JP2020127332A - Method for adjusting piezoelectric drive device, piezoelectric drive device, and robot - Google Patents

Abstract

To provide a method for adjusting a piezoelectric drive device having good driving efficiency, a piezoelectric drive device, and a robot.SOLUTION: The method for adjusting a piezoelectric drive device is provided for use in a piezoelectric drive device in which a piezoelectric element performs longitudinal vibration and bending vibration and accordingly the distal end portion of the piezoelectric drive device performs an elliptical motion. In the method, a frequency difference which is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is detected, and a drive voltage of the longitudinal vibration is changed such that the frequency difference approaches a desired value.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、圧電駆動装置の調整方法、圧電駆動装置、及びロボットに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric drive device adjusting method, a piezoelectric drive device, and a robot.

特許文献１に記載の振動アクチュエーターは、複数の電気機械エネルギー変換素子を備えた振動体を有している。このような振動アクチュエーターでは、振動体に位相の異なる複数相の交番信号を印加し、定在波を励起させることで振動体に縦振動としての伸縮振動と屈曲振動とを生じさせる。これにより、振動体の作用部を円又は楕円状の軌跡となるように振動させ、振動体と振動体が接触する接触体とを相対的に移動させることができる。このようにして振動アクチュエーターが超音波モーターとして機能する。このような定在波を安定的に励起するためには、振動アクチュエーターの各個体に固有な特性に応じて、交番信号を制御することが求められる。 The vibration actuator described in Patent Document 1 has a vibration body including a plurality of electromechanical energy conversion elements. In such a vibration actuator, a plurality of alternating signals having different phases are applied to the vibrating body to excite a standing wave, thereby causing the vibrating body to generate stretching vibration and bending vibration as longitudinal vibration. As a result, the action portion of the vibrating body can be vibrated so as to have a circular or elliptical locus, and the vibrating body and the contact body with which the vibrating body contacts can be relatively moved. In this way, the vibration actuator functions as an ultrasonic motor. In order to stably excite such a standing wave, it is required to control the alternating signal according to the characteristic peculiar to each individual vibration actuator.

特開平１０−５２０７２号公報JP, 10-52072, A

しかしながら、縦振動と屈曲振動との共振周波数の差である周波数差が所望の値からずれると、駆動周波数として使える周波数範囲が狭くなるために、駆動効率が悪くなるおそれがある。 However, if the frequency difference, which is the difference between the resonance frequencies of the longitudinal vibration and the flexural vibration, deviates from a desired value, the frequency range that can be used as the drive frequency becomes narrow, and the drive efficiency may deteriorate.

本願の圧電駆動装置の調整方法は、圧電素子が縦振動と屈曲振動とを行うことにより先端部が楕円運動を行う圧電駆動装置の調整方法であって、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させることを特徴とする。 A method for adjusting a piezoelectric drive device according to the present application is a method for adjusting a piezoelectric drive device in which a tip portion makes an elliptical motion by a piezoelectric element performing longitudinal vibration and bending vibration, and the resonance frequency of the longitudinal vibration and the bending vibration. Is detected, and the drive voltage of the longitudinal vibration is changed so that the frequency difference approaches a desired value.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記圧電素子は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極とを有し、前記縦振動の駆動電圧と前記縦振動検出用電極の検出信号の電圧との位相差が９０°となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、前記屈曲振動の駆動電圧と前記屈曲振動検出用電極の検出信号の電圧との位相差が９０°となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、を含むことが好ましい。 In the method for adjusting a piezoelectric drive device described above, the piezoelectric element includes a vertical vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the vertical vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration. A resonance frequency of the longitudinal vibration having a frequency at which a phase difference between the drive voltage of the longitudinal vibration and the voltage of the detection signal of the electrode for detecting the longitudinal vibration is 90° as the resonance frequency of the longitudinal vibration. And a resonance frequency of the bending vibration, wherein the frequency at which the phase difference between the driving voltage of the bending vibration and the voltage of the detection signal of the bending vibration detection electrode is 90° is the resonance frequency of the bending vibration. And a step of detecting the frequency difference in which the absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記圧電素子は、前記縦振動の駆動電圧が入力される縦振動駆動用電極と、前記屈曲振動の駆動電圧が入力される屈曲振動駆動用電極とを有し、前記縦振動の共振周波数を設定するステップ及び前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップでは、前記縦振動駆動用電極と前記屈曲振動駆動用電極とに、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することが好ましい。 In the method for adjusting a piezoelectric driving device described above, the piezoelectric element includes a vertical vibration driving electrode to which the driving voltage of the vertical vibration is input, and a bending vibration driving electrode to which the driving voltage of the bending vibration is input. Then, in the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration and the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, the longitudinal vibration driving electrode and the bending vibration driving electrode, AC voltage while sweeping down the driving frequency. Is preferably applied.

上記の圧電駆動装置の調整方法では、前記圧電素子は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極とを有し、前記縦振動検出用電極の検出信号の電圧振幅が最大となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、前記屈曲振動検出用電極の検出信号の電圧振幅が最大となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、を含むことが好ましい。 In the method for adjusting a piezoelectric drive device, the piezoelectric element includes a longitudinal vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the longitudinal vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration. An electrode, the resonance frequency of the longitudinal vibration is set to a frequency at which the voltage amplitude of the detection signal of the electrode for detecting the longitudinal vibration is maximum, the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration, and the bending vibration detection The frequency at which the voltage amplitude of the detection signal of the electrode becomes maximum is the resonance frequency of the bending vibration, the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, and the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration. And the step of detecting the frequency difference, wherein the absolute value of is the frequency difference.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記縦振動の駆動電流が最大となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、前記屈曲振動の駆動電流が最大となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、を含むことが好ましい。 The method of adjusting a piezoelectric drive device described above, wherein the frequency at which the drive current of the longitudinal vibration is maximum is the resonance frequency of the longitudinal vibration, the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration, and the drive current of the bending vibration is The maximum frequency is the resonance frequency of the bending vibration, the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, the absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference. And the step of detecting the frequency difference.

上記の圧電駆動装置の調整方法では、前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられている電極とを有し、前記屈曲振動及び前記縦振動は、前記電極の表面と平行な平面における振動であることが好ましい。 In the method for adjusting a piezoelectric drive device described above, the piezoelectric element includes a piezoelectric body and an electrode provided on the piezoelectric body, and the bending vibration and the longitudinal vibration are flat surfaces parallel to a surface of the electrode. Vibration is preferable.

本願の圧電駆動装置は、縦振動を行う縦振動用圧電素子と、屈曲振動を行う屈曲振動用圧電素子と、前記縦振動用圧電素子と前記屈曲振動用圧電素子とを有し、先端部が楕円運動を行う振動部と、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させる制御部と、を含むことを特徴とする。 A piezoelectric drive device of the present application includes a longitudinal vibration piezoelectric element that performs longitudinal vibration, a bending vibration piezoelectric element that performs bending vibration, the longitudinal vibration piezoelectric element and the bending vibration piezoelectric element, and a tip portion An oscillating portion performing an elliptic motion, a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is detected, and the drive voltage of the longitudinal vibration is set so that the frequency difference approaches a desired value. And a control unit for changing.

上記の圧電駆動装置では、前記縦振動用圧電素子及び前記屈曲振動用圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられている電極とを有し、前記屈曲振動及び前記縦振動は、前記電極の表面と平行な平面における振動であることが好ましい。 In the piezoelectric drive device, the piezoelectric element for longitudinal vibration and the piezoelectric element for bending vibration have a piezoelectric body and an electrode provided on the piezoelectric body, and the bending vibration and the longitudinal vibration are The vibration is preferably in a plane parallel to the surface of the electrode.

上記の圧電駆動装置では、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極と、を含むことが好ましい。 The piezoelectric drive device preferably includes a longitudinal vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the longitudinal vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration. ..

本願のロボットは、圧電駆動装置を有するロボットであって、前記圧電駆動装置は、縦振動を行う縦振動用圧電素子と、屈曲振動を行う屈曲振動用圧電素子と、前記縦振動用圧電素子と前記屈曲振動用圧電素子とを有し、先端部が楕円運動を行う振動部と、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させる制御部と、を含むことを特徴とする。 A robot of the present application is a robot having a piezoelectric driving device, wherein the piezoelectric driving device includes a longitudinal vibration piezoelectric element that performs longitudinal vibration, a bending vibration piezoelectric element that performs bending vibration, and the longitudinal vibration piezoelectric element. With the bending vibration piezoelectric element, a vibrating portion having an elliptical motion at its tip, and detecting a frequency difference that is the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration, the frequency difference is And a control unit that changes the drive voltage of the vertical vibration so as to approach a desired value.

第１実施形態に係る圧電駆動装置を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the piezoelectric drive device according to the first embodiment. 図１の圧電駆動装置を示すブロック図。The block diagram which shows the piezoelectric drive device of FIG. 図２の制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the control apparatus of FIG. 図１に示す振動体の電極の配置を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of electrodes of the vibrating body shown in FIG. 1. 図１に示す振動体の電極の配置を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of electrodes of the vibrating body shown in FIG. 1. 図４及び図５のＡ−Ａ線断面図。The sectional view on the AA line of FIG. 4 and FIG. 図４及び図５のＢ−Ｂ線断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIGS. 4 and 5. 図４及び図５のＤ−Ｄ線断面図。Sectional drawing of the DD line of FIG. 4 and FIG. 図４及び図５のＣ−Ｃ線断面図。CC sectional view taken on the line of FIGS. 4 and 5. 図２に示す振動部に印加する交番電圧を示す図。The figure which shows the alternating voltage applied to the vibration part shown in FIG. 図１に示す振動部の駆動状態を示す図。The figure which shows the drive state of the vibration part shown in FIG. 図１に示す振動部の駆動状態を示す図。The figure which shows the drive state of the vibration part shown in FIG. 図１中のＥ−Ｅ線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line EE in FIG. 1. 圧電駆動装置の調整方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the adjustment method of a piezoelectric drive device. 駆動電圧による共振変化を示す図。The figure which shows the resonance change by a drive voltage. 駆動周波数における屈曲振動振幅を示す図。The figure which shows the bending vibration amplitude in a drive frequency. 周波数差の設定を説明するブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating setting of a frequency difference. 周波数差の設定を説明するブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating setting of a frequency difference. 第２実施形態に係るロボットを示す斜視図。The perspective view which shows the robot which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used are appropriately enlarged or reduced so that the parts to be described can be recognized.

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る圧電駆動装置を示す斜視図である。図２は、図１の圧電駆動装置を示すブロック図である。図３は、図２の制御装置を示すブロック図である。図４及び図５は、それぞれ図１に示す振動体の電極の配置を示す平面図である。図６は、図４及び図５のＡ−Ａ線断面図である。図７は、図４及び図５のＢ−Ｂ線断面図である。図８は、図４及び図５のＤ−Ｄ線断面図である。図９は、図４及び図５のＣ−Ｃ線断面図である。図１０は、図２に示す振動部に印加する交番電圧を示す図である。図１１及び図１２は、それぞれ図１に示す振動部の駆動状態を示す図である。図１３は、図１中のＥ−Ｅ線断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図６ないし図９中の上側を「上」、下側を「下」とも言う。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric drive device according to this embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the piezoelectric drive device of FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the control device of FIG. 4 and 5 are plan views showing the arrangement of electrodes of the vibrator shown in FIG. 1, respectively. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIGS. 4 and 5. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIGS. 4 and 5. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIGS. 4 and 5. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIGS. 4 and 5. FIG. 10 is a diagram showing an alternating voltage applied to the vibrating section shown in FIG. 11 and 12 are diagrams showing driving states of the vibrating section shown in FIG. 1, respectively. FIG. 13 is a sectional view taken along the line EE in FIG. In the following description, for convenience of description, the upper side in FIGS. 6 to 9 is also referred to as “upper” and the lower side is also referred to as “lower”.

また、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸とし、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向とも言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」とも言い、矢印と反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｘ軸方向プラス側を「上」又は「上側」とも言い、Ｘ軸方向マイナス側を「下」又は「下側」とも言う。 Further, in the following, for convenience of description, three axes orthogonal to each other are defined as an X axis, a Y axis, and a Z axis, a direction along the X axis is an X axis direction, a direction along the Y axis is a Y axis direction, and a Z axis. The direction is also called the Z-axis direction. The arrow side of each axis is also referred to as a "plus side", and the opposite side of the arrow is also referred to as a "minus side". Further, the X-axis direction positive side is also referred to as “upper” or “upper side”, and the X-axis direction negative side is also referred to as “lower” or “lower side”.

図１に示す圧電駆動装置１は、回転モーター（超音波モーター）として利用され、回転軸Ｏまわりに回転可能なローター（被駆動体）２と、ローター２を回転させるように駆動する振動アクチュエーター３と、振動アクチュエーター３の駆動を制御する制御部としての制御装置７と、を有している。また、振動アクチュエーター３は、振動体４と、振動体４をローター２に向けて付勢する付勢部材５と、を有している。 The piezoelectric drive device 1 shown in FIG. 1 is used as a rotary motor (ultrasonic motor), and has a rotor (driven body) 2 rotatable around a rotation axis O and a vibration actuator 3 for driving the rotor 2 to rotate. And a control device 7 as a control unit for controlling the drive of the vibration actuator 3. Further, the vibration actuator 3 includes a vibrating body 4 and a biasing member 5 that biases the vibrating body 4 toward the rotor 2.

