JPH1198865A - 電気機械変換素子を利用した駆動装置 - Google Patents
電気機械変換素子を利用した駆動装置Info
- Publication number
- JPH1198865A JPH1198865A JP10188769A JP18876998A JPH1198865A JP H1198865 A JPH1198865 A JP H1198865A JP 10188769 A JP10188769 A JP 10188769A JP 18876998 A JP18876998 A JP 18876998A JP H1198865 A JPH1198865 A JP H1198865A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rod
- section
- resonance
- driving device
- spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 44
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/025—Inertial sliding motors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
- G02B7/10—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
- G02B7/102—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気機械変換素子を利用する駆動装置におい
て、印加するパルス電圧の最大値を大きくすることな
く、移動子の移動速度を大きくする。 【解決手段】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
るとともに、伸縮方向一端が固定台１に固定された電気
機械変換素子４と、電気機械変換素子の伸縮方向他端に
一端が固定されたロッド５と、ロッドの周囲に摩擦結合
された移動子10と、を備えてなり、電気機械変換素子の
伸縮によるロッドの振動を利用して固定台１に対して移
動子を相対的に移動させる駆動装置である。ロッド５の
共振特性をコントロールする共振誘発部20をロッド５の
他端に設け、上記駆動パルス発生手段からは、上記共振
誘発部20によってコントロールされたロッド共振特性に
対応した駆動パルスを出力する。
て、印加するパルス電圧の最大値を大きくすることな
く、移動子の移動速度を大きくする。 【解決手段】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
るとともに、伸縮方向一端が固定台１に固定された電気
機械変換素子４と、電気機械変換素子の伸縮方向他端に
一端が固定されたロッド５と、ロッドの周囲に摩擦結合
された移動子10と、を備えてなり、電気機械変換素子の
伸縮によるロッドの振動を利用して固定台１に対して移
動子を相対的に移動させる駆動装置である。ロッド５の
共振特性をコントロールする共振誘発部20をロッド５の
他端に設け、上記駆動パルス発生手段からは、上記共振
誘発部20によってコントロールされたロッド共振特性に
対応した駆動パルスを出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子(ピエゾ
素子)等の電気機械変換素子を利用した駆動装置に関す
る。
素子)等の電気機械変換素子を利用した駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電圧の印加によって長さが変化する(伸
縮する)圧電素子等の電気機械変換素子を利用した駆動
装置として、例えば、図１(ａ)の分解斜視図および図１
(ｂ)の組立斜視図に示したものが知られている。
縮する)圧電素子等の電気機械変換素子を利用した駆動
装置として、例えば、図１(ａ)の分解斜視図および図１
(ｂ)の組立斜視図に示したものが知られている。
【０００３】この駆動装置は、後に説明するように、台
座(固定台)１に対して移動子10を相対的に移動させるこ
とができ、例えば、カメラのレンズ駆動装置として使用
できる。すなわち、移動子10をレンズ玉枠と連結すれ
ば、移動子10とともにレンズを移動させることができ
る。
座(固定台)１に対して移動子10を相対的に移動させるこ
とができ、例えば、カメラのレンズ駆動装置として使用
できる。すなわち、移動子10をレンズ玉枠と連結すれ
ば、移動子10とともにレンズを移動させることができ
る。
【０００４】圧電素子４は、多数の圧電板を積層して構
成されており、伸縮方向一端４ａが台座１に固定される
とともに他端４ｂがロッド５の一端５ａに固定される。
ロッド５は、台座１に一体的に形成された支持部２およ
び３に摺動可能に支持される。
成されており、伸縮方向一端４ａが台座１に固定される
とともに他端４ｂがロッド５の一端５ａに固定される。
ロッド５は、台座１に一体的に形成された支持部２およ
び３に摺動可能に支持される。
【０００５】移動子10は、本体11とキャップ12とによっ
てロッド５を挟み込むとともに、押圧バネ13で本体11と
キャップ12とに挟み込み方向の付勢力を与えることによ
って、ロッド５の周囲に摩擦結合される。
てロッド５を挟み込むとともに、押圧バネ13で本体11と
キャップ12とに挟み込み方向の付勢力を与えることによ
って、ロッド５の周囲に摩擦結合される。
【０００６】圧電素子４には不図示の電圧制御回路(駆
動パルス発生手段)が接続されており、図２に示したよ
うな鋸刃形の波形で表される変動電圧を連続的に印加す
ると、圧電素子４が伸縮振動し、これに伴ってロッド５
がその長さ方向に振動する。具体的には、第１の波形10
0の緩やかな立上がり傾斜部101に対して圧電素子４は比
較的ゆっくりと伸長し、ロッド５が図１(ｂ)中矢印Ａ方
向へとゆっくりと移動する。そして、電圧を急激に戻す
と(立下がり傾斜部102で示される波形部分)、今度は、
圧電素子４は急速に縮んで初期長さに戻り、ロッド５が
急激に矢印Ｂ方向へと移動する。
動パルス発生手段)が接続されており、図２に示したよ
うな鋸刃形の波形で表される変動電圧を連続的に印加す
ると、圧電素子４が伸縮振動し、これに伴ってロッド５
がその長さ方向に振動する。具体的には、第１の波形10
0の緩やかな立上がり傾斜部101に対して圧電素子４は比
較的ゆっくりと伸長し、ロッド５が図１(ｂ)中矢印Ａ方
