JPH11252947A - Vibration actuator - Google Patents
Vibration actuatorInfo
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- JPH11252947A JPH11252947A JP10049481A JP4948198A JPH11252947A JP H11252947 A JPH11252947 A JP H11252947A JP 10049481 A JP10049481 A JP 10049481A JP 4948198 A JP4948198 A JP 4948198A JP H11252947 A JPH11252947 A JP H11252947A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の振動アクチュエータでは、駆動時間の
増加に伴って摩耗粉が発生し、振動子と相対運動部材と
の固着や異音が発生する。
【解決手段】 振動子11と、振動子11との間で相対
運動を生じる相対運動部材21と、振動子11および相
対運動部材21の間に加圧力を発生することにより、振
動子11に設けられた駆動力取出部12a、12bを介
して振動子11および相対運動部材21を加圧接触させ
る加圧機構31とを備え、加圧機構31が、駆動力取出
部12a、12bに発生する摺動抵抗が増加する摺動抵
抗増加時における加圧力を低減する加圧力可変機能を有
する振動アクチュエータ10である。
(57) [Problem] In a conventional vibration actuator, abrasion powder is generated with an increase in driving time, and the vibrator and the relative motion member are stuck and noise is generated. SOLUTION: The vibrator 11 is provided on the vibrator 11 by generating a pressing force between the vibrator 11 and a relative motion member 21 which generates relative motion between the vibrator 11 and the relative motion member 21. And a pressurizing mechanism 31 that presses the vibrator 11 and the relative motion member 21 through the provided driving force extracting portions 12a and 12b, and the pressing mechanism 31 slides on the driving force extracting portions 12a and 12b. The vibration actuator 10 has a pressing force variable function of reducing the pressing force when the sliding resistance increases in which the dynamic resistance increases.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、振動アクチュエー
タに関し、より具体的には、振動子と、この振動子との
間で相対運動を生じる相対運動部材と、これら両者を加
圧接触させる加圧機構とを備える振動アクチュエータに
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 more specifically, to a vibrator, a relative motion member which generates a relative motion between the vibrator, and a pressurizing member for pressurizing the two members. The present invention relates to a vibration actuator having a mechanism.
【0002】[0002]
【従来の技術】二つの異なった振動を同時に発生させ
る、いわゆる異形モード縮退型の振動子を用いた振動ア
クチュエータが、例えば「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」の第393頁に、富川義
朗氏により開示されている。2. Description of the Related Art A vibration actuator using a so-called deformed mode degenerate type vibrator that generates two different vibrations simultaneously is disclosed in, for example, "Fifth Electromagnetic Force-Related Dynamic Symposium Proceedings", page 393. And disclosed by Yoshiro Tomikawa.
【0003】図18は、この講演論文集により開示され
た振動子2を有する振動アクチュエータ1を示す斜視図
である。また、図19は振動子2に発生した二つの振動
波形の一例を示す説明図である。FIG. 18 is a perspective view showing a vibration actuator 1 having a vibrator 2 disclosed in this collection of lecture papers. FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of two vibration waveforms generated in the vibrator 2.
【0004】図18に示すように、振動子2は、弾性体
3と、電気エネルギを機械エネルギに変換する電気機械
変換素子4(以下、「圧電体」を例にとって説明す
る。)とを有する。As shown in FIG. 18, a vibrator 2 includes an elastic body 3 and an electromechanical transducer 4 for converting electric energy into mechanical energy (hereinafter, a “piezoelectric body” will be described as an example). .
【0005】弾性体3は、共振先鋭度が大きな金属材料
により矩形平板状に形成される。弾性体3では、発生す
る縦振動L1および曲げ振動B4それぞれの固有振動数
が略一致するように、各部寸法が設定される。The elastic body 3 is formed in a rectangular plate shape from a metal material having a large resonance sharpness. The dimensions of the elastic body 3 are set such that the natural frequencies of the generated longitudinal vibration L1 and bending vibration B4 are substantially the same.
【0006】弾性体3の一方の平面には圧電体4が接着
されて装着される。圧電体4には、A相、B相の2相の
駆動電圧がそれぞれ印加される入力部4a、4bと、振
動子2の振動状態をモニターする検出部4pと、グラン
ド部4gとの4領域が連続して形成される。4領域4
a、4b、4pおよび4gそれぞれの表面には、例えば
銀電極5a、5b、5pおよび5gが互いに離れて装着
される。A piezoelectric body 4 is attached and attached to one plane of the elastic body 3. The piezoelectric body 4 has four areas including input sections 4a and 4b to which two-phase drive voltages of A-phase and B-phase are applied, a detection section 4p for monitoring the vibration state of the vibrator 2, and a ground section 4g. Are continuously formed. 4 areas 4
For example, silver electrodes 5a, 5b, 5p and 5g are mounted on the respective surfaces of a, 4b, 4p and 4g apart from each other.
【0007】また、弾性体3の他方の平面であって、振
動子2の長手方向に関して、発生する曲げ振動B4の4
つの腹位置l1 、l2 、l3 およびl4 のうちの外側の
腹位置l1 、l4 には、突起状に二つの駆動力取出部3
a、3bが形成される。駆動力取出部3a、3bの底面
には、高分子材等の樹脂材や金属材等を主成分とした摺
動材7a、7bが、例えばエポキシ樹脂系接着材により
貼付される。これらの摺動材7a、7bを介して、適当
な加圧力で平板状の相対運動部材6を加圧接触させる。[0007] The other plane of the elastic body 3, in the longitudinal direction of the vibrator 2, generated bending vibration B 4 of 4
Outer antinode positions l 1 and l 4 of the antinode positions l 1 , l 2 , l 3 and l 4 are provided with two driving force output portions 3 in a protruding manner.
a, 3b are formed. Sliding members 7a and 7b mainly composed of a resin material such as a polymer material or a metal material are adhered to the bottom surfaces of the driving force extracting portions 3a and 3b by, for example, an epoxy resin adhesive. Through these sliding members 7a and 7b, the plate-shaped relative motion member 6 is brought into pressure contact with an appropriate pressing force.
【0008】この状態で、入力部4a、4bに、弾性体
3に発生する縦振動L1および曲げ振動B4それぞれの
固有振動数に略一致するとともに位相が(π/2)だけ
ずれた高周波の駆動電圧VA 、VB をそれぞれ印加す
る。すると、図19に示すように、弾性体3には、振動
子2の長手方向へ振動する1次の縦振動L1と、振動子
2の厚さ方向へ振動する4次の曲げ振動B4とが同時に
発生する。弾性体3に発生した縦振動L1と曲げ振動B
4とは合成されて、駆動力取出部3a、3bそれぞれの
底面に、楕円状に周期的に変位する楕円運動が発生す
る。これにより、振動子2は、摺動材7a、7bを介し
て加圧接触された相対運動部材6との間で、振動子2の
長手方向に関して直線的な相対運動を行う。したがっ
て、この振動アクチュエータ1では、振動子2および相
対運動部材6を適宜加圧力で加圧接触させておく必要が
ある。In this state, the input units 4a and 4b are driven by high-frequency driving whose frequency is substantially equal to the natural frequency of each of the longitudinal vibration L1 and bending vibration B4 generated in the elastic body 3 and whose phase is shifted by (π / 2). Voltages V A and V B are applied, respectively. Then, as shown in FIG. 19, the elastic body 3 has a primary longitudinal vibration L1 vibrating in the longitudinal direction of the vibrator 2 and a fourth-order bending vibration B4 vibrating in the thickness direction of the vibrator 2. Occurs at the same time. Longitudinal vibration L1 and bending vibration B generated in elastic body 3
4 and an elliptical motion that is periodically displaced in an elliptical shape is generated on the bottom surface of each of the driving force output portions 3a and 3b. As a result, the vibrator 2 performs a linear relative motion in the longitudinal direction of the vibrator 2 between the vibrator 2 and the relative motion member 6 that is brought into pressure contact via the sliding members 7a and 7b. Therefore, in the vibration actuator 1, it is necessary to bring the vibrator 2 and the relative motion member 6 into pressurized contact with an appropriate pressing force.
【0009】そこで、本出願人は、先に例えば特開平8
−140374号公報等により、振動子の長手方向の中央部の
位置(図18および図19における位置C)の1カ所
で、振動子2を相対運動部材6に向けて加圧する加圧機
構を提案した。Therefore, the applicant of the present invention has previously described, for example,
-140374, etc., proposes a pressurizing mechanism that presses the vibrator 2 toward the relative motion member 6 at one position at the center of the vibrator in the longitudinal direction (position C in FIGS. 18 and 19). did.
【0010】この加圧機構は、例えばコイルスプリング
が発生するバネ力を利用して、振動子2を相対運動部材
6に向けて加圧する。そのため、発生される加圧力F
は、図20にグラフで例示するように、相対運動部材6
に対する振動子2の位置に関わらず、50gf/mm2程度と
常に一定の値であった。This pressurizing mechanism presses the vibrator 2 toward the relative motion member 6 using, for example, a spring force generated by a coil spring. Therefore, the generated pressure F
As shown in the graph of FIG.
Regardless of the position of the transducer 2 with respect was always constant value between 50 gf / mm 2 approximately.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
検討によれば、この振動アクチュエータ1には、駆動時
間の増加に伴って摺動材7a、7bが徐々に摩耗し、堆
積した摩耗粉によって振動アクチュエータ1の動特性が
著しく低下するという課題があることが判明した。However, according to the study of the present inventors, in the vibration actuator 1, the sliding members 7a and 7b gradually wear as the driving time increases, and the accumulated wear is increased. It has been found that the powder has a problem that the dynamic characteristics of the vibration actuator 1 are significantly reduced.
【0012】例えば、相対運動部材6を固定し、相対運
動部材6に対して振動子2を直線的に往復移動させる
と、駆動時間の増加に伴って、振動子2の運動方向変更
点の近傍に摩耗粉が徐々に堆積する。長時間駆動後にこ
の運動方向変換点の近傍に振動子2を一定時間停止させ
ると、振動子2と相対運動部材6とが、介在する摩耗粉
により固着し、再起動できなくなってしまう。For example, when the relative motion member 6 is fixed and the vibrator 2 is linearly reciprocated with respect to the relative motion member 6, the vibrator 2 moves in the vicinity of the change point of the motion direction as the driving time increases. Wear powder gradually accumulates on the surface. If the vibrator 2 is stopped for a predetermined time in the vicinity of the movement direction change point after the long-time driving, the vibrator 2 and the relative motion member 6 are fixed by the intervening wear powder and cannot be restarted.
【0013】また、このような固着が発生しない場合で
あっても、運動方向変換点の近傍では振動子2の通過に
伴って異音が発生する。そのため、振動アクチュエータ
1の特徴の一つである静粛性が著しく損なわれてしま
う。[0013] Even if such sticking does not occur, an abnormal noise is generated along with the passage of the vibrator 2 in the vicinity of the movement direction conversion point. Therefore, the quietness, which is one of the features of the vibration actuator 1, is significantly impaired.
【0014】ここに、本発明の目的は、駆動時間の増加
に伴う摩耗粉の発生量を顕著に抑制することにより、振
動子と相対運動部材との固着と異音の発生とをともに防
止し、長期間安定して駆動できる振動アクチュエータを
提供することである。Here, an object of the present invention is to remarkably suppress the generation of abrasion powder due to an increase in driving time, thereby preventing both the sticking of the vibrator and the relative motion member and the generation of abnormal noise. Another object of the present invention is to provide a vibration actuator that can be driven stably for a long period of time.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、摺動材7
a、7bの摩耗に影響を与える因子の一つである、振動
子2および相対運動部材6間の加圧力に着目した。そし
て、摩耗粉が発生し易い時にはこの加圧力を一時的に減
少させることにより、上記課題を解決することができる
ことを知見して、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed a sliding member 7.
