JP2008048551A - Two-dimensional shifter - Google Patents

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Koji Ichikawa
厚司 市川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric element vibrator which moves a driven body in a two-dimensional direction without complicating circuit constitution. <P>SOLUTION: The piezoelectric element vibrator includes a shim having an outer wall, and a piezoelectric device fixed to the shim in a third direction which is perpendicular to a first direction and a second direction, wherein the first direction is perpendicular to the outer wall, and the second direction is perpendicular to the outer wall and the first direction. A first to a fourth electrodes are fitted on the piezoelectric device which are lined in order and arranged in a circumferential direction. A first AC voltage is applied to the first electrode, a second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, and a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. When a first energizing member which energizes the outer wall in the second direction is moved to one side of the first direction, the first AC voltage is applied; and when it is moved to the other side of the first direction, the third AC voltage is applied. When a second energizing member which energizes the outer wall in the first direction is moved to one side of the second direction, the second AC voltage is applied; and when it is moved to the other side of the second direction, the fourth AC voltage is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動装置に関し、特に被駆動体を二次元の任意の方向に移動させる駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device, and more particularly to a drive device that moves a driven body in an arbitrary two-dimensional direction.

圧電体振動子を使って、被駆動体を二次元の任意の方向に移動させる移動装置が提案されている。特許文献1は、移動平面に垂直な方向に圧電体振動子を与圧した二次元移動装置を開示する。
特開2004−274898号公報
There has been proposed a moving device that moves a driven body in a two-dimensional arbitrary direction using a piezoelectric vibrator. Patent Document 1 discloses a two-dimensional moving device in which a piezoelectric vibrator is pressurized in a direction perpendicular to a moving plane.
JP 2004-274898 A

しかし、特許文献1の装置は、4対(又は5対)の電極の総てに電圧印加を行って移動制御を行うため、回路構成が複雑になる。   However, since the apparatus of Patent Document 1 performs movement control by applying voltage to all four pairs (or five pairs) of electrodes, the circuit configuration becomes complicated.

したがって本発明の目的は、回路構成を複雑にすることなく被駆動体を二次元方向に並進運動(移動)させる圧電体振動子、及び二次元移動装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator and a two-dimensional movement device that translate (move) a driven body in a two-dimensional direction without complicating a circuit configuration.

本発明に係る圧電体振動子は、外壁部を有するシムと、外壁部と垂直な第1方向と外壁部及び第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向でシムに固着される圧電素子とを備え、圧電素子上には、第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられ、第1電極に第1交流電圧が印加され、第2電極に第2交流電圧が印加され、第3電極に第3交流電圧が印加され、第4電極に第4交流電圧が印加され、外壁部を第2方向に付勢する第1付勢部材を第1方向の一方に移動させる場合には、第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、外壁部を第1方向に付勢する第2付勢部材を第2方向の一方に移動させる場合には、第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、第1付勢部材を第1方向の他方に移動させる場合には、第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われ、第2付勢部材を第2方向の他方に移動させる場合には、第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われる。   The piezoelectric vibrator according to the present invention is shims in a third direction perpendicular to both a shim having an outer wall portion and a first direction perpendicular to the outer wall portion and a second direction perpendicular to the outer wall portion and the first direction. The first to fourth electrodes arranged in order in the circumferential direction on a plane perpendicular to the third direction are attached to the piezoelectric element, and the first AC is connected to the first electrode. A voltage is applied, a second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode, and the outer wall is biased in the second direction. When the first urging member to be moved is moved in one direction in the first direction, either one of the first and third AC voltages is applied, and the second urging force is applied to the outer wall portion in the first direction. When moving the biasing member in one of the second directions, one of the second and fourth AC voltages is applied, and the first attachment When the member is moved in the other direction of the first direction, either one of the first and third AC voltages is applied, and when the second biasing member is moved in the other direction of the second direction, One of the second and fourth AC voltages is applied.

好ましくは、第1電極と第3電極とは、第1方向に並べて配置され、第2電極と第4電極とは、第2方向に並べて配置される。   Preferably, the first electrode and the third electrode are arranged in the first direction, and the second electrode and the fourth electrode are arranged in the second direction.

また、好ましくは、第1交流電圧は、第3電極の歪み量に基づいて調整され、第2交流電圧は、第4電極の歪み量に基づいて調整され、第3交流電圧は、第1電極の歪み量に基づいて調整され、第4交流電圧は、第2電極の歪み量に基づいて調整される。   Preferably, the first AC voltage is adjusted based on the strain amount of the third electrode, the second AC voltage is adjusted based on the strain amount of the fourth electrode, and the third AC voltage is the first electrode. The fourth AC voltage is adjusted based on the amount of distortion of the second electrode.

また、好ましくは、第1交流電圧の印加により、圧電体振動子の半径方向の縦振動と、圧電体振動子の第1方向の横振動とが励起され、第2交流電圧の印加により、縦振動と、圧電体振動子の第2方向の横振動とが励起され、第3交流電圧の印加により、縦振動と、第1方向の横振動とが励起され、第4交流電圧の印加により、縦振動と、第2方向の横振動とが励起される。   Preferably, the longitudinal vibration in the radial direction of the piezoelectric vibrator and the lateral vibration in the first direction of the piezoelectric vibrator are excited by the application of the first AC voltage, and the longitudinal vibration in the first direction of the piezoelectric vibrator is applied by the application of the second AC voltage. The vibration and the transverse vibration in the second direction of the piezoelectric vibrator are excited, the longitudinal vibration and the transverse vibration in the first direction are excited by the application of the third alternating voltage, and the application of the fourth alternating voltage, Longitudinal vibration and lateral vibration in the second direction are excited.

さらに好ましくは、第1〜第4交流電圧の駆動周波数は、縦振動の共振周波数と、第1、第2方向の横振動の共振周波数の間の値に設定される。   More preferably, the drive frequency of the first to fourth AC voltages is set to a value between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the lateral vibration in the first and second directions.

本発明に係る二次元移動装置は、外壁部を有するシムと、外壁部と垂直な第1方向と外壁部と第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向でシムに固着され、第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられた圧電素子とを有する圧電体振動子を有する固定部と、外壁部に接し、外壁部を第1方向で付勢する鉛直方向移動部と、外壁部に接し、外壁部を第2方向で付勢する水平方向移動部と、第1電極に第1交流電圧を印加し、第2電極に第2交流電圧を印加し、第3電極に第3交流電圧を印加し、第4電極に第4交流電圧を印加する回路部とを備え、圧電体振動子は、第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、水平方向移動部を第1方向の一方に移動させ、第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、鉛直方向移動部を第2方向の一方に移動させ、第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、水平方向移動部を第1方向の他方に移動させ、第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、鉛直方向移動部を第2方向の他方に移動させる。   The two-dimensional movement device according to the present invention is configured to shim in a third direction perpendicular to both a shim having an outer wall portion and a first direction perpendicular to the outer wall portion and a second direction perpendicular to the outer wall portion and the first direction. A fixed portion having a piezoelectric vibrator having a piezoelectric element to which first to fourth electrodes are attached, which are fixedly arranged in order in a circumferential direction on a plane perpendicular to the third direction, and in contact with the outer wall portion Applying a first AC voltage to the first electrode, a vertical direction moving part that urges the outer wall part in the first direction, a horizontal direction moving part that contacts the outer wall part and urges the outer wall part in the second direction, A second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, and a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. Based on the voltage application of one of the third AC voltages, the horizontal direction moving part is moved to one side in the first direction, and the second and fourth AC Based on the voltage application of one of the voltages, the vertical movement unit is moved in one of the second directions, and based on the voltage application of the other one of the first and third AC voltages, the horizontal movement unit is moved to the first. It moves to the other of 1 direction, and a vertical direction moving part is moved to the other of the 2nd direction based on the voltage application of the other of a 2nd, 4th alternating voltage.

好ましくは、鉛直方向移動部の第2方向の移動に連動して第2方向に移動し、鉛直方向移動部を第1方向に摺動自在に支持し、水平方向移動部の第1方向の移動に連動して第1方向に移動し、水平方向移動部を第2方向に摺動自在に支持する載荷台と、圧電体振動子を有し、鉛直方向移動部を第2方向に摺動自在に支持し、水平方向移動部を第1方向に摺動自在に支持する固定部とを備える。   Preferably, the vertical movement unit moves in the second direction in conjunction with the movement in the second direction, the vertical movement unit is slidably supported in the first direction, and the horizontal movement unit moves in the first direction. It moves in the first direction in conjunction with the load table, and has a loading platform that supports the horizontal movement unit slidably in the second direction and a piezoelectric vibrator, and the vertical movement unit can slide in the second direction. And a fixed portion that slidably supports the horizontal direction moving portion in the first direction.

また、好ましくは、回路部は、第3電極に第3交流電圧が印加される時に、第1電極の歪み量を検出する第1検出部と、第4電極に第4交流電圧が印加される時に、第2電極の歪み量を検出する第2検出部と、第1電極に第1交流電圧が印加される時に、第3電極の歪み量を検出する第3検出部と、第2電極に第2交流電圧が印加される時に、第4電極の歪み量を検出する第4検出部と、制御部とを有し、制御部は、第1交流電圧を第3検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、第2交流電圧を第4検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、第3交流電圧を第1検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、第4交流電圧を第2検出部で検出された歪み量に基づいて調整する。   Preferably, in the circuit unit, when the third AC voltage is applied to the third electrode, the first detection unit that detects the distortion amount of the first electrode and the fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. Sometimes, a second detector that detects the amount of distortion of the second electrode, a third detector that detects the amount of distortion of the third electrode when a first AC voltage is applied to the first electrode, and a second electrode When the second AC voltage is applied, the control unit includes a fourth detection unit that detects a distortion amount of the fourth electrode, and the control unit detects the first AC voltage detected by the third detection unit. Adjusting the second AC voltage based on the amount of distortion detected by the fourth detector, adjusting the third AC voltage based on the amount of distortion detected by the first detector, 4 AC voltage is adjusted based on the distortion amount detected by the 2nd detection part.

さらに好ましくは、回路部は、第3電極に第3交流電圧が印加される時に、第1電極と第1検出部を接続する第1スイッチと、第4電極に第4交流電圧が印加される時に、第2電極と第2検出部を接続する第2スイッチと、第1電極に第1交流電圧が印加される時に、第3電極と第3検出部を接続する第3スイッチと、第2電極に第2交流電圧が印加される時に、第4電極と第4検出部を接続する第4スイッチとを有する。   More preferably, when the third AC voltage is applied to the third electrode, the circuit unit applies the fourth AC voltage to the first switch that connects the first electrode and the first detection unit and the fourth electrode. Sometimes, a second switch that connects the second electrode and the second detector, a third switch that connects the third electrode and the third detector when a first AC voltage is applied to the first electrode, and a second switch A fourth switch is provided for connecting the fourth electrode and the fourth detector when the second AC voltage is applied to the electrode.

