JP3926523B2 - Driving frequency control method of piezoelectric actuator - Google Patents
Driving frequency control method of piezoelectric actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP3926523B2 JP3926523B2 JP28638699A JP28638699A JP3926523B2 JP 3926523 B2 JP3926523 B2 JP 3926523B2 JP 28638699 A JP28638699 A JP 28638699A JP 28638699 A JP28638699 A JP 28638699A JP 3926523 B2 JP3926523 B2 JP 3926523B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement mechanism
- frequency
- drive
- circuit
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体の駆動が容易に行える圧電アクチュエータの構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な圧電アクチュエータとして、駆動源に圧電素子を用い、弾性体よりなる振動体の表面に移動体を加圧接触させて駆動するものが知られている。その一例として、超音波モータや物体を移動させるマイクロモータ(特許出願公開番号・特開平7−184382)があげられる。
【0003】
このような圧電アクチュエータの動作原理は次の通りである。駆動用に分極された圧電素子を振動体の一方の面に設け、圧電素子に周期的に電界を印加する。これにより縦振動および撓み振動が励起し、振動体全体へと伝搬され、印加電界の位相差から移動体に進行波として伝わる。この進行波は、振動体の厚みにより横方向の運動に変換され、振動体表面に楕円運動を起こす。移動体を振動体に加圧接触して設置することにより、移動体と振動体間の摩擦力が振動体表面の横方向運動を移動体へ伝え、移動体が運動する。
【0004】
このような従来の圧電アクチュエータは、▲1▼構造が簡単▲2▼アクチュエータサイズに対して発生力が大きい▲3▼応答性に優れる▲4▼非磁性材料で構成できる等の特徴を持つ。
その一方で、従来の圧電アクチュエータでは、振動体の上下振動振幅値が数ミクロンと極めて小さな値であるために、振幅が最大値になる状態すなわち振動子の共振状態で振動体と移動体を接触させて機械出力を取り出すことが重要であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の圧電アクチュエータや超音波モータでは、効率よく機械出力を取り出すため、振動体の振幅が大きくなる振動子の共振現象を用いる。このため、駆動周波数が特定の狭い範囲内に限定されてしまい、駆動周波数の揺らぎが動作に大きく影響を与えるという問題があった。また、変位機構部を構成する圧電素子は周囲環境、特に温度により、その共振周波数が変化する特性がある。このため、一定の駆動周波数で駆動した場合でも、変位機構部の共振周波数が変化し、圧電アクチュエータの動作が変化してしまうという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記に鑑みてなされたものであって、可動周波数の範囲を拡大し、変位機構部の共振周波数や駆動周波数の揺らぎに対しても、安定した動作が可能な圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明においては、複数ある変位機構部を構成する振動子および圧電素子の形状、材質(密度、剛性等)、調質処理(表面処理を含む)、固定場所や方法等を変位機構部によって変えることで、全ての変位機構部の共振周波数を同一にしない構成とする。そのため、複数の変位機構部で構成される圧電アクチュエータの可動周波数の範囲が拡大でき、安定した動作が可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1はこの発明の実施の形態1に係る圧電アクチュエータの組立図であり、図2は本実施の形態での支持部の詳細な説明図である。
【0008】
この圧電アクチュエータ100は、回転軸110と、L字形状の振動子121をもつ支持体120と、回転体130と、回転体130と支持体120との接触を一定加圧で保持するバネ140とから構成されている。変位機構部123は振動子121とそれに貼設された圧電素子122とから構成され、圧電素子122は貼設面と反対の面に電極124が設けられている。支持体120に3つある変位機構部123は123a、123b、123cの順に長手方向の寸法が小さくなるよう構成してある。また、各変位機構部123に貼設された圧電素子122a、122b、122cは同じ形状、大きさである。なお、支持体120に構成される変位機構部の数は3に限定されるものではない。
【0009】
電極124は電線等を介して駆動回路150に接続されている。駆動回路150は制御回路160に接続され、制御回路160より入力された信号を増幅して圧電素子122に入力する。制御回路160は接点を通して接地されている。支持体120は接点125を通して接地されている。
