JP2012055111A - Control device of vibration type driving device and output characteristic detection method of vibration type driving device - Google Patents

Control device of vibration type driving device and output characteristic detection method of vibration type driving device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control apparatus of a vibration type driving device capable of detecting a variation in output characteristics due to a manufacturing process and shape of a vibrator in the state where the vibrator is mounted as the vibration type driving device.SOLUTION: Under a control by control means, an alternating voltage which makes a driver cause an elliptic movement by exciting a vibration in a first vibration mode which makes the driver displace in a direction vertical to a contact surface with a body to be driven and by exciting a vibration in a second vibration mode which makes the driver displace in a direction parallel to the contact surface with the body to be driven, is applied to a detection object vibrator, among a plurality of vibrators, whose output characteristics are detected, by driving signal generation means, and on the other hand, only an alternating voltage which excites the vibration in the first vibration mode is applied to a vibrator other than the detection object vibrator by the driving signal generation means, and the output characteristic of the detection object vibrator is detected by output characteristic detection means.

Description

本発明は、振動型駆動装置の制御装置および振動型駆動装置の出力特性検出方法に関し、特に振動型駆動装置の出力特性を検出する技術に関するものである。   The present invention relates to a control device for a vibration type drive device and an output characteristic detection method for the vibration type drive device, and more particularly to a technique for detecting output characteristics of the vibration type drive device.

従来より、所定の質点に楕円運動を生じさせ、被駆動体を駆動するタイプの振動型駆動装置に関する様々な提案(例えば、特許文献1など)がなされている。このような振動型駆動装置の基本的な構成として、例えば図13(a)に示すような構成が知られている。
図13(a)は、従来例における振動型駆動装置の基本的な構成の一例を示す外観斜視図である。
図13(a)に示すように、この振動型駆動装置の振動子は、矩形の板状に形成された金属材料から成る弾性体4を備え、弾性体4の裏面には圧電素子(電気−機械エネルギー変換素子)5が接合されている。弾性体4の上面の所定位置には、複数の突起部6が設けられている。
この構成によれば、圧電素子5に交流電圧を印加することにより、弾性体4の長辺方向における2次の屈曲振動と、弾性体4の短辺方向における1次の屈曲振動とが同時に発生し、突起部6に楕円運動が励起される。
そして、突起部6に被駆動体7を加圧接触させることにより、被駆動体7を突起部6の楕円運動によって直線的に駆動することができるようになっている。つまり、突起部6がこの振動子の駆動部として作用する。
Conventionally, various proposals (for example, Patent Document 1) have been made on a vibration type driving device that generates an elliptical motion at a predetermined mass point and drives a driven body. As a basic configuration of such a vibration type driving device, for example, a configuration as shown in FIG. 13A is known.
FIG. 13A is an external perspective view showing an example of a basic configuration of the vibration type driving device in the conventional example.
As shown in FIG. 13 (a), the vibrator of the vibration type driving device includes an elastic body 4 made of a metal material formed in a rectangular plate shape, and a piezoelectric element (electrical element) is provided on the back surface of the elastic body 4. Mechanical energy conversion element) 5 is joined. A plurality of protrusions 6 are provided at predetermined positions on the upper surface of the elastic body 4.
According to this configuration, by applying an AC voltage to the piezoelectric element 5, a secondary bending vibration in the long side direction of the elastic body 4 and a primary bending vibration in the short side direction of the elastic body 4 are simultaneously generated. Then, elliptical motion is excited in the protrusion 6.
The driven body 7 can be linearly driven by the elliptical motion of the protruding portion 6 by bringing the driven body 7 into pressure contact with the protruding portion 6. That is, the protrusion 6 acts as a drive unit for the vibrator.

図13(b)は、図13(a)に示した振動型駆動装置における圧電素子5の分極領域の一例を示す模式図である。
また、図14(a)、(b)は、従来例における弾性体4の振動モードを示す斜視図であり、図15(a)は、従来例における弾性体4の突起部6に励起する楕円運動を説明するための図である。
上記圧電素子5は、図13(b)に示した振動型駆動装置における圧電素子5の分極領域の一例に示すように、2つの電極A1、A2を備えている。
上記2つの電極A1、A2に同相の交流電圧V1,V2を印加することにより、上記矩形の弾性体4において長辺方向と平行な方向に延びた2本の節を有する1次の屈曲振動を励振する。
これが図14(a)に示す第1の振動モードとなる。
また、2つの電極A1、A2に逆相の交流電圧V1,V2を印加することにより、矩形の弾性体4の短辺方向と平行な方向に延びた3本の節を有する2次の屈曲振動を励振する。これが図14(b)に示す第2の振動モードとなる。
そして、上記第1の振動モードと第2の振動モードの組み合わせにより突起部6に楕円運動を励振し、このとき、突起部6に被駆動体を加圧接触させると、被駆動体を直線的に駆動することができるようになっている。
ここで、図14(a)に示す第1の振動モードによって、突起部6には、被駆動体との加圧接触する接触面と垂直な方向に変位する第1の振幅(以下、Z軸振幅ともいう)が励起される。
また、図14(b)に示す第2の振動モードによって、突起部6には、接触面と平行な方向に変位する第2の振幅(以下、X軸振幅ともいう)が励起される。
FIG. 13B is a schematic diagram illustrating an example of a polarization region of the piezoelectric element 5 in the vibration type driving device illustrated in FIG.
FIGS. 14A and 14B are perspective views showing vibration modes of the elastic body 4 in the conventional example, and FIG. 15A is an ellipse excited on the protrusion 6 of the elastic body 4 in the conventional example. It is a figure for demonstrating exercise | movement.
The piezoelectric element 5 includes two electrodes A1 and A2 as shown in an example of a polarization region of the piezoelectric element 5 in the vibration type driving device shown in FIG.
By applying in-phase AC voltages V1 and V2 to the two electrodes A1 and A2, primary bending vibration having two nodes extending in a direction parallel to the long side direction in the rectangular elastic body 4 is generated. Excited.
This is the first vibration mode shown in FIG.
Further, by applying AC voltages V1 and V2 having opposite phases to the two electrodes A1 and A2, a secondary bending vibration having three nodes extending in a direction parallel to the short side direction of the rectangular elastic body 4 is obtained. Excited. This is the second vibration mode shown in FIG.
Then, when the elliptical motion is excited in the protrusion 6 by the combination of the first vibration mode and the second vibration mode, and the driven body is brought into pressure contact with the protrusion 6 at this time, the driven body is linearly moved. Can be driven to.
Here, according to the first vibration mode shown in FIG. 14A, the protrusion 6 has a first amplitude (hereinafter, Z-axis) that is displaced in a direction perpendicular to the contact surface that is in pressure contact with the driven body. Is also excited).
Further, the second vibration mode shown in FIG. 14B excites a second amplitude (hereinafter, also referred to as an X-axis amplitude) that is displaced in a direction parallel to the contact surface in the protrusion 6.

上記第1の振動モードと第2の振動モードの2つの振幅モードを組み合わせることにより、所定の突起部6に図15(a)に示すように楕円運動が励起することができ、Z軸振幅とX軸振幅の大きさの比が、楕円運動の楕円比に影響を与える。
図15(b)は、2相の電圧V1,V2の位相差を−180度〜180度で変化させたときの第1の振動モード及び第2の振動モードの振幅を説明するためのグラフである。
分極された圧電素子5における2つの電極A1、A2に印加する2相の交流電圧V1,V2の位相差を−180度〜180度に変化させたときの、第1の振動モードと第2の振動モードの振幅は、それぞれ図15(b)のP1とP2に示すようになる。
同図の横軸が位相差を示し、縦軸が第1の振動モードと第2の振動モードの振幅を示している。
第1の振動モードと第2の振動モードの組み合わせにより突起部6に楕円運動が励起し、印加する交流電圧V1,V2の位相差を変更することにより、所定の突起部6の励起する楕円運動の楕円比を調整することができる。図15(b)の下部に、横軸の位相差に応じた楕円形状を示す。
そして、交流電圧V1,V2の位相差の正負の符号を切り替えることにより、直線的に駆動する振動型駆動装置の駆動方向を切り替えることができる。
さらに、位相差を任意の値から正負の符号を含めて連続的に切り替える(例えば、位相差を正負の符号を含めて90度から−90度まで連続的に変更する)ことにより、駆動方向と速度を連続的に変化させることが可能になる。
また、圧電素子に印加する交流電圧の周波数を共振周波数に近づけることにより、速度を速くすることができ、印加する交流電圧の周波数を共振周波数から遠ざけることにより、速度を遅くすることができることが一般的に知られている。
このような構成による振動子を複数用い、上記楕円運動により推力を得ることによって1つの被駆動体を相対駆動することが可能となる。
By combining the two amplitude modes of the first vibration mode and the second vibration mode, elliptical motion can be excited in the predetermined protrusion 6 as shown in FIG. The ratio of the magnitude of the X-axis amplitude affects the ellipticity ratio of the elliptical motion.
FIG. 15B is a graph for explaining the amplitudes of the first vibration mode and the second vibration mode when the phase difference between the two-phase voltages V1 and V2 is changed from −180 degrees to 180 degrees. is there.
The first vibration mode and the second vibration mode when the phase difference between the two-phase AC voltages V1 and V2 applied to the two electrodes A1 and A2 in the polarized piezoelectric element 5 is changed from −180 degrees to 180 degrees. The amplitude of the vibration mode is as indicated by P1 and P2 in FIG.
In the figure, the horizontal axis indicates the phase difference, and the vertical axis indicates the amplitude of the first vibration mode and the second vibration mode.
The elliptical motion is excited in the protrusion 6 by the combination of the first vibration mode and the second vibration mode, and the elliptical motion that the predetermined protrusion 6 is excited by changing the phase difference between the applied AC voltages V1 and V2. The ellipse ratio can be adjusted. An elliptical shape corresponding to the phase difference on the horizontal axis is shown in the lower part of FIG.
Then, by switching the sign of the phase difference between the AC voltages V1 and V2, the driving direction of the vibration type driving device that drives linearly can be switched.
Furthermore, the phase difference is continuously switched from an arbitrary value including a positive / negative sign (for example, the phase difference is continuously changed from 90 degrees to −90 degrees including a positive / negative sign) to thereby change the driving direction. It becomes possible to change the speed continuously.
In addition, the speed can be increased by bringing the frequency of the alternating voltage applied to the piezoelectric element closer to the resonance frequency, and the speed can be decreased by moving the frequency of the applied alternating voltage away from the resonance frequency. Known.
By using a plurality of vibrators having such a configuration and obtaining a thrust by the above elliptical motion, it becomes possible to relatively drive one driven body.

