JPH0779578A - Vibration-wave motor - Google Patents

Vibration-wave motor

Info

Publication number
JPH0779578A
JPH0779578A JP5222612A JP22261293A JPH0779578A JP H0779578 A JPH0779578 A JP H0779578A JP 5222612 A JP5222612 A JP 5222612A JP 22261293 A JP22261293 A JP 22261293A JP H0779578 A JPH0779578 A JP H0779578A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration wave
wave motor
composite resin
resin layer
motor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5222612A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Shirasaki
隆之 白崎
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5222612A priority Critical patent/JPH0779578A/en
Publication of JPH0779578A publication Critical patent/JPH0779578A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a low-speed, high-torque type vibration-wave motor improved in the frictional surface of its vibrating body, decreased in speed, and increased in torque. CONSTITUTION:In a vibration-wave motor in which a member provided with a composite resin layer which forms a contact surface against a vibrating body 2 that excites vibration wave is press-contacted with the body 2 and the member press-contacted with the body 2 is frictionally moved against the body 2 by the vibration waves generates by the body 2, a nickel-phosphorus-based alloy film containing a eutectoid silicon carbide is formed on the frictional surface of the body 2 and the composite resin layer is formed of a base material composed of a thermoplastic resin containing carbon beads of 5-30mum in means particle size.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電気−機械エネルギー変
換素子に電圧を印加することにより振動体に進行性振動
波を生じさせ、この振動体に接触する部材との間で摩擦
駆動により相対移動を起こさせる振動波モータ、特に低
速高トルク型の振動波モータの摩擦材に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention produces a progressive vibration wave in a vibrating body by applying a voltage to an electro-mechanical energy conversion element, and makes a relative movement by friction drive with a member in contact with the vibrating body. The present invention relates to a friction material for a vibration wave motor that causes vibrations, particularly for a low-speed high-torque vibration wave motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

〈従来技術1〉従来の振動波モータは、例えば析出硬化
型ステンレスを固溶化熱処理し、ビッカース硬さ(H
V )が最大400程度とした円環状振動体基板の裏面に
薄い円環形状の圧電素子を固着すると共に、これに接触
する部材として例えばアルミ合金からなる支持体に非熱
可塑性の芳香族ポリイミド或は熱可塑性ポリイミド等の
母材樹脂に平均粒径5μm〜30μmのガラス状カーボ
ン強化材として配合充填した複合樹脂を摺動体として固
着したもので移動体を構成し、移動体に発生させた進行
性振動波により、前記移動体を相対的に移動させてい
る。
<Prior Art 1> A conventional vibration wave motor has a Vickers hardness (H
V ) has a maximum of about 400, and a thin ring-shaped piezoelectric element is fixed to the back surface of the ring-shaped vibrating substrate, and a member made of, for example, an aluminum alloy is used as a member that comes in contact with the piezoelectric element. Is a base material resin such as thermoplastic polyimide which is mixed and filled as a glassy carbon reinforcing material having an average particle diameter of 5 μm to 30 μm and fixed as a sliding body to form a moving body, and a moving body is generated. The moving body is relatively moved by the vibration wave.

【0003】さて上記従来の振動波モータにおいて、移
動体の一部を形成する強化型の複合樹脂の摺動体の母材
樹脂を非熱可塑性の芳香族ポリイミド或は熱可塑性ポリ
イミドとしたのは、これ等樹脂が超耐熱性樹脂で材料物
性として温度依存性が小さく、モータ駆動時における温
度上昇に対しても樹脂材の軟化に起因するトルクダウン
の現象がなく、またモータの性能精度を安定できるから
であった。
In the conventional vibration wave motor described above, the non-thermoplastic aromatic polyimide or thermoplastic polyimide is used as the base material resin for the sliding body of the reinforced composite resin forming a part of the moving body. These resins are super heat-resistant resins and have little temperature dependency as material properties, and there is no torque down phenomenon due to softening of the resin material even with temperature rise during motor driving, and motor performance accuracy can be stabilized. It was from.

【0004】また上記樹脂材にガラス状カーボンを強化
材として配合充填しているのは、固溶化熱処理し硬度を
V で400とした析出硬化形ステンレスの摺動面に対
して、摺動体の摺動面の性状が常に安定し、しかも長時
間駆動の際も十分な耐摩耗性を保証するためであり、第
2には摺動体の弾性率等の材料物性値を改良し、出力等
のモータの性能を向上するためであり、更に第3には摺
動体の熱伝導性を向上して効率等のモータの性能を改善
するためであった。
Further, the above-mentioned resin material is compounded and filled with glassy carbon as a reinforcing material because the sliding surface of a precipitation hardening type stainless steel which has been subjected to solution heat treatment and has a hardness of H V of 400 This is because the properties of the sliding surface are always stable, and moreover, sufficient wear resistance is ensured even during long-term driving. Secondly, the material properties such as the elastic modulus of the sliding body are improved to improve the output. This was to improve the performance of the motor, and thirdly to improve the thermal conductivity of the sliding body to improve the performance of the motor such as efficiency.

【0005】〈従来技術2〉従来の振動波モータはマル
テンサイト系ステンレス、例えばSUS420J2の円
環状振動体基板の裏面に薄い円環形状の圧電素子を固着
し、加圧接触する移動体との接触面に、非熱可塑性の芳
香族ポリイミド或は熱可塑性ポリイミド等の母材樹脂に
PAN系或はピッチ系の炭素繊維を強化材として配合充
填した複合樹脂からなる複合樹脂層を固着し、一方アル
ミ合金からなる移動体の摺動面にビッカース硬さ(H
V )が1200程度のタングステンカーバイト及びコバ
ルトからなる溶射膜を形成し、移動体に発生させた進行
性振動波により、移動体を相対的に移動させている。
<Prior Art 2> A conventional vibration wave motor is a martensitic stainless steel, for example, SUS420J2 ring-shaped vibrating body substrate. A composite resin layer made of a composite resin in which a matrix resin such as a non-thermoplastic aromatic polyimide or a thermoplastic polyimide is compounded and filled with a PAN-based or pitch-based carbon fiber as a reinforcing material is fixed to the surface, while aluminum is used. The Vickers hardness (H
A sprayed film made of tungsten carbide and cobalt having a V of about 1200 is formed, and the moving body is relatively moved by the progressive vibration wave generated in the moving body.

【0006】上記従来技術2の振動波モータで、振動体
の接触面の複合樹脂層の母材樹脂を非熱可塑性ポリイミ
ド或は熱可塑性樹脂ポリイミドとしたのは、これ等の樹
脂が超耐熱性樹脂で材料物性として温度依存性が小さ
く、モータ駆動時における温度上昇においても、樹脂材
の軟化に基因するトルクダウンの現象がなく、又モータ
の性能精度の安定化に有効であるからだった。又、振動
体の接触面を母材樹脂に強化材として炭素繊維を配合充
填した複合樹脂で形成したのは、第1にタングステンカ
ーバイト及びコバルトからなる溶射膜の移動体摺動面に
対し摺動面の性状が常に安定し、しかも長時間駆動の際
も十分な耐摩耗性を保証するためであり第2に弾性率等
の材料物性値を改良し、出力、効率等のモータ性能を向
上するためであり、第3に熱伝導性を向上して効率等の
モータ性能を改善するためであった。
In the vibration wave motor of the prior art 2 described above, the base resin of the composite resin layer on the contact surface of the vibrating body is non-thermoplastic polyimide or thermoplastic resin polyimide. This is because the material has little temperature dependency as a physical property of the resin, there is no phenomenon of torque reduction due to the softening of the resin material even when the temperature rises when the motor is driven, and it is effective for stabilizing the performance accuracy of the motor. Further, the contact surface of the vibrating body is made of the composite resin in which carbon fiber is mixed and filled as the reinforcing material in the base material resin. Firstly, the sprayed film made of tungsten carbide and cobalt slides on the sliding surface of the moving body. This is because the properties of the moving surface are always stable, and sufficient wear resistance is guaranteed even during long-term driving. Secondly, the material properties such as elastic modulus are improved, and motor performance such as output and efficiency is improved. The third reason is to improve the thermal conductivity and improve the motor performance such as efficiency.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとしている課題】従来技術1におけ
る従来型の振動波モータにおいて、移動体の摺動面を提
供する複合樹脂層からなる摺動体に、非熱可塑性ポリイ
ミド或は熱可塑性ポリイミドにガラス状カーボンを配合
充填した強化型の複合樹脂を用いることで、モータ駆動
による温度上昇の状態でも、モータの性能及び精度は安
定し、長時間駆動でも耐摩耗性は十分であった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In the conventional vibration wave motor of the prior art 1, a non-thermoplastic polyimide or a thermoplastic polyimide is used as a glass for a sliding body made of a composite resin layer which provides a sliding surface of a moving body. By using the reinforced composite resin in which the carbon powder is mixed and filled, the performance and accuracy of the motor are stable even when the temperature is increased by driving the motor, and the abrasion resistance is sufficient even after long-time driving.