向へとゆっくりと移動する。そして、電圧を急激に戻す
と(立下がり傾斜部102で示される波形部分)、今度は、
圧電素子４は急速に縮んで初期長さに戻り、ロッド５が
急激に矢印Ｂ方向へと移動する。
【０００７】同様の波形100’、100”・・・が繰り返す
ように連続的に電圧を印加すると、ロッド５は、Ａ方向
へのゆっくりとした移動とＢ向への急激な移動とを繰り
返して振動する。換言すると、ロッド５は、緩急のつい
た振動波形を描きながら振動する。ここで、ロッド５が
ゆっくりと移動する場合には移動子10が該ロッド５と共
に移動し、ロッド５が急激に移動する場合には移動子10
が慣性によってその場に止まる(または、ロッド５より
も少量だけ移動する)こととなるように、移動子10の押
圧バネ13のバネ力(移動子10のロッド５に対する摩擦結
合力)が調節されている。したがって、ロッド５が振動
する間に移動子10は台座１に対して相対的にＡ方向に移
動することとなる。
ように連続的に電圧を印加すると、ロッド５は、Ａ方向
へのゆっくりとした移動とＢ向への急激な移動とを繰り
返して振動する。換言すると、ロッド５は、緩急のつい
た振動波形を描きながら振動する。ここで、ロッド５が
ゆっくりと移動する場合には移動子10が該ロッド５と共
に移動し、ロッド５が急激に移動する場合には移動子10
が慣性によってその場に止まる(または、ロッド５より
も少量だけ移動する)こととなるように、移動子10の押
圧バネ13のバネ力(移動子10のロッド５に対する摩擦結
合力)が調節されている。したがって、ロッド５が振動
する間に移動子10は台座１に対して相対的にＡ方向に移
動することとなる。
【０００８】なお、移動子10を図１(ｂ)中矢印Ｂ方向へ
と移動させる場合には、圧電素子に印加する電圧のパル
ス波形を、図２に示したものに代えて、急激な立上がり
部と緩やかな立下がり部を有する波形とすればよい。移
動子10の移動原理は、上記の場合と同様である。
と移動させる場合には、圧電素子に印加する電圧のパル
ス波形を、図２に示したものに代えて、急激な立上がり
部と緩やかな立下がり部を有する波形とすればよい。移
動子10の移動原理は、上記の場合と同様である。
【０００９】図１に示した電気機械変換素子を利用する
駆動装置の構成においては、同じ電気機械変換素子を使
用した場合、ロッド５の振幅および周波数は、印加する
パルス電圧の最大値および周波数によって決まる。ま
た、移動子10のロッド５に対する相対移動速度は、ロッ
ドの振幅が大きい程、またその周波数が高い程、大きく
なる。したがって、印加されるパルス電圧の周波数が同
じである場合に、移動子の移動速度を大きくしてアクチ
ュエータのスピードアップを図るためには、パルス電圧
の最大値を大きくせざるを得ない。
駆動装置の構成においては、同じ電気機械変換素子を使
用した場合、ロッド５の振幅および周波数は、印加する
パルス電圧の最大値および周波数によって決まる。ま
た、移動子10のロッド５に対する相対移動速度は、ロッ
ドの振幅が大きい程、またその周波数が高い程、大きく
なる。したがって、印加されるパルス電圧の周波数が同
じである場合に、移動子の移動速度を大きくしてアクチ
ュエータのスピードアップを図るためには、パルス電圧
の最大値を大きくせざるを得ない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決すべき技術的課題は、電気機械変換素子を利用する
駆動装置において、印加するパルス電圧の最大値を大き
くすることなく、移動子の移動速度を大きくすることで
ある。
解決すべき技術的課題は、電気機械変換素子を利用する
駆動装置において、印加するパルス電圧の最大値を大き
くすることなく、移動子の移動速度を大きくすることで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明は、上
記課題を有効に解決するために創案されたものであっ
て、以下の構成を有する駆動装置を提供するものであ
る。
記課題を有効に解決するために創案されたものであっ
て、以下の構成を有する駆動装置を提供するものであ
る。
【００１２】本発明の駆動装置は、駆動パルス発生手段
に接続されて伸縮するとともに、伸縮方向一端が固定台
に固定された電気機械変換素子と、電気機械変換素子の
伸縮方向他端に一端が固定されたロッドと、ロッドの周
囲に摩擦結合された移動子と、を備えており、電気機械
変換素子の伸縮によるロッドの振動を利用して固定台に
対して移動子を相対的に移動させる駆動装置である。そ
して、スプリング部と錘部とから構成される共振誘発部
が、スプリング部においてロッドの他端に接続されてい
ることを特徴としている。
に接続されて伸縮するとともに、伸縮方向一端が固定台
に固定された電気機械変換素子と、電気機械変換素子の
伸縮方向他端に一端が固定されたロッドと、ロッドの周
囲に摩擦結合された移動子と、を備えており、電気機械
変換素子の伸縮によるロッドの振動を利用して固定台に
対して移動子を相対的に移動させる駆動装置である。そ
して、スプリング部と錘部とから構成される共振誘発部
が、スプリング部においてロッドの他端に接続されてい
ることを特徴としている。
【００１３】上記構成を有する駆動装置においては、電
気機械変換素子の伸縮に伴って振動するロッドが共振誘
発部の作用により共振を起こすため、そのような共振誘
発部が設けられていない場合に比べて、同一波形のパル
ス電圧を加えた場合でもロッド部の振幅および移動速度
が大きくなる。つまり、ロッドに取り付けられた移動子
のロッドに対する相対的な移動速度も大きくなる。した
がって、この駆動装置を利用してアクチュエータを作製
すれば、印加電圧を増大させることなくそのスピードア
ップを達成することができ、省電力化が可能となる。
気機械変換素子の伸縮に伴って振動するロッドが共振誘
発部の作用により共振を起こすため、そのような共振誘
発部が設けられていない場合に比べて、同一波形のパル
ス電圧を加えた場合でもロッド部の振幅および移動速度
が大きくなる。つまり、ロッドに取り付けられた移動子
のロッドに対する相対的な移動速度も大きくなる。した
がって、この駆動装置を利用してアクチュエータを作製
すれば、印加電圧を増大させることなくそのスピードア
ップを達成することができ、省電力化が可能となる。
【００１４】また、本発明においては、ロッドの共振特
性をコントロールする共振誘発部を該ロッドの他端に設
け、このコントロールされた共振特性に対応する駆動パ
ルスを駆動パルス発生手段から出力することが好まし
い。
