JPH03243175A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPH03243175A
JPH03243175A JP2035672A JP3567290A JPH03243175A JP H03243175 A JPH03243175 A JP H03243175A JP 2035672 A JP2035672 A JP 2035672A JP 3567290 A JP3567290 A JP 3567290A JP H03243175 A JPH03243175 A JP H03243175A
Authority
JP
Japan
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elastic body
ultrasonic motor
ultrasonic
chromia
ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2035672A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Yamaguchi
昌樹 山口
Jun Isono
純 磯野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2035672A priority Critical patent/JPH03243175A/en
Publication of JPH03243175A publication Critical patent/JPH03243175A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To operate an ultrasonic motor stably for a long period of time by a method wherein the spraying coat layer of chromia series ceramics compound is formed on one or both surfaces of the sliding surfaces of first and second elastic bodies. CONSTITUTION:AC voltage is impressed on first and second piezo-electric bodies 22, 23 and ultrasonic oscillation is effected by the first elastic body 21. The second elastic body or a rail 34, pressed against the first elastic body 21, is driven by the oscillating energy of said first elastic body 21. In this case, the spraying coat layer 61 of chromia series ceramics compound is formed on one or both of the sliding surfaces of the first elastic body 21 and the second elastic body 34. According to this method, an ultrasonic motor, prominent in thermal conductivity, hardly increasing in abrasion due to temperature rise, excellent in resistance to abrasion, capable of being increased in the accuracy of machining works since the porosity of the same can be reduced and capable of being increased in the output thereof, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、超音波振動エネルギを駆動源とする超音波モ
ータに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic motor using ultrasonic vibration energy as a driving source.

[従来技術] 従来、超音波モータは、超音波振動子に可動子を圧着し
その圧着力に起因する摩擦力により推力を発生して相対
運動を行なっている。その従来例を第10図に示す。
[Prior Art] Conventionally, an ultrasonic motor performs relative motion by press-fitting a movable element to an ultrasonic vibrator and generating thrust by frictional force caused by the press-fit force. A conventional example is shown in FIG.

リニア超音波モータ1は、ヨーク2に超音波振動子3が
固定されており、該超音波振動子3の一端に駆動部4が
形成されている。該駆動部4には、可動子5がゴムロー
ラ6により圧着されており、該可動子5は前記ヨーク2
に固定されたリニアベアリング7a及び7bによって支
持されている。
In the linear ultrasonic motor 1, an ultrasonic vibrator 3 is fixed to a yoke 2, and a drive section 4 is formed at one end of the ultrasonic vibrator 3. A movable element 5 is pressed onto the drive section 4 by a rubber roller 6, and the movable element 5 is attached to the yoke 2.
It is supported by linear bearings 7a and 7b fixed to.

上述のように構成されたリニア超音波モータ1に於て、
超音波振動子3を励振すると、前記可動子5は該超音波
振動子3の略楕円運動振動による駆動力を受け、図中矢
印Aの方向に動く。この駆動力は、前記駆動部4と前記
可動子5との摩擦力によって発生するものである。
In the linear ultrasonic motor 1 configured as described above,
When the ultrasonic transducer 3 is excited, the movable element 5 receives a driving force due to the substantially elliptical vibration of the ultrasonic transducer 3, and moves in the direction of arrow A in the figure. This driving force is generated by the frictional force between the drive section 4 and the movable element 5.

