JP2001268955A - Vibration motor, positioning device and method of controlling vibration motor - Google Patents

Vibration motor, positioning device and method of controlling vibration motor

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JP2001268955A
JP2001268955A JP2000080749A JP2000080749A JP2001268955A JP 2001268955 A JP2001268955 A JP 2001268955A JP 2000080749 A JP2000080749 A JP 2000080749A JP 2000080749 A JP2000080749 A JP 2000080749A JP 2001268955 A JP2001268955 A JP 2001268955A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of increasing the stop time when utilizing the control of a DC servo motor for the stop control of a positioning device utilizing an ultrasonic motor. SOLUTION: There are provided an ultrasonic motor 33 comprising a vibrator 31, a mover 32 and a drive control device 61 which prohibits input of a drive signal to the vibrator 31 after the motor 32 reaches the allowable range of positioning set to the range of the predetermined distance from the target position and a positioning device 30 provided with a movable stage 34 to be driven with the ultrasonic motor 33.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動モータ、位置
決め装置および振動モータの制御方法に関する。具体的
には、本発明は、駆動信号が入力されて振動を発生する
振動子を備える振動モータと、例えば光ファイバ等の情
報伝送路の切換装置に適用するのに好適な、例えば超音
波モータ等の振動モータを用いた位置決め装置と、振動
モータの制御方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration motor, a positioning device, and a method for controlling a vibration motor. More specifically, the present invention relates to a vibration motor including a vibrator that generates vibration when a drive signal is input, and an ultrasonic motor suitable for application to a switching device for an information transmission path such as an optical fiber. The present invention relates to a positioning device using a vibration motor and the like, and a method for controlling the vibration motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、例えば直流サーボモータ等の
サーボモータを位置決め装置の駆動源として用いて位置
決め対象物を目標位置に位置決めするには、目標位置と
の位置偏差を基にサーボループを構成することにより、
位置偏差を0とするようにモータの駆動制御を行う。そ
して、位置偏差が0となった時点で、サーボ制御を行っ
たまま、モータの駆動を停止する。この際に、サーボモ
ータの停止位置が外乱により変動すると、発生した位置
偏差を直ちに零とするべくモータが動作する。このた
め、サーボモータを用いた位置決め装置では、位置決め
対象物が目標位置の極近傍に存在しているにもかかわら
ず、常に電力を消費することになる。
2. Description of the Related Art Generally, in order to position a positioning target at a target position using a servomotor such as a DC servomotor as a drive source of a positioning device, a servo loop is formed based on a positional deviation from the target position. By configuring
The drive control of the motor is performed so that the position deviation becomes zero. Then, when the position deviation becomes 0, the driving of the motor is stopped while the servo control is being performed. At this time, if the stop position of the servomotor fluctuates due to disturbance, the motor operates to immediately reduce the generated position deviation to zero. For this reason, in the positioning device using the servomotor, power is always consumed even though the positioning target is very close to the target position.

【0003】一方、振動モータは、一般的に、2種の圧
電素子に、互いの位相が(π/2)異なるとともに所定
の周波数を有する連続波からなる2相の駆動信号(交流
電圧)をそれぞれ入力することによって、これらの圧電
素子が装着された弾性体に位相が異なる2つの定在波を
励振し、これらの定在波が合成されて弾性体の駆動力取
出部に発生した楕円運動を利用して、駆動力取出部に加
圧接触する相対運動部材を摩擦駆動する。この種の振動
モータとして、超音波の振動域を利用した超音波モータ
が知られているため、以降の説明ではこの超音波モータ
を例にとる。
On the other hand, in a vibration motor, a two-phase driving signal (AC voltage) composed of a continuous wave having a different phase (π / 2) and a predetermined frequency is generally applied to two kinds of piezoelectric elements. By inputting each of them, two standing waves having different phases are excited in the elastic body on which these piezoelectric elements are mounted, and these standing waves are combined to generate an elliptic motion generated in the driving force extracting portion of the elastic body. Is used to frictionally drive the relative motion member that comes into pressure contact with the driving force take-out portion. As this type of vibration motor, an ultrasonic motor using an ultrasonic vibration region is known, and the following description will use this ultrasonic motor as an example.

【0004】この超音波モータは、目標位置に停止した
後は、圧電素子への電気入力を停止するだけでドリフト
もなく、さらに外力にも乱されずにその位置で停止し続
けるという、いわゆる自己保持性を有する。このため、
この超音波モータを位置決め装置の駆動源として用いる
ことが有望視されている。
After stopping at a target position, the ultrasonic motor simply stops the electric input to the piezoelectric element, does not drift, and continues to stop at that position without being disturbed by external force. Has retention properties. For this reason,
It is promising to use this ultrasonic motor as a drive source of a positioning device.

【0005】超音波モータを位置決め装置の駆動源とし
て用いて位置決め対象物を目標位置に位置決めするに
は、従来のサーボモータの制御がそのまま流用されてい
た。
In order to position an object to be positioned at a target position by using an ultrasonic motor as a driving source of a positioning device, the conventional control of a servomotor is directly used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のサーボ
モータの制御をそのまま超音波モータに流用すると、位
置偏差が零に収束するようにフィードバック制御が行わ
れるため、目標位置の近傍では位置偏差が振動的に増減
し、目標位置から所定の距離の範囲に設定された位置決
め許容範囲に入るための時間が長時間化してしまう。
However, if the conventional servomotor control is applied to an ultrasonic motor as it is, feedback control is performed so that the position deviation converges to zero. It increases and decreases in terms of vibration, and the time required to enter a positioning allowable range set within a predetermined distance from the target position is lengthened.

【0007】図11は、従来のサーボモータの制御をそ
のまま超音波モータに流用した場合の、指令位置、位置
決め対象物の検出速度および位置偏差(指令位置と現位
置との偏差)と、時間との関係の一例を示すグラフであ
る。
FIG. 11 shows a commanded position, a detection speed of a positioning object and a position deviation (deviation between the commanded position and the current position), a time and a time when the conventional servomotor control is applied to the ultrasonic motor as it is. 6 is a graph showing an example of the relationship.

【0008】図11にグラフで示すように、超音波モー
タが時刻t0 に起動され、指令位置に追従しながら位置
決め対象物は目標位置へ向けて移動し、時刻t1 で位置
決め許容範囲P内に存在するにもかかわらず、サーボ制
御のため、超音波モータは時刻t2 、t3 およびt4
おいて目標位置を通過し、この振動が減衰した時刻t 5
において、ようやく位置決め許容範囲Pに停止する。こ
のため、位置決め許容範囲に達した時から(t5
1 )時間が経過するまでの停止時間が長時間化してし
まう。停止時間の長時間化は、位置決め装置、例えば光
ファイバ切換端子駆動装置の重要な技術課題である。
[0008] As shown in the graph of FIG.
Time t0Is activated at the position while following the command position.
The object to be determined moves toward the target position and the time t1At position
Despite being within the allowable range P, the servo control
For control, the ultrasonic motorTwo, TThreeAnd tFourTo
At the time t when the vibration has attenuated Five
At this time, it finally stops within the positioning allowable range P. This
Therefore, from the time the positioning tolerance is reached (tFive
t1) The stop time until the time elapses has become longer
I will. Prolonging the stop time requires a positioning device such as an optical
This is an important technical problem of the fiber switching terminal driving device.

【0009】本発明の目的は、目標位置に短時間で停止
することができる例えば超音波モータ等の振動モータ
と、その制御方法と、この振動モータを用いて位置決め
対象物を目標位置に短時間で停止させることができる位
置決め装置とを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vibration motor such as an ultrasonic motor capable of stopping at a target position in a short time, a method of controlling the vibration motor, and a method of moving a positioning object to a target position using the vibration motor in a short time. And a positioning device that can be stopped at the same time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、振動モータの
振動子又は相対運動部材が、目標位置から所定の距離の
範囲に設定された位置決め許容範囲に達した時以降にも
サーボ制御を継続するのではなくて、振動子への駆動信
号の入力を禁止することにより、上述した課題を解決で
きるという新規かつ重要な知見に基づくものである。
According to the present invention, the servo control is continued even after the vibrator or the relative moving member of the vibration motor reaches a positioning allowable range set within a predetermined distance from the target position. Instead, it is based on a new and important finding that the above-mentioned problem can be solved by prohibiting the input of the drive signal to the vibrator.

【0011】請求項1の発明は、駆動信号を入力されて
振動を発生する振動子と、この振動子に加圧接触して相
対運動を発生する相対運動部材と、振動子又は相対運動
部材が、目標停止位置から所定の距離の範囲に設定され
た位置決め許容範囲に達した時以降に、振動子への駆動
信号の入力を禁止する駆動制御装置とを備えることを特
徴とする振動モータを提供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibrator for generating a vibration by receiving a drive signal, a relative motion member for generating a relative motion by pressing the vibrator, and a vibrator or a relative motion member. A drive control device for prohibiting the input of a drive signal to the vibrator after reaching a positioning allowable range set within a range of a predetermined distance from the target stop position. I do.

【0012】請求項2の発明は、請求項1に記載された
振動モータにおいて、駆動制御装置が、振動子又は相対
運動部材の速度が所定の速度に低下した時以降に、振動
子への駆動信号の入力を禁止することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the vibration motor according to the first aspect, the drive control device controls the drive to the vibrator after the speed of the vibrator or the relative motion member is reduced to a predetermined speed. It is characterized in that input of a signal is prohibited.

【0013】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
に記載された振動モータにおいて、前述の所定の速度
が、駆動信号の振動子への入力を停止した際に発生する
機械的振動によって変位する振動子又は相対運動部材
が、前記位置決め許容範囲に存在する速度であることを
特徴とする。
[0013] The invention of claim 3 is claim 1 or claim 2.
In the vibration motor described in the above, there is a vibrator or a relative motion member displaced by the mechanical vibration generated when the input of the drive signal to the vibrator is stopped at the predetermined speed is within the positioning allowable range. Speed.

【0014】請求項4の発明では、請求項1から請求項
3までのいずれか1項に記載された振動モータと、この
振動モータにより駆動される可動ステージとを備えるこ
とを特徴とする位置決め装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a positioning apparatus comprising: the vibration motor according to any one of the first to third aspects; and a movable stage driven by the vibration motor. It is.

