(57)【要約】【課題】  摩擦係数がほぼゼロになる摺動装置を提供すること。【解決手段】  ステンレス盤７と黒鉛に金属を含浸して作成した材料である固体潤滑剤６を接触させている。固体潤滑剤６は超音波振動子にエポキシ樹脂により固着する。超音波振動子１には図示しない超音波発振器を接続する。そして図示しない超音波発振器より超音波交流電圧を超音波振動子１に印加する。その結果、固体潤滑剤６とステンレス盤７との接触面積または接触時間が減ずるためと考えられる摩擦係数の低下現象が起きる。【選択図】    「図１」
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動装置において、摺動する二つの固体の接触面に超音波振動を励起すること、かつ二つの固体のどちらか一方を固体潤滑材であることを特徴とするものである。
【請求項２】
前記超音波振動の周波数が１５Ｋｈｚ以上、１００Ｋｈｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載の摺動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、二つの固体の接触面において、摩擦を減じる摺動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  二つの固体が接触したままの相対的に運動する場合、その接触面において運動を妨げる摩擦力が働く。この摩擦力を減ずるために摺動材料が一般に用いられる。
摺動材料は、様々な材料が開発されている。例えば、特開２００２−５３６７３の「摺動材料」などがある。
一方、超音波振動を与えると二つの固体の接触面において、摩擦を減じることは良く知られていることであり「超音波技術便覧」（昭和６０年、日刊工業新聞社発行、１１７〜１２３ページ）に記載してある。また、特開平８−７４８６９の「軸受装置」において、超音波振動を軸受装置に加えることにより摩擦係数を低下させて滑りに伴うトルクを低減させることが記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかし、相手材料にもよるが、摺動材料の摩擦係数特開２００２−５３６７３の「摺動材料」に記載されているようにせいぜい０．１台である。
また、超音波振動を与えることにより二つの固体の接触面の摩擦を減じる方法は、超音波振動が停止した時には、摩擦力が急激に増大してしまう欠点がある。【０００４】  本発明の目的は、摩擦係数がゼロに近い摺動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は摺動装置において、二つの固体の接触面に超音波振動を励起すること、かつ二つの固体のどちらか一方を固体潤滑材であることを特徴とするものである。【０００６】本発明はまた、超音波振動子に印加する交流電圧の周波数が１５Ｋｈｚ以上、１００Ｋｈｚ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】  本発明の摺動装置は、摩擦係数をほぼゼロにすることができる。また、何らかの原因で超音波振動子が動作しなくても二つの固体の接触面において、摩擦が小さい状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  まず、本発明において、使用される固体潤滑材について説明する。固体潤滑材としては、大別して４種類ある。
第１は、層状結晶構造をもつ物質であり、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの硫化物および黒鉛である。その他ではフッ化炭素などのフッ化物、窒化ボロンなどの窒化がある。
第２は、プラスチックスであり、ＰＴＦＥをはじめとするエンジニアプラスチックは、機械的特性が優れているため摺動部材として用いた場合は、非常に良い潤滑性を示し、自己潤滑性固体潤滑材料として多用されている。
第３は、自己潤滑性複合材料であり、潤滑性のない金属材料に二硫化モリブデンや黒鉛などの固体潤滑剤を複合化することによって、自己潤滑性をもった複合材料を得ることができる。
