NL1022282C2

NL1022282C2 - Ultrasone motor en daarmee uitgeruste geleidinginrichting als aandrijfbron van een beweegbaar lichaam.

Info

Publication number: NL1022282C2
Application number: NL1022282A
Authority: NL
Inventors: Koji Kato; Koshi Adachi; Yusaku Ishimine
Original assignee: Kyocera Corp; Koji Kato; Koshi Adachi
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2004-04-20
Also published as: US6897598B2; US20030173869A1; NL1022282A1

Description

P62968NL00 4* «

Titel: ULTRASONE MOTOR EN DAARMEE UITGERUSTE GELEIDINGIN-RICHTING ALS AANDRIJFBRON VAN EEN BEWEEGBAAR LI-5 CHAAM.

Beschrijving

Achtergrond van de uitvinding Gebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op een frictie-10 element aangebracht in een ultrasone motor om een vibratie van de ultrasone motor over te brengen op een beweegbaar lichaam. Deze uitvinding heeft betrekking op een ge-leide-inrichting waarin een ultrasone motor een beweegbaar lichaam lineair of roterend aandrijft.

15

Technische achtergrond

Het is een eigenschap van ultrasone motoren als aan-drijfbronnen voor besturing en aandrijving dat een minimum amplitude door vibratie klein is in de orde van nano-20 meters zodat met hoge nauwkeurigheid nauwkeurig positioneren mogelijk is. De ultrasone motoren kunnen voorzien in een grote aandrijfkracht ten gevolge van frictie aandrijving bij een compacte afmeting. De ultrasone motoren worden gewoonlijk gebruikt in rotatie besturingssystemen, 25 waaronder lenszoom mechanismen voor camera's en trilalar-men voor polshorloges. De laatste jaren worden ultrasone motoren toegepast op lineaire besturingssystemen.

De ultrasone motoren kunnen tijdens bewegen van het beweegbare lichaam voorzien in hoge positie nauwkeurig-30 heid zodat zij wenselijk zijn voor geleide apparaten in precisie bewerkingsgereedschappen of precisie meetappara- 1022282 H ten, en in patroonblootstelling apparaten inktstraal in halfgeleider fabricagesystemen of dergelijke.

H Figuur 8 toont een voorbeeld van een conventionele geleide-inrichting met gebruikmaking van een ultrasone 5 motor voor het besturen van een lineaire beweging van een beweegbaar lichaam. Deze geleide-inrichting is uitgerust met een lineair geleide-element 12 zoals, bijvoorbeeld, een paar kruisrolgeleiders, aan een basissubstraat 11, waarbij dat element een plateau 13 als een beweegbaar li- 10 chaam in een lineaire richting geleidt.

Een aandrijving transmissie-element 14 is aan één I zijde vastgezet aan het plateau 13 van de geleide- I inrichting, evenwijdig aan de geleide-elementen 12, en een lineaire schaalverdeling 16a bevindt zich aan een an- I 15 dere zijde, evenwijdig aan het aandrijving transmissie I element 14. Een meetkop 56b bevindt zich op een plaats gekeerd naar de lineaire schaalverdeling 16a aan het ba- sissubstraat 11, om een positie detectiemiddel 16 te be- H palen.

20 Een ultrasone motor 15 is vastgezet op een plaats I tegenover het aandrijf transmissie element 14 aan het ba- sissubstraat 11, hetgeen een frictie-element 15a heeft, uitgerust met een contactvlak in een voorste einddeel, waarbij het contactvlak in loodrecht contact staat met 25 een contactvlak van het aandrijf transmissie element 14.

I Het plateau 13 kan door de geleide-elementen 12 en 12 ge- leid worden om via het aandrijf transmissie element 14 te bewegen en te stoppen in overeenstemming met een ultraso- I ne vibratie van het frictie-element 15a.

I 30 In dit voorbeeld bevat een behuizing 15d de ultraso- I ne motor 15, waarvan beide zijden zijn vastgehouden door H veren 15b, waarbij een veer 15c opgesteld is tussen een I : fl O ? 9 $ £> 'ja·: 1·*-' I · 3 achterste gedeelte van de behuizing 15d en de ultrasone motor 15. Een frictie-element 15a is tegen het aandrijf transmissie element 14 van het plateau 13 gedrukt om in contact daarmee te staan.

5 De ultrasone motor 15 is in figuur 10A en 10B ge toond, en bestaat uit een piëzo-elektrisch aandrijfdeel 15e voor het genereren van een elliptische vibratie, waarbij het frictie-element 15a is vastgezet aan en steekt uit het piëzo-elektrische aandrijfdeel 15e. Het 10 frictie-element 15a is van glas of keramiek gemaakt.

In figuur 10A en 10B bevat het piëzo-elektrische aandrijfdeel 15e een piëzo-elektrische keramische plaat 15f, vier elektrodefilms 15g, I5h, 15i en 15j die indelen I gescheiden zijn aan een hoofdvlak van de keramische plaat 15 15f aan een hoofdoppervlak daarvan, en een gemeenschappe lijke elektrodefilm over in hoofdzaak het gehele andere hoofdoppervlak van de keramische plaat 15f, en de elek-trofilm 15g en de elektrofilm 15i op tegenoverliggende hoeken zijn aangesloten door draad, en de elektrodefilm 20 15h en de elektrodefilm 15j op tegenoverliggende hoeken zijn door draad aangesloten. De elektrodefilm 15i genereert een verticale vibratie en een horizontale vibratie in de piëzo-elektrische keramische plaat 15f door de gemeenschappelijk elektrodefilm te aarden en door het aan-25 leggen van een elektrische spanning met 90 graden faseverschil ten opzichte van de elektrodefilm 15j. Deze twee vibratiemanieren worden met elkaar gecombineerd om het frictie-element 15a elliptisch te bewegen en het in contact daarmee staande plateau over een kleine stap te be-30 wegen.

Voorts voert in figuur 8 het aandrijving besturing-deel 10 een terugkoppel besturing uit voor het plateau 13 1022282 Η bijvoorbeeld door een wiskundige bewerking uit te voeren noodzakelijk voor een PID besturing en een commandosig-naai af te geven aan de ultrasone motor 15 in overeen-stemming met een afwijking tussen een positie informatie 5 uitvoer van het positie detectiemiddel 16 in overeenstem-ming met de beweging van het plateau 13 en referentie po-sitie informatie op basis van een vooraf ingesteld bewe-gingprofiel van het plateau 13, en het afgeven van een commandosignaal aan de ultrasone motor 15. Het is gebrui- H 10 kelijke dat de P term, I term en D term corresponderend

H met besturingparameters voor het uitvoeren van de PID

H wiskundige bewerking experimenteel proefondervindelijk H bepaald worden alvorens een aandrijvingshandeling wordt H uitgevoerd, zodat een positie afwijking en een positie H 15 nauwkeurigheid tijdens bewegen van het plateau 13 aan standaarden voldoen.

In dit geval zijn in de geleidinginrichtingen die gebruikt worden in de bewerkingsmachine voor de nauwkeu- rige bewerking, de precisie meetinrichting of de patroon 20 blootstelinrichting in het halfgeleider fabricageproces, H een kleine positieafwij king in de orde van submicrons en een positionering met hoge nauwkeurigheid tijdens bewegen met hoge nauwkeurigheid noodzakelijk, en een lange le- vensduur en een hoge betrouwbaarheid gedurende langere 25 tijd zijn wenselijk.

I Doordat de ultrasone motor 15 aangedreven wordt door gebruikmaking van frictie, zal er de neiging ontstaat tot het ontwikkelen van slip tussen het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en aandrijf transmissie element 30 14 van het plateau 13. Het ontwikkelen van slip maakt het I met hoge nauwkeurigheid positioneren van het plateau 13 lastig ten gevolge van het accumuleren van de slip.

I - 'i · ? i> 3 2> 5

Voorts verandert de slip een contacttoestand tussen het frictie-element en het aandrijving transmissie element, en zorgt ervoor dat één daarvan ernstig slijt.

Met het oog op een materiaal van het frictie-element 5 15a is het noodzakelijk om hier te kiezen voor een uit stekende schuurweerstand doordat het frictie-element 15a I van de conventionele ultrasone motor 15 schuift terwijl I het tegen het aandrijving transmissie element 14 gedrukt I gehouden wordt. In het algemeen is het frictie-element I 10 gevormd van glas, zoals silicium dioxideglas (kiezelaarde I glas), een natriumhoudend glas of dergelijke, of een op I keramiek gebaseerde sinter, zoals een op aluminiumoxide I gebaseerde sinter met een gehalte van 99,5% of meer van I siliciumoxide, een op zirkonium gebaseerde sinter, een op I 15 siliciumcarbide gebaseerde sinter of dergelijke (zie de I Japanse octrooipublicatie Nr. 7-273384).

I Het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15, I gebruikmakend van het glasmateriaal zoals het silicium dioxideglas, het natrium bevattende glas of dergelijke, I 20 heeft een geringe breuksterkte waarde, en heeft het ge- I vaar dat een spaan of een breuk ontstaat wanneer een I scheur zich ontwikkelt. Wanneer dienovereenkomstig een I zwaar plateau 13 bewogen wordt door de ultrasone motor 15 I die uitgerust is met het van glas gemaakte frictie- I 25 element 15a, bestaat er de kans dat de spaan of breuk in het frictie-element 15a ontstaat door de belasting die wordt uitgeoefend op het moment dat er frictie aandrij- I ving plaatsvindt samen met het aandrijving transmissie element 14, en het noodzakelijk is om de geleide- I 30 inrichting stil te zetten elke keer dat de spaan of breuk ontstaat.

I 1022282

Wanneer de ultrasone motor 15 met hoge snelheid aan-gedreven wordt bestaat er voorts de kans dat een ten op-zichte van het aandrijving transmissie element 14 ontwik-kelde frictiewarmte een hoge temperatuur bereikt, hoger 5 dan een verwekingspunt van het glasmateriaal waaruit het H frictie-element 15a bestaat, zodat het lastig is om een H hoge aandrijfsnelheid toe te passen.

Anderzijds heeft het frictie-element 15a van de ul- H trasone motor 15 met gebruikmaking van de op keramiek ge- H 10 baseerde sinter gemaakt van de aluminiumoxide, de zir- H koonoxide of de siliciumcarbide het voordeel dat het H frictie-element in vergelijking met het glazen element lastig breekt. Echter is bij de op siliciumcarbide geba- seerde sinter, overeenkomstig een zelfsmerend effect, een 15 wrijvingscoëfficiënt met het contactvlak 14a van het aan- H drijving transmissie element 14 gering, en slip wordt ontwikkeld door het met hoge snelheid aandrijven van de ultrasone motor 15, zodat het onmogelijk is om het pla- teau 13 met een hoge snelheid te bewegen.

I 20 Doordat een Vickers hardheid van de op zirkoonoxide gebaseerde sinter ongeveer 12 GPa bedraagt, hetgeen ge- ring is in vergelijking met andere keramische gesinterde lichamen, heeft de op zirkoon gebaseerde sinter de nei- ging om in een relatief korte tijd te verslijten ten ge- I 25 volge van de frictie aandrijving met het aandrijving transmissie element 14. Wanneer de ultrasone motor 15 met I een hoge snelheid aangedreven wordt is er bovendien een kans dat de frictiewarmte met het aandrijving transmissie I element 14 boven de 100°C stijgt. Doordat de op zirkoon I 30 gebaseerde sinter vrij bros is bij hoge temperatuur be- staat er het gevaar dat het wegslijten wordt versneld ten I , n : ? ? α * 7 t gevolge van een verslechtering van de mechanische eigenschappen of dergelijke.

De op een hoog gehalte aan aluminiumoxide gebaseerde sinter, bijvoorbeeld 99,5% per gewicht of meer aluminium-5 oxide bevattend, heeft een bijzonder hoge hardheid echter is de veel aluminium bevattende sinter lastig te sinteren en vergt een hoge sintertemperatuur. Een gewoonlijk gebruikte op aluminiumoxide gebaseerde sinter bevat ongeveer 1 tot 2% per gewicht van sinter hulpstoffen zoals 10 calcium ion zouten (waaronder calciumoxide) , magnesium oxide, silicium dioxide of dergelijke. Een scheur wordt ontwikkeld in een grenslaag gevormd door het hierboven genoemde sinterhulpmiddel ten gevolge van een belasting die uitgeoefend wordt tijdens het met frictie aandrijven 15 van het aandrijving transmissie element 14, en een boonvormige druppel van aluminiumoxide korrels ontwikkelt

Izich. Wanneer de korreldruppel zich ontwikkelt ontstaat het probleem dat er een kras ontstaat in het aandrijving transmissie element 14 door een rand van een teruggenomen 20 gedeelte daarvan, en de druppelvormige korrels bijten in het aandrijving transmissie element 14 waardoor het fric-tie-element 15a en het aandrijving transmissie element 14 worden gekrast en weggesleten. Doordat de contacttoestand verandert wanneer de druppelvormige korrels in het aan-25 drijving transmissie element 14 bijten, bestaat er het gevaar dat er een slechte invloed ontstaat op een bewe-gingseigenschap, een positie nauwkeurigheid en dergelijke van het plateau 13, zodat de levensduur van de inrichting wordt bekort.

