圧電セラミックスによる超音波駆動ねじ機構の開発研究

Research Project

Project/Area Number	02650118
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	機械要素
Research Institution	Meiji University
Principal Investigator	下田博一明治大学, 理工学部, 助手 (10130816)
Project Period (FY)	1990 – 1991
Project Status	Completed (Fiscal Year 1991)
Budget Amount *help	¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000) Fiscal Year 1991: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 1990: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	送りねじ / 超音波モ-タ / 圧電セラミックス
Research Abstract	圧電セラミックスによる超音波駆動ねじ機構の開発研究の第2年度として,送りねじ機構の試作ならびに駆動性能の確認を行った.本研究より得られた結果は以下の通りである. 1.超音波駆動ねじモデルの試作本研究で用いる圧電セラミックスとしては,市販の超音波モ-タに用いられている外径60mm,内径45mm,厚さ0.5mmの円環形PZTを採用している.送りねじは,円環形PZTの寸法に適合させるため,TM40の青銅製台形ねじを用いている.ナットの長さは20mmで,ねじ山は1リ-ド分(7mm)を残して削り落としてある.ナットの外径は,長手方向中央部3.5mmの部分だけ60mmとし,他の部分は45mmとした.外径が60mmの箇所に上記円環形PZTを接着により固定した.このようなナットモデルに対し銅製のねじ軸を組合せ,ナットー固定,ねじ軸ー移動という形:で直線送りねじ機構を構成した. 2.駆動性能の確認駆動電圧V_0=100(V)のもとで,円環形PZTにV_1=V_<0cosω t>およびV_2=V_<osinω t>なる電圧を印可したところ,おねじを駆動しうることが確認でき,しかもPZTに印可する電圧の位相を反転することにより,正逆いずれの方向にも駆動できることが確かめられた.駆動周波数を変化した場合,ねじ軸の転回数は1〜40rpmの範囲で変化させることができ,比較的低速度の直線送りを行う際には,減速機等を必要としないメリットもある.また,ねじそのものにセルフロッキング作用があり,ブレ-キ装置も不必要であることが明らかとなった.以上より,本研究で提案したねじ送り機構は,比較的低速で特に高い位置決め精度の要求されない機械や機器のリニアアクチュエ-タとして応用できることが確かめられた.