JP2006314179A - 振動型アクチュエータ駆動システム、振動型アクチュエータおよびその駆動回路 - Google Patents

振動型アクチュエータ駆動システム、振動型アクチュエータおよびその駆動回路 Download PDF

Info

Publication number
JP2006314179A
JP2006314179A JP2005136371A JP2005136371A JP2006314179A JP 2006314179 A JP2006314179 A JP 2006314179A JP 2005136371 A JP2005136371 A JP 2005136371A JP 2005136371 A JP2005136371 A JP 2005136371A JP 2006314179 A JP2006314179 A JP 2006314179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrodes
electrode
signal
vibration
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005136371A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006314179A5 (ja
JP4794901B2 (ja
Inventor
Shinji Yamamoto
新治 山本
Nobuyuki Kojima
信行 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2005136371A priority Critical patent/JP4794901B2/ja
Priority to US11/411,111 priority patent/US7365474B2/en
Publication of JP2006314179A publication Critical patent/JP2006314179A/ja
Publication of JP2006314179A5 publication Critical patent/JP2006314179A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4794901B2 publication Critical patent/JP4794901B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14Drive circuits; Control arrangements or methods
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/0015Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/026Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06Drive circuits; Control arrangements or methods
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/103Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor

Abstract

【課題】 駆動回路を簡素化することができる振動型アクチュエータ駆動システム、を提供する。
【解決手段】 リニア超音波アクチュエータ6の振動体10は、Aモードで励振され、Bモードで励振されるように構成されている。リニア超音波アクチュエータ6の振動体10の電極Vaと共通電極Vc間または電極Vbと共通電極Vc間のいずれか一方に対して、AモードまたはBモードの共振周波数の近傍の周波数を有する交流信号が印加される。上記交流信号が印加される電極は、駆動方向切換器3からの信号S1,S2に基づいて動作するスイッチング素子4,5により選択される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システム、振動型アクチュエータおよびその駆動回路に関する。