第４は、軟質金属であり、低融点の鉛、亜鉛、すずなどや、金や銀などの薄膜がある。【０００９】  図１は、第１の実施の形態を示す基本的な構成を示す側面図であるステンレス盤７と黒鉛に金属を含浸して作成した材料である固体潤滑剤６を接触させている。固体潤滑剤６は超音波振動子１にエポキシ樹脂により固着されている。したがって固体潤滑剤６と超音波振動子１は、一体の振動体として振動する。また、超音波振動子１には図示しない超音波発振器が接続されている。【００１０】  なお、超音波振動子１はフロントマス２であるステンレス製の部品、ステンレス製の支持部品３、圧電素子４ａ、４ｂ、リアマス５であるステンレス製の部品とこれらを締め付けて接合する図示しないボルトから構成されている。このような超音波振動子１は、一般的にランジュバン型超音波振動子と呼ばれている。【００１１】  超音波発振器より超音波交流電圧が超音波振動子１に印加され、超音波振動子１と固体潤滑剤６が一体となり超音波振動する。そして、固体潤滑剤６とステンレス盤７との接触面積または接触時間が減ずるためと考えられる摩擦係数の低下現象が起きる。【００１２】  固体潤滑剤６は、相手材料にもよるが摩擦係数が０．１台であり小さい。さらに超音波振動を与えることで、摩擦係数がゼロに近い小さくなる。このようにして従来にない摩擦係数の小さい摺動装置として構成できる。また、超音波振動が与えられなくても相手材料にもよるが摩擦係数が０．１台であり小さいので摺動装置は焼き付きまたは損傷を受けることはない。【００１３】  図２は、第２の実施の形態を示す基本的な構成を示す側面図である。ステンレス盤７に、黒鉛に金属を含浸して作成した材料である固体潤滑剤６をエポキシ樹脂により接合する。このようにして作成したステンレス盤７に接合された固体潤滑剤６に超音波振動子１を接触させる。超音波振動子１には図示しない超音波発振器が接続されている。【００１４】  なお、超音波振動子１はフロントマス２であるステンレス製の部品、ステンレス製の支持部品３、圧電素子４ａ、４ｂ、リアマス５であるステンレス製の部品とこれらを締め付けて接合する図示しないボルトから構成されている。【００１５】  超音波発振器から超音波交流電圧が超音波振動子１に印加され、超音波振動子１が超音波振動する。そして、そして、固体潤滑剤６と超音波振動子１のフロントマス２との接触面積または接触時間が減ずるためと考えられる固体潤滑剤６と超音波振動子１のフロントマス２との間の摩擦係数の低下現象が起きる【００１６】  固体潤滑剤６は、相手材料にもよるが摩擦係数が０．１台であり小さい。さらに超音波振動の効果により、摩擦係数がゼロに近い小さくなる。このようにして従来にない摩擦係数の小さい摺動装置として構成できる。また、超音波振動が与えられなくても固体潤滑剤６を使用しているので相手材料にもよるが摩擦係数が０．１台であり小さいので摺動装置は焼き付きまたは損傷を受けることはない。【００１７】  図１および図２の構成のどちらにおいても超音波振動の効果と固体潤滑剤により摩擦係数をゼロ近くにできる摺動装置を構成できる。【００１８】  また、万が一、超音波振動が停止しても固体潤滑剤の摩擦係数が小さい���とから焼き付きまたは損傷などの不具合を防止できる。【００１９】  第３の実施の形態を図３の平面図と図４の側面図により示す。フロントマスに固体潤滑剤６をエポキシ樹脂により接合した図１に示した超音波振動子１を４個使用する。超音波振動子１には図示しない超音波発振器が接続されている。この４個の固体潤滑剤６をエポキシ樹脂により超音波振動子１の上にステンレス盤７を載せる。また超音波振動子をベース台８に支持部品３を介して取り付ける。ステンレス盤７にシャフト９ａ、９ｂを支持板１０ａ、１０ｂにより取り付ける。シャフト９ａ、９ｂにはリニアブッシュ１１ａ、１１ｂを通し、このリニアブッシュ１１ａ、１１ｂにプッシュロッド１３ａ、１３ｂを接合する。そして、プッシュロッド１３ａ、１３ｂをリニアモータ１２ａ、１２ｂに接続する。また、リニアモータ１２ａ、１２ｂはベース台８にモータ取り付け台１４ａ、１４ｂを介して取り付ける。【００２０】  次にこの装置の運転方法について説明する。
超音波発振器から超音波交流電圧が超音波振動子１に印加され、超音波振動子１が超音波振動する。そして、その超音波振動は固体潤滑剤６とステンレス盤７との間の摩擦係数をゼロ近くにする。
