CN1534856A - 振动型驱动装置的控制装置和控制方法、致动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种即使是长时间地持续保持以低速驱动的状态也能确保输出性能的振动型驱动装置的控制装置及控制方法。振动型驱动装置，具有由弹性体及电能－机械能变换元件构成的振动体和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能－机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和移动体相对移动。控制装置及控制方法，对上述驱动信号进行控制，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和移动体的相对移动方向上变化。

Description

振动型驱动装置的控制装置和控制方法、致动装置

技术领域

本发明涉及借助于电能-机械能变换元件在弹性体内形成传播性振动(traveling vibration)、并使该振动体和接触体相对移动的所谓振动型驱动装置的控制。

背景技术

作为以低速取得大驱动力的驱动装置，采用借助于电能-机械能变换元件在弹性体内形成振动并对移动体(接触体)进行驱动的振动型驱动装置。

特别是，在日本专利申请公开特开2001-157473号公报中提出的行波型的振动型驱动装置，通过在弹性体内激发传播性的振动波，并连续地驱动以加压方式与该弹性体接触的移动体，可以进行更平稳的驱动。

在该日本专利申请公开特开2001-157473号公报所公开的振动型驱动装置中，用圆环形状的弹性体构成振动体，在弹性体的轴向的一侧，形成有梳齿形的凸起群。在这些凸起群的上表面，接合着摩擦材料。此外，在弹性体的轴向的另一侧，粘贴有用作电能-机械能变换元件的圆环状的压电元件，在压电元件上形成有图案电极。

图案电极，根据在振动体的圆环部激发的振动模式的次数，按该次数的4倍值进行等分，并对各个电极提供时间性相位依次各相差90°的大致为正弦波形状的交流电压。当以与所激发的振动模式的固有振动频率接近的频率提供交流电压时，借助于因压电元件的伸缩而施加于弹性体的弯矩使弹性体产生谐振，与依次各相差90°的交流电压分别对应激发的振动(模式)，形状相同，且相位不同，通过将其合成，形成传播性振动波(行波)。

在图44中表示用于进行振动型驱动装置的驱动的驱动电路。该驱动电路，是日本专利申请公开特开2002-176788号公报中记述的驱动电路，由图中未示出的脉冲发生电路所产生的脉冲对由MOSFET22～29构成的开关电路进行通断控制，在带中心抽头的变压器30、31中产生交流电压，并将相位依次各相差90°的交流电压提供与连接在二次侧的A(+)、B(+)、A(-)、B(-)对应的端子32～35。

另一方面，将不同的振动(模式)叠加的所谓驻波驱动型的电机，例如，有在美国专利第5777424号中提出的将纵向振动和扭转振动合成者。在该例中，通过以90°的相位差激发纵向振动和扭转振动，将纵向振动用作使振动体离开及接触移动体的振动，并将扭转振动用作输送移动体的振动。

这种通过将不同的振动模式叠加而进行驱动的振动型驱动装置，为了以相同的频率驱动不同振动方向的模式，必须使不同振动方向的模式中的谐振频率基本一致，但是，即使加工成相同的形状，由于振动体材料的各向异性等，也很难使谐振频率一致，因而必需设有频率调整工序。

与此相反，上述将形状相同的振动(模式)叠加的所谓行波型的振动型驱动装置，由于振动模式是具有相同变形分布的模式，谐振频率难以因振动方向而发生变化。所以，具有几乎无须为了使2个模式的谐振频率一致而进行调整的特征。

但是，在行波型的振动型驱动装置中，由于是同形状的振动(模式)的叠加，所以存在着如下的问题。

在图45A、图45B中，示意地表示振动体(弹性体)与移动体的接触·驱动状态。

在图45A、图45B中，表示振动体101的振动位移和移动体106的响应位移，但省略了振动体上的凸起形状和摩擦材料。图中以实线箭头表示的是振动体101的驱动振动，借助于该驱动振动，沿空心箭头所示的方向驱动移动体106。图45A表示振动振幅大的高速驱动时的振动状态，图45B表示与图45A的状态相比振动振幅小的低速驱动时的振动状态。如图45B所示，通过减小振动振幅，使各位置上的输送速度降低，并使速度减低(速度由空心箭头的长度表示)

移动体106具有这样的弯曲刚度和响应性，使得其一部分与振动体101的输送速度大的、即位移大的部位进行接触。但是，随着速度的降低，与移动体106的接触区域增加，最终，如图48B所示，在几乎以整个表面接触的状态下进行低速驱动。

当变成这种接触状态时，在接触面的大致整个区域上，因局部的振动体和移动体的速度差而引起的滑动摩擦将起作用，因而使效率减低。进而，在接触面上产生的磨损粉末很难排到外部，作为磨粒而发挥作用，所以，将使移动体及振动体的磨损量增加。

作为在保持某种程度的振动振幅的时使速度降低的方法，虽然主要采用提高振动响应性的装置，但是，包括：例如，如日本专利申请公开特开平8-180073号公报所公开的那样，在停止时切换为驻波的方法，将A相、B相之间的相位差从90°减小而改变为驻波的方法，或将A相、B相中的一个的振动振幅减小的方法。

但是，如采用上述方法，将给振动体和移动体的接触面带来恶劣影响。

例如，在圆环型的振动型驱动装置的情况下，以使位置性相位错开90°的方式，将在振动体内产生多个弯曲变形的振动模式叠加使用。

图46是示意地表示振动体的振动的展开图，图中表示对压电元件102的A(+)、B(+)、A(-)、B(-)分别提供时间性相位相差90°的驱动电压时的振动状态。在振动体101的各部表示的椭圆“a”～“g”，表示在振动体的各位置上产生的椭圆运动。在各椭圆中表示的箭头，是构成椭圆运动的A、B相(实线箭头表示A相，虚线箭头表示B相)的各振动分量。

构成椭圆运动的A、B各相的振动分量，其方向因位置而不同。这里，在将A相的振动振幅减小而生成驻波分量时，由于取决于位置而生成并分布着纵振幅减小的部位和横振幅减小的部位，所以将产生不均匀的摩擦状态。这种不均匀，由于使摩擦面的摩擦速度产生速度差，所以成为摩擦面的平面度恶化、性能降低的原因。

进而，由于行波振动的极大部、即驱动力大的部位总是存在于相同的位置，所以使移动体和振动体的表面压力不均衡，或者，因移动体的接触部的平面的凹凸而与移动体的转动同步地产生转动不均衡，因而有可能使转动精度降低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即使是长时间地持续保持以低速驱动的状态也能确保输出性能的振动型驱动装置的控制装置及控制方法。

根据本发明的一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制装置，控制上述驱动信号，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

另外，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制装置，以不同的时间性相位周期性地控制上述多个驱动信号，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

另外，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发形状相同而位置性相位不同的多个振动，并借助于由这些振动的合成所产生的传播性振动，使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制装置，控制上述驱动信号，以使得上述传播性振动包含振幅恒定的传播性振动分量和位置性相位改变的驻波振动分量。

另外，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制装置，同时激发使频率各不相同的多个传播性振动。

进而，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制装置，分别将激发第1传播性振动的第1驱动信号和激发频率与第1传播性振动不同的第2传播性振动的第2驱动信号设定为间歇性驱动信号组，并且，将第1驱动信号和第2驱动信号交替地施加在电能-机械能变换元件上，在该第1及第2传播性振动的一个的衰减振动产生的期间内，叠加另一个传播性振动。

另外，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发形状相同而位置性相位不同的多个振动，并借助于由这些振动的合成所产生的传播性振动，使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制方法，控制上述驱动信号，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

另外，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发形状相同而位置性相位不同的多个振动，并借助于由这些振动的合成所产生的传播性振动，使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制方法，控制上述驱动信号，以使得上述传播性振动包含振幅恒定的传播性振动分量和位置性相位改变的驻波振动分量。