被駆動体を直線運動するように駆動するタイプの振動型アクチュエータとして、様々なものが提案されており、その一つとして、例えば本出願人により提案されているリニア超音波アクチュエータがある(例えば特許文献1を参照)。
上記リニア超音波アクチュエータについて図6〜図10を参照しながら説明する。図6は従来のリニア超音波アクチュエータの構成を模式的に示す斜視図、図7は図6の圧電素子に形成されている電極のパターンを示す平面図、図8は図6の振動体の振動モードであるAモードとBモードとをそれぞれ模式的に示す斜視図、図9は図6の振動体の突起部に生じる楕円運動を模式的に示す図、図10は図6のリニア超音波アクチュエータを駆動するための駆動回路を示すブロック図である。
上記リニア超音波アクチュエータ17は、図6に示すように、振動体10を備える。振動体10は、金属材料からなる平板状の弾性体101と、該弾性体101の一方の面に固着されている圧電素子102とを含む。弾性体101の他方の面には、垂直に立ち上がる一対の突起部101aが形成され、各突起部101aは所定の間隔をおいて弾性体101の長手方向に沿って配列されている。各突起部101aには、磁石からなる移動体12が、その磁力により加圧接触されている。
圧電素子102の露出面(弾性体101に固着されている面と対向する面)には、図7に示すように、長手方向に沿って配列されている2つの電極Va,Vbが形成されている。圧電素子102の弾性体101との固着面には、圧電素子102全面に亘って共通電極Vc(図示せず)が形成されており、この共通電極Vcは、グランド(共通電位)に接続されている。圧電素子102には、極性が厚み方向へ同極になるように、予め分極処理が施されている。
圧電素子102の電極Vaと共通電極Vc間、および電極Vbと共通電極Vc間にそれぞれ同一周波数でかつ同一位相の交流電圧が印加されると、振動体10には、図8(b)に示すようなBモードでの振動が励振される。このBモードでの振動は、振動体10の短辺方向における1次の屈曲振動(曲げ振動)である。また、電極Vaと共通電極Vc間、および電極Vbと共通電極Vc間に互いに逆位相である交流信号が印加されると、振動体10には、図8(a)に示すようなAモードでの振動が励振される。このAモードでの振動は、振動体10の長辺方向における2次の屈曲振動(曲げ振動)である。
ここで、振動体10は、上記Aモードでの励振時とBモードでの励振時とのそれぞれにおける共振周波数が略一致するように構成されている。各電極Va,Vbに対して、上記共振周波数近傍の周波数で、かつ位相差が同位相以外、および逆位相以外である交流信号が印加されると、振動体10には、AモードおよびBモードでの振動が、それぞれ、π/2(rad)または−π/2(rad)の位相差を有して発生する。この際、振動体10の突起部101aは、Aモードでの振動の節部とBモードでの振動の腹部が一致する位置に形成されているので、振動体10の各突起部101a上には、図9に示すような楕円運動が発生する。この楕円運動により、移動体12は、その長手方向へ向けて直線運動する。
上記リニア超音波アクチュエータ17を駆動する駆動回路は、図10に示すように、交流信号発生器13、位相シフタ14、および2つの昇圧回路15,16を有する。交流信号発生器13は、同一周波数で同一位相の2つの交流信号を発生する。位相シフタ14は、交流信号発生器13から出力される一方の交流信号(Bモードに対応する交流信号)を所定の位相分ずらして出力する。ここで、位相のシフト量φは、0<φ<πの関係を満たす範囲にある。昇圧回路16は、位相シフタ14から出力される交流信号の電圧をリニア超音波アクチュエータ17が動作可能な電圧まで昇圧する。昇圧回路15は、交流信号発生器13から出力される他方の交流信号(Aモードに対応する交流信号)の電圧をリニア超音波アクチュエータ17が動作可能な電圧まで昇圧する。昇圧回路15で電圧が昇圧された交流信号は、圧電素子102の電極Vaへ、昇圧回路16で電圧が昇圧された交流信号は、電極Vbへ、それぞれ印加される。また、上記駆動回路は、圧電素子102の共通電極Vcと同じに、グランドに接続される。
このように構成された駆動回路において、位相シフタ14での位相のシフト量を調整することにより、振動体10の2つの振動モードの振幅比率すなわち図9に示す楕円運動の楕円比を変化させることが可能になる。その結果、リニア超音波アクチュエータ17の移動体12に対する駆動速度および駆動方向を制御することが可能となる。
