(57)【要約】【課題】  ロータの回転方向を切り替える際、ロータの速度変動や可聴音が生じる可能性があった。【解決手段】  本発明の振動型アクチュエータの制御装置は、第１の交流電圧を振動体に印加することによって前記振動体の接触部に生成する第１の楕円運動と、第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記接触部に生成する、前記第１の楕円運動とは異なる向きに回転する第２の楕円運動と、の合成によって、前記振動体と前記振動体の接触部に接触する移動体とを相対移動させる。そして、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧とを前記振動体に印加する電圧供給手段を有し、前記電圧供給手段は、前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の楕円運動の振幅と前記第２の楕円運動の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の交流電圧を振動体に印加することによって前記振動体の接触部に生成する第１の楕円運動と、第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記接触部に生成する、前記第１の楕円運動とは異なる向きに回転する第２の楕円運動と、の合成によって、前記振動体と前記振動体の接触部に接触する移動体とを相対移動させる振動型アクチュエータの制御装置であって、
前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧とを前記振動体に印加する電圧供給手段を有し、
前記電圧供給手段は、前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の楕円運動の振幅と前記第２の楕円運動の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項２】
前記第１の楕円運動は、前記第１の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記振動体に生成する第１の進行波により生じ、
前記第２の楕円運動は、前記第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記振動体に生成する、前記第１の進行波とは異なる向きに進行する第２の進行波により生じ、
前記電圧供給手段は、前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の進行波の振幅と前記第２の進行波の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項３】
前記電圧供給手段は、前記第１の進行波と前記第２の進行波とが合成された合成波の進行する向きを、前記第１の進行波の進行する向きから前記第２の進行波の進行する向きに変更する際、前記第１の交流電圧の振幅は小さくしていき、前記第２の交流電圧の振幅は大きくしていくことを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項４】
前記電圧供給手段は、前記第１の進行波の振幅と前記第２の進行波の振幅との和が一定になる様に、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを変化させることを特徴とする請求項２又は３に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項５】
前記電圧供給手段は、前記相対移動の速度が加速していく過程と減速していく過程とで、前記第１の交流電圧の振幅及び前記第２の交流電圧の振幅が共に異なるヒステリシス領域を有するよう前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧を制御することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項６】
前記相対移動の速度を検出する速度検出手段と、
前記相対移動の速度指令と前記速度検出手段により検出された速度とに応じて、前記電圧供給手段が出力する前記第１及び第２の交流電圧の周波数及び振幅を指示する調整手段と、
を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項７】
前記調整手段は、起動時に第１及び第２の交流電圧の周波数を夫々掃引して低くしていき、前記相対移動の速度が所定の速度に達した際の前記第１及び第２の交流電圧の周波数を記憶することを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項８】
前記調整手段は、起動時に第１及び第２の交流電圧の周波数を夫々掃引して低くしていき、前記振動体の振動振幅が所定の振幅に達した際の前記第１及び第２の交流電圧の周波数を記憶することを特徴とする請求項６に記載の振動型アクチュエータの制御装置。
【請求項９】
第１の交流電圧を振動体に印加することによって前記振動体の接触部に生成する第１の楕円運動と、第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記接触部に生成する、前記第１の楕円運動とは異なる向きに回転する第２の楕円運動と、の合成によって、前記振動体と前記振動体の接触部に接触する移動体とを相対移動させる振動型アクチュエータの制御方法であって、
前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の楕円運動の振幅と前記第２の楕円運動の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする振動型アクチュエータの制御方法。
【請求項１０】
前記第１の楕円運動は、前記第１の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記振動体に生成する第１の進行波により生じ、
前記第２の楕円運動は、前記第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記振動体に生成する、前記第１の進行波とは異なる向きに進行する第２の進行波により生じ、
前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の進行波の振幅と前記第２の進行波の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする請求項９に記載の振動型アクチュエータの制御方法。
【請求項１１】