进而，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制方法，同时激发使频率各不相同的多个传播性振动。

进而，根据本发明的另一个方面，是提供一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动。该控制方法，分别将激发第1传播性振动的第1驱动信号和激发频率与第1传播性振动不同的第2传播性振动的第2驱动信号设定为间歇性驱动信号组，并且，将第1驱动信号和第2驱动信号交替地施加在电能-机械能变换元件上，在该第1及第2传播性振动的一个的衰减振动产生的期间内，叠加另一个传播性振动。

附图说明

图1是表示由本发明的实施方式1的控制装置控制的振动型驱动装置中的振动体的振动轨迹的图。

图2是表示实施方式1中的驱动信号波形的图。

图3是表示实施方式1中的驱动信号波形的表达式的图。

图4A～图4D是表示实施方式1中的振动体的振动的示意图。

图5是表示由本发明的实施方式2的控制装置控制的振动型驱动装置中的振动体的振动轨迹的图。

图6是表示实施方式2中的驱动信号波形的表达式的图。

图7是表示实施方式2中的驱动振幅的曲线图。

图8是表示由本发明的实施方式3的控制装置控制的振动型驱动装置中的振动体的振动轨迹的图。

图9是表示实施方式3中的驱动振幅的曲线图。

图10是表示实施方式3中的驱动振幅的曲线图。

图11是表示本发明的实施方式4的控制装置的结构的框图。

图12是表示各实施方式的行波型的振动型驱动装置的结构的剖面图。

图13是表示上述振动型驱动装置中使用的振动体的斜视图。

图14是表示由实施方式1的控制装置激发的行波的振动位移的包络线的变化的图。

图15是表示由现有的控制方法激发的行波的振动位移的变化的图。

图16是表示由现有的控制方法激发的行波的振动位移的变化的图。

图17是表示本发明实施方式5的控制装置的结构的框图。

图18是表示实施方式5中的驱动信号波形的图。

图19是表示实施方式5中的压电元件的电极图案及电极布线的图。

图20是表示振动型驱动装置的频率-速度特性的图。

图21是表示本发明的实施方式6的控制装置的结构的框图。

图22是表示实施方式6中的驱动信号波形的图。

图23是表示实施方式6中的压电元件的电极图案及电极布线的图。

图24是表示本发明的实施方式7的控制装置的结构的框图。

图25是表示实施方式7中的驱动信号波形及变压器二次侧的输出信号波形的图。

图26是表示在图24中表示的控制装置的变形例的结构的框图。

图27是表示在图24中表示的控制装置的另一变形例的结构的框图。

图28是表示本发明的实施方式8的控制流程图的图。

图29A是表示实施方式9中的速度指令和一个驱动电压生成电路的电压振幅的特性的图，图29B是表示实施方式9中的频率指令和一个驱动电压生成电路的电压振幅的特性的图。

图30是表示实施方式9中的频率指令和一个驱动电压生成电路的相位指令的特性的图。

图31是表示实施方式9的控制流程图的图。

图32是表示本发明实施方式10的控制装置的结构的框图。

图33是表示实施方式10中的驱动信号波形的图。

图34A是只表示实施方式10中的状态1的驱动信号波形的图，

图34B是只表示实施方式10中的状态1的响应振幅的图。

图35A是只表示实施方式10中的状态2的驱动信号波形的图，

图35B是只表示实施方式10中的状态2的响应振幅的图。

图36是表示实施方式10中的状态1的强迫振动及衰减振动的响应振幅的图。

图37是表示实施方式10中的状态2的强迫振动及衰减振动的响应振幅的图。

图38是表示实施方式10中的响应振幅的图。

图39是表示由本发明的实施方式10的控制装置控制的振动型驱动装置中的振动体的振动轨迹的图。

图40是表示实施方式11中的状态1的强迫振动及衰减振动的响应振幅的图。

图41是表示实施方式12中的状态1的强迫振动及衰减振动的响应振幅的图。

图42是表示实施方式13中的驱动信号波形的图。

图43A是表示实施方式14中的监视电路的输出波形的图，图43B是表示实施方式14中的驱动信号波形的图。

图44是表示现有的振动型驱动装置中的振动电路的结构的图。

图45A和图45B是表示现有的行波型的振动型驱动装置中的振动体与移动体的接触状态及驱动状态的展开图。

图46是表示现有的振动型驱动装置中的振动体的振动的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。

(实施方式1)

在图12中，表示本发明的实施方式1的行波型的振动型驱动装置的结构。该振动型驱动装置，由用小螺钉等固定在壳体10的振动体1、通过摩擦材料5与振动体1摩擦接触的移动体6、由球轴承15以转动自如的方式支承在壳体10的输出轴11、产生使移动体6以加压方式与振动体1接触的弹力并将移动体6的转动传递到输出轴11的加压弹簧8构成。在输出轴11上，通过未图示的齿轮等，连接着将该振动型驱动装置作为驱动源的各种装置、设备等的致动装置21的驱动机构20。驱动机构20，接受输出轴11的输出而动作。

在图13中，表示在上述振动型驱动装置中使用的振动体1的从背面侧观察时的斜视图。振动体1，由通过金属材料的切削加工或粉末烧结等的模压成型而制成圆环状的弹性体1A、粘贴在该弹性体1A的背面的作为电能-机械能变换元件的圆环状压电元件2构成。电能-机械能变换元件，另外，还有电致伸缩元件(electrostriction element)、磁致伸缩元件(magnetostriction element)等。

在弹性体1A的轴向的一侧(表面)，通过形成沿轴向延伸的多个辐射状沟槽，而形成多个梳齿形的凸起4。在该多个凸起4的上表面，粘结有摩擦材料5。作为摩擦材料5，采用以PTFE(聚四氟乙烯)为主体的复合树脂材料、根据用途进行了表面处理的金属材料、或氧化铝陶瓷。

在弹性体1A的轴向的另一侧(不形成梳齿形凸起的一侧)的表面上，粘贴压电元件2。通过蒸镀或印刷，在该压电元件2上形成有图案电极2-1。

图案电极2-1，根据在振动体1的弹性体1A内激发的振动(以下称为振动模式)的次数，按该次数的4倍值进行等分，并对各个电极提供时间性相位依次各相差90°的大致为正弦波形状的交流电压。当以与所激发的振动模式的固有振动频率接近的频率提供交流电压时，通过压电元件2的伸缩，对弹性体1A施加弯矩，并借助于所施加的弯矩使弹性体1A产生谐振振动。分别由各相差90°的交流电压所激发的振动，被合成为行波(传播性振动波)。

以下，说明上述振动型驱动装置的驱动方法(控制方法)。在图1中表示振动体的A相、B相的振动轨迹。此外，在图2中表示通过图案电极供给压电元件2的驱动信号(输入信号)的波形。进而，在图3中表示对驱动信号波形的说明。

图1所示的振动轨迹，分别以横轴、纵轴表示A相、B相的振动位移，借助于图2所示的驱动信号，在振动体1内激发如图1所示的振动。

这里，在对A(+)、B(+)、A(-)、B(-)的压电元件2供给驱动信号的4相驱动的情况下，由于A(+)和A(-)及B(+)和B(-)反相，所以概略地表示为A相及B相(以下，在其他实施方式中也是如此)。

在图2中表示的驱动信号(A向驱动电压及B向驱动电压)，将具有图3所示的驱动角速度ω的驱动信号作为基波(振幅恒定的驱动电压V)，并同时进行了振幅调制(驻波振幅a)和相位调制(转动角α)，其结果如图1所示，在行波中生成驻波分量，进而在A、B平面上形成使其驻波分量转动的行波。

以下，说明该驱动方法的作用。在通常的振动型驱动装置的驱动方法中，被配置成使位置性相位差为π/2的A相振动及B相振动，通过以相等的振幅和π/2的时间性相位差对振动进行激发，从而在A、B平面上描绘出在图1中以虚线表示的圆形轨迹。该A、B相的振动，如图46所示，在振动体的各部分，其振动方向不同。

