固定されている。振動体摺動面の径方向の段差５’は、振動波モータそれぞれの摩耗しろによって異なるが、ここでは、０．０５ｍｍとした。なお図１の摺動部の幅ａは０．８ｍｍ、ｂは１．３ｍｍ、摺動部の直径ｃは３０ｍｍである。
そして、交互に厚み方向に分極処理された２群の圧電素子４に振動体１の固有の周波数の交流電圧などの交番信号を印加すると、振動体１は共振を起こし、その周方向に進行性振動波を生じ、振動体１に加圧接触している移動体２が、振動体１と移動体２の摺動面の摩擦力によって、回転駆動される。
【００２２】
摺動材５、６の評価は、回転数３００ｒｐｍ、トルク３００ｇ・ｃｍ、連続１００時間の駆動で行った。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
移動体２の摺動材６には、耐摩耗性のＳｉ粒子を含むアルミニウム−シリコン系合金（以下Ａｌ−Ｓｉ系合金）を用いた。これには急冷凝固Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を粉末治金法により製造した押し出し材料（例えば、住友軽金属工業（株）Ａｌ−Ｓｉ系合金ＰＡシリーズＳｉ含有量２０重量％，３０重量％，４０重量％）と、溶解鋳造法による押し出し材料であるアルミニウム合金（例えば、住友軽金属工業（株）Ａｌ−Ｓｉ系合金ＳＣシリーズＳｉ含有量３重量％，８重量％，１２重量％）があり、これらはＳｉを含有するため、一般にアルミニウム合金よりも良好な耐摩耗性を有することで知られている。
【００２４】
当初これらの材料を用いて、前述の図１の摺動材６に機械加工し、その摺動面をラップ加工して評価したが、最も耐摩耗性の良いＳｉ含有量の多いＡｌ−Ｓｉ系合金においても、ときどきＡｌ−Ｓｉ系合金の摺動面に傷や、さらに傷の進んだ深さサブμｍ以上の摩耗個所が円周上に幅０．３ｍｍ以上生じることがあり、モータ性能が劣化することがわかった。
【００２５】
なお、振動体１側の摺動材５の材料には、カーボンファイバー１０〜３０重量％と、残りをポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥ）樹脂からなる材料やポリイミド１０〜５０重量％を含有したＰＴＦＥ樹脂などの樹脂系材料を使用した。
【００２６】
そこで、Ａｌ−Ｓｉ系合金の摩耗の発生を調べるために、摺動材６のＡｌ−Ｓｉ系合金の摺動面を振動波モータの駆動初期時から経時的に光学顕微鏡や電子顕微鏡で詳細に観察したところ、硬質粒子と軟質金属とからなる材料特有の摩耗現象が起っていることがわかった。
【００２７】
すなわち、図６の（ａ）に示すように、Ａｌ−Ｓｉ系合金は一般に軟質のＡｌ合金２１（Ｃｕ，Ｍｇ他含有ビッカース硬度８０〜１２０程度）の中に、Ａｌ合金２１よりも硬いＳｉ粒子２０（形状は比較的角ばっているが粒径１μｍ〜約２０μｍ、ビッカース硬度９００〜１２００程度）があり、摺動開始直後は機械加工したＡｌ−Ｓｉ系合金表面から、まず初めに軟質のＡｌ合金２１が摺動表面から非常にわずかづつであるが削れ摩耗を開始し、この摩耗によりできた摩耗粉が直接または一度相手材の樹脂に埋れて互いに凝着しつつ、Ａｌ合金２１自身に再び攻撃をはじめ、Ａｌ合金２１の摩耗がさらに進み、摩耗粉はさらに増え、この現象がくり返えされＡｌ合金２１はときに突発的に、急激に摩耗が拡大、Ｓｉ粒子２０さえも巻き込み摩耗が進展することがわかった。
【００２８】
ただ、特に移動体２側の摺動材６にＰＴＦＥ樹脂を使用した場合には、図６の（ｂ）に示すように、ＰＴＦＥを主成分とする膜２２（厚さはせいぜい１〜２μｍ以下）が摺動材６（Ａｌ−Ｓｉ系合金）の摺動面に形成され、摺動を開始してから短時間で安定した膜形成がなされると、一種のカバーとして働き、Ａｌ−Ｓｉ系合金の摩耗は起こりにくいこともわかった。
【００２９】
その際のＡｌ−Ｓｉ系合金の摺動面を観察すると、Ｓｉ粒子２０は表面が摺動した結果平滑であり、その周囲にあるＡｌ合金２１はそのＳｉ粒子２０の平滑面よりわずか（サブμｍ〜１μｍ程度）に窪んでいることがわかった。
