JP4491880B2

JP4491880B2 - Vibration actuator device

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Publication number: JP4491880B2
Application number: JP36097799A
Authority: JP
Inventors: 通宏戸部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP2001178157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機械変換素子（圧電素子、電歪素子等、以下代表して、圧電素子と記す）により振動子を励振し、複数の振動モードを調和的に発生させることにより、振動子の表面に楕円運動を引き起こし、振動子とそれに加圧接触される相対運動部材との間に、駆動力を発生する振動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、本出願人が提案する縦振動とねじり振動を利用する振動アクチュエータの振動子を示す概略図である。
振動子１０１は、縦振動とねじり振動を組み合わせて駆動面に楕円運動を生じさせるものであり、ステンレス等の金属から成る円柱を縦に割った形の弾性体１０１ａ，１０１ｂに、縦振動用の圧電素子１０２ａ及びねじり振動用の圧電素子１０２ｂが挟まれた構造をしている。圧電素子１０２ａには、縦振動用の駆動信号Ｖ１が印加され、圧電素子１０２ｂには、ねじり振動用の駆動信号Ｖ２が印加される。駆動信号Ｖ１，Ｖ２は、同じ周波数を持ち、約＋９０°又は約−９０°の位相差を持っている。
【０００３】
図１１，図１２は、図１０に示す振動アクチュエータの駆動原理を説明する模式図である。
駆動信号Ｖ１が圧電素子１０２ａに入力されると、図１１（Ｂ）に示すように、圧電素子１０２ａの変形状態（伸縮変形）により、振動子１０１には、縦振動（縦１次モード）が励振される。駆動信号Ｖ２が圧電素子１０２ｂに入力されると、圧電素子１０２ｂの変形状態（せん断変形）により、図１１（Ａ）に示すように、振動子１０１には、ねじり振動（ねじり２次モード）が励振される。この振動子１０１は、縦振動とねじり振動の共振周波数が非常に近く設計されており、縦振動とねじり振動の合成によって、駆動面（上面）には、楕円運動が発生し、駆動面上に配置された相対運動部材１２０を駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１３は、駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフであり、実線Ｌが縦振動による曲線、破線Ｔがねじり振動による曲線を示している。それぞれの曲線において、インピーダンスが極小になる周波数は、共振周波数であり、極大になる周波数は、反共振周波数である。２つの振動モードの共振周波数の差(Δｆ)は、適切な値に設計されており、この値が振動アクチュエータの性能に大きな影響を与える。
【０００５】
上述した振動アクチュエータは、振動子の温度が変化したときに、例えば、温度が低下した場合における２つの共振周波数の変化を比較すると、ねじり振動の共振周波数の変化と縦振動の共振周波数の変化は、同程度ではなく、どちらかの変化が大きくなる。その結果、Δｆは、温度の変化に応じて、変化することとなる。このため、Δｆが大きくなると、縦振動の振幅が小さくなるので、トルクが低下するという問題があった。また、Δｆが小さくなると、縦振動の振幅が大きくなるので、異音が発生し、所望の性能が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、温度が変化してもトルクの低下や異音の発生を抑え、振動子の温度依存性を小さくすることが可能になる振動アクチュエータ装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、電気機械変換素子（５２，５３）により振動を発生する振動子（３０，７０）と、その振動子に加圧接触される相対運動部材（２０）と、を含む振動アクチュエータと、前記電気機械変換素子に、前記振動子と前記相対運動部材との相対運動方向の振動を発生する第１の入力電圧と、前記相対運動方向と交差する方向の振動を発生する第２の入力電圧とを印加し、それらの電圧を制御することによって、前記振動アクチュエータを駆動する駆動回路（６０Ａ）とを備えた振動アクチュエータ装置において、前記振動子又はその周辺の温度を検出する温度センサ（６７）と、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、温度が低いときほど前記第２の入力電圧を高くすることによって、前記振動アクチュエータの性能の温度依存性を小さくする制御回路（６６）とを備えたことを特徴とする振動アクチュエータ装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータ装置において、前記駆動回路は、少なくとも前記第２の入力電圧を所定の増幅率で増幅する増幅器（６４）を含み、前記制御回路（６６）は、前記増幅器の増幅率を変化させることを特徴とする振動アクチュエータ装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータ装置において、前記制御回路（６６）は、前記第２の入力電圧のみを変化させることによって、前記振動アクチュエータの性能の温度依存性を小さくすることを特徴とする振動アクチュエータ装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ装置において、前記相対運動方向の振動はねじり振動であり、前記相対運動方向と交差する方向の振動は縦振動であること、を特徴とする振動アクチュエータ装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明は、振動アクチュエータとして、超音波振動域を利用する超音波アクチュエータを例にとって行う。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る超音波アクチュエータの実施形態を示す断面図である。また、図２は、図１に示す超音波アクチュエータの振動子を示す分解斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の超音波アクチュエータ１０は、主に移動子２０と振動子３０とから構成されている。
移動子２０は、振動子３０から駆動力を得て、固定軸１２を回転軸として回転する厚肉の円環状又は円筒状の部材である。移動子２０は、移動子母材２２と、移動子母材２２の下面に備えられた摺動材２６とから構成されている。移動子母材２２は、ステンレス鋼、銅合金又はアルミニウム合金等からなる部材である。また、移動子母材２２は、外周面に歯車２４を有する。歯車２４は、移動子２０の回転出力を不図示の被駆動体の歯車に伝達するためのものである。摺動材２６は、振動子３０の駆動面Ｄと接触し摺動する部材である。摺動材２６は、摺動特性を良好とするために、高分子材料等をその主成分としている。