图4A～图4D是将振动体1的各部分的振动分成A相、B相分量后表示图1所示的本实施方式的振动形态的示意图。按时间顺序，从图4A起、经图4B、图4C而改变到图4D的振动状态，实线箭头表示A相的振动分量，虚线箭头表示B相的振动分量。

在图4A的状态下，由于A相振幅＞B相振幅，所以A相腹部的振动最大，椭圆振动逐渐转动，在图4B的状态下，在A相的腹部和B相的腹部的中间振动振幅变为最大。进而，在图4C的状态下，B相腹部的振动振幅最大，同样地，在经过图4D的状态后，又返回到最初的图4A的振动形态。这样，通过进行振幅调制和相位调制，如图1所示，使由A相及B相振动构成的驻波分量转动。

其结果是，增减由A相振动和B相振动的合成所形成的行波的最大位移，并且，该最大位移变为极大值的位置在振动体1上沿着该振动体1和移动体6的相对驱动方向进行移动。

这里，图15是表示当以一定的速度驱动振动型驱动装置时使A、B各相的振动振幅相等、且使时间性相位差为90°的通常(现有)的行波的振动位移变化的图。图中以虚线表示的是连结各位置上的行波振动位移的最大值的包络线，由于振动位移的最大值相等，所以是直线状的包络线。就是说，在该行波的最大位移上，既没有增减，也不存在极大值。

另外，图16是表示当以恒定的速度驱动振动型驱动装置时，按照在背景技术部分中用图46说明过的现有的低速驱动方法，使B相的振动振幅减小时的行波的振动位移变化的图。由于在与B相对应的位置上使振幅减小，所以，如图中的虚线所示，连结行波最大位移的包络线，变成使A相位置为最大(极大)而节距(pitch)为行波波长的一半的大致的正弦波形状。进而，如将B相的振动振幅减小到0，则与B相对应的位置的振幅变为0，因而变为在A相位置具有波腹(anti-node)的驻波。当使A相的振动振幅减小时，同样也使与A相位置对应的位置上的振幅减小，变为B相的位置为最大(极大)的大致为正弦波形状的包络线。

如上所述，在现有的驱动方法中，虽然是对行波的振动位移的最大值进行增减，但所形成的只是在A相位置或B相位置这样的规定位置上使其最大值为极大的行波。于是，当以这种使一个相的振动振幅减小的方式生成驻波分量时，将在规定的位置上生成并分布纵振幅减小的部位和横振幅减小的部位。因此，当以加压方式使移动体与振动体接触时，将因接触位置的不同而产生不均匀的摩擦状态。这种不均匀，使摩擦面的摩擦速度产生速度差，并使摩擦面的平面度恶化，所以，由于转动不均衡更加严重、不能保持适当的接触状态所产生的异常噪声等，将导致性能的降低。

进而，由于振动振幅大的部位总是存在于相同的位置，所以，因移动体和振动体的表面压力分布不均、或移动体的接触部平面的凹凸，经常导致与移动体的转动同步地产生转动不均衡，并使转动精度受到严重的损害。

进而，当使A、B相的时间性相位差从90°改变时，也会使A、B相的中间位置上的振幅增加，因此同样会导致性能的降低。

与此相反，在图14中，只表示当以恒定的速度驱动振动型驱动装置时，按照本实施方式的驱动方法在振动体1内激发的包络线。该图表示连结行波的各位置上的振动振幅的最大值的包络线的变化。在现有的驱动方法中，如图16所示，连结振幅的最大值的包络线的极大部的位置是固定的。与此不同，在本实施方式中，使振动位移的包络线以由调制周期决定的速度移动。即，在本实施方式中，行波的振动位移的最大值(最大位移)增减，并使该最大位移成为极大值的位置依次或连续地移动。

另外，为使振动体1响应驱动信号的振幅调制、相位调制，只需使按该调制频率生成的驱动信号的边频带进入可驱动振动体1的频带即可。

在通过调制生成的驻波分量中，没有驱动移动体6的驱动力。由A、B相中所包含的正交分量，提供可驱动移动体6的驱动振动分量。因此，驱动振动分量，只是在图4A～图4D中以虚线表示的椭圆的分量，驱动速度也由该虚线的椭圆的大小决定。

按照本实施方式，在产生比驱动振动分量更大的振动时，还能以更低的速度进行驱动，进而，行波的最大位移成为极大值的位置按照调制周期在振动体1上连续地移动，所以，可以避免与移动体6的以整个表面接触的状态，还可以避免在特定位置上的磨损加重的现象。

进而，在现有的驱动方法中，存在着移动体的加压表面压力不均、因接触部的平面形状和振动体上的行波的极大位置的关系所引起的转动不均衡、力矩不均衡等问题。但是，按照本实施方式，通过使行波的极大位置在振动体上移动，可以使转动不均衡、力矩不均衡在振幅相位的调制周期内达到均衡，可以大幅度地减低调制频率以下的转动不均衡、力矩不均衡。

如上所述，在本实施方式中，对A相振动和B相振动进行独立的振幅调整和相位调整，使作为A相和B相的合成波的行波中包含驻波分量，进而使AB平面上的振动形状转动，由此，可以使在振动体1上形成的行波的最大位移的极大位置依次(连续)移动。因此，即使在极低速的驱动且驱动振动微小的条件下，也能以较大的振幅进行长时间的稳定的驱动。

(实施方式2)

在图5中，表示按本发明的实施方式2的振动型驱动装置的驱动方法(控制方法)驱动时的振动体1的振动轨迹。本实施方式的驱动方法，适用于实施方式1中所述的振动型驱动装置。并且，在本实施方式中，与实施方式1一样，也是使在振动体1上形成的行波的最大位移的极大位置依次移动。

在图6中，表示本实施方式的驱动信号(输入信号)。在图7中，以时间轴表示本实施方式的驱动振幅。

本实施方式，对A相及B相只进行了独立的振幅调制。

如图6所示，设基本振幅为V，并以使A、B两相相反的方式进行调制振幅a的振幅调制，当以比驱动周期长的时间进行观察时，在A、B两相中使振幅均等地增大。

在本实施方式的情况下，得到图4A和图4C所示的振动状态。因此，与A相及B相的波腹相当的部分的振幅增大，在A相的腹部和B相的腹部之间的区域上振幅减小，所以不能在振动体1和移动体6的接触部的整个区域上得到均等的接触状态。虽然由此而产生的不均匀磨损有可能使转动不均衡增大，但因这种不均匀磨损在A、B两相中均等地产生，所以不会引起驱动上的不平衡。因此，作为一种无需同时进行实施方式1的相位调制的简易驱动方法是很有效的。

(实施方式3)

在图8中，表示按本发明的实施方式3的振动型驱动装置的驱动方法(控制方法)驱动时的振动体1的振动轨迹。本实施方式的驱动方法，适用于实施方式1中所述的振动型驱动装置。另外，在本实施方式中，与实施方式1一样，也是使在振动体1上形成的行波的最大位移的极大位置依次移动。

在图9中，表示本实施方式的A、B两相的振幅变化。

在本实施方式中，与实施方式2一样，也是对A、B两相的驱动信号只进行了独立的振幅调制，但是，A、B两相的振幅调制不是单一频率，在这一点上是不同的。在本实施方式中，尽管输送速度根据调制而发生变化，因此有可能使转动不均衡增大，但是，与实施方式2相比，则是更为简易的驱动方法。

进而，如图10所示，也可以使振幅调制按阶梯形或矩波形进行。

(实施方式4)

在图11中，表示本发明的实施方式4的振动型驱动装置的控制装置的结构。

该控制装置，是进行振动型驱动装置(图12中表示的振动型驱动装置)110的速度控制的控制装置，根据来自振动型驱动装置110所装有的编码器之类的速度检测器117的速度信息和从外部(例如，将振动型驱动装置110作为驱动源的致动装置的主控制电路)提供的速度指令值，由频率控制电路112根据二者的偏差决定驱动信号的频率，进而，同样地，由振幅相位调制电路113根据速度偏差决定振幅调制量、相位调制量、和振幅调制及相位调制的周期。

