超音波モータ駆動装置
【課題】被駆動体に搭載物を追加しても、超音波振動子にかかる押圧力を一定に保つことを可能とし、これにより動作が安定した超音波モータ駆動装置（ＸＹステージ）を提供する。
【解決手段】縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、楕円振動を駆動力として被駆動体を駆動する、複数の超音波振動子を有する超音波モータ駆動装置であって、被駆動体と対向するように超音波振動子に設けられ、被駆動体と接触し被駆動体を平面内の任意の方向に駆動させる駆動子と、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、押圧力検出部による検出結果に基づき押圧力を所定の押圧力に調整する押圧力調整部と、を具備する。
【解決手段】縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、楕円振動を駆動力として被駆動体を駆動する、複数の超音波振動子を有する超音波モータ駆動装置であって、被駆動体と対向するように超音波振動子に設けられ、被駆動体と接触し被駆動体を平面内の任意の方向に駆動させる駆動子と、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、押圧力検出部による検出結果に基づき押圧力を所定の押圧力に調整する押圧力調整部と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を有する振動体に電圧を印加して振動させ、その振動によりこれに接触している移動体（以後、被駆動体と称する）を摩擦駆動する超音波モータが精密位置決め装置やデジタルカメラなどの駆動源として最近注目され、さらなる応用が期待される。
【０００３】
例えば特許文献１記載の圧電アクチュエータでは、図７に示すように２つの圧電駆動体９０１ａ、９０１ｂ（超音波振動子）を平行に立てた状態で配置して、その上の突起９０２の中間位置に、被駆動体９０４との接触部がくるような構成になっている。ここで、図７は、従来の圧電アクチュエータの構成を示す側面図である。
【０００４】
この圧電アクチュエータは、図８のように、駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄとして複数配置されて、１つの被駆動体９０４を駆動することができる。駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄから被駆動体９０４への押圧力は、駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄ上の被駆動体９０４の自重を利用している。ここで、図８（ａ）は、従来の圧電アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【０００５】
図８に示す構成によれば、４個の超音波モータとしての駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄの上に被駆動体９０４を載せ、かつ、常に接触させることにより、ＸＹ平面内を被駆動体９０４が移動するＸＹステージとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波振動子に加わる押圧力は被駆動体の自重で与えているため、仮に、被駆動体上に搭載物を追加すると、超音波振動子に加わる押圧力は必然的に高くなる。その状態で被駆動体を駆動させると、搭載物と超音波振動子との位置関係の変化によって超音波振動子に加わる押圧力が変動してしまう。さらに、搭載物が加わることにより、押圧力が所定の押圧力よりも高くなっている。これらにより、超音波振動子の発生力が被駆動体と搭載物の自重に打ち負けて移動量にばらつきが生じる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被駆動体に搭載物を追加しても、超音波振動子にかかる押圧力を一定に保つことを可能とし、これにより動作が安定した超音波モータ駆動装置（ＸＹステージ）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波モータ駆動装置は、縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、楕円振動を駆動力として被駆動体を駆動する、複数の超音波振動子を有する超音波モータ駆動装置であって、被駆動体と対向するように超音波振動子に設けられ、被駆動体と接触し被駆動体を平面内の任意の方向に駆動させる駆動子と、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、押圧力検出部による検出結果に基づき押圧力を所定の押圧力に調整する押圧力調整部と、を具備することを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部と被駆動体とは機械的に連結していないことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力が所定の押圧力よりも大きくなったことを押圧力検出部が検出した場合に、押圧力調整部は、増加分の押圧力を軽減するように作用することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力が所定の押圧力よりも小さくなったことを押圧力検出部が検出した場合に、押圧力調整部は、減少分の押圧力を増加するように作用することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、超音波振動子に縦１次共振モードと屈曲２次共振モードを励振するような２相の交番信号を印加して駆動子上に楕円振動を発生させ、押圧力検出部の検出値を所定の間隔でモニタリングし、その検出値と所定の押圧力との演算結果に基づいて押圧力調整部を制御する、制御部を更に有することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部は、ベース部材上に少なくとも１つ以上配置されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力検出部は、ベース部材と被駆動体との間に配置されることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部は、ベース部材上に設けられたエア吐出ヘッドおよび吸着ヘッドを有し、制御部によるエア吐出ヘッドの吐出圧および吸着ヘッドの吸引圧の制御により、押圧力の調整を行うことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部は、被駆動体に設けられた永久磁石と、ベース部材に設けられた磁気コイルと、を有し、制御部による磁気コイルと永久磁石との間の磁気力の制御により、押圧力の調整を行うことが好ましい。
