JPH09285149A - Vibration actuator and its drive method - Google Patents

Vibration actuator and its drive method

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JPH09285149A
JPH09285149A JP8091077A JP9107796A JPH09285149A JP H09285149 A JPH09285149 A JP H09285149A JP 8091077 A JP8091077 A JP 8091077A JP 9107796 A JP9107796 A JP 9107796A JP H09285149 A JPH09285149 A JP H09285149A
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JP
Japan
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vibration
frequency
elastic body
pressure
predetermined
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Application number
JP8091077A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Okazaki
光宏 岡崎
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH09285149A publication Critical patent/JPH09285149A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to easily switch the drive characteristics of a vibration actuator by changing a pressuring force between an oscillator and a relative motion member by a pressuring mechanism in response to the frequency of a drive voltage input to an electric-mechanical conversion element. SOLUTION: An oscillator comprising piezoelectric elements 2a, 2b, 2p and 2p' as four electric-mechanical conversion elements is mounted in parallel on one of the planes of a rectangular flat-shaped elastic body 1. Also, a pressuring mechanism 24 for pushing the elastic body 1 to the surface of a rail 22 as a relative motion member with a predetermined pressuring force is mounted between the elastic body 1 and a frame 23 having a box-shaped cross section. The pressuring force between the rail 22 and the oscillator by the pressuring mechanism 24 is changed by adjusting an adjusting disk 50 by the change in a compressive coil spring 49 relative to a pressuring plate 48 in response to the frequency of a drive voltage input to the oscillator. By doing this, the drive characteristics of the vibration actuator 20 can be easily switched.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動アクチュエー
タ及びその駆動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration actuator and its driving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】弾性体に少なくとも2つの電気機械変換
素子を接合し、これらの電気機械変換素子にそれぞれ駆
動信号である交流電圧を印加することにより、弾性体に
複数の振動を調和的に発生させて、弾性体の表面に楕円
運動を発生させる振動アクチュエータが知られている。
2. Description of the Related Art At least two electromechanical transducers are joined to an elastic body and a plurality of vibrations are generated harmoniously in the elastic body by applying an AC voltage as a drive signal to each of the electromechanical transducers. A vibration actuator that generates an elliptical motion on the surface of an elastic body is known.

【0003】このような振動アクチュエータとしては、
「光ピックアップ移動を目的とした圧電リニア・モー
タ」(富川義朗氏他:第5回電磁力関連のダイナミック
シンポジウム講演論文集,第393頁〜第398頁)に
より、その構成及び負荷特性が詳細に説明されている。
[0003] As such a vibration actuator,
"Piezoelectric linear motor for moving optical pickup" (Yoshiro Tomikawa et al .: Proceedings of the 5th Electromagnetic Force-related Dynamic Symposium, pp. 393-398) details its configuration and load characteristics It is explained.

【0004】図8は、このような振動アクチュエータ1
の構成を示す説明図であって、図8(a)は上面図,図
8(b)は正面図,図8(c)は右側面図,図8(d)
は底面図である。図8(d)においては、摩擦材5a,
5bは一部を破断した状態で示す。
FIG. 8 shows such a vibration actuator 1
8A is a top view, FIG. 8B is a front view, FIG. 8C is a right side view, and FIG.
Is a bottom view. In FIG. 8D, the friction material 5a,
5b is shown in a partially broken state.

【0005】この振動アクチュエータ1は、矩形平板状
であって一方の平面に突起状に駆動力取出部2a,2b
が形成された弾性体2(ステンレス鋼,アルミニウム合
金等の金属材料又はプラスチック材料等の弾性材料によ
り構成される。)と、駆動力取出部2a,2bを介して
図示しない加圧機構により弾性体1に加圧接触する相対
運動部材3とにより構成される。駆動力取出部2a,2
bは、後述するように、弾性体2に発生する4次の屈曲
振動の腹位置の2ヵ所に形成される。
The vibrating actuator 1 has a rectangular flat plate shape, and the driving force extracting portions 2a, 2b
And an elastic body 2 (which is made of an elastic material such as a metal material such as stainless steel or an aluminum alloy or a plastic material) in which the above are formed, and an elastic body by a pressurizing mechanism (not shown) via the driving force extracting portions 2a and 2b 1 and a relative motion member 3 that is in pressure contact with the first member 1. Driving force take-out section 2a, 2
As will be described later, b is formed at two positions of the antinode of the fourth-order bending vibration generated in the elastic body 2.

【0006】弾性体2の他方の平面には、矩形薄板状の
電気機械変換素子である圧電体4a,4b,4p,4
p’が装着される。圧電体4a,4bは駆動用の圧電体
である。圧電体4a,4bには、電気的に位相が90度
異なる交流電圧が印加される。なお、圧電体4p,4
p’は、弾性体2に発生する振動状態を検出するための
機械電気変換素子である圧電体である。これらの圧電体
4a,4b,4p,4p’には図示しないリード線が半
田付けされており、各リード線は同じく図示しない制御
回路に接続される。
On the other plane of the elastic body 2, piezoelectric bodies 4a, 4b, 4p, 4 which are rectangular thin plate-like electromechanical transducers are provided.
p 'is attached. The piezoelectric bodies 4a and 4b are driving piezoelectric bodies. Alternating current voltages whose phases are electrically different by 90 degrees are applied to the piezoelectric bodies 4a and 4b. The piezoelectric bodies 4p, 4
p ′ is a piezoelectric body which is a mechanical-electrical conversion element for detecting a vibration state generated in the elastic body 2. Lead wires (not shown) are soldered to these piezoelectric bodies 4a, 4b, 4p, 4p ', and each lead wire is also connected to a control circuit (not shown).

【0007】圧電体4a,4bにそれぞれ図示しない駆
動電圧発生装置から駆動信号である交流電圧を印加する
ことにより、弾性体2に1次の縦振動及び4次の屈曲振
動が調和的に発生する。発生した縦振動及び屈曲振動は
合成されて、駆動力取出部2a,2bの端面に弾性体長
手方向に関する楕円状変位を発生し、駆動力取出部2
a,2bを介して弾性体2に加圧接触する相対運動部材
3に対して相対運動を生じる。この相対運動を外部に取
り出して推力として利用する。
By applying an AC voltage, which is a drive signal, from a drive voltage generator (not shown) to each of the piezoelectric bodies 4a and 4b, first-order longitudinal vibration and fourth-order bending vibration are harmonically generated in the elastic body 2. . The generated longitudinal vibration and bending vibration are combined to generate an elliptical displacement in the longitudinal direction of the elastic body on the end faces of the driving force extraction units 2a and 2b, and the driving force extraction unit 2
A relative motion is generated with respect to the relative motion member 3 which comes into pressure contact with the elastic body 2 via the a and 2b. This relative movement is taken out and used as thrust.

