(57)【要約】【課題】振動アクチュエータの潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を早期に検出する。【解決手段】振動アクチュエータは、振動を発生するステータ１３と、ステータ１３に加圧接触してステータ１３の振動によって回転するロータ３０と、潤滑油が含浸されるとともにロータ３０とステータ１３との接触面に潤滑油を供給するようにロータ３０に接触して配置されるスポンジ体８０と、スポンジ体８０の色変化を検出することによってスポンジ体８０に含まれる潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を検出するカラーセンサ９０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を発生する振動体と、
前記振動体に加圧接触して配置されるとともに前記振動体の振動によって回転するロータと、
潤滑油が含浸されるとともに前記ロータと前記振動体との接触面に前記潤滑油を供給するように前記ロータに接触して配置される供給体と、
前記供給体に含まれる前記潤滑油の変化を検出する検出部とを備える、振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記供給体は、前記潤滑油を含浸可能であるとともに、内部に含浸された前記潤滑油を前記ロータとの接触面に放出する多孔質性の部材であり、
前記検出部は、前記供給体の色を検出することによって前記潤滑油の変化を検出する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記供給体の表面には、前記潤滑油に接触すると変色する変色部材が設けられ、
前記検出部は、前記変色部材の色を検出することによって前記潤滑油の変化を検出する、請求項１または２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記潤滑油は、着色されている、請求項１〜３のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記供給体は、前記ロータに接触する部分と前記ロータに接触しない部分とを有し、
前記潤滑油は、前記供給体の前記ロータに接触しない部分および前記ロータに接触する部分に含浸されており、
前記検出部は、前記供給体の前記ロータに接触しない部分における前記潤滑油の変化を検出する、請求項１〜４のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項６】
前記振動アクチュエータは、前記供給体の外側に設けられたカバー部材をさらに備え、
前記検出部は、前記カバー部材に固定される、請求項１〜５のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
【請求項７】
前記供給体は、前記潤滑油を含浸可能な多孔質性の部材であり、
前記検出部は、前記供給体を挟み込む２枚の電極を含んで構成され、前記供給体の比誘電率を検出することによって前記潤滑油の変化を検出する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を発生する振動体と、振動体に加圧接触して配置されるとともに振動体の振動によって回転するロータとを備えた振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−１６１８３号公報（特許文献１）には、超音波振動を発生する振動手段を備える振動体と、振動体に加圧接触して配置されるとともに振動体の振動によって回転するロータとを備えた振動アクチュエータにおいて、振動体と接触するロータの摩耗を低減するために、潤滑油をロータと振動体との接触部に供給する潤滑油が含浸された多孔質性の供給体を設ける点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された振動アクチュエータにおいて、供給体に含まれる潤滑油が少なくなると、ロータと振動体との接触部の潤滑油が不足する。これにより、振動アクチュエータの特性（たとえばトルク、回転速度）が変化するため、特性に合わせて制御パラメータを変更する必要がある。また、潤滑油の不足によりロータの摩耗が進行して寿命が短くなるおそれがある。そのため、供給体に潤滑油を早期に補充することが望ましい。