また、バネ140は、中心部141および梁部142が外周部143より薄い構造である。そのため中心部141を回転軸110と接合することで、梁部142が弾性変形し、外周部143が回転体130を支持体120の方向へ加圧する力を発生させる。このため、支持体120と回転体130とは安定した密着性が得られる。
【0010】
交流電圧を印加したとき、変位機構部123が振動する挙動について図3に示す。圧電素子122に交流電圧が印加されると圧電素子122は伸縮を発生するが、貼設されている変位機構部123が自由端を有するため、この伸縮は圧電素子122と変位機構部123とを含めた屈曲力となってあらわれる。変位機構部123は入力する交流電圧の印加条件によって微小な変位及び力の混在する振動を発し、縦振動と楕円運動を励起する。変位機構部123の自由端では、振動振幅の絶対値が最大となるので、変位機構部123から回転体130に摩擦力を介して運動が伝わる。そのため、回転体130の移動方向は図3における楕円運動の横方向成分によって決まる。
【0011】
また、より大きな回転力を得るため、変位機構部123の振動振幅を大きくする必要がある。そのため、圧電素子に印加する電圧の周波数は、変位機構部123の共振周波数に近いことが望ましい。この変位機構部の共振周波数は、変位機構部を構成する振動子および圧電素子の形状、密度および剛性や、振動子と圧電素子の相対位置関係、変位機構部の支持位置や方法等によって定まる。本実施の形態における圧電素子122a、122bおよび122cの共振周波数を決定する要因は同じであるが、振動子121a、121bおよび121cの要因(形状)はそれぞれ異なる。そのため、変位機構部123a、123bおよび123cの共振周波数は、それぞれ異なる。
【0012】
本実施の形態では回転体130にはステンレス鋼材を用いたが、他にベリリウム銅、リン青銅、黄銅、ジュラルミン、チタン、シリコン材などを用いても良い。
変位機構部123の一つの面にはPZT(ジルコンチタン酸鉛)からなる圧電素子122が貼設されている。なお、本実施の形態では圧電素子122にPZTを用いたが、他にチタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム等の圧電性を有する材料を用いても良い。
【0013】
図4に駆動周波数に対する各変位機構部123の自由端での振動振幅を示す。各変位機構部123はそれぞれ共振周波数が異なるため、ある駆動周波数での振動振幅はそれぞれ異なる。各変位機構部の振動振幅の総和が一定値以上となる場合、回転体130の運動が可能となるため、可動周波数は一定の範囲を有する。図4(a)に示すように、複数の変位機構部123の共振周波数が同一である場合、可動周波数範囲は狭い。このため、変位機構部123の共振周波数がそれぞれわずかな差を持つよう設定した場合、可動周波数範囲を拡大することが可能である(図4(b))。しかも、圧電素子122は周囲の温度等により共振周波数が変化し、それに追従して変位機構部の共振周波数も変化する。このため、可動周波数範囲を大きくすることで、同一の共振周波数を有する変位機構部によって構成される圧電アクチュエータより、安定した動作が可能となる。
(実施の形態2)
図5は、この発明の実施の形態2に係る圧電アクチュエータの構成のうち変位機構部223a、223b、223cを含む支持体220を示す図である。その他の構成は前述した実施の形態1と同様である。
【0014】
本実施の形態における振動子221a、221b、221cは同一の形状、材質で作られているため、個々の振動子の共振周波数は同一である。しかし、振動子221a、221b、221cにそれぞれ貼設された圧電素子222a、222b、222cは、その順で長さが短くなる。そのため、振動子221a、221b、221cと圧電素子222a、222b、222cから構成される変位機構部223a、223b、223cはそれぞれ共振周波数が異なる。以上より、前述実施の形態1と同様に駆動周波数の拡大が実現でき、圧電アクチュエータの安定した動作が可能となる。
(実施の形態3)
図6は、この発明の実施の形態3に係る圧電アクチュエータの構成のうち変位機構部323a、323b、323cを含む支持体320を示す図である。その他の構成は前述した実施の形態1と同様である。
【0015】
本実施の形態における振動子321a、321b、321cと圧電素子322a、322b、322cはそれぞれ同一の形状、材質で作られているため、個々の振動子および圧電素子の共振周波数は同一である。しかし、変位機構部323a、323b、323cは、その順で圧電素子322が振動子321の固定端からの距離を短く貼設されている。このため、構成される変位機構部323a、323b、323cは、それぞれの共振周波数が異なる。以上より、前述実施の形態1および2と同様に駆動周波数の拡大が実現でき、圧電アクチュエータの安定した動作が可能となる。
(実施の形態4)
図7は、この発明の実施の形態4に係る圧電アクチュエータの構成のうち変位機構部423a、423b、423cを含む支持体420a、420bを示す図である。その他の構成は前述した実施の形態1と同様である。
【0016】