【００１１】
移動子２０は、ベアリング１８を介して固定軸１２に取り付けられている。ベアリング１８は、移動子２０の固定軸回りの回転を可能とするとともに、移動子２０を固定軸１２の所定の位置に位置決めする位置決め部材としての役割を果たしている。
【００１２】
固定軸１２は、移動子２０が取り付けられている位置より上側にねじ部１２ａを有し、このねじ部１２ａには、ナット等の調整部材１４がねじ止めされている。また、調整部材１４と移動子２０との間には、皿バネ、コイルバネ又は板バネ等の加圧部材１６が配置されている。加圧部材１６は、移動子２０を振動子３０の方向へ加圧する。移動子２０は、この加圧部材１６から加圧力を受け、振動子３０の駆動面Ｄに加圧接触する。一方、調整部材１４は、ねじ止めされている位置を変化させることにより、加圧部材１６を適度に圧縮し、移動子２０へ加わる加圧力を調整する。
【００１３】
振動子３０は、１次の縦振動と、２次のねじり振動を行うことにより駆動面Ｄに楕円運動を発生させる部材である。振動子３０は、厚肉の円筒状の形状を有し、その中空部に固定軸１２を通すことにより、固定軸１２に固定されている。図２に示すように、振動子３０は、電極板（５５〜５８）からなる層を圧電素子（５１〜５４）からなる２つの層で挟んだものを、さらに弾性体３２及び３４とにより挟み込んだ構成をしている。なお、圧電素子、電極板及び弾性体は、互いに接着剤により接合されている。
【００１４】
図１に示すように、弾性体３２及び３４は、４つの大径部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと、３つの小径部３０ａ、３０ｂ及び３０ｃとを有する厚肉の円筒を縦に２分割した半円柱状の部材であり、鉄鋼、ステンレス鋼、リン青銅又はエンリバー材等の共振先鋭度が大きな金属材料からなる。小径部３０ａ及び３０ｃは、２次のねじり振動の節部を含む位置に、小径部３０ｂは、１次の縦振動の節部を含む位置に、それぞれ形成されている。このように、振動子３０を４つの大径部と３つの小径部とを有する形状とするのは、振動子３０に励振される縦振動とねじり振動の共振周波数をほぼ一致させ、振動子３０にいわゆる縮退を生じさせるためである。
【００１５】
振動子３０は、大径部３０Ａ及び３０Ｄのそれぞれに、圧電素子（５１〜５４）の積層方向と平行な貫通孔３０Ｅ及び３０Ｆを有する。貫通孔３０Ｅ及び３０Ｆには、それぞれボルト３６が挿入され、ナット３８により固定されている。これにより、弾性体３２及び３４は、圧電素子（５１〜５４）を挟み込んだ状態で一体に組まれている。
【００１６】
また、振動子３０は、小径部３０ａに貫通孔３０Ｇを有する。貫通孔３０Ｇは、スプリングピン４０を通すための孔部である。スプリングピン４０は、振動子３０の貫通孔３０ａと、固定軸１２に設けられている貫通孔１２ｂとを貫通することにより、振動子３０を固定軸１２に固定し、固定軸１２の主軸方向に振動子３０を位置決めする部材である。
【００１７】
一方、固定軸１２は、長手方向の異なる２カ所に位置決め部材４２を配置されている。位置決め部材４２は、環状又は円筒状の部材であり、固定軸１２にその端面側からはめ込まれている。位置決め部材４２の外周面は、振動子３０の内周面に当たっており、これにより、振動子３０が径方向に位置決めされる。
また、固定軸１２の端部には、Ｄカット１２ｅが設けられている。Ｄカット１２ｅは、超音波アクチュエータ１０を他の機器等に備え付けたときに、セットビスによる固定軸１２の回り止めを可能とする。
【００１８】
前述したように、振動子３０を構成する２つの弾性体３２及び３４の間には、電極板（５５〜５８）からなる層と圧電素子（５１〜５４）からなる層とが配置されている。図２において、層Ｌａ１、Ｌａ３、Ｌａ４及びＬａ６の４つの層は、圧電素子から構成される層であり、層Ｌａ２及びＬａ５は、電極板からなる層である。
【００１９】
圧電素子からなる層Ｌａ１は、同一平面上に配置された４つの圧電素子から構成されている。４つの圧電素子とは、駆動面Ｄに近いものから順に、ねじり振動検出用圧電素子５１、ねじり振動用圧電素子５２、縦振動用圧電素子５３、縦振動検出用圧電素子５４をいう。
ねじり振動用圧電素子５２は、圧電定数ｄ１５を利用し、振動子３０にねじり振動を励振する圧電素子である。ここで、ねじり振動とは、中心軸Ａの回りに変位する振動をいう。ねじり振動用圧電素子５２は、中心軸Ａに平行な方向に分極されており板厚方向に電圧を印加されると、中心軸Ａに平行な方向へのせん断変形を行う。
ねじり振動検出用圧電素子５１は、圧電効果を利用して振動子３０に励振されているねじり振動を検出するためのものである。
【００２０】
縦振動用圧電素子５３は、圧電定数ｄ３１を利用し、振動子３０に縦振動を励振する圧電素子である。ここで縦振動とは、中心軸Ａに平行な方向に変位する振動をいう。縦振動用圧電素子５３は、板圧方向に分極されており、板厚方向に電圧を印加されると、その面方向の伸縮変形を行う。
縦振動検出用圧電素子５４は、圧電効果を利用して振動子３０に励振されている縦振動を検出するためのものである。
【００２１】
層Ｌａ３は、層Ｌａ１と同一の構成をした層である。ただし、ねじり振動用圧電素子５２及び縦振動用圧電素子５３の分極方向は、層Ｌａ１と層Ｌａ３では、反対の方向となっている（図３中破線矢印を参照）。
一方、層Ｌａ１とＬａ３の間に配置されている層Ｌａ２は、４つの電極板、すなわち、ねじり振動検出用電極板５５、ねじり振動用電極板５６、縦振動用電極板５７、縦振動検出用電極板５８を同一平面上に配置したものである。
ねじり振動用電極板５６は、層Ｌａ１及びＬａ３のねじり振動用圧電素子５２の間に配置されており、これら２つ圧電素子に駆動信号（周波電圧）を同時に印加するための電極板である。
【００２２】
同様に、縦振動用電極板５７は、２つの縦振動用圧電素子５３の間に配置されており、それら圧電素子に同時に駆動振動を印加するためのものである。
一方、ねじり振動検出用電極板５５及び縦振動検出用電極板５８は、それぞれ２つのねじり振動検出用圧電素子５１又は２つの縦振動検出用圧電素子５４の間に配置され、それら圧電素子に生じる電圧を検出可能としている。
なお、層Ｌａ４〜Ｌａ６は、振動子３０の中心軸Ａを中心に層Ｌａ１〜Ｌａ３を１８０度回転して得られるものであり、層Ｌａ１〜Ｌａ３と同一の構成を有するものである。よって、ここでは、その説明を省略する。
【００２３】
図３は、振動子３０における圧電素子の配置と、振動子３０に励振される振動モードを示す説明図である。図３（ａ）は、振動子３０の側面等を示す図、図３（ｂ）は、振動子３０のＦＦ断面図、図３（ｃ）は、振動子３０に励振される振動モードを示す図である。
図３（ｃ）に示されるように、振動子３０には、１次の縦振動と２次のねじり振動が励振される。また、図３（ａ）に示されるように、振動子３０の小径部３０ａ及び３０ｃは、ねじり振動の節部の位置に設けられており、小径部３０ｂは、縦振動の節部の位置に設けられている。