【００１８】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、被駆動体の変位平面内の２軸に対し少なくとも一対の超音波振動子を有し、被駆動体は、超音波振動子の駆動子により支持されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る超音波モータ駆動装置は、被駆動体に搭載物を追加しても、超音波振動子にかかる押圧力を一定に保つことを可能とし、これにより動作が安定した超音波モータ駆動装置（ＸＹステージ）を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る超音波振動子の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図７】従来の圧電アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図８】（ａ）は従来の圧電アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る超音波モータ駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（第１実施形態）
図１から図３を参照して、第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置１００の構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る超音波振動子１２０の構成を示す斜視図である。図３は、第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置１００の制御ブロック図である。
【００２３】
超音波モータ駆動装置１００は、図１に示すように、超音波振動子１２０と、駆動子１２２、１２３と、押圧力検出部１３０と、押圧力調整部１４０と、を備える。さらに、超音波モータ駆動装置１００は、ベース部材１５０、固定部材１６０、位置検出器１７０（図３）、及び制御部１８０（図３）を備える。
【００２４】
超音波振動子１２０は、固定部材１６０上に設けられた板状のベース部材１５０上に、互いに対向する２対が配置されている。この４つの超音波振動子１２０は、それぞれが、縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、楕円振動を駆動力として被駆動体Ｍを２次元平面内で自由に駆動する。楕円振動は、超音波振動子１２０に縦１次共振モードと屈曲２次共振モードを励振するような２相の交番信号を印加することによって、駆動子１２２、１２３上に発生させる。
なお、超音波振動子１２０は、被駆動体Ｍの変位平面内の２軸に対し少なくとも一対設けることが好ましい。
【００２５】
また、超音波振動子１２０は制御部１８０（図３）によって動作が制御される。制御部１８０は、押圧力検出部１３０の検出値を所定の間隔でモニタリングし、その検出値と所定の押圧力との演算結果に基づいて押圧力調整部１４０を制御する。
【００２６】
図２に示すように、超音波振動子１２０は、圧電素子１２１、駆動子１２２、１２３、圧電素子ホルダ１２４、振動子ホルダ１２５、及び、収容部１２６を備える。
駆動子１２２、１２３は、被駆動体Ｍと対向接触するように、圧電素子１２１の上面に形成され、圧電素子１２１の駆動によって被駆動体Ｍを２次元平面内の任意の方向に駆動させる。駆動子１２２、１２３は、振動の腹あるいは腹近傍に対応して配置されている。なお、駆動子は、３つ以上設けてもよい。
【００２７】
圧電素子１２１の対向する２側面の下部には、圧電素子ホルダ１２４がそれぞれ形成されている。圧電素子ホルダ１２４には、圧電素子１２１の縦振動及び屈曲振動の共通の節または節近傍に対応した位置に、外方へ突出する一対の突起部１２４ａがそれぞれ設けられている。
【００２８】
一方、ベース部材１５０には、長板状の振動子ホルダ１２５が固定されており、振動子ホルダ１２５の上面には、対向する長辺から上方向（押圧軸方向）に延びる一対の収容部１２６が対向配置されている。振動子ホルダ１２５上には、収容部１２６で挟むように圧電素子ホルダ１２４が載置される。また、収容部１２６は、互いに平行に上方に延びる２枚の板状部材からなり、この板状部材の間に、圧電素子ホルダ１２４の突起部１２４ａが挿入される。突起部１２４ａを収容部１２６内に挿入することにより、突起部１２４ａは押圧軸方向にのみ移動可能となり、圧電素子１２１は幅方向の移動が制約される。
【００２９】
押圧力検出部１３０は、４つの超音波振動子１２０のそれぞれにおいて、振動子ホルダ１２５の上面のうち２つの収容部１２６の中間位置に対応する位置に配置されており、被駆動体Ｍから超音波振動子１２０にかかる押圧力を検出する。この押圧力は、圧電素子ホルダ１２４から収容部１２６に伝達された力によって振動子ホルダ１２５に発生する歪みの大きさとして検出できる。この検出結果は、制御部１８０（図３）へ出力される。押圧力検出部１３０は、例えば、ストレンゲージ、ロードセル、圧電方式の圧力センサで構成する。
なお、押圧力検出部１３０は、ベース部材１５０と被駆動体Ｍとの間であって、超音波振動子１２０にかかる押圧力をモニタリングできれば、任意の位置に配置できる。また、押圧力検出部１３０は、不図示の押圧部材（例えばバネ）によって、上方に付勢されていることが好ましい。
【００３０】
押圧力調整部１４０は、吐出ヘッド１４１及び吸着ヘッド１４２からなる。吐出ヘッド１４１、吸着ヘッド１４２はともにベース部材１５０上に設けられ、制御部１８０（図３）によって動作が制御される。吐出ヘッド１４１は、上方の被駆動体Ｍに向かって所定の吐出圧でエアを吐出する。吸着ヘッド１４２は、所定の吸引圧で上方の被駆動体Ｍを吸引する。
【００３１】
吐出ヘッド１４１及び吸着ヘッド１４２は、被駆動体Ｍとは機械的には連結されていない。被駆動体Ｍは、被駆動体Ｍ上に何も搭載されていない初期状態、すなわち超音波振動子１２０にかかる押圧力が所定の押圧力である状態、において、４つの超音波振動子１２０それぞれの駆動子１２２、１２３によって支持されるとともに、吐出ヘッド１４１及び吸着ヘッド１４２と接触していることが好ましい。
【００３２】
位置検出器１７０は、ベース部材１５０に対する被駆動体Ｍの相対移動量を検出する。この検出結果は、制御部１８０（図３）へ出力される。位置検出器１７０は、例えば、光学式エンコーダ、レーザー測長器、ホール素子で構成する。
【００３３】
つづいて、超音波モータ駆動装置１００の動作について詳細に述べる。
まず、被駆動体Ｍを４つの超音波振動子１２０上に載置すると、被駆動体Ｍの自重により、それぞれの超音波振動子１２０に最適な押圧力がかけられる。しかしながら、例えば、被駆動体Ｍ上に搭載物が置かれた状態、超音波モータ駆動装置１００が斜めに設置された状態、超音波モータ駆動装置１００全体を引っくり返して使用した状態、では、超音波振動子１２０にかかる押圧力が変動する。