本実施の形態における変位機構部423aと423bは同一支持体上に、変位機構部423cは別の支持体上に形成されている。また、支持体420a、420bを支持する固定位置426a、426bも同一半径上に存在する。変位機構部423a、423b、423cを構成する振動子421a、421b、421cと圧電素子422a、422b、422cはそれぞれ同一の形状、材質で作られている。この変位機構部を構成する支持体420a、420bは別の材料で作製されている。このため、構成される変位機構部423a、423bは同一の共振周波数が得られるものの、変位機構部423cについては他の変位機構部と異なる共振周波数を有する。このため、前述実施の形態1〜3と同様に駆動周波数の拡大が実現でき、圧電アクチュエータの安定した動作が可能となる。
【0017】
なお、支持体420a、420bを同一材質で作製し、その後どちらかの支持体にアニール等の調質工程を行うことで、材料の特性を変化させることが可能である。そのため、変位機構部423の共振周波数をそれぞれ変えることができ、前述同様の効果が期待できる。
また、固定位置426a、426bの支持方法を変える、例えば異なる接着剤を使用する等により、変位機構部423a、423b、423cの共振周波数を変えることが可能である。
(実施の形態5)
図8は、この発明の実施の形態5に係る圧電アクチュエータの構成のうち変位機構部523a、523b、523cを含む支持体520a、520bを示す図である。その他の構成は前述した実施の形態1と同様である。
【0018】
本実施の形態における変位機構部523aと523bは同一支持体上に、変位機構部523cは別の支持体上に形成されている。変位機構部523a、523b、523cを構成する振動子521a、521b、521cと圧電素子522a、522b、522cはそれぞれ同一の形状、材質で作られている。また、支持体520a、520bを支持する固定位置526a、526bがそれぞれに異なる。このため、構成される変位機構部523a、523bは同一の共振周波数が得られるものの、変位機構部523cについては他の変位機構部と異なる共振周波数を有する。このため、前述実施の形態1〜4と同様に駆動周波数の拡大が実現でき、圧電アクチュエータの安定した動作が可能となる。
【0019】
また、同一形状、材質の振動子521および圧電素子522でも、圧電素子の貼設方法を変える、例えば接合方法や接着剤をそれぞれの変位機構部で変更することで、変位機構部523の共振周波数を変えることが可能である。
(実施の形態6)
図9は、この発明の実施の形態6に係る圧電アクチュエータを示す組立図である。この圧電アクチュエータ600は、移動体630が直線に移動するよう変位機構部623a、623b、623cを配置したものである。この圧電アクチュエータ600は、変位機構部623a、623b、623cを有した支持体620と移動体630とから構成されている。変位機構部623aと623cは振動子621が同形状であるが、圧電素子622の大きさが異なる。また、変位機構部623aおよび623cと623bとは振動子の形状および圧電素子622の大きさがともに異なる。
【0020】
本実施の形態の圧電アクチュエータ600は環境の変化等による共振周波数の変化を能動的に追従するため、圧電素子622は切替回路670を介してセンシング回路680および駆動回路650と接続されている。さらにセンシング回路680の出力が制御回路660へ、制御回路660の出力が駆動回路650へ入力されるように、接続している。
【0021】
駆動回路650が出力する交流電圧が切替回路670によって圧電素子622a、622bに接続されると、圧電素子622a、622bの伸縮によって変位機構部623a、623bに振動が発生する。この振動は移動体630および支持体620に伝わり、変位機構部623cに振動を励起する。変位機構部623cには圧電素子622cが貼設されており、誘起された変位機構部623cの振動により圧電素子622cには起電力が発生する。発生した起電力は切替回路670cによってセンシング回路680に接続されることにより、制御回路660を通して駆動回路650が出力する周波数を制御することが可能となる。駆動周波数のセンシング(振幅検出)が必要な時のみに、上記の動作が行われる。
【0022】
変位機構部623a、623b、623cの振動振幅それぞれ、駆動回路650から入力される交流電圧の周波数と変位機構部の共振周波数との関係が一定になったときに最大になる。共振周波数は圧電素子622a、622b、622cそれぞれの特性によって決まるが、加えて変位機構部623a、623b、623cとの貼設状態、移動体630との接触状態、環境温度等によって微妙に変化する。共振周波数の変化により入力される交流電圧の周波数との関係が一定でなくなると変位機構部623a、623b、623cの振動振幅は小さくなる。したがって本実施の形態の回路構成によると、変位機構部623a、623b、623cの振動振幅により圧電素子622a、622b、622cに誘起される起電力の最大値が変化するため、センシング用回路において圧電素子622a、622b、622cに誘起された起電力の振幅を検出し、常に振幅がピークの値となるように制御回路660を通して駆動回路650が出力する交流電圧の周波数を変化させ、駆動する交流電圧の周波数と共振周波数との関係を一定に保つことが可能となる。
【0023】