30 Met het oog op een mechanisme van de geleide- inrichting is een geleide-inrichting voorgesteld waarbij een slip bewaakt wordt tussen de ultrasone motor 15 en 1022282 I het plateau 13 door middel van een besturing. De niet vooronderzochte Japanse octrooipublicatie Nr. 2000-308939 openbaart het gebruik van een voorspanning afsteldeel 21 zoals een piëzo-elektrische actuator of dergelijke, die 5 expandeert of samentrekt in overeenstemming met het aanleggen van een elektrische spanning in plaats van een veer (55c in figuur 5), om een voorspanning uit te oefenen op de ultrasone motor 15, zoals getoond in figuur 9. Geopenbaard is dat deze geleide-inrichting uitgerust is 10 met een meetmiddel 5 van het niet-contacttype, zoals een laser verplaatsingmeetmachine of dergelijke om positie gegevens te meten, waaronder een verplaatsing, een snelheid en een versnelling van het frictie-element 15a tijdens het bedrijf van de ultrasone motor 15, en een slip-15 afstand meetdeel 23 berekent een slipafstand tussen de ultrasone motor 15 en het plateau 13 op basis van de positie gegeven van de frictie-element uitvoer van het meetmiddel 5 van het niet-contacttype en de positiegege-vens van de plateau uitvoer van het positie detectiemid-20 del 16. Deze bekende waarde wordt gebruikt voor het aansturen van het voorspanafsteldeel 21 in overeenstemming met de slipafstand om een op het plateau 13 uitgeoefende aandrukkracht van de ultrasone motor 15 af te stellen.

De conventionele geleide-inrichting kan het gevaar 25 voorspellen van versterkte slijtage door het volgen van de sliptoestand tussen de ultrasone motor 15 en het plateau 13, doordat echter een mate van slijtage sterk verschilt over de uniforme slipafstand wanneer de aandrijf snelheid van de ultrasone motor 15, de voorspanning 30 of het gewicht van het plateau verschilt, is het onmogelijk om te voorspellen hoeveel de slijtage is voortge- I 9 I schreden in overeenstemming met de aandrijvingsomstandig- I heden wanneer alleen de slipafstand wordt bewaakt.

I Wanneer de aandrijving frequent gecontinueerd wordt I onder een zodanige zware omstandigheid dat het plateau 13 I 5 met hoge snelheid of hoge versnelling wordt aangedreven, I is er in het bijzonder het gevaar dat het frictie-element I 15a van de ultrasone motor 15 of het aandrijving trans- I missie element 14 van het plateau 13 ernstig verslijten.

I Door de ernstige slijtage gaat de geleide-inrichting ka- I 10 pot en bekort de levensduur van de geleide-inrichting on- I verwacht, echter is het lastig om de levensduur van de I geleide-inrichting te voorspellen.

I Dienovereenkomstig is in de geleide-inrichting die I gebruikt wordt voor de precisie bewerkingsmachine, de I 15 precisie meetinrichting en de patroon blootstellingsin- I richting, waarbij hoge positienauwkeurigheid van het pla- I teau 13 in het midden van de aandrijving nodig is, een verdere hoge betrouwbaarheid vereist.

I Doordat het bij de conventionele geleide-inrichting I 20 noodzakelijk is dat het meetmiddel van het niet- I contactype altijd gemonteerd is aan de inrichting voor I het meten van de slipafstand, is er een probleem dat de I structuur van de inrichting gecompliceerd en groot is.

Voorts is er dienovereenkomstig een kostenprobleem.

I 25 Om de slip in de precisie meetinrichting en de pa- I troon blootstellingsinrichting te meten bij slechts een I geringe ingenomen ruimte, heersen er dienovereenkomstig lastige ontwerpomstandigheden en is het ontwerp beperkt.

I 30 Samenvatting van de uitvinding

Een doel van deze uitvinding is het voorzien in een I ultrasone motor waarbij een mechanische eigenschap niet I 1022282 Η ernstig benadeeld wordt ten gevolge van frictiewarmte, de slijtweerstand uitstekend is en geen slip ontstaat, zelfs wanneer de ultrasone motor met hoge snelheid wordt aange-dreven.

5 Een ander doel van deze uitvinding is het voorzien in een geleide-inrichting met een compacte afmeting die met hoge snelheid een beweegbaar lichaam kan bewegen en een stabiele aandrijvingskarakteristiek kan bereiken en een lange levensduur heeft, door gebruikmaking van de ul-10 trasone motor als een aandrijfbron van het beweegbare li-H chaam.

Voorts is het andere doel van deze uitvinding het H voorzien in een ultrasone motor die tevens gebruikt kan H worden in een geleide-inrichting, ongepaard met een mag- 15 netisch lichaam.

H Het andere doel van deze uitvinding is het verschaf- H fen van een geleide-inrichting die een voorspelling kan maken over de slijtage van een frictie-element in een ul- trasone motor en een aandrijving transmissie element in 20 een plateau, veroorzaakt door slip tussen de ultrasone motor en het plateau, door de slip te detecteren.

Een ander doel van deze uitvinding is het verschaf- fen van een geleide-inrichting uitgerust met een bestu- ringssysteem zodat vermeden kan worden dat slijtage ont- I 25 staat.

Een ander doel van deze uitvinding is het verschaf- H fen van een geleide-inrichting die positiegegevens kan vergaren benodigd voor het beoordelen van de slip zonder I afhankelijk te zijn van een meetinrichting van het niet- 30 contactype, waarbij een eenvoudige structuur van de in- I richting kan worden bereikt.

I -, Π λ 0 ri Ü O

Η H AL . r s .T ί n- 11 I In de ultrasone motor overeenkomstig deze uitvinding I is een frictie-element van de ultrasone motor gevormd I door een op aluminiumoxide gebaseerde sinter met een alu- I miniumoxide als een hoofdbestanddeel en titaniumcarbide I 5 als een hulpbestanddeel. De ultrasone motor is zodanig I geconstrueerd dat een beweegbaar lichaam met frictie I wordt aangedreven en dient als een aandrijfbron voor een I beweegbaar lichaam door het frictie-element zodanig in te I richten dat het in contact komt met het beweegbare li- I 10 chaam en via het frictie-element een vibratie van de ul- I trasone motor wordt overgedragen.

I De geleide-inrichting volgens deze uitvinding is een I geleide-inrichting met een ultrasone motor als een aan- I drijfbron van een beweegbaar lichaam en met: I 15 een ultrasone motor met een frictie-element; I een beweegbaar lichaam dat is ingericht om te bewe- I gen op basis van een frictie aandrijving van de ultrasone I motor ten opzichte van het frictie-element; I een positie detectiemiddel voor het meten van een I 20 positie van het beweegbare lichaam; en I een aandrijving besturingdeel dat wiskundige bewer- kingen uitvoert op basis van een afwijking tussen een po- sitie informatie uitvoer van het positie detectiemiddel en referentie positie informatie op basis van een vooraf I 25 ingesteld bewegingsprofiel, en een aansturing commando- I signaal afgeeft voor het aansturen van de ultrasone mo- I tor, waarbij de geleide-inrichting een bewakingdeel bevat I uitgerust met een slipafstand meetdeel voor het bereken I van een slipafstand van het frictie-element in de ultra- 30 sone motor en een tangentiaalkracht meetdeel voor het be- I rekenen van een tangentiaalkracht, uitgeoefend op een I aandrijfoppervlak in een zijde van het beweegbare li- I 1022282 chaam, overeenkomstig de frictie aandrijving met de ul-trasone motor. Het bewakingdeel kan een frictie arbeid meetdeel bevatten voor het meten van frictie arbeid met een product van de slipafstand, berekend door het slipaf-5 stand meetdeel, en de tangentiaalkracht, berekend door het tangentiaalkracht meetdeel.

H Het is mogelijk om de positie informatie te meten, H zoals een verplaatsing, een snelheid, een versnelling en H dergelijke, van het frictie-element tijdens het aansturen H 10 van de ultrasone motor door een meetmiddel van niet- H contacttype.

H Bij de geleide-inrichting volgens deze uitvinding wordt de positie informatie van de frictie informatie be- rekend zonder gebruikmaking van meetmiddelen van het 15 niet-contacttype. Deze geleide-inrichting is gevormd door een vervangingsdeel dat het aanstuur commandosignaal ver- H vangt tijdens het aansturen van de ultrasone motor door een vibratiesnelheid van het frictie-element op basis van een specifiek stuurcommando signaal, eerder gemeten door 20 bewegen van het beweegbare lichaam door de ultrasone mo- tor en informatie van een vibratiesnelheid aan een aan- drijfoppervlak van het frictie-element, en een slipaf- stand meetdeel dat een slipafstand of een transmissie rendement berekent op basis van de snelheid van het be- 25 weegbare lichaam, berekend op basis van de positie infor- I matie afkomstig van het positie detectiemiddel, en de vi- I bratiesnelheid, vervangen in het vervangingsdeel.

De geleide-inrichting kan een beslissingdeel bevat ten die beoordeelt of een frictie arbeidbelasting afkom- 30 stig van het frictie arbeid hoeveelheid meetdeel zich wel of niet bevindt binnen een drempelwaarde van de vooraf ingestelde frictie arbeid hoeveelheid.

iO. >·\ .·*) ^ O

1 i i ,·' f / i \ S' 13

De geleide-inrichting kan een parameter afsteldeel bevatten dat besturing parameters in het aandrijving be-sturingdeel beheerst op basis van een resultaat beoordeeld door het beslissingdeel zodat de van het frictie 5 arbeid belasting meetdeel afkomstige frictie arbeidbelas-ting binnen een drempelwaarde daarvan valt.

De geleide-inrichting kan een alarmdeel bevatten dat erop wijst dat zich een afwijking ontwikkelt in de inrichting voor het geval de geleide-inrichting aangestuurd 10 wordt door het aansturing besturingsdeel met gebruikmaking van de besturingparameter, gewijzigd door het parameter afsteldeel, en het geval dat de frictie arbeidbe-lasting meer is dan de vooraf ingestelde drempelwaarde.

15 Korte beschrijving van de tekeningen

Deze uitvinding zal hieronder in detail beschreven worden onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Figuur 1 een schematisch bovenaanzicht is van een 20 geleide-inrichting overeenkomstig een uitvoering van deze uitvinding;

Figuur 2 een schematisch bovenaanzicht is van een geleide-inrichting volgens een andere uitvoering van deze uitvinding; 25 Figuur 3 een grafiek is van een relatie tussen een slipaf stand en een slijt snelheid op het moment dat een platform aangedreven wordt door gebruikmaking van de geleide-inrichting volgens deze uitvinding;

Figuur 4 een grafiek is met weergave van een relatie 30 tussen een frictie arbeidsbelasting en een slijtsnelheid tijdens het aandrijven van het plateau door gebruikmaking 1022282 H van de geleide-inrichting volgens deze uitvinding zoals getoond in figuur 1;

Figuur 5 een schematische weergave is van een gelei- de-inrichting volgens nog een andere uitvoering van deze 5 uitvinding;

Figuur 6 is weergave is van een opstelling van een geleide-inrichting, gebruikt voor het vooraf bepalen van I een correlatie tussen een aansturing commandosignaal en een frictie-element, in de uitvoering overeenkomstig deze 10 uitvinding zoals getoond in figuur 5;

Figuur 7 een grafiek is van een correlatie tussen I een vooraf bepaald aansturing commandosignaal en een frictie-element in de in figuur 6 getoonde inrichting; I Figuur 8 een schematisch bovenaanzicht is van een 15 conventionele geleide-inrichting;

Figuur 9 een schematisch bovenaanzicht is van een I conventionele geleide-inrichting; en I Figuur 10A een bovenaanzicht toont van een ultrasone motor met een uitvoering van vier aandrijfelektroden in 20 een hoofdvlak van een piëzo-elektrische plaat; en H Figuur 10B een onderaanzicht van een ultrasone motor met een gemeenschappelijk aarde elektrode aan het andere hoofdvlak van de in figuur 10A getoonde piëzo-elektrische I plaat.

I 25 I Gedetailleerde beschrijving van deze uitvinding I Een ultrasone motor is gevormd door een vibratieli- I chaam en een frictie-element om een vibratie van het vi- bratielichaam over te brengen op een te bewegen beweeg- 30 baar lichaam. Het vibratielichaam is gevormd van een pië- I zo-elektrische keramische plaat en aan hoofdvlakken daar- I van vastgezette elektroden, en het frictie-element is I . n -7 ? 9 3 0 15 vastgezet aan een zijvlak van de piëzo-elektrische keramische plaat, uit het zijvlak uitstekend, om de vibratie van de piëzo-elektrische keramisch plaat over te brengen op het beweegbare lichaam via het frictie-element om het 5 beweegbare lichaam te bewegen.

De structuur van een ultrasone motor volgens de uitvinding kan tevens toegepast worden op ultrasone motoren met een enkele vibratie bedrijfswijze en een meervoudige bedrijfswijze van staande golftype en voortplantende 10 golftype, plurale vibratie bedrijfswijzen van bedrijfswij ze conversietype, een samengesteld vibratietype en dergelijke. Deze uitvinding kan toegepast worden op beweegbare lichamen, bijvoorbeeld beweegbare plateaus in de volgende uitvoering die lineair of roterend bewegen.

