JPS63140679A - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
- Publication number
- JPS63140679A JPS63140679A JP61287040A JP28704086A JPS63140679A JP S63140679 A JPS63140679 A JP S63140679A JP 61287040 A JP61287040 A JP 61287040A JP 28704086 A JP28704086 A JP 28704086A JP S63140679 A JPS63140679 A JP S63140679A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic motor
- elastic body
- contact
- moving body
- frictional
- 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
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、圧電体を用いて進行波をともなう超音波振動
を発生させることにより駆動力を発生する超音波モータ
に関する。
を発生させることにより駆動力を発生する超音波モータ
に関する。
従来の技術
進行波方式による超音波モータは、弾性体と移動体が相
互に加圧接触し、前記弾性体に圧電体を装着した構造を
有する。時間差と位相差をつけ圧電体の両端に電圧を印
加することにより、進行波からなる超音波振動を発生さ
せることができ、弾性体を通し移動体へと振動が伝達さ
れ移動体が駆動する。弾性体は、圧電体による超音波振
動を励振し、移動体に効率良く振動を伝える役目をし、
鋼材などの金属材料が用いられる。移動体は発生した駆
動力を外部へ伝えるため、ある程度の機械的強度が必要
であり、さらに固定体と面接触により相互に加圧接触さ
れるため平面性を有するものや面接触しやすい軟質材料
が考えられている。
互に加圧接触し、前記弾性体に圧電体を装着した構造を
有する。時間差と位相差をつけ圧電体の両端に電圧を印
加することにより、進行波からなる超音波振動を発生さ
せることができ、弾性体を通し移動体へと振動が伝達さ
れ移動体が駆動する。弾性体は、圧電体による超音波振
動を励振し、移動体に効率良く振動を伝える役目をし、
鋼材などの金属材料が用いられる。移動体は発生した駆
動力を外部へ伝えるため、ある程度の機械的強度が必要
であり、さらに固定体と面接触により相互に加圧接触さ
れるため平面性を有するものや面接触しやすい軟質材料
が考えられている。
発明が解決しようとする問題点
弾性体として通常の金属材料を用い超音波モータを構成
し駆動させると、移動体と接触摩擦する部分に磨耗が生
じる。この現象は移動体の接触摩擦部分に軟質材料を用
いることによりある程度抑制することができても、金属
材料からなる弾性体も共に削れる。これにより生ずる磨
耗量が原因で弾性体と移動体との接触摩擦性能の変化を
引き起こし、超音波モータのトルク（駆動力）性能の劣
化が起こる。さらに、長時間駆動することにより、弾性
体の磨耗により弾性体の形状が変化し振動が初期状態と
変わってしまい、超音波モータの信頼性に問題を生ずる
。それ故、超音波モータの条件として、 （１）弾性体の形状が変化しないこと。
し駆動させると、移動体と接触摩擦する部分に磨耗が生
じる。この現象は移動体の接触摩擦部分に軟質材料を用
いることによりある程度抑制することができても、金属
材料からなる弾性体も共に削れる。これにより生ずる磨
耗量が原因で弾性体と移動体との接触摩擦性能の変化を
引き起こし、超音波モータのトルク（駆動力）性能の劣
化が起こる。さらに、長時間駆動することにより、弾性
体の磨耗により弾性体の形状が変化し振動が初期状態と
変わってしまい、超音波モータの信頼性に問題を生ずる
。それ故、超音波モータの条件として、 （１）弾性体の形状が変化しないこと。
（２）モータの回転時に接触面が摩擦することにより発
生する磨耗量が極力少なく、長時間安定に性能が維持で
きること。
生する磨耗量が極力少なく、長時間安定に性能が維持で
きること。
（３）モータの固定部と回転部が加圧接触することによ
って生じる駆動力（トルク）が大きいこと。
って生じる駆動力（トルク）が大きいこと。
（４）モータ回転時に騒音がでに（いこと。
の４点を満足させることが必要であった。
問題点を解決するための手段
圧電体を装着した金属からなる弾性体と移動体が相互に
加圧接触し、進行波からなる超音波振動により、前記移
動体が摩擦力を介して駆動する超音波モータにおいて、
前記弾性体の前記移動体との接触摩擦部分に少なくとも
硬化層が存在するように構成する。
加圧接触し、進行波からなる超音波振動により、前記移
動体が摩擦力を介して駆動する超音波モータにおいて、
前記弾性体の前記移動体との接触摩擦部分に少なくとも
硬化層が存在するように構成する。
作用
弾性体として通常の金属材料を用い超音波モータを構成
