JPH08340681A - 駆動装置の駆動方法 - Google Patents
駆動装置の駆動方法Info
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- JPH08340681A JPH08340681A JP7143468A JP14346895A JPH08340681A JP H08340681 A JPH08340681 A JP H08340681A JP 7143468 A JP7143468 A JP 7143468A JP 14346895 A JP14346895 A JP 14346895A JP H08340681 A JPH08340681 A JP H08340681A
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- driving
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 より簡単な駆動装置の制御方法を提供する。
【構成】 物体に接触する相対運動部材と，相対運動部
材を駆動する圧電素子とを備える駆動装置に、圧電素子
が伸長する時間と収縮する時間とを異ならせる非対称波
形の駆動電圧を印加することによる駆動装置の駆動方法
において、圧電素子が伸長する時間及び収縮する時間そ
れぞれにおいて印加される駆動電圧の２次微分項の絶対
値は、ともに、相対運動部材と物体との間に動摩擦状態
及び静摩擦状態の境界を与える駆動電圧の臨界２次微分
項の絶対値よりも大きい。
材を駆動する圧電素子とを備える駆動装置に、圧電素子
が伸長する時間と収縮する時間とを異ならせる非対称波
形の駆動電圧を印加することによる駆動装置の駆動方法
において、圧電素子が伸長する時間及び収縮する時間そ
れぞれにおいて印加される駆動電圧の２次微分項の絶対
値は、ともに、相対運動部材と物体との間に動摩擦状態
及び静摩擦状態の境界を与える駆動電圧の臨界２次微分
項の絶対値よりも大きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相対運動部材とこの相
対運動部材を駆動する電気−機械エネルギー変換素子と
を備える駆動装置の駆動方法に関する。
対運動部材を駆動する電気−機械エネルギー変換素子と
を備える駆動装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧電素子に高周波電圧を印加
してその圧電素子を伸縮運動させ、この伸縮運動を利用
することにより、物体との間で相対運動を生じる駆動装
置が知られている。
してその圧電素子を伸縮運動させ、この伸縮運動を利用
することにより、物体との間で相対運動を生じる駆動装
置が知られている。
【０００３】図６（ａ）は、従来のこの種の駆動装置の
第１の例であるインパクト型駆動装置を示す説明図であ
る。この駆動装置２０は、相対運動部材である移動体２
２及び慣性体２３と、両者に接合された電気−機械エネ
ルギー変換素子である圧電素子２１とから構成される。
移動体２２は、所定の面２４上に設置される。物体２３
は面２４から離間している。
第１の例であるインパクト型駆動装置を示す説明図であ
る。この駆動装置２０は、相対運動部材である移動体２
２及び慣性体２３と、両者に接合された電気−機械エネ
ルギー変換素子である圧電素子２１とから構成される。
移動体２２は、所定の面２４上に設置される。物体２３
は面２４から離間している。
【０００４】図６（ａ）において、先ず、圧電素子２１
が伸びる方向に駆動電圧が与えられる。このときに駆動
電圧を急激に変化させると、移動体２２と面２４とは動
摩擦状態となり、移動体２２が面２４に対して距離Ｌ1
だけ相対移動する。次に、圧電素子２１が縮む方向に駆
動電圧が与えられる。このときに駆動電圧を緩やかに変
化させると、移動体２２と面２４とは静摩擦状態とな
り、移動体２２は面２４に対して移動せず、物体２３の
みが移動体２２に対して接近して衝突する形となり、こ
の衝撃力により、移動体２２が面２４に対して、さらに
距離Ｌ2 だけ相対移動する。以上のように、圧電素子２
１が１回伸縮運動することにより、移動体２２が面２４
に対して図中左方向に距離（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）だけ移動され
る。
が伸びる方向に駆動電圧が与えられる。このときに駆動
電圧を急激に変化させると、移動体２２と面２４とは動
摩擦状態となり、移動体２２が面２４に対して距離Ｌ1
だけ相対移動する。次に、圧電素子２１が縮む方向に駆
動電圧が与えられる。このときに駆動電圧を緩やかに変
化させると、移動体２２と面２４とは静摩擦状態とな
り、移動体２２は面２４に対して移動せず、物体２３の
みが移動体２２に対して接近して衝突する形となり、こ
の衝撃力により、移動体２２が面２４に対して、さらに
距離Ｌ2 だけ相対移動する。以上のように、圧電素子２
１が１回伸縮運動することにより、移動体２２が面２４
に対して図中左方向に距離（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）だけ移動され
る。
【０００５】また、図６（ｂ）において、最初に圧電素
子２１が縮む方向に急激に電圧が与えられると、移動体
２２が面２４に対して図中右方向に距離Ｌ3 だけ移動
し、次に圧電素子２１が伸びる方向に緩やかに電圧が与
えられると、移動体２２は面２４に対して移動されず、
物体２３のみが移動体２２に対して離反し、この衝撃力
により、移動体２２が面２４に対して、さらに距離Ｌ4
だけ相対移動する。このように制御すれば、圧電素子２
１を伸縮運動させることにより、移動体２２を図中右方
向に距離（Ｌ3 ＋Ｌ4 ）だけ移動させることができる。
子２１が縮む方向に急激に電圧が与えられると、移動体
２２が面２４に対して図中右方向に距離Ｌ3 だけ移動
し、次に圧電素子２１が伸びる方向に緩やかに電圧が与
えられると、移動体２２は面２４に対して移動されず、
物体２３のみが移動体２２に対して離反し、この衝撃力
により、移動体２２が面２４に対して、さらに距離Ｌ4
だけ相対移動する。このように制御すれば、圧電素子２
１を伸縮運動させることにより、移動体２２を図中右方
向に距離（Ｌ3 ＋Ｌ4 ）だけ移動させることができる。