【００２４】
一方、ねじり振動用圧電素子５２は、小径部３０ａを含む位置に、すなわち、ねじり振動の２つの節部のうち駆動面Ｄに近い方を跨ぐように配置されている。また、縦振動用圧電素子５３は、小径部３０ｂを含む位置に、すなわち、縦振動の節部を跨ぐように配置されている。このように、振動の節部を跨ぐように圧電素子を配置するのは、節部において弾性体に力を作用させることにより、それぞれの振動を効率よく励振できるからである。
【００２５】
ねじり振動用圧電素子５２は、電極板５６に弾性体（３２、３４）の電位に対し正の電圧を印加すると、図３（ａ）において矢印で示すせん断変形が生じる。せん断変形の方向は、層Ｌａ１及びＬａ３の圧電素子と、層Ｌａ３及びＬａ６の圧電素子とで反対となっている。ねじり振動用圧電素子５２の上記せん断変形により、振動子３０は、図３（ｂ）において矢印ｍによって示す方向にねじられる。また、電極板５６に負の電圧を印加すると、圧電素子５２のせん断変形の方向及び振動子３０のねじりの方向は、それぞれ逆となる。したがって、電極板５６に周波電圧を印加すると、振動子３０には、ねじり振動が励振される。
【００２６】
一方、４つの縦振動用圧電素子５３は、電極板５７に正の電圧を印加した場合に、図３（ｂ）において矢印で示すように、すべて振動子３０の中心軸Ａの方向に伸び変形をし、負の電圧を印加した場合には、縮み変形をする。よって、電極板５７に周波電圧を印加すると、振動子３０に縦振動が励振される。
【００２７】
縦振動用圧電素子５３とねじり振動用圧電素子５２とに、互いに９０°の位相差のある駆動信号（周波電圧）を入力すると、振動子３０に発生する縦振動及びねじり振動の位相は、９０°相違し、その駆動面Ｄには、これらの振動を合成した楕円運動が生じ、さらに駆動面Ｄの楕円運動の一部が移動子２０に伝達されるので、移動子２０が一定の方向に回転運動を行う。
【００２８】
図４は、本発明による超音波アクチュエータ装置の第１実施形態の駆動制御回路を示すブロック図である。
駆動制御回路６０の駆動部６０Ａは、駆動信号を発振する発振器６１と、駆動信号の位相を９０°又は−９０°変える移相器６２と、ねじり振動用の駆動信号を増幅するねじり振動用増幅器６３と、縦振動用の駆動信号を増幅する縦振動用増幅器６４等とを備えている。
【００２９】
また、制御部６０Ｂは、振動子に設けられた振動検出用圧電素子５１，５４の出力によって発振器６１の周波数を制御する駆動周波数制御回路６５と、振動子３０に設けられた温度センサ６７によって、縦振動用増幅器６４の増幅率を制御する増幅率制御回路６６等とを備えている。温度センサ６７は、サーミスタ等を利用したものであり、弾性体３２，３４の近傍に配置され、接触していることが望ましい。
【００３０】
図５（Ａ）は、駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフであり、振動子３０の温度が変化した時の、共振特性の変化を示している。
太い実線ＬＡ１は、縦振動の２０℃における共振特性、太い点線ＴＡ１は、ねじり振動の２０℃における共振特性、細い実線ＬＡ２は、縦振動の０℃における共振特性、細い点線ＴＡ２は、ねじり振動の０℃での共振特性を示している。
図５（Ａ）において、温度が低下した時の２つの共振周波数の変化を比較すると、縦振動の共振周波数の変化の方が大きい。その結果、Δｆは、温度が低下することによって小さくなっている（Δｆ’）。
２０℃における駆動面の楕円運動の形状は、図５（Ｂ）に示す形状であり、この状態が最適な状態である。
この振動子３０は、何ら対策を行わずに、温度を０℃に下げられると、Δｆが小さくなることから、縦振動の振幅が大きくなるため、図５（Ｃ）に示す形状になり、その結果、超音波アクチュエータ１０の異音が発生し、所望の性能が得られない。
【００３１】
図６は、本実施形態において、増幅率制御回路６６が変更する増幅率の温度に対する変化を示すグラフである。
振動子３０の共振特性と温度との関係が図５（Ａ）のようになっている本実施形態では、図６に示すように、温度が下がった時に縦振動用増幅器６４の増幅率を下げると、楕円運動が温度によらず図５（Ｂ）のような形状になる。その結果、超音波アクチュエータ１０は、温度が下がったときでも異音が発生せず、良好に動作する。図５（Ａ）中には、示さなかったが、温度が高くなった場合は、Δｆが大きくなるので、増幅率を大きくすれば、楕円運動が図６（Ｂ）の形状に近くなる。従って、超音波アクチュエータ１０は、温度が上昇してもトルクが低下せず、良好に動作する。なお、図６の関係は、図４の増幅率制御回路６６中に記憶されており、メモリやＣＰＵ等によって実現することができる。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、超音波アクチュエータ１０は、温度センサ６７が振動子３０の温度を検出し、その検出結果に基づいて、増幅率制御回路６６が、縦振動用増幅器６４の増幅率を変化させるので、温度変化によらず安定した駆動をすることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態を示す図である。第２実施形態では、振動子及びその振動の形態が異なる他は、第１実施形態と同様であるので、ここでは、必要な部分のみについて説明する。
振動子７０は、圧電素子７６と、摺動材７７，７８からなる。圧電素子７６には、縦振動用の電極７１、屈曲振動用の電極７２〜７５が設けられており、縦振動と屈曲振動を用いて楕円運動を発生する。この振動子７０は、縦振動が第１実施形態のねじり振動、屈曲振動が第１実施形態の縦振動の役割をする。この振動子７０についても温度センサの出力によって屈曲振動用増幅器の増幅器を制御すれば、同様の効果を得ることが出来る。
【００３４】
図８（Ａ）は、振動子７０の温度が変化した時の、共振特性の変化を示す。
太い実線ＢＢ１は、屈曲振動の２０℃における共振特性、太い点線ＬＢ１は、縦振動の２０℃における共振特性、細い実線ＢＢ２は、屈曲振動の０℃における共振特性、細い点線ＬＢ２は、縦振動の０℃での共振特性を示している。
図８（Ａ）において、温度が低下した時の２つの共振周波数の変化を比較すると、縦振動の共振周波数の変化の方が大きい。その結果、Δｆは、温度が低下することによって大きくなっている（Δｆ’）。
２０℃における駆動面の楕円運動の形状は、図８（Ｂ）に示す形状であり、この状態が最適な状態である。
この振動子７０は、何ら対策を行わずに、温度を０℃に下げられると、Δｆが大きくなることから、屈曲振動の振幅が小さくなるため、図８（Ｃ）に示す形状になり、その結果、超音波アクチュエータの駆動力が低下する。
【００３５】
図９は、本実施形態において、増幅率制御回路が変更する増幅率の温度に対する変化を示すグラフである。
