JPH09285154A - Vibration actuator drive device and vibration actuator drive method - Google Patents

Vibration actuator drive device and vibration actuator drive method

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JPH09285154A
JPH09285154A JP8089103A JP8910396A JPH09285154A JP H09285154 A JPH09285154 A JP H09285154A JP 8089103 A JP8089103 A JP 8089103A JP 8910396 A JP8910396 A JP 8910396A JP H09285154 A JPH09285154 A JP H09285154A
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vibrator
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frequency
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Ryoichi Suganuma
亮一 菅沼
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境温度が変化しても安定して振動アクチュ
エータを駆動することができるようにする。 【解決手段】 電気機械変換素子によって振動する振動
子、及び振動子に加圧接触して振動子との間で相対運動
を行う相対運動部材を有する振動アクチュエータ100
の駆動装置において、振動アクチュエータ100を駆動
する環境の温度を検出する温度検出部(4)と、温度検
出部により検出された温度に基づき、電気機械変換素子
に供給する電力を制御する電力制御部(4,5,6等)
とを備える。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To stably drive a vibration actuator even if the environmental temperature changes. A vibration actuator 100 having a vibrator that vibrates by an electromechanical conversion element and a relative motion member that makes pressure contact with the vibrator to perform relative motion with the vibrator.
In the driving device, the temperature detection unit (4) that detects the temperature of the environment that drives the vibration actuator 100, and the power control unit that controls the power supplied to the electromechanical conversion element based on the temperature detected by the temperature detection unit. (4, 5, 6 etc.)
With.

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】この発明は、電気機械変換素
子によって振動する振動子、及び前記振動子に加圧接触
して前記振動子との間で相対運動を行う相対運動部材を
有する振動アクチュエータの駆動装置、及び振動アクチ
ュエータ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 having a vibrator that vibrates by an electromechanical conversion element and a relative motion member that makes pressure contact with the vibrator and performs relative motion with the vibrator. The present invention relates to a driving device and a driving method of a vibration actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】振動アクチュエータは、圧電体等の電気
−機械エネルギー変換素子(以下、「電気機械変換素
子」という。)に電気信号を供給することにより、電気
機械変換素子に圧接される弾性体に振動を発生させ、そ
の振動により移動体を摩擦駆動するものである。従来よ
り、振動アクチュエータとしては、(1)円環型超音波
進行波モータ、(2)進行波を用いたリニア型超音波モ
ータ、(3)円筒状の弾性体に進行波を発生させること
により移動子を駆動する形式の超音波モータ、(4)円
筒型弾性体に定在波を発生させ、その定在波により移動
子を駆動するロッド型振動波モータ、等が知られてい
る。
2. Description of the Related Art A vibration actuator is an elastic body which is brought into pressure contact with an electromechanical conversion element by supplying an electric signal to the electromechanical energy conversion element (hereinafter referred to as "electromechanical conversion element") such as a piezoelectric body. A vibration is generated in the, and the moving body is frictionally driven by the vibration. Conventionally, as a vibration actuator, (1) an annular ultrasonic traveling wave motor, (2) a linear ultrasonic motor using a traveling wave, and (3) a traveling wave is generated in a cylindrical elastic body. An ultrasonic motor of a type that drives a moving element, (4) a rod-type vibration wave motor that generates a standing wave in a cylindrical elastic body and drives the moving element by the standing wave, and the like are known.

【0003】図4は、従来の振動アクチュエータの1つ
である円環型超音波モータの一例を示す断面図である。
弾性体101は、外周側に伸びたフランジ上の支持部を
有しており、この支持部が所定の部材(図示せず)に固
定されている。弾性体101の下側には、電気機械変換
素子の一種である圧電体102が固着されている。圧電
体102には、セグメント電極が集合してなる電極群
(図示せず)が2群形成されている。そのセグメント電
極は、交互に反対方向に分極され、各々の電極群は、位
置的にπ/2の位相差を有するように配置されている。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of an annular ultrasonic motor which is one of conventional vibration actuators.
The elastic body 101 has a support portion on a flange extending to the outer peripheral side, and this support portion is fixed to a predetermined member (not shown). A piezoelectric body 102, which is a type of electromechanical conversion element, is fixed to the lower side of the elastic body 101. The piezoelectric body 102 has two electrode groups (not shown) formed by assembling segment electrodes. The segment electrodes are alternately polarized in opposite directions, and each electrode group is arranged so as to have a phase difference of π / 2.

