| 研究概要 |
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1年度として,送りねじ機構の試作ならびに動作原理の確認を行った.得られた研究実績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を採用した.送りねじとしては,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鋼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式で直線送りねじ機構を構成した.
2.駆動原理の確認
駆動電圧V_0=100(V),駆動周波数f=40kHzのもとで,円環形PZTにV=V_0cosω tおよびV=V_0sinω tなる電圧を印可したところ,PZTを貼付けたナット外周部に進行波の発生することが確認され,この振動によりナットのねじ山が励振され,おねじを駆動しうることが確認できた.また,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,しかも駆動周波数の変化によってねじ軸の回転数も変化しうることを確かめた.現状での最高回転数は,無負荷状態(ねじ軸の自重のみ)で約20rpmが得られている.しかし,実用的見地からみた場合,発生トルクの性能レベルは不十分な状態にある.性能向上に向けての今後の課題として,電源周波数の制御ならびにねじ山フランク画に対する摺動材のコ-ティング等を検討する予定でいる.
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