特開2004−320846号公報JP 2004-320846 A

しかしながら、上記のように複数の振動子で1つの被駆動体を相対駆動する場合、つぎのような課題を有している。
すなわち、複数の振動子で1つの被駆動体を相対駆動する際、各々の振動子の出力特性にバラツキがあると、出力特性のズレにより相対駆動時に効率を低下させることになる。
そのため、各々の振動子の出力特性を調整することが必要となる。そして、この出力特性の調整に際して各々の振動子の出力特性を検出するため、振動子を装置に組み込む前に単独で出力特性を検知しておくことが必要となる。
このようなことから、出力特性を検知するための出力特性測定装置への取り付けによる分解、組立て等の余分な作業が必要となる。
However, when one driven body is relatively driven by a plurality of vibrators as described above, there are the following problems.
That is, when one driven body is relatively driven by a plurality of vibrators, if the output characteristics of the vibrators vary, the efficiency is lowered during the relative driving due to the deviation of the output characteristics.
Therefore, it is necessary to adjust the output characteristics of each vibrator. In order to detect the output characteristics of each vibrator when adjusting the output characteristics, it is necessary to detect the output characteristics independently before incorporating the vibrator into the apparatus.
For this reason, extra work such as disassembly and assembly by attaching to the output characteristic measuring device for detecting the output characteristic is required.

本発明は、上記課題に鑑み、振動子の製作工程や形状により生じた出力特性のバラツキを、振動子が振動型駆動装置として取り付けられた状態で検出することが可能となる振動型駆動装置の制御装置および振動型駆動装置の出力特性検出方法の提供を目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a vibration-type driving device that can detect variations in output characteristics caused by the manufacturing process and shape of the vibrator while the vibrator is attached as the vibration-type driving device. It is an object of the present invention to provide an output characteristic detection method for a control device and a vibration type drive device.

本発明の振動型駆動装置の制御装置は、電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の制御装置であって、
前記複数の振動子における各々の振動子に、前記交流電圧を印加する駆動信号生成手段と、
前記複数の振動子における各々の振動子に印加する交流電圧の駆動周波数と位相差を決定し、該決定された駆動周波数と位相差を前記駆動信号生成手段に出力して該駆動信号生成手段を制御する制御手段と、
前記被駆動体の駆動速度と前記駆動信号生成手段における駆動周波数との比較によって、前記複数の振動子における各々の振動子の出力特性を検出する出力特性検出手段と、を有し、
前記制御手段による制御のもとで、
前記複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることにより前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を前記駆動信号生成手段により印加する一方、
前記検出対象の振動子以外の振動子には、前記第1の振動モードの振動を励起する交流電圧のみを前記駆動信号生成手段により印加し、
前記出力特性検出手段によって、前記検出対象の振動子の出力特性を検出することを特徴とする。
また、本発明の振動型駆動装置の制御装置の制御装置は、電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の制御装置であって、
前記複数の振動子における各々の振動子に、前記交流電圧を印加する駆動信号生成手段と、
前記複数の振動子における各々の振動子に印加する交流電圧の駆動周波数と位相差を決定し、該決定された駆動周波数と位相差を前記駆動信号生成手段に出力して該駆動信号生成手段を制御する制御手段と、
前記複数の振動子における各々の振動子の出力特性の関係を検出する出力特性検出手段と、を有し、
前記複数の振動子は、少なくとも第1の振動子と第2の振動子とによる2つの振動子を備え、前記制御手段による制御のもとで、
前記第1の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることによって前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を、前記駆動信号生成手段により印加する一方、
前記第2の振動子には、前記第1の振動子の駆動部の楕円運動による駆動力を打ち消す方向に駆動力を発生させる交流電圧を、前記駆動信号生成手段により印加し、
前記出力特性検出手段によって、前記第1の振動子の出力特性と前記第2の振動子の出力特性の関係を検出することを特徴とする。
また、本発明の振動型駆動装置の出力特性検出方法は、電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の出力特性検出方法であって、
前記複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることにより前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を印加する一方、
前記検出対象の振動子以外の振動子には、前記第1の振動モードのみの振動を励振する交流電圧を印加し、
前記検出対象の振動子の出力特性を検出することを特徴とする。
また、本発明の振動型駆動装置の出力特性検出方法は、電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の出力特性検出方法であって、
前記複数の振動子は、少なくとも第1の振動子と第2の振動子とによる2つの振動子を備え、
前記第1の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることによって前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を印加する一方、
前記第2の振動子には、前記第1の振動子の駆動部の楕円運動による駆動力を打ち消す方向に駆動力を発生させる交流電圧を印加し、
前記第1の振動子の出力特性と前記第2の振動子の出力特性の関係を検出することを特徴とする。
A control device for a vibration-type driving device according to the present invention includes a plurality of vibrators having an electro-mechanical energy conversion element and a driving unit, and a driven body that contacts the driving units of the plurality of vibrators. A control device for a vibration-type driving device that causes an elliptical motion to occur in the driving units of the plurality of vibrators by applying an AC voltage to the mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving units; And
Drive signal generating means for applying the AC voltage to each vibrator of the plurality of vibrators;
A drive frequency and a phase difference of an alternating voltage applied to each vibrator in the plurality of vibrators are determined, and the determined drive frequency and the phase difference are output to the drive signal generation means to output the drive signal generation means. Control means for controlling;
Output characteristic detection means for detecting output characteristics of each vibrator in the plurality of vibrators by comparing the drive speed of the driven body and the drive frequency in the drive signal generation means;
Under the control of the control means,
A vibration in a first vibration mode that displaces the drive unit in a direction perpendicular to a contact surface with the driven body with respect to a detection target vibrator that detects output characteristics of the plurality of vibrators; The drive signal generating means generates an AC voltage that causes elliptical motion in the drive unit by exciting the vibration in the second vibration mode that displaces the drive unit in a direction parallel to the contact surface with the driven body. While applying
Only the AC voltage that excites the vibration in the first vibration mode is applied to the vibrator other than the vibrator to be detected by the drive signal generation unit,
The output characteristic detecting means detects the output characteristic of the transducer to be detected.
Further, the control device of the control device of the vibration type drive device of the present invention includes a plurality of vibrators having an electro-mechanical energy conversion element and a drive unit, a driven body that contacts the drive units of the plurality of vibrators, With
A control device for a vibration type driving device that causes an elliptical motion to occur in the driving portions of the plurality of vibrators by applying an alternating voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving portions. Because
Drive signal generating means for applying the AC voltage to each vibrator of the plurality of vibrators;
A drive frequency and a phase difference of an alternating voltage applied to each vibrator in the plurality of vibrators are determined, and the determined drive frequency and the phase difference are output to the drive signal generation means to output the drive signal generation means. Control means for controlling;
Output characteristic detecting means for detecting the relationship between the output characteristics of each vibrator in the plurality of vibrators,
The plurality of vibrators include at least two vibrators including a first vibrator and a second vibrator, and are controlled by the control unit.
With respect to the first vibrator, vibration in a first vibration mode for displacing the drive unit in a direction perpendicular to the contact surface with the driven body, and in a direction parallel to the contact surface with the driven body While applying an AC voltage that causes an elliptical motion in the drive unit by exciting the vibration of the second vibration mode that displaces the drive unit,
An AC voltage that generates a driving force in a direction that cancels the driving force due to the elliptical motion of the driving unit of the first vibrator is applied to the second vibrator by the driving signal generation unit,
The output characteristic detecting means detects a relationship between the output characteristic of the first vibrator and the output characteristic of the second vibrator.
Further, the output characteristic detection method of the vibration type driving device of the present invention includes a plurality of vibrators each having an electro-mechanical energy conversion element and a driving unit, and a driven body that contacts the driving units of the plurality of vibrators. Prepared,
Output characteristics of a vibration-type driving device that causes an elliptical motion in the driving units of the plurality of vibrators by applying an AC voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving units. A detection method,
A vibration in a first vibration mode that displaces the drive unit in a direction perpendicular to a contact surface with the driven body with respect to a detection target vibrator that detects output characteristics of the plurality of vibrators; While applying an alternating voltage that causes elliptical motion in the drive unit by exciting the vibration of the second vibration mode that displaces the drive unit in a direction parallel to the contact surface with the driven body,
An alternating voltage that excites vibration in only the first vibration mode is applied to a vibrator other than the vibrator to be detected,
An output characteristic of the transducer to be detected is detected.
Further, the output characteristic detection method of the vibration type driving device of the present invention includes a plurality of vibrators each having an electro-mechanical energy conversion element and a driving unit, and a driven body that contacts the driving units of the plurality of vibrators. Prepared,
Output characteristics of a vibration-type driving device that causes an elliptical motion in the driving units of the plurality of vibrators by applying an AC voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving units. A detection method,
The plurality of vibrators include at least two vibrators including a first vibrator and a second vibrator,
With respect to the first vibrator, vibration in a first vibration mode for displacing the drive unit in a direction perpendicular to the contact surface with the driven body, and in a direction parallel to the contact surface with the driven body While applying an alternating voltage that causes elliptical motion in the drive unit by exciting vibrations in a second vibration mode that displaces the drive unit,
An alternating voltage that generates a driving force in a direction that cancels the driving force due to the elliptical motion of the driving unit of the first vibrator is applied to the second vibrator,
A relationship between output characteristics of the first vibrator and output characteristics of the second vibrator is detected.

本発明によれば、振動子の出力特性のバラツキを、振動子が振動型駆動装置として取り付けられた状態で検出することが可能となる振動型駆動装置の制御装置および振動型駆動装置の出力特性検出方法を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to detect the variation in the output characteristics of the vibrator in a state where the vibrator is attached as the vibration type driving device, and the output characteristic of the vibration type driving device. A detection method can be realized.