性をコントロールする共振誘発部を該ロッドの他端に設
け、このコントロールされた共振特性に対応する駆動パ
ルスを駆動パルス発生手段から出力することが好まし
い。
【００１５】例えば、上記共振誘発部によって、電気機
械変換素子に接続されたロッドが異なる第１および第２
の固有振動数を含むこととなる。この場合、駆動パルス
発生手段からの駆動パルスに含まれる多数の周波数成分
の中に、当該固有振動数を有する２つの正弦波周波数成
分を含ませておけば、実際に振動するロッドの振動波形
は、上記２つの正弦波を合成させて得られる緩急のつい
た鋸刃形の波形となる。このように、ロッドが２つの固
有振動数を有することにより、その振動波形に対して有
効かつ効率的に緩急をつけることが可能となる。なお、
緩急のついた波形というのは、立上り時と立下がり時と
において傾斜(厳密にはその絶対値)の異なる波形をい
う。
械変換素子に接続されたロッドが異なる第１および第２
の固有振動数を含むこととなる。この場合、駆動パルス
発生手段からの駆動パルスに含まれる多数の周波数成分
の中に、当該固有振動数を有する２つの正弦波周波数成
分を含ませておけば、実際に振動するロッドの振動波形
は、上記２つの正弦波を合成させて得られる緩急のつい
た鋸刃形の波形となる。このように、ロッドが２つの固
有振動数を有することにより、その振動波形に対して有
効かつ効率的に緩急をつけることが可能となる。なお、
緩急のついた波形というのは、立上り時と立下がり時と
において傾斜(厳密にはその絶対値)の異なる波形をい
う。
【００１６】本発明の駆動装置においては、共振誘発部
は、スプリング部として機能する疎に巻かれた部分と、
錘部として機能する密に巻かれた部分とを有している単
一のコイルスプリングで構成すること、または、スプリ
ング部として機能する湾曲部と、錘部として平坦部とを
有している単一の板バネで構成することが好ましい。
は、スプリング部として機能する疎に巻かれた部分と、
錘部として機能する密に巻かれた部分とを有している単
一のコイルスプリングで構成すること、または、スプリ
ング部として機能する湾曲部と、錘部として平坦部とを
有している単一の板バネで構成することが好ましい。
【００１７】そのような構成を採用した場合には、部品
点数および組立作業工数の削減によるコストダウンを図
ることができる。
点数および組立作業工数の削減によるコストダウンを図
ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付の図面
を参照しつつ以下に説明する。図３に、本発明の駆動装
置の一例を正面図で示した。
を参照しつつ以下に説明する。図３に、本発明の駆動装
置の一例を正面図で示した。
【００１９】図３に示した本発明の駆動装置は、図１の
駆動装置と比べて共振誘発部20を備えている点のみが異
なっており、他の構成は同じである。したがって、同様
の構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略す
る。
駆動装置と比べて共振誘発部20を備えている点のみが異
なっており、他の構成は同じである。したがって、同様
の構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略す
る。
【００２０】既に説明したように、ロッド５が緩急のつ
いた振動波形を描きながら振動することによって移動子
10が台座１に対して相対移動するのであるが、ロッドの
振動周波数が同じであれば、ロッド５の振幅(変位量)が
大きい程、移動子10のロッド５に対する相対的な移動速
度が大きくなる。本発明においては、ロッド５の先端に
共振誘発部を設けて、ロッド５を共振させ、これによっ
て、電圧を増加させることなくロッド５の振幅を大きく
することを実現している。図３の駆動装置においては、
圧電素子４とは反対側のロッド端面に、スプリング21を
介して錘22が固定されており、これらが共振誘発部20を
構成している。
いた振動波形を描きながら振動することによって移動子
10が台座１に対して相対移動するのであるが、ロッドの
振動周波数が同じであれば、ロッド５の振幅(変位量)が
大きい程、移動子10のロッド５に対する相対的な移動速
度が大きくなる。本発明においては、ロッド５の先端に
共振誘発部を設けて、ロッド５を共振させ、これによっ
て、電圧を増加させることなくロッド５の振幅を大きく
することを実現している。図３の駆動装置においては、
圧電素子４とは反対側のロッド端面に、スプリング21を
介して錘22が固定されており、これらが共振誘発部20を
構成している。
【００２１】共振誘発部20の作用を図４を参照して説明
する。図４中の破線は、図３の装置から共振誘発部20を
省略した場合において、圧電素子４に単純な正弦波を印
加し、その周波数を順次変更していったときの「圧電素
子４に印加される正弦波の周波数」と「各周波数におけ
るロッド５の最大振幅」との関係を示したものである。
圧電素子４に連結されたロッド５がf2の固有振動数を有
していることが図から分かる。
する。図４中の破線は、図３の装置から共振誘発部20を
省略した場合において、圧電素子４に単純な正弦波を印
加し、その周波数を順次変更していったときの「圧電素
子４に印加される正弦波の周波数」と「各周波数におけ
るロッド５の最大振幅」との関係を示したものである。
圧電素子４に連結されたロッド５がf2の固有振動数を有
していることが図から分かる。
【００２２】一方、図４中の実線は、ロッド５の先端に
共振誘発部20を設けた図３の装置について、上記破線の
場合と同様にして、正弦波の周波数とロッドの最大振幅
との関係を示したものである。共振誘発部20を設けない
場合には１つであった固有振動数が、共振誘発部20を設
けることによって２つになっていることが分かる。すな
わち、圧電素子４に連結されたロッド５が、その他端に
共振誘発部20を設けることによって、異なる第１および
第２の２つの固有振動数f1、f3を有することとなってい
る。
共振誘発部20を設けた図３の装置について、上記破線の
場合と同様にして、正弦波の周波数とロッドの最大振幅
との関係を示したものである。共振誘発部20を設けない
場合には１つであった固有振動数が、共振誘発部20を設
けることによって２つになっていることが分かる。すな
わち、圧電素子４に連結されたロッド５が、その他端に
共振誘発部20を設けることによって、異なる第１および
第２の２つの固有振動数f1、f3を有することとなってい
る。
【００２３】一般的に、図２に示したような鋸刃形波