【０００６】図７は、従来の駆動装置の第２の例の構成
を示す説明図である。図７の駆動装置３０において、圧
電素子３１の一方の電極３１ａは、固定体であるＬ字型
の枠体３２に固定される。また、他方の電極３１ｂは、
振動体３３に接合される。回転体である支持子３４は、
振動体３３と枠体３２との間に転動自在に設けられる。
電圧源３５は、圧電素子３１に駆動電圧を印加するもの
であり、圧電素子３１の電極３１ａ，３１ｂと電気的に
接続される。物体３６は、振動体３３上に載置される。
を示す説明図である。図７の駆動装置３０において、圧
電素子３１の一方の電極３１ａは、固定体であるＬ字型
の枠体３２に固定される。また、他方の電極３１ｂは、
振動体３３に接合される。回転体である支持子３４は、
振動体３３と枠体３２との間に転動自在に設けられる。
電圧源３５は、圧電素子３１に駆動電圧を印加するもの
であり、圧電素子３１の電極３１ａ，３１ｂと電気的に
接続される。物体３６は、振動体３３上に載置される。
【０００７】電圧源３５から圧電素子３１の電極３１
ａ，３１ｂに高周波電圧が印加されると、圧電素子３１
が伸縮される。ここで、圧電素子３１には非対称波形の
駆動電圧が供給される。すなわち、例えば最初に圧電素
子３１が急激に縮む方向に変化する駆動電圧が与えら
れ、振動体３３が図中左方向に大きな加速度で移動す
る。この結果、振動体３３と物体３６とは動摩擦状態と
なり、物体３６の位置が変化せずに、振動体３３が物体
３６に対して相対移動する。
ａ，３１ｂに高周波電圧が印加されると、圧電素子３１
が伸縮される。ここで、圧電素子３１には非対称波形の
駆動電圧が供給される。すなわち、例えば最初に圧電素
子３１が急激に縮む方向に変化する駆動電圧が与えら
れ、振動体３３が図中左方向に大きな加速度で移動す
る。この結果、振動体３３と物体３６とは動摩擦状態と
なり、物体３６の位置が変化せずに、振動体３３が物体
３６に対して相対移動する。
【０００８】次に、圧電素子３１が緩やかに伸びる方向
に変化する駆動電圧が与えられ、振動体３３が図中右方
向に小さな加速度で移動する。この結果、振動体３３と
物体３６とは静摩擦状態になり、物体３６と振動体３３
とは相対移動しない。以上の動作により、圧電素子３１
の伸縮運動により、物体３６が振動体３３に対して図中
右方向に向けて相対移動する。
に変化する駆動電圧が与えられ、振動体３３が図中右方
向に小さな加速度で移動する。この結果、振動体３３と
物体３６とは静摩擦状態になり、物体３６と振動体３３
とは相対移動しない。以上の動作により、圧電素子３１
の伸縮運動により、物体３６が振動体３３に対して図中
右方向に向けて相対移動する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来の駆動装
置においては、例えば圧電素子が伸びる時には動摩擦状
態、縮む時には静摩擦状態となるように駆動する必要が
あるために、その条件を満たす駆動電圧を電気−機械エ
ネルギー変換素子に印加する必要があり、駆動回路の構
成が制約され、制御装置が複雑化してしまうという問題
があった。
置においては、例えば圧電素子が伸びる時には動摩擦状
態、縮む時には静摩擦状態となるように駆動する必要が
あるために、その条件を満たす駆動電圧を電気−機械エ
ネルギー変換素子に印加する必要があり、駆動回路の構
成が制約され、制御装置が複雑化してしまうという問題
があった。
【００１０】特に、静摩擦状態であるようにするために
は、前述したように、圧電素子に印加する電圧をゆっく
りと変化させなければならないために時間がかかり、駆
動電圧の一周期の時間が長くなる。駆動電圧の一周期が
長くなり周波数が低くなると、単位時間当たりの移動量
が小さくなり移動速度の高速化が難しくなるとともに、
可聴領域に入った場合には騒音を生じてしまう。
は、前述したように、圧電素子に印加する電圧をゆっく
りと変化させなければならないために時間がかかり、駆
動電圧の一周期の時間が長くなる。駆動電圧の一周期が
長くなり周波数が低くなると、単位時間当たりの移動量
が小さくなり移動速度の高速化が難しくなるとともに、
可聴領域に入った場合には騒音を生じてしまう。
【００１１】また、物体によって異なる静摩擦係数μの
おおよその値が分からないと、動摩擦状態及び静摩擦状
態を与える最適な駆動条件を設定することができないと
いう問題もあった。
おおよその値が分からないと、動摩擦状態及び静摩擦状
態を与える最適な駆動条件を設定することができないと
いう問題もあった。
【００１２】本発明の第１の目的は、制御装置の駆動回
路の複雑化を解消できる駆動装置の制御方法を提供する
ことである。本発明の第２の目的は、駆動電圧の一周期
を短くでき、移動速度の高速化を図ることができる駆動
装置の制御方法を提供することである。
路の複雑化を解消できる駆動装置の制御方法を提供する
ことである。本発明の第２の目的は、駆動電圧の一周期
を短くでき、移動速度の高速化を図ることができる駆動
装置の制御方法を提供することである。
【００１３】本発明の第３の目的は、駆動時に騒音を生
じることがない駆動装置の制御方法を提供することであ
る。さらに、本発明の第４の目的は、接触する物体によ
って決定される静摩擦係数を正確に把握できなくとも、
最適な駆動条件を設定できる駆動装置の制御方法を提供
することである。
じることがない駆動装置の制御方法を提供することであ
る。さらに、本発明の第４の目的は、接触する物体によ
って決定される静摩擦係数を正確に把握できなくとも、
最適な駆動条件を設定できる駆動装置の制御方法を提供
することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、相対運動部材
と物体との間を動摩擦状態→静摩擦状態と変化させるの
ではなく、常時、動摩擦状態としておくことによって
も、駆動装置の制御を行うことができるとの全く新規な
知見に基づくものである。
と物体との間を動摩擦状態→静摩擦状態と変化させるの
ではなく、常時、動摩擦状態としておくことによって
も、駆動装置の制御を行うことができるとの全く新規な
知見に基づくものである。
【００１５】上記の課題を解決するために、請求項１の
発明は、物体に接触する相対運動部材と，一端が相対運
動部材に接合されるとともに、駆動電圧を印加されるこ