前記第１の進行波と前記第２の進行波とが合成された合成波の進行する向きを、前記第１の進行波の進行する向きから前記第２の進行波の進行する向きに変更する際、前記第１の交流電圧の振幅は小さくしていき、前記第２の交流電圧の振幅は大きくしていくことを特徴とする請求項１０に記載の振動型アクチュエータの制御方法。
【請求項１２】
前記第１の進行波の振幅と前記第２の進行波の振幅との和が一定になる様に、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを変化させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の振動型アクチュエータの制御方法。
【請求項１３】
前記相対移動の速度が加速していく過程と減速していく過程とで、前記第１の交流電圧の振幅及び前記第２の交流電圧の振幅が共に異なるヒステリシス領域を有するよう前記第１の交流電圧及び前記第２の交流電圧を制御することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの制御方法。
【請求項１４】
起動時に第１及び第２の交流電圧の周波数を夫々掃引して低くしていき、前記相対移動の速度が所定の速度に達した際の前記第１及び第２の交流電圧の周波数を記憶することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの制御方法。
【請求項１５】
起動時に第１及び第２の交流電圧の周波数を夫々掃引して低くしていき、前記振動体の振動振幅が所定の振幅に達した際の前記第１及び第２の交流電圧の周波数を記憶することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータの制御装置及び制御方法に関し、特に、振動体と移動体とを相対移動させる振動波アクチュエータの制御装置及び制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動波アクチュエータは、例えば２００ｒｐｍ以下の低速領域で比較的トルクが大きく、減速ギア等を介さずにダイレクトに駆動対象物を移動させることが出来る。しかしながら、極低速領域（例えば１ｒｐｍ以下）では出力トルクを大きくするように設計すると、起動時に摩擦力がブレーキとなり起動しにくくなる場合がある。
【０００３】
そこで特許文献１では、リング状の振動体に２つの周波数の異なる第１と第２の進行波（進行性振動波）を同時に発生させ、該２つの進行波を振動体上の異なる方向に進行させる技術が提案されている。２つの進行波の合成によって生ずる振幅変調された合成波である進行波によって、移動体であるロータを低速で安定に駆動する。また、特許文献１では、２つの進行波の振幅や位相差の制御によって速度を変化させる方法について説明している。振幅制御の場合、２つの逆方向の進行波が発生している状態から１つの進行波の状態に切り替えるために、合成波の進行方向とは反対の進行波を励起している交流電圧の振幅を徐々に小さくしていく。これにより、低速状態から高速状態に移行する。また位相差制御の場合、一方の進行波を発生させる２相の交流電圧間の位相差を−９０度から９０度に徐々に切り替えることで、２つの進行波の進行方向を同方向に切り替えることで低速状態から高速状態に移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２０８７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、２つの進行波が生成している低速状態において、２つの進行波を生成するための交流電圧は夫々一定である。ロータの回転方向を切り替えるには、第１の進行波と第２の進行波の周波数を近づけていき、最終的に周波数を入れ替えることで行っている。合成波は第１の進行波の周波数と第２の進行波の周波数との周波数差で振幅が変調されるため、広い周波数範囲で駆動対象物を加振してしまい、可聴音の発生や、広い周波域で制御性能の低下を招いていた。
【０００６】
そこで、本発明は、回転方向を変更する際に、制御性能の向上及び可聴音の発生を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の振動型アクチュエータの制御装置は、第１の交流電圧を振動体に印加することによって前記振動体の接触部に生成する第１の楕円運動と、第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記接触部に生成する、前記第１の楕円運動とは異なる向きに回転する第２の楕円運動と、の合成によって、前記振動体と前記振動体の接触部に接触する移動体とを相対移動させる振動型アクチュエータの制御装置であって、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧とを前記振動体に印加する電圧供給手段を有し、前記電圧供給手段は、前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の楕円運動の振幅と前記第２の楕円運動の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の振動型アクチュエータの制御方法は、第１の交流電圧を振動体に印加することによって前記振動体の接触部に生成する第１の楕円運動と、第２の交流電圧を前記振動体に印加することによって前記接触部に生成する、前記第１の楕円運動とは異なる向きに回転する第２の楕円運動と、の合成によって、前記振動体と前記振動体の接触部に接触する移動体とを相対移動させる振動型アクチュエータの制御方法であって、前記相対移動の速度指令に応じて前記第１の楕円運動の振幅と前記第２の楕円運動の振幅との差を変化させるように、前記第１の交流電圧の振幅と前記第２の交流電圧の振幅とを夫々変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転方向を変更する際、異なる向きに進行する２つの進行波の振幅の差を変化させることで、制御性能が向上すると共に可聴音の発生を低減し、ロータの移動速度をスムースに制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の制御装置を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の各指令信号の関係を示すグラフである。
【図３】第１の実施形態の各交流電圧の波形を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態のＣＰＵ９の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態のバランス調整手段１０の動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の振動型アクチュエータの構造を示す模式図である。
【図７】第１の実施形態の振動型アクチュエータの圧電素子の電極構造を示す模式図である。