15 Figuur 10A en 10B tonen een structuur van een ultra sone motor die een vibratielichaam of een geleide-inrichting aandrijft. In deze structuur is een aarding elektrodefilm 15k in het ene hoofdvlak van een piëzo-elektrische keramische plaat 15f gevormd terwijl een paar 20 elekrodefilms 15g en 15i uitgevoerd zijn aan tegenoverliggende hoekposities van een ander hoofdvlak terwijl een ander paar elektrodefilms 15h en 15j gevormd is bij or-thogonaal tegenoverliggende hoekposities van een ander hoofdvlak, waarbij aandrijvende elektrische spanningen 25 met een faseverschil van 90 graden aangelegd zijn tussen de twee paren elektrofilms ten opzichte van de aarding-elektrode 15k om een longitudinale vibratie en een laterale vibratie in de piëzo-elektrische keramische plaat 2 op te wekken, en een combinatie van deze vibraties zorgt 30 ervoor dat het frictie-element 15a een elliptische beweging uitvoert met een hoofdas in een laterale richting, door het aanleggen van een elektrische spanning waarvan 1 02 22 8 2 H de fase omgekeerd is, kan het frictie-element met de te- gengestelde elliptische beweging in een tegengestelde richting vibreren.

H Een dergelijke ultrasone motor kan gecombineerd wor- H 5 den met een beweegbaar lichaam om een geleide-inrichting te verkrijgen. De geleide-inrichting, bijvoorbeeld zoals H getoond in figuur 1 en 9, bezit een plateau 13 dat line- H air beweegbaar is op een paar geleide-elementen 12 en 12, zoals kruisrolgeleiders, op een basisplaat 11, en de mo- 10 tor wordt gebruikt om het plateau 13 als een beweegbaar lichaam langs deze geleide-elementen lineair te geleiden.

In dit geval is een aandrijving transmissie element 14 aan het ene zijvlak van het plateau 13 vastgezet terwijl een frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 inge- 15 richt is om in contact gebracht te worden met het aan- drijving transmissie element 14, loodrecht ten opzichte van de longitudinale richting van het geleide-element, om het plateau 13 naar voren en achteren te laten heen- en I weer bewegen langs het geleide-element, aangedreven door I 20 een zijdelingse elektrische vibratie van het frictie- element 15a.

I De ultrasone motor wordt in de behuizing gehouden I door vier veren 15b en het frictie-element 15a van de ul- trasone motor 15 wordt tegen het aandrijving transmissie 25 element 14 gedrukt gehouden door een veer 15c die ge- I plaatst is tussen een achtereinde van de ultrasone motor 15 en de binnenwand van de behuizing 15d. De ultrasone motor 15 is uitgerust met een belastingcel tussen de veer 15c en de binnenwand van de behuizing om een aandruk- 30 kracht van de ultrasone motor 15 op het aandrijving transmissie element 14 te meten.

Η . Λ '' Λ H / 17

Uitvoering 1

In de ultrasone motor 15 volgens deze uitvinding is het hierboven genoemde frictie-element 15a gevormd van een op aluminiumoxide gebaseerde sinter met aluminiumoxi-5 de als een hoofdbestanddeel en titaniumcarbide als een hulpbestanddeel.

Hoewel aluminiumoxide een hoge hardheid heeft (Vickers hardheid Hv 18 GPa) en een hoog smeltpunt (2100°C), heeft de daaraan toe te voegen titaniumcarbide een hogere 10 hardheid (Vickers hardheid Hv van 28 GPa) en een hoger smeltpunt (3200°C) dan aluminiumoxide en een hoge taaiheid (breuksterkte: 6 MPam1/2) . De op aluminiumoxide gebaseerde sinter met titaniumcarbide heeft de eigenschappen van een hoge wrijvingscoëfficiënt, hoge slijtvastheid en 15 hoge weerstand tegen scheiding van korrels ten gevolge van schuurwerking.

Deze uitvinding gebruikt aluminiumoxide bevattende titaniumcarbide als het frictie-element van de ultrasone motor, die een aandrijving transmissie element kan aan-20 drijven, vastgezet aan de zijkant van een plateau als een beweegbaar lichaam. Doordat het contactvlak van het frictie-element te hard is om weg te slijten door losraken van deeltjes en breuk, is het mogelijk om het verslijten van het aandrijving transmissie element te verminderen. 25 Het frictie-element en het aandrijving transmissie element kunnen wegschuren weerstaan om altijd de contacttoe-stand gedurende lange tijd te stabiliseren.

Een ander voordeel van het frictie-element 15a van de op aluminiumoxide gebaseerde sinter is dat, wanneer 30 met hoge snelheid langs het aandrijving transmissie element geschoven wordt, een mechanisch-chemische reactie van de titaniumcarbide met zuurstof in de omgevingslucht 1022282 H ten gevolge van frictie er een titaniumoxide film met een grotere frictie coëfficiënt dan aluminiumoxide of titani- umcarbide aan het contactvlak van het frictie-element.

Dienovereenkomstig kan zelfs bij het aandrijven van de 5 ultrasone motor het plateau 13 met hoge snelheid worden I bewogen terwijl vrijwel geen slip ontstaat tussen het frictie-element 15a en het aandrijving transmissie ele- I ment. De bovenstaande effecten zijn duidelijker bij lage drukken dan bij omgevingsatmosfeer bij lage zuurstof con- 10 centraties.

Bij voorkeur heeft de op aluminiumoxide gebaseerde sinter een gehalte van titaniumcarbide tussen 10 en 50% per gewicht. Het gehalte van titaniumcarbide onder 10% verbetert niet de mechanische eigenschappen zoals hard- 15 heid, sterkte en ruwheid van de op aluminiumoxide geba- I seerde sinter, of verhoging van wrijvingsweerstand, met minder invloed op het vermijden van slip op het moment H dat de ultrasone motor met hoge snelheid aandrijft.

Wanneer anderzijds het gehalte titaniumcarbide meer I 20 dan 50% per gewicht bedraagt, neemt de hardheid van aan I hoge temperaturen blootstaande titaniumcarbide af, zodat I de frictie aandrijving ten opzichte van het aandrijving transmissie element gedurende langere tijd het wegschuren I van het frictie-element stimuleert.

I 25 Aan de op aluminiumoxide gebaseerde sinter kunnen I sinter hulpmiddelen anders dan titaniumcarbide worden toegevoegd. De sinter hulpmiddelen zijn bij voorkeur ge- I kozen uit de paramagnetische metaaloxide voor een ultra- I sone motor die gebruikt wordt voor toepassingen waarbij I 30 magnetisatie ongewenst is. Het verdient de voorkeur dat de paramagnetische metaaloxiden oxiden bevatten van Mg, I Zr, Si en Y. Terwijl deze metaaloxide paramagnetisch I 1022282 19 zijn, zorgt echter een verhoogd gehalte van deze oxiden in op aluminiumoxide gebaseerde sinters voor magnetisme.

De op aluminiumoxide gebaseerde sinter kan één of meer paramagnetische metaaloxiden bevatten als hulpstof-5 fen in een totale hoeveelheid van 0,05 tot 7% per gewicht. De in dit bereik aanwezige oxide kan hoge hardheid handhaven van de op aluminiumoxide gebaseerde sinter bij Vickers hardheid (Hv) 19 GPa of meer en een maximum magnetische flux dichtheid van de op aluminiumoxide geba-10 seerde sinter op 0,05 μΤ of minder. Geringere gehalten van paramagnetische metaaloxiden onder 0,1% per gewicht in totaal maakt het onmogelijk om te voorzien in een sinter stimulerend effect noodzakelijk voor het vormen van een voldoende verdichte sinter.

15 De op aluminiumoxide gebaseerde sinter kan voor zo wel de aluminiumoxide fase als de titaniumcarbide fase een maximum korrelafmeting hebben van 4 pm of minder en een maximum porie afmeting van 2 pm of minder in de aluminiumoxide gebaseerde sinter. Wanneer de maximum korrel-20 afmeting van elk van de fasen meer dan 4 pm bedraagt, ontstaan waarschijnlijk grote uitsparingen aan het con-tactvlak van het frictie-element, zodat deeltjes losraken uit het frictie-element of een breuk daarin ontstaat, zodat het aandrijving transmissie element wordt beschadigd. 25 Ook zullen poriën met een maximum afmeting van meer dan 2 pm in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter waarschijnlijk leiden tot het losraken van deeltjes of breken ten gevolge van de frictie van het frictie-element met het aandrijving transmissie element.

30 Hoewel het contactvlak van het frictie-element 15a het aandrijving transmissie element 14 aandrijft ten gevolge van het contact daarmee krijgt, wanneer dit opper- 1022282 I vlak bijzonder ruw is, het aandrijving transmissie ele- ment 14 krassen ten gevolge van het tegenoverstaande ele- ment tijdens het opstarten van de aandrijving en zij I slijten vervolgens snel uit, terwijl ook het contactvlak 5 van het frictie-element sterk wegslijt. Dienovereenkom- stig verdient het de voorkeur dat het contactvlak van het I frictie-element 15a gesteld is op 0,2 pm of minder over- eenkomstig een wiskundige gemiddelde ruwheid (Ra).

I De ultrasone motor van deze uitvoering bestaat uit I 10 het frictie-element van de hierboven genoemde sinter, I vastgezet.. aan het piëzo-elektrische vibratielichaam, en I ingericht om in contact gebracht te worden met een be- I weegbaar lichaam waarop de vibratie van de ultrasone mo- I tor overgebracht wordt via het frictie-element, die een 15 geleide-inrichting bepaalt.

De op aluminiumoxide gebaseerde sinter kan in deze I uitvoering geproduceerd worden door een grondstof materi- aalpoeder en een bindmiddel te mengen voor het vormen van een poedermengsel, het in een bepaalde vorm in een ma- 20 trijs gieten van de slurrie, gevolgd door een calcine- I ringsbehandeling. Het gemengde poeder wordt bereikt door, I bijvoorbeeld, 50 tot 90% per gewicht van een aluminium- I oxide poeder met korrelmaten tussen 0,3 en 0,6 pm, 10 tot I 50% per gewicht van een titaniumcarbide poeder met kor- I 25 relmaten tussen 0,3 en 0,6 pm en in totaal 0,1 tot 7% per I gewicht van paramagnetische oxiden van metalen zoals Mg, I Zr, Si, Y en dergelijke als sinterhulpmiddel samen met I een gewenst bindmiddel te mengen. Het mengsel wordt in de H gewenste vorm gebracht overeenkomstig bekende keramische I 30 vormtechnieken zoals bijvoorbeeld uniaxiaal persen, iso- I barisch persen of spuitgieten, en wordt daarna in vacuüm I 1022282 21 gesinterd gedurende ongeveer 1 tot 2 uur bij een temperatuur van 1600 tot 1750°C.

Ter verkleining van de korrelafmeting en poriemaat door tijdens sinteren op druk van ongeveer 20 tot 40 MPa 5 te stellen, kunnen de maximum korrelmaten van de alumini-umoxide fase of de titaniumcarbide fase 4 pm of kleiner en de maximum poriemaat van de aluminiumoxide gebaseerde sinter 2 pm of kleiner worden gemaakt.

Dan wordt de verkregen op aluminiumoxide gebaseerde 10 sinter gehecht of gekleefd aan een vibratielichaam voor gebruik als het frictie-element van een ultrasone motor, en deze ultrasone motor wordt aan de geleide-inrichting gemonteerd. Bij het met frictie aandrijven van het aandrijving transmissie element van een plateau, verlaagt 15 het frictie-element niet alleen het wegschuren, maar vermindert ook de krassen in het aandrijving transmissie element als het tegenoverstaande element, hetgeen tevens het wegschuren van het aandrijving transmissie element kan beperken, zodat de geleidinginrichting gedurende lan-20 ge tijd kan werken. Doordat het frictie-element de kans vermindert dat uitgevallen deeltjes zich ophopen tussen het frictie-element en het aandrijving transmissie element stabiliseert het de contacttoestand tussen het frictie-element en het aandrijving transmissie element, en 25 beïnvloedt niet de nauwkeurigheid van de positionering van het plateau tijdens bewegen. Doordat titaniumoxide een hogere frictierendement heeft dan aluminiumoxide of titaniumcarbide kan worden gevormd op het oppervlak van het van de op aluminiumoxide gebaseerde sinter gemaakte 30 frictie-element ontstaat ten gevolge van frictie met het aandrijving transmissie element geen slip, zelfs wanneer 1022282 H de aandrijfkracht van de ultrasone motor verhoogd wordt om het plateau met hoge snelheid te bewegen.

Voorbeeld 1 5 In dit voorbeeld waren frictie-elementen voor ultra- sone motoren gemaakt van op aluminiumoxide gebaseerde sinters met titaniumcarbide overeenkomstig deze uitvin- ding, en vergelijkbare frictie-elementen zijn eveneens gemaakt van siliciumoxide glas, een bijzonder zuiver op 10 aluminiumoxide gebaseerde sinter, een op zirkoon geba- seerde sinter en een op siliciumcarbide gebaseerde sin- ter. De op aluminiumoxide gebaseerde sinters met titani- umcarbide werden bereik door titaniumcarbide en hulpbe- standdelen in verschillende gehalten toe te dienen zoals 15 weergegeven in tabel 1, en werden gebruikt voor het maken van ultrasone motoren van conventionele type zoals ge- I toond in figuur 8. Experimenten werden uitgevoerd voor het bepalen van de mate van slijtage van de frictie- elementen en de aandrijving transmissie element bij het 20 aandrijven van de ultrasone motoren.