ローター２は、円板状をなしており、回転軸Ｏまわりに回転可能に軸受けされている。ただし、ローター２の構成としては、特に限定されない。このようなローター２には、その上面２１に当接するように振動体４が配置されている。なお、本実施形態では、１つの振動体４が配置されているが、振動体４の数としては、特に限定されず、２つ以上であってもよい。 The rotor 2 has a disc shape and is rotatably supported around the rotation axis O. However, the structure of the rotor 2 is not particularly limited. The vibrating body 4 is arranged in such a rotor 2 so as to contact the upper surface 21 thereof. Although one vibrating body 4 is arranged in the present embodiment, the number of vibrating bodies 4 is not particularly limited and may be two or more.

また、図３に示す制御装置７は、振動体４に対し、駆動信号Ｓｄを出力するように構成されている。 Further, the control device 7 shown in FIG. 3 is configured to output the drive signal Sd to the vibrating body 4.

なお、圧電駆動装置１は、直動モーター（リニアモーター）として利用されてもよい。この場合、圧電駆動装置１は、ローター２に代えて、振動アクチュエーター３の駆動によって直線移動するスライダーを有していればよい。 The piezoelectric drive device 1 may be used as a direct drive motor (linear motor). In this case, the piezoelectric driving device 1 may have a slider that linearly moves by driving the vibration actuator 3 instead of the rotor 2.

次に、振動体４について説明する。
図４及び図５に示すように、振動体４は、振動可能な振動部４１と、振動部４１を支持する支持部４２と、振動部４１及び支持部４２を接続する一対の接続部４３と、振動部４１に設けられた先端部４４と、を有している。振動部４１は、Ｘ軸方向からの平面視で、伸縮方向である縦方向としてのＹ軸方向を長軸とする略長方形の板状をなしている。そして、振動部４１の長軸の先端に先端部４４が設けられている。また、支持部４２は、振動部４１の基端側を囲むＵ字形状となっている。なお、振動体４の形状は、その機能が発揮される限り、特に限定されない。 Next, the vibrating body 4 will be described.
As shown in FIGS. 4 and 5, the vibrating body 4 includes a vibrating portion 41 that can vibrate, a supporting portion 42 that supports the vibrating portion 41, and a pair of connecting portions 43 that connects the vibrating portion 41 and the supporting portion 42. , A tip portion 44 provided on the vibrating portion 41. The vibrating portion 41 has a substantially rectangular plate shape having a major axis in the Y-axis direction, which is a vertical direction that is a stretching direction, in a plan view from the X-axis direction. A tip portion 44 is provided at the tip of the major axis of the vibrating portion 41. The support portion 42 has a U-shape that surrounds the base end side of the vibrating portion 41. The shape of the vibrating body 4 is not particularly limited as long as its function is exhibited.

また、図４に示すように、振動部４１は、振動部４１を屈曲振動させるための駆動用の屈曲振動用圧電素子としての圧電素子６Ａ，６Ｂ，６Ｅ，６Ｆと、振動部４１を縦振動としての伸縮振動させるための駆動用の縦振動用圧電素子としての圧電素子６Ｃ，６Ｄと、振動部４１の伸縮振動を検出するための検出用の圧電素子６Ｇと、振動部４１の屈曲振動を検出するための検出用の圧電素子６Ｈと、を有する。 Further, as shown in FIG. 4, the vibrating portion 41 includes longitudinally vibrating the vibrating portion 41 and piezoelectric elements 6A, 6B, 6E, and 6F as bending piezoelectric elements for driving to vibrate the vibrating portion 41. The piezoelectric elements 6C and 6D as the longitudinal vibration piezoelectric elements for driving to cause the stretching vibration, the detection piezoelectric element 6G for detecting the stretching vibration of the vibrating portion 41, and the bending vibration of the vibrating portion 41. And a piezoelectric element 6H for detection for detection.

圧電素子６Ｃ，６Ｄは、それぞれ、振動部４１のＺ軸方向の中央部において、振動部４１の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されている。また、圧電素子６Ｃは、圧電素子６ＤよりもＹ軸方向プラス側に位置しており、一方、圧電素子６Ｄは、圧電素子６ＣよりもＹ軸方向マイナス側に位置している。そして、圧電素子６Ｃと圧電素子６Ｄとの間には、圧電素子６Ｇが配置されている。また、圧電素子６Ｃ及び圧電素子６Ｄは、図２及び図４に示すように、互いに電気的に接続されている。 The piezoelectric elements 6C and 6D are arranged along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the vibrating section 41 at the center of the vibrating section 41 in the Z-axis direction. The piezoelectric element 6C is located on the Y axis direction plus side of the piezoelectric element 6D, while the piezoelectric element 6D is located on the Y axis direction minus side of the piezoelectric element 6C. A piezoelectric element 6G is arranged between the piezoelectric elements 6C and 6D. The piezoelectric element 6C and the piezoelectric element 6D are electrically connected to each other as shown in FIGS. 2 and 4.

なお、２つの圧電素子６Ｃ，６Ｄに代えて、１つの圧電素子を設けるようにしてもよい。 Note that one piezoelectric element may be provided instead of the two piezoelectric elements 6C and 6D.

また、圧電素子６Ｃ，６Ｄに対して振動部４１のＺ軸方向プラス側には圧電素子６Ａ，６Ｂが振動部４１の長手方向に並んで配置され、Ｚ軸方向マイナス側には圧電素子６Ｅ，６Ｆが振動部４１の長手方向に並んで配置されている。また、これら圧電素子６Ａ〜６Ｆは、それぞれ、通電によって振動部４１の長手方向に伸縮する。また、図２に示すように、圧電素子６Ａ，６Ｆが互いに電気的に接続されており、圧電素子６Ｂ，６Ｅが互いに電気的に接続されている。そして、後述するように、圧電素子６Ｃ，６Ｄと、圧電素子６Ａ，６Ｆと、圧電素子６Ｂ，６Ｅとに、互いに位相が異なりかつ互いに同じ周波数の交番電圧を印加し、これらの伸縮タイミングをずらすことにより、振動部４１をその面内においてＳ字状に屈曲振動させることができる。 Further, the piezoelectric elements 6A and 6B are arranged side by side in the longitudinal direction of the vibrating section 41 on the positive side in the Z-axis direction of the vibrating section 41 with respect to the piezoelectric elements 6C and 6D, and the piezoelectric element 6E and 6E, on the negative side in the Z-axis direction. 6F are arranged side by side in the longitudinal direction of the vibrating portion 41. In addition, each of the piezoelectric elements 6A to 6F expands and contracts in the longitudinal direction of the vibrating portion 41 when energized. Further, as shown in FIG. 2, the piezoelectric elements 6A and 6F are electrically connected to each other, and the piezoelectric elements 6B and 6E are electrically connected to each other. Then, as described later, alternating voltages having different phases and the same frequency are applied to the piezoelectric elements 6C and 6D, the piezoelectric elements 6A and 6F, and the piezoelectric elements 6B and 6E, and the expansion and contraction timings thereof are shifted. Thus, the vibrating portion 41 can be flexurally vibrated in an S shape in its plane.

圧電素子６Ｇは、好ましくは圧電素子６Ｃと圧電素子６Ｄとの間に位置している。すなわち、圧電素子６Ｇは、圧電素子６Ｃ，６Ｄに対して、それらの伸縮方向に並んで配置されている。この圧電素子６Ｇは、圧電素子６Ａ〜６Ｆの駆動に伴う振動部４１の振動に応じて外力を受け、受けた外力に応じて信号を出力する。そのため、圧電素子６Ｇから出力される信号に基づいて、振動部４１の振動状態を検知することができる。なお、「圧電素子６Ｇが圧電素子６Ｃ，６Ｄに対してその伸縮方向に並んで配置されている」とは、圧電素子６Ｃを伸縮方向に延長した領域と、圧電素子６Ｄを伸縮方向に延長した領域と、が重複する領域内に、圧電素子６Ｇの少なくとも一部が位置していることを意味し、好ましくは、圧電素子６Ｇの全体が位置していることを意味する。 The piezoelectric element 6G is preferably located between the piezoelectric element 6C and the piezoelectric element 6D. That is, the piezoelectric element 6G is arranged side by side in the expansion/contraction direction of the piezoelectric elements 6C and 6D. The piezoelectric element 6G receives an external force according to the vibration of the vibrating portion 41 accompanying the driving of the piezoelectric elements 6A to 6F, and outputs a signal according to the received external force. Therefore, the vibration state of the vibrating portion 41 can be detected based on the signal output from the piezoelectric element 6G. In addition, "the piezoelectric element 6G is arranged side by side in the expansion/contraction direction with respect to the piezoelectric elements 6C and 6D" means that the piezoelectric element 6C is extended in the expansion/contraction direction and the piezoelectric element 6D is extended in the expansion/contraction direction. This means that at least a part of the piezoelectric element 6G is located in the area where the area and the area overlap, and preferably the entire piezoelectric element 6G is located.

また、圧電素子６Ｇは、振動部４１の屈曲振動の節となる部分に配置されている。屈曲振動の節とは、Ｚ軸方向への振幅が実質的に０（ゼロ）となる部分、すなわち実質的に屈曲振動が生じない部分である。このように、圧電素子６Ｇを圧電素子６Ｃ，６Ｄに対してその伸縮方向に並ぶように配置し、かつ、振動部４１の屈曲振動の節を含む部分に配置することにより、圧電素子６Ｇに振動部４１のＹ軸方向への伸縮振動が伝わり易くなるとともに、振動部４１のＺ軸方向への屈曲振動が伝わり難くなる。すなわち、圧電素子６Ｇにおいて、伸縮振動の感度を高めつつ、屈曲振動の感度を低下させることができる。そのため、圧電素子６Ｇによって、振動部４１のＹ軸方向への伸縮振動をより精度よく検出することができる。 In addition, the piezoelectric element 6G is arranged at a portion that serves as a node of bending vibration of the vibrating portion 41. The node of the flexural vibration is a part where the amplitude in the Z-axis direction is substantially 0 (zero), that is, a part where the flexural vibration does not substantially occur. In this way, the piezoelectric element 6G is arranged so as to be aligned with the piezoelectric elements 6C and 6D in the direction of expansion and contraction thereof, and is also arranged at the portion including the bending vibration node of the vibrating portion 41, so that the piezoelectric element 6G vibrates. Stretching vibration of the portion 41 in the Y-axis direction is easily transmitted, and bending vibration of the vibrating portion 41 in the Z-axis direction is difficult to be transmitted. That is, in the piezoelectric element 6G, it is possible to reduce the bending vibration sensitivity while increasing the stretching vibration sensitivity. Therefore, the piezoelectric element 6G can more accurately detect the stretching vibration of the vibrating portion 41 in the Y-axis direction.

ただし、圧電素子６Ｇの配置としては、振動部４１のＹ軸方向への伸縮振動を検出することができれば、特に限定されず、例えば、振動部４１の屈曲振動の腹となる部分に配置されていてもよい。また、圧電素子６Ｇを複数に分割するようにしてもよい。 However, the arrangement of the piezoelectric element 6G is not particularly limited as long as the stretching vibration of the vibrating portion 41 in the Y-axis direction can be detected. May be. Further, the piezoelectric element 6G may be divided into a plurality of parts.

圧電素子６Ｈは、好ましくは圧電素子６Ｂの外側端部に位置している。すなわち、圧電素子６Ｈは、圧電素子６Ｂに対して、それらの屈曲方向に並んで配置されている。この圧電素子６Ｈは、圧電素子６Ａ〜６Ｆの駆動に伴う振動部４１の振動に応じて外力を受け、受けた外力に応じて信号を出力する。そのため、圧電素子６Ｈから出力される信号に基づいて、振動部４１の振動状態を検知することができる。 The piezoelectric element 6H is preferably located at the outer end of the piezoelectric element 6B. That is, the piezoelectric element 6H is arranged side by side in the bending direction of the piezoelectric element 6B. The piezoelectric element 6H receives an external force according to the vibration of the vibrating portion 41 accompanying the driving of the piezoelectric elements 6A to 6F, and outputs a signal according to the received external force. Therefore, the vibration state of the vibrating portion 41 can be detected based on the signal output from the piezoelectric element 6H.

また、支持部４２は、振動部４１を支持している。支持部４２は、Ｘ軸方向からの平面視で、振動部４１の基端側、すなわちＹ軸方向マイナス側を囲むＵ字形状となっている。ただし、支持部４２の形状や配置としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。 Further, the support portion 42 supports the vibrating portion 41. The support part 42 has a U-shape that surrounds the base end side of the vibrating part 41, that is, the minus side in the Y-axis direction in a plan view from the X-axis direction. However, the shape and arrangement of the support portion 42 are not particularly limited as long as the function can be exhibited.

また、接続部４３は、振動部４１の屈曲振動の節となる部分、具体的には振動部４１のＹ軸方向の中央部と支持部４２とを接続している。ただし、接続部４３の構成は、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。 In addition, the connecting portion 43 connects a portion that serves as a node of bending vibration of the vibrating portion 41, specifically, a central portion of the vibrating portion 41 in the Y-axis direction and the support portion 42. However, the configuration of the connecting portion 43 is not particularly limited as long as it can exert its function.