【図８】振動型アクチュエータの駆動周波数と振動振幅又は速度の関係を示す模式図である。
【図９】第１の実施形態の変形例における各信号の関係を示すグラフである。
【図１０】第１の実施形態の変形例におけるバランス調整手段１０の動作を示すフローチャートである。
【図１１】２つの進行波が合成された振動検出用圧電素子の出力信号を示す模式図である。
【図１２】振動振幅指令Ａ１とＡ２との和が一定でない場合における各信号の関係を示すグラフである。
【図１３】第２の実施形態の起動時の周波数指令の変化を説明する模式図である。
【図１４】第３の実施形態の振動型アクチュエータの構造を示す模式図である。
【図１５】第３の実施形態の振動型アクチュエータの振動状態を説明する模式図である。
【図１６】第３の実施形態の振動型アクチュエータの圧電素子の電極構造を示す図である。
【図１７】第３の実施形態の制御装置を示すブロック図である。
【図１８】第３の実施形態の制御装置の各部の波形を示すタイミングチャートである。
【図１９】第３の実施形態のＣＰＵ９の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の振動型アクチュエータの制御装置を示すブロック図である。まず、振動型アクチュエータ５について説明する。振動型アクチュエータ５の振動体には電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子が設けられており、この圧電素子には交流電圧を印加するための電極１、２、３、４が設けられている。電気−機械エネルギー変換素子としては、圧電素子の他に電歪素子、磁歪素子等を用いても良い。
【００１２】
図６に本発明の適用できる振動型アクチュエータ５の構成を示す。振動型アクチュエータ５の振動体は、圧電素子１０４と圧電素子が接合された弾性体１００とを備える。この振動体に、異なる向きに進行し独立に制御可能な第１の進行波と第２の進行波とを生成する。この際、振動体の接触部１０２には、異なる向きに回転し独立に制御可能な第１の楕円運動と第２の楕円運動とが生成される。そして、２つの進行波の合成によって生ずる合成波（合成波も進行波である）により、振動体と移動体１０１とが相対移動する。この際、接触部１０２においては、２つの楕円運動が合成されている。また、振動型アクチュエータの特性上、移動体の回転方向（相対移動の向き）は、合成波の進行する向きとは反対の向きである。振動体と移動体１０１とは軸部材であるシャフト１０３が貫通しており、移動体１０１は、振動体の突起部に設けられた接触部１０２に摩擦接触して、シャフト１０３を中心に回転する。
【００１３】
また、この合成波の進行方向は、第１の進行波と第２の進行波のうち大きいほうの進行波と同じ方向に進行すると共に、見かけ上、第１の進行波の周波数と第２の進行波の周波数との差にあたる周波数で振幅変調された進行波となる。例えば、この第１の進行波と第２の進行波の周波数の差を、必要な制御帯域より高い周波数に設定することが考えられる。１００Ｈｚ以上に設定しておくことで、制御アプリケーションで必要となる制御帯域より高い周波数となるため、制御性能に与える影響が小さくなるため好ましい。また、第１の進行波と第２の進行波の周波数の差は、４００Ｈｚ以下にしておくと、第１の進行波と第２の進行波の振幅差が大きくなりすぎず、合成による効果が得られやすいため好ましい。
【００１４】
図７は圧電素子１０４に設けられた電極１、２、３、４の配置を示しており、電極１、２には第１の交流電圧φ１１、φ１２が夫々印加され、電極３、４には第２の交流電圧φ２１、φ２２が夫々印加される。各交流電圧の詳細は後述する。電極１３は、振動子の振動波形Ｓを検出する振動検出手段としての圧電素子領域に設けられた電極である。
【００１５】
図１に戻り、制御装置の各構成手段の説明をする。駆動電圧生成手段６、７は、後述するバランス調整手段１０からの周波数指令Ｆ１、Ｆ２に従って、それぞれ位相の９０度ずれた駆動電圧を出力する。速度センサ８は振動型アクチュエータ５によって駆動される被駆動物の移動速度を検出するエンコーダ等の速度検出手段であり、被駆動物の移動速度を検出することで、間接的に移動体の移動速度を検出している。処理装置であるＣＰＵ９に振動型アクチュエータ５の速度情報Ｓｐ０を入力している。ＣＰＵ９は、不図示の指令手段からの速度指令Ｓｐと、速度センサ８からの速度情報Ｓｐ０とを比較した結果に応じてバランス調整手段１０に振幅バランス指令Ｂ及びＯＮ／ＯＦＦ指令を出力している。バランス調整手段１０は、ＣＰＵ９からの振幅バランス指令Ｂに応じて、リング状の振動体上に生成する、異なる方向（逆方向）に進行する第１の進行波と第２の進行波の振動振幅バランスを制御している。
【００１６】
電圧制御手段１１及び１２は、駆動電圧生成手段６及び７の出力信号を夫々入力して、バランス調整手段１０からの電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２に応じて交流電圧の電圧振幅を設定する。本発明において駆動電圧生成手段６、７と電圧制御手段１１、１２とで振動型アクチュエータの振動体に交流電圧を供給する電圧供給手段が構成される。尚、電圧制御手段１１の出力電圧である第１の交流電圧φ１１とφ１２は同じ電圧振幅であり、第１の交流電圧φ１１、φ１２で第１の進行波を生成する。電圧制御手段１２の出力電圧である第２の交流電圧φ２１とφ２２は同じ電圧振幅であり、第２の交流電圧φ２１、φ２２で第２の進行波を生成する。また、図３に第１の交流電圧φ１１、φ１２と、第２の交流電圧φ２１、φ２２の駆動波形を示す。第１の交流電圧であるφ１１とφ１２とは周波数が同じであり、φ１１に対してφ１２の時間位相は９０°遅れている。第２の交流電圧であるφ２１とφ２２とは周波数が同じであり、φ２１に対してφ２２の時間位相は９０°進んでいる。さらに、第１の交流電圧φ１１、φ１２と、第２の交流電圧φ２１、φ２２とは、周波数が異なる値（例えば数百から数ＫＨｚずれた値）に設定されている。また、φ１１とφ１２との時間位相ずれと、φ２１とφ２２との時間位相ずれと、は逆向きであるため、第１の進行波の進行方向と第２の進行波の進行方向とは逆向きになる。
【００１７】
振動振幅の検出方法としては電圧制御手段１１、１２の出力電流を計測して予め計測しておいた電流と各進行波の振動振幅との関係から振動振幅を検出する方法や、圧電素子の制動容量に流れる電流をキャンセルして電流を検出する振動検出方法が考えられる。その他にも、圧電素子や歪センサを振動型アクチュエータの振動体に貼り付けてその出力信号を計測する方法、非接触の光学式の振動検出センサ等によって振動を検出する方法等を用いてもよい。
【００１８】