In de testen werden de frictie-elementen uitgevoerd als een kolom met een lengte van 4,2 mm en een diameter van 3 mm, en een bolvormig contactvlak met een krom- mingstraal van 7 mm. De vibratielichamen van de ultrasone 25 motoren werden geproduceerd van een piëzo-elektrische ke- I ramische plaat, hetgeen piëzo-elektrische keramisch mate- I riaal was van lood zirkonaat titanaat met een lengte van I 30 mm, een breedte van 7,5 mm en een dikte van 3 mm. Het frictie-element was aan de piëzo-elektrische keramische 30 plaat gehecht.

I Een voor de test gebruikte geleide-inrichting had een plateau met een gewicht van 5 kg, gemonteerd aan en I 10? 7982 23 geleid door een paar kruisrolgeleiders als een geleide-element met een slag van 100 mm. De geleide-inrichting had een aandrijving transmissie element, vastgezet aan een zijvlak van het plateau, gemaakt van een aluminium-5 oxide sinter met 99% zuiverheid met een Vickers hardheid van 15,2 GPa. De ultrasone motor was zodanig uitgevoerd dat het frictie-element in contact gebracht kon worden met een contactvlak van het aandrijving transmissie element, waarbij het contactvlak gesteld was op 0,05 pm vol-10 gens een wiskundige gemiddelde ruwheid (Ra).

Bij de testen werd het aandrij fprofiel van het plateau, vooraf ingesteld in een besturingsdeel, gesteld op een trapeziumvormige vibratiegolf met een aandrijffrequentie van 40 kHz, bij een repeterende bewegingsafstand 15 van 100 mm, met versnelling en vertraging van 0,03 G bij een maximum snelheid van 100 mm/s. Voorts werd de mate van wegschuren van het frictie-element en het aandrijving transmissie element gemeten nadat het plateau was aangedreven over 500 kunststof materiaal bij de bovenstaande 20 omstandigheden.

Voorts werden voorafgaande aan het starten van de testen monsters van frictie-elementen onderzocht door "scanning electron microscopy" bij een versterking van 2000 x voor het bepalen van de kristalkorrels en de maxi-25 mum poriemaat in de contactvlakken van de frictie-elementen. Rechthoekige parallel epipedische testmonsters met een lengte van 3 mm, een breedte van 3 mm en een dikte van 1,2 mm werden uit de materialen gehaald die gebruikt werden voor de frictie-elementen voor het meten 30 van de maximum magnetische flux dichtheden met gebruikmaking van een alternerende magnetische krachtmeter (een I type "2900-04C", gefabriceerd door Tokyo Instruments Co., I Ltd.). De resultaten zijn getoond in tabel 1.

H Uit tabel 1 blijkt dat voor monsters Nrs. 5 tot 32, gevormd door op aluminiumoxide gebaseerde sinters met ti- 5 taniumcarbide, het frictie-element en corresponderend I aandrijving transmissie element wezenlijk beschermd wor- I den tegen wegslijten in vergelijking met de monsternum- I mers 1 tot 4 waarbij de frictie-elementen gevormd zijn van siliciumoxide glas, een op zeer zuivere aluminiumoxi- 10 de gebaseerde sinter, een op zirkoon gebaseerde sinter en een op siliciumcarbide gebaseerde sinter.

I 20 I 25 1 I 1022282 30 TABEL 1 I · 25

Frictie element Slijt __________verlies

Eerste Sec. com- Sinter Korrel Porie B Slijt transmis- compo- ponent Middelen maat maat (μΤ) ver- sie ele- nent Max Max lies _ ment

Inh inh % (pm) lO'Snm2 10'2mm2

% O

1 kwarts 100 - - - 25 25 0,05 179 0,30 2 alum 99 - - MgO 0,5 30 25 0,05 12 0,40 oxide Si02 0,3

Andere _____JV2______ 3 zirkoon 95 Y203 5,0 12 10 0,05 50 0,20 1 Sic 1 - 1 Y203 1,0, ÏÖ ÏÖ 0,05 23 0,50 A1203 0,2 1 90, 97 975 Zr02 0,03 T/2 3/2 0,03 10,0 Ö, 18 ΊΓ~ 85,0 9,0 Zr02 6,0 4^2 3/2 0,057 970 0,16 ~T~ 32,0 60,0 Zr02 8,0 4,5 3,5 0,057 5,0 0, 15 8 82,0 10,0 Zr02 8,0 4,1 3,4 0,057 1,5 0, 14 9 62,0 30,0 Zr02 5,0 4,2 3,3 0,057 1,2 0, 10 10 42,0 50,0 Zr02 8,0 4,4 3, 4 0,057 1,4__0,12 11 82,0 10,0 Zr02 6,0 3,6 1,5 0,057 0,9 0,06 12 62,0 30,0 Zr02 8,0 5, 6 1,8 0,057 0,7 0, 04 13 alum 42,0 TiC 50,0 Zr02 8,0 4,0 2,0 0,057 0,5 0, 05 14 oxid 69, 95 30,0 Zr02 0,05 3,7 1, 6 0, 03 0,4__0,02 15 0X1 65,0 30,0 Zr02 5,0 2,0 1,4 0,04 0,2__0,01 16 43,0 50, 0 Zr02 7,0 1,8 1,3 0,05 0,3__0,02 17 65,0 30,0 NiO 0,005 1,8 1,3 0,35 0,5 0,03 18 62,5 30,0 NiO 0,008 1, 9 1,4 0,56 0,7 0,03 19 65,0 30,0 CoO 0,005 1,8 1,3 0,35 0,5 0,03 20 62,0 30,0 CoO 0,008 1,9 1,5 0,57 0,5 0,03 21 90,97 9,0 Y203 0,03 4,2 3,2 0,03 10, 2 0, 19 22 89,0 3,0 Y203 8,0 4,7 3,2 0,057 8,6 0, 16 23 32,0 60,0 Y203 8,0 4,5 3,5 0,057 8,1__0,16 24 82,0 10,0 Y203 8,0 4,1 3,4 0, 057 1,6 1,30 25 62,0 30,0 Y203 8,0 4,2 3,3 0,057 1,3__0,11 26 42,0 50,0 Y203 8,0 4,4 3,4 0,057 1,4 0, 12 27 82,0 10,0 Y203 8,0 3,6 1,5 0, 057 0,6__0,06 28 62,0 30,0 Y203 8,0 3,6 1,8 0,057 0,6__0,05 29 42,0 50,0 Y203 8,0 4,0 2,0 0,057 0,7 0,05 30 59,95 30,0 Y203 0,05 3,7 1,8 0,03 0,3__0,02 31 65,0 30,0 Y203 5,0 2,0 1,4 0,04 0,2__0,02 32 _I 43,0 50,0 |Y203 7,0 1,6 1,3 0,05 0,2 0,01 B duidt in deze tabel op magnetische fluxdichtheid.

5 ; 0 2 2232 Η Η Om de levensduur van de ultrasone motor te verhogen H en te vermijden dat het tegenoverstaande element wegslijt H verdient het dientengevolge de voorkeur om gebruik te ma- H ken van de structuur gevormd van een op aluminiumoxide H 5 gebaseerde sinter met titaniumcarbide als een hulpbe- standdeel.

H Bij deze monsters Nrs. 5 tot 32 werd een titanium- H carbide film op het contactvlak van het frictie-element gevormd voor elk van de monsters, en het leverde de be- H 10 vestiging op dat de frictiekracht van het frictie-element H op het aandrijving transmissie element met deze titanium- H carbide laag toeneemt.

H Uit nadere bestudering van de structuren die gevormd zijn van op aluminiumoxide gebaseerde sinters met titani- 15 umcarbide als hulpbestanddeel is vastgesteld dat monsters

Nrs. 8 tot 10 en monsters Nrs. 24 tot 26, waarbij het ge- halte titaniumcarbide in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter tussen 10 en 5% per gewicht ligt, de mate van slijtage van het frictie-element en het aandrijving 20 transmissie element verder kan beperken in vergelijking met monsters Nrs. 5 tot 7 en monsters Nrs. 21 tot 23 waarbij het gehalte van de titaniumcarbide meer dan het hierboven genoemde bereik bedraagt.

I Voorts volgt uit monsters 11 tot 13 en 27 tot 29, 25 met respectieve maximum korrelmaten van de aluminiumoxide B fase en de titaniumcarbide fase in de sinter van 4 pm of minder en een maximum poriemaat van de op aluminiumoxide gebaseerde sinter van 2 pm of minder, dat de mate van slijtage van zowel het frictie-element als het aandrij-30 ving transmissie element kleiner is in vergelijking met de monsters Nrs. 8 tot 10 en 24 tot 2 6 die een ander bereik hebben.

27

Dientengevolge is vastgesteld dat om de mate van slijtage van het frictie-element en het aandrijving transmissie element verder te beperken het gehalte tita-niumcarbide in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter bij 5 voorkeur gesteld dient te zijn op 10 tot 50% per gewicht, waarbij de respectieve maximum korrelmaten van de aluminiumoxide- en de titaniumcarbide fase in de aluminiumoxide gebaseerde sinter bij voorkeur ingesteld zijn om gelijk te zijn aan of kleiner dan 4 pm, terwijl de maximum 10 poriemaat van de op aluminiumoxide gebaseerde sinter bij voorkeur gesteld is om gelijk te zijn of kleiner dan 2 pm.

Voorts bedraagt voor de monsters Nrs. 6 tot 13, 18, 20 en 22 tot 29, waarbij de gehalten van de hulpstoffen 15 van paramagnetische metaaloxiden boven 7% per gewicht liggen, de maximum magnetische fluxdichtheid van het frictie-element meer dan 0,05 μΤ.

Dientengevolge blijkt dat het gehalte van de hulpbe-standdeel van de paramagnetische metaaloxide bij voorkeur 20 7% of minder per gewicht kan zijn.

Uitvoering 2

Een geleide-inrichting met een ultrasone motor als een aandrijfbron is, zoals getoond in figuur 1, zodanig 25 uitgevoerd dat aan één zijvlak van een platform 13a een lineaire schaalverdeling 16a evenwijdig aan een geleide-element 12 is bevestigd, waarbij de ultrasone motor 15 vastgezet is op een plaats tegenover het aandrijving transmissie element 14 aan het basissubstraat 11, terwijl 30 het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 verticaal in contact gebracht is met het aandrijfoppervlak 54a van het aandrijving transmissie element 14.

i 0 'si λ c o ¢1.

Η Η Het aandrijving transmissie element 14 bevindt zich H aan een ander zijvlak van het plateau 13 evenwijdig aan H het geleide-element 12, en een meetkop 56b bevindt zich H op een plaats tegenover de lineaire schaalverdeling 16a 5 aan het basissubstraat 11 in een laterale zijde van de H geleide-inrichting, zodat een positie detectiemiddel 16 gevormd is. Overeenkomstig een ander aspect van het posi- tie detectiemiddel 16 is het mogelijk gebruik te maken van een systeem waarbij zich aan het plateau 13 een spie- 10 gel bevindt terwijl de positie gedetecteerd wordt door een aan het basissubstraat 11 vastgezette laserlengte H meetmeter.

Voorts wordt de positie informatie zoals een ver- plaatsing, een snelheid, een versnelling en dergelijke 15 uitvoer van het positie detectiemiddel 16 overeenkomstig de beweging van het plateau 13 aan het aandrijving bestu- ringdeel 10 gezonden, waarbij het aandrijving besturing- deel 10 een PID wiskundige bewerking uitvoert op basis van een afwijking tussen een referentie positie informa- I 20 tie (verplaatsingsnelheid en versnelling) gebaseerd op het vooraf ingestelde bewegingsprofiel van het plateau 13 I en de positie informatie, en voert een terugkoppel bestu- I ring uit om de uitvoerwaarde van de PID wiskundige bewer- king af te geven aan de ultrasone motor 15 als het aan- I 25 drijving besturingdeel. De ultrasone motor 15 voert een I elliptische beweging uit in overeenstemming met het aan- I drijving besturingsignaal en zorgt ervoor dat het plateau 13 langs het geleide-element 12 beweegt op basis van de I frictie aandrijving met het frictie-element 15a in de ul- I 30 trasone motor 15 voor het positioneren. Het bewegingspro- I fiel van het plateau 13 vertoont groepsgewijze informa- I tie, bepaald op basis van het tijdstip, de verplaatsing, I 1022282 ♦ 29 de versnelling en dergelijke, tot aan de doelbewegingspo-sitie van het plateau 13.

De geleide-inrichting overeenkomstig de uitvoering 2 bevat een bewakingsdeel 1 voor het bewaken van elk van 5 een slipafstand van het frictie-element 15a in de ultrasone motor 15, de op het aandrijfvlak 14a van het aandrijving transmissie element 14 uitgeoefende tangentiaal-kracht op basis van de frictie aandrijving met de ultrasone motor 15 en de frictie arbeid, bepaald door het pro-10 duct van de slipafstand en de tangentiaalkracht.

Het bewakingsdeel 1 bezit en slipafstand meetdeel 2 en berekent de slipafstand van het frictie-element 15a in de ultrasone motor 15 ten opzichte van het aandrijving transmissie element 14 van het plateau op basis van de 15 positie informatie uitvoer van het meetmiddel 5 van niet-contacttype en positie informatie uitvoer van het positie detectiemiddel 16.