Attention was paid to the pressing force between the vibrator 2 and the relative motion member 6, which is one of the factors affecting the wear of the members 7a and 7b. The inventors have found that the above problem can be solved by temporarily reducing the pressing force when abrasion powder is easily generated, and completed the present invention.
【0016】請求項1の発明は、振動子と、振動子との
間で相対運動を生じる相対運動部材と、振動子および相
対運動部材の間に加圧力を発生することにより、振動子
に設けられた駆動力取出部を介して振動子および相対運
動部材を加圧接触させる加圧機構とを備え、加圧機構
が、駆動力取出部に発生する摺動抵抗が増加する摺動抵
抗増加時における加圧力を調整する加圧力可変機能を有
す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 is provided on a vibrator by generating a pressing force between the vibrator and the relative motion member. A pressurizing mechanism for pressurizing the vibrator and the relative motion member through the driving force take-out portion, wherein the pressurizing mechanism increases the sliding resistance generated in the drive force take-out portion. A vibration actuator having a pressing force variable function of adjusting the pressing force in the above.
【0017】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、摺動抵抗増加時が、相対
運動の方向変更時または速度変更時であることを特徴と
する。According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first aspect, the time when the sliding resistance increases is a time when the direction or the speed of the relative motion is changed.
【0018】請求項3の発明は、請求項2に記載された
振動アクチュエータにおいて、加圧力が、相対運動の方
向変更時の近傍において発生される第1加圧力と、相対
運動の方向変更時の近傍以外において第1加圧力よりも
大きく発生される第2加圧力とにより構成されることを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the second aspect, the pressing force is a first pressing force generated near the time when the direction of the relative motion is changed, and the pressing force is generated when the direction of the relative motion is changed. And a second pressurizing force generated larger than the first pressurizing force outside the vicinity.
【0019】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において、第1加圧力が、相対運動
の方向変更時において最小となるように変化することを
特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the third aspect, the first pressing force changes so as to be minimum when the direction of the relative motion is changed.
【0020】さらに、請求項5の発明は、請求項1から
請求項4までのいずれか1項に記載された振動アクチュ
エータにおいて、加圧機構が、振動子または相対運動部
材を加圧する加圧部と、加圧部に接続されるピストン
と、ピストンを収容するシリンダと、シリンダへの気体
の供給またはシリンダからの気体の排出を行うことによ
り、ピストンに作用する圧力を変化させる気体供給系
と、相対運動の情報に基づいて気体供給系を制御する制
御装置とを有することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration actuator according to any one of the first to fourth aspects, the pressing mechanism presses the vibrator or the relative motion member. And a piston connected to the pressurizing unit, a cylinder accommodating the piston, and a gas supply system that changes the pressure acting on the piston by supplying gas to or discharging gas from the cylinder, A control device for controlling the gas supply system based on the information on the relative motion.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる振動アクチ
ュエータの実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に
説明する。なお、以降の説明は、振動アクチュエータと
して超音波の振動域を利用した超音波アクチュエータを
例にとって、行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a vibration actuator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, an ultrasonic actuator using an ultrasonic vibration region will be described as an example of the vibration actuator.
【0022】図1は、本実施形態の超音波アクチュエー
タ10の構成を示す断面図である。また、図2は、この
超音波アクチュエータ10を一部透視した状態で示す斜
視図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an ultrasonic actuator 10 according to this embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the ultrasonic actuator 10 in a partially see-through state.
【0023】本実施形態の超音波アクチュエータ10
は、振動子11と、振動子11との間で相対運動を生じ
る相対運動部材21と、振動子11および相対運動部材
21を加圧接触させる加圧機構31とを備える。以下、
これらの構成要素について、分説する。The ultrasonic actuator 10 of the present embodiment
Includes a vibrator 11, a relative motion member 21 that generates relative motion between the vibrator 11, and a pressure mechanism 31 that presses the vibrator 11 and the relative motion member 21 into contact. Less than,
These components will be described separately.
【0024】〔振動子11〕振動子11は、弾性体12
と、弾性体12の一方の平面に装着された圧電体13と
を有する。[Vibrator 11] The vibrator 11 includes an elastic body 12
And a piezoelectric body 13 mounted on one plane of the elastic body 12.
【0025】弾性体12は、本実施形態ではSUS30
4により矩形平板状に形成される。また、弾性体12の
各部の寸法は、発生する1次の縦振動L1および4次の
曲げ振動B4それぞれの固有振動数が略一致するよう
に、設定される。なお、弾性体12はステンレス鋼以外
に、鉄鋼、ステンレス鋼、リン青銅またはエリンバー材
等といった、共振先鋭度が大きな金属材料により形成し
てもよい。The elastic body 12 is made of SUS30 in this embodiment.
4 form a rectangular flat plate. The dimensions of each part of the elastic body 12 are set such that the natural frequencies of the generated primary longitudinal vibration L1 and the generated quaternary bending vibration B4 substantially coincide with each other. The elastic body 12 may be formed of a metal material having a large resonance sharpness, such as steel, stainless steel, phosphor bronze, or an elinvar material, other than stainless steel.
【0026】弾性体12の一方の平面には、後述する圧
電体13が例えば接着されて装着される。また、弾性体
12の他方の平面には、弾性体12の幅方向への二本の
溝部が相対運動方向(図1における左右方向)に関して
所定距離だけ離れて設けられる。これらの溝部に、矩形
の断面形状の摺動材が嵌め込まれてエポキシ系接着剤に
より接着され、突起状に突出して装着される。On one flat surface of the elastic body 12, a piezoelectric body 13 to be described later is mounted, for example, by bonding. Further, two grooves in the width direction of the elastic body 12 are provided on the other plane of the elastic body 12 at a predetermined distance from each other in the relative movement direction (the left-right direction in FIG. 1). A sliding member having a rectangular cross-sectional shape is fitted into these grooves, adhered with an epoxy-based adhesive, and mounted in a protruding manner.
【0027】そして、この摺動材が駆動力取出部12
a、12bとして機能する。したがって、弾性体12
は、これら摺動材からなる駆動力取出部12a、12b
を介して相対運動部材21に接触する。The sliding material is used as the driving force take-out portion 12.
Functions as a and 12b. Therefore, the elastic body 12
Are driving force take-out portions 12a, 12b made of these sliding members.
Contacts the relative motion member 21 via the.
【0028】摺動材は、本実施形態では、PTFEをマ
トリックスとする樹脂に15重量%のガラス繊維と5重
量%の二硫化モリブデンとを混入した材料(商品名:ポ
リフロン、ダイキン工業(株))により、形成されてい
る。In the present embodiment, the sliding material is a material obtained by mixing 15% by weight of glass fiber and 5% by weight of molybdenum disulfide in a resin having PTFE as a matrix (trade name: Polyflon, Daikin Industries, Ltd.). ).
【0029】図3は、振動子11に発生する縦振動L1
と曲げ振動B4とを示す説明図である。この駆動力取出
部12a、12bは、図3に示すように、弾性体12に
発生する4次の曲げ振動B4の4つの腹位置l1 〜l4
のうちの外側に位置する腹位置l1 、l4 に一致する位
置に設けられる。なお、駆動力取出部12a、12b
は、曲げ振動B4の腹位置l1 、l4 に正確に一致する
位置にある必要はなく、この腹位置の近傍にあってもよ
い。FIG. 3 shows a longitudinal vibration L 1 generated in the vibrator 11.
It is explanatory drawing which shows bending vibration B4. The driving force output members 12a, 12b, as shown in FIG. 3, four loop position l 1 to l 4 fourth-order bending vibration B4 generated in the elastic member 12
Are provided at positions corresponding to the antinode positions l 1 and l 4 located on the outer side. In addition, the driving force extraction units 12a and 12b
Need not belly position l 1, l 4 bending vibration B4 is positioned to match exactly, and may be in the vicinity of the antinode position.
【0030】圧電体13は、本実施形態ではPZT(チ
タンジルコン酸鉛、登録商標)からなる薄板状の圧電素
子により構成される。この圧電体13には、A相の駆動
信号が入力される入力領域13a、13cと、A相とは
位相が(π/2)だけずれたB相が入力される入力領域
13b、13dとが形成される。各入力領域13a〜1
3dは、図3に示すように、弾性体12に発生する曲げ
振動B4の5つの節位置n1 〜n5 により区画された4
つの領域に形成される。すなわち、駆動信号の入力によ
り変形する各入力領域13a〜13dが、いずれも、不
動点である節位置n1 〜n5 を跨がないため、入力領域
13a〜13dの変形が節位置n1 〜n5 によって抑制
されることがない。そのため、各入力領域13a〜13
dに入力された電気エネルギは、最大の効率で弾性体1
2の変形、すなわち機械エネルギに変換される。In the present embodiment, the piezoelectric body 13 is composed of a thin plate-shaped piezoelectric element made of PZT (lead titanium zirconate, registered trademark). The piezoelectric body 13 has input areas 13a and 13c in which an A-phase drive signal is input, and input areas 13b and 13d in which a B-phase whose phase is shifted by (π / 2) from the A-phase is input. It is formed. Each input area 13a-1
3d, as shown in FIG. 3, is partitioned by five nodal position n 1 ~n 5 bending vibration B4 generated in the elastic member 12 4
Formed in one area. That is, each input region 13a~13d be deformed by input of the driving signal are both, because does not cross the nodal position n 1 ~n 5 is a fixed point, the deformation of the input region 13a~13d knots position n 1 ~ n lack of inhibition by 5. Therefore, each of the input areas 13a to 13
The electric energy input to d is the elastic body 1 at the maximum efficiency.
2 is converted into mechanical energy.
【0031】また、曲げ振動B4の節位置n2 、n4 に
は、振動子11が発生する縦振動L1により電気エネル
ギーを出力する検出領域13p、13p’が半円状に設
けられる。これにより、振動子11が発生する縦振動L
1の振動状態が検出される。At the nodal positions n 2 and n 4 of the bending vibration B4, detection regions 13p and 13p 'for outputting electric energy by the longitudinal vibration L1 generated by the vibrator 11 are provided in a semicircular shape. Thereby, the longitudinal vibration L generated by the vibrator 11
1 is detected.
【0032】各入力領域13a〜13dと各検出領域1
3p、13p’とは、それぞれの表面を、銀電極15a
〜15d、15p、15p’により覆われる。これによ
り、各入力領域13a〜13dに独立して駆動信号を入
力したり、各検出領域13p、13p’から独立して検
出信号を出力することができる。Each of the input areas 13a to 13d and each of the detection areas 1
3p and 13p 'mean that each surface is a silver electrode 15a.
~ 15d, 15p, 15p '. As a result, it is possible to input a drive signal to each of the input regions 13a to 13d independently, and to output a detection signal independently from each of the detection regions 13p and 13p '.
【0033】なお、本実施形態では、振動子11の平面
中央部を中心として振動子11は点対称となるように形
成される。これにより、駆動力取出部12a、12bに
発生する楕円運動を略同じ形状とすることができ、相対
運動方向の反転に伴う駆動差(左右差)は殆ど発生しな
い。In this embodiment, the vibrator 11 is formed so as to be point-symmetric about the center of the plane of the vibrator 11. As a result, the elliptical motions generated in the driving force extracting portions 12a and 12b can be made substantially the same shape, and a driving difference (left-right difference) due to the reversal of the relative motion direction hardly occurs.