し駆動させると、移動体と接触摩擦する部分に磨耗が生
じ、弾性体も多少前れる。ところが、本発明のように、
弾性体に移動体との摩擦接触面に硬化層を設けることに
より、弾性体の磨耗をほとんどな（すことができる。そ
れ故、超音波モータを駆動することにより生ずる磨耗量
が原因となる弾性体と移動体との接触摩擦性能の変化を
引き起こしに（（なり、超音波モータのトルク（駆動力
）性能の劣化が抑制される。さらに、長時間駆動するこ
とにより、弾性体の磨耗により弾性体の形状が変化する
ことが全くなく、振動が初期状態とほぼ同様の状態で維
持でき超音波モータ信頼性が向上する。
し駆動させると、移動体と接触摩擦する部分に磨耗が生
じ、弾性体も多少前れる。ところが、本発明のように、
弾性体に移動体との摩擦接触面に硬化層を設けることに
より、弾性体の磨耗をほとんどな（すことができる。そ
れ故、超音波モータを駆動することにより生ずる磨耗量
が原因となる弾性体と移動体との接触摩擦性能の変化を
引き起こしに（（なり、超音波モータのトルク（駆動力
）性能の劣化が抑制される。さらに、長時間駆動するこ
とにより、弾性体の磨耗により弾性体の形状が変化する
ことが全くなく、振動が初期状態とほぼ同様の状態で維
持でき超音波モータ信頼性が向上する。
実施例
本発明の超音波モータの移動体の基本構成を第１図に示
す。超音波モータは、圧電体１を装着した弾性体２に移
動体３を加圧接触させる構成をとる。図には便宜上加圧
接触していない状態のものを示した。弾性体２の移動体
３との接触摩擦面には硬化層４が設けられている。移動
体３は、複合プラスチック材料からなる摩擦接触部５と
、硬質材料からなる動力伝達部６がら構成される。以下
、その具体的実施例について述べる。
す。超音波モータは、圧電体１を装着した弾性体２に移
動体３を加圧接触させる構成をとる。図には便宜上加圧
接触していない状態のものを示した。弾性体２の移動体
３との接触摩擦面には硬化層４が設けられている。移動
体３は、複合プラスチック材料からなる摩擦接触部５と
、硬質材料からなる動力伝達部６がら構成される。以下
、その具体的実施例について述べる。
実施例１
弾性体としてステンレス材を選び所定の形状に作成し、
圧電体を接着する底面以外の部分に硬質クロムメッキを
施した。硬質クロムメッキ層の厚さは約６μｍ１移動体
と接触摩擦する部分の表面粗さはＲｍａｘにて０．３μ
ｍであった。このようにして硬質クロムメッキ層からな
る硬化層を予め設けた後、弾性体の底面に圧電体を通常
のエポキシ系の接着剤にて接着した。一方、移動体は金
属からなる動力伝達部と複合プラスチック材からなる摩
擦接触部とから構成した。複合プラスチック材として、
磨耗の少ないもの、騒音のでに（もの、駆動力の大きい
もの、などの諸条件を考慮しポリイミド系樹脂をバイン
ダーとして用い、充填材として繊維材料を用いた。
圧電体を接着する底面以外の部分に硬質クロムメッキを
施した。硬質クロムメッキ層の厚さは約６μｍ１移動体
と接触摩擦する部分の表面粗さはＲｍａｘにて０．３μ
ｍであった。このようにして硬質クロムメッキ層からな
る硬化層を予め設けた後、弾性体の底面に圧電体を通常
のエポキシ系の接着剤にて接着した。一方、移動体は金
属からなる動力伝達部と複合プラスチック材からなる摩
擦接触部とから構成した。複合プラスチック材として、
磨耗の少ないもの、騒音のでに（もの、駆動力の大きい
もの、などの諸条件を考慮しポリイミド系樹脂をバイン
ダーとして用い、充填材として繊維材料を用いた。
以上のようにして構成した移動体７および圧電体８の底
面に接着した弾性体９とをナツトにより締め付けて両者
を加圧接触させ、円盤型超音波モータを構成した（第２
図）。
面に接着した弾性体９とをナツトにより締め付けて両者
を加圧接触させ、円盤型超音波モータを構成した（第２
図）。
得られた超音波モータを圧電体の両端に電圧を印加する
ことにより進行波からなる振動を発生させ、移動体を駆
動させたところ、次の４項目を満足した。
ことにより進行波からなる振動を発生させ、移動体を駆
動させたところ、次の４項目を満足した。
（１）弾性体の形状が変化しないこと。
（２）モータの回転時に接触面が摩擦することにより発
生する磨耗量が極力少な（、長時間安定に性能が維持で
きること。
生する磨耗量が極力少な（、長時間安定に性能が維持で
きること。
（３）モータの固定部と回転部が加圧接触することによ
って生じる駆動力くトルク）が大きいこと。
って生じる駆動力くトルク）が大きいこと。
（４）モータ回転時に騒音がでに（いこと。
以上の結果から、この超音波モータの移動体は実用に値
した。
した。
一方、従来例として硬化層を設けずにステンレス材をそ
のまま用い同様に円盤型超音波モータを構成した。この
超音波モータを圧電体の両端に電圧をかけることにより
数時間駆動させたところ、移動体側のしゅう動面が黒（
なっていた。この黒色物をＸ線マイクロ波分析、および
元素分析により調べたところ弾性体材料として用いてい
るステンレス材であることが判明した。これは、ステン
レス材が徐々に磨耗していることを示している。
のまま用い同様に円盤型超音波モータを構成した。この
超音波モータを圧電体の両端に電圧をかけることにより