【0015】さらに、請求項5の発明では、駆動信号を
入力されて振動を発生する振動子又はこの振動子に加圧
接触して相対運動を発生する相対運動部材が、目標停止
位置から所定の距離の範囲に設定された位置決め許容範
囲に達した時以降に、振動子への駆動信号の入力を禁止
することを特徴とする振動モータの制御方法を提供す
る。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the vibrator which receives the drive signal and generates vibration or the relative movement member which generates relative movement by pressurizing and contacting the vibrator is provided at a predetermined position from the target stop position. A method of controlling a vibration motor, comprising: prohibiting input of a drive signal to a vibrator after reaching a positioning allowable range set in a distance range.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明に
かかる振動モータを用いた位置決め装置の実施の形態
を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以
降の実施の形態の説明では、振動モータとして超音波の
振動域を利用した超音波モータを用いるとともに、本発
明にかかる位置決め装置を、光ファイバの切換装置に適
用した場合を例にとる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, an embodiment of a positioning device using a vibration motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments, an example in which an ultrasonic motor using an ultrasonic vibration region is used as a vibration motor, and the positioning device according to the present invention is applied to an optical fiber switching device will be described. .

【0017】図1は、本実施形態の位置決め装置30
を、一部が透視されるとともに簡略化された状態で示す
斜視図である。また、図2は図1におけるA矢視図であ
り、図3は図1におけるB矢視図である。
FIG. 1 shows a positioning device 30 according to this embodiment.
1 is a perspective view showing a simplified state in which a part is seen through. 2 is a view as viewed in the direction of the arrow A in FIG. 1, and FIG. 3 is a view as viewed in the direction of arrow B in FIG.

【0018】図1〜図3にそれぞれ示すように、本実施
形態の位置決め装置30は、超音波モータ33と可動ス
テージ34とを有する。以下、本実施形態の位置決め装
置30のこれらの構成要素について、順次説明する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the positioning device 30 of this embodiment has an ultrasonic motor 33 and a movable stage 34. Hereinafter, these components of the positioning device 30 of the present embodiment will be sequentially described.

【0019】〔超音波モータ33〕超音波モータ33
は、振動子31、移動子32及び振動子固定部材42を
有する。以下、これらについて順次説明する。
[Ultrasonic motor 33] Ultrasonic motor 33
Has a vibrator 31, a mover 32, and a vibrator fixing member 42. Hereinafter, these will be sequentially described.

【0020】(i)振動子31 図4は、本実施形態における振動子31及び移動子32
それぞれの構成を示す斜視図である。また、図5は、振
動子31の説明図であり、図5(A)は上面図、図5
(B)は側面図、図5(C)は振動子31に発生する二
つの異なる振動L1及びB4それぞれの波形例を示す説
明図である。
(I) Vibrator 31 FIG. 4 shows the vibrator 31 and the mover 32 in this embodiment.
It is a perspective view which shows each structure. FIG. 5 is an explanatory view of the vibrator 31. FIG. 5A is a top view, and FIG.
FIG. 5B is a side view, and FIG. 5C is an explanatory diagram showing waveform examples of two different vibrations L1 and B4 generated in the vibrator 31.

【0021】図1〜図5にそれぞれ示すように、本実施
形態で用いる振動子31は、弾性体35と、弾性体35
の一方の平面に装着された圧電体36とを備える。弾性
体35は、例えば鉄鋼、ステンレス鋼、リン青銅又はエ
リンバー材等といった共振先鋭度が大きな金属材料によ
り構成されることが望ましく、矩形平板状に形成され
る。また、弾性体35の各部の寸法は、発生する1次の
縦振動L1及び4次の屈曲振動B4それぞれの固有振動
数fL1、f B4が略一致するように、設定される。
As shown in FIGS. 1 to 5, the vibrator 31 used in this embodiment includes an elastic body 35 and an elastic body 35.
And a piezoelectric body 36 mounted on one of the flat surfaces. The elastic body 35 is desirably made of a metal material having a large resonance sharpness such as steel, stainless steel, phosphor bronze, or Elinvar material, and is formed in a rectangular flat plate shape. The dimensions of each part of the elastic body 35 are set such that the natural frequencies f L1 and f B4 of the generated primary longitudinal vibration L1 and the generated quaternary bending vibration B4 substantially coincide with each other.

【0022】弾性体35の一方の平面には、圧電体36
が例えば接着により装着される。また、弾性体35の他
方の平面には、弾性体35の幅方向に2本の溝部が相対
運動方向(図2、図4及び図5それぞれにおける左右方
向)に関して所定距離だけ離れて設けられる。これらの
溝部に、横断面形状が矩形である各棒型の、高分子材等
を主成分とした摺動部材が嵌め込まれて装着され、突起
状に突出して装着される。高分子材としては、PTF
E、ポリイミド樹脂、ポリアセタール、PPSさらには
PEEK等の高分子材料が例示される。
A piezoelectric body 36 is provided on one plane of the elastic body 35.
Is mounted, for example, by bonding. In the other plane of the elastic body 35, two grooves are provided in the width direction of the elastic body 35 at a predetermined distance from each other in the relative movement direction (the left and right directions in FIGS. 2, 4 and 5). In each of these grooves, a rod-shaped sliding member having a rectangular cross-sectional shape, which is mainly composed of a polymer material, is fitted and mounted, and is mounted so as to protrude. As the polymer material, PTF
Polymer materials such as E, polyimide resin, polyacetal, PPS, and PEEK are exemplified.

【0023】そして、この摺動部材が駆動力取出部37
a、37bとして機能する。したがって、弾性体35は
これら摺動部材からなる駆動力取出部37a、37bを
介して移動子32に加圧接触する。
The sliding member is used as a driving force extracting portion 37.
Functions as a and 37b. Therefore, the elastic body 35 comes into pressure contact with the moving element 32 via the driving force extracting portions 37a and 37b formed of these sliding members.

【0024】また、図3に示すように、各駆動力取出部
37a、37bは、いずれも、振動子31の幅方向に二
つに分割され、分割されたそれぞれの駆動力取出部37
a、37a’、37b、37b’が振動子31の幅方向
の端部側に配置される。このように、本実施形態では、
各駆動力取出部37a、37bは、それぞれが2個の摺
動材により構成される。
As shown in FIG. 3, each of the driving force extracting portions 37a and 37b is divided into two in the width direction of the vibrator 31, and each of the divided driving force extracting portions 37a and 37b is divided into two.
a, 37 a ′, 37 b, and 37 b ′ are arranged on the end side in the width direction of the vibrator 31. Thus, in the present embodiment,
Each of the driving force extracting portions 37a and 37b is constituted by two sliding members.

【0025】これらの駆動力取出部37a、37bは、
図5(B)及び図5(C)に示すように、弾性体35に
発生する4次の屈曲振動B4の4つの腹位置l1 〜l4
のうちの外側に位置する二つの腹位置l1 、l4 に一致
する位置にそれぞれ設けられる。なお、駆動力取出部3
7a、37bは、屈曲振動B4の二つの腹位置l1 、l
4 に正確に一致する位置に設けられる必要はなく、これ
らの腹位置l1 、l4の近傍に設けられていてもよい。
These driving force take-out portions 37a, 37b
Figure 5 (B) and FIG. 5 as shown in (C), 4 single loop position l 1 to l 4 of the fourth order bending vibration B4 generated in the elastic member 35
Are respectively provided at positions corresponding to the two antinode positions l 1 and l 4 located outside. In addition, the driving force extracting unit 3
7a and 37b are two antinode positions l 1 and l of the bending vibration B4.
It is not necessary to be provided at a position exactly corresponding to 4 , and it may be provided near these antinode positions l 1 and l 4 .

【0026】圧電体36は、本実施形態ではPZT(チ
タンジルコン酸鉛)からなる一枚の薄板状の圧電素子に
より構成される。この圧電体36には、図4及び図5に
示すように、A相の駆動信号VA が入力される入力領域
36a、36cと、A相の駆動信号とは位相が約(π/
2)ずれたB相の駆動信号VB が入力される入力領域3
6b、36dとが形成される。各入力領域36a〜36
dは、いずれも、図5(A)〜図5(C)に示すよう
に、弾性体35に発生する屈曲振動B4の5つの節位置
1 〜n5 により区画された4つの領域に連続して形成
される。すなわち、駆動信号の入力により変形する各入
力領域36a〜36dが、いずれも、不動点である節位
置n1 〜n5 を跨がない。そのため、入力領域36a〜
36dの変形が節位置n1 〜n5 によって抑制されるこ
とがない。これにより、各入力領域36a〜36dに入
力された電気エネルギを最大の効率で弾性体35の変
形、すなわち機械エネルギへ変換することができる。
In the present embodiment, the piezoelectric body 36 is composed of a single thin plate-shaped piezoelectric element made of PZT (lead titanium zirconate). As shown in FIGS. 4 and 5, the input regions 36a and 36c to which the A-phase drive signal VA is input and the A-phase drive signal have a phase of about (π /
2) input drive signal V B of the shifted phase B are input area 3
6b and 36d are formed. Each input area 36a-36
As shown in FIGS. 5 (A) to 5 (C), d is continuous with four regions defined by five nodal positions n 1 to n 5 of bending vibration B4 generated in elastic body 35. Formed. That is, each input region 36a~36d be deformed by input of the driving signal are both, it does not cross the nodal position n 1 ~n 5 is fixed point. Therefore, the input area 36a-
Never deformation 36d is suppressed by nodal positions n 1 ~n 5. Thereby, the electric energy input to each of the input areas 36a to 36d can be converted into the mechanical energy of the elastic body 35 with maximum efficiency.

【0027】また、屈曲振動B4の節位置n2 、n4
は、振動子31が発生する縦振動L1により電気エネル
ギを出力する検出領域36p、36p’が設けられる。
これにより、振動子31が発生する縦振動L1の振動状
態がモニタされる。
At the nodes n 2 and n 4 of the bending vibration B4, detection areas 36p and 36p 'for outputting electric energy by the longitudinal vibration L1 generated by the vibrator 31 are provided.
Thereby, the vibration state of the longitudinal vibration L1 generated by the vibrator 31 is monitored.

【0028】そして、図4、図5(A)及び図5(B)
に示すように、各入力領域36a〜36dと各検出領域
36p、36p’とは、それぞれの表面を、銀電極38
a〜38d、38p、38p’により覆われる。これに
より、各入力領域36a〜36dへ独立して駆動信号を
入力したり、各検出領域36p、36p’から独立して
検出信号を出力することができる。なお、図面を簡略化
して理解を容易にするため、図1〜図3では、いずれ
も、銀電極38a〜38d、38p、38p’は省略し
てある。
FIGS. 4, 5A and 5B
As shown in the figure, each of the input areas 36a to 36d and each of the detection areas 36p and 36p '
a to 38d, 38p and 38p '. As a result, it is possible to input a drive signal to each of the input regions 36a to 36d independently, and to output a detection signal independently from each of the detection regions 36p and 36p '. In addition, in order to simplify a drawing and to make it easy to understand, in FIGS. 1-3, silver electrode 38a-38d, 38p, and 38p 'are all omitted.