は、単純な正弦波を多数組み合わせて得られる。したが
って、図２の鋸刃形波を得るために合成される多数の正
弦波の中にロッド５の固有振動数に等しい周波数の正弦
波(つまり、f1の周波数のものと、f3の周波数のもの)を
含ませておけば、ロッド５は、この２つの周波数成分の
影響を大きく受けて振動することとなる。勿論、ロッド
５は他の周波数成分の影響も受けるが、その影響は当該
２つの周波数成分の影響に比べると無視できる程に小さ
い。したがって、図２の鋸刃形波を圧電素子４に入力し
た場合、実際のロッド５の振動波形は、図５に示したよ
うに、周波数f1の振動波形と周波数f3の振動波形とを合
成して得られる波形（図５(ｃ)）で近似でき、効果的に
緩急をつけることができる。なお、図５の各グラフは、
横軸が時間を、縦軸がロッド５の振幅を示しており、図
５(ａ)は周波数f1の正弦波を圧電素子４に入力した場合
のロッド５の振動波形を、図５(ｂ)は周波数f3の正弦波
を圧電素子４に入力した場合のロッド５の振動波形を、
図５(ａ)と図５(ｂ)との合成波形を示している。
は、単純な正弦波を多数組み合わせて得られる。したが
って、図２の鋸刃形波を得るために合成される多数の正
弦波の中にロッド５の固有振動数に等しい周波数の正弦
波(つまり、f1の周波数のものと、f3の周波数のもの)を
含ませておけば、ロッド５は、この２つの周波数成分の
影響を大きく受けて振動することとなる。勿論、ロッド
５は他の周波数成分の影響も受けるが、その影響は当該
２つの周波数成分の影響に比べると無視できる程に小さ
い。したがって、図２の鋸刃形波を圧電素子４に入力し
た場合、実際のロッド５の振動波形は、図５に示したよ
うに、周波数f1の振動波形と周波数f3の振動波形とを合
成して得られる波形（図５(ｃ)）で近似でき、効果的に
緩急をつけることができる。なお、図５の各グラフは、
横軸が時間を、縦軸がロッド５の振幅を示しており、図
５(ａ)は周波数f1の正弦波を圧電素子４に入力した場合
のロッド５の振動波形を、図５(ｂ)は周波数f3の正弦波
を圧電素子４に入力した場合のロッド５の振動波形を、
図５(ａ)と図５(ｂ)との合成波形を示している。
【００２４】これに対して、共振誘発部20を備えない従
来の駆動装置では、ロッドの固有振動数は１つ(図４中
における周波数f2)だけである。したがって、もし、f2
の周波数の正弦波を含む鋸刃形波で圧電素子を駆動すれ
ば、ロッドは共振することとなる。しかしその場合、ロ
ッドはf2の周波数成分の影響のみを大きく受けて振動
し、他の周波数成分による振幅はそれに比べて殆ど無視
できるほどに小さいため、結果的に得られるロッドの振
動波形はほぼ正弦波に近いものとなる。つまり、立上り
時と立下り時とにおける傾斜に差を設けること(緩急を
つけること)ができず、移動子の駆動ができないか、ま
たは駆動効率が低下することとなる。したがって、従来
の駆動装置においては、上記の例では鋸刃形波に含める
多数の周波数成分の中からf2の周波数を有するものを除
外して、すなわち共振を避けて駆動を行っており、ロッ
ドの振動波形に効果的に緩急をつけることはできなかっ
た。
来の駆動装置では、ロッドの固有振動数は１つ(図４中
における周波数f2)だけである。したがって、もし、f2
の周波数の正弦波を含む鋸刃形波で圧電素子を駆動すれ
ば、ロッドは共振することとなる。しかしその場合、ロ
ッドはf2の周波数成分の影響のみを大きく受けて振動
し、他の周波数成分による振幅はそれに比べて殆ど無視
できるほどに小さいため、結果的に得られるロッドの振
動波形はほぼ正弦波に近いものとなる。つまり、立上り
時と立下り時とにおける傾斜に差を設けること(緩急を
つけること)ができず、移動子の駆動ができないか、ま
たは駆動効率が低下することとなる。したがって、従来
の駆動装置においては、上記の例では鋸刃形波に含める
多数の周波数成分の中からf2の周波数を有するものを除
外して、すなわち共振を避けて駆動を行っており、ロッ
ドの振動波形に効果的に緩急をつけることはできなかっ
た。
【００２５】なお、圧電素子４に入力する波形は、鋸刃
形波に限らず、例えば方形波であってもよい。方形波
も、鋸刃形波と同様に、単純な正弦波を多数組み合わせ
て合成することができるので、その周波数成分に上記f1
およびf3の周波数の正弦波を含ませておけば、図５(ｃ)
に示した合成波形を得ることができる。
形波に限らず、例えば方形波であってもよい。方形波
も、鋸刃形波と同様に、単純な正弦波を多数組み合わせ
て合成することができるので、その周波数成分に上記f1
およびf3の周波数の正弦波を含ませておけば、図５(ｃ)
に示した合成波形を得ることができる。
【００２６】なお、合成される複数の周波数成分は、合
成後に得られる歪波(鋸刃形波、方形波、その他)の周波
数に等しい基本波と、その基本波の整数倍の周波数を有
する複数の高調波と、から構成されるが、基本波の周波
数は、図４における周波数f1に等しくするか、それより
も小さくする。基本波の周波数がf1よりも大きいと、周
波数f1による共振を利用することができず、ロッドの振
動波形に効率良く緩急をつけることができなくなるから
である。
成後に得られる歪波(鋸刃形波、方形波、その他)の周波
数に等しい基本波と、その基本波の整数倍の周波数を有
する複数の高調波と、から構成されるが、基本波の周波
数は、図４における周波数f1に等しくするか、それより
も小さくする。基本波の周波数がf1よりも大きいと、周
波数f1による共振を利用することができず、ロッドの振
動波形に効率良く緩急をつけることができなくなるから
である。
【００２７】以上説明したように、共振誘発部20は、圧
電素子４に固定されたロッド５の固有振動数を２つにす
る作用の他にも、同一の電圧値に対するロッド５の変位
量(振幅)を大きくするという作用を有する。これを示し
たのが図６である。図６は、図２に示したのと同一の変
動電圧に対して、共振誘発部20を設けた場合のロッドの
変位量(実線)と、共振誘発部20を設けない場合のロッド
の変位量(破線)とを比較して概略的に示している。緩や
かな立上がり部分201、201’は図２の傾斜部101に対応
しており、ロッド５がゆっくりと変位していることが分
かる。また、急激な立下がり部分202、202’は図２の傾
斜部102に対応しており、ロッド５が急速に変位してい
ることが分かる。ロッド５の振幅は非常に小さいため、
１パルスに対応する移動子10の移動量は非常に小さく、
レンズの位置を精密に制御することができる。
電素子４に固定されたロッド５の固有振動数を２つにす
