JP2004229455A - Oscillatory actuator - Google Patents

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JP2004229455A JP2003016981A JP2003016981A JP2004229455A JP 2004229455 A JP2004229455 A JP 2004229455A JP 2003016981 A JP2003016981 A JP 2003016981A JP 2003016981 A JP2003016981 A JP 2003016981A JP 2004229455 A JP2004229455 A JP 2004229455A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillatory actuator, with improved high-speed performance which can be positioned with accuracy, even in jogging. <P>SOLUTION: The oscillatory actuator uses ultrasonic motors designed so that oscillating bodies are caused to produce ultrasonic vibration and movable bodies are relatively moved via frictional members by the ultrasonic vibration. In the actuator, the ultrasonic motors are disposed in a plurality of stages via the movable bodies, and the actuator is provided with a controller which controls the driving of the ultrasonic motors. The ultrasonic motors are individually controlled by the controller. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
超音波モータを利用して可動体を移動させるようにした振動アクチュエータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の振動アクチュエータとして、例えば特許文献1などに開示されている。この振動アクチュエータは、図6に示すように、ベース盤51にリニアスケール52を載置し、該リニアスケール52と対向する位置に測定ヘッド53を設けて位置検出手段54が構成される。また、駆動力伝達部材55に、その長手方向に対して垂直に超音波モータ56の押圧部材57を当接し、ステージ58の移動に伴う位置検出手段54からの位置情報と、予め設定してあるステージ58の基準位置情報との偏差に基づいて、制御部59で、例えばPID演算処理などを行って、ドライバ60に超音波モータ56への指令信号を出力するフィードバック制御を行うことにより、超音波モータ56の押圧部材57に楕円運動を行わせ、該押圧部材57と駆動力伝達部材55との摩擦駆動によって、ステージ58をガイド部材61に沿って移動させるようになっている。
【0003】
すなわち、上記従来の振動アクチュエータは、1台の超音波モータ56を用いて、単体で可動体としてのステージ58を往復動させるようになっている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−27768号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超音波モータ1は、通常、上記ステージ58などの被対象物の位置決めに使用されるモータに比べて、移動速度が遅い。そこで、被対象物の微動時には、精度よく位置決めを行うことができるが、被対象物が高速、例えば280mm/secで移動する場合、通常の位置決め用モータに比べて、位置決め精度が悪くなるという問題があった。
【0006】
そのため、複数の超音波モータ1を並べて配置することによって駆動力を向上させ、高速移動時の位置決め精度を向上させることが提案されている。ところが、この場合でも、磁力を利用した位置決め用モータの移動速度に比べて速度が遅く、振動アクチュエータの高速性能が不十分であった。
【0007】
本発明の目的は、超音波モータの高速性能を改善するとともに、微動時でも高精度に位置決め可能な振動アクチュエータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、振動体に超音波振動を発生させ、該超音波振動によって摩擦部材を介して移動体を相対移動させる超音波モータを使用した振動アクチュエータであって、前記移動体を介して超音波モータを複数段に亘って配置するとともに、前記超音波モータの駆動を制御する制御装置を備え、該制御装置により、前記超音波モータを個別に制御するようにしたことにより、達成される。
【0009】
また、上記目的は、前記複数段に亘って配置された超音波モータの各段に、1台又は複数の超音波モータが並列に配置されるようにしたことにより、効果的に達成される。
【0010】
また、上記目的は、制御装置を、前記移動体の高速移動時、すべての超音波モータを駆動させるようにしたことにより、効果的に達成される。
【0011】
また、上記目的は、制御装置を、微動時、前記移動体に最も近い位置に配された超音波モータのみを駆動させるようにしたことにより、より効果的に達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【0013】
図1は本発明の第1実施例に係る振動アクチュエータを示し、同図において、1は、ベース盤などの固定部材2に設けられた第1超音波モータであり、該第1超音波モータ1の駆動により、振動体3に楕円運動を発生させるようになっている。この振動体3の楕円運動により、摩擦部材4は、図1矢印方向に移動するようになっている。
【0014】
