JP2008148439A - Oscillation-type actuator and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動を利用した振動型アクチュエータ及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a vibration type actuator using piezoelectric vibration and a control method thereof.
振動型アクチュエータは、少なくとも圧電体からなる振動体とこれに圧接される移動体で構成され、該振動体に励起された振動によって該移動体との間に発生する摩擦力により、振動体と移動体が相対的に運動するように構成されている。 The vibration type actuator is composed of at least a vibrating body made of a piezoelectric body and a moving body pressed against the vibrating body, and moves with the vibrating body by a frictional force generated between the moving body and vibration excited by the vibrating body. The body is configured to move relatively.
通常、この相対的な運動による位置変化を制御するために、光学センサ等の位置検出用のセンサが設けられ、センサにより検出した位置情報を目標位置と比較し、振動体に励起される振動のオン、オフを制御することで位置制御している。 Usually, in order to control the position change due to this relative movement, a sensor for position detection such as an optical sensor is provided. The position information detected by the sensor is compared with the target position, and the vibration excited by the vibrating body is detected. The position is controlled by controlling on and off.
また、特許文献1には、移動体に切り欠きを設け、振動体に励起される定在波の腹位置に切り欠きが移動することを利用し、定在波の腹の位置を移動させることで、移動体位置を移動させる圧電アクチュエータが提案されている。
In
また、特許文献2には、移動体に突起部を設け、突起と振動体を接触させ、振動体に励起される定在波の腹位置に突起間の凹部が移動することを利用し、定在波の腹の位置を移動させることで、移動体の位置を移動させる圧電アクチュエータが提案されている。
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に示すように、振動体と切り欠き部や突起部が接触する構成では振動体の磨耗が進みやすく、振動子の振動特性が変化してしまう問題があった。
However, as shown in
また、定在波の腹を中心として、両側に移動させようとする力のつりあいで移動体を定在波の腹位置で停止させるため、停止時に振動体を振動させておくと更に磨耗が進む問題があった。 Further, since the moving body is stopped at the antinode position of the standing wave by the balance of the force to be moved to both sides with the antinode of the standing wave as the center, the wear progresses further if the vibrating body is vibrated at the time of stopping. There was a problem.
本発明の目的は、振動体の耐久性を向上させることができる振動型アクチュエータ及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibration type actuator capable of improving the durability of a vibrating body and a control method thereof.
上記目的を達成するために、請求項1記載の振動型アクチュエータは、圧電体及び弾性体からなる振動体と、該振動体と挟持部材との間に移動体を挟持し、該移動体を前記振動体及び前記挟持部材と相対的に移動させる振動型アクチュエータにおいて、前記移動体は、前記挟持部材側に突部を有すると共に、前記移動体と前記挟持部材との間の摩擦力が、前記移動体と前記振動体との摩擦力より大きく設定してあることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vibration type actuator according to
請求項2記載の振動型アクチュエータは、振動が励起される移動体と、該移動体を挟持して前記移動体と相対的に運動する第1及び第2の挟持部材からなる振動型アクチュエータであって、前記移動体には前記第1の挟持部材側に凹凸部を有すると共に、前記移動体と前記第1の挟持部材との間の摩擦力が前記移動体と前記第2の挟持部材との摩擦力より大きいことを特徴とする。
The vibration type actuator according to
請求項5記載の振動型アクチュエータの制御方法は、振動が励起される移動体と、該移動体を挟持して前記移動体と相対的に運動する第1及び第2の挟持部材からなる振動型アクチュエータの制御方法であって、前記移動体と前記第1の挟持部材との間の摩擦力が前記移動体と前記第2の挟持部材との摩擦力より大きく設定され、前記第2の挟持部材上に励起する振動波の腹の位置を変化させることで、前記移動体を移動させることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a vibration type actuator control method comprising: a movable body that is excited by vibration; and a first and second sandwiching member that sandwiches the movable body and moves relative to the movable body. An actuator control method, wherein a frictional force between the movable body and the first clamping member is set larger than a frictional force between the movable body and the second clamping member, and the second clamping member The moving body is moved by changing the position of the antinode of the vibration wave excited upward.