但し、本発明において検出される振動は、２つの周波数の異なる進行波が重畳した振動であるため、合成された振動が検出されてしまい、そのままでは独立して振幅を制御することが出来ない。そのため特定の周波数の信号を検出する方法である同期検波方式やＦＦＴ演算で必要な周波数成分のみを検出する方式を用いる必要がある。本実施形態では、電極１３が設けられた振動検出手段としての圧電素子で検出した振動波形Ｓを不図示のＡ／Ｄ変換手段で入力してＦＦＴ演算し、それぞれの周波数成分を独立に求めている。この様な方法で、バランス調整手段１０は、周波数指令Ｆ１、Ｆ２の周波数成分の交流電圧を印加した際の振動体の振動振幅検出値Ａ１ｓ、Ａ２ｓを検出し、これらが振動振幅指令Ａ１、Ａ２と等しくなるように電圧制御手段１１及び１２の出力電圧の振幅を独立して指示している。
【００１９】
次に、不図示の指令手段からの速度指令Ｓｐに応じて振動型アクチュエータ５の振動体と移動体との相対速度を制御する動作を説明する。図２（ａ）は第１の進行波の振動振幅指令Ａ１と、第２の進行波の振動振幅指令Ａ２と、第１及び第２の進行波の振動振幅の大きさの関係を示す振幅バランス指令Ｂと、の関係の例を示す。図２（ａ）の実線が振動振幅指令Ａ１、破線が振動振幅指令Ａ２を示している。図２（ｂ）は速度センサ８の出力信号である速度情報Ｓｐ０と振幅バランス指令Ｂとの関係の例を示す。
【００２０】
図２（ａ）、（ｂ）において、速度が略０である振幅バランス指令Ｂが０の状態を境に２つの進行波の振動振幅指令Ａ１、Ａ２の大小が入れ替わり、ほぼ対称な関係になっている。振幅バランス指令Ｂは、０の際に振動振幅指令Ａ１と振動振幅指令Ａ２が同じ振幅となるように設定されており、符号はどちらの振動振幅指令が大きいかを示している。振幅バランス指令Ｂは、第１の進行波及び第２の進行波のどちらもが励起されている領域（低速領域）において、第１の進行波の振動振幅指令Ａ１から第２の進行波の振動振幅指令Ａ２を引いた値に対応した値で表すことができる。また、低速領域においては、振幅バランス指令Ｂが増加する際、振動振幅指令Ａ１が増加し、振動振幅指令Ａ２は減少するよう変化する。本実施形態においては、振動振幅指令Ａ１とＡ２との和は一定になるよう制御されている。
【００２１】
また速度の絶対値が所定の値以上の領域（高速領域）では、一方の進行波の振動振幅指令が０となっており、振動振幅指令が０になった後はそのまま０に固定し、他方の進行波の振動振幅指令を増加させることで更に高速な速度領域の動作を行っている。つまり、振幅バランス指令Ｂの絶対値が所定の値（Ｂ０）以上では、振動振幅指令Ａ１、Ａ２の一方の振動振幅指令が０となっており、振動振幅指令Ａ１、Ａ２に対応する電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２の一方の電圧振幅指令も０となっている（後述の図２（ｃ）参照）。一方の振動振幅指令が０になった後、更に振動振幅を増大させる方法としては、他方の印加電圧の振幅を更に増大させる方法と、印加電圧の周波数を振動型アクチュエータ５の振動体の共振周波数ＦＲに近付ける方法とがある。本実施形態では、バランス調整手段１０は、振幅バランス指令Ｂが±Ｂ０で一方の電圧振幅指令を０とし、更に他方の電圧振幅指令を増大させて振動振幅を増大させる。また、電圧振幅が最大値に到達した後は、周波数指令Ｆ１、Ｆ２によって振動振幅を更に増大させている。
【００２２】
図２（ｃ）に振幅バランス指令Ｂと、第１の交流電圧φ１１、φ１２の電圧振幅指令Ｖ１と、第２の交流電圧φ２１、φ２２の電圧振幅指令Ｖ２と、の関係を示す。図２（ｃ）の実線が電圧振幅指令Ｖ１、破線が電圧振幅指令Ｖ２を示している。また、図２（ｄ）に振幅バランス指令Ｂと周波数指令Ｆ１、Ｆ２との関係を示す。図２（ｄ）の実線が周波数指令Ｆ１、破線が周波数指令Ｆ２を示している。
【００２３】
図２（ｃ）より、電圧振幅指令Ｖ１及び電圧振幅指令Ｖ２は、振幅バランス指令Ｂに応じて、第１及び第２の進行波の振動振幅が変化するように、夫々変化する。特に、低速領域において、振動振幅指令Ａ１、Ａ２の変化に応じて、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２が夫々逆方向に変化する。具体的には、第１の進行波と第２の進行波とが合成された合成波の進行する向きを、第１の進行波の進行する向きから第２の進行波の進行する向きに変更する際、電圧振幅指令Ｖ１は小さくしていき、電圧振幅指令Ｖ２は大きくしていく。また、反対に、合成波の進行する向きを、第２の進行波の進行する向きから第１の進行波の進行する向きに変更する際は、電圧振幅指令Ｖ１は大きくしていき、電圧振幅指令Ｖ２は小さくしていく。ここで、上述したように、移動体の移動する向きは合成波の進行する向きとは逆向きである。
【００２４】
ここで、図２（ｃ）より振幅バランス指令Ｂが０では振動振幅指令Ａ１、Ａ２は同じ振幅となるが、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２は同じ振幅とはならない。これは起動時に、第１の進行波が生じる初期周波数Ｆ１０と、第２の進行波が生じる初期周波数Ｆ２０と、が異なる周波数であるために生じる。つまり、振動型アクチュエータ５の振動体の共振周波数ＦＲと初期周波数Ｆ１０との差と、共振周波数ＦＲと初期周波数Ｆ２０との差と、が違うために生じる。これは、図８の振動周波数と速度の関係に示すように、周波数が共振周波数ＦＲに近いほど大きな振動振幅となるため、周波数が共振周波数ＦＲに近いほど印加電圧の振幅が小さくて済むのである。
【００２５】
図２（ｄ）に示すように、本実施形態では、初期周波数Ｆ１０の方が初期周波数Ｆ２０より共振周波数ＦＲに近いので、電圧振幅指令Ｖ１と電圧振幅指令Ｖ２が同じ振幅の際には、振動振幅指令Ａ１の方が振動振幅指令Ａ２より大きな振幅となっている。また速度がほぼ０の状態では振動振幅指令Ａ１と振動振幅指令Ａ２がほぼ同じ振幅となっているが、同じ理由により電圧振幅指令Ｖ１の方が電圧振幅指令Ｖ２より小さな振幅となっている。
【００２６】
周波数指令Ｆ１、Ｆ２が初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０に固定の状態では、振幅バランス指令Ｂが変化すると電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２が逆方向に変化していき、振動振幅指令Ａ１とＡ２も同様に変化し、移動速度も振幅バランス指令Ｂの符号に応じた方向に増加していく。そして振幅バランス指令Ｂが±Ｂ０になると一方の振動振幅指令が０となり同様に一方の電圧振幅指令が０になる。その後は０に到達した側の電圧振幅指令は０に固定される。更に他方の振動振幅指令を増加していくと最終的に電圧振幅指令は最大電圧Ｖｍに固定される。一方、周波数は電圧振幅指令が最大電圧Ｖｍに固定された後に変化する。周波数指令Ｆ１あるいは周波数指令Ｆ２は振幅バランス指令Ｂの変化に応じて振動型アクチュエータ５の振動体の共振周波数ＦＲ近傍まで変化する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態では、振動体と移動体の相対移動の向きを変更する際、第１の交流電圧の電圧振幅指令Ｖ１と第２の交流電圧の電圧振幅指令Ｖ２とを夫々変化させる。これにより、第１の進行波の振動振幅（つまり第１の楕円運動の振幅）と第２の進行波の振動振幅（つまり第２の楕円運動の振幅）との差を変化させることで、振動の乱れを低減する。また、２つの進行波を発生する交流電圧の周波数差を固定することにより、より制御性能が向上する。