【００３４】
これに対して、超音波モータ駆動装置１００においては、押圧力検出部１３０により、超音波振動子１２０にかかる押圧力を直接モニタリングして、制御部１８０が、押圧力検出部１３０による検出結果を最適な押圧力（所定の押圧力）と比較する処理を行う。所定の押圧力の値は、制御部１８０の記憶部内にあらかじめ記憶してある。比較処理としては、例えば、１個ずつの検出値と初期値を個別に比較する方法や検出値の平均値と初期値を比較する方法がある。
【００３５】
制御部１８０は、比較処理の結果に応じて、押圧力調整部１４０の吐出ヘッド１４１、吸着ヘッド１４２を駆動する。
【００３６】
具体的には、押圧力検出部１３０による検出値（又は平均値）が初期値（所定の圧力）より大きい場合、初期値に対する増加分に対応した吐出圧で吐出ヘッド１４１からエアを吐出し、被駆動体Ｍを浮上させて押圧力を軽減させて、検出値が初期値とほぼ一致する状態にする。
【００３７】
一方、検出値が初期値より小さい場合、初期値に対する減少分に対応した負圧で吸着ヘッド１４２からエアを吸引し、被駆動体Ｍを吸着させて押圧力を増加させて検出値と初期値がほぼ一致する状態にする。
【００３８】
以上の動作により、超音波振動子１２０にかかる押圧力が初期値になるように調整することが可能になる。
【００３９】
以上の構成によれば、被駆動体Ｍの動作による押圧力のばらつき、被駆動体Ｍ上の搭載物の変更による押圧力の変動や装置の傾きなどによる押圧力の変動、によって超音波振動子１２０にかかる押圧力を常に一定に保つことができる。したがって、装置、被駆動体Ｍ、載置物の状態によらず、常に一定の押圧力を超音波振動子１２０にかけることができるので安定した駆動が可能になる。
【００４０】
また、図１のように、押圧力検出部１３０、押圧力調整部１４０など全ての構成部材を被駆動体Ｍの下面側に配置できるため、被駆動体Ｍの上面の作業領域を広く確保でき、ユーザーの使い勝手が向上する。
【００４１】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る超音波モータ駆動装置においては、押圧力調整部２４０がベース部材１５０上に複数設けられている点が第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置と異なる。その他の構成は第１実施形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００４２】
図４は、第２実施形態に係る超音波モータ駆動装置２００の構成を示す斜視図である。押圧力調整部２４０は、それぞれ吐出ヘッド２４１と吸着ヘッド２４２とを備える。図４に示す例では、押圧力調整部２４０が超音波振動子１２０と同じ数だけ配置されている。さらに、各押圧力調整部２４０は、各超音波振動子１２０に対応する位置に設けられている。すなわち、平面視矩形のベース部材１５０の各辺略中央に超音波振動子１２０を均等配置するとともに、隣り合う超音波振動子１２０の間に押圧力調整部２４０をそれぞれ配置している。
【００４３】
押圧力調整部２４０をこのように配置すると、各超音波振動子１２０にかかる押圧力を、対応する押圧力検出部１３０で個別にモニタリングして、その変動に対して超音波振動子１２０の近くに設置してある押圧力調整部２４０のうちの１個あるいは２個を駆動させることで初期値の押圧力に調整することが可能になる。
【００４４】
例えば、四辺Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を有する平面視略矩形の被駆動体Ｍのうち、辺Ｍ４側の上面に負荷を搭載した場合、各辺に対応する超音波振動子１２０での押圧力は、辺Ｍ４に対応する超音波振動子１２０の方が辺Ｍ１に対応する超音波振動子１２０よりも大きく、辺Ｍ３に対応する超音波振動子１２０の方が辺Ｍ２に対応する超音波振動子１２０よりも大きい。したがって、辺Ｍ４に対応する超音波振動子１２０では、被駆動体Ｍ上に負荷を搭載する前の初期の押圧力（所定の押圧力）よりも押圧力が大きくなっており、辺Ｍ２に対応する超音波振動子１２０では、所定の押圧力よりも押圧力が小さくなっている。
【００４５】
この場合、辺Ｍ４に対応する超音波振動子１２０の両隣にある押圧力調整部２４０では、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも大きくなっているので、既定の吐出圧で吐出ヘッド２４１から被駆動体Ｍ側へエアを吐出して被駆動体Ｍを浮上させるような動作を行う。これにより、増加分の押圧力を軽減することができる。
【００４６】
一方、辺Ｍ２に対応する超音波振動子１２０の両隣にある押圧力調整部２４０は、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも小さくなっているので、既定の負圧で吸着ヘッド２４２によりエアを吸引して被駆動体Ｍを吸着するような動作を行う。これにより、減少分の押圧力を増加することができる。
【００４７】
以上の２つの動作により各超音波振動子１２０にかかる押圧力が初期値になるように調整することが可能になる。
なお、押圧力調整部２４０は、ベース部材１５０上に５つ設けても良い。また、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００４８】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置においては、第１実施形態の押圧力調整部１４０に代えて、永久磁石３４１と磁気コイル３４２からなる押圧力調整部３４０を用いている。その他の構成は第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置１００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００４９】
図５は、第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置３００の構成を示す斜視図である。
押圧力調整部３４０は、被駆動体Ｍの内部に配置された永久磁石３４１と、ベース部材１５０の上面略中央に配置された磁気コイル３４２と、からなる。磁気コイル３４２には、制御部１８０からの指示にしたがって所定量の電流が印加される。磁気コイル３４２に流す電流の向きによって発生する磁界の向きを変えることができるため、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的引力で被駆動体Ｍをベース部材１５０側に引きつけたり、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的斥力で反発させて被駆動体Ｍをベース部材１５０から離間させることができる。これにより、第１実施形態および第２実施形態と同様に、被駆動体Ｍと超音波振動子１２０との間の押圧力を所定の押圧力に維持する調整が可能になる。