特開2004−320846
しかしながら、上述した従来のリニア超音波アクチュエータを駆動するためには、上述した2相の交流信号を生成するための回路、各交流信号の電圧をそれぞれ昇圧するための回路が必要であるので、駆動回路の回路規模が大きくなり、駆動回路を安価に構成することは難しい。
本発明の目的は、駆動回路を簡素化することができる振動型アクチュエータ駆動システム、振動型アクチュエータおよびその駆動回路を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも2つの電極を有する圧電素子および該圧電素子が固着されている弾性体を含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記2つの電極に印加された際には第1の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記2つの電極に印加された際には第2の振動モードで励振されるように構成され、前記駆動回路は、前記2つの電極のうちのいずれか一方の電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が印加される電極として、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択する電極選択回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システムを提供する。
また、本発明は、上記振動型アクチュエータ駆動システムを構成する振動型アクチュエータおよびその駆動回路を提供する。
また、本発明は、上記目的を達成するため、振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも2つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記2つの電極に印加された際には第1の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記2つの電極に印加された際には第2の振動モードで励振されるように構成され、前記駆動回路は、前記2つの電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が前記2つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御する制御回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システムを提供する。
また、本発明は、上記振動型アクチュエータ駆動システムを構成する振動型アクチュエータおよびその駆動回路を提供する。
本発明によれば、2つの電極のうちのいずれか一方の電極に、駆動信号として、第1または第2の振動モードの共振周波数の近傍の周波数を有する第3の交流信号を印加することによって、被駆動体を所望の方向へ駆動することが可能になり、駆動回路を簡素化することができる。
また、本発明によれば、2つの電極に、駆動信号として、第1または第2の振動モードの共振周波数の近傍の周波数を有する第3の交流信号が印加された際に、一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御することによって、駆動回路を簡素化することができるとともに、被駆動体を、停止状態から低速駆動状態へまたはその逆の状態へ、さらには低速駆動状態から高速駆動状態へまたはその逆の状態へと円滑にかつ連続的に移行するように駆動することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る振動型アクチュエータ駆動システムの構成を示すブロック図、図2は図1の振動型アクチュエータの電極Vaと共通電極Vc間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の振動方向を模式的に示す図、図3は図1の振動型アクチュエータの電極Vbと共通電極Vc間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の運動方向(振動方向)を模式的に示す図である。