【0004】移動体103は、ロータ105と、ロータ
105に固着された摺動材104とから構成されてい
る。移動体103は、加圧手段(図示せず)により弾性
体101に加圧接触されている。以上の弾性体101、
圧電体102、及び移動体103(ロータ105、摺動
材104)により、振動アクチュエータ100が構成さ
れている。
The moving body 103 comprises a rotor 105 and a sliding member 104 fixed to the rotor 105. The moving body 103 is brought into pressure contact with the elastic body 101 by a pressing means (not shown). The elastic body 101,
The piezoelectric body 102 and the moving body 103 (the rotor 105 and the sliding member 104) form a vibration actuator 100.

【0005】圧電体102の各電極群に相互にπ/2の
位相差を有する駆動交流信号を加えると、弾性体101
は、圧電体102の振動により励振され、弾性体102
に進行波が発生する。この進行波により、弾性体102
に加圧接触された移動体103が摩擦駆動される。
When a driving AC signal having a phase difference of π / 2 is applied to each electrode group of the piezoelectric body 102, the elastic body 101
Is excited by the vibration of the piezoelectric body 102, and the elastic body 102
A traveling wave is generated. Due to this traveling wave, the elastic body 102
The moving body 103 that is brought into pressure contact with is frictionally driven.

【0006】図5は、従来の円筒形の形状を有するロッ
ド型の振動アクチュエータの一例を示す外観図である。
弾性体110と111との間には、圧電体112及び1
13が挟み込まれている。また、弾性体110と111
とは、圧電体112を挟んで機械的に結合されている。
圧電体112及び113は、それぞれ縦振動及びねじり
振動を発生させるための電気機械変換素子の一種であ
る。また、移動子は、弾性体110、ロータ114及び
摺動材115から構成されており、ロータ114と弾性
体111とが加圧接触されている。圧電体112及び1
13に相互に位相差を有する駆動交流信号を与えること
により、移動子と接する面に振動波が発生し、移動子が
摩擦駆動される。
FIG. 5 is an external view showing an example of a conventional rod-type vibration actuator having a cylindrical shape.
Between the elastic bodies 110 and 111, the piezoelectric bodies 112 and 1
13 is sandwiched. Also, the elastic bodies 110 and 111
And are mechanically coupled with the piezoelectric body 112 interposed therebetween.
The piezoelectric bodies 112 and 113 are types of electromechanical conversion elements for generating longitudinal vibration and torsional vibration, respectively. The mover is composed of an elastic body 110, a rotor 114, and a sliding member 115, and the rotor 114 and the elastic body 111 are in pressure contact with each other. Piezoelectric bodies 112 and 1
By giving a driving AC signal having a phase difference to each other, an oscillating wave is generated on the surface in contact with the moving element, and the moving element is frictionally driven.

【0007】他の振動アクチュエータについては説明を
省略するが、いずれの形式の振動アクチュエータでも、
弾性体に発生させた振動により、移動子又は負荷物を摩
擦駆動させるものである。これらの振動アクチュエータ
は、電気機械変換素子の振動により弾性体を共振振動状
態として用いている。従って、駆動交流信号の周波数を
変更することにより、弾性体の振動の振幅を変化させる
ことができる。この振動の振幅を変化させることによ
り、振動アクチュエータの駆動速度を設定している。
Description of other vibration actuators will be omitted. However, in any type of vibration actuator,
The moving element or the load is frictionally driven by the vibration generated in the elastic body. These vibration actuators use an elastic body as a resonance vibration state due to the vibration of the electromechanical conversion element. Therefore, the amplitude of vibration of the elastic body can be changed by changing the frequency of the driving AC signal. The drive speed of the vibration actuator is set by changing the amplitude of this vibration.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
振動アクチュエータでは、以下の課題があった。図6
は、常温(25℃)における振動アクチュエータの特性
の一例を示すグラフである。図6において、通常用いら
れる共振周波数帯域においては、駆動交流信号の周波数
を変化させることにより、振動アクチュエータの駆動速
度を設定することができる。そして、その周波数が高け
れば駆動速度は遅くなり、その周波数が低ければ駆動速
度は速くなる。周波数を低くしていくと、振動アクチュ
エータの共振周波数の極近傍に到達し、この位置では駆
動が不安定となる。さらに周波数を低くすると、駆動速
度は遅くなり、やがては停止する。また、駆動交流信号
の大きさは、振動アクチュエータの駆動効率が良好とな
るように設定する。
However, the above-mentioned conventional vibration actuator has the following problems. FIG.
[Fig. 4] is a graph showing an example of characteristics of a vibration actuator at room temperature (25 ° C). In FIG. 6, in the normally used resonance frequency band, the drive speed of the vibration actuator can be set by changing the frequency of the drive AC signal. Then, if the frequency is high, the driving speed becomes slow, and if the frequency is low, the driving speed becomes fast. As the frequency is lowered, the vibration actuator reaches the very vicinity of the resonance frequency of the vibration actuator, and the driving becomes unstable at this position. When the frequency is further lowered, the driving speed becomes slower and eventually stops. The magnitude of the drive AC signal is set so that the drive efficiency of the vibration actuator is good.