また、ＸＹステージとして動作させるには、図中の矢印のｘ方向に移動させるときは、リニアモータ１２ｂを運転する。図中の矢印のｙ方向に移動させるときは、リニアモータ１２ａを運転する。また同時にリニアモータ１２ａ、１２ｂを運転してｘ、ｙ方向に同時に移動させることができる。【００２１】  このような構成にすることで同じ平面内でｘ、ｙ方向を移動させることができるので薄型化が可能になる。
また、超音波振動を停止するとステンレス盤７と固体潤滑剤６の摩擦係数が増加するため位置決めした座標を保持するときには好都合になる。
以上のようにＸＹテーブルとして用いた場合に従来にない特長を発揮できる。【００２２】  図５は、第４の実施の形態を示す基本的な構成を示す側面図である。図２に示した摺動装置の構成と同じものを用いる。超音波振動子１をベース台８に支持部品３を介して取り付ける。固体潤滑剤６をエポキシ樹脂によりステンレス盤７に接合する。ステンレス盤７の上にはスズ合金製のラップ盤１５を図示しないボルトで取り付ける。そして、ラップすべきワーク１６をラップ盤１５に載せる。また、ワークを回転自在に保持するためにローラ１７を設ける。さらに、そのローラ１７を取り付ける取り付け台１８がある。また、取り付け台１８にはスラリー１９を供給するノズル２０が取り付けられている。固体潤滑剤６と摺動する超音波振動子１は図示しない超音波発振器が接続されている。
また、ステンレス盤７にシャフトを支持板により取り付ける。シャフトにはリニアブッシュを通し、このリニアブッシュをリニアモータ１２のプッシュロッド１３を接合する。この構成は図３、図４で示したものと同様である。【００２３】  次にこの装置の運転方法について説明する。
超音波発振器から超音波交流電圧が超音波振動子１に印加され、超音波振動子１が超音波振動する。そして、固体潤滑剤６と超音波振動子１の摩擦係数をゼロ近くにする。
次にリニアモータ１２ａ、１２ｂを運転する。リニアモータ１２ａとリニアモータ１２ｂの運動の位相を９０度異なるようにする。このようにするとステンレス盤７に平行な面に円軌跡の運動を行わせることができる。またリニアモータ１２ａ、１２ｂの運転と共にスラリー１９を供給するノズル２０からスラリー１９をラップ盤７に滴下する。この際、ワーク１６を回転自在に保持するためにローラ１７の中に位置させる。【００２４】  このような構成にすることでラップ盤１５の全面で一様な運動を行わせることができるのでほぼラップ盤と同じ大きさのワークまでラップすることが可能となり、特に大型のワークをラップするのに適している。
また、超音波振動の効果によりラップ速度、ラップ精度が向上する。【００２５】  上記は、本発明の摺動装置をラップ装置、ＸＹテーブルに使用した例であるが、上記の例のほか摺動部材を用いる様々な装置に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  本発明の摺動装置は、摺動部材が用いられている様々な分野に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の構成の摺動装置の１例の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第二の構成の摺動装置の１例の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第一の構成の摺動装置を応用したＸＹテーブルの平面図である。
【図４】本発明の第一の構成の摺動装置を応用したＸＹテーブルの側面図である。
【図５】本発明の第二の構成の摺動装置を応用したラップ装置の側面図である。
【符号の説明】
【００２８】  １    超音波振動子
２    フロントマス
３    支持部品
４    圧電素子
５    リアマス
６    固体潤滑剤
７    ステンレス盤
８    ベース台
９    シャフト
１０  支持板
１１  リニアブッシュ
１２  リニアモータ
１３  プッシュロッド
１４  モータ取り付け台
１５  ラップ盤
１６  ワーク
１７  ローラ
１８  取り付け台
１９  スラリー
２０  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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