JP2014057447A - Vibration type drive device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration type drive device capable of exhibiting stable motor performance from an initial point of time after assembly and improving durability.SOLUTION: A vibration type drive device includes: a vibrating body having an electromechanical energy conversion element; and a driven body having a plurality of contract bodies including a first contact body and a second contact body which come into contact with at least the vibrating body. By application of an alternating signal to the electromechanical energy conversion element, vibrational waves excited by the vibrating body cause friction drive of the driven body, and the driven body is relatively moved to the vibrating body. The distance between the first contact body and the vibrating body opposed to the first contact body is set to be smaller than that between the second contact body and the vibrating body opposite to the second contact body.

Description

本発明は、振動体に振動を発生させ、その振動エネルギーを利用して駆動力を与える振動型駆動装置(振動波モータ)に関するものである。   The present invention relates to a vibration type driving device (vibration wave motor) that generates vibration in a vibrating body and applies a driving force using the vibration energy.

一般的に、振動型駆動装置(超音波モータ)は、駆動振動が形成される振動体と、振動体に加圧接触する被駆動体とを有し、振動体と被駆動体とを駆動振動により相対的に移動させるように構成されている。
上記振動型駆動装置について、いわゆる円環型振動型駆動装置の一例を図8を用いて説明する。
図8(a)は、円環型モータの全体構成を示す断面図である。
同図において、振動体100は101、102、103の構成部品からなり、101はリング形状の弾性体、102は前記弾性体101の一方の面に固着された圧電素子、103は前記弾性体の他方面に設けられた摩擦部材である。
被駆動体110は、円筒状の接触体113と質量部107からなり、被駆動体110は加圧ばね109によって前記摩擦部材103側に押圧されており、このモータ加圧力により前記摩擦部材103に加圧接触される。
また、この摩擦面で発生する摩擦力が駆動力となり被駆動体110は駆動され、被駆動体110の回転トルクは加圧ばね109およびディスク112を介してシャフト111に伝えられる。
図8(b)に振動体100を被駆動体110側から見た斜視図を示す。
同図において、振動体100は、被駆動体110と対向する面に複数の突起部101aがくし歯状に配列されている。
前記圧電素子102には不図示の電極パターンと給電手段が設けられており、本電極パターンに交番信号を印加することにより前記振動体100に曲げ振動を発生させ、振動体側の摩擦接触面に高周波の微小送り運動を形成し被駆動体110を駆動する。
In general, a vibration-type driving device (ultrasonic motor) includes a vibrating body in which driving vibration is formed and a driven body that is in pressure contact with the vibrating body, and the vibrating body and the driven body are driven to vibrate. It is comprised so that it may move relatively.
An example of a so-called annular vibration type driving device will be described with reference to FIG.
FIG. 8A is a cross-sectional view showing the overall configuration of the annular motor.
In the same figure, the vibrating body 100 is composed of 101, 102, and 103 components, 101 is a ring-shaped elastic body, 102 is a piezoelectric element fixed to one surface of the elastic body 101, and 103 is the elastic body. A friction member provided on the other surface.
The driven body 110 includes a cylindrical contact body 113 and a mass portion 107, and the driven body 110 is pressed against the friction member 103 by a pressurizing spring 109. Pressurized contact.
Further, the frictional force generated on the friction surface becomes a driving force to drive the driven body 110, and the rotational torque of the driven body 110 is transmitted to the shaft 111 via the pressure spring 109 and the disk 112.
FIG. 8B is a perspective view of the vibrating body 100 viewed from the driven body 110 side.
In the figure, the vibrating body 100 has a plurality of protrusions 101a arranged in a comb-tooth shape on the surface facing the driven body 110.
The piezoelectric element 102 is provided with an electrode pattern (not shown) and a power feeding means. By applying an alternating signal to the electrode pattern, bending vibration is generated in the vibrating body 100, and a high frequency is applied to the frictional contact surface on the vibrating body side. The driven body 110 is driven by forming a microfeeding motion.

従来、このような振動型駆動装置において、接触部材(接触体)の局所的な摩耗を低減し、長期の駆動による性能劣化を抑制するようにしたリングタイプの振動型駆動装置が提案されている。
図9は、特許文献1に開示されている振動型駆動装置における被駆動体構造を示す。
図9(a)は、被駆動体3の詳細構造を説明する断面図である。
同図において、被駆動体3は、支持部3b、及び該支持部3bの端部から外径側に延出している接触部3cからなる接触体と弾性部材で形成されたリング状の本体部3aで構成されている。
この構成によると、支持部3bと接触部3cとが、前記被駆動体の回転軸方向に夫々弾性変形可能であることで、接触部材の局所的な面圧集中とそれによる摩耗増大を防止している。
この構造によって、組立後初期の駆動段階から長期駆動後まで、振動体と被駆動体は滑らかな接触を維持することが可能である。かつ、面圧集中を回避することで高耐久化を実現している。
図9(b)は、さらなる高耐久化を図るための構成を示す断面図である。
同図によると、被駆動体3を同心円状に複数配置することで、摩擦接触面の面積を増大し接触面圧を低減することができる。これにより、耐久性の向上を図っている。
Conventionally, in such a vibration type driving device, a ring type vibration type driving device has been proposed in which local wear of a contact member (contact body) is reduced and performance deterioration due to long-term driving is suppressed. .
FIG. 9 shows a structure of a driven body in the vibration type driving device disclosed in Patent Document 1.
FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating the detailed structure of the driven body 3.
In the figure, the driven body 3 is a ring-shaped main body formed of a support body 3b, a contact body 3c extending from the end of the support section 3b to the outer diameter side, and an elastic member. 3a.
According to this configuration, the support portion 3b and the contact portion 3c can be elastically deformed in the direction of the rotation axis of the driven body, thereby preventing local contact pressure concentration of the contact member and resulting increase in wear. ing.
With this structure, it is possible to maintain smooth contact between the vibrating body and the driven body from the initial driving stage after assembly to after long-term driving. In addition, high durability is achieved by avoiding concentration of surface pressure.
FIG. 9B is a cross-sectional view showing a configuration for further enhancing the durability.
According to the figure, by arranging a plurality of driven bodies 3 concentrically, the area of the friction contact surface can be increased and the contact surface pressure can be reduced. Thereby, the durability is improved.

特開2010−263769JP 2010-263769

しかしながら、上記従来例の特許文献1のものにおいては、つぎのような課題を有している。
上記図9(b)に示す構成において、被駆動体3の複数の接触体は組立後初期の時点で、すべて振動体100と接触している初期接触部である。そして、それぞれの摩擦接触面における駆動力がモータ性能に寄与する構成になっている。
複数の接触体3とそれぞれの位置の振動体100の初期接触部は、初期の駆動段階では摩擦接触面がまだ馴染んでおらず、不安定な接触状態になり易い。
このとき、摩擦接触面の並行度といった複数の接触体間の幾何学的誤差が大きいと、いずれかの接触体の接触状態が不安定になる。
そして、一つの接触体の接触状態が不安定になると、モータ駆動には不要な振動が発生し、この不要振動はその他の接触体にも伝搬する。
However, the conventional example of Patent Document 1 has the following problems.
In the configuration shown in FIG. 9B, the plurality of contact bodies of the driven body 3 are initial contact portions that are in contact with the vibrating body 100 at the initial stage after assembly. And it is the structure which the driving force in each friction contact surface contributes to motor performance.
The initial contact portions of the plurality of contact bodies 3 and the vibrating body 100 at each position are not yet familiar with the friction contact surfaces in the initial driving stage, and are likely to be in an unstable contact state.
At this time, if a geometric error between a plurality of contact bodies such as the parallelism of the friction contact surfaces is large, the contact state of any of the contact bodies becomes unstable.
And when the contact state of one contact body becomes unstable, vibration unnecessary for motor drive will generate | occur | produce and this unnecessary vibration will propagate also to another contact body.