【００５０】
なお、永久磁石３４１は被駆動体Ｍの内部に１つだけ配置したが、分割して配置しても良い。また、被駆動体Ｍ側に磁気コイルを配置し、ベース部材１５０側に永久磁石を配しても良い。
また、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁界の強さは、磁気コイル３４２の全長に反比例し、磁気コイル３４２の巻き数と電流に比例する関係にある。そのため、巻き数、全長を固定とすると、磁気コイル３４２に流す電流値を大きくすることにより発生する磁界を強くできる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５１】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る超音波モータ駆動装置においては、押圧力調整部３４０の磁気コイル３４２がベース部材１５０上に複数設けられている点が第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置３００と異なる。その他の構成は第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置３００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００５２】
図６は、第４実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
磁気コイル３４２は、平面視略矩形のベース部材１５０の略中央及び四隅の５箇所に配置されている。
磁気コイル３４２をこのように配置すると、各超音波振動子１２０にかかる押圧力を、対応する押圧力検出部１３０で個別にモニタリングして、その変動に対して超音波振動子１２０の近くに設置してある磁気コイル３４２のうちの１個から３個を駆動させることで初期値の押圧力に調整することが可能になる。
【００５３】
具体的には、被駆動体Ｍの一部に大きな荷重がかかって被駆動体Ｍが傾いた場合に、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも大きくなった部分については、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的斥力によって被駆動体Ｍを浮上させるような動作を行う。これにより、増加分の押圧力を軽減することができる。これに対して、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも小さくなっている部分については、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的吸引力によって被駆動体Ｍを吸着する動作を行う。これにより、減少分の押圧力を増加することができる。
【００５４】
以上の２つの動作により各超音波振動子１２０にかかる押圧力が初期値になるように調整することが可能になる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第３実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る超音波モータ駆動装置は、小型機器の精度の高い駆動に適している。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 超音波モータ駆動装置
１２０ 超音波振動子
１２１ 圧電素子
１２２、１２３ 駆動子
１２４ 圧電素子ホルダ
１２４ａ 突起部
１２５ 振動子ホルダ
１２６ 収容部
１３０ 押圧力検出部
１４０ 押圧力調整部
１４１ 吐出ヘッド
１４２ 吸着ヘッド
１５０ ベース部材
１６０ 固定部材
１７０ 位置検出器
１８０ 制御部
２００ 超音波モータ駆動装置
２４０ 押圧力調整部
２４１ 吐出ヘッド
２４２ 吸着ヘッド
３００ 超音波モータ駆動装置
３４０ 押圧力調整部
３４１ 永久磁石
３４２ 磁気コイル
Ｍ 被駆動体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を有する振動体に電圧を印加して振動させ、その振動によりこれに接触している移動体（以後、被駆動体と称する）を摩擦駆動する超音波モータが精密位置決め装置やデジタルカメラなどの駆動源として最近注目され、さらなる応用が期待される。
【０００３】
例えば特許文献１記載の圧電アクチュエータでは、図７に示すように２つの圧電駆動体９０１ａ、９０１ｂ（超音波振動子）を平行に立てた状態で配置して、その上の突起９０２の中間位置に、被駆動体９０４との接触部がくるような構成になっている。ここで、図７は、従来の圧電アクチュエータの構成を示す側面図である。
【０００４】
この圧電アクチュエータは、図８のように、駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄとして複数配置されて、１つの被駆動体９０４を駆動することができる。駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄから被駆動体９０４への押圧力は、駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄ上の被駆動体９０４の自重を利用している。ここで、図８（ａ）は、従来の圧電アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【０００５】
図８に示す構成によれば、４個の超音波モータとしての駆動体９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄの上に被駆動体９０４を載せ、かつ、常に接触させることにより、ＸＹ平面内を被駆動体９０４が移動するＸＹステージとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波振動子に加わる押圧力は被駆動体の自重で与えているため、仮に、被駆動体上に搭載物を追加すると、超音波振動子に加わる押圧力は必然的に高くなる。その状態で被駆動体を駆動させると、搭載物と超音波振動子との位置関係の変化によって超音波振動子に加わる押圧力が変動してしまう。さらに、搭載物が加わることにより、押圧力が所定の押圧力よりも高くなっている。