以上のような振動部４１及び接続部４３は、図６〜図９に示すように、２つの圧電素子ユニット６０を互いに向かい合わせて貼り合わせた構成となっている。すなわち、図６〜図９に示す断面図では、圧電素子ユニット６０同士の構成が、これらの中間を通過する線に対して鏡像の関係を満たしている。また、支持部４２も、図示しないものの、２つの圧電素子ユニット６０を互いに向かい合わせて貼り合わせた構成となっている。各圧電素子ユニット６０は、基板６１と、基板６１上に配置された駆動用の圧電素子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０Ｆ及び検出用の圧電素子６０Ｇと、各圧電素子６０Ａ〜６０Ｇを覆う保護層６３と、を有する。保護層６３は、絶縁性を有するので絶縁部とも言える。基板６１としては、特に限定されないが、例えばシリコン基板を用いることができる。また、以下の説明では、図６〜図９に示す２つの圧電素子ユニット６０のうち、各図の下方に位置する圧電素子ユニット６０を代表にして説明している。 The vibrating section 41 and the connecting section 43 as described above are configured by bonding two piezoelectric element units 60 facing each other as shown in FIGS. 6 to 9. That is, in the cross-sectional views shown in FIGS. 6 to 9, the configurations of the piezoelectric element units 60 satisfy the relationship of a mirror image with respect to a line passing through the middle thereof. Although not shown, the support portion 42 also has a structure in which two piezoelectric element units 60 are opposed to each other and bonded to each other. Each piezoelectric element unit 60 includes a substrate 61, piezoelectric elements 60A, 60B, 60C, 60D, 60E, 60F for driving and piezoelectric elements 60G for detection arranged on the substrate 61, and piezoelectric elements 60A to 60G. And a protective layer 63 for covering. Since the protective layer 63 has an insulating property, it can be said to be an insulating portion. The substrate 61 is not particularly limited, but a silicon substrate can be used, for example. Further, in the following description, of the two piezoelectric element units 60 shown in FIGS. 6 to 9, the piezoelectric element unit 60 located in the lower part of each drawing is representatively described.

圧電素子６０Ａ〜６０Ｆは、それぞれ、図６及び図９に示すように、基板６１上に配置された第１電極６０１と、第１電極６０１上に配置された圧電体６０２と、圧電体６０２上に配置された縦振動駆動用電極及び屈曲振動駆動用電極としての第２電極６０３と、を有する。すなわち、第１電極６０１は、圧電体６０２の下面６０２１に設けられ、第２電極６０３は、圧電体６０２の上面６０２２に設けられている。第１電極６０１、圧電体６０２、及び第２電極６０３は、それぞれ、圧電素子６０Ａ〜６０Ｆに設けられている。すなわち、第１電極６０１及び第２電極６０３は、駆動信号に基づき、駆動用の圧電素子６０Ａ〜６０Ｆの各圧電体６０２を振動させる駆動用電極である。第２電極６０３には、縦振動の駆動電圧が入力される。第２電極６０３には、屈曲振動の駆動電圧が入力される。 As shown in FIGS. 6 and 9, the piezoelectric elements 60A to 60F respectively include a first electrode 601 disposed on the substrate 61, a piezoelectric body 602 disposed on the first electrode 601, and a piezoelectric body 602. A longitudinal vibration driving electrode and a second electrode 603 as a bending vibration driving electrode. That is, the first electrode 601 is provided on the lower surface 6021 of the piezoelectric body 602, and the second electrode 603 is provided on the upper surface 6022 of the piezoelectric body 602. The first electrode 601, the piezoelectric body 602, and the second electrode 603 are provided on the piezoelectric elements 60A to 60F, respectively. That is, the first electrode 601 and the second electrode 603 are drive electrodes that vibrate the piezoelectric bodies 602 of the drive piezoelectric elements 60A to 60F based on the drive signal. A driving voltage for longitudinal vibration is input to the second electrode 603. A driving voltage for bending vibration is input to the second electrode 603.

一方、圧電素子６０Ｇは、図７に示すように、基板６１上に配置された第３電極６０４と、第３電極６０４上に配置された圧電体６０２と、圧電体６０２上に配置された縦振動検出用電極としての第４電極６０６と、を有する。すなわち、第３電極６０４は、圧電体６０２の下面６０２１に設けられ、第４電極６０６は、圧電体６０２の上面６０２２に設けられている。第３電極６０４は、第１電極６０１と個別に設けられ、第４電極６０６は、第２電極６０３と個別に設けられている。すなわち、第３電極６０４及び第４電極６０６は、検出用の圧電素子６０Ｇの圧電体６０２の振動に応じて検出信号を、後述する制御装置７へ出力する検出用電極である。第４電極６０６は、振動体４の略中央に配置され、主に伸縮振動成分を検出する。これによれば、第４電極６０６を用いることで、共振状態を正確に把握できる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the piezoelectric element 60G includes a third electrode 604 arranged on the substrate 61, a piezoelectric body 602 arranged on the third electrode 604, and a vertical body arranged on the piezoelectric body 602. And a fourth electrode 606 as a vibration detection electrode. That is, the third electrode 604 is provided on the lower surface 6021 of the piezoelectric body 602, and the fourth electrode 606 is provided on the upper surface 6022 of the piezoelectric body 602. The third electrode 604 is provided separately from the first electrode 601, and the fourth electrode 606 is provided separately from the second electrode 603. That is, the third electrode 604 and the fourth electrode 606 are detection electrodes that output a detection signal to the control device 7, which will be described later, according to the vibration of the piezoelectric body 602 of the detection piezoelectric element 60G. The fourth electrode 606 is arranged substantially at the center of the vibrating body 4 and mainly detects the stretching vibration component. According to this, the resonance state can be accurately grasped by using the fourth electrode 606.

また、圧電素子６０Ｈは、図８に示すように、基板６１上に配置された第５電極６０８と、第５電極６０８上に配置された圧電体６０２と、圧電体６０２上に配置された屈曲振動検出用電極としての第６電極６１０と、を有する。すなわち、第５電極６０８は、圧電体６０２の下面６０２１に設けられ、第６電極６１０は、圧電体６０２の上面６０２２に設けられている。第５電極６０８は、第１電極６０１と個別に設けられ、第６電極６１０は、第２電極６０３と個別に設けられている。すなわち、第５電極６０８及び第６電極６１０は、検出用の圧電素子６０Ｈの圧電体６０２の振動に応じて検出信号を、後述する制御装置７へ出力する検出用電極である。第６電極６１０は、振動体４の後端側端に配置され、主に屈曲振動成分を検出する。これによれば、第６電極６１０を用いることで、共振状態を正確に把握できる。 In addition, as shown in FIG. 8, the piezoelectric element 60H includes a fifth electrode 608 arranged on the substrate 61, a piezoelectric body 602 arranged on the fifth electrode 608, and a bend arranged on the piezoelectric body 602. A sixth electrode 610 as a vibration detection electrode. That is, the fifth electrode 608 is provided on the lower surface 6021 of the piezoelectric body 602, and the sixth electrode 610 is provided on the upper surface 6022 of the piezoelectric body 602. The fifth electrode 608 is provided separately from the first electrode 601, and the sixth electrode 610 is provided separately from the second electrode 603. That is, the fifth electrode 608 and the sixth electrode 610 are detection electrodes that output a detection signal to the control device 7, which will be described later, according to the vibration of the piezoelectric body 602 of the detection piezoelectric element 60H. The sixth electrode 610 is arranged at the rear end side end of the vibrating body 4 and mainly detects the bending vibration component. According to this, by using the sixth electrode 610, the resonance state can be accurately grasped.

なお、本実施形態では、図５に示すように、第１電極６０１と第３電極６０４とを個別の電極としているが、これらは１つの共通した電極になっていてもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first electrode 601 and the third electrode 604 are separate electrodes, but they may be one common electrode.

また、第１電極６０１、第２電極６０３、第３電極６０４、及び第４電極６０６は、図示しない配線を介して制御装置７と電気的に接続されている。なお、図４及び図５は、圧電体６０２を介した異なる階層を図示した平面図であり、このうち、図４は、第２電極６０３及び第４電極６０６が設けられている階層を図示しており、一方、図５は、第１電極６０１及び第３電極６０４が設けられている階層を図示している。 In addition, the first electrode 601, the second electrode 603, the third electrode 604, and the fourth electrode 606 are electrically connected to the control device 7 via wiring (not shown). 4 and 5 are plan views illustrating different layers with the piezoelectric body 602 interposed therebetween. Among them, FIG. 4 illustrates a layer in which the second electrode 603 and the fourth electrode 606 are provided. On the other hand, FIG. 5 illustrates a layer in which the first electrode 601 and the third electrode 604 are provided.

以上のような２つの圧電素子ユニット６０は、圧電素子６０Ａ〜６０Ｈが配置されている側の面を対向させた状態で、接着剤６９を介して接合されている。なお、圧電素子ユニット６０は、それ単独で用いられてもよい。また、貼り合わせる数も、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。 The two piezoelectric element units 60 as described above are bonded to each other with the adhesive 69 in a state where the surfaces on which the piezoelectric elements 60A to 60H are arranged face each other. The piezoelectric element unit 60 may be used alone. Further, the number to be bonded is not limited to two, and may be three or more.

また、各圧電素子６０Ａの第１電極６０１同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されている。また、各圧電素子６０Ａの第２電極６０３同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されている。そして、これら２つの圧電素子６０Ａから圧電素子６Ａが構成されている。他の圧電素子６０Ｂ〜６０Ｆについても同様であり、２つの圧電素子６０Ｂから圧電素子６Ｂが構成され、２つの圧電素子６０Ｃから圧電素子６Ｃが構成され、２つの圧電素子６０Ｄから圧電素子６Ｄが構成され、２つの圧電素子６０Ｅから圧電素子６Ｅが構成され、２つの圧電素子６０Ｆから圧電素子６Ｆが構成されている。 In addition, the first electrodes 601 of the piezoelectric elements 60A are electrically connected to each other via a wire or the like not shown. In addition, the second electrodes 603 of the piezoelectric elements 60A are electrically connected to each other via a wire or the like not shown. A piezoelectric element 6A is composed of these two piezoelectric elements 60A. The same applies to the other piezoelectric elements 60B to 60F. The two piezoelectric elements 60B constitute the piezoelectric element 6B, the two piezoelectric elements 60C constitute the piezoelectric element 6C, and the two piezoelectric elements 60D constitute the piezoelectric element 6D. The two piezoelectric elements 60E form a piezoelectric element 6E, and the two piezoelectric elements 60F form a piezoelectric element 6F.

一方、各圧電素子６０Ｇの第３電極６０４同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されている。また、各圧電素子６０Ｇの第４電極６０６同士が図示しない配線等を介して電気的に接続されている。そして、これら２つの圧電素子６０Ｇから圧電素子６Ｇが構成されている。 On the other hand, the third electrodes 604 of the piezoelectric elements 60G are electrically connected to each other via a wiring or the like not shown. Further, the fourth electrodes 606 of the respective piezoelectric elements 60G are electrically connected to each other via a wiring or the like not shown. A piezoelectric element 6G is composed of these two piezoelectric elements 60G.

圧電体６０２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）、メタニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電セラミックスを用いることができる。また、圧電体６０２としては、上述した圧電セラミックスの他にも、ポリフッ化ビニリデン、水晶等を用いてもよい。 The constituent material of the piezoelectric body 602 is not particularly limited, and examples thereof include lead zirconate titanate (PZT), barium titanate, lead titanate, potassium niobate, lithium niobate, lithium tantalate, sodium tungstate, and oxide. Piezoelectric ceramics such as zinc, barium strontium titanate (BST), strontium bismuth tantalate (SBT), lead metaniobate, and scandium lead niobate can be used. Further, as the piezoelectric body 602, polyvinylidene fluoride, crystal, or the like may be used in addition to the above-described piezoelectric ceramics.

また、圧電体６０２の形成方法としては、特に限定されず、バルク材料から形成してもよいし、ゾル−ゲル法やスパッタリング法を用いて形成してもよい。本実施形態では、圧電体６０２をゾル−ゲル法を用いて形成している。これにより、例えばバルク材料から形成する場合と比べて薄い圧電体６０２が得られ、振動体４の薄型化を図ることができる。 The method for forming the piezoelectric body 602 is not particularly limited, and the piezoelectric body 602 may be formed from a bulk material, or may be formed using a sol-gel method or a sputtering method. In this embodiment, the piezoelectric body 602 is formed by using the sol-gel method. This makes it possible to obtain a thin piezoelectric body 602 as compared with the case where it is formed of a bulk material, and it is possible to reduce the thickness of the vibrating body 4.

先端部４４は、振動部４１の先端に設けられ、振動部４１からＹ軸方向プラス側へ突出している。そして、先端部４４は、ローター２の上面２１と接触している。そのため、振動部４１の振動は、先端部４４を介してローター２に伝達される。先端部４４の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニア等の各種セラミックスが挙げられる。これにより、耐久性に優れた先端部４４となる。 The tip portion 44 is provided at the tip of the vibrating portion 41 and projects from the vibrating portion 41 to the Y axis direction plus side. The tip portion 44 is in contact with the upper surface 21 of the rotor 2. Therefore, the vibration of the vibrating portion 41 is transmitted to the rotor 2 via the tip portion 44. The constituent material of the tip portion 44 is not particularly limited, but examples thereof include various ceramics such as zirconia, alumina, and titania. As a result, the tip portion 44 has excellent durability.