【0008】このような振動アクチュエータ1では、1
次の縦振動及び4次の屈曲振動それぞれの固有振動数
が、互いに非常に近い値又は同じ値になるように設計さ
れる。そのため、圧電体4a,4bそれぞれに、二つの
固有振動数に近い周波数の交流電圧を印加することによ
り、1次の縦振動及び4次の屈曲振動を調和的に発生さ
せることができる。
In such a vibration actuator 1, 1
The natural frequencies of the next longitudinal vibration and the fourth bending vibration are designed to be very close to each other or the same value. Therefore, by applying an AC voltage having a frequency close to two natural frequencies to each of the piezoelectric bodies 4a and 4b, it is possible to harmonically generate the first longitudinal vibration and the fourth bending vibration.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
振動アクチュエータ1において、粗動型(高速型)−微
動型(高荷重型)のように、駆動特性を異ならせるため
には、所望の特性に応じて、弾性体,相対運動部材等の
形状,寸法等を適宜変更して、新たに製作する必要があ
った。
By the way, in the conventional vibration actuator 1, in order to have different drive characteristics, such as a coarse movement type (high speed type) and a fine movement type (high load type), desired characteristics are required. Therefore, it is necessary to appropriately change the shapes, dimensions, etc. of the elastic body, the relative motion member, etc., and to newly manufacture them.

【0010】すなわち、従来の振動アクチュエータ1で
は、駆動特性は振動アクチュエータのスペックにより決
定されてしまうため、単一の弾性体を用いて駆動特性の
変更を行うことは極めて難しかった。そのため、駆動特
性の異なる振動アクチュエータを得ようとする場合に
は、それぞれを専用に設計及び製作する必要があった。
そのため、製作個数が増加して製造コストが嵩むという
課題があった。
That is, in the conventional vibration actuator 1, since the drive characteristics are determined by the specifications of the vibration actuator, it is extremely difficult to change the drive characteristics using a single elastic body. Therefore, in order to obtain the vibration actuators having different driving characteristics, it is necessary to design and manufacture the vibration actuators individually.
Therefore, there is a problem in that the number of manufactured products increases and the manufacturing cost increases.

【0011】また、振動アクチュエータを機器に組み込
んでから駆動特性を変更したい場合には、既設の振動ア
クチュエータを外し、新たな所望の駆動特性を備える振
動アクチュエータを装着する必要があり、交換及び装着
作業に時間を要するという課題があった。
Further, when it is desired to change the drive characteristics after incorporating the vibration actuator into the equipment, it is necessary to remove the existing vibration actuator and mount a vibration actuator having a new desired drive characteristic. There was a problem that it took time.

【0012】なお、駆動特性が異なる数種類の振動アク
チュエータを装置に組み込んでおき、これらを適宜切り
換えることにより、所望の駆動特性を得ることも不可能
ではない。しかし、振動アクチュエータの設置数が増加
するために大きな設置スペースが必要になったり、振動
アクチュエータの切り換え機構を新たに設ける必要もあ
り、実現は容易でない。
Incidentally, it is not impossible to obtain desired drive characteristics by incorporating several types of vibration actuators having different drive characteristics into the device and switching these appropriately. However, this is not easy because a large installation space is required due to an increase in the number of vibration actuators to be installed, and a vibration actuator switching mechanism needs to be newly provided.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、弾性体に発生
する曲げ振動の共振周波数fBと、縦振動の共振周波数
fLとをずらして振動アクチュエータを製作するととも
に、曲げ振動の共振周波数fBと縦振動の共振周波数f
Lとの間で駆動周波数を変化させることにより、曲げ振
動の振幅と縦振動の振幅との比を変化させて、弾性体の
駆動力取出部に発生する楕円状変位の形態を変化させる
ことにより、振動アクチュエータの駆動特性を容易に切
り換えるものである。
According to the present invention, a resonance frequency fB of bending vibration generated in an elastic body and a resonance frequency fL of longitudinal vibration are shifted from each other to manufacture a vibration actuator, and a resonance frequency fB of bending vibration is generated. Resonance frequency f of longitudinal vibration
By changing the drive frequency between L and L, the ratio between the amplitude of bending vibration and the amplitude of longitudinal vibration is changed to change the form of the elliptical displacement generated in the driving force extracting portion of the elastic body. The drive characteristics of the vibration actuator are easily switched.

【0014】請求項1の発明は、弾性体,及びこの弾性
体に装着され駆動電圧を印加されることにより弾性体に
屈曲振動及び縦振動を調和的に発生する電気機械変換素
子を有する振動子と,この振動子に接触する相対運動部
材と,この相対運動部材と振動子とを加圧する加圧機構
とを備え、さらに、電気機械変換素子に入力する駆動電
圧の周波数に応じて、加圧機構による相対運動部材と振
動子との間における加圧力を変更する加圧力制御部とを
備えることを特徴とする振動アクチュエータである。
According to a first aspect of the present invention, a vibrator having an elastic body and an electromechanical conversion element that is mounted on the elastic body and applies bending voltage and longitudinal vibration to the elastic body in a harmonious manner. And a relative motion member that comes into contact with the vibrator, and a pressurizing mechanism that pressurizes the relative motion member and the vibrator, and further pressurizes according to the frequency of the drive voltage input to the electromechanical conversion element. A vibration actuator comprising: a relative movement member of a mechanism and a pressing force control unit that changes a pressing force between the vibrator.

【0015】請求項2の発明は、請求項1に記載された
振動アクチュエータにおいて、前記の周波数は、屈曲振
動の共振周波数と縦振動の共振周波数との間の所定値に
設定されており、加圧力制御部は、相対運動部材と振動
子との間における加圧力を、駆動電圧の周波数が予め定
めた所定周波数よりも縦振動の共振周波数に近い値であ
る場合には、予め定めた所定加圧力よりも小さく変更
し、駆動電圧の周波数が予め定めた所定周波数よりも屈
曲振動の共振周波数に近い値である場合には、予め定め
た所定加圧力よりも大きく変更することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first aspect, the frequency is set to a predetermined value between the resonance frequency of the bending vibration and the resonance frequency of the longitudinal vibration. When the frequency of the drive voltage is closer to the resonance frequency of the longitudinal vibration than the predetermined frequency, the pressure control section applies a predetermined predetermined pressure to the applied force between the relative motion member and the vibrator. It is characterized in that the pressure is changed to be smaller than the pressure, and when the frequency of the drive voltage is a value closer to the resonance frequency of the bending vibration than the predetermined frequency, the pressure is changed to be larger than the predetermined pressure.

【0016】請求項3の発明は、弾性体に装着された電
気機械変換素子に駆動電圧を印加して弾性体に屈曲振動
と縦振動とを調和的に発生させ、振動子に加圧接触する
相対運動部材との間で相対運動を発生する振動アクチュ
エータの駆動方法であって、駆動電圧の周波数は、屈曲
振動の共振周波数と縦振動の共振周波数との間の値であ
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a drive voltage is applied to the electromechanical conversion element mounted on the elastic body to generate flexural vibration and longitudinal vibration in the elastic body in a harmonic manner, and the pressure contact is made with the vibrator. A method for driving a vibration actuator that generates relative motion with a relative motion member, characterized in that the frequency of the driving voltage is a value between the resonance frequency of flexural vibration and the resonance frequency of longitudinal vibration. .

