JPH10191660A - 振動型駆動装置の制御装置およびこれを備えた装置 - Google Patents

振動型駆動装置の制御装置およびこれを備えた装置

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JPH10191660A
JPH10191660A JP8341925A JP34192596A JPH10191660A JP H10191660 A JPH10191660 A JP H10191660A JP 8341925 A JP8341925 A JP 8341925A JP 34192596 A JP34192596 A JP 34192596A JP H10191660 A JPH10191660 A JP H10191660A
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JP
Japan
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vibration
humidity
control device
vibrating body
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JP8341925A
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Mitsuo Nishimura
光夫 西村
Akio Atsuta
暁生 熱田
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高湿環境下では振動型駆動装置に固着が生じ
易く、従来固着を事後的に発見することしかできなかっ
た。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換手段2により
振動が励起される振動体1と、この振動体に押圧接触す
る接触体6とを相対移動させる振動型駆動装置の制御装
置において、振動体と接触体との接触部の近傍に湿度に
応じて物理的性質が変化する感湿部材17を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動型駆動装置の
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波モータ、圧電モータ等と称される
振動型モータ(振動型駆動装置)は、圧電素子、電歪素
子等の電気−機械エネルギー変換素子を1/2波長のピ
ッチで極性を逆にした2組の圧電素子群を、1/4波長
ずらせて配列させて弾性体に接着固定し、これらに約9
0度位相のずれた交番電圧を印加することにより弾性体
に進行性の高周波振動を発生させ、弾性体の上記素子を
接着固定した側とは反対の端面に楕円運動を発生させ
る。そして、この端面にバネ部材等により押圧接触させ
た移動体(接触体)を摩擦力によって駆動するように構
成されたものである。
【0003】なお、振動型モータの高寿命化及び性能安
定化を図るため、振動体における移動体と対向する部分
には表面改質材料や高分子材料などからなるライニング
材が接着剤等により固定されている場合が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】振動型モータは安定し
た摩擦力を得るために摺動面の接触状態を均一に保つこ
とが必要である。そのため、振動体(あるいはライニン
グ材)と移動体の接触面の平面度および表面粗さ等に高
精度を要求される。
【0005】しかしながら、摩擦面の接触状態は平面度
及び表面粗さ等の形状以外にも周囲の湿度により大きく
変化することがわかっている。湿度が上昇すると摩擦面
に水分が入り込み、振動体(あるいはライニング材)と
移動体の間の摩擦力が増大し移動体が所定通りに回転で
きなくなることがある。
【0006】また、停止状態で放置している間に高湿に
なると相対湿度が低下した後でも摩擦面の水分は抜け
ず、振動体(あるいはライニング材)と移動体とが固着
し起動できなくなることがある。さらに、高湿状態で回
転させていると低湿状態に比べ、摩擦面の摩耗量が多く
なり性能の悪化を招いていた。
【0007】従来、このような状態になったことを検知
するには、例えばモータの回転数や共振周波数の変化を
調べるしかなく、いずれも性能の劣化を少なくとも受け
ている状態での検知方法であった。
【0008】そこで、本願発明は、モータの固着を未然
に防止して、モータ性能の安定化を図れるようにした振
動型駆動装置の制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願発明では、電気−機械エネルギー変換手段に
より振動が励起される振動体と、この振動体に押圧接触
する接触体とを相対移動させる振動型駆動装置の制御装
置において、振動体と接触体との接触部の近傍、これら
を収容する密封空間内又はこれらを収容する部材の接合
部の近傍に、湿度に応じて物理的性質が変化する感湿部
材を配設している。
【0010】感湿部材としては、例えば湿度に応じて電
気的性質が変化するものを用いるのが望ましい。そし
