(57)【要約】【課題】  複数の振動型モータからの駆動力を合成して出力する駆動装置において、振動型モータの駆動特性の差によって、鳴き現象が発生することがある。【解決手段】  電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加によって振動を励起する振動体と、振動体に接触する接触体とを相対的に駆動する複数の振動型アクチュエータ（９〜１４）と、これら振動型アクチュエータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構（１、２、３〜８）とを有する。各振動型アクチュエータにおける振動体の共振周波数が、所定の共振周波数に対して、所定の共振周波数の略１％以下の範囲内である。【選択図】  図１
2006211742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加によって振動を励起する振動体と、該振動体に接触する接触体とを相対的に駆動する複数の振動型アクチュエータと、
これら振動型アクチュエータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを有し、
各振動型アクチュエータにおける前記振動体の共振周波数が、所定の共振周波数に対して、該所定の共振周波数の略１％以下の範囲内であることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加によって振動を励起する振動体と、該振動体に接触する接触体とを相対的に駆動する複数の振動型アクチュエータと、
これら振動型アクチュエータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを有し、
前記複数の振動型アクチュエータは、同一の駆動信号に対する駆動速度が、所定の駆動速度に対して、該所定の駆動速度の略１５％以下の範囲内となるような駆動特性を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加によって振動を励起する振動体と、該振動体に接触する接触体とを相対的に駆動する、少なくとも３つの振動型アクチュエータと、
これら振動型アクチュエータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを有し、
前記少なくとも３つの振動型アクチュエータのうち、所定の駆動速度よりも低い速度で駆動する振動型アクチュエータの数が、前記所定の駆動速度よりも高い速度で駆動する振動型アクチュエータの数よりも多いことを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
前記所定の駆動速度は、前記少なくとも３つの振動型アクチュエータを同一の駆動信号で駆動した場合における駆動速度の平均値であることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の駆動装置と、
該駆動装置からの駆動力を受けて動作する被駆動部材とを備えたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の振動型アクチュエータを駆動源として用いた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置では、複数の振動型モータを駆動源として用い、これら振動型モータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達しているものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、各振動型モータからの駆動力を１つの出力軸に伝達し、この出力軸で合成された駆動力によって被駆動部材を駆動している。
【０００３】
この駆動装置では、各振動型モータに連結された動力伝達機構における増減速比や、振動型モータの数に応じて、様々な回転数や出力トルクを得ることができる。そして、被駆動部材に対して、所望の駆動力を供給することができる。
【特許文献１】特開平０６−１９７５６４号公報（段落番号０００８〜００２５、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した駆動装置では、複数の振動型モータが１つの出力軸に連結されているため、これら振動型モータを略等しい回転数で駆動する必要がある。しかしながら、複数の振動型モータにおいて、駆動特性に大きな差が生じている場合には、いわゆる鳴き現象が発生してしまう。