このように、互いに悪影響を及ぼし合い接触状態が悪化することで、さらなる不安定な駆動状態に陥ってしまう。
この結果、初期の駆動段階におけるモータ性能が低下する。
また、この段階において高出力の条件でモータを駆動すると、接触面が損傷してしまい、その後の耐久性が劣化する場合が生じる。
特に、それぞれの接触体の摩擦接触面の仕上げ加工精度が悪い場合は、組み立てた直後のモータでは十分な性能を得ることができないことがある。
そのため、長期間のエージング駆動を実施することによって、初期接触部であるすべての接触体とそれぞれの位置の振動体の摩擦接触面がよく馴染むまで緩やかに摩耗させることが必要であった。
As described above, since the contact state is adversely affected and the contact state is deteriorated, the driving state is further unstable.
As a result, the motor performance in the initial driving stage is degraded.
Further, when the motor is driven at a high output condition at this stage, the contact surface may be damaged, and the durability thereafter may be deteriorated.
In particular, if the finishing accuracy of the frictional contact surfaces of the respective contact bodies is poor, the motor just after assembly may not be able to obtain sufficient performance.
For this reason, it is necessary to wear gently until the frictional contact surfaces of all the contact bodies which are the initial contact portions and the vibration bodies at the respective positions are well adapted by performing long-term aging drive.

本発明は、上記課題に鑑み、組立後における初期の時点から安定したモータ性能を発揮することができ、耐久製の向上を図ることが可能となる振動型駆動装置を提供することを目的とするものである。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vibration type driving device that can exhibit stable motor performance from the initial stage after assembly and can improve durability. Is.

本発明の一様態の振動型駆動装置は、
電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
少なくとも前記振動体と接触する第一の接触体と第二の接触体を含む複数の接触体を有する被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交番信号の印加により、前記振動体に励起される振動によって前記被駆動体を摩擦駆動し、前記被駆動体を前記振動体に対して相対移動させる振動型駆動装置であって、
前記第一の接触体と、前記第一の接触体に対向している前記振動体との距離は、前記第二の接触体と、前記第二の接触体に対向している前記振動体との距離より小さい振動型駆動装置に関する。
また、本発明の一様態の振動型駆動装置は、
電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
前記振動体と接触する接触体が形成された被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交番信号の印加により、前記振動体に励起される振動によって前記被駆動体を摩擦駆動し、前記被駆動体を前記振動体に対して相対移動させる振動型駆動装置であって、
前記被駆動体に形成された接触体は、少なくとも第一の接触体と第二の接触体を含む複数の接触体を有し、
前記複数の接触体は、前記摩擦駆動の初期段階から該摩擦駆動が進行するにつれ、第一の接触体から第二の接触体へと順次に又は段階的に前記振動体との接触が開始可能に構成されている振動型駆動装置に関する。
The vibration type driving device according to one aspect of the present invention is:
A vibrator having an electromechanical energy conversion element;
A driven body having a plurality of contact bodies including at least a first contact body and a second contact body in contact with the vibrating body;
By applying an alternating signal to the electro-mechanical energy conversion element, the driven body is frictionally driven by vibration excited by the vibrating body, and the driven body is moved relative to the vibrating body. A device,
The distance between the first contact body and the vibrating body facing the first contact body is the distance between the second contact body and the vibrating body facing the second contact body. The present invention relates to a vibration type driving device that is smaller than the distance.
In addition, the vibration type driving device according to one aspect of the present invention includes:
A vibrator having an electromechanical energy conversion element;
A driven body formed with a contact body in contact with the vibrating body;
By applying an alternating signal to the electro-mechanical energy conversion element, the driven body is frictionally driven by vibration excited by the vibrating body, and the driven body is moved relative to the vibrating body. A device,
The contact body formed on the driven body has a plurality of contact bodies including at least a first contact body and a second contact body,
As the friction drive proceeds from the initial stage of the friction drive, the plurality of contact bodies can start contact with the vibrating body sequentially or stepwise from the first contact body to the second contact body. The present invention relates to a vibration type driving apparatus configured as described above.

本発明によれば、組立後における初期の時点から安定したモータ性能を発揮することができ、耐久製の向上を図ることが可能となる振動型駆動装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a vibration type driving device that can exhibit stable motor performance from an initial time after assembly and can improve durability.

接触部近傍の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of a contact part vicinity. 接触部近傍の構成の変形例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the modification of the structure of a contact part vicinity. 接触部近傍の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of a contact part vicinity. 接触状態の移行とそれに伴うモータ特性の変化を説明するものである。This explains the transition of the contact state and the accompanying change in motor characteristics. 接触状態の変化を駆動周波数によって検知する機能を備えた制御装置を示すものである。The control apparatus provided with the function which detects the change of a contact state with a drive frequency is shown. 接触状態の変化を検知し残りの駆動可能な時間を推定するための手順を示すものである。The procedure for detecting the change of a contact state and estimating the remaining driveable time is shown. 接触状態の変化を速度偏差、駆動電圧信号、振動検出信号によって検知する機能を備えた制御装置を示すものである。The control apparatus provided with the function which detects the change of a contact state with a speed deviation, a drive voltage signal, and a vibration detection signal is shown. 振動型駆動装置の例である円環型振動型駆動装置の構成を示すものである。1 shows a configuration of an annular vibration type driving device that is an example of a vibration type driving device. 従来例の振動型駆動装置における被駆動体構造を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the to-be-driven body structure in the vibration type drive device of a prior art example.

本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態の振動型駆動装置は、長期間のエージング駆動を実施することによって、初期接触部であるすべての接触体とそれぞれの位置の振動体の摩擦接触面がよく馴染むまで緩やかに摩耗させるため、つぎのように構成されている。
すなわち、組立後初期の時点で接触している初期接触部から少しずつ滑らかな接触状態に移行し、その後に時間的な間隔をおいて新たな接触体が少しずつ接触が開始可能に構成される。
これにより、初期の段階から安定したモータ性能を発揮することが可能となる。また、複数の接触部を有し、これにより順次または段階的に接触部が摩耗していく間、継続的にモータとして使用することが可能となるように構成される。
そのため、接触部が一つの場合よりも高耐久用途に適したモータを提供することができる。
さらに、本モータ構造において、摩擦接触面の空間的な位置が変わると、モータ入力信号が変化することから、モータ駆動回路上で接触状態の移行を検知することが可能に構成される。
これにより、全モータ寿命のなかで残りどの程度の耐久性を見込むことができるのか把握することが可能となる。
Embodiments of the present invention will be described.
The vibration type driving device of the present embodiment wears gently until the frictional contact surfaces of all the contact bodies that are the initial contact portions and the vibration bodies at the respective positions become familiar by performing aging drive for a long time. Therefore, it is configured as follows.
That is, the initial contact portion that is in contact at the initial time after assembly is gradually changed to a smooth contact state, and thereafter, a new contact body can be started to contact little by little at a time interval. .
This makes it possible to exhibit stable motor performance from the initial stage. Further, it has a plurality of contact portions, and is configured to be able to be continuously used as a motor while the contact portions are worn sequentially or stepwise.
Therefore, it is possible to provide a motor that is more suitable for high durability applications than a single contact portion.
Further, in the present motor structure, when the spatial position of the frictional contact surface changes, the motor input signal changes, so that it is possible to detect the transition of the contact state on the motor drive circuit.
This makes it possible to grasp how much durability can be expected in the entire motor life.