振動子７０の共振特性と温度との関係が図８（Ａ）のようになっている本実施形態では、図９に示すように、温度が下がった時に屈曲振動用増幅器の増幅率を上げると、楕円運動が温度によらず図８（Ｂ）のような形状になる。その結果、超音波アクチュエータは、温度が下がったときでもトルクが低下せず、良好に動作する。図８（Ａ）中には、示さなかったが、温度が高くなった場合は、Δｆが小さくなるので、増幅率を小さくすれば、楕円運動が図８（Ｂ）の形状に近くなる。従って、超音波アクチュエータは、温度が上昇しても異音が発生せず、良好に動作する。なお、図９の関係は、増幅率制御回路中に記憶されており、メモリやＣＰＵ等によって実現することができる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、振動子７０を備える超音波アクチュエータは、温度センサが振動子７０の温度を検出し、その検出結果に基づいて、増幅率制御回路が、屈曲振動用増幅器の増幅率を変化させるので、温度変化によらず安定した駆動をすることができる。
【００３７】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
【００３８】
（１）各実施形態において、振動子の形態を具体的に示したが、これらに限らず、複数の交差する振動を利用する振動アクチュエータであれば、本発明を適用することにより、同様の効果を得られる。
【００３９】
（２）各実施形態において、相対運動方向と交差する方向の振動の増幅率のみを変化させる例を示したが、これに限らず、同時に相対運動方向の振動の増幅率も変化させてもよい。
【００４０】
（３）各実施形態において、図４に示した各ブロックは、各々独立した回路により構成してもよいし、適宜組み合わせたチップ等に置き換えてもよい。
【００４１】
（４）第２実施形態において、振動子７６は、電極７１〜７５を設けることにより、その振動領域を分割した例を示したが、これに限らず、第１実施形態のように、弾性体及びその弾性体に接合された圧電素子より、振動子を構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、請求項１の発明によれば、振動子又はその周辺の温度を検出する温度センサによって検出された温度に基づいて、第１及び／又は第２の入力電圧の電圧を変化させることによって、振動アクチュエータの性能の温度依存性を小さくする制御回路を備えたので、振動子の温度が変化しても、トルクの低下や異音の発生を抑え、安定した駆動をすることができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、駆動回路は、少なくとも第２の入力電圧を所定の増幅率で増幅する増幅器を含み、制御回路は、増幅器の増幅率を変化させるので、簡単な構成及び制御であっても、安定した駆動をすることができる。
【００４４】
請求項３の発明は、制御回路は、第２の入力電圧のみを変化させることによって、振動アクチュエータの性能の温度依存性を小さくするので、制御を更に簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】超音波アクチュエータの振動子を示す分解斜視図である。
【図３】振動子３０における圧電素子の配置と、振動子３０に励振される振動モードを示す説明図である。
【図４】第１実施形態の駆動制御回路を示すブロック図である。
【図５】共振特性の温度変化を示す図である。
【図６】増幅率制御回路が変更する増幅率の温度に対する変化を示すグラフである。
【図７】第２実施形態における縦−屈曲型の振動子を示す図である。
【図８】共振特性の温度変化を示す図である。
【図９】増幅率制御回路が変更する増幅率の温度に対する変化を示すグラフである。
【図１０】縦−ねじり型の振動子を示す図である。
【図１１】振動アクチュエータの駆動原理を説明する模式図である。
【図１２】振動アクチュエータの駆動原理を説明する模式図である。
【図１３】駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３０，７０振動子
５２ねじり振動用圧電素子
５３縦振動用圧電素子
６４縦振動用増幅器
６６増幅率制御回路
６７温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention excites a vibrator by an electromechanical conversion element (a piezoelectric element, an electrostrictive element, etc., hereinafter referred to as a piezoelectric element), and generates a plurality of vibration modes in a harmonic manner. The present invention relates to a vibration actuator that causes elliptical motion on a surface and generates a driving force between a vibrator and a relative motion member that is in pressure contact with the vibrator.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a schematic view showing a vibrator of a vibration actuator using longitudinal vibration and torsional vibration proposed by the present applicant.
The vibrator 101 generates elliptical motion on the drive surface by combining longitudinal vibration and torsional vibration. The elastic body 101a, 101b is formed by vertically dividing a cylinder made of metal such as stainless steel, and is used for longitudinal vibration. The piezoelectric element 102a and the piezoelectric element 102b for torsional vibration are sandwiched. A drive signal V1 for longitudinal vibration is applied to the piezoelectric element 102a, and a drive signal V2 for torsional vibration is applied to the piezoelectric element 102b. The drive signals V1 and V2 have the same frequency and a phase difference of about + 90 ° or about −90 °.