これらにより、超音波振動子の発生力が被駆動体と搭載物の自重に打ち負けて移動量にばらつきが生じる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被駆動体に搭載物を追加しても、超音波振動子にかかる押圧力を一定に保つことを可能とし、これにより動作が安定した超音波モータ駆動装置（ＸＹステージ）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波モータ駆動装置は、縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、楕円振動を駆動力として被駆動体を駆動する、複数の超音波振動子を有する超音波モータ駆動装置であって、被駆動体と対向するように超音波振動子に設けられ、被駆動体と接触し被駆動体を平面内の任意の方向に駆動させる駆動子と、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、押圧力検出部による検出結果に基づき押圧力を所定の押圧力に調整する押圧力調整部と、を具備することを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部と被駆動体とは機械的に連結していないことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力が所定の押圧力よりも大きくなったことを押圧力検出部が検出した場合に、押圧力調整部は、増加分の押圧力を軽減するように作用することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、被駆動体と超音波振動子との間に作用する押圧力が所定の押圧力よりも小さくなったことを押圧力検出部が検出した場合に、押圧力調整部は、減少分の押圧力を増加するように作用することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、超音波振動子に縦１次共振モードと屈曲２次共振モードを励振するような２相の交番信号を印加して駆動子上に楕円振動を発生させ、押圧力検出部の検出値を所定の間隔でモニタリングし、その検出値と所定の押圧力との演算結果に基づいて押圧力調整部を制御する、制御部を更に有することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部は、ベース部材上に少なくとも１つ以上配置されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力検出部は、ベース部材と被駆動体との間に配置されることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部は、ベース部材上に設けられたエア吐出ヘッドおよび吸着ヘッドを有し、制御部によるエア吐出ヘッドの吐出圧および吸着ヘッドの吸引圧の制御により、押圧力の調整を行うことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、押圧力調整部は、被駆動体に設けられた永久磁石と、ベース部材に設けられた磁気コイルと、を有し、制御部による磁気コイルと永久磁石との間の磁気力の制御により、押圧力の調整を行うことが好ましい。
【００１８】
本発明に係る超音波モータ駆動装置において、被駆動体の変位平面内の２軸に対し少なくとも一対の超音波振動子を有し、被駆動体は、超音波振動子の駆動子により支持されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る超音波モータ駆動装置は、被駆動体に搭載物を追加しても、超音波振動子にかかる押圧力を一定に保つことを可能とし、これにより動作が安定した超音波モータ駆動装置（ＸＹステージ）を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る超音波振動子の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
【図７】従来の圧電アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図８】（ａ）は従来の圧電アクチュエータの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る超音波モータ駆動装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（第１実施形態）
図１から図３を参照して、第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置１００の構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る超音波振動子１２０の構成を示す斜視図である。図３は、第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置１００の制御ブロック図である。
【００２３】
超音波モータ駆動装置１００は、図１に示すように、超音波振動子１２０と、駆動子１２２、１２３と、押圧力検出部１３０と、押圧力調整部１４０と、を備える。さらに、超音波モータ駆動装置１００は、ベース部材１５０、固定部材１６０、位置検出器１７０（図３）、及び制御部１８０（図３）を備える。
【００２４】
超音波振動子１２０は、固定部材１６０上に設けられた板状のベース部材１５０上に、互いに対向する２対が配置されている。この４つの超音波振動子１２０は、それぞれが、縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、楕円振動を駆動力として被駆動体Ｍを２次元平面内で自由に駆動する。楕円振動は、超音波振動子１２０に縦１次共振モードと屈曲２次共振モードを励振するような２相の交番信号を印加することによって、駆動子１２２、１２３上に発生させる。
なお、超音波振動子１２０は、被駆動体Ｍの変位平面内の２軸に対し少なくとも一対設けることが好ましい。
【００２５】
また、超音波振動子１２０は制御部１８０（図３）によって動作が制御される。制御部１８０は、押圧力検出部１３０の検出値を所定の間隔でモニタリングし、その検出値と所定の押圧力との演算結果に基づいて押圧力調整部１４０を制御する。
【００２６】
図２に示すように、超音波振動子１２０は、圧電素子１２１、駆動子１２２、１２３、圧電素子ホルダ１２４、振動子ホルダ１２５、及び、収容部１２６を備える。
駆動子１２２、１２３は、被駆動体Ｍと対向接触するように、圧電素子１２１の上面に形成され、圧電素子１２１の駆動によって被駆動体Ｍを２次元平面内の任意の方向に駆動させる。駆動子１２２、１２３は、振動の腹あるいは腹近傍に対応して配置されている。なお、駆動子は、３つ以上設けてもよい。
【００２７】
圧電素子１２１の対向する２側面の下部には、圧電素子ホルダ１２４がそれぞれ形成されている。圧電素子ホルダ１２４には、圧電素子１２１の縦振動及び屈曲振動の共通の節または節近傍に対応した位置に、外方へ突出する一対の突起部１２４ａがそれぞれ設けられている。
【００２８】
一方、ベース部材１５０には、長板状の振動子ホルダ１２５が固定されており、振動子ホルダ１２５の上面には、対向する長辺から上方向（押圧軸方向）に延びる一対の収容部１２６が対向配置されている。振動子ホルダ１２５上には、収容部１２６で挟むように圧電素子ホルダ１２４が載置される。また、収容部１２６は、互いに平行に上方に延びる２枚の板状部材からなり、この板状部材の間に、圧電素子ホルダ１２４の突起部１２４ａが挿入される。突起部１２４ａを収容部１２６内に挿入することにより、突起部１２４ａは押圧軸方向にのみ移動可能となり、圧電素子１２１は幅方向の移動が制約される。