【００２８】
低速から高速に速度を変更する際は、振幅バランス指令Ｂが±Ｂ０で一方の電圧振幅指令を０とし、他方の電圧振幅指令を増大させて振動振幅を増大させる。電圧振幅指令が最大電圧Ｖｍに到達した後に更に速度を上げる際は、相対移動と同じ向きの進行波を励起する交流電圧の周波数指令を共振周波数ＦＲに近けることによって速度を増大させている。ただし、低速から高速に速度変化させる際は上記制御に限らず、振幅バランス指令Ｂが±Ｂ０の時点で、相対移動と同じ向きの進行波を励起する交流電圧の周波数指令を共振周波数ＦＲに近づけても良い。またその場合、移動の向きとは逆向きの進行波の交流電圧の電圧振幅指令を０とし、移動の向きの電圧振幅指令を一定としてもよい。
【００２９】
次に、上記制御を行うためのＣＰＵ９及びバランス調整手段１０の動作について説明する。図４は不図示の指令手段からの速度指令Ｓｐに応じて振動型アクチュエータ５の速度を制御するＣＰＵ９の動作を示すフローチャートであり、図５はバランス調整手段１０の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
まず図４を用いてＣＰＵ９の動作について説明する。最初に不図示の指令手段からの速度指令Ｓｐが０かどうかを検出し（Ｓ４０１）、Ｓｐが０以外の速度になると、ＣＰＵ９は振動振幅指令Ａ１とＡ２との関係を設定する振幅バランス指令Ｂを０（Ａ１＝Ａ２）としてＯＮ／ＯＦＦ信号でＯＮを指令する（Ｓ４０２）。次のステップＳ４０３からは、一定時間毎に速度を検出して振幅バランス指令Ｂを設定するルーチンに入る。Ｓ４０４では、一定時間毎に速度センサ８の出力である速度情報Ｓｐ０を検出して速度指令Ｓｐを更新し、速度センサ８からの速度情報Ｓｐ０と速度指令Ｓｐとの差Ｓｐｄを検出する。次にＳｐｄに所定のゲインＧ１を乗じた値を振幅バランス指令Ｂに加算して振幅バランス指令Ｂを更新する（Ｓ４０５）。そして不図示の指令手段からの速度指令Ｓｐが０になるまでこの動作を繰り返す（Ｓ４０６〜Ｓ４０７）。速度指令Ｓｐが０となったらＯＮ／ＯＦＦ信号でＯＦＦを指令して（Ｓ４０８）、ＣＰＵ９による速度制御の動作は終了する。
【００３１】
次に図５を用いてバランス調整手段１０の動作を説明する。ＣＰＵ９からのＯＮ／ＯＦＦ信号でＯＮが指令されるまで待機し（Ｓ５０１）、ＯＮが指令されると周波数指令Ｆ１、Ｆ２に初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０を設定し、振動振幅検出値Ａ１ｓ、Ａ２ｓを０とする（Ｓ５０２）。次に、所定の電圧振幅Ｖ０を内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ及びＶ２ｎに設定し、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２にも電圧振幅Ｖ０を設定して電圧制御手段１１、１２に出力する（Ｓ５０３）。すると振動型アクチュエータ５の振動体に第１の進行波及び第２の進行波が励起され、振動検出用の圧電素子の出力に振動波形Ｓが現れる。
【００３２】
次のステップＳ５０４からはこの振動波形Ｓを検出して振動振幅を制御するルーチンに入る。まずＡ／Ｄ変換手段等で振動波形Ｓを検出し、ＦＦＴ演算等によって周波数指令Ｆ１とＦ２の成分の振動振幅検出値Ａ１ｓとＡ２ｓを検出する（Ｓ５０５）。そして振幅バランス指令Ｂを入力し、図２に示した振幅バランス指令Ｂと振動振幅指令Ａ１、Ａ２の関係から振動振幅指令Ａ１、Ａ２を設定する（Ｓ５０６）。次のステップＳ５０７で、Ａ１とＡ１ｓの差Ａ１ｄ、及び、Ａ２とＡ２ｓの差Ａ２ｄを求め、これに所定ゲインＧ２を乗じて内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎに加算して、内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎを更新する。ここで内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎが負の値となったら、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２及び、内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎを０に固定する（Ｓ５０８〜Ｓ５０９、Ｓ５１２〜Ｓ５１３）。また、内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ又はＶ２ｎが所定の最大電圧Ｖｍより大きい場合には電圧振幅指令Ｖ１又はＶ２を最大電圧Ｖｍに固定する（Ｓ５０８〜Ｓ５１１、Ｓ５１２〜５１５）。
【００３３】
ここまでが電圧振幅指令に係わるステップで、ここからが周波数指令に係わるステップである。まず、内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎが、最大電圧Ｖｍより小さいなら、Ｖ１ｄ、Ｖ２ｄを０に設定する。内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎが最大電圧Ｖｍより大きいなら、内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎと最大電圧Ｖｍとの差を、Ｖ１ｄ、Ｖ２ｄに設定する（Ｓ５０８〜Ｓ５１５）。そして、初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０から、Ｖ１ｄ、Ｖ２ｄに所定ゲインＧ３を乗じた値を減算して、周波数指令Ｆ１、Ｆ２に設定する（Ｓ５１６）。そしてＯＮ／ＯＦＦ信号がＯＦＦを指令するまでこれを繰り返すように動作し（Ｓ５１７）、ＯＦＦが指令されたら電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２を０として（Ｓ５１８）、終了する。
【００３４】
ここで振動振幅指令Ａ１、Ａ２の方が振動振幅検出値Ａ１ｓ、Ａ２ｓよりも大きい場合を考える。すると、振動振幅指令Ａ１と振動振幅検出値Ａ１ｓとの差Ａ１ｄ、及び振動振幅指令Ａ２と振動振幅検出値Ａ２ｓとの差Ａ２ｄが正の値となり、これを加算することで電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２が大きくなる。印加電圧の振幅が大きくなるため、検出される振動振幅検出値Ａ１ｓ、Ａ２ｓも大きくなり、振動振幅指令Ａ１、Ａ２に近付いて行く。