【0009】図6に示す特性を有する場合には、極低速
から振動アクチュエータを駆動することができる。しか
し、振動アクチュエータを駆動する環境が低温になる
と、特性が大きく変化する。図7は、低温(−20℃)
における振動アクチュエータの特性の第1の例を示すグ
ラフである。図7に示す特性を有する場合には、駆動交
流信号の周波数を高周波側から(低速で)振動アクチュ
エータを起動し、駆動交流信号の周波数を図中矢印の方
向に(低周波側に)変化させ、駆動速度を速くさせてい
くと、周波数f1において突然停止してしまう。
With the characteristics shown in FIG. 6, the vibration actuator can be driven from an extremely low speed. However, when the environment for driving the vibration actuator becomes low in temperature, the characteristics change greatly. Figure 7 shows low temperature (-20 ° C)
6 is a graph showing a first example of characteristics of the vibration actuator in FIG. In the case of having the characteristics shown in FIG. 7, the frequency of the drive AC signal is started from the high frequency side (at low speed) to start the vibration actuator, and the frequency of the drive AC signal is changed in the direction of the arrow in the figure (to the low frequency side). , If the drive speed is increased, the drive suddenly stops at the frequency f1.

【0010】また、図8は、低温(−20℃)における
振動アクチュエータの特性の第2の例を示すグラフであ
る。図8に示す特性を有する場合には、駆動交流信号の
周波数f0で駆動していた振動アクチュエータの駆動速
度を遅くするために、駆動交流信号の周波数を高周波側
に変化させていくと、周波数f2において突然停止して
しまう。
FIG. 8 is a graph showing a second example of the characteristic of the vibration actuator at low temperature (−20 ° C.). In the case of having the characteristics shown in FIG. 8, when the frequency of the drive AC signal is changed to the high frequency side in order to slow the drive speed of the vibration actuator that was driven at the frequency f0 of the drive AC signal, the frequency f2 Suddenly stops at.

【0011】さらにまた、図9は、低温(−20℃)に
おける振動アクチュエータの特性の第3の例を示すグラ
フである。図9に示す特性を有する場合には、駆動速度
を低速から高速にするため、駆動交流信号の周波数を高
周波側から低周波側に変化させてゆくと、周波数f3ま
では起動せず、周波数がf3となったときに、突然起動
する。そして、周波数を低周波側に変化させていくと、
周波数f4において駆動が不安定となり突然停止してし
まう。これは、振動アクチュエータの共振周波数の極近
傍となったときに発生するものであり、常温の場合とは
異なる周波数で発生するものである。
Furthermore, FIG. 9 is a graph showing a third example of the characteristic of the vibration actuator at a low temperature (−20 ° C.). In the case of having the characteristics shown in FIG. 9, when the frequency of the driving AC signal is changed from the high frequency side to the low frequency side in order to change the driving speed from the low speed to the high speed, the frequency does not start up to the frequency f3 and the frequency changes. When it reaches f3, it starts suddenly. And when the frequency is changed to the low frequency side,
The drive becomes unstable at the frequency f4 and suddenly stops. This occurs when it becomes very close to the resonance frequency of the vibration actuator, and it occurs at a frequency different from that at room temperature.

【0012】以上の図7〜図9では、低温(−20℃)
における振動アクチュエータの特性の一例を示したが、
高温(60℃)における環境下でも同様の特性、特に図
9に示すような特性に変化する場合がある。このような
環境温度の変化による振動アクチュエータの特性の変化
の原因としては、弾性体と圧電体との膨張係数の相違に
よる変形、圧電体の特性の変化、弾性体と圧電体とを固
着する接着剤の物性値の変化、摺動材と弾性体との摩擦
係数の変化、摺動材の物性の変化、摩擦特性の変化等が
あげられ、これらの要因が絡み合って発生していると考
えられる。ロータと摺動材とから移動子を形成せずに1
つの材料から移動子を形成した場合も、同様の問題が発
生する。
In the above FIGS. 7 to 9, low temperature (-20 ° C.)
An example of the characteristics of the vibration actuator in
Even in an environment at a high temperature (60 ° C.), similar characteristics, in particular, characteristics as shown in FIG. 9 may change. The cause of the change in the characteristic of the vibration actuator due to the change in the ambient temperature is deformation due to the difference in expansion coefficient between the elastic body and the piezoelectric body, the change in the characteristic of the piezoelectric body, and the adhesion for fixing the elastic body and the piezoelectric body. Changes in the physical properties of the agent, changes in the coefficient of friction between the sliding material and the elastic body, changes in the physical properties of the sliding material, changes in the frictional characteristics, etc. are considered to be caused by these factors being intertwined. . 1 without forming a mover from the rotor and sliding material
The same problem occurs when the mover is formed from two materials.

【0013】このような現象が発生すると、振動アクチ
ュエータが起動不可能となったり、あるいは駆動速度を
制御しているときに突然停止してしまう等、正常な駆動
ができなくなるという問題がある。また、目標駆動速度
を得ることができないという問題がある。特に、振動ア
クチュエータの駆動速度をエンコーダ等により検出し、
目標駆動速度と比較することにより振動アクチュエータ
の駆動交流信号の周波数をフィードバック制御するよう
な場合にあっては、制御パラメータである周波数と駆動
速度との関係が不連続となるという問題がある。以上の
現象は、円環型、円筒型及びリニア型のいずれの振動ア
クチュエータにおいても発生する。また、用いる材料等
によっては、前述した変化とは異なる変化具合を示す場
合もあるが、温度によって変化する現象であるので、同
様に考えることができる。
When such a phenomenon occurs, there is a problem in that the vibration actuator cannot be started normally, or suddenly stops while the driving speed is being controlled, so that normal driving cannot be performed. There is also a problem that the target drive speed cannot be obtained. Especially, the drive speed of the vibration actuator is detected by an encoder,
When the frequency of the drive AC signal of the vibration actuator is feedback-controlled by comparing with the target drive speed, there is a problem that the relationship between the frequency, which is a control parameter, and the drive speed becomes discontinuous. The above phenomenon occurs in any of the circular, cylindrical, and linear vibration actuators. Further, depending on the material used and the like, there are cases where the degree of change is different from the above-mentioned change, but since it is a phenomenon that changes with temperature, it can be considered in the same way.

【0014】本発明の課題は、環境温度が変化しても安
定して振動アクチュエータを駆動することができるよう
にすることにある。
An object of the present invention is to make it possible to stably drive a vibration actuator even if the environmental temperature changes.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、電気
機械変換素子によって振動する振動子、及び前記振動子
に加圧接触して前記振動子との間で相対運動を行う相対
運動部材を有する振動アクチュエータの駆動装置におい
て、前記振動アクチュエータを駆動する環境の温度を検
出する温度検出部(4−1)と、前記温度検出部により
検出された温度に基づき、前記電気機械変換素子に供給
する電力を制御する電力制御部(4−2,5,6等)と
を備えることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibrator which vibrates by an electromechanical conversion element, and a relative motion member which makes pressure contact with the vibrator and performs relative motion with the vibrator. In a drive device for a vibration actuator, the temperature detection part (4-1) for detecting the temperature of the environment for driving the vibration actuator, and the temperature detection part supplies the electromechanical conversion element based on the temperature detected by the temperature detection part. And a power control unit (4-2, 5, 6, etc.) for controlling the power to be used.

【0016】請求項2の発明は、請求項1に記載の振動
アクチュエータの駆動装置において、前記振動アクチュ
エータの駆動速度を検出する駆動速度検出部と、前記駆
動速度検出部により検出された速度と目標駆動速度とを
比較して、前記電気機械変換素子に供給する電気信号の
周波数をフィードバック制御する周波数制御部とを備え
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the drive device for the vibration actuator according to the first aspect, a drive speed detecting section for detecting a drive speed of the vibration actuator, and a speed and a target detected by the drive speed detecting section. And a frequency control unit for performing feedback control of the frequency of the electric signal supplied to the electromechanical conversion element by comparing with the driving speed.

【0017】請求項3の発明は、電気機械変換素子によ
って振動する振動子、及び前記振動子に加圧接触して前
記振動子との間で相対運動を行う相対運動部材を有する
振動アクチュエータの駆動方法において、前記振動アク
チュエータを駆動する環境の温度を検出し、その検出し
た温度に基づき前記電気機械変換素子に供給する電力を
制御することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the driving of the vibration actuator includes a vibrator that vibrates by the electromechanical conversion element, and a relative motion member that makes pressure contact with the vibrator and performs relative motion with the vibrator. In the method, the temperature of the environment for driving the vibration actuator is detected, and the electric power supplied to the electromechanical conversion element is controlled based on the detected temperature.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の一実施形態について説明する。先ず、本発明にあた
り、低温の環境下において、駆動交流信号の電圧値を常
温時より高くすることにより、前述した問題等なく振動
アクチュエータを駆動することができることが判明し
た。さらに、高温の環境下においても、駆動交流信号の
電圧値を制御することにより、前述した問題等なく振動
アクチュエータを駆動することができることが判明し
た。また、駆動交流信号の電圧値と振動アクチュエータ
の駆動効率との関係において、同一の出力を得る場合に
は、電圧値が低いほど高効率が得られることも判明し
た。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in the present invention, it has been found that in a low temperature environment, the vibration actuator can be driven without causing the above-mentioned problems by setting the voltage value of the driving AC signal higher than that at room temperature. Further, it has been found that even under a high temperature environment, the vibration actuator can be driven by controlling the voltage value of the driving AC signal without the above-mentioned problems. Further, in the relationship between the voltage value of the driving AC signal and the driving efficiency of the vibration actuator, it was also found that when the same output is obtained, the higher the voltage value, the higher the efficiency.