て、この場合において、感湿部材から所定値以上の湿度
に対応する電気信号が出力されたときに、電気−機械エ
ネルギー変換手段に固着防止用信号(振動体に駆動用振
動以外の振動を励起する信号)を入力させるようにした
り、振動体と接触体との押圧力を低下させ又は零にさせ
たりして、湿度による振動体と接触体の固着を未然に防
止したり確実に解除したりすることができるようにする
のが望ましい。また、感湿部材として湿度に応じて変色
するものを用いることにより、目視によって簡単に固着
が生じている可能性を認識できるようにしてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1に本願発明の第1実施形態である
振動型モータの駆動装置の構成を、図2にモータの一部
を構成するステータ(振動体)の斜視図を示す。
【0012】ステータは、リング状の金属等からなる弾
性体1の端面に圧電素子2が接着固定されて構成されて
いる。この圧電素子2は弾性体1のもう一方の端面上に
貼り合わされた樹脂、金属、セラミック等からできたス
ライダ材3の表面に進行波を生じるように、両端面に電
極が配置され、分極処理が施されている。
【0013】圧電素子2の反対側の面には、コントロー
ラ15及び駆動装置16からの駆動信号や、圧電素子に
設けられたモータの振動状態を検知するセンサ部からの
信号を取り出すためのフレキシブル基板4が固定されて
いる。
【0014】また、図2に示すように弾性体1の内周部
1−aは薄肉円盤状になっており、その内周側でベース
5に接着あるいはネジにより固定されている。スライダ
材3の表面にはロータ6が防振ゴム7を介して板バネ8
によって弾性体1の同軸上に加圧接触されており、板バ
ネ8の内径部はシャフト10としまり勘合されたディス
クフランジ9によって固定されている。
【0015】また、シャフト10はベースに嵌合された
軸受11及び軸受12に挿入され、止め輪13によって
加圧力を保持している。なお、スペーサ14は軸受11
に予圧を与え、シャフトの振れ回り量を低減している。
【0016】コントローラ15及び駆動装置16からモ
ータ駆動信号が発せられると、駆動回路により電力増幅
された信号が圧電素子2によって機械運動へ切り替わり
スライダー材3の表面に進行波が発生する。
【0017】ロータ(接触体)6はこの進行波とは逆の
向きに摩擦力を受けて回転し、シャフト10を介して回
転力を外部に伝達する。なお、弾性体1が櫛歯状になっ
ているのは、ロータ接触面での周方向の振幅を増幅させ
るためである。また、スライダ材3には堤防状の突起3
−aが形成されこの部分でロータと接触している。
【0018】ステータとロータ6の接触部の近傍に設置
された湿度センサ17は、相対湿度の変化を、例えばセ
ンサ内部にある感湿膜の静電容量変化やインピーダンス
の変化により検知する。
【0019】18は湿度センサ17を駆動すると同時に
センサ17からの湿度情報を表示する装置である。これ
らによりモータ近傍の相対湿度を検知することができ、
モータ性能が悪化するのを事前に認知することができ
る。
【0020】また、湿度センサー17に相対湿度の変化
を水分量によって変色する感湿材を用いることも可能で
あり、モータ近傍の相対湿度を目視により確認すること
ができるため、これによっても上記と同じ効果が得られ
ると同時にセンサを駆動するための電気回路が不要にす
ることができる。
【0021】(第2実施形態)図3に本願発明の第2実
施形態である振動型モータの駆動装置の断面図を示す。
なお、ここでは、上述した第1実施形態と異なる部分の
み記述する。
【0022】本実施形態では、湿度センサ17からの信
号をセンサ駆動装置18を介してコントローラ15に取
り込みその検出値によってモータの制御をおこなう構成
になっている。例えば、図4(a)に示すように相対湿
度が変化したとき、相対湿度のある一定の基準値、例え
ば40%Rhを超えるとモータの駆動スイッチがON
(図4(b))になりモータが回転を始める。こうして
モータが高湿時に回転することによってモータ停止時に
生じたロータとステータの接触面の固着による不起動を
防ぐことができる。
【0023】なお、ステータ駆動面に進行波(駆動用振
動)を起こす代わりに、2組の圧電素子群のうち1群の
みに駆動信号を印加したり、2組の圧電素子群に印加す
る駆動信号の位相差を0度にしたりすることにより、弾
性体の端面に定在波(駆動用振動以外の振動)を発生さ
せてもよい。
【0024】停止時に相対湿度が基準値を超えた時にこ
の様な動作をおこなわせれば、移動体を弾性体に対して
周方向に相対移動させることなく接触面の固着による不
起動を未然に防ぐことができる。
【0025】また、駆動信号は湿度基準値を越えている
間連続して印加せずに、図4(c)のように間欠的に印
加しても駆動スイッチがOFFの時間が短ければ固着す
るまでには至らず不起動は起こさないで済み、かつ通電
時間を短くすることができる。
【0026】(第3実施形態)図5に本願発明の第3実
施形態である振動型モータの駆動装置を示す。本実施形
態では、スペーサ14とディスクフランジ9との間に円
筒状の積層圧電素子19が嵌挿されており、不図示のケ