しかし、共振周波数を追尾するためには、変位機構部623a、623b、623cの出力電圧値の極大値を追尾する必要があるが、駆動周波数が共振周波数から高周波側にずれても低周波側にずれても、電圧は同様に低下するため、周波数を高低どちらに制御すべきか判断できない(図10(a))。そこで、例えばセンシング回路680と接続する圧電素子を622bから622cへ、切替回路670b、670cを用いて切り替える。これにより、図10(b)に示すように、センシング(振幅検出)する周波数を変位機構部の共振周波数から離すことで、振動振幅の増減により、共振周波数の移動方向が明らかになる。そのため、駆動周波数の制御方向が明らかになり、制御速度の高速化が可能となる。なお、このような制御速度の高速化には、各変位機構部623a,623b,623cの共振周波数の高低関係もしくは駆動周波数での振動振幅をあらかじめ求めておく必要がある。また一例として、変位機構部623a,623b,623cの共振周波数が623a<623b<623cの場合の詳細な制御方法を図11に示す。この制御方法は振幅について一定の基準値Xを設け、各変位機構部の振動振幅と比較する事により駆動周波数fの制御を行うものである。そのため、圧電アクチュエータの応答性および制御性に応じて、駆動周波数の増分△fおよび制御回路650の処理速度を適宜決定する必要がある。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の圧電アクチュエータによれば、複数ある変位機構部および圧電素子の形状もしくは大きさに差をつけることで、各変位機構部の共振周波数が異なる。このことから、圧電アクチュエータの可動周波数の範囲を拡大でき、共振周波数の揺らぎの影響を受けない安定した動作が可能となる。
【0025】
また、センシング回路および切替回路を付設することで、共振周波数の揺らぎを能動的に追従できる。その結果、可動周波数の範囲をさらに拡大でき、動作の安定性がより向上できる。
さらに、複数ある圧電素子にそれぞれ駆動回路もしくは制御回路を設けずに安定した動作が得られるため、圧電アクチュエータ構成の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る圧電アクチュエータを示す組立図である。
【図2】図1に示した支持体を示す拡大説明図である。
【図3】この発明の圧電アクチュエータの駆動原理を示す説明図である。
【図4】この発明の可動周波数の範囲を示す説明図である。
【図5】この発明の支持体を示す拡大説明図である。
【図6】この発明の支持体を示す拡大説明図である。
【図7】この発明の支持体を示す拡大説明図である。
【図8】この発明の支持体を示す拡大説明図である。
【図9】この発明の実施の形態2に係る圧電アクチュエータを示す組立図である。
【図10】この発明の駆動周波数の制御方向を示す説明図である。
【図11】この発明の駆動周波数の制御方法を示す説明図である。
【符号の説明】
100、600 圧電アクチュエータ
110 回転軸
120、220、320、420、520、620 支持体
121、221、321、421、521、621 振動子
122、222、322、422、522、622 圧電素子
123、223、323、423、523、623 変位機構部
124 電極
125 電極
426、526 固定位置
130 回転体
140 バネ
141 中央部
142 梁部
143 外周部
150、650 駆動回路
160、660 制御回路
630 移動体
670 切替回路
680 センシング用回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a piezoelectric actuator that can easily drive a moving body.
[0002]
[Prior art]
As a general piezoelectric actuator, there is known a piezoelectric actuator that uses a piezoelectric element as a driving source and drives a moving body by pressing and contacting the surface of a vibrating body made of an elastic body. As an example, there are an ultrasonic motor and a micromotor (Patent Application Publication No. 7-184382) for moving an object.
[0003]
The operation principle of such a piezoelectric actuator is as follows. A piezoelectric element polarized for driving is provided on one surface of the vibrating body, and an electric field is periodically applied to the piezoelectric element. As a result, longitudinal vibration and flexural vibration are excited and propagated to the entire vibrating body, and