【0008】しかしながら従来型の振動波モータで2
2.5rpm,8kgcmという低速高トルクの定格値
を満たすことができず、なお高トルク化のための改良が
必要となった。
However, in the conventional vibration wave motor,
Since the rated value of low speed and high torque of 2.5 rpm and 8 kgcm could not be satisfied, improvement for higher torque was needed.

【0009】本発明の第1の目的は前記の課題を解決す
るもので、振動体の摩擦面を改良し、より低速高トルク
化をはかり、要求特性を満たす低速高トルク型の振動波
モータを得ようとするものである。
A first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to improve the friction surface of the vibrating body to achieve a low speed and a high torque, and to provide a low speed and a high torque type vibration wave motor satisfying the required characteristics. It's about to get.

【0010】本発明の第2の目的は移動体の摺動面を提
供する移動体より量産性があり、低価格化が可能な複合
樹脂で形成することにある。
A second object of the present invention is to form a composite resin which is more mass-producible and lower in cost than the moving body which provides the sliding surface of the moving body.

【0011】従来技術2の振動波モータにおいて、振動
体の接触面の複合樹脂及び移動体の摺動面のタングステ
ンカーバイト及びコバルト溶射膜のいずれもが、価格が
高く、且つ量産性にも問題があった。
In the vibration wave motor of the prior art 2, both the composite resin on the contact surface of the vibrating body and the tungsten carbide and cobalt sprayed film on the sliding surface of the moving body are expensive and have problems in mass productivity. was there.

【0012】先ず複合樹脂層の母材樹脂である非熱可塑
性のポリイミド樹脂は樹脂材料自体が高価格であり、圧
縮成形法を採用している材料であり、更に圧縮成形され
た丸棒から削りだすため加工費が高かった。熱可塑性ポ
リイミド樹脂は材料が高価であるほか、射出成形後結晶
化を進めるためにアニニールを行う必要があり、その際
収縮が大きく、施削による後加工が必要であった。
First, the non-thermoplastic polyimide resin, which is the base resin for the composite resin layer, is a resin material itself that is expensive and uses a compression molding method. Further, it is ground from a compression molded round bar. The processing cost was high because it was dumped. The thermoplastic polyimide resin is expensive in material, and needs to be annealed in order to promote crystallization after injection molding. At that time, shrinkage is large and post-processing by machining is required.

【0013】一方移動体の摺動面を硬化させるためのタ
ングステンカーバイト及びコバルト膜はマスキングして
の溶射加工を行うため、量産性に問題があった。又溶射
膜面のラップ加工においても、加工時間が長く量産化が
困難であった。
On the other hand, the tungsten carbide and cobalt films for hardening the sliding surface of the moving body are masked and subjected to the thermal spraying process, so that there is a problem in mass productivity. Also, in lapping the surface of the sprayed coating, the processing time is long and mass production is difficult.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段(及び作用)】上記課題を
解決するためになされた本発明の振動波モータは、駆動
用振動波が励起される振動体に、振動体との接触面を提
供する複合樹脂層を備えた部材を加圧接触させて、振動
体と加圧接触する部材を振動体に生じさせた振動波によ
り摩擦駆動で相対移動させる振動波モータにおいて、前
記振動体の摩擦面に炭化ケイ素を共析したニッケルリン
基合金膜を形成し、合金膜を熱処理してビッカース硬さ
(HV )を900〜1400とし、一方前記複合樹脂層
を熱可塑性樹脂からなる母材樹脂に平均粒径5〜30μ
mのガラス状カーボンを重量比15〜40%配合充填し
た複合樹脂で形成するものである。
Means for Solving the Problems (and Actions) The vibration wave motor of the present invention made to solve the above problems provides a vibrating body in which a driving vibration wave is excited with a contact surface with the vibrating body. In the vibration wave motor, the member provided with the composite resin layer is brought into pressure contact, and the member in pressure contact with the vibrating body is relatively moved by frictional drive by the vibration wave generated in the vibrating body. A nickel-phosphorus-based alloy film co-deposited with silicon carbide is formed on the alloy film, and the alloy film is heat-treated to have a Vickers hardness (H V ) of 900 to 1400, while the composite resin layer is formed into a base resin made of a thermoplastic resin. Average particle size 5-30μ
It is formed of a composite resin in which m-thick glassy carbon is mixed and filled in a weight ratio of 15 to 40%.

【0015】又上記の第2の目的を解決するためになさ
れる本発明の振動波モータは、前記複合樹脂層の母材樹
脂を熱可塑性樹脂である、ポリエーテルニトリル(PE
N)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)及び液晶
性の全芳香族ポリエステル(LCP)の中のいずれか1
つとする。
Further, in the vibration wave motor of the present invention made to solve the above second object, the base material resin of the composite resin layer is a thermoplastic resin such as polyether nitrile (PE).
N), any one of polyphenylene sulfide (PPS) and liquid crystalline wholly aromatic polyester (LCP)
Let's do it.

【0016】振動波モータの低速高トルク化のためには
振動体の摩擦面と振動体との接触面を提供する複合樹脂
層との間の摩擦係数が大なることが必要であり、又振動
体の摩擦面と振動体との接触面を提供する移動体の複合
樹脂層の摺動面のいずれもがより大きい耐摩耗性を示す
ことが必要となる。
In order to increase the low speed and high torque of the vibration wave motor, it is necessary to increase the friction coefficient between the friction surface of the vibrating body and the composite resin layer providing the contact surface with the vibrating body. It is necessary that both the sliding surface of the composite resin layer of the moving body, which provides the contact surface between the friction surface of the body and the vibrating body, exhibit greater wear resistance.

【0017】本発明ではマルテンサイト系ステンレス鋼
(SUS420J2)の振動体摩擦面に平均粒径0.5
〜3μmの硬度の高い炭化ケイ素を体積比で8〜20%
均一に分散して共析させたニッケルリン基合金膜を20
〜30μmの厚さで形成する。
In the present invention, the average particle size is 0.5 on the friction surface of the vibrating body of martensitic stainless steel (SUS420J2).
~ 3μm high hardness silicon carbide 8-20% by volume
The nickel-phosphorus-based alloy film, which was uniformly dispersed and co-deposited,
It is formed with a thickness of about 30 μm.

【0018】この際用いるニッケルリン基合金の成分は
Ni82〜98%、P2〜15%である。
The components of the nickel-phosphorus-based alloy used at this time are Ni 82 to 98% and P 2 to 15%.

【0019】又移動体の複合樹脂層との間の摩擦駆動で
の振動体摩擦面のNi−P−SiC合金膜の耐摩擦性を
さらに向上させるため、合金膜を300〜400℃で熱
処理してビッカーズ硬さ(HV )が900〜1400と
なるようにする。
Further, in order to further improve the friction resistance of the Ni-P-SiC alloy film on the friction surface of the vibrating body by friction driving with the composite resin layer of the moving body, the alloy film is heat treated at 300 to 400 ° C. So that the Vickers hardness (H V ) is 900 to 1400.

【0020】これは高硬度の炭化ケイ素の微粉末がNi
−P−SiC合金膜から脱落し、これが研磨材となり、
相手の複合樹脂層の摩耗を促進するのを防ぐためであ
る。
This is because the high-hardness silicon carbide fine powder is Ni
-P-SiC alloy film is removed from the film, this becomes an abrasive,
This is to prevent acceleration of wear of the partner composite resin layer.

【0021】本発明では移動体の複合樹脂層の強化材と
してカーボンビーズを配合充填するが、このカーボンビ
ーズは破断面がガラス状の光沢を有する非晶質で等方性
のガラス状カーボンであるが、炭素繊維に比べると硬度
は低いが、分散性、流動性或は樹脂に対する親和性の優
れた摺動性フィラーなので、複合樹脂層の耐摩耗性の向
上、弾性率等の材料物性の改良に有効である。
In the present invention, carbon beads are compounded and filled as a reinforcing material for the composite resin layer of the moving body. The carbon beads are amorphous and isotropic glassy carbon having a glassy luster on the fracture surface. However, it has a lower hardness than carbon fiber, but because it is a slidable filler with excellent dispersibility, fluidity, or affinity for resins, it improves the abrasion resistance of the composite resin layer and improves the material properties such as elastic modulus. Is effective for.

【0022】本発明の複合樹脂の母材樹脂は、150℃
以上の温度でも、長時間使用できるいわゆるスーパエン
プラ(エンジニアプラスチック)の熱可塑性樹脂が用い
られるが、こうした耐熱性樹脂としては、結晶性のポリ
イミド(P)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエー
テルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルニトリ
ル(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PP
S)、変性ポリフェニレンオキサイド(PPO)、ポリ
カーボネート(PC)と、別に液晶性を示す全芳香族ポ
リエステル(LCP)等が知られるが、前記の樹脂の中
から量産性及び価格を考慮しつつ要求特性を満たす材料
が移動体の複合樹脂層の母材樹脂として選択されるもの
である。
The base material resin of the composite resin of the present invention is 150 ° C.
A thermoplastic resin of so-called super engineering plastic (engineered plastic) that can be used for a long time even at the above temperature is used, and as such heat resistant resin, crystalline polyimide (P), polyamide imide (PAI), polyether ether ketone are used. (PEEK), polyether nitrile (PEN), polyphenylene sulfide (PP
S), modified polyphenylene oxide (PPO), polycarbonate (PC), and wholly aromatic polyester (LCP) exhibiting liquid crystallinity are also known. Among the above resins, required characteristics are taken into consideration while considering mass productivity and price. A material satisfying the above conditions is selected as the base resin for the composite resin layer of the moving body.