【００３０】
すなわち、この窪み部のＡｌ合金はわずかではあるが摩耗しつつ、ＰＴＦＥ膜２２とともに安定化することとなる。そしてＡｌ合金地のわずかな窪みは実験した全てのＡｌ−Ｓｉ系合金において同じように形成され、Ａｌ−Ｓｉ系合金特有の摩耗現象であった。
【００３１】
ところで、Ａｌ−Ｓｉ系合金の摺動面の摺動前の状況は加工方法、例えば切削、研削、ラップ、研磨等により異なっている。各々の加工方法による摺動面の状況を電子顕微鏡観察から想像すると図８の様になる。
【００３２】
図８の（ａ）のダイヤモンド工具での切削では、硬いＳｉ粒子２０が工具刃先によって引っかけられて欠けや一部脱落が起こり、Ａｌ合金部２１もこすりつけられ塑性流動が生じて凹凸がある。
【００３３】
図８（ｂ）のダイヤモンド粒子を含んだレジンボンド砥石での研削では、切削と比べ顕著ではないが、切削と同様にＳｉ粒子２０の欠けとＡｌ合金部２１の塑性流動による凹凸がみられる。
【００３４】
図８（ｃ）のダイヤモンド粒子のラップ加工では、Ｓｉ粒子２０の欠けや脱落はみられないが、Ａｌ合金部２１の塑性流動は比較的起こり、Ａｌ合金部２１の流動によりＳｉ粒子２０が明瞭に区別できず、研磨と比べＳｉ粒子２０とＡｌ合金部２１の傷の多い面となった。
【００３５】
図８（ｄ）の研磨加工では、１μｍ以下の酸化シリコン粒子とバフ布を用いると、Ｓｉ粒子２０とＡｌ合金部２１とも殆ど傷等もみられない平滑な鏡面（平面度０．１μｍ〜０．０５μｍ以上）を呈した。
【００３６】
これら加工による表面の状況と前述の摺動後の摺動面の状況を考え合せると、あらかじめ摺動前に、Ａｌ−Ｓｉ系合金の表面を研磨により平滑にした後に、図２のようにＳｉ粒子２０に対しＡｌ合金２１をわずかながら取り除いておくことができれば、Ａｌ−Ｓｉ系合金の突発的な摩耗は起らなくなると予想された。
【００３７】
そこで、Ａｌは両性金属であり、酸、アルカリに腐食され易いことから、例えばフッ化水素水溶液や水酸化ナトリウム水溶液を使って腐食（エッチング）させたところ、フッ化水素水溶液（濃度５％）中で、温度２０℃で６０秒で、また水酸化ナトリウム水溶液（濃度１０％）中で、温度２０℃で同じく６０秒で０．５μｍ前後の腐食により（なお腐食後は充分の水洗いをした）、Ａｌ合金地２１をＳｉ粒子２０の平滑面より窪ますことが可能であった。
【００３８】
また腐食時間や温度を変えることで、Ａｌ合金部２１の窪み量は±０．１μｍの精度でコントロールが可能であった。
【００３９】
このようにして作った図２のＡｌ合金２１の窪み部を有する（Ｓｉ粒子２０の突起を有する）Ａｌ−Ｓｉ系合金を、振動波モータの移動体側の摺動材６に用いて評価したところ、前述のＡｌ−Ｓｉ系合金にときどき発生する急激な摩耗の発生をほとんど防ぐことができた。
【００４０】
また、Ｓｉ含有量も耐摩耗性に関係し、その量が多い方が耐摩耗性は良くなるが、評価した入手可能なＳｉ含有量３重量％〜４０重量％のＡｌ−Ｓｉ系合金のうち、３重量％を除く全てのＡｌ−Ｓｉ系合金の摺動面表面のＳｉ粒子をＡｌ合金地よりわずか０．２〜２．０μｍ程度突出させることで、その耐摩耗性に向上がみられた。
【００４１】
さらにＳｉ粒子の突出量を増やして行くと（エッチングによるＡｌ合金部の除去を増やすと）Ｓｉ粒子の脱落が起り易くなり、脱落したＳｉ粒子がＡｌ合金、Ｓｉ粒子の摩耗を発生させ、かえって良い結果が得られなかった。
【００４２】
また、相手材である振動体１の摺動材５との組み合せは、振動波モータの仕様上の寿命との関係で選定されるが、前述（図６（ｂ））の摺動面に形成する膜が出来易いＰＴＦＥが含有され、また強化材として繊維状のファイバーが入ったもの、とりわけカーボンファイバーはカーボンが摩耗して潤滑剤となり、摺動面への悪い影響が少なく望ましく、相手の移動体２の摺動材６へのカーボン材による攻撃性（アルミ合金を削り易い）は増えるものの、摺動材５の耐摩耗量、つまり、時間当たりの摩耗量はたいへん少ないことがわかった。
【００４３】
（実施例２）