また、好ましくは、第1〜第4交流電圧の調整は、第1〜第4交流電圧を印加する時間幅を調整する時分割制御により行われる。   Preferably, the adjustment of the first to fourth AC voltages is performed by time-sharing control that adjusts the time width for applying the first to fourth AC voltages.

以上のように本発明によれば、回路構成を複雑にすることなく被駆動体を二次元方向に並進運動(移動)させる圧電体振動子、及び二次元移動装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibrator and a two-dimensional movement device that translate (move) a driven body in a two-dimensional direction without complicating the circuit configuration.

以下、本発明の第1実施形態について、図を用いて説明する。二次元移動装置1は、水平方向移動部10、鉛直方向移動部20、及び載荷台40を有する可動部と、圧電体振動子30、固定台50、及び回路部70とを有する固定部とを備える。なお、方向を説明するために、二次元移動装置1において水平方向移動部10の移動方向を第1方向x、第1方向xと直交する鉛直方向移動部20の移動方向を第2方向y、第1方向x、第2方向yと直交する方向を第3方向zとして説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The two-dimensional moving device 1 includes a movable unit having a horizontal moving unit 10, a vertical moving unit 20, and a loading table 40, and a fixed unit having a piezoelectric vibrator 30, a fixed table 50, and a circuit unit 70. Prepare. In order to describe the direction, in the two-dimensional moving device 1, the moving direction of the horizontal moving unit 10 is the first direction x, the moving direction of the vertical moving unit 20 orthogonal to the first direction x is the second direction y, A direction orthogonal to the first direction x and the second direction y will be described as a third direction z.

水平方向移動部10は、第1、第2摩擦部材11、12、第1係合部15、第2係合部16、第1、第2突出部18a、18b、及び水平方向移動枠19とを有する。水平方向移動部10は、第1方向xに移動可能で、移動する際は載荷台40も連動して第1方向xに移動する。   The horizontal movement unit 10 includes first and second friction members 11 and 12, a first engagement unit 15, a second engagement unit 16, first and second protrusions 18 a and 18 b, and a horizontal movement frame 19. Have The horizontal direction moving part 10 can move in the first direction x, and when moving, the loading table 40 also moves in the first direction x in conjunction with it.

第1、第2摩擦部材11、12は、直方体形状で、第2方向yに垂直な平面の一方は、圧電体振動子30と接触し、圧電体振動子30の振動により水平方向移動枠19と共に第1方向xに移動可能であり、他方は水平方向移動枠19の内側に取り付けられる。   The first and second friction members 11 and 12 have a rectangular parallelepiped shape, and one of the planes perpendicular to the second direction y is in contact with the piezoelectric vibrator 30, and the horizontal moving frame 19 is caused by the vibration of the piezoelectric vibrator 30. At the same time, it is movable in the first direction x, and the other is attached inside the horizontal movement frame 19.

第1係合部15は、第2方向yに延びる長孔を2つ有し、それぞれ、載荷台40の第1突起部41の2つの突起物が第2方向yに摺動自在に係合される(図1参照)。これにより、鉛直方向移動部20の第2方向yの移動に伴って載荷台40が第2方向yに移動した際に、水平方向移動部10は連動して第2方向yに移動しない。また、第1係合部15と第1突起部41の係合が2カ所で行われることによって、載荷台40の第3方向zからみた回転を防止する効果を有する。   The first engaging portion 15 has two elongated holes extending in the second direction y, and the two protrusions of the first protruding portion 41 of the loading table 40 are slidably engaged in the second direction y. (See FIG. 1). Thereby, when the loading platform 40 moves in the second direction y as the vertical movement unit 20 moves in the second direction y, the horizontal movement unit 10 does not move in the second direction y in conjunction with it. In addition, the engagement of the first engagement portion 15 and the first protrusion 41 is performed at two locations, thereby having an effect of preventing the loading platform 40 from rotating as viewed from the third direction z.

第2係合部16は、固定台50の第1係合部材51と第1方向xに摺動自在に係合される。これにより、水平方向移動部10の第3方向zからみた回転を防止する効果を有する。   The second engaging portion 16 is slidably engaged with the first engaging member 51 of the fixed base 50 in the first direction x. Thereby, it has the effect which prevents the rotation seen from the 3rd direction z of the horizontal direction movement part 10. FIG.

水平方向移動枠19は、内側に第3方向zに垂直な矩形の孔を有する平板状の枠であり、かかる内側の矩形孔に第1、第2摩擦部材11、12が取り付けられ、圧電体振動子30が配置される。   The horizontal movement frame 19 is a flat frame having a rectangular hole on the inner side and perpendicular to the third direction z, and the first and second friction members 11 and 12 are attached to the inner rectangular hole, and a piezoelectric body. A vibrator 30 is arranged.

鉛直方向移動部20は、第3、第4摩擦部材21、22、第3係合部25、第4係合部26、及び鉛直方向移動枠29とを有する。鉛直方向移動部20は、第2方向yに移動可能で、移動する際は載荷台40も連動して第2方向yに移動する。   The vertical movement unit 20 includes third and fourth friction members 21 and 22, a third engagement unit 25, a fourth engagement unit 26, and a vertical movement frame 29. The vertical direction moving unit 20 can move in the second direction y, and when moving, the loading table 40 also moves in the second direction y in conjunction with it.

第3、第4摩擦部材21、22は、直方体形状で、第1方向xに垂直な平面の一方は、圧電体振動子30と接触し、圧電体振動子30の振動により鉛直方向移動枠29と共に第2方向yに移動可能であり、他方は鉛直方向移動枠29の内側に取り付けられる。   The third and fourth friction members 21 and 22 have a rectangular parallelepiped shape, and one of the planes perpendicular to the first direction x is in contact with the piezoelectric vibrator 30, and the vertical movement frame 29 is caused by the vibration of the piezoelectric vibrator 30. At the same time, it can move in the second direction y, and the other is attached inside the vertical movement frame 29.

第3係合部25は、第1方向xに延びる長孔を1つ有し、載荷台40の第2突起部42の1つの突起物が第1方向xに摺動自在に係合される。従って、水平方向移動部10の第1方向xの移動に伴って載荷台40が第1方向xに移動した際に、鉛直方向移動部20は連動して第1方向xに移動しない。   The third engagement portion 25 has one elongated hole extending in the first direction x, and one protrusion of the second protrusion 42 of the loading table 40 is slidably engaged in the first direction x. . Therefore, when the loading platform 40 moves in the first direction x as the horizontal movement unit 10 moves in the first direction x, the vertical movement unit 20 does not move in the first direction x in conjunction with it.

第4係合部26は、固定台50の第2係合部材52と第2方向yに摺動自在に係合される。これにより、鉛直方向移動部20の第3方向zからみた回転を防止する効果を有する。   The fourth engagement portion 26 is slidably engaged with the second engagement member 52 of the fixed base 50 in the second direction y. Thereby, it has the effect which prevents the rotation seen from the 3rd direction z of the vertical direction moving part 20. FIG.

鉛直方向移動枠29は、第1方向xからみて、エの字形状を有し、エの字を構成する溝部分には、水平方向移動枠19の一部が配置される。水平方向移動部10は、鉛直方向移動部20に干渉することなく第1方向xに移動可能で、鉛直方向移動部20は、水平方向移動部10に干渉することなく第2方向yに移動可能である。   The vertical moving frame 29 has a square shape when viewed from the first direction x, and a part of the horizontal moving frame 19 is disposed in a groove portion constituting the square shape. The horizontal moving unit 10 can move in the first direction x without interfering with the vertical moving unit 20, and the vertical moving unit 20 can move in the second direction y without interfering with the horizontal moving unit 10. It is.

水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29は、組み立てを簡素化するために、それぞれ別体構造で構成されるのが望ましい。具体的には、水平方向移動枠19は、水平方向移動枠梁部19a、水平方向移動枠支持部19b、及び水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cから構成される(図11参照)。鉛直方向移動枠29は、鉛直方向移動枠梁部29a、鉛直方向移動枠支持部29b、及び鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cから構成される。   It is desirable that the horizontal movement frame 19 and the vertical movement frame 29 each have a separate structure in order to simplify assembly. Specifically, the horizontal movement frame 19 includes a horizontal movement frame beam portion 19a, a horizontal movement frame support portion 19b, and a horizontal movement frame tension coil spring 19c (see FIG. 11). The vertical movement frame 29 includes a vertical movement frame beam 29a, a vertical movement frame support 29b, and a vertical movement frame tension coil spring 29c.

水平方向移動枠梁部19aは、一方の端部(図11上の右側)がピンで水平方向移動枠支持部19bに軸着され、他方の端部(図11上の左側)が水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cの一方の端部に取り付けられる。水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cの他方の端部は水平方向移動枠支持部19bに取り付けられる。水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ19cの引っ張り張力により、水平方向移動枠梁部19aの他方の端部は水平方向移動枠支持部19bに近づくように付勢される。この付勢に基づいて、第1、第2摩擦部材11、12は、圧電体振動子30を第2方向yに与圧(付勢)する。   The horizontal movement frame beam portion 19a has one end (right side in FIG. 11) pinned to the horizontal movement frame support portion 19b with a pin, and the other end (left side in FIG. 11) moved in the horizontal direction. It is attached to one end portion of the frame tension coil spring 19c. The other end of the horizontal moving frame tension coil spring 19c is attached to the horizontal moving frame support 19b. Due to the tensile tension of the horizontal moving frame tension coil spring 19c, the other end of the horizontal moving frame beam portion 19a is urged to approach the horizontal moving frame support portion 19b. Based on this biasing, the first and second friction members 11 and 12 pressurize (bias) the piezoelectric vibrator 30 in the second direction y.

鉛直方向移動枠梁部29aは、一方の端部(図11上の下側)がピンで鉛直方向移動枠支持部29bに軸着され、他方の端部(図11上の上側)が鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cの一方の端部に取り付けられる。鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cの他方の端部は鉛直方向移動枠支持部29bに取り付けられる。鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ29cの引っ張り張力により、鉛直方向移動枠梁部29aの他方の端部は鉛直方向移動枠支持部29bに近づくように付勢される。この付勢に基づいて、第3、第4摩擦部材21、22は、圧電体振動子30を第1方向xに与圧(付勢)する。   The vertical movement frame beam portion 29a has one end (lower side in FIG. 11) pinned to the vertical movement frame support portion 29b with a pin and the other end (upper side in FIG. 11) in the vertical direction. It is attached to one end of the moving frame tension coil spring 29c. The other end of the vertical moving frame tension coil spring 29c is attached to the vertical moving frame support 29b. The other end of the vertical movement frame beam portion 29a is biased toward the vertical movement frame support portion 29b by the tension of the vertical movement frame tension coil spring 29c. Based on this biasing, the third and fourth friction members 21 and 22 pressurize (bias) the piezoelectric vibrator 30 in the first direction x.