振動型アクチュエータは、圧電体及び弾性体からなる振動体と、該振動体と挟持部材との間に移動体を挟持し、該移動体を振動体及び挟持部材と相対的に移動させる。移動体は、挟持部材側に突部を有すると共に、移動体と挟持部材との間の摩擦力が、移動体と振動体との摩擦力より大きく設定してある。 The vibration type actuator holds a moving body between a vibrating body made of a piezoelectric body and an elastic body, and the vibrating body and the holding member, and moves the moving body relative to the vibrating body and the holding member. The moving body has a protrusion on the holding member side, and the frictional force between the moving body and the holding member is set larger than the frictional force between the moving body and the vibrating body.
このような構造により、振動体の耐久性を向上させることができる。 With such a structure, the durability of the vibrator can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔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の駆動原理及び動作の説明図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the driving principle and operation of the vibration type actuator according to the first embodiment of the present invention.
図1において、振動型アクチュエータは、弾性体1とこの弾性体1に接着された圧電体2からなる振動体を備える。圧電体2は、電極2a及び2bを有する。交流電圧を電極2aまたは電極2bに印加することで、弾性体1に形成される曲げ振動の腹の位置が移動するように構成されている。
In FIG. 1, the vibration type actuator includes a vibrating body including an
また、振動型アクチュエータは移動体3を備える。移動体3は、挟持部材4と弾性体1によって一定の加圧力で挟持されている。移動体3と一体に構成された突部である突起3aは挟持部材4と加圧接触している。また、移動体3の一方の面は弾性体1に接しており、弾性体1の振動を受けて移動体3も振動するようになっている。
The vibration actuator includes a moving
また、移動体3と挟持部材4との間の摩擦係数は、弾性体1と移動体3との間の摩擦係数より高くなっており、移動体3が移動する際の駆動力は、主に突起3aと挟持部材4との間の摩擦力により発生するようになっている。
Further, the friction coefficient between the moving
以下に駆動原理について説明する。交流電圧を圧電体2の電極2aに印加すると、図1(a)に示した点線で示すように、曲げ振動が弾性体1上に発生する。するとこれに応じて、移動体3の突起3aの右側に弾性体1の振動の腹が形成されるため、移動体3にも電極3a近傍に振動の腹を有する曲げ振動が発生する。
The driving principle will be described below. When an alternating voltage is applied to the
すると、この曲げ振動による突き上げ力により突起3aの右側を押し上げることで、突起3aに反時計回りのモーメントが発生し、突起3aと挟持部材4の間に相対的に移動体3を紙面右方向に移動させる力が発生する。移動体3と弾性体1の間の摩擦力は低く設計されているので(潤滑油やテフロン(登録商標)コーティング等)移動体3は紙面右方向へ移動する。
Then, by pushing up the right side of the
突起3aが弾性体1の曲げ振動の腹位置に近付いていくと、徐々に上記モーメントが減少して行き、突起3aが弾性体1の曲げ振動の腹位置に到達すると、完全にモーメントが0になり、移動体3は停止する。
As the
図1において、(a)は電極2aのみに交流電圧を印加した状態を示しており、上記したように紙面右側への駆動力を発生している状態を示している。
In FIG. 1, (a) shows a state in which an AC voltage is applied only to the
(b)は、電極2a、2bに同時に同じ交流電圧を印加した場合を示しており、弾性体1上に形成される曲げ振動の腹の位置は、電極2aと電極2bの中間位置となる。移動体3は、突起3aが上記曲げ振動の腹位置に移動し、弾性体1から突き上げ方向の振動のみを受けている状態を示している。
(B) has shown the case where the same alternating voltage is simultaneously applied to
(c)は、電極2bのみに交流電圧を印加した状態を示しており、弾性体1上に形成される曲げ振動の腹の位置は、電極2bの中間位置となる。突起3aの左側に曲げ振動の腹があるので、この曲げ振動が移動体3を突き上げる際に突起3aに時計回りのモーメントが発生し、突起3aと挟持部材4の間に相対的に移動体3を紙面左方向に移動させる力が発生する。
(C) has shown the state which applied the alternating voltage only to the
このように、移動体3は、突起3aの位置が弾性体1の曲げ振動の腹位置に追従して移動していくので、弾性体1に形成される曲げ振動の腹位置を移動させることで、任意の位置に移動体3を移動させることが可能となっている。
As described above, the moving
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る回転型の振動型アクチュエータの外観斜視図である。 FIG. 2 is an external perspective view of the rotary vibration actuator according to the first embodiment of the present invention.