とにより伸縮して相対運動部材を駆動する電気−機械エ
ネルギー変換素子とを少なくとも備える駆動装置に、電
気−機械エネルギー変換素子が伸長する時間と収縮する
時間とを異ならせる非対称波形の駆動電圧を印加する駆
動装置の駆動方法において、電気−機械エネルギー変換
素子が伸長する時間及び収縮する時間それぞれにおいて
印加される駆動電圧の２次微分項の絶対値は、ともに、
相対運動部材と物体との間に動摩擦状態及び静摩擦状態
の境界を与える駆動電圧の臨界２次微分項の絶対値より
も大きいことを特徴とする。
発明は、物体に接触する相対運動部材と，一端が相対運
動部材に接合されるとともに、駆動電圧を印加されるこ
とにより伸縮して相対運動部材を駆動する電気−機械エ
ネルギー変換素子とを少なくとも備える駆動装置に、電
気−機械エネルギー変換素子が伸長する時間と収縮する
時間とを異ならせる非対称波形の駆動電圧を印加する駆
動装置の駆動方法において、電気−機械エネルギー変換
素子が伸長する時間及び収縮する時間それぞれにおいて
印加される駆動電圧の２次微分項の絶対値は、ともに、
相対運動部材と物体との間に動摩擦状態及び静摩擦状態
の境界を与える駆動電圧の臨界２次微分項の絶対値より
も大きいことを特徴とする。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、駆動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転
体と，電気−機械エネルギー変換素子の他端を保持する
とともに回転体を搭載する枠体とを備えることを特徴と
する。
て、駆動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転
体と，電気−機械エネルギー変換素子の他端を保持する
とともに回転体を搭載する枠体とを備えることを特徴と
する。
【００１７】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、駆動装置が、相対運動部材に転動自在に接触する回
転体と，相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞ
れ配置された２つの電気−機械エネルギー変換素子と，
電気−機械エネルギー変換素子の他端をそれぞれ保持す
るとともに回転体を搭載する枠体とを備えることを特徴
とする。
て、駆動装置が、相対運動部材に転動自在に接触する回
転体と，相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞ
れ配置された２つの電気−機械エネルギー変換素子と，
電気−機械エネルギー変換素子の他端をそれぞれ保持す
るとともに回転体を搭載する枠体とを備えることを特徴
とする。
【００１８】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、駆動装置が、電気−機械エネルギー変換素子の他端
に接続された慣性体を備えることを特徴とする。請求項
５の発明は、請求項１の発明において、駆動装置が、相
対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞれ配置され
た２つの電気−機械エネルギー変換素子と，電気−機械
エネルギー変換素子の他端それぞれに接続された２つの
慣性体とを備えることを特徴とする。
て、駆動装置が、電気−機械エネルギー変換素子の他端
に接続された慣性体を備えることを特徴とする。請求項
５の発明は、請求項１の発明において、駆動装置が、相
対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞれ配置され
た２つの電気−機械エネルギー変換素子と，電気−機械
エネルギー変換素子の他端それぞれに接続された２つの
慣性体とを備えることを特徴とする。
【００１９】
【作用】請求項１の発明によれば、電気−機械エネルギ
ー変換素子が伸長する時間及び収縮する時間それぞれに
おいて駆動装置に印加される駆動電圧の２次微分項の絶
対値は、ともに、相対運動部材と物体との間に動摩擦状
態及び静摩擦状態の境界を与える駆動電圧の臨界２次微
分項の絶対値よりも大きいため、駆動装置の駆動回路が
簡素化されるようになるとともに、相対運動部材は物体
に対して常時、動摩擦状態を維持するようになる。
ー変換素子が伸長する時間及び収縮する時間それぞれに
おいて駆動装置に印加される駆動電圧の２次微分項の絶
対値は、ともに、相対運動部材と物体との間に動摩擦状
態及び静摩擦状態の境界を与える駆動電圧の臨界２次微
分項の絶対値よりも大きいため、駆動装置の駆動回路が
簡素化されるようになるとともに、相対運動部材は物体
に対して常時、動摩擦状態を維持するようになる。
【００２０】請求項２の発明によれば、請求項１におい
て、駆動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転
体と，電気−機械エネルギー変換素子の他端を保持する
とともに回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運
動部材と物体との接触状態が円滑化され、相対運動部材
によって枠体がスムーズに駆動されるようになる。
て、駆動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転
体と，電気−機械エネルギー変換素子の他端を保持する
とともに回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運
動部材と物体との接触状態が円滑化され、相対運動部材
によって枠体がスムーズに駆動されるようになる。
【００２１】請求項３の発明によれば、請求項１におい
て、駆動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転
体と，相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞれ
配置された２つの電気−機械エネルギー変換素子と，電
気−機械エネルギー変換素子の他端をそれぞれ保持する
とともに回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運