[0003]
11 and 12 are schematic diagrams for explaining the driving principle of the vibration actuator shown in FIG.
When the drive signal V1 is input to the piezoelectric element 102a, as shown in FIG. 11B, due to the deformation state (stretching deformation) of the piezoelectric element 102a, the vibrator 101 undergoes longitudinal vibration (vertical primary mode). Excited. When the drive signal V2 is input to the piezoelectric element 102b, due to the deformation state (shear deformation) of the piezoelectric element 102b, the vibrator 101 is caused torsional vibration (secondary torsional mode) as shown in FIG. Excited. This vibrator 101 is designed so that the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration are very close to each other. Due to the synthesis of longitudinal vibration and torsional vibration, elliptical motion is generated on the drive surface (upper surface), and the vibration is generated on the drive surface. The arranged relative motion member 120 is driven.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the drive frequency and the impedance, where the solid line L indicates a curve due to longitudinal vibration and the broken line T indicates a curve due to torsional vibration. In each curve, the frequency at which the impedance is minimized is the resonance frequency, and the frequency at which the impedance is maximized is the anti-resonance frequency. The difference (Δf) between the resonance frequencies of the two vibration modes is designed to an appropriate value, and this value greatly affects the performance of the vibration actuator.
[0005]
When the vibration actuator described above compares the change in two resonance frequencies when the temperature of the vibrator changes, for example, when the temperature drops, the change in the resonance frequency of torsional vibration and the change in the resonance frequency of longitudinal vibration , Not the same, but either change will be greater. As a result, Δf changes according to a change in temperature. For this reason, when Δf is increased, the amplitude of the longitudinal vibration is decreased, which causes a problem that the torque is decreased. Further, when Δf is decreased, the amplitude of longitudinal vibration is increased, so that there is a problem that abnormal noise is generated and desired performance cannot be obtained.
[0006]
An object of the present invention is to provide a vibration actuator device that can suppress a decrease in torque and generation of abnormal noise even when the temperature changes, and can reduce the temperature dependence of a vibrator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this. That is, the invention of claim 1 includes a vibrator (30, 70) that generates vibration by the electromechanical transducer (52, 53), and a relative motion member (20) that is in pressure contact with the vibrator. A vibration actuator including the first input voltage that generates vibration in the relative motion direction of the vibrator and the relative motion member, and vibration in a direction intersecting the relative motion direction. In a vibration actuator device comprising a drive circuit (60A) for driving the vibration actuator by applying a second input voltage and controlling those voltages, the temperature of the vibrator or its surroundings is detected. a temperature sensor (67), on the basis of the temperature detected by the temperature sensor, by high Kusuru said second input voltage higher when the temperature is low, the vibration Actuator A vibrating actuator device, characterized in that a control circuit for reducing the temperature dependence of the performance of the chromatography data (66).
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator device according to the first aspect, the drive circuit includes an amplifier (64) for amplifying at least the second input voltage with a predetermined amplification factor, and the control circuit (66). ) Is a vibration actuator device that changes the amplification factor of the amplifier.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the vibration actuator device according to the first or second aspect, the control circuit (66) changes the temperature of the performance of the vibration actuator by changing only the second input voltage. The vibration actuator device is characterized in that the dependency is reduced.
According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration actuator device according to any one of the first to third aspects, the vibration in the relative motion direction is a torsional vibration, and the vibration in a direction intersecting the relative motion direction is The vibration actuator device is characterized by being longitudinal vibration.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In the following description of the embodiment, an ultrasonic actuator using an ultrasonic vibration region is taken as an example of the vibration actuator.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an ultrasonic actuator according to the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a transducer of the ultrasonic actuator shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the ultrasonic actuator 10 of this embodiment is mainly composed of a mover 20 and a vibrator 30.
The mover 20 is a thick annular or cylindrical member that obtains a driving force from the vibrator 30 and rotates about the fixed shaft 12 as a rotation axis. The mover 20 includes a mover base material 22 and a sliding material 26 provided on the lower surface of the mover base material 22. The mover base material 22 is a member made of stainless steel, copper alloy, aluminum alloy, or the like. The mover base material 22 has a gear 24 on the outer peripheral surface. The gear 24 is for transmitting the rotational output of the moving element 20 to a gear of a driven body (not shown). The sliding member 26 is a member that contacts and slides on the driving surface D of the vibrator 30. The sliding material 26 is mainly composed of a polymer material or the like in order to improve the sliding characteristics.
[0011]
The mover 20 is attached to the fixed shaft 12 via a bearing 18. The bearing 18 serves as a positioning member that enables the movable element 20 to rotate around the fixed axis and positions the movable element 20 at a predetermined position on the fixed axis 12.
[0012]
The fixed shaft 12 has a screw portion 12a above the position where the movable element 20 is attached, and an adjustment member 14 such as a nut is screwed to the screw portion 12a. Further, a pressure member 16 such as a disc spring, a coil spring, or a leaf spring is disposed between the adjustment member 14 and the moving element 20. The pressurizing member 16 pressurizes the moving element 20 toward the vibrator 30. The mover 20 receives a pressure force from the pressure member 16 and comes into pressure contact with the drive surface D of the vibrator 30. On the other hand, the adjustment member 14 adjusts the pressure applied to the moving element 20 by appropriately compressing the pressure member 16 by changing the screwed position.
[0013]
The vibrator 30 is a member that generates elliptical motion on the drive surface D by performing primary longitudinal vibration and secondary torsional vibration. The vibrator 30 has a thick cylindrical shape, and is fixed to the fixed shaft 12 by passing the fixed shaft 12 through the hollow portion. As shown in FIG. 2, the vibrator 30 is obtained by sandwiching a layer composed of electrode plates (55 to 58) between two layers composed of piezoelectric elements (51 to 54) between elastic bodies 32 and 34. It has a configuration. The piezoelectric element, the electrode plate, and the elastic body are bonded to each other with an adhesive.