【0019】このため、いかなる状況下でも電圧値を常
に高くすると、駆動効率が悪い状態で振動アクチュエー
タを駆動する場合が発生することとなる。ところで、前
述の図6〜図9における駆動交流信号の電圧値は、いず
れも30(VRMS)である。図10は、低温(−20
℃)において駆動交流信号の電圧を40(VRMS)と
したときの特性の一例を示すグラフである。図10に示
すように、電圧値が40(VRMS)のときは前述した
問題は発生しない。これは、圧電体に高電圧を印加する
ことにより、弾性体に発生する振動が大きくなり、駆動
力が増強されるためである。そして、弾性体と摺動材と
の摩擦係数の変化、弾性体及び摺動材の温度変化による
変形、圧電素子の温度による特性変化等の低温度環境下
での特性の変化が補われるためである。
Therefore, if the voltage value is constantly increased under any circumstances, the vibration actuator may be driven in a state where the driving efficiency is poor. By the way, the voltage value of the driving AC signal in each of FIGS. 6 to 9 is 30 (VRMS). FIG. 10 shows a low temperature (−20
It is a graph which shows an example of a characteristic when the voltage of a drive AC signal is 40 (VRMS) at (° C). As shown in FIG. 10, when the voltage value is 40 (VRMS), the above-mentioned problem does not occur. This is because by applying a high voltage to the piezoelectric body, the vibration generated in the elastic body becomes large and the driving force is enhanced. Then, changes in the characteristics under low temperature environment such as changes in the friction coefficient between the elastic body and the sliding material, deformation due to temperature changes in the elastic body and the sliding material, and changes in characteristics due to the temperature of the piezoelectric element are compensated for. is there.

【0020】図11は、振動アクチュエータの環境温度
と、前述の問題が発生しない駆動電圧との関係を示すグ
ラフである。ここで、これらの関係は、振動アクチュエ
ータの形状、材料、製造方法等により異なるものであ
る。そこで、本発明は、振動アクチュエータを駆動する
環境温度に応じて、振動アクチュエータに入力する駆動
交流信号の電力を制御するようにしたものである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the environmental temperature of the vibration actuator and the drive voltage at which the above-mentioned problems do not occur. Here, these relationships differ depending on the shape, material, manufacturing method, and the like of the vibration actuator. Therefore, the present invention controls the electric power of the drive AC signal input to the vibration actuator according to the environmental temperature for driving the vibration actuator.

【0021】図1は、本発明による振動アクチュエータ
の駆動装置の第1の実施形態を示すブロック図である。
本実施形態における振動アクチュエータは、従来例で示
した振動アクチュエータ100(図4)を例にあげてい
る。速度設定手段1は、電圧制御発信器2の出力周波数
を設定するための電圧を出力する手段である。速度設定
手段1の出力電圧は、任意に設定可能であり、その出力
は、電圧制御発信器(VCO)2に入力される。電圧制
御発信器2は、入力電圧によって出力信号の周波数が変
化するものである。電圧制御発信器2の出力信号は、矩
形波信号であり、その周波数は、振動アクチュエータ1
00を駆動する駆動交流信号の周波数のn倍となるよう
に設定されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a drive device for a vibration actuator according to the present invention.
The vibration actuator in the present embodiment is exemplified by the vibration actuator 100 (FIG. 4) shown in the conventional example. The speed setting means 1 is a means for outputting a voltage for setting the output frequency of the voltage controlled oscillator 2. The output voltage of the speed setting means 1 can be set arbitrarily, and its output is input to the voltage controlled oscillator (VCO) 2. The voltage control oscillator 2 changes the frequency of the output signal according to the input voltage. The output signal of the voltage control oscillator 2 is a rectangular wave signal, and its frequency is the vibration actuator 1.
The frequency is set to be n times the frequency of the drive AC signal for driving 00.