なお、これらの問題は、潤滑油の劣化が進んで潤滑性能が悪化した場合も生じうるため、適切な潤滑性能を発揮できなくなるまで劣化した潤滑油は早期に交換することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、従来においては、供給体に含まれる潤滑油の有無や潤滑油の劣化度の変化（潤滑性能の変化）を検出する手段がなく、実際に振動アクチュエータの特性変化が生じるまで潤滑油が不足していることや潤滑油の劣化が進行していることを把握することができなかった。そのため、潤滑油の補充や交換が遅れる傾向にあった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、振動アクチュエータの潤滑油の変化（潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化）を早期に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る振動アクチュエータは、振動を発生する振動体と、振動体に加圧接触して配置されるとともに振動体の振動によって回転するロータと、潤滑油が含浸されるとともにロータと振動体との接触面に潤滑油を供給するようにロータに接触して配置される供給体と、供給体に含まれる潤滑油の変化を検出する検出部とを備える。ここで、潤滑油の変化とは、たとえば潤滑油量の変化や潤滑油劣化度（潤滑性能）の変化などである。
【０００８】
好ましくは、供給体は、潤滑油を含浸可能であるとともに、内部に含浸された潤滑油をロータとの接触面に放出する多孔質性の部材である。検出部は、供給体の色を検出することによって潤滑油の変化を検出する。
【０００９】
好ましくは、供給体の表面には、潤滑油に接触すると変色する変色部材が設けられる。検出部は、変色部材の色を検出することによって潤滑油の変化を検出する。
【００１０】
好ましくは、潤滑油は、着色されている。
好ましくは、供給体は、ロータに接触する部分とロータに接触しない部分とを有する。潤滑油は、供給体のロータに接触しない部分およびロータに接触する部分に含浸されている。検出部は、供給体のロータに接触しない部分における潤滑油の変化を検出する。
【００１１】
好ましくは、振動アクチュエータは、供給体の外側に設けられたカバー部材をさらに備える。検出部は、カバー部材に固定される。
【００１２】
好ましくは、供給体は、潤滑油を含浸可能な多孔質性の部材である。検出部は、供給体を挟み込む２枚の電極を含んで構成され、供給体の比誘電率を検出することによって潤滑油の変化を検出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、振動アクチュエータの潤滑油の変化（潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化）を早期に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】振動アクチュエータの斜視図である。
【図２】振動アクチュエータの側面図である。
【図３】振動アクチュエータの部分断面図である。
【図４】振動アクチュエータの変形例の部分断面図（その１）である。
【図５】振動アクチュエータの変形例の部分断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１６】
図１は、本実施の形態による振動アクチュエータ１の斜視図である。図２は、図１のＸ方向の振動アクチュエータ１の側面図である。図３は、振動アクチュエータ１の部分断面図である。なお、図１〜図３においては、連結ロッド４５（図２参照）の軸心方向をＺ軸と規定し、Ｚ軸に対して垂直方向な軸をＸ軸と規定し、Ｚ軸およびＸ軸に対して垂直な軸をＹ軸と規定している。
【００１７】
図１〜図３を参照して、本実施の形態による振動アクチュエータ１について説明する。この振動アクチュエータ１は、超音波振動を利用して回転体を回転させる。
【００１８】
振動アクチュエータ１は、回転軸３４を備えたロータ３０と、ロータ３０を回転させるための振動を発生する振動体１０と、回転軸３４を回転可能に支持する軸受部材３７と、軸受部材３７に固定されたカバー部材７０とを含んで構成される。
【００１９】
振動体１０は、ロータ３０の外周面３１に接触するステータ１３と、ステータ１３よりもロータ３０から離れた位置に配置される基部１１と、ステータ１３と基部１１とに挟まれた圧電素子１７とを備える。