[0014]
As shown in FIG. 1, the elastic bodies 32 and 34 vertically divide a thick cylinder having four large diameter portions 30A, 30B, 30C and 30D and three small diameter portions 30a, 30b and 30c into two vertically. It is a semi-cylindrical member and is made of a metal material having a high resonance sharpness such as steel, stainless steel, phosphor bronze, or an enliver material. The small diameter portions 30a and 30c are formed at positions including the secondary torsional vibration nodes, and the small diameter portion 30b is formed at a position including the primary longitudinal vibration nodes. As described above, the vibrator 30 having the shape having the four large diameter portions and the three small diameter portions substantially matches the resonance frequencies of the longitudinal vibration and the torsional vibration excited by the vibrator 30. This is to cause so-called degeneration.
[0015]
The vibrator 30 has through holes 30E and 30F parallel to the stacking direction of the piezoelectric elements (51 to 54) in the large diameter portions 30A and 30D, respectively. Bolts 36 are inserted into the through holes 30 </ b> E and 30 </ b> F and are fixed by nuts 38. Thereby, the elastic bodies 32 and 34 are integrally assembled in the state which pinched | interposed the piezoelectric element (51-54).
[0016]
The vibrator 30 has a through hole 30G in the small diameter portion 30a. The through hole 30G is a hole through which the spring pin 40 is passed. The spring pin 40 passes through the through hole 30 a of the vibrator 30 and the through hole 12 b provided in the fixed shaft 12, thereby fixing the vibrator 30 to the fixed shaft 12 and extending in the main axis direction of the fixed shaft 12. This is a member for positioning the vibrator 30.
[0017]
On the other hand, the fixed shaft 12 is provided with positioning members 42 at two places having different longitudinal directions. The positioning member 42 is an annular or cylindrical member, and is fitted into the fixed shaft 12 from the end surface side. The outer peripheral surface of the positioning member 42 is in contact with the inner peripheral surface of the vibrator 30, whereby the vibrator 30 is positioned in the radial direction.
A D-cut 12 e is provided at the end of the fixed shaft 12. The D-cut 12e makes it possible to prevent the fixed shaft 12 from being rotated by a set screw when the ultrasonic actuator 10 is installed in another device or the like.
[0018]
As described above, the layer made of the electrode plates (55 to 58) and the layer made of the piezoelectric elements (51 to 54) are arranged between the two elastic bodies 32 and 34 constituting the vibrator 30. . In FIG. 2, four layers La1, La3, La4, and La6 are layers composed of piezoelectric elements, and layers La2 and La5 are layers composed of electrode plates.
[0019]
The layer La1 made of piezoelectric elements is composed of four piezoelectric elements arranged on the same plane. The four piezoelectric elements refer to the torsional vibration detection piezoelectric element 51, the torsional vibration piezoelectric element 52, the longitudinal vibration piezoelectric element 53, and the longitudinal vibration detection piezoelectric element 54 in order from the one closest to the drive surface D.
The torsional vibration piezoelectric element 52 is a piezoelectric element that uses the piezoelectric constant d15 to excite the torsional vibration in the vibrator 30. Here, torsional vibration refers to vibration that is displaced about the central axis A. The torsional vibration piezoelectric element 52 is polarized in a direction parallel to the central axis A, and undergoes shear deformation in a direction parallel to the central axis A when a voltage is applied in the thickness direction.
The torsional vibration detecting piezoelectric element 51 is for detecting the torsional vibration excited by the vibrator 30 using the piezoelectric effect.
[0020]
The longitudinal vibration piezoelectric element 53 is a piezoelectric element that uses the piezoelectric constant d31 to excite longitudinal vibration in the vibrator 30. Here, the longitudinal vibration refers to vibration that is displaced in a direction parallel to the central axis A. The longitudinal vibration piezoelectric element 53 is polarized in the plate pressure direction. When a voltage is applied in the plate thickness direction, the longitudinal vibration piezoelectric element 53 performs expansion and contraction in the surface direction.
The longitudinal vibration detecting piezoelectric element 54 is for detecting longitudinal vibration excited by the vibrator 30 using the piezoelectric effect.
[0021]
The layer La3 is a layer having the same configuration as the layer La1. However, the polarization directions of the torsional vibration piezoelectric element 52 and the longitudinal vibration piezoelectric element 53 are opposite in the layer La1 and the layer La3 (see the broken line arrow in FIG. 3).
On the other hand, the layer La2 disposed between the layers La1 and La3 has four electrode plates, namely, a torsional vibration detection electrode plate 55, a torsional vibration electrode plate 56, a longitudinal vibration electrode plate 57, and a longitudinal vibration detection purpose. The electrode plate 58 is arranged on the same plane.
The torsional vibration electrode plate 56 is disposed between the torsional vibration piezoelectric elements 52 of the layers La1 and La3, and is an electrode plate for simultaneously applying a drive signal (frequency voltage) to these two piezoelectric elements.
[0022]
Similarly, the longitudinal vibration electrode plate 57 is disposed between two longitudinal vibration piezoelectric elements 53, and is used to apply drive vibration to the piezoelectric elements simultaneously.
On the other hand, the torsional vibration detection electrode plate 55 and the longitudinal vibration detection electrode plate 58 are respectively disposed between the two torsional vibration detection piezoelectric elements 51 or the two longitudinal vibration detection piezoelectric elements 54 and are generated in these piezoelectric elements. The voltage can be detected.
The layers La4 to La6 are obtained by rotating the layers La1 to La3 by 180 degrees around the central axis A of the vibrator 30, and have the same configuration as the layers La1 to La3. Therefore, the description thereof is omitted here.
[0023]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of piezoelectric elements in the vibrator 30 and the vibration mode excited by the vibrator 30. 3A is a diagram illustrating a side surface and the like of the vibrator 30, FIG. 3B is an FF cross-sectional view of the vibrator 30, and FIG. 3C illustrates a vibration mode excited by the vibrator 30. FIG.
As shown in FIG. 3C, the vibrator 30 is excited by primary longitudinal vibration and secondary torsional vibration. As shown in FIG. 3A, the small diameter portions 30a and 30c of the vibrator 30 are provided at the position of the torsional vibration node, and the small diameter portion 30b is at the position of the longitudinal vibration node. Is provided.