このような超音波モータに於いては、動作安定化・長寿
命化のためにその摺動面にセラミックを着設して耐摩耗
材料として用いているものが多い。
In many of these ultrasonic motors, ceramic is attached to the sliding surface and used as a wear-resistant material in order to stabilize operation and extend life.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、超音波モータに於いては高機械加工精度
か必要なのに対し、上述の超音波モータのように、セラ
ミック材料としては、アルミナ皮膜などを用いていたの
で空孔率が高く、ミクロンオーダーの機械加工精度の実
現が困難であり、その結果長期にわたり安定して動作す
ることができなかった。更に、耐摩耗材料としてセラミ
ックを用いていても、最もせん断心力の発生し易い場所
に接着固定してあり剥離し易く、かつ接着剤は温度上昇
によっても剥離しやすいという問題があった。
[Problem to be solved by the invention] However, while ultrasonic motors require high machining precision, as in the above-mentioned ultrasonic motors, ceramic materials such as alumina film are used, so Due to the high porosity, it was difficult to achieve machining accuracy on the micron order, and as a result, it was not possible to operate stably over a long period of time. Furthermore, even if ceramic is used as the wear-resistant material, there is a problem in that it is adhesively fixed at a location where shear core force is most likely to occur and is easily peeled off, and the adhesive is also likely to peel off due to an increase in temperature.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、摺動部構造の改良により、長期にわたり安定
して動作する超音波モータを得ることをその目的として
いる。また、溶射層が形成される弾性体に金属を用いて
いるので、熱伝導性に優れ、温度上昇に起因する摩耗の
増加が少ない超音波モータを得ることをその目的として
いる。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain an ultrasonic motor that operates stably over a long period of time by improving the structure of the sliding part. Furthermore, since metal is used for the elastic body on which the sprayed layer is formed, the objective is to obtain an ultrasonic motor that has excellent thermal conductivity and exhibits less increase in wear due to temperature rise.

さらに、摺動材として、クロミア系セラミックを用いて
いるので、耐摩耗性に優れ、空孔率を小さくすることに
よって機械加工精度を高くし、その結果超音波モータの
大出力化を実現することをその目的としている。
Furthermore, since chromia ceramic is used as the sliding material, it has excellent wear resistance, and by reducing the porosity, machining accuracy is increased, resulting in a high output ultrasonic motor. is its purpose.

[課題を解決するための手段] この目的を達成するために本発明の超音波モータは、超
音波振動を行なう第1弾性体と、該第1弾性体に圧着し
た第2弾性体とを具備し、前記第1弾性体の振動エネル
ギにより前記第2弾性体が駆動され相対運動を行なう超
音波モータに計で、前記第1弾性体及び第2弾性体の摺
動面の一方若しくは両方にクロミア系セラミック化合物
の溶射層が形成されている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the ultrasonic motor of the present invention includes a first elastic body that performs ultrasonic vibration, and a second elastic body that is crimped to the first elastic body. The ultrasonic motor drives the second elastic body by the vibration energy of the first elastic body to perform a relative motion, and a chromia is applied to one or both of the sliding surfaces of the first elastic body and the second elastic body. A sprayed layer of ceramic compound is formed.

また、前記第1弾性体或は第2弾性体に金属材料を用い
、且つ、前記クロミア系セラミック化合物の溶射部位に
は予め溝を形成するとよい。
Further, it is preferable that a metal material be used for the first elastic body or the second elastic body, and grooves may be formed in advance at the sprayed portion of the chromia ceramic compound.

また、前記クロミア系セラミックとしてCr2O3−S
 i 02−T i 02化合物を用いればよい。
Further, as the chromia ceramic, Cr2O3-S
An i 02-T i 02 compound may be used.

[作用] 上記の構成を有する本発明の超音波モータでは、金属材
料で形成された超音波モータの弾性体に溝を形成して、
クロミア系セラミックとしてCr203−8 i 02
−T i 02化合物を溶射形成しているので、熱伝導
性に優れ、温度上昇に起因して摩耗が増加しにくく、耐
摩耗性に優れ、空孔率が小さくできるので機械加工精度
を高くでき、超音波モータの大出力化ができる。
[Function] In the ultrasonic motor of the present invention having the above configuration, grooves are formed in the elastic body of the ultrasonic motor formed of a metal material,
Cr203-8 i 02 as chromia ceramic
- Because it is thermally sprayed with T i 02 compound, it has excellent thermal conductivity, is less likely to increase wear due to temperature rise, has excellent wear resistance, and can reduce porosity, making it possible to increase machining accuracy. , it is possible to increase the output of ultrasonic motors.

[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。
[Example] Hereinafter, an example embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に用いる超音波振動子は、例えば特願平1−46
866号の願書に添付した明細書及び図面により提案さ
れているような機械共振器を含んだ超音波振動子を用い
ればよい。以下にその構成の一例を第1図を参照しつつ
説明する。
The ultrasonic transducer used in the present invention can be used, for example, in Japanese Patent Application No. 1-46
An ultrasonic transducer including a mechanical resonator as proposed in the specification and drawings attached to the '866 application may be used. An example of the configuration will be described below with reference to FIG.