第1の実施形態に係る振動型駆動装置の構成を説明する外観斜視図である。It is an external appearance perspective view explaining the structure of the vibration type drive device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る振動型駆動装置の制御動作を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the control operation of the vibration type drive device concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る振動子の駆動周波数と駆動速度の関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the drive frequency and the drive speed of the vibrator according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る駆動力と摩擦力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the driving force and frictional force which concern on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る振動型駆動装置における出力特性の検出方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the detection method of the output characteristic in the vibration type drive device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る振動型駆動装置の各々の振動子における駆動周波数と駆動速度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive frequency and drive speed in each vibrator | oscillator of the vibration type drive device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る振動型駆動装置の各々の振動子における駆動速度と駆動周波数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive speed and drive frequency in each vibrator | oscillator of the vibration type drive device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る振動型駆動装置の別形態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of another form of the vibration type drive device which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る振動型駆動装置における出力特性の検出方法を説明する図である。It is a figure explaining the detection method of the output characteristic in the vibration type drive device concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る振動型駆動装置の出力特性検出方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the output characteristic detection method of the vibration type drive device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る振動型駆動装置の振動子8aと振動子8bの駆動周波数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the drive frequency of the vibrator | oscillator 8a and the vibrator | oscillator 8b of the vibration type drive device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る振動型駆動装置の構成図である。It is a block diagram of the vibration type drive device which concerns on 3rd Embodiment. 従来例を説明するための図であり、(a)は振動型駆動装置の基本的な構成の一例を示す外観斜視図である。(b)は上記(a)に示した振動型駆動装置における圧電素子の分極領域の一例を示す模式図である。It is a figure for demonstrating a prior art example, (a) is an external appearance perspective view which shows an example of the fundamental structure of a vibration type drive device. (B) is a schematic diagram showing an example of a polarization region of a piezoelectric element in the vibration type driving device shown in (a). 従来例における弾性体の振動モードを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the vibration mode of the elastic body in a prior art example. 従来例を説明するための図であり、(a)は弾性体の突起部に励起する楕円運動を説明するための図である。(b)は第1の振動モード及び第2の振動モードの振幅を説明するためのグラフである。(c)は振動子の周波数と速度の関係を示すグラフである。It is a figure for demonstrating a prior art example, (a) is a figure for demonstrating the elliptical motion excited to the projection part of an elastic body. (B) is a graph for explaining the amplitudes of the first vibration mode and the second vibration mode. (C) is a graph showing the relationship between the frequency and speed of the vibrator.

以下、本発明の実施の形態における振動型駆動装置の制御装置および振動型駆動装置の出力特性検出方法について、図を用いて説明する。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態における振動型駆動装置(振動型アクチュエータ)の構成について、図1を用いて説明する。
本実施形態の振動型駆動装置は、2つの振動子により1つの被駆動体を相対駆動させる構成を備え、この2つの振動子により2倍の推力を発生させることが可能とされている。
図1に示すように、本実施形態の振動型駆動装置の振動子8aは、矩形の板状に形成された金属材料から成る弾性体4aを備え、弾性体4aの裏面には圧電素子(電気−機械エネルギー変換素子)5aが接合されている。
弾性体4aの上面の所定位置には、駆動部として作用する2つの突起部6aが設けられている。図1に示す振動子は突起部に楕円運動を生じさせ、被駆動体を駆動する。同様に振動子8bは、弾性体4bには圧電素子5bが接合されており、弾性体4bの所定位置には2つの突起6bが設けられている。
図1に示す、圧電素子5a、5bは、図13(b)に示す2群の電極A1,A2が設けられており、図13(b)の紙面方向に分極処理されている。
この構成による振動子は印加する交流電圧の位相差を変更することにより、図1に示す突起部6a、6bに励起する楕円運動の楕円比率を変更することができる。
Hereinafter, a control device for a vibration type driving device and an output characteristic detection method for the vibration type driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The configuration of the vibration type driving device (vibration type actuator) in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The vibration type driving apparatus of the present embodiment has a configuration in which one driven body is relatively driven by two vibrators, and the two vibrators can generate a double thrust.
As shown in FIG. 1, the vibrator 8a of the vibration type drive device of this embodiment includes an elastic body 4a made of a metal material formed in a rectangular plate shape, and a piezoelectric element (electrical element) is provided on the back surface of the elastic body 4a. -Mechanical energy conversion element) 5a is joined.
Two protrusions 6a that act as drive units are provided at predetermined positions on the upper surface of the elastic body 4a. The vibrator shown in FIG. 1 causes an elliptical motion in the protrusion and drives the driven body. Similarly, in the vibrator 8b, a piezoelectric element 5b is bonded to the elastic body 4b, and two protrusions 6b are provided at predetermined positions of the elastic body 4b.
The piezoelectric elements 5a and 5b shown in FIG. 1 are provided with two groups of electrodes A1 and A2 shown in FIG. 13B, and are polarized in the paper direction of FIG. 13B.
The vibrator having this configuration can change the elliptical ratio of the elliptical motion excited in the protrusions 6a and 6b shown in FIG. 1 by changing the phase difference of the applied AC voltage.

図1に示す、振動子は、図15(c)に示すように、振動子の圧電素子に印加する交流電圧の駆動周波数を共振周波数に近づけることにより、速度を速くすることができる。また、印加する交流電圧の周波数を共振周波数から遠ざけることにより、速度を遅くすることができる。
また、共振周波数を速度のピークとし、共振周波数よりも高周波数側ではなだらかに駆動速度が減少し、且つ低周波側では急激に駆動速度が減少するような特性となる。
また、突起部6a、6bに励起する接触面と平行な方向に変位(励振)する振幅(第2の振幅)を大きくすることにより、被駆動体の移動速度を速くすることができる。
また、接触面と平行な方向に変位する振幅を小さくすると共に接触面と垂直な方向に変位(励振)する振幅(第1の振幅)をある程度に保つことにより、被駆動体の移動速度を安定的に遅くすることができる。
また、図14(a)に示す第1の振動モードの振動(突起部6に、被駆動体との加圧接触する接触面と垂直な方向に変位する第1の振幅が励起されるモードの振動)と、図14(b)に示す第2の振動モード(突起部6に、接触面と平行な方向に変位する第2の振幅が励起されるモードの振動)の位相差を切り替えることにより、振動型駆動装置の駆動方向を切り替えることができる。
また、図13(b)に示す、圧電素子5の電極V1,V2に対して印加する交流電圧の位相差を−180度〜180度で変化させたとき所定の突起部6a、6bに励起する楕円運動の楕円比を調整することができる。
図15(b)の下部に、横軸の位相差に応じた楕円形状を示す。位相差を正負の符号を含めて90度から−90度まで連続的に変更することにより、駆動方向と速度が連続的に変化させることが可能になる。
上記構成によって、図1の振動子8a、および8bそれぞれに振動を励振することにより、被駆動体(スライダ)3を駆動することが可能となる。
As shown in FIG. 15C, the vibrator shown in FIG. 1 can be increased in speed by bringing the drive frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric element of the vibrator close to the resonance frequency. Further, the speed can be reduced by keeping the frequency of the applied AC voltage away from the resonance frequency.
Further, the resonance frequency is a peak of speed, and the driving speed is gently decreased on the higher frequency side than the resonance frequency, and the driving speed is rapidly decreased on the lower frequency side.
In addition, the moving speed of the driven body can be increased by increasing the amplitude (second amplitude) that is displaced (excited) in the direction parallel to the contact surface that excites the protrusions 6a and 6b.
In addition, the moving speed of the driven body is stabilized by reducing the amplitude displaced in the direction parallel to the contact surface and maintaining the amplitude (first amplitude) displaced (excited) in the direction perpendicular to the contact surface to some extent. Can be slow.
Further, the vibration of the first vibration mode shown in FIG. 14A (the mode in which the first amplitude that is displaced in the direction perpendicular to the contact surface where the protrusion 6 is in pressure contact with the driven body is excited). By switching the phase difference between the second vibration mode shown in FIG. 14B (vibration in a mode in which the protrusion 6 is excited with a second amplitude displaced in a direction parallel to the contact surface). The driving direction of the vibration type driving device can be switched.
Further, when the phase difference of the AC voltage applied to the electrodes V1 and V2 of the piezoelectric element 5 shown in FIG. 13B is changed from −180 degrees to 180 degrees, the predetermined protrusions 6a and 6b are excited. The ellipticity ratio of the elliptical motion can be adjusted.
An elliptical shape corresponding to the phase difference on the horizontal axis is shown in the lower part of FIG. By continuously changing the phase difference from 90 degrees to -90 degrees including positive and negative signs, the driving direction and speed can be continuously changed.
With the above configuration, the driven body (slider) 3 can be driven by exciting the vibrators 8a and 8b in FIG.