【0029】各銀電極38a〜38dには、電気エネル
ギの授受を行うためのリード線39a〜39dが半田付
けされて接続され、また、銀電極38p、38p’に
は、同じくリード線(図示しない。)が半田付けされて
接続されている。
Lead wires 39a-39d for transmitting and receiving electric energy are connected to the silver electrodes 38a-38d by soldering, and lead wires (not shown) are connected to the silver electrodes 38p and 38p '. .) Are connected by soldering.

【0030】なお、本実施形態では、図5(A)に示す
ように、振動子31はその平面の中央部を中心として点
対称となるように、形成される。これにより、各駆動力
取出部37a、37a’、37b、37b’に発生する
楕円運動を略同じ形状とすることができ、相対運動方向
の反転に伴う駆動差が殆ど解消される。
In this embodiment, as shown in FIG. 5A, the vibrator 31 is formed so as to be point-symmetric about the center of the plane. As a result, the elliptical motions generated in the respective driving force extracting portions 37a, 37a ', 37b, 37b' can be made to have substantially the same shape, and the driving difference due to the reversal of the relative motion direction is almost eliminated.

【0031】図7を参照しながら後述するように、位置
決め装置30の駆動制御装置61から、圧電体36の入
力領域36a、36cには、縦振動L1及び屈曲振動B
4それぞれの固有振動数に略一致した周波数を有するA
相の駆動信号VA が入力される。また、入力領域36
b、36dには、A相の駆動信号とは(π/2)の位相
差を有するB相の駆動信号VB が入力される。すると、
図5(C)に示すように、弾性体35には、相対運動方
向(図5における左右方向)へ振動する第1の振動であ
る1次の縦振動L1と、この相対運動方向に直交する上
下方向、すなわち振動子31と移動子32との加圧方向
に平行な方向へ振動する第2の振動である4次の屈曲振
動B4とが同時に発生する。
As will be described later with reference to FIG. 7, the drive control device 61 of the positioning device 30 applies the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B to the input areas 36a and 36c of the piezoelectric body 36.
4 A having a frequency substantially coincident with each natural frequency
The phase drive signal VA is input. Also, the input area 36
b, and the 36d, the drive signal of the A-phase driving signal V B of the B phase having a phase difference of (π / 2) is input. Then
As shown in FIG. 5C, the elastic body 35 has a primary longitudinal vibration L1, which is the first vibration vibrating in the relative movement direction (the horizontal direction in FIG. 5), and is orthogonal to the relative movement direction. Fourth-order bending vibration B4, which is the second vibration that vibrates in the vertical direction, that is, in the direction parallel to the pressing direction of the vibrator 31 and the moving element 32, is simultaneously generated.

【0032】発生した縦振動L1と屈曲振動B4とは合
成されて、駆動力取出部37a、37a’と駆動力取出
部37b、37b’とには、図5(B)に例示するよう
に、互いの位相がπずれた楕円運動がそれぞれ発生す
る。これにより、振動子31は加圧接触する移動子32
との間で、縦振動L1の振動方向への相対的な直線運動
を発生する。なお、相対運動方向を逆向きにするには、
B相の駆動信号が、A相の駆動信号に対して(−π/
2)の位相差を有するように設定すればよい。
The generated longitudinal vibration L1 and bending vibration B4 are combined, and the driving force extracting portions 37a and 37a 'and the driving force extracting portions 37b and 37b' are combined as shown in FIG. 5B. Elliptic motions whose phases are shifted by π are generated. As a result, the vibrator 31 comes into contact with the moving element 32 under pressure.
, A linear motion relative to the vibration direction of the longitudinal vibration L1 is generated. To reverse the relative movement direction,
The B-phase drive signal is (−π /
What is necessary is just to set so that it may have the phase difference of 2).

【0033】このように、本実施形態の振動子31は、
相対運動の方向へ振動する第1の振動である縦振動L1
と、この第1の振動の振動方向と直交する方向へ振動す
る第2の振動である屈曲振動B4とを励振することによ
り、移動子32との間で直線的な相対運動を発生する、
いわゆる異形モード縮退型の振動子である。
As described above, the vibrator 31 of the present embodiment is
Longitudinal vibration L1, which is the first vibration oscillating in the direction of relative motion
And a bending vibration B4, which is a second vibration vibrating in a direction orthogonal to the vibration direction of the first vibration, to generate a linear relative motion with the moving element 32.
This is a so-called deformed mode degenerate type vibrator.

【0034】(ii)移動子32 図1〜図5にそれぞれ示すように、本実施形態では、振
動子31との間で相対運動を行う相対運動部材として、
移動子32を用いる。図6は、移動子32及び可動ステ
ージ34を抽出して示す斜視図である。
(Ii) Moving Element 32 As shown in FIGS. 1 to 5, in the present embodiment, as a relative movement member that performs relative movement with the vibrator 31,
The moving element 32 is used. FIG. 6 is a perspective view extracting and showing the movable element 32 and the movable stage 34.

【0035】移動子32は、ステンレス鋼、銅合金又は
アルミニウム合金等からなっており、可動ステージ34
の移動子取付面34aに3本の平小ねじ40により固定
される。
The moving element 32 is made of stainless steel, a copper alloy, an aluminum alloy, or the like.
Is fixed by three flat small screws 40 to the slider mounting surface 34a.

【0036】本実施形態では、図6に示すように、移動
子32の振動子31との当接面のうちで、駆動力取出部
37a、37a’及び駆動力取出部37b、37b’の
いずれにも接触しない十字型の非接触部41cは、駆動
力取出部37a、37a’及び駆動力取出部37b、3
7b’のいずれかに接触する接触部41a、41a’、
41b、41b’よりも、肉薄に形成されている。これ
により、移動子32の振動子31との当接面は、図1〜
図4及び図6に示すように、十字型の溝状に形成され
る。すなわち、移動子32の振動子31との当接面の四
隅部には、突起部41a〜41b’がそれぞれ形成され
る。なお、本実施形態では、後述するように、移動子3
2の振動子31との当接面に十字型の溝を形成している
が、この溝の部分を節に振動し難いようになっている。
なぜなら、移動子32は、断面2次モーメントが大きい
L型の断面形状を有する可動ステージ34の移動子取付
面34aに装着されているため、移動子32には曲げ変
形に伴った屈曲振動は発生しない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, any one of the driving force extracting portions 37a and 37a 'and the driving force extracting portions 37b and 37b' on the contact surface of the moving element 32 with the vibrator 31. The cross-shaped non-contact portion 41c which does not contact the driving force extracting portions 37a, 37a 'and the driving force extracting portions 37b, 3b.
7b 'contacting any one of the contact portions 41a, 41a',
It is formed thinner than 41b and 41b '. Thereby, the contact surface of the moving element 32 with the vibrator 31 is shown in FIGS.
As shown in FIGS. 4 and 6, it is formed in a cross-shaped groove shape. That is, the protrusions 41 a to 41 b ′ are formed at the four corners of the contact surface of the movable element 32 with the vibrator 31. In the present embodiment, as described later, the moving element 3
Although a cross-shaped groove is formed on the contact surface with the second vibrator 31, the groove is hardly vibrated at the nodes.
Because the movable element 32 is mounted on the movable element mounting surface 34a of the movable stage 34 having an L-shaped cross-sectional shape having a large second moment of area, the movable element 32 is not subjected to bending vibration due to bending deformation. do not do.

【0037】移動子32は、図1〜図3を参照しながら
後述するように、振動子固定部材42により加圧支持さ
れた振動子31の駆動力取出部37a、37a’と駆動
力取出部37b、37b’とに、突起部41a〜41
b’を介して適当な加圧力で加圧接触して配置される。
As will be described later with reference to FIGS. 1 to 3, the movable element 32 includes driving force extracting portions 37a and 37a 'of the vibrator 31 supported by pressure by the oscillator fixing member 42 and a driving force extracting portion. 37b and 37b ', the projections 41a to 41
It is arranged in pressure contact with an appropriate pressing force via b ′.

【0038】これにより、振動子31を起動すると、移
動子32は、駆動力取出部37a、37a’と駆動力取
出部37b、37b’とに互いの位相がπだけずれてそ
れぞれ発生した楕円運動によって、突起部41a〜41
b’を介して駆動される。このため、移動子32は、後
述するベース基板60上に固定されたリニアガイド55
によって直線的に案内される可動ステージ34ととも
に、直線的に駆動される。このように、本実施形態で
は、固定配置された振動子31によって移動子32が直
線的に駆動される。
As a result, when the vibrator 31 is activated, the moving element 32 causes the driving force extracting portions 37a and 37a 'and the driving force extracting portions 37b and 37b' to move in an elliptical manner by shifting their phases by π. The projections 41a to 41
Driven through b ′. For this reason, the moving element 32 includes a linear guide 55 fixed on a base substrate 60 described later.
The movable stage 34 is linearly driven together with the movable stage 34 guided linearly. As described above, in the present embodiment, the movable element 32 is linearly driven by the vibrator 31 that is fixedly arranged.

【0039】本実施形態では、移動子32の振動子31
との当接面に十字型の溝が形成されることにより、位置
決め装置30の移動系の一部をなす移動子32の軽量化
が図られている。これにより、移動子32とともに移動
する可動ステージ34の整定時間が短縮化される。
In this embodiment, the oscillator 31 of the movable element 32
By forming a cross-shaped groove on the contact surface of the positioning device 30, the weight of the moving element 32 forming a part of the moving system of the positioning device 30 is reduced. Thereby, the settling time of the movable stage 34 that moves together with the movable element 32 is reduced.

【0040】また、移動子32の振動子31との接触面
に、振動子31との接触状態を良好にするためにラップ
加工による鏡面仕上を施す場合、本実施形態では、突起
部41a〜41b’の底面だけにこのラップ加工を施せ
ばよい。このため、ラップ加工の面積が低減され、ラッ
プ加工による鏡面仕上の加工時間を短縮化することがで
きる。
In a case where the contact surface of the moving element 32 with the vibrator 31 is mirror-finished by lapping in order to improve the contact state with the vibrator 31, in the present embodiment, the projections 41a to 41b You only need to apply this wrap to the bottom of '. For this reason, the area of the lapping processing is reduced, and the processing time of the mirror finish by the lapping processing can be shortened.