なお、図11の水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29が、別体構造であることを説明するための図で、鉛直方向移動枠29が第1方向xからみてエの字形状を有さないなど、図2と異なる形態を示す。   In addition, it is a figure for demonstrating that the horizontal direction moving frame 19 and the vertical direction moving frame 29 of FIG. 11 are separate structures, and the vertical direction moving frame 29 sees a square-shaped shape seeing from the 1st direction x. A different form from FIG. 2 is shown, such as not having.

図11は、ピンと引っ張りコイルバネを使ったカンチレバー構造の水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29を説明したが、ピンに代えて引っ張りコイルバネを使って、梁部と支持部の両端を引っ張りコイルバネで付勢する形態であってもよい(不図示)。   FIG. 11 illustrates the horizontal moving frame 19 and the vertical moving frame 29 having a cantilever structure using a pin and a tension coil spring. However, instead of the pin, a tension coil spring is used to pull both ends of the beam portion and the support portion. It may be a form of energizing with (not shown).

圧電体振動子30は、中空円柱形状の第1、第2圧電素子(圧電セラミックリング)31、32と、薄い金属の弾性板で構成されるシム34から構成され、シム34の両面には第1、第2圧電素子31、32が固着される。   The piezoelectric vibrator 30 includes hollow cylindrical first and second piezoelectric elements (piezoelectric ceramic rings) 31 and 32 and shims 34 formed of thin metal elastic plates. 1 and 2nd piezoelectric elements 31 and 32 are fixed.

第1、第2圧電素子31、32の第3方向zから見た表面には電極が設けられる(図5参照)。電極は第3方向zからみて放射状に4つに分割され、第1圧電素子31の第1、第2、第3、第4電極31a、31b、31c、31d、第2圧電素子32の第5、第6、第7、第8電極32a、32b、32c、32dが取り付けられる。なお、電極は、第1圧電素子31、第2圧電素子32のいずれか一方にだけ取り付けられた形態であってもよいが、両方に取り付けられた本実施形態の方が、より強い駆動力を得ることが出来る。   Electrodes are provided on the surfaces of the first and second piezoelectric elements 31 and 32 viewed from the third direction z (see FIG. 5). The electrodes are radially divided into four when viewed from the third direction z, and the first, second, third, fourth electrodes 31a, 31b, 31c, 31d of the first piezoelectric element 31 and the fifth of the second piezoelectric element 32 are divided. Sixth, seventh, and eighth electrodes 32a, 32b, 32c, and 32d are attached. The electrode may be attached to only one of the first piezoelectric element 31 and the second piezoelectric element 32, but the present embodiment attached to both has a stronger driving force. Can be obtained.

電極は、第3方向に垂直な平面上の円周方向で、第3方向zからみて反時計回りに、第1電極31a、第2電極31b、第3電極31c、第4電極31dの順に並べて配置される。第1電極31aは、第4摩擦部材22と接する側に、第2電極31bは、第1摩擦部材11と接する側に、第3電極31cは、第3摩擦部材21と接する側に、第4電極31dは、第2摩擦部材12と接する側に配置される(図11参照)。すなわち、第1電極31aと第3電極31cとは第1方向xに並べて配置される(圧電体振動子30のxy平面上の中心にxy平面上で対向する位置関係に配置される)。また、第2電極31bと第4電極31dとは第2方向yに並べて配置される(圧電体振動子30のxy平面上の中心にxy平面上で対向する位置関係に配置される)。   The electrodes are arranged in the order of the first electrode 31a, the second electrode 31b, the third electrode 31c, and the fourth electrode 31d in the circumferential direction on the plane perpendicular to the third direction and counterclockwise when viewed from the third direction z. Be placed. The first electrode 31a is on the side in contact with the fourth friction member 22, the second electrode 31b is on the side in contact with the first friction member 11, and the third electrode 31c is on the side in contact with the third friction member 21. The electrode 31d is disposed on the side in contact with the second friction member 12 (see FIG. 11). In other words, the first electrode 31a and the third electrode 31c are arranged side by side in the first direction x (arranged in a positional relationship facing the center on the xy plane of the piezoelectric vibrator 30 on the xy plane). The second electrode 31b and the fourth electrode 31d are arranged side by side in the second direction y (arranged in a positional relationship facing the center on the xy plane of the piezoelectric vibrator 30 on the xy plane).

第1電極31aと第5電極32aとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第1交流電圧VEが回路部70から印加される。第2電極31bと第6電極32bとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第2交流電圧VEが回路部70から印加される。第3電極31cと第7電極32cとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第3交流電圧VEが回路部70から印加される。第4電極31dと第8電極32dとは、第3方向zで対向するように配置され、同じ波形の第4交流電圧VEが回路部70から印加される。 The first electrode 31 a and the fifth electrode 32 a are arranged to face each other in the third direction z, and the first AC voltage VE 1 having the same waveform is applied from the circuit unit 70. The second electrode 31b and the sixth electrode 32b, is disposed so as to face in a third direction z, the second AC voltage VE 2 of the same waveform is applied from the circuit unit 70. The third electrode 31 c and the seventh electrode 32 c are arranged to face each other in the third direction z, and the third AC voltage VE 3 having the same waveform is applied from the circuit unit 70. The fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, is disposed so as to face in a third direction z, the fourth AC voltage VE 4 of the same waveform is applied from the circuit unit 70.

水平方向移動部10等の第1方向xの移動量は、第1交流電圧VEまたは第3交流電圧VEを印加する時間幅を変化させることによって調整される(時分割制御)。鉛直方向移動部20等の第2方向yの移動量は、第2交流電圧VEまたは第4交流電圧VEを印加する時間幅を変化させることによって調整される(時分割制御)。 The amount of movement in the first direction x of the horizontal direction moving unit 10 or the like is adjusted by changing the time width for applying the first AC voltage VE 1 or the third AC voltage VE 3 (time division control). The amount of movement of the second direction y, such as the vertical direction moving unit 20 is adjusted by varying the time width for applying a second AC voltage VE 2 or the fourth AC voltage VE 4 (time division control).

第1電極31aと第5電極32aとに第1交流電圧VEが印加される時、第3電極31cと第7電極32cには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第3電極31cと第7電極32cにおける歪み検出結果に基づいて、第1電極31a、及び第5電極32aに印加する第1交流電圧VEが更に調整される。調整は、第1交流電圧VEを印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる(図7、8参照)。 When the first AC voltage VE 1 is applied to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a, the voltage application is not performed in the third electrode 31c and the seventh electrode 32c, distortion detection is performed. Based on the distortion detection result of the third electrode 31c and the seventh electrode 32c, first electrode 31a, and the first AC voltage VE 1 applied to the fifth electrode 32a is further adjusted. Adjustment is performed by time division control for varying the time width for applying a first AC voltage VE 1 (see FIGS. 7 and 8).

図7は、第1交流電圧VEを印加する時間を短くして、時間平均の駆動力を小さくした場合の印加電圧波形と平均駆動力を示し、図8は、第1交流電圧VEを印加する時間を長くして、時間平均の駆動力を大きくした場合の印加電圧波形と平均駆動力を示す。 FIG. 7 shows the applied voltage waveform and the average driving force when the time for applying the first AC voltage VE 1 is shortened to reduce the time-average driving force, and FIG. 8 shows the first AC voltage VE 1 . The applied voltage waveform and the average driving force in the case where the application time is lengthened and the time average driving force is increased are shown.

時分割制御により、印加電圧が調整されるため、調整によって半径方向の駆動振幅は変動しない。有効な駆動力を発生させるためには、所定以上の半径方向の振幅が必要である。振幅を変動させることにより、印加電圧を調整する形態であれば、移動量が小さい時など駆動力を小さくする時に、半径方向の駆動振幅が小さくなって、有効な駆動力を得ることが出来ないおそれがある。本実施形態では、移動量が小さい時など駆動力を小さくする時にも、半径方向の駆動振幅が変動しないため有効な駆動力を下回ることはない。   Since the applied voltage is adjusted by the time-sharing control, the drive amplitude in the radial direction does not vary due to the adjustment. In order to generate an effective driving force, a predetermined radial amplitude is required. If the applied voltage is adjusted by varying the amplitude, the driving amplitude in the radial direction is reduced when the driving force is reduced, such as when the amount of movement is small, and an effective driving force cannot be obtained. There is a fear. In the present embodiment, even when the driving force is reduced, such as when the amount of movement is small, the driving amplitude in the radial direction does not fluctuate and therefore does not fall below the effective driving force.

第3電極31cと第7電極32cとに第3交流電圧VEが印加される時、第1電極31aと第5電極32aには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第1電極31aと第5電極32aにおける歪み検出結果に基づいて、第3電極31c、及び第7電極32cに印加する第3交流電圧VEが更に調整される。調整は、第3交流電圧VEを印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる。 When the third AC voltage VE 3 is applied to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c, the voltage applied is not performed in the first electrode 31a and the fifth electrode 32a, the distortion detection is performed. Based on the distortion detection result of the first electrode 31a and the fifth electrode 32a, the third AC voltage VE 3 applied third electrode 31c, and the seventh electrode 32c is further adjusted. Adjustment is performed by time division control for varying the time width for applying a third alternating voltage VE 3.

第2電極31bと第6電極32bとに第2交流電圧VEが印加される時、第4電極31dと第8電極32dには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第4電極31dと第8電極32dにおける歪み検出結果に基づいて、第2電極31b、及び第6電極32bに印加する第2交流電圧VEが更に調整される。調整は、第2交流電圧VEを印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる。 When the second AC voltage VE 2 is applied to the second electrode 31b and the sixth electrode 32b, the voltage applied is not performed in the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, distortion detection is performed. Based on the distortion detection result in the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, the second AC voltage VE 2 applied to the second electrode 31b, and the sixth electrode 32b is further adjusted. Adjustment is performed by time division control for varying the time width for applying a second AC voltage VE 2.