本実施の形態の振動型アクチュエータ駆動システムは、図1に示すように、振動型アクチュエータであるリニア超音波アクチュエータ6と、それを駆動する駆動回路とを備える。ここで、リニア超音波アクチュエータ6は、図6に示すリニア超音波アクチュエータ17と同じ構成を有する。また、本実施の形態におけるリニア超音波アクチュエータ6の圧電素子10には、図7に示すパターンと同じパターンの電極Va,Vbおよび共通電極Vcが設けられている。よって、ここでは、リニア超音波アクチュエータ6の構成の説明は省略し、リニア超音波アクチュエータ6を駆動する駆動回路について説明する。但し、リニア超音波アクチュエータ6を構成する図示されていない部材に関して、図6に示すリニア超音波アクチュエータ17と同一の部材には同一の符号を付して説明を行うものとする。
本実施の形態は、電極Vaと共通電極Vc間、電極Vbと共通電極Vc間のいずれか一方に交流信号(第3の交流信号)を印加することによって、図8に示すAモード、Bモードの各振動モードで同時に振動体10を励振させることが可能である。ここで、上記交流信号は、リニア超音波アクチュエータ6のAモードおよびBモードの共振周波数近傍の周波数を有する信号である。
電極Vaと共通電極Vc間のみに上記交流信号を印加する場合は、図8に示すAモードでの電極Vaに対向する突起部101a側において振動振幅が最大になる瞬間と、Bモードでの突起部101a側において振動振幅が最大になる瞬間とが一致する。この場合の動作としては、図2に示すように、Aモードにより振動体10の各突起部101aが図中左方向へ傾いたときに、Bモードにより各突起部101a全体が上方へ持ち上げられる動作である。その結果、振動体10は、各突起部101aが、図2中の矢印で示す方向すなわち斜め左へ傾いた方向へ運動するような振動を発生することになる。このような振動が発生している状態において、各突起部101aと加圧接触されている移動体12(図6に示す)は、左方向へ駆動される。
これに対し、電極Vbと共通電極Vc間のみに上記交流信号を印加すると、図8に示すAモードでの電極Vbに対向する突起部101a側において振動振幅が最大になる瞬間と、Bモードでの突起部101aの振動振幅が最大になる瞬間とが一致する。その結果、図3に示すように、振動体10は、各突起部101aが、図3中の矢印で示す方向すなわち斜め右に傾いた方向へ運動するような振動を発生することになる。このような振動が発生している状態において、各突起部101aと加圧接触されている移動体12(図6に示す)は、右方向へ駆動される。
このように、圧電素子102上の電極Vaと共通電極Vc間または電極Vbと共通電極Vc間のいずれか一方のみに上記交流信号を印加することにより、移動体12を駆動させることが可能となる。また、移動体12の駆動方向は、交流信号を電極Vaと共通電極Vc間に印加するかまたは電極Vbと共通電極Vc間に印加するかを選択することによって切り換えることができる。
次に、上述した駆動方法を実現するための駆動回路について説明する。
超音波アクチュエータ6を駆動する駆動回路は、図1に示すように、交流信号発生器1、昇圧回路2、駆動方向切換器3、および2つのスイッチング素子4,5を有する。交流信号発生器1は、リニア超音波アクチュエータ6に印加される単相の交流信号を生成し、出力する。この交流信号は、リニア超音波アクチュエータ6のAモードまたはBモードの共振周波数近傍の周波数を有する信号である。昇圧回路2は、交流信号発生器1から出力された交流信号の電圧をリニア超音波アクチュエータ6が動作可能な電圧まで昇圧する。この昇圧回路2としては、トランスを用いるもの、コイルやコンデンサが用いられた共振回路によって昇圧するものなど、周知の回路を使用することができる。
昇圧回路2で電圧が昇圧された交流信号は、リニア超音波アクチュエータ6の圧電素子102の共通電極Vcに印加される。これに対し、圧電素子102の各電極Va,Vbは、それぞれ、対応するスイッチング素子4,5を介してグランドに接続される。