超音波振動子11は、矩形角柱形状を有する弾性体21
の上面に、該弾性体2工に曲げ振動を励振するための第
1圧電体22か着設されている。
The ultrasonic transducer 11 includes an elastic body 21 having a rectangular prism shape.
A first piezoelectric body 22 for exciting bending vibration in the elastic body 2 is mounted on the upper surface of the elastic body 2.

該弾性体21に於いて、前記着設面と略直交する側面に
は、該弾性体21に縦振動を励振するための第2圧電体
23a及び23bが着設されている。
Second piezoelectric bodies 23a and 23b for exciting longitudinal vibration in the elastic body 21 are attached to the side surfaces of the elastic body 21 that are substantially orthogonal to the mounting surface.

前記弾性体21の長手方向中心は、該弾性体21を固定
するための固定ボルト24a及び24bにより固定され
ている。該固定ボルト24a及び24bの他の一端は、
基台25a及び25bに固定されている。
The longitudinal center of the elastic body 21 is fixed by fixing bolts 24a and 24b for fixing the elastic body 21. The other ends of the fixing bolts 24a and 24b are
It is fixed to bases 25a and 25b.

前記第1圧電体22の上面には、電極27a及び27b
が着設されている。また前記弾性体21自身は、アース
電極を兼ねており、該弾性体は前記固定ボルト24a及
び24bを介して基台25a及び25bに接地されてい
る。
Electrodes 27a and 27b are provided on the upper surface of the first piezoelectric body 22.
has been installed. The elastic body 21 itself also serves as a ground electrode, and is grounded to the bases 25a and 25b via the fixing bolts 24a and 24b.

さらに該弾性体21は、その厚さ方向に所定の周波数f
に於いて両端自由端2次モードで曲げ振動し、且つ同一
の周波数fに於いて長さ方向に両端自由端1次モードで
縦振動するように形状寸法を調節されている。
Furthermore, the elastic body 21 has a predetermined frequency f in its thickness direction.
The shape and dimensions are adjusted so that it bends in a secondary mode at both free ends, and longitudinally vibrates in a primary mode at both free ends in the longitudinal direction at the same frequency f.

一般に、弾性体中を伝ばんする縦振動の共振周波数は、
弾性体の長さに依存する。また弾性体の厚さ方向の曲げ
振動の共振周波数は、前記長さ及び厚さに依存する。従
って、前述のような弾性体21を設計することは容易で
あるので、その詳細は省く。
Generally, the resonant frequency of longitudinal vibration propagating in an elastic body is
Depends on the length of the elastic body. Further, the resonance frequency of bending vibration in the thickness direction of the elastic body depends on the length and thickness. Therefore, since it is easy to design the elastic body 21 as described above, the details thereof will be omitted.

さらに、前記第1圧電体22の電極26及び前記第2圧
電体23a及び23bの電極27a及び27bには、ア
ンプ28a及び28bが接続されており、該アンプの入
力端子にはフェースシフタ29を通して交流電源30が
接続されている。
Furthermore, amplifiers 28a and 28b are connected to the electrode 26 of the first piezoelectric body 22 and the electrodes 27a and 27b of the second piezoelectric bodies 23a and 23b. A power source 30 is connected.

以上のように構成された超音波振動子11の作用を以下
に説明する。まず、第1圧電体22に前記所定周波数f
の交流電圧を印加して振動させると、前記弾性体21は
曲げ振動2次モードで共振し、定在波か励振される。次
に第2圧電体23a及び23bに大略前記周波数fの交
流電圧を印加して振動させると、前記弾性体21は縦振
動1次モードで振動し、定在波が励振される。つまり、
前記固定ボルト24及び24で固定される位置は、各定
在波の節となっている。
The operation of the ultrasonic transducer 11 configured as above will be explained below. First, the predetermined frequency f is applied to the first piezoelectric body 22.
When the elastic body 21 is vibrated by applying an alternating current voltage of , the elastic body 21 resonates in the secondary mode of bending vibration, and a standing wave is excited. Next, when the second piezoelectric bodies 23a and 23b are vibrated by applying an alternating current voltage having approximately the frequency f, the elastic body 21 vibrates in the first mode of longitudinal vibration, and a standing wave is excited. In other words,
The positions fixed by the fixing bolts 24 and 24 are nodes of each standing wave.