第4電極31dと第8電極32dとに第4交流電圧VEが印加される時、第2電極31bと第6電極32bには電圧印加は行われず、歪み検出が行われる。第2電極31bと第6電極32bにおける歪み検出結果に基づいて、第4電極31d、及び第8電極32dに印加する第4交流電圧VEが更に調整される。調整は、第4交流電圧VEを印加する時間幅を変動させる時分割制御により行われる。 When the fourth AC voltage VE 4 is applied to the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, the voltage application is not performed in the second electrode 31b and the sixth electrode 32b, distortion detection is performed. Based on the distortion detection result of the second electrode 31b and the sixth electrode 32b, the fourth AC voltage VE 4 applied the fourth electrode 31d, and the eighth electrode 32d is further adjusted. Adjustment is performed by time division control for varying the time width for applying a fourth AC voltage VE 4.

シム34は、第1、第2圧電素子31、32を両面に固着した中空円柱形状のシム本体部34a、固定台50に支持される第1、第2、第3、第4支持部35a、35b、35c、35dを有する。シム本体部34aは、円柱形状の外壁部で、第1摩擦部材11の付勢力と、第1摩擦部材11の付勢力に対する第2摩擦部材12の反力によって第2方向yに付勢され、第3摩擦部材21の付勢力と、第3摩擦部材21の付勢力に対する第4摩擦部材22の反力によって第1方向xに付勢される。第1、第2、第3、第4支持部35a、35b、35c、35dは、シム本体部34aから突出した部分で、それぞれが有する孔に固定部材53が挿入されることによって固定台50に取り付けられる。これにより、シム34を含む圧電体振動子30は固定台50に固定されて移動しない。一方、圧電体振動子30の振動により水平方向移動部10、及び載荷台40は第1方向xに移動可能で、鉛直方向移動部20、及び載荷台40は第2方向yに移動可能である。   The shim 34 includes a hollow cylindrical shim main body 34a in which the first and second piezoelectric elements 31 and 32 are fixed to both surfaces, and first, second, third, and fourth support portions 35a supported by the fixing base 50. 35b, 35c, 35d. The shim body 34a is a cylindrical outer wall, and is biased in the second direction y by the biasing force of the first friction member 11 and the reaction force of the second friction member 12 against the biasing force of the first friction member 11. The third friction member 21 is biased in the first direction x by the biasing force of the third friction member 21 and the reaction force of the fourth friction member 22 against the biasing force of the third friction member 21. The first, second, third, and fourth support portions 35a, 35b, 35c, and 35d are portions protruding from the shim main body portion 34a, and the fixing member 53 is inserted into the holes of the first support portion 35a, 35b, 35c, and 35d. It is attached. Accordingly, the piezoelectric vibrator 30 including the shim 34 is fixed to the fixed base 50 and does not move. On the other hand, the horizontal direction moving unit 10 and the loading table 40 can move in the first direction x by the vibration of the piezoelectric vibrator 30, and the vertical direction moving unit 20 and the loading table 40 can move in the second direction y. .

それぞれの電極に電圧が印加されない状態においては、第1、第2圧電素子31、32は変形を起こさず静止している。圧電体振動子30は、電圧が印加される部分が膨張または収縮する。例えば、第1電極31a、第5電極32aに第1交流電圧VEを印加すると、第1、第2圧電素子31、32の第1電極31a、第5電極32aが取り付けられた部分が膨張または収縮し、第2電極31b、第6電極32bに第2交流電圧VEを印加すると、第1、第2圧電素子31、32の第2電極31b、第6電極32bが取り付けられた部分が膨張又は収縮する。電極が取り付けられた部分の膨張または収縮に伴い、第1、第2圧電素子31、32が第3方向zに垂直な面上に(面内方向に)膨張または収縮し、第1圧電素子31、32と固着されたシム34の部分も第3方向zに垂直な面上に(面内方向に)、第3方向zから見た円形が変形するように、膨張または収縮する。 In a state where no voltage is applied to each electrode, the first and second piezoelectric elements 31 and 32 are stationary without causing deformation. In the piezoelectric vibrator 30, a portion to which a voltage is applied expands or contracts. For example, when the first AC voltage VE 1 is applied to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a, the portions of the first and second piezoelectric elements 31 and 32 to which the first electrode 31a and the fifth electrode 32a are attached expand or deflated, second electrode 31b, the application of a second AC voltage VE 2 to the sixth electrode 32b, first, second electrode 31b of the second piezoelectric elements 31 and 32, the portion sixth electrode 32b is attached expansion Or it shrinks. Along with the expansion or contraction of the portion to which the electrode is attached, the first and second piezoelectric elements 31 and 32 expand or contract on the plane perpendicular to the third direction z (in the in-plane direction). , 32 is also inflated or shrunk so that the circular shape seen from the third direction z is deformed on the plane perpendicular to the third direction z (in the in-plane direction).

各電極に交流電圧が印加されることにより、圧電体振動子30(第1、第2圧電素子31、32、及びシム34)は、膨張と収縮を繰り返す。交流電圧の周波数を所定の周波数に設定して、半径方向の振動(縦振動)と、駆動方向の振動(横振動)が相互間の位相差が所定の範囲になるように、圧電体振動子30の形状が変化すると、シム34のシム本体部34aの外壁部分の任意の一点は楕円運動を行うことができる。縦振動と横振動の間の位相差を所定の範囲にする方法については、図9を用いて後述する。   When an AC voltage is applied to each electrode, the piezoelectric vibrator 30 (first and second piezoelectric elements 31, 32 and shim 34) repeats expansion and contraction. Piezoelectric vibrator so that the phase difference between the vibration in the radial direction (longitudinal vibration) and the vibration in the driving direction (lateral vibration) is within a predetermined range by setting the frequency of the AC voltage to a predetermined frequency When the shape of 30 changes, any one point of the outer wall portion of the shim main body 34a of the shim 34 can perform an elliptical motion. A method of setting the phase difference between the longitudinal vibration and the lateral vibration within a predetermined range will be described later with reference to FIG.

この楕円運動により、シム本体部34aの外壁部分を第2方向yに付勢した状態で接触する第1、第2摩擦部材11、12は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第1方向xに移動せしめられ、これに伴って水平方向移動部10、及び載荷台40が第1方向xに移動せしめられる。具体的には、圧電体振動子30に半径方向の振動(縦振動)と、第1方向xの振動(横振動)を励起するように、第1電極31aと第5電極32aに第1交流電圧VE、または第3電極31cと第7電極32cに第3交流電圧VEを印加することにより、シム本体部34aの外壁部分で第1、第2摩擦部材11、12と接触する点において、楕円運動が行われ、これにより、第1、第2摩擦部材11、12は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第1方向xに移動せしめられる。第1、第2圧電素子31、32の面上において第1電極31aと第3電極31c(第5電極32aと第7電極32c)は円の中心に対して第1方向x上の反対側に配置されるため、第1電極31a(第5電極32a)と第3電極31c(第7電極32c)に交流電圧が加わった時の横振動の方向は逆方向になり、前述の楕円運動の方向も逆方向となる。そのため、第1、第2摩擦部材11、12の移動方向も逆方向になる。 Due to this elliptical motion, the first and second friction members 11 and 12 that contact the outer wall portion of the shim main body 34 a in a state in which the outer wall portion is biased in the second direction y are in contact with the fixed base 50 and the piezoelectric vibrator 30. The horizontal direction moving part 10 and the loading platform 40 are moved in the first direction x along with the movement in the first direction x. Specifically, a first alternating current is applied to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a so as to excite radial vibration (longitudinal vibration) and vibration in the first direction x (lateral vibration) in the piezoelectric vibrator 30. By applying the third AC voltage VE 3 to the voltage VE 1 or the third electrode 31c and the seventh electrode 32c, the outer wall portion of the shim main body 34a comes into contact with the first and second friction members 11 and 12. As a result, the elliptical motion is performed, whereby the first and second friction members 11 and 12 are moved in the first direction x with respect to the fixed base 50 and the piezoelectric vibrator 30. On the surfaces of the first and second piezoelectric elements 31, 32, the first electrode 31a and the third electrode 31c (the fifth electrode 32a and the seventh electrode 32c) are on opposite sides in the first direction x with respect to the center of the circle. Therefore, when the AC voltage is applied to the first electrode 31a (fifth electrode 32a) and the third electrode 31c (seventh electrode 32c), the direction of the lateral vibration is reversed, and the direction of the elliptical motion described above is applied. Is also in the opposite direction. Therefore, the moving directions of the first and second friction members 11 and 12 are also reversed.

同様に、シム本体部34aの外壁部分を第1方向xに付勢した状態で接触する第3、第4摩擦部材21、22は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第2方向yに移動せしめられ、これに伴って鉛直方向移動部20、及び載荷台40が第2方向yに移動せしめられる。具体的には、圧電体振動子30に半径方向の振動(縦振動)と、第2方向yの振動(横振動)を励起するように、第2電極31bと第6電極32bに第2交流電圧VE、または第4電極31dと第8電極32dに第4交流電圧VEを印加することにより、シム本体部34aの外壁部分で第3、第4摩擦部材21、22と接触する点において、楕円運動が行われ、これにより、第3、第4摩擦部材21、22は、固定台50及び圧電体振動子30に対して第2方向yに移動せしめられる。第1、第2圧電素子31、32の面上において第2電極31bと第4電極31d(第6電極32bと第8電極32d)は円の中心に対して第2方向y上の反対側に配置されるため、第2電極31b(第6電極32b)と第4電極31d(第8電極32d)に交流電圧が加わった時の横振動の方向は逆方向になり、前述の楕円運動の方向も逆方向となる。そのため、第3、第4摩擦部材21、22の移動方向も逆方向になる。 Similarly, the third and fourth friction members 21 and 22 that contact the outer wall portion of the shim body 34 a in a state of being biased in the first direction x are in the second direction with respect to the fixed base 50 and the piezoelectric vibrator 30. The vertical movement unit 20 and the loading platform 40 are moved in the second direction y along with this movement. Specifically, the second alternating current is applied to the second electrode 31b and the sixth electrode 32b so as to excite radial vibration (longitudinal vibration) and vibration in the second direction y (lateral vibration) in the piezoelectric vibrator 30. By applying the fourth AC voltage VE 4 to the voltage VE 2 or the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, the outer wall portion of the shim body 34a comes into contact with the third and fourth friction members 21 and 22. As a result, the elliptical motion is performed, whereby the third and fourth friction members 21 and 22 are moved in the second direction y with respect to the fixed base 50 and the piezoelectric vibrator 30. On the surfaces of the first and second piezoelectric elements 31, 32, the second electrode 31b and the fourth electrode 31d (sixth electrode 32b and eighth electrode 32d) are on opposite sides in the second direction y with respect to the center of the circle. Therefore, when the AC voltage is applied to the second electrode 31b (sixth electrode 32b) and the fourth electrode 31d (eighth electrode 32d), the direction of the lateral vibration is reversed, and the direction of the elliptical motion described above is applied. Is also in the opposite direction. Therefore, the moving directions of the third and fourth friction members 21 and 22 are also reversed.