各スイッチング素子4,5の動作は、駆動方向切換器3から出力される信号S1,S2により制御される。具体的には、駆動方向切換器3は、外部から指示されたリニア超音波アクチュエータ6の駆動方向に応じて、信号S1,S2のいずれかの一方の信号の電圧を排他的にハイレベルにする。例えば、交流信号を電極Vaと共通電極Vc間のみに印加する場合、信号S1がハイレベルにされる。これにより、スイッチング素子4はオン(短絡)し、交流信号が電極Vaと共通電極Vc間のみに印加される。この場合、上述したように、リニア超音波アクチュエータ6(移動体12)の駆動方向は、左方向となる(図2を参照)。逆に、交流信号を電極Vaと共通電極Vc間のみに印加する場合、信号S2がハイレベルにされる。これにより、スイッチング素子5はオン(短絡)し、交流信号が電極Vbと共通電極Vc間のみに印加される。この場合、上述したように、リニア超音波アクチュエータ6(移動体12)の駆動方向は、右方向となる(図3を参照)。
このように、駆動方向切換器3によりスイッチグ素子4,5の動作を制御することにより、交流信号を、電極Vaと共通電極Vc間、電極Vbと共通電極Vc間のいずれか一方のみに印加することができる。その結果、1相の交流信号のみでリニア超音波アクチュエータ6の駆動方向を制御することが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、従来2相の交流信号を駆動信号として必要するタイプのリニア超音波アクチュエータを、1相の交流信号のみで駆動することが可能となり、その駆動回路の回路構成を簡素化することができる。
また、本実施の形態においては、2つの屈曲モードの組み合わせを用いたリニア超音波アクチュエータを駆動する場合を説明したが、このようなタイプのリニア超音波アクチュエータに限定されることはなく、伸縮モードやねじりモードなどを用いたリニア超音波アクチュエータを駆動する場合にも本発明の原理を適用することができる。
また、電極と振動モードの関係が本実施の形態と同一の関係であれば、リニアタイプのもののみに限定されることはなく、回転タイプの超音波アクチュエータにも応用することが可能である。
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について図4および図5を参照しながら説明する。図4は本発明の第2の実施の形態に係る振動型アクチュエータの駆動回路の構成を示すブロック図、図5は図4の振動型アクチュエータの各突起部の運動方向(振動方向)の変化状態を模式的に示す図である。
上記第1の実施の形態は、リニア超音波アクチュエータの駆動方向を制御するために、圧電素子102上の電極Vaと共通電極Vc間および電極Vbと共通電極Vc間のいずれか一方に選択的に交流信号を印加するように構成されている。しかしながら、上記第1の実施の形態の構成の場合、微小駆動や低速駆動を実現するには限界がある。すなわち、電極Vaと共通電極Vc間に交流信号を印加した状態と電極Vbと共通電極Vc間に交流信号を印加した状態とのそれぞれにおいては、移動体12に対していずれかの方向に比較的強い駆動力が働くため、移動体12の停止直前などにおいて移動体12を低速度で駆動することは難しい。
そこで、本実施の形態は、移動体12の停止直前などにおいて移動体12を低速度で駆動することを可能にするために、共通電極Vcに1相の交流信号を印加し、電極Vaおよび電極Vbからグランド(共通電位)に流れる電流量を制御するように構成されている。
本実施の形態においては、上記第1の実施の形態と同じ構成を有する超音波アクチュエータ6を駆動する場合を説明する。ここでは、リニア超音波アクチュエータ6の構成の説明は省略し、リニア超音波アクチュエータ6を駆動する駆動回路について説明する。
リニア超音波アクチュエータ6を駆動する駆動回路は、図4に示すように、交流信号発生器1と、昇圧回路2、電流バランス指令信号発生器20、および2つの電流制御回路21,22を有する。交流信号発生器1は、リニア超音波アクチュエータ6のAモードまたはBモードの共振周波数近傍の交流信号を発生する。昇圧回路2は、交流信号発生器1から出力された交流信号の電圧をリニア超音波アクチュエータ6が動作可能な電圧まで昇圧する。