る作用の他にも、同一の電圧値に対するロッド５の変位
量(振幅)を大きくするという作用を有する。これを示し
たのが図６である。図６は、図２に示したのと同一の変
動電圧に対して、共振誘発部20を設けた場合のロッドの
変位量(実線)と、共振誘発部20を設けない場合のロッド
の変位量(破線)とを比較して概略的に示している。緩や
かな立上がり部分201、201’は図２の傾斜部101に対応
しており、ロッド５がゆっくりと変位していることが分
かる。また、急激な立下がり部分202、202’は図２の傾
斜部102に対応しており、ロッド５が急速に変位してい
ることが分かる。ロッド５の振幅は非常に小さいため、
１パルスに対応する移動子10の移動量は非常に小さく、
レンズの位置を精密に制御することができる。
【００２８】共振誘発部を設けた場合と設けない場合と
でロッドの振動周波数はほとんど変わらないが、共振誘
発部を設けた場合の方がロッドの振幅(変位量)が大きく
なっていることが分かる。すなわち、共振誘発部を設け
た場合の方が、ロッドの振幅および移動速度が大きくな
っている。したがって、ロッド５に対する移動子10の移
動速度が大きくなる。図５(ｃ)の合成波形が所望の形状
となるように、スプリング21のバネ定数および錘22の質
量を選択して上記周波数f1およびf3を設定すれば、共振
誘発部を設けない場合と同じ波形をより小さな電圧で得
ることができ、省電力化を達成することができる。
でロッドの振動周波数はほとんど変わらないが、共振誘
発部を設けた場合の方がロッドの振幅(変位量)が大きく
なっていることが分かる。すなわち、共振誘発部を設け
た場合の方が、ロッドの振幅および移動速度が大きくな
っている。したがって、ロッド５に対する移動子10の移
動速度が大きくなる。図５(ｃ)の合成波形が所望の形状
となるように、スプリング21のバネ定数および錘22の質
量を選択して上記周波数f1およびf3を設定すれば、共振
誘発部を設けない場合と同じ波形をより小さな電圧で得
ることができ、省電力化を達成することができる。
【００２９】また、図７は、移動子10に作用する負荷
(例えば、レンズ駆動力の反作用として移動子10に作用
する力)と移動子の移動速度との関係を示している。図
６の場合と同様に実線が共振誘発部を設けた場合を、破
線が共振誘発部を設けない場合を示している。共振誘発
部がある場合も無い場合も、移動子への負荷が大きくな
るにつれて該移動子の速度が小さくなるが、同じ負荷に
対しては、共振誘発部を設けた場合の方が移動速度が大
きいことが分かる。
(例えば、レンズ駆動力の反作用として移動子10に作用
する力)と移動子の移動速度との関係を示している。図
６の場合と同様に実線が共振誘発部を設けた場合を、破
線が共振誘発部を設けない場合を示している。共振誘発
部がある場合も無い場合も、移動子への負荷が大きくな
るにつれて該移動子の速度が小さくなるが、同じ負荷に
対しては、共振誘発部を設けた場合の方が移動速度が大
きいことが分かる。
【００３０】図８(ａ)〜(ｄ)は、共振誘発部の変形例を
示している。図８(ａ)の共振誘発部30は、ロッド５の端
面に板バネ31を介して錘32が取り付けられている。図８
(ｂ)の共振誘発部40は、疎に巻いた部分41と密に巻いた
部分42とからなる単一のコイルスプリングで構成されて
いる。密に巻いた部分42が錘として機能する。図８(ｃ)
の共振誘発部50は、湾曲部51と平坦部52とからなる単一
の板バネで構成されている。平坦部52が錘として機能す
る。図８(ｄ)の共振誘発部60は、ロッド５の端面に樹脂
体61を介して錘62が取り付けられている。樹脂体61は、
その弾性によりスプリングとして機能する。
示している。図８(ａ)の共振誘発部30は、ロッド５の端
面に板バネ31を介して錘32が取り付けられている。図８
(ｂ)の共振誘発部40は、疎に巻いた部分41と密に巻いた
部分42とからなる単一のコイルスプリングで構成されて
いる。密に巻いた部分42が錘として機能する。図８(ｃ)
の共振誘発部50は、湾曲部51と平坦部52とからなる単一
の板バネで構成されている。平坦部52が錘として機能す
る。図８(ｄ)の共振誘発部60は、ロッド５の端面に樹脂
体61を介して錘62が取り付けられている。樹脂体61は、
その弾性によりスプリングとして機能する。
【００３１】以上説明した実施形態では、共振誘発部を
設けることによりロッドが２つの固有振動数を有するこ
ととなるようにロッドの共振特性をコントロールし、各
共振周波数成分に起因するロッドの振動波形成分を合成
したものとして得られる結果的なロッドの振動波形に緩
急をつけ、これを利用して移動子を駆動している。
設けることによりロッドが２つの固有振動数を有するこ
ととなるようにロッドの共振特性をコントロールし、各
共振周波数成分に起因するロッドの振動波形成分を合成
したものとして得られる結果的なロッドの振動波形に緩
急をつけ、これを利用して移動子を駆動している。
【００３２】ここで、このような緩急のついたロッドの
駆動を有効に得るためには、単にロッドの固有振動数を
２つ(またはそれ以上)に分ければそれで良いというもの
ではない。つまり、各周波数成分に起因するロッドの振
動波形成分を合成した結果、有効な鋸刃形の振動波形を
得ることができるように、好適な周波数成分の組み合わ
せを選択する必要がある。
駆動を有効に得るためには、単にロッドの固有振動数を
２つ(またはそれ以上)に分ければそれで良いというもの
ではない。つまり、各周波数成分に起因するロッドの振
動波形成分を合成した結果、有効な鋸刃形の振動波形を
得ることができるように、好適な周波数成分の組み合わ
せを選択する必要がある。
【００３３】そこで、ここまでに説明した各種共振誘発
部において、スプリング部のバネ定数や錘部の質量を適
宜調節することによって、上記周波数成分の組み合わせ
を選択することができる。すなわち、上記周波数f1およ
びf3の具体的な値を変えることにより、図５(ｃ)に示し
たロッドの振動波形を所望の形状とすることができる。
部において、スプリング部のバネ定数や錘部の質量を適
宜調節することによって、上記周波数成分の組み合わせ
を選択することができる。すなわち、上記周波数f1およ
びf3の具体的な値を変えることにより、図５(ｃ)に示し
たロッドの振動波形を所望の形状とすることができる。
【図１】 圧電素子を利用した従来の駆動装置を示す分
解図および組立図である。
解図および組立図である。
【図２】 図１の駆動装置に対して印加される電圧のパ