この時、前記第1圧電体22と第2圧電体23及び23
に印加する電圧の振幅及び位相を調節すると、前記弾性
体21には任意の形状の略楕円振動を発生することが可
能となる。
At this time, the first piezoelectric body 22 and the second piezoelectric bodies 23 and 23
By adjusting the amplitude and phase of the voltage applied to the elastic body 21, it is possible to generate approximately elliptical vibration of any shape in the elastic body 21.

尚、上記実施例では縦振動1次モードと曲げ振動2次モ
ードを励振し、その合成により略楕円運動振動を発生す
る超音波振動子について説明したが、これに限定される
ものではなく、縦振動、曲げ振動、せん断振動、ねじり
振動など、種々の振動の合成が考えられ、また高次モー
ドを利用してもよい。
In the above embodiment, an ultrasonic vibrator that excites the first-order mode of longitudinal vibration and the second-order mode of bending vibration and generates approximately elliptical motion vibration by combining them is described, but the present invention is not limited to this. Various vibrations such as vibration, bending vibration, shear vibration, and torsional vibration can be synthesized, and higher-order modes may also be used.

上述の超音波振動子を好適に利用した超音波モータの動
作原理について、第2図及び第3図を参照しつつ説明す
る。同図に於て、第1図と同じ符号の付された各部材は
、前記詳述した各構成部材と同一であることを示してい
る。
The operating principle of an ultrasonic motor that suitably utilizes the above-mentioned ultrasonic transducer will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. In this figure, each member given the same reference numeral as in FIG. 1 indicates that it is the same as each component described in detail above.

第2図に於て、前記超音波振動子11の最大振幅を与え
る両端部には、駆動子32が形成され、第2弾性体であ
るレール34に当接されており、超音波モータ35を構
成している。
In FIG. 2, driver elements 32 are formed at both ends of the ultrasonic vibrator 11 that provide the maximum amplitude, and are in contact with a rail 34, which is a second elastic body, and drive an ultrasonic motor 35. It consists of

第3図は、超音波振動子11の圧電体22及び23a、
23bに印加する人力信号の電圧波形を示した図である
。超音波振動子11に交流電気信号を印加して励振させ
ると、該超音波振動子11は第3図(a)〜(d)に示
されるような縦及び曲げ振動を繰り返すことによって駆
動力を発生する。すなわち、第3図(a)では縦振動の
伸縮時に、駆動部32の左端がレール34に接するよう
に円振動の位相が調節されている。次に時間とともに第
3図(a)・(b)・(c)と超音波振動子11の形状
が変化することによって、今度は縦振動の収縮時に駆動
部32の右端がレール34に接する。この駆動し32と
レール34とが接するときに、それらの摩擦力に起因す
る駆動力を受け、所定方向に推力を発生するものである
。その方向は、同図中矢印A及びBで示されるように、
常に同一方向を向いている。該超音波振動子11の速度
は、前記人力信号の電圧及び位相によって調節可能であ
り、又その駆動方向は該位相により任意に変えられる。
FIG. 3 shows piezoelectric bodies 22 and 23a of the ultrasonic transducer 11,
23b is a diagram showing a voltage waveform of a human power signal applied to the terminal 23b. When an AC electric signal is applied to the ultrasonic vibrator 11 to excite it, the ultrasonic vibrator 11 generates a driving force by repeating vertical and bending vibrations as shown in FIGS. 3(a) to 3(d). Occur. That is, in FIG. 3(a), the phase of the circular vibration is adjusted so that the left end of the drive section 32 comes into contact with the rail 34 during expansion and contraction of the longitudinal vibration. Next, as the shape of the ultrasonic transducer 11 changes over time as shown in FIGS. 3(a), 3(b), and 3(c), the right end of the drive unit 32 comes into contact with the rail 34 when the longitudinal vibration contracts. When the drive shaft 32 and the rail 34 come into contact with each other, a driving force resulting from their frictional force is received, and a thrust force is generated in a predetermined direction. The direction is as shown by arrows A and B in the same figure.
always facing the same direction. The speed of the ultrasonic transducer 11 can be adjusted by the voltage and phase of the human power signal, and the driving direction can be arbitrarily changed depending on the phase.