【0023】一方、前述した従来技術2の課題を解決す
るためになされた本発明の振動波モータは、進行性進行
波を生ずる弾性材からなる振動体に、加圧接触する移動
体との接触面を提供する複合樹脂層を形成し、前記移動
体を振動体に生じさせた進行性振動により摩擦駆動で相
対移動させる振動波モータにおいて、前記振動体の複合
樹脂層を熱可塑性の母材樹脂に平均粒径5〜30μmの
粒状或は球状のガラス状カーボンを重量比で15〜40
%配合充填する。
On the other hand, the vibration wave motor of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art 2, makes contact with a moving body which is in pressure contact with a vibrating body made of an elastic material which produces a progressive traveling wave. In a vibration wave motor that forms a composite resin layer that provides a surface and relatively moves the moving body by frictional driving due to progressive vibration generated in the vibrating body, the composite resin layer of the vibrating body is made of a thermoplastic base material resin. 15% to 40% by weight of granular or spherical glassy carbon having an average particle size of 5 to 30 μm.
% Compound and fill.

【0024】又熱可塑性の母材樹脂としてポリエーテル
ニトリル(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(P
PS)及び液晶性の芳香族(LCP)のいずれか1つと
する。
Further, as the thermoplastic base material resin, polyether nitrile (PEN), polyphenylene sulfide (P
One of PS) and liquid crystal aromatic (LCP).

【0025】その結果耐熱性樹脂ではあるが比較的安価
な熱可塑性樹脂に強化材として炭素繊維より硬度が低
く、分散性、流動性及び親和性を有するガラス状のカー
ボンビーズを配合充填した複合樹脂層がより低価格で且
つ量産性の課題を解決して得られる。
As a result, a composite resin obtained by compounding and filling a thermoplastic resin, which is a heat-resistant resin but relatively inexpensive, with glassy carbon beads having a lower hardness than carbon fiber as a reinforcing material and having dispersibility, fluidity and affinity. The layers are lower in price and can be obtained by solving the problem of mass productivity.

【0026】一方移動体の摺動面には安価であり量産性
に優れた無電解ニッケル法を用いてビッカース硬度(H
V )が800の炭化ケイ素を共析したNi−P−SiC
合金膜を形成する。
On the other hand, on the sliding surface of the moving body, the Vickers hardness (H
V ) 800-Ni-P-SiC codeposited with silicon carbide
An alloy film is formed.

【0027】そして必要ならば熱処理してビッカース硬
度(HV )が900〜1400と従来のタングステンカ
ーバイド及びコバルト溶射膜の硬さが得られる。
Then, if necessary, heat treatment is performed to obtain a Vickers hardness (H V ) of 900 to 1400, which is the hardness of the conventional tungsten carbide and cobalt sprayed coating.

【0028】炭化ケイ素を共析したニッケルリン酸基合
金膜は膜厚が均一であることもあってラップ加工による
平面移しもより容易である。
Since the nickel phosphate group-based alloy film co-deposited with silicon carbide has a uniform film thickness, it is easier to transfer the surface by lapping.

【0029】振動波モータの低高速トルク化のためには
振動体の接触面を提供する複合樹脂層と振動体に加圧接
触する移動体の摺動面との間の摩擦係数が大なることが
必要であり又振動体の複合樹脂層と、移動体の摺動面の
いずれもがより大きい耐摩擦性を示すことが必要とな
る。
In order to reduce the torque of the vibration wave motor to a high speed, the friction coefficient between the composite resin layer that provides the contact surface of the vibrating body and the sliding surface of the moving body that makes pressure contact with the vibrating body is large. It is necessary that both the composite resin layer of the vibrating body and the sliding surface of the moving body exhibit greater abrasion resistance.

【0030】本発明では振動体の複合樹脂層の強化材と
してカーボンビーズを配合充填するが、このカーボンビ
ーズは破断面がガラス状の光沢を有する非晶質で等方性
のガラス状カーボンであるが、従来用いられていた炭素
繊維に比べると硬度は低いが、分散性、流動性或は樹脂
に対する親和性の優れた摺動性フィラーなので、複合樹
脂層の耐摩耗性の向上、弾性率等材料物性の改良に有効
である。
In the present invention, carbon beads are compounded and filled as a reinforcing material for the composite resin layer of the vibrating body. The carbon beads are amorphous and isotropic glassy carbon having a glassy luster on the fracture surface. However, it has a lower hardness than the carbon fiber used conventionally, but it is a slidable filler with excellent dispersibility, fluidity or affinity for resins, so it has improved wear resistance of the composite resin layer, elastic modulus, etc. It is effective for improving the physical properties of materials.

【0031】本発明の複合樹脂の母材樹脂は150℃以
上の温度も長時間使用できるいわゆるスーパエンプラの
熱可塑性樹脂が用いられるが、こうした耐熱性樹脂とし
ては結晶性のポリイミド(PI)、ポリアミドイミド
(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEE
K)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリフェニレ
ンスルファイド(PPS)、ポリアセタール(PO
M)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)を、非晶
質のポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスル
ホン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリスル
ホン(RSF)、変性ポリフェニレンオキサイド(DP
O)、ポリカーボネート(PC)と別に液晶性を示す全
芳香族ポリエステル(LCP)等が知られているが、前
記の樹脂の中から量産性及び価格を考慮しつつ要求特性
を満たす材料が振動体の複合樹脂層の母材樹脂として選
択されるものである。
As the base material resin of the composite resin of the present invention, a so-called super engineering plastic thermoplastic resin that can be used at a temperature of 150 ° C. or higher for a long time is used, and as such heat resistant resin, crystalline polyimide (PI) or polyamide is used. Imide (PAI), polyether ether ketone (PEE)
K), polyether nitrile (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), polyacetal (PO)
M), polybutylene terephthalate (PBT), amorphous polyetherimide (PEI), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polysulfone (RSF), modified polyphenylene oxide (DP)
O) and polycarbonate (PC) are also known as wholly aromatic polyesters (LCP) exhibiting liquid crystallinity. Among the above resins, the material satisfying the required characteristics in consideration of mass productivity and price is a vibrating body. Is selected as the base material resin for the composite resin layer.

【0032】本発明では、一方アルミ合金からなる移動
体の摺動面に平均粒径0.5〜3μmの硬度の高い炭化
ケイ素を体積比で8〜20%、均一に分散して共析させ
たニッケルリン基合金膜を20〜30μmの厚さで形成
する。この際用いるニッケルリン基合金の成分はNi8
2〜98%,P2〜15%である。
In the present invention, on the other hand, silicon carbide having a high hardness and an average particle size of 0.5 to 3 μm is uniformly dispersed in a volume ratio of 8 to 20% and co-deposited on the sliding surface of a moving body made of an aluminum alloy. The nickel-phosphorus-based alloy film having a thickness of 20 to 30 μm is formed. The component of the nickel-phosphorus-based alloy used at this time is Ni8
2 to 98% and P2 to 15%.

【0033】又振動体の複合樹脂層との間の摩擦駆動で
の移動体摺動面のNi−P−SiC合金膜の耐摩耗性を
さらに向上させるため、合金膜300〜400℃で熱処
理してビッカース硬さ(HV )が900〜1400とな
るようにする。
Further, in order to further improve the wear resistance of the Ni-P-SiC alloy film on the sliding surface of the moving body by friction driving with the composite resin layer of the vibrating body, the alloy film is heat treated at 300 to 400 ° C. So that the Vickers hardness (H V ) is 900 to 1400.

【0034】これは高硬度の炭化ケイ素の微粉末がNi
−P−SiC合金膜から脱落し、これが研磨剤となり相
手の複合樹脂層の摩耗を促進するのを防ぐためである。
This is because the high-hardness silicon carbide fine powder is Ni.
This is because it is prevented from falling off from the -P-SiC alloy film and acting as an abrasive to promote wear of the partner composite resin layer.

【0035】[0035]

【実施例】【Example】

〈第1の実施例〉図1は本発明による振動波モータの第
1の実施例を示す縦断面図、図2の(a)は電極構成
図、図2の(b)はステータの展開側面図、図3は加圧
用の圧縮ばね部材である。
<First Embodiment> FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a vibration wave motor according to the present invention, FIG. 2 (a) is an electrode configuration diagram, and FIG. 2 (b) is a developed side surface of a stator. 3 and 4 show a compression spring member for pressurization.