圧電体振動子30の内径と外径の寸法比率を調整することにより、半径方向の振動(縦振動)の共振周波数f、及び駆動方向の振動(横振動)共振周波数fXYが決定される。図9に、横方向及び縦方向についての駆動周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示す。図9の実線は、第1方向xの駆動方向の振動(横振動)の周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示し、破線は、半径方向の振動(縦振動)の周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示す。横振動でゲイン(振幅)が最も高くなる時の周波数が、横振動の共振周波数fXYを示し、縦振動でゲイン(振幅)が最も高くなる時の周波数が、縦振動の共振周波数fを示す。一般に共振周波数近傍の周波数で位相が大きく変化するため、横振動の共振周波数fXYと縦振動の共振周波数fの差が大きくない所定の値にし、駆動周波数fをfXYとfとの間に設定すると、横振動の振動と縦振動の振動との間に比較的大きな位相差を与えることができる。また、fXYとfの差が大きくないので横振動の振動と縦振動の振動の振幅をそれぞれ比較的大きくとることが可能である。以上の説明では横振動の共振周波数fXYは第1方向x、第2方向yともに同じ値を想定して述べたが、所定の振幅と位相差の楕円運動が形成できる範囲ならば異なる値であってもよい。 By adjusting the dimensional ratio between the inner diameter and the outer diameter of the piezoelectric vibrator 30, the resonance frequency f R of vibration in the radial direction (longitudinal vibration) and the vibration frequency (transverse vibration) resonance frequency f XY in the driving direction are determined. . FIG. 9 shows the relationship between the drive frequency, gain (amplitude), and phase in the horizontal and vertical directions. The solid line in FIG. 9 shows the relationship between the frequency (gain) (amplitude) and phase of vibration (lateral vibration) in the driving direction in the first direction x, and the broken line shows the frequency and gain ( Amplitude) and phase relationship are shown. Gain lateral vibration (amplitude) frequency at which is the highest, it indicates the resonance frequency f XY of lateral vibration, vertical vibration gain (amplitude) frequency when the highest, the longitudinal vibration resonance frequency f R Show. Generally the phase changes greatly at a frequency near the resonance frequency, the predetermined value the difference of the resonant frequency f R of the resonance frequency f XY and longitudinal vibration of the lateral vibration is not large, the drive frequency f D and f XY and f R If set to between, a relatively large phase difference can be given between the vibration of the transverse vibration and the vibration of the longitudinal vibration. Further, it is possible to take a relatively large respective amplitudes of vibration of the vibration and the longitudinal vibration of the lateral vibration since the difference between f XY and f R is not large. In the above description, the resonance frequency fXY of the transverse vibration is described assuming the same value in both the first direction x and the second direction y. However, the resonance vibration frequency fXY is different as long as an elliptical motion having a predetermined amplitude and phase difference can be formed. There may be.

本実施形態では、第1〜第4交流電圧VE〜VEの駆動周波数fを、横振動の共振周波数fXYと、縦振動の共振周波数fとの間の値に設定する。駆動周波数fは、半径方向の振動の振幅をより大きくするため、横振動の共振周波数fXYと、縦振動の共振周波数fとの間の値で且つ、横振動と縦振動の位相差が90度近傍で且つ、縦振動のゲインが横振動のゲインを上回る値に設定されるのが望ましい。半径方向の振動が少ない、すなわち摩擦部材と付勢する方向の押圧成分が小さいと、接触部(シム本体部34aは、円柱形状の外壁部)と被駆動体(摩擦部材)との間の摩擦力が増加するため、大きな駆動力を得られないからである。 In this embodiment, set to a value between the first to the driving frequency f D of the fourth AC voltage VE 1 ~VE 4, the resonance frequency f XY of transverse vibration, the resonance frequency f R of the longitudinal vibration. The driving frequency f D, in order to increase the amplitude of vibration in the radial direction, and the resonance frequency f XY of lateral vibration, and a value between the resonance frequency f R of the longitudinal oscillation, the phase difference between the horizontal vibration and vertical vibration Is preferably set to a value in the vicinity of 90 degrees and the longitudinal vibration gain exceeding the lateral vibration gain. Friction between the contact portion (the shim body 34a is a cylindrical outer wall portion) and the driven body (friction member) when there is little radial vibration, that is, when the pressing component in the biasing direction is small. This is because a large driving force cannot be obtained because the force increases.

載荷台40は、載荷台本体部40a、第1突起部41、第2突起部42、磁石46とを有する。載荷台40は、水平方向移動部10の移動によって第1方向xに移動可能で、鉛直方向移動部20の移動によって第2方向yに移動可能であり、載荷台本体部40aに二次元方向に移動させたい部材を取り付けることにより、かかる部材を二次元方向に移動可能な状態にすることができる。二次元方向に移動させたい部材とは、例えば、撮像装置の像ブレ補正に使用される撮像素子または像ブレ補正レンズ等の光学要素である。   The loading table 40 includes a loading table main body 40 a, a first protrusion 41, a second protrusion 42, and a magnet 46. The loading table 40 can be moved in the first direction x by the movement of the horizontal movement unit 10, and can be moved in the second direction y by the movement of the vertical movement unit 20. By attaching a member to be moved, the member can be moved in a two-dimensional direction. The member to be moved in the two-dimensional direction is, for example, an optical element such as an image sensor or an image blur correction lens used for image blur correction of the imaging device.

固定台50は、固定台本体部50a、水平方向移動部10を第1方向xに摺動自在に支持する第1係合部材51、鉛直方向移動部20を第2方向yに摺動自在に支持する第2係合部材52、及び圧電体振動子30を固定する固定部材53を有する。固定台本体部50aは磁性体である。   The fixed base 50 includes a fixed base main body 50a, a first engaging member 51 that supports the horizontal moving part 10 so as to be slidable in the first direction x, and a vertical moving part 20 that is slidable in the second direction y. A second engaging member 52 to be supported and a fixing member 53 for fixing the piezoelectric vibrator 30 are provided. The fixed base main body 50a is a magnetic body.

載荷台本体部40aと固定台本体部50aとの間にはボール45が配置される。ボール45は、載荷台本体部40aと固定台本体部50aとの第3方向zの距離を一定に保つ回転自在の球状物で、第1実施形態では4つ配置される。ボール45は、載荷台本体部40aの第1方向x、第2方向yへの移動に伴って、固定台50に対し移動するため、載荷台本体部40a及び固定台50の対向面(ボール45と接触する部分)は平面になっている。   A ball 45 is disposed between the loading table body 40a and the fixed table body 50a. The balls 45 are rotatable spherical objects that maintain a constant distance in the third direction z between the loading table body 40a and the fixed table body 50a, and four balls 45 are arranged in the first embodiment. Since the ball 45 moves relative to the fixed base 50 as the loading base body 40a moves in the first direction x and the second direction y, the opposing surfaces of the mounting base main body 40a and the fixed base 50 (ball 45 The part in contact with is flat.

載荷台本体部40aに固着された磁石46の一端は固定台本体部50aと近接対向し、載荷台本体部40aを固定台本体部50aに吸引する。磁石46の吸引力の中心は4つ配置されたボール45に囲まれた四辺形の内側に存在する。   One end of the magnet 46 fixed to the loading table body 40a is in close proximity to the fixed table body 50a and attracts the loading table body 40a to the fixed table body 50a. The center of the attractive force of the magnet 46 exists inside the quadrilateral surrounded by four balls 45 arranged.

回路部70は、駆動信号発生部71、検出信号処理部72、制御部73、第1〜第4駆動部74a〜74d、第1〜第4検出部75a〜75d、及び第1〜第4スイッチ76a〜76dを有する(図10参照)。   The circuit unit 70 includes a drive signal generation unit 71, a detection signal processing unit 72, a control unit 73, first to fourth drive units 74a to 74d, first to fourth detection units 75a to 75d, and first to fourth switches. 76a to 76d (see FIG. 10).

駆動信号発生部71は、駆動周波数fの正弦波を出力する。 Drive signal generating unit 71 outputs a sine wave of the driving frequency f D.

第1駆動部74aは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第1電極31a、及び第5電極32aに第1交流電圧VEを印加する駆動回路である。第2駆動部74bは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第2電極31b、及び第6電極32bに第2交流電圧VEを印加する駆動回路である。第3駆動部74cは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第3電極31c、及び第7電極32cに第3交流電圧VEを印加する駆動回路である。第4駆動部74dは、駆動信号発生部71から出力された正弦波を増幅し、第4電極31d、及び第8電極32dに第4交流電圧VEを印加する駆動回路である。 The first driving unit 74a amplifies the sine wave output from the drive signal generation unit 71, a driving circuit for applying a first AC voltage VE 1 to the first electrode 31a, and the fifth electrode 32a. The second driving unit 74b amplifies the sine wave output from the drive signal generation unit 71, a driving circuit for applying a second AC voltage VE 2 to the second electrode 31b and the sixth electrode 32 b,. Third drive unit 74c amplifies the sine wave output from the drive signal generation unit 71, a driving circuit for applying a third alternating voltage VE 3 to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c,. Fourth driver 74d amplifies the sine wave output from the drive signal generation unit 71, a driving circuit for applying a fourth AC voltage VE 4 to the fourth electrode 31d, and the eighth electrode 32d.

第1検出部75aは、圧電体振動子30の振動に基づく第1電極31a、及び第5電極32aの歪み量を電圧値として検出する。第2検出部75bは、圧電体振動子30の振動に基づく第2電極31b、及び第6電極32bの歪み量を電圧値として検出する。第3検出部75cは、圧電体振動子30の振動に基づく第3電極31c、及び第7電極32cの歪み量を電圧値として検出する。第4検出部75dは、圧電体振動子30の振動に基づく第4電極31d、及び第8電極32dの歪み量を電圧値として検出する。   The first detector 75a detects the amount of distortion of the first electrode 31a and the fifth electrode 32a based on the vibration of the piezoelectric vibrator 30 as a voltage value. The second detector 75b detects the amount of distortion of the second electrode 31b and the sixth electrode 32b based on the vibration of the piezoelectric vibrator 30 as a voltage value. The third detection unit 75c detects the amount of distortion of the third electrode 31c and the seventh electrode 32c based on the vibration of the piezoelectric vibrator 30 as a voltage value. The fourth detection unit 75d detects the distortion amounts of the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d based on the vibration of the piezoelectric vibrator 30 as voltage values.

検出信号処理部72は、第1〜第4検出部75a〜75dで検出された歪み量に基づいて所定演算処理を行って、歪み量を算出する。   The detection signal processing unit 72 performs a predetermined calculation process based on the distortion amounts detected by the first to fourth detection units 75a to 75d to calculate the distortion amount.

