JP2017108615A5 - - Google Patents

Description

本発明に係る振動型アクチュエータの駆動方法は、電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、前記弾性体と接触する接触体と、を備える振動型アクチュエータの駆動方法であって、前記電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を印加して前記振動体に駆動振動を励起させて前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記駆動振動は、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した振動であり、前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記２つの振動を励起することを特徴とする。

Claims (27)

1. 電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、
   前記弾性体と接触する接触体と、を備える振動型アクチュエータの駆動方法であって、
   前記電気−機械エネルギ変換素子に駆動信号を印加して前記振動体に駆動振動を励起させて前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、
   前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、前記駆動振動は、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した振動であり、
   前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記２つの振動を励起することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動方法。
2. 前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動はいずれも曲げ振動であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
3. 前記駆動振動により前記接触体に対する前記弾性体の接触部に楕円運動を発生させ、
   前記接触体の駆動方向と同じ方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値を、前記駆動方向の逆方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値よりも小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
4. 前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の略２倍として前記２つの振動を励起することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
5. 振動型アクチュエータと、
   前記振動型アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備える振動型駆動装置であって、 前記振動型アクチュエータは、
   電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、
   前記弾性体と接触する接触体と、を備え、
   前記駆動回路は、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、位相差が存在する少なくともｎ次の振動と２ｎ次の振動を合成した駆動振動を前記振動体に励起させる駆動信号を前記電気−機械エネルギ変換素子へ印加して、前記駆動振動により前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させ、
   前記２ｎ次の振動の固有振動数を前記ｎ次の振動の固有振動数の１．８５〜２．３０倍として前記２つの振動を励起することを特徴とする振動型駆動装置。
6. 前記ｎ次の振動と前記２ｎ次の振動はいずれも曲げ振動であることを特徴とする請求項５に記載の振動型駆動装置。
7. 前記接触体に対する前記弾性体の接触部に前記駆動振動により楕円運動が発生し、
   前記接触体の駆動方向と同じ方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値が前記駆動方向の逆方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載の振動型駆動装置。
8. 前記２ｎ次の振動の固有振動数は前記ｎ次の振動の固有振動数の略２倍であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
9. 前記振動型アクチュエータは、前記振動体と前記接触体とを接触させる加圧手段を有し、
   前記弾性体と前記接触体のいずれか一方における他方との接触部に、前記加圧手段からの加圧力を受けて前記加圧力の方向に撓む接触ばねが設けられていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
10. 前記接触体に対する前記振動体の接触部と、前記振動体に対する前記接触体の接触部はそれぞれ、鉄系材料または窒化処理された鉄系材料のいずれかからなることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
11. 前記弾性体は、
    円環状の基底部と、
    前記基底部から前記基底部の厚み方向に突出するように、且つ、同一円周上に略等間隔に形成された複数の突起部と、を有し、
    前記接触体は、円環状の形状を有し、前記厚み方向において前記突起部の上面と接触し、
    前記電気−機械エネルギ変換素子は、前記基底部において前記複数の突起部が設けられている面の反対側の面に接合され、
    前記突起部により前記接触体が摩擦駆動されることにより、前記弾性体と前記接触体とは円周方向に相対的に回転移動することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
12. 前記振動体は、シャフトを有し、
    前記弾性体および前記電気−機械エネルギ変換素子はそれぞれ、円環状の形状を有し、前記シャフトが内部を貫通した状態で前記シャフトに固定され、