動部材と物体との接触状態が円滑化され、相対運動部材
によって枠体がスムーズかつ大きなトルクで駆動される
ようになる。
て、駆動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転
体と，相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞれ
配置された２つの電気−機械エネルギー変換素子と，電
気−機械エネルギー変換素子の他端をそれぞれ保持する
とともに回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運
動部材と物体との接触状態が円滑化され、相対運動部材
によって枠体がスムーズかつ大きなトルクで駆動される
ようになる。
【００２２】請求項４の発明によれば、請求項１におい
て、駆動装置が電気−機械エネルギー変換素子の他端に
接続された慣性体を備えるため、相対運動部材と物体と
の接触状態が円滑化され、物体に対して相対運動部材が
スムーズに駆動するようになる。
て、駆動装置が電気−機械エネルギー変換素子の他端に
接続された慣性体を備えるため、相対運動部材と物体と
の接触状態が円滑化され、物体に対して相対運動部材が
スムーズに駆動するようになる。
【００２３】請求項５の発明によれば、請求項１におい
て、駆動装置が相対運動部材の相対運動方向の両端部に
それぞれ配置された２つの電気−機械エネルギー変換素
子と，電気−機械エネルギー変換素子の他端それぞれに
接続された２つの慣性体とを備えるため、相対運動部材
と物体との接触状態が円滑化され、物体に対して相対運
動部材がスムーズかつ大きなトルクで駆動されるように
なる。
て、駆動装置が相対運動部材の相対運動方向の両端部に
それぞれ配置された２つの電気−機械エネルギー変換素
子と，電気−機械エネルギー変換素子の他端それぞれに
接続された２つの慣性体とを備えるため、相対運動部材
と物体との接触状態が円滑化され、物体に対して相対運
動部材がスムーズかつ大きなトルクで駆動されるように
なる。
【００２４】
（第１実施例）以下、添付図面を参照しながら、実施例
について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例
を適用した駆動装置の構成を模式的に示す説明図であ
る。
について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例
を適用した駆動装置の構成を模式的に示す説明図であ
る。
【００２５】この駆動装置１０は、概説すると、枠体１
１とこの枠体１１に支持される、相対運動部材である駆
動板１２とにより構成される。枠体１１は、図示するよ
うな断面溝型の収容体であって、その内面底部１１ａに
は転動自在に配置された回転体である支持子１３が搭載
される。
１とこの枠体１１に支持される、相対運動部材である駆
動板１２とにより構成される。枠体１１は、図示するよ
うな断面溝型の収容体であって、その内面底部１１ａに
は転動自在に配置された回転体である支持子１３が搭載
される。
【００２６】この支持子１３の上面側には、平板状の駆
動板１２が接触して配置されており、駆動板１２の図面
上左右方向の両側面１２ａ，１２ｂには、断面矩形の電
気−機械エネルギー変換素子である圧電素子１４ａ，１
４ｂの一端が例えば接着されて装着される。
動板１２が接触して配置されており、駆動板１２の図面
上左右方向の両側面１２ａ，１２ｂには、断面矩形の電
気−機械エネルギー変換素子である圧電素子１４ａ，１
４ｂの一端が例えば接着されて装着される。
【００２７】圧電素子１４ａ，１４ｂの他端は、枠体１
１のフランジ部１１ｂ，１１ｃの内面に例えば接着され
て、それぞれ装着されている。さらに、駆動板１２の支
持子１３との非接触面には、断面矩形の物体である移動
体１５が載置され、この駆動装置１０により駆動され
る。
１のフランジ部１１ｂ，１１ｃの内面に例えば接着され
て、それぞれ装着されている。さらに、駆動板１２の支
持子１３との非接触面には、断面矩形の物体である移動
体１５が載置され、この駆動装置１０により駆動され
る。
【００２８】電圧源１６は、圧電素子１４ａ，１４ｂに
駆動電圧を印加するものであり、圧電素子１４ａの電極
１７ａ，１８ａと、圧電素子１４ｂの電極１７ｂ，１８
ｂとに電気的に接続される。
駆動電圧を印加するものであり、圧電素子１４ａの電極
１７ａ，１８ａと、圧電素子１４ｂの電極１７ｂ，１８
ｂとに電気的に接続される。
【００２９】次に、図１に示す駆動装置１０により移動
体１５を駆動する際に、電圧源１６から圧電素子１４
ａ，１４ｂに印加される駆動電圧の波形を、図２を参照
しながら説明する。
体１５を駆動する際に、電圧源１６から圧電素子１４
ａ，１４ｂに印加される駆動電圧の波形を、図２を参照
しながら説明する。
【００３０】ここで、（時間ｔ1 −時間ｔ0 ）＞（時間
ｔ2 −時間ｔ1 ）である。なお、図２においては、説明
の便宜上、時間ｔ0 〜時間ｔ1 にかけて、圧電素子が伸
長し、時間ｔ1 〜時間ｔ2 にかけて圧電素子が伸長する
ものとする。
ｔ2 −時間ｔ1 ）である。なお、図２においては、説明
の便宜上、時間ｔ0 〜時間ｔ1 にかけて、圧電素子が伸
長し、時間ｔ1 〜時間ｔ2 にかけて圧電素子が伸長する
ものとする。
【００３１】図２において、伸長する時間（時間ｔ1 −
時間ｔ0 ）及び収縮する時間（時間ｔ2 −時間ｔ1 ）そ
れぞれにおいて印加される駆動電圧の２次微分項の絶対
値が、ともに、駆動板１２と移動体１５との間に動摩擦
状態及び静摩擦状態の境界を与える駆動電圧の臨界２次
微分項の絶対値よりも大きくなるように、適宜手段を用
いて、駆動電圧を制御する。
時間ｔ0 ）及び収縮する時間（時間ｔ2 −時間ｔ1 ）そ
れぞれにおいて印加される駆動電圧の２次微分項の絶対
値が、ともに、駆動板１２と移動体１５との間に動摩擦
状態及び静摩擦状態の境界を与える駆動電圧の臨界２次
微分項の絶対値よりも大きくなるように、適宜手段を用
いて、駆動電圧を制御する。
【００３２】したがって、移動体１５は駆動板１２に対
して、時間ｔ0 から時間ｔ2 にかけて動摩擦状態を維持
する。このような波形の駆動電圧を、図１に示す電圧源
１６から圧電素子１４ａ，１４ｂに印加する。