are transmitted to the moving body as a traveling wave from the phase difference of the applied electric field. This traveling wave is converted into a lateral motion by the thickness of the vibrating body, and causes an elliptical motion on the surface of the vibrating body. By placing the moving body in pressure contact with the vibrating body, the frictional force between the moving body and the vibrating body transmits the lateral movement of the surface of the vibrating body to the moving body, and the moving body moves.
[0004]
Such conventional piezoelectric actuators are characterized in that (1) the structure is simple, (2) the generated force is large with respect to the actuator size, (3) the response is excellent, and (4) it can be made of a nonmagnetic material.
On the other hand, in the conventional piezoelectric actuator, since the vertical vibration amplitude value of the vibrating body is as small as several microns, the vibrating body and the moving body are contacted in the state where the amplitude is the maximum value, that is, the resonance state of the vibrator. It was important to take out the machine output.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional piezoelectric actuator and ultrasonic motor, the resonance phenomenon of the vibrator in which the amplitude of the vibrating body is increased is used in order to efficiently extract the mechanical output. For this reason, the drive frequency is limited to a specific narrow range, and there is a problem that fluctuation of the drive frequency greatly affects the operation. In addition, the piezoelectric element constituting the displacement mechanism has a characteristic that its resonance frequency changes depending on the surrounding environment, particularly temperature. For this reason, even when driven at a constant drive frequency, there is a problem that the resonance frequency of the displacement mechanism section changes and the operation of the piezoelectric actuator changes.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above, the present invention has been made in view of the above, and provides a piezoelectric actuator that expands the range of the movable frequency and can stably operate against fluctuations in the resonance frequency and drive frequency of the displacement mechanism section. The purpose is to do.