【００３５】
内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎの一方が最大電圧Ｖｍ以上の値になった場合を考える。内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎの一方が最大電圧Ｖｍ以上の値になると、内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎと最大電圧Ｖｍとの差Ｖ１ｄ、Ｖ２ｄが正の値となる。すると周波数指令Ｆ１、Ｆ２が初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０より低周波側へ下がって行き、周波数指令Ｆ１、Ｆ２が共振周波数ＦＲに近付いていく。そして周波数指令Ｆ１、Ｆ２が共振周波数に近付くことで検出される振動振幅検出値Ａ１ｓ、Ａ２ｓが大きくなり、同様にして振動振幅指令Ａ１、Ａ２に近付いて行く。
【００３６】
（第１の実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。この変形例は、移動体の相対移動の速度が加速していく過程と減速していく過程とで電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２が夫々異なるヒステリシス領域を有している点が上述の基本的な実施形態（以下、「基本例」と呼ぶ）と異なる。
【００３７】
図９は本変形例において電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２及び周波数指令Ｆ１、Ｆ２の設定方法を説明するための図である。図９（ａ）、（ｂ）は図２（ａ）、（ｂ）と同じであるので説明は省略する。上記基本例では起動時及び停止時の周波数指令Ｆ１、Ｆ２は初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０で固定されていたが本変形例では、周波数指令Ｆ１、Ｆ２の周波数が起動時と停止時で入れ替わる場合がある。図９（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図２（ｃ）、（ｄ）に対応する図で、図９（ｃ）は電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２と振幅バランス指令Ｂとの関係を示しており、図９（ｄ）は周波数指令Ｆ１、Ｆ２と振幅バランス指令Ｂとの関係を示している。
【００３８】
電圧振幅指令Ｖ１と周波数指令Ｆ１は、上記基本例と同様に第１の進行波を制御する指令であり、こちらを例にとって図９の説明をする。まず起動時には、周波数指令Ｆ１は初期周波数Ｆ１０に設定され、電圧振幅指令Ｖ１はＶ０に設定される。振幅バランス指令Ｂが増加していく（合成波が第１の進行波の進行する向きに加速していく）と周波数指令Ｆ１は初期周波数Ｆ１０で固定されたまま電圧振幅指令Ｖ１が増加して行く。電圧振幅指令Ｖ１が最大電圧Ｖｍに到達しないうちは周波数指令Ｆ１に変化は無く、振幅バランス指令Ｂの増減に連動して電圧振幅指令Ｖ１が増減する。ここで電圧振幅指令Ｖ１が最大電圧Ｖｍに達すると電圧振幅指令は最大電圧Ｖｍに固定され、更に振幅バランス指令が増加する（加速する）と周波数指令Ｆ１が上記共振周波数ＦＲへ近付いて行く。
【００３９】
次に、電圧振幅指令Ｖ１が一旦最大電圧Ｖｍに固定されると、周波数指令Ｆ１はヒステリシスループの別の経路に沿って変化する。つまり電圧振幅指令Ｖ１が一旦最大電圧Ｖｍに固定された後に振幅バランス指令Ｂが減少していく（減速していく）と周波数指令Ｆ１は上記共振周波数ＦＲから離れて高周波側へ変化していく。そして周波数指令Ｆ１が初期周波数Ｆ１０に到達してもこの変化は止まらずに振幅バランス指令Ｂが＋Ｂ１で初期周波数Ｆ２０となるまで変化する。周波数指令Ｆ１は初期周波数Ｆ２０に固定され、ここから電圧振幅指令Ｖ１が減少していき、相対移動の速度は減速していく（つまり合成波中に第２の進行波の進行する向きの速度成分が増加）する。このまま振幅バランス指令Ｂの増減に従って電圧振幅指令Ｖ１は増減する。ここで再度振幅バランス指令Ｂが増加して＋Ｂ１を超えた場合には周波数指令Ｆ１は共振周波数ＦＲに近付いていくが、振幅バランス指令Ｂが＋Ｂ１で初期周波数Ｆ２０に固定される経路は変わらない。
【００４０】
次に、更に振幅バランス指令Ｂが小さくなり０より小さくなる（合成波が第２の進行波の進行する向きに加速していく）場合について説明する。周波数指令Ｆ１は初期周波数Ｆ２０に固定されたまま電圧振幅指令Ｖ１は減少していき、最終的に振幅バランス指令Ｂが−Ｂ１になると電圧振幅指令Ｖ１は０になる。０になって更に振幅バランス指令Ｂが小さくなっても電圧振幅指令Ｖ１は０に固定されたままである。振幅バランス指令Ｂが−Ｂ１より小さい状態では電圧振幅指令Ｖ２と周波数指令Ｆ２のみが変化して第２の進行波のみが制御対象となっている。ここで、周波数指令Ｆ１、Ｆ２は、固定されている状態では一方が初期周波数Ｆ１０なら他方が初期周波数Ｆ２０となっている。従って、上記した振幅バランス指令Ｂが−Ｂ１に達した時の周波数指令Ｆ１は初期周波数Ｆ２０であるため、この時の周波数指令Ｆ２は初期周波数Ｆ１０となっている。
【００４１】
また振幅バランス指令Ｂが−Ｂ１に達した時の電圧振幅指令Ｖ２は、最大電圧Ｖｍに到達していない状態となっている。この状態は振幅バランス指令Ｂが＋Ｂ１に最初に到達した際の電圧振幅指令Ｖ１の状態と同じ状態である。従って、振幅バランス指令Ｂが−Ｂ１より小さい領域では、電圧振幅指令Ｖ２及び周波数指令Ｆ２の変化は上述した電圧振幅指令Ｖ１及び周波数指令Ｆ１の変化と同様の変化をすることになる。
【００４２】
このように、本変形例においては、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２及び周波数指令Ｆ１、Ｆ２はヒステリシス領域を持つことによって、振幅バランス指令Ｂが０を中心として対称な特性を得ることが可能となり、相対移動の向きによる特性の差を無くすことが可能となる。
【００４３】
図１０にバランス調整手段１０の動作を表すフローチャートを示す。上記したように、ヒステリシスを持つ制御は振動型アクチュエータ５の相対移動の向きに対して対称な制御であるため、起動時の周波数指令Ｆ１、Ｆ２は移動方向に応じて初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０が入れ替わる。図１０ではＣＰＵ９からの振幅バランス指令Ｂの極性によってどちらの周波数指令をＦ１０とするか切り替えている。
【００４４】