【0034】図4は、振動子11の駆動制御回路20を
示すブロック図である。発振器16は、振動子11の縦
振動L1および曲げ振動B4それぞれに相当する周波数
の信号を発振する。発振器16の出力は分岐して、一方
の出力は、増幅器17a、17cによって増幅された後
に、A相電圧として入力領域13a、13cの銀電極1
5a、15cへ入力される。また、分岐した他方の出力
は、移相器18によってA相電圧とは(π/2)だけ位
相をずらしてB相電圧とした後に、増幅器17b、17
dを介して入力領域13b、13dの銀電極15b、1
5dへ入力される。FIG. 4 is a block diagram showing the drive control circuit 20 of the vibrator 11. The oscillator 16 oscillates a signal having a frequency corresponding to each of the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 of the vibrator 11. The output of the oscillator 16 is branched, and one of the outputs is amplified by the amplifiers 17a and 17c, and then, as an A-phase voltage, the silver electrodes 1 of the input regions 13a and 13c
Input to 5a and 15c. The other branched output is shifted by (π / 2) from the A-phase voltage by the phase shifter 18 to become the B-phase voltage, and then the amplifiers 17 b and 17.
d, the silver electrodes 15b, 1b of the input areas 13b, 13d
Input to 5d.
【0035】制御回路19には、検出領域13p、13
p’の出力電圧が入力される。予め設定されていた基準
電圧と比較して、検出領域13p、13p’の出力のほ
うが小さいときには周波数を低くするように、一方、検
出領域13p、13p’の出力のほうが大きいときには
周波数を高くするように、発振器16を制御する。これ
により、振動子11の振動振幅が所定の大きさに維持さ
れる。The control circuit 19 includes detection areas 13p and 13p.
The output voltage of p 'is input. Compared to a preset reference voltage, the frequency is lowered when the output of the detection areas 13p and 13p 'is smaller, while the frequency is increased when the output of the detection areas 13p and 13p' is larger. Next, the oscillator 16 is controlled. Thereby, the vibration amplitude of the vibrator 11 is maintained at a predetermined magnitude.
【0036】このようにして、圧電体13の入力領域1
3a、13cに、縦振動L1および曲げ振動B4それぞ
れの固有振動数に一致した周波数を有するA相の駆動信
号を入力するとともに、入力領域13b、13dにはA
相とは(π/2)の位相差を有するB相の駆動信号を入
力する。すると、図3に示すように、弾性体12には、
1次の縦振動L1と4次の曲げ振動B4とが同時に発生
する。これらの振動は合成されて、駆動力取出部12
a、12bに楕円運動が発生する。In this manner, the input area 1 of the piezoelectric body 13
An A-phase drive signal having a frequency corresponding to the natural frequency of each of the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 is input to 3a and 13c, and A is input to the input regions 13b and 13d.
A drive signal of the B phase having a phase difference of (π / 2) is input. Then, as shown in FIG.
The first-order longitudinal vibration L1 and the fourth-order bending vibration B4 occur simultaneously. These vibrations are combined, and the driving force output unit 12
Elliptic motion occurs at a and 12b.
【0037】図5は、1次の縦振動L1と4次の曲げ振
動B4とが合成されて、駆動力取出部12a、12bに
楕円運動が発生する状況を経時的に示す説明図である。
なお、図5においては、便宜上、各入力領域13a〜1
3dを互いに離れた状態で示す。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the primary longitudinal vibration L1 and the fourth-order bending vibration B4 are combined to generate elliptic motion in the driving force output portions 12a and 12b with time.
In FIG. 5, for convenience, each of the input areas 13a to 13a
3d are shown separated from each other.
【0038】図5(A)は、振動子11に入力される2
相の高周波電圧A、Bの時間的変化を時刻t1 〜時刻t
9 について示す。図5(A)の横軸は、高周波電圧の実
効値を示す。図5(B)は、弾性体12の断面の変形の
様子を示し、振動子11に発生する曲げ振動B4の時間
的変化を時刻t1 〜時刻t9 について示す。図5(C)
は、弾性体12の断面の変化の様子を示し、振動子11
に発生する縦振動L1の時間的変化を時刻t1 〜時刻t
9 について示す。さらに、図5(D)は、振動子11の
駆動力取出部12a、12bに発生する楕円運動の時間
的変化を時刻t1 〜時刻t9 について示す。FIG. 5A shows the state of the input signal 2 to the vibrator 11.
The temporal changes of the high-frequency voltages A and B of the phases are represented by the time t 1 to the time t.
9 is shown. The horizontal axis in FIG. 5A indicates the effective value of the high-frequency voltage. FIG. 5 (B) shows a state of deformation of the cross-section of the elastic body 12 are shown for the time t 1 ~ time t 9 the temporal change of the bending vibration B4 generated in the vibration element 11. FIG. 5 (C)
Shows the state of the change in the cross section of the elastic body 12, and the vibrator 11
Time t 1 the temporal variation of the longitudinal vibration L1 occur to t
9 is shown. Further, FIG. 5 (D) shows the time t 1 ~ time t 9 the driving force output portion 12a, a temporal change of the elliptical motion generated 12b of the vibrator 11.
【0039】時刻t1 において、図5(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、高周波電圧Bは
同一の正電圧を発生する。図5(B)に示すように、高
周波電圧A、Bによる曲げ振動B4は互いに打ち消し合
い、質点Y1、Z1はともに振幅零となる。また、図5
(C)に示すように、高周波電圧A、Bによる縦振動L
1は伸張する方向へ発生する。質点Y2、Z2はともに
矢印で示すように、節位置X(図3における節位置
n3 )を中心として最大の伸張を示す。その結果、図5
(D)に示すように縦振動L1と曲げ振動B4とが合成
され、質点Y1、Y2の運動の合成が質点Yの運動とな
り、また、質点Z1、Z2の運動の合成が質点Zの運動
となる。At time t 1 , as shown in FIG. 5A, the high-frequency voltage A generates a positive voltage, and the high-frequency voltage B generates the same positive voltage. As shown in FIG. 5B, the bending vibrations B4 due to the high-frequency voltages A and B cancel each other, and the mass points Y1 and Z1 both have zero amplitude. FIG.
As shown in (C), the longitudinal vibration L due to the high-frequency voltages A and B
1 occurs in the direction of extension. As indicated by arrows, both the mass points Y2 and Z2 show the maximum extension centering on the node position X (node position n 3 in FIG. 3 ). As a result, FIG.
As shown in (D), the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 are combined, the combination of the motions of the mass points Y1 and Y2 becomes the motion of the mass point Y, and the combination of the motions of the mass points Z1 and Z2 is combined with the motion of the mass point Z. Become.
【0040】時刻t2 において、図5(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、高周波電圧Bは
零になる。図5(B)に示すように、高周波電圧Aによ
る曲げ振動B4が発生し、質点Y1は負方向へ振幅し、
質点Z1は正方向へ振幅する。また、図5(C)に示す
ように、高周波電圧Aによる縦振動L1が発生し、質点
Y2と質点Z2とが時刻t1 の時よりも縮む。その結
果、図5(D)に示すように縦振動L1と曲げ振動B4
とが合成され、質点Y、Zは、ともに、時刻t1の時よ
りも左回りへ回転移動する。At time t 2 , as shown in FIG. 5A, the high-frequency voltage A generates a positive voltage, and the high-frequency voltage B becomes zero. As shown in FIG. 5B, a bending vibration B4 due to the high-frequency voltage A occurs, the mass point Y1 oscillates in the negative direction,
The mass point Z1 oscillates in the positive direction. Further, as shown in FIG. 5 (C), longitudinal vibration L1 is generated by high frequency voltage A, shrinks than when the point Y2 and point Z2 is a time t 1. As a result, as shown in FIG. 5D, the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4
Are synthesized, and both the mass points Y and Z rotate counterclockwise from the time t 1 .
【0041】時刻t3 において、図5(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは正の電圧を発生し、高周波電圧Bは
同一の負電圧を発生する。図5(B)に示すように、高
周波電圧A、Bによる曲げ振動B4が合成されて増幅さ
れ、質点Y1は時刻t2 の時より負方向へ増幅されて最
大の負の振幅値を示す。また、質点Z1は時刻t2 の時
よりも正方向へ増幅されて最大の正の振幅値を示す。ま
た、図5(C)に示すように、高周波電圧A、Bによる
縦振動L1は互いに打ち消し合い、質点Y2と質点Z2
とは元の位置へ戻る。その結果、図5(D)に示すよう
に縦振動L1と曲げ振動B4とが合成され、質点Y、Z
は、ともに、時刻t2 の時よりも左回りへ回転移動す
る。At time t 3 , as shown in FIG. 5A, the high-frequency voltage A generates a positive voltage, and the high-frequency voltage B generates the same negative voltage. As shown in FIG. 5 (B), high frequency voltage A, vibration B4 bending by B are amplified are synthesized, point Y1 is amplified from at time t 2 in the negative direction by indicating the maximum negative amplitude values. Also, point Z1 is than at time t 2 is amplified in the positive direction indicating a maximum positive amplitude value. Also, as shown in FIG. 5C, the longitudinal vibrations L1 due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the mass points Y2 and Z2
Returns to the original position. As a result, the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 are synthesized as shown in FIG.
Are both, than at time t 2 is rotated and moved to the left-handed.
【0042】時刻t4 において、図5(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは零になり、高周波電圧Bは負電圧を
発生する。図5(B)に示すように、高周波電圧Bによ
る曲げ振動B4が発生し、質点Y1が時刻t3 の時より
も振幅が低下し、質点Z1も時刻t3 の時よりも振幅が
低下する。また、図5(C)に示すように、高周波電圧
Bによる縦振動L1が発生し、質点Y2と質点Z2とは
ともに収縮する。その結果、図5(D)に示すように縦
振動L1と曲げ振動B4とが合成され、質点Y、Zは、
ともに、時刻t3 の時よりも左回りへ回転移動する。At time t 4 , as shown in FIG. 5A, the high frequency voltage A becomes zero and the high frequency voltage B generates a negative voltage. As shown in FIG. 5 (B), the vibration B4 bending by high frequency voltage B is generated, and decreased amplitude than when point Y1 is a time t 3, the amplitude than at point Z1 also time t 3 is reduced . Further, as shown in FIG. 5C, a longitudinal vibration L1 due to the high frequency voltage B is generated, and both the mass points Y2 and Z2 contract. As a result, the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 are synthesized as shown in FIG.
Together, the rotational movement to the left-handed than at time t 3.
【0043】時刻t5 において、図5(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは負の電圧を発生し、高周波電圧Bは
同一の負電圧を発生する。図5(B)に示すように、高
周波電圧A、Bによる曲げ振動B4は互いに打ち消し合
い、質点Y1、Z1はともに振幅零になる。また、図5
(C)に示すように、高周波電圧A、Bによる縦振動L
1は収縮する方向へ発生する。質点Y2、Z2はともに
矢印で示すように、節位置Xを中心として最大の収縮を
示す。その結果、図5(D)に示すように縦振動L1と
曲げ振動B4とが合成され、質点Y、Zは、ともに、時
刻t4 の時よりも左回りへ回転移動する。[0043] At time t 5, as shown in FIG. 5 (A), the high frequency voltage A generates a negative voltage, high frequency voltage B is the same negative voltage. As shown in FIG. 5B, the bending vibrations B4 caused by the high-frequency voltages A and B cancel each other, and the amplitudes of the mass points Y1 and Z1 are both zero. FIG.