【0017】請求項4の発明は、請求項3に記載された
振動アクチュエータの駆動方法において、前記の周波数
は、屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数との間
の所定値に設定されており、駆動電圧の周波数が予め定
めた所定周波数よりも縦振動の共振周波数に近い値であ
る場合には、弾性体と相対運動部材との間の加圧力を予
め定めた所定加圧力よりも小さくし、駆動電圧の周波数
が予め定めた所定周波数よりも屈曲振動の共振周波数に
近い値である場合には、弾性体と相対運動部材との間の
加圧力を予め定めた所定加圧力よりも大きくすることを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of driving a vibration actuator according to the third aspect, the frequency is set to a predetermined value between the resonance frequency of bending vibration and the resonance frequency of longitudinal vibration. If the frequency of the drive voltage is closer to the resonance frequency of the longitudinal vibration than the predetermined frequency, the pressure between the elastic body and the relative motion member is smaller than the predetermined pressure. However, when the frequency of the drive voltage is a value closer to the resonance frequency of the flexural vibration than the predetermined frequency, the pressure force between the elastic body and the relative motion member is larger than the predetermined pressure force. It is characterized by doing.

【0018】請求項5の発明は、請求項4に記載された
振動アクチュエータの駆動方法において、弾性体と相対
運動部材との間の加圧力の変更は、予め定めた、加圧力
と駆動電圧の周波数との関係に基づいて、行われること
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for driving the vibration actuator according to the fourth aspect, the pressure applied between the elastic body and the relative motion member is changed by a predetermined force applied and the drive voltage. It is characterized in that it is performed based on the relationship with the frequency.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1実施形態)以下、本発明を添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以降の各実施形態の説明は、
振動アクチュエータとして超音波の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。
(First Embodiment) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the description of each embodiment is as follows.
An example of an ultrasonic actuator using an ultrasonic vibration region as the vibration actuator will be described.

【0020】図1は、第1実施形態の超音波アクチュエ
ータ20を組み込んだ搬送装置を、一部破断した状態で
示す正面図である。図2は、図1におけるII−II線
断面図である。図3は、第1実施形態の超音波アクチュ
エータ20を構成する弾性体1の正面図である。さら
に、図4は、図2における加圧機構24周辺を拡大して
示す説明図であって、図4(a),図4(b)は加圧時
の状態を示す拡大断面図,図4(c)は調整板50と加
圧用モータギヤ60との噛合状態を示す平面図である。
FIG. 1 is a front view showing a carrying device incorporating the ultrasonic actuator 20 of the first embodiment in a partially broken state. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a front view of the elastic body 1 that constitutes the ultrasonic actuator 20 of the first embodiment. Furthermore, FIG. 4 is an explanatory view showing the periphery of the pressurizing mechanism 24 in FIG. 2 in an enlarged manner, and FIGS. 4A and 4B are enlarged sectional views showing a state at the time of pressurizing. FIG. 7C is a plan view showing a meshing state between the adjusting plate 50 and the pressurizing motor gear 60.

【0021】図1〜図3において、第1実施形態の超音
波アクチュエータ20は、矩形平板状の弾性体1と、弾
性体1の一方の平面に並列に装着される4枚の電気機械
変換素子である圧電素子2a,2b,2p,2p’とに
より構成される振動子を備える。
1 to 3, an ultrasonic actuator 20 according to the first embodiment includes a rectangular flat plate-shaped elastic body 1 and four electromechanical conversion elements mounted in parallel on one plane of the elastic body 1. And a piezoelectric element 2a, 2b, 2p, 2p '.

【0022】本実施形態における駆動装置は、この超音
波アクチュエータ20と、弾性体1の一方の平面を被っ
た状態で装着されるフレキシブルプリント基板(以下、
単に「FPC」と略記する。)21と、弾性体1に対し
て移動自在に配置される相対運動部材であるレール22
と、超音波アクチュエータ20,加圧機構24等を支持
する箱型の断面形状のフレーム23と、フレーム23及
び弾性体1の間に配設され弾性体1をレール22の表面
に所定の加圧力で押しつける加圧機構24とにより、そ
の主要部分が構成される。
The drive device in the present embodiment is provided with the ultrasonic actuator 20 and a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as "flexible printed circuit board") which is mounted so as to cover one flat surface of the elastic body 1.
It is simply abbreviated as “FPC”. ) 21 and a rail 22 which is a relative movement member movably arranged with respect to the elastic body 1.
And a box-shaped frame 23 having a box-shaped cross-section for supporting the ultrasonic actuator 20, the pressurizing mechanism 24, etc., and the elastic body 1 disposed between the frame 23 and the elastic body 1 on the surface of the rail 22 with a predetermined pressing force. The main part is constituted by the pressing mechanism 24 which is pressed by.

【0023】本実施形態では、弾性体1は、フレーム2
3に加圧機構24とともに固定されており、弾性体1に
接触するレール22が直線移動を行う移動体(相対運動
部材)をなしている。
In this embodiment, the elastic body 1 is the frame 2
The rail 22 that is fixed to the pressure roller 3 together with the pressurizing mechanism 24 makes contact with the elastic body 1 to form a moving body (relative movement member) that linearly moves.

【0024】弾性体1は、ステンレス鋼,アルミニウム
合金等の金属材料、セラミックス材料もしくはプラスチ
ック材料等の弾性材料によって、矩形平板状に形成され
る。弾性体1の他方の平面(圧電素子非装着面)には、
駆動力取出部1a,1bが一体かつ突起状に形成され
る。この駆動力取出部1a,1bは、弾性体1の長手方
向中心線(図3のI−I線)を挟んでその両側に対称的
に(発生する屈曲振動の腹位置)突設されており、その
端面がレール22の上面に接触する。また、弾性体1の
長辺側両側面の中央には、ネジ孔25を有する加圧機構
用のネジ取付け部26A,26Bが一体に突設される。
The elastic body 1 is formed in a rectangular flat plate shape with a metal material such as stainless steel or aluminum alloy, or an elastic material such as ceramic material or plastic material. On the other plane of the elastic body 1 (the surface on which the piezoelectric element is not mounted),
The driving force take-out portions 1a and 1b are integrally formed in a protruding shape. The driving force output portions 1a and 1b are provided symmetrically on both sides of the center line (II line in FIG. 3) of the elastic body 1 (the antinode position of the bending vibration generated). , Its end surface contacts the upper surface of the rail 22. In addition, screw attachment portions 26A and 26B for a pressure mechanism having a screw hole 25 are integrally formed at the centers of both long side surfaces of the elastic body 1.

【0025】図3において、4つの圧電素子のうち、内
側2つの圧電素子2a,2bは、弾性体1に1次の縦振
動(L1モード)及び4次の屈曲振動(B4モード)を
発生させるための駆動用圧電素子であって、電気エネル
ギーを機械エネルギー(機械的変位)に変換する。これ
らの圧電素子2a,2bは、弾性体1の長手方向中心線
(I−I線)を挟んでその両側にほぼ等距離をおいて並
設される。
In FIG. 3, of the four piezoelectric elements, the inner two piezoelectric elements 2a and 2b cause the elastic body 1 to generate a first-order longitudinal vibration (L1 mode) and a fourth-order bending vibration (B4 mode). A driving piezoelectric element for converting electric energy into mechanical energy (mechanical displacement). These piezoelectric elements 2a and 2b are arranged in parallel on both sides of the center line (II line) of the elastic body 1 with a substantially equal distance therebetween.