次に、リニア超音波モータ35を構成した具体例を、第
4図及び第5図を参照しつつ説明する。
Next, a specific example of the configuration of the linear ultrasonic motor 35 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図に於て、前記超音波振動子11は、その節に於て
支持部材40が形成されている。該支持部材40は、ヨ
ーク41に設けられた溝42で上下方向に自由度を有す
るよう支持されている。前記ヨークは、2本のリニアベ
アリング43a及び43bによって基台44上に固定さ
れ、第2図中矢印A方向に可動なようになっている。
In FIG. 4, the ultrasonic transducer 11 has support members 40 formed at its nodes. The support member 40 is supported by a groove 42 provided in a yoke 41 so as to have a degree of freedom in the vertical direction. The yoke is fixed on a base 44 by two linear bearings 43a and 43b, and is movable in the direction of arrow A in FIG.

一方、前記超音波振動子11の上部には、板バネ50.
バネ押え51、バネガイド52及びホルダ53より構成
される圧着機構が形成されている。
On the other hand, a plate spring 50.
A crimping mechanism is formed by a spring presser 51, a spring guide 52, and a holder 53.

これらは、ホルダ53に支持されているバネガイド52
に形成されたスクリュウミゾに沿って、バネ押え51を
回転することにより、板バネ50の高さを調節し、圧着
力を制御するものである。
These are the spring guides 52 supported by the holder 53.
By rotating the spring presser 51 along the screw groove formed in the plate spring 50, the height of the leaf spring 50 is adjusted and the pressing force is controlled.

又、前記基台44上には、前記レール34が前記超音波
振動子11の駆動子32に当接するように設置されてい
る。
Further, the rail 34 is installed on the base 44 so as to come into contact with the driver 32 of the ultrasonic transducer 11.

以上のような構成をとっているので、上述の超音波モー
タ於いては、固定子側のレール34に構造上の制限がな
く、簡単な支持機構を設けるだけで、任意の曲率の軌道
を構成することができる。
With the above configuration, in the above-mentioned ultrasonic motor, there is no structural restriction on the stator side rail 34, and a track with any curvature can be configured by simply providing a simple support mechanism. can do.

又、超音波モータは、非駆動時には摩擦力で保持されて
おり、その力は通常該超音波モータの駆動力の2倍から
5倍以上の大きい値であるので、0〜90度の任意の角
度の坂も構成することができるものである。
In addition, when the ultrasonic motor is not driven, it is held by frictional force, and this force is usually a large value of 2 to 5 times or more than the driving force of the ultrasonic motor. An angular slope can also be constructed.

さらに、一般に超音波モータは電磁モータに比べて停止
精度及び応答性に優れていると言う特徴もある。
Furthermore, ultrasonic motors generally have superior stopping precision and responsiveness compared to electromagnetic motors.

ここで、前記第2弾性体であるレール34を例にとり、
セラミックの溶射層形成方法を説明する。
Here, taking the rail 34, which is the second elastic body, as an example,
A method for forming a ceramic sprayed layer will be explained.

(1)溶射用溝の形成・・・矩形平板状のレール34の
摺動側に、第6図(a)及び(b)に示すように深さt
=o、1〜0.5 [mm]程度の溝60を切削形成す
る。溶射層を均一に形成するために、該溝60の角は円
弧状にし、溝60の切込み角度θは45度程度の傾斜を
つけるとよい。
(1) Formation of thermal spray grooves...on the sliding side of the rectangular flat rail 34, as shown in FIGS. 6(a) and (b),
=o, a groove 60 of approximately 1 to 0.5 [mm] is formed by cutting. In order to uniformly form a sprayed layer, the corners of the grooves 60 are preferably arcuate, and the cut angle θ of the grooves 60 is preferably inclined at about 45 degrees.

(2)ブラスト処理・・・荒さ#20〜#50のアルミ
ナグリッド或はスチールグリッドをエアブラストにより
前記溝60に吹き付はブラスト処理を行なう。
(2) Blasting treatment: Alumina grid or steel grid with a roughness of #20 to #50 is sprayed onto the grooves 60 by air blasting.