昇圧回路2で電圧が昇圧された交流信号は、リニア超音波アクチュエータ6の圧電素子102の共通電極Vcに印加される。これに対し、圧電素子102の各電極Va,Vbは、それぞれ、対応する電流制御回路21,22を介してグランドに接続される。電極Vaからグランドに流れる電流Iaの大きさおよび電極Vbからグランドに流れる電流Ibの大きさは、電流制御回路21,22により制御される。電流制御回路21,22は、それぞれ、電流バランス指令信号発生器20からの電流バランス指令信号I1,I2に基づいて電極Vaからグランドへ流れる電流Ia、電極Vbからグランドに流れる電流Ibのそれぞれの大きさを規制する。ここで、電流バランス指令信号発生器20から出力される電流バランス指令信号I1,I2は、外部から指示された超音波アクチュエータ6の駆動方向および駆動速度に応じて、電極Vaからグランドへ流れる電流Ia、電極Vbからグランドに流れる電流Ibのそれぞれの間の大きさの関係を制御するための信号である。これにより、電極Vaおよび電極Vbからグランドに流れる電流Ia,Ib間の大きさの関係が制御される。
第1の実施の形態において述べたように、電極Vaと共通電極Vc間のみに上記交流信号が印加される場合、振動体10の各突起部101aは、図2に示すような斜め左に傾いた方向に沿って運動する。また、電極Vbと共通電極Vc間のみに交流信号が印加される場合、振動体10の突起部101aは、図3に示すような斜め右に傾いた方向に沿って運動する。
電極Vaおよび電極Vbからグランドに流れる電流Ia,Ib間の大きさの関係を制御しながら、同一周波数で同一位相の交流信号を共通電極Vcに印加すると、各突起部101aが図2に示す方向と図3に示す方向との間の方向へ運動するように、振動体10を励振させることができる。具体的には、電極Vaからグランドに流れる電流Iaと電極Vbからグランドに流れる電流Ibとの間の大小関係を変化させると、振動体10の突起部101aを、図5に示すような軌跡に沿って運動させることが可能となる。例えば、電流Iaが電流Ibに対して漸次大きくなるように電流Ia,Ib間の大きさの関係を制御すると、各突起部101aの運動方向は、漸次左側に向けて傾くことになる。逆に、電流Iaが電流Ibに対して漸次小さくなるように電流Ia,Ib間の大きさの関係を制御すると、各突起部101aの運動方向は、漸次右側に向けて傾くことになる。また、電流Iaの大きさと電流Ibの大きさとを等しくすると、各突起部101aの運動方向は、振動体10に対して垂直な方向となり、この場合、各突起部101aと加圧接触された移動体12は、ほぼ停止した状態になる。
以上より、本実施の形態によれば、共通電極Vcに1相の交流電圧を印加し、電極Va,Vbからグランドに流れる電流Ia,Ib間の大小関係を制御することにより、振動体10の各突起部101aの運動方向が可変される。その結果、移動体12を停止状態から低速駆動状態へまたはその逆の状態へ、さらには低速駆動状態から高速駆動状態へまたは逆の状態へ円滑にかつ連続的に移行するように駆動することが可能となる。
本発明の第1の実施の形態に係る振動型アクチュエータ駆動システムの構成を示すブロック図である。 図1の振動型アクチュエータの電極Vaと共通電極Vc間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の振動方向を模式的に示す図である。 図1の振動型アクチュエータの電極Vbと共通電極Vc間のみに交流信号を印加した場合における振動体の各突起部の振動方向を模式的に示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係る振動型アクチュエータシステムの構成を示すブロック図である。 図5は図4の振動型アクチュエータの各突起部の運動方向(振動方向)の変化状態を模式的に示す図である。 従来のリニア超音波アクチュエータの構成を示す斜視図である。 図6の圧電素子に形成されている電極のパターンを示す平面図である。 図6の振動体の振動モードであるAモードとBモードとを模式的に示す斜視図である。 図6の振動体の突起部に生じる楕円運動を模式的に示す図である。 図6のリニア超音波アクチュエータを駆動するための駆動回路を示すブロック図である。
符号の説明
1 交流信号発生器
2 昇圧回路
3 駆動方向切換器
4,5 スイッチング素子
6 超音波アクチュエータ
10 振動体
12 移動体
14 位相シフタ
20 電流バランス指令信号発生器
21,22 電流制御回路
102 圧電素子
Va,Vb 電極
Vc 共通電極