また図５に示したヒステリシスを持たない制御方法では、主に電圧を制御する領域を電圧制御モード、主に周波数を制御する領域を周波数制御モードとしたとき、電圧制御モードと周波数制御モードとが切り替わる際の振幅バランス指令Ｂが常に同じである。それに対し、ヒステリシスを持つ図１０の例では加速時と減速時で異なる振幅バランス指令Ｂにおいて電圧制御モードと周波数制御モードが入れ替わる。変数ＶＦは電圧制御モードと周波数制御モードのどちらの制御モードが実行中かを示すフラグであり、電圧制御モードは０、周波数制御モードは１となっている。加速時には、電圧振幅指令が最大振幅Ｖｍを超えると、変数ＶＦは０から１となり電圧制御モードから周波数制御モードになる。減速時には、内部周波数指令Ｆ１ｎが初期周波数Ｆ２０を超えると、変数ＶＦは１から０となり周波数制御モードから電圧制御モードに切り替わる。電圧制御モードでの電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２及び周波数制御モードでの周波数指令Ｆ１、Ｆ２の操作は、振動振幅指令Ａ１、Ａ２と周波数指令Ｆ１、Ｆ２の周波数成分の振動振幅検出値Ａ１ｓ、Ａ２ｓとの差Ａ１ｄ、Ａ２ｄに応じて行っている。
【００４５】
電圧制御モードの場合は、それぞれの差Ａ１ｄ、Ａ２ｄにゲインＧ２を乗じた値を、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２に加算し、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２としている。周波数制御モードの場合は、それぞれの差Ａ１ｄ、Ａ２ｄにゲインＧ３を乗じた値を、内部周波数指令Ｆ１ｎ、Ｆ２ｎから減算して、内部周波数指令Ｆ１ｎ、Ｆ２ｎとし、初期周波数指令Ｆ２０の制限を設けて、周波数指令Ｆ１、Ｆ２に設定している。また、周波数制御モードでは、操作する周波数指令は周波数指令Ｆ１、Ｆ２の一方のみであるため、振動振幅指令Ａ１、Ａ２の大小関係によってどちらか一方に切り替えている。
【００４６】
図１１は第１の進行波と第２の進行波とが合成された時の、振動検出手段用の圧電素子の電極１３からの出力された振動波形Ｓの波形である。振動振幅指令Ａ１と振動振幅指令Ａ２の値が異なる状態での波形を示している。振動波形Ｓの最大振幅は振動振幅指令Ａ１と振動振幅指令Ａ２の和とほぼ一致している。本実施形態では２つの振動を重畳する際には、振動振幅指令Ａ１と振動振幅指令Ａ２の和が一定になるように設定した。このように設定することにより、２つの振動を重畳した時に最大振幅が大きくなりすぎず、圧電素子の耐久性が向上する。
【００４７】
ただし、振動振幅指令Ａ１、Ａ２の振幅の和を一定にしなくとも振動型アクチュエータ５の速度を制御することが可能なことは当然であるから、図１２のように振幅バランス指令Ｂに対して振動振幅指令Ａ１とＡ２の和が一定とならない場合でも良い。図１２は振幅バランス指令Ｂが０の時に最大振幅が大きくなるように振動振幅指令Ａ１、Ａ２を設定したものであり、振幅バランス指令Ｂが０の時は、振動振幅指令Ａ１、Ａ２を大きくすることで、速度が０近傍での不感帯の影響を抑制することができる。
【００４８】
また、上述の基本例及び変形例では、異なる向きの進行波が２つの例について説明したが、本発明において励起される進行波は２つだけに限られず、３つ以上の複数でもよい。つまり、本発明においては、異なる向きに進行する進行波が少なくとも２つあればよい。
【００４９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、起動時の周波数指令が初期周波数Ｆ１０及びＦ２０で固定されていた。しかしながら、図８に示したような振動型アクチュエータ５の振動周波数に対する速度の特性は温度や個体差によって変化する。よって、個別に初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０を調整したり、温度に対する初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０の特性をあらかじめ計測してデータベース化しておき、温度センサで計測した温度に応じて初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０の最適値を探索する必要があった。そこで本実施形態では、起動時に初期周波数Ｆ１０及びＦ２０を求める動作を行うことで、温度や固体差に対応した例を説明する。
【００５０】
図１３（ａ）はバランス調整手段１０の起動動作時の周波数指令Ｆ１、Ｆ２の時間変化を示し、図１３（ｂ）は振動体の振動振幅の時間変化、図１３（ｃ）は速度の時間変化を示している。振動型アクチュエータ５の起動時は周波数指令Ｆ１、Ｆ２を移動体が停止状態となる起動周波数Ｆ１１、Ｆ２１とし、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２を所定の起動電圧Ｖ０に設定する。この周波数では共振周波数ＦＲから十分離れているので振動振幅及び速度は略０である。初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０では、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２で速度が制御可能となる必要があるため、電圧振幅指令Ｖ１、Ｖ２が起動電圧Ｖ０の時にある程度の速度で動作する必要がある。そこで起動時から所定のレートで周波数を掃引し、速度が所定の速度Ｓｐ２に達したことを検出する。そしてその時の周波数指令Ｆ１、Ｆ２の値を新しい初期周波数Ｆ１０、Ｆ２０としてバランス調整手段１０内の不図示の記憶手段に記憶して置く。次回の起動動作の際には記憶した周波数から起動することで起動時間の短縮が可能となる。また速度が所定の速度に達したことを検出する代わりに、振動振幅が所定の振幅Ａｓ０に達したことを検出する方法を用いてもよい。これは、速度と振動振幅がほぼ比例関係であるためである。このように最適な初期周波数を記憶手段に記憶した後は、上記第１の実施形態と同様にして速度制御を行うことが可能となる。尚、周波数を掃引する際の周波数指令Ｆ１、Ｆ２の周波数差はほぼ一定の差を保ちつつ掃引することが好ましい。
【００５１】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、リング状の振動体に進行波を形成する例を説明したが、本実施形態では、棒状の振動体の例を示す。図１４は本実施形態の振動型アクチュエータ１４の構成を示しており、弾性体１１０は圧電素子１１１によって加振される。振動体は、弾性体１１０と弾性体１１０に挟持される積層の圧電素子１１１とを備える。圧電素子１１１には、フレキシブル基板１１２により交流電圧が供給される。移動体であるロータ１１３は、弾性体１１０の上面の接触部が楕円運動することによって、振動体と相対移動する。
【００５２】