して、時間ｔ0 から時間ｔ2 にかけて動摩擦状態を維持
する。このような波形の駆動電圧を、図１に示す電圧源
１６から圧電素子１４ａ，１４ｂに印加する。
【００３３】時間ｔ0 〜時間ｔ1 において、圧電素子１
４ａ，１４ｂを図面上右方向に大きな加速度α1 で急激
に変位させる。このとき、移動体１５の質量をｍ，静摩
擦係数をμとすると、最大静止摩擦力ｆmax ＝μｍｇ＜
ｍα1 となり、通常は動摩擦係数μ’＜静摩擦係数μで
あるため、駆動板１２と移動体１５とは動摩擦状態とな
る。この結果、移動体１５の位置が変化せずに駆動板１
２が移動体１５に対して距離Ｌ5 だけ相対移動する。
４ａ，１４ｂを図面上右方向に大きな加速度α1 で急激
に変位させる。このとき、移動体１５の質量をｍ，静摩
擦係数をμとすると、最大静止摩擦力ｆmax ＝μｍｇ＜
ｍα1 となり、通常は動摩擦係数μ’＜静摩擦係数μで
あるため、駆動板１２と移動体１５とは動摩擦状態とな
る。この結果、移動体１５の位置が変化せずに駆動板１
２が移動体１５に対して距離Ｌ5 だけ相対移動する。
【００３４】次に、時間ｔ1 〜時間ｔ2 においては、圧
電素子１４ａ，１４ｂを図面上左方向に大きな加速度α
2 で急激に変位させる。このとき、前述したように、最
大静止摩擦力ｆmax ＝μｍｇ＜ｍα2 となるため、駆動
板１２と移動体１５とは動摩擦状態となる。この結果、
移動体１５の位置が変化せずに駆動板１２が移動体１５
に対して距離Ｌ6 だけ相対移動する。
電素子１４ａ，１４ｂを図面上左方向に大きな加速度α
2 で急激に変位させる。このとき、前述したように、最
大静止摩擦力ｆmax ＝μｍｇ＜ｍα2 となるため、駆動
板１２と移動体１５とは動摩擦状態となる。この結果、
移動体１５の位置が変化せずに駆動板１２が移動体１５
に対して距離Ｌ6 だけ相対移動する。
【００３５】図１及び図２に示す本実施例の装置では、
時間ｔ0 〜時間ｔ2 において、移動体１５には動摩擦力
μ’ｍｇが作用しているため、時間ｔ0 から時間ｔ1 ま
では右方向に距離ｘ1 ＝１／２μ’ｇ（ｔ1 −ｔ0 ）2
だけ移動し、時間ｔ1 から時間ｔ2 までは左方向に距離
ｘ2 ＝１／２μ’ｇ（ｔ2 −ｔ1 ）2 だけ移動する。し
たがって、時間ｔ0 から時間ｔ1 までの間に移動体１５
が右方向に移動する距離ｘは、 ｘ＝１／２μ’ｇ｛（ｔ1 −ｔ0 ）2 −（ｔ2 −ｔ1 ）
2 ｝ となる。
時間ｔ0 〜時間ｔ2 において、移動体１５には動摩擦力
μ’ｍｇが作用しているため、時間ｔ0 から時間ｔ1 ま
では右方向に距離ｘ1 ＝１／２μ’ｇ（ｔ1 −ｔ0 ）2
だけ移動し、時間ｔ1 から時間ｔ2 までは左方向に距離
ｘ2 ＝１／２μ’ｇ（ｔ2 −ｔ1 ）2 だけ移動する。し
たがって、時間ｔ0 から時間ｔ1 までの間に移動体１５
が右方向に移動する距離ｘは、 ｘ＝１／２μ’ｇ｛（ｔ1 −ｔ0 ）2 −（ｔ2 −ｔ1 ）
2 ｝ となる。
【００３６】ここで、時間ｔ0 から時間ｔ1 までの間、
駆動板１２が加速度α1 で移動するということは、例え
ば圧電素子１４ａ，１４ｂが加速度α1 で伸びるという
ことである。同様に、時間ｔ1 までの間は、圧電素子１
４ａ，１４ｂが加速度α2 で縮むということである。時
間ｔ0 から時間ｔ2 までの間の一周期に圧電素子が伸び
る量と縮む量とは等しいため、１／２α1 （ｔ1 −
ｔ0 ）2 ＝１／２α2 （ｔ2 −ｔ1 ）2 である。よっ
て、α1 ≠α2 であれば、ｘ≒０となる。
駆動板１２が加速度α1 で移動するということは、例え
ば圧電素子１４ａ，１４ｂが加速度α1 で伸びるという
ことである。同様に、時間ｔ1 までの間は、圧電素子１
４ａ，１４ｂが加速度α2 で縮むということである。時
間ｔ0 から時間ｔ2 までの間の一周期に圧電素子が伸び
る量と縮む量とは等しいため、１／２α1 （ｔ1 −
ｔ0 ）2 ＝１／２α2 （ｔ2 −ｔ1 ）2 である。よっ
て、α1 ≠α2 であれば、ｘ≒０となる。
【００３７】なお、移動距離を確保するためには進行さ
せたい方向へ伸長する時間を長くとることが必要で、例
えば、（ｔ1 −ｔ0 ）≧２×（ｔ2 −ｔ1 ）とすること
が望ましい。
せたい方向へ伸長する時間を長くとることが必要で、例
えば、（ｔ1 −ｔ0 ）≧２×（ｔ2 −ｔ1 ）とすること
が望ましい。
【００３８】このように、時間ｔ0 〜時間ｔ1 ，時間ｔ
1 〜時間ｔ2 において、ともに、移動体１５が駆動板１
２に対して動摩擦状態であっても、α1 ≠α2 であれ
ば、移動体１５を移動することができる。
1 〜時間ｔ2 において、ともに、移動体１５が駆動板１
２に対して動摩擦状態であっても、α1 ≠α2 であれ
ば、移動体１５を移動することができる。
【００３９】本実施例では、移動体１５と駆動板１２と
の間は常に動摩擦状態であるため、電圧源１６の駆動回
路を、静摩擦状態及び動摩擦状態に切り換え得るように
構成する必要がなく駆動回路を簡素化できるとともに、
駆動電圧の一周期の長期化を防止できるために移動速度
の高速化を図れるとともに静粛に駆動することができ
る。
の間は常に動摩擦状態であるため、電圧源１６の駆動回
路を、静摩擦状態及び動摩擦状態に切り換え得るように
構成する必要がなく駆動回路を簡素化できるとともに、
駆動電圧の一周期の長期化を防止できるために移動速度
の高速化を図れるとともに静粛に駆動することができ
る。
【００４０】また、移動体１５と駆動板１２との間は常
に動摩擦状態でよいため、移動体１５，駆動板１２それ
ぞれの性状（材質，粗度等）にあまり注意を払う必要が
なくなり、最適な駆動条件を簡単に設定でき、設計の自
由度が増加する。
に動摩擦状態でよいため、移動体１５，駆動板１２それ
ぞれの性状（材質，粗度等）にあまり注意を払う必要が
なくなり、最適な駆動条件を簡単に設定でき、設計の自
由度が増加する。
【００４１】（第２実施例）図３は、本発明の第２実施
例を適用した駆動装置の構成を示す説明図である。な
お、以降の各実施例の説明では、同一部分には同一の符
号を付すことにより重複する説明を省略する。
例を適用した駆動装置の構成を示す説明図である。な
お、以降の各実施例の説明では、同一部分には同一の符
号を付すことにより重複する説明を省略する。
【００４２】本実施例における駆動装置１０−１は、第
１実施例の変形例であり、枠体１１−１が断面溝型の収