In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, the shape, material (density, rigidity, etc.), tempering treatment (including surface treatment), and fixing location of the vibrator and piezoelectric element constituting a plurality of displacement mechanism portions By changing the method and the like by the displacement mechanism unit, the resonance frequency of all the displacement mechanism units is not made the same. Therefore, the range of the movable frequency of the piezoelectric actuator composed of a plurality of displacement mechanisms can be expanded, and stable operation is possible.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an assembly diagram of a piezoelectric actuator according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a detailed explanatory view of a support portion in the present embodiment.
[0008]
The
[0009]
The
The
[0010]
FIG. 3 shows a behavior in which the
[0011]
Further, in order to obtain a larger rotational force, it is necessary to increase the vibration amplitude of the
[0012]
In this embodiment, a stainless steel material is used for the rotating
A
[0013]
FIG. 4 shows the vibration amplitude at the free end of each
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram showing a support body 220 including displacement mechanism portions 223a, 223b, and 223c in the configuration of the piezoelectric actuator according to the second embodiment of the present invention. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0014]
Since the vibrators 221a, 221b, and 221c in the present embodiment are made of the same shape and material, the resonance frequencies of the individual vibrators are the same. However, the lengths of the piezoelectric elements 222a, 222b, and 222c attached to the vibrators 221a, 221b, and 221c are shortened in that order. For this reason, the displacement mechanisms 223a, 223b, and 223c including the vibrators 221a, 221b, and 221c and the piezoelectric elements 222a, 222b and 222c have different resonance frequencies. As described above, the drive frequency can be increased as in the first embodiment, and the piezoelectric actuator can be stably operated.
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a diagram showing a
[0015]
Since the vibrators 321a, 321b, and 321c and the piezoelectric elements 322a, 322b, and 322c in the present embodiment are made of the same shape and material, the resonance frequencies of the individual vibrators and the piezoelectric elements are the same. However, in the displacement mechanism portions 323a, 323b, and 323c, the piezoelectric element 322 is pasted in a short distance from the fixed end of the vibrator 321 in that order. For this reason, the displacement mechanism parts 323a, 323b, and 323c that are configured have different resonance frequencies. As described above, the drive frequency can be increased as in the first and second embodiments, and the piezoelectric actuator can be stably operated.
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a diagram showing supports 420a and 420b including displacement mechanism portions 423a, 423b, and 423c in the configuration of the piezoelectric actuator according to Embodiment 4 of the present invention. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0016]
In this embodiment, the displacement mechanism portions 423a and 423b are formed on the same support, and the displacement mechanism portion 423c is formed on another support. Further, the fixing positions 426a and 426b for supporting the supports 420a and 420b are also present on the same radius. The vibrators 421a, 421b, 421c and the
[0017]
Note that it is possible to change the characteristics of the material by manufacturing the supports 420a and 420b with the same material and then performing a tempering process such as annealing on one of the supports. Therefore, the resonance frequency of the displacement mechanism unit 423 can be changed, and the same effect as described above can be expected.
Further, the resonance frequency of the displacement mechanism portions 423a, 423b, and 423c can be changed by changing the support method of the fixing positions 426a and 426b, for example, by using different adhesives.
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a diagram showing supports 520a and 520b including
[0018]
In the present embodiment, the
[0019]
Further, even in the vibrator 521 and the piezoelectric element 522 having the same shape and material, the resonance frequency of the displacement mechanism unit 523 can be changed by changing the method of attaching the piezoelectric element, for example, by changing the bonding method or the adhesive in each displacement mechanism unit. Can be changed.
(Embodiment 6)
FIG. 9 is an assembly view showing a piezoelectric actuator according to Embodiment 6 of the present invention. In the
[0020]
Since the
[0021]
When the AC voltage output from the
[0022]
The vibration amplitudes of the
[0023]
However, in order to track the resonance frequency, it is necessary to track the maximum value of the output voltage value of the
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the piezoelectric actuator of the present invention, the resonance frequency of each displacement mechanism section differs by making a difference in the shape or size of the plurality of displacement mechanism sections and piezoelectric elements. Thus, the range of the movable frequency of the piezoelectric actuator can be expanded, and a stable operation that is not affected by fluctuations in the resonance frequency is possible.