Claims (16)

  1. 振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、
    前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも2つの電極を有する圧電素子および該圧電素子が固着されている弾性体を含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記2つの電極に印加された際には第1の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記2つの電極に印加された際には第2の振動モードで励振されるように構成され、
    前記駆動回路は、前記2つの電極のうちのいずれか一方の電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が印加される電極として、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択する電極選択回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システム。
  2. 前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択することを特徴とする請求項1記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
  3. 前記圧電素子は互いに対向する1対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記2つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
    前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
    前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択し、該選択された電極を共通電位に接続することを特徴とする請求項1記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
  4. 前記振動体は、矩形の平板状に形成されており、前記圧電素子の2つの電極は、前記振動体の長辺方向へ沿って配列されており、前記第1の振動モードは前記振動体の短辺方向1次屈曲モードであり、前記第2の振動モードは前記振動体の長辺方向2次屈曲モードであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
  5. 振動体に励振される振動により被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
    前記振動体は、少なくとも2つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記2つの電極に印加された際には第1の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記2つの電極に印加された際には第2の振動モードで励振されるように構成され、
    前記2つの電極のうちのいずれか一方の電極に交流信号が駆動信号として印加されることを特徴とする振動型アクチュエータ。
  6. 請求項5記載の振動型アクチュエータの駆動回路であって、
    前記2つの電極のうちのいずれか一方の電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、
    前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が印加される電極として、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択する電極選択回路と
    を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動回路。
  7. 前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択することを特徴とする請求項6記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
  8. 前記圧電素子は互いに対向する1対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記2つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
    前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
    前記電極選択回路は、前記被駆動体の目標駆動方向に応じて、前記2つの電極のうち、いずれか一方の電極を選択し、該選択された電極を共通電位に接続することを特徴とする請求項6記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
  9. 振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータおよび該振動型アクチュエータの駆動回路を備える振動型アクチュエータ駆動システムであって、
    前記振動型アクチュエータの前記振動体は、少なくとも2つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記2つの電極に印加された際には第1の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記2つの電極に印加された際には第2の振動モードで励振されるように構成され、
    前記駆動回路は、前記2つの電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が前記2つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御する制御回路とを有することを特徴とする振動型アクチュエータ駆動システム。
  10. 前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極に流れる電流量と前記他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項9記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
  11. 前記圧電素子は互いに対向する1対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記2つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
    前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
    前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極と前記共通電極間の電流量と前記他方の電極と前記共通電極間の電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項9記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
  12. 前記振動体は、矩形の平板状に形成されており、前記圧電素子の2つの電極は、前記振動体の長辺方向へ沿って配列されており、前記第1の振動モードは前記振動体の短辺方向1次屈曲モードであり、前記第2の振動モードは前記振動体の長辺方向2次屈曲モードであることを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1つに記載の振動型アクチュエータ駆動システム。
  13. 振動体を励振させることによって被駆動体を駆動する振動型アクチュエータであって、
    前記振動体は、少なくとも2つの電極を有する圧電素子と、該圧電素子が固着されている弾性体とを含み、同一周波数で同一位相の交流信号が前記2つの電極に印加された際には第1の振動モードで励振され、同一周波数で互いに逆相となる交流信号が前記2つの電極に印加された際には第2の振動モードで励振されるように構成され、
    前記2つの電極には、駆動信号としての交流信号が印加され、
    前記駆動信号としての交流信号が前記2つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とがそれぞれ制御されることを特徴とする振動型アクチュエータ。
  14. 請求項13記載の振動型アクチュエータの駆動回路であって、
    前記2つの電極に印加される駆動信号としての交流信号を生成する交流信号生成回路と、
    前記交流信号生成回路にて生成された交流信号が前記2つの電極に印加された際に一方の電極に流れる電流量と他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御する制御回路と
    を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動回路。
  15. 前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極に流れる電流量と前記他方の電極に流れる電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項14記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
  16. 前記圧電素子は互いに対向する1対の面を有し、前記圧電素子の一方の面には前記2つの電極が形成され、他方の面には共通電極が形成され、
    前記交流信号生成回路により生成された交流信号は、前記共通電極に印加され、
    前記制御回路は、前記被駆動体の目標駆動方向および目標駆動速度に応じて、前記一方の電極と前記共通電極間の電流量と前記他方の電極と前記共通電極間の電流量とをそれぞれ制御することを特徴とする請求項14記載の振動型アクチュエータの駆動回路。
JP2005136371A 2005-05-09 2005-05-09 振動型アクチュエータの駆動システムおよびその駆動方法 Expired - Fee Related JP4794901B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005136371A JP4794901B2 (ja) 2005-05-09 2005-05-09 振動型アクチュエータの駆動システムおよびその駆動方法
US11/411,111 US7365474B2 (en) 2005-05-09 2006-04-26 Driving system for vibrating type actuator and method of driving vibrating type actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005136371A JP4794901B2 (ja) 2005-05-09 2005-05-09 振動型アクチュエータの駆動システムおよびその駆動方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006314179A true JP2006314179A (ja) 2006-11-16
JP2006314179A5 JP2006314179A5 (ja) 2008-06-19
JP4794901B2 JP4794901B2 (ja) 2011-10-19