容体ではなく、縁部に設けられるフランジ部１１ｂが一
つである断面Ｌ字型の収容体であり、圧電素子１４ａが
フランジ部１１ｂの内面に一つだけ設けられている。こ
のように構成することにより、構造が簡素化される。
１実施例の変形例であり、枠体１１−１が断面溝型の収
容体ではなく、縁部に設けられるフランジ部１１ｂが一
つである断面Ｌ字型の収容体であり、圧電素子１４ａが
フランジ部１１ｂの内面に一つだけ設けられている。こ
のように構成することにより、構造が簡素化される。
【００４３】（第３実施例）図４は、本発明の第３実施
例を適用した駆動装置の構成を模式的に示す説明図であ
る。
例を適用した駆動装置の構成を模式的に示す説明図であ
る。
【００４４】本実施例における駆動装置はいわゆるイン
パクト型駆動装置であり、第１実施例及び第２実施例に
対して、いわば自走式である。同図に示すように、イン
パクト型駆動装置１０−２は、直方体状の相対運動部材
１２に圧電素子１４の一端が取り付けられ、この圧電素
子１４の他端に慣性体１９が取り付けられて、構成され
る。
パクト型駆動装置であり、第１実施例及び第２実施例に
対して、いわば自走式である。同図に示すように、イン
パクト型駆動装置１０−２は、直方体状の相対運動部材
１２に圧電素子１４の一端が取り付けられ、この圧電素
子１４の他端に慣性体１９が取り付けられて、構成され
る。
【００４５】このインパクト型駆動装置１０−２を静摩
擦係数μの物体である固定体１５上に載置する。この
際、固定体１５の表面１５ａには相対運動部材１２のみ
が接触し、圧電素子１４及び慣性体１９はともに接触し
ない。
擦係数μの物体である固定体１５上に載置する。この
際、固定体１５の表面１５ａには相対運動部材１２のみ
が接触し、圧電素子１４及び慣性体１９はともに接触し
ない。
【００４６】そして、圧電素子１４に接続された図示し
ない電圧源から、図２に示すような非対称波形の駆動電
圧を連続的に印加する。時間ｔ0 〜時間ｔ1 において、
圧電素子１４は図面上右方向に大きな加速度α1 で急激
に変位する。この結果、相対運動部材１２と固定体１５
とは動摩擦状態となり、相対運動部材１２が固定体１５
に対して距離Ｌ7 だけ相対移動する。
ない電圧源から、図２に示すような非対称波形の駆動電
圧を連続的に印加する。時間ｔ0 〜時間ｔ1 において、
圧電素子１４は図面上右方向に大きな加速度α1 で急激
に変位する。この結果、相対運動部材１２と固定体１５
とは動摩擦状態となり、相対運動部材１２が固定体１５
に対して距離Ｌ7 だけ相対移動する。
【００４７】次に、時間ｔ1 〜時間ｔ2 においては、圧
電素子１４は図面上左方向に大きな加速度α2 で急激に
変位する。この結果、相対運動部材１２と固定体１５と
は動摩擦状態となり、相対運動部材１２が固定体１５に
対して距離Ｌ8 だけ相対移動する。
電素子１４は図面上左方向に大きな加速度α2 で急激に
変位する。この結果、相対運動部材１２と固定体１５と
は動摩擦状態となり、相対運動部材１２が固定体１５に
対して距離Ｌ8 だけ相対移動する。
【００４８】このように、時間ｔ0 〜時間ｔ1 ，時間ｔ
1 〜時間ｔ2 において、ともに、相対運動部材１２が固
定体１５に対して動摩擦状態であっても、加速度α1 ≠
加速度α2 であれば、相対運動部材１２を移動すること
ができる。
1 〜時間ｔ2 において、ともに、相対運動部材１２が固
定体１５に対して動摩擦状態であっても、加速度α1 ≠
加速度α2 であれば、相対運動部材１２を移動すること
ができる。
【００４９】本実施例では、相対運動部材１２と固定体
１５との間は常に動摩擦状態であるため、電圧源の駆動
回路を、静摩擦状態及び動摩擦状態に切り換え得るよう
に構成する必要がなく駆動回路を簡素化できるととも
に、駆動電圧の一周期の長期化を防止できるために移動
速度の高速化を図れるとともに静粛に駆動することがで
きる。
１５との間は常に動摩擦状態であるため、電圧源の駆動
回路を、静摩擦状態及び動摩擦状態に切り換え得るよう
に構成する必要がなく駆動回路を簡素化できるととも
に、駆動電圧の一周期の長期化を防止できるために移動
速度の高速化を図れるとともに静粛に駆動することがで
きる。
【００５０】また、相対運動部材１２と固定体１５との
間は常に動摩擦状態でよいため、相対運動部材１２，固
定体１５それぞれの性状（材質，粗度等）にあまり注意
を払う必要がなくなる。そのため、最適な駆動条件を簡
単に設定でき、設計の自由度が増加する。
間は常に動摩擦状態でよいため、相対運動部材１２，固
定体１５それぞれの性状（材質，粗度等）にあまり注意
を払う必要がなくなる。そのため、最適な駆動条件を簡
単に設定でき、設計の自由度が増加する。
【００５１】（第４実施例）図５は、第４実施例の本発
明にかかる駆動装置の構成を示す説明図である。本実施
例における駆動装置１０−３は、第３実施例の変形例で
あり、相対運動部材１２の対向面に二つの圧電素子１４
ａ，１４ｂが取り付けられ、これらの圧電素子１４ａ，
１４ｂの他端に慣性体１９ａ，１９ｂが取り付けられた
ものである。
明にかかる駆動装置の構成を示す説明図である。本実施
例における駆動装置１０−３は、第３実施例の変形例で
あり、相対運動部材１２の対向面に二つの圧電素子１４
ａ，１４ｂが取り付けられ、これらの圧電素子１４ａ，
１４ｂの他端に慣性体１９ａ，１９ｂが取り付けられた
ものである。
【００５２】第３実施例に比較すると、圧電素子が二つ
設置されているために駆動力を倍増できる。
設置されているために駆動力を倍増できる。
【００５３】（変形例）以上の本実施例では、説明を簡
単にするために等加速度運動の場合を例にとって説明し
たが、必ずしも全時間において等加速度運動である必要
はなく、等加速度運動の場合には限定されない。
単にするために等加速度運動の場合を例にとって説明し
たが、必ずしも全時間において等加速度運動である必要
はなく、等加速度運動の場合には限定されない。
【００５４】また、本実施例では、電気−機械エネルギ
ー変換素子として圧電素子を用いたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば電歪素子や磁歪素子等
を用いることもできる。