As shown in (C), the longitudinal vibration L due to the high-frequency voltages A and B
1 occurs in the contracting direction. Both the mass points Y2 and Z2 show the maximum contraction around the node position X as indicated by the arrows. As a result, the the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 is synthesized as shown in FIG. 5 (D), the mass points Y, Z are both rotated move further counterclockwise from their respective positions at the time t 4.
【0044】時刻t6 〜時刻t9 についても、上述した
時刻t1 〜時刻t5 と同様に縦振動L1と曲げ振動B4
とが発生し、その結果、図5(D)に示すように、質点
Yおよび質点Zが右回りへ回転移動する。このようにし
て、振動子11の駆動力取出部12a、12bには、左
回りであって半周期ずれた楕円運動がそれぞれ発生す
る。発生した楕円運動により、加圧接触する相対運動部
材21との間で相対運動を発生する。From time t 6 to time t 9 , similarly to time t 1 to time t 5 , the longitudinal vibration L 1 and bending vibration B 4
As a result, as shown in FIG. 5D, the mass points Y and Z rotate clockwise. In this manner, counterclockwise elliptical motions shifted by a half cycle are generated in the driving force extracting portions 12a and 12b of the vibrator 11, respectively. Due to the generated elliptical motion, a relative motion is generated between the pressure-contacting relative motion member 21 and the relative motion member 21.
【0045】また、相対運動方向を逆向きにするには、
B相の駆動信号がA相の駆動信号に対して(−π/2)
の位相差を有するように設定すればよい。本実施形態で
は、振動子11は以上のように構成される。In order to reverse the relative movement direction,
The B-phase drive signal is (-π / 2) with respect to the A-phase drive signal.
May be set so as to have the following phase difference. In the present embodiment, the vibrator 11 is configured as described above.
【0046】〔相対運動部材21〕図1および図2に示
すように、振動子11の駆動力取出部12a、12bに
接触して、相対運動部材21が配置される。[Relative Motion Member 21] As shown in FIGS. 1 and 2, the relative motion member 21 is disposed in contact with the driving force output portions 12a and 12b of the vibrator 11.
【0047】相対運動部材21は、本実施形態ではステ
ンレス鋼により平板状に構成され、後述する図8に示す
ように、固定された状態で設置される。これにより、振
動子11の駆動力取出部12a、12bに発生する楕円
運動により、縦振動L1の振動方向と同方向(図1の左
右方向)について、振動子11との間で相対運動を生じ
る。In the present embodiment, the relative motion member 21 is formed in a flat plate shape of stainless steel, and is fixedly installed as shown in FIG. 8 described later. Thus, the elliptical motion generated in the driving force output portions 12a and 12b of the vibrator 11 causes relative motion with the vibrator 11 in the same direction (the left-right direction in FIG. 1) as the vibration direction of the longitudinal vibration L1. .
【0048】なお、相対運動部材21は、銅合金やアル
ミニウム合金さらには高分子材等により構成されていて
もよい。本実施形態では、相対運動部材21は以上のよ
うに構成される。The relative motion member 21 may be made of a copper alloy, an aluminum alloy, a polymer material or the like. In the present embodiment, the relative movement member 21 is configured as described above.
【0049】〔加圧機構31〕図1および図2に示すよ
うに、本実施形態の加圧機構31には、一端が円錐状で
あるPTFE製の加圧棒からなる加圧部32が設けられ
る。この加圧部32の一端は、振動子11の節位置n3
に当接することにより、振動子11を相対運動部材21
へ向けて加圧する。[Pressing Mechanism 31] As shown in FIGS. 1 and 2, the pressing mechanism 31 of the present embodiment is provided with a pressing portion 32 formed of a PTFE pressing rod having a conical end. Can be One end of the pressurizing portion 32 is connected to a node position n 3 of the vibrator 11.
Abuts the vibrator 11 on the relative motion member 21.
Press toward.
【0050】加圧部32の他端には、シリンダ34に収
容されるピストン33が、そのストローク方向が加圧部
32の軸方向と一致するようにして、接続される。シリ
ンダ34の内部は、ピストン33によって、第1チャン
バ35と第2チャンバ36とに区画される。シリンダ3
4の外周面には、第1チャンバ35に連通して第1チャ
ンバ35の吸排気を行うエアポート35aが設けられ
る。また、第2チャンバ36に連通して第2チャンバ3
6の吸排気を行うエアポート36aが設けられる。A piston 33 accommodated in a cylinder 34 is connected to the other end of the pressurizing section 32 such that the stroke direction thereof coincides with the axial direction of the pressurizing section 32. The interior of the cylinder 34 is partitioned by a piston 33 into a first chamber 35 and a second chamber 36. Cylinder 3
An air port 35 a communicating with the first chamber 35 and sucking and discharging the first chamber 35 is provided on the outer peripheral surface of the fourth chamber 4. The second chamber 36 communicates with the second chamber 36.
6 is provided with an air port 36a for performing intake and exhaust.
【0051】エアポート35a、36aを用いて圧縮空
気の吸排気を行う。こうして、第1チャンバ35の圧力
を第2チャンバ36の圧力よりも大きくすることによ
り、ピストン33を下降させる圧力が発生する。これに
より、加圧部32による加圧力が増加する。また、第1
チャンバ35の圧力を第2チャンバ36の圧力よりも小
さくすることにより、ピストン33を上昇させる圧力が
発生する。これにより、加圧部32による加圧力が減少
する。The compressed air is sucked and discharged using the air ports 35a and 36a. Thus, by making the pressure in the first chamber 35 higher than the pressure in the second chamber 36, a pressure for lowering the piston 33 is generated. Thereby, the pressing force by the pressing unit 32 increases. Also, the first
By making the pressure in the chamber 35 smaller than the pressure in the second chamber 36, a pressure for raising the piston 33 is generated. Thereby, the pressing force by the pressing unit 32 decreases.
【0052】エアポート35a、36aには、エアーチ
ューブ37a、37bを介して、気体供給系38と加圧
力制御装置48とが接続される。図6は、エアー供給系
38および加圧力制御装置48それぞれの構成を示す説
明図である。A gas supply system 38 and a pressure control device 48 are connected to the air ports 35a and 36a via air tubes 37a and 37b. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of each of the air supply system 38 and the pressure control device 48.
【0053】図6に示すように、エアーチューブ37
a、37bは、電磁弁39およびエアーチューブ37c
を介して、電空レギュレータ40に接続される。また、
電空レギュレータ40は、エアーチューブ37dを介し
て空圧源41に接続される。これにより、基準となる空
圧量を得て、シリンダ34に供給する空圧力が発生され
る。As shown in FIG.
a and 37b are a solenoid valve 39 and an air tube 37c.
Is connected to the electropneumatic regulator 40 via the Also,
The electropneumatic regulator 40 is connected to a pneumatic pressure source 41 via an air tube 37d. Thus, a reference air pressure amount is obtained, and an air pressure to be supplied to the cylinder 34 is generated.
【0054】さらに、電磁弁39は、加圧力制御装置4
8に設けられたI/O制御部42に電気的に接続され
る。電磁弁39は、I/O制御部42からの信号によ
り、エアーチューブ37a、37bのどちらか一方に空
圧を供給するように空圧供給方向を切替える。Further, the electromagnetic valve 39 is provided with the pressing force control device 4.
8 is electrically connected to an I / O control unit 42 provided in the control unit 8. The solenoid valve 39 switches the pneumatic supply direction so as to supply pneumatic pressure to one of the air tubes 37a and 37b according to a signal from the I / O control unit 42.
【0055】電空レギュレータ40は、加圧力制御装置
48に設けられたD/A変換器43に接続される。電空
レギュレータ40は、D/A変換器43からの電圧信号
により、出力する空圧量を変化させる。The electropneumatic regulator 40 is connected to the D / A converter 43 provided in the pressure control device 48. The electropneumatic regulator 40 changes the amount of pneumatic pressure to be output according to the voltage signal from the D / A converter 43.
【0056】圧力スイッチ44は、エアーチューブ37
cを介して電空レギュレータ40の出力を測定して電圧
信号に変換した後、A/D変換器45へ出力する。A/
D変換器45は、圧力スイッチ44からの電圧信号を数
値データに変換した後、コントローラ46へ出力する。The pressure switch 44 is connected to the air tube 37
After the output of the electropneumatic regulator 40 is measured via c and converted into a voltage signal, it is output to the A / D converter 45. A /
The D converter 45 converts the voltage signal from the pressure switch 44 into numerical data, and outputs it to the controller 46.
【0057】コントローラ46には、コントローラ46
を動作させるための電気供給源である電源47が接続さ
れる。コントローラ46は、A/D変換器45とD/A
変換器43とI/O制御部42とに電気的に接続され、
それぞれのデータ信号授受とそれぞれを動作させるため
の電源の供給とを行う。The controller 46 includes a controller 46
Is connected to a power supply 47 as an electric supply source for operating the. The controller 46 includes an A / D converter 45 and a D / A
Is electrically connected to the converter 43 and the I / O control unit 42;
The transmission and reception of each data signal and the supply of power for operating each data signal are performed.
【0058】このエアー供給系38および加圧力制御装
置48では、まず、予めコントローラ46に設定記憶さ
れている超音波アクチュエータ10の駆動条件に応じた
加圧量に関する数値データが、コントローラ46からD
/A変換器43へ出力される。この出力を受けたD/A
変換器43が受け取った数値データに対応する電圧量
が、D/A変換器43から電空レギュレータ40へ出力
される。In the air supply system 38 and the pressure control device 48, first, numerical data on the amount of pressurization according to the driving conditions of the ultrasonic actuator 10, which is set and stored in the controller 46 in advance, is transmitted from the controller 46 to the D
/ A converter 43. D / A receiving this output
A voltage amount corresponding to the numerical data received by the converter 43 is output from the D / A converter 43 to the electropneumatic regulator 40.
【0059】電空レギュレータ40は、D/A変換器4
3からの電圧量の変化に応じて、出力する空圧を制御し
て電磁弁39へ供給する。この時、コントローラ46か
らの信号により、I/O制御部42は電磁弁39に対し
てエアーチューブ37a、37bへの空圧供給方向の切
替えを制御する。これにより、シリンダ34によって振
動子11は適宜加圧力で加圧される。The electropneumatic regulator 40 includes a D / A converter 4
The air pressure to be output is controlled and supplied to the solenoid valve 39 in accordance with the change in the amount of voltage from 3. At this time, in response to a signal from the controller 46, the I / O control unit 42 controls the electromagnetic valve 39 to switch the direction of supplying air pressure to the air tubes 37a and 37b. Thus, the vibrator 11 is appropriately pressurized by the cylinder 34 with the pressing force.
【0060】圧力スイッチ44は、電空レギュレータ4
0の出力、すなわちシリンダ34に加えられている空圧
量を測定する。この測定結果を電圧量に変換した後、A
/D変換器45へ出力する。A/D変換器45は、圧力
スイッチ44からの電圧量を数値データに変換してコン
トローラ46へ出力する。The pressure switch 44 is connected to the electropneumatic regulator 4
The output of 0, that is, the amount of air pressure applied to the cylinder 34 is measured. After converting this measurement result into a voltage quantity, A
Output to the / D converter 45. The A / D converter 45 converts the amount of voltage from the pressure switch 44 into numerical data and outputs it to the controller 46.
【0061】コントローラ46では、D/A変換器43
へ出力した数値データと、A/D変換器45から入力さ
れた数値データとの差から常に補正量を求める。そし
て、求めた補正値をD/A変換器43へ出力する数値デ
ータに加え、再度D/A変換器43へ出力する。また、
コントローラ46では予め設定されたタイミングによ
り、駆動途中においてシリンダ34へ与える空圧量を変
化させるべく、D/A変換器43へ出力する数値データ
を変化させる。In the controller 46, the D / A converter 43
The amount of correction is always obtained from the difference between the numerical data output to A and the numerical data input from the A / D converter 45. Then, the obtained correction value is added to the numerical data to be output to the D / A converter 43, and is output to the D / A converter 43 again. Also,
The controller 46 changes numerical data output to the D / A converter 43 at a preset timing so as to change the amount of air pressure applied to the cylinder 34 during driving.
【0062】このエアー供給系38および加圧力制御装
置48によれば、駆動途中においても作業者の介入無し
で、自動的にシリンダ34に与える空圧量を変化させる
ことができる。また、常に、空圧量を測定し、フィード
バックすることにより出力する空圧量を一定に且つ正確
に制御できる。According to the air supply system 38 and the pressure control device 48, the amount of pneumatic pressure applied to the cylinder 34 can be automatically changed even during driving without operator intervention. In addition, by constantly measuring and feeding back the air pressure amount, the output air pressure amount can be constantly and accurately controlled.
【0063】図7は、図4により示した駆動制御回路2
0と、図6により示したエアー供給系38および加圧力
制御装置48との接続を示す説明図である。例えば光電
スイッチ等により構成される位置検出手段49により、
振動子11と相対運動部材21との相対的な位置が検出
される。検出された値は、駆動制御回路20と加圧力制
御装置48とに出力されるとともに、駆動制御回路20
から各種の駆動制御信号が加圧力制御装置48のコント
ローラ46へ出力される。FIG. 7 shows the drive control circuit 2 shown in FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a connection between 0 and the air supply system 38 and the pressure control device 48 shown in FIG. 6. For example, by a position detecting means 49 constituted by a photoelectric switch or the like,
The relative position between the vibrator 11 and the relative motion member 21 is detected. The detected value is output to the drive control circuit 20 and the pressing force control device 48, and the drive control circuit 20
, Various drive control signals are output to the controller 46 of the pressing force control device 48.
【0064】このようにして、本実施形態では、シリン
ダ34への気体の供給またはシリンダ34からの気体の
排出を行うことにより、ピストン33に作用する圧力を
変化させる気体供給系38と、相対運動の情報に基づい
て気体供給系38を制御する加圧力制御装置48とが、
構成される。As described above, in the present embodiment, by supplying gas to the cylinder 34 or discharging gas from the cylinder 34, the gas supply system 38 for changing the pressure acting on the piston 33 and the relative motion Pressure control device 48 for controlling the gas supply system 38 based on the information of
Be composed.
【0065】図8(A)は、本実施形態の超音波アクチ
ュエータ10を組み込んだ駆動装置50の上面図であ
り、図8(B)は側面図である。また、図9は、図8
(A)または図8(B)におけるE−E断面図である。FIG. 8A is a top view of a driving device 50 incorporating the ultrasonic actuator 10 of the present embodiment, and FIG. 8B is a side view. FIG. 9 is similar to FIG.
FIG. 9A is a sectional view taken along the line EE in FIG. 8A or FIG.
【0066】シリンダ34の上部外周には、環状に取付
けブラケット52が取り付けられる。この駆動装置50
では、取付けブラケット52を介して4本のボルト53
により、シリンダ34が箱型のケーシング51の天井面
を貫通して締結固定される。また、箱型のケーシング5
1の床面には、複数本のボルト54により、相対運動方
向(図8(A)および図8(B)における左右方向)へ
延設されたスライダ55が固定される。スライダ55の
中央部には相対運動方向へ溝部が設けられ、この溝部に
ベアリング56が嵌め込まれて固定される。A mounting bracket 52 is mounted annularly on the upper periphery of the cylinder 34. This driving device 50
Then, the four bolts 53 through the mounting bracket 52
Thereby, the cylinder 34 is fastened and fixed by penetrating the ceiling surface of the box-shaped casing 51. In addition, a box-shaped casing 5
A slider 55 extending in the direction of relative movement (the left-right direction in FIGS. 8A and 8B) is fixed to the floor of the vehicle 1 by a plurality of bolts 54. A groove is provided in the center of the slider 55 in the direction of relative movement, and a bearing 56 is fitted and fixed in the groove.
【0067】相対運動部材21の底面には、接着層59
を介してトラックレール60が接着される。トラックレ
ール60は上述した溝部に隙間を有して嵌合する。これ
により、相対運動部材21は、ベアリング56を介して
スライダ55に対して移動自在である。An adhesive layer 59 is provided on the bottom of the relative motion member 21.
The track rail 60 is adhered through. The track rail 60 fits in the above-mentioned groove with a gap. Thus, the relative motion member 21 is movable with respect to the slider 55 via the bearing 56.
【0068】相対運動部材21とトラックレール60と
は、相対運動方向についてケーシング51を貫通して配
置される。また、相対運動部材21およびトラックレー
ル60それぞれの両端部は、ボルト58により支持台5
7に締結固定される。相対運動部材21の上面には、加
圧部32によって加圧された状態で、振動子11が搭載
される。本実施形態の駆動装置50は、以上のように構
成される。The relative movement member 21 and the track rail 60 are disposed so as to penetrate the casing 51 in the direction of relative movement. Further, both ends of the relative motion member 21 and the track rail 60 are supported by the bolts 58 on the support base 5.
7 and fixed. The vibrator 11 is mounted on the upper surface of the relative motion member 21 while being pressed by the pressing unit 32. The drive device 50 of the present embodiment is configured as described above.
【0069】この駆動装置50では、超音波アクチュエ
ータ10を駆動することにより、固定設置される相対運
動部材21およびトラックレール60に対して、加圧部
31、振動子11およびスライダ55を固定保持するケ
ーシング51が、左右方向へ直線的に往復移動する。In the driving device 50, by driving the ultrasonic actuator 10, the pressing unit 31, the vibrator 11, and the slider 55 are fixedly held by the relative movement member 21 and the track rail 60 which are fixed and installed. The casing 51 reciprocates linearly in the left-right direction.
【0070】図10は、図8および図9に示す駆動装置
50において、相対運動部材21に対する振動子11の
スタート位置、加圧力変更位置、反転位置および停止位
置がいずれも予め設定される場合における加圧力制御装
置48の制御例を示すフロー図である。また、図11
は、図10に示す制御によって、振動子11の位置によ
り変化する加圧力Pを示すグラフである。FIG. 10 shows a case where the start position, the pressing force change position, the inversion position, and the stop position of the vibrator 11 with respect to the relative movement member 21 are all set in advance in the driving device 50 shown in FIGS. FIG. 4 is a flowchart illustrating a control example of a pressing force control device 48; FIG.
11 is a graph showing a pressing force P that changes according to the position of the vibrator 11 under the control shown in FIG.
【0071】図11にグラフで示すように、スタート位
置および停止位置をx0 とし、第1の加圧力変更位置を
x1 とし、第2の加圧力変更位置をx2 とし、さらに、
反転位置をx3 とする。また、スタート位置および停止
位置x0 における第1の加圧力をP1 とし、第1の加圧
力変更位置x1 と第2の加圧力変更位置x2 との間にお
ける第2の加圧力をP2 (ただし、P2 >P1 )とす
る。As shown by the graph in FIG. 11, the start position and the stop position are x 0 , the first pressure change position is x 1 , the second pressure change position is x 2, and
An inverted position and x 3. Further, the first pressing force at the start and stop positions x 0 and P 1, the first and pressure change position x 1 and the second pressure between the second pressure changing position x 2 P 2 (however, P 2 > P 1 ).
【0072】図10におけるステップ(以下、単に
「S」と記載する。)1においては、駆動制御回路20
は、加圧力制御装置48に対して、振動子11を駆動す
る旨の駆動指示信号を出力していない。このとき、振動
子11は、相対運動部材21に対してスタート位置x0
で停止している。In step (hereinafter simply referred to as “S”) 1 in FIG. 10, the drive control circuit 20
Does not output a driving instruction signal to drive the vibrator 11 to the pressing force control device 48. At this time, the vibrator 11 moves the start position x 0 with respect to the relative motion member 21.
Stopped at.
【0073】S2において、加圧力制御装置48は、駆
動制御回路20から駆動指示信号が出力されたか否かを
判断する。そして、駆動指示信号が出力されたことを検
出するとS3に進む。In S2, the pressing force control device 48 determines whether or not a drive instruction signal has been output from the drive control circuit 20. When detecting that the drive instruction signal has been output, the process proceeds to S3.
【0074】S3において、加圧力制御装置48のコン
トローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供給
系38の電空レギュレータ40に、第1の加圧力P1 を
与える空圧量を出力するように指示する。これにより、
振動子11に対する加圧力がP1 とされる。In S 3, the controller 46 of the pressurizing force control device 48 determines, via the D / A converter 43, the amount of pneumatic pressure that gives the first pressurizing force P 1 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38. Instruct to output. This allows
Pressure against the vibrator 11 is a P 1.
【0075】S4において、加圧力制御装置48は、駆
動制御回路20から振動子11へ駆動信号を供給した旨
の駆動開始信号が出力されたか否かを判断する。そし
て、駆動開始信号が出力されたことを検出した場合はS
5に進む。このとき、振動子11は、第1の加圧力P1
で相対運動部材21に加圧された状態で駆動を開始す
る。In S4, the pressing force control device 48 determines whether or not a drive start signal indicating that a drive signal has been supplied from the drive control circuit 20 to the vibrator 11 has been output. When it is detected that the drive start signal has been output, S
Go to 5. At this time, the vibrator 11 applies the first pressing force P 1
Then, the driving is started in a state where the relative motion member 21 is pressed.
【0076】S5において、加圧力制御装置48は、位
置検出手段49から、振動子11の位置情報の入力を開
始する。位置検出手段49は、相対運動部材21に対す
る振動子11の位置情報を連続的に検出し、加圧力制御
装置48に出力する。In S5, the pressing force control device 48 starts inputting the position information of the vibrator 11 from the position detecting means 49. The position detecting means 49 continuously detects the position information of the vibrator 11 with respect to the relative motion member 21 and outputs the position information to the pressing force control device 48.
【0077】S6において、加圧力制御装置48は、位
置検出手段49から出力された位置情報を基に、振動子
11が第1の加圧力変更位置x1 に到達したか否かを判
断する。そして、振動子11が第1の加圧力変更位置x
1 に到達した場合は、S7に進む。In S6, the pressure control device 48 determines whether or not the vibrator 11 has reached the first pressure change position x1, based on the position information output from the position detecting means 49. Then, the vibrator 11 is moved to the first pressure changing position x
If it reaches 1 , the process proceeds to S7.
【0078】S7において、加圧力制御装置48のコン
トローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供給
系38の電空レギュレータ40に、第2の加圧力P2 を
与える空圧量を出力するように指示する。これにより、
振動子11に対する加圧力がP2 に変更され、振動子1
1は、第2の加圧力P2 で相対運動部材21に加圧され
た状態で駆動される。In S 7, the controller 46 of the pressurizing force controller 48 determines, via the D / A converter 43, the amount of pneumatic pressure that gives the second pressurizing force P 2 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38. Instruct to output. This allows
Pressure against the vibrator 11 is changed to P 2, the vibrator 1
1 is driven in a state in which the second pressure P 2 has been pressurized to the relative moving member 21.