【０００５】
すなわち、他の振動型モータに比べて回転数の小さい振動型モータが、他の振動型モータの駆動による影響を受けることによって、鳴き現象が発生してしまう。そして、鳴き現象が発生した振動型モータにおいては、回転数や出力トルクが低下してしまう。
【０００６】
本発明の１つの目的は、複数の振動型アクチュエータを駆動源として用いた駆動装置において、各振動型アクチュエータにおける鳴きの発生を抑制することができる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子への駆動信号の印加によって振動を励起する振動体と、該振動体に接触する接触体とを相対的に駆動する複数の振動型アクチュエータと、これら振動型アクチュエータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを有する。ここで、各振動型アクチュエータにおける前記振動体の共振周波数が、所定の共振周波数に対して、該所定の共振周波数の略１％以下の範囲内である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の振動型アクチュエータを駆動した場合に、いずれかの振動型アクチュエータにおいて鳴き現象が発生するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１である駆動装置の構成を示す概略図である。
【００１１】
図１において、回転軸１には、伝達部材（ギヤ）２が固定されている。また、回転軸１は、不図示の動力伝達機構を介して被駆動部材２４に連結されている。
【００１２】
伝達部材２は、伝達部材（ギヤ）３〜８と噛み合っている。各伝達部材３〜８は、各振動型モータ９〜１４の出力軸に固定されている。振動型モータ９〜１４は、回転軸１の軸回りに配置されている。
【００１３】
上述した構成において、各振動型モータ９〜１４の駆動力は、伝達部材３〜８および伝達部材２を介して回転軸１に伝達され、この伝達経路において駆動力が合成される。そして、回転軸１の回転力は、動力伝達機構（不図示）を介して被駆動部材２４に伝達され、被駆動部材２４が動作することになる。
【００１４】
ここで、被駆動部材２４としては、例えば、搭載されたＴＶカメラ等を旋回させる電動雲台装置の駆動部、半導体製造装置において直線動作を行わせる電動ステージ、撮影光学系内の撮影レンズを光軸方向に移動させる駆動部、画像形成装置における感光ドラムがある。
【００１５】
各振動型モータ９〜１４には、各駆動回路１５〜２０からの駆動信号が入力される。各駆動回路１５〜２０には、駆動信号を供給する発振回路２１および制御回路２２が接続されている。上述した各回路には、電源回路２３から所定の電力が供給される。
【００１６】
発振回路２１は、制御回路２２からの制御信号を受けると、該制御信号に応じた周波数の信号を各駆動回路１５〜２０に出力する。各駆動回路１５〜２０は、９０度の位相差をもつ２相の交流電圧（駆動信号）を出力し、各振動型モータ９〜１４に印加される。
【００１７】
各振動型モータ９〜１４は、図２に示す構造を有している。振動型モータにおいては、電気−機械エネルギ変換素子としての圧電素子２６に交流電圧を印加することによって圧電素子２６を伸縮させ、この伸縮を利用して弾性体２５に進行性の振動波を発生させる。そして、この進行性振動波によって、弾性体２５に加圧接触した回転体（接触体）２９が回転する。
【００１８】
円環状の弾性体２５の一端面には圧電素子２６が接着され、回転体２９と接触する他端面側には合成樹脂の摩擦材２７が接着されている。これにより、振動体２８が構成される。回転体２９は、加圧ばね３０および加圧用リング３１を有する加圧機構３２からの加圧力を受けることにより、摩擦材２７に圧接している。
【００１９】
振動体２８の圧電素子２６に位相の９０度ずれた２相の交流電圧が印加されると、振動体２８には進行性振動波が発生し、摩擦材２７および回転体２９間の摩擦によって回転体２９が振動体２８に対して回転する。回転体２９には軸３３が固定されており、軸３３は回転体２９と一体となって回転する。
【００２０】