ルス波形を示すグラフである。
ルス波形を示すグラフである。
【図３】 本発明の駆動装置の一例を示す正面図であ
る。
る。
【図４】 共振誘発部の作用を説明するグラフである。
【図５】 ロッド５の振動波形を説明するグラフであ
る。
る。
【図６】 図２に示したパルス電圧を印加した場合のロ
ッドの変位量を示すグラフである。実線は共振誘発部を
設けた場合を、破線は共振誘発部を設けない場合を、そ
れぞれ示している。
ッドの変位量を示すグラフである。実線は共振誘発部を
設けた場合を、破線は共振誘発部を設けない場合を、そ
れぞれ示している。
【図７】 移動子に作用する負荷と、移動子の移動速度
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図８】 本発明の駆動装置における共振誘発部の変形
例を示す説明図である
例を示す説明図である
１ 台座 ２、３ 支持部 ４ 圧電素子 ５ ロッド 10 移動子 11 本体 12 キャップ 13 押圧バネ 20、30、40、50、60 共振誘発部 21 スプリング 22 錘 31 板バネ 32 錘 41 疎に巻いたスプリング部 42 密に巻いたスプリング部 51 湾曲部 52 平坦部 61 樹脂体 62 錘 100、100’、100” パルス波 101 パルス電圧の立上がり傾斜部 102 パルス電圧の立下がり傾斜部 201、201’ ロッド変位量の立上がり傾斜部 202、202’ ロッド変位量の立下がり傾斜部
Claims (6)
- 【請求項１】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
るとともに、伸縮方向一端が固定台に固定された電気機
械変換素子と、 電気機械変換素子の伸縮方向他端に一端が固定されたロ
ッドと、 ロッドの周囲に摩擦結合された移動子と、を備えてお
り、 電気機械変換素子の伸縮によるロッドの振動を利用して
固定台に対して移動子を相対的に移動させる駆動装置に
おいて、 スプリング部と錘部とから構成される共振誘発部が、ス
プリング部においてロッドの他端に接続されていること
を特徴とする、駆動装置。 - 【請求項２】 駆動パルス発生手段に接続されて伸縮す
るとともに、伸縮方向一端が固定台に固定された電気機
械変換素子と、 電気機械変換素子の伸縮方向他端に一端が固定されたロ
ッドと、 ロッドの周囲に摩擦結合された移動子と、を備えてお
り、 電気機械変換素子の伸縮によるロッドの振動を利用して
固定台に対して移動子を相対的に移動させる駆動装置に
おいて、 ロッドの共振特性をコントロールする共振誘発部がロッ
ドの他端に設けられており、 上記駆動パルス発生手段は、上記共振誘発部によってコ
ントロールされたロッドの共振特性に対応した駆動パル
スを出力することを特徴とする、駆動装置。 - 【請求項３】 上記共振誘発部がスプリング部と錘部と
から構成されるとともにスプリング部においてロッドの
他端に接続され、これによりロッドが異なる第１および
第２の固有振動数を含むようにコントロールされること
を特徴とする、請求項２記載の駆動装置。 - 【請求項４】 上記駆動パルス発生手段は、上記２つの
固有振動数をそれぞれ有する２つの正弦波を少なくとも
含んだ駆動パルスを出力することを特徴とする、請求項
３記載の駆動装置。 - 【請求項５】 上記共振誘発部が単一のコイルスプリン
グで構成されており、該コイルスプリングは、スプリン
グ部として機能する疎に巻かれた部分と、錘部として機
能する密に巻かれた部分とを有していることを特徴とす
る、請求項１、３または４記載の駆動装置。 - 【請求項６】 上記共振誘発部が単一の板バネで構成さ
れており、該板バネは、スプリング部として機能する湾
曲部と、錘部として平坦部とを有していることを特徴と
する、請求項１、３または４記載の駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188769A JPH1198865A (ja) | 1997-07-24 | 1998-07-03 | 電気機械変換素子を利用した駆動装置 |
| US09/121,755 US6016231A (en) | 1997-07-24 | 1998-07-23 | Drive mechanism employing electromechanical transducer and apparatus employing the mechanism |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19829997 | 1997-07-24 | ||
| JP9-198299 | 1997-07-24 | ||
| JP10188769A JPH1198865A (ja) | 1997-07-24 | 1998-07-03 | 電気機械変換素子を利用した駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1198865A true JPH1198865A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=26505137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10188769A Pending JPH1198865A (ja) | 1997-07-24 | 1998-07-03 | 電気機械変換素子を利用した駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6016231A (ja) |
| JP (1) | JPH1198865A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002095272A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| JP2005086887A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| JP2005312229A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Konica Minolta Holdings Inc | 駆動装置および駆動方法 |
| JP2006158144A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置および駆動方法 |