図2において、弾性体1、圧電体2、移動体3、挟持部材4をそれぞれ環状に形成し、移動体3の内側に円板5を一体に接合し、円板5の中心に設けた回転軸6から回転力を取り出すようになっている。
In FIG. 2, the
挟持部材4は、不図示の支持体によって弾性体1と共に一体に構成され、移動体3と相対的に回転自由に支持されている。移動体3は、円周上に12個の突起3aを有している。
The
図3は、図2における圧電体に形成された電極構造を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an electrode structure formed on the piezoelectric body in FIG.
図3において、圧電体2は、24の電極からなっている。各電極に示した符号は圧電体2の個々の電極の分極方向を示しており、各電極は1つ置きに配線手段7aまたは配線手段7bで接続されている。配線手段7a、7bには周波数が等しい交流電圧VA、VBが印加され、6波の曲げ振動を弾性体1に形成するようになっている。
In FIG. 3, the
図4は、図3における交流電圧VA、及び交流電圧VBの電圧振幅をステップ的に切り替えた場合の振幅と曲げ振動の腹の位置(φ)及び移動体の回転角度(θ)の関係を示す図である。 FIG. 4 shows the relationship between the amplitude of the alternating voltage VA and the alternating voltage VB in FIG. 3, the amplitude of the bending vibration (φ), and the rotational angle (θ) of the moving body when the voltage amplitude is switched stepwise. FIG.
図3、図4において、交流電圧VAに振幅Vの交流電圧を印加すると、配線手段7aで接続される圧電体2の電極2a及び電極2cに交流電圧VAが印加され、電極2a及び電極2cの中心あたりに曲げ振動の腹位置を有する定在波が励起される。
3 and 4, when an AC voltage having an amplitude V is applied to the AC voltage VA, the AC voltage VA is applied to the
また、電極2aと電極2cにおけるこの曲げ振動の振動方向は、互いに逆方向となっており、図4には実線と点線でそれぞれの腹の位置を示している。移動体3は、弾性体1に形成される上記曲げ振動の腹位置に追随するように、移動体3上に形成されている突起3aの位置が回転するから、電極2aの中心位置に突起3aが移動することになる。
Further, the vibration directions of this bending vibration in the
ここで、圧電体2の電極2bと電極2cの中間位置を0度とすると、電極は円周上に24個等間隔で並んでいるので、電極2aの中心位置は22.5度となる。
Here, assuming that the intermediate position between the
次に、交流電圧VBも振幅Vとした場合を考える。交流電圧VA、VBを同時に同位相で配線手段7a、7bに印加すると、圧電体2の電極2a、2cと同時に電極2b、2dにも交流電圧VAと同電圧の交流電圧VBが印加される。
Next, consider the case where the AC voltage VB is also set to the amplitude V. When the AC voltages VA and VB are simultaneously applied to the wiring means 7a and 7b in the same phase, the AC voltage VB having the same voltage as the AC voltage VA is applied to the
すると、弾性体1上に形成される曲げ振動の腹の位置は、電極2aと電極2bの中間位置となるから、移動体3の突起3aの位置も電極2aと電極2bの中間位置である15度の位置に移動する。
Then, since the position of the antinode of the bending vibration formed on the
次に、交流電圧VAを0とすると、電極2b、2dの中心位置に弾性体1上に形成される曲げ振動の腹位置は移動するから、移動体3の突起3aは、更に7.5度回転して電極2bの中心位置である7.5度の位置へ移動する。
Next, when the AC voltage VA is set to 0, the antinode position of the bending vibration formed on the
次に、交流電圧VBを振幅Vで発生させたままで、交流電圧VAの振幅を−Vとする。この符号は位相の反転を示しており、交流電圧VAと交流電圧VBの位相が反転していることを示している。 Next, the amplitude of the AC voltage VA is set to −V while the AC voltage VB is generated with the amplitude V. This symbol indicates phase inversion, and indicates that the phases of the AC voltage VA and the AC voltage VB are inverted.