制御部73は、駆動する方向に基づいて、第1〜第4スイッチ76a〜76dのスイッチング制御を行い、対称軸(圧電体振動子30のxy平面上の中心)を中心にxy平面上で対向する2つの電極の一方に電圧印加を行い、他方の出力電圧を検出する。第1〜第4スイッチ76a〜76dは、スイッチング回路である。   The control unit 73 performs switching control of the first to fourth switches 76a to 76d based on the driving direction, and is opposed on the xy plane with the symmetry axis (the center on the xy plane of the piezoelectric vibrator 30) as a center. A voltage is applied to one of the two electrodes, and the other output voltage is detected. The first to fourth switches 76a to 76d are switching circuits.

具体的には、制御部73は、水平方向移動枠19を第1方向xで且つ一方の方向に移動させる場合には、第3検出部75cを第3電極31c及び第7電極32cに接続し、第1駆動部74aを第1電極31a及び第5電極32aに接続するスイッチング制御を行う。制御部73は、水平方向移動枠19を第1方向xで且つ他方の方向に移動させる場合には、第3駆動部74cを第3電極31c及び第7電極32cに接続し、第1検出部75aを第1電極31a及び第5電極32aに接続するスイッチング制御を行う。制御部73は、鉛直方向移動枠29を第2方向yで且つ一方の方向に移動させる場合には、第4検出部75dを第4電極31d及び第8電極32dに接続し、第2駆動部74bを第2電極31b及び第6電極32bに接続するスイッチング制御を行う。制御部73は、鉛直方向移動枠29を第2方向yで且つ他方の方向に移動させる場合には、第4駆動部74dを第4電極31d及び第8電極32dに接続し、第2検出部75bを第2電極31b及び第6電極32bに接続するスイッチング制御を行う。   Specifically, when moving the horizontal movement frame 19 in the first direction x and in one direction, the control unit 73 connects the third detection unit 75c to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c. Then, switching control for connecting the first driving unit 74a to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a is performed. When moving the horizontal movement frame 19 in the first direction x and the other direction, the control unit 73 connects the third drive unit 74c to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c, and the first detection unit Switching control for connecting 75a to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a is performed. When the vertical moving frame 29 is moved in the second direction y and in one direction, the control unit 73 connects the fourth detection unit 75d to the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, and the second driving unit. Switching control for connecting 74b to the second electrode 31b and the sixth electrode 32b is performed. When the vertical moving frame 29 is moved in the second direction y and the other direction, the control unit 73 connects the fourth driving unit 74d to the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, and the second detection unit. Switching control for connecting 75b to the second electrode 31b and the sixth electrode 32b is performed.

制御部73は、検出信号処理部72で求められた各電極の電圧値を予め設定した目標電圧値と比較し、比較結果に基づいて、所定の電極に印加する電圧を調整する。具体的には、制御部73は、第1検出部75aで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第3電極31c、及び第7電極32cに印加する第3交流電圧VEの印加時間幅を調整する。また、制御部73は、第2検出部75bで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第4電極31d、及び第8電極32dに印加する第4交流電圧VEの印加時間幅を調整する。また、制御部73は、第3検出部75cで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第1電極31a、及び第5電極32aに印加する第1交流電圧VEの印加時間幅を調整する。また、制御部73は、第4検出部75dで検出された歪み量に対応する電圧値を、予め設定した目標電圧値と比較し、第2電極31b、及び第6電極32bに印加する第2交流電圧VEの印加時間幅を調整する。 The control unit 73 compares the voltage value of each electrode obtained by the detection signal processing unit 72 with a preset target voltage value, and adjusts the voltage applied to the predetermined electrode based on the comparison result. Specifically, the control unit 73 compares a voltage value corresponding to the amount of distortion detected by the first detection unit 75a with a preset target voltage value, and applies the voltage value to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c. the third application time width of the AC voltage VE 3 to be adjusted. The control unit 73 compares the voltage value corresponding to the distortion amount detected by the second detection unit 75b with a preset target voltage value, and applies the fourth voltage to the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d. adjusting the application time width of the AC voltage VE 4. The control unit 73 compares the voltage value corresponding to the distortion amount detected by the third detection unit 75c with a preset target voltage value, and applies the first voltage to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a. The application time width of the AC voltage VE 1 is adjusted. The control unit 73 compares the voltage value corresponding to the amount of distortion detected by the fourth detection unit 75d with a preset target voltage value, and applies the second value to the second electrode 31b and the sixth electrode 32b. adjusting the application time width of the AC voltage VE 2.

第1検出部75aで検出された電圧値は、第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)と第1方向xの振動(横振動)と、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第1検出部75aで検出された電圧値は、−K×VE+K×VE+K×VE(又はVE)で表される。K、Kは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第1検出部75aで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VEによる第2方向yの振動(横振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VEによる第2方向yの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。 Voltage value detected by the first detector 75a is vibration of the third electrode 31c and the vibration in the radial direction by the third AC voltage VE 3 applied to the seventh electrode 32c (longitudinal vibration) and the first direction x (horizontal and vibration), fourth AC applied to the second electrode 31b and the sixth vibration in the radial direction by the second AC voltage VE 2 applied to the electrodes 32 b (longitudinal vibration), or the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d affected by vibration in the radial direction by the voltage VE 4 (longitudinal vibration). The voltage value detected by the first detection unit 75a is represented by −K x × VE 3 + K r × VE 3 + K r × VE 2 (or VE 4 ). K x and K r are coefficients obtained through experiments, and the target voltage value to be compared with the voltage value detected by the first detection unit 75a is set by the control unit 73 in consideration of this relational expression. The fourth alternating current applied to the second electrode 31b and the sixth vibration in the second direction y by the second AC voltage VE 2 applied to the electrodes 32 b (lateral vibration), or the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d effects of vibration (lateral vibration) in the second direction y by the voltage VE 4 does not receive almost.

第3検出部75cで検出された電圧値は、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)と第1方向xの振動(横振動)と、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第3検出部75cで検出された電圧値は、−K×VE+K×VE+K×VE(又はVE)で表される。K、Kは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第3検出部75cで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VEによる第2方向yの振動(横振動)、または第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VEによる第2方向yの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。 The voltage value detected by the third detector 75c, the vibration in the radial direction by the first AC voltage VE 1 applied to the first electrode 31a and the fifth electrode 32a (longitudinal vibration) vibration in the first direction x (horizontal and vibration), fourth AC applied to the second electrode 31b and the sixth vibration in the radial direction by the second AC voltage VE 2 applied to the electrodes 32 b (longitudinal vibration), or the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d affected by vibration in the radial direction by the voltage VE 4 (longitudinal vibration). The voltage value detected by the third detection unit 75c is represented by −K x × VE 1 + K r × VE 1 + K r × VE 2 (or VE 4 ). K x and K r are coefficients obtained by experiments. In consideration of this relational expression, the control unit 73 sets a target voltage value to be compared with the voltage value detected by the third detection unit 75c. The fourth alternating current applied to the second electrode 31b and the sixth vibration in the second direction y by the second AC voltage VE 2 applied to the electrodes 32 b (lateral vibration), or the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d effects of vibration (lateral vibration) in the second direction y by the voltage VE 4 does not receive almost.

第2検出部75bで検出された電圧値は、第4電極31d及び第8電極32dに印加された第4交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)と第2方向yの振動(横振動)と、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第2検出部75bで検出された電圧値は、−K×VE+K×VE+K×VE(又はVE)で表される。K、Kは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第2検出部75bで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VEによる第1方向xの振動(横振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VEによる第1方向xの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。 Voltage value detected by the second detector 75b is provided with a vibration in the radial direction of the fourth AC voltage VE 4 applied to the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d (longitudinal vibration) vibration in the second direction y (horizontal and vibration), the vibration of the first electrode 31a and the first radial direction by the AC voltage VE 1 applied to the fifth electrode 32a (longitudinal vibration), or the third AC applied to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c affected by vibration in the radial direction by the voltage VE 3 (longitudinal vibration). The voltage value detected by the second detection unit 75b is represented by −K y × VE 4 + K r × VE 4 + K r × VE 1 (or VE 3 ). K y and K r are coefficients obtained by experiments. In consideration of this relational expression, the control unit 73 sets a target voltage value to be compared with the voltage value detected by the second detection unit 75b. The third AC applied to the first electrode 31a and the fifth vibration by the first AC voltage VE 1 applied to the electrodes 32a in the first direction x (lateral vibration), or the third electrode 31c and the seventh electrode 32c effects of vibration (lateral vibration) in the first direction x by the voltage VE 3 does not receive almost.

第4検出部75dで検出された電圧値は、第2電極31b及び第6電極32bに印加された第2交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)と第2方向yの振動(横振動)と、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VEによる半径方向の振動(縦振動)の影響を受ける。第4検出部75dで検出された電圧値は、−K×VE+K×VE+K×VE(又はVE)で表される。K、Kは、実験により求められる係数で、この関係式を考慮して、制御部73で、第4検出部75dで検出された電圧値と比較する目標電圧値が設定される。なお、第1電極31a及び第5電極32aに印加された第1交流電圧VEによる第1方向xの振動(横振動)、または第3電極31c及び第7電極32cに印加された第3交流電圧VEによる第1方向xの振動(横振動)の影響は殆ど受けない。 Voltage value detected by the fourth detector 75d, the vibration in the radial direction by the second AC voltage VE 2 applied to the second electrode 31b and the sixth electrode 32b (vertical vibration) vibration in the second direction y (horizontal and vibration), the vibration of the first electrode 31a and the first radial direction by the AC voltage VE 1 applied to the fifth electrode 32a (longitudinal vibration), or the third AC applied to the third electrode 31c and the seventh electrode 32c affected by vibration in the radial direction by the voltage VE 3 (longitudinal vibration). The voltage value detected by the fourth detection unit 75d is represented by −K y × VE 2 + K r × VE 2 + K r × VE 1 (or VE 3 ). K y and K r are coefficients obtained through experiments. In consideration of this relational expression, the control unit 73 sets a target voltage value to be compared with the voltage value detected by the fourth detection unit 75d. The third AC applied to the first electrode 31a and the fifth vibration by the first AC voltage VE 1 applied to the electrodes 32a in the first direction x (lateral vibration), or the third electrode 31c and the seventh electrode 32c effects of vibration (lateral vibration) in the first direction x by the voltage VE 3 does not receive almost.