[0024]
On the other hand, the torsional vibration piezoelectric element 52 is disposed at a position including the small-diameter portion 30a, that is, across the two nodes of the torsional vibration closer to the drive surface D. Further, the longitudinal vibration piezoelectric element 53 is disposed at a position including the small diameter portion 30b, that is, straddling the longitudinal vibration node. The reason why the piezoelectric elements are arranged so as to straddle the vibration nodes is that the vibrations can be efficiently excited by applying a force to the elastic body at the nodes.
[0025]
When a positive voltage is applied to the electrode plate 56 with respect to the potential of the elastic body (32, 34), the torsional vibration piezoelectric element 52 undergoes shear deformation indicated by an arrow in FIG. The direction of shear deformation is opposite between the piezoelectric elements of the layers La1 and La3 and the piezoelectric elements of the layers La3 and La6. Due to the shear deformation of the torsional vibration piezoelectric element 52, the vibrator 30 is twisted in the direction indicated by the arrow m in FIG. When a negative voltage is applied to the electrode plate 56, the direction of shear deformation of the piezoelectric element 52 and the direction of twisting of the vibrator 30 are reversed. Therefore, when a frequency voltage is applied to the electrode plate 56, torsional vibration is excited in the vibrator 30.
[0026]
On the other hand, when the positive voltage is applied to the electrode plate 57, the four longitudinal vibration piezoelectric elements 53 all extend and deform in the direction of the central axis A of the vibrator 30 as indicated by arrows in FIG. When a negative voltage is applied, it shrinks and deforms. Therefore, when a frequency voltage is applied to the electrode plate 57, longitudinal vibration is excited in the vibrator 30.
[0027]
When drive signals (frequency voltages) having a phase difference of 90 ° are input to the longitudinal vibration piezoelectric element 53 and the torsional vibration piezoelectric element 52, the phases of longitudinal vibration and torsional vibration generated in the vibrator 30 are 90. The elliptical motion combining these vibrations is generated on the drive surface D, and a part of the elliptical motion of the drive surface D is transmitted to the movable element 20, so that the movable element 20 moves in a fixed direction. Perform a rotational motion.
[0028]
FIG. 4 is a block diagram showing a drive control circuit of the first embodiment of the ultrasonic actuator device according to the present invention.
The drive unit 60A of the drive control circuit 60 includes an oscillator 61 that oscillates a drive signal, a phase shifter 62 that changes the phase of the drive signal by 90 ° or −90 °, and a torsional vibration amplifier that amplifies the drive signal for torsional vibration. 63, and a longitudinal vibration amplifier 64 that amplifies a drive signal for longitudinal vibration.
[0029]
Further, the control unit 60B includes a drive frequency control circuit 65 that controls the frequency of the oscillator 61 by the output of the vibration detecting piezoelectric elements 51 and 54 provided in the vibrator, and a temperature sensor 67 provided in the vibrator 30. And an amplification factor control circuit 66 for controlling the amplification factor of the longitudinal vibration amplifier 64. The temperature sensor 67 uses a thermistor or the like, and is preferably disposed near and in contact with the elastic bodies 32 and 34.
[0030]
FIG. 5A is a graph showing the relationship between the drive frequency and the impedance, and shows the change in the resonance characteristics when the temperature of the vibrator 30 changes.
The thick solid line LA1 is the resonance characteristic of the longitudinal vibration at 20 ° C., the thick dotted line TA1 is the resonance characteristic of the torsional vibration at 20 ° C., the thin solid line LA2 is the resonance characteristic of the longitudinal vibration at 0 ° C., and the thin dotted line TA2 is the torsional vibration. The resonance characteristics at 0 ° C. are shown.
In FIG. 5A, when the change in the two resonance frequencies when the temperature decreases is compared, the change in the resonance frequency of the longitudinal vibration is larger. As a result, Δf decreases as the temperature decreases (Δf ′).
The shape of the elliptical motion of the drive surface at 20 ° C. is the shape shown in FIG. 5B, and this state is the optimum state.
When the temperature is lowered to 0 ° C. without taking any measures, this vibrator 30 has a shape shown in FIG. 5C because Δf becomes small and the amplitude of longitudinal vibration becomes large. As a result, abnormal noise occurs in the ultrasonic actuator 10 and desired performance cannot be obtained.
[0031]
FIG. 6 is a graph showing changes with respect to temperature of the amplification factor changed by the amplification factor control circuit 66 in this embodiment.
In the present embodiment in which the relationship between the resonance characteristics of the vibrator 30 and the temperature is as shown in FIG. 5A, the amplification factor of the longitudinal vibration amplifier 64 is lowered when the temperature is lowered, as shown in FIG. Then, the elliptical motion has a shape as shown in FIG. 5B regardless of the temperature. As a result, the ultrasonic actuator 10 operates satisfactorily without generating abnormal noise even when the temperature decreases. Although not shown in FIG. 5 (A), Δf increases when the temperature increases. Therefore, if the amplification factor is increased, the elliptical motion approaches the shape of FIG. 6 (B). Therefore, the ultrasonic actuator 10 does not decrease in torque even when the temperature rises and operates satisfactorily. 6 is stored in the amplification factor control circuit 66 of FIG. 4, and can be realized by a memory, a CPU, or the like.
[0032]
As described above, according to the present embodiment, in the ultrasonic actuator 10, the temperature sensor 67 detects the temperature of the transducer 30, and the amplification factor control circuit 66 includes the longitudinal vibration amplifier 64 based on the detection result. Since the amplification factor is changed, stable driving can be performed regardless of the temperature change.
[0033]
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating the second embodiment. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the vibrator and the form of the vibration are different. Therefore, only necessary parts will be described here.
The vibrator 70 includes a piezoelectric element 76 and sliding materials 77 and 78. The piezoelectric element 76 is provided with an electrode 71 for longitudinal vibration and electrodes 72 to 75 for bending vibration, and generates elliptical motion using longitudinal vibration and bending vibration. In the vibrator 70, the longitudinal vibration functions as the torsional vibration of the first embodiment, and the bending vibration functions as the longitudinal vibration of the first embodiment. The same effect can be obtained for the vibrator 70 by controlling the amplifier of the flexural vibration amplifier by the output of the temperature sensor.
[0034]
FIG. 8A shows a change in resonance characteristics when the temperature of the vibrator 70 changes.