| US7161277B2 (en) | 2004-04-28 | 2007-01-09 | Konica Minolta Opto, Inc. | Driving device |
| JP2007053831A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置 |
| JP2007140416A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Casio Hitachi Mobile Communications Co Ltd | 撮像装置及びレンズの移動制御方法 |
| KR100790052B1 (ko) | 2005-08-16 | 2008-01-02 | 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드 | 구동장치 |
| US7456546B2 (en) | 2005-08-16 | 2008-11-25 | Konica Minolta Opto, Inc. | Drive unit |
| JP2015143721A (ja) * | 2007-01-10 | 2015-08-06 | ライトラボ・イメージング・インコーポレーテッド | 波長可変光源を利用した光干渉断層撮影法の方法及び装置 |
| CN109004860A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-14 | 三英精控（天津）科技有限公司 | 一种压电陶瓷驱动器预紧装置 |
| JP2021511519A (ja) * | 2017-11-23 | 2021-05-06 | キューワンテック・アクチェンゲゼルシャフト | 圧電アクチュエータを含むｎｍｒプローブヘッド |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215605B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-04-10 | Minolta Co., Ltd. | Driving device |
| DE10247988A1 (de) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Piezoaktors |
| KR100550898B1 (ko) * | 2004-03-04 | 2006-02-13 | 삼성전기주식회사 | 초소형 렌즈모듈 |
| JP4062293B2 (ja) * | 2004-09-16 | 2008-03-19 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 駆動装置 |
| JP2006091210A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 駆動装置、レンズユニット、及び撮像装置 |
| JP2006262685A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-09-28 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置および駆動方法 |
| JP2007053826A (ja) * | 2005-08-15 | 2007-03-01 | Fujinon Corp | アクチュエータ |
| US8698374B2 (en) * | 2009-05-15 | 2014-04-15 | New Scale Technologies | Automated drive frequency control for resonant actuator systems and methods thereof |
| CN102299662A (zh) * | 2011-09-01 | 2011-12-28 | 中国科学技术大学 | 惯性压电马达的低电压控制方法 |
| DK3035519T3 (en) * | 2014-12-19 | 2018-06-06 | Attocube Systems Ag | Electromechanical actuator |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5589723A (en) * | 1994-03-29 | 1996-12-31 | Minolta Co., Ltd. | Driving apparatus using transducer |
| US5587846A (en) * | 1994-07-15 | 1996-12-24 | Minolta Co., Ltd. | Lens moving apparatus |
| US5675444A (en) * | 1995-07-27 | 1997-10-07 | Minolta Co., Ltd. | Lens barrel having a piezoelectric actuator for moving optical elements |
| JP3358418B2 (ja) * | 1996-01-04 | 2002-12-16 | ミノルタ株式会社 | 電気−機械変換素子を使用した駆動機構 |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP10188769A patent/JPH1198865A/ja active Pending
- 1998-07-23 US US09/121,755 patent/US6016231A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002095272A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-29 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| JP2005086887A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Minolta Co Ltd | 駆動装置 |
| US7190104B2 (en) | 2004-04-23 | 2007-03-13 | Konica Minolta Opto, Inc. | Device and method utilizing electromechanical conversion element |