    前記接触体は、円環状の形状を有し、前記電気−機械エネルギ変換素子と前記接触体との間に前記弾性体が配置されると共に前記シャフトの外周側に配置されて前記弾性体と接触し、
    前記弾性体に励起された駆動振動により前記接触体が摩擦駆動されることにより、前記弾性体と前記接触体とが前記シャフトを中心とする円周方向に相対的に回転移動することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
13. 前記弾性体は、板状の形状を有し、
    前記振動体は、前記弾性体の一方の面に所定の間隔で設けられた２つの突起部を有し、 前記電気−機械エネルギ変換素子は、前記弾性体において前記突起部が設けられている面の反対側の面に接合され、
    前記接触体は、前記突起部の突出方向において前記突起部の先端面と接触し、
    前記突起部により前記接触体が摩擦駆動されることにより、前記弾性体と前記接触体とが前記２つの突起部を結ぶ方向に相対的に移動することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
14. 請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置を有し、
    前記振動型駆動装置が有する振動型アクチュエータが駆動源として用いられていることを特徴とする機械装置。
15. 前記ｎ次の振動の最大振幅をＡ _ｎ 、前記２ｎ次の振動の最大振幅をＡ _２ｎ 、前記ｎ次の振動の周波数をω _ｎ 、Ａ _ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _ｎ ）で表される前記ｎ次の振動の位相をθ _ｎ 、Ａ _２ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _２ｎ ）で表される前記２ｎ次の振動の位相をθ _２ｎ とした場合に、前記位相差は、θ _ｎ −θ _２ｎ 、に等しいことを特徴とする請求項１４に記載の機械装置。
16. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項１５に記載の機械装置。
17. 前記ｎ次の振動の最大振幅をＡ _ｎ 、前記２ｎ次の振動の最大振幅をＡ _２ｎ 、前記ｎ次の振動の周波数をω _ｎ 、Ａ _ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _ｎ ）で表される前記ｎ次の振動の位相をθ _ｎ 、Ａ _２ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _２ｎ ）で表される前記２ｎ次の振動の位相をθ _２ｎ とした場合に、前記位相差は、θ _ｎ −θ _２ｎ 、に等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
18. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項１７に記載の振動型アクチュエータの駆動方法。
19. 前記ｎ次の振動の最大振幅をＡ _ｎ 、前記２ｎ次の振動の最大振幅をＡ _２ｎ 、前記ｎ次の振動の周波数をω _ｎ 、Ａ _ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _ｎ ）で表される前記ｎ次の振動の位相をθ _ｎ 、Ａ _２ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _２ｎ ）で表される前記２ｎ次の振動の位相をθ _２ｎ とした場合に、前記位相差は、θ _ｎ −θ _２ｎ 、に等しいことを特徴とする請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
20. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項１９に記載の振動型駆動装置。
21. 振動型アクチュエータと、
    前記振動型アクチュエータを駆動する駆動回路と、を備える振動型駆動装置であって、 前記振動型アクチュエータは、
    電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子と接合される弾性体とを有する振動体と、
    前記弾性体と接触する接触体と、を備え、
    前記駆動回路は、前記振動体と前記接触体との相対移動方向における波数をｎとした場合に、位相差が存在する少なくともｎ次の進行波と２ｎ次の進行波を合成した駆動振動を前記振動体に励起させる駆動信号を前記電気−機械エネルギ変換素子へ印加して、前記駆動振動により前記振動体と前記接触体とを相対的に移動させることを特徴とする振動型駆動装置。
22. 前記ｎ次の進行波と前記２ｎ次の進行波はいずれも曲げ振動であることを特徴とする請求項２１に記載の振動型駆動装置。
23. 前記接触体に対する前記弾性体の接触部に前記駆動振動により楕円運動が発生し、
    前記接触体の駆動方向と同じ方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値が前記駆動方向の逆方向での前記楕円運動の速度の絶対値の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の振動型駆動装置。
24. 前記２ｎ次の進行波の固有振動数は、前記ｎ次の進行波の固有振動数の１．８５〜２．３０倍であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
25. 前記２ｎ次の進行波の固有振動数は、前記ｎ次の進行波の固有振動数の略２倍であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
26. 前記ｎ次の進行波の最大振幅をＡ _ｎ 、前記２ｎ次の進行波の最大振幅をＡ _２ｎ 、前記ｎ次の進行波の周波数をω _ｎ 、Ａ _ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _ｎ ）で表される前記ｎ次の進行波の位相をθ _ｎ 、Ａ _２ｎ ｓｉｎ（ω _ｎ ｔ＋θ _２ｎ ）で表される前記２ｎ次の進行波の位相をθ _２ｎ とした場合に、前記位相差は、θ _ｎ −θ _２ｎ 、に等しいことを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
27. 前記位相差は９０°であることを特徴とする請求項２６に記載の振動型駆動装置。