ー変換素子として圧電素子を用いたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば電歪素子や磁歪素子等
を用いることもできる。
【００５５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１の
発明では、電気−機械エネルギー変換素子が伸長する時
間及び収縮する時間それぞれにおいて駆動装置に印加さ
れる駆動電圧の２次微分項の絶対値が、ともに、相対運
動部材と物体との間に動摩擦状態及び静摩擦状態の境界
を与える駆動電圧の臨界２次微分項の絶対値よりも大き
いため、電圧源の駆動回路を、静摩擦状態及び動摩擦状
態に切り換え得るように構成する必要がなく駆動回路を
簡素化できるとともに、駆動電圧の一周期の長期化を防
止できるために移動速度の高速化を図れるとともに静粛
に駆動することができる。
発明では、電気−機械エネルギー変換素子が伸長する時
間及び収縮する時間それぞれにおいて駆動装置に印加さ
れる駆動電圧の２次微分項の絶対値が、ともに、相対運
動部材と物体との間に動摩擦状態及び静摩擦状態の境界
を与える駆動電圧の臨界２次微分項の絶対値よりも大き
いため、電圧源の駆動回路を、静摩擦状態及び動摩擦状
態に切り換え得るように構成する必要がなく駆動回路を
簡素化できるとともに、駆動電圧の一周期の長期化を防
止できるために移動速度の高速化を図れるとともに静粛
に駆動することができる。
【００５６】また、相対運動部材と物体との間は常に動
摩擦状態でよいため、相対運動部材，物体それぞれの性
状により決定される静摩擦係数にあまり注意を払う必要
がなくなり、最適な駆動条件を簡単に設定でき、設計の
自由度が増加する。
摩擦状態でよいため、相対運動部材，物体それぞれの性
状により決定される静摩擦係数にあまり注意を払う必要
がなくなり、最適な駆動条件を簡単に設定でき、設計の
自由度が増加する。
【００５７】請求項２の発明は、請求項１において、駆
動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転体と，
電気−機械エネルギー変換素子の他端を保持するととも
に回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運動部材
によって物体をスムーズに駆動できる。
動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転体と，
電気−機械エネルギー変換素子の他端を保持するととも
に回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運動部材
によって物体をスムーズに駆動できる。
【００５８】請求項３の発明は、請求項１において、駆
動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転体と，
相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞれ配置さ
れた２つの電気−機械エネルギー変換素子と，電気−機
械エネルギー変換素子の他端をそれぞれ保持するととも
に回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運動部材
によって物体をスムーズかつ大きなトルクで駆動でき
る。
動装置が相対運動部材に転動自在に接触する回転体と，
相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞれ配置さ
れた２つの電気−機械エネルギー変換素子と，電気−機
械エネルギー変換素子の他端をそれぞれ保持するととも
に回転体を搭載する枠体とを備えるため、相対運動部材
によって物体をスムーズかつ大きなトルクで駆動でき
る。
【００５９】請求項４の発明は、請求項１において、駆
動装置が電気−機械エネルギー変換素子の他端に接続さ
れた慣性体を備えるため、物体に対して相対運動部材を
スムーズに駆動できる。
動装置が電気−機械エネルギー変換素子の他端に接続さ
れた慣性体を備えるため、物体に対して相対運動部材を
スムーズに駆動できる。
【００６０】請求項５の発明は、請求項１において、駆
動装置が相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞ
れ配置された２つの電気−機械エネルギー変換素子と，
電気−機械エネルギー変換素子の他端それぞれに接続さ
れた２つの慣性体とを備えるため、物体に対して相対運
動部材をスムーズに駆動できる。
動装置が相対運動部材の相対運動方向の両端部にそれぞ
れ配置された２つの電気−機械エネルギー変換素子と，
電気−機械エネルギー変換素子の他端それぞれに接続さ
れた２つの慣性体とを備えるため、物体に対して相対運
動部材をスムーズに駆動できる。
【図１】本発明の第１実施例を適用した駆動装置の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】第１実施例において、電圧源から圧電素子に印
加される駆動電圧の波形を示すグラフである。
加される駆動電圧の波形を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施例を適用した駆動装置の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】本発明の第３実施例を適用した駆動装置の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図５】第４実施例の本発明にかかる駆動装置の構成を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、従来の駆動装置
の例であるインパクト型移動装置を示す説明図である。
の例であるインパクト型移動装置を示す説明図である。
【図７】従来の移動装置の第２の例の構成を示す説明図
である。
である。
１０，１０−１，１０−２，１０−３ 駆動装置 １１，１１−１ 台 １１ａ 内面底部 １１ｂ，１１ｃ
フランジ部 １２ 駆動板 １２，１２ａ，１
２ｂ 両側面 １３ 支持子 １４，１４ａ，１
４ｂ 圧電素子 １５ 移動体 １６ 電圧源 １７ａ，１７ｂ 電極 １８ａ，１８ｂ
電極 １９，１９ａ，１９ｂ 慣性体
フランジ部 １２ 駆動板 １２，１２ａ，１