【００２９】
押圧力検出部１３０は、４つの超音波振動子１２０のそれぞれにおいて、振動子ホルダ１２５の上面のうち２つの収容部１２６の中間位置に対応する位置に配置されており、被駆動体Ｍから超音波振動子１２０にかかる押圧力を検出する。この押圧力は、圧電素子ホルダ１２４から収容部１２６に伝達された力によって振動子ホルダ１２５に発生する歪みの大きさとして検出できる。この検出結果は、制御部１８０（図３）へ出力される。押圧力検出部１３０は、例えば、ストレンゲージ、ロードセル、圧電方式の圧力センサで構成する。
なお、押圧力検出部１３０は、ベース部材１５０と被駆動体Ｍとの間であって、超音波振動子１２０にかかる押圧力をモニタリングできれば、任意の位置に配置できる。また、押圧力検出部１３０は、不図示の押圧部材（例えばバネ）によって、上方に付勢されていることが好ましい。
【００３０】
押圧力調整部１４０は、吐出ヘッド１４１及び吸着ヘッド１４２からなる。吐出ヘッド１４１、吸着ヘッド１４２はともにベース部材１５０上に設けられ、制御部１８０（図３）によって動作が制御される。吐出ヘッド１４１は、上方の被駆動体Ｍに向かって所定の吐出圧でエアを吐出する。吸着ヘッド１４２は、所定の吸引圧で上方の被駆動体Ｍを吸引する。
【００３１】
吐出ヘッド１４１及び吸着ヘッド１４２は、被駆動体Ｍとは機械的には連結されていない。被駆動体Ｍは、被駆動体Ｍ上に何も搭載されていない初期状態、すなわち超音波振動子１２０にかかる押圧力が所定の押圧力である状態、において、４つの超音波振動子１２０それぞれの駆動子１２２、１２３によって支持されるとともに、吐出ヘッド１４１及び吸着ヘッド１４２と接触していることが好ましい。
【００３２】
位置検出器１７０は、ベース部材１５０に対する被駆動体Ｍの相対移動量を検出する。この検出結果は、制御部１８０（図３）へ出力される。位置検出器１７０は、例えば、光学式エンコーダ、レーザー測長器、ホール素子で構成する。
【００３３】
つづいて、超音波モータ駆動装置１００の動作について詳細に述べる。
まず、被駆動体Ｍを４つの超音波振動子１２０上に載置すると、被駆動体Ｍの自重により、それぞれの超音波振動子１２０に最適な押圧力がかけられる。しかしながら、例えば、被駆動体Ｍ上に搭載物が置かれた状態、超音波モータ駆動装置１００が斜めに設置された状態、超音波モータ駆動装置１００全体を引っくり返して使用した状態、では、超音波振動子１２０にかかる押圧力が変動する。
【００３４】
これに対して、超音波モータ駆動装置１００においては、押圧力検出部１３０により、超音波振動子１２０にかかる押圧力を直接モニタリングして、制御部１８０が、押圧力検出部１３０による検出結果を最適な押圧力（所定の押圧力）と比較する処理を行う。所定の押圧力の値は、制御部１８０の記憶部内にあらかじめ記憶してある。比較処理としては、例えば、１個ずつの検出値と初期値を個別に比較する方法や検出値の平均値と初期値を比較する方法がある。
【００３５】
制御部１８０は、比較処理の結果に応じて、押圧力調整部１４０の吐出ヘッド１４１、吸着ヘッド１４２を駆動する。
【００３６】
具体的には、押圧力検出部１３０による検出値（又は平均値）が初期値（所定の圧力）より大きい場合、初期値に対する増加分に対応した吐出圧で吐出ヘッド１４１からエアを吐出し、被駆動体Ｍを浮上させて押圧力を軽減させて、検出値が初期値とほぼ一致する状態にする。
【００３７】
一方、検出値が初期値より小さい場合、初期値に対する減少分に対応した負圧で吸着ヘッド１４２からエアを吸引し、被駆動体Ｍを吸着させて押圧力を増加させて検出値と初期値がほぼ一致する状態にする。
【００３８】
以上の動作により、超音波振動子１２０にかかる押圧力が初期値になるように調整することが可能になる。
【００３９】
以上の構成によれば、被駆動体Ｍの動作による押圧力のばらつき、被駆動体Ｍ上の搭載物の変更による押圧力の変動や装置の傾きなどによる押圧力の変動、によって超音波振動子１２０にかかる押圧力を常に一定に保つことができる。したがって、装置、被駆動体Ｍ、載置物の状態によらず、常に一定の押圧力を超音波振動子１２０にかけることができるので安定した駆動が可能になる。
【００４０】
また、図１のように、押圧力検出部１３０、押圧力調整部１４０など全ての構成部材を被駆動体Ｍの下面側に配置できるため、被駆動体Ｍの上面の作業領域を広く確保でき、ユーザーの使い勝手が向上する。
【００４１】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る超音波モータ駆動装置においては、押圧力調整部２４０がベース部材１５０上に複数設けられている点が第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置と異なる。その他の構成は第１実施形態と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００４２】
図４は、第２実施形態に係る超音波モータ駆動装置２００の構成を示す斜視図である。押圧力調整部２４０は、それぞれ吐出ヘッド２４１と吸着ヘッド２４２とを備える。図４に示す例では、押圧力調整部２４０が超音波振動子１２０と同じ数だけ配置されている。さらに、各押圧力調整部２４０は、各超音波振動子１２０に対応する位置に設けられている。すなわち、平面視矩形のベース部材１５０の各辺略中央に超音波振動子１２０を均等配置するとともに、隣り合う超音波振動子１２０の間に押圧力調整部２４０をそれぞれ配置している。
【００４３】
押圧力調整部２４０をこのように配置すると、各超音波振動子１２０にかかる押圧力を、対応する押圧力検出部１３０で個別にモニタリングして、その変動に対して超音波振動子１２０の近くに設置してある押圧力調整部２４０のうちの１個あるいは２個を駆動させることで初期値の押圧力に調整することが可能になる。
【００４４】
例えば、四辺Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を有する平面視略矩形の被駆動体Ｍのうち、辺Ｍ４側の上面に負荷を搭載した場合、各辺に対応する超音波振動子１２０での押圧力は、辺Ｍ４に対応する超音波振動子１２０の方が辺Ｍ１に対応する超音波振動子１２０よりも大きく、辺Ｍ３に対応する超音波振動子１２０の方が辺Ｍ２に対応する超音波振動子１２０よりも大きい。したがって、辺Ｍ４に対応する超音波振動子１２０では、被駆動体Ｍ上に負荷を搭載する前の初期の押圧力（所定の押圧力）よりも押圧力が大きくなっており、辺Ｍ２に対応する超音波振動子１２０では、所定の押圧力よりも押圧力が小さくなっている。
【００４５】
この場合、辺Ｍ４に対応する超音波振動子１２０の両隣にある押圧力調整部２４０では、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも大きくなっているので、既定の吐出圧で吐出ヘッド２４１から被駆動体Ｍ側へエアを吐出して被駆動体Ｍを浮上させるような動作を行う。これにより、増加分の押圧力を軽減することができる。
【００４６】
一方、辺Ｍ２に対応する超音波振動子１２０の両隣にある押圧力調整部２４０は、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも小さくなっているので、既定の負圧で吸着ヘッド２４２によりエアを吸引して被駆動体Ｍを吸着するような動作を行う。これにより、減少分の押圧力を増加することができる。
【００４７】
以上の２つの動作により各超音波振動子１２０にかかる押圧力が初期値になるように調整することが可能になる。
なお、押圧力調整部２４０は、ベース部材１５０上に５つ設けても良い。また、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００４８】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置においては、第１実施形態の押圧力調整部１４０に代えて、永久磁石３４１と磁気コイル３４２からなる押圧力調整部３４０を用いている。その他の構成は第１実施形態に係る超音波モータ駆動装置１００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００４９】
図５は、第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置３００の構成を示す斜視図である。
押圧力調整部３４０は、被駆動体Ｍの内部に配置された永久磁石３４１と、ベース部材１５０の上面略中央に配置された磁気コイル３４２と、からなる。磁気コイル３４２には、制御部１８０からの指示にしたがって所定量の電流が印加される。磁気コイル３４２に流す電流の向きによって発生する磁界の向きを変えることができるため、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的引力で被駆動体Ｍをベース部材１５０側に引きつけたり、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的斥力で反発させて被駆動体Ｍをベース部材１５０から離間させることができる。これにより、第１実施形態および第２実施形態と同様に、被駆動体Ｍと超音波振動子１２０との間の押圧力を所定の押圧力に維持する調整が可能になる。
【００５０】
なお、永久磁石３４１は被駆動体Ｍの内部に１つだけ配置したが、分割して配置しても良い。また、被駆動体Ｍ側に磁気コイルを配置し、ベース部材１５０側に永久磁石を配しても良い。
また、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁界の強さは、磁気コイル３４２の全長に反比例し、磁気コイル３４２の巻き数と電流に比例する関係にある。そのため、巻き数、全長を固定とすると、磁気コイル３４２に流す電流値を大きくすることにより発生する磁界を強くできる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５１】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る超音波モータ駆動装置においては、押圧力調整部３４０の磁気コイル３４２がベース部材１５０上に複数設けられている点が第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置３００と異なる。その他の構成は第３実施形態に係る超音波モータ駆動装置３００と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用する。
【００５２】
図６は、第４実施形態に係る超音波モータ駆動装置の構成を示す斜視図である。
磁気コイル３４２は、平面視略矩形のベース部材１５０の略中央及び四隅の５箇所に配置されている。
磁気コイル３４２をこのように配置すると、各超音波振動子１２０にかかる押圧力を、対応する押圧力検出部１３０で個別にモニタリングして、その変動に対して超音波振動子１２０の近くに設置してある磁気コイル３４２のうちの１個から３個を駆動させることで初期値の押圧力に調整することが可能になる。
【００５３】
具体的には、被駆動体Ｍの一部に大きな荷重がかかって被駆動体Ｍが傾いた場合に、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも大きくなった部分については、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的斥力によって被駆動体Ｍを浮上させるような動作を行う。これにより、増加分の押圧力を軽減することができる。これに対して、超音波振動子１２０の押圧力が初期値よりも小さくなっている部分については、永久磁石３４１と磁気コイル３４２との間の磁気的吸引力によって被駆動体Ｍを吸着する動作を行う。これにより、減少分の押圧力を増加することができる。
【００５４】
以上の２つの動作により各超音波振動子１２０にかかる押圧力が初期値になるように調整することが可能になる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第３実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る超音波モータ駆動装置は、小型機器の精度の高い駆動に適している。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 超音波モータ駆動装置
１２０ 超音波振動子
１２１ 圧電素子
１２２、１２３ 駆動子
１２４ 圧電素子ホルダ
１２４ａ 突起部
１２５ 振動子ホルダ
１２６ 収容部
１３０ 押圧力検出部
１４０ 押圧力調整部
１４１ 吐出ヘッド
１４２ 吸着ヘッド
１５０ ベース部材
１６０ 固定部材
１７０ 位置検出器
１８０ 制御部
２００ 超音波モータ駆動装置
２４０ 押圧力調整部
２４１ 吐出ヘッド
２４２ 吸着ヘッド
３００ 超音波モータ駆動装置
３４０ 押圧力調整部
３４１ 永久磁石
３４２ 磁気コイル
Ｍ 被駆動体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、前記楕円振動を駆動力として被駆動体を駆動する、複数の超音波振動子を有する超音波モータ駆動装置であって、
前記被駆動体と対向するように前記超音波振動子に設けられ、前記被駆動体と接触し前記被駆動体を平面内の任意の方向に駆動させる駆動子と、
前記被駆動体と前記超音波振動子との間に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、