また、摩擦部材4には、図1矢印方向に延びる第1案内部品5が併設されていて、該第1案内部品5に、可動体としての第1移動体6が往復動自在に装着されている。この第1移動体6は、摩擦部材4と一体に、振動体3の楕円運動に基づいて図1矢印方向に速度Vで移動するようになっている。
【0015】
さらに、第1移動体6には、位置を検出するための第1位置センサ20が取り付けられていて、該第1位置センサ20によって第1移動体6の第1案内部品5上の位置を検出するようになっている。これにより、第1超音波モータ1と第1移動体6は、摩擦部材4を介して第1段振動アクチュエータAを構成する。
【0016】
また、第1移動体6には、第2超音波モータ7が固定されていて、該第2超音波モータ7は、第1移動体6と一体に移動するようになっている。この第2超音波モータ7の駆動により、振動体8に楕円運動を発生させ、摩擦部材9を図1矢印方向に移動させるようになっている。
【0017】
また、摩擦部材9には、図1矢印方向に延びる第2案内部品10が併設されていて、該第2案内部品10に、第2移動体11が往復動自在に装着されている。この第2移動体11は、摩擦部材9と一体に、振動体8の楕円運動に基づいて図1矢印方向に第1移動体6に対して速度Vで移動するようになっている。
【0018】
さらに、第2移動体11には、位置を検出するための第2位置センサ21が取り付けられていて、該第2位置センサ21によって第2移動体11の第2案内部品10上の位置を検出するようになっている。これにより、第2超音波モータ7と第2移動体11は、摩擦部材9を介して第2段振動アクチュエータBを構成する。
【0019】
また、第2移動体11には、第3超音波モータ12が固定されていて、該第3超音波モータ12は、第2移動体11と一体に移動するようになっている。この第3超音波モータ12の駆動により、振動体13に楕円運動を発生させ、摩擦部材14を図1矢印方向に移動させるようになっている。
【0020】
また、摩擦部材14には、図1矢印方向に延びる移動体15が往復動自在に設けられている。この移動体15は、摩擦部材14と一体に、振動体13の楕円運動に基づいて図1矢印方向に第2移動体11に対して速度Vで移動するようになっている。
【0021】
さらに、移動体15には、位置を検出するための第3位置センサ22と絶対位置センサ23が取り付けられていて、該第3位置センサ22および絶対位置センサ23によって移動体15の第2案内部品10に対する相対位置および固定部材2に対する絶対位置を検出するようになっている。これにより、第3超音波モータ12と移動体15は、摩擦部材14を介して第3段振動アクチュエータCを構成する。
【0022】
そして、移動体15の移動を制御する制御装置30は、図2に示すように、第1,第2,第3位置センサ20,21,22および絶対位置センサ23からの位置検出信号を受けるとともに、第1,第2,および第3切替スイッチ16,17,18に切替信号を出力し、第1,第2,第3超音波モータ1,7,12の駆動を制御するようになっている。また、制御装置30には、指令信号発生部31が接続されていて、該指令信号発生部31からの移動体15への指令信号を送るようになっている。
【0023】
これにより、制御装置30は、指令信号発生部31からの指令信号に基づいて、第1,第2,および第3切替スイッチ16,17,18の作動を切り替える。例えば、移動体15を高速で移動させる場合、第1,第2,第3切替スイッチ16,17,18をすべてONにして、第1,第2,第3位置センサ20,21,22および絶対位置センサ23からの位置信号に基づいて、第1,第2,および第3超音波モータ1,7,12を駆動制御し、移動体15を高速で移動させることができる。例えば、第1、第2、第3超音波モータ1,7,12の能力を同一として、移動体6,11,15は、それぞれ超音波モータ1,7,12に対して相対速度Vで移動し、第1移動体6は、固定部材2に対して速度Vで移動し、第2移動体11は、固定部材2に対して速度2Vで移動し、移動体15は、固定部材2に対して速度3Vで移動することになる。すなわち、3段の振動アクチュエータを用いると、1段の振動アクチュエータに比べて3倍の移動速度が得られる。
【0024】
また、微動時の位置決めを行う場合、図3に示すように、制御装置30により、第3切替スイッチ18のみをONにして、他の第1および第2切替スイッチ16,17をOFFにすることで、第3段振動アクチュエータCの第3超音波モータ12のみを駆動させる。よって、移動体15を高い精度で移動させることもできる。
【0025】
なお、第1,第2,および第3超音波モータ1,7,12の能力は、移動目的および用途に応じて適宜変更してもよい。
【0026】
従って、上記第1実施例では、制御装置30の制御により、切替スイッチ16,17,18を制御することで、移動体15の移動目的や用途に応じて、移動体15の速度を適宜変更することができる。すなわち、切替スイッチ16,17,18をON−OFF制御することによって、3台の超音波モータを組合せ制御で駆動させ、移動体15の移動速度を最適に制御することができる。その結果、例えば高速移動が必要な場合、切替スイッチ16,17,18の制御によってすべての超音波モータ1,7,12を駆動させる一方、微動時の位置決めを行う場合、超音波モータ1,7,12のうち移動体15に最も近い第3超音波モータ12のみを駆動させる。これにより、移動目的や用途に応じて、超音波モータ1,7,12の個別制御が可能になり、移動体15の移動速度を適宜変更することができる。よって、振動アクチュエータの高速性能が向上するとともに、微動時においても高精度に位置決めを行うことができる。
【0027】
ちなみに、上記第1実施例において、微動時、移動体15から最も遠い第1超音波モータ1のみを駆動すると、移動に必要な装置全体の質量が大きくなってしまい、位置決め時の応答性が悪くなる。そのため、制御装置30によって、移動体15に最も近い位置に配される第3超音波モータ12のみを駆動させる。
【0028】
また、図4は、本発明に係る振動アクチュエータの第2実施例を示し、上記第1実施例と同一の部材は同一の符号を付し、その説明を省略する。上記第1実施例では、移動体15を移動させるのに、3段の振動アクチュエータA,B,Cを用いたが、第2実施例では、各段にそれぞれ2台の超音波モータ1,7,12を併設し、移動体15を矢印方向に移動させるようにした。これにより、各段における移動体6,11,15を移動させるのに必要な駆動力が増大する。すなわち、移動体15の移動に必要な駆動力が増大することで、移動体15を高速度で移動させることができる。例えば、並列に配された2台の超音波モータ1,7,12の能力が等しい場合、各段で約2倍の駆動力が得られることになる。