【0022】電圧制御発信器2の出力は、分周位相器3
に入力され、その周波数は1/nの周波数となり、相互
にπ/2の位相差を持つ2つの正弦波信号に変換され
る。この信号の周波数は、振動アクチュエータ100を
駆動するための駆動交流信号と同一の周波数となる。分
周位相器3の出力信号は、電力増幅器5,6に入力され
る。電力増幅器5,6は、電源7から電力が供給され、
駆動交流信号を振動アクチュエータ100の駆動に必要
なものとするために、その振動を増幅するものである。
電力増幅器5は、図2に示すように、電圧制御増幅器
(VCM)5−1と、電力増幅器5−2とを備える(電
力増幅器6も同様である)。これにより、電力増幅器5
の増幅率は、電圧制御増幅器5−1の増幅率と、電力増
幅器5−2の増幅率とによって決定されることになる。
従って、電圧制御増幅器5−1の増幅率を変えることに
より、振動アクチュエータ100に与える駆動交流信号
を制御することができる。
The output of the voltage control oscillator 2 is the frequency divider / phaser 3
Is input to, and its frequency becomes 1 / n, and is converted into two sine wave signals having a phase difference of π / 2 with each other. The frequency of this signal is the same as the frequency of the drive AC signal for driving the vibration actuator 100. The output signal of the frequency divider / phaser 3 is input to the power amplifiers 5 and 6. The power amplifiers 5 and 6 are supplied with power from the power supply 7,
The vibration is amplified so that the driving AC signal is necessary for driving the vibration actuator 100.
As shown in FIG. 2, the power amplifier 5 includes a voltage controlled amplifier (VCM) 5-1 and a power amplifier 5-2 (the same applies to the power amplifier 6). As a result, the power amplifier 5
Will be determined by the amplification factor of the voltage control amplifier 5-1 and the amplification factor of the power amplifier 5-2.
Therefore, by changing the amplification factor of the voltage controlled amplifier 5-1, it is possible to control the drive AC signal applied to the vibration actuator 100.

【0023】電圧制御増幅器5−1の増幅率は、交流信
号制御手段4の出力電圧により決定される。交流信号制
御手段4は、図2に示すように、温度検出素子4−1
と、増幅・補正回路4−2とを備える。温度検出素子4
−1は、従来より公知の半導体温度検出器、サーミス
タ、熱伝対等によるものであり、振動アクチュエータを
用いる環境に設置され、その環境温度を検出するもので
ある。増幅・補正回路4−2は、電圧制御増幅器5−1
を制御するために、温度検出素子4−1の出力を必要な
電圧にまで増幅するとともに、温度検出素子4−1で検
出した温度で必要な駆動交流信号となるように温度検出
素子4−1の出力特性を補正するものである。
The amplification factor of the voltage control amplifier 5-1 is determined by the output voltage of the AC signal control means 4. As shown in FIG. 2, the AC signal control means 4 includes a temperature detecting element 4-1.
And an amplification / correction circuit 4-2. Temperature detection element 4
-1 is based on a conventionally known semiconductor temperature detector, thermistor, thermocouple, etc., which is installed in an environment using a vibration actuator and detects the environmental temperature. The amplification / correction circuit 4-2 includes a voltage control amplifier 5-1.
In order to control the temperature of the temperature detecting element 4-1, the output of the temperature detecting element 4-1 is amplified to a required voltage, and the temperature detected by the temperature detecting element 4-1 is converted into a necessary driving AC signal. The output characteristic of is corrected.

【0024】この方法としては、例えば以下のような構
成にすれば良い。先ず温度検出素子4−1の出力をその
まま、又は増幅しA/D変換してマイクロプロセッサー
に取り込み温度を判定する。次に、その環境で必要な駆
動交流信号を得るために必要な電圧制御増幅器5−1の
増幅率を、予め与えた実験データ等により求める。そし
て、それに対応した値が電圧制御増幅器5−1に与えら
れるように、D/A変換器を介して補正データを出力す
る。ここで、振動アクチュエータの種類等により駆動交
流信号の必要値は異なるので、その振動アクチュエータ
に適した補正をしなければならない。温度変化により電
圧制御増幅器5−1の増幅率を直線的に可変すれば良い
場合には、単に増幅して出力するような構成で良い。以
上のような構成とすることで、振動アクチュエータ10
0を駆動する環境温度が変化しても、常に安定した駆動
を行うことができる。
As this method, for example, the following configuration may be adopted. First, the output of the temperature detection element 4-1 is used as it is, or is amplified and A / D converted and taken into a microprocessor to determine the temperature. Next, the amplification factor of the voltage controlled amplifier 5-1 required to obtain the driving AC signal required in that environment is obtained from experimental data given in advance. Then, the correction data is output via the D / A converter so that the value corresponding to it is given to the voltage controlled amplifier 5-1. Here, since the required value of the drive AC signal differs depending on the type of the vibration actuator and the like, it is necessary to make a correction suitable for the vibration actuator. In the case where the amplification factor of the voltage control amplifier 5-1 may be linearly changed by the temperature change, it may be configured to simply amplify and output. With the above-described configuration, the vibration actuator 10
Even if the environmental temperature for driving 0 is changed, stable driving can always be performed.