[0025]
Further, by attaching a sensing circuit and a switching circuit, it is possible to actively follow fluctuations in the resonance frequency. As a result, the range of the movable frequency can be further expanded, and the operational stability can be further improved.
Furthermore, since a stable operation can be obtained without providing a drive circuit or a control circuit for each of a plurality of piezoelectric elements, the piezoelectric actuator configuration can be reduced in size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembly diagram illustrating a piezoelectric actuator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing a support shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the driving principle of the piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a range of a movable frequency according to the present invention.
FIG. 5 is an enlarged explanatory view showing a support of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged explanatory view showing a support of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged explanatory view showing a support of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged explanatory view showing a support of the present invention.
FIG. 9 is an assembly diagram illustrating a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a control direction of a drive frequency according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a driving frequency control method according to the present invention;
[Explanation of symbols]
100, 600
Claims (2)
前記振動子の他方の面に接触する移動体と、
前記複数の変位機構部は、少なくとも1つが他と異なる共振周波数を有し、
前記複数の変位機構部それぞれの前記圧電素子に駆動信号を出力する駆動回路と、
前記複数の変位機構部の振動による前記圧電素子の起電力の振幅を検出するセンシング回路と、
前記圧電素子に、前記駆動回路と前記センシング回路を選択的に接続する切替手段と、
前記センシング回路で検出した前記起電力の振幅に基づき、前記駆動回路から出力する駆動周波数を変化させる制御回路とを備える圧電アクチュエータの駆動周波数を制御する方法であって、
前記駆動周波数を変化させる際に、
前記センシング回路で振幅検出する周波数はそのままとし、
前記センシング回路と接続する前記圧電素子を前記切替手段により切り替え、
切り替え後の前記センシング回路で検出する前記起電力の振幅の増減により前記駆動周波数の制御方向を求め、前記制御回路にて前記駆動周波数を変化させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動周波数制御方法。A plurality of displacement mechanisms each having a piezoelectric element attached to one surface of a vibrator having a free end;
A moving body in contact with the other surface of the vibrator;
At least one of the plurality of displacement mechanism portions has a resonance frequency different from the others,
A drive circuit for outputting a drive signal to each of the piezoelectric elements of each of the plurality of displacement mechanisms;
A sensing circuit that detects an amplitude of an electromotive force of the piezoelectric element due to vibration of the plurality of displacement mechanism parts;
Switching means for selectively connecting the drive circuit and the sensing circuit to the piezoelectric element;
A method for controlling the drive frequency of a piezoelectric actuator comprising a control circuit for changing the drive frequency output from the drive circuit based on the amplitude of the electromotive force detected by the sensing circuit,
When changing the driving frequency,
The frequency for amplitude detection by the sensing circuit is left as it is,
Switching the piezoelectric element connected to the sensing circuit by the switching means,
A drive frequency control method for a piezoelectric actuator, wherein a control direction of the drive frequency is obtained by increasing or decreasing an amplitude of the electromotive force detected by the sensing circuit after switching, and the drive frequency is changed by the control circuit.