すると、弾性体1上に形成される曲げ振動の腹の位置は、電極2bと電極2cの中間位置となる。従って、上記説明と同様にして、移動体3の突起3aは、電極2bと電極2cの中間位置である0度の位置に回転する。
Then, the antinode of the bending vibration formed on the
このようにして、弾性体1上に形成される曲げ振動の腹の位置をステップ的に切り替えていくことで、移動体3の回転位置もステップ的に移動させることができる。
In this way, the rotational position of the
次に、交流電圧VA、VBをステップ的にではなく連続的に切り替えた場合の動作を説明する。 Next, an operation when the AC voltages VA and VB are continuously switched instead of stepwise will be described.
図5は、図3における交流電圧VA、及び交流電圧VBの電圧振幅を連続的に切り替えた場合の振幅と曲げ振動の腹の位置(φ)及び移動体の回転角度(θ)の関係を示す図である。 FIG. 5 shows the relationship between the amplitude of the alternating voltage VA and the alternating voltage VB in FIG. 3, the antinode position (φ) of the bending vibration, and the rotational angle (θ) of the moving body when the voltage amplitude is continuously switched. FIG.
図5において、交流電圧VA及びVBを正弦的に切り替えていくことによって、曲げ振動の腹の位置は連続的に移動し、移動体3もそれに追従して連続的に移動している。交流電圧VAと交流電圧VBは、ほぼ90度位相のずれた正弦波形状となっており、位置に対する交流電圧の振幅を予め計算しておくことで、任意の位置に移動体3を移動させることができる。
In FIG. 5, by switching the alternating voltages VA and VB sinusoidally, the antinode position of the bending vibration is continuously moved, and the moving
このように、表面に突起3aによる凹凸を設けた移動体3を、弾性体1と挟持部材4で挟持し、突起3aと挟持部材4の間の摩擦力を利用して、移動体3を弾性体1および挟持部材4に対して相対的に運動させることができる。
In this way, the
〔第2の実施の形態〕
図6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原理の説明図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is an explanatory diagram of the driving principle of the vibration type actuator according to the second embodiment of the present invention.
図6において、a、b、c、d、eは、弾性体1上に形成される曲げ振動がaから順に波の振幅が増減しながら移動していく様子を表している。波の振幅の増減は移動体3に形成された突起3aの間隔とほぼ同じ間隔で発生しており、最も大きな振幅近傍で移動体3と弾性体1上に形成された曲げ振動が接している。
In FIG. 6, a, b, c, d, and e represent how the bending vibration formed on the
従って、移動体3は、突起3aの位置が常に弾性体1上に形成された曲げ振動の最も大きな振幅が接する位置に追随して移動して行く。
Therefore, the
(a)と(b)は、時間の経過を表しており、弾性体1上に形成された曲げ振動の最も大きな振幅位置が移動する様子を示している。Δθは、時間の経過によって弾性体1上に形成された曲げ振動の最も大きな振幅位置の移動した量を示している。
(A) and (b) represent the passage of time and show how the largest amplitude position of the bending vibration formed on the
このように、弾性体1上に形成された曲げ振動の最も大きな振幅位置を徐々に移動させることで、移動体3をスムースに移動させることができる。
Thus, the moving
図7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において、振幅変調の掛かった曲げ振動を発生させるための制御回路の例を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram showing an example of a control circuit for generating a bending vibration subjected to amplitude modulation in the vibration type actuator according to the second embodiment of the present invention.
図7において、本制御回路は、不図示の指令手段からの速度指令と不図示の移動体の速度を検出する速度検出手段からの速度検出信号との差を検出するための比較手段10を有する。また、不図示の指令手段からの駆動周波数指令と比較手段10の出力を加算して第2の駆動周波数指令を発生するための加算手段11を有する。 In FIG. 7, this control circuit has a comparison means 10 for detecting a difference between a speed command from a command means (not shown) and a speed detection signal from a speed detection means for detecting the speed of a moving body (not shown). . Further, there is an adding means 11 for adding a drive frequency command from a command means (not shown) and an output of the comparison means 10 to generate a second drive frequency command.