【００２０】
基部１１の中心には、ねじ孔１２が形成されている。ステータ１３は、ねじ孔１２に螺入可能な軸部１４と、軸部１４の基端側に形成された円柱状のステータ本体部１５とを備えている。軸部１４の先端寄りには、ねじ孔１２に対応する雄ねじ１６が形成されている。なお、ステータ１３は、軸部１４およびステータ本体部１５の中心を貫通する貫通孔２２を有している。
【００２１】
基部１１とステータ本体部１５との間には、圧電素子１７が設けられている。圧電素子１７は略円柱状の形態を呈しており中心に通孔１８を有する。圧電素子１７の通孔１８にステータ１３の軸部１４が挿入されることにより、圧電素子１７はステータ１３に保持される。
【００２２】
圧電素子１７は、駆動回路（図示せず）に電気的に接続される。圧電素子１７は、駆動回路から交流電圧が印加されることにより、ロータ３０とステータ１３との接触面２１にロータ３０を回転させるための超音波振動を発生する。
【００２３】
ステータ本体部１５のロータ３０側の端部には、ロータ３０の外周面３１と接触する２つの接触部２０が形成されている。各接触部２０は、ロータ３０の外周面３１と接触面２１で接触する。２つの接触部２０の間には、径方向に横断する溝部１９が形成されている。溝部１９は、回転軸３４を支持する軸受部材３７の一部が収容される空間部を形成する。
【００２４】
ロータ３０は、外周面３１と一対のロータ端面３２とを備える。ロータ３０の中心には回転軸３４が固定される。回転軸３４の軸心はロータ３０の回転軸心Ｐとなる。回転軸３４の両端部は、振動アクチュエータ１の出力端であり、回転軸３４の回転力を出力として用いる。
【００２５】
軸受部材３７は、ロータ端面３２の両側に設けられた一対の軸受部３８と、一対の軸受部３８を接続する接続部３９とを備えている。軸受部３８には通孔４０が形成されており、回転軸３４が通孔４０に挿通され、回転軸３４は軸受（ベアリング）３６を介して軸受部３８に回転可能に支持されている。
【００２６】
図２に示すように、軸受部材３７の接続部３９は、連結ロッド４５の一方の端部と連結されている。連結ロッド４５はステータ１３の貫通孔２２に挿通されており、連結ロッド４５の他方の端部はステータ１３の軸部１４から突出している。従って、連結ロッド４５はステータ１３および圧電素子１７の内部を貫通している。連結ロッド４５の突出端４７には、ホルダ４８を介して円板状のばね受体４９が取り付けられている。ばね受体４９と基部１１との間には、皿ばね５０が介在されている。
【００２７】
皿ばね５０は、振動体１０の基部１１をロータ３０に向けて付勢する。これにより、振動体１０のステータ１３がロータ３０に対して加圧接触される。
【００２８】
カバー部材７０は、ロータ３０の周囲に、ロータ３０を覆うように設けられる。なお、カバー部材７０は、透明であっても非透明であってもよい。
【００２９】
カバー部材７０の内周面とロータ３０の外周面３１との間には隙間が形成されており、この隙間に多孔質性のスポンジ体８０が収容されている。
【００３０】
スポンジ体８０は、ロータ３０のステータ１３との接触による過度の磨耗を抑制するための潤滑油を含浸するとともに、潤滑油をロータ３０の外周面３１に供給する供給体である。
【００３１】
図３に示すように、スポンジ体８０は、逆Ｕ字状に形成されてカバー部材７０の内周面に取り付けられている。
【００３２】
スポンジ体８０は、ロータ３０の外周面３１に接触する部分と、ロータ３０の外周面３１に接触しない部分とを有する。具体的には、スポンジ体８０は、逆Ｕ字状の両方の先端付近の直線部分でロータ３０の外周面３１に接触し、その直線部分同士を接続する曲線部分はロータ３０の外周面３１に接触しない。即ち、スポンジ体８０は、ロータ３０とステータ１３との接触面２１の近傍かつロータ３０のステータ１３との接触範囲内において、ロータ３０に接触するように配置される。そして、スポンジ体８０は、含浸された潤滑油を、ロータ３０との接触部分８２を介してロータ３０の外周面３１に供給（塗布）する。
【００３３】
カバー部材７０の外周面には、カラーセンサ９０が取り付けられる。カラーセンサ９０は、スポンジ体８０の曲線部分（ロータ３０に接触しない部分）の色を検出する位置に配置される。カバー部材７０には開口窓部７１が設けられており、カラーセンサ９０はこの開口窓部７１からスポンジ体８０の曲線部分の色を検出する。なお、カバー部材７０が透明である場合には、開口窓口７１を設けずに、カバー部材７０越しにスポンジ体８０の色を検出するようにしてもよい。