前記振動子の他方の面に接触する移動体と、
前記複数の変位機構部は、少なくとも1つが他と異なる共振周波数を有し、
前記複数の変位機構部それぞれの前記圧電素子に駆動信号を出力する駆動回路と、
前記複数の変位機構部の振動による前記圧電素子の起電力の振幅を検出するセンシング回路と、
前記圧電素子に、前記駆動回路と前記センシング回路を選択的に接続する切替手段と、
前記センシング回路で検出した前記起電力の振幅に基づき、前記駆動回路から出力する駆動周波数を変化させる制御回路とを備える圧電アクチュエータの駆動周波数を制御する方法であって、
前記駆動周波数を変化させる際に、
前記複数の変位機構部それぞれの駆動周波数における振動振幅と基準振幅とをそれぞれ比較し、それぞれの比較結果から前記駆動周波数の制御方向を求め、前記制御回路にて前記駆動周波数を変化させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動周波数制御方法。A plurality of displacement mechanisms each having a piezoelectric element attached to one surface of a vibrator having a free end;
A moving body in contact with the other surface of the vibrator;
At least one of the plurality of displacement mechanism portions has a resonance frequency different from the others,
A drive circuit for outputting a drive signal to each of the piezoelectric elements of each of the plurality of displacement mechanisms;
A sensing circuit that detects an amplitude of an electromotive force of the piezoelectric element due to vibration of the plurality of displacement mechanism parts;
Switching means for selectively connecting the drive circuit and the sensing circuit to the piezoelectric element;
A method for controlling the drive frequency of a piezoelectric actuator comprising a control circuit for changing the drive frequency output from the drive circuit based on the amplitude of the electromotive force detected by the sensing circuit,
When changing the driving frequency,
The vibration amplitude and the reference amplitude at each drive frequency of each of the plurality of displacement mechanism sections are respectively compared, a control direction of the drive frequency is obtained from each comparison result, and the drive frequency is changed by the control circuit. A drive frequency control method for the piezoelectric actuator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28638699A JP3926523B2 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Driving frequency control method of piezoelectric actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28638699A JP3926523B2 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Driving frequency control method of piezoelectric actuator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001112274A JP2001112274A (en) | 2001-04-20 |
JP3926523B2 true JP3926523B2 (en) | 2007-06-06 |
Family
ID=17703735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28638699A Expired - Fee Related JP3926523B2 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Driving frequency control method of piezoelectric actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3926523B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4767369B1 (en) | 2010-01-07 | 2011-09-07 | パナソニック株式会社 | Piezoelectric power generation element and power generation method using piezoelectric power generation element |
JP6592993B2 (en) | 2015-07-07 | 2019-10-23 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric drive device and robot |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28638699A patent/JP3926523B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001112274A (en) | 2001-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101396748B1 (en) | Wide frequency range electromechanical actuator | |
JP5730765B2 (en) | Quasi-resonant drive system and method | |
KR100701722B1 (en) | Near-resonance electromechanical motor | |
JPH10337059A (en) | Piezoelectric actuator | |
JPH11155290A (en) | Vibration actuator | |
JP3190634B2 (en) | Piezoelectric actuator, method of driving piezoelectric actuator, and computer-readable storage medium storing program for causing computer to execute method of driving piezoelectric actuator | |
JP3926523B2 (en) | Driving frequency control method of piezoelectric actuator | |
JP4236957B2 (en) | Ultrasonic motor and electronic device with ultrasonic motor | |
JPH06233560A (en) | Ultrasonic actuator | |
JPH11346487A (en) | Oscillation wave unit and oscillation wave driver | |
JP4578799B2 (en) | Piezoelectric actuator and electronic device using the same | |
JPH02159982A (en) | Piezoelectric actuator | |
JP4454930B2 (en) | Ultrasonic motor and electronic device with ultrasonic motor | |
JPH08182351A (en) | Ultrasonic actuator | |
JP2009055779A (en) | Ultrasonic actuator, magnetic recording apparatus | |
JPH11164574A (en) | Oscillatory actuator driver | |
JP2002101676A (en) | Actuator | |
JP2001095269A (en) | Vibrating actuator | |
JP2004048984A (en) | Piezoelectric actuator and electronic apparatus provided therewith | |
JP3074379B2 (en) | Rotary piezoelectric actuator | |
JP2001157475A (en) | Vibration actuator | |
JP2009044952A (en) | Ultrasonic actuator, magnetic recorder | |
JP2001190080A (en) | Vibration actuator | |
JP2003111457A (en) | Actuator applying driving force in a plurality of directions using single displacement element | |
JPH1056788A (en) | Linear ultrasonic motor and recording and reproducing apparatus using it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040302 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040514 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061010 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061226 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140309 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |