專利名稱：振動型驅(qū)動裝置的控制裝置和控制方法、致動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于電能-機械能變換元件在彈性體內(nèi)形成傳播性振動(traveling vibration)、并使該振動體和接觸體相對移動的所謂振動型驅(qū)動裝置的控制。
背景技術(shù)：
作為以低速取得大驅(qū)動力的驅(qū)動裝置，采用借助于電能-機械能變換元件在彈性體內(nèi)形成振動并對移動體(接觸體)進行驅(qū)動的振動型驅(qū)動裝置。
特別是，在日本專利申請公開特開2001-157473號公報中提出的行波型的振動型驅(qū)動裝置，通過在彈性體內(nèi)激發(fā)傳播性的振動波，并連續(xù)地驅(qū)動以加壓方式與該彈性體接觸的移動體，可以進行更平穩(wěn)的驅(qū)動。
在該日本專利申請公開特開2001-157473號公報所公開的振動型驅(qū)動裝置中，用圓環(huán)形狀的彈性體構(gòu)成振動體，在彈性體的軸向的一側(cè)，形成有梳齒形的凸起群。在這些凸起群的上表面，接合著摩擦材料。此外，在彈性體的軸向的另一側(cè)，粘貼有用作電能-機械能變換元件的圓環(huán)狀的壓電元件，在壓電元件上形成有圖案電極。
圖案電極，根據(jù)在振動體的圓環(huán)部激發(fā)的振動模式的次數(shù)，按該次數(shù)的4倍值進行等分，并對各個電極提供時間性相位依次各相差90°的大致為正弦波形狀的交流電壓。當(dāng)以與所激發(fā)的振動模式的固有振動頻率接近的頻率提供交流電壓時，借助于因壓電元件的伸縮而施加于彈性體的彎矩使彈性體產(chǎn)生諧振，與依次各相差90°的交流電壓分別對應(yīng)激發(fā)的振動(模式)，形狀相同，且相位不同，通過將其合成，形成傳播性振動波(行波)。
在圖44中表示用于進行振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動的驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路，是日本專利申請公開特開2002-176788號公報中記述的驅(qū)動電路，由圖中未示出的脈沖發(fā)生電路所產(chǎn)生的脈沖對由MOSFET22～29構(gòu)成的開關(guān)電路進行通斷控制，在帶中心抽頭的變壓器30、31中產(chǎn)生交流電壓，并將相位依次各相差90°的交流電壓提供與連接在二次側(cè)的A(+)、B(+)、A(-)、B(-)對應(yīng)的端子32～35。
另一方面，將不同的振動(模式)疊加的所謂駐波驅(qū)動型的電機，例如，有在美國專利第5777424號中提出的將縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動合成者。在該例中，通過以90°的相位差激發(fā)縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動，將縱向振動用作使振動體離開及接觸移動體的振動，并將扭轉(zhuǎn)振動用作輸送移動體的振動。
這種通過將不同的振動模式疊加而進行驅(qū)動的振動型驅(qū)動裝置，為了以相同的頻率驅(qū)動不同振動方向的模式，必須使不同振動方向的模式中的諧振頻率基本一致，但是，即使加工成相同的形狀，由于振動體材料的各向異性等，也很難使諧振頻率一致，因而必需設(shè)有頻率調(diào)整工序。
與此相反，上述將形狀相同的振動(模式)疊加的所謂行波型的振動型驅(qū)動裝置，由于振動模式是具有相同變形分布的模式，諧振頻率難以因振動方向而發(fā)生變化。所以，具有幾乎無須為了使2個模式的諧振頻率一致而進行調(diào)整的特征。
但是，在行波型的振動型驅(qū)動裝置中，由于是同形狀的振動(模式)的疊加，所以存在著如下的問題。
在圖45A、圖45B中，示意地表示振動體(彈性體)與移動體的接觸·驅(qū)動狀態(tài)。
在圖45A、圖45B中，表示振動體101的振動位移和移動體106的響應(yīng)位移，但省略了振動體上的凸起形狀和摩擦材料。圖中以實線箭頭表示的是振動體101的驅(qū)動振動，借助于該驅(qū)動振動，沿空心箭頭所示的方向驅(qū)動移動體106。圖45A表示振動振幅大的高速驅(qū)動時的振動狀態(tài)，圖45B表示與圖45A的狀態(tài)相比振動振幅小的低速驅(qū)動時的振動狀態(tài)。如圖45B所示，通過減小振動振幅，使各位置上的輸送速度降低，并使速度減低(速度由空心箭頭的長度表示)移動體106具有這樣的彎曲剛度和響應(yīng)性，使得其一部分與振動體101的輸送速度大的、即位移大的部位進行接觸。但是，隨著速度的降低，與移動體106的接觸區(qū)域增加，最終，如圖48B所示，在幾乎以整個表面接觸的狀態(tài)下進行低速驅(qū)動。
當(dāng)變成這種接觸狀態(tài)時，在接觸面的大致整個區(qū)域上，因局部的振動體和移動體的速度差而引起的滑動摩擦將起作用，因而使效率減低。進而，在接觸面上產(chǎn)生的磨損粉末很難排到外部，作為磨粒而發(fā)揮作用，所以，將使移動體及振動體的磨損量增加。
作為在保持某種程度的振動振幅的時使速度降低的方法，雖然主要采用提高振動響應(yīng)性的裝置，但是，包括例如，如日本專利申請公開特開平8-180073號公報所公開的那樣，在停止時切換為駐波的方法，將A相、B相之間的相位差從90°減小而改變?yōu)轳v波的方法，或?qū)相、B相中的一個的振動振幅減小的方法。
但是，如采用上述方法，將給振動體和移動體的接觸面帶來惡劣影響。
例如，在圓環(huán)型的振動型驅(qū)動裝置的情況下，以使位置性相位錯開90°的方式，將在振動體內(nèi)產(chǎn)生多個彎曲變形的振動模式疊加使用。
圖46是示意地表示振動體的振動的展開圖，圖中表示對壓電元件102的A(+)、B(+)、A(-)、B(-)分別提供時間性相位相差90°的驅(qū)動電壓時的振動狀態(tài)。在振動體101的各部表示的橢圓“a”～“g”，表示在振動體的各位置上產(chǎn)生的橢圓運動。在各橢圓中表示的箭頭，是構(gòu)成橢圓運動的A、B相(實線箭頭表示A相，虛線箭頭表示B相)的各振動分量。
構(gòu)成橢圓運動的A、B各相的振動分量，其方向因位置而不同。這里，在將A相的振動振幅減小而生成駐波分量時，由于取決于位置而生成并分布著縱振幅減小的部位和橫振幅減小的部位，所以將產(chǎn)生不均勻的摩擦狀態(tài)。這種不均勻，由于使摩擦面的摩擦速度產(chǎn)生速度差，所以成為摩擦面的平面度惡化、性能降低的原因。
進而，由于行波振動的極大部、即驅(qū)動力大的部位總是存在于相同的位置，所以使移動體和振動體的表面壓力不均衡，或者，因移動體的接觸部的平面的凹凸而與移動體的轉(zhuǎn)動同步地產(chǎn)生轉(zhuǎn)動不均衡，因而有可能使轉(zhuǎn)動精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種即使是長時間地持續(xù)保持以低速驅(qū)動的狀態(tài)也能確保輸出性能的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置及控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制裝置，控制上述驅(qū)動信號，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制裝置，以不同的時間性相位周期性地控制上述多個驅(qū)動信號，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)形狀相同而位置性相位不同的多個振動，并借助于由這些振動的合成所產(chǎn)生的傳播性振動，使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制裝置，控制上述驅(qū)動信號，以使得上述傳播性振動包含振幅恒定的傳播性振動分量和位置性相位改變的駐波振動分量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制裝置，同時激發(fā)使頻率各不相同的多個傳播性振動。
進而，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制裝置，分別將激發(fā)第1傳播性振動的第1驅(qū)動信號和激發(fā)頻率與第1傳播性振動不同的第2傳播性振動的第2驅(qū)動信號設(shè)定為間歇性驅(qū)動信號組，并且，將第1驅(qū)動信號和第2驅(qū)動信號交替地施加在電能-機械能變換元件上，在該第1及第2傳播性振動的一個的衰減振動產(chǎn)生的期間內(nèi)，疊加另一個傳播性振動。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)形狀相同而位置性相位不同的多個振動，并借助于由這些振動的合成所產(chǎn)生的傳播性振動，使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制方法，控制上述驅(qū)動信號，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)形狀相同而位置性相位不同的多個振動，并借助于由這些振動的合成所產(chǎn)生的傳播性振動，使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制方法，控制上述驅(qū)動信號，以使得上述傳播性振動包含振幅恒定的傳播性振動分量和位置性相位改變的駐波振動分量。
進而，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制方法，同時激發(fā)使頻率各不相同的多個傳播性振動。
進而，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，是提供一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動。該控制方法，分別將激發(fā)第1傳播性振動的第1驅(qū)動信號和激發(fā)頻率與第1傳播性振動不同的第2傳播性振動的第2驅(qū)動信號設(shè)定為間歇性驅(qū)動信號組，并且，將第1驅(qū)動信號和第2驅(qū)動信號交替地施加在電能-機械能變換元件上，在該第1及第2傳播性振動的一個的衰減振動產(chǎn)生的期間內(nèi)，疊加另一個傳播性振動。


圖1是表示由本發(fā)明的實施方式1的控制裝置控制的振動型驅(qū)動裝置中的振動體的振動軌跡的圖。
圖2是表示實施方式1中的驅(qū)動信號波形的圖。
圖3是表示實施方式1中的驅(qū)動信號波形的表達式的圖。
圖4A～圖4D是表示實施方式1中的振動體的振動的示意圖。
圖5是表示由本發(fā)明的實施方式2的控制裝置控制的振動型驅(qū)動裝置中的振動體的振動軌跡的圖。
圖6是表示實施方式2中的驅(qū)動信號波形的表達式的圖。
圖7是表示實施方式2中的驅(qū)動振幅的曲線圖。
圖8是表示由本發(fā)明的實施方式3的控制裝置控制的振動型驅(qū)動裝置中的振動體的振動軌跡的圖。
圖9是表示實施方式3中的驅(qū)動振幅的曲線圖。
圖10是表示實施方式3中的驅(qū)動振幅的曲線圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式4的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖12是表示各實施方式的行波型的振動型驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13是表示上述振動型驅(qū)動裝置中使用的振動體的斜視圖。
圖14是表示由實施方式1的控制裝置激發(fā)的行波的振動位移的包絡(luò)線的變化的圖。
圖15是表示由現(xiàn)有的控制方法激發(fā)的行波的振動位移的變化的圖。
圖16是表示由現(xiàn)有的控制方法激發(fā)的行波的振動位移的變化的圖。
圖17是表示本發(fā)明實施方式5的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖18是表示實施方式5中的驅(qū)動信號波形的圖。
圖19是表示實施方式5中的壓電元件的電極圖案及電極布線的圖。
圖20是表示振動型驅(qū)動裝置的頻率-速度特性的圖。
圖21是表示本發(fā)明的實施方式6的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖22是表示實施方式6中的驅(qū)動信號波形的圖。
圖23是表示實施方式6中的壓電元件的電極圖案及電極布線的圖。
圖24是表示本發(fā)明的實施方式7的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖25是表示實施方式7中的驅(qū)動信號波形及變壓器二次側(cè)的輸出信號波形的圖。
圖26是表示在圖24中表示的控制裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖27是表示在圖24中表示的控制裝置的另一變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖28是表示本發(fā)明的實施方式8的控制流程圖的圖。
圖29A是表示實施方式9中的速度指令和一個驅(qū)動電壓生成電路的電壓振幅的特性的圖，圖29B是表示實施方式9中的頻率指令和一個驅(qū)動電壓生成電路的電壓振幅的特性的圖。
圖30是表示實施方式9中的頻率指令和一個驅(qū)動電壓生成電路的相位指令的特性的圖。
圖31是表示實施方式9的控制流程圖的圖。
圖32是表示本發(fā)明實施方式10的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖33是表示實施方式10中的驅(qū)動信號波形的圖。
圖34A是只表示實施方式10中的狀態(tài)1的驅(qū)動信號波形的圖，圖34B是只表示實施方式10中的狀態(tài)1的響應(yīng)振幅的圖。
圖35A是只表示實施方式10中的狀態(tài)2的驅(qū)動信號波形的圖，圖35B是只表示實施方式10中的狀態(tài)2的響應(yīng)振幅的圖。
圖36是表示實施方式10中的狀態(tài)1的強迫振動及衰減振動的響應(yīng)振幅的圖。
圖37是表示實施方式10中的狀態(tài)2的強迫振動及衰減振動的響應(yīng)振幅的圖。
圖38是表示實施方式10中的響應(yīng)振幅的圖。
圖39是表示由本發(fā)明的實施方式10的控制裝置控制的振動型驅(qū)動裝置中的振動體的振動軌跡的圖。
圖40是表示實施方式11中的狀態(tài)1的強迫振動及衰減振動的響應(yīng)振幅的圖。
圖41是表示實施方式12中的狀態(tài)1的強迫振動及衰減振動的響應(yīng)振幅的圖。
圖42是表示實施方式13中的驅(qū)動信號波形的圖。
圖43A是表示實施方式14中的監(jiān)視電路的輸出波形的圖，圖43B是表示實施方式14中的驅(qū)動信號波形的圖。
圖44是表示現(xiàn)有的振動型驅(qū)動裝置中的振動電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖45A和圖45B是表示現(xiàn)有的行波型的振動型驅(qū)動裝置中的振動體與移動體的接觸狀態(tài)及驅(qū)動狀態(tài)的展開圖。
圖46是表示現(xiàn)有的振動型驅(qū)動裝置中的振動體的振動的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
(實施方式1)在圖12中，表示本發(fā)明的實施方式1的行波型的振動型驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)。該振動型驅(qū)動裝置，由用小螺釘?shù)裙潭ㄔ跉んw10的振動體1、通過摩擦材料5與振動體1摩擦接觸的移動體6、由球軸承15以轉(zhuǎn)動自如的方式支承在殼體10的輸出軸11、產(chǎn)生使移動體6以加壓方式與振動體1接觸的彈力并將移動體6的轉(zhuǎn)動傳遞到輸出軸11的加壓彈簧8構(gòu)成。在輸出軸11上，通過未圖示的齒輪等，連接著將該振動型驅(qū)動裝置作為驅(qū)動源的各種裝置、設(shè)備等的致動裝置21的驅(qū)動機構(gòu)20。驅(qū)動機構(gòu)20，接受輸出軸11的輸出而動作。
在圖13中，表示在上述振動型驅(qū)動裝置中使用的振動體1的從背面?zhèn)扔^察時的斜視圖。振動體1，由通過金屬材料的切削加工或粉末燒結(jié)等的模壓成型而制成圓環(huán)狀的彈性體1A、粘貼在該彈性體1A的背面的作為電能-機械能變換元件的圓環(huán)狀壓電元件2構(gòu)成。電能-機械能變換元件，另外，還有電致伸縮元件(electrostriction element)、磁致伸縮元件(magnetostriction element)等。
在彈性體1A的軸向的一側(cè)(表面)，通過形成沿軸向延伸的多個輻射狀溝槽，而形成多個梳齒形的凸起4。在該多個凸起4的上表面，粘結(jié)有摩擦材料5。作為摩擦材料5，采用以PTFE(聚四氟乙烯)為主體的復(fù)合樹脂材料、根據(jù)用途進行了表面處理的金屬材料、或氧化鋁陶瓷。
在彈性體1A的軸向的另一側(cè)(不形成梳齒形凸起的一側(cè))的表面上，粘貼壓電元件2。通過蒸鍍或印刷，在該壓電元件2上形成有圖案電極2-1。
圖案電極2-1，根據(jù)在振動體1的彈性體1A內(nèi)激發(fā)的振動(以下稱為振動模式)的次數(shù)，按該次數(shù)的4倍值進行等分，并對各個電極提供時間性相位依次各相差90°的大致為正弦波形狀的交流電壓。當(dāng)以與所激發(fā)的振動模式的固有振動頻率接近的頻率提供交流電壓時，通過壓電元件2的伸縮，對彈性體1A施加彎矩，并借助于所施加的彎矩使彈性體1A產(chǎn)生諧振振動。分別由各相差90°的交流電壓所激發(fā)的振動，被合成為行波(傳播性振動波)。
以下，說明上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動方法(控制方法)。在圖1中表示振動體的A相、B相的振動軌跡。此外，在圖2中表示通過圖案電極供給壓電元件2的驅(qū)動信號(輸入信號)的波形。進而，在圖3中表示對驅(qū)動信號波形的說明。
圖1所示的振動軌跡，分別以橫軸、縱軸表示A相、B相的振動位移，借助于圖2所示的驅(qū)動信號，在振動體1內(nèi)激發(fā)如圖1所示的振動。
這里，在對A(+)、B(+)、A(-)、B(-)的壓電元件2供給驅(qū)動信號的4相驅(qū)動的情況下，由于A(+)和A(-)及B(+)和B(-)反相，所以概略地表示為A相及B相(以下，在其他實施方式中也是如此)。
在圖2中表示的驅(qū)動信號(A向驅(qū)動電壓及B向驅(qū)動電壓)，將具有圖3所示的驅(qū)動角速度ω的驅(qū)動信號作為基波(振幅恒定的驅(qū)動電壓V)，并同時進行了振幅調(diào)制(駐波振幅a)和相位調(diào)制(轉(zhuǎn)動角α)，其結(jié)果如圖1所示，在行波中生成駐波分量，進而在A、B平面上形成使其駐波分量轉(zhuǎn)動的行波。
以下，說明該驅(qū)動方法的作用。在通常的振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動方法中，被配置成使位置性相位差為π/2的A相振動及B相振動，通過以相等的振幅和π/2的時間性相位差對振動進行激發(fā)，從而在A、B平面上描繪出在圖1中以虛線表示的圓形軌跡。該A、B相的振動，如圖46所示，在振動體的各部分，其振動方向不同。
圖4A～圖4D是將振動體1的各部分的振動分成A相、B相分量后表示圖1所示的本實施方式的振動形態(tài)的示意圖。按時間順序，從圖4A起、經(jīng)圖4B、圖4C而改變到圖4D的振動狀態(tài)，實線箭頭表示A相的振動分量，虛線箭頭表示B相的振動分量。
在圖4A的狀態(tài)下，由于A相振幅＞B相振幅，所以A相腹部的振動最大，橢圓振動逐漸轉(zhuǎn)動，在圖4B的狀態(tài)下，在A相的腹部和B相的腹部的中間振動振幅變?yōu)樽畲蟆＿M而，在圖4C的狀態(tài)下，B相腹部的振動振幅最大，同樣地，在經(jīng)過圖4D的狀態(tài)后，又返回到最初的圖4A的振動形態(tài)。這樣，通過進行振幅調(diào)制和相位調(diào)制，如圖1所示，使由A相及B相振動構(gòu)成的駐波分量轉(zhuǎn)動。
其結(jié)果是，增減由A相振動和B相振動的合成所形成的行波的最大位移，并且，該最大位移變?yōu)闃O大值的位置在振動體1上沿著該振動體1和移動體6的相對驅(qū)動方向進行移動。
這里，圖15是表示當(dāng)以一定的速度驅(qū)動振動型驅(qū)動裝置時使A、B各相的振動振幅相等、且使時間性相位差為90°的通常(現(xiàn)有)的行波的振動位移變化的圖。圖中以虛線表示的是連結(jié)各位置上的行波振動位移的最大值的包絡(luò)線，由于振動位移的最大值相等，所以是直線狀的包絡(luò)線。就是說，在該行波的最大位移上，既沒有增減，也不存在極大值。
另外，圖16是表示當(dāng)以恒定的速度驅(qū)動振動型驅(qū)動裝置時，按照在背景技術(shù)部分中用圖46說明過的現(xiàn)有的低速驅(qū)動方法，使B相的振動振幅減小時的行波的振動位移變化的圖。由于在與B相對應(yīng)的位置上使振幅減小，所以，如圖中的虛線所示，連結(jié)行波最大位移的包絡(luò)線，變成使A相位置為最大(極大)而節(jié)距(pitch)為行波波長的一半的大致的正弦波形狀。進而，如將B相的振動振幅減小到0，則與B相對應(yīng)的位置的振幅變?yōu)?，因而變?yōu)樵贏相位置具有波腹(anti-node)的駐波。當(dāng)使A相的振動振幅減小時，同樣也使與A相位置對應(yīng)的位置上的振幅減小，變?yōu)锽相的位置為最大(極大)的大致為正弦波形狀的包絡(luò)線。
如上所述，在現(xiàn)有的驅(qū)動方法中，雖然是對行波的振動位移的最大值進行增減，但所形成的只是在A相位置或B相位置這樣的規(guī)定位置上使其最大值為極大的行波。于是，當(dāng)以這種使一個相的振動振幅減小的方式生成駐波分量時，將在規(guī)定的位置上生成并分布縱振幅減小的部位和橫振幅減小的部位。因此，當(dāng)以加壓方式使移動體與振動體接觸時，將因接觸位置的不同而產(chǎn)生不均勻的摩擦狀態(tài)。這種不均勻，使摩擦面的摩擦速度產(chǎn)生速度差，并使摩擦面的平面度惡化，所以，由于轉(zhuǎn)動不均衡更加嚴重、不能保持適當(dāng)?shù)慕佑|狀態(tài)所產(chǎn)生的異常噪聲等，將導(dǎo)致性能的降低。
進而，由于振動振幅大的部位總是存在于相同的位置，所以，因移動體和振動體的表面壓力分布不均、或移動體的接觸部平面的凹凸，經(jīng)常導(dǎo)致與移動體的轉(zhuǎn)動同步地產(chǎn)生轉(zhuǎn)動不均衡，并使轉(zhuǎn)動精度受到嚴重的損害。
進而，當(dāng)使A、B相的時間性相位差從90°改變時，也會使A、B相的中間位置上的振幅增加，因此同樣會導(dǎo)致性能的降低。
與此相反，在圖14中，只表示當(dāng)以恒定的速度驅(qū)動振動型驅(qū)動裝置時，按照本實施方式的驅(qū)動方法在振動體1內(nèi)激發(fā)的包絡(luò)線。該圖表示連結(jié)行波的各位置上的振動振幅的最大值的包絡(luò)線的變化。在現(xiàn)有的驅(qū)動方法中，如圖16所示，連結(jié)振幅的最大值的包絡(luò)線的極大部的位置是固定的。與此不同，在本實施方式中，使振動位移的包絡(luò)線以由調(diào)制周期決定的速度移動。即，在本實施方式中，行波的振動位移的最大值(最大位移)增減，并使該最大位移成為極大值的位置依次或連續(xù)地移動。
另外，為使振動體1響應(yīng)驅(qū)動信號的振幅調(diào)制、相位調(diào)制，只需使按該調(diào)制頻率生成的驅(qū)動信號的邊頻帶進入可驅(qū)動振動體1的頻帶即可。
在通過調(diào)制生成的駐波分量中，沒有驅(qū)動移動體6的驅(qū)動力。由A、B相中所包含的正交分量，提供可驅(qū)動移動體6的驅(qū)動振動分量。因此，驅(qū)動振動分量，只是在圖4A～圖4D中以虛線表示的橢圓的分量，驅(qū)動速度也由該虛線的橢圓的大小決定。
按照本實施方式，在產(chǎn)生比驅(qū)動振動分量更大的振動時，還能以更低的速度進行驅(qū)動，進而，行波的最大位移成為極大值的位置按照調(diào)制周期在振動體1上連續(xù)地移動，所以，可以避免與移動體6的以整個表面接觸的狀態(tài)，還可以避免在特定位置上的磨損加重的現(xiàn)象。
進而，在現(xiàn)有的驅(qū)動方法中，存在著移動體的加壓表面壓力不均、因接觸部的平面形狀和振動體上的行波的極大位置的關(guān)系所引起的轉(zhuǎn)動不均衡、力矩不均衡等問題。但是，按照本實施方式，通過使行波的極大位置在振動體上移動，可以使轉(zhuǎn)動不均衡、力矩不均衡在振幅相位的調(diào)制周期內(nèi)達到均衡，可以大幅度地減低調(diào)制頻率以下的轉(zhuǎn)動不均衡、力矩不均衡。
如上所述，在本實施方式中，對A相振動和B相振動進行獨立的振幅調(diào)整和相位調(diào)整，使作為A相和B相的合成波的行波中包含駐波分量，進而使AB平面上的振動形狀轉(zhuǎn)動，由此，可以使在振動體1上形成的行波的最大位移的極大位置依次(連續(xù))移動。因此，即使在極低速的驅(qū)動且驅(qū)動振動微小的條件下，也能以較大的振幅進行長時間的穩(wěn)定的驅(qū)動。
(實施方式2)在圖5中，表示按本發(fā)明的實施方式2的振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動方法(控制方法)驅(qū)動時的振動體1的振動軌跡。本實施方式的驅(qū)動方法，適用于實施方式1中所述的振動型驅(qū)動裝置。并且，在本實施方式中，與實施方式1一樣，也是使在振動體1上形成的行波的最大位移的極大位置依次移動。
在圖6中，表示本實施方式的驅(qū)動信號(輸入信號)。在圖7中，以時間軸表示本實施方式的驅(qū)動振幅。
本實施方式，對A相及B相只進行了獨立的振幅調(diào)制。
如圖6所示，設(shè)基本振幅為V，并以使A、B兩相相反的方式進行調(diào)制振幅a的振幅調(diào)制，當(dāng)以比驅(qū)動周期長的時間進行觀察時，在A、B兩相中使振幅均等地增大。
在本實施方式的情況下，得到圖4A和圖4C所示的振動狀態(tài)。因此，與A相及B相的波腹相當(dāng)?shù)牟糠值恼穹龃螅贏相的腹部和B相的腹部之間的區(qū)域上振幅減小，所以不能在振動體1和移動體6的接觸部的整個區(qū)域上得到均等的接觸狀態(tài)。雖然由此而產(chǎn)生的不均勻磨損有可能使轉(zhuǎn)動不均衡增大，但因這種不均勻磨損在A、B兩相中均等地產(chǎn)生，所以不會引起驅(qū)動上的不平衡。因此，作為一種無需同時進行實施方式1的相位調(diào)制的簡易驅(qū)動方法是很有效的。
(實施方式3)在圖8中，表示按本發(fā)明的實施方式3的振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動方法(控制方法)驅(qū)動時的振動體1的振動軌跡。本實施方式的驅(qū)動方法，適用于實施方式1中所述的振動型驅(qū)動裝置。另外，在本實施方式中，與實施方式1一樣，也是使在振動體1上形成的行波的最大位移的極大位置依次移動。
在圖9中，表示本實施方式的A、B兩相的振幅變化。
在本實施方式中，與實施方式2一樣，也是對A、B兩相的驅(qū)動信號只進行了獨立的振幅調(diào)制，但是，A、B兩相的振幅調(diào)制不是單一頻率，在這一點上是不同的。在本實施方式中，盡管輸送速度根據(jù)調(diào)制而發(fā)生變化，因此有可能使轉(zhuǎn)動不均衡增大，但是，與實施方式2相比，則是更為簡易的驅(qū)動方法。
進而，如圖10所示，也可以使振幅調(diào)制按階梯形或矩波形進行。
(實施方式4)在圖11中，表示本發(fā)明的實施方式4的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置的結(jié)構(gòu)。
該控制裝置，是進行振動型驅(qū)動裝置(圖12中表示的振動型驅(qū)動裝置)110的速度控制的控制裝置，根據(jù)來自振動型驅(qū)動裝置110所裝有的編碼器之類的速度檢測器117的速度信息和從外部(例如，將振動型驅(qū)動裝置110作為驅(qū)動源的致動裝置的主控制電路)提供的速度指令值，由頻率控制電路112根據(jù)二者的偏差決定驅(qū)動信號的頻率，進而，同樣地，由振幅相位調(diào)制電路113根據(jù)速度偏差決定振幅調(diào)制量、相位調(diào)制量、和振幅調(diào)制及相位調(diào)制的周期。
作為各調(diào)制參數(shù)，在未圖示的存儲器內(nèi)預(yù)先存儲著與速度對應(yīng)的最佳的調(diào)制量(調(diào)制振幅)及調(diào)制周期，從該存儲器讀出并決定與由速度檢測器117檢出的速度對應(yīng)的調(diào)制參數(shù)。例如，按照速度范圍，可以是在高速側(cè)不進行調(diào)制，而在低速側(cè)，速度越小則調(diào)制振幅越大等。
根據(jù)由振幅相位調(diào)制電路113決定的相位，對來自頻率控制電路112的一個輸出信號賦予相位差，并將賦予了相位差的信號和另一個輸出信號分別作為A相、B相的驅(qū)動波形。在對A相、B相獨立設(shè)置的振幅控制電路115、116中，分別設(shè)定同樣由振幅相位調(diào)制電路113決定的兩相的振幅值，并從各振幅控制電路115、116將驅(qū)動信號通過未圖示的放大電路供給振動型驅(qū)動裝置110的A相、B相壓電元件。
在本實施方式中，根據(jù)振動型驅(qū)動裝置110的驅(qū)動速度決定振幅·相位調(diào)制的量，所以，當(dāng)驅(qū)動速度大、振幅大時可以減小調(diào)制量，另外，在與振動型驅(qū)動裝置110的性能惡化相關(guān)的微小速度下，可以增大調(diào)制量，所以，可以根據(jù)驅(qū)動狀況進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制。
另外，在本實施方式中，只對振動型驅(qū)動裝置的速度控制進行了說明，但即使是振動型驅(qū)動裝置的定位控制，也可以按同樣方式根據(jù)由在振動型驅(qū)動裝置110中安裝的位置檢測器所測得的與目標(biāo)值(target value)的偏差，來決定速度及調(diào)制參數(shù)。此外，當(dāng)以多相進行驅(qū)動時，只需按驅(qū)動相的個數(shù)設(shè)置上述調(diào)制電路即可。
另外，作為上述的振幅控制電路115、116，既可以采用可變增益放大器等電路，也可以將脈沖信號用作驅(qū)動信號而由脈寬控制電路和放大電路構(gòu)成。
(實施方式5)在圖11中表示的控制裝置，必須設(shè)置可以同時對振動的振幅調(diào)制和相位調(diào)制進行運算的振幅相位調(diào)制電路113，不減輕控制裝置的負載。因此，在本實施方式中，使用結(jié)構(gòu)更為簡單的電路，提供一種取得與圖11所示控制裝置相同的效果的控制裝置。
在圖17中，表示本發(fā)明的實施方式5的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置的結(jié)構(gòu)。
本實施方式中的振動型驅(qū)動裝置110的結(jié)構(gòu)，與圖12所示結(jié)構(gòu)相同。圖19表示在本實施方式的壓電元件2上所設(shè)有的電極圖案，該圖是表示各電極與后述的第1、第2驅(qū)動電壓生成電路的連接狀態(tài)的連接圖。設(shè)與在振動型驅(qū)動裝置110中設(shè)置的壓電元件2的圖案電極的A(+)、B(+)、A(-)、B(-)對應(yīng)的電極分別為131、132、133、134，并每隔3個電極地提供相同的驅(qū)動信號。
本實施方式的控制裝置，是進行振動型驅(qū)動裝置110的速度控制的控制裝置，根據(jù)來自在振動型驅(qū)動裝置110安裝的編碼器之類的速度檢測器117的速度信息及從外部(例如，將振動型驅(qū)動裝置110作為驅(qū)動源的致動裝置的主控制電路)提供的速度指令值，由頻率相位控制電路121根據(jù)二者的偏差決定驅(qū)動信號的頻率及相位。
作為各控制參數(shù)，在未圖示的存儲器內(nèi)預(yù)先存儲著與速度對應(yīng)的最佳的頻率及相位，從該存儲器讀出并決定與由速度檢測器117檢出的速度對應(yīng)的控制參數(shù)。
將由頻率相位控制電路121決定的頻率指令作為F1、F2，將相位指令作為P1、P2而分別輸入到第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123。此外，頻率相位控制電路121，將控制第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123的各自的驅(qū)動(ON指令)及停止(OFF指令)的ON/OFF指令分別輸入到第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123。
從第1驅(qū)動電壓生成電路122，將根據(jù)頻率指令F1及相位指令P1的驅(qū)動信號Φ11、Φ12供給壓電元件2的電極131、132。從第2驅(qū)動電壓生成電路123，將根據(jù)頻率指令F2及相位指令P2的驅(qū)動信號Φ21、Φ22供給壓電元件2的電極133、134。
在圖18中表示驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的驅(qū)動波形。Φ12與Φ11頻率相等，而時間性相位比Φ11滯后90°。Φ22與Φ21頻率相等，而時間性相位比Φ21超前90°。Φ21、Φ22的頻率，設(shè)定為比Φ11、Φ12的頻率高幾百～幾千Hz的值。由于驅(qū)動信號Φ21、Φ22的時間性相位的偏移與驅(qū)動信號Φ11、Φ12的時間性相位的偏移相反，所以由驅(qū)動信號Φ11、Φ12產(chǎn)生的傳播性振動波的傳播方向與由驅(qū)動信號Φ21、Φ22產(chǎn)生的傳播性振動波的傳播方向反向。
這里，如果設(shè)由驅(qū)動信號Φ11、Φ12產(chǎn)生的6波的傳播性振動波在振動體1上順時針轉(zhuǎn)動，則由驅(qū)動信號Φ21、Φ22產(chǎn)生的6波的傳播性振動波，與Φ11、Φ12的行波相同地，在振動體1上逆時針轉(zhuǎn)動。
圖20表示使驅(qū)動信號Φ11、Φ12的時間性相位差為90°時的驅(qū)動信號的頻率及移動體6的轉(zhuǎn)動速度的特性和使驅(qū)動信號Φ21、Φ22的時間性相位差為90°時的驅(qū)動信號的頻率及移動體6的轉(zhuǎn)動速度的特性?？v軸表示移動體6的轉(zhuǎn)動速度，橫軸表示驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的頻率。在本實施方式中，將電極131、132、133、134按等間隔配置，驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的振幅(電壓)也設(shè)定為相等，所以，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12產(chǎn)生的傳播性振動波與由驅(qū)動信號Φ21、Φ22產(chǎn)生的傳播性振動波具有基本相同的頻率特性。
振動型驅(qū)動裝置110，如圖20所示，在高于其諧振頻率fr的頻率區(qū)域內(nèi)進行驅(qū)動控制，并具有越是使驅(qū)動信號的頻率接近諧振頻率fr，則轉(zhuǎn)動速度越高的特性。因此，當(dāng)使驅(qū)動信號Φ11、Φ12的頻率F1低于驅(qū)動信號Φ21、Φ22的頻率F2時，在振動體1上形成的傳播性振動波的振幅中，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12形成的振幅增大。因此，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12形成的傳播性振動波引起的轉(zhuǎn)動，大于由驅(qū)動信號Φ21、Φ22形成的傳播性振動波引起的轉(zhuǎn)動，移動體6的轉(zhuǎn)動方向，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12所形成的傳播性振動波決定。
因此，在本實施方式中，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12形成的傳播性振動波按順時針方向傳播，由此可知，移動體6的轉(zhuǎn)動方向，是與其方向相反的逆時針轉(zhuǎn)動。在振動型驅(qū)動裝置中，移動體以與傳播性振動波的傳播方向相反的方向移動，由于這是眾所周知的，所以將其詳細的說明省略。通過將上述方向不同的傳播性振動波合成，即使不改變驅(qū)動電壓的振幅，也能以比以往低的速度驅(qū)動振動型驅(qū)動裝置110。
另外，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12形成的傳播性振動波的頻率與由驅(qū)動信號Φ21、Φ22形成的傳播性振動波的頻率不同，所以，增減通過將這2個傳播性振動波合成而形成的振動位移的最大值(最大位移)，并依次移動該最大位移成為極大值的位置。這里，所謂傳播性振動波，在上述的例中，指的是使波沿著圓環(huán)狀的振動體的圓周轉(zhuǎn)動(傳播)的振動波，是通過將相位不同的多個激發(fā)信號合成而在振動體的一部分形成橢圓振動(圓振動)的振動波的總稱。這里所提到的2個傳播性振動波的合成，是不同頻率的橢圓振動的合成(相加)。
(實施方式6)在實施方式5中，對2個傳播性振動波進行了合成，但為了以其他的振動頻率或振動模式進行激振，也可以將3個以上的傳播性振動波合成。這時，無論是供給驅(qū)動信號的壓電元件2的電極數(shù)還是驅(qū)動電壓生成電路的個數(shù)，都必須根據(jù)同時生成的傳播性振動波的個數(shù)加以增減。此外，在實施方式5中，對2個方向相反的傳播性振動波進行了合成，但是，在根據(jù)驅(qū)動條件，具體地說，要求高速驅(qū)動時，也可以通過使驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的時間性相位依次相差90°并使頻率一致，以產(chǎn)生與以往相同的單一的傳播性振動波，并驅(qū)動振動型驅(qū)動裝置110。
圖21表示在本發(fā)明的實施方式6中，以3相的驅(qū)動信號產(chǎn)生1個傳播性振動波時的行波型的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置的結(jié)構(gòu)。
圖23表示在壓電元件2上所設(shè)置的電極圖案，該圖是表示各電極與后述的第1、第2驅(qū)動電壓生成電路的連接狀態(tài)的連接圖。在壓電元件2上，按順時針方向依次反復(fù)地形成電極141、142、143、144、145、146，并每隔5個電極地提供相同的驅(qū)動信號。
將由頻率相位控制電路121決定的頻率指令作為F1、F2、將所決定的相位指令作為P1、P2，分別輸入到第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123。此外，頻率相位控制電路121，還將控制第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123的各自的驅(qū)動及停止的ON/OFF指令分別輸入到第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123。
從第1驅(qū)動電壓生成電路122，將根據(jù)頻率指令F1及相位指令P1的驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ13供給壓電元件2的電極141、142、143。從第2驅(qū)動電壓生成電路123，將根據(jù)頻率指令F2及相位指令P2的驅(qū)動信號Φ21、Φ22、Φ23供給壓電元件2的電極144、145、146。
如圖22所示，Φ11、Φ12、Φ13頻率相等，而Φ12在時間性相位上比Φ11滯后120°，Φ13在時間性相位上比Φ12滯后120°。Φ21、Φ22、Φ23頻率相等，而Φ22在時間性相位上比Φ21超前120°，Φ23在時間性相位上比Φ22超前120°。Φ21、Φ22、Φ23的頻率，設(shè)定為比Φ11、Φ12、Φ13的頻率高幾百～幾千Hz的值。通過供給驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ13、Φ21、Φ22、Φ23，在振動體1內(nèi)形成傳播方向不同的兩個8波的傳播性振動波。
與實施方式5一樣，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ13形成的傳播性振動波引起的轉(zhuǎn)動，大于由驅(qū)動信號Φ21、Φ22、Φ23形成的傳播性振動波引起的轉(zhuǎn)動，移動體6的轉(zhuǎn)動方向，由驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ13所形成的傳播性振動波決定。
(實施方式7)在上述的實施方式5和實施方式6中，表示了對形成多個傳播性振動波所必需的多個驅(qū)動信號的每一個分別設(shè)置電極的示例。但是，在該結(jié)構(gòu)中，因驅(qū)動信號數(shù)的增加，各電極的面積相應(yīng)地減小，為了增大傳播性振動波的振幅就必須增大供給各電極的電壓。
因此，提出了將多個驅(qū)動信號供給共用的電極的方法。例如，可以舉出由差動放大器等生成具有2個以上的頻率指令、相位指令的驅(qū)動電壓并供給共用的電極的方法。
在圖24中，表示用于實現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的實施方式7的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置的結(jié)構(gòu)。
在壓電元件2上，沿圓周方向依次反復(fù)地形成電極151、152，并每隔1個電極地提供相同的驅(qū)動信號。
將由頻率相位控制電路121決定的頻率指令作為F1、F2、將所決定的相位指令作為P1、P2，分別輸入到第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123。此外，頻率相位控制電路121，還將控制第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123的各自的驅(qū)動及停止的ON/OFF指令分別輸入到第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123。
第1驅(qū)動電壓生成電路122，與變壓器161及變壓器162的一次側(cè)的一端連接。第2驅(qū)動電壓生成電路123，與變壓器161及變壓器162的一次側(cè)的另一端連接。
從第1驅(qū)動電壓生成電路122，將根據(jù)頻率指令F1及相位指令P1的驅(qū)動信號Φ11、Φ12供給變壓器161、162的一次側(cè)的一端。從第2驅(qū)動電壓生成電路123，將根據(jù)頻率指令F2及相位指令P2的驅(qū)動信號Φ21、Φ22供給變壓器161、162的一次側(cè)的另一端。
上述變壓器161及變壓器162，形成差動放大電路。對變壓器161及變壓器162的各自的一次側(cè)的2個端子輸入具有不同頻率及相位的驅(qū)動信號，對二次側(cè)輸出相加并放大后的振動波。另外，調(diào)整變壓器161、162的二次側(cè)的電感值，以使得在與電極151、152所對應(yīng)的壓電元件的靜電電容之間計算的并聯(lián)諧振頻率成為可以在驅(qū)動頻率的使用范圍內(nèi)得到預(yù)定性能的值。
在圖25中，表示驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的驅(qū)動波形，并表示變壓器161的二次側(cè)的輸出電壓V1及變壓器162的二次側(cè)的輸出電壓V2。
驅(qū)動信號Φ11、Φ12、Φ21、Φ22是脈沖信號。Φ12與Φ11頻率相等，而時間性相位比Φ11滯后90°。Φ22與Φ21頻率相等，而時間性相位比Φ21超前90°。Φ21、Φ22的頻率，設(shè)定為比Φ11、Φ12的頻率高幾百～幾千Hz的值。
在將這些信號輸入到變壓器161、162的一次側(cè)時，對變壓器161、162的二次側(cè)輸出進行了AM調(diào)制的電壓V1、V2。通過將該變壓器161、162的輸出電壓V1、V2供給電極151、152，與實施方式5一樣，在振動體1的表面上，形成振動位移的最大值(最大位移)增減，并且該最大位移成為極大值的位置依次移動的傳播性振動波。這樣，通過由差動放大器等生成具有2個以上的頻率指令、相位指令的驅(qū)動電壓并供給共用的電極，能以比實施方式5或?qū)嵤┓绞?的結(jié)構(gòu)更低的電壓對振動型驅(qū)動裝置進行低速驅(qū)動。
在圖26中表示圖24的控制裝置的變形例。是一種采用了電感元件171、172、173、174以代替變壓器161、162的控制裝置。設(shè)定電感元件171、172、173、174，以使得在其電感值與電極151、152所對應(yīng)的壓電元件的靜電電容之間計算的并聯(lián)諧振頻率滿足預(yù)定的關(guān)系。與驅(qū)動信號Φ11、Φ12連接的電感元件171、172、與驅(qū)動信號Φ21、Φ22連接的電感元件173、174的電感值，也可以不同。
另外，在本實施方式中，當(dāng)從頻率相位控制電路121輸出了OFF指令時，必須使第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出的雙方或一方變?yōu)楦≈脿顟B(tài)、或使雙方為等電位。
圖27是圖26所示的控制裝置的變形例，對在壓電元件2的兩個面上形成的電極供給頻率不同的驅(qū)動信號。使電感元件171、173與在一方的壓電元件的兩面上形成的電極151a、151b連接，使電感元件172、174與在另一方的壓電元件的兩面上形成的電極152a、152b連接。振動型驅(qū)動裝置110的控制方法，與圖26所示的控制裝置相同。當(dāng)要將振動型驅(qū)動裝置110迅速地停止時，為能快速地抑制振動體1的振動，必須在保持從頻率相位控制電路121輸入OFF指令時的輸出電壓的狀態(tài)下使其停止。
(實施方式8)以下，以圖24所示的控制裝置為例，用流程圖說明由頻率相位控制電路121進行的具體的控制方法。
在振動體1上同時形成傳播方向相反的2個傳播性振動波，與在振動體1上只形成一個傳播性振動波的情況相比，驅(qū)動效率有可能降低。但是，在以往的由單一的傳播性振動波實現(xiàn)低速驅(qū)動的情況下，如圖45所示，由于振動體1的振動振幅小，所以，移動體6和振動體1的接觸區(qū)域增大，并因振動體1和移動體6之間的滑動摩擦而使振動體1的負荷增大，同樣也將使效率降低。
因此，可以考慮在振動型驅(qū)動裝置110的低速驅(qū)動時，使2個傳播性振動波按相反的方向傳播，而在高速驅(qū)動時將2個傳播性振動波合并為1個。必需備有將實際的速度、指令速度、振動體的振動振幅、驅(qū)動信號的頻率等作為參數(shù)，并以這些參數(shù)通過預(yù)定的值的點為邊界、或在該邊界附近，將2個行波合并為1個的某種裝置。例如，可以考慮當(dāng)通過該邊界時將一個驅(qū)動電壓生成電路的輸出切換為與另一個相同的波形。
在圖28中表示本發(fā)明實施方式8的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置的流程圖。
當(dāng)開始振動型驅(qū)動裝置110的驅(qū)動時，在步驟S101中，輸出用于驅(qū)動第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123的ON指令，并將相位指令P1設(shè)定為90°，將相位指令P1設(shè)定為-90°。這里，相位指令P1設(shè)定有Φ12對Φ11的時間性相位的偏移，相位指令P2設(shè)定有Φ22對Φ21的時間性相位的偏移，在這種情況下，驅(qū)動信號Φ12在時間性相位上比Φ11滯后90°，驅(qū)動信號Φ22比Φ21超前90°。
接著，在步驟S102中，讀出從外部施加的速度指令值Vs，并檢測移動體6的當(dāng)前速度信息Vr。
接著，在步驟S103中，確認速度指令值Vs是否是0，如果不是0則進入步驟S104，如果是0則進入步驟S111。
在步驟S104中，將速度指令值Vs與預(yù)定速度V0進行比較。如速度指令值Vs小于或等于預(yù)定速度V0則進入步驟S105，如速度指令值Vs大于預(yù)定速度V0則進入步驟S106。
在步驟S105中，輸出ON指令，以驅(qū)動第2驅(qū)動電壓生成電路123，并進入步驟S107。在該步驟中速度指令值Vs小于或等于預(yù)定速度V0，因而產(chǎn)生2個傳播方向不同的傳播性振動波并進行低速驅(qū)動，所以將第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123驅(qū)動。如第2驅(qū)動電壓生成電路123已經(jīng)是驅(qū)動狀態(tài)，則跳過該步驟。
在步驟S106中，輸出OFF指令，以使第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出與地短接，并進入步驟S107。由于使第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出與地短接，所以將只由第1驅(qū)動電壓生成電路122的輸出電壓形成的周波電壓供給電極151、152。在該步驟中速度指令值Vs大于預(yù)定速度V0，因而只產(chǎn)生單一的傳播性振動波并進行高速驅(qū)動，所以只將第1驅(qū)動電壓生成電路122驅(qū)動。如第1驅(qū)動電壓生成電路123已經(jīng)是驅(qū)動狀態(tài)，則跳過該步驟。
在步驟S107中，將速度指令值Vs與速度信息Vr進行比較。如Vs大于Vr則進入步驟S108，如Vs小于或等于Vr則進入步驟S109。
在步驟S108中，為增大移動體6的移動速度，將頻率指令F1、F2減低預(yù)定頻率Fd，并進入步驟S102。
在步驟S109中，如速度指令值Vs與速度信息Vr相等，則保持F1、F2并進入步驟S102，如不相等則進入步驟S110。
在步驟S110中，為減低移動體6的移動速度，將頻率指令F1、F2提高預(yù)定頻率Fd，并進入步驟S102。
將步驟S102～步驟S108、步驟S102～步驟109或步驟S102～步驟S110反復(fù)進行到速度指令值Vs為0，當(dāng)速度指令值Vs為0時，從步驟S103進入步驟S111。
在步驟S111中，對第1驅(qū)動電壓生成電路122、第2驅(qū)動電壓生成電路123輸出OFF指令，并將頻率指令F1、F2及相位指令P1、P2的設(shè)定解除。
另外，在本實施方式中，在從步驟S104到步驟S106中，根據(jù)速度指令值Vs的值切換第2驅(qū)動電壓生成電路123的ON/OFF。但是，也可以代替速度指令值Vs，根據(jù)速度信息Vr的值切換第2驅(qū)動電壓生成電路123的ON/OFF。另外，還可以為，根據(jù)基于速度指令值Vs與速度信息Vr的比較結(jié)果所設(shè)定的頻率指令F1、F2的值，切換第2驅(qū)動電壓生成電路123的ON/OFF。
(實施方式9)在上述實施方式8中，為使2個傳播性振動波中的一個的振幅為0而將第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出與地短接。但有時也可以使驅(qū)動信號Φ11和Φ12保持原有關(guān)系，使驅(qū)動信號Φ11和Φ21同相，并使驅(qū)動信號Φ12和Φ22同相，從而將沿相同方向傳播的2個傳播性振動波合成；或者，使驅(qū)動信號Φ11和Φ12保持原有關(guān)系，使驅(qū)動信號Φ11和Φ21反相，并使驅(qū)動信號Φ12和Φ22反相，從而產(chǎn)生單一的傳播性振動波。
另外，當(dāng)為了使2個傳播性振動波中的一個的振幅為0而將第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出與地短接時，由于要將移動體6向相反方向驅(qū)動的傳播性振動波的振幅急劇地變化，所以有可能對移動體6造成沖擊。因此，必須進行使第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出逐漸減小的控制。作為一種簡單的方法，可以考慮使第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出電壓振幅逐漸減小后與地短接?；蛘撸梢钥紤]將第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出電壓振幅作為速度檢測器117的輸出、或速度指令值、或驅(qū)動信號頻率等的函數(shù)，并由未圖示的設(shè)定裝置在比預(yù)定速度更高的高速側(cè)將信號的振幅減小。
在圖29A中表示速度指令與輸出電壓振幅的關(guān)系，在圖29B中表示頻率指令與輸出電壓振幅的關(guān)系。圖29A是表示第2驅(qū)動電壓生成電路1 23的輸出電壓振幅PW根據(jù)速度指令而變化的例的圖，圖29B是表示第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出電壓振幅PW與驅(qū)動信號的頻率指令F2的關(guān)系的圖。
圖30中表示頻率指令與相位指令的關(guān)系。在圖30中，當(dāng)由頻率相位控制電路121決定的頻率指令F1的值大于或等于以小于或等于預(yù)定速度V0的速度驅(qū)動移動體6的f0時，使相位指令P2為-90°；當(dāng)由頻率相位控制電路121決定的頻率指令F1的值小于或等于以大于或等于預(yù)定速度V1的速度驅(qū)動移動體6的f1時，使相位指令P2為90°。在頻率指令F1的值從f0改變到f1的期間內(nèi)，使相位指令隨頻率指令的變化而從-90°改變到90°。在圖31中表示采用了圖30所示特性的振動型驅(qū)動裝置的控制流程圖。
當(dāng)開始振動型驅(qū)動裝置110的驅(qū)動時，在步驟S201中，為了驅(qū)動第1驅(qū)動電壓生成電路122及第2驅(qū)動電壓生成電路123而輸出ON指令，并將相位指令P1設(shè)定為90°，將相位指令P2設(shè)定為-90°。這里，相位指令P1設(shè)定有Φ12對Φ11的時間性相位的偏移，相位指令P2設(shè)定有Φ22對Φ21的時間性相位的偏移，在這種情況下，驅(qū)動信號Φ12在時間性相位上比Φ11滯后90°，驅(qū)動信號Φ22比Φ21超前90°。此外，將頻率指令F1、F2設(shè)定為被預(yù)先存儲在存儲器等內(nèi)的各自的初始頻率。
然后，在步驟S202中，讀出從外部施加的速度指令值Vs，并檢測移動體6的當(dāng)前的速度信息Vr。
接著，在步驟S203中，確認速度指令值Vs是否是0，如果不是0則進入步驟S204，如果是0則進入步驟S209。
在步驟S204中，將速度指令值Vs與速度信息Vr進行比較。如Vs大于Vr則進入步驟S205，如Vs小于或等于Vr則進入步驟S206。
在步驟S205中，為增大移動體6的移動速度，將頻率指令F1、F2減低預(yù)定頻率Fd，并進入步驟S208。
在步驟S206中，如速度指令值Vs與速度信息Vr相等，則保持F1、F2并進入步驟S208，如不相等則進入步驟S207。
在步驟S207中，為減低移動體6的移動速度，將頻率指令F1、F2提高預(yù)定頻率Fd，并進入步驟S208。
在步驟S208中，用函數(shù)G求出與頻率指令F1對應(yīng)的相位指令P2，輸出頻率指令F1、F2和P1、P2，并進入步驟S202。函數(shù)G為圖30所示的值，也可以采用公式或數(shù)據(jù)表。
將步驟S201～步驟S208反復(fù)進行到速度指令值Vs為0，當(dāng)速度指令值Vs為0時，從步驟S203進入步驟S209。
在步驟S209中，對第1驅(qū)動電壓生成電路122、第2驅(qū)動電壓生成電路123輸出OFF指令，并將頻率指令F1、F2及相位指令P1、P2的設(shè)定解除。
按照該控制方法，當(dāng)速度指令與預(yù)定速度相比為高速時，使第1驅(qū)動電壓生成電路122和第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出信號的相位差為同向，可以抑制效率的降低；當(dāng)比預(yù)定速度慢時，使第1驅(qū)動電壓生成電路122和第2驅(qū)動電壓生成電路123的輸出信號的相位差為反向，即使是低速，也可以穩(wěn)定地進行驅(qū)動。此外，在上述實施方式中，由差動放大電路等進行驅(qū)動波形的相加處理，但是，也可以采用以數(shù)字方式對波形數(shù)據(jù)進行相加處理并由D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓后供給壓電元件的方法。另外，作為放大電路，也可以采用眾所周知的D類(丁類)放大器。但是，一般認為，D類放大器的開關(guān)周期，最低限度也必需為多個傳播性振動波的最高頻率的周期的十分之一左右的周期。
(實施方式10)在圖32中，表示本發(fā)明的實施方式10的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置。
在本實施方式中的振動型驅(qū)動裝置110的結(jié)構(gòu)，與圖12所示結(jié)構(gòu)相同。在被設(shè)置于振動型驅(qū)動裝置110的壓電元件2上，形成有沿圓周方向按A(+)、B(+)、A(-)、B(-)的順序配置了電極的電極圖案，由驅(qū)動電壓生成電路124根據(jù)頻率相位控制電路121的頻率指令F1及相位指令P1向這些電極提供驅(qū)動信號。
在圖33中，表示本實施方式中的A相及B相的驅(qū)動信號的波形。在圖中，用實線表示的波形為A相的驅(qū)動信號的波形，用虛線表示的波形為B相的驅(qū)動信號的波形，構(gòu)成使?fàn)顟B(tài)1和狀態(tài)2交替反復(fù)的波形。所謂狀態(tài)1，指的是A相的驅(qū)動信號的時間性相位比B相的驅(qū)動信號超前90°，兩者的頻率都是f1，并只持續(xù)t1的時間的狀態(tài)。所謂狀態(tài)2，指的是A相的驅(qū)動信號的時間性相位比B相的驅(qū)動信號滯后90°，兩者的頻率都是f2并只持續(xù)t2的時間的狀態(tài)。頻率f1、f2，高于振動體的諧振頻率fr，并且滿足f1 f2的關(guān)系。
另外，狀態(tài)1及狀態(tài)2，各自斷續(xù)地反復(fù)。但斷續(xù)地輸出的狀態(tài)1的驅(qū)動信號的相位一致，在狀態(tài)2中也是一樣。在狀態(tài)1中，對壓電元件2提供產(chǎn)生使移動體6逆時針方向轉(zhuǎn)動的傳播性振動波的頻率f1的驅(qū)動信號；在狀態(tài)2中，對壓電元件2提供產(chǎn)生使移動體6順時針方向轉(zhuǎn)動的傳播性振動波的頻率f2的驅(qū)動信號。
在圖34A中表示僅在狀態(tài)1中的驅(qū)動信號的波形，在圖34B中表示由該驅(qū)動信號引起的振動體的振動位移。作為狀態(tài)1的持續(xù)時間的t1及作為狀態(tài)2的持續(xù)時間的t2，分別設(shè)定為在其中的另一時間內(nèi)激振產(chǎn)生的振動波的衰減振動尚未消失的值。按照這種方式，如圖34B所示，在t1期間為頻率f1的強迫振動，在t2期間，在t1中產(chǎn)生的強迫振動變?yōu)橹C振頻率fr的衰減振動。在該衰減振動消失之前，再次激發(fā)頻率f1的強迫振動。
在圖35A中表示僅在狀態(tài)2中的驅(qū)動信號的波形，在圖35B中表示由該驅(qū)動信號引起的振動體的振動位移。與狀態(tài)1一樣，如圖35B所示，在t2期間為頻率f2的強迫振動，在t1期間，在t2中產(chǎn)生的強迫振動變?yōu)橹C振頻率fr的衰減振動。在該衰減振動消失之前，再次激發(fā)頻率f2的強迫振動。
在圖36和圖37中表示使驅(qū)動信號交替地變?yōu)闋顟B(tài)1、狀態(tài)2時的振動體的響應(yīng)振幅。在圖中，黑圓點分別表示狀態(tài)1、狀態(tài)2時的響應(yīng)振幅。
圖36是t1區(qū)間(狀態(tài)1)的振動體的響應(yīng)振幅，是將頻率f1的A相、B相的驅(qū)動信號引起的強迫振動與從頻率f2的A相、B相的驅(qū)動信號引起的強迫振動衰減了的頻率fr的衰減振動疊加后的響應(yīng)振幅。
圖37是t2區(qū)間(狀態(tài)2)的振動體的響應(yīng)振幅，是將頻率f2的A相、B相的驅(qū)動信號引起的強迫振動與從頻率f1的A相、B相的驅(qū)動信號引起的強迫振動衰減了的頻率fr的衰減振動疊加后的響應(yīng)振幅。
在本實施方式中，對振動體的諧振頻率fr，將各頻率設(shè)定為滿足fr＜f1＜f2的關(guān)系，所以，如圖36和圖37所示，在狀態(tài)1時，頻率f1的強迫振動的響應(yīng)振幅，大于頻率f2的強迫振動后的衰減振動的響應(yīng)振幅，在狀態(tài)2時，頻率f1的強迫振動后的衰減振動的響應(yīng)振幅，大于頻率f2的強迫振動的響應(yīng)振幅。因此，無論是在狀態(tài)1還是在狀態(tài)2，移動體6都是逆時針方向轉(zhuǎn)動的。
在圖38中表示使?fàn)顟B(tài)1和狀態(tài)2交替反復(fù)時的振動體的振動位移。由A相的驅(qū)動信號及B相的驅(qū)動信號激振的響應(yīng)振幅，如圖所示，具有在1/(f2-fr)及1/(f1-fr)的周期內(nèi)對振幅及相位進行調(diào)制后的調(diào)制波形。
圖39是成為圖38所示調(diào)制波形的振動波的振動軌跡，是在以A相、B相的振動位移為橫軸、縱軸的AB平面上表示的軌跡。按照本實施方式，可以獲得與圖1相同的振動軌跡。
(實施方式11)在圖40中，表示本發(fā)明的實施方式11的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置中的驅(qū)動信號的頻率與振動體的響應(yīng)振幅的關(guān)系。
本實施例中，在保持交替激振的狀態(tài)1及狀態(tài)2的驅(qū)動信號的頻率差Δf的狀態(tài)下，通過增減驅(qū)動信號頻率而改變移動體的驅(qū)動速度。
在圖中，f1和f2、f1′和f2′分別表示高速驅(qū)動側(cè)、低速驅(qū)動側(cè)的驅(qū)動信號的頻率，頻率越是比諧振頻率高，則振動體的響應(yīng)振幅越低，并且，在狀態(tài)1時的振動體的響應(yīng)振幅與在狀態(tài)2時的振動體的響應(yīng)振幅之差減小。
合成后的2個振動的響應(yīng)振幅之差越小，由A相、B相的驅(qū)動信號的響應(yīng)振幅形成的橢圓軌跡的短軸振幅越小，所以，可以降低接觸面上的驅(qū)動速度，而不會使接觸部的振幅有很大的減低。本實施方式的驅(qū)動方法，在使振動體和移動體以整個表面接觸的低速驅(qū)動時是有效的，優(yōu)選的是，在通常的驅(qū)動速度下以單一的傳播性振動波進行驅(qū)動，而在低速驅(qū)動時切換為本實施方式所示的驅(qū)動。