また、本制御回路は、駆動周波数指令に応じた周波数で位相が90度ずれた2相の交流電圧を発生するための交流電圧発生手段12、13、インダクタンス素子14、15、16、17を有する。
In addition, this control circuit has AC voltage generating means 12 and 13 and
交流電圧発生手段12の出力電圧の一方は、インダクタンス素子14を介して圧電体2の電極2aに印加されている。また、交流電圧発生手段12のもう一方の出力電圧は、他方に対して位相が90度遅れており、インダクタンス素子17を介して圧電体2の電極2bに印加されている。
One of the output voltages of the AC voltage generating means 12 is applied to the
交流電圧発生手段(位相差交流電圧発生手段)13の出力電圧の一方は、インダクタンス素子16を介して圧電体2の電極2bに印加されている。また、交流電圧発生手段13のもう一方の出力電圧は、他方に対して位相が90度遅れており、インダクタンス素子15を介して圧電体2の電極2aに印加されている。
One of the output voltages of the AC voltage generating means (phase difference AC voltage generating means) 13 is applied to the
このように圧電体2の電極2aと電極2bに位相の90度ずれた交流電圧を印加すると、弾性体1には周上に回転する進行性の曲げ振動を発生させることができる。上記交流電圧発生手段12及び13は、互いに逆方向に回転する進行性の曲げ振動を弾性体1上に形成するように位相差が設定されている。
As described above, when an AC voltage having a phase difference of 90 degrees is applied to the
ここで、逆方向の進行性の曲げ振動を発生させる理由について簡単に説明しておく。単純に進行する波の進行速度を任意に設定可能であるとすれば、波の波頭に追随して回転する移動体3の回転速度を任意に設定することが可能と思われる。
Here, the reason why the progressive bending vibration in the reverse direction is generated will be briefly described. If it is possible to arbitrarily set the traveling speed of a traveling wave, it is possible to arbitrarily set the rotational speed of the moving
しかし実際には、波の進行する速度は弾性体1の共振周波数に依存する狭い帯域の駆動周波数に比例しており、通常、高速に弾性体1上を移動するので移動体3をこの回転速度で回転させることは困難である。
However, in practice, the wave traveling speed is proportional to the driving frequency in a narrow band that depends on the resonance frequency of the
そこで本実施の形態では、互いに逆方向に進行する同じ波数の進行性の曲げ振動を同時に発生させ、波頭の重なる位置で曲げ振動の振幅が極大となる振幅の変調された波を用い、この極大点に移動体3の突起3aを追随させる。
Therefore, in the present embodiment, progressive bending vibrations of the same wave number traveling in opposite directions are generated at the same time, and a wave having a modulated amplitude that maximizes the bending vibration amplitude at the position where the wave fronts overlap is used. The
この極大点は、進行する曲げ振動が波1つ分移動する毎にほぼ1回発生し、この2つの進行波の周波数に差を持たせることで、振幅の極大となる位置がこの周波数の差に比例した速度で移動していく。また、この極大点の移動方向は周波数の大小を入れ替えれば逆転し、同一周波数とすれば停止させることも可能である。 This maximum point is generated approximately once every time the traveling bending vibration moves by one wave, and by giving a difference between the frequencies of the two traveling waves, the position where the amplitude is maximum is the difference between the frequencies. It moves at a speed proportional to. Further, the moving direction of the maximum point can be reversed if the frequency is changed, and can be stopped if the frequency is the same.
このように、任意の位置に振幅の極大点を任意の速度でスムースに移動させることができるので、移動体3の回転位置も同様に移動させることができる。
Thus, since the maximum point of amplitude can be smoothly moved to an arbitrary position at an arbitrary speed, the rotational position of the moving
〔第3の実施の形態〕
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る振動型圧電アクチュエータの構成図である。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a configuration diagram of a vibration-type piezoelectric actuator according to the third embodiment of the present invention.