通常のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｍｎ，Ａｌ−Ｍｇ，Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）では、耐摩耗性はＡｌ−Ｓｉ系に比べ劣るため、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末（形状は略球形に近く、平均粒径は１〜３μｍ、ビッカース硬度１５００以上）を含有したニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ、ビッカース硬度３００〜４００）の無電解メッキ処理により、その表面をメッキすることで耐摩耗性を向上させることができることは知られている。
【００４４】
しかし、その摺動面（摺動材６の表面処理層６’）を詳細に観察すると、図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、硬質のＳｉＣ粒子２３は摺動開始から摺動後でわずかに突出し、ニッケル合金（メッキ処理した部分）２４が窪んでいることがわかった。
【００４５】
また、ニッケル合金２４の摩耗粉２２は、摺動表面で凝着し振動波モータの回転やトルクの安定性に影響を及ぼすだけでなく、それ自身の耐摩耗性も悪くすることもわかってきた。
【００４６】
そこで、図３のように、あらかじめ切削、研削、研摩等により平滑にした摺動材の表面処理層６’の表面のＳｉＣ粒子２３を含有したＮｉ−Ｐメッキ２４の表面に、例えば塩酸と硝酸が３：１からなる王水を脱脂面にて塗布し１〜２分間放置後、洗浄して王水を取り去ることで、メッキ中のＮｉ−Ｐ合金だけを０．５μｍ〜２．０μｍ程度腐食し除去することができた。
【００４７】
このようにして作った摺動材の表面処理層６’（移動体側の摺動材６）と、カーボンファイバー２０重量％とＰＴＦＥ樹脂８０重量％からなる樹脂複合材料（振動体側の摺動材５）を用いて、図１の振動波モータに組み込み評価したところ、ＳｉＣ粒子含有のＮｉ−Ｐメッキからなる摺動材６の耐摩耗性は向上し、またモータの性能の安定性も良好となった。
【００４８】
なお、ＳｉＣ粒子の含有量は、メッキ液内の含有量と処理条件により変化するが、最大３０重量％ぐらいまで可能であった。本実施例では５重量％〜３０重量％までのサンプルで検討したが、あまり多くなるとＮｉ−ＰメッキによるＳｉＣ粒子の保持力が弱くなり、脱粒し易く耐摩耗性は却って良くなくなる。また少なすぎても耐摩耗性の効果は劣るが、５重量％程度あれば効果がみられた。
【００４９】
ただ、Ｎｉ−Ｐ合金表面の方がＡｌ−Ｓｉ系合金表面よりＰＴＦＥによる膜の形成がより不安定で少ない。また、上述のＳｉＣ粒子は、ほぼ球状であり脱落し易すい。しかしながら、通常のアルミニウム合金表面に簡単にメッキできるので、メッキ装置さえあれば実施例１よりも製造コストは安価になる利点がある。
（実施例３）
前述の実施例１に示したＳｉ粒子２０が突出しＡｌ合金２１が窪んだＡｌ−Ｓｉ系合金の摺動面を有する摺動材を用いて、図１の振動波モータの軸方向の加圧をさらに８ｋｇｆに増やし、振動波モータの性能を高トルクが出るようにしたところ、すなわち摺動条件をより厳しくしたところ、Ａｌ合金の摩耗は起り易くなることがわかった。
【００５０】
そこで、さらに耐摩耗性を上げるため、図４に示すように、エッチングにより窪ませたＡｌ合金２１の表面に、陽極酸化処理や化成処理により酸化アルミニウムの層２５をＳｉ粒子２０の表面から突出しない範囲で形成させた（Ｓｉ粒子上には酸化アルミニウムは形成されない）。
【００５１】
このような薄い酸化アルミニウムの層２５の硬さの測定は困難であるが、針によるひっかき試験をする限り、酸化アルミニウムの層２５を形成した方がＡｌ合金２１に傷が入り難い。
【００５２】
このような摺動材６の表面処理層６’を用いて、図１の振動波モータの軸方向の加圧を８ｋｇｆで評価したところ、アルマイト層を形成しない摺動材６よりもアルミ合金部の傷が入りにくく、摺動材としてさらに良好な耐摩耗性を有していることがわかった。