【００３４】
カラーセンサ９０は、振動アクチュエータ１の体格が大型化するのを回避するため、カバー部材７０のＹ方向の幅よりも内側に収まるように配置される。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、スポンジ体８０の外周表面に、吸油性を有する紙シート８１が貼り付けられている。この紙シート８１は、スポンジ体８０に含浸される潤滑油に接触すると、その潤滑油を吸収し、吸収した潤滑油に応じた色に変色する。すなわち、紙シート８１は、スポンジ体８０に含浸される潤滑油量に応じて変色したり、スポンジ体８０に含浸される潤滑油の劣化度に応じて変色したりする。カラーセンサ９０は、この紙シート８１の色変化を検出することによって、スポンジ体８０に含まれる潤滑油の変化、つまり、潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を検出する。
【００３６】
次に、振動アクチュエータ１の動作について説明する。振動アクチュエータ１は、圧電素子１７の逆圧電効果（電圧を印加すると変形する現象）を利用してロータ３０を回転させる。具体的には、駆動回路から圧電素子１７に対して交流電圧を印加することにより、圧電素子１７は超音波振動を発生する。この超音波振動がステータ１３に伝達され、ステータ１３における一対の接触面２１には、Ｙ軸−Ｚ軸平面におけるＸ軸周りの楕円運動（または円運動）が発生する。ロータ３０が接触面２１を通じて楕円運動（または円運動）を受けることにより、ロータ３０は回転し、ロータ３０に一体に設けられた回転軸３４が回転する。
【００３７】
ロータ３０の回転時において、スポンジ体８０の先端付近に含まれた潤滑油が接触部分８２からロータ３０の外周面３１に供給（塗布）される。ロータ３０に潤滑油を供給することでスポンジ体８０の先端付近に含まれる潤滑油が減少すると、スポンジ体８０の曲線部分（ロータ３０に接触しない部分）の潤滑油が先端付近に向けて移動する。すなわち、スポンジ体８０は、ロータ３０に接触する接触部以外にロータ３０に接触しない曲線部分が設けられているため、曲線部分を設けない場合に比べて、多くの潤滑油を保持することができる。
【００３８】
ロータ３０の外周面３１に潤滑油が供給されることにより、ロータ３０の外周面３１とステータ１３の接触面２１とは、ロータ３０が高トルクの回転力を得ることができ、かつロータ３０が過度に摩耗しない接触状態に維持される。つまり、潤滑油によって、ロータ３０の外周面３１とステータ１３の接触面２１とが、適切な接触状態に維持される。
【００３９】
スポンジ体８０に含まれる潤滑油が少なくなると、ロータ３０とステータ１３との接触面２１上の潤滑油が不足する。また、スポンジ体８０に含まれる潤滑油の劣化度が許容値を超えて悪化すると、ロータ３０とステータ１３との接触面２１上に潤滑油が存在しても十分な潤滑性能を発揮できなくなる。これにより、振動アクチュエータ１の特性（たとえばトルク、回転速度）が変化（低下）し、ロータ３０の摩耗が進行して寿命が低下してしまうおそれがある。そのため、スポンジ体８０に潤滑油を早期に補充または交換することが望ましい。
【００４０】
しかしながら、従来においては、実際に振動アクチュエータ１の特性変化が生じるまで潤滑油が不足していることや潤滑油の劣化度が許容値を超えていることを把握することができなかった。そのため、潤滑油の補充や交換が遅れる傾向にあった。
【００４１】
そこで、本実施の形態においては、スポンジ体８０の色（より詳しくは紙シート８１の色）の変化を検出することによって、スポンジ体８０に含まれる潤滑油の量変化や劣化度変化を検出するカラーセンサ９０を設けた。これにより、含浸する潤滑油が少なくなった色にスポンジ体８０の色が変化したことをカラーセンサ９０が検出した場合に、ロータ３０とステータ１３との接触面２１上の潤滑油が不足する可能性があることを検出することができ、また、含浸する潤滑油の劣化度が高くなった色にスポンジ体８０の色が変化したことをカラーセンサ９０が検出した場合に、ロータ３０とステータ１３との接触面２１上の潤滑油の劣化度が許容値を超える可能性があることを検出することができる。すなわち、振動アクチュエータ１の潤滑油不足や潤滑油劣化を早期に検出する（潤滑油が実際に不足する前に潤滑油が不足しそうであることを検出したり、潤滑油の劣化度が適切な潤滑性能が発揮できなくなる許容値を超えて悪化する前に潤滑油の劣化度が許容値を超えそうであることを検出したりする）ことができる。