このような振動体４において、図１０に示す交番電圧Ｖ１を圧電素子６Ａ，６Ｆに印加し、交番電圧Ｖ２を圧電素子６Ｃ，６Ｄに印加し、交番電圧Ｖ３を圧電素子６Ｂ，６Ｅに印加すると、図１１に示すように、振動部４１がＹ軸方向に伸縮振動しつつＺ軸方向にＳ字状に屈曲振動する。このとき、圧電素子６Ｃ，６Ｄに印加される交番電圧Ｖ２は、振動部４１に伸縮振動を発生させる。一方、圧電素子６Ａ，６Ｆに印加される交番電圧Ｖ１及び圧電素子６Ｂ，６Ｅに印加される交番電圧Ｖ３は、振動部４１に屈曲振動を発生させる。つまり、交番電圧Ｖ２は、振動部４１に伸縮振動を発生させる縦振動駆動信号としての伸縮振動駆動信号であり、交番電圧Ｖ１，Ｖ３は、それぞれ振動部４１に屈曲振動を発生させる屈曲振動駆動信号である。そして、これらの振動が合成されると、先端部４４の先端が矢印Ａ１で示すように反時計回りに楕円軌道を描く楕円運動する。したがって、交番電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が圧電駆動装置１における駆動信号Ｓｄである。このような先端部４４の楕円運動によってローター２が送り出され、ローター２が矢印Ｂ１で示す図１１の右方向に回転する。また、このような振動部４１の振動に対応して、圧電素子６Ｇから検出信号Ｓｓが出力される。圧電素子６Ｈから検出信号が出力される。なお、検出信号Ｓｓの周波数は、駆動信号Ｓｄの周波数とほぼ等しくなる。 In such a vibrating body 4, when the alternating voltage V1 shown in FIG. 10 is applied to the piezoelectric elements 6A and 6F, the alternating voltage V2 is applied to the piezoelectric elements 6C and 6D, and the alternating voltage V3 is applied to the piezoelectric elements 6B and 6E. As shown in FIG. 11, the vibrating portion 41 expands and contracts in the Y-axis direction and flexurally vibrates in the S-shape in the Z-axis direction. At this time, the alternating voltage V2 applied to the piezoelectric elements 6C and 6D causes the vibrating section 41 to generate stretching vibration. On the other hand, the alternating voltage V1 applied to the piezoelectric elements 6A and 6F and the alternating voltage V3 applied to the piezoelectric elements 6B and 6E cause bending vibration in the vibrating portion 41. That is, the alternating voltage V2 is a stretching vibration drive signal as a longitudinal vibration driving signal that causes the vibrating portion 41 to generate stretching vibration, and the alternating voltages V1 and V3 are bending vibration driving signals that cause the vibrating portion 41 to generate bending vibration. Is. Then, when these vibrations are combined, the tip of the tip portion 44 makes an elliptic motion that draws an elliptical orbit counterclockwise as shown by an arrow A1. Therefore, the alternating voltages V1, V2, V3 are the drive signal Sd in the piezoelectric drive device 1. The elliptic movement of the tip portion 44 sends the rotor 2 out, and the rotor 2 rotates rightward in FIG. 11 as indicated by an arrow B1. Further, in response to the vibration of the vibrating section 41, the detection signal Ss is output from the piezoelectric element 6G. A detection signal is output from the piezoelectric element 6H. The frequency of the detection signal Ss is substantially equal to the frequency of the drive signal Sd.

なお、矢印Ａ１で示す先端部４４の楕円運動では、点Ａ１’から点Ａ１”までは、先端部４４がローター２の上面２１と当接してローター２を矢印Ｂ１の方向に送り出し、点Ａ１”から点Ａ１’までは、先端部４４がローター２の上面２１から離間している。そのため、点Ａ１”から点Ａ１’までは、ローター２の矢印Ｂ１とは反対側への回転が抑制される。 In the elliptical movement of the tip portion 44 indicated by the arrow A1, from the point A1′ to the point A1″, the tip portion 44 contacts the upper surface 21 of the rotor 2 and sends the rotor 2 in the direction of the arrow B1, and the point A1″. From the point to the point A1′, the tip end portion 44 is separated from the upper surface 21 of the rotor 2. Therefore, from the point A1" to the point A1', the rotation of the rotor 2 in the direction opposite to the arrow B1 is suppressed.

また、交番電圧Ｖ１，Ｖ３を切り換えると、すなわち交番電圧Ｖ１を圧電素子６Ｂ，６Ｅに印加し、交番電圧Ｖ２を圧電素子６Ｃ，６Ｄに印加し、交番電圧Ｖ３を圧電素子６Ａ，６Ｆに印加すると、図１２に示すように、振動部４１がＹ軸方向に伸縮振動しつつＺ軸方向にＳ字状に屈曲振動する。このときも、圧電素子６Ｃ，６Ｄに印加される交番電圧Ｖ２は、振動部４１に伸縮振動を発生させる。一方、圧電素子６Ｂ，６Ｅに印加される交番電圧Ｖ１及び圧電素子６Ａ，６Ｆに印加される交番電圧Ｖ３は、振動部４１に屈曲振動を発生させる。そして、これらの振動が合成されると、先端部４４が矢印Ａ２で示すように時計回りに楕円運動する。このような先端部４４の楕円運動によってローター２が送り出され、ローター２が矢印Ｂ２で示す図１２の左方向に回転する。また、このような振動部４１の振動に対応して、圧電素子６Ｇから検出信号Ｓｓが出力される。圧電素子６Ｈから検出信号が出力される。なお、検出信号Ｓｓの周波数は、駆動信号Ｓｄの周波数とほぼ等しくなる。 When the alternating voltages V1 and V3 are switched, that is, when the alternating voltage V1 is applied to the piezoelectric elements 6B and 6E, the alternating voltage V2 is applied to the piezoelectric elements 6C and 6D, and the alternating voltage V3 is applied to the piezoelectric elements 6A and 6F. As shown in FIG. 12, the vibrating portion 41 expands and contracts in the Y-axis direction and flexibly vibrates in the Z-axis direction in the S shape. Also at this time, the alternating voltage V2 applied to the piezoelectric elements 6C and 6D causes the vibrating portion 41 to generate stretching vibration. On the other hand, the alternating voltage V1 applied to the piezoelectric elements 6B and 6E and the alternating voltage V3 applied to the piezoelectric elements 6A and 6F cause bending vibration in the vibrating portion 41. Then, when these vibrations are combined, the tip portion 44 makes a clockwise elliptical motion as shown by an arrow A2. Due to the elliptic movement of the tip portion 44, the rotor 2 is sent out, and the rotor 2 rotates leftward in FIG. 12 shown by an arrow B2. Further, in response to the vibration of the vibrating section 41, the detection signal Ss is output from the piezoelectric element 6G. A detection signal is output from the piezoelectric element 6H. The frequency of the detection signal Ss is substantially equal to the frequency of the drive signal Sd.

なお、矢印Ａ２で示す先端部４４の楕円運動では、点Ａ２’から点Ａ２”までは、先端部４４がローター２の上面２１と当接してローター２を矢印Ｂ２の方向に送り出し、点Ａ２”から点Ａ２’までは、先端部４４がローター２の上面２１から離間している。そのため、点Ａ２”から点Ａ２’までは、ローター２の矢印Ｂ２とは反対側への回転が抑制される。 In the elliptic motion of the tip portion 44 indicated by the arrow A2, from the point A2′ to the point A2″, the tip portion 44 contacts the upper surface 21 of the rotor 2 and sends the rotor 2 in the direction of the arrow B2, and the point A2″. From the point to the point A2′, the tip end portion 44 is separated from the upper surface 21 of the rotor 2. Therefore, from the point A2" to the point A2', the rotation of the rotor 2 in the direction opposite to the arrow B2 is suppressed.

本実施形態に係る交番電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、周波数が互いに等しく、位相が互いに異なっている。ただし、本実施形態では、ローター２を少なくとも一方向に回転させることができれば、圧電素子６Ａ〜６Ｆに印加する交番電圧のパターンは、特に限定されない。また、圧電素子６Ａ〜６Ｆに印加する電圧は、交番電圧でなく、例えば、間欠的に印加する直流電圧でもよい。 The alternating voltages V1, V2 and V3 according to the present embodiment have the same frequency and different phases. However, in the present embodiment, the pattern of the alternating voltage applied to the piezoelectric elements 6A to 6F is not particularly limited as long as the rotor 2 can be rotated in at least one direction. Further, the voltage applied to the piezoelectric elements 6A to 6F may be, for example, a DC voltage applied intermittently instead of the alternating voltage.

また、振動部４１は、前述したように、圧電体６０２と、この圧電体６０２に設けられている第１電極６０１及び第２電極６０３と、を有する圧電素子６Ａ〜６Ｆを備えている。この振動部４１における伸縮振動及び屈曲振動は、それぞれ、圧電体６０２と第１電極６０１との界面、すなわち第１電極６０１の表面に平行な平面における振動である。 Further, the vibrating section 41 includes the piezoelectric elements 6A to 6F having the piezoelectric body 602 and the first electrode 601 and the second electrode 603 provided on the piezoelectric body 602, as described above. The stretching vibration and the bending vibration in the vibrating portion 41 are vibrations in the interface between the piezoelectric body 602 and the first electrode 601, that is, in the plane parallel to the surface of the first electrode 601.

これにより、振動部４１における振動効率が高くなり、消費電力の小さい圧電駆動装置１を実現することができる。 As a result, the vibration efficiency of the vibrating section 41 is increased, and the piezoelectric drive device 1 with low power consumption can be realized.

なお、本明細書における「平行」とは、前述した伸縮振動及び屈曲振動の振動面と第１電極６０１の表面とのなす角度が０°の状態に加え、この角度が±５°の範囲内にある状態を指す概念である。 In addition, in this specification, “parallel” means that the angle between the vibration surface of the stretching vibration and the bending vibration and the surface of the first electrode 601 is 0°, and the angle is within ±5°. Is a concept that refers to the state.

なお、先端部４４は、必要に応じて設けられればよく、その他の部材で代替されてもよい。 The tip portion 44 may be provided if necessary, and may be replaced with another member.

付勢部材５は、先端部４４をローター２の上面２１に向けて付勢する部材である。付勢部材５は、図１３に示すように、振動体４の上面側、すなわちＸ軸方向プラス側に位置する第１基板５１と、振動体４の下面側、すなわちＸ軸方向マイナス側に位置する第２基板５２と、を有する。そして、第１基板５１と第２基板５２とで振動体４を挟み込んでいる。なお、第１基板５１及び第２基板５２としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板を用いることができる。 The biasing member 5 is a member that biases the tip end portion 44 toward the upper surface 21 of the rotor 2. As shown in FIG. 13, the urging member 5 is located on the upper surface side of the vibrating body 4, that is, on the positive side in the X-axis direction, and on the lower surface side of the vibrating body 4, that is, on the negative side in the X-axis direction. And a second substrate 52 that does. The vibrating body 4 is sandwiched between the first substrate 51 and the second substrate 52. The first substrate 51 and the second substrate 52 are not particularly limited, but for example, a silicon substrate can be used.

ここで、本実施形態では、１つの振動体４を第１基板５１及び第２基板５２で挟み込んでいるが、これに限定されず、例えば、複数の振動体４が積層してなる積層体を第１基板５１及び第２基板５２で挟み込んだ構成であってもよい。これにより、１つの圧電駆動装置１に含まれる振動体４の数が増えるため、その分、大きいトルクでローター２を回転させることができる。 Here, in the present embodiment, one vibrating body 4 is sandwiched between the first substrate 51 and the second substrate 52, but the present invention is not limited to this, and for example, a laminated body formed by laminating a plurality of vibrating bodies 4 may be used. A configuration in which it is sandwiched between the first substrate 51 and the second substrate 52 may be used. As a result, the number of vibrating bodies 4 included in one piezoelectric drive device 1 increases, and accordingly, the rotor 2 can be rotated with a large torque.

また、図１３に示すように、支持部５１２，５２２の間には、振動体４と等しい厚さの間座５３が設けられている。また、当該部分には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔５９が形成されており、この貫通孔５９を利用して、付勢部材５が筐体等にねじ止めされる。図１に示すばね部５１３をＹ軸方向に撓ませた状態で付勢部材５を上記筐体等に固定することにより、ばね部５１３の復元力を利用して先端部４４をローター２の上面２１に向けて付勢することができる。 Further, as shown in FIG. 13, a spacer 53 having the same thickness as that of the vibrating body 4 is provided between the support portions 512 and 522. Further, a through hole 59 penetrating in the X-axis direction is formed in the portion, and the biasing member 5 is screwed to the housing or the like by using the through hole 59. By fixing the biasing member 5 to the housing or the like in a state where the spring portion 513 shown in FIG. 1 is bent in the Y-axis direction, the restoring force of the spring portion 513 is utilized to move the tip end portion 44 to the upper surface of the rotor 2. It can be biased towards 21.

なお、付勢部材５の構成は、先端部４４をローター２の上面２１に向けて付勢することができれば、特に限定されない。例えば、第１基板５１及び第２基板５２のいずれか一方を省略してもよい。また、例えば、付勢部材５として、コイルスプリング、板ばね等を用いるようにしてもよい。 The structure of the biasing member 5 is not particularly limited as long as the tip portion 44 can be biased toward the upper surface 21 of the rotor 2. For example, either the first substrate 51 or the second substrate 52 may be omitted. Alternatively, for example, a coil spring, a leaf spring, or the like may be used as the biasing member 5.