つぎに、本実施形態における振動型駆動装置の制御装置及び制御動作を、図2のブロック図を用いて説明する。
図2は、図1に示す振動型駆動装置の制御装置を説明するブロック図である。
振動型駆動装置(振動型アクチュエータ)10は、振動子8a、振動子8b及び被駆動体3を備える。
被駆動体3は、振動子の突起部に励起する楕円運動により駆動する。
位置検出手段14は、被駆動体3の位置を検出するものであり、例えば、リニアスケールやエンコーダにて構成される。
位置検出手段14の出力側には制御演算手段18が接続されている。制御演算手段18は位置検出手段の検出位置と不図示の位置決めのための目標値を比較して制御演算を行い、振動型駆動装置の各々の振動子の駆動周波数と位相差を決定する。
制御演算手段18の出力側には駆動信号生成手段11、駆動信号生成手段12が接続されている。
駆動信号生成手段はパルス発生器と昇圧回路により構成されており、制御演算手段18の出力を受けて、実際に振動子の圧電素子5に印加する交流電圧を生成する。
位置検出手段14の出力側には速度検出手段15が接続されており、検出位置の微分演算により被駆動体3の速度を検出する。
速度検出手段15の出力側には出力特性検出手段16が接続されている。
出力特性検出手段16の入力側には駆動信号生成手段により生成される駆動周波数と位相差の情報が接続されている。
そして、後述する方法で速度検出手段15により検出される被駆動体3の駆動速度と、駆動信号生成手段による駆動周波数と、を比較して出力特性を検出することができるように構成されている。
出力特性調整手段17は出力特性検出手段16により検出された振動子の各々の出力特性結果に基づいて、調整値を演算し制御演算手段に設定する。
Next, the control device and control operation of the vibration type driving device in the present embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a control device of the vibration type driving device shown in FIG.
The vibration type driving device (vibration type actuator) 10 includes a vibrator 8 a, a vibrator 8 b, and a driven body 3.
The driven body 3 is driven by an elliptical motion that excites the protrusions of the vibrator.
The position detection means 14 detects the position of the driven body 3, and is constituted by, for example, a linear scale or an encoder.
A control calculation means 18 is connected to the output side of the position detection means 14. The control calculation means 18 compares the detection position of the position detection means with a target value for positioning (not shown) to perform control calculation, and determines the drive frequency and phase difference of each vibrator of the vibration type driving device.
Drive signal generation means 11 and drive signal generation means 12 are connected to the output side of the control calculation means 18.
The drive signal generating means is composed of a pulse generator and a booster circuit, receives the output of the control arithmetic means 18 and generates an AC voltage that is actually applied to the piezoelectric element 5 of the vibrator.
A speed detection means 15 is connected to the output side of the position detection means 14 and detects the speed of the driven body 3 by differential calculation of the detection position.
An output characteristic detection means 16 is connected to the output side of the speed detection means 15.
Information on drive frequency and phase difference generated by the drive signal generating means is connected to the input side of the output characteristic detecting means 16.
And it is comprised so that an output characteristic can be detected by comparing the drive speed of the to-be-driven body 3 detected by the speed detection means 15 with the drive frequency by a drive signal generation means by the method mentioned later. .
The output characteristic adjustment unit 17 calculates an adjustment value based on the output characteristic result of each vibrator detected by the output characteristic detection unit 16 and sets the adjustment value in the control calculation unit.

つぎに、本実施の形態における振動型駆動装置の出力特性を、図3を用いて説明する。
上記した構成によって、1つの振動子で駆動する場合と比べて約2倍の推力を出力することが可能となるが、2つの振動子の出力特性が個体差等により異なる場合に、所望の出力を得られなくなる可能性がある。
図3は個別に測定された振動型駆動装置の各々の振動子の出力特性を示し、各々の振動子の駆動周波数と駆動速度の関係は出力特性aと出力特性bとなる。
図3に示す出力特性aと出力特性bの2つの振動子で1つの被駆動体を相対駆動する際、2つの振動子に同じ周波数を設定すると、出力特性aと出力特性bでは駆動力が異なることになる。
例えば、出力特性aと出力特性bに同じ周波数を設定した場合、出力特性aと出力特性bの差異に相当する駆動力の違いが生じるために、接触部に余計なすべりが生じることで振動型駆動装置の駆動効率を落とすことになる。
図3に示す振動子の出力特性aと出力特性bの出力特性の差異は、振動子の製作工程や形状により生じた個体バラツキであり、この個体差を振動子が装置に取り付けられた状態で検出することが、本発明が達成すべきであるとしているところの課題である。
ここで、図1に示す2つの振動子のうち1つの振動子の特性を検知する場合は、他方の振動子は駆動力を発生しないようにしておく必要がある。
ところが、駆動力を発生させない振動子8bに交流電圧を印加しない場合は、被駆動体3と突起部6bが摩擦により接触することで、摩擦力が被駆動体3と突起部6bに発生する。
その摩擦力が大きい場合は、特性を検知する振動子の駆動力で被駆動体3を駆動することができなくなる可能性がある。
Next, output characteristics of the vibration type driving device in the present embodiment will be described with reference to FIG.
The above configuration makes it possible to output about twice as much thrust as when driven by a single vibrator. However, if the output characteristics of the two vibrators differ due to individual differences, the desired output You may not be able to get.
FIG. 3 shows the output characteristics of each vibrator of the vibration type driving device measured individually, and the relationship between the driving frequency and the driving speed of each vibrator is an output characteristic a and an output characteristic b.
When one driven body is relatively driven by the two vibrators having the output characteristics a and the output characteristics b shown in FIG. 3, if the same frequency is set for the two vibrators, the driving force is generated in the output characteristics a and the output characteristics b. Will be different.
For example, when the same frequency is set for the output characteristic a and the output characteristic b, a difference in the driving force corresponding to the difference between the output characteristic a and the output characteristic b is generated, so that an extra slip occurs in the contact portion, thereby causing the vibration type. The driving efficiency of the driving device is reduced.
The difference between the output characteristics a and the output characteristics b of the vibrator shown in FIG. 3 is an individual variation caused by the manufacturing process and shape of the vibrator, and this individual difference is obtained when the vibrator is attached to the apparatus. Detecting is the problem that the present invention is to achieve.
Here, when detecting the characteristics of one of the two vibrators shown in FIG. 1, it is necessary that the other vibrator does not generate a driving force.
However, when an AC voltage is not applied to the vibrator 8b that does not generate a driving force, the driven body 3 and the protrusion 6b come into contact with each other by friction, and a frictional force is generated in the driven body 3 and the protrusion 6b.
When the frictional force is large, there is a possibility that the driven body 3 cannot be driven by the driving force of the vibrator that detects the characteristic.

図4に、本実施形態に係る駆動力と摩擦力を説明するための図を示す。
図4に示すように、2つの振動子により相対駆動する被駆動体3が配置されている。
被駆動体3は不図示のガイドに支持された矩形の板であり、振動型駆動装置の駆動力の方向と同一方向に駆動することができる。
図4に示す振動子8aの所定の突起部6aに第2の振幅を励起する第2の振動モードの振動を大きくする。
または、振動子8aの突起部6aに第1の振幅を励起する第1の振動モードの振動と、突起部6aに第2の振幅を励起する第2の振動モードの振動を同時に励起する。
これにより、楕円運動を励起させ、駆動力41aの方向に駆動力を発生させることができる。
振動子8aの駆動力は図4に示す駆動力41aの矢印で示され、振動子8aの突起部6aに励起する接触面と平行な方向に変位する振幅により変更できる。また、振動子8bも同様の構成である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the driving force and the frictional force according to this embodiment.
As shown in FIG. 4, a driven body 3 that is relatively driven by two vibrators is disposed.
The driven body 3 is a rectangular plate supported by a guide (not shown), and can be driven in the same direction as the direction of the driving force of the vibration type driving device.
The vibration in the second vibration mode that excites the second amplitude on the predetermined protrusion 6a of the vibrator 8a shown in FIG. 4 is increased.
Alternatively, the vibration in the first vibration mode for exciting the first amplitude in the protrusion 6a of the vibrator 8a and the vibration in the second vibration mode for exciting the second amplitude in the protrusion 6a are simultaneously excited.
Thereby, elliptical motion can be excited and a driving force can be generated in the direction of the driving force 41a.
The driving force of the vibrator 8a is indicated by the arrow of the driving force 41a shown in FIG. 4, and can be changed by the amplitude displaced in a direction parallel to the contact surface that excites the protrusion 6a of the vibrator 8a. The vibrator 8b has the same configuration.

図4(a)に示す振動子8bに交流電圧を印加しない場合は、被駆動体3と突起部6bが摩擦により接触することで、摩擦力41bが被駆動体3と突起部6bに発生する。
例えば、振動子8bに交流電圧を印加せず、振動子8aの突起部6aに駆動力41aを発生させた場合、振動子8bの突起部6bと被駆動体3の間に摩擦力が生じ、その摩擦力が大きい場合は、駆動力41aで被駆動体3を駆動することができない。
そこで、駆動力を与えない振動子の摩擦力により装置が駆動できない状態を回避するために、図4(b)に示す駆動状態で特性を検知する。
図4(b)に示す振動子8bには2つの電極に印加する交流電圧の位相差を0°とすることにより、第1の振動モードの振動のみを励振することができる。
この結果、振動子8bに交流電圧を印加せず摩擦力が生じる場合と比べて、振動子8bと被駆動体3に発生する摩擦力を小さくすることができる。
When an AC voltage is not applied to the vibrator 8b shown in FIG. 4A, the driven body 3 and the protrusion 6b come into contact with each other by friction, so that a frictional force 41b is generated in the driven body 3 and the protrusion 6b. .
For example, when an AC voltage is not applied to the vibrator 8b and a driving force 41a is generated on the protrusion 6a of the vibrator 8a, a frictional force is generated between the protrusion 6b of the vibrator 8b and the driven body 3, When the frictional force is large, the driven body 3 cannot be driven by the driving force 41a.
Therefore, in order to avoid a state in which the apparatus cannot be driven by the frictional force of the vibrator that does not apply a driving force, the characteristics are detected in the driving state shown in FIG.
In the vibrator 8b shown in FIG. 4B, only the vibration in the first vibration mode can be excited by setting the phase difference of the AC voltage applied to the two electrodes to 0 °.
As a result, the frictional force generated in the vibrator 8b and the driven body 3 can be reduced as compared with the case where a frictional force is generated without applying an AC voltage to the vibrator 8b.