数時間駆動させたところ、移動体側のしゅう動面が黒（
なっていた。この黒色物をＸ線マイクロ波分析、および
元素分析により調べたところ弾性体材料として用いてい
るステンレス材であることが判明した。これは、ステン
レス材が徐々に磨耗していることを示している。
これにより、弾性体が長時間駆動することにより形状が
変化してしまうことになる。また、磨耗もその分だけ増
加しモータ性能の信頼性に影響を及ぼすと考えられる。
変化してしまうことになる。また、磨耗もその分だけ増
加しモータ性能の信頼性に影響を及ぼすと考えられる。
実施例２
弾性体を鋼材で作成し、弾性体の表面全体にイオン注入
法により窒化処理を施し、表面に硬化層を設けた。硬化
層の厚さは約２μｍ１移動体と接触摩擦する部分の表面
粗さはＲｍａｘにて１．５μｍであった。硬質クロムメ
ッキの場合に比べ表面がかなり粗くなる。このようにし
て金属の窒化層からなる硬化層を設けた弾性体を実施例
１と同様の方法で超音波モータを構成した。得られた超
音波モータを圧電体の両端に電圧を印加することにより
進行波からなる振動により駆動させたところ、硬質クロ
ムメッキによる硬化層の場合に比べて若干駆動力が劣っ
たが、実施例１で述べた超音波モータとして要求される
４項目を満足した。
法により窒化処理を施し、表面に硬化層を設けた。硬化
層の厚さは約２μｍ１移動体と接触摩擦する部分の表面
粗さはＲｍａｘにて１．５μｍであった。硬質クロムメ
ッキの場合に比べ表面がかなり粗くなる。このようにし
て金属の窒化層からなる硬化層を設けた弾性体を実施例
１と同様の方法で超音波モータを構成した。得られた超
音波モータを圧電体の両端に電圧を印加することにより
進行波からなる振動により駆動させたところ、硬質クロ
ムメッキによる硬化層の場合に比べて若干駆動力が劣っ
たが、実施例１で述べた超音波モータとして要求される
４項目を満足した。
さらに、円環状ををした超音波モータ（第３図）につい
て、本発明を実施したところ、円盤型の場合と同様に実
用に満足するものであった。
て、本発明を実施したところ、円盤型の場合と同様に実
用に満足するものであった。
発明の効果
超音波モータの弾性体の接触摩擦部分に少なくとも硬化
層を設けることにより接触摩擦による弾性体側の磨耗は
ほとんどな（、初期状態と同様の励振をすることができ
る。それゆえ、長時間性能が安定した実用に提供しつる
超音波モータを実現できる。
層を設けることにより接触摩擦による弾性体側の磨耗は
ほとんどな（、初期状態と同様の励振をすることができ
る。それゆえ、長時間性能が安定した実用に提供しつる
超音波モータを実現できる。
第１図は、本発明の一実施例における超音波モータの要
部の構成を示す断面図、第２図は円盤型超音波モータの
構成を示す斜視図、第３図は円環状超音波モータの構成
を示す斜視図である。 １．８・・・圧電体、２，９・・・弾性体、３，７・・
・移動体、 ４・・・硬化層、 ５・・・摩擦接触部、
６・・・動力伝達部ナツト。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名菓 １ 図 第２図 第３図
部の構成を示す断面図、第２図は円盤型超音波モータの
構成を示す斜視図、第３図は円環状超音波モータの構成
を示す斜視図である。 １．８・・・圧電体、２，９・・・弾性体、３，７・・
・移動体、 ４・・・硬化層、 ５・・・摩擦接触部、
６・・・動力伝達部ナツト。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名菓 １ 図 第２図 第３図
Claims (5)
- （１）圧電体を装着した金属からなる弾性体と移動体が
相互に加圧接触し、進行波からなる超音波振動により、
前記移動体が摩擦力を介して駆動する超音波モータにお
いて、前記弾性体の前記移動体との接触摩擦部分に少な
くとも硬化層が存在することを特徴とする超音波モータ
。 - （２）硬化層が、硬質クロムメッキ層である特許請求の
範囲第１項記載の超音波モータ。 - （３）硬化層が、金属の窒化層である特許請求の範囲第
１項記載の超音波モータ。 - （４）移動体が、摩擦接触部と動力伝達部とから構成さ
れる特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。 - （５）摩擦接触部が、複合プラスチック材料からなる特
許請求の範囲第４項記載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61287040A JPS63140679A (ja) | 1986-12-02 | 1986-12-02 | 超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61287040A JPS63140679A (ja) | 1986-12-02 | 1986-12-02 | 超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63140679A true JPS63140679A (ja) | 1988-06-13 |