【0041】さらに、突起部41a〜41b’それぞれ
は、いずれも振動子31よりも相当質量が小さいため、
これら突起部41a〜41b’それぞれの固有振動数
は、振動子31の超音波の振動数(例えば50kHZ程
度)よりも高くなる。このため、振動子31が発生する
振動が駆動力取出部37a、37a’及び駆動力取出部
37b、37b’を介して突起部41a〜41b’に伝
播されても、突起部41a〜41b’はいずれも、駆動
を害するような振動(低周波の振動)が発生し難くな
る。このため、振動子31が発生した振動により可動ス
テージ34が振動することも、抑制される。このため、
可動ステージ34の振動が抑制され、可動ステージ34
を高精度で位置決めすることができる。
Further, since each of the projections 41a to 41b 'has a considerably smaller mass than the vibrator 31,
The natural frequency of each of the protrusions 41a to 41b 'is higher than the frequency of the ultrasonic wave of the vibrator 31 (for example, about 50 kHz). For this reason, even if the vibration generated by the vibrator 31 is transmitted to the projections 41a to 41b 'via the driving force extraction units 37a and 37a' and the driving force extraction units 37b and 37b ', the projections 41a to 41b' In any case, vibrations (low-frequency vibrations) that hinder driving hardly occur. Therefore, the vibration of the movable stage 34 due to the vibration generated by the vibrator 31 is also suppressed. For this reason,
The vibration of the movable stage 34 is suppressed,
Can be positioned with high accuracy.

【0042】(iii)振動子固定部材42 図1〜図3に示すように、本実施形態の振動モータ30
は、振動子固定部材42を有する。振動子固定部材42
は、L型の水平断面形状を有するブロック体であり、ア
ルミニウム合金やステンレス鋼等の金属材料からなる。
この振動子固定部材42は、振動子支持部材43と振動
子加圧部材44とを備える。
(Iii) Vibrator fixing member 42 As shown in FIGS. 1 to 3, the vibration motor 30 of the present embodiment
Has a transducer fixing member 42. Vibrator fixing member 42
Is a block having an L-shaped horizontal cross-sectional shape, and is made of a metal material such as an aluminum alloy or stainless steel.
The vibrator fixing member 42 includes a vibrator support member 43 and a vibrator pressing member 44.

【0043】図1〜図3に示すように、振動子支持部材
43は、アルミニウム合金やステンレス鋼等の金属材料
からなる薄板状部材であり、板厚の小さな屈曲部43a
と、板厚が大きな支持部43bとを有する。屈曲部43
aの一方の端部には二つの貫通孔が設けられており、振
動子支持部材43は、これらの貫通孔をそれぞれ貫通す
る固定ねじ43cによって、振動子固定部材42の端面
に固定される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the vibrator support member 43 is a thin plate made of a metal material such as an aluminum alloy or stainless steel, and has a small bent portion 43a.
And a supporting portion 43b having a large plate thickness. Bend 43
Two through-holes are provided at one end of “a”, and the vibrator support member 43 is fixed to the end face of the vibrator fixing member 42 by fixing screws 43c that respectively penetrate these through-holes.

【0044】また、支持部43bの振動子11側の平面
には、ステンレス鋼製の二つの支持ピン45a、45b
が、例えば接着や溶接等の適宜手段により固定される。
そして、支持ピン45a、45bは、振動子11の両側
面の長手方向の略中央部に形成された半円上の二つの切
欠き部31a、31b(図5(A)参照。)に嵌め込ま
れて、例えば接着や溶接等の適宜手段により固定され
る。
On the plane of the support portion 43b on the vibrator 11 side, two support pins 45a, 45b made of stainless steel are provided.
Are fixed by appropriate means such as adhesion or welding.
The support pins 45a and 45b are fitted into two notches 31a and 31b (see FIG. 5A) on a semicircle formed at substantially the center in the longitudinal direction of both sides of the vibrator 11. Then, it is fixed by appropriate means such as adhesion or welding.

【0045】なお、振動子31の一方の平面に装着され
た圧電体36と支持部43bとの間には、例えばプラス
チック等からなる絶縁部材46が挟まれた状態で配置さ
れており、入力領域36b及び36cの短絡が防止され
る。
Note that an insulating member 46 made of, for example, plastic or the like is interposed between the piezoelectric body 36 mounted on one plane of the vibrator 31 and the support portion 43b. Short circuit of 36b and 36c is prevented.

【0046】振動子31は、振動子支持部材43によっ
て、相対運動の方向(図2における左右方向)について
拘束されるとともに、屈曲部43aが円弧状に屈曲変位
することにより加圧方向(図2における上下方向)へ略
直線的に微小に変位できるように、支持される。
The vibrator 31 is constrained by the vibrator support member 43 in the direction of the relative motion (the left-right direction in FIG. 2), and the bending portion 43a is bent and displaced in an arc shape so that the pressing direction (FIG. (Up-down direction in FIG. 3) so as to be able to be displaced minutely and substantially linearly.

【0047】一方、図1〜図3に示すように、振動子加
圧部材44は、四隅部に加圧用突起47a〜47dを有
する板材である。加圧用突起47a〜47dを振動子加
圧部材44の四隅部に配置したのは、電極38a〜38
d、38p、38p’とリード線39a〜39dとの半
田付けの盛り上がり部との干渉を防止するためである。
加圧用突起47a及び47cは、振動子31に発生する
屈曲振動B4の節位置n2 の位置と一致する位置に、ま
た、加圧用突起47b及び47dは、振動子31に発生
する屈曲振動B4の節位置n4 の位置と一致する位置
に、それぞれ設けられて、振動子31に当接する。つま
り、加圧用突起47a〜47dは、いずれも、屈曲振動
B4の節位置n2 、n4 を跨ぐ位置に形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 to 3, the vibrator pressing member 44 is a plate material having pressing protrusions 47a to 47d at four corners. The pressing projections 47a to 47d are arranged at the four corners of the vibrator pressing member 44 because the electrodes 38a to 38d
This is to prevent interference between the raised portions of the soldering between the lead wires 39a to 39d and the lead wires 39a to 39d.
Pressurizing protrusions 47a and 47c are in a position to match the position of the nodal position n 2 of the bending vibration B4 generated in the oscillator 31, also pressurizing protrusions 47b and 47d are of the bending vibration B4 generated in the oscillator 31 a position coinciding with the position of the node position n 4, provided respectively in contact with the vibrator 31. In other words, the pressurizing protrusion 47a~47d are both are formed at positions across the section position n 2, n 4 of the bending vibration B4.

【0048】また、振動子支持部材43の屈曲部43a
には貫通孔43dが設けられており、振動子加圧部材4
4の加圧用突起47b及び47dは、いずれも、この貫
通孔43dを貫通して振動子31に装着された圧電体3
6に当接する。これにより、振動子支持部材43と、振
動子加圧部材44との接触が防止される。
The bent portion 43a of the vibrator support member 43
Is provided with a through-hole 43d.
Each of the pressurizing projections 47b and 47d of the piezoelectric body 3 attached to the vibrator 31 passes through the through hole 43d.
Contact 6 Thereby, the contact between the vibrator support member 43 and the vibrator pressing member 44 is prevented.

【0049】図2に示すように、振動子固定部材42の
振動子加圧部材44側の平面の略中央部に設けられた収
容孔42aには、加圧力発生部材48が装着される。本
実施形態では、加圧力発生部材48としてコイルばねを
用いた。なお、振動子固定部材42の加圧力発生部材4
8との当接部には、ねじ部材49がねじ止めされてお
り、ねじ部材49のねじ込み深さを調節することによ
り、加圧力発生部材48が発生する加圧力を適宜調節で
きるように構成されている。
As shown in FIG. 2, a pressure generating member 48 is mounted in a receiving hole 42a provided substantially at the center of the plane of the transducer fixing member 42 on the transducer pressing member 44 side. In the present embodiment, a coil spring is used as the pressing force generating member 48. The pressing force generating member 4 of the vibrator fixing member 42
A screw member 49 is screwed to a contact portion with the screw member 8, and by adjusting the screwing depth of the screw member 49, the pressing force generated by the pressing force generating member 48 can be appropriately adjusted. ing.

【0050】加圧力発生部材48が発生した加圧力によ
り、振動子加圧部材44は振動子31の方向へ付勢され
る。これにより、加圧用突起47a〜47dにより振動
子31は、駆動力取出部37a〜37b’を介して、移
動子32の突起部41a〜41b’と適宜加圧力で加圧
接触する。
The vibrator pressing member 44 is urged toward the vibrator 31 by the pressing force generated by the pressing force generating member 48. As a result, the vibrator 31 is brought into press contact with the protrusions 41a to 41b 'of the moving element 32 by the pressurizing force by the pressurizing protrusions 47a to 47d via the driving force extracting portions 37a to 37b'.

【0051】振動子固定部材42は、2本の取付けねじ
42bによってベース基板60に固定される。これによ
り、振動子31及び移動子32は、ベース基板60の表
面から一定距離だけ離れて支持される。
The vibrator fixing member 42 is fixed to the base substrate 60 by two mounting screws 42b. Thus, the vibrator 31 and the mover 32 are supported at a certain distance from the surface of the base substrate 60.

【0052】このように、本実施形態では、振動子支持
部材43及び振動子加圧部材44を備える振動子固定部
材42により、振動子31が支持される。すなわち、本
実施形態の超音波モータ33は、駆動力取出部を有する
振動子31と、駆動力取出部を介して振動子31に加圧
接触することによりこの振動子31との間で直線的な相
対運動を行う移動子32と、振動子31を移動子32に
加圧接触させる振動子固定部材42とを有する。
As described above, in this embodiment, the vibrator 31 is supported by the vibrator fixing member 42 including the vibrator support member 43 and the vibrator pressing member 44. That is, the ultrasonic motor 33 of the present embodiment linearly moves between the vibrator 31 having the driving force take-out portion and the vibrator 31 by pressing the vibrator 31 through the driving force take-out portion. And a vibrator fixing member 42 for bringing the vibrator 31 into pressure contact with the vibrator 32.

【0053】なお、本実施形態では、振動子固定部材4
2に中継基板50が固定されている。中継基板50は、
リード線39と、位置決め装置30の駆動制御装置61
に接続されるリード線51とを接続し、駆動制御装置6
1からの駆動信号を圧電体36に入力する。また、この
中継基板50を、例えばガラス、アルミナ、セラミック
又はシリコーン等の熱伝導度が小さい絶縁材料により構
成した場合には、この中継基板50に温度センサ(図示
しない。)を設けて駆動時の振動子31の近辺の環境温
度を検出し、この検出値を駆動制御装置61からの駆動
信号のフィードバック制御因子とすることにより、より
正確な制御を行うことができる。
In the present embodiment, the vibrator fixing member 4
2, a relay board 50 is fixed. The relay board 50
The lead wire 39 and the drive control device 61 of the positioning device 30
And the drive control device 6
The drive signal from 1 is input to the piezoelectric body 36. When the relay board 50 is made of an insulating material having a low thermal conductivity such as glass, alumina, ceramic or silicone, for example, a temperature sensor (not shown) is provided on the relay board 50 for driving. By detecting the environmental temperature near the vibrator 31 and using the detected value as a feedback control factor of the drive signal from the drive control device 61, more accurate control can be performed.