【0036】図において、1は厚さ6の薄い円環形状の
圧電素子で、弾性材料からなり、駆動のための振動の波
長(λ)の2/λあたり4個の突起を等間隔に全周にわ
たり形成した振動体2に、そのベタ電極面を固着してス
テータとしている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a thin annular piezoelectric element having a thickness of 6, which is made of an elastic material and has four protrusions at equal intervals for every 2 / λ of the vibration wavelength (λ) for driving. The solid electrode surface is fixed to the vibrating body 2 formed over the circumference to form a stator.

【0037】圧電素子1の他面の電極構成は、図2の
(a)に示す通り、励起されるべき振動数の波長λに対
し、交互に逆の伸縮極性となるようλ/2ピッチで分極
された駆動用のA電極群(A1 〜A8 )及びB電極群
(B1 〜B8 )と、これらA及びB電極間にあり、夫々
の電極群の振動状態を検出するλ/4ピッチの振動検出
用電極SA 及びSB と、他に接着用の三つの共通電極G
からなっている。
The electrode structure on the other surface of the piezoelectric element 1 is, as shown in FIG. 2A, at a pitch of λ / 2 so that the expansion and contraction polarities are alternately opposite to the wavelength λ of the frequency to be excited. A polarized A electrode group for driving (A 1 to A 8 ), a B electrode group (B 1 to B 8 ), and λ / which is between these A and B electrodes and detects the vibration state of each electrode group 4 pitch vibration detection electrodes S A and S B, and three other common electrodes G for adhesion
It consists of

【0038】前記の駆動用A電極群(A1 〜A8 )に対
し駆動用B電極群(B1 〜B8 )は3/4λずれたピッ
チで配置され、一方振動検出用の電極SA 及びSB は駆
動用のA電極群(A1 〜A8 )及び B電極群(B1
8 )によるそれぞれ定在波の実質的に腹の位置を中心
として配置されている。
The driving B electrode group (B 1 to B 8 ) is arranged at a pitch deviated by 3 / 4λ from the driving A electrode group (A 1 to A 8 ) while the vibration detecting electrode S A is arranged. And S B are A electrode groups (A 1 to A 8 ) for driving and B electrode groups (B 1 to A 8 ).
B 8 ), which are arranged around the substantially antinode position of each standing wave.

【0039】図2の(b)で振動体2の突起は軸心に対
して一定幅(t)のスリットを入れることで形成される
が、Hは振動体2の全高さ、hはスリット深さである。
In FIG. 2B, the protrusion of the vibrating body 2 is formed by forming a slit having a constant width (t) with respect to the axis, where H is the total height of the vibrating body 2 and h is the slit depth. That's it.

【0040】更に図2(b)に示したように、圧電素子
1の振動検出用の電極SA 及びSBの中央点は振動体2
のスリット部の中央点に合致させてステーターとしてい
るので、駆動用のA電極群(A1 〜A8 )或はB電極群
(B1 〜B8 )の中央点は全てスリット部の中央点に合
致している。
Further, as shown in FIG. 2B, the center point of the vibration detecting electrodes S A and S B of the piezoelectric element 1 is the vibrating body 2.
Since the stator is aligned with the central point of the slit part, the central points of the driving A electrode group (A 1 to A 8 ) or B electrode group (B 1 to B 8 ) are all central points of the slit part. Conforms to.

【0041】図1で圧電素子1は耐熱性を有するエポキ
シ系接着剤で、振動体2の裏面に同心的にかつ振動体2
のスリット位置に対し前述の通りの電極構成を特定して
固着している。
In FIG. 1, the piezoelectric element 1 is an epoxy adhesive having heat resistance, and is concentric with the back surface of the vibrating body 2 and the vibrating body 2 is provided.
The electrode configuration as described above is specified and fixed to the slit position of.

【0042】3は熱伝導性の優れた材料からなる筐体
で、振動体2の接触部の内径側の薄板円板部2aを介し
て振動体2をビス4で強固に固定している。
Reference numeral 3 denotes a housing made of a material having excellent heat conductivity, and the vibrating body 2 is firmly fixed with screws 4 via a thin disk portion 2a on the inner diameter side of the contact portion of the vibrating body 2.

【0043】又筐体3の中心部の内径嵌合部には第1の
ボール軸受11が外輪11aを固着して設けられてい
る。
A first ball bearing 11 is provided with an outer ring 11a fixed to the inner diameter fitting portion at the center of the housing 3.

【0044】100は中間にフランジ部100cが、例
えば焼ばめ等で固着された出力軸をなす回転軸であり、
その1端部100aは第1のボール軸受11の内輪に軸
方向摺動可能に支持され、また他端100bは、筐体カ
バー108の中心部に筐体3とは反対側に張り出た軸受
嵌合部108aに外輪12aを固着して設けられた第2
のボール軸受12の内輪12bに軸方向摺動可能に支持
されている。
Reference numeral 100 denotes a rotary shaft which forms an output shaft in which a flange portion 100c is fixed in the middle by, for example, shrink fitting,
The one end 100a is supported by the inner ring of the first ball bearing 11 so as to be slidable in the axial direction, and the other end 100b is a bearing that projects from the center of the housing cover 108 to the side opposite to the housing 3. Second provided by fixing the outer ring 12a to the fitting portion 108a
Is supported by the inner ring 12b of the ball bearing 12 so as to be slidable in the axial direction.

【0045】回転軸100の他端部100bには、図示
されていないエンコーダの入力軸を固定するための内径
嵌合部100e及び固定ネジ孔100dが設けられてい
る。215は回転軸100のフランジ部100cにネジ
116で同心的に固定された円筒形状の中間部材であ
り、外周部端には環状の移動体7が同心的に嵌合して設
けられている。
The other end 100b of the rotary shaft 100 is provided with an inner diameter fitting portion 100e and a fixing screw hole 100d for fixing an input shaft of an encoder (not shown). Reference numeral 215 denotes a cylindrical intermediate member that is concentrically fixed to the flange portion 100c of the rotary shaft 100 with a screw 116, and an annular moving body 7 is concentrically fitted and provided at the outer peripheral end.

【0046】この移動体7は複合樹脂からなる環状の摺
動体6と摺動体6をエポキシ系接着剤で同心的に固着し
た例えばアルミ合金からなる支持体5とで形成されてお
り、この摺動体6が振動体2の摺動面2bに接触する。
The moving body 7 is formed of an annular sliding body 6 made of a composite resin and a support body 5 made of, for example, an aluminum alloy, which is concentrically fixed to the sliding body 6 with an epoxy adhesive. 6 contacts the sliding surface 2b of the vibrating body 2.

【0047】移動体7はその底部のゴム性の弾性シート
17を介して円筒形状の中間部材215の厚肉のフラン
ジ部215aで支持されている。
The moving body 7 is supported by the thick flange portion 215a of the cylindrical intermediate member 215 via the rubber elastic sheet 17 at the bottom thereof.

【0048】中間部材215には内径部に凹所215b
が形成されており、凹所215bの壁215cと第2の
ボール軸受12の内輪12aとの間に設けられた例えば
図3に示すダイヤフラム形状の圧縮ばね部材114が発
生する軸方向荷重が弾性シート部材17を介して支持体
5の軸方向に与えられて振動体2の摺動面2bと移動体
7の摺動体6が加圧接触している。
The intermediate member 215 has a recess 215b in its inner diameter.
Is formed, the axial load generated by the diaphragm-shaped compression spring member 114 shown in FIG. 3 provided between the wall 215c of the recess 215b and the inner ring 12a of the second ball bearing 12 is an elastic sheet. The sliding surface 2b of the vibrating body 2 and the sliding body 6 of the moving body 7 are pressed and brought into contact with each other through the member 17 in the axial direction of the support body 5.

【0049】108は筐体カバーでネジ9により筐体3
に固定されており、その中央部には筐体3側に対向して
軸受嵌合孔108aが張出すように形成され、この軸受
嵌合孔108aに第2のボール軸受12が嵌合され、そ
の外輪12aは接着剤で固着されている。
Reference numeral 108 denotes a housing cover, and the housing 3 is secured by screws 9
A bearing fitting hole 108a is formed in the central portion of the bearing fitting hole 108a so as to face the housing 3 side, and the second ball bearing 12 is fitted into the bearing fitting hole 108a. The outer ring 12a is fixed with an adhesive.

【0050】以上が本実施例の低速高トルク型振動波モ
ータの基本構造であり、加圧用の圧縮ばね部材114の
発生する軸方向荷重は、比較的厚板で剛性が大きい円筒
形状の中間部部材215を介して移動体7に付加される
ことになる。
The above is the basic structure of the low-speed high-torque oscillatory wave motor of the present embodiment, in which the axial load generated by the compression spring member 114 for pressurization is a cylindrical thick intermediate portion having a relatively large thickness. It is added to the moving body 7 via the member 215.

【0051】本発明の振動波モータに対する要求特性を
第1表に、主たる設計仕様を表2に示す。
Table 1 shows the required characteristics for the vibration wave motor of the present invention, and Table 2 shows the main design specifications.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】表3に従来型(比較例)と本実施例の振動
体の材料、摩擦面の硬化処理及びマイクロビッカース硬
度計で測定した硬度を示す。
Table 3 shows the materials of the conventional type (comparative example) and the vibrating body of this example, the hardening treatment of the friction surface, and the hardness measured by the micro Vickers hardness meter.