前記押圧力検出部による検出結果に基づき前記押圧力を所定の押圧力に調整する押圧力調整部と、
を具備することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項２】
前記押圧力調整部と前記被駆動体とが機械的に連結していないことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項３】
前記被駆動体と前記超音波振動子との間に作用する押圧力が前記所定の押圧力よりも大きくなったことを前記押圧力検出部が検出した場合に、前記押圧力調整部は、増加分の押圧力を軽減するように作用することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項４】
前記被駆動体と前記超音波振動子との間に作用する押圧力が前記所定の押圧力よりも小さくなったことを前記押圧力検出部が検出した場合に、前記押圧力調整部は、減少分の押圧力を増加するように作用することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項５】
前記超音波振動子に縦１次共振モードと屈曲２次共振モードを励振するような２相の交番信号を印加して前記駆動子上に楕円振動を発生させ、
前記押圧力検出部の検出値を所定の間隔でモニタリングし、その検出値と前記所定の押圧力との演算結果に基づいて前記押圧力調整部を制御する、制御部を更に有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項６】
前記押圧力調整部は、ベース部材上に少なくとも１つ以上配置されることを特徴とする請求項５に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項７】
前記押圧力検出部は、前記ベース部材と前記被駆動体との間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項８】
前記押圧力調整部は、前記ベース部材上に設けられたエア吐出ヘッドおよび吸着ヘッドを有し、前記制御部による前記エア吐出ヘッドの吐出圧および吸着ヘッドの吸引圧の制御により、前記押圧力の調整を行うことを特徴とする請求項７に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項９】
前記押圧力調整部は、前記被駆動体に設けられた永久磁石と、前記ベース部材に設けられた磁気コイルと、を有し、前記制御部による前記磁気コイルと永久磁石との間の磁気力の制御により、前記押圧力の調整を行うことを特徴とする請求項７に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項１０】
前記被駆動体の変位平面内の２軸に対し少なくとも一対の前記超音波振動子を有し、前記被駆動体は、前記超音波振動子の前記駆動子により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項１】
縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、前記楕円振動を駆動力として被駆動体を駆動する、複数の超音波振動子を有する超音波モータ駆動装置であって、
前記被駆動体と対向するように前記超音波振動子に設けられ、前記被駆動体と接触し前記被駆動体を平面内の任意の方向に駆動させる駆動子と、
前記被駆動体と前記超音波振動子との間に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、
前記押圧力検出部による検出結果に基づき前記押圧力を所定の押圧力に調整する押圧力調整部と、
を具備することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項２】
前記押圧力調整部と前記被駆動体とが機械的に連結していないことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項３】
前記被駆動体と前記超音波振動子との間に作用する押圧力が前記所定の押圧力よりも大きくなったことを前記押圧力検出部が検出した場合に、前記押圧力調整部は、増加分の押圧力を軽減するように作用することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項４】
前記被駆動体と前記超音波振動子との間に作用する押圧力が前記所定の押圧力よりも小さくなったことを前記押圧力検出部が検出した場合に、前記押圧力調整部は、減少分の押圧力を増加するように作用することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項５】
前記超音波振動子に縦１次共振モードと屈曲２次共振モードを励振するような２相の交番信号を印加して前記駆動子上に楕円振動を発生させ、
前記押圧力検出部の検出値を所定の間隔でモニタリングし、その検出値と前記所定の押圧力との演算結果に基づいて前記押圧力調整部を制御する、制御部を更に有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項６】
前記押圧力調整部は、ベース部材上に少なくとも１つ以上配置されることを特徴とする請求項５に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項７】
前記押圧力検出部は、前記ベース部材と前記被駆動体との間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項８】
前記押圧力調整部は、前記ベース部材上に設けられたエア吐出ヘッドおよび吸着ヘッドを有し、前記制御部による前記エア吐出ヘッドの吐出圧および吸着ヘッドの吸引圧の制御により、前記押圧力の調整を行うことを特徴とする請求項７に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項９】
前記押圧力調整部は、前記被駆動体に設けられた永久磁石と、前記ベース部材に設けられた磁気コイルと、を有し、前記制御部による前記磁気コイルと永久磁石との間の磁気力の制御により、前記押圧力の調整を行うことを特徴とする請求項７に記載の超音波モータ駆動装置。
【請求項１０】
前記被駆動体の変位平面内の２軸に対し少なくとも一対の前記超音波振動子を有し、前記被駆動体は、前記超音波振動子の前記駆動子により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２７９１５２（Ｐ２０１０−２７９１５２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２８８６１（Ｐ２００９−１２８８６１）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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