(實施方式12)在圖41中，表示本發(fā)明的實施方式12的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置中的驅(qū)動信號的頻率與振動體的響應(yīng)振幅的關(guān)系。
在本實施例中，將狀態(tài)1的A相、B相的驅(qū)動信號的頻率f1固定，并通過改變狀態(tài)2的A相、B相的驅(qū)動信號的頻率f2來改變驅(qū)動速度。
通過將狀態(tài)2的A相、B相的驅(qū)動信號的頻率設(shè)定為比f2低的f2′，增加狀態(tài)2的強迫振動及衰減振動的響應(yīng)振幅，可以減低移動體6的輸送速度。進而，通過使f2與f1一致，可以使AB平面上的軌跡變?yōu)榫€狀并使輸送速度為0，也可以將f2設(shè)定為比f1小的值，從而進行反轉(zhuǎn)動作。
(實施方式13)在圖42中，表示實施方式13中的A相、B相的驅(qū)動信號的波形。
在本實施方式中，代替頻率相位控制電路而設(shè)置頻率時間控制電路，并通過改變狀態(tài)1及狀態(tài)2的持續(xù)時間即t1及t2之比而改變速度。
通過將狀態(tài)1的持續(xù)時間t1設(shè)定得比狀態(tài)2的持續(xù)時間t2長，可以充分地增大頻率f1的強迫振動的振動能量。進而，由于t2的時間與t1的時間相比相對地縮短，所以，可以在狀態(tài)2中的頻率f1的強迫振動后的衰減振動的衰減量減小的過程中就切換到下一個強迫振動，因此，可以增大狀態(tài)1的強迫振動振幅、及狀態(tài)1的衰減振動振幅，從而可以增大振動體和移動體的接觸面上形成的橢圓軌跡的短軸，并能提高驅(qū)動速度。
如上所述，根據(jù)振動型驅(qū)動裝置110的驅(qū)動速度，調(diào)整狀態(tài)1的持續(xù)時間t1和狀態(tài)2的持續(xù)時間t2，從而可以改變驅(qū)動速度。通過改變t2直到將其減小到0，可以從低速驅(qū)動連續(xù)地改變?yōu)閱我粋鞑バ哉駝硬ǖ尿?qū)動，所以，可以在從使振動體和移動體以整個表面接觸的低速驅(qū)動時起直到使振動體和移動體以一部分接觸的通常速度驅(qū)動時的較寬的范圍內(nèi)改變速度。此外，也可以通過將t2設(shè)定為大于t1并使頻率f2大于f1，來進行反轉(zhuǎn)動作。
(實施方式14)圖43A表示實施方式14的監(jiān)視電路的輸出波形，圖43B表示實施方式14的驅(qū)動信號波形。
使?fàn)顟B(tài)1中的強迫振動停止后以衰減振動的形式振動著的t2的期間，是振動體和移動體的自由振動周期，所以與隨后供給的狀態(tài)1之間的相位發(fā)生變化，由于衰減振動和下一次供給的狀態(tài)1的相位與狀態(tài)1中的強迫振動的響應(yīng)相位不一致，所以不能進行有效的激振。因此，在本實施方式中，設(shè)置用于監(jiān)視振動體的振動位移或變形的電路，可以在開始提供驅(qū)動信號時改變激振相位，以便能以預(yù)定的相位對衰減振動進行激振。圖43A的Sa、Sb是從監(jiān)視電路得到的信號，在下一次的狀態(tài)1開始時，將驅(qū)動信號的相位調(diào)整為強迫振動時的振動位移的相位或預(yù)先決定的規(guī)定相位，從而使激振力在強迫振動開始時起到有效的作用。
另外，在上述各實施方式中說明過的控制裝置的結(jié)構(gòu)都只不過是一例，只要是能夠控制驅(qū)動信號以使得在振動體1上形成的行波的最大位移的極大位置依次移動，什么樣的結(jié)構(gòu)都可以。
另外，在上述的多個實施方式中，對由硬件執(zhí)行驅(qū)動信號的控制的情況進行了說明，但也可以由計算機程序執(zhí)行同樣的控制。本發(fā)明也可以適用于存儲了該程序的可由信息處理設(shè)備(informationprocessing apparatus)讀取的存儲媒體(storage medium)。
另外，在上述各實施方式中，說明了圓環(huán)型的振動型驅(qū)動裝置的控制，但只要是在振動體上激發(fā)形狀相同(或類型相同)而時間性相位不同的多個振動、并通過其合成激發(fā)傳播性振動的振動型驅(qū)動裝置，則本發(fā)明對任何形態(tài)都可以適用。
進而，以上說明過的各實施方式，也是實施本發(fā)明時的一例。此外，本發(fā)明也可以在對上述各實施方式附加各種變更或改進后實施。
權(quán)利要求
1.一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制裝置的特征在于控制上述驅(qū)動信號，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
2.一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制裝置的特征在于以不同的時間性相位周期性地控制上述多個驅(qū)動信號，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于以不同的時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅及相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于以不同的時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于控制上述驅(qū)動信號，以使得根據(jù)上述驅(qū)動信號的頻率的變化，改變上述傳播性振動的最大位移。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于具有檢測上述振動型驅(qū)動裝置的速度的速度檢測裝置，并根據(jù)上述速度檢測裝置的檢測結(jié)果來控制上述驅(qū)動信號，以改變上述傳播性振動的最大位移。
7.一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)形狀相同而位置性相位不同的多個振動，并借助于由這些振動的合成所產(chǎn)生的傳播性振動，使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制裝置的特征在于控制上述驅(qū)動信號，以使得上述傳播性振動包含振幅恒定的傳播性振動分量和位置性相位改變的駐波振動分量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于以不同的時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅及相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于以不同的時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅，以使得上述駐波振動分量的位置性相位在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于根據(jù)上述駐波驅(qū)動信號的頻率的變化，增減使上述傳播性振動的位置性相位改變的振動分量。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于具有檢測上述振動型驅(qū)動裝置的速度的速度檢測裝置，根據(jù)上述速度檢測裝置的檢測結(jié)果，增減使上述駐波傳播性振動的位置性相位改變的振動分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，來決定驅(qū)動信號的頻率；調(diào)制裝置，根據(jù)對上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度預(yù)先決定的參數(shù)，來決定相位調(diào)制量及振幅調(diào)制量；相位控制裝置，根據(jù)由上述調(diào)制裝置決定的相位調(diào)制量，產(chǎn)生對驅(qū)動信號進行了相位調(diào)制的信號；以及振幅控制裝置，根據(jù)由上述調(diào)制裝置決定的振幅調(diào)制量，對各驅(qū)動信號分別獨立地進行振幅調(diào)制。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，來決定驅(qū)動頻率；調(diào)制裝置，根據(jù)對上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度預(yù)先決定的參數(shù)，來決定振幅調(diào)制量；以及振幅控制裝置，根據(jù)由上述調(diào)制裝置決定的振幅調(diào)制量，對各驅(qū)動信號分別獨立地進行振幅調(diào)制。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，決定驅(qū)動頻率并輸出脈沖信號；調(diào)制裝置，根據(jù)對上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度預(yù)先決定的參數(shù)，決定相位調(diào)制量及脈寬調(diào)制量；相位控制裝置，根據(jù)由上述調(diào)制裝置決定的相位調(diào)制量，對上述脈沖信號進行相位調(diào)制；以及脈寬控制裝置，根據(jù)由上述調(diào)制裝置決定的脈寬調(diào)制量，對各脈沖信號分別獨立地進行脈寬調(diào)制，由驅(qū)動電路生成上述多個驅(qū)動信號，該驅(qū)動電路由根據(jù)該進行了相位調(diào)制及脈寬調(diào)制的脈沖信號輸出電源電壓的開關(guān)元件和使電源電壓升壓的升壓裝置構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，決定驅(qū)動頻率并輸出脈沖信號；調(diào)制裝置，根據(jù)對上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度預(yù)先決定的參數(shù)，決定脈寬調(diào)制量；以及脈寬控制裝置，根據(jù)由上述調(diào)制裝置決定的脈寬調(diào)制量，對上述脈沖信號進行脈寬調(diào)制，由驅(qū)動電路生成上述多個驅(qū)動信號，驅(qū)動電路由根據(jù)該進行了該脈寬調(diào)制的脈沖信號輸出電源電壓的開關(guān)元件和使電源電壓升壓的升壓裝置構(gòu)成。