【0029】
また、図5は、本発明に係る振動アクチュエータの第3実施例を示し、上記第1実施例と同一の部材は同一の符号を付し、その説明を省略する。上記第2実施例では、各段において2台の超音波モータ1,7,12を設けたが、第3実施例では、各段に設置する超音波モータの数を移動目的や用途に応じて適宜変更することができるようにし、位置決めなどの自由度を向上させるようにした。
【0030】
すなわち、図5において、第1段振動アクチュエータAは、6台の超音波モータ1を併設し、該超音波モータ1の駆動によって摩擦部材4を介して2台の第1移動体6を移動させ、また、第2段振動アクチュエータBは、4台の超音波モータ7を配して、該超音波モータ7の駆動によって摩擦部材4を介して2台の第2移動体11を移動させる。そして、第3段振動アクチュエータCは、2台の超音波モータ12を配して、該超音波モータ12の駆動によって移動体15を移動させるようにした。
【0031】
これにより、移動体15の移動に必要な駆動力が増大し、振動アクチュエータの高速性能が向上する。また、切替スイッチ16,17,18をON−OFF制御することによって超音波モータ1,7,12を制御することで、微動時においても高精度な位置決めを行うことができる。
【0032】
なお、上記各実施例では、1台又は2台の移動体6,11を配置したが、これに限定されず、3台以上の移動体を配置してもよい。また、超音波モータの数も上記各実施例の数に限定されず、移動目的や用途に応じて適宜変更することができる。
【0033】
また、本発明において使用する振動アクチュエータは、圧電素子を用いてアクチュエータの共振現象を利用するものであれば、どのようなものでも使用可能である。
【0034】
また、上記各実施例では、絶対位置センサ23を第3段アクチュエータCの移動体15にのみ設けたが、第1,2段アクチュエータA,Bの移動体6,11にそれぞれ絶対位置センサを設け、移動体毎に相対位置や絶対位置を検出するようにしてもよい。
【0035】
また、上記各実施例では、切替スイッチ16,17,18として、図2や図3に示すようなメカスイッチを用いたが、半導体スイッチ等の電子スイッチを用いてもよく、制御の精密度や切替え安定性の観点から、実際には電子スイッチを使用する場合の方が多い。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る振動アクチュエータによると、超音波モータによって移動する移動体に、別の超音波モータを取り付け、移動体を介して複数の超音波モータを複数段に亘って配置し、各超音波モータを独立して個別に駆動制御するようにしたので、移動体を高速度で移動させることができる。すなわち、同一能力の超音波モータを2段に組み合わせた場合、ほぼ2倍の移動速度が得られ、3段に組み合わせた場合、ほぼ3倍の移動速度が得られる。また、微小な位置決めが必要な微動時には、移動体に最も近い位置に配された超音波モータのみで移動体を動かすようにし、精度のよい位置決めが可能である。よって、超音波モータの高速性能が向上するとともに、微動時でも高精度に位置決めが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る振動アクチュエータの第1実施例を示し、各段に1台の超音波モータを配した状態を示す説明図である。
【図2】粗動時で高速作動時における複数の超音波モータを制御する構成を説明する図である。
【図3】微動時における複数の超音波モータを制御する構成を説明する図である。
【図4】本発明の振動アクチュエータの第2実施例を示し、各段にそれぞれ2台の超音波モータを配した状態を示す説明図である。
【図5】本発明の振動アクチュエータの第3実施例を示し、各段に配する超音波モータの数を可変にした状態を示す説明図である。
【図6】従来の振動アクチュエータの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
A 第1段振動アクチュエータ
B 第2段振動アクチュエータ
C 第3段振動アクチュエータ
1 第1超音波モータ
2 固定部材
3 振動体
4 摩擦部材
5 第1案内部品
6 第1移動体
7 第2超音波モータ
8 振動体
9 摩擦部材
10 第2案内部品
11 第2移動体
12 第2超音波モータ
13 振動体
14 摩擦部材
15 移動体
16 第1切替スイッチ
17 第2切替スイッチ
18 第3切替スイッチ
20 第1位置センサ
21 第2位置センサ
22 第3位置センサ
23 絶対位置センサ
30 制御装置
31 指令信号発生部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a vibration actuator that moves a movable body using an ultrasonic motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vibration actuator of this type, for example, it is disclosed in Patent Document 1 or the like. In this vibration actuator, as shown in FIG. 6, a linear scale 52 is placed on a base board 51, and a measuring head 53 is provided at a position facing the linear scale 52 to constitute a position detecting means 54. Further, the pressing member 57 of the ultrasonic motor 56 is brought into contact with the driving force transmitting member 55 perpendicularly to the longitudinal