図8において、圧電振動子18a、18b、18c、18d、18e、18f、18gは、紙面上下方向に、移動体3と接触して突き上げるように振動する。
In FIG. 8, the
図では省略したが、圧電振動子18はシステムに応じて必要数、横方向にならべて配置されており、任意の圧電振動子18を独立して振動させることが可能となっている。図は、圧電振動子18a、18d、18gを同位相で加振した場合の状態を示し、圧電振動子18a、18d、18gと移動体3の接触位置に移動体3の突起3aが移動している。
Although not shown in the figure, the required number of piezoelectric vibrators 18 are arranged in the horizontal direction according to the system, and any piezoelectric vibrator 18 can be vibrated independently. The figure shows a state in which the
圧電振動子18b、18eを加振すると、移動体3は紙面右方向に移動し、圧電振動子18c、18fを加振すると、移動体3は紙面左方向に移動し、移動体3の突起3aは、振動する各圧電振動子が移動体3と接触する位置に移動する。
When the
また、圧電振動子18a、18d、18gと圧電振動子18b、18eを同時に同じ力で加振した場合には、移動体3の突起3aは、圧電振動子18dと圧電振動子18eの中間位置に移動する。
Further, when the
更に、圧電振動子18a、18d、18gと圧電振動子18b、18eを同時に異なる力で加振した場合、その力の比に応じて、移動体3の突起3aは、圧電振動子18dと圧電振動子18eの間の位置に移動する。
Further, when the
また、本実施の形態では、1次元の例を示したが、圧電振動子18及び移動体3の突起3aを格子状に2次元に配列させてもよい。
In the present embodiment, a one-dimensional example is shown. However, the piezoelectric vibrator 18 and the
〔第4の実施の形態〕
図9は、本発明の第4の実施の形態に係る振動型アクチュエータの圧電振動子の構成図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a configuration diagram of a piezoelectric vibrator of a vibration type actuator according to the fourth embodiment of the present invention.
図9(a)において、圧電体9は、長方形板状の弾性体8の一方の面に接着されている。(b)は、圧電体9に設けられた給電用の電極パターンを示しており、長手方向を電極9a、9bの2つに分割している。
In FIG. 9A, the
図10は、図19の圧電振動子(弾性体及び圧電体)の振動形状を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a vibration shape of the piezoelectric vibrator (elastic body and piezoelectric body) of FIG.
(a)は、圧電体9の電極9aと電極9bに逆相の交流電圧を印加した時に、弾性体8に形成される曲げ振動を示す図である。長手方向に2つの腹を持つ曲げ振動が形成されている。
(A) is a figure which shows the bending vibration formed in the
(b)は、圧電体9の電極9aと電極9bに同相の交流電圧を印加した時に、弾性体8に形成される曲げ振動を示す図である。短辺方向に1つの腹を持つ曲げ振動が形成されている。
(B) is a diagram showing bending vibration formed in the
(c)は、圧電体9の電極9aと電極9bに90度の位相を有する交流電圧を印加した時に、弾性体8に形成される曲げ振動を示す図である。(a)と(b)の波が合成された曲げ振動が形成されている。
(C) is a diagram showing bending vibration formed in the
このように、90度の位相差で電極9aと電極9bに交流電圧を印加すると、異なる振動形状の曲げ振動を同時に発生させることが可能である。(c)は(a)と(b)の曲げ振動を重ねたものであるが、90度の位相差を−90度とすることで(a)または(b)の曲げ振動の位相を反転して重ねることができる。
As described above, when an AC voltage is applied to the
図11は、図10の圧電振動子の振動波形を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a vibration waveform of the piezoelectric vibrator of FIG.
図11の(a)、(e)は、図10の(a)の振動を示しており、波形はその曲げ振動の最大変位点の変位量を示している。 11A and 11E show the vibration of FIG. 10A, and the waveform shows the displacement amount of the maximum displacement point of the bending vibration.
図11の(b)は、図10の(b)の振動を示しており、同様に曲げ振動の最大変位点の変位を示している。 FIG. 11B shows the vibration of FIG. 10B, and similarly shows the displacement at the maximum displacement point of the bending vibration.
図11の(f)は、図10の(b)の逆位相の振動を示しており、同様に曲げ振動の最大変位点の変位を示している。 (F) in FIG. 11 shows the antiphase vibration of (b) in FIG. 10, and similarly shows the displacement at the maximum displacement point of the bending vibration.
図11の(c)及び(d)は、図10の(c)の振動を示しており、図11の(c)は図11の(a)及び(b)の曲げ振動の最大値が同方向に重なる弾性体8上の点8aの振動波形を示している。
(C) and (d) of FIG. 11 show the vibration of (c) of FIG. 10, and (c) of FIG. 11 has the same maximum value of the bending vibration of (a) and (b) of FIG. The vibration waveform of the
図11の(d)は、(a)及び(b)の最大値が逆方向に重なる弾性体8上の点8bの振動波形を示している。この様に振動を合成することで、振動の腹位置である弾性体8上の点8aと8bの振動振幅を異ならせることができる。
FIG. 11D shows the vibration waveform of the
また、図11の(g)、(h)は、図11の(e)と(f)の振動を合成した振動である。図11の(f)の振動位相が(b)と逆位相であるため、図11の(c)、(d)とは弾性体8上の点8aと8bの点での振幅の大小関係が入れ替わっている。
Further, (g) and (h) in FIG. 11 are vibrations obtained by synthesizing the vibrations in (e) and (f) of FIG. Since the vibration phase of (f) in FIG. 11 is opposite to that of (b), the amplitude relationship between
この圧電振動子を用いて振動型アクチュエータを構成した例を以下に示す。 An example in which a vibration type actuator is configured using this piezoelectric vibrator is shown below.