【0079】S8において、加圧力制御装置48は、位
置検出手段49から出力された位置情報を基に、振動子
11が第2の加圧力変更位置x2 に到達したか否かを判
断する。そして、振動子11が第2の加圧力変更位置x
2 に到達した場合は、S8に進む。[0079] In S8, pressure controller 48, based on the position information output from the position detecting means 49, determines whether the vibrator 11 has reached the second pressure changing position x 2. Then, the vibrator 11 is moved to the second pressure changing position x
If it reaches 2 , the process proceeds to S8.
【0080】S9において、加圧力制御装置48のコン
トローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供給
系38の電空レギュレータ40に、第1の加圧力P1 を
与える空圧量を出力するように指示する。これにより、
振動子11は、加圧力がP1に変更された状態で駆動さ
れ、反転位置x3 に到達する。振動子11には、駆動制
御回路20から反転指示信号が出力され、これにより、
振動子11は第1の加圧力P1 で加圧された状態のまま
反転して駆動する。In S 9, the controller 46 of the pressurizing force control device 48 determines, via the D / A converter 43, the amount of air pressure that gives the first pressurizing force P 1 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38. Instruct to output. This allows
Vibrator 11 is driven in a state where the pressure is changed to P 1, reaches the reversal position x 3. A reversal instruction signal is output from the drive control circuit 20 to the vibrator 11, whereby
The vibrator 11 is inverted and driven while being pressed by the first pressure P1.
【0081】S10において、加圧力制御装置48は、
位置検出手段49から出力された位置情報を基に、振動
子11が、反転後に再度第2の加圧力変更位置x2 に到
達したか否かを判断する。そして、振動子11が第2の
加圧力変更位置x2 に到達した場合は、S11に進む。In S10, the pressing force control device 48
Based on the position information output from the position detection unit 49, the vibrator 11, it is determined whether reaches the second pressure changing position x 2 again after inversion. Then, when the vibrator 11 has reached the second pressure changing position x 2, the process proceeds to S11.
【0082】S11において、加圧力制御装置48のコ
ントローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供
給系38の電空レギュレータ40に、第2の加圧力P2
を与える空圧量を出力するように指示する。これによ
り、振動子11に対する加圧力がP2 に変更され、振動
子11は、第2の加圧力P2 で相対運動部材21に加圧
された状態で駆動される。In S 11, the controller 46 of the pressure control device 48 sends the second pressure P 2 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38 via the D / A converter 43.
To output the amount of air pressure that gives Thus, pressure against the vibrator 11 is changed to P 2, the vibrator 11 is driven in a state in which the second pressure P 2 has been pressurized to the relative moving member 21.
【0083】S12において、加圧力制御装置48は、
位置検出手段49から出力された位置情報を基に、振動
子11が第1の加圧力変更位置x1 に到達したか否かを
判断する。そして、振動子11が第1の加圧力変更位置
x1 に到達した場合は、S13に進む。In S12, the pressing force control device 48
Based on the position information output from the position detecting means 49, it is determined whether or not the vibrator 11 has reached the first pressure change position x1. When the vibrator 11 has reached the first pressure changing position x1, the process proceeds to S13.
【0084】S13において、加圧力制御装置48のコ
ントローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供
給系38の電空レギュレータ40に、第1の加圧力P1
を与える空圧量を出力するように指示する。これによ
り、振動子11に対する加圧力がP1 に変更され、振動
子11は、第1の加圧力P1 で相対運動部材21に加圧
された状態で駆動される。In S 13, the controller 46 of the pressurizing force controller 48 sends the first pressurizing force P 1 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38 via the D / A converter 43.
To output the amount of air pressure that gives Thus, pressure against the vibrator 11 is changed to P 1, the vibrator 11 is driven in a state where the first pressure P 1 has been pressurized to the relative moving member 21.
【0085】S14において、加圧力制御装置48は、
駆動制御回路20から振動子11の駆動を停止する旨の
停止指示信号が出力されたか否かを判断する。停止指示
信号が出力されている場合はS15に進み、出力されて
いない場合はS6へ移行して反転動作を行う。In S14, the pressing force control device 48
It is determined whether or not a stop instruction signal to stop driving the vibrator 11 has been output from the drive control circuit 20. If the stop instruction signal has been output, the process proceeds to S15, and if not, the process proceeds to S6 to perform an inversion operation.
【0086】S15において、加圧力制御装置48は、
位置検出手段49から出力された位置情報を基に、振動
子11が停止(スタート)位置x0 に到達したか否かを
判断する。そして、振動子11が停止位置x0 に到達し
た場合は、S16に進む。In S15, the pressing force control device 48
Based on the position information output from the position detecting means 49, it determines whether the vibrator 11 has reached the stop (start) position x 0. Then, when the vibrator 11 has reached the stop position x 0, the process proceeds to S16.
【0087】S16において、加圧力制御装置48は制
御を停止し、振動子11は相対運動部材21に対して停
止位置x0 で停止している。このとき、振動子11は、
第1の加圧力P1 で相対運動部材21に加圧された状態
にある。[0087] In S16, pressure controller 48 stops the control, vibrator 11 is stopped at the stop position x 0 to the relative movement member 21. At this time, the vibrator 11
It is in a state where the relative motion member 21 is pressed by the first pressing force P 1 .
【0088】なお、第1の加圧力変更位置x1 と、振動
子11が停止または反転することになる停止位置(スタ
ート位置)x0 との距離は、振動子11が第1の加圧力
変更位置x1 を通過してから停止位置x0 に到達するま
での間に、エアー供給系38および加圧機構31によっ
て、加圧力が第2の加圧力P2 から第1の加圧力P1に
変更されるような距離に設定しておく。同様に、第2の
加圧力変更位置x2 と反転位置x3 との距離は、振動子
11が第2の加圧力変更位置x2 を通過してから反転位
置x3 に到達するまでの間に、エアー供給系38および
加圧機構31によって、加圧力が第2の加圧力P2 から
第1の加圧力P1 に変更されるような距離に設定してお
く。The distance between the first pressing force change position x 1 and the stop position (start position) x 0 at which the vibrator 11 stops or reverses is determined by the vibrator 11 changing the first pressing force change position. between the passes through the position x 1 until it reaches the stop position x 0, by the air supply system 38 and the pressure mechanism 31, the pressure in the first pressure P 1 from the second pressure P 2 Set the distance so that it can be changed. Similarly, the distance between the second pressure changing position x 2 and the inverted position x 3 is between the vibrator 11 passes through the second pressure changing position x 2 until it reaches the inverted position x 3 in, the air supply system 38 and the pressure mechanism 31, is set to a distance such that pressure is changed from the second pressure P 2 to the first pressure P 1.
【0089】この制御により、加圧機構31は、相対運
動方向変更時の近傍において発生される第1の加圧力P
1 と、相対運動方向変更時の近傍以外において発生され
る第2の加圧力P2 とを有し、第1の加圧力P1 は第2
の加圧力P2 よりも小さく、かつ、第1の加圧力P1 は
相対運動方向変更時において最小となるように変化する
加圧力可変機能を発揮する。With this control, the pressurizing mechanism 31 applies the first pressing force P generated near the time when the relative movement direction is changed.
1 and has a second and pressure P 2 is generated in other than the vicinity of the time of relative movement direction change, the first pressure P 1 and the second
Less than pressure P 2 of, and, the first pressure P 1 exerts varying pressure variation function so as to minimize the time of relative movement direction change.
【0090】そのため、振動子11と相対運動部材21
との間の摺動抵抗が増加することに起因して、駆動力取
出部12a、12bの摩耗が発生し易い、停止位置x0
および反転位置x3 における加圧力を、いずれも減少す
ることができる。Therefore, the vibrator 11 and the relative motion member 21
The stop position x 0 where the wear of the driving force output portions 12a and 12b is likely to occur due to the increase in the sliding resistance between
And pressure at the reversing position x 3, both can be reduced.
【0091】これにより、駆動時間の増加に伴う摩耗粉
の発生量が顕著に抑制され、振動子11および相対運動
部材21の固着と、停止位置x0 および反転位置x3 そ
れぞれを振動子11が通過した際の異音の発生とが、と
もに防止され、長期間安定して駆動することができる。As a result, the amount of abrasion powder generated due to an increase in the driving time is remarkably suppressed, and the vibrator 11 fixes the vibrator 11 and the relative motion member 21 and moves the stop position x 0 and the inversion position x 3 respectively. Generation of abnormal noise when passing through is both prevented, and stable driving can be performed for a long period of time.
【0092】特に、摩耗粉は、反転位置において、駆動
方向にある幅をもって高密度に堆積している場合が多く
見受けられるため、本発明による効果は顕著なものとな
る。図12は、図8および図9に示す駆動装置50にお
ける加圧力制御装置48の別の制御例を示すフロー図で
ある。S1〜S6は、図10におけるS1〜S6と同一
であるため、説明を省略する。In particular, since the abrasion powder is often found to be deposited at a high density with a certain width in the driving direction at the reversal position, the effect of the present invention is remarkable. FIG. 12 is a flowchart illustrating another control example of the pressing force control device 48 in the driving device 50 illustrated in FIGS. 8 and 9. Steps S1 to S6 are the same as steps S1 to S6 in FIG.
【0093】S6において、加圧力制御装置48は、コ
ントローラ46に設定されたタイマー機構によって、駆
動開始時からの経過時間を測定し、測定値tに達したか
否かを判断する。この設定値tは、振動子11が駆動を
開始して、停止していた位置から所定の距離だけ離れた
位置に達するまでに要する時間に基づいて決められる。
この場合、所定の距離は、少なくとも、駆動方向に対す
る振動子11の長さよりも長くなるように設定してあ
る。加圧力制御装置48は、駆動開始時からの経過時間
が設定値tに達した場合は、S7に進む。In S6, the pressing force control device 48 measures the elapsed time from the start of driving by the timer mechanism set in the controller 46, and determines whether or not the measured value t has been reached. The set value t is determined based on the time required for the vibrator 11 to start driving and reach a position separated from the stopped position by a predetermined distance.
In this case, the predetermined distance is set to be longer than at least the length of the vibrator 11 in the driving direction. When the elapsed time from the start of driving reaches the set value t, the pressing force control device 48 proceeds to S7.
【0094】S7において、加圧力制御装置48のコン
トローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供給
系38の電空レギュレータ40に、第2の加圧力P2 を
与える空圧量を出力するように指示する。これにより、
振動子11に対する加圧力がP2 に変更され、振動子1
1は、第2の加圧力P2 で相対運動部材21に加圧され
た状態で駆動される。In S 7, the controller 46 of the pressurizing force control device 48 determines, via the D / A converter 43, the amount of pneumatic pressure that gives the second pressurizing force P 2 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38. Instruct to output. This allows
Pressure against the vibrator 11 is changed to P 2, the vibrator 1
1 is driven in a state in which the second pressure P 2 has been pressurized to the relative moving member 21.
【0095】S8において、加圧力制御装置48は、駆
動制御回路20から振動子11の駆動を停止する旨の停
止指示信号が入力されたか否かを判断する。停止指示信
号が出力されていない場合はS9に進み、出力されてい
る場合はS14へ移行する。In S8, the pressing force control device 48 determines whether or not a stop instruction signal for stopping the driving of the vibrator 11 has been input from the drive control circuit 20. If the stop instruction signal has not been output, the process proceeds to S9, and if it has been output, the process proceeds to S14.
