压电驱动装置的控制方法及机械手的控制方法与流程

1.本发明涉及压电驱动装置的控制方法及机械手的控制方法。


背景技术：

2.例如，专利文献1所记载的超声波电机具有能够绕旋转轴旋转的转子2和按压于转子2的外周面的超声波振子。此外，超声波振子具有振动部和设置于振动部的前端部并与转子2的外周面接触的接触部。在这种超声波电机中，使振动部同时产生纵向振动及挠曲振动，接触部进行椭圆运动，通过该椭圆运动，转子绕旋转轴被送出，转子旋转。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2009-254198号公报。
6.但是，在专利文献1所记载的超声波电机中，在使转子旋转时，由于使振动部同时产生纵向振动及挠曲振动，所以存在难以对转子的旋转量进行微小控制的课题。


技术实现要素：

7.本发明的压电驱动装置的控制方法是如下压电驱动装置的控制方法，所述压电驱动装置具有具备压电元件的振动部及传递部，通过向所述压电元件的通电，合成纵向振动及弯曲振动，使所述振动部振动并使所述传递部进行椭圆运动，通过所述椭圆运动使被驱动体移动，
8.其中，通过在使所述弯曲振动的振幅固定的状态下使所述纵向振动的振幅变化，控制所述被驱动体的移动量。
9.本发明的机械手的控制方法是如下机械手的控制方法，所述机械手具有具备压电元件的振动部及传递部，通过向所述压电元件的通电，合成纵向振动及弯曲振动，使所述振动部振动并使所述传递部进行椭圆运动，通过所述椭圆运动使相互连结的第一部件及第二部件相对移动，
10.其中，通过在使所述弯曲振动的振幅固定的状态下使所述纵向振动的振幅变化，控制所述第一部件与所述第二部件的相对移动量。
附图说明
11.图1是示出本发明的第一实施方式的压电电机的俯视图。
12.图2是示出压电电机所具有的压电致动器的俯视图。
13.图3是示出施加于压电致动器的驱动信号的图。
14.图4是示出压电致动器的驱动状态的俯视图。
15.图5是示出压电致动器的驱动状态的俯视图。
16.图6是示出驱动信号的频率与转子的旋转速度的关系的图。
17.图7是示出压电驱动装置的控制方法的图。
18.图8是示出第二实施方式的压电驱动装置的控制方法的图。
19.图9是示出第三实施方式的压电驱动装置的控制方法的图。
20.图10是示出本发明的第四实施方式的机器人的立体图。
21.符号说明
22.1、压电电机；2、转子；3、压电驱动装置；4、压电致动器；4a、压电元件；4b、压电元件；4c、压电元件；4d、压电元件；4e、压电元件；4f、压电元件；4g、压电元件；5、施力部件；7、控制装置；9、编码器；21、外周面；22、主面；41、振动部；42、支承部；43、连接部；44、凸部；51、保持部；52、基台；53、弹簧组；54、弹簧组；91、标尺；92、光学元件；921、发光元件；922、受光元件；1000、机器人；1100、基座；1200、机械手；1210、第一臂；1220、第二臂；1230、第三臂；1240、第四臂；1250、第五臂；1260、第六臂；1270、末端执行器；1310、第一臂转动机构；1320、第二臂转动机构；1330、第三臂转动机构；1340、第四臂转动机构；1350、第五臂转动机构；1360、第六臂转动机构；1370、末端执行器驱动机构；1400、机器人控制部；a1、箭头；a2、箭头；b1、箭头；b2、箭头；em1、电压值；em2、电压值；em3、电压值；et0、目标电压值；et1、目标电压值；et2、目标电压值；et4、目标电压值；mt1、目标旋转速度；mt2、目标旋转速度；mt3、目标最高速度；o、旋转轴；q1、加速区域；q2、等速区域；q3、减速区域；r1、第一部件；r2、第二部件；st、载物台；v1、驱动信号；v2、驱动信号；v3、驱动信号；f、频率；f0、共振频率；f1、频率；f2、频率；f3、频率；ft1、目标频率；ft2、目标频率；ft3、目标频率；s1～s7、步骤；θ0、旋转位置；θ1、旋转位置。
具体实施方式
23.下面，基于附图所示的较优选的实施方式，详细说明本发明的压电驱动装置的控制方法及机械手的控制方法。
24.第一实施方式
25.图1是示出本发明的第一实施方式的压电电机的俯视图。图2是示出压电电机所具有的压电致动器的俯视图。图3是示出施加于压电致动器的驱动信号的图。图4及图5是示出压电致动器的驱动状态的俯视图。图6是示出驱动信号的频率与转子的旋转速度的关系的图。图7是示出压电驱动装置的控制方法的图。
26.另外，以下为了便于说明，将压电致动器的转子侧也称为“前端侧”，将与转子相反的一侧也称为“基端侧”。此外，将相互正交的三个轴作为x轴、y轴及z轴，将沿着x轴的方向也称为x轴方向，将沿着y轴的方向也称为y轴方向，将沿着z轴的方向也称为z轴方向。此外，将各轴的箭头侧也称为“正侧”，将与箭头相反的一侧也称为“负侧”。