以上、振動体４の構成について説明したが、振動体４の構成としては、特に限定されない。例えば、支持部４２及び接続部４３を省略するようにしてもよい。 Although the configuration of the vibrating body 4 has been described above, the configuration of the vibrating body 4 is not particularly limited. For example, the supporting portion 42 and the connecting portion 43 may be omitted.

次に、制御装置７について説明する。
制御装置７は、図２に示すように、検出信号処理回路７１と、駆動信号生成回路７２と、を有する。制御装置７は、伸縮振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、周波数差が所望の値に近づくように伸縮振動の駆動電圧を変化させる。 Next, the control device 7 will be described.
The control device 7 has a detection signal processing circuit 71 and a drive signal generation circuit 72, as shown in FIG. The control device 7 detects a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the stretching vibration and the resonance frequency of the bending vibration, and changes the driving voltage of the stretching vibration so that the frequency difference approaches a desired value.

以下、各回路について説明する。
検出信号処理回路７１は、図３に示すように、振動体４からの検出信号Ｓｓを取得する。そして、駆動信号Ｓｄと検出信号Ｓｓとの位相差θを検出する。検出した位相差θのデータは、駆動信号生成回路７２に出力される。 Each circuit will be described below.
The detection signal processing circuit 71 acquires the detection signal Ss from the vibrating body 4, as shown in FIG. Then, the phase difference θ between the drive signal Sd and the detection signal Ss is detected. The data of the detected phase difference θ is output to the drive signal generation circuit 72.

検出信号処理回路７１は、図３に示すように、振動体４の伸縮振動に伴って圧電素子６Ｇから出力されるアナログ信号である検出信号Ｓｓと、振動体４の屈曲振動に伴って圧電素子６Ｈから出力されるアナログ信号である検出信号と、を２値化して、デジタル信号である検出パルス信号Ｐｓを生成する検出パルス信号生成部７１Ｓと、駆動パルス信号Ｐｄと検出パルス信号Ｐｓとの位相差θを取得する位相差取得部７１Ｐと、を備えている。 As shown in FIG. 3, the detection signal processing circuit 71 includes a detection signal Ss, which is an analog signal output from the piezoelectric element 6G as the vibrating body 4 expands and contracts, and a piezoelectric element that accompanies bending vibration of the vibrating body 4. The detection pulse signal generator 71S that binarizes the detection signal that is an analog signal output from 6H and generates the detection pulse signal Ps that is a digital signal, and the position of the drive pulse signal Pd and the detection pulse signal Ps. The phase difference acquisition part 71P which acquires the phase difference (theta).

駆動信号生成回路７２は、検出信号処理回路７１からの位相差θのデータを取得し、この位相差θのデータに基づいて駆動信号Ｓｄの周波数を随時変化させる。例えば位相差θが所定値を追尾するように、駆動信号Ｓｄの周波数を随時変化させる。位相差θは、振動体４の振幅との間に相関関係を有するため、これを利用することでローター２の回転状態を変化させることができる。 The drive signal generation circuit 72 acquires the data of the phase difference θ from the detection signal processing circuit 71, and changes the frequency of the drive signal Sd at any time based on the data of the phase difference θ. For example, the frequency of the drive signal Sd is changed at any time so that the phase difference θ tracks a predetermined value. Since the phase difference θ has a correlation with the amplitude of the vibrating body 4, the rotation state of the rotor 2 can be changed by using this.

また、本実施形態に係る駆動信号生成回路７２は、図３に示すように、駆動信号Ｓｄを生成するための駆動パルス信号Ｐｄ（デジタル信号）を生成する駆動パルス信号生成部７２Ｐと、駆動パルス信号生成部７２Ｐで生成された駆動パルス信号Ｐｄからアナログ信号である駆動信号Ｓｄを生成する駆動信号生成部７２Ｓと、を備えている。 Further, as shown in FIG. 3, the drive signal generation circuit 72 according to the present embodiment includes a drive pulse signal generation unit 72P that generates a drive pulse signal Pd (digital signal) for generating the drive signal Sd, and a drive pulse. And a drive signal generation unit 72S that generates a drive signal Sd that is an analog signal from the drive pulse signal Pd generated by the signal generation unit 72P.

このうち、駆動パルス信号生成部７２Ｐで生成される駆動パルス信号Ｐｄは、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗに２値化された矩形波である。駆動パルス信号生成部７２Ｐでは、駆動パルス信号Ｐｄのデューティーを変化させることで、駆動信号Ｓｄの振幅を変更することができる。 Of these, the drive pulse signal Pd generated by the drive pulse signal generation unit 72P is a rectangular wave binarized into High/Low. The drive pulse signal generation unit 72P can change the amplitude of the drive signal Sd by changing the duty of the drive pulse signal Pd.

また、駆動パルス信号生成部７２Ｐは、図３に示すように、交番電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３やその位相を異ならせた信号を生成するために、第１駆動パルス信号生成部７２１Ｐ、第２駆動パルス信号生成部７２２Ｐ、及び第３駆動パルス信号生成部７２３Ｐを備えている。 Further, as shown in FIG. 3, the drive pulse signal generator 72P generates a first drive pulse signal generator 721P and a second drive pulse generator in order to generate alternating signals V1, V2, V3 and signals having different phases. The pulse signal generator 722P and the third drive pulse signal generator 723P are provided.

そして、駆動信号生成部７２Ｓも、図３に示すように、第１駆動パルス信号生成部７２１Ｐと接続された第１駆動信号生成部７２１Ｓと、第２駆動パルス信号生成部７２２Ｐと接続された第２駆動信号生成部７２２Ｓと、第３駆動パルス信号生成部７２３Ｐと接続された第３駆動信号生成部７２３Ｓと、を有している。
以上のような制御装置７を用いて圧電駆動装置１を駆動することができる。 As shown in FIG. 3, the drive signal generator 72S is also connected to the first drive pulse signal generator 721P and the first drive signal generator 721S, and is connected to the second drive pulse signal generator 722P. The second drive signal generation section 722S and the third drive signal generation section 723S connected to the third drive pulse signal generation section 723P are included.
The piezoelectric drive device 1 can be driven by using the control device 7 as described above.

また、本実施形態に係る制御装置７は、前述した検出信号処理回路７１及び駆動信号生成回路７２に加え、図２に示す制御回路７３を有している。図２に示す制御回路７３は、ＩＤ読取部７３１を備えている。 Further, the control device 7 according to the present embodiment has a control circuit 73 shown in FIG. 2 in addition to the above-described detection signal processing circuit 71 and drive signal generation circuit 72. The control circuit 73 shown in FIG. 2 includes an ID reading unit 731.

ＩＤ読取部７３１は、各振動体４が有する固有情報、すなわちＩＤを読み取る機能を有する。具体的には、ＩＤ読取部７３１は、振動体４が有するＩＤ記憶部４０にアクセスし、記憶されているＩＤを読み取る機能を有する。 The ID reading unit 731 has a function of reading the unique information of each vibrating body 4, that is, the ID. Specifically, the ID reading unit 731 has a function of accessing the ID storage unit 40 included in the vibrating body 4 and reading the stored ID.

ＩＤ記憶部４０には、振動体４の個体差に関する情報がＩＤとして記憶されている。具体的には、振動体４に固有な共振周波数ｆ０を示す情報又はそれを導き得る間接的な情報の他、目標の共振周波数に合わせるために印加すべき交番電圧Ｖ２の振幅を示す情報又はそれを導き得る間接的な情報等がＩＤとして記憶されている。 The ID storage unit 40 stores information about individual differences of the vibrating body 4 as an ID. Specifically, in addition to the information indicating the resonance frequency f0 unique to the vibrating body 4 or the indirect information that can lead the information, the information indicating the amplitude of the alternating voltage V2 to be applied to match the target resonance frequency or the information. Indirect information or the like that can lead to is stored as an ID.

なお、共振周波数ｆ０又はそれを導き得る情報については、特に限定されないが、例えば、既知の条件においてあらかじめ求めた数値等が挙げられる。 The resonance frequency f0 or information that can be used to derive the resonance frequency f0 is not particularly limited, and examples thereof include numerical values obtained in advance under known conditions.

ＩＤ読取部７３１がこれらのＩＤ記憶部４０に記憶されている情報にアクセスすると、記憶されている情報が読み取られる。 When the ID reading unit 731 accesses the information stored in these ID storage units 40, the stored information is read.

ＩＤ記憶部４０としては、各種情報を記憶し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、ＲＯＭ（Read only memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子、１次元バーコード、２次元バーコードのようなバーコード、ホログラム、文字列、記号、模様等が挙げられる。また、記憶の方式も、特に限定されず、ＩＤ読取部７３１において再生可能な方式であれば、いかなる方式であってもよい。 The ID storage unit 40 is not particularly limited as long as it can store various kinds of information. For example, a storage element such as a ROM (Read only memory) or a RAM (Random Access Memory), a one-dimensional barcode, or a two-dimensional Examples thereof include barcodes such as barcodes, holograms, character strings, symbols and patterns. The storage method is also not particularly limited, and may be any method as long as it can be reproduced by the ID reading unit 731.

一方、ＩＤ読取部７３１も、このようなＩＤ記憶部４０に記憶している各種情報を読み取り得るものであれば、特に限定されない。 On the other hand, the ID reading unit 731 is not particularly limited as long as it can read various kinds of information stored in the ID storage unit 40.

ところで、本実施形態に係る圧電駆動装置１は、長期使用による特性変動や製造ばらつきによって異なってしまう周波数差を測定し最適となる様、駆動電圧を調整することが望ましい。 By the way, in the piezoelectric driving device 1 according to the present embodiment, it is desirable to adjust the driving voltage so as to be optimum by measuring the frequency difference that varies due to characteristic fluctuations and manufacturing variations due to long-term use.

一方、本発明者は、駆動電圧に対する共振周波数の変化が、伸縮振動より屈曲振動の方が鈍いことを見出した。 On the other hand, the present inventor has found that the change in the resonance frequency with respect to the driving voltage is slower in flexural vibration than in stretching vibration.

（実施例１）
図１４は、圧電駆動装置１の調整方法を示すフローチャートである。
圧電駆動装置１の調整方法は、圧電素子６Ａ〜６Ｈが伸縮振動と屈曲振動とを行うことにより先端部４４が楕円運動を行う調整方法である。 (Example 1)
FIG. 14 is a flowchart showing a method of adjusting the piezoelectric drive device 1.
The adjustment method of the piezoelectric drive device 1 is an adjustment method in which the piezoelectric elements 6A to 6H perform stretching vibration and bending vibration to cause the tip end portion 44 to make an elliptical motion.

先ず、ステップＳ１０において、制御装置７は、伸縮振動の共振周波数を設定する。 First, in step S10, the control device 7 sets the resonance frequency of stretching vibration.

次に、ステップＳ２０において、制御装置７は、屈曲振動の共振周波数を設定する。 Next, in step S20, the control device 7 sets the resonance frequency of the bending vibration.

次に、ステップＳ３０において、制御装置７は、伸縮振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出する。 Next, in step S30, the control device 7 detects a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the stretching vibration and the resonance frequency of the bending vibration.

次に、ステップＳ４０において、制御装置７は、周波数差が所望の値に近づくように伸縮振動の駆動電圧を変化させる。制御装置７は、伸縮振動の駆動電圧の値を変化させて、周波数差を所望の値に近づける。 Next, in step S40, the control device 7 changes the drive voltage of the stretching vibration so that the frequency difference approaches the desired value. The control device 7 changes the value of the driving voltage for stretching vibration to bring the frequency difference close to a desired value.

図１５は、駆動電圧による共振変化を示す図である。図１６は、駆動周波数における屈曲振動振幅を示す図である。
図１５に示すように、伸縮駆動電圧を変えた場合、屈曲振動の共振周波数１５−１は、殆ど変化せず、伸縮振動の共振周波数１５−２のみ変化する。伸縮駆動電圧が高くなると、伸縮振動の共振周波数１５−２は低くなり、周波数差１５−３は小さくなる。 FIG. 15 is a diagram showing a resonance change due to a drive voltage. FIG. 16 is a diagram showing the bending vibration amplitude at the drive frequency.
As shown in FIG. 15, when the stretching driving voltage is changed, the resonance frequency 15-1 of flexural vibration hardly changes, and only the resonance frequency 15-2 of stretching vibration changes. When the stretching driving voltage increases, the resonance frequency 15-2 of stretching vibration decreases and the frequency difference 15-3 decreases.

図１６に示すように、伸縮駆動電圧を大きくすると伸縮振幅１６−１が大きくなり、離間している時間割合が増えるため、フリー状態に近づき伸縮振動の共振周波数は、低下する。なお、使用可能な伸縮駆動電圧の範囲は、離間する電圧以上、応力限界電圧（ｏｒ静電破壊電圧ｏｒ最大駆動電圧）以下になる。寸法のばらつきや、長期使用による先端摩耗などで変化してしまった周波数差を伸縮駆動電圧で所望の値に調整することが可能である。本例で周波数差を０〜５ｋＨｚにできる伸縮駆動電圧は、１〜１．５Ｖであり、伸縮駆動電圧を１．２Ｖに設定することが望ましい。 As shown in FIG. 16, when the expansion/contraction driving voltage is increased, the expansion/contraction amplitude 16-1 is increased and the ratio of the time of separation is increased, so that the resonance frequency of the expansion/contraction vibration decreases as the free state approaches. The range of the expansion/contraction driving voltage that can be used is not less than the separating voltage and not more than the stress limit voltage (or electrostatic breakdown voltage or maximum driving voltage). It is possible to adjust the frequency difference, which has changed due to dimensional variation or tip wear due to long-term use, to a desired value by the expansion/contraction driving voltage. In this example, the expansion/contraction driving voltage that can make the frequency difference 0 to 5 kHz is 1 to 1.5V, and it is desirable to set the expansion/contraction driving voltage to 1.2V.