【0096】S9において、加圧力制御装置48は、駆
動制御回路20から振動子11の駆動方向を反転させる
旨の反転指示信号が出力されたか否かを判断する。反転
指示信号が出力されている場合はS10に進む。反転指
示信号が出力されていない場合は、加圧力制御装置48
は第2の加圧力P2 を維持し、振動子11は第2の加圧
力P2 で相対運動部材21に加圧された状態で駆動され
る。In S9, the pressing force control device 48 determines whether or not the drive control circuit 20 has output a reversal instruction signal for reversing the drive direction of the vibrator 11. If the inversion instruction signal has been output, the process proceeds to S10. When the inversion instruction signal is not output, the pressing force control device 48
Maintains the second pressure P 2 , and the vibrator 11 is driven while being pressed against the relative motion member 21 by the second pressure P 2 .
【0097】S10において、加圧力制御装置48のコ
ントローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供
給系38の電空レギュレータ40に、第1の加圧力P1
を与える空圧量を出力するように指示する。これによ
り、振動子11に対する加圧力がP1 に変更され、振動
子11は、第1の加圧力P1 で相対運動部材21に加圧
された状態で駆動される。In S 10, the controller 46 of the pressurizing force control device 48 sends the first pressurizing force P 1 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38 via the D / A converter 43.
To output the amount of air pressure that gives Thus, pressure against the vibrator 11 is changed to P 1, the vibrator 11 is driven in a state where the first pressure P 1 has been pressurized to the relative moving member 21.
【0098】S11において、加圧力制御装置48は、
位置検出手段49からの情報を基に、振動子11が反転
されたか否かを判断し、振動子11が反転している場合
はS12に進む。In S11, the pressing force control device 48
Based on the information from the position detection means 49, it is determined whether or not the vibrator 11 has been inverted. If the vibrator 11 has been inverted, the process proceeds to S12.
【0099】S12において、加圧力制御装置48のコ
ントローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供
給系38の電空レギュレータ40に、第2の加圧力P2
を与える空圧量を出力するように指示する。これによ
り、振動子11に対する加圧力がP2 に変更され、振動
子11は、第2の加圧力P2 で相対運動部材21に加圧
された状態で駆動される。In S 12, the controller 46 of the pressurizing force controller 48 sends the second pressurizing force P 2 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38 via the D / A converter 43.
To output the amount of air pressure that gives Thus, pressure against the vibrator 11 is changed to P 2, the vibrator 11 is driven in a state in which the second pressure P 2 has been pressurized to the relative moving member 21.
【0100】S13において、加圧力制御装置48は、
駆動制御回路20から振動子11の駆動を停止する旨の
停止指示信号が出力されたか否かを判断する。停止指示
信号が出力されている場合はS14に進み、出力されて
いない場合はS9へ移行する。In S13, the pressing force control device 48
It is determined whether or not a stop instruction signal to stop driving the vibrator 11 has been output from the drive control circuit 20. If the stop instruction signal has been output, the process proceeds to S14, and if not, the process proceeds to S9.
【0101】S14において、加圧力制御装置48のコ
ントローラ46は、D/A変換器43を介して、気体供
給系38の電空レギュレータ40に、第1の加圧力P1
を与える空圧量を出力するように指示する。これによ
り、振動子11に対する加圧力がP1 に変更される。振
動子11は、減速しながら第1の加圧力P1 で相対運動
部材21に加圧された状態で駆動される。In S14, the controller 46 of the pressure control device 48 sends the first pressure P 1 to the electropneumatic regulator 40 of the gas supply system 38 via the D / A converter 43.
To output the amount of air pressure that gives Thus, pressure against the vibrator 11 is changed to P 1. Vibrator 11 is driven in a state where the first pressurized to relative moving member 21 under a pressure P 1 while decelerating.
【0102】S15において、加圧力制御装置48は制
御を停止し、振動子11は停止している。このとき、振
動子11は、第1の加圧力P1 で相対運動部材21に加
圧された状態にある。In S15, the pressing force control device 48 stops the control, and the vibrator 11 is stopped. At this time, the vibrator 11 is in the pressurized state in the relative moving member 21 in the first pressure P 1.
【0103】このように、図12に示す制御例では、図
10に示す制御例と比較して、スタート位置、停止位
置、第1の加圧力変更位置および第2の加圧力変更位置
を、いずれも設定せず、駆動制御回路20から出力され
る駆動指示信号、反転指示信号および停止指示信号のい
ずれかに基づいて加圧力を調整する。つまり、前記各指
示信号が出力されてから、振動子11が実際に指示され
た動作を行うまでの時間を予め考慮に入れておき、この
間に駆動力の変更を行うように設定されている。As described above, in the control example shown in FIG. 12, as compared with the control example shown in FIG. 10, any of the start position, the stop position, the first pressure change position, and the second pressure change position are changed. The pressure is adjusted based on any one of the drive instruction signal, the inversion instruction signal, and the stop instruction signal output from the drive control circuit 20 without setting. That is, the time from when each of the instruction signals is output to when the vibrator 11 actually performs the instructed operation is considered in advance, and the driving force is changed during this time.
【0104】図13〜図17は、いずれも、図11に示
す例以外の例について、振動子11の位置により変化す
る加圧力Pを示すグラフである。図13にグラフで示す
例では第1の加圧力P1 を零とするため、図12にグラ
フで示す場合よりも、振動子11と相対運動部材21と
の固着をより確実に防止することができる。FIGS. 13 to 17 are graphs showing the applied pressure P that changes depending on the position of the vibrator 11 in examples other than the example shown in FIG. In the example shown in the graph of FIG. 13, the first pressing force P 1 is set to zero, so that it is possible to more reliably prevent the vibrator 11 and the relative motion member 21 from sticking to each other than the case shown in the graph of FIG. 12. it can.
【0105】図14にグラフで示す例では、上に凸であ
るグラフの一部となるように加圧力を変更する。そのた
め、加圧力を増加する際には短時間で目標加圧力に近い
値まで一気に加圧することができる。また、加圧力の変
化に起因して発生する摩耗粉を、加圧力変更位置x1 、
x2 に対して分散して発生させることができ、振動子1
1と相対運動部材21との固着をより確実に防止するこ
とができる。In the example shown in the graph of FIG. 14, the pressing force is changed so as to become a part of the upwardly convex graph. Therefore, when the pressure is increased, the pressure can be quickly increased to a value close to the target pressure in a short time. Further, the wear powder generated due to the change in the pressing force is transferred to the pressing force changing position x 1 ,
x 2 can be generated in a dispersed manner, and the vibrator 1
1 and the relative movement member 21 can be more reliably prevented from sticking.
【0106】図15にグラフで示す例では、下に凸であ
るグラフの一部となるように加圧力を変更する。そのた
め、加圧力を減少する際には短時間で目標加圧力に近い
値まで一気に減圧することができる。また、加圧力の変
化に起因して発生する摩耗粉を、加圧力変更位置x1 、
x2 に対して分散して発生させることができ、振動子1
1と相対運動部材21との固着をより確実に防止するこ
とができる。In the example shown in the graph of FIG. 15, the pressing force is changed so as to become a part of the downwardly convex graph. Therefore, when the pressure is reduced, the pressure can be reduced to a value close to the target pressure in a short time. Further, the wear powder generated due to the change in the pressing force is transferred to the pressing force changing position x 1 ,
x 2 can be generated in a dispersed manner, and the vibrator 1
1 and the relative movement member 21 can be more reliably prevented from sticking.
【0107】図16にグラフで示す例では、加圧力を加
圧力変更位置x1 、x2 で不連続に急激に変化させる。
これにより、加圧時および減圧時それぞれの加圧力変化
パターンを同じにすることができるとともに、加圧力変
更に要する範囲を著しく減少することができる。したが
って、加圧力の変化に起因して発生する摩耗粉を、加圧
力変更位置x1 、x2 近傍の狭い範囲に集中させること
ができる。そのため、停止位置x0 および反転位置x3
それぞれにおける摩耗粉の堆積量を低減することがで
き、振動子11と相対運動部材21との固着をより確実
に防止することができる。In the example shown in the graph of FIG. 16, the pressing force is rapidly and discontinuously changed at the pressing force changing positions x 1 and x 2 .
This makes it possible to make the pressurizing force change patterns the same at the time of pressurizing and at the time of depressurizing, and to significantly reduce the range required for changing the pressurizing force. Therefore, the abrasion powder generated due to the change in the pressing force can be concentrated in a narrow range near the pressing force changing positions x 1 and x 2 . Therefore, the stop position x 0 and the inversion position x 3
It is possible to reduce the amount of accumulated wear powder in each case, and it is possible to more reliably prevent the vibrator 11 and the relative motion member 21 from sticking.
【0108】さらに、図17にグラフで示す例では、停
止位置x0 と第1の加圧力変更位置x1 との間、第2の
加圧力変更位置x2 と反転位置x3 との間で、第3の加
圧力P3 (ただし、P1 <P3 <P2 )を設定する。こ
れにより、図16にグラフで示す例よりも加圧力の変化
量が抑制され、振動子11と相対運動部材21との固着
をより確実に防止することができる。Further, in the example shown in the graph of FIG. 17, between the stop position x 0 and the first pressure change position x 1, and between the second pressure change position x 2 and the reversal position x 3. , A third pressure P 3 (where P 1 <P 3 <P 2 ). Thereby, the amount of change in the pressing force is suppressed as compared with the example shown in the graph of FIG. 16, and the sticking between the vibrator 11 and the relative motion member 21 can be more reliably prevented.
【0109】このような本実施形態の超音波アクチュエ
ータ10により、駆動時間の増加に伴う摩耗粉の発生量
を顕著に抑制することができた。したがって、振動子1
1と相対運動部材21との固着を防止するとともに異音
の発生を防止でき、長期間安定して駆動することができ
る。With the ultrasonic actuator 10 according to the present embodiment, the amount of abrasion powder generated due to the increase in the driving time can be remarkably suppressed. Therefore, the vibrator 1
1 can be prevented from sticking to the relative motion member 21 and the generation of abnormal noise can be prevented, and stable driving can be performed for a long period of time.
【0110】なお、例えば、主電源を落としたような場
合においても、本実施形態の超音波アクチュエータ10
では、シリンダ34へのエアー供給を続けることによ
り、超音波アクチュエータ10の属性である自己保持性
を維持することができる。この場合、エアー供給を続け
ても、本実施形態では摩耗粉の発生が極端に抑制されて
いるため、再起動時の固着は発生しない。また、主電源
を落とした場合にシリンダ34へのエアー供給が難しい
場合には、別の適宜手段により、自己保持性を確保すれ
ばよい。Note that, for example, even when the main power supply is turned off, the ultrasonic actuator 10 of the present embodiment can be used.
Then, the self-holding property which is an attribute of the ultrasonic actuator 10 can be maintained by continuously supplying the air to the cylinder 34. In this case, even if the air supply is continued, the generation of abrasion powder is extremely suppressed in the present embodiment, so that the fixation at the time of restarting does not occur. If it is difficult to supply air to the cylinder 34 when the main power supply is turned off, the self-holding property may be secured by another appropriate means.
【0111】〔変形形態〕実施形態は、振動アクチュエ
ータが超音波アクチュエータである場合を例にとった
が、本発明にかかる振動アクチュエータはこのような形
態に限定されるものではない。超音波以外の他の振動域
を利用した振動アクチュエータに対しても同様に適用さ
れる。[Modification] In the embodiment, the case where the vibration actuator is an ultrasonic actuator is taken as an example, but the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a form. The present invention is similarly applied to a vibration actuator using a vibration region other than the ultrasonic wave.