【0055】又第4表に従来型(比較例)と本実施例の
複合樹脂の構成即ち母材樹脂と強化材及び強化材の充填
量と、複合樹脂の曲げ弾性率及びロックウェル硬さ(M
スケール)の硬度を示す。
Further, Table 4 shows the constitutions of the composite resins of the conventional type (comparative example) and this embodiment, that is, the base material resin, the reinforcing material and the filling amount of the reinforcing material, the flexural modulus and the Rockwell hardness of the composite resin ( M
The hardness of (scale) is shown.

【0056】[0056]

【表3】 [Table 3]

【0057】[0057]

【表4】 [Table 4]

【0058】先づ図1の実施例の振動体2として表2及
び表3に示す通り、マルテンサイト系ステンレス(SU
S420J2)で所定のサイズ及びスリットの振動体を
製作し、摩擦面に無電解ニッケルメッキ法で平均粒径が
1μmの炭化ケイ素が体積比で12%共析する厚さが2
5μmのNi−P−SiC合金膜を形成した。
First, as shown in Table 2 and Table 3 as the vibrating body 2 of the embodiment of FIG. 1, martensitic stainless steel (SU
A vibrating body having a predetermined size and slit is manufactured in S420J2), and the friction surface is subjected to electroless nickel plating to deposit silicon carbide having an average particle size of 1 μm in a volume ratio of 12% and a thickness of 2
A 5 μm Ni-P-SiC alloy film was formed.

【0059】そして摩擦面の合金膜面をラップ加工し
て、平面度2μm以下、面粗さを中心線平均粗さ(R
a)で0.02μm以下に仕上げた。
The alloy film surface of the friction surface is lapped to obtain a flatness of 2 μm or less and a surface roughness of the center line average roughness (R
It was finished to 0.02 μm or less in a).

【0060】次に図1の実施例の摺動体6として表2及
び表4に示す通り、強化材であるガラス状カーボン(日
本カーボン製、カーボンマイクロビーズICB−102
0)重量比で30%母材樹脂である熱可塑性樹脂6種
(実施例〜)及び液晶性の芳香族ポリエステル樹脂
(実施例)に配合し、射出成形法で成形し、所定の寸
法に削りだした後、アルミ合金の支持体5にエポキシ系
接着剤を用いて固定した。
Next, as shown in Table 2 and Table 4 as the sliding body 6 of the embodiment of FIG. 1, glassy carbon (made by Nippon Carbon, carbon microbead ICB-102, which is a reinforcing material).
0) 6% by weight of thermoplastic resin which is a base material resin (6 kinds (Examples)) and liquid crystalline aromatic polyester resin (Examples), molded by injection molding method, and ground to a predetermined size After that, it was fixed to the aluminum alloy support 5 with an epoxy adhesive.

【0061】そして摺動体6の摺動面をラップ加工し
て、平面度3μm以下、面粗さを中心線平均粗さ(R
a)で0.05μm以下に仕上げた。
Then, the sliding surface of the sliding body 6 is lapped to obtain a flatness of 3 μm or less and a surface roughness of the center line average roughness (R
In a), it was finished to 0.05 μm or less.

【0062】表4の比較例及びの摺動体は従来用い
ていた複合樹脂で、比較例はビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物と芳香族ジアミンとの縮合物である非熱可
塑性樹脂の芳香族ポリイミド樹脂に強化材であるガラス
状カーボンを重量比で25%配合し、加熱圧縮成形し、
その後切削加工して所定の寸法としたものである。
The comparative examples in Table 4 and the sliding bodies of the comparative examples are composite resins which have been used conventionally, and the comparative example is a non-thermoplastic aromatic polyimide resin which is a condensation product of biphenyltetracarboxylic dianhydride and aromatic diamine. 25% by weight of glassy carbon, which is a reinforcing material, is blended, and heat compression molding is performed.
After that, it is cut into a predetermined size.

【0063】又比較例は熱可塑性のポリイミド樹脂に
ガラス状カーボンを重量比で30%配合し、射出成形法
で成形し、熱処理して結晶化を進めた後、所定の寸法に
削りだしたものである。
In Comparative Example, 30% by weight of glassy carbon was blended with thermoplastic polyimide resin, molded by injection molding method, heat treated to promote crystallization, and then cut into a predetermined size. Is.

【0064】表5は振動体の実施例及び比較例と複合樹
脂摺動体の実施例及び比較例を組合わせて製作した図1
の構造の低速高トルク型振動波モータの評価結果を示す
ものである。
Table 5 shows a combination of the working example and the comparative example of the vibrating body and the working example and the comparative example of the composite resin sliding body.
3 shows the evaluation result of the low-speed high-torque vibration wave motor having the structure of FIG.

【0065】評価項目は定格、回転精度及び寿命で表1
の要求特性に対応するもので、定格は22.5rpmで
のトルク値の範囲で評価した。
The evaluation items are rating, rotation accuracy and life.
Of the torque value range at 22.5 rpm.

【0066】即ち22.5rpmで8kgcm以上が得
られたとき「○」、7〜8kgcmが「△」、7kgc
m以下が「×」とした。
That is, when 8 kgcm or more is obtained at 22.5 rpm, "○", 7-8 kgcm is "△", 7 kgc
The value of m or less was defined as "x".

【0067】次に回転精度は33.3rpmで1kgc
mの負荷を与えた状態で24時間の連続運転をおこなっ
たときのワウフラッタ値の範囲で評価した。即ち0.0
3%RMS以下が「○」、0.03〜0.04%RMS
が「△」、0.04%以上が「×」である。
Next, the rotation accuracy is 1 kgc at 33.3 rpm.
It was evaluated in the range of the wow and flutter value when continuous operation was performed for 24 hours under a load of m. That is 0.0
Less than 3% RMS is "○", 0.03 to 0.04% RMS
Is “Δ” and 0.04% or more is “x”.

【0068】寿命は33.3rpm無負荷で500時間
の連続運転を行ったあとの複合樹脂摺動体の摩耗量を相
対評価し、「○」、「△」、「×」とした。
The lifespan of the composite resin sliding body after 500 hours of continuous operation with no load of 33.3 rpm was relatively evaluated, and was designated as "○", "△", "x".

【0069】[0069]

【表5】 [Table 5]

【0070】先づ表5で振動体の摩擦面の評価結果をみ
ると、複合樹脂の摺動体の比較例及びと組合せた振
動体の実施例(本発明)は比較例(従来型)に対しトル
クが大きくなっており改善されている。これはNi−P
−SiC合金膜の摩擦係数が析出硬化形ステンレス鋼よ
り大きいためである。又回転精度が改善された傾向が見
られるが、これはNi−P−SiC合金膜の方が複合樹
脂の摩耗粉が付着しにくいためと思われる。
Looking first at the evaluation results of the friction surface of the vibrating body in Table 5, the comparative example of the composite resin sliding body and the vibrating body example (invention) combined therewith were compared with the comparative example (conventional type). The torque has been increased and improved. This is Ni-P
This is because the coefficient of friction of the SiC alloy film is larger than that of precipitation hardening stainless steel. Further, there is a tendency that the rotation accuracy is improved, but it is considered that this is because the abrasion powder of the composite resin is less likely to adhere to the Ni-P-SiC alloy film.

【0071】次に複合樹脂摺動体の評価結果をみると、
定格のトルクの大きさでは比較例の複合樹脂に対し実
施例及びの複合樹脂で改善がみられ、実施例,
,,及び比較例の複合樹脂が同等で、実施例5
の複合樹脂のみが小さいトルクを示した。
Next, looking at the evaluation results of the composite resin sliding body,
With respect to the rated torque magnitude, improvement was observed in the composite resin of the example and the composite resin of the comparative example.
, And the composite resin of the comparative example are equivalent,
Only the composite resin of No. 1 showed a small torque.

【0072】実施例の複合樹脂は、表4の硬度でみる
と最も軟かく、又、母材樹脂が比結晶性であるため摩耗
係数が大きいこともあってトルクが大となった。
The composite resins of the examples were the softest in terms of hardness shown in Table 4, and the base resin had a specific crystallinity, so that the abrasion coefficient was large and the torque was large.

【0073】実施例の複合樹脂は射出成形の冷却過程
で分子が流動方向に配向したまま固化する液晶性の全芳
香族ポリエステル樹脂であり、厚み方向の多層構造もあ
って大きなトルクが得られるものである。
The composite resin of the examples is a liquid crystalline wholly aromatic polyester resin in which the molecules are solidified while being oriented in the flow direction during the cooling process of injection molding, and a large torque can be obtained due to the multilayer structure in the thickness direction. Is.

【0074】回転精度の評価では比較例の複合樹脂に
対し実施例,,,及びが同等及び実施例,
及び比較例がやや悪かった。
In the evaluation of the rotation accuracy, the composite resin of the comparative example is equivalent to the embodiment ,,, and.
And the comparative example was a little bad.