【0026】一方、弾性体1の外側に配置された圧電素
子2p,2p’は、弾性体1に発生する振動の状態をモ
ニタするための振動モニタ用圧電素子であって、機械エ
ネルギー(機械的変位)を電気エネルギー(電気信号)
に変換する。これらの圧電素子2p,2p’は、圧電素
子2a,2bの外側に配設され、また、互いに弾性体1
の中央(I−I線)から等距離だけ離れた位置に装着さ
れる。
On the other hand, the piezoelectric elements 2p and 2p 'arranged outside the elastic body 1 are vibration monitoring piezoelectric elements for monitoring the state of vibration generated in the elastic body 1, and are mechanical energy (mechanical energy). Displacement) electrical energy (electrical signal)
Convert to These piezoelectric elements 2p and 2p 'are arranged outside the piezoelectric elements 2a and 2b, and are elastic bodies 1 with respect to each other.
It is mounted at a position equidistant from the center (line I-I).

【0027】弾性体1の表裏両面には、電極が2枚ずつ
それぞれ焼付けにより形成される。表面側の2枚の電極
は、FPC21に形成された導電箔28,29の一端に
設けられた駆動用端子部28a,29aを介して圧電素
子2a,2bにそれぞれ接続される。
Two electrodes are formed on each of the front and back surfaces of the elastic body 1 by baking. The two electrodes on the front surface side are respectively connected to the piezoelectric elements 2a and 2b via drive terminal portions 28a and 29a provided at one ends of the conductive foils 28 and 29 formed on the FPC 21, respectively.

【0028】駆動用端子部28aには第1の交流電圧が
印加され、一方、駆動用端子部29aには第1の交流電
圧と電気的な位相が90°異なる第2の交流電圧が印加
される。なお、本実施形態では、圧電素子2a,2bの
厚み方向の分極方向は、互いに同方向に設定してある
が、逆方向としてもよい。2枚の電極と駆動用端子部2
8a,29aとは、例えば接着,溶着さらには圧着等の
適宜手段によって接合される。
A first AC voltage is applied to the driving terminal portion 28a, while a second AC voltage whose electrical phase is 90 ° different from that of the first AC voltage is applied to the driving terminal portion 29a. It In this embodiment, the polarization directions of the piezoelectric elements 2a and 2b in the thickness direction are set in the same direction, but they may be set in opposite directions. Two electrodes and drive terminal 2
8a and 29a are joined by appropriate means such as adhesion, welding and pressure bonding.

【0029】圧電素子2p,2p’には、FPC21に
形成された導電箔33,34の振動モニタ用端子部33
a,33bがそれぞれ接続される。圧電素子2p,2
p’の両面には、電極が2枚ずつそれぞれ焼付けにより
形成される。表面側の2枚の電極は、FPC21に形成
された導電箔33,34の一端に設けられた振動モニタ
用端子部33a,33bを介して、圧電素子2p,2
p’に、例えば接着,溶着さらには圧着等の適宜手段に
よって接合される。
On the piezoelectric elements 2p and 2p ', the vibration monitor terminal portion 33 of the conductive foils 33 and 34 formed on the FPC 21 is provided.
a and 33b are respectively connected. Piezoelectric elements 2p, 2
Two electrodes are formed on each side of p'by baking. The two electrodes on the front surface side are connected to the piezoelectric elements 2p, 2 via the vibration monitor terminal portions 33a, 33b provided at one end of the conductive foils 33, 34 formed on the FPC 21.
It is joined to p ′ by an appropriate means such as adhesion, welding and pressure bonding.

【0030】弾性体1の振動状態は、圧電素子2p,2
p’により電気信号に変換され、表面側の2枚の電極を
介してそれぞれ出力される。この電気信号には、4次の
屈曲振動(B4モード)の振動状態と、1次の縦振動
(L1モード)の振動状態との2つの異なる振動モード
が合成された形で含まれる。そして、弾性体1に生じて
いる振動振幅に略応じた大きさの信号が得られる。
The vibrating state of the elastic body 1 depends on the piezoelectric elements 2p and 2p.
It is converted into an electric signal by p ′ and is output via the two electrodes on the front surface side. This electric signal contains a combination of two different vibration modes, that is, the vibration state of the fourth bending vibration (B4 mode) and the vibration state of the first longitudinal vibration (L1 mode). Then, a signal having a magnitude substantially corresponding to the vibration amplitude generated in the elastic body 1 is obtained.

【0031】FPC21は、上下2枚のフィルムからな
り、これらの間に互いに電気的に独立した導電箔28,
29,33,34,36が配置される。これらの導電箔
28,29,33,34,36は駆動回路の一部を構成
する。なお、FPC21は、本実施形態とは異なり、一
枚のフィルムにメッキやスクリーン印刷等により導電部
を形成し、この導電部に導電箔の機能を持たせたものを
用いてもよい。
The FPC 21 is composed of two upper and lower films, and a conductive foil 28 electrically isolated from each other between them.
29, 33, 34, 36 are arranged. These conductive foils 28, 29, 33, 34 and 36 form a part of the drive circuit. Unlike the present embodiment, the FPC 21 may be one in which a conductive portion is formed on one film by plating, screen printing, or the like, and the conductive portion has a function of a conductive foil.

【0032】導電箔28,29,33,34の各端子部
28a、29a、33a、34aは、FPC21の裏面
側に露呈され、前述したように各圧電素子の電極4a,
5a,6a,7aに接合される。また、導電箔36には
グランド用の端子部36aが設けられ、FPC21の裏
面側に露呈される。
The terminal portions 28a, 29a, 33a, 34a of the conductive foils 28, 29, 33, 34 are exposed on the back surface side of the FPC 21, and as described above, the electrodes 4a, 4a of the piezoelectric elements are formed.
It is joined to 5a, 6a and 7a. Further, the conductive foil 36 is provided with a ground terminal portion 36 a, which is exposed on the back surface side of the FPC 21.

【0033】図3に示すように、FPC21の長辺側両
側面の中央には、帯状の接続部37Aと,舌片状の固定
部37Bとが、それぞれ一体に延設される。接続部37
Aには、各導電箔28,29,33,34,36が集中
して並列に形成され、先端が各端子A,B,P,P’,
G端子を介してモータの駆動回路(図5を参照しながら
後述する)に接続される。
As shown in FIG. 3, a strip-shaped connecting portion 37A and a tongue-shaped fixing portion 37B are integrally formed at the centers of both side surfaces of the FPC 21 on the long side. Connection part 37
In A, the conductive foils 28, 29, 33, 34, and 36 are concentrated and formed in parallel, and the tips are connected to the terminals A, B, P, P ′,
It is connected to a motor drive circuit (described later with reference to FIG. 5) via the G terminal.

【0034】FPC21の接続部37Aの基部には、加
圧機構用のねじ取付け部26Aのねじ孔に対応して、ね
じ取付け孔が形成される。このねじ取付け孔には、弾性
体1とフレーム23を連結する連結部材である、一対の
取付けねじ38の一方が挿通される。接続部37Aの基
部裏面側には、前述したグランド用導電箔36の端子部
36aが、ねじ取付け孔に近接して露呈される。
A screw mounting hole is formed in the base portion of the connecting portion 37A of the FPC 21 corresponding to the screw hole of the screw mounting portion 26A for the pressure mechanism. One of a pair of mounting screws 38, which is a connecting member that connects the elastic body 1 and the frame 23, is inserted into the screw mounting hole. On the rear surface side of the base of the connecting portion 37A, the terminal portion 36a of the conductive foil 36 for ground described above is exposed in the vicinity of the screw mounting hole.

【0035】舌片状の固定部37Bには、加圧機構用取
付け部26Bの図示しないねじ孔に対応して形成された
ねじ取付孔(図示せず)が設けられ、弾性体1とフレー
ム23とを連結する一対の取付けねじ38のうちの他方
が挿通される。
The tongue-shaped fixing portion 37B is provided with a screw mounting hole (not shown) formed corresponding to a screw hole (not shown) of the pressure mechanism mounting portion 26B, and the elastic body 1 and the frame 23 are provided. The other of the pair of mounting screws 38 that connects and is inserted.

【0036】図1及び図2において、レール22はフレ
ーム23を貫通する状態で配置される。フレーム23
は、箱型に形成されており、内部に弾性体1が一対の取
付けねじ38,38によって固定・支持される。また、
フレーム23の内部下方には、レール22の両側面にベ
アリング43を介して接触するガイド44が取付けねじ
55によって配設され、弾性体1とガイド44とにより
レール22を上下から挟み込むように構成される。この
ようにして、レール22の円滑な移動を可能にするとと
もに、弾性体1の幅方向への移動を規制する。
In FIGS. 1 and 2, the rail 22 is arranged so as to penetrate the frame 23. Frame 23
Is formed in a box shape, and the elastic body 1 is fixed and supported inside by a pair of mounting screws 38, 38. Also,
Below the inside of the frame 23, guides 44, which come into contact with both side surfaces of the rail 22 via bearings 43, are provided by mounting screws 55, and the rail 22 is sandwiched between the elastic body 1 and the guides 44 from above and below. It In this way, the smooth movement of the rail 22 is enabled and the movement of the elastic body 1 in the width direction is restricted.

【0037】加圧機構24は、一対の取付けねじ38,
38に上下動自在に設けられた押圧板48と、各取付け
ねじ38,38に装着されて押圧板48を弾性体1に押
し付ける一対の圧縮コイルばね49,49と、各取付け
ねじ38,38の上部に螺合され各圧縮コイルばね4
9,49のばね力を調整する一対の調整円板50,50
と、各取付けねじ38,38の下端部に嵌挿されて弾性
体1と押圧板48との間に位置する一対のワッシャ5
1,51等によって構成される。
The pressure mechanism 24 includes a pair of mounting screws 38,
A pressing plate 48 provided to be movable up and down on 38, a pair of compression coil springs 49, 49 mounted on the mounting screws 38, 38 to press the pressing plate 48 against the elastic body 1, and the mounting screws 38, 38. Each compression coil spring 4 is screwed to the top
A pair of adjusting disks 50, 50 for adjusting the spring force of 9, 49
And a pair of washers 5 fitted into the lower ends of the mounting screws 38, 38 and located between the elastic body 1 and the pressing plate 48.
1, 51 and the like.

【0038】本実施形態では、図4に示すように、調整
円板50,50の外周部にねじ部が刻設されており、こ
のねじ部を介して加圧用モータギヤ60が噛合する。加
圧用モータギヤ60は、フレーム23の外部上辺に固定
された加圧用モータ61の出力軸に固定されており、加
圧用モータ61を駆動することにより、加圧用モータギ
ヤ60を介して調整円板50,50が回転する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a screw portion is engraved on the outer peripheral portion of the adjusting disks 50, 50, and the pressurizing motor gear 60 meshes with the screw portion. The pressurizing motor gear 60 is fixed to the output shaft of the pressurizing motor 61 fixed to the outer upper side of the frame 23, and by driving the pressurizing motor 61, the adjusting disc 50, 50 rotates.

【0039】調整円板50は、回転に伴って取付けねじ
38に沿って上下動する。そのため、押圧板48に対す
る圧縮コイルばね49のばね力が変化し、弾性体1とレ
ール22との間の加圧力が調整される。
The adjusting disc 50 moves up and down along with the mounting screw 38 as it rotates. Therefore, the spring force of the compression coil spring 49 with respect to the pressing plate 48 changes, and the pressing force between the elastic body 1 and the rail 22 is adjusted.

【0040】ワッシャ51は、FPC21の接続部37
Aの基部と固定部37Bを、弾性体1の取付け部26
A,26Bに押圧して固定する。これにより、FPC2
1の裏面側に露呈されたグランド用端子部36aと弾性
体1との電気的接続を確実にする。なお、弾性体1に生
じる屈曲振動の腹の位置で加圧すると、屈曲振動の振幅
を小さくしてしまうため、押圧板48によって弾性体1
を加圧する位置は、屈曲振動の腹の位置にかからない位
置とすることが望ましい。
The washer 51 is a connecting portion 37 of the FPC 21.
The base portion of A and the fixed portion 37B are attached to the attachment portion 26 of the elastic body 1.
Press and fix to A and 26B. This allows FPC2
The electrical connection between the ground terminal portion 36a exposed on the back surface side of 1 and the elastic body 1 is ensured. If pressure is applied to the antinode of the bending vibration generated in the elastic body 1, the amplitude of the bending vibration is reduced.
It is desirable that the position where the pressure is applied does not reach the antinode position of the bending vibration.

【0041】図5は、本実施形態における超音波アクチ
ュエータ20の駆動回路を示すブロック図である。アク
チュエータ制御回路70から出力された制御信号によ
り、発振器71は所定の周波数の駆動信号を出力する。
発振器71から発振された駆動信号は、一方はA相電圧
として増幅器72を介して圧電素子2bに入力され、他
方は移相器73を介して90°位相を変更されてB相電
圧として増幅器74を介して圧電素子2aに入力され
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a drive circuit of the ultrasonic actuator 20 in this embodiment. The oscillator 71 outputs a drive signal of a predetermined frequency according to the control signal output from the actuator control circuit 70.
One of the drive signals oscillated from the oscillator 71 is input to the piezoelectric element 2b as an A-phase voltage via the amplifier 72, and the other is phase-shifted by 90 ° via the phase shifter 73 to be an amplifier 74 as a B-phase voltage. Is input to the piezoelectric element 2a via.

【0042】この時、制御信号の一部が加圧用モータ駆
動回路75に入力され、駆動信号の周波数(駆動周波
数)が伝達される。一方、加圧用モータ駆動回路75に
は、操作者が操作・設定する加圧力設定盤76により設
定される加圧力設定値が出力される。加圧用モータ駆動
回路75では、現在の駆動周波数と加圧力設定値とに基
づき、予めこれらについて決定されているテーブル値に
基づき、加圧用モータ61の動作量を決定する。
At this time, part of the control signal is input to the pressurizing motor drive circuit 75, and the frequency of the drive signal (drive frequency) is transmitted. On the other hand, the pressurizing motor drive circuit 75 outputs the pressurizing force set value set by the pressurizing force setting board 76 operated and set by the operator. The pressurizing motor drive circuit 75 determines the operation amount of the pressurizing motor 61 on the basis of the current drive frequency and the pressurizing force set value, and on the basis of the table values determined in advance.

【0043】なお、このテーブル値は、ある周波数域の
駆動周波数に対して、加圧力値を複数の段階で予め設定
してあり、加圧力を設定することにより、超音波アクチ
ュエータの駆動特性を、粗動型(高速型)から微動型
(高荷重型)へ段階的に変更することができるようにな
っている。
In this table value, a pressing force value is preset in a plurality of stages for a driving frequency in a certain frequency range. By setting the pressing force, the driving characteristics of the ultrasonic actuator are The coarse movement type (high speed type) can be gradually changed to the fine movement type (high load type).

【0044】このように、本実施形態では、アクチュエ
ータ制御回路70,加圧用モータ駆動回路75及び加圧
力設定盤76により、圧電素子2a,2bに入力する駆
動周波数に応じて加圧機構24によるレール22と弾性
体1(振動子)との間における加圧力を変更する加圧力
制御部が構成される。
As described above, in the present embodiment, the actuator control circuit 70, the pressurizing motor drive circuit 75, and the pressurizing force setting board 76 allow the pressurizing mechanism 24 to move the rail according to the drive frequency input to the piezoelectric elements 2a and 2b. A pressing force control unit that changes the pressing force between 22 and the elastic body 1 (vibrator) is configured.

【0045】本実施形態における超音波アクチュエータ
を用いた搬送装置は、以上のように構成される。次に、
本実施形態における搬送装置において、操作者が加圧力
設定盤76により加圧力設定値を設定すると、加圧用モ
ータ61が起動して所定の位置で停止する。これによ
り、加圧力が、加圧機構により図4(a)及び図4
(b)に示すように、調整される。
The transfer device using the ultrasonic actuator in this embodiment is constructed as described above. next,
In the transport apparatus according to the present embodiment, when the operator sets the pressing force setting value using the pressing force setting board 76, the pressurizing motor 61 is activated and stopped at a predetermined position. As a result, the pressing force is applied by the pressurizing mechanism as shown in FIGS.
It is adjusted as shown in (b).

【0046】図6は、本実施形態の超音波アクチュエー
タにおいて、駆動信号の周波数(駆動周波数)と曲げ振
動,縦振動それぞれの振幅との関係の一例を示すグラフ
である。以下、図6に示すグラフにおいて、駆動周波数
f2における駆動を標準の駆動状態として、粗動型(高
速型),微動型(高荷重型)の切り換え、すなわち駆動
特性の切り換えについて説明する。
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of the drive signal (drive frequency) and the amplitudes of bending vibration and longitudinal vibration in the ultrasonic actuator of this embodiment. Hereinafter, in the graph shown in FIG. 6, switching between the coarse movement type (high speed type) and the fine movement type (high load type), that is, the switching of the drive characteristics will be described with the drive at the drive frequency f2 as the standard drive state.

【0047】本実施形態の超音波アクチュエータ20で
は、弾性体の寸法等を適宜設定することにより、屈曲振
動の共振周波数fBと縦振動の共振周波数fLとをずら
して設定するとともに(共振周波数fL>共振周波数f
B)、これらの間の周波数f2を駆動周波数として駆動
する。本実施形態では、このような周波数f2による駆
動が標準状態である。
In the ultrasonic actuator 20 of this embodiment, the resonance frequency fB of the bending vibration and the resonance frequency fL of the longitudinal vibration are set to be different from each other by appropriately setting the dimensions of the elastic body and the like (resonance frequency fL> Resonance frequency f
B), the frequency f2 between them is used as the drive frequency. In the present embodiment, driving at such a frequency f2 is the standard state.

【0048】本実施形態において、このような標準状態
から、超音波アクチュエータ20を粗動型とする場合に
は、駆動周波数を縦振動の共振周波数fLに近づけて
(駆動周波数f2→f3)駆動する。図6には、駆動周
波数がf2,f3の時における弾性体駆動力取出部にお
ける楕円状変位例を模式的に示す。縦振動の共振点fL
に近い駆動周波数f3では、楕円状変位は横長の偏平と
なって縦振動振幅がf2の時よりも大きくなるため、駆
動速度が増加し、超音波アクチュエータ20の駆動特性
を粗動型(高速型)にすることができる。
In the present embodiment, when the ultrasonic actuator 20 is of the coarse movement type from such a standard state, the drive frequency is driven close to the resonance frequency fL of the longitudinal vibration (drive frequency f2 → f3). . FIG. 6 schematically shows an example of an elliptical displacement in the elastic body driving force output portion when the driving frequencies are f2 and f3. Resonance point fL of longitudinal vibration
At a drive frequency f3 close to, the elliptical displacement becomes a horizontally long flat and the vertical vibration amplitude becomes larger than that at f2, so the drive speed increases and the drive characteristics of the ultrasonic actuator 20 are changed to the coarse movement type (high speed type). ) Can be

【0049】なお、このとき、加圧力の設定も標準時の
加圧力よりも小さく設定することにより、相対運動時の
走行抵抗を抑制することができるため、より高速型の超
音波アクチュエータとすることができ、望ましい。
At this time, by setting the applied pressure to be smaller than the applied pressure at the standard time, the running resistance at the time of relative movement can be suppressed, so that a higher speed ultrasonic actuator can be obtained. Yes, it is desirable.

【0050】一方、超音波アクチュエータ20を微動型
とする場合には、駆動周波数を曲げ振動の共振周波数f
Bに近づけて(駆動周波数f2→f1)駆動する。曲げ
振動の共振周波数fBに近い駆動周波数f1では、楕円
状変位は縦長の偏平となって縦振動振幅がf2の時より
も小さくなるため、駆動速度が小さくなって低速での微
動動作が可能になる。
On the other hand, when the ultrasonic actuator 20 is of the fine movement type, the driving frequency is the resonance frequency f of bending vibration.
It is driven closer to B (driving frequency f2 → f1). At the drive frequency f1 close to the resonance frequency fB of bending vibration, the elliptical displacement becomes a vertically long flat shape and the vertical vibration amplitude becomes smaller than when it is f2. Therefore, the drive speed becomes small and the fine movement operation at low speed becomes possible. Become.

【0051】また、曲げ振動振幅が駆動周波数f2の標
準時よりも大きくなる。そのため、弾性体と相対運動部
材との間の加圧力を大きくしても、駆動力取出部におけ
る楕円状変位(楕円軌跡)を維持することができ、相対
運動部材の表面における凹凸による速度変動が生じ難く
なる。したがって、低速で安定して駆動することが可能
となる。すなわち、加圧力を大きくすることにより、弾
性体と相対運動部材との間の摩擦力が大きくなり、より
大きな荷重を負荷しても駆動でき、超音波アクチュエー
タを微動型(高荷重型)とすることができる。
Further, the bending vibration amplitude becomes larger than that of the standard drive frequency f2. Therefore, even if the pressing force between the elastic body and the relative motion member is increased, the elliptical displacement (elliptical locus) in the driving force output portion can be maintained, and the speed fluctuation due to the unevenness on the surface of the relative motion member can be maintained. It is hard to occur. Therefore, it becomes possible to drive stably at a low speed. That is, by increasing the applied pressure, the frictional force between the elastic body and the relative motion member increases, and the ultrasonic actuator can be driven even when a larger load is applied, and the ultrasonic actuator is of the fine movement type (high load type). be able to.

【0052】以上のように、駆動周波数を変更するこ
と、必要に応じて、弾性体と相対運動部材との間の加圧
力も適宜変更することにより、超音波アクチュエータの
駆動特性を所望の状態に切り換えることが可能となる。
As described above, by changing the driving frequency and, if necessary, the pressing force between the elastic body and the relative motion member, the driving characteristics of the ultrasonic actuator can be changed to a desired state. It is possible to switch.

【0053】図7は、駆動周波数f1,f2,f3で駆
動した時の超音波アクチュエータの性能変化(負荷荷重
と速度との関係)を示すグラフである。図7のグラフに
示すように、標準状態である駆動周波数f2における駆
動と比較して、駆動周波数f1で駆動すると、高荷重−
低速型の駆動特性となり、微動型(高荷重型)の超音波
アクチュエータが得られることがわかる。
FIG. 7 is a graph showing changes in the performance of the ultrasonic actuator (relationship between load load and speed) when driven at drive frequencies f1, f2 and f3. As shown in the graph of FIG. 7, when driving at the driving frequency f1 as compared with driving at the driving frequency f2 which is the standard state, a high load-
It can be seen that the low-speed drive characteristics are obtained and a fine-motion (high load) ultrasonic actuator is obtained.

【0054】一方、駆動周波数f3で駆動すると、低荷
重−高速型の駆動特性となり、粗動型(高速型)の超音
波アクチュエータが得られることがわかる。なお、図7
において、駆動周波数がf1,f2,f3であるとき
の、弾性体と相対運動部材との間の加圧力をP1,P
2,P3とする。駆動周波数f1では、高荷重型の超音
波アクチュエータの性能をより明確にするため、加圧力
P2よりも大きな加圧力P1で加圧することが望まし
い。また、駆動周波数f3では、高速型の超音波アクチ
ュエータの性能をより明確にするため、加圧力P2より
も小さな加圧力P3で加圧することが望ましい。
On the other hand, it can be seen that when the driving frequency f3 is used, a low load-high speed type driving characteristic is obtained and a coarse motion type (high speed type) ultrasonic actuator is obtained. Note that FIG.
, The driving force between the elastic body and the relative motion member when the driving frequency is f1, f2, f3 is P1, P
2, P3. At the driving frequency f1, in order to make the performance of the high load type ultrasonic actuator clearer, it is desirable to apply a pressure P1 larger than the pressure P2. Further, at the drive frequency f3, in order to make the performance of the high-speed ultrasonic actuator clearer, it is desirable to apply a pressure P3 that is smaller than the pressure P2.

【0055】(変形形態)第1実施形態では、振動アク
チュエータとして超音波の振動域を利用する超音波アク
チュエータを例にとったが、本発明にかかる振動アクチ
ュエータはこのような態様に限定されるものではなく、
他の振動域を利用する振動アクチュエータに対しても等
しく適用することが可能である。
(Modification) In the first embodiment, an ultrasonic actuator utilizing the vibration range of ultrasonic waves is taken as an example of the vibration actuator, but the vibration actuator according to the present invention is limited to such a mode. not,
The same can be applied to vibration actuators using other vibration regions.

【0056】また、第1実施形態では、電気機械変換素
子として圧電素子を用いたが、本発明にかかる振動アク
チュエータはこのような態様に限定されるものではな
く、電気エネルギーを機械的変位に変換することができ
るものであれば等しく適用することが可能である。例え
ば、圧電素子以外に電歪素子を例示することができる。
Further, in the first embodiment, the piezoelectric element is used as the electromechanical conversion element, but the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a mode, and electric energy is converted into mechanical displacement. Anything that can be applied is equally applicable. For example, an electrostrictive element other than the piezoelectric element can be exemplified.

【0057】また、第1実施形態では、弾性体に1次の
伸縮振動と4次の屈曲振動とを発生する、いわゆるL1
−B4型の振動アクチュエータを例にとったが、本発明
にかかる振動アクチュエータはこのような態様に限定さ
れるものではなく、他の縦振動と屈曲振動とを利用した
振動アクチュエータについても等しく適用することが可
能である。
In the first embodiment, the so-called L1 which causes the elastic body to generate the first-order stretching vibration and the fourth-order bending vibration.
Although the -B4 type vibration actuator has been taken as an example, the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a mode, and is equally applied to other vibration actuators utilizing longitudinal vibration and bending vibration. It is possible.

【0058】また、第1実施形態では、3水準の駆動周
波数f1,f2及びf3で段階的に変化させる場合を例
にとって説明したが、本発明はこのような態様に限定さ
れるものではなく、駆動周波数を連続的に変化させると
ともに駆動周波数の変化に対応させて加圧力を連続的に
変化させるように構成してもよい。
In the first embodiment, the case where the driving frequencies f1, f2 and f3 of three levels are changed stepwise has been described as an example, but the present invention is not limited to such an aspect. The driving frequency may be continuously changed and the pressing force may be continuously changed corresponding to the change of the driving frequency.

【0059】さらに、第1実施形態では、加圧力を変更
するに際し、加圧力設定盤76を設置して操作者により
手動で入力するように構成したが、本発明にかかる振動
アクチュエータは、このような態様に限定されるもので
はない。例えば、加圧力変更時の操作性を向上させるた
めに、駆動周波数と加圧力との関係をテーブル値として
演算器に入力しておき、この演算器と制御装置とを組み
合わせて、駆動周波数に応じて加圧力を自動的に変化さ
せるように構成することも可能である。
Further, in the first embodiment, when the pressing force is changed, the pressing force setting panel 76 is installed so that the operator can manually input the pressure. However, the vibration actuator according to the present invention has such a configuration. However, the embodiment is not limited to this. For example, in order to improve the operability when changing the pressing force, the relationship between the drive frequency and the pressing force is input to the calculator as a table value, and the calculator and the control device are combined to change the drive frequency according to the drive frequency. It is also possible to configure so that the applied pressure is changed automatically.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施形態の超音波アクチュエータを組み込
んだ搬送装置を、一部破断した状態で示す正面図であ
る。
FIG. 1 is a front view showing a transport device incorporating the ultrasonic actuator of the first embodiment in a partially broken state.

【図2】図1におけるII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【図3】第1実施形態の超音波アクチュエータを構成す
る弾性体の正面図である。
FIG. 3 is a front view of an elastic body that constitutes the ultrasonic actuator of the first embodiment.

【図4】図2における加圧機構周辺を拡大して示す説明
図であって、図4(a),図4(b)は、それぞれ、加
圧時の状態を示す拡大断面図,図4(c)は調整板と加
圧用モータギヤとの噛合状態を示す平面図である。
4A and 4B are explanatory views showing the periphery of the pressurizing mechanism in FIG. 2 in an enlarged manner, and FIGS. 4A and 4B are enlarged cross-sectional views showing a state at the time of pressurization, and FIG. (C) is a plan view showing a meshing state between the adjusting plate and the pressurizing motor gear.