(3)溶射・・・クロミア系セラミックとしてCr2−
8 i 02−T i 02化合物を前記溝60に溶射
する。(第6図(C)) (4)表面研磨・・・ダイヤモンド砥石を用い、表面荒
さ1μm−10μm程度まで研磨し、溶射層61を仕上
げる。砥石の荒さに#200.#800゜#2400の
3種程度を選び、段階的に加工を行なう事により、加工
時間を短縮できる。
(3) Thermal spraying... Cr2- as a chromia ceramic
8 i 02-T i 02 compound is sprayed into the grooves 60 . (FIG. 6(C)) (4) Surface polishing: The sprayed layer 61 is finished by polishing to a surface roughness of about 1 μm to 10 μm using a diamond grindstone. #200 due to the roughness of the whetstone. Machining time can be shortened by selecting about three types, #800° and #2400, and processing them in stages.

以上のように溝60の中に溶射層6エを形成することに
よって、該溶射層61の機械強度を向上することができ
る。(第6図(d)及び(e))ここで、溶射層か形成
される弾性体の材質として、アルミニウム、スチール、
黄銅等の金属材料を用いれば、摺動面で発生した熱を効
果的に放熱する事ができる。その結果、温度上昇に起因
する摩耗の増加が少ないと言う効果が得ることができる
By forming the sprayed layer 6e in the groove 60 as described above, the mechanical strength of the sprayed layer 61 can be improved. (Fig. 6(d) and (e)) Here, the material of the elastic body on which the sprayed layer is formed is aluminum, steel,
If a metal material such as brass is used, the heat generated on the sliding surface can be effectively dissipated. As a result, it is possible to obtain the effect that there is little increase in wear due to temperature rise.

次に、セラミック溶射層の表面荒さについて、第7図及
び第8図を参照しつつ以下に説明する。
Next, the surface roughness of the ceramic sprayed layer will be explained below with reference to FIGS. 7 and 8.

第7図(a)及び(b)は、同一拡大倍率における、前
記アルミナとクロミアの溶射表面の組織拡大写真である
。又、第8図(a)及び(b)は、同一研磨方法により
得られた、アルミナとクロミアの表面荒さの実測結果を
示す。第7図より、空孔率について比較すると、アルミ
ナは5〜7[%]であるのに対し、クロミアは2〜3[
%]と、l/2以下であるのがわかる。その結果、第8
図に示されるように、アルミナの表面荒さは1.1[μ
m]が限度であるのに対し、クロミアの表面荒さは0.
38[μm]が達成されている。すなわち、クロミアを
用いることによって、空孔率が小さくできるので機械加
工精度を高くでき、その結果超音波モータの大出力化が
実現できる。
FIGS. 7(a) and 7(b) are enlarged photographs of the structures of the sprayed surfaces of alumina and chromia at the same magnification. Moreover, FIGS. 8(a) and 8(b) show the actual measurement results of the surface roughness of alumina and chromia obtained by the same polishing method. From Figure 7, when comparing the porosity, alumina has a porosity of 5 to 7%, while chromia has a porosity of 2 to 3%.
%], which is less than l/2. As a result, the 8th
As shown in the figure, the surface roughness of alumina is 1.1 [μ
m] is the limit, whereas the surface roughness of Chromia is 0.
38 [μm] has been achieved. That is, by using chromia, the porosity can be reduced, so machining accuracy can be increased, and as a result, a large output of the ultrasonic motor can be realized.

次に、前記アルミナと、クロミア系セラミックとしてC
r203−8 i 02−T i 02化合物を用いて
耐摩耗性試験を行なった結果について第9図を参照しつ
つ説明する。ここに、耐摩耗性の評価指標としては、リ
ング−プレート方式を用いた。これは、セラミックリン
グを所定圧着力Pに於いて、ガラス繊維を分散したフェ
ノール樹脂プレートに圧着し、前記リングを所望速度V
で回転させた時の摩耗体積より求めた。すなわち、比摩
耗iWを、所定圧着力P=1 [kgf] 、所定摺動
距離[mm]に於ける摩耗体積[m m 3]で定義し
た。
Next, the alumina and C as a chromia ceramic
The results of a wear resistance test using the r203-8 i 02-T i 02 compound will be explained with reference to FIG. 9. Here, a ring-plate method was used as an evaluation index of wear resistance. This involves pressing a ceramic ring against a phenolic resin plate in which glass fibers are dispersed at a predetermined pressing force P, and moving the ring at a desired speed V.
It was determined from the wear volume when rotating at That is, the specific wear iW was defined as the wear volume [mm 3 ] at a predetermined pressing force P=1 [kgf] and a predetermined sliding distance [mm].