【0075】実施例の回転精度が低いのは、他の複合
樹脂に比べて摩耗が多いことによると思われる。又、比
較例の複合樹脂は摩耗粉の振動体摩擦面への部分的付
着がやや多いためと思われる。
It is considered that the low rotational accuracy of the examples is due to a large amount of wear compared with other composite resins. In addition, it is considered that the composite resin of the comparative example has a little amount of abrasion powder partially adhered to the friction surface of the vibration body.

【0076】寿命の評価結果では実施例,及びの
摩耗量の多さが目立った。実施例の直鎖型のポリフェ
ニレンサルファイドは他の材料に比べて「サラサラ」し
た摩耗粉を示していた。実施例及びはいずれも非晶
性の熱可塑性樹脂であり、摺動性では平素弱点を持つ材
料である。但し実施例のポリエーテルスルホン(PE
S)等は強化材の充填量をより多くすれば耐摩耗性の向
上が期待できる。
In the evaluation results of the life, a large amount of wear was found in Examples and. The linear polyphenylene sulfides of the Examples showed wear powder that was "smoother" than the other materials. Both the examples and are amorphous thermoplastic resins, and are materials having ordinary weaknesses in slidability. However, the polyether sulfone (PE
S) and the like can be expected to improve wear resistance by increasing the filling amount of the reinforcing material.

【0077】尚表4の本実施例の複合樹脂の構成で、実
施例の液晶性の芳香族ポリエステルはアモコ社のザイ
ダー(商品名)を用いたが液晶性を示す芳香族ポリエス
テルとしては他に住友化学工業のエコノールE600
0,E2000、ヘキストセラニーズ社のベクトラA9
50等がある。
In the composition of the composite resin of this example shown in Table 4, the liquid crystalline aromatic polyester of the example was Zider (trade name) manufactured by Amoco Co., Ltd. Sumitomo Chemical's Econole E600
0, E2000, Vectra A9 from Hoechst Celanese
There are 50 mag.

【0078】又強化材であるカーボンビーズを日本カー
ボン社のカーボンマイクロビーズICB−1020とし
て複合樹脂摺動体が検討されているが、カーボンビーズ
として鐘紡のベルパールC−2000、大和田カーボン
工業のガラスポン−P、呉羽化学工業のクレハMH、ユ
ニチカのユニベックスGCP等を用いても良い。
A composite resin sliding body has been investigated using carbon microbeads ICB-1020 manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd. as carbon beads as a reinforcing material. Bellbell C-2000 manufactured by Kanebo and Glasspon-P manufactured by Owada Carbon Co., Ltd. are used as carbon beads. Kureha MH manufactured by Kureha Chemical Industry, Unibex GCP manufactured by Unitika, or the like may be used.

【0079】〈第2の実施例〉本実施例は、前述した図
1に示す実施例と同様の基本的構成を有し、異なる所
は、第1の実施例においては摺動体6を移動体側に設け
ているのに対し、第2の実施例では振動体側に設けてお
り、またこの摺動体6を複合樹脂層で形成し、振動体2
の全ての突起にエポキシ系接着剤で固着している。
<Second Embodiment> This embodiment has the same basic structure as that of the embodiment shown in FIG. 1 described above, except that in the first embodiment, the sliding body 6 is located on the moving body side. On the other hand, in the second embodiment, it is provided on the side of the vibrating body, and the sliding body 6 is formed of a composite resin layer.
All protrusions are fixed with epoxy adhesive.

【0080】また、複合樹脂層から構成される摺動体6
と加圧接触する移動体7は、該摺動体6との接触面に、
炭化ケイ素を共析するニッケルリン基合金膜を形成して
いる。
Further, the sliding body 6 composed of the composite resin layer
The moving body 7 that comes into pressure contact with
A nickel-phosphorus-based alloy film that co-deposits silicon carbide is formed.

【0081】本実施例の振動波モータに対する要求特性
を表6、主たる設計仕様を表7に示す。
Table 6 shows the required characteristics for the vibration wave motor of this embodiment, and Table 7 shows the main design specifications.

【0082】[0082]

【表6】 [Table 6]

【0083】[0083]

【表7】 [Table 7]

【0084】表8に従来型(比較例)と第2の実施例の
移動体の摺動面の硬化処理およびマイクロビッカース硬
度計で測定した硬度を示す。
Table 8 shows the hardness of the sliding surfaces of the moving bodies of the conventional type (comparative example) and the second example and the hardness measured by the micro Vickers hardness meter.

【0085】また、表9に従来型(比較例)と第2の実
施例における振動体の複合樹脂層からなる摺動体6の母
材と強化材および強化材の充填量と、複合樹脂の曲げ弾
性率およびロックウェル硬さ(Mスケールの硬度)を示
す。
Table 9 shows the base material of the sliding body 6 made of the composite resin layer of the conventional type (comparative example) and the vibrating body in the second embodiment, the reinforcing material, and the filling amount of the reinforcing material, and the bending of the composite resin. The elastic modulus and the Rockwell hardness (hardness on the M scale) are shown.

【0086】[0086]

【表8】 [Table 8]

【0087】[0087]

【表9】 [Table 9]

【0088】第2の実施例における移動体5’として表
7及び表8に示す通り、アルミ合金製で摺動面に無電解
ニッケルメッキ法で平均粒径が1μmの炭化ケイ素が体
積比で12%共析する厚さが25μmのNi−P−Si
C合金膜を形成した。なお、移動体5’の摺動面の大き
さは外径68(mm)、内径64(mm)とした。
As shown in Table 7 and Table 8 as the moving body 5'in the second embodiment, silicon carbide having an average particle diameter of 1 μm and made of an aluminum alloy and having a mean particle size of 1 μm is used in a volume ratio of 12 on the sliding surface. % Ni-P-Si having a thickness of 25 μm for eutectoid
A C alloy film was formed. The sliding surface of the moving body 5'has an outer diameter of 68 (mm) and an inner diameter of 64 (mm).

【0089】そして摺動面の合金膜面をラップ加工し
て、平面度3μm以下、面粗さを中心線平均粗さ(R
a)で0.05μmに仕上げた。
The alloy film surface of the sliding surface was lapped to obtain a flatness of 3 μm or less and a surface roughness of the center line average roughness (R
Finished to 0.05 μm in a).

【0090】次に振動体2の複合樹脂からなる摺動体
6’として表7及び表9に示すように強化材であるガラ
ス状カーボン(日本カーボン製、カーボンマイクロビー
ズICB−1020)を重量比で30%、母材樹脂であ
る熱可塑性樹脂6種(実施例〜)及び液晶性の全芳
香族ポリエステル樹脂(実施例)に配合し、射出成形
法で成形し、その後φ67.5×φ64.5×0.6t
(mm)のリング状の複合樹脂層を製作し、マルテンサ
イト系ステンレス鋼(SUS420J2)の振動体2に
同心的にエポキシ系接着剤を用いて固着した。そして振
動体2の突起面上だけ複合樹脂層を残すため余分の複合
樹脂層を削除した。
Next, as shown in Tables 7 and 9, glass-like carbon (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., carbon microbead ICB-1020), which is a reinforcing material, was used in a weight ratio as a sliding body 6'made of the composite resin of the vibrating body 2. 30%, 6 kinds of thermoplastic resin as a base material resin (Examples ~) and liquid crystalline wholly aromatic polyester resin (Examples) were mixed and molded by an injection molding method, and then φ67.5 x φ64.5. × 0.6 t
A (mm) ring-shaped composite resin layer was produced and concentrically fixed to the vibrating body 2 of martensitic stainless steel (SUS420J2) using an epoxy adhesive. Then, in order to leave the composite resin layer only on the protruding surface of the vibrating body 2, the extra composite resin layer was removed.

【0091】そして振動体2の複合樹脂層である摺動体
の摺動面をラップ加工して平面度2μm以下、面粗さを
中心線平均粗さ(Ra)で0.02μm以下にした。
Then, the sliding surface of the sliding body which is the composite resin layer of the vibrating body 2 was lapped so that the flatness was 2 μm or less and the surface roughness was 0.02 μm or less in the center line average roughness (Ra).

【0092】表9の比較例及びの複合樹脂は従来用
いてきた材料で、比較例はビフェニルテトラカルボン
酸二無水物と芳香族ジアミンとの縮合物である非熱可塑
性の芳香族ポリイミド樹脂に強化材であるDAN系炭素
繊維を重量比で15%配合し、加熱圧縮成形し、その後
切削加工して所定の寸法としたものである。
The comparative examples of Table 9 and the composite resins thereof are conventionally used materials. The comparative example is a non-thermoplastic aromatic polyimide resin which is a condensate of biphenyltetracarboxylic dianhydride and aromatic diamine. A DAN-based carbon fiber, which is a material, is mixed in a weight ratio of 15%, heat compression molded, and then cut to a predetermined size.