Family

ID=37393435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005136371A Expired - Fee Related JP4794901B2 (ja) 2005-05-09 2005-05-09 振動型アクチュエータの駆動システムおよびその駆動方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7365474B2 (ja)
JP (1) JP4794901B2 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4756916B2 (ja) * 2005-05-31 2011-08-24 キヤノン株式会社 振動波モータ
US7786648B2 (en) * 2008-08-18 2010-08-31 New Scale Technologies Semi-resonant driving systems and methods thereof
US8304960B2 (en) * 2009-10-29 2012-11-06 New Scale Technologies Methods for reducing power consumption of at least partially resonant actuator systems and systems thereof
JP5429140B2 (ja) * 2010-01-19 2014-02-26 Tdk株式会社 圧電アクチュエータ
JP5765993B2 (ja) * 2011-03-31 2015-08-19 キヤノン株式会社 振動型駆動装置
JP6501487B2 (ja) * 2014-10-27 2019-04-17 キヤノン株式会社 超音波モータ及び超音波モータを用いた駆動装置
JP6478665B2 (ja) 2015-01-30 2019-03-06 キヤノン株式会社 振動体の駆動制御回路、振動体の駆動方法、振動型駆動装置及び撮像装置
US10419653B2 (en) * 2015-06-19 2019-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Vibration drive device capable of generating click feeling and image pickup apparatus
EP3435535A1 (en) 2017-07-25 2019-01-30 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. Kg Method for closed-loop motion control of an ultrasonic motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH033678A (ja) * 1989-05-31 1991-01-09 Nisca Corp 超音波モータ装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4888514A (en) * 1987-10-16 1989-12-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Driving apparatus for ultrasonic motor
US5136200A (en) * 1989-07-27 1992-08-04 Olympus Optical Co., Ltd. Ultransonic motor
JP3118251B2 (ja) * 1990-11-21 2000-12-18 ニスカ株式会社 超音波駆動装置及びその方法
JPH07170768A (ja) * 1993-12-14 1995-07-04 Nikon Corp 超音波モータ
JPH07274552A (ja) * 1994-04-01 1995-10-20 Nikon Corp リニアモータ
JPH099655A (ja) * 1995-04-19 1997-01-10 Nikon Corp 振動アクチュエータ及びこれを用いる駆動装置
JPH11178369A (ja) * 1997-12-09 1999-07-02 Seiko Instruments Inc 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器
JP4054092B2 (ja) * 1997-09-30 2008-02-27 オリンパス株式会社 アクチュエータ
DE19938954A1 (de) * 1999-08-17 2001-03-08 Pi Ceramic Gmbh Keramische Tec Piezoelektrischer Antrieb, insbesondere zur Erzeugung von Rotations- oder Translationsbewegungen, die stetig oder schrittweise erfolgen können
JP4261964B2 (ja) 2003-04-11 2009-05-13 キヤノン株式会社 振動型駆動装置および制御システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH033678A (ja) * 1989-05-31 1991-01-09 Nisca Corp 超音波モータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7365474B2 (en) 2008-04-29
US20060250047A1 (en) 2006-11-09
JP4794901B2 (ja) 2011-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4794901B2 (ja) 振動型アクチュエータの駆動システムおよびその駆動方法
JP5506552B2 (ja) 振動型アクチュエータの制御装置及び振動型アクチュエータの制御方法
JP4261964B2 (ja) 振動型駆動装置および制御システム
JP4617359B2 (ja) リニア超音波圧電モータ
JP4813708B2 (ja) 多層圧電性モータ
JP5264225B2 (ja) 多自由度駆動装置及びこれを備える撮像装置
JP2008067447A (ja) 振動制御装置、及び振動制御方法
JPH07274552A (ja) リニアモータ
JP4838567B2 (ja) 周波数制御回路、モータ駆動装置、周波数制御方法、モータ駆動装置の制御方法、及び、制御方法をコンピュータに実行させるプログラム
JP5037767B2 (ja) 振動型アクチュエータの制御装置
US11114954B2 (en) Ultrasonic motor having generators formed of cooperating and spaced apart first and second sub-generators
JP2008278711A (ja) 駆動装置
JP2012130191A (ja) 振動型アクチュエータの制御装置
JP4814948B2 (ja) 振動型アクチュエータの制御装置
JPH10234191A (ja) 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置
KR101225008B1 (ko) 초음파모터의 압전진동자
JP2008236820A (ja) 駆動装置
JP5843911B2 (ja) 装置及び振動型アクチュエータの駆動方法
JP5893307B2 (ja) 振動型アクチュエータの駆動装置
JP4208753B2 (ja) 振動型駆動装置の制御装置、振動型駆動装置の制御方法、振動型駆動装置の制御プログラム
JP4594034B2 (ja) 振動型駆動装置、その制御装置及びその制御方法
JP7379285B2 (ja) 振動型駆動装置、機器、振動型アクチュエータの制御装置
JP3401092B2 (ja) 超音波モータの駆動装置
JP5315434B2 (ja) 駆動装置
JP3068651B2 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20070626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080507

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080507

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110726

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110727

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4794901

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140805

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees