JPH10234191A - 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 - Google Patents
振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置Info
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- JPH10234191A JPH10234191A JP9281768A JP28176897A JPH10234191A JP H10234191 A JPH10234191 A JP H10234191A JP 9281768 A JP9281768 A JP 9281768A JP 28176897 A JP28176897 A JP 28176897A JP H10234191 A JPH10234191 A JP H10234191A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 バースト信号による微小移動を可能とする。
【解決手段】 振動アクチュエータ１０を互いに異なる
第１の駆動状態と第２の駆動状態とに切り替えるための
制御器１１０と、所定の周波数および電圧を有する信号
を生成する発振器１１１２と、圧電体１２ａに接続され
る出力端子Ａと圧電体１２ｂ接続される出力端子Ｂとを
備えた切り替え器１１５と、出力端子Ｂと圧電体１２ｂ
との間に接続され、入力した信号の電気的な位相を所定
量変化させる移相器１２０とを備え、切り替え器１１５
は、第１の駆動状態では出力端子Ａと出力端子Ｂの双方
から信号を出力し、第２の駆動状態では出力端子Ａと出
力端子Ｂのいずれか一方から信号を出力する。
第１の駆動状態と第２の駆動状態とに切り替えるための
制御器１１０と、所定の周波数および電圧を有する信号
を生成する発振器１１１２と、圧電体１２ａに接続され
る出力端子Ａと圧電体１２ｂ接続される出力端子Ｂとを
備えた切り替え器１１５と、出力端子Ｂと圧電体１２ｂ
との間に接続され、入力した信号の電気的な位相を所定
量変化させる移相器１２０とを備え、切り替え器１１５
は、第１の駆動状態では出力端子Ａと出力端子Ｂの双方
から信号を出力し、第２の駆動状態では出力端子Ａと出
力端子Ｂのいずれか一方から信号を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気機械変換素子
を備え、その電気機械変換素子の励振により弾性体に振
動を発生させて、振動アクチュエータを駆動する振動ア
クチュエータの駆動方法および駆動装置に関する。
を備え、その電気機械変換素子の励振により弾性体に振
動を発生させて、振動アクチュエータを駆動する振動ア
クチュエータの駆動方法および駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の振動アクチュエータの一
例を示す図である。この振動アクチュエータは、矩形平
板状に形成され、下面に出力取り出し部１ａ，１ｂが形
成された弾性体１と、この弾性体１の上面に接合され
た、電気機械変換素子である圧電体２ａ，２ｂとを備え
る。そして、圧電体２ａ，２ｂに交流電圧を印加して弾
性体１に縦振動と屈曲振動を調和的に発生させることに
より、出力取り出し部１ａ，１ｂに発生する楕円運動を
用いて駆動力を発生するように構成されている。
例を示す図である。この振動アクチュエータは、矩形平
板状に形成され、下面に出力取り出し部１ａ，１ｂが形
成された弾性体１と、この弾性体１の上面に接合され
た、電気機械変換素子である圧電体２ａ，２ｂとを備え
る。そして、圧電体２ａ，２ｂに交流電圧を印加して弾
性体１に縦振動と屈曲振動を調和的に発生させることに
より、出力取り出し部１ａ，１ｂに発生する楕円運動を
用いて駆動力を発生するように構成されている。
【０００３】振動アクチュエータの駆動回路は、所定周
波数の交流電圧を発振する発振器１０１と、発振器１０
１の交流電圧の位相を９０度異ならせる移相器１０２
と、移相器１０２の出力を増幅して、圧電体２ａに印加
する増幅器１０３と、発振器１０１の出力を増幅して、
圧電体１２ｂに印加する増幅器１０４などとを備えてい
る。
波数の交流電圧を発振する発振器１０１と、発振器１０
１の交流電圧の位相を９０度異ならせる移相器１０２
と、移相器１０２の出力を増幅して、圧電体２ａに印加
する増幅器１０３と、発振器１０１の出力を増幅して、
圧電体１２ｂに印加する増幅器１０４などとを備えてい
る。
【０００４】この振動アクチュエータに、弾性体１の１
次の縦振動と４次の屈曲振動の固有振動数が非常に近い
周波数の交流電圧を２相印加すると、２つの振動のモー
ドが調和した振動が発生する。出力取り出し部１ａ，１
ｂは、４次の屈曲振動の腹となる部分に設けられてお
り、この出力取り出し部１ａ，１ｂの先端が楕円運動を
行なうことで推力（駆動力）が発生する。
次の縦振動と４次の屈曲振動の固有振動数が非常に近い
周波数の交流電圧を２相印加すると、２つの振動のモー
ドが調和した振動が発生する。出力取り出し部１ａ，１
ｂは、４次の屈曲振動の腹となる部分に設けられてお
り、この出力取り出し部１ａ，１ｂの先端が楕円運動を
行なうことで推力（駆動力）が発生する。
【０００５】このような振動アクチュエータに関して、
「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 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ｐｐ３９３〜３９８）」には、その
構造と負荷特性が開示されている。また、新版超音波モ
ータ（上羽貞行、富川義朗著、トリケップス刊ｐｐ１４
５〜１４６）には、自走式の装置が開示されている。
「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 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ｐｐ３９３〜３９８）」には、その
構造と負荷特性が開示されている。また、新版超音波モ
ータ（上羽貞行、富川義朗著、トリケップス刊ｐｐ１４
５〜１４６）には、自走式の装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の振動アクチュエータ駆動装置は、微小移動をするため
に、駆動信号として、バースト（断続波）信号を印加し
たときに、バースト波数が少ない場合には、連続波を印
加したときとは反対の方向に動いてしまう、という問題
があった。
の振動アクチュエータ駆動装置は、微小移動をするため
に、駆動信号として、バースト（断続波）信号を印加し
たときに、バースト波数が少ない場合には、連続波を印
加したときとは反対の方向に動いてしまう、という問題
があった。
【０００７】図５は、従来例に係る振動アクチュエータ
の駆動装置のバースト波数と移動距離の関係を示す図で
ある。この例の場合には、バースト波数が１０〜１１０
パルスまでは、連続波と反対方向に動き、バースト波数
が１２０パルス以上では、連続波と同じ方向に動いてい
る。従って、このような従来の駆動方法では、微小移動
を制御することは困難であった。
の駆動装置のバースト波数と移動距離の関係を示す図で
ある。この例の場合には、バースト波数が１０〜１１０
パルスまでは、連続波と反対方向に動き、バースト波数
が１２０パルス以上では、連続波と同じ方向に動いてい
る。従って、このような従来の駆動方法では、微小移動
を制御することは困難であった。
【０００８】本発明の課題は、バースト信号による微小
移動を可能とする振動アクチュエータの駆動方法および
駆動装置を提供することである。
移動を可能とする振動アクチュエータの駆動方法および
駆動装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明では、電気エネルギを機械的変
位に変換する電気機械変換素子を有し、この電気機械変
換素子に駆動信号を印加して振動を発生させることで駆
動力を得る振動アクチュエータの駆動方法において、前
記電気機械変換素子に第１の電気エネルギ入力部と第２
の電気エネルギ入力部とを設け、前記第１の電気エネル
ギ入力部には第１の駆動信号を印加し、前記第２の電気
エネルギ入力部には前記第１の駆動信号と電気的な位相
が異なる第２の駆動信号を印加することで振動を発生さ
せる第１の駆動状態と、第１の電気エネルギ入力部と前
記第２の電気エネルギ入力部のいずれか一方に前記第１
の駆動信号と前記第２の駆動信号のいずれか一方を印加
することで振動を発生させる第２の駆動状態と、を選択
可能にした。
に、請求項１記載の発明では、電気エネルギを機械的変
位に変換する電気機械変換素子を有し、この電気機械変
換素子に駆動信号を印加して振動を発生させることで駆
動力を得る振動アクチュエータの駆動方法において、前
記電気機械変換素子に第１の電気エネルギ入力部と第２
の電気エネルギ入力部とを設け、前記第１の電気エネル
ギ入力部には第１の駆動信号を印加し、前記第２の電気
エネルギ入力部には前記第１の駆動信号と電気的な位相
が異なる第２の駆動信号を印加することで振動を発生さ
せる第１の駆動状態と、第１の電気エネルギ入力部と前
記第２の電気エネルギ入力部のいずれか一方に前記第１
の駆動信号と前記第２の駆動信号のいずれか一方を印加
することで振動を発生させる第２の駆動状態と、を選択
可能にした。
【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記第２の駆動状態では、前記第１の電
気エネルギ入力部または前記第２の電気エネルギ入力部
に印加される駆動信号を、バースト波とした。
発明において、前記第２の駆動状態では、前記第１の電
気エネルギ入力部または前記第２の電気エネルギ入力部
に印加される駆動信号を、バースト波とした。
【００１１】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記第２の駆動状態では、前記振動アク
チュエータの駆動方向に応じて前記第１の電気エネルギ
入力部と前記第２の電気エネルギ入力部のいずれか一方
を選択し、該選択した電気エネルギ入力部に前記第１の
駆動信号または前記第２の駆動信号を印加するようにし
た。
発明において、前記第２の駆動状態では、前記振動アク
チュエータの駆動方向に応じて前記第１の電気エネルギ
入力部と前記第２の電気エネルギ入力部のいずれか一方
を選択し、該選択した電気エネルギ入力部に前記第１の
駆動信号または前記第２の駆動信号を印加するようにし
た。
【００１２】請求項４記載の発明では、第１の電気エネ
ルギ入力部と第２の電気エネルギ入力部とが形成されて
入力した電気エネルギを機械的変位に変換する電気機械
変換素子を有し、この電気機械変換素子に駆動信号を印
加して振動を発生させることで駆動力を得る振動アクチ
ュエータと、前記振動アクチュエータを互いに異なる第
１の駆動状態と第２の駆動状態とに切り替えるための制
御器と、前記制御器が前記第１の駆動状態に切り換えた
ときは、前記第１の電気エネルギ入力部には第１の駆動
信号を印加し、前記第２の電気エネルギ入力部には前記
第１の駆動信号と電気的な位相が異なる第２の駆動信号
を印加し、前記制御器が前記第２の駆動状態に切り換え
たときは、前記第１の電気エネルギ入力部と前記第２の
電気エネルギ入力部のいずれか一方に前記第１の駆動信
号と前記第２の駆動信号のいずれか一方を印加する駆動
回路と、で振動アクチュエータの駆動装置を構成した。
ルギ入力部と第２の電気エネルギ入力部とが形成されて
入力した電気エネルギを機械的変位に変換する電気機械
変換素子を有し、この電気機械変換素子に駆動信号を印
加して振動を発生させることで駆動力を得る振動アクチ
ュエータと、前記振動アクチュエータを互いに異なる第
１の駆動状態と第２の駆動状態とに切り替えるための制
御器と、前記制御器が前記第１の駆動状態に切り換えた
ときは、前記第１の電気エネルギ入力部には第１の駆動
信号を印加し、前記第２の電気エネルギ入力部には前記
第１の駆動信号と電気的な位相が異なる第２の駆動信号
を印加し、前記制御器が前記第２の駆動状態に切り換え
たときは、前記第１の電気エネルギ入力部と前記第２の
電気エネルギ入力部のいずれか一方に前記第１の駆動信
号と前記第２の駆動信号のいずれか一方を印加する駆動
回路と、で振動アクチュエータの駆動装置を構成した。
【００１３】請求項５記載の発明では、請求項４記載の
発明において、前記駆動回路が、所定の周波数および電
圧を有する信号を生成する発振器と、前記第１の電気エ
ネルギ入力部に接続された第１の出力端子と前記第２の
電気エネルギ入力部に接続された第２の出力端子とを備
えた切り替え器と、前記第２の出力端子と前記第２の電
気エネルギ入力部との間に接続され、入力した信号の電
気的な位相を所定量変化させる移相器とを備える構成と
し、前記切り替え器が、前記第１の駆動状態では前記第
１の出力端子と前記第２の出力端子の双方から信号を出
力し、前記第２の駆動状態では前記第１の出力端子と前
記第２の出力端子のいずれか一方から信号を出力するよ
うにした。
発明において、前記駆動回路が、所定の周波数および電
圧を有する信号を生成する発振器と、前記第１の電気エ
ネルギ入力部に接続された第１の出力端子と前記第２の
電気エネルギ入力部に接続された第２の出力端子とを備
えた切り替え器と、前記第２の出力端子と前記第２の電
気エネルギ入力部との間に接続され、入力した信号の電
気的な位相を所定量変化させる移相器とを備える構成と
し、前記切り替え器が、前記第１の駆動状態では前記第
１の出力端子と前記第２の出力端子の双方から信号を出
力し、前記第２の駆動状態では前記第１の出力端子と前
記第２の出力端子のいずれか一方から信号を出力するよ
うにした。
【００１４】請求項６記載の発明では、請求項４記載の
発明において、前記駆動回路が、前記第２の駆動状態で
は、前記振動アクチュエータの駆動方向に応じて前記第
１の電気エネルギ入力部と前記第２の電気エネルギ入力
部のいずれか一方を選択し、該選択した電気エネルギ入
力部に前記第１の駆動信号または前記第２の駆動信号を
印加するように構成した。
発明において、前記駆動回路が、前記第２の駆動状態で
は、前記振動アクチュエータの駆動方向に応じて前記第
１の電気エネルギ入力部と前記第２の電気エネルギ入力
部のいずれか一方を選択し、該選択した電気エネルギ入
力部に前記第１の駆動信号または前記第２の駆動信号を
印加するように構成した。
【００１５】請求項７記載の発明では、電気エネルギを
機械的変位に変換する電気機械変換素子を有し、この電
気機械変換素子に駆動信号を印加して振動を発生させる
ことで駆動力を得る振動アクチュエータの駆動装置であ
って、前記振動アクチュエータの前記電気機械変換素子
に、第１の電気エネルギ入力部と第２の電気エネルギ入
力部とを形成し、前記第１の電気エネルギ入力部には第
１の駆動信号を印加し、前記第２の電気エネルギ入力部
には前記第１の駆動信号と電気的な位相が異なる第２の
駆動信号を印加する第１の駆動状態と、前記第１の電気
エネルギ入力部と前記第２の電気エネルギ入力部のいず
れか一方に前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号の
いずれか一方を印加する第２の駆動状態と、を切り替え
る切り替え器を備えた構成とした。
機械的変位に変換する電気機械変換素子を有し、この電
気機械変換素子に駆動信号を印加して振動を発生させる
ことで駆動力を得る振動アクチュエータの駆動装置であ
って、前記振動アクチュエータの前記電気機械変換素子
に、第１の電気エネルギ入力部と第２の電気エネルギ入
力部とを形成し、前記第１の電気エネルギ入力部には第
１の駆動信号を印加し、前記第２の電気エネルギ入力部
には前記第１の駆動信号と電気的な位相が異なる第２の
駆動信号を印加する第１の駆動状態と、前記第１の電気
エネルギ入力部と前記第２の電気エネルギ入力部のいず
れか一方に前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号の
いずれか一方を印加する第２の駆動状態と、を切り替え
る切り替え器を備えた構成とした。
【００１６】請求項８記載の発明では、請求項７記載の
発明において、前記第２の駆動状態では、前記第１の電
気エネルギ入力部または前記第２の電気エネルギ入力部
に印加される駆動信号が、バースト波となるように構成
した。
発明において、前記第２の駆動状態では、前記第１の電
気エネルギ入力部または前記第２の電気エネルギ入力部
に印加される駆動信号が、バースト波となるように構成
した。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。図１
は、本実施形態の振動アクチュエータの構成を示す平面
図である。本実施形態の振動アクチュエータ１０は、矩
形平板状に形成された弾性体１１と、弾性体１１の上面
に接合された電気機械変換素子である２つの圧電体１２
ａ，１２ｂとを備える。弾性体１１の下面には、突起状
の出力取り出し部１１ａ，１１ｂが形成されている。ま
た、弾性体１１の両側面には、支持用の切り欠き部１１
ｃが形成されている。また、切り欠き部１１ｃに係合し
て、弾性体１１を固定部３１に対して位置規制するピン
状の支持部材１４と、弾性体１１を駆動対象となる相対
運動部材３０側に加圧する加圧部材１５と、相対運動部
材３０を挟んで出力取り出し部１１ａ，１１ｂと対向す
る位置に配置されたガイドローラ１６ａ，１６ｂとを備
えている。
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。図１
は、本実施形態の振動アクチュエータの構成を示す平面
図である。本実施形態の振動アクチュエータ１０は、矩
形平板状に形成された弾性体１１と、弾性体１１の上面
に接合された電気機械変換素子である２つの圧電体１２
ａ，１２ｂとを備える。弾性体１１の下面には、突起状
の出力取り出し部１１ａ，１１ｂが形成されている。ま
た、弾性体１１の両側面には、支持用の切り欠き部１１
ｃが形成されている。また、切り欠き部１１ｃに係合し
て、弾性体１１を固定部３１に対して位置規制するピン
状の支持部材１４と、弾性体１１を駆動対象となる相対
運動部材３０側に加圧する加圧部材１５と、相対運動部
材３０を挟んで出力取り出し部１１ａ，１１ｂと対向す
る位置に配置されたガイドローラ１６ａ，１６ｂとを備
えている。
【００１８】弾性体１１は、ステンレス等の金属やプラ
スチック等により形成されている。出力取り出し部１１
ａ，１１ｂは、ポリフロン（登録商標：（株）ダイキン
工業）等の複合材からなるエンジニアリングプラスチッ
クで形成されているが、弾性体１１と一体に形成しても
よい。加圧部材１５はコイルバネからなり、このコイル
バネは支持部材１４に挿入されている。また、コイルバ
ネの代わりに板バネや皿バネ等を用いてもよい。ガイド
ローラ１６ａ，１６ｂは、図示していない支持手段に回
転可能に支持されている。
スチック等により形成されている。出力取り出し部１１
ａ，１１ｂは、ポリフロン（登録商標：（株）ダイキン
工業）等の複合材からなるエンジニアリングプラスチッ
クで形成されているが、弾性体１１と一体に形成しても
よい。加圧部材１５はコイルバネからなり、このコイル
バネは支持部材１４に挿入されている。また、コイルバ
ネの代わりに板バネや皿バネ等を用いてもよい。ガイド
ローラ１６ａ，１６ｂは、図示していない支持手段に回
転可能に支持されている。
【００１９】この振動アクチュエータ１０は、圧電体１
２ａに第１の交流電圧が印加され、圧電体１２ｂには前
記第１の交流電圧と電気的に位相が９０度異なる第２の
交流電圧が印加されるようになっている。また、弾性体
１１の本体は、ＧＮＤ電位に接続される。
２ａに第１の交流電圧が印加され、圧電体１２ｂには前
記第１の交流電圧と電気的に位相が９０度異なる第２の
交流電圧が印加されるようになっている。また、弾性体
１１の本体は、ＧＮＤ電位に接続される。
【００２０】以上のような構成の振動アクチュエータ１
０において、圧電体１２ａに前記第１の交流電圧を印加
し、圧電体１２ｂに前記第２の交流電圧を印加すると、
弾性体１１の出力取り出し部１１ａ，１１ｂには、楕円
運動が発生する。このとき、弾性体１１は、加圧部材１
４によって、相対運動部材３０の方向に加圧されている
ので、出力取り出し部１１ａ，１１ｂと相対運動部材３
０とが加圧接触することになる。そして、両者の摩擦に
よって駆動力が得られる。なお、本実施形態の振動アク
チュエータは、超音波領域の振動を用いるように構成さ
れ、超音波モータとして機能する。
０において、圧電体１２ａに前記第１の交流電圧を印加
し、圧電体１２ｂに前記第２の交流電圧を印加すると、
弾性体１１の出力取り出し部１１ａ，１１ｂには、楕円
運動が発生する。このとき、弾性体１１は、加圧部材１
４によって、相対運動部材３０の方向に加圧されている
ので、出力取り出し部１１ａ，１１ｂと相対運動部材３
０とが加圧接触することになる。そして、両者の摩擦に
よって駆動力が得られる。なお、本実施形態の振動アク
チュエータは、超音波領域の振動を用いるように構成さ
れ、超音波モータとして機能する。
【００２１】図２は、本実施形態による振動アクチュエ
ータの駆動装置の回路構成を示すブロック図である。こ
の回路は、発振器１１１と、増幅器１１３と、切り替え
器１１５と、制御器１１０と、移相器１２０等とを備え
ている。発振器１１１は、所定の周波数と電圧を有する
駆動信号を発振して増幅器１１３に出力する。増幅器１
１３は、発振器１１１からの出力を増幅して切り替え器
１１５に出力する。切り替え器１１５は、Ａ側およびＢ
側に接続して増幅器１１３の出力を圧電体１２ａおよび
圧電体１２ｂの双方に出力する場合と、Ａ側およびＢ側
のいずれか一方に接続して、圧電体１２ａおよび圧電体
１２ｂの一方にのみ出力する場合とに切り替え可能に構
成される。制御器１１０は、発振器１１１、切り替え器
１１５および移相器１２０を制御するものである。移相
器１２０は、切り替え器１１５から出力されて圧電体１
２ｂに印加される駆動信号（第２の駆動信号とする）
と、切り替え器１１５から出力されて直接圧電体１２ａ
に印加される駆動信号（第１の駆動信号とする）との電
気的な位相差を、９０°または−９０°異ならせるもの
である。
ータの駆動装置の回路構成を示すブロック図である。こ
の回路は、発振器１１１と、増幅器１１３と、切り替え
器１１５と、制御器１１０と、移相器１２０等とを備え
ている。発振器１１１は、所定の周波数と電圧を有する
駆動信号を発振して増幅器１１３に出力する。増幅器１
１３は、発振器１１１からの出力を増幅して切り替え器
１１５に出力する。切り替え器１１５は、Ａ側およびＢ
側に接続して増幅器１１３の出力を圧電体１２ａおよび
圧電体１２ｂの双方に出力する場合と、Ａ側およびＢ側
のいずれか一方に接続して、圧電体１２ａおよび圧電体
１２ｂの一方にのみ出力する場合とに切り替え可能に構
成される。制御器１１０は、発振器１１１、切り替え器
１１５および移相器１２０を制御するものである。移相
器１２０は、切り替え器１１５から出力されて圧電体１
２ｂに印加される駆動信号（第２の駆動信号とする）
と、切り替え器１１５から出力されて直接圧電体１２ａ
に印加される駆動信号（第１の駆動信号とする）との電
気的な位相差を、９０°または−９０°異ならせるもの
である。
【００２２】図１において、相対運動部材３０を、矢印
ａ方向に連続して駆動する制御を行なうときは、制御器
１１０は、発振器111 に対して、連続波を発振するよう
に制御信号を出力する。また、制御器１１０は、切り替
え器１１５に対し、Ａ側およびＢ側に接続して増幅器１
１３からの出力を圧電体１２ａと圧電体１２ｂの双方に
出力するように制御信号を出力する。さらに、移相器１
２０に対しては、圧電体１２ｂに印加される駆動信号
（第２の駆動信号）と、圧電体１２ａに印加される駆動
信号（第１の駆動信号）との電気的な位相差が９０°と
なるように設定する制御信号を出力する。これにより、
駆動力取出し部１１ａ，１１ｂには楕円運動が発生し、
相対運動部材３０は、図１の矢印ａ方向に駆動される。
なお、相対運動部材３０が固定され、振動アクチュエー
タ１０が自走するような構成においては、この振動アク
チュエータ１０を矢印ａ方向に駆動させる場合は、前記
第１の駆動信号と前記第２の駆動信号との電気的な位相
差を−９０°となるように設定すればよい。
ａ方向に連続して駆動する制御を行なうときは、制御器
１１０は、発振器111 に対して、連続波を発振するよう
に制御信号を出力する。また、制御器１１０は、切り替
え器１１５に対し、Ａ側およびＢ側に接続して増幅器１
１３からの出力を圧電体１２ａと圧電体１２ｂの双方に
出力するように制御信号を出力する。さらに、移相器１
２０に対しては、圧電体１２ｂに印加される駆動信号
（第２の駆動信号）と、圧電体１２ａに印加される駆動
信号（第１の駆動信号）との電気的な位相差が９０°と
なるように設定する制御信号を出力する。これにより、
駆動力取出し部１１ａ，１１ｂには楕円運動が発生し、
相対運動部材３０は、図１の矢印ａ方向に駆動される。
なお、相対運動部材３０が固定され、振動アクチュエー
タ１０が自走するような構成においては、この振動アク
チュエータ１０を矢印ａ方向に駆動させる場合は、前記
第１の駆動信号と前記第２の駆動信号との電気的な位相
差を−９０°となるように設定すればよい。
【００２３】相対運動部材３０を、矢印ｂ方向に連続し
て駆動する制御を行なうときは、制御器１１０は、発振
器１１１に対して、連続波を発振するように制御信号を
出力する。また、制御器１１０は、切り替え器１１５に
対し、Ａ側およびＢ側に接続して増幅器１１３からの出
力を圧電体１２ａと圧電体１２ｂの双方に出力するよう
に制御信号を出力する。さらに、移相器１２０に対して
は、圧電体１２ｂに印加される駆動信号（第２の駆動信
号）と、圧電体１２ａに印加される駆動信号（第１の駆
動信号）との電気的な位相差が−９０°となるように設
定する制御信号を出力する。これにより、駆動力取出し
部１１ａ，１１ｂには、前述の位相差を９０°に設定し
たときとは反対向きの楕円運動が発生する。その結果、
相対運動部材３０は、図１の矢印ｂ方向に駆動される。
なお、相対運動部材３０が固定され、振動アクチュエー
タ１０が自走するような構成においては、この振動アク
チュエータ１０を矢印ｂ方向に駆動させる場合は、前記
第１の駆動信号と前記第２の駆動信号との電気的な位相
差を９０°となるように設定すればよい。
て駆動する制御を行なうときは、制御器１１０は、発振
器１１１に対して、連続波を発振するように制御信号を
出力する。また、制御器１１０は、切り替え器１１５に
対し、Ａ側およびＢ側に接続して増幅器１１３からの出
力を圧電体１２ａと圧電体１２ｂの双方に出力するよう
に制御信号を出力する。さらに、移相器１２０に対して
は、圧電体１２ｂに印加される駆動信号（第２の駆動信
号）と、圧電体１２ａに印加される駆動信号（第１の駆
動信号）との電気的な位相差が−９０°となるように設
定する制御信号を出力する。これにより、駆動力取出し
部１１ａ，１１ｂには、前述の位相差を９０°に設定し
たときとは反対向きの楕円運動が発生する。その結果、
相対運動部材３０は、図１の矢印ｂ方向に駆動される。
なお、相対運動部材３０が固定され、振動アクチュエー
タ１０が自走するような構成においては、この振動アク
チュエータ１０を矢印ｂ方向に駆動させる場合は、前記
第１の駆動信号と前記第２の駆動信号との電気的な位相
差を９０°となるように設定すればよい。
【００２４】相対運動部材３０を、矢印ａ方向に微小駆
動する制御を行なうときは、制御器１１０は、発振器１
１１に対して、バースト波を発振するように制御信号を
出力する。また、制御器１１０は、切り替え器１１５に
対し、Ａ側に接続して増幅器１１３からの出力を圧電体
１２ａにのみ出力するように制御信号を出力する。切り
替え器１１５からの出力は、第１の駆動信号として圧電
体１２ａに印加される。その結果、相対運動部材３０
は、図１の矢印ａ方向に駆動される。なお、相対運動部
材３０が固定され、振動アクチュエータ１０が自走する
ような構成においては、この振動アクチュエータ１０を
矢印ａ方向に駆動させる場合は、切り替え器１１５に対
し、Ｂ側に接続して増幅器１１３からの出力を圧電体１
２ｂにのみ出力するように制御信号を設定すればよい。
動する制御を行なうときは、制御器１１０は、発振器１
１１に対して、バースト波を発振するように制御信号を
出力する。また、制御器１１０は、切り替え器１１５に
対し、Ａ側に接続して増幅器１１３からの出力を圧電体
１２ａにのみ出力するように制御信号を出力する。切り
替え器１１５からの出力は、第１の駆動信号として圧電
体１２ａに印加される。その結果、相対運動部材３０
は、図１の矢印ａ方向に駆動される。なお、相対運動部
材３０が固定され、振動アクチュエータ１０が自走する
ような構成においては、この振動アクチュエータ１０を
矢印ａ方向に駆動させる場合は、切り替え器１１５に対
し、Ｂ側に接続して増幅器１１３からの出力を圧電体１
２ｂにのみ出力するように制御信号を設定すればよい。
【００２５】相対運動部材３０を、矢印ｂ方向に微小駆
動する制御を行なうときは、制御器１１０は、発振器１
１１に対して、バースト波を発振するように制御信号を
出力する。また、制御器１１０は、切り替え器１１５に
対し、Ｂ側に接続して増幅器１１３からの出力を圧電体
１２ｂにのみ出力するように制御信号を出力する。切り
替え器１１５からの出力は、第２の駆動信号として、移
相器１２０を介して圧電体１２ｂに印加される。その結
果、相対運動部材３０は、図１の矢印ｂ方向に駆動され
る。なお、相対運動部材３０が固定され、振動アクチュ
エータ１０が自走するような構成においては、この振動
アクチュエータ１０を矢印ｂ方向に駆動させる場合は、
切り替え器１１５に対し、Ａ側に接続して増幅器１１３
からの出力を圧電体１２ａにのみ出力するように制御信
号を設定すればよい。
動する制御を行なうときは、制御器１１０は、発振器１
１１に対して、バースト波を発振するように制御信号を
出力する。また、制御器１１０は、切り替え器１１５に
対し、Ｂ側に接続して増幅器１１３からの出力を圧電体
１２ｂにのみ出力するように制御信号を出力する。切り
替え器１１５からの出力は、第２の駆動信号として、移
相器１２０を介して圧電体１２ｂに印加される。その結
果、相対運動部材３０は、図１の矢印ｂ方向に駆動され
る。なお、相対運動部材３０が固定され、振動アクチュ
エータ１０が自走するような構成においては、この振動
アクチュエータ１０を矢印ｂ方向に駆動させる場合は、
切り替え器１１５に対し、Ａ側に接続して増幅器１１３
からの出力を圧電体１２ａにのみ出力するように制御信
号を設定すればよい。
【００２６】図３は、本実施形態に係る振動アクチュエ
ータを１相で駆動したときのバースト波数と移動距離の
関係の一例を示す図である。本実施形態の場合、バース
ト波数が１０〜１５０パルスまでの範囲では、バースト
波数にかかわらず、連続波を印加したときと同じ方向に
動いている。従って、微小移動を制御することが可能と
なった。
ータを１相で駆動したときのバースト波数と移動距離の
関係の一例を示す図である。本実施形態の場合、バース
ト波数が１０〜１５０パルスまでの範囲では、バースト
波数にかかわらず、連続波を印加したときと同じ方向に
動いている。従って、微小移動を制御することが可能と
なった。
【００２７】なお、圧電体１２ａに印加される交流電圧
と圧電体１２ｂに印加される交流電圧との位相差は、９
０°（−９０°）に限定されるものではない。振動アク
チュエータの最大の効率が得られる値に適宜設定すれば
よく、駆動方向に応じて値（絶対値）を変えてもよい。
また、圧電体１２ａと圧電体１２ｂは、両者を一体化し
て１つ（１枚）の素子で構成してもよい。この場合、圧
電体１２ａと圧電体１２ｂが配置されていた領域に、互
いに電気的に絶縁された２枚の電極を設け、これら２枚
の電極間で位相の異なる２相の交流電圧を印加すれば、
図１、図２の構成と同様の効果が得られる。圧電体を１
つの素子で構成すると、部品点数が減り、組立て時の効
率を向上させることができる。
と圧電体１２ｂに印加される交流電圧との位相差は、９
０°（−９０°）に限定されるものではない。振動アク
チュエータの最大の効率が得られる値に適宜設定すれば
よく、駆動方向に応じて値（絶対値）を変えてもよい。
また、圧電体１２ａと圧電体１２ｂは、両者を一体化し
て１つ（１枚）の素子で構成してもよい。この場合、圧
電体１２ａと圧電体１２ｂが配置されていた領域に、互
いに電気的に絶縁された２枚の電極を設け、これら２枚
の電極間で位相の異なる２相の交流電圧を印加すれば、
図１、図２の構成と同様の効果が得られる。圧電体を１
つの素子で構成すると、部品点数が減り、組立て時の効
率を向上させることができる。
【００２８】（他の実施形態）本発明は、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。例え
ば、振動アクチュエータ１０は、１次の縦振動と４次の
屈曲振動を用いたもの（Ｌ１−Ｂ４型）を例にしたが、
この組合せに限定されるものではない。例えば、４次の
代わりに６次の屈曲振動を用いる構成（Ｌ１−Ｂ６型）
等としてもよい。また、電気機械変換素子として圧電体
１２を用いたが、これに限定されるものではなく、電気
エネルギを機械的変位に変換するものであればよい。例
えば、圧電体の代わりに電歪素子を用いてもよい。な
お、１方向にのみ駆動するような用途では、弾性体１１
に圧電体１２ａまたは圧電体１２ｂのいずれか１つを設
けた構成としてもよい。
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。例え
ば、振動アクチュエータ１０は、１次の縦振動と４次の
屈曲振動を用いたもの（Ｌ１−Ｂ４型）を例にしたが、
この組合せに限定されるものではない。例えば、４次の
代わりに６次の屈曲振動を用いる構成（Ｌ１−Ｂ６型）
等としてもよい。また、電気機械変換素子として圧電体
１２を用いたが、これに限定されるものではなく、電気
エネルギを機械的変位に変換するものであればよい。例
えば、圧電体の代わりに電歪素子を用いてもよい。な
お、１方向にのみ駆動するような用途では、弾性体１１
に圧電体１２ａまたは圧電体１２ｂのいずれか１つを設
けた構成としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、バースト信号によって駆動した場合であっても、
逆方向に移動することなく、微小移動が可能となる。
れば、バースト信号によって駆動した場合であっても、
逆方向に移動することなく、微小移動が可能となる。
【図１】本発明の実施形態で用いた振動アクチュエータ
の構成を示す平面図である。
の構成を示す平面図である。
【図２】本発明による振動アクチュエータの駆動装置の
実施形態を示すブロック図である。
実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る振動アクチュエータを
１相駆動したときのバースト波数と移動距離の関係の一
例を示す図である。
１相駆動したときのバースト波数と移動距離の関係の一
例を示す図である。
【図４】従来の振動アクチュエータの一例を示す斜視図
である。
である。
【図５】従来例に係る振動アクチュエータの駆動装置の
バースト波数と移動距離の関係を示す図である。
バースト波数と移動距離の関係を示す図である。
１０ 振動アクチュエータ １１ 弾性体 １２ａ，１２ｂ 圧電体 １１０ 制御器 １１１ 発振器 １１３ 増幅器 １１５ 切り替え器 １２０ 移相器
Claims (8)
- 【請求項１】 電気エネルギを機械的変位に変換する電
気機械変換素子を有し、この電気機械変換素子に駆動信
号を印加して振動を発生させることで駆動力を得る振動
アクチュエータの駆動方法において、 前記電気機械変換素子に第１の電気エネルギ入力部と第
２の電気エネルギ入力部とを設け、 前記第１の電気エネルギ入力部には第１の駆動信号を印
加し、前記第２の電気エネルギ入力部には前記第１の駆
動信号と電気的な位相が異なる第２の駆動信号を印加す
ることで振動を発生させる第１の駆動状態と、第１の電
気エネルギ入力部と前記第２の電気エネルギ入力部のい
ずれか一方に前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号
のいずれか一方を印加することで振動を発生させる第２
の駆動状態と、を選択可能にしたことを特徴とする振動
アクチュエータの駆動方法。 - 【請求項２】 前記第２の駆動状態では、前記第１の電
気エネルギ入力部または前記第２の電気エネルギ入力部
に印加される駆動信号が、バースト波であることを特徴
とする請求項１に記載された振動アクチュエータの駆動
方法。 - 【請求項３】 前記第２の駆動状態では、前記振動アク
チュエータの駆動方向に応じて前記第１の電気エネルギ
入力部と前記第２の電気エネルギ入力部のいずれか一方
を選択し、該選択した電気エネルギ入力部に前記第１の
駆動信号または前記第２の駆動信号を印加することを特
徴とする振動アクチュエータの駆動方法。 - 【請求項４】 第１の電気エネルギ入力部と第２の電気
エネルギ入力部とが形成されて入力した電気エネルギを
機械的変位に変換する電気機械変換素子を有し、この電
気機械変換素子に駆動信号を印加して振動を発生させる
ことで駆動力を得る振動アクチュエータと、 前記振動アクチュエータを互いに異なる第１の駆動状態
と第２の駆動状態とに切り替えるための制御器と、 前記制御器が前記第１の駆動状態に切り換えたときは、
前記第１の電気エネルギ入力部には第１の駆動信号を印
加し、前記第２の電気エネルギ入力部には前記第１の駆
動信号と電気的な位相が異なる第２の駆動信号を印加
し、前記制御器が前記第２の駆動状態に切り換えたとき
は、前記第１の電気エネルギ入力部と前記第２の電気エ
ネルギ入力部のいずれか一方に前記第１の駆動信号と前
記第２の駆動信号のいずれか一方を印加する駆動回路
と、を備えたことを特徴する振動アクチュエータの駆動
装置。 - 【請求項５】 前記駆動回路は、所定の周波数および電
圧を有する信号を生成する発振器と、 前記第１の電気エネルギ入力部に接続された第１の出力
端子と前記第２の電気エネルギ入力部に接続された第２
の出力端子とを備えた切り替え器と、 前記第２の出力端子と前記第２の電気エネルギ入力部と
の間に接続され、入力した信号の電気的な位相を所定量
変化させる移相器とを備え、 前記切り替え器は、前記第１の駆動状態では前記第１の
出力端子と前記第２の出力端子の双方から信号を出力
し、前記第２の駆動状態では前記第１の出力端子と前記
第２の出力端子のいずれか一方から信号を出力すること
を特徴とする請求項４に記載に振動アクチュエータの駆
動装置。 - 【請求項６】 前記駆動回路は、前記第２の駆動状態で
は、前記振動アクチュエータの駆動方向に応じて前記第
１の電気エネルギ入力部と前記第２の電気エネルギ入力
部のいずれか一方を選択し、該選択した電気エネルギ入
力部に前記第１の駆動信号または前記第２の駆動信号を
印加することを特徴とする請求項４に記載された振動ア
クチュエータの駆動装置。 - 【請求項７】 電気エネルギを機械的変位に変換する電
気機械変換素子を有し、この電気機械変換素子に駆動信
号を印加して振動を発生させることで駆動力を得る振動
アクチュエータの駆動装置であって、 前記振動アクチュエータは、前記電気機械変換素子に、
第１の電気エネルギ入力部と第２の電気エネルギ入力部
とが形成され、 前記第１の電気エネルギ入力部には第１の駆動信号を印
加し、前記第２の電気エネルギ入力部には前記第１の駆
動信号と電気的な位相が異なる第２の駆動信号を印加す
る第１の駆動状態と、前記第１の電気エネルギ入力部と
前記第２の電気エネルギ入力部のいずれか一方に前記第
１の駆動信号と前記第２の駆動信号のいずれか一方を印
加する第２の駆動状態と、を切り替える切り替え器を備
えたことを特徴とする振動アクチュエータの駆動装置。 - 【請求項８】 前記第２の駆動状態では、前記第１の電
気エネルギ入力部または前記第２の電気エネルギ入力部
に印加される駆動信号を、バースト波とすることを特徴
とする請求項７に記載された振動アクチュエータの駆動
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281768A JPH10234191A (ja) | 1996-12-20 | 1997-10-15 | 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 |
| US08/995,162 US6020673A (en) | 1996-12-20 | 1997-12-19 | Drive method and drive device of vibration actuator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-341169 | 1996-12-20 | ||
| JP34116996 | 1996-12-20 | ||
| JP9281768A JPH10234191A (ja) | 1996-12-20 | 1997-10-15 | 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10234191A true JPH10234191A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=26554316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9281768A Pending JPH10234191A (ja) | 1996-12-20 | 1997-10-15 | 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6020673A (ja) |
| JP (1) | JPH10234191A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100750055B1 (ko) | 2005-05-12 | 2007-08-16 | 산요덴키가부시키가이샤 | 구동파 발생 회로 |
| KR100750483B1 (ko) | 2005-05-12 | 2007-08-22 | 산요덴키가부시키가이샤 | 구동파 발생 회로 |
| US7960895B2 (en) | 2007-05-07 | 2011-06-14 | Panasonic Corporation | Drive unit |
Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
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| JP5037767B2 (ja) * | 2001-09-19 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御装置 |
| KR100706317B1 (ko) * | 2005-01-28 | 2007-04-13 | 엘지전자 주식회사 | 표면 탄성파 선형 모터, 표면 탄성파 선형 모터 패키지 및이를 이용한 렌즈 구동기 |
| JP5006725B2 (ja) * | 2007-07-20 | 2012-08-22 | オリンパス株式会社 | 微動機構及びその微動機構を備えた顕微鏡装置 |
| JP2009089517A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Olympus Corp | 超音波モータの駆動装置 |
| WO2010011288A1 (en) * | 2008-07-22 | 2010-01-28 | Trustees Of Boston University | Switching devices and related methods |
| JP6516438B2 (ja) * | 2013-12-20 | 2019-05-22 | キヤノン株式会社 | 振動子の駆動装置とその駆動方法、レンズ駆動装置、振動装置、及び撮像装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4794294A (en) * | 1986-06-12 | 1988-12-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
| JPH06106028B2 (ja) * | 1987-02-02 | 1994-12-21 | リオン株式会社 | 圧電共振モ−タ |
| JPH01234072A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Seiko Instr & Electron Ltd | 進行性波動モータ装置 |
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