つぎに、本実施形態における振動型駆動装置の出力特性検出方法について、図5のフローチャートを用いて説明する。
まず、STEP1において、特性検出を起動する命令が下され出力検出動作が開始される。
次に、STEP2において、出力検出対象を振動子8aにセットする。
次に、TEP3において、出力検出対象振動子に印加する周波数を予め決められた周波数上限値に設定する。
ここで、周波数上限とは実際の制御において、振動子の印加電圧として設定する周波数の最大値である。本実施形態の出力検出動作は、振動型駆動装置の駆動周波数を高い周波数から低い周波数に掃引することにより行う。
次に、STEP4において、振動子8aの位相差を90度に設定する。
このSTEP4において、出力検出する対象である振動子8aの位相差を十分な駆動力を発生することができる位相差90度に設定する。
次に、STEP5において、出力検出対象でない振動子8bの駆動周波数を共振周波数近くに設定し、かつ位相差を0度に設定する。
前述したように所定の突起部6bの励起する楕円運動の楕円比を図15(b)下部に示す位相差0度に対応する楕円比にすることで、第1の振幅のみを励起することができる。
また、振動子8bの駆動周波数を共振周波数近くに設定することで、第1の振幅を大きくすることができる。振幅が小さい場合に比べて、被駆動体3と突起部6bの接触時間を少なくすることができ、被駆動体3の駆動方向への接触による影響を少なくすることができる。
Next, the output characteristic detection method of the vibration type driving device in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in STEP 1, a command for starting characteristic detection is issued and an output detection operation is started.
Next, in STEP 2, the output detection target is set to the vibrator 8a.
Next, in TEP3, the frequency applied to the output detection target transducer is set to a predetermined frequency upper limit value.
Here, the upper frequency limit is the maximum value of the frequency set as the applied voltage of the vibrator in actual control. The output detection operation of the present embodiment is performed by sweeping the driving frequency of the vibration type driving device from a high frequency to a low frequency.
Next, in STEP 4, the phase difference of the vibrator 8a is set to 90 degrees.
In STEP 4, the phase difference of the vibrator 8a that is the target of output detection is set to a phase difference of 90 degrees that can generate a sufficient driving force.
Next, in STEP 5, the drive frequency of the vibrator 8b that is not the output detection target is set close to the resonance frequency, and the phase difference is set to 0 degrees.
As described above, it is possible to excite only the first amplitude by setting the ellipticity of the elliptical motion excited by the predetermined protrusion 6b to the elliptical ratio corresponding to the phase difference of 0 degree shown in the lower part of FIG. it can.
Moreover, the first amplitude can be increased by setting the drive frequency of the vibrator 8b close to the resonance frequency. Compared with the case where the amplitude is small, the contact time between the driven body 3 and the protrusion 6b can be reduced, and the influence of the driven body 3 in the driving direction can be reduced.

続くSTEP6において、被駆動体の速度検出をする。前述したSTEP1〜STEP5は、この時点では振動子8aの出力検出を行っている。
次に、STEP7において、出力検出対象である振動子8aに印加される周波数に対するSTEP6により検出された速度を記憶する。
次に、STEP8において、出力検出対象である振動子8aに印加している周波数が予め決められた周波数下限に達したか否かを判断する。
ここで、周波数下限とは実際の制御において、振動子の印加電圧として設定する周波数の最小値である。周波数下限に達していなければSTEP9に進み、達していればSTEP10に進む。
STEP9においては、出力検出対象である振動子8aに印加する周波数を下げる。
この出力検知動作は、振動型モータの駆動周波数を高い周波数から低い周波数に掃引して速度検出している。そのため、周波数を下げ、その後STEP6に進み前述の動作を繰り返す。
STEP10においては、振動型駆動装置の出力特性の検出が終了したか判断する。振動型駆動装置の出力特性の検出が終了していなければSTEP11に進み、終了していればSTEP12に進む。
STEP11においては、出力特性を検出する対象を振動子8aから振動子8bに変更する。その後STEP3に進み前述の動作を繰り返す。この動作により、振動子8aの出力特性を検出した後に振動子8bの出力特性を検出することができる。
STPE12において、出力検出動作が終了する。
以上STEP1〜STEP12の方法において、振動子8aの出力特性を検出した後に、振動子8bの出力特性を検出することで、図3に示すような、前述した各々の振動子の出力特性を検出することができる。
In subsequent STEP 6, the speed of the driven body is detected. In STEP 1 to STEP 5 described above, the output of the vibrator 8a is detected at this point.
Next, in STEP 7, the speed detected in STEP 6 with respect to the frequency applied to the transducer 8a that is the output detection target is stored.
Next, in STEP 8, it is determined whether or not the frequency applied to the vibrator 8a that is the output detection target has reached a predetermined lower frequency limit.
Here, the lower frequency limit is the minimum value of the frequency set as the applied voltage of the vibrator in actual control. If the frequency lower limit has not been reached, proceed to STEP 9, and if it has reached, proceed to STEP 10.
In STEP 9, the frequency applied to the transducer 8a that is the output detection target is lowered.
In this output detection operation, the drive frequency of the vibration type motor is swept from a high frequency to a low frequency to detect the speed. Therefore, the frequency is lowered, and then the process proceeds to STEP 6 to repeat the above operation.
In STEP 10, it is determined whether the detection of the output characteristics of the vibration type driving device has been completed. If the detection of the output characteristics of the vibration type driving device has not been completed, the process proceeds to STEP 11, and if it has been completed, the process proceeds to STEP 12.
In STEP 11, the target whose output characteristics are detected is changed from the vibrator 8a to the vibrator 8b. Thereafter, the process proceeds to STEP 3 and the above operation is repeated. With this operation, the output characteristic of the vibrator 8b can be detected after the output characteristic of the vibrator 8a is detected.
In STPE 12, the output detection operation ends.
In the method of STEP1 to STEP12, after detecting the output characteristic of the vibrator 8a, the output characteristic of each vibrator as shown in FIG. 3 is detected by detecting the output characteristic of the vibrator 8b. be able to.

つぎに、本実施形態の振動型駆動装置の制御装置における図2に示す出力特性調整手段17による調整について、図6を用いて説明する。
図6は、第1の実施の形態に係る、各々の振動子の出力特性の一例である。出力特性aは振動子8aの出力特性を示し、出力特性bは振動子8bの出力特性を示す。
出力特性の調整において出力特性調整手段17による調整は、出力特性aと出力特性bが一致するように調整を行う。
出力特性調整動作の調整値である出力特性差は、各々の振動子の出力特性bと出力特性aにおける、駆動速度に対する駆動周波数の差から求められる。
例えば、図6に示すような出力特性aと出力特性bから、調整値を導出する場合、出力特性aと出力特性bの任意の駆動速度v1において駆動周波数を求め、その差分(f1−f2)を演算することで出力特性差1を導出する。
そして、振動子8bの出力特性bに任意の周波数が設定された場合、その任意の周波数から出力特性差を減算した周波数を振動子8aに印加する。
例えば、図6に示す調整前周波数f1が振動子8bに設定された場合、f1から出力特性差1を減算してf2を導出する。そして、導出されたf2を振動子8aに印加することで、出力特性aと出力特性bの特性差を一致させることができる。ここで出力特性差はすべての駆動速度において駆動周波数を求め、差分を導出し平均化処理してもよい。
また、図7に示すように各々のすべての駆動速度において駆動周波数を求め不図示のメモリに記憶し、駆動速度において不図示のメモリに記憶された駆動速度対駆動周波数を使用してもよい。
例えば、図7に示す駆動速度v21で駆動したい場合は、振動子8aに不図示のメモリに記憶された駆動周波数f21を印加し、振動子8bに不図示のメモリに記憶された駆動周波数f22を印加することで、出力特性を調整してもよい。
Next, the adjustment by the output characteristic adjusting means 17 shown in FIG. 2 in the control device of the vibration type driving device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an example of output characteristics of each vibrator according to the first embodiment. The output characteristic a indicates the output characteristic of the vibrator 8a, and the output characteristic b indicates the output characteristic of the vibrator 8b.
In the adjustment of the output characteristic, the adjustment by the output characteristic adjusting unit 17 is performed so that the output characteristic a and the output characteristic b coincide with each other.
The output characteristic difference, which is an adjustment value of the output characteristic adjustment operation, is obtained from the difference in drive frequency with respect to the drive speed in the output characteristic b and output characteristic a of each vibrator.
For example, when the adjustment value is derived from the output characteristics a and the output characteristics b as shown in FIG. 6, the driving frequency is obtained at an arbitrary driving speed v1 between the output characteristics a and the output characteristics b, and the difference (f1-f2) The output characteristic difference 1 is derived by calculating.
When an arbitrary frequency is set for the output characteristic b of the vibrator 8b, a frequency obtained by subtracting the output characteristic difference from the arbitrary frequency is applied to the vibrator 8a.
For example, when the pre-adjustment frequency f1 shown in FIG. 6 is set to the vibrator 8b, the output characteristic difference 1 is subtracted from f1 to derive f2. Then, by applying the derived f2 to the vibrator 8a, the characteristic difference between the output characteristic a and the output characteristic b can be matched. Here, the output characteristic difference may be obtained by calculating the driving frequency at all driving speeds, deriving the difference, and averaging processing.
Further, as shown in FIG. 7, the driving frequency may be obtained at each driving speed and stored in a memory (not shown), and the driving speed versus the driving frequency stored in the memory (not shown) may be used as the driving speed.
For example, when it is desired to drive at the drive speed v21 shown in FIG. 7, the drive frequency f21 stored in the memory (not shown) is applied to the vibrator 8a, and the drive frequency f22 stored in the memory (not shown) is applied to the vibrator 8b. By applying, the output characteristics may be adjusted.

本実施形形態によれば、前記複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子のみに対し、出力特性を検出することができる。
すなわち、複数の振動子により1つの被駆動体を相対駆動させる振動型駆動装置において、複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子の突起部のみに対し駆動力を発生させて出力特性を検出するのと同じ時間に、上記検出対象の振動子以外の振動子には、突起部に第1の振幅を励起する第1の振動モードの振動のみを励起する。
これにより、上記複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子のみに対し、出力特性を検出することができる。
そして、各々の出力特性を検出し、各々の振動子の出力特性を調整することで、振動型駆動装置の製作工程や形状により生じた個体バラツキを調整して駆動することができる。
なお、本実施形態では出力特性を検出する振動子を1つとして構成したが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、上記検出対象の振動子を複数の振動子として、複数の振動子による合成された出力を検出するようにしてもよい。また、例えば、図8に示すように第1の振動子8aと第2の振動子8b以外に、さらに第3の振動子8cによる3つ以上の振動子を有する振動型駆動装置を構成する。そして、第1の振動子8aと第2の振動子8bに突起部に楕円運動を励振し駆動力81a,81bを与え、この第1の振動子8aと第2の振動子8b以外の第3の振動子8cには第1の振動モードの振動を励振することにより、駆動力を与えた振動子8a,8bの合力の出力特性を検知するように構成することも可能である。
According to the present embodiment, the output characteristic can be detected only for the transducer to be detected from which the output characteristic is detected among the plurality of transducers.
That is, in a vibration type driving device that relatively drives one driven body by a plurality of vibrators, a driving force is generated only for the protrusions of the vibrator to be detected that detects output characteristics of the plurality of vibrators. At the same time when the output characteristic is detected, only the vibration in the first vibration mode that excites the first amplitude in the protrusion is excited in the vibrator other than the vibrator to be detected.
Thereby, the output characteristic can be detected only for the transducer to be detected from which the output characteristic is detected among the plurality of transducers.
Then, by detecting each output characteristic and adjusting the output characteristic of each vibrator, it is possible to adjust and drive individual variations caused by the manufacturing process and shape of the vibration type driving device.
In the present embodiment, the transducer for detecting the output characteristics is configured as one. However, the present invention is not limited to such a configuration, and a plurality of transducers may be used as the detection target transducer. The synthesized output from the vibrator may be detected. Further, for example, as shown in FIG. 8, in addition to the first vibrator 8a and the second vibrator 8b, a vibration type driving device having three or more vibrators by the third vibrator 8c is configured. Then, the first vibrator 8a and the second vibrator 8b are excited with elliptical motion on the protrusions to give driving forces 81a and 81b, and the third vibrators other than the first vibrator 8a and the second vibrator 8b. The vibrator 8c can be configured to detect the output characteristics of the resultant force of the vibrators 8a and 8b to which the driving force is applied by exciting the vibration in the first vibration mode.