以下、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
実施例1として、本発明を適用した振動型駆動装置の構成例について、図1を用いて説明する。
本実施例の振動型駆動装置は、電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、前記振動体と接触する接触体が形成された被駆動体を備える。
そして、前記電気−機械エネルギー変換素子への交番信号の印加により、前記振動体に励起される振動によって前記被駆動体を摩擦駆動し、前記被駆動体を前記振動体に対して相対移動させるように構成されている。
その具体的な構成について、図9に示すような一般的なリングタイプの振動型駆動装置(回転型振動型駆動装置)を例に採り説明する。
図1は、本発明の実施例1における接触部近傍構成を説明する断面図である。
この図1は、中心軸を含む面でカットした断面図であり、図中の左方向がリング形状の内径側であり、右方向が外径側である。
100は振動体、110は被駆動体である。ここで、振動体と被駆動体は、図中矢印の方向に作用するモータ加圧力によって接触している。
被駆動体は、弾性材料からなるリング状の本体部115と3つの接触体113(a)、113(b)、113(c)からなり、最も内周側に配置される接触体113(a)を第一の接触体とし、順に外周に向けて配置されたスペア接触体を、第二、第三の接触体と呼ぶ。
第二、第三の接触体は、接触体113(a)を含む本体部115に固着されている。
Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
As a first embodiment, a configuration example of a vibration type driving device to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
The vibration type driving apparatus according to the present embodiment includes a vibrating body having an electro-mechanical energy conversion element and a driven body on which a contact body that contacts the vibrating body is formed.
Then, by applying an alternating signal to the electromechanical energy conversion element, the driven body is frictionally driven by the vibration excited by the vibrating body, and the driven body is moved relative to the vibrating body. It is configured.
The specific configuration will be described by taking a general ring type vibration type driving device (rotational type vibration driving device) as shown in FIG. 9 as an example.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration in the vicinity of a contact portion in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view cut along a plane including the central axis, in which the left direction is the ring-shaped inner diameter side and the right direction is the outer diameter side.
Reference numeral 100 denotes a vibrating body, and 110 denotes a driven body. Here, the vibrating body and the driven body are in contact with each other by the motor pressure acting in the direction of the arrow in the figure.
The driven body includes a ring-shaped main body 115 made of an elastic material and three contact bodies 113 (a), 113 (b), 113 (c), and a contact body 113 (a ) Are first contact bodies, and the spare contact bodies arranged in order toward the outer periphery are called second and third contact bodies.
The second and third contact bodies are fixed to the main body 115 including the contact body 113 (a).

各接触体は、それぞれ摩擦接触面114を有し、第一の接触体から順に摩擦接触面が振動体側により突出した位置になるよう配置される。
このとき、振動体100と被駆動体110は、第一接触体113(a)でのみ接触し、その他の接触体の接触面は、振動体側の接触面と略並行な状態で近接し、かつ微小なクリアランスを有した状態で保持される。
ところで、振動型駆動装置の摩擦接触部を構成する摩擦材料の組合せにおいて、両者のうちより硬度の低い摩擦材料の摩擦接触面114の摩耗量が他方の摩耗量よりも多くなるのが一般的である。
本実施例においては、被駆動体110側の摩擦材料をより硬度の低い材質とし、駆動による摩耗量が被駆動体側でより多くなるよう狙った組合せとしている。
Each contact body has a friction contact surface 114, and is arranged so that the friction contact surface protrudes from the vibration body side in order from the first contact body.
At this time, the vibrating body 100 and the driven body 110 are in contact only with the first contact body 113 (a), and the contact surfaces of the other contact bodies are close to each other in a state substantially parallel to the contact surface on the vibration body side, and It is held with a minute clearance.
By the way, in the combination of the friction materials constituting the friction contact portion of the vibration type driving device, the wear amount of the friction contact surface 114 of the friction material having the lower hardness is generally larger than the wear amount of the other. is there.
In the present embodiment, the friction material on the driven body 110 side is made of a material having a lower hardness, and the combination is aimed to increase the amount of wear by driving on the driven body side.

本実施例の振動型駆動装置(モータ)は、駆動開始時は第一接触体113(a)でのみ摩擦接触をしており、全モータ加圧力を一つの接触面で請け負っている。
このとき、接触体113(a)の摩擦接触面114(a)は、初期接触状態から接触する初期接触部を構成する。
このとき、初期接触状態では、単一の接触体でのみ接触しているため、駆動とともに少しずつ摩耗が進み、次第によく馴染んだ接触状態に移行することが可能である。
これは、単一の接触体の径方向接触幅が十分に小さく、初期の接触状態から安定した接触状態を維持したまま問題なく滑らかな接触状態に移行することができるよう最適化がなされているためである。この間、第二・第三の接触体は振動体と非接触のままである。
The vibration type driving device (motor) of the present embodiment is in frictional contact only with the first contact body 113 (a) at the start of driving, and undertakes all the motor pressure with one contact surface.
At this time, the frictional contact surface 114 (a) of the contact body 113 (a) constitutes an initial contact portion that contacts from the initial contact state.
At this time, in the initial contact state, since contact is made only with a single contact body, wear gradually progresses with driving, and it is possible to gradually shift to a familiar contact state.
This is optimized so that the radial contact width of a single contact body is sufficiently small and the initial contact state can be shifted to a smooth contact state without any problem while maintaining a stable contact state. Because. During this time, the second and third contact bodies remain in non-contact with the vibrating body.

次に、第一の接触体113(a)の摩擦接触面114(a)と振動体100側の摩擦接触面の深さ方向における摩耗量の合計が、第二接触体113(b)と振動体100とのクリアランス量に一致したとき、第二接触体の接触が始まる。
このとき、第二接触体の摩擦接触面114(b)は、最初から強圧で接触を開始するわけではない。つまり、第一接触体の摩耗の進行に合わせ少しずつ接触を始め、非常にゆっくりしたスピードで滑らかな馴染んだ接触に移行していく。
したがって、複数の接触面が一度に接触を開始したときのような接触不安定現象が起きない。
このような、第二接触体の安定接触への移行がなされた結果、被駆動体110は第一と第二の接触体の二つの摩擦接触面114(a)、114(b)で駆動される。
このとき、初期接触部よりも広い面積でモータ加圧力を分配するため、接触面圧の低減がなされる。よって、単一の接触面で駆動していた段階に比べ、はるかに優れた耐久性を実現することが可能となる。
さらに、第三の接触体113(c)も、第二接触体と同じように摩擦接触面114(c)と接触して、問題のない安定接触への移行が行われる。
そして、さらなる接触面圧の低減がなされ、より高耐久化を図ることができる。本実施例では接触体の数が3つのときを例に説明したが、これ以上の数の接触体を有する場合も同様の効果を得ることが可能である。
Next, the total amount of wear in the depth direction of the friction contact surface 114 (a) of the first contact body 113 (a) and the friction contact surface on the vibrating body 100 side is the vibration amount of the second contact body 113 (b). When the clearance amount with the body 100 matches, the contact of the second contact body starts.
At this time, the frictional contact surface 114 (b) of the second contact body does not start contact with a strong pressure from the beginning. In other words, the contact starts little by little as the wear of the first contact body progresses, and it shifts to a smooth and familiar contact at a very slow speed.
Therefore, the contact instability phenomenon that occurs when a plurality of contact surfaces start contact at once does not occur.
As a result of the transition to the stable contact of the second contact body, the driven body 110 is driven by the two friction contact surfaces 114 (a) and 114 (b) of the first and second contact bodies. The
At this time, since the motor pressure is distributed over a larger area than the initial contact portion, the contact surface pressure is reduced. Therefore, far superior durability can be realized as compared with the stage where driving is performed with a single contact surface.
Further, the third contact body 113 (c) is also brought into contact with the frictional contact surface 114 (c) in the same manner as the second contact body, and a transition to a stable contact without any problem is performed.
And the contact surface pressure is further reduced, and higher durability can be achieved. In the present embodiment, the case where the number of contact bodies is three has been described as an example, but the same effect can be obtained even when the number of contact bodies is larger than this.