【0093】また、比較例は熱可塑性のポリイミド樹
脂にピッチ系炭素繊維を重量比で30%配合し、射出成
形法で成形し、熱処理して結晶化を進めた後、所定の寸
法の寸法に削り出したものである。
In the comparative example, 30% by weight of pitch-based carbon fiber was blended with thermoplastic polyimide resin, and the mixture was molded by injection molding, heat-treated and crystallized to obtain a predetermined size. It was carved out.

【0094】表10は移動体の実施例及び比較例と振動
体複合樹脂層の実施例及び比較例を組合せて製作した図
1の構造の低速高トルク型振動波モータの評価結果を示
すものである。
Table 10 shows the evaluation results of the low-speed high-torque vibration wave motor having the structure of FIG. 1 manufactured by combining the moving body example and the comparative example and the vibrating body composite resin layer example and the comparative example. is there.

【0095】評価項目は定格、回転精度及び寿命で、表
6の要求特性に対応するもので、定格は22.5rpm
でのトルク値の範囲で評価した。
The evaluation items are rating, rotation accuracy and life, which correspond to the required characteristics of Table 6, and the rating is 22.5 rpm.
It evaluated in the range of the torque value in.

【0096】即ち22.5rpmで8kgcm以上が得
られたとき「○」、7〜8kgcmが「△」、7kgc
m以下が「×」とした。
That is, when 8 kgcm or more is obtained at 22.5 rpm, "○", 7-8 kgcm is "△", 7 kgc
The value of m or less was defined as "x".

【0097】次に回転精度は33.3rpmで1kgc
mの負荷を与えた状態で24時間の連続運転をおこなっ
たときのワウフラッタ値の範囲で評価した。即ち0.0
3RPM以下が「○」、0.03〜0.04%RMSが
「△」、0.04以上が「×」である。
Next, the rotation accuracy is 1 kgc at 33.3 rpm.
It was evaluated in the range of the wow and flutter value when continuous operation was performed for 24 hours under a load of m. That is 0.0
3 RPM or less is “◯”, 0.03 to 0.04% RMS is “Δ”, and 0.04 or more is “X”.

【0098】寿命は33.3rpm無負荷で500時間
の連続運転を行ったあとの振動体複合樹脂層の摩耗量を
相対評価「○」、「△」及び「×」とした。
As for the life, the amount of wear of the vibrator composite resin layer after 500 hours of continuous operation with no load of 33.3 rpm was designated as relative evaluation “◯”, “Δ” and “x”.

【0099】[0099]

【表10】 [Table 10]

【0100】先づ表10移動体の摺動面の評価結果をみ
ると、振動体の複合樹脂層の比較例及びと組合せた
移動体の実施例及び比較例では、定格のトルクの大きさ
と回転精度はほぼ同等であったが、寿命は実施例の移動
体の方がやや悪かった。これはNi−P−SiC合金膜
とタングステンカーバイト及びコバルト溶射膜の摩擦係
数がほぼ同等であるが、炭素繊維の硬さに対しNi−P
−SiC合金膜がやや弱く、脱落するSiC微粉末によ
り振動体複合樹脂層の摩耗を促進しているためと思われ
る。
First, looking at the evaluation results of the sliding surface of the moving body in Table 10, in the comparative example of the composite resin layer of the vibrating body and the working example and the comparative example combined therewith, the rated torque and rotation Although the accuracy was almost the same, the life of the moving body of the example was slightly worse. The Ni-P-SiC alloy film has almost the same friction coefficient as the tungsten carbide and cobalt sprayed films, but the Ni-P hardness is higher than that of the carbon fiber.
-It is considered that the SiC alloy film is rather weak, and wear of the vibrator composite resin layer is promoted by the SiC fine powder that falls off.

【0101】次に振動体の複合樹脂層の評価結果をみる
と、定格のトルクの大きさでは比較例の複合樹脂に対
し実施例及びの複合樹脂で改善がみられ、実施例
,,,及び比較例の複合樹脂が同等で、実施
例の複合樹脂のみが小さいトルクを示した。
Next, looking at the evaluation results of the composite resin layer of the vibrating body, in the rated torque magnitude, improvement was observed in the composite resin of the example and the composite resin of the comparative example. The composite resins of the comparative examples were equivalent, and only the composite resin of the example showed a small torque.

【0102】実施例の複合樹脂は(表9)の硬度でみ
ると最も軟らかく、また母材樹脂が非晶性であるため摩
耗係数が大きいこともあってトルクが大となった。
The composite resins of the examples were the softest in terms of hardness (Table 9), and because the base material resin was amorphous, the wear coefficient was large and the torque was large.

【0103】実施例の複合樹脂は射出成形の冷却過程
で分子が流動方向に配向したまま固化する液晶性の全芳
香族ポリエステル樹脂であり、厚み方向の多層構造もあ
って、大きなトルクが得られるものである。
The composite resin of the examples is a liquid crystalline wholly aromatic polyester resin in which the molecules are solidified while being oriented in the flow direction during the cooling process of injection molding, and a large torque can be obtained due to the multilayer structure in the thickness direction. It is a thing.

【0104】回転精度の評価では、比較例の複合樹脂
に対し実施例,,,及びが同等程度で、実施
例,及び比較例がやや悪かった。
In the evaluation of the rotation accuracy, the composite resin of the comparative example was about the same level as the examples ,,, and, and the examples and the comparative examples were slightly bad.

【0105】実施例の回転精度が低いのは他の複合樹
脂に比べて摩耗が多いことによると思われる。又比較例
の複合樹脂は摩耗粉の振動体摩擦面への部分的付着が
やや多いためと思われる。
It is considered that the low rotational accuracy of the example is due to the large amount of wear compared with other composite resins. In addition, it is considered that the composite resin of the comparative example has a slight amount of abrasion powder partially adhered to the friction surface of the vibration body.

【0106】寿命の評価結果では実施例,及びの
摩耗量の多さが目立った。
In the evaluation results of the life, a large amount of wear was noticeable in Examples and.

【0107】実施例の直鎖型のポリフェニレンサルフ
ァイドは他材料に比べて「サラサラ」した摩耗粉を示し
ていた。実施例及びはいずれも非晶性の熱可塑性樹
脂であり、摺動性では本来弱点を有する材料である。但
し実施例のポリエーテルスルフォン(PES)等は強
化材の充填量をより多くすれば耐摩耗性の向上が期待で
きる。
The linear polyphenylene sulfides of the examples showed abrasion powder that was “smooth” compared to the other materials. All of the examples and are amorphous thermoplastic resins, and are materials having inherent weaknesses in slidability. However, in the polyether sulfone (PES) and the like of the examples, the wear resistance can be expected to be improved by increasing the filling amount of the reinforcing material.

【0108】[0108]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動体摩擦面に平均粒径1μmの炭化ケイ素を体積比で1
2%共析するニッケルリン基合金膜を形成して摩擦係数
を大きくし、又熱処理して硬度を高くした振動体摩擦面
を得たため、低速高トルク化が可能となり、振動体摩擦
面の摩耗の少ない安定した摩擦駆動が行われるので回転
精度の向上がみられ、かつ複合樹脂摺動体の摩耗を少な
くして振動波モータの寿命を改善することが可能となっ
た。
As described above, according to the present invention, silicon carbide having an average particle diameter of 1 μm is added to the friction surface of the vibrating body in a volume ratio of 1: 1.
A 2% eutectoid nickel-phosphorus-based alloy film was formed to increase the friction coefficient, and heat treatment was performed to obtain a vibrating body friction surface with high hardness, which enabled low-speed and high-torque friction and wear of the vibrating body friction surface. Since stable friction drive with less amount of rotation is performed, the rotation accuracy is improved, and it becomes possible to reduce the wear of the composite resin sliding body and improve the life of the vibration wave motor.

【0109】又、従来効果な非熱可塑性ポリイミドや熱
可塑性ポリイミドが用いられていたが、適当量のガラス
状カーボンを配合充填することでより低価格な熱可塑性
樹脂や液晶性樹脂摺動体が射出成形等の量産性のある製
法で製作することが可能となった。
Conventionally effective non-thermoplastic polyimides and thermoplastic polyimides have been used. However, by blending and filling an appropriate amount of glassy carbon, a lower cost thermoplastic resin or liquid crystalline resin slide is injected. It has become possible to manufacture by mass production such as molding.