（実施例２）
図１７は、周波数差の設定を説明するブロック図である。
上述したステップＳ１０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、駆動信号生成回路７２が生成し伸縮駆動回路７４が出力する伸縮振動の駆動電圧と、検出信号処理回路７１が検出する振動体４の第４電極６０６の電圧との位相差が９０°となる周波数を伸縮振動の共振周波数とする、伸縮振動の共振周波数を設定する。これによれば、第４電極６０６を用いることで、駆動電圧に応じて変化する共振周波数の差を容易に求めることができる。 (Example 2)
FIG. 17 is a block diagram illustrating setting of the frequency difference.
In step S10 described above, the frequency difference identification & expansion/contraction voltage determination circuit 78 causes the expansion/contraction vibration drive voltage generated by the drive signal generation circuit 72 and output by the expansion/contraction drive circuit 74, and the vibrating body 4 detected by the detection signal processing circuit 71. The resonance frequency of the stretching vibration is set such that the frequency at which the phase difference from the voltage of the fourth electrode 606 becomes 90° is the resonance frequency of the stretching vibration. According to this, by using the fourth electrode 606, it is possible to easily obtain the difference in resonance frequency that changes according to the drive voltage.

上述したステップＳ２０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、駆動信号生成回路７２が生成し屈曲駆動回路７６が出力する屈曲振動の駆動電圧と、検出信号処理回路７１が検出する振動体４の第６電極６１０の電圧との位相差が９０°となる周波数を屈曲振動の共振周波数とする、屈曲振動の共振周波数を設定する。これによれば、第６電極６１０を用いることで、共振状態を正確に把握できる。 In step S<b>20 described above, the frequency difference identification & expansion/contraction voltage determination circuit 78 causes the bending vibration drive voltage generated by the driving signal generation circuit 72 and output by the bending drive circuit 76, and the vibration body 4 detected by the detection signal processing circuit 71. The resonance frequency of the bending vibration is set such that the frequency at which the phase difference from the voltage of the sixth electrode 610 is 90° is the resonance frequency of the bending vibration. According to this, by using the sixth electrode 610, the resonance state can be accurately grasped.

上述したステップＳ３０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、伸縮振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を周波数差とする、周波数差を検出する。これによれば、正確に共振状態を把握できる。 In step S30 described above, the frequency difference identification & extension/contraction voltage determination circuit 78 detects the frequency difference, which is the absolute value of the difference between the resonance frequency of the extension vibration and the resonance frequency of the bending vibration. According to this, the resonance state can be accurately grasped.

上述したステップＳ１０では、伸縮駆動回路７４は、振動体４の第２電極６０３に、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することが好ましい。これによれば、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することで、共振状態を作るのに低電圧で済む。 In step S10 described above, it is preferable that the expansion and contraction drive circuit 74 apply the AC voltage to the second electrode 603 of the vibrating body 4 while down-sweeping the drive frequency. According to this, by applying an AC voltage while down-sweeping the drive frequency, a low voltage is required to create a resonance state.

上述したステップＳ２０では、屈曲駆動回路７６は、振動体４の第２電極６０３に、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することが好ましい。これによれば、共振状態を作るのに低電圧で済む。 In step S20 described above, the bending drive circuit 76 preferably applies the AC voltage to the second electrode 603 of the vibrating body 4 while down-sweeping the drive frequency. According to this, a low voltage is required to create the resonance state.

制御装置７は、最適周波数差の計測シーケンスを有し、標準伸縮駆動電圧で実測した周波数差と、目標周波数差の差分に基づきモーター駆動時の伸縮駆動電圧を決定する。 The control device 7 has an optimum frequency difference measurement sequence, and determines the expansion/contraction driving voltage for driving the motor based on the difference between the frequency difference actually measured with the standard expansion/contraction driving voltage and the target frequency difference.

先ず、制御装置７は、第１基準電圧で、第２電極６０３に、交流電圧を、駆動周波数をダウンスイープしながら印加する。 First, the control device 7 applies an AC voltage to the second electrode 603 at the first reference voltage while down sweeping the drive frequency.

次に、制御装置７は、伸縮駆動電圧と第４電極６０６の電圧との位相差が９０°となる周波数を伸縮振動の共振周波数として設定する。 Next, the control device 7 sets the frequency at which the phase difference between the stretching drive voltage and the voltage of the fourth electrode 606 is 90° as the resonance frequency of stretching vibration.

次に、制御装置７は、屈曲駆動電圧と第６電極６１０の電圧との位相差が９０°となる周波数を屈曲振動の共振周波数として設定する。 Next, the control device 7 sets the frequency at which the phase difference between the bending drive voltage and the voltage of the sixth electrode 610 is 90° as the resonance frequency of bending vibration.

次に、制御装置７は、伸縮振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差を第１周波数差として特定する。 Next, the control device 7 identifies the difference between the resonance frequency of the stretching vibration and the resonance frequency of the bending vibration as the first frequency difference.

次に、制御装置７は、第２基準電圧で、上記と同様のことを繰り返し実行し、第２周波数差を特定する。 Next, the control device 7 repeatedly executes the same as above with the second reference voltage, and specifies the second frequency difference.

次に、制御装置７は、第１基準電圧時の第１周波数差、第２基準電圧時の第２周波数差より、最適周波数差となる駆動電圧を決定する。なお、本最適周波数差の計測は、製造時の他、電源ＯＮ毎、１週間など一定期間ごとに実施してもよい。これによれば、長期使用時の特性経時変化や温度など使用環境変化により周波数差が変動してしまった場合でも、周波数差の計測シーケンスを有することで、常に最適な駆動電圧を設定できる。 Next, the control device 7 determines the drive voltage that is the optimum frequency difference from the first frequency difference at the first reference voltage and the second frequency difference at the second reference voltage. Note that the measurement of the optimum frequency difference may be performed every time the power is turned on or every fixed period such as one week in addition to the time of manufacturing. According to this, even if the frequency difference fluctuates due to changes over time in the characteristics and changes in the operating environment such as temperature, the use of the frequency difference measurement sequence allows the optimum drive voltage to be set at all times.

（実施例３）
上述したステップＳ１０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、検出信号処理回路７１が検出する振動体４の第４電極６０６の検出電圧の電圧振幅が最大となる周波数を伸縮振動の共振周波数とする、伸縮振動の共振周波数を設定する。 (Example 3)
In step S10 described above, the frequency difference specifying & stretching voltage determination circuit 78 sets the frequency at which the voltage amplitude of the detection voltage of the fourth electrode 606 of the vibrating body 4 detected by the detection signal processing circuit 71 is the maximum to the resonance frequency of the stretching vibration. The resonance frequency of stretching vibration is set.

上述したステップＳ２０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、検出信号処理回路７１が検出する振動体４の第６電極６１０の検出電圧の電圧振幅が最大となる周波数を屈曲振動の共振周波数とする、屈曲振動の共振周波数を設定する。 In step S20 described above, the frequency difference identification & expansion/contraction voltage determination circuit 78 sets the frequency at which the voltage amplitude of the detection voltage of the sixth electrode 610 of the vibrating body 4 detected by the detection signal processing circuit 71 becomes the maximum to the resonance frequency of bending vibration. The resonance frequency of bending vibration is set.

上述したステップＳ３０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、伸縮振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を周波数差とする、周波数差を検出する。これによれば、処理が簡素化されるためＣＰＵの負荷が少なくなり、安価なＣＰＵを使用することができる。 In step S30 described above, the frequency difference identification & extension/contraction voltage determination circuit 78 detects the frequency difference, which is the absolute value of the difference between the resonance frequency of the extension vibration and the resonance frequency of the bending vibration. According to this, the processing is simplified, the load on the CPU is reduced, and an inexpensive CPU can be used.

本実施例では、位相差ではなく、第４電極６０６の電圧振幅が最大となる周波数を伸縮振動の共振周波数として設定する。また、第６電極６１０の電圧振幅が最大となる周波数を屈曲振動の共振周波数として設定する。 In this embodiment, the frequency at which the voltage amplitude of the fourth electrode 606 is maximized is set as the resonance frequency of stretching vibration, not the phase difference. Further, the frequency at which the voltage amplitude of the sixth electrode 610 is maximized is set as the resonance frequency of bending vibration.

（実施例４）
図１８は、周波数差の設定を説明するブロック図である。
上述したステップＳ１０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、駆動信号生成回路７２が生成し伸縮駆動回路７４が出力する伸縮振動の駆動電流が電流計測回路８０の計測において最大となる周波数を伸縮振動の共振周波数とする、伸縮振動の共振周波数を設定する。 (Example 4)
FIG. 18 is a block diagram illustrating setting of the frequency difference.
In step S<b>10 described above, the frequency difference identification & expansion/contraction voltage determination circuit 78 determines the frequency at which the drive current of the expansion/contraction vibration generated by the drive signal generation circuit 72 and output by the expansion/contraction drive circuit 74 becomes the maximum in the measurement by the current measurement circuit 80. The resonance frequency of stretching vibration is set as the resonance frequency of stretching vibration.

上述したステップＳ２０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、駆動信号生成回路７２が生成し屈曲駆動回路７６が出力する屈曲振動の駆動電流が電流計測回路８０の計測において最大となる周波数を屈曲振動の共振周波数とする、屈曲振動の共振周波数を設定する。 In step S20 described above, the frequency difference identification & expansion/contraction voltage determination circuit 78 sets the frequency at which the drive current of the bending vibration generated by the drive signal generation circuit 72 and output by the bending drive circuit 76 becomes the maximum in the measurement by the current measurement circuit 80. The resonance frequency of bending vibration, which is the resonance frequency of bending vibration, is set.

上述したステップＳ３０において、周波数差特定＆伸縮電圧決定回路７８は、伸縮振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を周波数差とする、周波数差を検出する。これによれば、検出用電極が不要になり回路構成が簡素化される。 In step S30 described above, the frequency difference identification & extension/contraction voltage determination circuit 78 detects the frequency difference, which is the absolute value of the difference between the resonance frequency of the extension vibration and the resonance frequency of the bending vibration. This eliminates the need for the detection electrode and simplifies the circuit configuration.

本実施例は、第４電極６０６を用いずに、駆動周波数をダウンスイープしながら、第４電極６０６に流れる電流量を計測し、電流が最大となる周波数を伸縮振動の共振周波数として設定する。同様に、第６電極６１０に流れる電流量が最大となる周波数を屈曲振動の共振周波数として設定する。 In the present embodiment, the amount of current flowing through the fourth electrode 606 is measured while the driving frequency is downswept without using the fourth electrode 606, and the frequency at which the current becomes maximum is set as the resonance frequency of stretching vibration. Similarly, the frequency at which the amount of current flowing through the sixth electrode 610 is maximized is set as the resonance frequency of bending vibration.

（実施例５）
振動体４が初期状態の周波数差の情報をＩＤとして有していてもよい。ＩＤは、ＱＲコード（登録商標）あるいは、数字・記号で振動子モジュールに記載されていてもよい。ＩＤの情報は、振動体４ごとのＩＤ記憶部４０内に保持されていてもよい。 (Example 5)
The vibrating body 4 may have information on the frequency difference in the initial state as an ID. The ID may be described in the transducer module by a QR code (registered trademark) or a number/symbol. The ID information may be held in the ID storage unit 40 for each vibrator 4.

本実施形態によれば、駆動電圧が変化したときに、伸縮振動の共振周波数の変化より屈曲振動の共振周波数の変化の方が小さいため、伸縮振動の駆動電圧を変化させることで周波数差を調整することができる。よって所望の周波数差の値に近づくので、駆動効率が改善する。 According to the present embodiment, when the drive voltage changes, the change in the resonance frequency of the flexural vibration is smaller than the change in the resonance frequency of the stretching vibration. Therefore, the frequency difference is adjusted by changing the drive voltage of the stretching vibration. can do. Therefore, the value of the desired frequency difference is approached, and the driving efficiency is improved.

また、屈曲振動変位を一定以上に確保できるので、速度をコントロールする屈曲振動電圧を低くすることができる。さらに、楕円形状を膨らんだ押し出し楕円とすることができ、当接部の摩擦や損傷を最小限にすることができる。 Further, since the flexural vibration displacement can be ensured above a certain level, the flexural vibration voltage for controlling the speed can be lowered. Furthermore, the elliptical shape can be a swollen extruded ellipse, and friction and damage to the contact portion can be minimized.

＜第２実施形態＞
図１９は、本実施形態に係るロボットを示す斜視図である。 <Second Embodiment>
FIG. 19 is a perspective view showing the robot according to this embodiment.