direction, and the position information from the position detecting means 54 accompanying the movement of the stage 58 is preset. Based on the deviation from the reference position information of the stage 58, the control unit 59 performs, for example, PID calculation processing, and performs feedback control for outputting a command signal to the ultrasonic motor 56 to the driver 60, thereby obtaining ultrasonic waves. The pressing member 57 of the motor 56 performs an elliptical motion, and the stage 58 is moved along the guide member 61 by friction driving between the pressing member 57 and the driving force transmitting member 55.
[0003]
In other words, the above-mentioned conventional vibration actuator uses one ultrasonic motor 56 to reciprocate the stage 58 as a movable body by itself.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-27768 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
Meanwhile, the moving speed of the ultrasonic motor 1 is generally lower than that of a motor used for positioning an object such as the stage 58 described above. Therefore, when the object is finely moved, positioning can be performed with high accuracy. However, when the object moves at a high speed, for example, 280 mm / sec, the positioning accuracy is deteriorated as compared with a normal positioning motor. was there.
[0006]
Therefore, it has been proposed to improve the driving force by arranging a plurality of ultrasonic motors 1 side by side and improve the positioning accuracy during high-speed movement. However, even in this case, the speed is lower than the moving speed of the positioning motor using the magnetic force, and the high-speed performance of the vibration actuator is insufficient.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vibration actuator capable of improving the high-speed performance of an ultrasonic motor and positioning with high accuracy even during fine movement.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to provide a vibration actuator using an ultrasonic motor that generates ultrasonic vibrations on a vibrating body and relatively moves a moving body through a friction member by the ultrasonic vibrations. This is achieved by arranging the ultrasonic motors in a plurality of stages and providing a control device for controlling the drive of the ultrasonic motor, and controlling the ultrasonic motors individually by the control device. You.
[0009]
Further, the above object is effectively achieved by arranging one or more ultrasonic motors in parallel at each stage of the ultrasonic motor arranged over the plurality of stages.
[0010]
Further, the above object is effectively achieved by causing the control device to drive all the ultrasonic motors when the moving body moves at a high speed.