[第2の実施形態]
第2の実施形態として、第1の実施形態と異なる形態の特性検知時の駆動方法および特性検知の動作による構成例について説明する。
第1の実施形態では複数の振動子を用いた駆動装置において、特性を検出する振動子には駆動力を与え、それ以外の振動子は第1の振動モードの振動のみを励振することにより駆動力が発生しない状態として検出を行った。第1の実施形態の方法においては特性検出時に被駆動体3と振動子は相対的に移動されることになる。
本実施形態では被駆動体と振動子が略相対移動しない状態、又は僅かに移動する状態においても各々の振動子の特性検知を可能とする例を示す。
本実施形態の構成および振動子の出力差に対して達成されるべき課題は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略し、ここでは第1の実施形態と異なる特性検知時の駆動方法および特性検知の動作についてのみ説明する。
[Second Embodiment]
As a second embodiment, a configuration example based on a driving method and a characteristic detection operation at the time of characteristic detection in a form different from the first embodiment will be described.
In the driving apparatus using a plurality of vibrators in the first embodiment, a driving force is given to the vibrator for detecting characteristics, and the other vibrators are driven by exciting only the vibration in the first vibration mode. Detection was performed in a state where no force was generated. In the method of the first embodiment, the driven body 3 and the vibrator are relatively moved when detecting characteristics.
In the present embodiment, an example is shown in which the characteristics of each vibrator can be detected even in a state where the driven body and the vibrator do not move relatively or move slightly.
Since the problem to be achieved with respect to the configuration of the present embodiment and the output difference of the vibrator is the same as that of the first embodiment, description thereof will be omitted, and here, driving during characteristic detection different from that of the first embodiment. Only the method and the characteristic detection operation will be described.

まず、本実施の形態の振動型駆動装置における出力特性の検出方法について、図9を用いて説明する。
図9は、本実施形態の振動型駆動装置における駆動力の作用方向を示す図である。
図9には2つの振動子により相対駆動する被駆動体3が配置されている。
図9に示す振動子8aと振動子8bの構成は、図8に示す第1の実施形態と同様の構成であり、第2の振幅の変位に向きを切り替えることにより、振動子の駆動方向を切り替えることができる。
図9に示す振動子8bの所定の突起部6bに振動子8aの駆動力の方向とは逆の駆動力を発生させる。
図9に示す被駆動体3には不図示の位置検出手段が配置されており、位置を検出している。
ここで、振動子8aに第1の振動モードと第2の振動モードの振動を励起し、駆動力91aを発生させ、楕円比率を固定するのと同じ時間に、振動子8bにも第1の振動モードと第2の振動モードの振動を励起し、被駆動体3の位置が動かないように駆動力91bを発生させる。
このように、駆動力91aの出力と釣り合うように駆動力91bの駆動周波数を調整して第2の振幅の大きさを変更し、これにより調整された駆動周波数に基づいて、振動子8aと振動子8bの出力特性の差(出力特性の関係)を検出することができる。
First, a method for detecting output characteristics in the vibration type driving apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the direction of action of the driving force in the vibration type driving apparatus of the present embodiment.
In FIG. 9, a driven body 3 that is relatively driven by two vibrators is arranged.
The configuration of the vibrator 8a and the vibrator 8b shown in FIG. 9 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 8. By switching the direction to the displacement of the second amplitude, the drive direction of the vibrator is changed. Can be switched.
A driving force opposite to the direction of the driving force of the vibrator 8a is generated on the predetermined protrusion 6b of the vibrator 8b shown in FIG.
The driven body 3 shown in FIG. 9 is provided with position detection means (not shown) to detect the position.
Here, at the same time that the vibration of the first vibration mode and the second vibration mode is excited in the vibrator 8a, the driving force 91a is generated, and the ellipticity ratio is fixed, the vibrator 8b also has the first vibration mode. The vibration of the vibration mode and the second vibration mode is excited to generate the driving force 91b so that the position of the driven body 3 does not move.
Thus, the magnitude of the second amplitude is changed by adjusting the driving frequency of the driving force 91b so as to balance the output of the driving force 91a, and the vibrator 8a and the vibration are vibrated based on the adjusted driving frequency. A difference in output characteristics of the child 8b (relation of output characteristics) can be detected.

つぎに、本実施形態の振動型駆動装置の制御装置における出力特性の検出方法と制御動作について説明する。
本実施形態の振動型駆動装置の制御装置の制御動作は、図2のブロック図に示す第1の実施形態と同様であるので説明を省略し、出力特性の検出方法について説明する。
図10は、本実施形態の振動型駆動装置における各々の振動子の出力特性の検出方法を説明するするフローチャートである。
まず、STEP1において、振動型駆動装置の特性検出を起動する命令が下され出力検出動作が開始される。
次に、STEP2において、すべての振動子の周波数を予め決められた周波数上限値に設定する。
周波数上限値は第1の実施形態と同様に決められている。また、振動子aの位相差を90度、振動子bの位相差を−90度に設定する。
次に、STEP3において、被駆動体の速度検出をする。
Next, a method for detecting output characteristics and a control operation in the control device of the vibration type driving device of the present embodiment will be described.
Since the control operation of the control device of the vibration type drive device of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in the block diagram of FIG. 2, the description thereof will be omitted, and a method of detecting output characteristics will be described.
FIG. 10 is a flowchart for explaining a method for detecting the output characteristics of each vibrator in the vibration type driving apparatus of this embodiment.
First, in STEP 1, a command for starting the characteristic detection of the vibration type driving device is issued and the output detection operation is started.
Next, in STEP 2, the frequencies of all the vibrators are set to a predetermined frequency upper limit value.
The frequency upper limit value is determined in the same manner as in the first embodiment. Further, the phase difference of the vibrator a is set to 90 degrees, and the phase difference of the vibrator b is set to -90 degrees.
Next, in STEP 3, the speed of the driven body is detected.

続くSTEP4は速度比較部である。ここで、図10に示す、VaはSTEP3により検出される被駆動体の検出速度であり、Vsは、十分に低い速度である。
STEP4では、STEP3により検出された速度Vaが、Vsと比較して大きい場合はSTEP5に進み、−Vsと比較して小さい場合は、STEP6に進む。
さらに、検出した速度Vaの絶対値がVs以下の場合は、被駆動体と振動子が相対移動しない状態、又は僅かに移動する状態と判断してSTEP7に進む。
ここで、振動子8aの駆動力91aに対して、振動子8bの駆動力91bが一致するようにSTEP3〜STEP6の動作を繰り返す。
STEP7においては、振動子8aと振動子8bの周波数を記憶する。
続くSTEP8においては、振動子に印加している周波数が周波数下限に達したか判断する。達していなければSTEP9に進み、達していればSTEP10に進む。周波数下限値は第1の実施形態と同様に決められている。
STEP9においては、周波数を下げる。本出力検知動作は、振動型駆動装置の駆動周波数を高い周波数から低い周波数に掃引している。このため、周波数を下げ、その後STEP3に進み前述の動作を繰り返す。
そして、STEP10において、出力検出動作が終了する。
The subsequent STEP 4 is a speed comparison unit. Here, Va shown in FIG. 10 is the detection speed of the driven body detected by STEP 3, and Vs is a sufficiently low speed.
In STEP4, if the speed Va detected in STEP3 is larger than Vs, the process proceeds to STEP5, and if smaller than -Vs, the process proceeds to STEP6.
Furthermore, when the absolute value of the detected speed Va is equal to or lower than Vs, it is determined that the driven body and the vibrator do not move relative to each other or move slightly, and the process proceeds to STEP7.
Here, the operations of STEP3 to STEP6 are repeated so that the driving force 91b of the vibrator 8b matches the driving force 91a of the vibrator 8a.
In STEP 7, the frequencies of the vibrator 8a and the vibrator 8b are stored.
In subsequent STEP 8, it is determined whether the frequency applied to the vibrator has reached the lower frequency limit. If not reached, proceed to STEP 9; if reached, proceed to STEP 10. The lower frequency limit is determined in the same manner as in the first embodiment.
In STEP 9, the frequency is lowered. In this output detection operation, the driving frequency of the vibration type driving device is swept from a high frequency to a low frequency. For this reason, the frequency is lowered, and then the process proceeds to STEP 3 to repeat the above operation.
In STEP 10, the output detection operation ends.