【0054】〔可動ステージ34〕図1〜図3及び図6
に示すように、本実施形態の位置決め装置30は、可動
ステージ34を有する。
[Movable stage 34] FIGS. 1 to 3 and 6
As shown in (1), the positioning device 30 of the present embodiment has a movable stage 34.

【0055】可動ステージ34は、例えばアルミニウム
合金のような軽金属材料により軽量に構成される。本実
施形態では、この可動ステージ34は、移動子32が固
定される第1の平面である移動子取付面34aと、移動
子取付面34aと略直交する第2の平面である搭載面3
4bとを有し、図3に示すように、L字状に屈曲して形
成される。このため、図3に示すように、相対運動の方
向に対しての垂直な面を断面として見たときの断面二次
モーメントが大きく、摺動面における曲げに対する剛性
が高い。したがって、移動子取付面34aは、振動子3
1が発生する第2の振動である屈曲振動B4による加圧
力を垂直に受けても、変形し難い。
The movable stage 34 is made of a light metal material such as an aluminum alloy and is lightweight. In the present embodiment, the movable stage 34 includes a movable member mounting surface 34a which is a first plane to which the movable member 32 is fixed, and a mounting surface 3 which is a second plane substantially orthogonal to the movable member mounting surface 34a.
4b, and is formed to be bent in an L-shape as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 3, when the plane perpendicular to the direction of the relative motion is viewed as a cross section, the second moment of area is large, and the sliding surface has high rigidity against bending. Therefore, the moving element mounting surface 34a is
Even if it receives a pressing force due to the bending vibration B4, which is the second vibration generated by 1, vertically, it is difficult to deform.

【0056】移動子取付面34aは、図6に示すよう
に、移動子32を装着するための3本の平小ねじ40を
ネジ止めするためのネジ穴以外は何も設けられず、一様
な面とされている。
As shown in FIG. 6, the moving element mounting surface 34a is provided with nothing except a screw hole for screwing the three flat small screws 40 for mounting the moving element 32. It is said that.

【0057】一方、搭載面34bは、振動子31及び移
動子32の加圧方向、すなわち屈曲振動B4の振動方向
と平行な方向へ向けて延設されている。この搭載面34
bの下面の略中央部には、4本のねじ52によってガイ
ド53が固定される。ガイド53は、ベース基板60に
相対運動の方向と平行な方向へ向けて敷設されたレール
54に嵌合し、レール54とともにリニアガイド55を
構成する。このため、可動ステージ34は、リニアガイ
ド55により相対運動の方向と平行な方向へ移動自在に
支持される。
On the other hand, the mounting surface 34b extends in the direction in which the vibrator 31 and the moving element 32 are pressed, that is, in the direction parallel to the vibration direction of the bending vibration B4. This mounting surface 34
A guide 53 is fixed to the substantially central portion of the lower surface of b by four screws 52. The guide 53 is fitted on a rail 54 laid on the base substrate 60 in a direction parallel to the direction of the relative movement, and forms a linear guide 55 together with the rail 54. Therefore, the movable stage 34 is supported by the linear guide 55 so as to be movable in a direction parallel to the direction of the relative movement.

【0058】搭載面34bには、光ファイバ56aの切
換端子56が搭載される。この切換端子56は、例えば
樹脂材料により直方体状に形成され、入力側の光ファイ
バ56aの端部を貫通させた状態で固定されて、装着さ
れる。
The switching terminal 56 of the optical fiber 56a is mounted on the mounting surface 34b. The switching terminal 56 is formed in a rectangular parallelepiped shape by, for example, a resin material, and is fixed and mounted in a state where the end of the optical fiber 56a on the input side is penetrated.

【0059】本実施形態では、光ファイバ56aとし
て、中心部に設けられた屈折率がn1であるコアと、コ
アの外周に設けられた屈折率がn2 (n2 <n1 )のク
ラッディングと、クラッディングの外周に設けられたコ
アやクラッディングに比較して格段に光吸収の多い材料
からなるジャケットとを有するステップ形光ファイバを
用いた。
In this embodiment, as the optical fiber 56a, a core provided at the center and having a refractive index of n 1 and a clad provided at the outer periphery of the core and having a refractive index of n 2 (n 2 <n 1 ). A step-type optical fiber having a cladding and a jacket provided on the outer periphery of the cladding and made of a material having much more light absorption than the cladding is used.

【0060】また、ベース基板60に固定された支持台
57に、4本の光ファイバ58aそれぞれの4つの切換
端子58が、光ファイバ56aの切換端子56と同じ設
置高さになるようにして搭載される。各切換端子58
は、いずれも、例えば樹脂材料により直方体状に形成さ
れ、4本の光ファイバ58aの端部をそれぞれ貫通させ
た状態で固定されて、装着される。切換端子58それぞ
れの一つの端面には、各光ファイバ58aの端面が同一
平面をなして、配置される。この光ファイバ58aは、
光ファイバ56aと同様に、ステップ形光ファイバであ
る。
The four switching terminals 58 of each of the four optical fibers 58a are mounted on the support 57 fixed to the base substrate 60 such that the four switching terminals 58 have the same installation height as the switching terminals 56 of the optical fiber 56a. Is done. Each switching terminal 58
Are formed in a rectangular parallelepiped shape by, for example, a resin material, and are fixed and mounted in a state where the ends of the four optical fibers 58a are respectively penetrated. On one end face of each switching terminal 58, an end face of each optical fiber 58a is arranged so as to be on the same plane. This optical fiber 58a
Like the optical fiber 56a, it is a step-type optical fiber.

【0061】なお、図1〜図3では、図面を簡略化して
理解を容易にするために、切換端子58が4つ並設され
た場合を示すが、本発明はこれに限られるものではな
く、2つ、3つ又は5つ以上の切換端子が並設された場
合にも、同様に適用される。
Although FIGS. 1 to 3 show a case where four switching terminals 58 are arranged in parallel to simplify the drawings and facilitate understanding, the present invention is not limited to this. The same applies to a case where two, three, five or more switching terminals are arranged in parallel.

【0062】なお、ベース基板60には、透過型のエン
コーダ59の検出部を構成する発光部59a及び受光部
59bが、可動ステージ34の縦フランジ34cに固定
されたスケール部59cを挟んで、対向して配置され
る。このエンコーダ59により、可動ステージ34の現
位置が検出される。検出値は、位置決め装置30の駆動
制御装置61へ出力され、超音波モータ33の駆動が制
御される。
On the base substrate 60, a light emitting portion 59a and a light receiving portion 59b constituting a detecting portion of the transmission type encoder 59 are opposed to each other with a scale portion 59c fixed to a vertical flange 34c of the movable stage 34 interposed therebetween. Placed. The current position of the movable stage 34 is detected by the encoder 59. The detected value is output to the drive control device 61 of the positioning device 30, and the drive of the ultrasonic motor 33 is controlled.

【0063】本実施形態では、可動ステージ34を、移
動子取付面34a及び搭載面34bによりL字状に屈曲
して形成することにより、剛性を高めてある。また、搭
載面34bが移動子取付面34aに対して垂直に張り出
している構造である。このため、搭載面34bに、軽量
化のための切欠き部や中空部を設けても、移動子取付面
34aの曲げ剛性を充分に保つことができ、振動モータ
33のクラッチ機能による衝撃を受けても、移動子取付
面34aが変形することに起因した振動が、搭載面34
bに生じ難い(特に曲げ)構造である。したがって、本
実施形態では、搭載面34bのうちで、切換端子56の
搭載部及びガイド53装着部以外の部分、すなわち、受
光部59bの上方に位置する部分と、発光部59aと支
持台57との間とに、それぞれ中空部34d、切欠き部
34eをそれぞれ設けてある。このため、本実施形態に
よれば、振動モータ33のクラッチ機能に起因した振動
を可動ステージ34に生じることなく、可動ステージ3
4を軽量化することができる。
In the present embodiment, the rigidity of the movable stage 34 is increased by bending the movable stage 34 into an L-shape by the moving element mounting surface 34a and the mounting surface 34b. Further, the mounting surface 34b has a structure in which the mounting surface 34b projects perpendicularly to the moving member mounting surface 34a. For this reason, even if a notch or a hollow portion is provided on the mounting surface 34b for weight reduction, the bending rigidity of the moving member mounting surface 34a can be sufficiently maintained, and the impact due to the clutch function of the vibration motor 33 can be obtained. However, the vibration caused by the deformation of the moving element mounting surface 34a
b is a structure that is unlikely to occur (especially bending). Therefore, in this embodiment, of the mounting surface 34b, a portion other than the mounting portion of the switching terminal 56 and the mounting portion of the guide 53, that is, a portion located above the light receiving portion 59b, the light emitting portion 59a and the support base 57 A hollow portion 34d and a cutout portion 34e are respectively provided between the two. For this reason, according to the present embodiment, the vibration caused by the clutch function of the vibration motor 33 does not occur on the movable stage 34 and the movable stage 3
4 can be reduced in weight.

【0064】なお、本実施形態では、図1〜図3及び図
6に示すように、中空部34d及び切欠き部34eを、
いずれも、リニアガイド55の装着部に関して振動子取
付面34aと反対側に位置する可動ステージ34の平面
に設けてあるため、可動ステージ34の重心位置を、リ
ニアガイド55のレール54の直上に近づけることがで
きる。これにより、停止の直前における可動ステージ3
4に作用するヨー慣性モーメントを低減できる。このた
め、本実施形態によれば、可動ステージ34をその重心
回りに回転する変位を生じることなく停止でき、可動ス
テージ34の位置決め精度を向上できる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3 and 6, the hollow portion 34d and the notch 34e are
In each case, the center of gravity of the movable stage 34 is brought close to the position directly above the rail 54 of the linear guide 55 because the center of gravity of the movable stage 34 is provided on the plane of the movable stage 34 opposite to the vibrator mounting surface 34 a with respect to the mounting portion of the linear guide 55. be able to. Thereby, the movable stage 3 immediately before the stop
4 can be reduced. For this reason, according to the present embodiment, the movable stage 34 can be stopped without generating a displacement that rotates around the center of gravity, and the positioning accuracy of the movable stage 34 can be improved.

【0065】このように、可動ステージ34は、移動子
32に固定されて振動子31と移動子32との加圧方向
に略平行な方向へ向けて延設されるとともに、リニアガ
イド55により振動子31と移動子32との相対運動の
方向と略平行な方向へ直線的に移動自在に支持される。
As described above, the movable stage 34 is fixed to the moving element 32 and extends in a direction substantially parallel to the direction in which the vibrator 31 and the moving element 32 are pressed. The movable element 31 is supported so as to be linearly movable in a direction substantially parallel to the direction of the relative movement between the movable element 31 and the movable element 32.