【００５３】
（実施例４）
実施例３と同様の振動波モータを使い、図５に示すようにエッチングにより窪んだＡｌ合金２１に無電解Ｎｉ−Ｐメッキ２６を施したＡｌ−Ｓｉ系合金を摺動材６の表面処理層６’として用いて評価した。
【００５４】
この場合も、メッキ上の原理から導電性を有するＡｌ合金のみのメッキ層の形成が可能となる。
【００５５】
なお、本実施例では実施例３と同様に、メッキ層２６の厚さをＳｉ粒子２０より突出しないようにした。このメッキ層２６は、Ａｌ合金２１に比べ硬く、耐摩耗性は良好になった。なお、無電解Ｎｉ−Ｐメッキは、熱処理（２００〜４００℃）をすることで硬化させることができ、その固さを最大ビッカース硬度で５００〜６００にすることができ、さらに耐摩耗性を良好にすることができる。
【００５６】
（実施例５）
実施例１および２の移動体２側の摺動材６に対し、振動体１側の摺動材５に酸化アルミニウムを用いて同じく図１の振動波モータで評価した。
【００５７】
すなわち、あらかじめ前述の実施例１および２の硬質粒子である各々のＳｉ粒子、ＳｉＣ粒子を突出させたＡｌ−Ｓｉ系合金、ＳｉＣ粒子含有のＮｉ−Ｐ合金を移動体２側の摺動材６として評価した結果、軟質材料の摩耗が減り、その結果、摩耗粉の悪影響が減り、酸化アルミニウムと硬質粒子（Ｓｉ粒子、またはＳｉＣ粒子）との摺動となり耐摩耗性は向上した。
【００５８】
なお、酸化アルミニウムには焼結したセラミックス、溶射によるセラミックスを用いた。いづれもビッカース硬度で１４００〜１５００程度であった。酸化アルミニウムの場合は前述した実施例１、実施例２の振動体側の摺動材５の樹脂複合材と異なりＰＴＦＥの膜形成がないため、振動波モータにおいて、硬度粒子（Ｓｉ粒子、ＳｉＣ粒子）との摩耗が生じ始めると摩耗が急激に進み、モータとして供し得なくなるが、硬質粒子を突出させた表面の効果は大きく、摩耗は少なくなった。
【００５９】
なお、酸化アルミニウムの他、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素など比較的入手し易い硬質セラミックスを用いて同様の評価を行った。
【００６０】
その結果は、基本的に酸化アルミニウムと同じであり良好であることがわかった。ただ、コストを考えると安価な酸化物セラミックスでとくにアルミナが望ましい。
【００６１】
（実施例６）
実施例１と同様にアルミニウム合金にセラミック粒子であるアルミナ粒子、炭化ケイ素粒子を含有した材料を用いて評価を行った。この材料はセラミックス粒子を成形したプリフォームに溶融アルミ合金を非加圧で浸透させる方法で比較的セラミックスの含有量の高い複合材料を作ることができる。さらに、こうして作ったインゴットを再溶融し、溶融アルミ合金で希釈することによって鋳造可能な流動性が得られ、鋳造で成形することが可能となる。本方法によれば、セラミックスの含有量を６０〜７０重量％とすることが可能であり、粒子の径も大きく、平均１０μｍから６０μｍまで変えることができる。
【００６２】
評価したアルミニウム−アルミナ合金は、アルミナ粒子の含有量は６０重量％でアルミナ粒子径が平均１０μｍのものを使用し、アルミニウム−炭化ケイ素合金は、炭化ケイ素７０重量％で平均粒径１０μｍのものを使用した。各々の摺動面を平滑化した後、エッチングにより２μｍ程度粒子（アルミナ粒子又は炭化ケイ素粒子）を突出させた。なお、その他の条件、評価等は全て実施例１と同じである。
【００６３】
その評価結果は良好で、エッチングによる平滑な硬質粒子（アルミナ粒子又は炭化ケイ素粒子）の突き出しとアルミニウム合金の凹みは耐摩耗性の向上に極めて効果的である。特に、本材料はセラミックス粒子が大きく含有比率も多いので、耐摩耗性の前述の例より優れている。
【００６４】
また、鋳造での成形が可能なため、セラミックスだけの材料のように加工費が高くはならないが、含有量の多い分だけ加工は難しく、アルミニウム−シリコン系合金と比べて材料、加工費とも高くなる。