図１９に示すロボット１０００は、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送、及び組立等の作業を行うことができる。ロボット１０００は、６軸ロボットであり、床や天井に固定されるベース１０１０と、ベース１０１０に回動自在に連結されたアーム１０２０と、アーム１０２０に回動自在に連結されたアーム１０３０と、アーム１０３０に回動自在に連結されたアーム１０４０と、アーム１０４０に回動自在に連結されたアーム１０５０と、アーム１０５０に回動自在に連結されたアーム１０６０と、アーム１０６０に回動自在に連結されたアーム１０７０と、これらアーム１０２０，１０３０，１０４０，１０５０，１０６０，１０７０の駆動を制御する制御装置１０８０と、を有する。 The robot 1000 shown in FIG. 19 can perform operations such as material supply, material removal, conveyance, and assembly of precision equipment and the components that make up the equipment. The robot 1000 is a 6-axis robot, and includes a base 1010 fixed to a floor or a ceiling, an arm 1020 rotatably connected to the base 1010, an arm 1030 rotatably connected to the arm 1020, and an arm 1030. An arm 1040 rotatably connected to the arm, an arm 1050 rotatably connected to the arm 1040, an arm 1060 rotatably connected to the arm 1050, and a rotatably connected to the arm 1060. It has an arm 1070 and a control device 1080 for controlling the drive of these arms 1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070.

また、アーム１０７０にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット１０００に実行させる作業に応じてエンドエフェクター１０９０が装着される。また、各関節部のうちの全部又は一部には圧電駆動装置１が搭載されており、この圧電駆動装置１の駆動によって各アーム１０２０，１０３０，１０４０，１０５０，１０６０，１０７０が回動する。なお、圧電駆動装置１は、エンドエフェクター１０９０に搭載され、エンドエフェクター１０９０の駆動に用いられてもよい。 Further, the arm 1070 is provided with a hand connecting portion, and the hand connecting portion is attached with the end effector 1090 according to the work to be executed by the robot 1000. Further, the piezoelectric driving device 1 is mounted on all or part of each joint, and the arms 1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070 are rotated by the driving of the piezoelectric driving device 1. The piezoelectric drive device 1 may be mounted on the end effector 1090 and used to drive the end effector 1090.

制御装置１０８０は、コンピューターで構成され、例えば、ＣＰＵのようなプロセッサー、メモリー、インターフェイス等を有する。そして、プロセッサーが、メモリーに格納されている所定のプログラムを実行することで、ロボット１０００の各部の駆動を制御する。なお、上記プログラムは、インターフェイスを介して外部のサーバーからダウンロードされたものであってよい。また、制御装置１０８０の構成の全部又は一部は、ロボット１０００の外部に設けられ、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網を介して接続された構成となっていてもよい。 The control device 1080 is configured by a computer and has, for example, a processor such as a CPU, a memory, an interface, and the like. Then, the processor controls the driving of each unit of the robot 1000 by executing a predetermined program stored in the memory. The above program may be downloaded from an external server via an interface. Further, all or part of the configuration of the control device 1080 may be provided outside the robot 1000 and connected via a communication network such as a LAN (local area network).

このようなロボット１０００は、前述したように、圧電駆動装置１を備えている。すなわち、本実施形態に係るロボット１０００は、振動部４１及び振動部４１に配置されている先端部４４を備え、振動部４１が伸縮振動及び屈曲振動することにより、先端部４４が楕円運動する振動体４と、先端部４４の楕円運動により駆動されるローター２（被駆動体）と、振動体４に交番電圧Ｖ２（伸縮振動駆動信号）を出力する駆動信号生成回路７２と、を有する圧電駆動装置１を備えている。 Such a robot 1000 includes the piezoelectric drive device 1 as described above. That is, the robot 1000 according to the present embodiment includes the vibrating portion 41 and the tip portion 44 arranged in the vibrating portion 41, and the vibrating portion 41 performs stretching vibration and bending vibration, so that the tip portion 44 has an elliptical motion. Piezoelectric drive having a body 4, a rotor 2 (driven body) driven by the elliptical movement of the tip portion 44, and a drive signal generation circuit 72 for outputting an alternating voltage V2 (stretching vibration drive signal) to the vibrating body 4. The apparatus 1 is provided.

本実施形態によれば、駆動電圧が変化したときに、縦振動の共振周波数の変化より屈曲振動の共振周波数の変化の方が小さいため、縦振動の駆動電圧を変化させることで共振周波数差を調整することができる。よって所望の周波数差の値に近づくので、駆動効率が改善する。 According to the present embodiment, when the drive voltage changes, the change in the resonance frequency of the bending vibration is smaller than the change in the resonance frequency of the vertical vibration. Therefore, by changing the drive voltage of the vertical vibration, the resonance frequency difference is reduced. Can be adjusted. Therefore, the value of the desired frequency difference is approached, and the driving efficiency is improved.

以上、本発明の圧電駆動装置、ロボット、及びプリンターを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 Although the piezoelectric drive device, the robot, and the printer of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these, and the configuration of each unit is arbitrary as long as it has the same function. It can be replaced with that of the configuration. Moreover, other arbitrary components may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment suitably.

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。 The contents derived from the embodiment will be described below.

圧電駆動装置の調整方法は、圧電素子が縦振動と屈曲振動とを行うことにより先端部が楕円運動を行う圧電駆動装置の調整方法であって、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させることを特徴とする。
これによれば、駆動電圧が変化したときに、縦振動の共振周波数の変化より屈曲振動の共振周波数の変化の方が小さいため、縦振動の駆動電圧を変化させることで周波数差を調整することができる。よって所望の周波数差の値に近づくので、駆動効率が改善する。 A method for adjusting a piezoelectric drive device is a method for adjusting a piezoelectric drive device in which a piezoelectric element performs longitudinal vibration and bending vibration to cause an elliptical motion of a tip portion, and a resonance frequency of the longitudinal vibration and a resonance of the bending vibration. A frequency difference, which is a difference from the frequency, is detected, and the drive voltage of the vertical vibration is changed so that the frequency difference approaches a desired value.
According to this, when the drive voltage changes, the change in the resonance frequency of the bending vibration is smaller than the change in the resonance frequency of the vertical vibration. Therefore, the frequency difference can be adjusted by changing the drive voltage of the vertical vibration. You can Therefore, the value of the desired frequency difference is approached, and the driving efficiency is improved.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記圧電素子は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極とを有し、前記縦振動の駆動電圧と前記縦振動検出用電極の検出信号の電圧との位相差が９０°となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、前記屈曲振動の駆動電圧と前記屈曲振動検出用電極の検出信号の電圧との位相差が９０°となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、を含むことが好ましい。
これによれば、縦振動検出用電極と屈曲振動検出用電極とを用いることで、駆動電圧に応じて変化する共振周波数の差を容易に求めることができる。 In the method for adjusting a piezoelectric drive device described above, the piezoelectric element includes a vertical vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the vertical vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration. A resonance frequency of the longitudinal vibration having a frequency at which a phase difference between the drive voltage of the longitudinal vibration and the voltage of the detection signal of the electrode for detecting the longitudinal vibration is 90° as the resonance frequency of the longitudinal vibration. And a resonance frequency of the bending vibration, wherein the frequency at which the phase difference between the driving voltage of the bending vibration and the voltage of the detection signal of the bending vibration detection electrode is 90° is the resonance frequency of the bending vibration. And a step of detecting the frequency difference in which the absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference.
According to this, by using the longitudinal vibration detection electrode and the flexural vibration detection electrode, it is possible to easily obtain the difference in resonance frequency that changes according to the drive voltage.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記圧電素子は、前記縦振動の駆動電圧が入力される縦振動駆動用電極と、前記屈曲振動の駆動電圧が入力される屈曲振動駆動用電極とを有し、前記縦振動の共振周波数を設定するステップ及び前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップでは、前記縦振動駆動用電極と前記屈曲振動駆動用電極とに、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することが好ましい。
これによれば、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することで、共振状態を作るのに低電圧で済む。 In the method for adjusting a piezoelectric driving device described above, the piezoelectric element includes a vertical vibration driving electrode to which the driving voltage of the vertical vibration is input, and a bending vibration driving electrode to which the driving voltage of the bending vibration is input. Then, in the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration and the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, to the longitudinal vibration driving electrode and the bending vibration driving electrode, AC voltage while sweeping down the driving frequency. Is preferably applied.
According to this, by applying an AC voltage while down-sweeping the drive frequency, a low voltage is required to create a resonance state.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記圧電素子は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極とを有し、前記縦振動検出用電極の検出信号の電圧振幅が最大となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、前記屈曲振動検出用電極の検出信号の電圧振幅が最大となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、を含むことが好ましい。
これによれば、処理が簡素化されるためＣＰＵの負荷が少なくなり、安価なＣＰＵを使用することができる。 In the method for adjusting a piezoelectric drive device described above, the piezoelectric element includes a vertical vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the vertical vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration. An electrode, the resonance frequency of the longitudinal vibration is set to a frequency at which the voltage amplitude of the detection signal of the electrode for detecting the longitudinal vibration is maximum, the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration, and the bending vibration detection The frequency at which the voltage amplitude of the detection signal of the electrode becomes maximum is the resonance frequency of the bending vibration, the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, and the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration. And the step of detecting the frequency difference, wherein the absolute value of is the frequency difference.
According to this, the processing is simplified, the load on the CPU is reduced, and an inexpensive CPU can be used.

上記の圧電駆動装置の調整方法は、前記縦振動の駆動電流が最大となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、前記屈曲振動の駆動電流が最大となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、を含むことが好ましい。
これによれば、検出用電極が不要になり回路構成が簡素化される。 The method of adjusting a piezoelectric drive device described above, wherein the frequency at which the drive current of the longitudinal vibration is maximum is the resonance frequency of the longitudinal vibration, the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration, and the drive current of the bending vibration is The maximum frequency is the resonance frequency of the bending vibration, the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, the absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference. And the step of detecting the frequency difference.
This eliminates the need for the detection electrode and simplifies the circuit configuration.

上記の圧電駆動装置の調整方法では、前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられている電極とを有し、前記屈曲振動及び前記縦振動は、前記電極の表面と平行な平面における振動であることが好ましい。
これによれば、圧電素子を重ね合わせることで高出力化できる。 In the method for adjusting a piezoelectric drive device described above, the piezoelectric element includes a piezoelectric body and an electrode provided on the piezoelectric body, and the bending vibration and the longitudinal vibration are flat surfaces parallel to a surface of the electrode. Vibration is preferable.
According to this, high output can be achieved by stacking the piezoelectric elements.

圧電駆動装置は、縦振動を行う縦振動用圧電素子と、屈曲振動を行う屈曲振動用圧電素子と、前記縦振動用圧電素子と前記屈曲振動用圧電素子とを有し、先端部が楕円運動を行う振動部と、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させる制御部と、を含むことを特徴とする。
これによれば、駆動電圧が変化したときに、縦振動の共振周波数の変化より屈曲振動の共振周波数の変化の方が小さいため、縦振動の駆動電圧を変化させることで周波数差を調整することができる。よって所望の周波数差の値に近づくので、駆動効率が改善する。 The piezoelectric drive device includes a longitudinal vibration piezoelectric element that performs longitudinal vibration, a bending vibration piezoelectric element that performs bending vibration, the longitudinal vibration piezoelectric element and the bending vibration piezoelectric element, and a tip portion thereof has an elliptical motion. And a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration, and changes the drive voltage of the longitudinal vibration so that the frequency difference approaches a desired value. And a control unit.
According to this, when the drive voltage changes, the change in the resonance frequency of the bending vibration is smaller than the change in the resonance frequency of the vertical vibration. Therefore, the frequency difference can be adjusted by changing the drive voltage of the vertical vibration. You can Therefore, the value of the desired frequency difference is approached, and the driving efficiency is improved.

上記の圧電駆動装置では、前記縦振動用圧電素子及び前記屈曲振動用圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられている電極とを有し、前記屈曲振動及び前記縦振動は、前記電極の表面と平行な平面における振動であることが好ましい。
これによれば、圧電素子を重ね合わせることで高出力化できる。 In the piezoelectric drive device, the piezoelectric element for longitudinal vibration and the piezoelectric element for bending vibration have a piezoelectric body and an electrode provided on the piezoelectric body, and the bending vibration and the longitudinal vibration are The vibration is preferably in a plane parallel to the surface of the electrode.
According to this, high output can be achieved by stacking the piezoelectric elements.

上記の圧電駆動装置は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極と、を含むことが好ましい。
これによれば、縦振動検出用電極と屈曲振動検出用電極とを用いることで、共振状態を正確に把握できる。 It is preferable that the piezoelectric driving device includes a longitudinal vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the longitudinal vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration. ..
According to this, the resonance state can be accurately grasped by using the longitudinal vibration detection electrode and the bending vibration detection electrode.