Family
ID=17712268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61287040A Pending JPS63140679A (ja) | 1986-12-02 | 1986-12-02 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63140679A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63277479A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-15 | Canon Inc | 振動波駆動装置 |
| JPH0332376A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-12 | Piezo Tec Kk | 超音波アクチュエータ |
| US5508581A (en) * | 1993-12-17 | 1996-04-16 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor with a stator and a mobile element made of improved materials |
-
1986
- 1986-12-02 JP JP61287040A patent/JPS63140679A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63277479A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-15 | Canon Inc | 振動波駆動装置 |
| JPH0332376A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-12 | Piezo Tec Kk | 超音波アクチュエータ |
| US5508581A (en) * | 1993-12-17 | 1996-04-16 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor with a stator and a mobile element made of improved materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0117354B2 (ja) | ||
| JPH0532994B2 (ja) | ||
| JPH0532991B2 (ja) | ||
| JPS63140679A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS6258887A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JP3016617B2 (ja) | 振動波モータ | |
| JP2774613B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPS63124785A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS60174074A (ja) | 振動波モ−タ | |
| JPH0223070A (ja) | リニア型超音波モータ | |
| JPS6389075A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPH01248975A (ja) | 超音波モータ | |
| JP2615871B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2926600B2 (ja) | 超音波モータおよびその製造方法 | |
| JPS61102177A (ja) | 表面波駆動モ−タ− | |
| JPH074073B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2548253B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH06319279A (ja) | 超音波リニアアクチュエータ | |
| JPS61173683A (ja) | 超音波駆動モ−タ | |
| JPH027880A (ja) | 超音波モータ | |
| JPS62193575A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS6231379A (ja) | 超音波モータ | |
| JPS63220774A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS631381A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS6359776A (ja) | 超音波モ−タの回転子／移動子 |