図2を用いて、本実施例の変形例について説明する。
被駆動体110は3つの接触体を有している。各接触体は本体部115に固着され、同一平面上にそれぞれの摩擦接触面が配置される。
一方、振動体100側の摩擦接触面は、モータ軸方向の段差が形成され、最も内周側に配置される第一の接触体113(a)のみが初期接触部となる構成としている。
そして、外周側にスペア接触体であるところの第二、第三の接触体が配置され、これらの摩擦接触面は初期段階では非接触である。それぞれの接触体は、振動体100と接触する摩擦接触面114を有している。
A modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The driven body 110 has three contact bodies. Each contact body is fixed to the main body 115, and each friction contact surface is arranged on the same plane.
On the other hand, the frictional contact surface on the vibration body 100 side has a step in the motor axial direction, and only the first contact body 113 (a) arranged on the innermost side is the initial contact portion.
And the 2nd and 3rd contact body which is a spare contact body is arrange | positioned on the outer peripheral side, and these friction contact surfaces are non-contact in an initial stage. Each contact body has a friction contact surface 114 that contacts the vibrating body 100.

図2は、本構成をわかりやすくするために顕著な段差を設けて図示しているが、段差の寸法は任意である。
しかし、少なくとも第一の接触体113(a)の先端の摩擦接触面114(a)が消失し接触面積が大幅に減少する前に第二接触体113(b)が接触を開始することができる段差寸法に設定することが好ましい。
このような寸法関係にあるとき、初期の第一接触体113(a)による駆動から、第一、第二の2つの接触体による駆動、さらには、第一から第三の3つの接触体による駆動へと接触状態の移行が進む。
そして、この3つの接触体による駆動状態で摩耗がさらに進行すると、今度は第一接触体113(a)の摩擦接触面114(a)が消失し、第二、第三の接触体による駆動へと移行する。
最後は、第二接触体113(b)の摩擦接触面114(b)が消失し、第三接触体113(c)のみの駆動状態となる。
FIG. 2 shows a significant step for easy understanding of the configuration, but the size of the step is arbitrary.
However, the second contact body 113 (b) can start contact before at least the friction contact surface 114 (a) at the tip of the first contact body 113 (a) disappears and the contact area is greatly reduced. It is preferable to set the step size.
In such a dimensional relationship, from the initial drive by the first contact body 113 (a), the drive by the first and second two contact bodies, and further by the first to third three contact bodies. The transition of the contact state proceeds to drive.
When the wear further proceeds in the driving state by the three contact bodies, the friction contact surface 114 (a) of the first contact body 113 (a) disappears, and the driving by the second and third contact bodies is performed. And migrate.
Finally, the friction contact surface 114 (b) of the second contact body 113 (b) disappears and only the third contact body 113 (c) is driven.

以上の接触状態の移行においても、この変形例の前の本実施例の構成例のものと同様の効果が得られる。
すなわち、初期接触部が安定した接触状態を形成し、その状態を維持したまま複数の接触体で被駆動体110を駆動する状態へ移行する。
そして、逆に第三接触体113(c)のみの駆動状態まで安定駆動状態を維持したまま移行する。
したがって、すべてのライフタイムで滑らかな接触状態を維持することが可能となる。
Also in the transition of the above contact state, the same effect as that of the configuration example of the present embodiment before this modification can be obtained.
That is, the initial contact portion forms a stable contact state, and the state shifts to a state in which the driven body 110 is driven by a plurality of contact bodies while maintaining the state.
On the contrary, the driving state is shifted to the driving state of only the third contact body 113 (c) while maintaining the stable driving state.
Therefore, it is possible to maintain a smooth contact state in all lifetimes.

また、この変形例の構成には製造上の利点がある。
具体的には、図1の構成では接触体を個別に被駆動体本体部115に接合した後に摩擦接触面に仕上げ加工を施すことが困難である。
そのため、接合後の接触体の複数の摩擦接触面の並行度や位置にバラつきが生じやすい。
しかし、図2に示すこの変形例のものではすべての接触体を本体部に接合した後に3つの摩擦接触面を同時に仕上げることが可能である。
よって、それぞれの接触面の並行度や軸方向に見たときの摩擦接触面の位置をそろえた被駆動体を容易に供給することができる。
一方の振動体側の接触面の段差については、旋盤加工であればワンパスで加工可能であるし、プレス成型などで段差を成型する場合はさらに容易である。
以上の説明のように、本モータ構造は接触部の空間的な位置が駆動時間の経過によって変化するので、これを利用して制御装置で接触状態の移行を検知することが可能である。
In addition, the configuration of this modified example has a manufacturing advantage.
Specifically, in the configuration of FIG. 1, it is difficult to finish the friction contact surface after the contact bodies are individually joined to the driven body main body 115.
Therefore, the parallelism and positions of the plurality of friction contact surfaces of the contact bodies after joining are likely to vary.
However, in this modification shown in FIG. 2, it is possible to finish three friction contact surfaces simultaneously after all the contact bodies are joined to the main body.
Therefore, it is possible to easily supply a driven body in which the parallelism of each contact surface and the position of the friction contact surface when viewed in the axial direction are aligned.
As for the step on the contact surface on the side of the vibrating body, lathe machining can be performed in one pass, and when the step is formed by press molding or the like, it is even easier.
As described above, in this motor structure, since the spatial position of the contact portion changes with the lapse of the driving time, the transition of the contact state can be detected by the control device using this.

図4は、接触状態の移行とそれに伴うモータ特性の変化を説明するものである。
図4(a)に、駆動時間の経過による接触状態の移行の様子を簡略化して示す。本実施例の被駆動体は3つの接触体を備えているので、全てのライフタイムで第1〜第5の接触状態を取り得る。
まず、第1〜第3の接触状態は接触領域が増加していく過程である。即ち、第1の接触状態は第1の接触体のみによる駆動、第2の接触状態は第1及び第2の接触体による駆動、第3の接触状態は第1〜第3の接触体による駆動である。
そして、第4と第5の接触状態は接触体が消失し、接触領域が減少していく過程である。
即ち、第4の接触状態は第2及び第3の接触体による駆動(第1の接触体が消失)、第5の接触状態は第3の接触体のみによる駆動(第1及び第2の接触体が消失)である。
FIG. 4 illustrates the transition of the contact state and the accompanying change in motor characteristics.
FIG. 4A shows a simplified state of the transition of the contact state with the lapse of the driving time. Since the driven body according to the present embodiment includes three contact bodies, the first to fifth contact states can be achieved in all lifetimes.
First, the first to third contact states are processes in which the contact area increases. That is, the first contact state is driven by only the first contact body, the second contact state is driven by the first and second contact bodies, and the third contact state is driven by the first to third contact bodies. It is.
The fourth and fifth contact states are processes in which the contact body disappears and the contact area decreases.
That is, the fourth contact state is driven by the second and third contact bodies (the first contact body disappears), and the fifth contact state is driven only by the third contact body (first and second contact bodies). Body disappeared).

