(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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構成を有する。【選択図】            図１
2014057447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６３７６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】接触部近傍の構成を説明する断面図である。
【図２】接触部近傍の構成の変形例を説明する断面図である。
【図３】接触部近傍の構成を説明する断面図である。
【図４】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５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【実施例】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
［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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【符号の説明】
【００３３】
１００：振動体
１１０：被駆動体
１１３：接触体
１１４：摩擦接触面
１１５：本体部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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