作为各调制参数，在未图示的存储器内预先存储着与速度对应的最佳的调制量(调制振幅)及调制周期，从该存储器读出并决定与由速度检测器117检出的速度对应的调制参数。例如，按照速度范围，可以是在高速侧不进行调制，而在低速侧，速度越小则调制振幅越大等。

根据由振幅相位调制电路113决定的相位，对来自频率控制电路112的一个输出信号赋予相位差，并将赋予了相位差的信号和另一个输出信号分别作为A相、B相的驱动波形。在对A相、B相独立设置的振幅控制电路115、116中，分别设定同样由振幅相位调制电路113决定的两相的振幅值，并从各振幅控制电路115、116将驱动信号通过未图示的放大电路供给振动型驱动装置110的A相、B相压电元件。

在本实施方式中，根据振动型驱动装置110的驱动速度决定振幅·相位调制的量，所以，当驱动速度大、振幅大时可以减小调制量，另外，在与振动型驱动装置110的性能恶化相关的微小速度下，可以增大调制量，所以，可以根据驱动状况进行适当的调制。

另外，在本实施方式中，只对振动型驱动装置的速度控制进行了说明，但即使是振动型驱动装置的定位控制，也可以按同样方式根据由在振动型驱动装置110中安装的位置检测器所测得的与目标值(target value)的偏差，来决定速度及调制参数。此外，当以多相进行驱动时，只需按驱动相的个数设置上述调制电路即可。

另外，作为上述的振幅控制电路115、116，既可以采用可变增益放大器等电路，也可以将脉冲信号用作驱动信号而由脉宽控制电路和放大电路构成。

(实施方式5)

在图11中表示的控制装置，必须设置可以同时对振动的振幅调制和相位调制进行运算的振幅相位调制电路113，不减轻控制装置的负载。因此，在本实施方式中，使用结构更为简单的电路，提供一种取得与图11所示控制装置相同的效果的控制装置。

在图17中，表示本发明的实施方式5的振动型驱动装置的控制装置的结构。

本实施方式中的振动型驱动装置110的结构，与图12所示结构相同。图19表示在本实施方式的压电元件2上所设有的电极图案，该图是表示各电极与后述的第1、第2驱动电压生成电路的连接状态的连接图。设与在振动型驱动装置110中设置的压电元件2的图案电极的A(+)、B(+)、A(-)、B(-)对应的电极分别为131、132、133、134，并每隔3个电极地提供相同的驱动信号。

本实施方式的控制装置，是进行振动型驱动装置110的速度控制的控制装置，根据来自在振动型驱动装置110安装的编码器之类的速度检测器117的速度信息及从外部(例如，将振动型驱动装置110作为驱动源的致动装置的主控制电路)提供的速度指令值，由频率相位控制电路121根据二者的偏差决定驱动信号的频率及相位。

作为各控制参数，在未图示的存储器内预先存储着与速度对应的最佳的频率及相位，从该存储器读出并决定与由速度检测器117检出的速度对应的控制参数。

将由频率相位控制电路121决定的频率指令作为F1、F2，将相位指令作为P1、P2而分别输入到第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123。此外，频率相位控制电路121，将控制第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123的各自的驱动(ON指令)及停止(OFF指令)的ON/OFF指令分别输入到第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123。

从第1驱动电压生成电路122，将根据频率指令F1及相位指令P1的驱动信号Φ11、Φ12供给压电元件2的电极131、132。从第2驱动电压生成电路123，将根据频率指令F2及相位指令P2的驱动信号Φ21、Φ22供给压电元件2的电极133、134。

在图18中表示驱动信号Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的驱动波形。Φ12与Φ11频率相等，而时间性相位比Φ11滞后90°。Φ22与Φ21频率相等，而时间性相位比Φ21超前90°。Φ21、Φ22的频率，设定为比Φ11、Φ12的频率高几百～几千Hz的值。由于驱动信号Φ21、Φ22的时间性相位的偏移与驱动信号Φ11、Φ12的时间性相位的偏移相反，所以由驱动信号Φ11、Φ12产生的传播性振动波的传播方向与由驱动信号Φ21、Φ22产生的传播性振动波的传播方向反向。

这里，如果设由驱动信号Φ11、Φ12产生的6波的传播性振动波在振动体1上顺时针转动，则由驱动信号Φ21、Φ22产生的6波的传播性振动波，与Φ11、Φ12的行波相同地，在振动体1上逆时针转动。

图20表示使驱动信号Φ11、Φ12的时间性相位差为90°时的驱动信号的频率及移动体6的转动速度的特性和使驱动信号Φ21、Φ22的时间性相位差为90°时的驱动信号的频率及移动体6的转动速度的特性。纵轴表示移动体6的转动速度，横轴表示驱动信号Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的频率。在本实施方式中，将电极131、132、133、134按等间隔配置，驱动信号Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的振幅(电压)也设定为相等，所以，由驱动信号Φ11、Φ12产生的传播性振动波与由驱动信号Φ21、Φ22产生的传播性振动波具有基本相同的频率特性。

振动型驱动装置110，如图20所示，在高于其谐振频率fr的频率区域内进行驱动控制，并具有越是使驱动信号的频率接近谐振频率fr，则转动速度越高的特性。因此，当使驱动信号Φ11、Φ12的频率F1低于驱动信号Φ21、Φ22的频率F2时，在振动体1上形成的传播性振动波的振幅中，由驱动信号Φ11、Φ12形成的振幅增大。因此，由驱动信号Φ11、Φ12形成的传播性振动波引起的转动，大于由驱动信号Φ21、Φ22形成的传播性振动波引起的转动，移动体6的转动方向，由驱动信号Φ11、Φ12所形成的传播性振动波决定。

因此，在本实施方式中，由驱动信号Φ11、Φ12形成的传播性振动波按顺时针方向传播，由此可知，移动体6的转动方向，是与其方向相反的逆时针转动。在振动型驱动装置中，移动体以与传播性振动波的传播方向相反的方向移动，由于这是众所周知的，所以将其详细的说明省略。通过将上述方向不同的传播性振动波合成，即使不改变驱动电压的振幅，也能以比以往低的速度驱动振动型驱动装置110。

另外，由驱动信号Φ11、Φ12形成的传播性振动波的频率与由驱动信号Φ21、Φ22形成的传播性振动波的频率不同，所以，增减通过将这2个传播性振动波合成而形成的振动位移的最大值(最大位移)，并依次移动该最大位移成为极大值的位置。这里，所谓传播性振动波，在上述的例中，指的是使波沿着圆环状的振动体的圆周转动(传播)的振动波，是通过将相位不同的多个激发信号合成而在振动体的一部分形成椭圆振动(圆振动)的振动波的总称。这里所提到的2个传播性振动波的合成，是不同频率的椭圆振动的合成(相加)。

(实施方式6)

在实施方式5中，对2个传播性振动波进行了合成，但为了以其他的振动频率或振动模式进行激振，也可以将3个以上的传播性振动波合成。这时，无论是供给驱动信号的压电元件2的电极数还是驱动电压生成电路的个数，都必须根据同时生成的传播性振动波的个数加以增减。此外，在实施方式5中，对2个方向相反的传播性振动波进行了合成，但是，在根据驱动条件，具体地说，要求高速驱动时，也可以通过使驱动信号Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的时间性相位依次相差90°并使频率一致，以产生与以往相同的单一的传播性振动波，并驱动振动型驱动装置110。

图21表示在本发明的实施方式6中，以3相的驱动信号产生1个传播性振动波时的行波型的振动型驱动装置的控制装置的结构。

图23表示在压电元件2上所设置的电极图案，该图是表示各电极与后述的第1、第2驱动电压生成电路的连接状态的连接图。在压电元件2上，按顺时针方向依次反复地形成电极141、142、143、144、145、146，并每隔5个电极地提供相同的驱动信号。

将由频率相位控制电路121决定的频率指令作为F1、F2、将所决定的相位指令作为P1、P2，分别输入到第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123。此外，频率相位控制电路121，还将控制第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123的各自的驱动及停止的ON/OFF指令分别输入到第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123。