【0110】一方、移動体摺動面に高価で量産性のない
タングステンカーバイト及びコバルトからなる溶射膜の
代りに平均粒径1μmの炭化ケイ素を体積比で12%共
析するニッケルリン基合金膜を形成し、又熱処理して硬
度を高くした移動体摺動面を得、また振動体の複合樹脂
層を高価で量産性が低い非熱可塑性ポリイミド或は熱可
塑性ポリイミドの代りに、低価格で射出成形が可能な熱
可塑性樹脂や液晶性樹脂を採用し、強化材として炭素繊
維よりは硬度の低いガラス状カーボンを配合充填して、
従来型の振動波モータに対して、同等以上の低速高トル
ク化が可能であり、同等以上に振動体複合樹脂層の摩耗
が少なく回転精度が改善され、かつ振動体複合樹脂層の
摩耗が小さく寿命が改善された低速高トルク型の振動波
モータが提供出来る。
On the other hand, a nickel-phosphorus-based alloy film in which 12% by volume of silicon carbide having an average particle size of 1 μm is co-deposited on the sliding surface of the moving body instead of the expensive and mass-producible sprayed film made of tungsten carbide and cobalt To obtain a moving body sliding surface with high hardness by heat treatment, and to replace the non-thermoplastic polyimide or thermoplastic polyimide, which is expensive and has low mass productivity, with the composite resin layer of the vibrator at a low price. Adopting a thermoplastic resin or liquid crystalline resin that can be injection molded, compounding and filling glassy carbon with a hardness lower than carbon fiber as a reinforcing material,
Compared to conventional vibration wave motors, it is possible to achieve low speed and high torque equivalent to or higher than that of conventional vibration wave motor, less wear of the composite resin layer of the vibration body and improved rotation accuracy, and less wear of the composite resin layer of the vibration body. It is possible to provide a low-speed high-torque vibration wave motor having an improved life.

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

【図1】本発明による振動波モータの実施例の縦断面
図。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of a vibration wave motor according to the present invention.

【図2】図1に示す振動体の電極構成等を示し、(a)
は電極構成を示す平面図、(b)は振動体の展開側面図
を示す。
FIG. 2 shows an electrode configuration and the like of the vibrating body shown in FIG. 1, (a)
Is a plan view showing an electrode configuration, and FIG. 6B is a developed side view of the vibrating body.

【図3】図1に示す圧縮バネ部材の平面図。FIG. 3 is a plan view of the compression spring member shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧電素子 2…振動体 5…支持体 6…摺動体 7…移動体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric element 2 ... Vibrating body 5 ... Support body 6 ... Sliding body 7 ... Moving body

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動用振動波が励起される振動体に、該
振動体との接触面を提供する複合樹脂層を備えた部材を
加圧接触させて、該振動体と加圧接触する部材を振動体
に生じさせた振動波により摩擦駆動で相対移動させる振
動波モータにおいて、 前記振動体の摩擦面に炭化ケイ素を共析したニッケルリ
ン基合金膜を形成し、前記複合樹脂層を熱可塑性樹脂か
らなる母材樹脂に平均粒径5μm〜30μmのカーボン
ビーズを配合充填したことを特徴とする振動波モータ。
1. A member that is brought into pressure contact with a member provided with a composite resin layer that provides a contact surface with the vibrating body to the vibrating body in which a driving vibration wave is excited, and is brought into pressure contact with the vibrating body. In a vibration wave motor in which a vibration wave generated in a vibrator vibrates relative to each other by friction drive, a nickel-phosphorus-based alloy film co-deposited with silicon carbide is formed on the friction surface of the vibrator, and the composite resin layer is made of thermoplastic resin. A vibration wave motor characterized in that a base material resin made of resin is filled with carbon beads having an average particle diameter of 5 μm to 30 μm.
【請求項2】 前記駆動体の摩擦面が熱処理されてビッ
カース硬さ(HV )が900〜1400であることを特
徴とする請求項1の振動波モータ。
2. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the friction surface of the driving body is heat-treated to have a Vickers hardness (H V ) of 900 to 1400.
【請求項3】 前記複合樹脂層のカーボンビーズが粒状
或は球状のガラス状カーボンであることを特徴とする請
求項1の振動波モータ。
3. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the carbon beads of the composite resin layer are granular or spherical glassy carbon.
【請求項4】 前記複合樹脂層のカーボンビーズが重量
比で15〜40%であることを特徴とする請求項1の振
動波モータ。
4. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the carbon beads in the composite resin layer account for 15 to 40% by weight.
【請求項5】 前記熱可塑性樹脂がポリエーテルニトリ
ルであることを特徴とする請求項1の振動波モータ。
5. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is polyether nitrile.
【請求項6】 前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンサル
ファイドであることを特徴とする請求項1の振動波モー
タ。
6. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is polyphenylene sulfide.
【請求項7】 前記熱可塑性樹脂が液晶性の全芳香族ポ
リエステルであることを特徴とする請求項1の振動波モ
ータ。
7. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is liquid crystalline wholly aromatic polyester.
【請求項8】 駆動用振動波が励起される弾性材からな
る振動体に、該振動体と加圧接触する移動体との接触面
を提供する複合樹脂層を形成し、前記移動体を振動体に
生じさせた振動波により摩擦駆動で相対移動させる振動
波モータにおいて、 前記振動体の複合樹脂層を熱可塑性樹脂からなる母材樹
脂に平均粒径5μm〜30μmのカーボンビーズを配合
充填した複合樹脂で構成したことを特徴とする振動波モ
ータ。
8. A vibrating body made of an elastic material in which a driving vibration wave is excited is formed with a composite resin layer that provides a contact surface with a moving body that makes pressure contact with the vibrating body, and vibrates the moving body. A vibration wave motor in which a vibration wave generated in a body is moved relative to each other by frictional driving. In a composite resin layer of the vibration body, a matrix resin made of a thermoplastic resin and carbon beads having an average particle diameter of 5 μm to 30 μm are mixed and filled. A vibration wave motor characterized by being made of resin.
【請求項9】 前記複合樹脂層のカーボンビーズが粒状
或は球状のガラス状カーボンであることを特徴とする請
求項8の振動波モータ。
9. The vibration wave motor according to claim 8, wherein the carbon beads of the composite resin layer are granular or spherical glassy carbon.
【請求項10】 前記複合樹脂層のカーボンビーズが重
量比で15〜40%であることを特徴とする請求項8の
振動波モータ。
10. The vibration wave motor according to claim 8, wherein the carbon beads in the composite resin layer account for 15 to 40% by weight.
【請求項11】 前記熱可塑性樹脂がポリエーテルニト
リル、ポリフェニレンサルファイド及び液晶性の芳香族
ポリエステルのいずれか1つであることを特徴とする請
求項8の振動波モータ。
11. The vibration wave motor according to claim 8, wherein the thermoplastic resin is any one of polyether nitrile, polyphenylene sulfide, and liquid crystalline aromatic polyester.
【請求項12】 前記移動体の摺動面に炭化ケイ素を共
析したニッケルリン基合金膜を形成したことを特徴とす
る請求項8の振動波モータ。
12. The vibration wave motor according to claim 8, wherein a nickel-phosphorus-based alloy film in which silicon carbide is co-deposited is formed on the sliding surface of the moving body.
【請求項13】 前記移動体の摺動面が熱処置されてビ
ッカース硬さ(HV)が900〜1400であることを
特徴とする請求項12の振動波モータ。
13. The vibration wave motor according to claim 12, wherein the sliding surface of the moving body is heat treated to have a Vickers hardness (H V ) of 900 to 1400.
JP5222612A 1993-09-07 1993-09-07 Vibration-wave motor Pending JPH0779578A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5222612A JPH0779578A (en) 1993-09-07 1993-09-07 Vibration-wave motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5222612A JPH0779578A (en) 1993-09-07 1993-09-07 Vibration-wave motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0779578A true JPH0779578A (en) 1995-03-20

Family

ID=16785188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5222612A Pending JPH0779578A (en) 1993-09-07 1993-09-07 Vibration-wave motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0779578A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011188739A (en) * 2000-08-11 2011-09-22 Piezomotor Uppsala Ab Walking actuator
JP2016188660A (en) * 2015-03-30 2016-11-04 株式会社 コーア Slide member

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011188739A (en) * 2000-08-11 2011-09-22 Piezomotor Uppsala Ab Walking actuator
JP2016188660A (en) * 2015-03-30 2016-11-04 株式会社 コーア Slide member

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH05161368A (en) Vibration wave motor
US5034646A (en) Vibration motor
US5013956A (en) Lining material and ultrasonic wave driven motor using lining material
US4978882A (en) Vibration wave driven motor
JP2898053B2 (en) Vibration wave device
US5352950A (en) Vibration wave driven motor
JP2008035685A (en) Motor, lens barrel, camera system, and manufacturing method of motor
JPH0779578A (en) Vibration-wave motor
US5578887A (en) Vibration actuator
US5338998A (en) Vibration driven actuator
JP2925192B2 (en) Vibration wave drive
JP3160139B2 (en) Vibration wave motor
JP2874773B2 (en) Vibration wave drive
JP2965734B2 (en) Vibration wave motor
JPH07177768A (en) Vibration wave motor
JPH07194152A (en) Formation of frictional member for oscillatory wave motor
JPH03173370A (en) Oscillatory wave motor
JPH01206880A (en) Ultrasonic motor
JP2926600B2 (en) Ultrasonic motor and method of manufacturing the same
JPH0421373A (en) Oscillation wave motor
JPS63136986A (en) Ultrasonic motor
JPH03285573A (en) Vibration wave motor
JPH1014264A (en) Oscillatory driver and apparatus with oscillatory driver
JPH0421372A (en) Oscillation wave motor
JPH05244784A (en) Vibration wave motor