ーブルを介して電圧を印加するとモータ軸方向に変位す
る構成になっている。
【0027】湿度センサー17からの信号がある一定の
基準値を超えると、一時的に積層圧電素子19に電圧が
印加されてモータ軸方向に伸び、ロータ6は加圧力を受
けている方向とは反対方向に力を受ける。これにより、
ロータ6のステータに対する加圧力を減少させたり零に
したりすることができる。そして、加圧力が減少すれ
ば、摩擦面の面圧力が減少するので、高湿時における接
触面の介在水分による固着力を低減させ、モータの不起
動を防ぐことができる。
【0028】(第4実施形態)図6に本願発明の第4実
施形態である振動型モータの駆動装置を示す。本実施形
態では、ステータとロータ6を含む空間をベース5と、
ベース5にネジ等によって固定されたケーシング20と
によって囲んでいる。そして、ベース5とケーシング2
0の接合部にはパッキンやOリングなどからなるシール
部材21を設け、接合部を密封して水滴や水蒸気がケー
シング内部に流入するのを防いでいる。また、ベース5
の反対側にも同様にケーシング23を設け、ベース5と
ケーシング23の接合部及びシャフト10とケーシング
23の間にシール部材24,25を取り付けて、接合部
を密封している。ケーシング20の内壁には湿度センサ
17が固定されており、その近傍には湿度センサ駆動信
号およびセンサ17からの湿度情報を外部に送るための
孔20−aがケーシング20に開けられている。なお、
電線を通した後、水蒸気に対してシール性のある接着剤
22により隙間が埋められている。同時に接着剤22は
電線を固定している。
【0029】この場合、外部からモータ内部に流入する
水蒸気がほとんどなく、かつ密封空間になっているため
に、湿度センサ17がステータとロータ6の接触面近傍
に配設されていなくても、接触面近傍の湿度とほぼ同等
の湿度を検出できる。
【0030】なお、本実施形態では、湿度センサ17か
らの電線をケーシング20に孔を開けることで外部に出
しているが、フレキシブル基板4から信号を伝達する形
態をとってもよい。
【0031】(第5実施形態)図7に本願発明の第5実
施形態である振動型モータの駆動装置を示す。本実施形
態においては、ベース5とケーシング19との接合部は
シールされておらず、通気可能な状態になっている。一
方、軸受11と軸受12との間に設けられたシール部材
24はシャフトとシール保持部材26との隙間をなく
し、軸受側から接触部に流入する水及び水蒸気を防いで
いる。なお、シール保持部材26はベース5に通気不能
に接着固定されている。また、湿度センサ17はケーシ
ング外の上記の通気可能な接合部近傍に位置している。
【0032】このような構成にすることで、外部から湿
気が流入する際、その多くは通気可能な接合部から入り
込むためのケーシング外部に湿度センサをおいても接合
部近傍であれば接触面近傍の湿度上昇より先に検知する
ことができ、接触面の固着による不起動を未然に防ぐこ
とができる。
【0033】(第6実施形態)図8に本願発明の第6実
施形態である振動型モータの駆動装置を備えた搬送装置
(例えば、記録シートの搬送を行う複写機の一部)を示
す。ローラ27の一端27−aは、装置の筺体28に軸
受29により回転自在に支持されている。そして、他端
に設けられた穴27−bには、装置に固定された振動型
モータのシャフト10が軽圧入され、横から止めネジ3
0で固定されている。
【0034】モータ本体は筺体28にネジ固定されてい
る。モータ内部には角度検出手段としてエンコーダヘッ
ド31及び周方向に光学的あるいは磁気的にスリットの
入ったエンコーダパルス板32とが設けられており、検
出された信号に基づいてモータの回転速度およびローラ
の位置を制御している。
【0035】上記各実施形態で説明した高湿時のモータ
の制御に加え、湿度センサで検出された湿度が所定の値
を超えると装置側のコントローラ(不図示)にもその情
報が届くようになっている。この情報をもとに装置内の
表示部にメッセージを表示させることも可能である。
【0036】なお、第6実施形態では、複写機等に用い
られる搬送装置について説明したが、本発明はこれ以外
の各種装置に適用することができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明では、振
動体と接触体との接触部の近傍、これらを収容する密封
空間内又はこれらを収容する部材の接合部の近傍に、湿
度に応じて物理的性質が変化する感湿部材を配設してい
る。このため、例えば湿度に応じて電気的性質が変化す
る感湿部材を用いれば、感湿部材から所定値以上の湿度
に対応する電気信号が出力されたときに電気−機械エネ
ルギー変換手段に固着防止用信号(振動体に駆動用振動
以外の振動を励起する信号)を入力させるようにした
り、振動体と接触体との押圧力を低下させ又は零にさせ
たりすることができる。このため、本願発明によれば、
湿度による振動体と接触体の固着を未然に防止したり確
実に解除したりすることができる。
【0038】また、感湿部材として湿度に応じて変色す
るものを用いれば、目視によって簡単に固着が生じてい