ロボットは、圧電駆動装置を有するロボットであって、前記圧電駆動装置は、縦振動を行う縦振動用圧電素子と、屈曲振動を行う屈曲振動用圧電素子と、前記縦振動用圧電素子と前記屈曲振動用圧電素子とを有し、先端部が楕円運動を行う振動部と、前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させる制御部と、を含むことを特徴とする。
これによれば、駆動電圧が変化したときに、縦振動の共振周波数の変化より屈曲振動の共振周波数の変化の方が小さいため、縦振動の駆動電圧を変化させることで共振周波数差を調整することができる。よって所望の周波数差の値に近づくので、駆動効率が改善する。 A robot is a robot having a piezoelectric drive device, wherein the piezoelectric drive device includes a longitudinal vibration piezoelectric element that performs longitudinal vibration, a bending vibration piezoelectric element that performs bending vibration, the vertical vibration piezoelectric element, and the bending. A vibrating section having a vibrating piezoelectric element and having an elliptic motion at its tip, and a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is detected, and the frequency difference is desired. A control unit that changes the drive voltage of the vertical vibration so as to approach the value.
According to this, when the drive voltage changes, the change in the resonance frequency of the flexural vibration is smaller than the change in the resonance frequency of the vertical vibration. Therefore, the resonance frequency difference is adjusted by changing the drive voltage of the vertical vibration. be able to. Therefore, the value of the desired frequency difference is approached, and the driving efficiency is improved.

１…圧電駆動装置 ２…ローター（被駆動体） ３…振動アクチュエーター ４…振動体 ５…付勢部材 ６Ａ…圧電素子（屈曲振動用圧電素子） ６Ｂ…圧電素子（屈曲振動用圧電素子） ６Ｃ…圧電素子（縦振動用圧電素子） ６Ｄ…圧電素子（縦振動用圧電素子） ６Ｅ…圧電素子（屈曲振動用圧電素子） ６Ｆ…圧電素子（屈曲振動用圧電素子） ６Ｇ…圧電素子 ６Ｈ…圧電素子 ７…制御装置（制御部） ２１…上面 ４０…ＩＤ記憶部 ４１…振動部 ４２…支持部 ４３…接続部 ４４…先端部 ５１…第１基板 ５２…第２基板 ５３…間座 ５９…貫通孔 ６０…圧電素子ユニット ６０Ａ…圧電素子 ６０Ｂ…圧電素子 ６０Ｃ…圧電素子 ６０Ｄ…圧電素子 ６０Ｅ…圧電素子 ６０Ｆ…圧電素子 ６０Ｇ…圧電素子 ６０Ｈ…圧電素子 ６１…基板 ６３…保護層 ６９…接着剤 ７１…検出信号処理回路 ７１Ｐ…位相差取得部 ７１Ｓ…検出パルス信号生成部 ７２…駆動信号生成回路 ７２Ｐ…駆動パルス信号生成部 ７２Ｓ…駆動信号生成部 ７３…制御回路 ７４…伸縮駆動回路 ７６…屈曲駆動回路 ７８…周波数特定＆伸縮電圧決定回路 ８０…電流計測回路 ５１２…支持部 ５１３…ばね部 ５２２…支持部 ６０１…第１電極 ６０２…圧電体 ６０３…第２電極（縦振動駆動用電極）（屈曲振動駆動用電極） ６０４…第３電極 ６０６…第４電極（縦振動検出用電極） ６０８…第５電極 ６１０…第６電極（屈曲振動検出用電極） ７２１Ｐ…第１駆動パルス信号生成部 ７２１Ｓ…第１駆動信号生成部 ７２２Ｐ…第２駆動パルス信号生成部 ７２２Ｓ…第２駆動信号生成部 ７２３Ｐ…第３駆動パルス信号生成部 ７２３Ｓ…第３駆動信号生成部 ７３１…ＩＤ読取部 １０００…ロボット １０１０…ベース １０２０…アーム １０３０…アーム １０４０…アーム １０５０…アーム １０６０…アーム １０７０…アーム １０８０…制御装置 １０９０…エンドエフェクター ６０２１…下面 ６０２２…上面 Ａ１…矢印 Ａ２…矢印 Ｂ１…矢印 Ｂ２…矢印 Ｏ…回転軸 Ｐｄ…駆動パルス信号 Ｐｓ…検出パルス信号 Ｓｄ…駆動信号 Ｓｓ…検出信号 Ｖ１…交番電圧 Ｖ２…交番電圧 Ｖ３…交番電圧。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Piezoelectric drive device 2... Rotor (driven body) 3... Vibration actuator 4... Vibration body 5... Energizing member 6A... Piezoelectric element (piezoelectric element for flexural vibration) 6B... Piezoelectric element (piezoelectric element for flexural vibration) 6C... Piezoelectric element (piezoelectric element for longitudinal vibration) 6D... Piezoelectric element (piezoelectric element for longitudinal vibration) 6E... Piezoelectric element (piezoelectric element for flexural vibration) 6F... Piezoelectric element (piezoelectric element for flexural vibration) 6G... Piezoelectric element 6H... Piezoelectric element 7... Control device (control part) 21... Upper surface 40... ID storage part 41... Vibration part 42... Support part 43... Connection part 44... Tip part 51... First substrate 52... Second substrate 53... Spacer 59... Through hole 60... Piezoelectric element unit 60A... Piezoelectric element 60B... Piezoelectric element 60C... Piezoelectric element 60D... Piezoelectric element 60E... Piezoelectric element 60F... Piezoelectric element 60G... Piezoelectric element 60H... Piezoelectric element 61... Substrate 63... Protective layer 69... Adhesive 71... Detection signal processing circuit 71P... Phase difference acquisition unit 71S... Detection pulse signal generation unit 72... Drive signal generation circuit 72P... Drive pulse signal generation unit 72S... Drive signal generation unit 73... Control circuit 74... Stretch drive circuit 76... Bending drive circuit 78... Frequency identification & expansion/contraction voltage determination circuit 80... Current measurement circuit 512... Support part 513... Spring part 522... Support part 601... First electrode 602... Piezoelectric body 603... Second electrode (vertical vibration drive electrode) (Flexural vibration) Drive electrode) 604... Third electrode 606... Fourth electrode (longitudinal vibration detection electrode) 608... Fifth electrode 610... Sixth electrode (Flexural vibration detection electrode) 721P... First drive pulse signal generation unit 721S... 1 drive signal generation part 722P... 2nd drive pulse signal generation part 722S... 2nd drive signal generation part 723P... 3rd drive pulse signal generation part 723S... 3rd drive signal generation part 731... ID reading part 1000... Robot 1010... base 1020...arm 1030...arm 1040...arm 1050...arm 1060...arm 1070...arm 1080...control device 1090...end effector 6021...bottom surface 6022...top surface A1...arrow A2...arrow B1...arrow B2...arrow O...rotation axis Pd... Drive pulse signal Ps... Detection pulse signal Sd... Drive signal Ss... Detection signal V1... Alternate voltage V2... Alternate voltage V3... Alternate voltage.

Claims (10)

圧電素子が縦振動と屈曲振動とを行うことにより先端部が楕円運動を行う圧電駆動装置の調整方法であって、
前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、
前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させることを特徴とする圧電駆動装置の調整方法。 A method for adjusting a piezoelectric drive device, wherein the tip part makes an elliptical motion by the piezoelectric element performing longitudinal vibration and bending vibration,
Detecting a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration,
A method of adjusting a piezoelectric drive device, wherein the drive voltage of the longitudinal vibration is changed so that the frequency difference approaches a desired value. 前記圧電素子は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極とを有し、
前記縦振動の駆動電圧と前記縦振動検出用電極の検出信号の電圧との位相差が９０°となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、
前記屈曲振動の駆動電圧と前記屈曲振動検出用電極の検出信号の電圧との位相差が９０°となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、
前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電駆動装置の調整方法。 The piezoelectric element has a vertical vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the vertical vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration.
Setting the resonance frequency of the vertical vibration, where the frequency at which the phase difference between the drive voltage of the vertical vibration and the voltage of the detection signal of the vertical vibration detection electrode is 90° is the resonance frequency of the vertical vibration,
Setting the resonance frequency of the bending vibration, wherein the frequency at which the phase difference between the driving voltage of the bending vibration and the voltage of the detection signal of the electrode for detecting the bending vibration is 90° is the resonance frequency of the bending vibration;
The absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference, and the step of detecting the frequency difference,
The method for adjusting a piezoelectric drive device according to claim 1, further comprising: 前記圧電素子は、前記縦振動の駆動電圧が入力される縦振動駆動用電極と、前記屈曲振動の駆動電圧が入力される屈曲振動駆動用電極とを有し、
前記縦振動の共振周波数を設定するステップ及び前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップでは、前記縦振動駆動用電極と前記屈曲振動駆動用電極とに、駆動周波数をダウンスイープしながら交流電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の圧電駆動装置の調整方法。 The piezoelectric element has a vertical vibration drive electrode to which the drive voltage of the vertical vibration is input, and a flexural vibration drive electrode to which the drive voltage of the flexural vibration is input,
In the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration and the step of setting the resonance frequency of the bending vibration, an AC voltage is applied to the longitudinal vibration driving electrode and the bending vibration driving electrode while sweeping down the driving frequency. The method for adjusting a piezoelectric drive device according to claim 2, wherein: 前記圧電素子は、前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極とを有し、
前記縦振動検出用電極の検出信号の電圧振幅が最大となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、
前記屈曲振動検出用電極の検出信号の電圧振幅が最大となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、
前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電駆動装置の調整方法。 The piezoelectric element has a vertical vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the vertical vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration.
The frequency at which the voltage amplitude of the detection signal of the longitudinal vibration detection electrode becomes maximum is the resonance frequency of the longitudinal vibration, and the step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration,
The frequency at which the voltage amplitude of the detection signal of the bending vibration detection electrode is maximized is the resonance frequency of the bending vibration, and the step of setting the resonance frequency of the bending vibration,
The absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference, and the step of detecting the frequency difference,
The method for adjusting a piezoelectric drive device according to claim 1, further comprising: 前記縦振動の駆動電流が最大となる周波数を前記縦振動の共振周波数とする、前記縦振動の共振周波数を設定するステップと、
前記屈曲振動の駆動電流が最大となる周波数を前記屈曲振動の共振周波数とする、前記屈曲振動の共振周波数を設定するステップと、
前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差の絶対値を前記周波数差とする、前記周波数差を検出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電駆動装置の調整方法。 A frequency at which the drive current of the longitudinal vibration is maximum is the resonance frequency of the longitudinal vibration, and a step of setting the resonance frequency of the longitudinal vibration,
The frequency at which the driving current of the bending vibration is maximum is the resonance frequency of the bending vibration, and the step of setting the resonance frequency of the bending vibration,
The absolute value of the difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration is the frequency difference, and the step of detecting the frequency difference,
The method for adjusting a piezoelectric drive device according to claim 1, further comprising: 前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられている電極とを有し、
前記屈曲振動及び前記縦振動は、前記電極の表面と平行な平面における振動であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電駆動装置の調整方法。 The piezoelectric element has a piezoelectric body and an electrode provided on the piezoelectric body,
The said bending vibration and the said longitudinal vibration are vibrations in the plane parallel to the surface of the said electrode, The adjustment method of the piezoelectric drive device as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 縦振動を行う縦振動用圧電素子と、
屈曲振動を行う屈曲振動用圧電素子と、
前記縦振動用圧電素子と前記屈曲振動用圧電素子とを有し、先端部が楕円運動を行う振動部と、
前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させる制御部と、
を含むことを特徴とする圧電駆動装置。 A piezoelectric element for longitudinal vibration that performs longitudinal vibration,
A piezoelectric element for bending vibration that performs bending vibration;
A vibrating portion that has the piezoelectric element for longitudinal vibration and the piezoelectric element for bending vibration, and has a tip portion that makes an elliptical motion,
A control unit that detects a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration, and changes the drive voltage of the longitudinal vibration so that the frequency difference approaches a desired value,
A piezoelectric drive device comprising: 前記縦振動用圧電素子及び前記屈曲振動用圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に設けられている電極とを有し、
前記屈曲振動及び前記縦振動は、前記電極の表面と平行な平面における振動であることを特徴とする請求項７に記載の圧電駆動装置。 The piezoelectric element for longitudinal vibration and the piezoelectric element for bending vibration have a piezoelectric body and an electrode provided on the piezoelectric body,
The piezoelectric driving device according to claim 7, wherein the bending vibration and the vertical vibration are vibrations in a plane parallel to a surface of the electrode. 前記縦振動に応じて検出信号が出力される縦振動検出用電極と、前記屈曲振動に応じて検出信号が出力される屈曲振動検出用電極と、を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の圧電駆動装置。 9. A longitudinal vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the longitudinal vibration, and a bending vibration detection electrode that outputs a detection signal according to the bending vibration are included. 2. The piezoelectric drive device according to. 圧電駆動装置を有するロボットであって、
前記圧電駆動装置は、
縦振動を行う縦振動用圧電素子と、
屈曲振動を行う屈曲振動用圧電素子と、
前記縦振動用圧電素子と前記屈曲振動用圧電素子とを有し、先端部が楕円運動を行う振動部と、
前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周波数との差である周波数差を検出し、前記周波数差が所望の値に近づくように前記縦振動の駆動電圧を変化させる制御部と、
を含むことを特徴とするロボット。 A robot having a piezoelectric drive,
The piezoelectric drive device,
A piezoelectric element for longitudinal vibration that performs longitudinal vibration,
A piezoelectric element for bending vibration that performs bending vibration;
A vibrating portion that has the piezoelectric element for longitudinal vibration and the piezoelectric element for bending vibration, and has a tip portion that makes an elliptical motion,
A control unit that detects a frequency difference that is a difference between the resonance frequency of the longitudinal vibration and the resonance frequency of the bending vibration, and changes the drive voltage of the longitudinal vibration so that the frequency difference approaches a desired value,
A robot characterized by including.