【0025】図3は、本発明による振動アクチュエータ
の駆動装置の第2の実施形態を示すブロック図である。
第1の実施形態では、振動アクチュエータ100の駆動
交流信号として正弦波を与えるものであるが、第2の実
施形態は、駆動交流信号としてパルス波形、又は擬似正
弦波状の波形を与えるものである。ここで、パルス波形
を擬似正弦波状の波形にするには、パルス波形をインダ
クタンスを介して圧電体の有する自己容量と共振させる
ことにより行う。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the drive device for the vibration actuator according to the present invention.
In the first embodiment, a sine wave is given as a drive AC signal for the vibration actuator 100, but in the second embodiment, a pulse waveform or a pseudo sine wave waveform is given as a drive AC signal. Here, in order to make the pulse waveform into a pseudo-sinusoidal waveform, the pulse waveform is made to resonate with the self-capacitance of the piezoelectric body via the inductance.

【0026】第2の実施形態では、分周位相器3の出力
信号は、矩形波である。電力増幅器5は、出力スイッチ
ング素子(MOS−FET)5−11,5−12と、出
力スイッチング素子5−11,5−12をスイッチング
動作させるために分周位相器3の出力信号を必要な信号
レベルに変換するためのレベル変換回路5−13とを備
える。電力増幅器5は、電源7から供給される電源電圧
レベルに信号を増幅する。増幅された信号は、インダク
タンス5−14を介して振動アクチュエータ100に供
給される。電力増幅器6も電力増幅器5と同様である。
その他の構成は、第1の実施形態と同様であるので、説
明を省略する。
In the second embodiment, the output signal of the frequency division phase shifter 3 is a rectangular wave. The power amplifier 5 is a signal that requires the output signal of the frequency division phase shifter 3 for switching the output switching elements (MOS-FETs) 5-11 and 5-12 and the output switching elements 5-11 and 5-12. A level conversion circuit 5-13 for converting the level. The power amplifier 5 amplifies the signal to the power supply voltage level supplied from the power supply 7. The amplified signal is supplied to the vibration actuator 100 via the inductance 5-14. The power amplifier 6 is also similar to the power amplifier 5.
The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

【0027】第2の実施形態では、図3に示すように交
流信号制御手段4の出力を用いて電源7の出力電圧を制
御すれば良い。この場合には、電源7は、従来より公知
の可変出力電源となる。電源7の出力電圧が高くなる
と、駆動交流信号の値は大きくなり、電源7の出力電圧
が低くなると、駆動交流電圧の値は小さくなる。従っ
て、第1の実施形態と同様に、交流信号制御手段4によ
り駆動交流信号を制御することができる。
In the second embodiment, the output voltage of the power supply 7 may be controlled using the output of the AC signal control means 4 as shown in FIG. In this case, the power supply 7 is a conventionally known variable output power supply. When the output voltage of the power supply 7 increases, the value of the driving AC signal increases, and when the output voltage of the power supply 7 decreases, the value of the driving AC voltage decreases. Therefore, the drive AC signal can be controlled by the AC signal control means 4 as in the first embodiment.

【0028】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、上述した実施形態に限定されることな
く、均等の範囲内で以下のような種々の変形が可能であ
る。例えば、第2の実施形態において、出力スイッチン
グ素子5−11,5−12のオン/オフのデューティ比
を制御するデューティ比制御回路を設け、それを交流信
号制御手段4の出力により制御するようにしても良い。
また、本実施形態では、駆動交流信号の電圧値を制御す
るようにしたが、電流値を制御するようにしても同様の
効果を得ることができる。
As described above, one embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following various modifications are possible within an equivalent range. For example, in the second embodiment, a duty ratio control circuit for controlling the on / off duty ratio of the output switching elements 5-11 and 5-12 is provided, and the duty ratio control circuit is controlled by the output of the AC signal control means 4. May be.
Further, in the present embodiment, the voltage value of the drive AC signal is controlled, but the same effect can be obtained by controlling the current value.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、環境温度が変化して
も、安定して、かつ効率良く振動アクチュエータを駆動
することができる。
According to the present invention, the vibration actuator can be driven stably and efficiently even if the environmental temperature changes.