【００４２】
特に、本実施の形態においては、カラーセンサ９０が、スポンジ体８０のロータ３０との接触部分８２（潤滑油を供給する部分）ではなく、スポンジ体８０の曲線部分（潤滑油を蓄えておく部分）の色を検出するように配置される。そのため、スポンジ体８０からロータ３０への潤滑油の供給が断たれる前に潤滑油が不足しそうであることを検出することができる。そのため、より早期に潤滑油の補充を促すことが可能である。
【００４３】
＜変形例１＞
上述の実施の形態では、スポンジ体８０の曲線部分の色を検出可能な位置にカラーセンサ９０を配置したが、カラーセンサ９０の配置はこれに限定されない。
【００４４】
たとえば、図４に示すように、上述のカバー部材７０に代えて、スポンジ体８０の先端部分付近に開口窓部７１Ａが設けられたカバー部材７０Ａを採用し、この開口窓部７１Ａの外側にカラーセンサ９０を配置するようにしてもよい。このようにすると、カラーセンサ９０によって、スポンジ体８０の先端部分（潤滑油を供給する部分近傍）の潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を直接的に検出することができる。
【００４５】
＜変形例２＞
上述の実施の形態では、スポンジ体８０の色を検出することによってスポンジ体８０に含まれる潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を検出したが、これらを検出する手法は、スポンジ体８０の色を検出することに限定されない。
【００４６】
たとえば、スポンジ体８０の比誘電率を検出することによってスポンジ体８０に含まれる潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を検出するようにしてもよい。
【００４７】
具体的な構成としては、たとえば、図５に示すように、スポンジ体８０を２枚の電極９１，９２で挟み込んでコンデンサ構造とし、２枚の電極９１，９２と電気的に接続されたセンサ９０Ａによってスポンジ体８０の比誘電率を測定するようにすればよい。すなわち、スポンジ体８０の比誘電率は、スポンジ体８０に含まれる潤滑油の量に応じて変化する。したがって、この比誘電率の変化をセンサ９０Ｂで測定することによって、スポンジ体８０に含まれる潤滑油量の変化や潤滑油劣化度の変化を検出することができる。なお、比誘電率の測定手法については周知のものを用いればよいため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
【００４８】
＜その他の変形例＞
上述の実施の形態では、カラーセンサ９０をカバー部材７０の外部に配置したが、カバー部材７０の内部に配置するようにしてもよい。
【００４９】
また、上述の実施の形態では、スポンジ体８０の表面に紙シート８１が設けられていたが、紙シート８１を省いてもよい。すなわち、スポンジ体８０そのものの色をカラーセンサ９０で直接検出するようにしてもよい。
【００５０】
また、潤滑油は、カラーセンサ９０によって検出し易い色に着色されていてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１  振動アクチュエータ、１０  振動体、１１  基部、１２  ねじ孔、１３  ステータ、１４  軸部、１５  ステータ本体部、１６  雄ねじ、１７  圧電素子、１８，４０  通孔、１９  溝部、２０  接触部、２１  接触面、２２  貫通孔、３０  ロータ、３１  外周面、３２  ロータ端面、３４  回転軸、３７  軸受部材、３８  軸受部、３９  接続部、４５  連結ロッド、４７  突出端、４８  ホルダ、４９  ばね受体、５０  皿ばね、７０，７０Ａ  カバー部材、７１，７１Ａ  開口窓部、８０  スポンジ体、８１  紙シート、８２  接触部分、９０  カラーセンサ、９０Ａ  センサ、９１，９２  電極。
【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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