16.一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制裝置的特征在于同時激發(fā)使頻率各不相同的多個傳播性振動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于上述多個傳播性振動，包含傳播方向彼此不同的傳播性振動。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于根據(jù)所供給的速度指令值，使同時激發(fā)的傳播性振動的個數(shù)不同。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于根據(jù)所供給的速度指令值，改變傳播方向一致的傳播性振動的個數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于根據(jù)上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度，使同時激發(fā)的傳播性振動的個數(shù)不同。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于根據(jù)上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度，改變傳播方向一致的傳播性振動的個數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，決定多個傳播性振動的各驅(qū)動頻率；以及驅(qū)動信號生成裝置，根據(jù)由上述頻率控制裝置決定的驅(qū)動頻率，產(chǎn)生用于激發(fā)上述多個傳播性振動的驅(qū)動信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，決定多個傳播性振動的各驅(qū)動頻率；相位控制裝置，根據(jù)上述速度指令值，決定形成多個傳播性振動的每一個的多個駐波之間的時間性相位；以及驅(qū)動信號生成裝置，根據(jù)由上述頻率控制裝置決定的驅(qū)動頻率和由上述相位控制裝置決定的時間性相位，產(chǎn)生用于激發(fā)上述多個傳播性振動的驅(qū)動信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號與所供給的速度指令值的偏差，決定多個傳播性振動的各驅(qū)動頻率；相位控制裝置，根據(jù)上述驅(qū)動速度，決定形成多個傳播性振動的每一個的多個駐波之間的時間性相位；以及驅(qū)動信號生成裝置，根據(jù)由上述頻率控制裝置決定的驅(qū)動頻率和由上述相位控制裝置決定的時間性相位，產(chǎn)生用于激發(fā)上述多個傳播性振動的驅(qū)動信號。
25.一種振動型驅(qū)動裝置的控制裝置，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制裝置的特征在于分別將激發(fā)第1傳播性振動的第1驅(qū)動信號和激發(fā)頻率與第1傳播性振動不同的第2傳播性振動的第2驅(qū)動信號設(shè)定為間歇性驅(qū)動信號組，并且，將第1驅(qū)動信號和第2驅(qū)動信號交替地施加在電能-機械能變換元件上，在該第1及第2傳播性振動的一個的衰減振動產(chǎn)生的期間內(nèi)，疊加另一個傳播性振動。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制裝置，其特征在于上述第1及第2驅(qū)動信號組，在各自的驅(qū)動信號組內(nèi)，使時間性相位一致。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制裝置，其特征在于使上述傳播性振動的施加開始時的相位與在上述間歇式信號生成之前由各自的驅(qū)動信號激發(fā)的傳播性振動的衰減振動的相位一致。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制裝置，其特征在于使上述第1傳播性振動的衰減振動與上述第2傳播性振動的傳播方向不同。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號，決定第1及第2傳播性振動的各驅(qū)動頻率；以及驅(qū)動信號生成裝置，根據(jù)由上述頻率控制裝置決定的驅(qū)動頻率，產(chǎn)生用于激發(fā)上述多個傳播性振動的驅(qū)動信號。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制裝置，其特征在于，具有速度檢測裝置，檢測上述振動型驅(qū)動裝置的驅(qū)動速度；頻率控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號，決定上述第1及第2傳播性振動的各驅(qū)動頻率；時間控制裝置，根據(jù)由上述速度檢測裝置測得的速度信號，決定使上述第1及第2傳播性振動的每一個進行強迫振動的持續(xù)時間；以及驅(qū)動信號生成裝置，根據(jù)由上述頻率控制裝置決定的驅(qū)動頻率和由上述時間控制裝置決定的持續(xù)時間，產(chǎn)生用于激發(fā)上述第1及第2傳播性振動的驅(qū)動信號。
31.一種致動裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1所述的控制裝置；由上述控制裝置控制的振動型驅(qū)動裝置；以及由上述振動型驅(qū)動裝置驅(qū)動的驅(qū)動機構(gòu)。
32.一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)形狀相同而位置性相位不同的多個振動，并借助于由這些振動的合成所產(chǎn)生的傳播性振動，使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制方法的特征在于控制上述驅(qū)動信號，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和上述接觸體的相對移動方向上變化。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的控制方法，其特征在于以不同的時間性相位周期性地控制上述多個驅(qū)動信號。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的控制方法，其特征在于以不同的時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅和相位。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的控制方法，其特征在于按時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅。
36.一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)形狀相同而位置性相位不同的多個振動，并借助于由這些振動的合成所產(chǎn)生的傳播性振動，使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制方法的特征在于控制上述驅(qū)動信號，以使得上述傳播性振動包含振幅恒定的傳播性振動分量和位置性相位改變的駐波振動分量。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的控制方法，其特征在于按時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅和相位。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的控制方法，其特征在于以不同的時間性相位周期性地改變上述多個驅(qū)動信號的振幅。
39.一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制方法的特征在于同時激發(fā)使頻率各不相同的多個傳播性振動。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的控制方法，其特征在于上述多個傳播性振動，包含傳播方向彼此不同的傳播性振動。
41.一種振動型驅(qū)動裝置的控制方法，該振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能-機械能變換元件構(gòu)成的振動體、和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能-機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和上述接觸體相對移動，該控制方法的特征在于分別將激發(fā)第1傳播性振動的第1驅(qū)動信號和激發(fā)頻率與第1傳播性振動不同的第2傳播性振動的第2驅(qū)動信號設(shè)定為間歇性驅(qū)動信號組，并且，將第1驅(qū)動信號和第2驅(qū)動信號交替地施加在電能-機械能變換元件上，在該第1及第2傳播性振動的一個的衰減振動產(chǎn)生的期間內(nèi)，疊加另一個傳播性振動。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的控制方法，其特征在于上述第1及第2驅(qū)動信號組，在各自的驅(qū)動信號組內(nèi)，使時間性相位一致。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的控制方法，其特征在于使上述傳播性振動的施加開始時的相位與在上述間歇式信號生成之前由各自的驅(qū)動信號激發(fā)的傳播性振動的衰減振動的相位一致。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的控制方法，其特征在于使上述第1傳播性振動的衰減振動與上述第2傳播性振動的傳播方向不同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種即使是長時間地持續(xù)保持以低速驅(qū)動的狀態(tài)也能確保輸出性能的振動型驅(qū)動裝置的控制裝置及控制方法。振動型驅(qū)動裝置，具有由彈性體及電能－機械能變換元件構(gòu)成的振動體和與上述振動體接觸的接觸體，通過對上述電能－機械能變換元件施加多個驅(qū)動信號，在上述振動體上激發(fā)傳播性振動，并使上述振動體和移動體相對移動。控制裝置及控制方法，對上述驅(qū)動信號進行控制，以增減上述傳播性振動的最大位移，并使該最大位移為極大值的位置在上述振動體和移動體的相對移動方向上變化。
文檔編號H01L41/09GK1534856SQ20041003060
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者藤本幸輔, 片岡健一, 一 申請人:佳能株式會社