【0066】図7は、本実施形態の位置決め装置30の
駆動制御装置61の一例を示すブロック図である。ま
た、図8は、この駆動制御装置61のCPU62のフロ
ーチャートである。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the drive control device 61 of the positioning device 30 of the present embodiment. FIG. 8 is a flowchart of the CPU 62 of the drive control device 61.

【0067】駆動制御装置61のCPU62は、図8に
おけるステップ(以下、「S」と略記する。)1におい
て上位指令装置63から目標位置、動作条件(加減速度
や最高速度等)の指令を入力される。また、CPU62
は、目標位置とエンコーダ59のカウンタ68からのカ
ウント値との偏差に基づいてディジタル信号を出力す
る。そして、S2に移行する。
In step (hereinafter abbreviated as "S") 1 in FIG. 8, the CPU 62 of the drive control unit 61 inputs commands for the target position and operating conditions (acceleration / deceleration, maximum speed, etc.) from the upper command device 63. Is done. Also, the CPU 62
Outputs a digital signal based on the deviation between the target position and the count value of the encoder 59 from the counter 68. Then, the process proceeds to S2.

【0068】S2において、CPU62は、エンコーダ
59の検出値に基づいて、目標位置と現在位置との差で
ある移動量を算出する。そして、S3に移行する。S3
において、CPU62は、S2において算出した移動量
を、S1において入力された動作条件(加減速度や最高
速度等)で移動した場合の動作速度プロファイルを設定
する。
In S2, the CPU 62 calculates a movement amount, which is the difference between the target position and the current position, based on the value detected by the encoder 59. Then, the process proceeds to S3. S3
In, the CPU 62 sets an operating speed profile when the moving amount calculated in S2 is moved under the operating conditions (acceleration / deceleration, maximum speed, etc.) input in S1.

【0069】図9は、設定された動作速度プロファイル
および指令位置の一例を示すグラフである。図9にグラ
フにより示すように、S3において、時間に対する指令
位置が決定される。そして、S4に移行する。
FIG. 9 is a graph showing an example of the set operation speed profile and command position. As shown by the graph in FIG. 9, in S3, the command position with respect to time is determined. Then, the process proceeds to S4.

【0070】S4において、CPU62は、駆動周波数
を初期値f0 (共振周波数よりも高周波側)に設定し、
図7におけるD/A変換器64にディジタル信号を出力
する。D/A変換器64は、ディジタル信号をアナログ
電圧信号に変換して、VCO65に出力する。VCO6
5は、D/A変換器64から入力されるアナログ電圧信
号の電圧値に対応した二つの周波信号を発生し、増幅器
66Aおよび移相器67に出力する。移相器67は、入
力された周波信号の位相を(±π/2)ずらす。そし
て.増幅器66AからA相の駆動信号が入力領域36
a、36cの銀電極38a、38cへ印加され、また、
増幅器66BからB相の駆動信号が入力領域36b、3
6dの銀電極38b、38dへ印加される。これによ
り、振動子31は励振し、駆動力取出部37a〜37
b’を介して加圧接触する移動子32と、この移動子3
2に固定された可動ステージ34とを、ともに直線的に
駆動する。
In S4, the CPU 62 sets the drive frequency to the initial value f 0 (on the higher frequency side than the resonance frequency),
A digital signal is output to the D / A converter 64 in FIG. The D / A converter 64 converts a digital signal into an analog voltage signal and outputs the signal to the VCO 65. VCO6
5 generates two frequency signals corresponding to the voltage value of the analog voltage signal input from the D / A converter 64 and outputs the two frequency signals to the amplifier 66A and the phase shifter 67. The phase shifter 67 shifts the phase of the input frequency signal by (± π / 2). And. The drive signal of the A phase from the amplifier 66A
a, 36c applied to the silver electrodes 38a, 38c;
The driving signal of the B phase is supplied from the amplifier 66B to the input areas 36b, 3b.
The voltage is applied to the 6d silver electrodes 38b and 38d. As a result, the vibrator 31 is excited, and the driving force extracting portions 37a to 37
a moving member 32 which comes into pressure contact with the moving member b '
The movable stage 34 fixed to 2 is linearly driven together.

【0071】S5において、CPU62は、カウンタ6
8を介してエンコーダ59により可動ステージ34の駆
動開始が確認されるまで、駆動周波数を低周波側へΔf
ずつ掃引する。そして、駆動開始が確認された後、S6
に移行する。
In S5, the CPU 62 sets the counter 6
8 until the driving of the movable stage 34 is confirmed to be started by the encoder 59 via Δ8.
Sweep by one. Then, after the start of driving is confirmed, S6
Move to

【0072】S6において、CPU62は、エンコーダ
59の検出値に基づいて、各時点における指令位置と検
出位置との偏差である偏差eを算出する。そして、S7
に移行する。
In S6, the CPU 62 calculates a deviation e, which is a deviation between the command position and the detected position at each time, based on the detected value of the encoder 59. And S7
Move to

【0073】S7において、CPU62は、制御ゲイン
αを任意に設定し、S6において算出した偏差eに基づ
いて、駆動周波数fを設定する。そして、駆動周波数f
を変更しながら偏差eが零となるように速度を変更す
る。そして、S8に移行する。なお、駆動周波数fを決
定する方法は、これに限られず、偏差eを基にして、任
意の式が設定可能である。
In S7, the CPU 62 arbitrarily sets the control gain α, and sets the drive frequency f based on the deviation e calculated in S6. And the driving frequency f
While changing the speed so that the deviation e becomes zero. Then, control goes to a step S8. The method of determining the drive frequency f is not limited to this, and an arbitrary expression can be set based on the deviation e.

【0074】S8において、CPU62は、検出位置が
予め設定した位置決め許容範囲に到達したことを確認す
る。そして、到達していない場合にはS6に移行し、到
達した場合にはS9に移行する。すなわち、S8におい
ては、可動ステージ34が目標位置から所定の距離の範
囲に設定された位置決め許容範囲に達したことが確認さ
れる。
In S8, the CPU 62 confirms that the detected position has reached a preset allowable positioning range. Then, if it has not arrived, the process proceeds to S6, and if it has reached, the process proceeds to S9. That is, in S8, it is confirmed that the movable stage 34 has reached a positioning allowable range set within a range of a predetermined distance from the target position.

【0075】S9において、CPU62は、検出速度が
予め設定した停止速度に到達したことを確認する。ここ
で、超音波モータ33により駆動される可動ステージ3
4の停止時の運動を、粘性減衰力が作用するばね−質量
系の1自由度系の振動に置き換えて考えると、質量をm
とし、ばね定数をkとし、粘性減衰係数をcとすると、
運動方程式は、(c/m) =2μ、p =√(k/m) とすると、
下記(1)式となる。
In S9, the CPU 62 confirms that the detected speed has reached a preset stop speed. Here, the movable stage 3 driven by the ultrasonic motor 33
When the motion at the time of stop of No. 4 is replaced by the vibration of the one-degree-of-freedom system of the spring-mass system on which the viscous damping force acts, the mass is m
Where k is the spring constant and c is the viscous damping coefficient.
The equation of motion is: (c / m) = 2μ, p = √ (k / m)
The following equation (1) is obtained.

【0076】 x''+2μx' +p2x=0 ・・・・・・・(1) この(1)式を解くと、その解は、μ<0の場合、下記
(2)式として与えられる。
X ″ + 2μx ′ + p 2 x = 0 (1) When this equation (1) is solved, if μ <0, the solution is given as the following equation (2) .

【0077】[0077]

【数1】 したがって、S9における停止速度は、振動子31への
駆動信号の入力を停止した際に発生する機械的振動によ
って変位する振動子が、予め設定された上記の位置決め
許容範囲に存在する速度である。具体的には、例えば、
偏差が位置決め許容範囲に入り、かつ速度が(2)式に
おける振幅aが位置決め許容範囲の1/2となる速度v
0 に低下した時にS10に移行し、速度v0 に低下して
いない時にはS6に移行する。すなわち、S8において
は、可動ステージ34がこのような所定の停止速度に低
下したことが確認される。
(Equation 1) Therefore, the stop speed in S9 is a speed at which the vibrator displaced by the mechanical vibration generated when the input of the drive signal to the vibrator 31 is stopped exists in the above-described predetermined positioning allowable range. Specifically, for example,
The speed v at which the deviation falls within the positioning allowable range and the speed a becomes half the positioning allowable range in the equation (2).
When the speed has decreased to 0 , the process proceeds to S10, and when the speed has not decreased to v0, the process proceeds to S6. That is, in S8, it is confirmed that the movable stage 34 has decreased to such a predetermined stop speed.

【0078】そして、S10において、CPU62は、
振動子31への駆動信号の入力、すなわち駆動電圧の印
加を禁止する信号を出力する。本実施形態では、駆動電
源を遮断することにより、振動子31への駆動信号の入
力を停止した。これにより、可動ステージ34は初期振
幅aの減衰振動を行いながら停止する。しかし、可動ス
テージ34は位置決め許容範囲を逸脱しない。
Then, in S10, the CPU 62
A drive signal is input to the vibrator 31, that is, a signal for prohibiting the application of the drive voltage is output. In the present embodiment, the input of the drive signal to the vibrator 31 is stopped by cutting off the drive power supply. As a result, the movable stage 34 stops while performing damped oscillation with the initial amplitude a. However, the movable stage 34 does not deviate from the allowable positioning range.

【0079】この本実施形態の位置決め装置30によれ
ば、以下に列記する効果が奏せられる。 (1)可動ステージ34を、振動子31と移動子32と
の加圧方向に略平行な方向へ向けて延設された状態で移
動子32に固定したため、振動子固定部材42、振動子
31、移動子32及び可動ステージ34をいずれもこの
方向について並設して配置できる。このため、ベース基
板60に直交する方向に関する位置決め装置30の寸法
をできるだけ抑制できる。このため、小型であることか
ら小さな設置スペースにも設置することができる位置決
め装置30を提供できる。
According to the positioning device 30 of this embodiment, the following effects can be obtained. (1) Since the movable stage 34 is fixed to the movable element 32 in a state of extending in a direction substantially parallel to the pressing direction of the oscillator 31 and the movable element 32, the oscillator fixed member 42 and the oscillator 31 , The movable element 32 and the movable stage 34 can be arranged side by side in this direction. Therefore, the size of the positioning device 30 in the direction orthogonal to the base substrate 60 can be suppressed as much as possible. Therefore, it is possible to provide the positioning device 30 which is small in size and can be installed in a small installation space.