[0011]
Further, the above object is achieved more effectively by causing the control device to drive only the ultrasonic motor arranged at the position closest to the moving body at the time of fine movement.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 shows a vibration actuator according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first ultrasonic motor provided on a fixing member 2 such as a base board. , An elliptical motion is generated in the vibrating body 3. Due to the elliptical motion of the vibrating body 3, the friction member 4 moves in the direction of the arrow in FIG.
[0014]
The friction member 4 is provided with a first guide member 5 extending in the direction of the arrow in FIG. 1. A first movable member 6 as a movable member is mounted on the first guide member 5 so as to be reciprocally movable. I have. The first moving body 6 moves integrally with the friction member 4 at the speed V in the direction of the arrow in FIG. 1 based on the elliptical motion of the vibrating body 3.
[0015]
Further, a first position sensor 20 for detecting a position is attached to the first moving body 6, and the position of the first moving body 6 on the first guide component 5 is detected by the first position sensor 20. It is supposed to. Thereby, the first ultrasonic motor 1 and the first moving body 6 constitute the first-stage vibration actuator A via the friction member 4.
[0016]
Further, a second ultrasonic motor 7 is fixed to the first moving body 6, and the second ultrasonic motor 7 moves integrally with the first moving body 6. By driving the second ultrasonic motor 7, an elliptical motion is generated in the vibrating body 8, and the friction member 9 is moved in the direction of the arrow in FIG.
[0017]
Further, a second guide component 10 extending in the direction of the arrow in FIG. 1 is provided on the friction member 9, and a second moving body 11 is mounted on the second guide component 10 so as to be reciprocally movable. The second moving body 11 moves integrally with the friction member 9 at a speed V with respect to the first moving body 6 in the direction of the arrow in FIG. 1 based on the elliptical motion of the vibrating body 8.
[0018]
Further, a second position sensor 21 for detecting a position is attached to the second moving body 11, and the position of the second moving body 11 on the second guide component 10 is detected by the second position sensor 21. It is supposed to. Thus, the second ultrasonic motor 7 and the second moving body 11 constitute the second-stage vibration actuator B via the friction member 9.
[0019]
Further, a third ultrasonic motor 12 is fixed to the second moving body 11, and the third ultrasonic motor 12 moves integrally with the second moving body 11. By driving the third ultrasonic motor 12, an elliptical motion is generated in the vibrating body 13 to move the friction member 14 in the direction of the arrow in FIG.
[0020]
The friction member 14 is provided with a movable body 15 extending in the direction of the arrow in FIG. The moving body 15 moves at a speed V with respect to the second moving body 11 in the direction of the arrow in FIG. 1 based on the elliptical motion of the vibrating body 13 integrally with the friction member 14.
[0021]
Furthermore, a third position sensor 22 and an absolute position sensor 23 for detecting a position are attached to the moving body 15, and the second guide component of the moving body 15 is detected by the third position sensor 22 and the absolute position sensor 23. 10 and an absolute position with respect to the fixed member 2 are detected. Thereby, the third ultrasonic motor 12 and the moving body 15 constitute the third-stage vibration actuator C via the friction member 14.
[0022]
Then, the control device 30 that controls the movement of the moving body 15 receives the position detection signals from the first, second, and third position sensors 20, 21, 22, and the absolute position sensor 23, as shown in FIG. , A switching signal is output to the first, second, and third changeover switches 16, 17, and 18 to control the driving of the first, second, and third ultrasonic motors 1, 7, and 12. . Further, a command signal generator 31 is connected to the control device 30 so that a command signal from the command signal generator 31 to the moving body 15 is transmitted.
[0023]
Thereby, the control device 30 switches the operation of the first, second, and third changeover switches 16, 17, and 18 based on the command signal from the command signal generator 31. For example, when moving the moving body 15 at a high speed, the first, second, and third changeover switches 16, 17, and 18 are all turned on, and the first, second, and third position sensors 20, 21, 22, and absolute Based on the position signal from the position sensor 23, the driving of the first, second, and third ultrasonic motors 1, 7, and 12 can be controlled to move the moving body 15 at high speed. For example, assuming that the abilities of the first, second, and third ultrasonic motors 1, 7, and 12 are the same, the moving bodies 6, 11, and 15 move at a relative speed V with respect to the ultrasonic motors 1, 7, and 12, respectively. Then, the first moving body 6 moves at a speed V with respect to the fixed member 2, the second moving body 11 moves at a speed 2V with respect to the fixed member 2, and the moving body 15 moves with respect to the fixed member 2. And moves at a speed of 3V. That is, when a three-stage vibration actuator is used, three times the moving speed can be obtained as compared with a one-stage vibration actuator.