図１５は弾性体１１０と圧電素子１１１とを備える振動体がどのような振動を発生するかを説明する模式図である。圧電素子１１１に交流電圧を印加すると、棒状の振動体に、直交する２つの曲げ振動が形成される。この２つの曲げ振動に９０度の時間位相ずれを与えることで、くびれを持つ弾性体１１０の上部（接触部）が振れて、首振り運動のように回る回転運動をする。これによって弾性体１１０の上部のロータ１１３との接触部に楕円運動が生じ、加圧接触されるロータ１１３に駆動力を伝達している。図１６は圧電素子１１１上に形成された給電用の電極パターンであり、４つの電極５０、５１、５２、５３で分けられている。電極５０、５１、５２、５３には交流電圧φ１１、φ１２、φ２１、φ２２が供給される。交流電圧φ１１、φ１２、φ２１、φ２２は位相の異なる４相の交流電圧である。本実施形態においては、振動体に生じる第１の回転運動と、第１の回転運動とは異なる向きに回転する第２の回転運動と、を合成することによって、ロータ１１３を低速で回転させることができる。振動体の接触部には、第１の回転運動では第１の楕円運動が生じ、第２の回転運動では第１の楕円運動とは異なる向きに回転する第２の楕円運動が生じる。
【００５３】
実施形態１、２と同様に、棒状の振動型アクチュエータ１４を用いた場合でも、振動体の振動振幅を検出する方法としては、圧電素子を別途設ける方法や、電極５０、５１、５２、５３に流入する電流から振動振幅を検出する方法がある。そのため振動型アクチュエータ１４を用いた場合でも上記実施形態と同様に振動振幅を制御することは可能である。本実施形態では振動振幅を検出せずに制御する例について示す。
【００５４】
図１７は第３の実施形態の振動型アクチュエータ１４の制御装置を示すブロック図である。駆動電圧生成手段１５は、処理手段であるＣＰＵ９からの周波数指令Ｆ１及び電圧振幅指令Ｖ１に応じて、９０度位相の異なる２相の交流電圧ＰＡ０、ＰＡ９０を出力する。駆動電圧生成手段１６はＣＰＵ９からの周波数指令Ｆ２及び電圧振幅指令Ｖ２に応じて、９０度位相の異なる２相の交流電圧ＰＢ０、ＰＢ９０を出力する。加算手段１７は、駆動電圧生成手段１５の出力する交流電圧ＰＡ０と駆動電圧生成手段１６の出力する交流電圧ＰＢ９０とを加算して変調電圧ＰＭＡを出力する。加算手段１８は、駆動電圧生成手段１５の出力する交流電圧ＰＡ９０と駆動電圧生成手段１６の出力する交流電圧ＰＢ０を加算して変調電圧ＰＭＢを出力する。トランス１９は、１次側に１相の交流電圧ＰＭＡを入力し、２次側のセンタータップ接続によって１８０度位相の異なる２相の交流電圧φ１１、φ１２を振動型アクチュエータ１４の電極５０、５１に印加している。トランス２０は、１次側に１相の交流電圧ＰＭＢを入力し、２次側のセンタータップ接続によって１８０度位相の異なる２相の交流電圧φ２１、φ２２を振動型アクチュエータ１４の電極５２、５３に印加している。実施形態１、２では、第１及び第２の進行波毎に個別の周波数の交流電圧を印加して第１及び第２の進行波を独立に生成していたが、本実施形態では、同じ交流電圧を印加して２つの回転運動を同時に発生する方式とした。本実施形態において、振動体に交流電圧を供給する電圧供給手段は、駆動電圧生成手段１５、１６と、加算手段１７、１８と、トランス１９、２０とから構成される。また、速度センサ８により、振動体と移動体との相対移動速度（回転速度）が検出される。
【００５５】
図１８は交流電圧ＰＡ０、ＰＡ９０、ＰＢ０、ＰＢ９０及び、変調電圧ＰＭＡ、ＰＭＢの波形の例を示した模式図である。交流電圧ＰＡ０、ＰＡ９０は、交流電圧ＰＢ０、ＰＢ９０より電圧振幅が小さくなっている。交流電圧ＰＡ０とＰＡ９０とは９０°位相が異なる。同様に、交流電圧ＰＢ０とＰＢ９０とは９０°位相が異なる。また、交流電圧ＰＡ０、ＰＡ９０と、交流電圧ＰＢ０、ＰＢ９０と、は異なる周波数となっている。よって、加算手段１７でＰＡ０とＰＡ９０とが加算された結果、変調電圧ＰＭＡは振幅と共に、位相あるいは周波数が変化する変調波形となっている。同様に、加算手段１８でＰＢ０とＰＢ９０とが加算された結果、変調電圧ＰＭＢは振幅と共に、位相あるいは周波数が変化する変調波形となっている。
【００５６】
このように、２つの異なる周波数の交流電圧を合成して１つの交流電圧として用いることで、１つの圧電素子で２つの異なる周波数の振動を発生している。この様に、２組の交流電圧を圧電素子に印加する方法としては、直接、圧電素子に２組の交流電圧を印加する第１及び第２の実施形態の方法と、圧電素子に印加する前に波形を合成して１組の交流電圧としてから圧電素子に印加する本実施形態の方法と、がある。本実施形態の方が圧電素子を有効に利用出来る。
【００５７】
図１９に本実施形態の動作を説明するフローチャートを示す。電圧振幅の制御及び周波数の制御は概ね第１の実施形態と同じである。ただし、第１の実施形態においては、振動振幅指令に対して振動振幅が追随するように電圧振幅を制御しているのに対し、本実施形態では速度指令Ｓｐに対して速度情報Ｓｐ０が追随するように電圧振幅を制御している。従って、第１の実施形態では振動振幅偏差Ａ１ｄ、Ａ２ｄにゲインＧ２を乗じた値を内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎに積算していたのに対し、本実施形態では速度偏差ＳｐｄにゲインＧ２を乗じた値を内部電圧振幅指令Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎに積算している。そのため、速度差が正の値の場合には電圧振幅指令Ｖ１が大きくなり、速度差が負の場合には電圧振幅指令Ｖ２が大きくなるように動作する。他の動作の説明は第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５８】
また第１〜３の実施形態は、２つの位置的位相の異なる同じ振動波形の振動モードの振動を合成して接触部に楕円運動を形成する場合について説明したが、異なる振動モードの合成の場合にも同じ効果がある。第１及び第２の実施形態はリング状の振動体上を進行波がリングに沿って進行する例であり、第３の実施形態は棒状の振動体が直交する方向に曲がる２つの曲げ振動を発生させることでフラフープを回す腰の動きのように棒が回転する回転運動を用いた例を示した。その他の振動を用いた例としては、棒状振動体の縦方向の伸縮振動とねじり振動を合成するものや、板状の振動体を用い直交する方向の曲げ振動を合成するもの等がある。これらの様々な原理の振動型アクチュエータであっても２つ以上の振動を合成することで振動体の一部に楕円軌跡を描く振動によって、移動体を移動させる振動型アクチュエータに対し本発明は有効である。
【符号の説明】
【００５９】
１、２、３、４  電極
５  振動型アクチュエータ
６、７  駆動電圧生成手段
８  速度センサ
９  ＣＰＵ
１０  バランス調整手段
１１、１２  電圧制御手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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