【００６５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、振動波モータにおける摺動材料に硬質粒子が軟質金属より突出する処理を施された金属材料を用いることにより、基本的に硬質粒子と相手材料との摺動条件になり、悪影響を与える軟質金属の摩耗粉がなくなり、摺動材料の摩耗が少なくなり、結果として振動波モータの寿命が伸びるばかりでなく振動波モータの回転変動やトルク変動もなくなりより安定したモータ性能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による振動波モータの一実施の形態を示す断面図。
【図２】実施例１のＡｌ−Ｓｉ系合金からなる摺動材料の断面図。
【図３】実施例２のＳｉＣ含有のＮｉ−Ｐメッキからなる摺動層の断面図。
【図４】実施例３のＡｌ−Ｓｉ系合金からなる摺動材料の断面図。
【図５】実施例４のＡｌ−Ｓｉ系合金からなる摺動材料の断面図。
【図６】従来のＡｌ−Ｓｉ系合金の摺動面の断面図。
【図７】従来のＳｉＣ含有Ｎｉ−Ｐメッキの摺動面の断面図。
【図８】摺動材料の表面の加工方法例を示す断面図。
【符号の説明】
１…振動体
２…移動体
３…弾性体
４…圧電素子
５…摺動材
６…摺動材
５’…摺動材の段差
６’…摺動材の表面処理層
２０…Ｓｉ粒子
２１…Ａｌ合金
２３…ＳｉＣ粒子
２４…Ｎｉ−Ｐメッキ層
２５…Ａｌの酸化膜
２６…Ｎｉ−Ｐメッキ層

Claims

振動体に振動波を形成して、前記振動体と、前記振動体と加圧接触する接触体とを摩擦力により相対移動させる振動波モータにおいて、
前記振動体および前記接触体の接触部のうち一方の接触部が、硬質粒子と、前記硬質粒子より軟質であって、かつ、他方の接触部との摺動により生じた摩耗粉によって摩耗が進行する軟質金属からなり、前記硬質粒子が平滑化され、前記軟質金属に対して前記硬質粒子が突出するように前記軟質金属を取り除く処理を施した摺動面を有することを特徴とする振動波モータ。
請求項１において、前記摺動面は、前記硬質粒子が突出するように前記軟質金属をエッチング処理することによって形成されていることを特徴とする振動波モータ。
請求項１または２において、前記軟質金属の表面に、別の硬質物質からなる皮膜が形成されていることを特徴とする振動波モータ。
請求項１、２または３において、前記硬質粒子がシリコン粒子、アルミナ粒子、または炭化ケイ素粒子であり、前記軟質金属がアルミニウム合金であること特徴とする振動波モータ。
請求項４において、前記シリコン粒子の前記アルミニウム合金に対する含有量は、３重量％〜４０重量％であることを特徴とする振動波モータ。
請求項１、２または３において、前記硬質粒子が炭化ケイ素粒子であり、前記軟質金属がニッケル合金であることを特徴とする振動波モータ。
請求項６において、前記炭化ケイ素粒子の前記ニッケル合金に対する含有量は５重量％〜３０重量％であることを特徴とする振動波モータ。
請求項３において、前記皮膜が酸化膜であることを特徴とする振動波モータ。
請求項３において、前記皮膜がメッキ層であることを特徴とする振動波モータ。
請求項１において、前記振動体および前記接触体の接触部のうち他方の接触部における少なくとも接触表面が樹脂材料で形成されていることを特徴とする振動波モータ。
請求項１０において、前記樹脂材料はフッ素樹脂を含有することを特徴とする振動波モータ。
請求項１０または１１において、前記樹脂材料はカーボンファイバーを含む樹脂複合材料であることを特徴とする振動波モータ。
請求項１において、前記振動体および前記接触体の接触部のうち他方の接触部は硬質のセラミックスで形成されていることを特徴とする振動波モータ。
請求項１３において、前記セラミックスは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素または窒化ケイ素であることを特徴とする振動波モータ。