つぎに、本実施形態の振動型駆動装置の制御装置における図2に示す出力特性調整手段17による調整について説明する。
出力特性調整動作の調整値は、振動子8aの駆動周波数における振動子8bの駆動周波数から求められる。
図11に示すグラフは、上記出力特性検出動作の検出結果である。この図11に示すグラフは、振動子8aに任意の周波数を印加し、振動子が相対移動しない状態、又は僅かに移動する状態にしたときの振動子8bの周波数をあらわした図である。例えば、振動子8aと振動子8bの特性が一致している場合は、図11に示す1:1の線となる。
例えば、振動子8aに図11に示す周波数f31を設定した場合、振動子8bには周波数f32を印加することで、振動子8aと振動子8bの出力を一致させることができる。
振動子8aにf31が設定された場合、振動子8aの駆動周波数から調整値f34を減算することで振動子8bの駆動周波数を導出することができる。
また、すべての駆動周波数に対する調整値を不図示のメモリに記憶し、振動子8bの駆動周波数を導出してもよい。
Next, adjustment by the output characteristic adjusting means 17 shown in FIG. 2 in the control device of the vibration type driving device of the present embodiment will be described.
The adjustment value of the output characteristic adjustment operation is obtained from the driving frequency of the vibrator 8b at the driving frequency of the vibrator 8a.
The graph shown in FIG. 11 is a detection result of the output characteristic detection operation. The graph shown in FIG. 11 is a diagram showing the frequency of the vibrator 8b when an arbitrary frequency is applied to the vibrator 8a and the vibrator is not relatively moved or slightly moved. For example, when the characteristics of the vibrator 8a and the vibrator 8b match, a 1: 1 line shown in FIG. 11 is obtained.
For example, when the frequency f31 shown in FIG. 11 is set for the vibrator 8a, the outputs of the vibrator 8a and the vibrator 8b can be matched by applying the frequency f32 to the vibrator 8b.
When f31 is set in the vibrator 8a, the drive frequency of the vibrator 8b can be derived by subtracting the adjustment value f34 from the drive frequency of the vibrator 8a.
Further, adjustment values for all the driving frequencies may be stored in a memory (not shown), and the driving frequency of the vibrator 8b may be derived.

本実施形態によれば、少なくとも第1の振動子と第2の振動子とによる2つの振動子の内のいずれか1個の振動子の出力特性を検出することにより、各々の振動子の出力特性の差を検出しバラツキを調整することができる。
すなわち、少なくとも2つの振動子により少なくとも1つの被駆動体を相対駆動させる振動型駆動装置において、少なくとも2つの振動子の内の一方の突起部には駆動力を発生させる。そして、少なくとも2つの振動子の内のもう一方の突起部には、被駆動体が相対移動しない又は僅かに移動するように、逆方向の駆動力を発生させることで、逆方向の駆動力の情報から少なくとも2つの振動子の個体差を検出することができる。
このような構成によれば、振動子の製作工程や形状により生じた個体バラツキがある場合でも、検出した個体差より出力特性を調整して駆動することができる。
According to this embodiment, by detecting the output characteristics of any one of the two vibrators of at least the first vibrator and the second vibrator, the output of each vibrator is detected. Differences in characteristics can be detected and variations can be adjusted.
That is, in a vibration type driving apparatus that relatively drives at least one driven body by at least two vibrators, a driving force is generated at one protrusion of at least two vibrators. Then, by generating a driving force in the reverse direction so that the driven body does not relatively move or slightly moves in the other protrusion of the at least two vibrators, the driving force in the reverse direction is reduced. Individual differences between at least two transducers can be detected from the information.
According to such a configuration, even when there is individual variation caused by the manufacturing process or shape of the vibrator, it is possible to drive by adjusting the output characteristics based on the detected individual difference.

[第3の実施形態]
第3の実施形態として、3つの振動子によりリング形状の被駆動体を回転駆動させるようにした構成例について説明する。
上記した第1、第2の実施形態では、2つの振動子により1つの被駆動体を相対駆動させる振動型駆動装置を例にあげて説明を行ったが、振動型駆動装置の形態はこれに限定されるものではない。
例えば、図12に示すようなものも適用可能である。
図12に示す振動子は上記した第1、第2の実施形態と同様な構成であり、本実施形態ではこのような振動子を3つ用い、この3つの振動子によりリング形状の被駆動体を回転駆動させるように構成される。
リング形状の被駆動体は不図示のガイドで回転以外の動作はできないようになっている。
この構成において、第1の実施形態と同様な方法で各々の振動子の出力特性を検出することができる。
すなわち、図12において、振動子8cの印加電圧位相差を90度として駆動力を発生させ、他の振動子8d、8eは印加電圧を0度として摩擦力を低減させると共に駆動力を発生させないようにする。
この状態で振動子8cの駆動周波数を高い側から低い側に掃引しながら速度を検出することにより振動子8cの周波数−速度特性を得ることができる。
同様に振動子8dに駆動力を与え他の振動子は摩擦力を低減させると共に駆動力を発生させない状態で振動子8dの特性を得ることができる。同様に振動子8eの特性も得ることが出来る。
[Third Embodiment]
As a third embodiment, a configuration example in which a ring-shaped driven body is rotationally driven by three vibrators will be described.
In the first and second embodiments described above, the vibration type driving device that relatively drives one driven body by two vibrators has been described as an example, but the configuration of the vibration type driving device is described here. It is not limited.
For example, the one shown in FIG. 12 is also applicable.
The vibrator shown in FIG. 12 has the same configuration as that of the first and second embodiments described above. In this embodiment, three such vibrators are used, and a ring-shaped driven body is formed by the three vibrators. Is configured to rotate.
The ring-shaped driven body cannot be operated except for rotation by a guide (not shown).
In this configuration, the output characteristics of each vibrator can be detected by the same method as in the first embodiment.
That is, in FIG. 12, the driving force is generated by setting the applied voltage phase difference of the vibrator 8c to 90 degrees, and the other vibrators 8d and 8e are set to 0 degrees to reduce the frictional force and not generate the driving force. To.
In this state, the frequency-speed characteristic of the vibrator 8c can be obtained by detecting the speed while sweeping the drive frequency of the vibrator 8c from the high side to the low side.
Similarly, driving force is applied to the vibrator 8d, and the other vibrators can reduce the frictional force and obtain the characteristics of the vibrator 8d in a state where no driving force is generated. Similarly, the characteristics of the vibrator 8e can be obtained.

また、第2の実施形態と同様な方法で、各々の特性を検知することも可能である。
すなわち、振動子8cを被駆動体が時計回りに移動するための駆動力を与え、同時に振動子8dを被駆動体が半時計回りに移動するための駆動力を与え、さらに同時に振動子8eは摩擦力を低減させるために接触面に垂直な振動のみ与える。この状態で振動子8cの周波数を高いほうから低い方に掃引し、被駆動体が移動しないように振動子8dの周波数を調整することにより振動子8cと振動子8dの周波数の関係を得ることができる。同様に他の振動子の組み合わせでの周波数の関係も得ることができる。
以上の方法で得た各々の振動子の周波数と速度の関係を基に制御を行うことにより、効率を損なわずに被駆動体2を駆動することが可能となる。
It is also possible to detect each characteristic by the same method as in the second embodiment.
That is, a driving force for the driven body to move clockwise is applied to the vibrator 8c, and at the same time, a driving force for the driven body to move counterclockwise is applied to the vibrator 8d. In order to reduce the frictional force, only vibration perpendicular to the contact surface is applied. In this state, the frequency of the vibrator 8c is swept from higher to lower, and the frequency of the vibrator 8d is adjusted so that the driven body does not move, thereby obtaining the relationship between the frequencies of the vibrator 8c and the vibrator 8d. Can do. Similarly, it is possible to obtain a frequency relationship in the combination of other vibrators.
By performing control based on the relationship between the frequency and speed of each vibrator obtained by the above method, the driven body 2 can be driven without impairing efficiency.

2:被駆動体
3:被駆動体
4、4a、4b:弾性体
5、5a、5b:圧電素子
6、6a、6b:突起部
7:被駆動体
8a、8b:振動子
10:振動型駆動装置
11:駆動信号生成手段a
12:駆動信号生成手段b
14:位置検出手段
15:速度検出手段
16:出力特性検出手段
17:出力特性調整手段
18:制御演算手段
2: driven body 3: driven body 4, 4a, 4b: elastic bodies 5, 5a, 5b: piezoelectric elements 6, 6a, 6b: protrusion 7: driven body 8a, 8b: vibrator 10: vibration type drive Device 11: Drive signal generation means a
12: Drive signal generation means b
14: Position detection means 15: Speed detection means 16: Output characteristic detection means 17: Output characteristic adjustment means 18: Control calculation means

Claims (10)