Het bewakingdeel 1 bezit een tangentiaalkracht meetdeel 3 en berekent een op het aandrijfvlak 54a van het 20 aandrijving transmissie element 14 uitgeoefende tangentiaalkracht ten gevolge van de frictie aandrijving met de ultrasone motor 15 op basis van een versnelling berekend uit een gewicht (een totaalgewicht inclusief het plateau 13 en een op het plateau gemonteerd voorwerp) van een 25 overdrachtsvoorwerp, aangedreven door de ultrasone motor 15 en de positie informatie afkomstig van het positie detectiemiddel 16.

Overeenkomstig deze uitvinding bezit de hierboven genoemde geleide-inrichting het meetmiddel 5 van niet-30 contacttype voor het meten van de positie informatie zoals de verplaatsingsnelheid, versnelling en dergelijke van het frictie-element 15a tijdens het aandrijven van de 1022282 Η Η ultrasone motor 15. Het meetmiddel 5 van niet-contacttype H kan een laser Doppler vibratiemeter gebruiken. Het bewa- H kingdeel 1 bezit een frictie arbeid meetdeel 4 en bere- H kent een product van de slipafstand, berekend in het sli- 5 pafstand meetdeel 2, en de tangentiaalkracht, berekend n H het tangentiaalkracht meetdeel 3.

Het slipafstand meetdeel 2 berekent de slipafstand in overeenstemming met vergelijking 1 door vergelijken van de vibratiesnelheid van het frictie-element 15a op 10 het moment van aansturen van de ultrasone motor 15 met de H bewegingssnelheid van het plateau 13.

Ls = (A - B) x Tc ...... 1 H Waarbij is Ls: slipafstand van frictie-element in ultra- sone motor, A: vibratiesnelheid van frictie-element in 15 ultrasone motor, B: bewegingssnelheid van plateau, ver- kregen door positie detectiemiddel, en Tc: contacttijd van frictie-element in ultrasone motor.

De slipafstand Ls wordt elke servo lustijd voor de terugkoppel besturingstijd berekend. Bijvoorbeeld voor 20 het geval de servo lustijd langer is dan de aanstuurfre- quentie van de ultrasone motor 15, en tussen de servolus- I sen verschillende elliptische cycli uitgevoerd worden, kan de vibratiesnelheid A tussen de servolussen door middelen worden berekend. Voorts kan de contacttijd Tc van 25 het frictie-element 15 in de ultrasone motor 15 bepaald worden als een tijdstip corresponderend met een gebied waarin de vibratiesnelheid A vertraagt gedurende één vi-bratiecyclus op basis van een golfvorm van de vibratiesnelheid A van het frictie-element 15a, verkregen van het 30 meetmiddel 5 van niet-contacttype. Op contacttijd Tc is het mogelijk om elke servo lustijd te berekenen. Voor het geval dat verschillende elliptische cycli uitgevoerd wor- 1022282 31 I den tussen de servolussen kunnen voorts de contacttijden

Tc tussen de servolussen worden gemiddeld.

De contactkracht kan overeenkomstig vergelijking 2 berekend worden op basis van de versnelling tussen de 5 servolussen, berekend uit de positie informatie van het plateau 13, verkregen van het positie detectiemiddel 16, en het gewicht van het verplaatste materiaal, aangedreven door de ultrasone motor 15.

F = G x W ...... 2 10 waarbij is: F: tangentiaalkracht, op het aandrijfvlak van het aandrijving transmissie element uitgeoefend door een frictie aandrijving met ultrasone motor, G: versnelling, berekend uit positie informatie, verkregen van positie detectiemiddel, en W: gewicht van door ultrasone motor 15 verplaatst voorwerp.

Deze uitvinding bewaakt de op het aandrijfvlak 54a van het aandrijving transmissie element 14 uitgeoefende tangentiaalkracht op basis van de frictie aandrijving met de ultrasone motor 15 doordat de tangentiaalkracht altijd 20 in overeenstemming met de aandrijfsnelheid, de versnelling en de aandrukkracht van de ultrasone motor 15 en het gewicht van het verplaatste voorwerp wijzigt, zelfs wanneer de slipafstand Ls constant is, en de mate van slijtage van het frictie-element en het aandrijving transmis-25 sie element neemt eveneens toe ten gevolge van een toename van deze tangentiaalkracht.

Wanneer de ultrasone motor 15 gebruikt wordt als de aandrijfbron is het noodzakelijk om de slijtagetoestand van het frictie-element 15a in de ultrasone motor 15 en 30 in het aandrijving transmissie element 14 in het plateau 13 zo goed mogelijk te begrijpen, echter is het om hieraan te voldoen noodzakelijk om een tangentiaalkracht F, . Λ λ o o O, Ί i ·ϋ <: Ll -v s Η uitgeoefend op het aandrijfvlak 54a van het aandrijving H transmissie element 14 te bewaken in overeenstemming met H de frictie aandrijving met het frictie-element van de ul- H trasone motor 15, verandert op basis van het gewicht van H 5 het verplaatste voorwerp in de vibratiesnelheid, de ver- H snelling, de aandrukkracht en dergelijke van de ultrasone motor 15, in aanvulling op de slipaf stand Ls van het H frictie-element 15a in de ultrasone motor 15.

Doordat in overeenstemming met de geleide-inrichting 10 van deze uitvinding het bewakingdeel 1 zoals hierboven beschreven zowel de slipafstand Ls als de tangentiaal- kracht F bewaakt, die relevant zijn voor het wegschuren, is het mogelijk om van tevoren te vermijden dat de posi- H tienauwkeurigheid van het plateau 13 afneemt tijdens het 15 aandrijven terwijl vermeden wordt dat het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en het aandrijving trans- missie element 14 van het plateau 13 overmatig verslijten op het moment dat toename ontstaat van de slipafstand Ls of reductie van de tangentiaalkracht F (deze veranderin- I 20 gen betekenen dat er een verandering ontstaat in de con- tacttoestand tussen de ultrasone motor 15 en het plateau 13) . Dienovereenkomstig is het mogelijk om de mate van slijtage nauwkeuriger te bevatten in vergelijking met de structuur waarbij slechts de slipafstand Ls wordt ge- 25 volgd.

Het slipafstand meetdeel 2 van het bewakingsdeel 1 kan het transmissierendement bepalen, samen met de slipafstand Ls of onafhankelijk, om de mate van slip te bepalen. Het transmissierendement kan bepaald worden door 30 de hiernavolgende formule 3, zoals reeds geopenbaard in de niet vooronderzochte Japanse octrooipublicatie Nr. 2000-308939.

. . :.) & 33 Η = Β/Α ...... 3 waarbij is, Η: transmissierendement, A: vibratiesnelheid afkomstig van het meetmiddel van niet-contact type, B: positie informatie van positie detectiemiddel.

5 Voorts kan de geleide-inrichting volgens deze uit vinding een frictiearbeid meetdeel 4 hebben voor het berekenen van het product van de slipafstand Ls, berekend door het slipafstand meetdeel 2, en de tangentiaalkracht F, berekend door het tangentiaalkracht meetdeel 3, in het 10 bewakingsdeel 1.

Eerder is aangegeven dat het belangrijk is dat de slijtage in het aandrijfdeel bewaakt wordt met zowel de slipafstand Ls als de tangentiaalkracht F, echter kan het bewaken op basis van het product van de slipafstand Ls en 15 de tangentiaalkracht F, dat wil zeggen, de frictiearbeid, de slijtagetoestand in een kwantitatieve waarde uitdrukken.

Dat wil zeggen dat met betrekking tot de mate van slijtage, hetgeen een groot probleem wordt wanneer de ul-20 trasone motor 15 gebruikt wordt als een aandrijfbron, het gebleken is dat een in vergelijking 4 aangegeven formule kan worden verkregen tussen het product van de slipafstand Ls en de tangentiaalarbeid F en de mate van slijtage.

25 V = k · Ls · F ...... 4 waarbij is, V: totale slijtage omvang per afstandseenheid van zowel het frictie-element van een ultrasone motor als het aandrijving transmissie element van een plateau, Ls: slipafstand van frictie-element in ultrasone motor, F: 30 tangentiaalkracht uitgeoefend op aandrijfvlak van aandrijving transmissie element ten gevolge van frictie aan- 1022282 I 34 I drijving met ultrasone motor, k: constante per frictie I arbeid eenheid.

I In dit geval is de constante k bepaald door een com- binatie van materialen waaruit het frictie-element 15a 5 van de ultrasone motor 15 en het aandrijving transmissie H element 14 van het plateau 13 bestaan, wanneer de aan- I drijving omstandigheden vooraf zijn ingesteld. Wanneer de I materialen van het frictie-element 15a van de ultrasone H motor 15 en het aandrijving transmissie element 14 van 10 het plateau 13 beide keramiek van aluminiumoxide zijn, is de constante k bijvoorbeeld ongeveer 3,5 x 1CT5 mm3/Nm (per frictie arbeid eenheid), terwijl de mate van slijta- ge V (mm3) berekend kan worden overeenkomstig de formule van 3,5 x 10”5 x Ls (m) x F(N) op basis van de slipafstand 15 Ls (m) en de tangentiaalkracht F (N).

H Daarom betreft in overeenstemming met de geleide- H inrichting van deze uitvinding het frictiearbeid meetdeel I 4 van het bewakingdeel 1 het berekenen van de frictiear- beid voor het bepalen van de mate van slijtage per af- I 20 standeenheid, dit vermenigvuldigend met de aandrijfaf- I stand van het plateau voor het berekenen van de mate van H slijtage ten opzichte van de totale afstand. Het is moge- lijk om de mate van slijtage kwantitatief te voorspellen I en de levensduur van de geleide-inrichting te bepalen op I 25 basis van de totale omvang van de slijtage over de af- I stand.

I Wanneer de structuur zo gemaakt is dan de frictiear- I beid altijd bewaakt wordt door het frictiearbeid meetdeel I 4 en de geleide-inrichting automatisch stil gezet wordt 30 op het moment dat de omvang van de slijtage een vooraf I berekende omvang bereikt, is het voorts mogelijk om van tevoren te vermijden van de positie nauwkeurigheid van I ..· r\ r·- Λ I U C L L· C' L· 35 het plateau 13 teniet gedaan wordt gedurende het aandrijven waarbij het mogelijk is om van tevoren te vermijden dat het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en het aandrijving transmissie element 14 van het plateau 13 5 overmatig verslijten, terwijl het mogelijk is om de inspectie te vermijden die tijdens het bedrijf noodzakelijk is, zodat het mogelijk is om het arbeidsrendement van de geleide-inrichting te verbeteren.

10 Voorbeeld 2

Een beschrijving wordt gegeven van een bijzonder voorbeeld van de geleide-inrichting volgens deze uitvinding, getoond in figuur 1. Het geleide-inrichting 12 dat het plateau 13 geleidt, gebruikt een kruisrolgeleider met 15 een slag van 200 mm en het plateau 13 is uitgevoerd als een plaatvormig lichaam met afmetingen 250 mm x 120 mm x 30 mm, en is van aluminiumoxide gemaakt. Voorts is een door gewicht (niet getoond) aan het plateau 13 gemonteerd, zodat het gewicht van het verplaatste voorwerp 20 (het plateau 13 en het dode gewicht) 100 N wordt.

Voorts is de ultrasone motor 15 voor het aandrijven van het plateau 13 uitgerust met het frictie-element 15a van aluminiumoxide-keramiek aan een eindvlak van een pië-zo-elektrische aandrijfdeel 15e met een breedte van 8 mm, 25 een lengte van 30 mm en een dikte van 3 mm, en het piëzo-elektrische aandrijfdeel 15e is gelijk aan de conventionele uitvoering van figuur 10A en 10B. Het contactvlak van het frictie-element 15a heeft een bolvorm met een krommingstraal van 3 mm, en een oppervlakteruwheid is ge-30 steld op 0,05 pm volgens een gemiddelde ruwheid (Ra).

Voorts wordt de lineaire schaalverdeling 16a gebruikt voor het positie detectiemiddel 16 van het plateau <<v - ^ -O.

I 13 en aan één zijvlak van het plateau 13 geplaatst, en I een detectiekop 56b is op een tegenoverliggende plaats I opgesteld bij de lineaire schaalverdeling 16a, zodat het I positie detectiemiddel 16 is gevormd. Voorts is een van I 5 aluminiumoxide keramiek gemaakt aandrijving transmissie I element 14 aan een ander zijvlak van het plateau 13 ge- I plaatst.

I Voorts zijn het aandrijving besturingdeel 10 en het I bewakingdeel 1 aangesloten en wordt een laser Doppler vi- I 10 bratiemeter gebruikt voor het meetmiddel 5 van niet- I contacttype, waarbij de laser Doppler vibratiemeter ver- ticaal is opgesteld ten opzichte van het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15, en de structuur is zo uit- I gevoerd dat de slipafstand Ls berekend wordt in overeen- I 15 stemming met vergelijking 1 door het slipafstand meetdeel I 2 van het bewakingsdeel 1 op basis van de positie infor- matie (de verplaatsingsnelheid en versnelling) op het mo- ment van aansturen van de ultrasone motor 15, en de posi- H tie informatie (verplaatsing, snelheid en versnelling) 20 afkomstig van het positie detectiemiddel 16.

Voorts wordt de versnelling berekend op basis van de I positie informatie op het moment van aansturen tussen de servolussen door het tangentiaalkracht meetdeel 3 van het bewakingsdeel 1 en de tangentiaalkracht F wordt overeen- 25 komstig vergelijking 2 berekend.