温度変化や経年変化に伴って、縦振動の共振周波数f、及び横振動の共振周波数fXYが変動する場合には、駆動周波数fを調整する。具体的には、第1電極31a及び第5電極32aと、第2電極31b及び第6電極32bとに同じ第1交流電圧VEを印加し、第3電極31c及び第7電極32cの歪み量に基づく電圧値と、第4電極31d及び第8電極32dの歪み量に基づく電圧値と、予め予測した電圧値との位相差を比較する。位相差の正負や大きさにより、縦振動の共振周波数fまたは横振動の共振周波数fXYの変動具合を判断する。振動の共振周波数fまたは横振動の共振周波数fXYの変動具合に応じて、駆動周波数fを調整することにより、有効な駆動力を維持することが可能になる。 When the resonance frequency f R of the longitudinal vibration and the resonance frequency f XY of the lateral vibration change with temperature change or aging change, the drive frequency f D is adjusted. Specifically, a first electrode 31a and the fifth electrode 32a, the distortion amount of the second electrode 31b and the in the same first AC voltage VE 1 sixth electrode 32b is applied, the third electrode 31c and the seventh electrode 32c The phase difference between the voltage value based on the voltage value, the voltage value based on the distortion amount of the fourth electrode 31d and the eighth electrode 32d, and the voltage value predicted in advance is compared. The positive and negative and the magnitude of the phase difference, to determine the variation degree of the resonance frequency f R or lateral oscillation of the resonance frequency f XY of the longitudinal vibration. Depending on the variation degree of the resonance frequency f R or lateral oscillation of the resonance frequency f XY of vibration, by adjusting the driving frequency f D, it is possible to maintain an effective driving force.

本実施形態では、4つの電極の総てに同時に電圧を印加して所定方向の移動制御を行う形態に比べて、回路構成を簡素化することが可能になる。   In the present embodiment, it is possible to simplify the circuit configuration as compared with a mode in which a voltage is simultaneously applied to all four electrodes to perform movement control in a predetermined direction.

また、電極に交流電圧を印加するための駆動周波数は一種類(周波数f)だけでよいので、回路構成を複雑にしない。 Further, since only one type of driving frequency (frequency f D ) is required to apply an AC voltage to the electrodes, the circuit configuration is not complicated.

また、2方向の移動制御が、1つの圧電体振動子で実現できる。従って、2つ以上の圧電体振動子を使って2方向の移動制御を行う場合に比べて、圧電体振動子の寸法を大きくできる。寸法を大きくできると、駆動周波数を100kHz程度に設定することができ、駆動周波数をそれよりも高い200〜300kHz程度に設定した場合に生じるスイッチングロスを考慮せずに駆動回路(回路部70)を設計できるメリットを有する。   Further, movement control in two directions can be realized with one piezoelectric vibrator. Therefore, the size of the piezoelectric vibrator can be increased as compared with the case where the movement control in two directions is performed using two or more piezoelectric vibrators. If the dimensions can be increased, the drive frequency can be set to about 100 kHz, and the drive circuit (circuit unit 70) can be formed without considering the switching loss that occurs when the drive frequency is set to about 200 to 300 kHz higher than that. It has merit that can be designed.

水平方向移動枠19内の第1、第2摩擦部材11、12によって圧電体振動子30の第1方向xの与圧(付勢)が行われ、鉛直方向移動枠29内の第3、第4摩擦部材21、22によって圧電体振動子30の第2方向yの与圧(付勢)が行われるので、水平方向移動枠19、及び鉛直方向移動枠29の外側から与圧を行う機構を用意する必要がないので、装置を小型化できる。また、装置全体の釣り合いをとりやすいメリットを有する。但し、水平方向移動部10、鉛直方向移動部20の形態はこれに限られない。   The first and second friction members 11 and 12 in the horizontal movement frame 19 apply pressure (bias) in the first direction x of the piezoelectric vibrator 30, and the third and second in the vertical movement frame 29. Since the four friction members 21 and 22 apply pressure (bias) in the second direction y of the piezoelectric vibrator 30, a mechanism for applying pressure from the outside of the horizontal movement frame 19 and the vertical movement frame 29 is provided. Since it is not necessary to prepare, the apparatus can be reduced in size. In addition, there is an advantage that it is easy to balance the entire apparatus. However, the form of the horizontal direction movement part 10 and the vertical direction movement part 20 is not restricted to this.

なお、本実施形態においては、装置の小型化、圧電体振動子の駆動効率の向上を優先的に考慮して、第1、第2圧電素子31、32、及びシム本体部34aの形状を中空円柱形状であるとしたが、mを4の倍数として正m角形や円柱形状など他の形状であっても二次元に移動させることは可能である。   In the present embodiment, the first and second piezoelectric elements 31 and 32 and the shim body 34a are hollow in view of downsizing of the apparatus and improvement in driving efficiency of the piezoelectric vibrator. Although it has a cylindrical shape, m can be moved two-dimensionally even if it is a multiple of 4 and other shapes such as a regular m-square or a cylindrical shape.

本実施形態における、二次元移動装置1は、圧電体振動子30を第1方向x、第2方向yで付勢するが、第3方向zでは付勢しない。従って、第3方向zに寸法を大きくさせる部材を必要としないので、移動平面に垂直な方向の厚さを増やさないで被駆動体を二次元方向に並進運動させることが可能になる。   The two-dimensional movement device 1 in the present embodiment biases the piezoelectric vibrator 30 in the first direction x and the second direction y, but does not bias it in the third direction z. Therefore, since a member that increases the size in the third direction z is not required, the driven body can be translated in a two-dimensional direction without increasing the thickness in the direction perpendicular to the moving plane.

本実施形態における載荷台を部分的に切り欠いた二次元移動装置の斜視図である。It is a perspective view of the two-dimensional movement apparatus which notched the loading platform in this embodiment partially. 水平方向移動部、鉛直方向移動部、及び圧電体振動子の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a horizontal direction moving part, a vertical direction moving part, and a piezoelectric vibrator. 図1のA−A線における断面の構成図である。It is a block diagram of the cross section in the AA of FIG. 図1のB−B線における断面の構成図である。It is a block diagram of the cross section in the BB line of FIG. 第1実施形態における圧電体振動子の構成図である。1 is a configuration diagram of a piezoelectric vibrator in a first embodiment. FIG. 図5のC−C線における断面の構成図である。It is a block diagram of the cross section in the CC line | wire of FIG. 第1交流電圧を印加する時間を短くして、時間平均の駆動力を小さくした場合の印加電圧波形と平均駆動力を示すグラフである。It is a graph which shows the applied voltage waveform and average drive force at the time of shortening the time which applies a 1st alternating voltage, and making time average drive force small. 第1交流電圧を印加する時間を長くして、時間平均の駆動力を大きくした場合の印加電圧波形と平均駆動力を示すグラフである。It is a graph which shows the applied voltage waveform and average drive force at the time of lengthening the time which applies a 1st alternating voltage, and enlarging time average drive force. 横方向及び縦方向の駆動周波数とゲイン(振幅)、及び位相の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive frequency of a horizontal direction and a vertical direction, a gain (amplitude), and a phase. 回路部の構成図である。It is a block diagram of a circuit part. 水平方向移動枠、鉛直方向移動枠のカンチレバー構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cantilever structure of a horizontal direction moving frame and a vertical direction moving frame.

符号の説明Explanation of symbols

1 二次元移動装置
10 水平方向移動部
11、12 第1、第2摩擦部材
15、16 第1、第2係合部
19 水平方向移動枠
19a 水平方向移動枠梁部
19b 水平方向移動枠支持部
19c 水平方向移動枠用引っ張りコイルバネ
20 鉛直方向移動部
21、22 第3、第4摩擦部材
25、26 第3、第4係合部
29 鉛直方向移動枠
29a 鉛直方向移動枠梁部
29b 鉛直方向移動枠支持部
29c 鉛直方向移動枠用引っ張りコイルバネ
30 圧電体振動子
31、32 第1、第2圧電素子
31a、31b、31c、31d 第1、第2、第3、第4電極
32a、32b、32c、32d 第5、第6、第7、第8電極
34 シム
34a シム本体部
35a、35b、35c、35d 第1、第2、第3、第4支持部
40 載荷台
40a 載荷台本体部
41、42 第1、第2突起部
45 ボール
46 磁石
50 固定台
50a 固定台本体部
51、52 第1、第2係合部材
53 固定部材
70 回路部
71 駆動信号発生部
72 検出信号処理部
73 制御部73
74a〜74d 第1〜第4駆動部
75a〜75d 第1〜第4検出部
76a〜76d 第1〜第4スイッチ
VE、VE、VE、VE 第1、第2、第3、第4交流電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Two-dimensional moving apparatus 10 Horizontal direction moving part 11, 12 1st, 2nd friction member 15, 16 1st, 2nd engaging part 19 Horizontal direction moving frame 19a Horizontal direction moving frame beam part 19b Horizontal direction moving frame support part 19c Horizontal moving frame tension coil spring 20 Vertical moving parts 21, 22 Third and fourth friction members 25, 26 Third and fourth engaging parts 29 Vertical moving frame 29a Vertical moving frame beam part 29b Vertical moving Frame support portion 29c Vertical moving frame tension coil spring 30 Piezoelectric vibrators 31, 32 First and second piezoelectric elements 31a, 31b, 31c, 31d First, second, third, fourth electrodes 32a, 32b, 32c 32d 5th, 6th, 7th, 8th electrode 34 shim 34a shim body 35a, 35b, 35c, 35d 1st, 2nd, 3rd, 4th support 40 loading platform 40a loading Main body parts 41, 42 First and second protrusions 45 Ball 46 Magnet 50 Fixed base 50a Fixed base main body parts 51, 52 First and second engaging members 53 Fixed member 70 Circuit part 71 Drive signal generating part 72 Detection signal processing Unit 73 Control unit 73
74a~74d first to fourth driver 75a~75d first to fourth detector 76a~76d first to fourth switch VE 1, VE 2, VE 3, VE 4 first, second, third, 4 AC voltage

Claims (10)