【図5】第1実施形態における超音波アクチュエータの
駆動回路を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a drive circuit of the ultrasonic actuator according to the first embodiment.

【図6】第1実施形態の超音波アクチュエータにおい
て、駆動信号の周波数(駆動周波数)と曲げ振動,縦振
動それぞれの振幅との関係の一例を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of a drive signal (drive frequency) and the amplitudes of bending vibration and longitudinal vibration in the ultrasonic actuator of the first embodiment.

【図7】第1実施形態において、駆動周波数f1,f
2,f3で駆動した時の超音波アクチュエータの性能変
化(負荷荷重と速度との関係)を示すグラフである。
FIG. 7 shows drive frequencies f1 and f in the first embodiment.
It is a graph which shows the performance change (load load and speed) of an ultrasonic actuator when it drives with 2 and f3.

【図8】従来の振動アクチュエータの構成を示す説明図
であって、図8(a)は上面図,図8(b)は正面図,
図8(c)は右側面図,図8(d)は底面図である。
8A and 8B are explanatory views showing a configuration of a conventional vibration actuator, in which FIG. 8A is a top view, FIG. 8B is a front view, and FIG.
8C is a right side view and FIG. 8D is a bottom view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 弾性体 2a,2b 圧電素子(電気機械変換素子) 22 レール(相対運動部材) 24 加圧機構 70 アクチュエータ制御回路 75 加圧用モータ駆動回路 76 加圧力設定盤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 elastic body 2a, 2b piezoelectric element (electromechanical conversion element) 22 rail (relative movement member) 24 pressurizing mechanism 70 actuator control circuit 75 pressurizing motor drive circuit 76 pressurizing force setting panel

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弾性体,及び前記弾性体に装着され駆動
電圧を印加されることにより前記弾性体に屈曲振動及び
縦振動を調和的に発生する電気機械変換素子を有する振
動子と,前記振動子に接触する相対運動部材と,前記相
対運動部材と前記振動子とを加圧する加圧機構とを備
え、さらに、 前記電気機械変換素子に入力する駆動電圧の周波数に応
じて、前記加圧機構による前記相対運動部材と前記振動
子との間における加圧力を変更する加圧力制御部とを備
えることを特徴とする振動アクチュエータ。
1. A vibrating body having an elastic body, and an electromechanical conversion element which is mounted on the elastic body and harmonically generates bending vibration and longitudinal vibration in the elastic body when a driving voltage is applied to the elastic body, and the vibration. A relative movement member that contacts the child; and a pressure mechanism that presses the relative movement member and the vibrator, and further, the pressure mechanism according to the frequency of the drive voltage input to the electromechanical conversion element. A vibration actuator including: a pressure control unit that changes a pressure between the relative motion member and the vibrator.
【請求項2】 請求項1に記載された振動アクチュエー
タにおいて、 前記周波数は、前記屈曲振動の共振周波数と前記縦振動
の共振周波数との間の所定値に設定されており、 前記加圧力制御部は、前記加圧力を、 前記周波数が予め定めた所定周波数よりも前記縦振動の
共振周波数に近い値である場合には、予め定めた所定加
圧力よりも小さく変更し、 前記周波数が予め定めた所定周波数よりも前記屈曲振動
の共振周波数に近い値である場合には、予め定めた所定
加圧力よりも大きく変更することを特徴とする振動アク
チュエータ。
2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the frequency is set to a predetermined value between a resonance frequency of the bending vibration and a resonance frequency of the longitudinal vibration, and the pressing force control unit. When the frequency is a value closer to the resonance frequency of the longitudinal vibration than the predetermined frequency which is set in advance, the press force is changed to be smaller than the predetermined press force which is set in advance, and the frequency is set in advance. A vibration actuator, wherein when the value is closer to the resonance frequency of the flexural vibration than a predetermined frequency, the vibration pressure is changed to be larger than a predetermined pressure.
【請求項3】 弾性体に装着された電気機械変換素子に
駆動電圧を印加して前記弾性体に屈曲振動と縦振動とを
調和的に発生させ、前記振動子に加圧接触する相対運動
部材との間で相対運動を発生する振動アクチュエータの
駆動方法であって、 前記駆動電圧の周波数は、前記屈曲振動の共振周波数と
前記縦振動の共振周波数との間の値であることを特徴と
する振動アクチュエータの駆動方法。
3. A relative motion member that applies a drive voltage to an electromechanical conversion element mounted on an elastic body to generate flexural vibration and longitudinal vibration in the elastic body in a harmonic manner and press-contacts with the vibrator. A method of driving a vibration actuator that generates a relative motion between the vibration voltage and the vibration frequency, wherein the frequency of the driving voltage is a value between the resonance frequency of the bending vibration and the resonance frequency of the longitudinal vibration. Driving method of vibration actuator.
【請求項4】 請求項3に記載された振動アクチュエー
タの駆動方法において、 前記周波数は、前記屈曲振動の共振周波数と前記縦振動
の共振周波数との間の所定値に設定されており、 前記駆動電圧の周波数が予め定めた所定周波数よりも前
記縦振動の共振周波数に近い値である場合には、前記弾
性体と前記相対運動部材との間の加圧力を予め定めた所
定加圧力よりも小さくし、 前記駆動電圧の周波数が予め定めた所定周波数よりも前
記屈曲振動の共振周波数に近い値である場合には、前記
弾性体と前記相対運動部材との間の加圧力を予め定めた
所定加圧力よりも大きくすることを特徴とする振動アク
チュエータの駆動方法。
4. The method of driving a vibration actuator according to claim 3, wherein the frequency is set to a predetermined value between a resonance frequency of the bending vibration and a resonance frequency of the longitudinal vibration, When the frequency of the voltage is a value closer to the resonance frequency of the longitudinal vibration than the predetermined frequency, the pressure between the elastic body and the relative motion member is smaller than the predetermined pressure. However, when the frequency of the drive voltage is a value closer to the resonance frequency of the flexural vibration than a predetermined frequency, a predetermined pressure applied between the elastic body and the relative motion member is predetermined. A method for driving a vibration actuator, which is characterized by making the pressure larger than the pressure.
【請求項5】 請求項4に記載された振動アクチュエー
タの駆動方法において、 前記加圧力の変更は、予め定めた、前記加圧力と前記駆
動電圧の前記周波数との関係に基づいて、行われること
を特徴とする振動アクチュエータの駆動方法。
5. The vibration actuator driving method according to claim 4, wherein the change of the pressing force is performed based on a predetermined relationship between the pressing force and the frequency of the driving voltage. And a method for driving a vibration actuator.
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JP2012500503A (en) * 2008-08-18 2012-01-05 ニュー スケール テクノロジーズ インコーポレーティッド Quasi-resonant drive system and method
JP2016144262A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 キヤノン株式会社 Drive control circuit of vibrator, driving method of vibrator, vibration type drive device and imaging apparatus
JP2020528726A (en) * 2017-07-25 2020-09-24 フィジック インストゥルメント(ピーアイ)ゲーエムベーハー アンド ツェーオー.カーゲー Closed loop motion control method for ultrasonic motors

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