図4(b)に接触状態の移行に伴うモータ特性の変化を示す。
横軸は駆動周波数、縦軸は速度である。例えば、第1から第5の接触状態に移行していくと、モータの駆動周波数−速度特性の曲線が右側にシフトしていく。
これは、接触部の空間的な位置や接触面積などが変化によって、モータの共振周波数が変化する為である。
このような特性を前提として一定の目標速度で速度制御を行う場合、図4(b)のように駆動周波数がf1からf5へと高い側に変化することになる。
尚、接触状態の移行による駆動周波数の変化は、接触体の剛性や形状の設計によって、その変化方向や大小関係を自由に変えることができるので、本実施例に示すものに限定されない。
ここで、本モータのライフタイムを仮に5000時間とした場合に、各接触状態での駆動周波数の変化を示したものを、同図(c)に示す。
横軸は駆動時間、縦軸は一定速度で制御した場合の駆動周波数である。説明上、各接触状態での駆動時間は1000時間とした。
このように、接触状態の移行に伴って駆動周波数が変化すれば、その変化を逐次制御装置内で検知する事によって、残りの駆動可能な時間を推定することができる。
FIG. 4B shows a change in motor characteristics accompanying the transition of the contact state.
The horizontal axis is the drive frequency, and the vertical axis is the speed. For example, when shifting from the first to the fifth contact state, the drive frequency-speed characteristic curve of the motor shifts to the right.
This is because the resonance frequency of the motor changes due to changes in the spatial position and contact area of the contact portion.
When speed control is performed at a constant target speed on the premise of such characteristics, the drive frequency changes from f1 to f5 on the higher side as shown in FIG. 4B.
The change in the driving frequency due to the transition of the contact state is not limited to the one shown in this embodiment because the change direction and the magnitude relationship can be freely changed by designing the rigidity and shape of the contact body.
Here, when the lifetime of this motor is set to 5000 hours, the change in the drive frequency in each contact state is shown in FIG.
The horizontal axis represents drive time, and the vertical axis represents drive frequency when controlled at a constant speed. For the sake of explanation, the driving time in each contact state is 1000 hours.
Thus, if the drive frequency changes with the transition of the contact state, the remaining driveable time can be estimated by sequentially detecting the change in the control device.

図5を用いて、接触状態の変化を駆動周波数によって検知する機能を備えた制御装置について説明する。
まず、制御装置の概要を説明する。
コントローラ601より指令速度が与えられ、速度偏差検出器602にエンコーダ等の速度検出器609で得られた速度信号と指令速度値が入力され、速度偏差信号が出力される。
速度偏差信号はPID補償器603に入力され、制御信号が出力される。
ここで、PID補償器603とは比例(P)・積分(I)・微分(D)の各機能を有する補償器の出力を加算したものであり、制御対象の位相遅れやゲインを補償して、安定且つ高精度な制御系を構築する為に一般的に用いられる。
PID補償器603から出力された制御信号は、制御量変換部604に入力され、制御信号である駆動周波数、パルス幅、位相差の制御量に各々変換される。変換された制御信号はパルス発生器605に入力される。
パルス発生器605は、入力された制御信号に応じて駆動周波数が変化するパルス信号を発生させるものであり、デジタル分周回路やVCO(電圧制御発振器)などが用いられる。
また、PWM(パルス幅変調)制御により、制御信号に応じてパルス幅が変化するパルス信号を発生させても良い。
パルス発生器605から出力された駆動周波数パルス信号は駆動回路606に入力され、位相が90°異なる2相の交番電圧が出力される。
交番電圧は、位相が90°ずれた2相の交番信号である。駆動回路606には、例えばスイッチング機能を有するトランス型昇圧回路やLC昇圧回路等が用いられる。
駆動回路606から出力された交番電圧は振動型駆動装置607の電気−機械エネルギー変換素子に入力され、振動型駆動装置607の被駆動体は一定速度で駆動される。
振動型駆動装置607に連結された被駆動体608も同様に一定速度で駆動され、前記速度検出器609によって回転速度が検出され、回転速度が常に指令速度値に近づくようにフィードバック制御される。
A control device having a function of detecting a change in contact state based on a drive frequency will be described with reference to FIG.
First, an outline of the control device will be described.
A command speed is given from the controller 601, the speed signal obtained by the speed detector 609 such as an encoder and the command speed value are input to the speed deviation detector 602, and a speed deviation signal is output.
The speed deviation signal is input to the PID compensator 603, and a control signal is output.
Here, the PID compensator 603 is obtained by adding the outputs of compensators having proportional (P), integral (I), and differential (D) functions, and compensates for the phase delay and gain of the controlled object. It is generally used to construct a stable and highly accurate control system.
The control signal output from the PID compensator 603 is input to the control amount conversion unit 604, and is converted into control amounts of drive frequency, pulse width, and phase difference, which are control signals. The converted control signal is input to the pulse generator 605.
The pulse generator 605 generates a pulse signal whose drive frequency changes according to the input control signal, and a digital frequency divider, a VCO (voltage controlled oscillator), or the like is used.
Further, a pulse signal whose pulse width changes according to the control signal may be generated by PWM (pulse width modulation) control.
The drive frequency pulse signal output from the pulse generator 605 is input to the drive circuit 606, and a two-phase alternating voltage having a phase difference of 90 ° is output.
The alternating voltage is a two-phase alternating signal whose phase is shifted by 90 °. For the drive circuit 606, for example, a transformer type booster circuit or an LC booster circuit having a switching function is used.
The alternating voltage output from the drive circuit 606 is input to the electromechanical energy conversion element of the vibration type driving device 607, and the driven body of the vibration type driving device 607 is driven at a constant speed.
Similarly, the driven body 608 connected to the vibration type driving device 607 is also driven at a constant speed, the rotational speed is detected by the speed detector 609, and feedback control is performed so that the rotational speed always approaches the command speed value.

次に、接触状態の変化を検知する手段について説明する。
制御量変換部604から出力される駆動周波数情報は、駆動周波数検出部610に入力される。入力された駆動周波数情報は駆動中に負荷変動などで微小に変動しているので、一定の周期で平均化処理が施される。
平均化された駆動周波数情報は、比較器612によってメモリ611から読み出された駆動周波数情報と逐次比較される。
尚、メモリ611には接触状態が移行したとコントローラ601が判定した場合に、駆動周波数情報が格納される。
そして、比較された結果に基づき、コントローラ601で接触状態の変化が検知される。
Next, means for detecting a change in the contact state will be described.
The drive frequency information output from the control amount conversion unit 604 is input to the drive frequency detection unit 610. Since the input drive frequency information fluctuates slightly due to load fluctuations during driving, the averaging process is performed at a constant period.
The averaged drive frequency information is sequentially compared with the drive frequency information read from the memory 611 by the comparator 612.
The memory 611 stores drive frequency information when the controller 601 determines that the contact state has shifted.
Based on the comparison result, the controller 601 detects a change in the contact state.

より詳細に、接触状態の変化を検知する手段について説明する。
図6は、コントローラ601が第1〜第5の接触状態を検知し、残りの駆動可能な時間を推定するための手順を示すものである。
図6(a)は接触状態を検知するステップである。コントローラ601に駆動開始の指令が入力されると、モータは一定速度で駆動される。
初期状態の駆動であれば、第1の接触状態となる。一定時間が経過すると、前記の駆動周波数検出部610で平均化された駆動周波数が検出される(ステップ1)。
これを前記のメモリ611から読み出された駆動周波数と比較し、比較器612にて差分値が演算される(ステップ2)。
前記差分値は同じ接触状態であれば、大幅に変化することはない。
尚、初期状態ではメモリ611に予め基準値、或いは駆動開始直後の初期値を格納しておけば良い。
前記差分値が閾値より大きい場合、接触状態が次の状態に移行したとコントローラ601で判定される(ステップ3)。
前記閾値は、図4(c)で説明したように、各接触状態の駆動周波数の変化量に基づいて決定される。
例えば、第2の接触状態へ移行する場合は、駆動周波数の差分値(f2−f1)に係数を乗じた値に設定される。
ここで、係数は1未満とする。このように、接触状態が移行したと判定されると、メモリ611に最新の駆動周波数が更新される(ステップ4)。
In more detail, a means for detecting a change in the contact state will be described.
FIG. 6 shows a procedure for the controller 601 to detect the first to fifth contact states and estimate the remaining driveable time.
FIG. 6A shows a step of detecting a contact state. When a drive start command is input to the controller 601, the motor is driven at a constant speed.
If it is the drive of an initial state, it will be in a 1st contact state. When a predetermined time has elapsed, the drive frequency averaged by the drive frequency detector 610 is detected (step 1).
This is compared with the drive frequency read from the memory 611, and a difference value is calculated by the comparator 612 (step 2).
If the said difference value is the same contact state, it will not change a lot.
In the initial state, a reference value or an initial value immediately after the start of driving may be stored in the memory 611 in advance.
If the difference value is larger than the threshold value, the controller 601 determines that the contact state has shifted to the next state (step 3).
As described with reference to FIG. 4C, the threshold is determined based on the amount of change in the driving frequency in each contact state.
For example, when shifting to the second contact state, a value obtained by multiplying the difference value (f2-f1) of the drive frequency by a coefficient is set.
Here, the coefficient is less than 1. Thus, when it is determined that the contact state has shifted, the latest drive frequency is updated in the memory 611 (step 4).