【0080】(2)移動子32のうちの駆動力取出部3
7a〜37b’との非接触部41cの厚さを、駆動力取
出部37a〜37b’との接触部41a〜41b’の厚
さよりも小さくしたため、移動子32を軽量化できる。
また、可動ステージ34に、中空部34d及び切欠き部
34eを形成したため、可動ステージ34を軽量化でき
る。したがって、これらの相乗的効果により、移動子3
2及び可動ステージ34をともに軽量化でき、可動ステ
ージ34の整定時間を短縮化することができる。
(2) Driving force take-out part 3 of mover 32
Since the thickness of the non-contact portion 41c with the contact portions 7a to 37b 'is smaller than the thickness of the contact portions 41a to 41b' with the drive force output portions 37a to 37b ', the weight of the movable element 32 can be reduced.
Further, since the hollow portion 34d and the cutout portion 34e are formed in the movable stage 34, the weight of the movable stage 34 can be reduced. Therefore, due to these synergistic effects, the moving element 3
The weight of both the movable stage 34 and the movable stage 34 can be reduced, and the settling time of the movable stage 34 can be reduced.

【0081】(3)移動子32のうちの駆動力取出部3
7a〜37b’との非接触部41cの厚さを、駆動力取
出部37a〜37b’との接触部41a〜41b’の厚
さよりも小さくしたため、突起部41a〜41b’への
ラップ加工の加工時間を低減できる。
(3) Driving force take-out part 3 of movable element 32
Since the thickness of the non-contact portion 41c with the contact portions 7a to 37b 'is smaller than the thickness of the contact portions 41a to 41b' with the drive force take-out portions 37a to 37b ', the lapping of the protrusion portions 41a to 41b' is performed. Time can be reduced.

【0082】(4)移動子32のうちの駆動力取出部3
7a〜37b’との非接触部41cの厚さを、駆動力取
出部37a〜37b’との接触部41a〜41b’の厚
さよりも小さくしたため、振動子31が発生した振動に
起因して可動ステージ34が振動することを抑制でき
る。また、可動ステージ34に、移動子32に固定され
る振動子取付け面34aと搭載面34bとを設けたた
め、搭載面34bに中空部34d及び切欠き部34eを
形成しても、振動子31が発生した振動に起因して可動
ステージ34が振動することを抑制できる。さらに、中
空部34d及び切欠き部34eを、いずれも、リニアガ
イド55の装着部に関して振動子取付面34aと反対側
に位置する可動ステージ34の平面に設けることによ
り、可動ステージ34をその重心回りに回転する変位を
生じることなく停止できる。したがって、これらの相乗
的効果により、可動ステージ34の位置決め精度を向上
できる。
(4) Driving force take-out part 3 of mover 32
Since the thickness of the non-contact portion 41c with the driving force take-out portions 37a to 37b 'is smaller than the thickness of the non-contact portion 41c with the driving force take-out portions 37a to 37b', the movable portion is movable due to the vibration generated by the vibrator 31. The vibration of the stage 34 can be suppressed. Further, since the movable stage 34 is provided with the vibrator mounting surface 34a fixed to the mover 32 and the mounting surface 34b, even if the hollow portion 34d and the notch 34e are formed on the mounting surface 34b, the vibrator 31 is Vibration of the movable stage 34 due to the generated vibration can be suppressed. Further, by providing the hollow portion 34d and the cutout portion 34e on the plane of the movable stage 34 located on the opposite side of the vibrator mounting surface 34a with respect to the mounting portion of the linear guide 55, the movable stage 34 is positioned around its center of gravity. It can be stopped without any rotational displacement. Therefore, the positioning accuracy of the movable stage 34 can be improved by these synergistic effects.

【0083】(5)図10は、本実施形態により、可動
ステージ34が目標位置の近傍に到達した時点で超音波
モータ33の振動子31に対する駆動信号の入力を停止
した場合に、可動ステージ34の検出速度および位置偏
差(指令位置と現位置との偏差)と、時間との関係の一
例を示すグラフである。
(5) FIG. 10 shows a case where the input of the drive signal to the vibrator 31 of the ultrasonic motor 33 is stopped when the movable stage 34 reaches the vicinity of the target position according to the present embodiment. 7 is a graph showing an example of a relationship between a detected speed and a position deviation (deviation between a command position and a current position) and time.

【0084】図10にグラフで示すように、本超音波モ
ータ33が時刻t0 に起動され、指令位置に追従しなが
ら目標位置へ向けて移動し、駆動制御装置61から、位
置決め許容範囲Pに到達するとともに所定の停止速度に
低下した時刻t1 に、超音波モータ33の振動子31へ
の駆動信号の入力を禁止する信号が出力される。この
際、可動ステージ34に発生する振動は、位置決め許容
範囲を逸脱しない振幅aの振動であるため、可動ステー
ジ34は時刻t2 を経て、時刻t3 において、目標位置
に停止する。
As shown by the graph in FIG. 10, the ultrasonic motor 33 is started at time t 0 , moves toward the target position while following the command position, and moves from the drive control device 61 to the positioning allowable range P. At time t 1 when the speed reaches the predetermined stop speed and reaches a predetermined stop speed, a signal for prohibiting the input of a drive signal to the vibrator 31 of the ultrasonic motor 33 is output. In this case, vibration generated in the movable stage 34 are the vibration of amplitude a without departing from the positioning tolerance, the movable stage 34 via a time t 2, the at time t 3, and stops at the target position.

【0085】このように、本実施形態では、可動ステー
ジ34が、目標位置から所定の距離の範囲に設定された
位置決め許容範囲に達した時以降にも、サーボ制御を継
続するのではなくて、振動子31への駆動信号の入力を
禁止するため、位置決め対象物である可動ステージ34
および切換端子56を目標位置に短時間で停止させるこ
とができる。
As described above, in the present embodiment, the servo control is not continued even after the movable stage 34 reaches the positioning allowable range set within a predetermined distance from the target position. In order to prohibit input of a drive signal to the vibrator 31, the movable stage 34, which is a positioning target,
Further, the switching terminal 56 can be stopped at the target position in a short time.

【0086】このため、本実施形態によれば、所望の目
標位置に短時間で停止することができる例えば超音波モ
ータ33と、その制御方法と、この超音波モータ33を
用いて位置決め対象物である可動ステージ34および切
換端子56を目標位置に短時間で停止させることができ
る位置決め装置30とを、いずれも提供することができ
る。
For this reason, according to the present embodiment, for example, an ultrasonic motor 33 capable of stopping at a desired target position in a short time, a control method thereof, and a positioning object using the ultrasonic motor 33 Both the movable device 34 and the positioning device 30 capable of stopping the switching terminal 56 at the target position in a short time can be provided.

【0087】また、さらに駆動信号の入力停止時まで
に、可動ステージ34の移動速度を十分に小さくしてい
るため、停止時における可動ステージ34の振動振幅が
十分小さくなっており、可動ステージ34の振動により
信号停止時以降の可動ステージ34の移動は許容位置決
め範囲から逸脱することはない。また、完全に可動ステ
ージ34の振動が停止した時以降も超音波モータ33の
自己保持力により可動ステージ34は動かないため駆動
信号を入力する必要はない。
Further, since the moving speed of the movable stage 34 is sufficiently reduced by the time when the input of the drive signal is stopped, the vibration amplitude of the movable stage 34 during the stop is sufficiently small. The movement of the movable stage 34 after the stop of the signal due to the vibration does not deviate from the allowable positioning range. Further, since the movable stage 34 does not move due to the self-holding force of the ultrasonic motor 33 even after the vibration of the movable stage 34 is completely stopped, it is not necessary to input a drive signal.

【0088】(変形形態)実施形態の説明では、振動モ
ータが超音波モータである場合を例にとった。しかし、
本発明は超音波モータには限定されず、超音波以外の他
の振動域を利用した振動モータについても、等しく適用
される。
(Modification) In the description of the embodiment, the case where the vibration motor is an ultrasonic motor is taken as an example. But,
The present invention is not limited to the ultrasonic motor, and is equally applicable to a vibration motor using a vibration region other than the ultrasonic wave.

【0089】また、実施形態の説明では、本発明にかか
る位置決め装置を光ファイバの切換装置に適用した場合
を例にとった。しかし、本発明は光ファイバの切換装置
には限定されず、各種の位置決め装置についても等しく
適用される。
In the description of the embodiment, the case where the positioning device according to the present invention is applied to an optical fiber switching device is taken as an example. However, the present invention is not limited to the optical fiber switching device, but is equally applicable to various positioning devices.

【0090】また、実施形態の説明では、振動子と移動
子との間で発生する相対運動の方向と略平行な方向へ振
動する第1の振動である1次の縦振動と、振動子と移動
子との加圧方向と略平行な方向へ振動する第2の振動で
ある4次の屈曲振動とを励振する異形モード縮退型の振
動子を用いた場合を例にとった。しかし、本発明で用い
る振動子は縦振動及び屈曲振動それぞれの振動の次数に
は限定されない。例えば、1次の縦振動と2次の屈曲振
動とを励振する振動子や、1次の縦振動と6次の屈曲振
動とを励振する振動子、さらには3次の縦振動と8次の
屈曲振動とを励振する振動子等も、同様に用いることが
できる。
Further, in the description of the embodiment, the primary longitudinal vibration which is the first vibration vibrating in a direction substantially parallel to the direction of the relative movement generated between the vibrator and the moving element, An example in which a deformed mode degenerate type vibrator that excites a fourth-order bending vibration, which is a second vibration vibrating in a direction substantially parallel to the direction in which the moving element is pressed, is used. However, the vibrator used in the present invention is not limited to the order of each of the longitudinal vibration and the bending vibration. For example, a vibrator that excites primary longitudinal vibration and secondary bending vibration, a vibrator that excites primary longitudinal vibration and sixth-order bending vibration, and a tertiary longitudinal vibration and eighth-order bending vibration A vibrator that excites bending vibration can be used in the same manner.

【0091】また、本発明で用いる振動子は、縦振動及
び屈曲振動の組合せにも限定されず、この組合せ以外の
異形モード縮退型の振動子や、同形モード縮退型の振動
子であっても、同様に適用することができる。
The vibrator used in the present invention is not limited to the combination of the longitudinal vibration and the bending vibration. And can be similarly applied.

【0092】また、実施形態の説明では、振動子が圧電
体を備える場合を例にとった。しかし、本発明は圧電体
には限定されず、例えば電歪素子等の電気エネルギ及び
機械エネルギの相互変換素子であれば、等しく適用する
ことができる。
In the description of the embodiment, the case where the vibrator has a piezoelectric body is taken as an example. However, the present invention is not limited to a piezoelectric body, and can be equally applied to any interconversion element of electric energy and mechanical energy such as an electrostrictive element.