从第1驱动电压生成电路122，将根据频率指令F1及相位指令P1的驱动信号Φ11、Φ12、Φ13供给压电元件2的电极141、142、143。从第2驱动电压生成电路123，将根据频率指令F2及相位指令P2的驱动信号Φ21、Φ22、Φ23供给压电元件2的电极144、145、146。

如图22所示，Φ11、Φ12、Φ13频率相等，而Φ12在时间性相位上比Φ11滞后120°，Φ13在时间性相位上比Φ12滞后120°。Φ21、Φ22、Φ23频率相等，而Φ22在时间性相位上比Φ21超前120°，Φ23在时间性相位上比Φ22超前120°。Φ21、Φ22、Φ23的频率，设定为比Φ11、Φ12、Φ13的频率高几百～几千Hz的值。通过供给驱动信号Φ11、Φ12、Φ13、Φ21、Φ22、Φ23，在振动体1内形成传播方向不同的两个8波的传播性振动波。

与实施方式5一样，由驱动信号Φ11、Φ12、Φ13形成的传播性振动波引起的转动，大于由驱动信号Φ21、Φ22、Φ23形成的传播性振动波引起的转动，移动体6的转动方向，由驱动信号Φ11、Φ12、Φ13所形成的传播性振动波决定。

(实施方式7)

在上述的实施方式5和实施方式6中，表示了对形成多个传播性振动波所必需的多个驱动信号的每一个分别设置电极的示例。但是，在该结构中，因驱动信号数的增加，各电极的面积相应地减小，为了增大传播性振动波的振幅就必须增大供给各电极的电压。

因此，提出了将多个驱动信号供给共用的电极的方法。例如，可以举出由差动放大器等生成具有2个以上的频率指令、相位指令的驱动电压并供给共用的电极的方法。

在图24中，表示用于实现上述结构的本发明的实施方式7的振动型驱动装置的控制装置的结构。

在压电元件2上，沿圆周方向依次反复地形成电极151、152，并每隔1个电极地提供相同的驱动信号。

将由频率相位控制电路121决定的频率指令作为F1、F2、将所决定的相位指令作为P1、P2，分别输入到第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123。此外，频率相位控制电路121，还将控制第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123的各自的驱动及停止的ON/OFF指令分别输入到第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123。

第1驱动电压生成电路122，与变压器161及变压器162的一次侧的一端连接。第2驱动电压生成电路123，与变压器161及变压器162的一次侧的另一端连接。

从第1驱动电压生成电路122，将根据频率指令F1及相位指令P1的驱动信号Φ11、Φ12供给变压器161、162的一次侧的一端。从第2驱动电压生成电路123，将根据频率指令F2及相位指令P2的驱动信号Φ21、Φ22供给变压器161、162的一次侧的另一端。

上述变压器161及变压器162，形成差动放大电路。对变压器161及变压器162的各自的一次侧的2个端子输入具有不同频率及相位的驱动信号，对二次侧输出相加并放大后的振动波。另外，调整变压器161、162的二次侧的电感值，以使得在与电极151、152所对应的压电元件的静电电容之间计算的并联谐振频率成为可以在驱动频率的使用范围内得到预定性能的值。

在图25中，表示驱动信号Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的驱动波形，并表示变压器161的二次侧的输出电压V1及变压器162的二次侧的输出电压V2。

驱动信号Φ11、Φ12、Φ21、Φ22是脉冲信号。Φ12与Φ11频率相等，而时间性相位比Φ11滞后90°。Φ22与Φ21频率相等，而时间性相位比Φ21超前90°。Φ21、Φ22的频率，设定为比Φ11、Φ12的频率高几百～几千Hz的值。

在将这些信号输入到变压器161、162的一次侧时，对变压器161、162的二次侧输出进行了AM调制的电压V1、V2。通过将该变压器161、162的输出电压V1、V2供给电极151、152，与实施方式5一样，在振动体1的表面上，形成振动位移的最大值(最大位移)增减，并且该最大位移成为极大值的位置依次移动的传播性振动波。这样，通过由差动放大器等生成具有2个以上的频率指令、相位指令的驱动电压并供给共用的电极，能以比实施方式5或实施方式6的结构更低的电压对振动型驱动装置进行低速驱动。

在图26中表示图24的控制装置的变形例。是一种采用了电感元件171、172、173、174以代替变压器161、162的控制装置。设定电感元件171、172、173、174，以使得在其电感值与电极151、152所对应的压电元件的静电电容之间计算的并联谐振频率满足预定的关系。与驱动信号Φ11、Φ12连接的电感元件171、172、与驱动信号Φ21、Φ22连接的电感元件173、174的电感值，也可以不同。

另外，在本实施方式中，当从频率相位控制电路121输出了OFF指令时，必须使第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123的输出的双方或一方变为浮置状态、或使双方为等电位。

图27是图26所示的控制装置的变形例，对在压电元件2的两个面上形成的电极供给频率不同的驱动信号。使电感元件171、173与在一方的压电元件的两面上形成的电极151a、151b连接，使电感元件172、174与在另一方的压电元件的两面上形成的电极152a、152b连接。振动型驱动装置110的控制方法，与图26所示的控制装置相同。当要将振动型驱动装置110迅速地停止时，为能快速地抑制振动体1的振动，必须在保持从频率相位控制电路121输入OFF指令时的输出电压的状态下使其停止。

(实施方式8)

以下，以图24所示的控制装置为例，用流程图说明由频率相位控制电路121进行的具体的控制方法。

在振动体1上同时形成传播方向相反的2个传播性振动波，与在振动体1上只形成一个传播性振动波的情况相比，驱动效率有可能降低。但是，在以往的由单一的传播性振动波实现低速驱动的情况下，如图45所示，由于振动体1的振动振幅小，所以，移动体6和振动体1的接触区域增大，并因振动体1和移动体6之间的滑动摩擦而使振动体1的负荷增大，同样也将使效率降低。

因此，可以考虑在振动型驱动装置110的低速驱动时，使2个传播性振动波按相反的方向传播，而在高速驱动时将2个传播性振动波合并为1个。必需备有将实际的速度、指令速度、振动体的振动振幅、驱动信号的频率等作为参数，并以这些参数通过预定的值的点为边界、或在该边界附近，将2个行波合并为1个的某种装置。例如，可以考虑当通过该边界时将一个驱动电压生成电路的输出切换为与另一个相同的波形。

在图28中表示本发明实施方式8的振动型驱动装置的控制装置的流程图。

当开始振动型驱动装置110的驱动时，在步骤S101中，输出用于驱动第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123的ON指令，并将相位指令P1设定为90°，将相位指令P1设定为-90°。这里，相位指令P1设定有Φ12对Φ11的时间性相位的偏移，相位指令P2设定有Φ22对Φ21的时间性相位的偏移，在这种情况下，驱动信号Φ12在时间性相位上比Φ11滞后90°，驱动信号Φ22比Φ21超前90°。

接着，在步骤S102中，读出从外部施加的速度指令值Vs，并检测移动体6的当前速度信息Vr。

接着，在步骤S103中，确认速度指令值Vs是否是0，如果不是0则进入步骤S104，如果是0则进入步骤S111。

在步骤S104中，将速度指令值Vs与预定速度V0进行比较。如速度指令值Vs小于或等于预定速度V0则进入步骤S105，如速度指令值Vs大于预定速度V0则进入步骤S106。

在步骤S105中，输出ON指令，以驱动第2驱动电压生成电路123，并进入步骤S107。在该步骤中速度指令值Vs小于或等于预定速度V0，因而产生2个传播方向不同的传播性振动波并进行低速驱动，所以将第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123驱动。如第2驱动电压生成电路123已经是驱动状态，则跳过该步骤。