【0112】また、実施形態の説明では、摺動抵抗増加
時が相対運動方向変更時である場合を例にとったが、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い。例えば、振動子と相対運動部材
との間の相対運動速度が変更される場合も、摺動抵抗は
増加するため、本発明は適用される。Further, in the description of the embodiment, the case where the sliding resistance increases when the relative movement direction changes is taken as an example, but the vibration actuator according to the present invention is not limited to such an embodiment. . For example, when the relative movement speed between the vibrator and the relative movement member is changed, the sliding resistance increases, so the present invention is applied.
【0113】また、実施形態の説明では、固定された相
対運動部材に対して振動子が走行する場合を例にとった
が、本発明にかかる振動アクチュエータはこのような形
態には限定されない。例えば、振動子を固定しておき、
相対運動部材がこの振動子に対して走行する場合も、本
発明に包含される。Further, in the description of the embodiment, the case where the vibrator runs with respect to the fixed relative motion member is taken as an example, but the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a form. For example, with the vibrator fixed,
The case where the relative motion member travels with respect to the vibrator is also included in the present invention.
【0114】また、実施形態の説明では、1次の縦振動
と4次の曲げ振動とを利用した振動子を例にとったが、
本発明にかかる振動アクチュエータはこのような形態に
は限定されない。例えば、1次の縦振動と、2次、6次
または8次等の曲げ振動とを利用した振動子について
も、本発明は同様に適用される。Further, in the description of the embodiment, the vibrator utilizing the first-order longitudinal vibration and the fourth-order bending vibration is taken as an example.
The vibration actuator according to the present invention is not limited to such a form. For example, the present invention is similarly applied to a vibrator utilizing primary longitudinal vibration and secondary, sixth, or eighth-order bending vibration.
【0115】また、実施形態の説明では、弾性体の溝に
摺動材を接着して、突起状の駆動力取出部とした場合を
例にしたが、本発明にかかる振動アクチュエータは、こ
のような形態には限定されない。例えば、弾性体と一体
に突起を形成し、その突起の先端に摺動材を接着するよ
うにしてもよい。Further, in the description of the embodiment, the case where the sliding member is adhered to the groove of the elastic body to form the protruding driving force extracting portion has been described as an example. However, the vibration actuator according to the present invention has such a structure. It is not limited to a specific form. For example, a projection may be formed integrally with the elastic body, and a sliding material may be bonded to the tip of the projection.
【0116】また、実施形態の説明で用いた加圧機構は
あくまでも例示であり、本発明にかかる振動アクチュエ
ータはこの加圧機構には限定されない。駆動力取出部に
発生する摺動抵抗が増加する摺動抵抗増加時における加
圧力を調整する加圧力可変機能を有する加圧機構であれ
ば、等しく適用される。Further, the pressing mechanism used in the description of the embodiment is merely an example, and the vibration actuator according to the present invention is not limited to this pressing mechanism. The present invention is equally applicable to any pressurizing mechanism having a pressurizing force variable function for adjusting the pressurizing force when the sliding resistance generated in the driving force take-out section increases.
【0117】さらに、実施形態では電気機械変換素子と
して圧電体を用いたが、本発明にかかる振動アクチュエ
ータはこの形態には限定されず、電気エネルギと機械エ
ネルギとの相互変換を行うことができる素子であれば、
等しく適用される。圧電体以外に、例えば電歪素子や磁
歪素子が例示される。Furthermore, in the embodiment, the piezoelectric body is used as the electromechanical transducer. However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to this form, and is capable of performing mutual conversion between electric energy and mechanical energy. If,
Applies equally. Other than the piezoelectric body, for example, an electrostrictive element or a magnetostrictive element is exemplified.
【0118】[0118]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1〜
請求項5の発明により、振動アクチュエータの駆動時間
の増加に伴う摩耗粉の発生量を、顕著に抑制することが
できた。そのため、振動子と相対運動部材との固着と異
音の発生とが防止され、長期間安定して駆動することが
可能となった。As described in detail above, claims 1 to 5
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to remarkably reduce the amount of abrasion powder generated as the driving time of the vibration actuator increases. Therefore, the sticking of the vibrator and the relative motion member and the generation of abnormal noise are prevented, and stable driving can be performed for a long period of time.
【図1】実施形態の超音波アクチュエータの構成を示す
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic actuator according to an embodiment.
【図2】実施形態の超音波アクチュエータを一部透視し
た状態で示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the ultrasonic actuator of the embodiment in a partially transparent state.
【図3】振動子に発生する縦振動と曲げ振動とを示す説
明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing longitudinal vibration and bending vibration generated in a vibrator.
【図4】振動子の駆動制御回路を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a drive control circuit of the vibrator.
【図5】1次の縦振動と4次の曲げ振動とが合成され
て、駆動力取出部に楕円運動が発生する状況を経時的に
示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state over time in which a primary longitudinal vibration and a fourth-order bending vibration are combined to generate an elliptical motion in a driving force extraction unit.
【図6】エアー供給系および加圧力制御装置それぞれの
構成を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of each of an air supply system and a pressure control device.
【図7】図4により示した駆動制御回路と、図6により
示したエアー供給系および加圧力制御装置との接続を示
す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing connection between the drive control circuit shown in FIG. 4 and the air supply system and the pressure control device shown in FIG. 6;
【図8】図8(A)は、実施形態の超音波アクチュエー
タを組み込んだ駆動装置の上面図であり、図8(B)は
側面図である。FIG. 8A is a top view of a driving device incorporating the ultrasonic actuator according to the embodiment, and FIG. 8B is a side view.
【図9】図9は、図8(A)または図8(B)における
E−E断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line EE in FIG. 8 (A) or FIG. 8 (B).
【図10】図8および図9に示す駆動装置において、相
対運動部材に対する振動子のスタート位置、加圧力変更
位置、反転位置および停止位置がいずれも予め設定され
る場合の制御例を示すフロー図である。10 is a flowchart showing a control example in a case where the start position, the pressing force change position, the inversion position, and the stop position of the vibrator with respect to the relative motion member are all set in advance in the driving device shown in FIGS. 8 and 9; It is.
【図11】図10に示す制御によって、振動子の位置に
より変化する加圧力Pを示すグラフである。11 is a graph showing a pressing force P that changes depending on the position of a vibrator under the control shown in FIG.
【図12】図8および図9に示す駆動装置の別の制御例
を示すフロー図である。FIG. 12 is a flowchart showing another control example of the driving device shown in FIGS. 8 and 9;
【図13】図11に示す例以外の例について、振動子の
位置により変化する加圧力を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a pressing force that changes depending on the position of a vibrator in an example other than the example shown in FIG. 11;
【図14】図11に示す例以外の例について、振動子の
位置により変化する加圧力を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a pressing force that changes according to the position of a vibrator in an example other than the example shown in FIG. 11;
【図15】図11に示す例以外の例について、振動子の
位置により変化する加圧力を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing a pressing force that changes depending on the position of a vibrator in an example other than the example shown in FIG. 11;
【図16】図11に示す例以外の例について、振動子の
位置により変化する加圧力を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing a pressing force that changes according to the position of a vibrator in an example other than the example shown in FIG. 11;
【図17】図11に示す例以外の例について、振動子の
位置により変化する加圧力を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing a pressing force that changes according to the position of a vibrator in an example other than the example shown in FIG. 11;
【図18】公知の振動アクチュエータを示す斜視図であ
る。FIG. 18 is a perspective view showing a known vibration actuator.
【図19】図18の振動アクチュエータを構成する振動
子に発生した二つの振動波形の一例を示す説明図であ
る。19 is an explanatory diagram showing an example of two vibration waveforms generated in a vibrator constituting the vibration actuator of FIG.
【図20】振動子と相対運動部材との間の加圧力の一例
を、相対運動部材に対する振動子の位置について示すグ
ラフである。FIG. 20 is a graph showing an example of a pressing force between a vibrator and a relative motion member with respect to a position of the vibrator with respect to the relative motion member.
10 振動アクチュエータ 11 振動子 12a、12b 駆動力取出部 21 相対運動部材 31 加圧機構 32 加圧部 33 ピストン 34 シリンダ 35 第1チャンバ 36 第2チャンバ 35a、35b エアーポート 38 エアー供給系 48 加圧力制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration actuator 11 Vibrator 12a, 12b Driving force take-out part 21 Relative motion member 31 Pressurization mechanism 32 Pressurization part 33 Piston 34 Cylinder 35 First chamber 36 Second chamber 35a, 35b Air port 38 Air supply system 48 Pressure control apparatus
Claims (5)
生じる相対運動部材と、前記振動子および前記相対運動
部材の間に加圧力を発生することにより、前記振動子に
設けられた駆動力取出部を介して前記振動子および前記
相対運動部材を加圧接触させる加圧機構とを備え、 前記加圧機構は、前記駆動力取出部に発生する摺動抵抗
が増加する摺動抵抗増加時における前記加圧力を調整す
る加圧力可変機能を有することを特徴とする振動アクチ
ュエータ。1. A vibrator, a relative motion member that generates a relative motion between the vibrator, and a pressing force generated between the vibrator and the relative motion member to provide a vibrator. A pressure mechanism that presses the vibrator and the relative motion member through a driving force extraction unit. The pressure mechanism includes a sliding mechanism that increases a sliding resistance generated in the driving force extraction unit. A vibration actuator having a pressing force variable function for adjusting the pressing force when resistance increases.
タにおいて、 前記摺動抵抗増加時は、前記相対運動の方向変更時また
は速度変更時であ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 increase in the sliding resistance is a change in a direction or a speed of the relative motion.
タにおいて、 前記加圧力は、前記相対運動の方向変更時の近傍におい
て発生される第1加圧力と、前記相対運動の方向変更時
の近傍以外において前記第1加圧力よりも大きく発生さ
れる第2加圧力とにより構成されることを特徴とする振
動アクチュエータ。3. The vibration actuator according to claim 2, wherein the pressing force is other than a first pressing force generated near a time when the direction of the relative motion is changed and a pressure other than near a first time when the direction of the relative motion is changed. And a second pressing force generated larger than the first pressing force.
タにおいて、 前記第1加圧力は、前記相対運動の方向変更時において
最小となるように変化することを特徴とする振動アクチ
ュエータ。4. The vibration actuator according to claim 3, wherein the first pressing force changes so as to be minimum when the direction of the relative motion is changed.
項に記載された振動アクチュエータにおいて、 前記加圧機構は、前記振動子または前記相対運動部材を
加圧する加圧部と、該加圧部に接続されるピストンと、
該ピストンを収容するシリンダと、該シリンダへの気体
の供給または前記シリンダからの気体の排出を行うこと
により、前記ピストンに作用する圧力を変化させる気体
供給系と、前記相対運動の情報に基づいて前記気体供給
系を制御する制御装置とを有することを特徴とする振動
アクチュエータ。5. The method according to claim 1, wherein:
In the vibration actuator described in the paragraph, the pressurizing mechanism, a pressurizing unit that presses the vibrator or the relative motion member, a piston connected to the pressurizing unit,
A cylinder accommodating the piston, a gas supply system for changing a pressure acting on the piston by supplying gas to the cylinder or discharging gas from the cylinder, and based on information on the relative motion. A control device for controlling the gas supply system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10049481A JPH11252947A (en) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | Vibration actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10049481A JPH11252947A (en) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | Vibration actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252947A true JPH11252947A (en) | 1999-09-17 |
Family
ID=12832362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10049481A Withdrawn JPH11252947A (en) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | Vibration actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11252947A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006094674A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Nikon Corp | Vibration actuator |
-
1998
- 1998-03-02 JP JP10049481A patent/JPH11252947A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006094674A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Nikon Corp | Vibration actuator |
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