JP2012249521A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電アクチュエータ1は、縦振動および屈曲振動の二つの振動モードの組み合わせにより振動する圧電素子で構成された振動体10を有し、この振動体10には、縦振動を励振させる第1駆動信号印加用の第1駆動電極11と、屈曲振動を励振させる第2、第3駆動信号印可用の第2、第3駆動電極12,13とが設けられ、第2駆動信号の位相を任意に調整する位相調整手段33を備えている。
【選択図】図1
Description
このような本発明によれば、振動モードの違いに起因して生じる各振動波形の位相の遅れや進みを(位相差)、第2駆動信号の駆動波形の位相を予め調整することで解消あるいは可変にできる。従って、その調整具合により、当該位相差による振動軌跡の形状や向きを任意に変更して、接触部や被駆動体の摩耗を抑制したり、被駆動体の駆動スピード、あるいは被駆動体への伝達トルクを変更したりできる。
このような本発明によれば、振動軌跡の形状や向きを任意に変更したうえで、振動波形の大きさを調整でき、必要に応じて駆動スピードをより大幅に変更したり、被駆動体への伝達トルクを大幅に変更したりできる。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態において、背景技術として既に説明した構成と同一構成には同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。図1には、本実施形態に係る圧電アクチュエータ1の構成がブロック図として示されている。図2には、圧電アクチュエータ1に印加される第1、第2駆動信号14,16の波形が示されている。
図3には、本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータ1の構成がブロック図として示されている。なお、前記背景技術および第1実施形態で説明した構成と同一構成には同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。次説する第3実施形態でも同様である。
最大速度判定手段42は、検出信号の入力をトリガとして信号生成用の指令信号を出力切換手段43に出力するとともに、被駆動体19が最高速度で駆動されているかを判定する。
出力切換手段43は、信号生成用の指令信号を位相調整信号生成手段35に出力するか、または電圧調整信号生成手段44に出力するかを切り換える切換スイッチとして機能する。スイッチ切換用の切換信号(図3中の点線ライン)は、位相調整信号生成手段35または電圧調整信号生成手段44から出力切換手段43に出力される。
電圧調整手段45は、電圧調整用の指令信号に基づき、位相調整された第2駆動信号16の駆動振幅の大きさを調整する機能を有する。このことから、位相が反転した第3駆動信号の電圧レベルも調整されることとなる。
先ず、図2に示す第1駆動信号14を第1駆動電極11に印加し、点線で示す従来通りの第2駆動信号16およびこれを反転した第3駆動信号を第2、第3駆動電極12,13に印加し、よって被駆動体19を駆動する。この状態において速度検出手段41は、被駆動体19の回転速度を速度S1として検出する(ST1)。
図6に示す第3実施形態のドライバ回路30では、被駆動体19の回転速度を比較する手段として、前記第2実施形態と同様な最大速度判定手段42の他、予め設定された目標速度Sと速度検出手段41で検出された実際の速度S2とを比較する速度比較手段46が設けられている。また、速度比較手段46には、適宜な記憶素子等で構成された目標速度記憶手段47が接続されている。このような目標速度記憶手段47には前述のように、目標速度Sが予め設定、記憶されている。
例えば、前記実施形態では、振動体として第1〜第3電極11〜13を有した矩形状の振動体10が用いられていたが、図8に示すような円形の振動体50を用いてもよい。振動体50は、中央の開口部分周りに設けられた第1駆動電極51と、その外周側に周方向に沿って設けられた第2、第3駆動電極52,53とを有している。これらの第1〜第3駆動電極51〜53が、前記各実施形態での第1〜第3駆動電極11〜13にそれぞれ相当し、第1駆動電極51に第1駆動信号を印加することで縦振動が励振し、第2、第3駆動電極52,53に互いに位相が反転した第2、第3駆動電圧を印加することで縦振動とは平面的に直交する向きで横振動が励振され、接触部54には楕円形状や略真円形状の振動軌跡を生じさせることができる。なお、図8に示すドライバ回路30は、第1実施形態と同じ構成であるが、第2、第3実施形態のドライバ回路30と円形の振動体50とを組み合わせてもよい。
Claims (9)
- 第1の振動モードおよび第2の振動モードが同時に励振され、接触部が振動する圧電素子と、
前記圧電素子に前記第1の振動モードを励振させる第1駆動信号を印加する第1駆動電極と、
前記圧電素子に前記第2の振動モードを励振させる第2駆動信号を印加する第2駆動電極と、
位相調整信号生成手段からの位相調整信号の出力により、前記第1駆動信号と前記第2駆動信号との位相差を調整する位相調整手段と、
を備えた圧電アクチュエータ。 - 前記第1の振動モードは縦振動モードであり、前記第2の振動モードは屈曲振動モードである請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記位相調整信号生成手段は、前記第1駆動信号の位相を調整する請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記位相調整信号生成手段は、前記第2駆動信号の位相を調整する請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記位相調整信号生成手段は、前記第1駆動信号および前記第2駆動信号の位相を調整する請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記接触部の振動により回転する被駆動体と、
前記被駆動体の回転速度を検出する速度検出手段と、
をさらに備え、
前記位相調整信号生成手段は、前記速度検出手段により検出された検出信号に基づき前記位相調整信号を出力する請求項1乃至5何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記速度検出手段により検出された検出信号に基づき電圧調整信号を出力する電圧調整信号生成手段と、
前記電圧調整信号の出力により、前記第1駆動信号または前記第2駆動信号の少なくとも一方の駆動振幅の大きさを調整する電圧調整手段と、
をさらに備えた請求項6に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記速度検出手段により検出された回転速度と、予め設定された目標速度とを比較する速度比較手段と、
検出された前記回転速度が前記目標速度より小さい場合には、前記第1駆動信号または前記第2駆動信号の少なくとも一方の駆動振幅の大きさを大きくする電圧調整手段と、
をさらに備えた請求項6に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記電圧調整手段は、検出された前記回転速度が前記目標速度より大きい場合には、前記第1駆動信号または前記第2駆動信号の少なくとも一方の駆動振幅の大きさを小さくする請求項8に記載の圧電アクチュエータ。
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