JPH09285154A - 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 - Google Patents
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Info
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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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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
第１の実施形態を示すブロック図である。
【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。
詳細な構成を示すブロック図である。
【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。
第２の実施形態を示すブロック図である。
【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。
超音波モータの一例を示す断面図である。
【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。
クチュエータの一例を示す外観図である。
【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。
の一例を示すグラフである。
【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。
の特性の第１の例を示すグラフである。
【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。
の特性の第２の例を示すグラフである。
【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。
の特性の第３の例を示すグラフである。
【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。
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。
生しない駆動電圧との関係を示すグラフである。
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
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08910396A JP3722165B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08910396A JP3722165B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285154A true JPH09285154A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3722165B2 JP3722165B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=13961560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08910396A Expired - Fee Related JP3722165B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3722165B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001178157A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ装置 |
| JP2002095272A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| WO2010104130A1 (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | 国立大学法人東京農工大学 | 球面超音波モータ及び球面超音波モータの制御方法 |
| CN102183757A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-09-14 | 徐州市茜帅电子产品有限公司 | 一种超声波测距传感器驱动采集处理模组 |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP08910396A patent/JP3722165B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001178157A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ装置 |
| JP2002095272A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| WO2010104130A1 (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-16 | 国立大学法人東京農工大学 | 球面超音波モータ及び球面超音波モータの制御方法 |
| JP5429895B2 (ja) * | 2009-03-10 | 2014-02-26 | 国立大学法人東京農工大学 | 球面超音波モータ及び球面超音波モータの制御方法 |
| US8841868B2 (en) | 2009-03-10 | 2014-09-23 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | Spherical ultrasound motor and control method for a spherical ultrasound motor |
| CN102183757A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-09-14 | 徐州市茜帅电子产品有限公司 | 一种超声波测距传感器驱动采集处理模组 |
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|---|---|
| JP3722165B2 (ja) | 2005-11-30 |
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