電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の制御装置であって、
前記複数の振動子における各々の振動子に、前記交流電圧を印加する駆動信号生成手段と、
前記複数の振動子における各々の振動子に印加する交流電圧の駆動周波数と位相差を決定し、該決定された駆動周波数と位相差を前記駆動信号生成手段に出力して該駆動信号生成手段を制御する制御手段と、
前記被駆動体の駆動速度と前記駆動信号生成手段における駆動周波数との比較によって、前記複数の振動子における各々の振動子の出力特性を検出する出力特性検出手段と、を有し、
前記制御手段による制御のもとで、
前記複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることにより前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を前記駆動信号生成手段により印加する一方、
前記検出対象の振動子以外の振動子には、前記第1の振動モードの振動を励起する交流電圧のみを前記駆動信号生成手段により印加し、
前記出力特性検出手段によって、前記検出対象の振動子の出力特性を検出することを特徴とする振動型駆動装置の制御装置。
A plurality of vibrators each having an electro-mechanical energy conversion element and a drive unit; and a driven body that is in contact with the drive units of the plurality of vibrators; by applying an AC voltage to the electro-mechanical energy conversion element A control device for a vibration-type driving device that causes an elliptical motion in the driving units of the plurality of vibrators and relatively moves the driven body in contact with the driving unit,
Drive signal generating means for applying the AC voltage to each vibrator of the plurality of vibrators;
A drive frequency and a phase difference of an alternating voltage applied to each vibrator in the plurality of vibrators are determined, and the determined drive frequency and the phase difference are output to the drive signal generation means to output the drive signal generation means. Control means for controlling;
Output characteristic detection means for detecting output characteristics of each vibrator in the plurality of vibrators by comparing the drive speed of the driven body and the drive frequency in the drive signal generation means;
Under the control of the control means,
A vibration in a first vibration mode that displaces the drive unit in a direction perpendicular to a contact surface with the driven body with respect to a detection target vibrator that detects output characteristics of the plurality of vibrators; The drive signal generating means generates an AC voltage that causes elliptical motion in the drive unit by exciting the vibration in the second vibration mode that displaces the drive unit in a direction parallel to the contact surface with the driven body. While applying
Only the AC voltage that excites the vibration in the first vibration mode is applied to the vibrator other than the vibrator to be detected by the drive signal generation unit,
A control device for a vibration type driving apparatus, wherein the output characteristic detecting means detects an output characteristic of the vibrator to be detected.
前記検出対象の振動子は、1つの振動子、または複数の振動子による構成を備え、
前記出力特性検出手段によって、前記1つの振動子による出力が検出され、または前記複数の振動子による合成された出力が検出されることを特徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置の制御装置。
The transducer to be detected includes a single transducer or a plurality of transducers,
2. The control of the vibration type driving device according to claim 1, wherein the output characteristic detection unit detects an output from the one vibrator or a synthesized output from the plurality of vibrators. apparatus.
電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の制御装置であって、
前記複数の振動子における各々の振動子に、前記交流電圧を印加する駆動信号生成手段と、
前記複数の振動子における各々の振動子に印加する交流電圧の駆動周波数と位相差を決定し、該決定された駆動周波数と位相差を前記駆動信号生成手段に出力して該駆動信号生成手段を制御する制御手段と、
前記複数の振動子における各々の振動子の出力特性の関係を検出する出力特性検出手段と、を有し、
前記複数の振動子は、少なくとも第1の振動子と第2の振動子とによる2つの振動子を備え、前記制御手段による制御のもとで、
前記第1の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることによって前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を、前記駆動信号生成手段により印加する一方、
前記第2の振動子には、前記第1の振動子の駆動部の楕円運動による駆動力を打ち消す方向に駆動力を発生させる交流電圧を、前記駆動信号生成手段により印加し、
前記出力特性検出手段によって、前記第1の振動子の出力特性と前記第2の振動子の出力特性の関係を検出することを特徴とする振動型駆動装置の制御装置。
A plurality of vibrators each having an electro-mechanical energy conversion element and a drive unit; and a driven body that comes into contact with the drive units of the plurality of vibrators.
A control device for a vibration type driving device that causes an elliptical motion to occur in the driving portions of the plurality of vibrators by applying an alternating voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving portions. Because
Drive signal generating means for applying the AC voltage to each vibrator of the plurality of vibrators;
A drive frequency and a phase difference of an alternating voltage applied to each vibrator in the plurality of vibrators are determined, and the determined drive frequency and the phase difference are output to the drive signal generation means to output the drive signal generation means. Control means for controlling;
Output characteristic detecting means for detecting the relationship between the output characteristics of each vibrator in the plurality of vibrators,
The plurality of vibrators include at least two vibrators including a first vibrator and a second vibrator, and are controlled by the control unit.
With respect to the first vibrator, vibration in a first vibration mode for displacing the drive unit in a direction perpendicular to the contact surface with the driven body, and in a direction parallel to the contact surface with the driven body While applying an AC voltage that causes an elliptical motion in the drive unit by exciting the vibration of the second vibration mode that displaces the drive unit,
An AC voltage that generates a driving force in a direction that cancels the driving force due to the elliptical motion of the driving unit of the first vibrator is applied to the second vibrator by the driving signal generation unit,
A control device for a vibration type driving apparatus, wherein the output characteristic detecting means detects a relationship between an output characteristic of the first vibrator and an output characteristic of the second vibrator.
前記第1の振動子の駆動部の楕円運動による駆動力を打ち消す方向に前記第2の振動子に発生させる駆動力は、
前記第2の振動子の駆動部に生じさせる前記第2の振動モードによる前記被駆動体との接触面と平行な方向に変位する振幅を駆動周波数を調整して変更し、前記被駆動体が略相対移動しない状態となるように該駆動力を発生させ、
前記第2の振動子の駆動部における前記第2の振動モードによる振幅を変更する調整された前記駆動周波数に基づいて、前記第1の振動子の出力特性と前記第2の振動子の出力特性の関係を検出することを特徴とする請求項3に記載の振動型駆動装置の制御装置。
The driving force generated in the second vibrator in the direction to cancel the driving force due to the elliptical motion of the driving part of the first vibrator is
The amplitude of displacement in the direction parallel to the contact surface with the driven body caused by the second vibration mode generated in the driving unit of the second vibrator is changed by adjusting a driving frequency, and the driven body is The driving force is generated so that the relative movement does not occur.
Based on the adjusted driving frequency for changing the amplitude of the second vibrator driving unit in the second vibration mode, the output characteristics of the first vibrator and the output characteristics of the second vibrator The control device for the vibration type driving device according to claim 3, wherein the relationship is detected.
前記複数の振動子は、前記第1の振動子と第2の振動子以外に、さらに第3の振動子を備え、
該第3の振動子には前記第1の振動モードの振動のみを励振する交流電圧を前記駆動信号生成手段により印加することを特徴とする請求項4に記載の振動型駆動装置の制御装置。
The plurality of vibrators further include a third vibrator in addition to the first vibrator and the second vibrator,
5. The control device of the vibration type driving device according to claim 4, wherein an AC voltage that excites only the vibration in the first vibration mode is applied to the third vibrator by the driving signal generation unit.
電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の出力特性検出方法であって、
前記複数の振動子のうちの出力特性を検出する検出対象の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることにより前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を印加する一方、
前記検出対象の振動子以外の振動子には、前記第1の振動モードのみの振動を励振する交流電圧を印加し、
前記検出対象の振動子の出力特性を検出することを特徴とする振動型駆動装置の出力特性検出方法。
A plurality of vibrators each having an electro-mechanical energy conversion element and a drive unit; and a driven body that comes into contact with the drive units of the plurality of vibrators.
Output characteristics of a vibration-type driving device that causes an elliptical motion in the driving units of the plurality of vibrators by applying an AC voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving units. A detection method,
A vibration in a first vibration mode that displaces the drive unit in a direction perpendicular to a contact surface with the driven body with respect to a detection target vibrator that detects output characteristics of the plurality of vibrators; While applying an alternating voltage that causes elliptical motion in the drive unit by exciting the vibration of the second vibration mode that displaces the drive unit in a direction parallel to the contact surface with the driven body,
An alternating voltage that excites vibration in only the first vibration mode is applied to a vibrator other than the vibrator to be detected,
An output characteristic detection method for a vibration type driving apparatus, characterized by detecting an output characteristic of a vibrator to be detected.
前記検出対象の振動子は、1つの振動子または複数の振動子による振動子であり、該1つの振動子による出力または該複数の振動子による合成された出力が検出されることを特徴とする請求項6に記載の振動型駆動装置の出力特性検出方法。   The vibrator to be detected is a vibrator by one vibrator or a plurality of vibrators, and an output by the one vibrator or a synthesized output by the plurality of vibrators is detected. The output characteristic detection method of the vibration type drive device according to claim 6. 電気−機械エネルギー変換素子及び駆動部を有する複数の振動子と、前記複数の振動子の駆動部と接触する被駆動体と、を備え、
前記電気−機械エネルギー変換素子への交流電圧の印加によって前記複数の振動子の駆動部に楕円運動を生じさせ、該駆動部と接触する前記被駆動体を相対移動させる振動型駆動装置の出力特性検出方法であって、
前記複数の振動子は、少なくとも第1の振動子と第2の振動子とによる2つの振動子を備え、
前記第1の振動子に対し、前記被駆動体との接触面と垂直な方向に前記駆動部を変位させる第1の振動モードの振動と、前記被駆動体との接触面と平行な方向に前記駆動部を変位させる第2の振動モードの振動と、を励起させることによって前記駆動部に楕円運動を生じさせる交流電圧を印加する一方、
前記第2の振動子には、前記第1の振動子の駆動部の楕円運動による駆動力を打ち消す方向に駆動力を発生させる交流電圧を印加し、
前記第1の振動子の出力特性と前記第2の振動子の出力特性の関係を検出することを特徴とする振動型駆動装置の出力特性検出方法。
A plurality of vibrators each having an electro-mechanical energy conversion element and a drive unit; and a driven body that comes into contact with the drive units of the plurality of vibrators.
Output characteristics of a vibration-type driving device that causes an elliptical motion in the driving units of the plurality of vibrators by applying an AC voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and relatively moves the driven body in contact with the driving units. A detection method,
The plurality of vibrators include at least two vibrators including a first vibrator and a second vibrator,
With respect to the first vibrator, vibration in a first vibration mode for displacing the drive unit in a direction perpendicular to the contact surface with the driven body, and in a direction parallel to the contact surface with the driven body While applying an alternating voltage that causes elliptical motion in the drive unit by exciting vibrations in a second vibration mode that displaces the drive unit,
An alternating voltage that generates a driving force in a direction that cancels the driving force due to the elliptical motion of the driving unit of the first vibrator is applied to the second vibrator,
A method of detecting an output characteristic of a vibration type driving apparatus, wherein a relationship between an output characteristic of the first vibrator and an output characteristic of the second vibrator is detected.
前記第1の振動子の駆動部の楕円運動による駆動力を打ち消す方向に前記第2の振動子に発生させる駆動力は、
前記第2の振動子の駆動部に生じさせる前記第2の振動モードによる前記被駆動体との接触部と平行な方向に変位する振幅を駆動周波数を調整して変更し、前記被駆動体が略相対移動しない状態となるように該駆動力を発生させ、
前記第2の振動子の駆動部における前記第2の振動モードによる振幅を変更する調整された前記駆動周波数に基づいて、前記第1の振動子の出力特性と前記第2の振動子の出力特性の関係を検出することを特徴とする請求項8に記載の振動型駆動装置の出力特性検出方法。
The driving force generated in the second vibrator in the direction to cancel the driving force due to the elliptical motion of the driving part of the first vibrator is
The amplitude of displacement in the direction parallel to the contact portion with the driven body by the second vibration mode generated in the driving section of the second vibrator is changed by adjusting a driving frequency, and the driven body is The driving force is generated so that the relative movement does not occur.
Based on the adjusted driving frequency for changing the amplitude of the second vibrator driving unit in the second vibration mode, the output characteristics of the first vibrator and the output characteristics of the second vibrator The method for detecting output characteristics of a vibration type driving apparatus according to claim 8, wherein the relationship is detected.
前記複数の振動子は、前記第1の振動子と第2の振動子以外に、さらに第3の振動子を備え、該第3の振動子には前記第1の振動モードの振動のみを励振する交流電圧を印加することを特徴とする請求項9に記載の振動型駆動装置の出力特性検出方法。   The plurality of vibrators further include a third vibrator in addition to the first vibrator and the second vibrator, and the third vibrator excites only the vibration in the first vibration mode. 10. The method for detecting output characteristics of a vibration type driving apparatus according to claim 9, wherein an alternating voltage is applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016154417A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 キヤノン株式会社 Vibration actuator, ultrasonic motor, and control method

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