これが終了すると、図6(b)に示す、残りの駆動可能な時間を推定するステップが開始される。
まず、コントローラ601にて接触状態がどの段階にあるか識別される(ステップ5)。
これは、コントローラ601にて逐次どの段階の接触状態にあるか記憶されており、前記ステップ3の接触状態の移行の判定時にカウントアップすれば、現在の接触状態を常に把握することができる。
そして、接触状態に基づき残りの駆動可能な時間が推定される(ステップ6)。例えば、第2の接触状態へ移行したのであれば、図4(c)のように残り4000時間の寿命だと推定できる。
また、各接触状態で最適な制御パラメータが異なるのであれば、制御ゲインや駆動開始周波数、パルス幅、位相差等を変更することができる(ステップ7)。
次に、第1〜第4の接触状態を経て、第5の接触状態に移行した場合には、コントローラ601からの指令速度を変更しても良い(ステップ8)。
これは、第5の接触状態への移行はモータの寿命が残り少ないことを意味しており、指令速度を落とすことで安全装置として機能する。
尚、指令速度を下げずに、周波数リミット値を上げて崖落ちを防止する、制御ゲインを下げる等、の変更をしても良い。
以上、接触状態の移行を駆動周波数の変化によって検知する手段を説明したが、これ以外にも速度偏差、駆動電圧信号、振動検出信号の変化によっても同様に検知することができる。
When this is finished, the step of estimating the remaining drivable time shown in FIG. 6B is started.
First, the controller 601 identifies which stage the contact state is in (step 5).
This is stored in the controller 601 as to which stage the contact state is in sequence, and the current contact state can always be grasped by counting up when determining the transition of the contact state in Step 3.
Then, the remaining driveable time is estimated based on the contact state (step 6). For example, if the state has shifted to the second contact state, it can be estimated that the remaining life is 4000 hours as shown in FIG.
Further, if the optimum control parameter is different in each contact state, the control gain, the drive start frequency, the pulse width, the phase difference, etc. can be changed (step 7).
Next, when the fifth contact state is entered through the first to fourth contact states, the command speed from the controller 601 may be changed (step 8).
This means that the transition to the fifth contact state means that the life of the motor is low and functions as a safety device by reducing the command speed.
In addition, without lowering the command speed, the frequency limit value may be raised to prevent a cliff fall, or the control gain may be lowered.
As described above, the means for detecting the transition of the contact state by the change of the driving frequency has been described, but other than this, it can be similarly detected by the change of the speed deviation, the driving voltage signal and the vibration detection signal.

図7を用いて、接触状態の変化を速度偏差、駆動電圧信号、振動検出信号によって検知する機能を備えた制御装置について説明する。
図7(a)は速度偏差情報の変化を検知する例、図7(b)は駆動電圧信号の変化を検知する例、図7(c)は振動検出信号の変化を検知する例を示す図である。
各制御装置は、接触状態の変化を検知するための情報が異なっている点を除けば、基本的に図4〜図6で説明した方法を同様に適用することができる。
従って、詳細な説明は割愛し、検出部の構成のみを説明する。
図7(a)に示すように、速度偏差検出器602からの偏差情報は偏差検出部613にて検出され、比較器612にてメモリ611から読み出された偏差情報との差分が演算される。
接触状態の移行に伴ってモータの伝達特性は変化するので、偏差情報は変化する。前記偏差情報の差分値が閾値を超えた場合に、コントローラ601にて接触状態の移行が検知される。
With reference to FIG. 7, a control device having a function of detecting a change in contact state based on a speed deviation, a drive voltage signal, and a vibration detection signal will be described.
7A shows an example of detecting a change in speed deviation information, FIG. 7B shows an example of detecting a change in driving voltage signal, and FIG. 7C shows an example of detecting a change in vibration detection signal. It is.
Each control device can basically apply the method described in FIGS. 4 to 6 in the same manner except that the information for detecting the change in the contact state is different.
Therefore, the detailed description is omitted, and only the configuration of the detection unit will be described.
As shown in FIG. 7A, the deviation information from the speed deviation detector 602 is detected by the deviation detector 613, and the difference from the deviation information read from the memory 611 is calculated by the comparator 612. .
Since the transfer characteristics of the motor change with the transition of the contact state, the deviation information changes. When the difference value of the deviation information exceeds the threshold value, the controller 601 detects the transition of the contact state.

図7(b)に示すように、駆動回路606からの駆動電圧信号は電圧検出部614にて検出され、比較器612にてメモリ611から読み出された駆動電圧情報との差分が演算される。
接触状態の移行に伴ってモータの駆動周波数が変化するので、駆動回路606の電気共振周波数との関係に基づいて駆動電圧信号の振幅は変化する。
前記駆動電圧情報の差分値が閾値を超えた場合に、コントローラ601にて接触状態の移行が検知される。
As shown in FIG. 7B, the drive voltage signal from the drive circuit 606 is detected by the voltage detection unit 614, and the difference from the drive voltage information read from the memory 611 is calculated by the comparator 612. .
Since the drive frequency of the motor changes with the transition of the contact state, the amplitude of the drive voltage signal changes based on the relationship with the electrical resonance frequency of the drive circuit 606.
When the difference value of the drive voltage information exceeds a threshold value, the controller 601 detects the transition of the contact state.

図7(c)に示すように、振動検出電極615からの振動検出信号は振動検出部616にて検出され、比較器612にてメモリ611から読み出された振動検出情報との差分が演算される。
振動検出電極615はモータの駆動に使用する電極とは別領域に設けられており、この電極からの検出信号の振幅によってモータの駆動状態の変化を検出することができる。
前記振動検出情報の差分値が閾値を超えた場合に、コントローラ601にて接触状態の移行が検知される。
As shown in FIG. 7C, the vibration detection signal from the vibration detection electrode 615 is detected by the vibration detection unit 616, and the difference from the vibration detection information read from the memory 611 is calculated by the comparator 612. The
The vibration detection electrode 615 is provided in a different area from the electrode used for driving the motor, and the change in the driving state of the motor can be detected by the amplitude of the detection signal from this electrode.
When the difference value of the vibration detection information exceeds a threshold value, the controller 601 detects the transition of the contact state.