在步骤S106中，输出OFF指令，以使第2驱动电压生成电路123的输出与地短接，并进入步骤S107。由于使第2驱动电压生成电路123的输出与地短接，所以将只由第1驱动电压生成电路122的输出电压形成的周波电压供给电极151、152。在该步骤中速度指令值Vs大于预定速度V0，因而只产生单一的传播性振动波并进行高速驱动，所以只将第1驱动电压生成电路122驱动。如第1驱动电压生成电路123已经是驱动状态，则跳过该步骤。

在步骤S107中，将速度指令值Vs与速度信息Vr进行比较。如Vs大于Vr则进入步骤S108，如Vs小于或等于Vr则进入步骤S109。

在步骤S108中，为增大移动体6的移动速度，将频率指令F1、F2减低预定频率Fd，并进入步骤S102。

在步骤S109中，如速度指令值Vs与速度信息Vr相等，则保持F1、F2并进入步骤S102，如不相等则进入步骤S110。

在步骤S110中，为减低移动体6的移动速度，将频率指令F1、F2提高预定频率Fd，并进入步骤S102。

将步骤S102～步骤S108、步骤S102～步骤109或步骤S102～步骤S110反复进行到速度指令值Vs为0，当速度指令值Vs为0时，从步骤S103进入步骤S111。

在步骤S111中，对第1驱动电压生成电路122、第2驱动电压生成电路123输出OFF指令，并将频率指令F1、F2及相位指令P1、P2的设定解除。

另外，在本实施方式中，在从步骤S104到步骤S106中，根据速度指令值Vs的值切换第2驱动电压生成电路123的ON/OFF。但是，也可以代替速度指令值Vs，根据速度信息Vr的值切换第2驱动电压生成电路123的ON/OFF。另外，还可以为，根据基于速度指令值Vs与速度信息Vr的比较结果所设定的频率指令F1、F2的值，切换第2驱动电压生成电路123的ON/OFF。

(实施方式9)

在上述实施方式8中，为使2个传播性振动波中的一个的振幅为0而将第2驱动电压生成电路123的输出与地短接。但有时也可以使驱动信号Φ11和Φ12保持原有关系，使驱动信号Φ11和Φ21同相，并使驱动信号Φ12和Φ22同相，从而将沿相同方向传播的2个传播性振动波合成；或者，使驱动信号Φ11和Φ12保持原有关系，使驱动信号Φ11和Φ21反相，并使驱动信号Φ12和Φ22反相，从而产生单一的传播性振动波。

另外，当为了使2个传播性振动波中的一个的振幅为0而将第2驱动电压生成电路123的输出与地短接时，由于要将移动体6向相反方向驱动的传播性振动波的振幅急剧地变化，所以有可能对移动体6造成冲击。因此，必须进行使第2驱动电压生成电路123的输出逐渐减小的控制。作为一种简单的方法，可以考虑使第2驱动电压生成电路123的输出电压振幅逐渐减小后与地短接。或者，可以考虑将第2驱动电压生成电路123的输出电压振幅作为速度检测器117的输出、或速度指令值、或驱动信号频率等的函数，并由未图示的设定装置在比预定速度更高的高速侧将信号的振幅减小。

在图29A中表示速度指令与输出电压振幅的关系，在图29B中表示频率指令与输出电压振幅的关系。图29A是表示第2驱动电压生成电路1 23的输出电压振幅PW根据速度指令而变化的例的图，图29B是表示第2驱动电压生成电路123的输出电压振幅PW与驱动信号的频率指令F2的关系的图。

图30中表示频率指令与相位指令的关系。在图30中，当由频率相位控制电路121决定的频率指令F1的值大于或等于以小于或等于预定速度V0的速度驱动移动体6的f0时，使相位指令P2为-90°；当由频率相位控制电路121决定的频率指令F1的值小于或等于以大于或等于预定速度V1的速度驱动移动体6的f1时，使相位指令P2为90°。在频率指令F1的值从f0改变到f1的期间内，使相位指令随频率指令的变化而从-90°改变到90°。在图31中表示采用了图30所示特性的振动型驱动装置的控制流程图。

当开始振动型驱动装置110的驱动时，在步骤S201中，为了驱动第1驱动电压生成电路122及第2驱动电压生成电路123而输出ON指令，并将相位指令P1设定为90°，将相位指令P2设定为-90°。这里，相位指令P1设定有Φ12对Φ11的时间性相位的偏移，相位指令P2设定有Φ22对Φ21的时间性相位的偏移，在这种情况下，驱动信号Φ12在时间性相位上比Φ11滞后90°，驱动信号Φ22比Φ21超前90°。此外，将频率指令F1、F2设定为被预先存储在存储器等内的各自的初始频率。

然后，在步骤S202中，读出从外部施加的速度指令值Vs，并检测移动体6的当前的速度信息Vr。

接着，在步骤S203中，确认速度指令值Vs是否是0，如果不是0则进入步骤S204，如果是0则进入步骤S209。

在步骤S204中，将速度指令值Vs与速度信息Vr进行比较。如Vs大于Vr则进入步骤S205，如Vs小于或等于Vr则进入步骤S206。

在步骤S205中，为增大移动体6的移动速度，将频率指令F1、F2减低预定频率Fd，并进入步骤S208。

在步骤S206中，如速度指令值Vs与速度信息Vr相等，则保持F1、F2并进入步骤S208，如不相等则进入步骤S207。

在步骤S207中，为减低移动体6的移动速度，将频率指令F1、F2提高预定频率Fd，并进入步骤S208。

在步骤S208中，用函数G求出与频率指令F1对应的相位指令P2，输出频率指令F1、F2和P1、P2，并进入步骤S202。函数G为图30所示的值，也可以采用公式或数据表。

将步骤S201～步骤S208反复进行到速度指令值Vs为0，当速度指令值Vs为0时，从步骤S203进入步骤S209。

在步骤S209中，对第1驱动电压生成电路122、第2驱动电压生成电路123输出OFF指令，并将频率指令F1、F2及相位指令P1、P2的设定解除。

按照该控制方法，当速度指令与预定速度相比为高速时，使第1驱动电压生成电路122和第2驱动电压生成电路123的输出信号的相位差为同向，可以抑制效率的降低；当比预定速度慢时，使第1驱动电压生成电路122和第2驱动电压生成电路123的输出信号的相位差为反向，即使是低速，也可以稳定地进行驱动。此外，在上述实施方式中，由差动放大电路等进行驱动波形的相加处理，但是，也可以采用以数字方式对波形数据进行相加处理并由D/A(数/模)转换器转换为模拟电压后供给压电元件的方法。另外，作为放大电路，也可以采用众所周知的D类(丁类)放大器。但是，一般认为，D类放大器的开关周期，最低限度也必需为多个传播性振动波的最高频率的周期的十分之一左右的周期。

(实施方式10)

在图32中，表示本发明的实施方式10的振动型驱动装置的控制装置。

在本实施方式中的振动型驱动装置110的结构，与图12所示结构相同。在被设置于振动型驱动装置110的压电元件2上，形成有沿圆周方向按A(+)、B(+)、A(-)、B(-)的顺序配置了电极的电极图案，由驱动电压生成电路124根据频率相位控制电路121的频率指令F1及相位指令P1向这些电极提供驱动信号。

在图33中，表示本实施方式中的A相及B相的驱动信号的波形。在图中，用实线表示的波形为A相的驱动信号的波形，用虚线表示的波形为B相的驱动信号的波形，构成使状态1和状态2交替反复的波形。所谓状态1，指的是A相的驱动信号的时间性相位比B相的驱动信号超前90°，两者的频率都是f1，并只持续t1的时间的状态。所谓状态2，指的是A相的驱动信号的时间性相位比B相的驱动信号滞后90°，两者的频率都是f2并只持续t2的时间的状态。频率f1、f2，高于振动体的谐振频率fr，并且满足f1  f2的关系。

另外，状态1及状态2，各自断续地反复。但断续地输出的状态1的驱动信号的相位一致，在状态2中也是一样。在状态1中，对压电元件2提供产生使移动体6逆时针方向转动的传播性振动波的频率f1的驱动信号；在状态2中，对压电元件2提供产生使移动体6顺时针方向转动的传播性振动波的频率f2的驱动信号。