A thick solid line BB1 is a resonance characteristic of bending vibration at 20 ° C., a thick dotted line LB1 is a resonance characteristic of longitudinal vibration at 20 ° C., a thin solid line BB2 is a resonance characteristic of bending vibration at 0 ° C., and a thin dotted line LB2 is a vibration characteristic of longitudinal vibration. The resonance characteristics at 0 ° C. are shown.
In FIG. 8A, when the change in the two resonance frequencies when the temperature decreases is compared, the change in the resonance frequency of the longitudinal vibration is larger. As a result, Δf increases as the temperature decreases (Δf ′).
The shape of the elliptical motion of the drive surface at 20 ° C. is the shape shown in FIG. 8B, and this state is the optimum state.
When the temperature is lowered to 0 ° C. without taking any countermeasure, Δf increases and the amplitude of the flexural vibration decreases. Therefore, the vibrator 70 has a shape shown in FIG. As a result, the driving force of the ultrasonic actuator is reduced.
[0035]
FIG. 9 is a graph showing changes with respect to temperature of the amplification factor changed by the amplification factor control circuit in the present embodiment.
In this embodiment in which the relationship between the resonance characteristic of the vibrator 70 and the temperature is as shown in FIG. 8A, as shown in FIG. 9, when the amplification factor of the flexural vibration amplifier is increased when the temperature is lowered, as shown in FIG. The elliptical motion becomes a shape as shown in FIG. 8B regardless of the temperature. As a result, the ultrasonic actuator operates satisfactorily with no decrease in torque even when the temperature drops. Although not shown in FIG. 8A, when the temperature is high, Δf is small, so if the amplification factor is small, the elliptical motion becomes close to the shape of FIG. 8B. Therefore, the ultrasonic actuator does not generate abnormal noise even when the temperature rises and operates satisfactorily. 9 is stored in the amplification factor control circuit and can be realized by a memory, a CPU, or the like.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, in the ultrasonic actuator including the vibrator 70, the temperature sensor detects the temperature of the vibrator 70, and based on the detection result, the amplification factor control circuit Therefore, stable driving can be performed regardless of temperature changes.
[0037]
(Deformation)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
[0038]
(1) In each embodiment, the form of the vibrator is specifically shown. However, the present invention is not limited thereto, and the same effect can be obtained by applying the present invention to any vibration actuator that uses a plurality of crossing vibrations. Can be obtained.
[0039]
(2) In each embodiment, the example in which only the amplification factor of the vibration in the direction intersecting the relative motion direction has been shown, but this is not limiting, and the amplification factor of the vibration in the relative motion direction may be changed at the same time. .
[0040]
(3) In each embodiment, each block shown in FIG. 4 may be configured by an independent circuit, or may be replaced with a chip or the like appropriately combined.
[0041]
(4) In the second embodiment, the example in which the vibrator 76 divides the vibration region by providing the electrodes 71 to 75 is shown in the second embodiment. However, the present invention is not limited to this, and an elastic body is provided as in the first embodiment. Further, the vibrator may be composed of a piezoelectric element bonded to the elastic body.
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the voltage of the first and / or second input voltage is determined based on the temperature detected by the temperature sensor that detects the temperature of the vibrator or its surroundings. By providing a control circuit that reduces the temperature dependence of the vibration actuator performance by changing it, even if the temperature of the vibrator changes, it suppresses the decrease in torque and the generation of abnormal noise, enabling stable driving Can do.
[0043]
According to the invention of claim 2, the drive circuit includes an amplifier that amplifies at least the second input voltage at a predetermined amplification factor, and the control circuit changes the amplification factor of the amplifier. Even if it exists, it can drive stably.
[0044]
According to the invention of claim 3, since the control circuit reduces the temperature dependence of the performance of the vibration actuator by changing only the second input voltage, the control can be further simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a vibrator of an ultrasonic actuator.
3 is an explanatory diagram showing the arrangement of piezoelectric elements in the vibrator 30 and the vibration mode excited by the vibrator 30. FIG.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a drive control circuit of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a temperature change of resonance characteristics.
FIG. 6 is a graph showing a change with respect to temperature of an amplification factor changed by the amplification factor control circuit;
FIG. 7 is a diagram showing a longitudinal-bending type vibrator in a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a temperature change of resonance characteristics.
FIG. 9 is a graph showing a change with respect to temperature of an amplification factor changed by the amplification factor control circuit;
FIG. 10 is a view showing a vertical-twisted vibrator.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the driving principle of the vibration actuator.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the driving principle of the vibration actuator.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between drive frequency and impedance.
[Explanation of symbols]
30, 70 Vibrator 52 Torsional vibration piezoelectric element 53 Longitudinal vibration piezoelectric element 64 Longitudinal vibration amplifier 66 Amplification control circuit 67 Temperature sensor

Claims

A vibration actuator including a vibrator that generates vibration by an electromechanical transducer, and a relative motion member that is in pressure contact with the vibrator;
A first input voltage that generates vibration in the relative motion direction of the vibrator and the relative motion member and a second input voltage that generates vibration in a direction intersecting the relative motion direction in the electromechanical transducer. And a drive circuit for driving the vibration actuator by controlling the voltages thereof, and
In a vibration actuator device comprising:
A temperature sensor for detecting the temperature of the vibrator or its surroundings;
Based on the temperature detected by the temperature sensor, by high Kusuru said second input voltage higher when the temperature is low, and a control circuit to reduce the temperature dependence of the performance of the vibration actuator,
A vibration actuator device comprising:

The vibration actuator device according to claim 1,
The control circuit includes an amplifier that amplifies at least the second input voltage at a predetermined amplification rate,
The control circuit changing the amplification factor of the amplifier;
A vibration actuator device characterized by the above.

In the vibration actuator device according to claim 1 or 2,
The control circuit reduces the temperature dependence of the performance of the vibration actuator by changing only the second input voltage;
A vibration actuator device characterized by the above.

In the vibration actuator device according to any one of claims 1 to 3,
The vibration in the relative motion direction is a torsional vibration, and the vibration in a direction crossing the relative motion direction is a longitudinal vibration;
A vibration actuator device characterized by the above.