る可能性を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のモータ断面図および回
路ブロック図である。
【図2】上記モータのステータの斜視図である。
【図3】本発明の第2実施形態のモータ断面図および回
路ブロック図である。
【図4】上記第2実施形態の駆動パターン図である。
【図5】本発明の第3実施形態のモータ断面図および回
路ブロック図である。
【図6】本発明の第4実施形態のモータ断面図および回
路ブロック図である。
【図7】本発明の第5実施形態のモータ断面図および回
路ブロック図である。
【図8】本発明の第6実施形態のモータ断面図および回
路ブロック図である。
【符号の説明】
1 弾性体 2 圧電素子 3 スライダ材 4 フレキシブル基板 5 ベース 6 ロータ 7 ゴム 8 加圧バネ 9 ディスクフランジ 10シャフト 11,12 軸受 13 止め輪 14 スペーサ 15 コントローラ 16 駆動装置 17 湿度センサ 18 センサ駆動装置 19 積層圧電素子 20 ケーシング 21 シール部材 22 シール接着剤 23 ケーシング 24,25 シール部材 26 シール保持部材 27 ローラ 28 筺体 29 軸受 30 止めネジ 31 エンコーダヘッド 32 エンコーダパルス板

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気−機械エネルギー変換手段により振
    動が励起される振動体と、この振動体に押圧接触する接
    触体とを相対移動させる振動型駆動装置の制御装置にお
    いて、 前記振動体と前記接触体との接触部の近傍の湿度に応じ
    て物理的性質が変化する感湿部材を配設したことを特徴
    とする振動型駆動装置の制御装置。
  2. 【請求項2】 電気−機械エネルギー変換手段により振
    動が励起される振動体と、この振動体に押圧接触する接
    触体とを相対移動させる振動型駆動装置の制御装置にお
    いて、 前記振動体と前記接触体を収容する密封空間内に、湿度
    に応じて物理的性質が変化する感湿部材を配設したこと
    を特徴とする振動型駆動装置の制御装置。
  3. 【請求項3】 電気−機械エネルギー変換手段により振
    動が励起される振動体と、この振動体に押圧接触する接
    触体とを相対移動させる振動型駆動装置の制御装置にお
    いて、 前記振動体と前記接触体を収容する部材の接合部の近傍
    に、湿度に応じて物理的性質が変化する感湿部材を配設
    したことを特徴とする振動型駆動装置の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記感湿部材は、湿度に応じて電気的性
    質が変化するものであることを特徴とする請求項1から
    3のいずれかに記載の振動型駆動装置の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記感湿部材から出力される電気信号に
    基づいて、前記電気−機械エネルギー変換手段に信号を
    入力する信号入力手段を有することを特徴とする請求項
    4に記載の振動型駆動装置の制御装置。
  6. 【請求項6】 前記信号入力手段は、前記感湿部材から
    所定値以上の湿度に対応する電気信号が出力されたとき
    に、前記電気−機械エネルギー変換手段に固着防止用信
    号を入力することを特徴とする請求項5に記載の振動型
    駆動装置の制御装置。
  7. 【請求項7】 前記固着防止用信号は、前記振動体に駆
    動用振動以外の振動を励起することを特徴とする請求項
    6に記載の振動型駆動装置の制御装置。
  8. 【請求項8】 前記感湿部材から出力される電気信号に
    基づいて、前記振動体と前記接触体との押圧力を制御す
    る押圧力制御手段を有することを特徴とする請求項5に
    記載の振動型駆動装置の制御装置。
  9. 【請求項9】 前記押圧力制御手段は、前記感湿部材か
    ら所定値以上の湿度に対応する電気信号が出力されたと
    きに、前記押圧力を低下させ又は零にすることを特徴と
    する請求項8に記載の振動型駆動装置の制御装置。
  10. 【請求項10】 前記感湿部材は、湿度に応じて変色す
    るものであることを特徴とする請求項1に記載の振動型
    駆動装置の制御装置。
  11. 【請求項11】 請求項1から10のいずれかに記載の
    制御装置を備えたことを特徴とする装置。
JP8341925A 1996-12-20 1996-12-20 振動型駆動装置の制御装置およびこれを備えた装置 Pending JPH10191660A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074883A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 Nikon Corp マイクロアクチュエータ装置及び光スイッチシステム

Cited By (2)

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