その結果として、比摩耗量W [mm3/kg f・m
m]と速度v[m/s]の関係を第9図に示す。これよ
り、クロミアは、アルミナに比ベフェノール樹脂プレー
トの摩耗量が小さいという結果が得られた。また、前記
プレートにダイヤモンドプレート(荒さ# 200)を
用い、圧着力P=3[kgf]、所定速度v=0.1 
[m/s]に於いて耐摩耗試験を行なったところ、比摩
耗量はクロミアでW= 8. 5 X 10−5 [m
m3/ k g f −mm]、アルミナでW= 25
.  OX 10−5 [mm3/kgf−mm]と、
クロミアの方が遥かに摩耗量が少ない。
As a result, the specific wear amount W [mm3/kg f・m
FIG. 9 shows the relationship between the speed v [m/s] and the speed v [m/s]. The results show that chromia causes less wear on bephenol resin plates than alumina. In addition, a diamond plate (roughness #200) was used as the plate, pressure force P = 3 [kgf], and predetermined speed v = 0.1.
When a wear resistance test was conducted at [m/s], the specific wear amount was W = 8. 5 X 10-5 [m
m3/kg f - mm], W = 25 in alumina
.. OX 10-5 [mm3/kgf-mm] and
Chromia has much less wear.

さらに、このクロミア系セラミックを摺動材として用い
た超音波モータは、従来のアルミナ系のセラミックを用
いた超音波モータより非常に対摩耗性にすぐれ、長期に
わたり安定して動作した。
Furthermore, the ultrasonic motor using this chromia-based ceramic as a sliding material had much better wear resistance than conventional ultrasonic motors using alumina-based ceramic, and operated stably over a long period of time.

上記実施例では、摺動材をレール34に配置したが、こ
れに限定されるものではなく、前記第1弾性体及び第2
弾性体の摺動面の一方若しくは両方に溶射形成すればよ
い。
In the above embodiment, the sliding material is arranged on the rail 34, but the sliding material is not limited thereto.
It may be formed by thermal spraying on one or both of the sliding surfaces of the elastic body.

本実施例に於いて弾性体の励振源として圧電体を用いた
が、それに限定されるものではなく、電気エネルギを機
械エネルギに変換できるその他の素子、例えば電歪素子
、磁歪素子等を用いてもよい。又その形状も平板に限ら
す種々の形状か考えられる。さらに、前記第1弾性体の
形状は、角柱形状に限定されるものではなく、平板状、
円板状、円環状、円筒状など、種々の形状が考えられる
In this example, a piezoelectric material was used as the excitation source for the elastic material, but the invention is not limited to this. Other elements capable of converting electrical energy into mechanical energy, such as an electrostrictive element, a magnetostrictive element, etc., may also be used. Good too. Moreover, its shape is not limited to a flat plate, but various shapes can be considered. Furthermore, the shape of the first elastic body is not limited to a prismatic shape, but a flat shape,
Various shapes are possible, such as a disk shape, an annular shape, and a cylindrical shape.

又、本実施例に於いて超音波モータに定在波型超音波モ
ータを例にとり説明したが、これに限定されるものでは
なく、進行波型超音波モータ、積層型超音波モータ及び
バイモルフ型超音波モータ等、及び回転型、リニア型等
種々のモータに応用しても同じ効果が得られる。
Further, in this embodiment, the ultrasonic motor is explained using a standing wave type ultrasonic motor as an example, but the ultrasonic motor is not limited to this. The same effect can be obtained even when applied to various motors such as ultrasonic motors, rotary type, linear type, etc.

さらに、本実施例では圧着機構に於て板バネを例にとり
説明したが、それに限定されるものではなく、コイルバ
ネ等の種々のバネや、磁気力の応用などが考えられる。
Further, in this embodiment, the crimping mechanism has been described using a leaf spring as an example, but the present invention is not limited to this, and various springs such as coil springs, application of magnetic force, etc. can be considered.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
考えられる。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、摺動部構造の改良により、長期にわたり安定して動作
する超音波モータを実現することができる。また、溶射
層が形成される弾性体に金属を用いているので、熱伝導
性に優れ、温度上昇に起因する摩耗の増加が少ない超音
波モータを実現することができる。さらに、摺動材とし
て、クロミア系セラミックを用いているので、耐摩耗性
に優れており、かつ空孔率を小さくできるので機械加工
精度を高くでき、その結果超音波モータの大出力化が実
現できる。
[Effects of the Invention] As is clear from the detailed description above, according to the present invention, by improving the sliding part structure, it is possible to realize an ultrasonic motor that operates stably over a long period of time. Further, since metal is used for the elastic body on which the sprayed layer is formed, it is possible to realize an ultrasonic motor that has excellent thermal conductivity and has less increase in wear due to temperature rise. Furthermore, since chromia-based ceramic is used as the sliding material, it has excellent wear resistance, and the porosity can be reduced, making it possible to increase machining accuracy, resulting in a high output ultrasonic motor. can.