本実施例では、図２に示すように環状タイプの振動型モータを用いた場合について説明したが、いわゆる棒状タイプなどの他の振動型モータを用いてもよい。
【００２１】
上述した振動型モータの構成において、振動体２８の圧電素子２６に印加される交流電圧の周波数が振動体２８の共振周波数に近づくほど、振動体２８の振動振幅が増加し、振動体２８に加圧接触した回転体２９をより速く回転させることができる。
【００２２】
図３および図４は、振動型モータ（圧電素子）に印加される駆動信号の周波数（駆動周波数）と、振動型モータの回転数との関係を示したものである。図３および図４では、２つの振動型モータの駆動特性を示している。図３のｆｒ１、ｆｒ２および、図４のｆｒ１’、ｆｒ２’は、各振動型モータの共振周波数を示す。
【００２３】
各振動型モータにおいては、駆動周波数が高周波側から共振周波数ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ１’、ｆｒ２’に近づくに従って回転数が増加する特性を有している。
【００２４】
図３は、各振動型モータを構成する振動体の共振周波数の差「｜ｆｒ１−ｆｒ２｜」が図４に示す場合に比べて小さい場合を示している。
【００２５】
図３において、駆動周波数ｆ１で各振動型モータを駆動すると、回転数の差は「Ｎ１−Ｎ２（Ｎ１＞Ｎ２）」となる。また、駆動周波数ｆ２で各振動型モータを駆動すると、回転数の差は「Ｎ３−Ｎ４（Ｎ３＞Ｎ４）」となる。さらに、駆動周波数ｆ３で各振動型モータを駆動すると、回転数の差が「Ｎ５−Ｎ６（Ｎ５＞Ｎ６）」となる。
【００２６】
一方、図４は、各振動型モータを構成する振動体の共振周波数の差「｜ｆｒ１’−ｆｒ２’｜」が図３に示す場合に比べて大きい場合を示している。
【００２７】
図４において、駆動周波数ｆ１で各振動型モータを駆動すると、回転数の差は「Ｎ１’−Ｎ２’（Ｎ１’＞Ｎ２’）」となる。また、駆動周波数ｆ２で各振動型モータを駆動すると、回転数の差は「Ｎ３’−Ｎ４’（Ｎ３’＞Ｎ４’）」となる。さらに、駆動周波数ｆ３で各振動型モータを駆動すると、回転数の差が「Ｎ５’−Ｎ６’（Ｎ５’＞Ｎ６’）」となる。
【００２８】
このように振動型モータの共振周波数に差がある場合には、同じ駆動周波数で振動型モータを駆動すると回転数に差が生じ、駆動周波数が共振周波数に近づくほど回転数の差が大きくなる。
【００２９】
図４に示すように共振周波数の差が大きい振動型モータを複数用いた場合であって、回転数の高い側の振動型モータの数が、回転数の低い側の振動型モータの数よりも多い場合には、各振動型モータに同じ駆動周波数を印加することによって、以下に説明する不具合が生じる。
【００３０】
振動型モータの回転数の差が所定値を超えたとき、すなわち、駆動周波数が所定の周波数よりも小さく、かつ、共振周波数よりも大きい範囲内にあるときに、回転数の低い側の振動型モータにおいて鳴き現象が発生することがある。すなわち、回転数の低い側の振動型モータが、回転数の高い側の振動型モータの駆動による影響を受けることで、鳴き現象が発生してしまう。
【００３１】
このように鳴き現象が発生した振動型モータでは、さらに回転数が低下し、より一層鳴き現象を助長することになる。そして、回転数の低下によって、駆動装置におけるトルクが低下してしまう。
【００３２】
同じ駆動周波数を複数の振動型モータに印加して、複数の振動型モータを同じ回転数で回転させるためには、図３および図４に示す駆動周波数と回転数の関係が略一致している必要がある。
【００３３】
しかしながら、各振動型モータ９〜１４における振動体２８は、上述したように弾性体２５、圧電素子２６および摩擦材２７で構成されており、僅かなバラツキがある。このため、振動型モータ９〜１４の振動体２８では、共振周波数に差が生じ、結果として振動型モータ９〜１４における共振周波数が異なってしまう。
【００３４】
このように振動型モータ９〜１４の共振周波数が異なっている場合には、上述したように、回転数の小さい側の振動型モータにおいて鳴き現象が発生してしまう。
【００３５】
そこで、本実施例では、各振動型モータ９〜１４における共振周波数を、所定の共振周波数に対して、該所定の共振周波数の略１％以下の範囲内となるように設定している。各振動型モータ９〜１４の共振周波数は、駆動装置内に組み込む前に測定しておくことができ、この測定結果が上述した範囲内となっていればよい。
【００３６】
このように各振動型モータ９〜１４の共振周波数を、所定の共振周波数に対して略１％以下の範囲内とすることで、鳴き現象の発生を抑制することができる。すなわち、各振動型モータ９〜１４における振動体２８の共振周波数を上述した条件に設定することで、振動型モータ９〜１４に対して同じ周波数の駆動信号を印加しても、振動型モータ９〜１４間における回転数の差が所定値よりも大きくなるのを抑制できる。これにより、所定値以上の回転数の差によって生じる鳴き現象を抑制できる。
【００３７】
例えば、共振周波数が６０ｋＨｚとなる複数の振動型モータを用いる場合には、各振動型モータ９〜１４の共振周波数を、共振周波数６０ｋＨｚに対して０．６ｋＨｚ（６０ｋＨｚ×０．１）以内となるように設定すればよい。
【００３８】
一方、各振動型モータ９〜１４の回転数を、所定の回転数に対して、該所定の回転数の略１５％以下の範囲内となるように設定してもよい。具体的には、周波数が同じ駆動信号を複数の振動型モータに印加して各振動型モータでの回転数を予め測定しておき、回転数（駆動周波数および回転数の関係を示す駆動特性）が上述した条件を満たす振動型モータを駆動装置内に組み込めばよい。
【００３９】
この場合も、上述したように鳴き現象の発生を抑制することができる。
【００４０】
例えば、所定の駆動信号（周波数が同じ駆動信号）を印加して振動型モータ９〜１４を２００ｒ／ｍｉｎで回転させる場合には、回転数が、回転数２００ｒ／ｍｉｎに対して３０ｒ／ｍｉｎ（２００ｒ／ｍｉｎ×０．１５）以内となる振動型モータを用いればよい。
【００４１】
さらに、本実施例のように３つ以上の振動型モータ９〜１４を用いる場合において、所定の駆動信号（同一の駆動信号）の印加による複数の振動型モータ９〜１４における回転数の平均値を基準値としたとき、該基準値よりも回転数の低い振動型モータの数が、基準値よりも回転数の高い振動型モータの数よりも多くなるようにしてもよい。すなわち、各振動型モータ９〜１４の回転数は予め測定しておくことができ、この測定結果に基づいて、上述した条件を満たす振動型モータを駆動装置内に組み込めばよい。
【００４２】
このように構成しても、複数の振動型モータを駆動した際の鳴き現象の発生を抑制することができる。
【００４３】
なお、本実施例では、各振動型モータ９〜１４の駆動力を回転軸１に伝達する伝達機構としてギヤを用いているが、プーリおよびベルトの組み合わせ、タイミングプーリおよびタイミングベルトの組み合わせ、ロータ等の組み合わせによって伝達機構を構成することもできる。
【００４４】
また、本実施例では、６つの振動型モータ９〜１４を用いた構成について説明したが、２つ以上の振動型モータを用いる場合に本発明を適用することができる。例えば、図５から図７に示すように、３つや４つの振動型モータを駆動装置内に組み込むことができる。
【００４５】
さらに、複数の振動型モータを用いた場合において、図５および図６に示すように、回転軸１に固定された伝達部材（ギヤ）の径と、各振動型モータの出力軸に取り付けられた伝達部材（ギヤ）の径を変更する、すなわち、ギヤ比を変更することで、回転軸１におけるトルクや回転数を変更できる。これにより、被駆動部材２４に対して、使用目的に対応した適切な駆動力を供給することができる。例えば、ギヤを含む伝達機構によって減速比を増加させれば、振動型モータの数を減らすことができ、駆動装置の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１である駆動装置の構成を示す図。
【図２】振動型モータの断面図。
【図３】振動型モータの駆動周波数と回転数との関係を示す図。
【図４】振動型モータの駆動周波数と回転数との関係を示す図。
【図５】３つの振動型モータを用いた駆動装置の構成を示す図。
【図６】３つの振動型モータを用いた駆動装置の他の構成を示す図。
【図７】４つの振動型モータを用いた駆動装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１：回転軸
２：伝達部材（ギヤ）
３〜８：伝達部材（ギヤ）
９〜１４：振動型モータ
２４：被駆動部材
２８：振動体
２９：回転体
３２：加圧機構
３３：軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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