２ｂ 両側面 １３ 支持子 １４，１４ａ，１
４ｂ 圧電素子 １５ 移動体 １６ 電圧源 １７ａ，１７ｂ 電極 １８ａ，１８ｂ
電極 １９，１９ａ，１９ｂ 慣性体
Claims (5)
- 【請求項１】 物体に接触する相対運動部材と，一端が
前記相対運動部材に接合されるとともに、駆動電圧を印
加されることにより伸縮して前記相対運動部材を駆動す
る電気−機械エネルギー変換素子とを少なくとも備える
駆動装置に、前記電気−機械エネルギー変換素子が伸長
する時間と収縮する時間とを異ならせる非対称波形の駆
動電圧を印加する駆動装置の駆動方法において、 前記電気−機械エネルギー変換素子が伸長する時間及び
収縮する時間それぞれにおいて印加される駆動電圧の２
次微分項の絶対値は、ともに、前記相対運動部材と前記
物体との間に動摩擦状態及び静摩擦状態の境界を与える
駆動電圧の臨界２次微分項の絶対値よりも大きいことを
特徴とする駆動装置の駆動方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載された駆動装置の駆動方
法において、 前記駆動装置は、前記相対運動部材に転動自在に接触す
る回転体と，前記電気−機械エネルギー変換素子の他端
を保持するとともに前記回転体を搭載する枠体とを備え
ることを特徴とする駆動装置の駆動方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載された駆動装置の駆動方
法において、 前記駆動装置は、前記相対運動部材に転動自在に接触す
る回転体と，前記相対運動部材の相対運動方向の両端部
にそれぞれ配置された２つの前記電気−機械エネルギー
変換素子と，前記電気−機械エネルギー変換素子の他端
をそれぞれ保持するとともに前記回転体を搭載する枠体
とを備えることを特徴とする駆動装置の駆動方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載された駆動装置の駆動方
法において、 前記駆動装置は、前記電気−機械エネルギー変換素子の
他端に接続された慣性体を備えることを特徴とする駆動
装置の駆動方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載された駆動装置の駆動方
法において、 前記駆動装置は、前記相対運動部材の相対運動方向の両
端部にそれぞれ配置された２つの前記電気−機械エネル
ギー変換素子と，前記電気−機械エネルギー変換素子の
他端それぞれに接続された２つの慣性体とを備えること
を特徴とする駆動装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7143468A JPH08340681A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 駆動装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7143468A JPH08340681A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 駆動装置の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340681A true JPH08340681A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15339415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7143468A Pending JPH08340681A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | 駆動装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08340681A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150077935A (ko) | 2013-12-30 | 2015-07-08 | 삼성전기주식회사 | 피에조 구동 장치 및 방법, 그를 이용한 피에조 |
| KR20160026208A (ko) | 2014-08-29 | 2016-03-09 | 삼성전기주식회사 | 피에조 구동 장치 및 구동 방법 |
| US9566415B2 (en) | 2008-05-05 | 2017-02-14 | Endogene Limited | Method and apparatus for advancing a probe |
-
1995
- 1995-06-09 JP JP7143468A patent/JPH08340681A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9566415B2 (en) | 2008-05-05 | 2017-02-14 | Endogene Limited | Method and apparatus for advancing a probe |
| US10772487B2 (en) | 2008-05-05 | 2020-09-15 | Endogene Limited | Method and apparatus for advancing a probe |
| KR20150077935A (ko) | 2013-12-30 | 2015-07-08 | 삼성전기주식회사 | 피에조 구동 장치 및 방법, 그를 이용한 피에조 |
| US9680084B2 (en) | 2013-12-30 | 2017-06-13 | Mplus Co., Ltd. | Piezoelectric element driving apparatus and method, and piezoelectric system using the same |
| KR20160026208A (ko) | 2014-08-29 | 2016-03-09 | 삼성전기주식회사 | 피에조 구동 장치 및 구동 방법 |
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