外壁部を有するシムと、
前記外壁部と垂直な第1方向と前記外壁部及び前記第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向で前記シムに固着される圧電素子とを備え、
前記圧電素子上には、前記第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられ、
前記第1電極に第1交流電圧が印加され、
前記第2電極に第2交流電圧が印加され、
前記第3電極に第3交流電圧が印加され、
前記第4電極に第4交流電圧が印加され、
前記外壁部を前記第2方向に付勢する第1付勢部材を前記第1方向の一方に移動させる場合には、前記第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、
前記外壁部を前記第1方向に付勢する第2付勢部材を前記第2方向の一方に移動させる場合には、前記第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加が行われ、
前記第1付勢部材を前記第1方向の他方に移動させる場合には、前記第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われ、
前記第2付勢部材を前記第2方向の他方に移動させる場合には、前記第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加が行われることを特徴とする圧電体振動子。
A shim having an outer wall;
A piezoelectric element fixed to the shim in a third direction perpendicular to both the first direction perpendicular to the outer wall and the second direction perpendicular to the outer wall and the first direction;
On the piezoelectric element, first to fourth electrodes arranged in order in a circumferential direction on a plane perpendicular to the third direction are attached,
A first alternating voltage is applied to the first electrode;
A second alternating voltage is applied to the second electrode;
A third AC voltage is applied to the third electrode;
A fourth AC voltage is applied to the fourth electrode;
When the first urging member that urges the outer wall portion in the second direction is moved in one of the first directions, one of the first and third AC voltages is applied,
When the second urging member that urges the outer wall portion in the first direction is moved in one of the second directions, one of the second and fourth AC voltages is applied,
When moving the first urging member in the other direction of the first direction, one of the first and third AC voltages is applied,
When the second urging member is moved in the other direction of the second direction, the voltage of the other one of the second and fourth AC voltages is applied.
前記第1電極と前記第3電極とは、前記第1方向に並べて配置され、前記第2電極と前記第4電極とは、前記第2方向に並べて配置されることを特徴とする請求項1に記載の圧電体振動子。   The first electrode and the third electrode are arranged side by side in the first direction, and the second electrode and the fourth electrode are arranged side by side in the second direction. The piezoelectric vibrator according to 1. 前記第1交流電圧は、前記第3電極の歪み量に基づいて調整され、
前記第2交流電圧は、前記第4電極の歪み量に基づいて調整され、
前記第3交流電圧は、前記第1電極の歪み量に基づいて調整され、
前記第4交流電圧は、前記第2電極の歪み量に基づいて調整されることを特徴とする請求項1に記載の圧電体振動子。
The first AC voltage is adjusted based on a distortion amount of the third electrode,
The second AC voltage is adjusted based on the strain amount of the fourth electrode,
The third AC voltage is adjusted based on a distortion amount of the first electrode,
2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the fourth AC voltage is adjusted based on a distortion amount of the second electrode.
前記第1交流電圧の印加により、前記圧電体振動子の半径方向の縦振動と、前記圧電体振動子の前記第1方向の横振動とが励起され、
前記第2交流電圧の印加により、前記縦振動と、前記圧電体振動子の前記第2方向の横振動とが励起され、
前記第3交流電圧の印加により、前記縦振動と、前記第1方向の横振動とが励起され、
前記第4交流電圧の印加により、前記縦振動と、前記第2方向の横振動とが励起されることを特徴とする請求項1に記載の圧電体振動子。
By applying the first AC voltage, the longitudinal vibration in the radial direction of the piezoelectric vibrator and the lateral vibration in the first direction of the piezoelectric vibrator are excited,
By applying the second AC voltage, the longitudinal vibration and the lateral vibration in the second direction of the piezoelectric vibrator are excited,
By applying the third AC voltage, the longitudinal vibration and the lateral vibration in the first direction are excited,
2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the longitudinal vibration and the lateral vibration in the second direction are excited by the application of the fourth AC voltage.
前記第1〜第4交流電圧の駆動周波数は、前記縦振動の共振周波数と、前記第1、第2方向の横振動の共振周波数の間の値に設定されることを特徴とする請求項4に記載の圧電体振動子。   5. The drive frequency of the first to fourth AC voltages is set to a value between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the transverse vibration in the first and second directions. The piezoelectric vibrator according to 1. 外壁部を有するシムと、前記外壁部と垂直な第1方向と前記外壁部と前記第1方向に垂直な第2方向との両方に垂直な第3方向で前記シムに固着され、前記第3方向に垂直な平面上の円周方向に順に並べて配置された第1〜第4電極が取り付けられた圧電素子とを有する圧電体振動子を有する固定部と、
前記外壁部に接し、前記外壁部を前記第1方向で付勢する鉛直方向移動部と、
前記外壁部に接し、前記外壁部を前記第2方向で付勢する水平方向移動部と、
前記第1電極に第1交流電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加し、前記第3電極に第3交流電圧を印加し、前記第4電極に第4交流電圧を印加する回路部とを備え、
前記圧電体振動子は、前記第1、第3交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、前記水平方向移動部を前記第1方向の一方に移動させ、前記第2、第4交流電圧のいずれか一方の電圧印加に基づいて、前記鉛直方向移動部を前記第2方向の一方に移動させ、前記第1、第3交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、前記水平方向移動部を前記第1方向の他方に移動させ、前記第2、第4交流電圧のいずれか他方の電圧印加に基づいて、前記鉛直方向移動部を前記第2方向の他方に移動させることを特徴とする二次元移動装置。
A shim having an outer wall, and is fixed to the shim in a third direction perpendicular to both the first direction perpendicular to the outer wall and the second direction perpendicular to the outer wall and the first direction; A fixed portion having a piezoelectric vibrator having a piezoelectric element to which first to fourth electrodes arranged in order in a circumferential direction on a plane perpendicular to the direction are attached;
A vertical direction moving part that contacts the outer wall part and biases the outer wall part in the first direction;
A horizontal moving part that contacts the outer wall part and biases the outer wall part in the second direction;
A first AC voltage is applied to the first electrode, a second AC voltage is applied to the second electrode, a third AC voltage is applied to the third electrode, and a fourth AC voltage is applied to the fourth electrode And a circuit part that
The piezoelectric vibrator moves the horizontal movement portion in one of the first directions based on the voltage application of one of the first and third AC voltages, and the second and fourth AC voltages. The vertical movement unit is moved to one of the second directions based on the voltage application of either one of the first and third AC voltages, and the horizontal movement is performed based on the voltage application of the other of the first and third AC voltages. And moving the vertical direction moving part to the other of the second direction based on the voltage application of either the second or fourth AC voltage. Two-dimensional moving device.
前記鉛直方向移動部の前記第2方向の移動に連動して前記第2方向に移動し、前記鉛直方向移動部を前記第1方向に摺動自在に支持し、水平方向移動部の前記第1方向の移動に連動して前記第1方向に移動し、前記水平方向移動部を前記第2方向に摺動自在に支持する載荷台と、
前記圧電体振動子を有し、前記鉛直方向移動部を前記第2方向に摺動自在に支持し、前記水平方向移動部を前記第1方向に摺動自在に支持する固定部とを備えることを特徴とする請求項6に記載の二次元移動装置。
The vertical movement unit moves in the second direction in conjunction with the movement in the second direction, supports the vertical movement unit in a slidable manner in the first direction, and the first of the horizontal movement unit. A loading platform that moves in the first direction in conjunction with the movement in the direction and slidably supports the horizontal movement portion in the second direction;
A fixing unit that includes the piezoelectric vibrator, supports the vertical movement unit in a slidable manner in the second direction, and supports the horizontal movement unit in a slidable manner in the first direction; The two-dimensional movement apparatus according to claim 6.
前記回路部は、前記第3電極に前記第3交流電圧が印加される時に、前記第1電極の歪み量を検出する第1検出部と、前記第4電極に前記第4交流電圧が印加される時に、前記第2電極の歪み量を検出する第2検出部と、前記第1電極に前記第1交流電圧が印加される時に、前記第3電極の歪み量を検出する第3検出部と、前記第2電極に前記第2交流電圧が印加される時に、前記第4電極の歪み量を検出する第4検出部と、制御部とを有し、
前記制御部は、前記第1交流電圧を前記第3検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、前記第2交流電圧を前記第4検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、前記第3交流電圧を前記第1検出部で検出された歪み量に基づいて調整し、前記第4交流電圧を前記第2検出部で検出された歪み量に基づいて調整することを特徴とする請求項6に記載の二次元移動装置。
The circuit unit includes a first detection unit that detects a distortion amount of the first electrode when the third AC voltage is applied to the third electrode, and the fourth AC voltage is applied to the fourth electrode. A second detector for detecting the amount of distortion of the second electrode, and a third detector for detecting the amount of distortion of the third electrode when the first AC voltage is applied to the first electrode; A fourth detector that detects the amount of distortion of the fourth electrode when the second AC voltage is applied to the second electrode; and a controller.
The control unit adjusts the first AC voltage based on a distortion amount detected by the third detection unit, and adjusts the second AC voltage based on a distortion amount detected by the fourth detection unit. The third AC voltage is adjusted based on the amount of distortion detected by the first detector, and the fourth AC voltage is adjusted based on the amount of distortion detected by the second detector. The two-dimensional movement apparatus according to claim 6.
前記回路部は、前記第3電極に前記第3交流電圧が印加される時に、前記第1電極と前記第1検出部を接続する第1スイッチと、前記第4電極に前記第4交流電圧が印加される時に、前記第2電極と前記第2検出部を接続する第2スイッチと、前記第1電極に前記第1交流電圧が印加される時に、前記第3電極と前記第3検出部を接続する第3スイッチと、前記第2電極に前記第2交流電圧が印加される時に、前記第4電極と前記第4検出部を接続する第4スイッチとを有することを特徴とする請求項8に記載の二次元移動装置。   The circuit unit includes a first switch connecting the first electrode and the first detection unit when the third AC voltage is applied to the third electrode, and the fourth AC voltage applied to the fourth electrode. A second switch connecting the second electrode and the second detection unit when applied, and the third electrode and the third detection unit when the first AC voltage is applied to the first electrode. 9. The apparatus according to claim 8, further comprising a third switch to be connected and a fourth switch for connecting the fourth electrode and the fourth detection unit when the second AC voltage is applied to the second electrode. The two-dimensional movement apparatus as described in. 前記第1〜第4交流電圧の調整は、前記第1〜第4交流電圧を印加する時間幅を調整する時分割制御により行われることを特徴とする請求項8に記載の二次元移動装置。   The two-dimensional movement apparatus according to claim 8, wherein the adjustment of the first to fourth AC voltages is performed by time-sharing control for adjusting a time width for applying the first to fourth AC voltages.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05122949A (en) * 1991-10-31 1993-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Linear actuator
JPH07111789A (en) * 1993-10-08 1995-04-25 Tamura Electric Works Ltd Transporter
JPH0919172A (en) * 1995-06-30 1997-01-17 Tamura Electric Works Ltd Linear ultrasonic actuator
JPH0993962A (en) * 1995-09-20 1997-04-04 Nikon Corp Oscillatory actuator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05122949A (en) * 1991-10-31 1993-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Linear actuator
JPH07111789A (en) * 1993-10-08 1995-04-25 Tamura Electric Works Ltd Transporter
JPH0919172A (en) * 1995-06-30 1997-01-17 Tamura Electric Works Ltd Linear ultrasonic actuator
JPH0993962A (en) * 1995-09-20 1997-04-04 Nikon Corp Oscillatory actuator

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