H Voorts wordt de PID besturing gebruikt voor het be- sturen van de aansturing van de ultrasone motor 15, waar- H bij twee typen besturingen een trapeziumvormige besturing H bevatten waarbij de bewegingsafstand van het plateau 13 I 30 2 0 0 mm, de versnelling 0,1 G en de maximum snelheid 50 mm/s bedraagt, en er is een trapeziumvormige besturing I waarbij de bewegingsafstand van het plateau 13 200 mm, de I 1022282 37 versnelling 0,1 G en de maximum snelheid 100 mm/s bedraagt, en deze worden gebruikt als het bewegingsprofiel van het plateau 13 en zijn vooraf ingevoerd in het aandrijving besturingdeel 10, en daarna wordt de PID bestu-5 ring ingeschakeld zodat de toelaatbare positie afwijking-waarde zich binnen 1 pm bevindt op basis van het bewegingsprofiel.

Voorts is een experiment uitgevoerd waarbij de sli-pafstand Ls en de slijtsnelheid van het frictie-element 10 15a in de ultrasone motor 15 gemeten zijn na het aanstu ren van de ultrasone motor 15 met een frequentie van 40 kHz, waarbij een voorbelasting en snelheid op dat moment als een standaard genomen zijn, en waarbij het plateau 13 over 100 km wordt verplaatst.

15 De servo lustijd is gesteld op 0,3 ms, en de slipaf- stand Ls is gesteld op een gemiddelde waarde binnen de servo lustijd voor het stuurcommando signaal. Voorts is de slijtsnelheid gesteld op een waarde verkregen door het slijtagevolume van het frictie-element 15a van de ultra-20 sone motor 15 en het aandrijving transmissie element 14 van het plateau na aandrijven over de aandrijfafstand te delen. Voorts is hetzelfde experiment uitgevoerd voor het geval dat de term D van de besturingparameters (d P term, de I term en de D term) hoog is. Het resultaat is zoals 25 getoond in figuur 3.

Uit figuur 3 blijkt dat de slipaf stand Ls groot wordt in overeenstemming met een toename van de snelheid en dat de slijtage omvang, uitgedrukt door het slijtagevolume, proportioneel met de toename van de slipafstand 30 Ls toeneemt.

Onder dezelfde omstandigheid binnen de toelaatbare positie afwijking 1 pm, verschilt de slipafstand Ls dui- > ... 2 tL Ö Η Η delijk in overeenstemming met de aandrijfsnelheid en de I PID instelling, in het bijzonder maakt de hoge PID in-

I stelling de slijtage groot. Door verlagen van de term D

I ontstaat een uitzonderlijke PID, hoewel de lage PID inhe- I 5 rent voldoende is; dienovereenkomstig wordt de slip van de ultrasone motor 15 aanwezig beschouwd, zodat het pla- teau 13 onstabiel wordt. Een verstrooiing van de slipaf- stand Ls tijdens aandrijven met uniforme snelheid wordt veroorzaakt door een spreiding van de instelwaarde in de I 10 term D.

I Voorts is uit figuur 3 bekend, dat de mate van slij- I tage verschilt voor het veranderen van de voorspanning, zelfs voor dezelfde slipafstand Ls. Gezien het verschil in de tangentiaalkracht corresponderend met de voorspan- I 15 ning wijziging, neemt de tangentiaalkracht toe in over- eenstemming met toenamen van de voorspanning, en doordat de aandrijving plaatsvindt door een overmaat van voor- H spanning te gebruiken ondanks dat de aandrijfkracht vol- H doende is, wordt de contactvlak druk hoog en wordt de I 20 slijtage gestimuleerd.

I Dientengevolge is het bekend dat door voor het aan- drijven de slipkracht Ls en de tangentiaalkracht F klein I te maken, de slijtage afneemt.

I Voorts is het mogelijk om de mate van slijtage nauw- I 25 keurig te beoordelen door zowel de slipafstand Ls als de I tangentiaalkracht F, uitgeoefend op het aandrijfvlak 54a I van het aandrijving transmissie element 14 ten gevolge I van de frictie aandrijving met de ultrasone motor 15 te bewaken.

I 30 Zoals hierboven vermeld is het mogelijk om de slip- I afstand Ls van de ultrasone motor 15 te doorgronden door I gebruikmaking van het slipafstand meetdeel 2 voor het I - - -·. ? '· φ 39 vergelijken van de positie informatie uitvoer van het meetmiddel 5 van niet-contacttype met de positie informatie uitvoer van het positie detectiemiddel 16 voor wiskundige bewerking evenals het gebruiken van met meetmid-5 del 5 van niet-contacttype voor het meten van de positie informatie van het frictie-element 15a tijdens het aandrijven door de ultrasone motor 15, en het is mogelijk om de slijttoestand van het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en het aandrijf oppervlak 54a van het 10 aandrijving transmissie element 14 tijdens het aandrijven van het plateau 13 te bevatten door gebruikmaking van het tangentiaalkracht meetdeel 3 voor het berekenen van de tangentiaalkracht, uitgeoefend op het aandrijfoppervlak 54a van het aandrijving transmissie element 14 op basis 15 van de versnelling afkomstig van het gewicht van het verplaatste voorwerp en de positie informatie uitvoer van het positie detectiemiddel 16 in het bewakingsdeel 1.

Voorts is uit figuur 4 bekend dat er een proportionele relatie bestaat tussen de frictiearbeid, verkregen 20 uit het product van de slipafstand Ls en de tangentiaalkracht F in figuur 3, en de slijtageomvang.

Dienovereenkomstig is het bekend dat het mogelijk is om de slijtageomvang te voorspellen door het bewaken van de slijtarbeid belasting door het slijtarbeid belasting-25 meetdeel 4 in het bewakingdeel 1, en het is mogelijk om de levensduur van de geleide-inrichting te beoordelen.

Uitvoering 3

Voorts kan bij het voorbeeld 2 de geleide-inrichting 30 volgens deze uitvinding verder een beslissingdeel bevatten. Het beslissingdeel beoordeelt zoals getoond in fi-.guur 2 of de door het frictiearbeid meetdeel 4 in het be- 1022282 40 wakingsdeel 1 berekende frictiearbeid zich wel of niet binnen de drempelwaarde van de vooraf ingestelde frictie-arbeid bevindt. De drempelwaarde van de frictiearbeid wordt ingesteld door de levensduur van het frictie-5 element in beschouwing te nemen. Deze waarde wordt bepaald op basis van het materiaal van het frictie-element, de op het plateau uitgeoefende belasting en de andere elementen. Hoe korter de levensduur van het frictie-element is, hoe geringer het bereik is, en hoe langer de 10 levensduur is, hoe groter het bereik is.

De geleide-inrichting overeenkomstig deze uitvinding kan het parameter afsteldeel 7 bevatten. Het parameter afsteldeel 7 verandert voorts de besturingparameter van het aandrijf besturingdeel 10 zodat het resultaat van het 15 beslissingdeel 6 altijd de drempelwaarde van de frictie-arbeid wordt, zoals getoond in figuur 2.

De geleide-inrichting volgens deze uitvinding kan voorts een alarmdeel 8 bevatten. Het alarmdeel 8 waarschuwt dat de inrichting afwijkt wanneer de slijtage van 20 het frictie-element gestimuleerd wordt, en het bereik van de parameter, instelbaar door het parameterafsteldeel 7, wordt smal en wordt meer dan een vooraf ingestelde drempelwaarde van de frictiearbeid.

Wanneer het plateau 13 wordt aangedreven in een toe-25 stand waarbij de afwijking tussen de ingestelde positie en de werkelijke positie vast is, toont de kleinere waarde van de frictiearbeid, aangegeven door het frictiearbeid meetdeel 4, de kleinere slip van de ultrasone motor 15 aan, en dit betekent dat het motorrendement de aan-30 drijfkracht overdraagt op het plateau 13 en voorts de slijtageomvang tot een minimum grens beperkt.

1022282 41

Wanneer de drempelwaarde van de frictiearbeid in het beslissingdeel is ingesteld en de in het frictiearbeid meetdeel 4 berekende frictiearbeid hoger wordt dan de drempelwaarde van de ingestelde frictiearbeid is het 5 dienovereenkomstig mogelijk om gemakkelijk te bevestigen dat er een risico bestaat dat overmatige slijtage ontstaat in het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en het aandrijving transmissie element 14 van het plateau 13.

10 De drempelwaarde van de frictiearbeid in het beslis- singsdeel 6 houdt rekening met de minimum waarde van de frictiearbeid op basis van de relatie tussen de schuur arbeidbelasting en de slijtageomvang, verkregen met vergelijking 4, en bepaalt op geschikte wijze de drempel-15 waarde van de frictiearbeid op basis van de minimum waarde.

De geleide-inrichting overeenkomstig deze uitvinding kan uitgerust zijn met een parameter afsteldeel 7 dat de besturingparameters (de term P, I en D in de PID bestu-20 ring) van het aandrijving besturingdeel 10 wijzigt, zodat de door het frictiearbeid meetdeel 4 berekende frictiearbeid niet meer wordt dan de drempelwaarde van de vooraf ingestelde frictiearbeid, zoals getoond in figuur 2, evenals het beslissingdeel 6 dat de slijtagetoestand in 25 het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en het aandrijving transmissie element 14 van het plateau 13 bewaakt. De afstelling van de besturingparameter kan van tevoren vermijden dat de ultrasone motor 15 uitzonderlijk verslijt, en kan vermijden dat er slijtage ontstaat, en 30 kan voorts gedurende lange tijd zorgen voor een stabiele aandrijving van het plateau 13.

1 022282

Voorts verdient het de voorkeur dat de geleide- inrichting het alarmdeel bevat. Wanneer de frictiearbeid in het beslissingdeel 6 niet aan de drempelwaarde vol- doet, zelfs wanneer de besturingparameters in het parame- 5 ter afsteldeel 7 worden bij gesteld, geeft het alarmdeel een waarschuwing. Wanneer het bedrijf van de inrichting I plotseling stopt nadat de frictiearbeid boven de drempel- waarde komt, raken niet alleen producten beschadigd die worden bewerkt, maar komt tevens de fabricagelijn volle- 10 dig tot stilstand. Dienovereenkomstig bestaat de kans op groot verlies. Het alarmdeel maakt een onderhoudsmonteur van tevoren opmerkzaam op de afwijking in de inrichting.

Het alarmdeel kan een verbindingsmiddel bevatten om het beslissingsdeel 6 aan te sluiten op een inrichting 15 voor het direct op de hoogte brengen over de afwijking zoals een waarschuwingsgeluid, een waarschuwingslamp of I dergelijke. Het alarmdeel kan een middel zijn om het be- I slissingdeel 6 aan te sluiten op een stroombron inrich- I ting van een fabricagelijn, of kan een middel zijn voor 20 het indirect aansluiten van het beslissingsdeel 6 op een gebruiker van de geleide-inrichting volgens deze uitvin- ding. Voor het geval de frictiearbeid meer wordt dan de druppelwaarde tijdens het bedrijf, wordt het alarmdeel in werking gesteld, en geeft snel informatie over de afwij- 25 king in de inrichting om inspectie, reparatie en vervan- ging mogelijk te maken.

In overeenstemming met een voorkeursuitvoering van I deze uitvinding beoordeelt het beslissingdeel 6 of de I frictiearbeid zich wel of niet binnen de drempelwaarde 30 bevindt, waarbij het parameter afsteldeel 7 de bestu- I ringsparameter van het aandrijf besturingdeel 10 afstelt H zodat het resultaat van het beslissingdeel 6 binnen de I 1022282 43 vooraf ingestelde drempelwaarde van de frictiearbeid komt, en het alarmdeel 8 geeft een waarschuwing over de afwijking in de inrichting voor het geval de slijtage van het frictie-element groter wordt dan de vooraf ingestelde 5 drempelwaarde van de frictiearbeid en inspectie van de geleide-inrichting nodig is. Deze uitvoering kan van tevoren verhinderen dat de ultrasone motor 15 ernstig verslijt, kan de slijtage beperken en kan voor stabiel aandrijven van het plateau 13 gedurende een lange tijd zor-10 gen.

De inrichting volgens deze uitvoering kan bij voorkeur gebruikt worden in een precisie bewerkingsmachine, een precisie meetinrichting en een patroon blootstelin-richting bij halfgeleiderfabricage waarbij een hoge posi-15 tie nauwkeurigheid nodig is voor het plateau 13 tijdens bedrij f.

Het vibratietype van de ultrasone motor 15, gebruikt in de geleide-inrichting in overeenstemming met deze uitvinding zoals hierboven genoemd, is niet bijzonder be-20 perkt, en er hoeft niet een enkele vibratie bedrijfswij-zen worden toegepast, maar ook kunnen plurale vibratie bedrijfswijzen toegepast worden, zoals een bedrijfswijze conversietype, een multiplex bedrijfswijze type, een ruw roterende bedrijfswijze type, een samengestelde vibratie-25 type of dergelijke.

Voorts is voor de geleide-inrichting volgens deze uitvinding een beschrijving gegeven aan de hand van een voorbeeld waarbij het beweegbaar lichaam dat het plateau 13 vormt lineair beweegt, echter kan deze uitvinding toe-30 gepast worden op de geleide-inrichting waarbij het beweegbare lichaam roteert, en kan toegepast worden om ver- 1 u Z 22 8 2 I 44 I scheidene modificaties en wijzigingen binnen de strekken H van deze uitvinding.