[0024]
When performing positioning at the time of fine movement, as shown in FIG. 3, the control device 30 turns on only the third changeover switch 18 and turns off the other first and second changeover switches 16 and 17. Then, only the third ultrasonic motor 12 of the third-stage vibration actuator C is driven. Therefore, the moving body 15 can be moved with high accuracy.
[0025]
Note that the capabilities of the first, second, and third ultrasonic motors 1, 7, 12 may be appropriately changed according to the purpose of movement and the application.
[0026]
Therefore, in the first embodiment, by controlling the changeover switches 16, 17, and 18 under the control of the control device 30, the speed of the moving body 15 is appropriately changed according to the moving purpose and use of the moving body 15. be able to. That is, by performing ON-OFF control of the changeover switches 16, 17, and 18, the three ultrasonic motors can be driven by combination control, and the moving speed of the moving body 15 can be optimally controlled. As a result, for example, when high-speed movement is required, all the ultrasonic motors 1, 7, 12 are driven by the control of the changeover switches 16, 17, 18; , 12, only the third ultrasonic motor 12 closest to the moving body 15 is driven. Thereby, the individual control of the ultrasonic motors 1, 7, 12 becomes possible according to the moving purpose and application, and the moving speed of the moving body 15 can be appropriately changed. Therefore, the high-speed performance of the vibration actuator is improved, and positioning can be performed with high accuracy even during fine movement.
[0027]
By the way, in the first embodiment, when only the first ultrasonic motor 1 farthest from the moving body 15 is driven at the time of the fine movement, the mass of the whole apparatus necessary for the movement becomes large, and the response at the time of positioning is poor. Become. Therefore, the control device 30 drives only the third ultrasonic motor 12 arranged at the position closest to the moving body 15.
[0028]
FIG. 4 shows a second embodiment of the vibration actuator according to the present invention. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the first embodiment, the three-stage vibration actuators A, B, and C are used to move the moving body 15, but in the second embodiment, two ultrasonic motors 1, 7 are provided in each stage. , 12 are provided, and the moving body 15 is moved in the direction of the arrow. As a result, the driving force required to move the moving bodies 6, 11, 15 in each stage increases. That is, the driving force required for moving the moving body 15 is increased, so that the moving body 15 can be moved at a high speed. For example, when the two ultrasonic motors 1, 7, and 12 arranged in parallel have the same performance, about twice the driving force can be obtained in each stage.
[0029]
FIG. 5 shows a third embodiment of the vibration actuator according to the present invention. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the above-described second embodiment, two ultrasonic motors 1, 7, and 12 are provided in each stage. In the third embodiment, the number of ultrasonic motors installed in each stage is determined according to the purpose of movement and use. It can be changed as appropriate to improve the degree of freedom of positioning and the like.
[0030]
That is, in FIG. 5, the first-stage vibration actuator A is provided with six ultrasonic motors 1 and moves the two first moving bodies 6 via the friction members 4 by driving the ultrasonic motors 1. The second-stage vibration actuator B includes four ultrasonic motors 7 and moves the two second moving bodies 11 via the friction members 4 by driving the ultrasonic motors 7. In the third-stage vibration actuator C, two ultrasonic motors 12 are arranged, and the moving body 15 is moved by driving the ultrasonic motors 12.
[0031]
Accordingly, the driving force required for moving the moving body 15 increases, and the high-speed performance of the vibration actuator improves. Also, by controlling the ultrasonic motors 1, 7, 12 by ON / OFF-controlling the changeover switches 16, 17, 18, high-precision positioning can be performed even during fine movement.
[0032]
In the above embodiments, one or two moving bodies 6 and 11 are arranged. However, the present invention is not limited to this, and three or more moving bodies may be arranged. Further, the number of ultrasonic motors is not limited to the number in each of the above embodiments, but can be changed as appropriate according to the purpose of movement and the application.