[実施例2]
本発明の実施例2として、接触部近傍の構成を図3を用いて説明する。
図3は、中心軸を含む面でカットした断面図であり、図の右側がリング形状の外径側である。100は振動体、110は被駆動体である。
ここで、振動体と被駆動体は、図中矢印の方向に作用するモータ加圧力によって接触している。
実施例1と同様に、最も内周側に配置される接触体113(a)を第一の接触体とし、順に外周に向けてスペア接触体であるところの第二、第三の接触体が配置される。
本実施例は、振動体100側の摩擦接触面が径方向に傾斜している点で図2の構成と異なる。被駆動体110の接触面は図2に示した構造と同じであり、3つの接触体の摩擦接触面はモータ回転軸に垂直な略同一平面内に存在している。
[Example 2]
As Example 2 of the present invention, the configuration near the contact portion will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view cut along a plane including the central axis, and the right side of the figure is the outer diameter side of the ring shape. Reference numeral 100 denotes a vibrating body, and 110 denotes a driven body.
Here, the vibrating body and the driven body are in contact with each other by the motor pressure acting in the direction of the arrow in the figure.
As in the first embodiment, the contact body 113 (a) arranged on the innermost peripheral side is the first contact body, and the second and third contact bodies are spare contact bodies in order toward the outer periphery. Be placed.
This embodiment differs from the configuration of FIG. 2 in that the frictional contact surface on the vibrating body 100 side is inclined in the radial direction. The contact surface of the driven body 110 is the same as the structure shown in FIG. 2, and the friction contact surfaces of the three contact bodies exist in substantially the same plane perpendicular to the motor rotation axis.

これらの被駆動体110側の3つの摩擦接触面に対し、前述した通り振動体100側の摩擦接触面は径方向に傾斜しているから、径が大きくなるにしたがい振動体と被駆動体の両面が離間していく。
本実施例では、この傾斜の勾配(図中θ)を一定としているので、両接触面の二面間距離は径に対し線形に拡がっていく。
As described above, the friction contact surface on the vibrating body 100 side is inclined in the radial direction with respect to the three friction contact surfaces on the driven body 110 side. Therefore, as the diameter increases, the vibration body and the driven body Both sides are separated.
In this embodiment, since the gradient of the inclination (θ in the figure) is constant, the distance between the two contact surfaces increases linearly with respect to the diameter.

実施例2における初期接触部について説明する。
駆動開始時は第一接触体113(a)が接触をしており、振動体100からの駆動力を第一接触体113(a)が受ける。
しかし、前述した接触面の勾配θの値が小さい場合、必ずしも全モータ加圧力を第一接触体113(a)が請け負っているわけではない。
すなわち、図3に示すように第一接触体113(a)がモータ軸方向にモータ加圧力によって弾性変形すると、第二接触体113(b)の摩擦接触面が僅かに初期接触部を形成していることが考えられる。
しかしながら、初期接触状態で全モータ加圧力を2つの接触体113(a)および113(b)でほぼ均等に分配すると、上述した不安定な接触状態を誘発する。ゆえに、第二の接触体113(b)は、摩擦力を十分に伝達する接触面圧には達してはならない。
目安としては、第二の接触体113(b)で接触面圧を発生している実接触面積が、第一の実接触面積の約50%未満としている。
The initial contact part in Example 2 will be described.
At the start of driving, the first contact body 113 (a) is in contact, and the first contact body 113 (a) receives the driving force from the vibrating body 100.
However, when the value of the gradient θ of the contact surface is small, the first contact body 113 (a) does not necessarily handle the total motor pressure.
That is, as shown in FIG. 3, when the first contact body 113 (a) is elastically deformed by the motor pressure in the motor axial direction, the friction contact surface of the second contact body 113 (b) slightly forms an initial contact portion. It is possible that
However, if the total motor pressure is distributed approximately evenly between the two contact bodies 113 (a) and 113 (b) in the initial contact state, the above-described unstable contact state is induced. Therefore, the second contact body 113 (b) must not reach the contact surface pressure that sufficiently transmits the frictional force.
As a guide, the actual contact area generating the contact surface pressure in the second contact body 113 (b) is less than about 50% of the first actual contact area.

続いて、接触状態の移行について説明する。
まず、第一接触体113(a)の摩擦接触面は、初期接触状態から駆動とともに少しずつ摩耗が進み、次第によく馴染んだ接触状態に移行する。
そして、安定した駆動状態を維持しながら摩耗が進行するにつれ、第二接触体の接触面が少しずつ接触面積を広げていく。
第二接触体の接触面が外周側まで接触し始めると、二つの接触体がそれぞれ全モータ加圧力を分担して、その加圧力に見合った摩擦力を発生するように移行する。その後の接触状態の変化については、図2に示す実施例1の変形例の場合と同様である。
ここでは、特に、第三接触体113(c)の接触開始について説明を付け加える。勾配θの大きさによっては、必ずしも前段で説明した第一の接触体から第一、第二の接触体の接触状態への移行が済んでから接触を開始するものとは限らない。
すなわち、第二、第三の接触体の接触面が同時に少しずつ接触面積を拡げていくような接触状態の移行がなされてもよい。
Subsequently, the transition of the contact state will be described.
First, the friction contact surface of the first contact body 113 (a) gradually wears with the driving from the initial contact state, and gradually shifts to a contact state with which it is familiar.
Then, as wear progresses while maintaining a stable driving state, the contact surface of the second contact body gradually increases the contact area.
When the contact surface of the second contact body starts to contact the outer peripheral side, the two contact bodies share the total motor pressing force and shift so as to generate a frictional force corresponding to the pressing force. Subsequent changes in the contact state are the same as in the modification of the first embodiment shown in FIG.
Here, in particular, a description of the contact start of the third contact body 113 (c) will be added. Depending on the magnitude of the gradient θ, the contact is not necessarily started after the transition from the first contact body described in the previous stage to the contact state of the first and second contact bodies is completed.
That is, the contact state may be shifted so that the contact surfaces of the second and third contact bodies gradually increase the contact area at the same time.

100:振動体
110:被駆動体
113:接触体
114:摩擦接触面
115:本体部
100: Vibrating body 110: Driven body 113: Contact body 114: Friction contact surface 115: Main body

Claims (10)