図12は、第4の実施の形態の振動型アクチュエータの駆動原理の説明図(1)である。 FIG. 12 is an explanatory diagram (1) of the driving principle of the vibration type actuator according to the fourth embodiment.
具体的には、側面をハッチングで示した弾性体8と挟持部材19の間に移動体20を挟んだ構成を示している。移動体20上には突起20aが形成され、突起20aは挟持部材19と接している。
Specifically, a configuration in which the
(a)と(b)は、時間的に180度位相がずれた状態を示しており、太い実線及び点線で示した波形は弾性体8が移動体20と接する際の振動振幅を示している。太い実線と太い点線は時間的に180度位相がずれた状態の波形を示している。振動中心を示す線は移動体20をほぼ平行な線となっており、太い実線及び太い点線とも矢印で示すようにほぼ同じ振幅となっている。
(A) and (b) show a state in which the phase is shifted by 180 degrees in time, and the waveforms shown by the thick solid line and the dotted line show the vibration amplitude when the
この2つの時間的に180度位相のずれた振動の腹の位置は、弾性体8上の点8a、8bであるので移動体20の突起20aは弾性体8上の点8a、8bの中間位置となるように移動する。
The positions of the antinodes of the vibrations that are shifted in phase by 180 degrees in time are the
図13は、第4の実施の形態の振動型アクチュエータの駆動原理の説明図(2)である。 FIG. 13 is an explanatory diagram (2) of the driving principle of the vibration type actuator according to the fourth embodiment.
具体的には、図10の(c)の振動状態での移動体20と弾性体8の接触状態を示す図である。弾性体8の側面をハッチングで示した。
Specifically, FIG. 11 is a diagram showing a contact state between the
この例では、図11の(c)、(d)において、弾性体8上の点8aと8bの振動振幅は矢印で示すように、8aの方が8bより大きいため振動中心が斜めになっている。そのため、大きな加振力を発生する弾性体8上の点8aの側へ、移動体18の突起18aが移動している。
In this example, in FIGS. 11 (c) and 11 (d), the vibration amplitude of the
このように、本実施の形態によれば、圧電体9の電極9aと電極9bに印加する交流電圧の位相差を0度から180度の間で変化させることで、弾性体8上の点8aと8bの間で移動体20の突起20aの位置を任意の位置に移動させることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the
1、8 弾性体
2、9 圧電体
3、20 移動体
3a、20a 突起
4、19 挟持部材
5 円板
6 回転軸
7 配線手段
10 比較手段
11 加算手段
12、13 交流電圧発生手段
14、15、16、17 インダクタンス素子
18 圧電振動子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記移動体は、前記挟持部材側に突部を有すると共に、前記移動体の突部と前記挟持部材との間の摩擦力が、前記移動体と前記振動体との摩擦力より大きく設定してあることを特徴とする振動型アクチュエータ。 In a vibrating actuator comprising a piezoelectric body and an elastic body, a moving body sandwiched between the vibrating body and the clamping member, and moving the moving body relative to the vibrating body and the clamping member,
The moving body has a protrusion on the holding member side, and the frictional force between the protrusion of the moving body and the holding member is set larger than the frictional force between the moving body and the vibrating body. A vibration type actuator characterized by being.
前記第2の挟持部材上に励起する振動波の腹の位置を変化させることで、前記移動体を移動させることを特徴とする振動型アクチュエータの制御方法。 A control method of a vibration type actuator comprising a moving body excited by vibration, and first and second holding members that sandwich the moving body and move relative to the moving body. The frictional force between the first clamping member is set to be larger than the frictional force between the movable body and the second clamping member;
A control method of a vibration type actuator, wherein the moving body is moved by changing a position of an antinode of a vibration wave excited on the second holding member.
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