[0033]
In addition, as the vibration actuator used in the present invention, any type can be used as long as it utilizes a resonance phenomenon of the actuator using a piezoelectric element.
[0034]
In the above embodiments, the absolute position sensor 23 is provided only on the moving body 15 of the third-stage actuator C. However, the absolute position sensors are provided on the moving bodies 6 and 11 of the first and second-stage actuators A and B. Alternatively, the relative position or the absolute position may be detected for each moving object.
[0035]
Further, in each of the above embodiments, the mechanical switches as shown in FIGS. 2 and 3 are used as the changeover switches 16, 17, and 18. However, an electronic switch such as a semiconductor switch may be used. From the viewpoint of switching stability, an electronic switch is actually used more often.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the vibration actuator of the present invention, another ultrasonic motor is attached to a moving body that is moved by an ultrasonic motor, and a plurality of ultrasonic motors are arranged in a plurality of stages via the moving body. Since each ultrasonic motor is independently driven and controlled, the moving body can be moved at a high speed. That is, when two ultrasonic motors having the same capacity are combined in two stages, almost twice the moving speed is obtained, and when three ultrasonic motors are combined in three stages, almost three times the moving speed is obtained. Further, at the time of fine movement requiring fine positioning, the moving body is moved only by the ultrasonic motor arranged at the position closest to the moving body, and accurate positioning is possible. Therefore, the high-speed performance of the ultrasonic motor is improved, and positioning can be performed with high accuracy even during fine movement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of a vibration actuator according to the present invention, showing a state in which one ultrasonic motor is arranged in each stage.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration for controlling a plurality of ultrasonic motors at the time of high-speed operation during coarse movement.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration for controlling a plurality of ultrasonic motors during fine movement.
FIG. 4 is an explanatory view showing a second embodiment of the vibration actuator of the present invention, showing a state in which two ultrasonic motors are arranged on each stage.
FIG. 5 is an explanatory view showing a third embodiment of the vibration actuator of the present invention, showing a state where the number of ultrasonic motors arranged in each stage is made variable.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional vibration actuator.
[Explanation of symbols]
A First-stage vibration actuator B Second-stage vibration actuator C Third-stage vibration actuator 1 First ultrasonic motor 2 Fixed member 3 Vibration member 4 Friction member 5 First guide component 6 First moving body 7 Second ultrasonic motor 8 Vibrating body 9 Friction member 10 Second guide component 11 Second moving body 12 Second ultrasonic motor 13 Vibrating body 14 Friction member 15 Moving body 16 First changeover switch 17 Second changeover switch 18 Third changeover switch 20 First position sensor 21 second position sensor 22 third position sensor 23 absolute position sensor 30 controller 31 command signal generator

Claims (4)

振動体に超音波振動を発生させ、該超音波振動によって摩擦部材を介して移動体を相対移動させる超音波モータを使用した振動アクチュエータであって、
前記移動体を介して超音波モータを複数段に亘って配置するとともに、前記超音波モータの駆動を制御する制御装置を備え、該制御装置により、前記超音波モータを個別に制御するようにしたことを特徴とする振動アクチュエータ。
A vibration actuator using an ultrasonic motor that generates ultrasonic vibration in a vibrating body and relatively moves a moving body through a friction member by the ultrasonic vibration,
The ultrasonic motor is arranged in a plurality of stages via the moving body, and a control device for controlling the driving of the ultrasonic motor is provided, and the ultrasonic motor is individually controlled by the control device. A vibration actuator, characterized in that:
前記複数段に亘って配置された超音波モータの各段に、1台又は複数の超音波モータが並列に配置されるようにした請求項1記載の振動アクチュエータ。2. The vibration actuator according to claim 1, wherein one or a plurality of ultrasonic motors are arranged in parallel at each stage of the ultrasonic motor arranged over the plurality of stages. 前記制御装置は、前記移動体の高速移動時、すべての超音波モータを駆動させるようにした請求項1又は2記載の振動アクチュエータ。3. The vibration actuator according to claim 1, wherein the control device drives all the ultrasonic motors when the moving body moves at a high speed. 前記制御装置は、微動時、前記移動体に最も近い位置に配された超音波モータのみを駆動させるようにした請求項1乃至3記載の振動アクチュエータ。4. The vibration actuator according to claim 1, wherein the control device drives only an ultrasonic motor arranged at a position closest to the moving body at the time of fine movement.
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