【0093】また、実施形態の説明では、振動子が4つ
の駆動力取出部を有する場合を例にとった。しかし、本
発明はこの形態には限定されず、例えば、弾性体の幅方
向に2つの駆動力取出部が相対運動方向に関して所定距
離だけ離れて設けられた場合であっても、等しく適用さ
れる。この場合、移動子の駆動力取出部との接触部は矩
形の平面形状を呈することから、移動子の振動子との当
接面には、各実施形態のような十字型の溝は形成され
ず、矩形平面形状の溝部が相対運動の方向の略中心部に
形成される。
Further, in the description of the embodiment, the case where the vibrator has four driving force output portions is taken as an example. However, the present invention is not limited to this form, and is equally applicable, for example, even when two driving force extracting portions are provided at a predetermined distance in the width direction of the elastic body in the relative movement direction. . In this case, since the contact portion of the mover with the drive force take-out portion has a rectangular planar shape, a cross-shaped groove as in each embodiment is formed on the contact surface of the mover with the vibrator. Instead, a rectangular flat groove is formed substantially at the center in the direction of relative movement.

【0094】また、実施形態の説明では、移動ステージ
に切欠き部及び中空部がともに形成された場合を例にと
った。しかし、本発明はこの形態には限定されず、切欠
き部及び中空部の一方が形成されていてもよい。
Further, in the description of the embodiment, a case where both the notch portion and the hollow portion are formed in the moving stage is taken as an example. However, the present invention is not limited to this mode, and one of the cutout portion and the hollow portion may be formed.

【0095】また、実施形態の説明では、偏差が位置決
め許容範囲に入り、かつ所定の速度に低下したタイミン
グで振動子への駆動信号の入力が禁止される場合を例に
とった。しかし、本発明はこのタイミングには限定され
ず、このタイミング以降に振動子への駆動信号の入力を
禁止するようにしてもよい。
Further, in the description of the embodiment, the case where the input of the drive signal to the vibrator is prohibited at the timing when the deviation falls within the positioning allowable range and the speed is reduced to the predetermined speed is taken as an example. However, the present invention is not limited to this timing, and input of a drive signal to the vibrator may be prohibited after this timing.

【0096】また、実施形態の説明では、偏差が位置決
め許容範囲に入り、かつ所定の速度に低下したタイミン
グで振動子への駆動信号の入力が禁止される場合を例に
とった。しかし、本発明はこの形態には限定されず、位
置決め許容範囲へ到達した時点における速度が充分に小
さく抑制されている場合には、所定の速度に低下してい
なくとも、位置決め許容範囲に入ったタイミングで、振
動子への駆動信号の入力を禁止するようにしてもよい。
Further, in the description of the embodiment, the case where the input of the drive signal to the vibrator is prohibited at the timing when the deviation falls within the allowable positioning range and the speed is reduced to the predetermined speed is taken as an example. However, the present invention is not limited to this mode, and if the speed at the time of reaching the positioning allowable range is suppressed sufficiently small, even if the speed does not decrease to the predetermined speed, the vehicle enters the positioning allowable range. At a timing, the input of the drive signal to the vibrator may be prohibited.

【0097】また、実施形態の説明では、駆動電源を遮
断することにより、駆動電圧の印加を禁止することとし
たが、本発明はこの形態には限定されず、駆動電圧の印
加を禁止できる手段であれば、いかなる手段であっても
よい。
In the description of the embodiment, the application of the drive voltage is prohibited by shutting off the drive power supply. However, the present invention is not limited to this embodiment. Any means may be used.

【0098】また、実施形態の説明では、振動子を固定
配置し、相対運動部材を可動ステージに設けた場合を例
にとったが、本発明はこの形態には限定されず、例え
ば、相対運動部材を固定配置し、振動子を可動ステージ
に設けてもよい。
In the description of the embodiment, the case where the vibrator is fixedly arranged and the relative movement member is provided on the movable stage is taken as an example. However, the present invention is not limited to this embodiment. The member may be fixedly arranged, and the vibrator may be provided on the movable stage.

【0099】さらに、各実施形態は、本発明を具現化し
た一例を示したものであり、本発明の作用効果を奏する
範囲で様々な変形が可能である。
Further, each embodiment is an example in which the present invention is embodied, and various modifications are possible within a range in which the effects of the present invention can be obtained.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明により、所望の停止位置に短時間
で停止することができる例えば超音波モータ等の振動モ
ータと、その制御方法と、この振動モータを用いて位置
決め対象物を目標位置に短時間で停止させることができ
る位置決め装置とを提供できた。
According to the present invention, a vibration motor, such as an ultrasonic motor, capable of stopping at a desired stop position in a short time, a control method thereof, and an object to be positioned at a target position by using the vibration motor. A positioning device that can be stopped in a short time can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態の位置決め装置を、一部が透視される
とともに簡略化された状態で示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a simplified state of a positioning device of an embodiment with a part thereof being seen through.

【図2】図1におけるA矢視図である。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.

【図3】図1におけるB矢視図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 1;

【図4】実施形態における振動子及び移動子それぞれの
構成を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of each of a vibrator and a moving element in the embodiment.

【図5】実施形態における振動子の説明図であり、図5
(A)は上面図、図5(B)は側面図、図5(C)は振
動子に発生する二つの異なる振動L1及びB4それぞれ
の波形例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a vibrator according to the embodiment;
5A is a top view, FIG. 5B is a side view, and FIG. 5C is an explanatory diagram showing waveform examples of two different vibrations L1 and B4 generated in the vibrator.

【図6】実施形態における移動子及び可動ステージを抽
出して示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view extracting and showing a movable element and a movable stage in the embodiment.

【図7】実施形態の位置決め装置の駆動制御装置の一例
を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a drive control device of the positioning device according to the embodiment.

【図8】実施形態の位置決め装置の駆動制御装置のCP
Uのフローチャートである。
FIG. 8 shows a CP of the drive control device of the positioning device according to the embodiment.
6 is a flowchart of U.

【図9】実施形態において設定された動作速度プロファ
イルおよび指令位置の一例を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing an example of an operation speed profile and a command position set in the embodiment.

【図10】実施形態により、可動ステージが目標位置の
近傍に到達した時点で超音波モータの振動子に対する駆
動信号の入力を停止した場合に、可動ステージの検出速
度および位置偏差(指令位置と現位置との偏差)と、時
間との関係の一例を示すグラフである。
FIG. 10 is a diagram showing an example in which the input of a drive signal to the vibrator of the ultrasonic motor is stopped when the movable stage reaches the vicinity of the target position. 6 is a graph showing an example of a relationship between a position (deviation from position) and time.

【図11】従来のサーボモータの制御をそのまま超音波
モータに流用した場合の、指令位置、位置決め対象物の
検出速度および位置偏差(指令位置と現位置との偏差)
と、時間との関係の一例を示すグラフである。
FIG. 11 shows a commanded position, a detection speed of a positioning object, and a positional deviation (deviation between a commanded position and a current position) when the conventional servomotor control is directly applied to an ultrasonic motor.
6 is a graph showing an example of a relationship between time and time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 位置決め装置 31 振動子 32 移動子 33 超音波モータ 34 可動ステージ 61 駆動制御装置 Reference Signs List 30 positioning device 31 vibrator 32 mover 33 ultrasonic motor 34 movable stage 61 drive control device

フロントページの続き Fターム(参考) 5H303 AA05 BB01 BB06 BB11 CC06 DD14 EE03 EE07 FF09 HH01 JJ01 KK02 KK35 MM01 5H680 AA09 BB03 BB13 BC10 CC02 DD01 DD15 DD23 DD53 DD72 DD82 DD92 EE22 EE23 FF02 FF04 FF08 FF24 FF30 GG02 GG11 GG23 GG25 GG27 Continued on the front page F-term (reference) 5H303 AA05 BB01 BB06 BB11 CC06 DD14 EE03 EE07 FF09 HH01 JJ01 KK02 KK35 MM01 5H680 AA09 BB03 BB13 BC10 CC02 DD01 DD15 DD23 DD53 DD72 DD82 DD92 EE22 EE23 FF30 GG24 FF04 GG24 FF24 GG04 FF02 GG24 FF04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動信号を入力されて振動を発生する振
動子と、 該振動子に加圧接触して相対運動を発生する相対運動部
材と、 前記振動子又は前記相対運動部材が、目標停止位置から
所定の距離の範囲に設定された位置決め許容範囲に達し
た時以降に、前記振動子への前記駆動信号の入力を禁止
する駆動制御装置とを備えることを特徴とする振動モー
タ。
1. A vibrator that generates vibration by receiving a drive signal, a relative motion member that generates relative motion by pressurizing and contacting the vibrator, and a target stop of the vibrator or the relative motion member. A vibration motor, comprising: a drive control device for prohibiting the input of the drive signal to the vibrator after a positioning tolerance set within a range of a predetermined distance from a position is reached.
【請求項2】 前記駆動制御装置は、前記振動子又は前
記相対運動部材の速度が所定の速度に低下した時以降
に、前記振動子への前記駆動信号の入力を禁止すること
を特徴とする請求項1に記載された振動モータ。
2. The drive control device according to claim 1, wherein input of the drive signal to the vibrator is prohibited after the speed of the vibrator or the relative motion member is reduced to a predetermined speed. The vibration motor according to claim 1.
【請求項3】 前記所定の速度は、前記振動子への前記
駆動信号の入力を停止した際に発生する機械的振動によ
って変位する前記振動子又は前記相対運動部材が、前記
位置決め許容範囲に存在する速度であることを特徴とす
る請求項1又は請求項2に記載された振動モータ。
3. The vibrator or the relative motion member, which is displaced by mechanical vibration generated when the input of the drive signal to the vibrator is stopped, is within the positioning allowable range. The vibration motor according to claim 1, wherein the vibration motor is driven at a predetermined speed.
【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれか1
項に記載された振動モータと、 該振動モータにより駆動される可動ステージとを備える
ことを特徴とする位置決め装置。
4. One of claims 1 to 3
A positioning device, comprising: the vibration motor described in the above section; and a movable stage driven by the vibration motor.
【請求項5】 駆動信号を入力されて振動を発生する振
動子又は該振動子に加圧接触して相対運動を発生する相
対運動部材が、目標停止位置から所定の距離の範囲に設
定された位置決め許容範囲に達した時以降に、前記振動
子への前記駆動信号の入力を禁止することを特徴とする
振動モータの制御方法。
5. A vibrator that receives a drive signal and generates vibration or a relative motion member that generates relative motion by pressing and contacting the vibrator is set within a predetermined distance from a target stop position. A method for controlling a vibration motor, comprising: prohibiting input of the drive signal to the vibrator after reaching a positioning allowable range.
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