I Voorbeeld 3 H 5 Een in figuur 2 weergegeven geleide-inrichting is I gemaakt waarbij het beslissingdeel 6 een het parameter I afsteldeel 7 aangebracht zijn in de geleide-inrichting in I overeenstemming met voorbeeld 2, terwijl ook een geleide- inrichting gebruikt is met noch het beslissingdeel 6 noch 10 het parameter afsteldeel 7. Het bewegingsprofiel is het- I zelfde uitgevoerd als voor voorbeeld 2, uitgezonderd dat de maximum snelheid van het plateau 13 ingesteld is op 100 mm/s. De test werd uitgevoerd voor het bepalen van de slipafstand Ls, de frictiearbeid en de slijtageomvang, 15 bewaakt door het bewakingsdeel 1, waarbij het plateau 13 I over 1000 km werd aangedreven. De resultaten zijn getoond in tabel 2.

Tabel 2 H Plateau aan- Uitvoeringen Vergelijkende voorbeelden drijfafstand Slipafstand Frictiear- Slipafstand Frictiear- (km) (nm) beid (nm) beid (xlO'4Nm) (xlO‘4Nm) 50 50 ÏT4 50 ÏT5 I ÏÖÖ 5Ö ÏT5 8Ö 270 I 5ÖÖ 50 ÏT5 Ï2Ö 373 I 1000 50 174 Ï5Ö 378 I 20 I Wanneer bij de in figuur 1 getoonde geleide- I inrichting zonder het beslissingdeel 6 en het parameter I afsteldeel 7 de aandrijfafstand van het plateau 13 500 km I ;ivv?-?32 45 bereikt, neemt de slipafstand Ls van het frietie-element 15a in de ultrasone motor 15 toe tot 120 nm, en neemt de frictiearbeid toe tot 3,3 x 10~4 Nm. |

Daarentegen bedraagt bij de in figuur 2 weergegeven 5 geleide-inrichting, die zowel het beslissingdeel 6 als het parameter afsteldeel 7 bevat, zelfs bij het verplaatsen van het plateau 13 over 1000 km, de slipafstand Ls van het frictie-element 15a in de ultrasone motor 15 50 nm, en is de frictiearbeid stabiel op 1,4 x 10~4 Nm, en 10 wanneer na het verplaatsen de slijtageomvang gemeten wordt, blijkt die gelijk te zijn aan of geringer dan 1/5 de slijtageomvang van de in figuur 1 getoonde geleide-inrichting.

Dientengevolge kan de in figuur 2 weergegeven gelei-15 de-inrichting, die uitgerust is met het bewakingdeel 1, het beslissingdeel 6 en het parameter afsteldeel 7, de slijtage van het frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 en het aandrijving transmissie element 14 van het plateau 13 beperken, en kan de levensduur van de geleide-20 inrichting sterk verbeteren.

Voorts blijkt bij het meten van de frictiearbeid corresponderend met het product van de slipafstand Ls en de tangentiaalkracht F, waarbij de frictiearbeid elke 10 km gemeten wordt, en de frictiearbeid vermenigvuldigd 25 wordt met de frictieconstante voor het berekenen van de slijtageomvang, waarbij het totaal van de slijtageomvang gedurende het verplaatsen over 1000 km ruwweg geschat wordt als een geschatte waarden van de slijtageomvang van de berekende waarde, terwijl de geschatte waarde vergele-30 ken wordt met de werkelijke uit het experiment afkomstige slijtageomvang, een verschil tussen de geschatte waarde 1022282 I en de werkelijke gemeten waarde geringer dan 5%, dat wil I zeggen, de waarden zijn ongeveer samenvallend.

I Voorts is de geleide-inrichting uitgerust met het I alarmdeel 8 dat een waarschuwingsgeluid geeft wanneer het I 5 beslissingdeel 6 bepaalt dat de frictiearbeid boven de I drempelwaarde komt, zodat de fabricagelijn automatisch I wordt stilgezet en de gebruiker van de geleide-inrichting I op de hoogte wordt gesteld van de noodzaak om onderhoud I uit te voeren, waarbij die geleid wordt naar de fabrica- 10 gelijn die parallel aan verschillende soorten fabricage I apparaten werkt. Zelfs wanneer de afwijking ontstaan is in de geleide-inrichting is het mogelijk om de fabricage- I lijn automatisch stil te zetten en een reparatietijdstip van de inrichting vast te stellen. Dienovereenkomstig 15 ontstaan geen problemen zoals een defect in het product, stilstand van de fabricagelijn en dergelijke.

Uitvoering 4

Een geleide-inrichting volgens deze uitvoering bezit 20 een vervangingsdeel 17 voor het wiskundig bewerken van de vibratiesnelheid van de ultrasone motor 15 op basis van de aandrijf commandosignaal uitvoer van het aandrijf be- sturingdeel 10 door gebruikmaking van een correlatie tus- H sen een vooraf ingesteld aandrijf commandosignaal en vi- 25 bratiesnelheid voor een open lusbesturing, zoals toege- licht in figuur 5, met vermijden van een directe meting I van de vibratiesnelheid van het frictie-element 15a in de ultrasone motor.

Deze uitvoering maakt gebruik van het feit dat het 30 aandrijving commandosignaal een sterke correlatie heeft I met de vibratiesnelheid van het frictie-element 15a in de ultrasone motor 15, voor de frictie transmissie zorgend, I j022282 47 en uitgevoerd is zodat de slipafstand kan worden gevolgd op basis van het aandrijving commandosignaal zonder gebruikmaking van een meetmiddel 77 van niet-contacttype gedurende de aandrijving, door de vibratiesnelheid van 5 het frictie-element 15a te vervangen door het aandrijving commandosignaal.

Doordat een relatie tussen de vibratiesnelheid van het frictie-element 15a en het aandrijving commandosignaal overeenkomstig de frictieweerstand van het geleide-10 element 12 in de geleide-inrichting verschilt, correspondeert het gewicht van het plateau 13 en de aandrukkracht van de ultrasone motor 15 met een specifiek geval voor de ultrasone motor 15 en het plateau 13 die in de inrichting gebruikt zijn.

15 Om de besturing uit te voeren is het, zoals getoond in de inrichting in figuur 6, noodzakelijk om van tevoren een correlatie te bepalen tussen een specifieke aandrijving commandosignaal uitvoer uit het aandrijving bestu-ringdeel 10 door tijdelijk het niet-contactmeetmiddel 51 20 te bedienen voorafgaande aan het aansturen van de geleide-inrichting, en een vibratiesnelheid afkomstig van het meetmiddel 51 van niet-contacttype door middel van een snelheid meetinrichting 22, en deze bepaalde aandrijving commando signaal-vibratie snelheidrelatie wordt als een 25 referentiewaarde gebruikt.

Waarden van de vibratiesnelheid en het aandrijving commandosignaal aan het aandrijfoppervlak worden opgenomen voorafgaande aan het starten van het aandrijven van de geleide-inrichting, en de vibratiesnelheid kan alleen 30 verkregen worden op basis van het aandrijving commandosignaal door gebruikmaking van de correlatie tijdens het aandrijven met betrekking tot de referentiewaarde, en het

1 02 2L

H transmissierendement en de slipafstand worden op basis van de relationele uitdrukking berekend.

De correlatie tussen de vibratiesnelheid en aandrij- ving commandosignaal kan bepaald worden door het aandrij- 5 ving commandosignaal op de respectieve niveaus toe te passen voor open aandrijving en het meten van vibratie- snelheden corresponderend met de respectieve niveaus.

Wanneer het aandrijving commandosignaal in een optioneel aantal niveau geselecteerd wordt is het mogelijk om een 10 correlatie te verkrijgen tussen het aandrijving commando- I signaal en de vibratiesnelheid, zoals figuur 7 toont.

Doordat de relatie tussen het aandrijving commando- signaal en de vibratiesnelheid in overeenstemming met de snelheidaspecten, met een versnellingtijd (driehoek), een 15 constante snelheidtijd en een vertragingstijd (zware cir- I kei), verschilt is het voorts, zoals getoond in figuur 7, I van belang om onderscheid te maken in het snelheidsbereik bij de versnellingtijd voor het snelheidsbereik bij de constante snelheid en bij het vertragen. Dat wil zeggen 20 dat tijdens het versnellen er een hogere elektrische aan- drijving commandosignaalspanning nodig is in vergelijking met de constante snelheid of het vertragen, doordat de I zwaartekracht beïnvloedt. Dienovereenkomstig kunnen in I overeenstemming met de bedrijfstoestand waarbij wordt I 25 versneld of vertraagd, de referentiewaarden van het aan- I drijving commandosignaal en de vibratiesnelheid gewijzigd I worden.

I Een segment van de referentiewaarde in overeenstem- I ming met de bedrijfstoestand hangt af van verscheidene I 30 besturingen zoals trapeziumvormige besturing, een S-vormige besturing en dergelijke, en verschil in over- I eenstemming met de snelheidsgolfvorm. Dienovereenkomstig I 1022282 49 kan de correlatie van tevoren worden vastgesteld door gebruikmaking van het meetmiddel van niet-contacttype tijdens versnelling en constante snelheid. Wanneer de corre-latiegrafiek bij de versnelling samenvalt met een corre-5 latiegrafiek bij de constante snelheid, is de referentiewaarde niet bijzonder gesegmenteerd.

Na het meten van de correlatie tussen het aandrijf-signaal en de vibratiesnelheid, worden het meetmiddel 21 van niet-contacttype en de meetinrichting 22 uit de in-10 richting verwijderd en kan de vibratiesnelheid bepaald worden door de vastgestelde relatie tussen het aandrijving commandosignaal en de vibratiesnelheid in te stellen als de referentiewaarde van de bedrijfstoestand gedurende het aandrijven, waarbij het aandrijving commandosignaal 15 tijdelijk wordt geconverteerd.

In figuur 5 is voorts de geleide-inrichting uitgerust met een slipafstand meetdeel 2 dat het transmissierendement naar het aandrijving transmissie element 14 of de slipafstand tussen het aandrijfoppervlak 14a van het 20 aandrijving transmissie element 14 en het frictie-element 15 in vergelijking met de snelheid van het plateau berekent op basis van de in het vervangingsdeel 17 verkregen vibratiesnelheid.

Het slipafstand meetdeel berekent de slipafstand Ls 25 in overeenstemming met vergelijking 1 op basis van de vibratiesnelheid van de frictie-elementuitvoer van het vervangingsdeel en de bewegingssnelheiduitvoer van het positie detectiemiddel. Voorts kan het slipafstand meetdeel 2 een transmissierendement H in overeenstemming met verge-30 lij king 3 berekenen op basis van de vibratiesnelheid van de frictie-element uitvoer van het vervangingsdeel en de 1022282 Η positie informatie uitvoer van het positie detectiemid-del.

Het is mogelijk om de slipafstand, gemeten door het slipafstand meetdeel 2, of het transmissierendement, in 5 de loop van de tijd te bewaken. Dienovereenkomstig kan de H structuur zo uitgevoerd zijn dat een waarschuwing gegeven H wordt door op dat moment de slipafstand of het transmis- H sierendement te beschouwen. Daarom is het mogelijk om H vroegtijdig inzicht te krijgen in de levensduur.

H 10 Wanneer de meting van de referentiewaarde vooraf- H gaande aan het starten van de aandrijving voltooid is, is H het mogelijk om de vibratiesnelheid te vervangen door het alleen meten van het aandrijving commandosignaal om in- zicht te krijgen in de slipafstand of het transmissieren- H 15 dement. Dienovereenkomstig is het mogelijk om tijdens het H aandrijven het conventionele meetmiddel 51 van niet- H contacttype te verwijderen, zodat de inrichting compact kan worden gebouwd.

Met betrekking tot de slipafstand Ls, verkregen door 20 alleen meten van het aandrijving commandosignaal, zoals I aangegeven in uitvoering 2, is het mogelijk om de slijta- geomvang te volgen zonder het meetmiddel van niet- contacttype te plaatsen, door de op het aandrijfoppervlak uitgeoefende tangentiaalkracht F te berekenen op basis 25 van het vooraf ingestelde plateaugewicht en de verkregen versnelling uit de positie informatie uitvoer van het positie detectiemiddel, en het bereken van de frictiearbeid W in overeenstemming met het product van de contactkracht F en de slipafstand Ls, gemeten door het vervangingsdeel. 30 .O .·*· Λ n ?> i W L· 51

Voorbeeld 4

Een geleide-inrichting is gefabriceerd door het aandrijving besturingdeel 10, het vervangingsdeel 11, het slipafstand meetdeel 2 en het frictiearbeid meetdeel 4, 5 getoond in figuur 5, te verbinden met het in voorbeeld 2 getoonde geleide-inrichting hoofdlichaam, en de volgende testen zijn uitgevoerd.

Een laser Doppler vibratiemeter corresponderend met het meetmiddel van niet-contacttype is verticaal op het 10 frictie-element 15a van de ultrasone motor 15 geplaatst om de referentiewaarde te meten voordat de aandrijving gestart wordt, het plateau 13 wordt in overeenstemming met een open lusaandrijving aangedreven, en de structuur

Iis zodanig dat het aandrijving commandosignaal wordt ver-15 vangen door de vibratiesnelheid op basis van het resultaat van het aandrijving commandosignaal op dat moment en de vibratiesnelheid aan het aandrij f oppervlak van het frictie-element, gemeten door de laser Doppler vibratiemeter.