電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
少なくとも前記振動体と接触する第一の接触体と第二の接触体を含む複数の接触体を有する被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交番信号の印加により、前記振動体に励起される振動によって前記被駆動体を摩擦駆動し、前記被駆動体を前記振動体に対して相対移動させる振動型駆動装置であって、
前記第一の接触体と、前記第一の接触体に対向している前記振動体との距離は、前記第二の接触体と、前記第二の接触体に対向している前記振動体との距離より小さいことを特徴とする振動型駆動装置。
A vibrator having an electromechanical energy conversion element;
A driven body having a plurality of contact bodies including at least a first contact body and a second contact body in contact with the vibrating body;
By applying an alternating signal to the electro-mechanical energy conversion element, the driven body is frictionally driven by vibration excited by the vibrating body, and the driven body is moved relative to the vibrating body. A device,
The distance between the first contact body and the vibrating body facing the first contact body is the distance between the second contact body and the vibrating body facing the second contact body. The vibration type driving device is characterized by being smaller than the distance.
前記被駆動体は、前記振動体と接する第三の接触体を有し、
前記第三の接触体と、前記第三の接触体と対向する前記振動体の距離は、前記第二の接触体と、前記第二の接触体に対向している前記振動体との距離より大きいことを特徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置。
The driven body has a third contact body in contact with the vibrating body,
The distance between the third contact body and the vibrating body facing the third contact body is greater than the distance between the second contact body and the vibrating body facing the second contact body. The vibration type driving device according to claim 1, wherein the vibration type driving device is large.
前記振動型駆動装置は、回転型振動型駆動装置であって、
前記被駆動体の本体部の内径側から外径側に、前記第一の接触体、第二の接触体の順に前記複数の接触体が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の振動型駆動装置。
The vibration type driving device is a rotary vibration type driving device,
The plurality of contact bodies are arranged in the order of the first contact body and the second contact body from the inner diameter side to the outer diameter side of the main body portion of the driven body. The vibration type driving device described in 1.
電気−機械エネルギー変換素子を有する振動体と、
少なくとも前記振動体と接触する第一の接触体と第二の接触体を含む複数の接触体を有する被駆動体を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交番信号の印加により、前記振動体に励起される振動によって前記被駆動体を摩擦駆動し、前記被駆動体を前記振動体に対して相対移動させる振動型駆動装置であって、
前記複数の接触体は、前記摩擦駆動の初期段階から該摩擦駆動が進行するにつれ、第一の接触体から第二の接触体へと順次、又は段階的に前記振動体との接触が開始可能に構成されていることを特徴とする振動型駆動装置。
A vibrator having an electromechanical energy conversion element;
A driven body having a plurality of contact bodies including at least a first contact body and a second contact body in contact with the vibrating body;
By applying an alternating signal to the electro-mechanical energy conversion element, the driven body is frictionally driven by vibration excited by the vibrating body, and the driven body is moved relative to the vibrating body. A device,
As the friction drive proceeds from the initial stage of the friction drive, the plurality of contact bodies can start contact with the vibrating body sequentially or step by step from the first contact body to the second contact body. It is comprised in the vibration type drive device characterized by the above-mentioned.
前記摩擦駆動の初期段階において、前記第一の接触体以外の前記複数の接触体は、前記振動体と接触せず、前記摩擦駆動の進行につれ、段階的に接触し、
又は前記振動体と接触する面積が、前記第一の接触体の、前記振動体と接する面積より小さく、前記摩擦駆動の進行につれ、前記振動体と接触する面積が順次に大きくなることを特徴とする請求項4に記載の振動型駆動装置。
In the initial stage of the friction drive, the plurality of contact bodies other than the first contact body do not contact the vibrating body, and contact in stages as the friction drive proceeds.
Alternatively, the area in contact with the vibrating body is smaller than the area in contact with the vibrating body of the first contact body, and the area in contact with the vibrating body sequentially increases as the friction drive proceeds. The vibration type driving device according to claim 4.
前記振動型駆動装置は、回転型振動型駆動装置であって、
前記被駆動体の本体部の内径側から外径側に、前記第一の接触体、第二の接触体の順に前記複数の接触体が配置され、
前記摩擦駆動の初期段階から該摩擦駆動が進行するにつれ、前記内径側から外径側に段階的に前記振動体と接触するように、前記内径側の前記第一の接触体が前記外径側の前記第二の接触体よりも突出していることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の振動型駆動装置。
The vibration type driving device is a rotary vibration type driving device,
From the inner diameter side to the outer diameter side of the main body portion of the driven body, the plurality of contact bodies are arranged in the order of the first contact body and the second contact body,
As the friction drive progresses from the initial stage of the friction drive, the first contact body on the inner diameter side is in contact with the vibrating body stepwise from the inner diameter side to the outer diameter side. 6. The vibration type driving device according to claim 4, wherein the vibration type driving device protrudes from the second contact body.
前記振動体と前記被駆動体は、
前記第一の接触体と、前記第一の接触体と対向している前記振動体との距離が、前記第二の接触体と、前記第二の接触体と接触する前記振動体との距離より小さくなるように設けられていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の振動型駆動装置。
The vibrating body and the driven body are:
The distance between the first contact body and the vibrating body facing the first contact body is the distance between the second contact body and the vibrating body in contact with the second contact body. 6. The vibration type driving device according to claim 4, wherein the vibration type driving device is provided to be smaller.
前記振動体の、前記被駆動体と対向する部分に段差が設けられ、
前記段差は、前記第一の接触体と、前記第一の接触体と対向している前記振動体との距離が、前記第二の接触体と、前記第二の接触体と接触する前記振動体との距離より小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
A step is provided in a portion of the vibrating body facing the driven body,
In the step, the vibration is such that the distance between the first contact body and the vibrating body facing the first contact body is in contact with the second contact body and the second contact body. The vibration type driving device according to claim 1, wherein the vibration type driving device is formed so as to be smaller than a distance from the body.
前記複数の接触体における前記振動体との接触状態を検知する検知手段を備え、
前記検知手段によって検出された接触状態に基づいて、前記複数の接触体における摩耗による残りの駆動できる時間を推定することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
A detection means for detecting a contact state with the vibrating body in the plurality of contact bodies;
The vibration type drive according to any one of claims 1 to 8, wherein a remaining driveable time due to wear in the plurality of contact bodies is estimated based on a contact state detected by the detection means. apparatus.
前記検知手段は、駆動周波数、速度偏差、駆動電圧信号、振動検出信号のうちのいずれかによって、前記接触状態を検出することを特徴とする請求項9に記載の振動型駆動装置。   The vibration type driving apparatus according to claim 9, wherein the detection unit detects the contact state based on any one of a driving frequency, a speed deviation, a driving voltage signal, and a vibration detection signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186656A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 キヤノン株式会社 Vibration type actuator

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58192474A (en) * 1982-04-16 1983-11-09 キエフスキ−・ポリチエフニチエスキ−・インスチツ−ト・イメ−ニ50−レチア・ベリコイ・オクチヤブルスコイ・ソツイアリステイチエスコイ・レボリユ−ツイイ Piezoelectric motor
JPH03253274A (en) * 1990-03-01 1991-11-12 Brother Ind Ltd Ultrasonic motor
JPH0491676A (en) * 1990-08-03 1992-03-25 Canon Inc Supersonic motor
JPH05184168A (en) * 1992-01-07 1993-07-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic motor
JPH08103088A (en) * 1994-08-04 1996-04-16 Canon Inc Vibration actuator
JPH10248275A (en) * 1997-02-28 1998-09-14 Canon Inc Driver and apparatus employing it
JPH11318090A (en) * 1998-05-07 1999-11-16 Canon Inc Oscillatory driver, its manufacture, and apparatus equipped with the same
JP2000175466A (en) * 1998-12-09 2000-06-23 Canon Inc Oscillatory actuator and apparatus
JP2001145376A (en) * 1999-11-11 2001-05-25 Canon Inc Vibration wave derive device
JP2003224987A (en) * 2001-11-22 2003-08-08 Canon Inc Vibration-type drive apparatus
JP2009106041A (en) * 2007-10-22 2009-05-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Surface acoustic wave actuator
JP2010263769A (en) * 2009-04-07 2010-11-18 Canon Inc Rotary type vibration wave driving unit

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58192474A (en) * 1982-04-16 1983-11-09 キエフスキ−・ポリチエフニチエスキ−・インスチツ−ト・イメ−ニ50−レチア・ベリコイ・オクチヤブルスコイ・ソツイアリステイチエスコイ・レボリユ−ツイイ Piezoelectric motor
US4453103A (en) * 1982-04-16 1984-06-05 Kievsky Politekhnichesky Institut Piezoelectric motor
JPH03253274A (en) * 1990-03-01 1991-11-12 Brother Ind Ltd Ultrasonic motor
JPH0491676A (en) * 1990-08-03 1992-03-25 Canon Inc Supersonic motor
JPH05184168A (en) * 1992-01-07 1993-07-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic motor
US6198202B1 (en) * 1994-08-04 2001-03-06 Canon Kabushiki Kaisha Vibration actuator
JPH08103088A (en) * 1994-08-04 1996-04-16 Canon Inc Vibration actuator
JPH10248275A (en) * 1997-02-28 1998-09-14 Canon Inc Driver and apparatus employing it
JPH11318090A (en) * 1998-05-07 1999-11-16 Canon Inc Oscillatory driver, its manufacture, and apparatus equipped with the same
JP2000175466A (en) * 1998-12-09 2000-06-23 Canon Inc Oscillatory actuator and apparatus
JP2001145376A (en) * 1999-11-11 2001-05-25 Canon Inc Vibration wave derive device
JP2003224987A (en) * 2001-11-22 2003-08-08 Canon Inc Vibration-type drive apparatus
JP2009106041A (en) * 2007-10-22 2009-05-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Surface acoustic wave actuator
JP2010263769A (en) * 2009-04-07 2010-11-18 Canon Inc Rotary type vibration wave driving unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186656A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 キヤノン株式会社 Vibration type actuator

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