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

第1図から第9図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、 第1図は、本実施例に用いる超音波振動子の説明図であ
り、 第2図は、超音波モータの動作説明図を示す図であり、 第3図は、超音波振動子の圧電体に印加する人力信号の
電圧波形を示す図であり、 第4図は、本発明の超音波搬送装置の上面図及び側面図
を示す図であり、 第5図は、上図中におけるC−C−断面を示す図であり
、 第6図は、溶射層の形成方法の説明を示す図であり、 第7図(a)及び(b)は、同一拡大倍率における、前
記アルミナとクロミアの溶射表面の組織拡大写真であり
、 第8図(a)及び(b)は、同一研磨方法により得られ
た、アルミナとクロミアの表面荒さの実測結果を示す図
であり、 第9図は、比摩耗量W [mm3/kgf −mmコと
速度v[m/s]の関係を示す図である。 第10図は、超音波モータの一従来例を示す図である。 21   第1弾性体 34   第2弾性体 60溝 61   溶射層
1 to 9 show embodiments embodying the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram of an ultrasonic transducer used in this embodiment, and FIG. 2 is an illustration of an ultrasonic motor. FIG. 3 is a diagram showing a voltage waveform of a human power signal applied to the piezoelectric body of the ultrasonic transducer, and FIG. 4 is a diagram showing a top view of the ultrasonic conveying device of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a CC cross section in the above diagram; FIG. 6 is a diagram illustrating a method of forming a sprayed layer; Figures (a) and (b) are enlarged photographs of the structures of the sprayed surfaces of alumina and chromia at the same magnification, and Figures (a) and (b) are photographs of the alumina and chromia sprayed surfaces obtained by the same polishing method. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the specific wear amount W [mm3/kgf - mm] and the speed v [m/s]. FIG. 10 is a diagram showing a conventional example of an ultrasonic motor. 21 First elastic body 34 Second elastic body 60 Groove 61 Sprayed layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、超音波振動を行なう第1弾性体と、該第1弾性体に
圧着した第2弾性体とを具備し、前記第1弾性体の振動
エネルギにより前記第2弾性体が駆動され相対運動を行
なう超音波モータに於て、前記第1弾性体及び第2弾性
体の摺動面の一方若しくは両方にクロミア系セラミック
化合物の溶射層が形成されていることを特徴とする超音
波モータ。 2、請求項1記載の超音波モータに於て、前記第1弾性
体或は第2弾性体に金属材料を用い、且つ、前記クロミ
ア系セラミック化合物の溶射部位には予め溝が形成され
ていることを特徴とする超音波モータ。 3、請求項1或は2記載の超音波モータに於て、前記ク
ロミア系セラミックとしてCr_2O_3−SiO_2
−TiO_2化合物を用いることを特徴とする超音波モ
ータ。
[Scope of Claims] 1. A first elastic body that performs ultrasonic vibration, and a second elastic body crimped to the first elastic body, wherein the vibration energy of the first elastic body causes the second elastic body to vibrate. The ultrasonic motor is driven to perform relative motion, characterized in that a sprayed layer of a chromia-based ceramic compound is formed on one or both of the sliding surfaces of the first elastic body and the second elastic body. ultrasonic motor. 2. In the ultrasonic motor according to claim 1, a metal material is used for the first elastic body or the second elastic body, and grooves are previously formed in the sprayed area of the chromia ceramic compound. An ultrasonic motor characterized by: 3. In the ultrasonic motor according to claim 1 or 2, the chromia ceramic is Cr_2O_3-SiO_2.
- An ultrasonic motor characterized by using a TiO_2 compound.
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