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

【図1】本発明による振動アクチュエータの駆動装置の
第1の実施形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a drive device for a vibration actuator according to the present invention.

【図2】図1の交流信号制御手段4及び電力増幅器5の
詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of an AC signal control means 4 and a power amplifier 5 of FIG.

【図3】本発明による振動アクチュエータの駆動装置の
第2の実施形態を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of a drive device for a vibration actuator according to the present invention.

【図4】従来の振動アクチュエータの1つである円環型
超音波モータの一例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an annular ultrasonic motor that is one of conventional vibration actuators.

【図5】従来の円筒形の形状を有するロッド型の振動ア
クチュエータの一例を示す外観図である。
FIG. 5 is an external view showing an example of a conventional rod-type vibration actuator having a cylindrical shape.

【図6】常温(25℃)での振動アクチュエータの特性
の一例を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of characteristics of the vibration actuator at room temperature (25 ° C.).

【図7】低温(−20℃)における振動アクチュエータ
の特性の第1の例を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a first example of characteristics of the vibration actuator at low temperature (−20 ° C.).

【図8】低温(−20℃)における振動アクチュエータ
の特性の第2の例を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a second example of characteristics of the vibration actuator at low temperature (−20 ° C.).

【図9】低温(−20℃)における振動アクチュエータ
の特性の第3の例を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a third example of characteristics of the vibration actuator at low temperature (−20 ° C.).

【図10】低温(−20℃)において駆動交流信号の電
圧を40(VRMS)としたときの特性の一例を示すグ
ラフである。
FIG. 10 is a graph showing an example of characteristics when the voltage of the driving AC signal is 40 (VRMS) at low temperature (−20 ° C.).

【図11】振動アクチュエータの環境温度と、問題が発
生しない駆動電圧との関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the environmental temperature of the vibration actuator and the drive voltage at which no problem occurs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 速度設定手段 2 電圧制御発信器 3 分周位相器 4 交流信号制御手段 4−1 温度検出素子 4−2 増幅・補正回路 5 電力増幅器 5−1 電圧制御増幅器 5−2 電力増幅器 6 電力増幅器 7 電源 100 振動アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Speed setting means 2 Voltage control oscillator 3 Dividing phase device 4 AC signal control means 4-1 Temperature detection element 4-2 Amplification / correction circuit 5 Power amplifier 5-1 Voltage control amplifier 5-2 Power amplifier 6 Power amplifier 7 Power supply 100 Vibration actuator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気機械変換素子によって振動する振動
子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動子との間で
相対運動を行う相対運動部材を有する振動アクチュエー
タの駆動装置において、 前記振動アクチュエータを駆動する環境の温度を検出す
る温度検出部と、 前記温度検出部により検出された温度に基づき、前記電
気機械変換素子に供給する電力を制御する電力制御部と
を備えることを特徴とする振動アクチュエータの駆動装
置。
1. A drive device for a vibration actuator, comprising: a vibrator vibrated by an electromechanical conversion element; and a vibration actuator having a relative motion member that makes pressure contact with the vibrator to perform relative motion with the vibrator. It is characterized by comprising a temperature detection unit that detects the temperature of the environment that drives the actuator, and a power control unit that controls the power supplied to the electromechanical conversion element based on the temperature detected by the temperature detection unit. Vibration actuator drive device.
【請求項2】 請求項1に記載の振動アクチュエータの
駆動装置において、 前記振動アクチュエータの駆動速度を検出する駆動速度
検出部と、 前記駆動速度検出部により検出された速度と目標駆動速
度とを比較して、前記電気機械変換素子に供給する電気
信号の周波数をフィードバック制御する周波数制御部と
を備えることを特徴とする振動アクチュエータの駆動装
置。
2. The drive apparatus for the vibration actuator according to claim 1, wherein a drive speed detection unit that detects a drive speed of the vibration actuator is compared with a speed detected by the drive speed detection unit and a target drive speed. And a frequency control unit that feedback-controls the frequency of the electric signal supplied to the electromechanical conversion element.
【請求項3】 電気機械変換素子によって振動する振動
子、及び前記振動子に加圧接触して前記振動子との間で
相対運動を行う相対運動部材を有する振動アクチュエー
タの駆動方法において、 前記振動アクチュエータを駆動する環境の温度を検出
し、その検出した温度に基づき前記電気機械変換素子に
供給する電力を制御す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 method for driving a vibration actuator, comprising: a vibrator vibrated by an electromechanical conversion element; and a vibration actuator having a relative motion member that makes pressure contact with the vibrator to perform relative motion with the vibrator. A method for driving a vibration actuator, comprising detecting a temperature of an environment for driving the actuator and controlling electric power supplied to the electromechanical conversion element based on the detected temperature.
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