| JP2005312229A (ja) * | 2004-04-23 | 2005-11-04 | Konica Minolta Holdings Inc | 駆動装置および駆動方法 |
| JP4561164B2 (ja) * | 2004-04-23 | 2010-10-13 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 駆動装置および駆動方法 |
| US7161277B2 (en) | 2004-04-28 | 2007-01-09 | Konica Minolta Opto, Inc. | Driving device |
| JP2006158144A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置および駆動方法 |
| JP4626281B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2011-02-02 | コニカミノルタオプト株式会社 | 駆動装置および駆動方法 |
| JP2007053831A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置 |
| KR100790052B1 (ko) | 2005-08-16 | 2008-01-02 | 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드 | 구동장치 |
| US7456546B2 (en) | 2005-08-16 | 2008-11-25 | Konica Minolta Opto, Inc. | Drive unit |
| US7567012B2 (en) | 2005-08-16 | 2009-07-28 | Konica Minolta Opto, Inc. | Drive unit |
| JP2007140416A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Casio Hitachi Mobile Communications Co Ltd | 撮像装置及びレンズの移動制御方法 |
| US7697832B2 (en) | 2005-11-22 | 2010-04-13 | Casio Hitachi Mobile Communications Co., Ltd. | Imaging apparatus and lens movement control method |
| JP2015143721A (ja) * | 2007-01-10 | 2015-08-06 | ライトラボ・イメージング・インコーポレーテッド | 波長可変光源を利用した光干渉断層撮影法の方法及び装置 |
| JP2021511519A (ja) * | 2017-11-23 | 2021-05-06 | キューワンテック・アクチェンゲゼルシャフト | 圧電アクチュエータを含むｎｍｒプローブヘッド |
| CN109004860A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-14 | 三英精控（天津）科技有限公司 | 一种压电陶瓷驱动器预紧装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6016231A (en) | 2000-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH1198865A (ja) | 電気機械変換素子を利用した駆動装置 | |
| US6717329B2 (en) | Drive mechanism employing electromechanical transducer and method for controlling the drive mechanism | |
| JP2002142470A (ja) | 駆動装置 | |
| US20110018390A1 (en) | Methods for controlling velocity of at least partially resonant actuators systems and systems thereof | |
| JPS61224881A (ja) | 振動波モ−タ | |
| JP2002095272A (ja) | 駆動装置 | |
| JP2000050660A (ja) | アクチュエータ駆動回路及びアクチュエータ駆動装置 | |
| KR101092819B1 (ko) | 구동장치 | |
| US20070176514A1 (en) | Electromechanical actuator structure | |
| JP3906850B2 (ja) | 駆動装置 | |
| JP2007282448A (ja) | 駆動装置 | |
| JP4561164B2 (ja) | 駆動装置および駆動方法 | |
| JPH09182468A (ja) | 振動アクチュエータ | |
| JPH10234191A (ja) | 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 | |
| JP4236957B2 (ja) | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 | |
| JP3582310B2 (ja) | 電気機械変換素子を利用した駆動装置 | |
| US5107162A (en) | Ultrasonic motor using rectangular wave | |
| JPH0536762A (ja) | 半導体製造装置 | |
| JPH08237970A (ja) | 超音波アクチュエータ及びその駆動方法 | |
| JPH10225150A (ja) | 駆動装置 | |
| JPH1189253A (ja) | 駆動パルス発生装置 | |
| JPH05184172A (ja) | 超音波振動子 | |
| JPH11164574A (ja) | 振動アクチュエータ駆動装置 | |
| JPH01321875A (ja) | 超音波アクチュエータ及びその制御方法 | |
| JP4860565B2 (ja) | 駆動装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050613 |