在图34A中表示仅在状态1中的驱动信号的波形，在图34B中表示由该驱动信号引起的振动体的振动位移。作为状态1的持续时间的t1及作为状态2的持续时间的t2，分别设定为在其中的另一时间内激振产生的振动波的衰减振动尚未消失的值。按照这种方式，如图34B所示，在t1期间为频率f1的强迫振动，在t2期间，在t1中产生的强迫振动变为谐振频率fr的衰减振动。在该衰减振动消失之前，再次激发频率f1的强迫振动。

在图35A中表示仅在状态2中的驱动信号的波形，在图35B中表示由该驱动信号引起的振动体的振动位移。与状态1一样，如图35B所示，在t2期间为频率f2的强迫振动，在t1期间，在t2中产生的强迫振动变为谐振频率fr的衰减振动。在该衰减振动消失之前，再次激发频率f2的强迫振动。

在图36和图37中表示使驱动信号交替地变为状态1、状态2时的振动体的响应振幅。在图中，黑圆点分别表示状态1、状态2时的响应振幅。

图36是t1区间(状态1)的振动体的响应振幅，是将频率f1的A相、B相的驱动信号引起的强迫振动与从频率f2的A相、B相的驱动信号引起的强迫振动衰减了的频率fr的衰减振动叠加后的响应振幅。

图37是t2区间(状态2)的振动体的响应振幅，是将频率f2的A相、B相的驱动信号引起的强迫振动与从频率f1的A相、B相的驱动信号引起的强迫振动衰减了的频率fr的衰减振动叠加后的响应振幅。

在本实施方式中，对振动体的谐振频率fr，将各频率设定为满足fr＜f1＜f2的关系，所以，如图36和图37所示，在状态1时，频率f1的强迫振动的响应振幅，大于频率f2的强迫振动后的衰减振动的响应振幅，在状态2时，频率f1的强迫振动后的衰减振动的响应振幅，大于频率f2的强迫振动的响应振幅。因此，无论是在状态1还是在状态2，移动体6都是逆时针方向转动的。

在图38中表示使状态1和状态2交替反复时的振动体的振动位移。由A相的驱动信号及B相的驱动信号激振的响应振幅，如图所示，具有在1/(f2-fr)及1/(f1-fr)的周期内对振幅及相位进行调制后的调制波形。

图39是成为图38所示调制波形的振动波的振动轨迹，是在以A相、B相的振动位移为横轴、纵轴的AB平面上表示的轨迹。按照本实施方式，可以获得与图1相同的振动轨迹。

(实施方式11)

在图40中，表示本发明的实施方式11的振动型驱动装置的控制装置中的驱动信号的频率与振动体的响应振幅的关系。

本实施例中，在保持交替激振的状态1及状态2的驱动信号的频率差Δf的状态下，通过增减驱动信号频率而改变移动体的驱动速度。

在图中，f1和f2、f1′和f2′分别表示高速驱动侧、低速驱动侧的驱动信号的频率，频率越是比谐振频率高，则振动体的响应振幅越低，并且，在状态1时的振动体的响应振幅与在状态2时的振动体的响应振幅之差减小。

合成后的2个振动的响应振幅之差越小，由A相、B相的驱动信号的响应振幅形成的椭圆轨迹的短轴振幅越小，所以，可以降低接触面上的驱动速度，而不会使接触部的振幅有很大的减低。本实施方式的驱动方法，在使振动体和移动体以整个表面接触的低速驱动时是有效的，优选的是，在通常的驱动速度下以单一的传播性振动波进行驱动，而在低速驱动时切换为本实施方式所示的驱动。

(实施方式12)

在图41中，表示本发明的实施方式12的振动型驱动装置的控制装置中的驱动信号的频率与振动体的响应振幅的关系。

在本实施例中，将状态1的A相、B相的驱动信号的频率f1固定，并通过改变状态2的A相、B相的驱动信号的频率f2来改变驱动速度。

通过将状态2的A相、B相的驱动信号的频率设定为比f2低的f2′，增加状态2的强迫振动及衰减振动的响应振幅，可以减低移动体6的输送速度。进而，通过使f2与f1一致，可以使AB平面上的轨迹变为线状并使输送速度为0，也可以将f2设定为比f1小的值，从而进行反转动作。

(实施方式13)

在图42中，表示实施方式13中的A相、B相的驱动信号的波形。

在本实施方式中，代替频率相位控制电路而设置频率时间控制电路，并通过改变状态1及状态2的持续时间即t1及t2之比而改变速度。

通过将状态1的持续时间t1设定得比状态2的持续时间t2长，可以充分地增大频率f1的强迫振动的振动能量。进而，由于t2的时间与t1的时间相比相对地缩短，所以，可以在状态2中的频率f1的强迫振动后的衰减振动的衰减量减小的过程中就切换到下一个强迫振动，因此，可以增大状态1的强迫振动振幅、及状态1的衰减振动振幅，从而可以增大振动体和移动体的接触面上形成的椭圆轨迹的短轴，并能提高驱动速度。

如上所述，根据振动型驱动装置110的驱动速度，调整状态1的持续时间t1和状态2的持续时间t2，从而可以改变驱动速度。通过改变t2直到将其减小到0，可以从低速驱动连续地改变为单一传播性振动波的驱动，所以，可以在从使振动体和移动体以整个表面接触的低速驱动时起直到使振动体和移动体以一部分接触的通常速度驱动时的较宽的范围内改变速度。此外，也可以通过将t2设定为大于t1并使频率f2大于f1，来进行反转动作。

(实施方式14)

图43A表示实施方式14的监视电路的输出波形，图43B表示实施方式14的驱动信号波形。

使状态1中的强迫振动停止后以衰减振动的形式振动着的t2的期间，是振动体和移动体的自由振动周期，所以与随后供给的状态1之间的相位发生变化，由于衰减振动和下一次供给的状态1的相位与状态1中的强迫振动的响应相位不一致，所以不能进行有效的激振。因此，在本实施方式中，设置用于监视振动体的振动位移或变形的电路，可以在开始提供驱动信号时改变激振相位，以便能以预定的相位对衰减振动进行激振。图43A的Sa、Sb是从监视电路得到的信号，在下一次的状态1开始时，将驱动信号的相位调整为强迫振动时的振动位移的相位或预先决定的规定相位，从而使激振力在强迫振动开始时起到有效的作用。

另外，在上述各实施方式中说明过的控制装置的结构都只不过是一例，只要是能够控制驱动信号以使得在振动体1上形成的行波的最大位移的极大位置依次移动，什么样的结构都可以。

另外，在上述的多个实施方式中，对由硬件执行驱动信号的控制的情况进行了说明，但也可以由计算机程序执行同样的控制。本发明也可以适用于存储了该程序的可由信息处理设备(informationprocessing apparatus)读取的存储媒体(storage medium)。

另外，在上述各实施方式中，说明了圆环型的振动型驱动装置的控制，但只要是在振动体上激发形状相同(或类型相同)而时间性相位不同的多个振动、并通过其合成激发传播性振动的振动型驱动装置，则本发明对任何形态都可以适用。

进而，以上说明过的各实施方式，也是实施本发明时的一例。此外，本发明也可以在对上述各实施方式附加各种变更或改进后实施。

Claims (44)

1.一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制装置的特征在于：

控制上述驱动信号，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

2.一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制装置的特征在于：

以不同的时间性相位周期性地控制上述多个驱动信号，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅及相位。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

控制上述驱动信号，以使得根据上述驱动信号的频率的变化，改变上述传播性振动的最大位移。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

具有检测上述振动型驱动装置的速度的速度检测装置，并根据上述速度检测装置的检测结果来控制上述驱动信号，以改变上述传播性振动的最大位移。

7.一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发形状相同而位置性相位不同的多个振动，并借助于由这些振动的合成所产生的传播性振动，使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制装置的特征在于：

控制上述驱动信号，以使得上述传播性振动包含振幅恒定的传播性振动分量和位置性相位改变的驻波振动分量。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅及相位。

