マイクロ超音波モータのトライボロジー特性

超音波モータのマイクロ化を達成するためには,それに適した摩擦面の接触機構とトライボマテリアルの開発が必要である.本研究では,超音波モータの駆動状態をモデル化した装置を用いて,接触面における楕円運動の軌跡や摩擦面の表面形状の変化が,摩擦力の大きさに及ぼす影響を見いだすことにより,安定した摩擦力を発生させる接触機構や耐摩耗性の高いトライボマテリアルを提案することを目的とした.また,マイクロ化することにより接触機構への寄与率が高くなる湿度の影響についても併せて解明した.接触面における楕円運動は,二つの積層型アクチュエータにより構成し,楕円形状はアクチュエータの振動振幅を変化させて任意の形に設定た.また,湿度を一定に保たれた環境漕の中に試験機を置くことにより相対湿度を制御した.これらの実験から,以下の結論が得られた.(1)楕円形状が横に長くなるほど、高い摩擦力が得られた.また,楕円率が同じ場合,振幅が大きくなるほど高い摩擦力が得られた.(2)試験材料の表面形状を変えても,定常状態の摩擦係数にはほとんど変化が見られないが,表面粗さが大きいほど初期に低い値が続いた.(3)試験雰囲気の相対湿度を変えた場合,相対湿度の増加にともなって摩擦係数は緩やかに増加し,相対湿度80%前後で急激に増加した.これは,摩擦面に吸着した水分のメニスカス力による垂直荷重の増加や吸着水分自身のせん断抵抗の増加によると考えられる.

超音波モータのマイクロ化を達成するためには,それに適した摩擦面の接触機構とトライボマテリアルの開発が必要である.本研究では,超音波モータの駆動状態をモデル化した装置を用いて,接触面における楕円運動の軌跡や摩擦面の表面形状の変化が,摩擦力の大きさに及ぼす影響を見いだすことにより,安定した摩擦力を発生させる接触機構や耐摩耗性の高いトライボマテリアルを提案することを目的とした.また,マイクロ化することにより接触機構への寄与率が高くなる湿度の影響についても併せて解明した.接触面における楕円運動は,二つの積層型アクチュエータにより構成し,楕円形状はアクチュエータの振動振幅を変化させて任意の形に設定た.また,湿度を一定に保たれた環境漕の中に試験機を置くことにより相対湿度を制御した.これらの実験から,以下の結論が得られた.(1)楕円形状が横に長くなるほど、高い摩擦力が得られた.また,楕円率が同じ場合,振幅が大きくなるほど高い摩擦力が得られた.(2)試験材料の表面形状を変えても,定常状態の摩擦係数にはほとんど変化が見られないが,表面粗さが大きいほど初期に低い値が続いた.(3)試験雰囲気の相対湿度を変えた場合,相対湿度の増加にともなって摩擦係数は緩やかに増加し,相対湿度80%前後で急激に増加した.これは,摩擦面に吸着した水分のメニスカス力による垂直荷重の増加や吸着水分自身のせん断抵抗の増加によると考えられる.