20 Voorts worden het transmissierendement en de slipaf- stand berekend door het slipafstand meetdeel uit de snelheid van het beweegbare lichaam, berekend op basis van de positie informatie afkomstig van het positie detectiemid-del terwijl de vibratiesnelheid wordt vervanging in het 25 vervangingsdeel.

Voorts is de structuur zodanig dat op het aandrijf-oppervlak aan de zijkant van het beweegbare lichaam 3 uitgevoerde tangentiale kracht in overeenstemming met frictie aandrijving van de ultrasone motor 15 berekend 30 wordt, terwijl het product van de tangentiaalkracht en de slipafstand, afkomstig van het slipafstand meetdeel 2, als de frictiearbeid waarde wordt berekend.

1022282

Nadat de aandrijvingbesturing van de ultrasone motor 15 afgesteld is op een trapeziumvormige besturing waarbij de bewegingsafstand van het plateau 13 200 ram bedraagt, H bedraagt de versnelling 0,05 G en de maximum snelheid 100 5 mm/s, en door van tevoren het bewegingsprofiel van het H plateau 13 in het besturingsdeel 10 in te stellen, is de H PID afgesteld zodat de afwijking zich binnen 1 pm bevindt H terwijl de veranderingssnelheid wordt gevolgd tussen de H servolussen, en dit alles wordt van tevoren ingesteld.

H 10 Voorts wordt de ultrasone motor 15 aangedreven met de frequentie van 40 kHz, en de structuur is zodanig dat het H in staat is om het transmissierendement en de slipaf- stand, berekend uit het slipafstand meetdeel 2 op dat mo- ment en het resultaat van het frictiearbeid meetdeel 4, 15 bewaakt kunnen worden. Voorts tonen het transmissierende- ment en de slipafstand gemiddelde waarden van 20 respec- tieve servolussen bij deze versneller, constante snelheid en vertrager, en spreiding binnen de bereiken.

Doordat de referentiewaarden van het aandrijving 20 commandosignaal en de vibratiesnelheid in geval van ver- I vangen in het vervangingsdeel 17 geleid zijn tussen de I constante snelheid en de vertrager, zijn zij in dit geval niet gesegmenteerd en verenigd. De resultaten zijn weer- gegeven in tabel 3.

I 30 I I ^ iL·* flticü $ 53

Tabel 3

Versnellen Vertragen

Doppler vi- Transmissierendement 80+5% 95+3% bratiemeter Slipafstand 40+6 run 12+2 nm

Frictiearbeid 120+10 Nm 85Nm+8 Nm

Berekenen Transmissierendement 80+8% 92+5%

Slipafstand 42+13 nm 12+5 nm

Frictiearbeid 125+20 Nm 84+13 Nm

Dientengevolge is gebleken dat het transmissierende-5 ment en de slipafstand, berekend in het slipafstand meet-deel 2, en de frictiearbeid, berekend in het frictiearbeid meetdeel 4, een geringe spreiding heeft in vergelijking met het geval dat berekeningen plaatsvinden met gebruikmaking van de praktisch gemeten waarde met de laser 10 Doppler vibratiemeter, maar de resultaten zijn wezenlijk consistent. De waarde verkregen door het vervangen van de aandrijving commandosignaal uitvoer van het aandrijf be-sturingdeel 10 door de vibratiesnelheid aan het aandrijf-oppervlak van het frietie-element 15a duidt op waarden 15 corresponderend met de praktisch gemeten waarden.

In dit geval is de spreiding van het transmissierendement, de slipafstand en de frictiearbeid groot ten gevolge van het gebruik van de gemiddelde waarde tussen de servolussen, en om nauwkeurig te meten verdient het de 20 voorkeur te sturen in een toestand dat de servolus kort gemaakt is terwijl wordt aangedreven onder een toestand dat een aantal aroplituden van het frietie-element tussen de servolussen klein is.

1 022282 I Dientengevolge is het mogelijk te voorzien in een geleide-inrichting waarmee de sliptoestand aan het aan-drijfoppervlak van het frictie-element 15a kwantitatief bepaald kan worden zonder gebruikmaking van het meetmid-5 del 77 van niet-contacttype zoals de laser Doppler vibra-tiemeter of dergelijke tijdens de aandrijving.

25 30 1022282

Claims

1. Ultrasone motor met: een vibratielichaam; en een aan het vibratieli-chaam vastgezet frictie-element dat een trilling van 5 het vibratielichaam naar een zijde van een beweeg baar lichaam overbrengt, waarbij het frictie-element gevormd is van een op aluminiumoxide gebaseerde sinter met aluminiumoxide als hoofdbestanddeel en titaniumcarbide als een se-10 cundair bestanddeel, waarbij een gehalte van het titaniumcarbide tussen 10 en 50% per gewicht in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter is.

2. Ultrasone motor volgens conclusie 1, waarbij de 15 maximum korrelafmetingen van een aluminiumoxide fase en titanium carbidefase in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter 4 pm of minder zijn, en een maximum poriemaat in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter 2 pm of minder is.

3. Ultrasone motor volgens conclusie 1, waarbij de op aluminiumoxide gebaseerde sinter paramagnetisch me-taaloxide bevat als een hulpbestanddeel in een hoeveelheid van 0,05 tot 7% per gewicht, en 0,05 pT of minder van een maximum magnetische fluxdichtheid 25 heeft.

4. Geleide inrichting met de ultrasone motor met het frictie-element volgens conclusie 1 en het beweegbare element waarmee het frictie-element in contact gebracht wordt, waarbij de ultrasone motor het be-30 weegbare element met frictie aandrijft door een trilling van de ultrasone motor via het frictie- 1022282 H element als een aandrijfbron van het beweegbare ele- ment over te dragen.

5. Geleide inrichting met een ultrasone motor als een aandrijfbron van een beweegbaar lichaam, met: H 5 de ultrasone motor volgens tenminste een van de conclusies 1-4; een beweegbaar lichaam dat ingericht is om door een aandrijvende frictie van het frictie-element te H worden bewogen; H 10 een positie detectiemiddel voor het meten van een positie van het beweegbare element; en een aandrijving besturingdeel dat wiskundige be- werkingen uitvoert op basis van een afwijking tussen positie informatie uitvoer van het positie detectie- 15 middel en referentie positie informatie op basis van een vooraf ingesteld bewegingsprofiel, en het uit- voeren van een aandrijving besturingssignaal voor het aandrijven van de ultrasone motor voor het be- heersen van de positie van het beweegbaar lichaam, 20 waarbij de geleide-inrichting voorzien is van: een bewakingdeel dat uitgerust is met een slipaf- stand meetdeel voor het berekenen van een slipaf- stand van het frictie-element van de ultrasone mo- I tor; en 25 een tangentiaal krachtmeetdeel voor het berekenen van een tangentiaalkracht, uitgeoefend op een aangedreven oppervlak in een zijkant van het beweegbaar lichaam door een bewegingfrictie van de ultrasone motor.

6. Geleide-inrichting volgens conclusie 5, waarbij het bewakingdeel een frictiewerk meetdeel bevat voor het meten van een product van de door het slipafstand 1022282 meetdeel berekende slipafstand, vermenigvuldigd door de tangentiaalkracht, berekend door het tangentiaal-kracht meetdeel.

7. Geleide-inrichting volgens conclusie 6, waarbij het 5 bewakingsdeel een beslissingsdeel bevat om te beoor delen of een frictie arbeidbelasting verkregen van het frictie arbeidmeetdeel zich binnen een drempelwaarde van de vooraf ingestelde frictie arbeid hoeveelheid bevindt.

8. Geleide-inrichting volgens conclusie 7 met voorts een parameter afsteldeel dat besturingsparameters in het aandrijving besturingdeel wijzigt op basis van een resultaat, beoordeeld door het beslissingdeel, zodat de van het frictie arbeid belastingmeetdeel 15 verkregen frictie arbeidbelasting binnen een drem pelwaarde daarvan komt.

9. Geleide-inrichting volgens conclusie 5, waarbij het slipafstand meetdeel een meetmiddel van het niet-contacttype bevat voor meetpositie informatie over 20 het frictie-element, waaronder een verplaatsing, een vibratiesnelheid of een vibratieversnelling van het frictie-element terwijl de ultrasone motor het beweegbaar lichaam aandrijft.

10. Geleide-inrichting volgens conclusie 5, waarbij het 25 slipafstand meetdeel de slipafstand berekent op ba sis van een positie informatie met een verplaatsing, een vibratiesnelheid of een vibratieversnelling van het frictie-element en positie informatie uitvoer van het positie detectiemiddel tijdens het aandrij- 30 ven van de ultrasone motor overeenkomstig de volgen de formule: Ls = (A - B) x Tc 1 η Λ O >”* | U L £ *- O C Η Η waarbij Ls een slipafstand is van het frictie- H element; A een vibratiesnelheid van een frictie- H element in een ultrasone motor is, afkomstig van H meetmiddelen van het niet-contacttype; B een bewe- 5 gingssnelheid is van een beweegbaar lichaam, afkom- stig van het positie detectiemiddel; en Tc een tijd- constante is van het frictie-element.

11. Geleide-inrichting volgens conclusie 8 met voorts H een alarmdeel dat duidt op een afwijking binnen de 10 inrichting wanneer de frictie arbeidbelasting meer H is dan de vooraf ingestelde drempelwaarde terwijl de geleide-inrichting door het aandrijving besturing- deel aangedreven wordt met gebruikmaking van de door het parameter afsteldeel gewijzigde besturing para- 15 meter.

12. Geleide-inrichting met een ultrasone motor als een aandrijfbron van een beweegbaar lichaam, met: een ultrasone motor volgens tenminste een van de conclusies 1-4; I 20 een beweegbaar lichaam dat is ingericht om te worden bewogen op basis van een aandrijffrictie met de ultrasone motor; een positie detectiemiddel voor het meten van een positie van het beweegbaar lichaam; en I 25 een aandrijving besturingdeel dat een afwijking behandelt tussen positie informatie uitvoer van het I positie detectiemiddel en referentie positie infor- I matie op basis van een vooraf ingesteld bewegings- profiel en een aandrijving commandosignaal afgeeft I 30 voor het aandrijven van de ultrasone motor, waarbij de geleide-inrichting voorzien is van: I 4 r'· ^ ' ·' ii 1 ij f' S ï >-Λ s'*!’ L· ~· c) ü» een vervangingsdeel dat het aandrijving commando-signaal vervangt terwijl de ultrasone motor het beweegbare lichaam aandrijft door een vibratiesnelheid van het frictie-element op basis van een relatie van 5 een specifiek aandrijving commandosignaal, eerder gemeten door bewegen van het beweegbare lichaam door de ultrasone motor met vibratiesnelheid informatie aan een aandrijfvlak van het frictie-element; en een slipafstand meetdeel dat een slipafstand of 10 een transmissierendement berekent op basis van de snelheid van het beweegbare lichaam, berekend op basis van de van het positie detectiemiddel verkregen positie informatie, en de vibratiesnelheid, gesubstitueerd in het vervangingsdeel.

13. Geleide-inrichting volgens conclusie 12 met voorts een frictie arbeid meetdeel voor het berekenen van een op een aangedreven oppervlak in een zijde van het beweegbare lichaam uitgeoefende tangentiaal kracht op basis van de frictie aandrijving van de 20 ultrasone motor en het berekenen van een frictie ar beid op basis van een product van de tangentiaal-kracht en een slipafstand, afkomstig van het slipafstand meetdeel.

14. Geleide-inrichting volgens conclusie 13 met voorts 25 een beslissingdeel om te beoordelen of van het frictie arbeid meetdeel verkregen frictie arbeid wel of niet binnen een vooraf ingestelde drempelwaarde ligt.

15. Geleide-inrichting volgens conclusie 14 met voorts 30 een parameter afsteldeel voor het respectievelijk wijzigen van de besturingparameters van het aandrijving besturingdeel op basis van een resultaat, be- .· λ .. · »*3 Λ Ioordeeld door het beslissingdeel, zodat de frictie arbeid zich binnen de vooraf ingestelde drempelwaarde bevindt.

16. Geleide-inrichting volgens conclusie 15 met voorts 5 een alarmdeel dat duidt op een afwijking die ont staan is binnen de inrichting wanneer de frictie ar-beidbelasting groter is dan de vooraf ingestelde drempelwaarde terwijl de geleide-inrichting door het aandrijving besturingdeel wordt aangedreven met ge-10 bruikmaking van de door het parameter afsteldeel ge wijzigde besturingparameter.

17. Ultrasone motor met: een vibratielichaam; en een aan het vibratieli-chaam vastgezet frictie-element dat een trilling van 15 het vibratielichaam naar een zijde van een beweeg baar lichaam overbrengt, waarbij het frictie-element gevormd is van een op aluminiumoxide gebaseerde sinter met aluminiumoxide als hoofdbestanddeel en titaniumcarbide als een se-20 cundair bestanddeel, waarbij een gehalte van het titaniumcarbide tussen 10 en 50% per gewicht in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter is, en waarbij de maximum korrelafmetingen van een alu-25 miniumoxide fase en titanium carbidefase in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter 4 pm of minder zijn, en een maximum poriemaat in de op aluminiumoxide gebaseerde sinter 2 pm of minder is. 30 10222 '