9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅，以使得上述驻波振动分量的位置性相位在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

10.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：

根据上述驻波驱动信号的频率的变化，增减使上述传播性振动的位置性相位改变的振动分量。

11.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：

具有检测上述振动型驱动装置的速度的速度检测装置，根据上述速度检测装置的检测结果，增减使上述驻波传播性振动的位置性相位改变的振动分量。

12.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，来决定驱动信号的频率；

调制装置，根据对上述振动型驱动装置的驱动速度预先决定的参数，来决定相位调制量及振幅调制量；

相位控制装置，根据由上述调制装置决定的相位调制量，产生对驱动信号进行了相位调制的信号；以及

振幅控制装置，根据由上述调制装置决定的振幅调制量，对各驱动信号分别独立地进行振幅调制。

13.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，来决定驱动频率；

调制装置，根据对上述振动型驱动装置的驱动速度预先决定的参数，来决定振幅调制量；以及

振幅控制装置，根据由上述调制装置决定的振幅调制量，对各驱动信号分别独立地进行振幅调制。

14.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：

具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，决定驱动频率并输出脉冲信号；

调制装置，根据对上述振动型驱动装置的驱动速度预先决定的参数，决定相位调制量及脉宽调制量；

相位控制装置，根据由上述调制装置决定的相位调制量，对上述脉冲信号进行相位调制；以及

脉宽控制装置，根据由上述调制装置决定的脉宽调制量，对各脉冲信号分别独立地进行脉宽调制，

由驱动电路生成上述多个驱动信号，该驱动电路由根据该进行了相位调制及脉宽调制的脉冲信号输出电源电压的开关元件和使电源电压升压的升压装置构成。

15.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于：

具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，决定驱动频率并输出脉冲信号；

调制装置，根据对上述振动型驱动装置的驱动速度预先决定的参数，决定脉宽调制量；以及

脉宽控制装置，根据由上述调制装置决定的脉宽调制量，对上述脉冲信号进行脉宽调制，

由驱动电路生成上述多个驱动信号，驱动电路由根据该进行了该脉宽调制的脉冲信号输出电源电压的开关元件和使电源电压升压的升压装置构成。

16.一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制装置的特征在于：

同时激发使频率各不相同的多个传播性振动。

17.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于：

上述多个传播性振动，包含传播方向彼此不同的传播性振动。

18.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于：

根据所供给的速度指令值，使同时激发的传播性振动的个数不同。

19.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于：

根据所供给的速度指令值，改变传播方向一致的传播性振动的个数。

20.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于：

根据上述振动型驱动装置的驱动速度，使同时激发的传播性振动的个数不同。

21.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于：

根据上述振动型驱动装置的驱动速度，改变传播方向一致的传播性振动的个数。

22.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，决定多个传播性振动的各驱动频率；以及

驱动信号生成装置，根据由上述频率控制装置决定的驱动频率，产生用于激发上述多个传播性振动的驱动信号。

23.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，决定多个传播性振动的各驱动频率；

相位控制装置，根据上述速度指令值，决定形成多个传播性振动的每一个的多个驻波之间的时间性相位；以及

驱动信号生成装置，根据由上述频率控制装置决定的驱动频率和由上述相位控制装置决定的时间性相位，产生用于激发上述多个传播性振动的驱动信号。

24.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号与所供给的速度指令值的偏差，决定多个传播性振动的各驱动频率；

相位控制装置，根据上述驱动速度，决定形成多个传播性振动的每一个的多个驻波之间的时间性相位；以及

驱动信号生成装置，根据由上述频率控制装置决定的驱动频率和由上述相位控制装置决定的时间性相位，产生用于激发上述多个传播性振动的驱动信号。

25.一种振动型驱动装置的控制装置，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制装置的特征在于：

分别将激发第1传播性振动的第1驱动信号和激发频率与第1传播性振动不同的第2传播性振动的第2驱动信号设定为间歇性驱动信号组，并且，将第1驱动信号和第2驱动信号交替地施加在电能-机械能变换元件上，在该第1及第2传播性振动的一个的衰减振动产生的期间内，叠加另一个传播性振动。

26.根据权利要求25所述的控制装置，其特征在于：

上述第1及第2驱动信号组，在各自的驱动信号组内，使时间性相位一致。

27.根据权利要求25所述的控制装置，其特征在于：

使上述传播性振动的施加开始时的相位与在上述间歇式信号生成之前由各自的驱动信号激发的传播性振动的衰减振动的相位一致。

28.根据权利要求25所述的控制装置，其特征在于：

使上述第1传播性振动的衰减振动与上述第2传播性振动的传播方向不同。

29.根据权利要求25所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号，决定第1及第2传播性振动的各驱动频率；以及

驱动信号生成装置，根据由上述频率控制装置决定的驱动频率，产生用于激发上述多个传播性振动的驱动信号。

30.根据权利要求25所述的控制装置，其特征在于，具有：

速度检测装置，检测上述振动型驱动装置的驱动速度；

频率控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号，决定上述第1及第2传播性振动的各驱动频率；

时间控制装置，根据由上述速度检测装置测得的速度信号，决定使上述第1及第2传播性振动的每一个进行强迫振动的持续时间；以及

驱动信号生成装置，根据由上述频率控制装置决定的驱动频率和由上述时间控制装置决定的持续时间，产生用于激发上述第1及第2传播性振动的驱动信号。

31.一种致动装置，其特征在于，具有：

权利要求1所述的控制装置；

由上述控制装置控制的振动型驱动装置；以及

由上述振动型驱动装置驱动的驱动机构。

32.一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发形状相同而位置性相位不同的多个振动，并借助于由这些振动的合成所产生的传播性振动，使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制方法的特征在于：

控制上述驱动信号，以增减上述传播性振动的最大位移，并使该最大位移为极大值的位置在上述振动体和上述接触体的相对移动方向上变化。

33.根据权利要求32所述的控制方法，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地控制上述多个驱动信号。

34.根据权利要求32所述的控制方法，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅和相位。

35.根据权利要求32所述的控制方法，其特征在于：

按时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅。

36.一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发形状相同而位置性相位不同的多个振动，并借助于由这些振动的合成所产生的传播性振动，使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制方法的特征在于：

控制上述驱动信号，以使得上述传播性振动包含振幅恒定的传播性振动分量和位置性相位改变的驻波振动分量。

37.根据权利要求36所述的控制方法，其特征在于：

按时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅和相位。

38.根据权利要求36所述的控制方法，其特征在于：

以不同的时间性相位周期性地改变上述多个驱动信号的振幅。

39.一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制方法的特征在于：

同时激发使频率各不相同的多个传播性振动。

40.根据权利要求39所述的控制方法，其特征在于：

上述多个传播性振动，包含传播方向彼此不同的传播性振动。

41.一种振动型驱动装置的控制方法，该振动型驱动装置，具有由弹性体及电能-机械能变换元件构成的振动体、和与上述振动体接触的接触体，通过对上述电能-机械能变换元件施加多个驱动信号，在上述振动体上激发传播性振动，并使上述振动体和上述接触体相对移动，该控制方法的特征在于：

分别将激发第1传播性振动的第1驱动信号和激发频率与第1传播性振动不同的第2传播性振动的第2驱动信号设定为间歇性驱动信号组，并且，将第1驱动信号和第2驱动信号交替地施加在电能-机械能变换元件上，在该第1及第2传播性振动的一个的衰减振动产生的期间内，叠加另一个传播性振动。

42.根据权利要求41所述的控制方法，其特征在于：

上述第1及第2驱动信号组，在各自的驱动信号组内，使时间性相位一致。

43.根据权利要求41所述的控制方法，其特征在于：

使上述传播性振动的施加开始时的相位与在上述间歇式信号生成之前由各自的驱动信号激发的传播性振动的衰减振动的相位一致。

44.根据权利要求41所述的控制方法，其特征在于：

使上述第1传播性振动的衰减振动与上述第2传播性振动的传播方向不同。

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