27.如图1所示，压电电机1具有：能够绕旋转轴o旋转的作为被驱动部的转子2；与转子2的外周面21抵接的压电驱动装置3；检测转子2的旋转量的编码器9；以及控制压电驱动装置3的驱动的控制装置7。在这种压电电机1中，通过控制装置7的控制，压电驱动装置3进行驱动，由压电驱动装置3产生的驱动力传递到转子2，由此转子2绕旋转轴o旋转。但是，作为压电电机1的构成没有特别限制。例如，可以沿转子2的周向配置多个压电驱动装置3，通过多个压电驱动装置3的驱动使转子2旋转。此外，压电驱动装置3也可以不与转子2的外周面21抵接而与主面22抵接。此外，被驱动部不限制于转子2那样的旋转体，例如也可以是直线移动的滑块。
28.作为编码器9没有特别限制，例如，可以是在转子2旋转时检测其旋转量的增量型编码器，也可以是与转子2的旋转的有无无关而检测距转子2的原点的绝对位置的绝对型编码器。编码器9具有设置于转子2的主面22的标尺91和与标尺91相对配置的光学元件92。在标尺91设置有未图示的图案。另一方面，光学元件92具有向标尺91的图案照射光的发光元件921和接收由标尺91反射的光的受光元件922。编码器9能够基于受光元件922的受光结果，检测转子2的旋转量、驱动速度、绝对位置等。但是，作为编码器9的构成只要能够发挥其功能，则没有特别限制。例如，编码器9也可以是通过使用摄像元件的模板匹配，检测转子2的旋转量、驱动速度、绝对位置等的构成。
29.压电驱动装置3具有压电致动器4和朝转子2对压电致动器4施力的施力部件5。如图2所示，压电致动器4具有：振动部41；支承振动部41的支承部42；连接振动部41和支承部42的连接部43；以及作为传递部的凸部44，配置于振动部41的前端部，将振动部41的振动传递到转子2。
30.振动部41是以x轴方向为厚度方向，在包含y轴及z轴的y-z平面上扩展的板状。此外，振动部41在俯视观察下是以y轴方向为长边的长条形状，特别是在本实施方式中为长方形。但是，振动部41的形状只要能够发挥其功能，则没有特别限制。此外，振动部41具有驱动用的压电元件4a～4f和检测振动部41的振动的检测用的压电元件4g。在振动部41的中央部沿y轴方向排列配置有压电元件4c、4d。此外，在压电元件4c、4d的z轴方向正侧沿y轴方向排列配置有压电元件4a、4b，在z轴方向负侧沿y轴方向排列配置有压电元件4e、4f。这些压电元件4a～4f分别通过通电在y轴方向上伸缩。但是，驱动用的压电元件的数量和配置只要能够对振动部41激励所希望的振动，则没有特别限制。
31.检测用的压电元件4g配置于压电元件4c、4d之间。压电元件4g受到与振动部41的振动对应的外力，并且输出与受到的外力对应的检测信号。因此，压电驱动装置3能够基于从压电元件4g输出的检测信号，检测振动部41的振动状态。另外，检测用的压电元件的数量和配置只要能够检测振动部41的振动，则没有限制。此外，也可以省略检测用的压电元件。
32.这些压电元件4a～4f是由一对电极夹持压电体的构成。压电体的构成材料没有特别限制，例如能够使用锆钛酸铅(pzt)、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、钨酸钠、氧化锌、钛酸钡锶(bst)、钽酸锶铋(sbt)、偏铌酸铅、钪铌酸铅等压电陶瓷。此外，作为压电体，除了上述压电陶瓷以外，还可以使用聚偏二氟乙烯、水晶等。此外，作为压电体的形成方法没有特别限制，可以由块状材料形成，也可以利用溶胶-凝胶法或溅射法形成。在本实施方式中，使用溶胶-凝胶法形成压电体。由此，例如与由块状材料形成的情况相比，能够得到薄的压电体，能够实现压电致动器4的薄型化。
33.凸部44设置于振动部41的前端部，从振动部41向y轴方向正侧突出。并且，凸部44的前端部与转子2的外周面21接触，被施力部件5按压。因此，振动部41的振动经由凸部44传递到转子2。支承部42支承振动部41。支承部42在俯视观察下是包围振动部41的两侧方及基端侧的u形。此外，连接部43连接振动部41的成为弯曲振动的波节的部分、具体地说y轴方向的中央部和支承部42。但是，支承部42及连接部43的构成只要能够分别发挥其功能，则没有特别限制。
34.施力部件5具有朝转子2对压电致动器4施力而将凸部44推压于转子2的外周面21的功能。如图1所示，施力部件5具有：保持压电致动器4的支承部42的保持部51；将压电驱动
装置3固定于载物台st的基台52；以及连接保持部51和基台52的一对弹簧组53、54。施力部件5利用弹簧组53、54的恢复力，朝转子2对压电致动器4施力。但是，作为施力部件5的构成只要能够朝转子2对压电致动器4施力，则没有特别限制。
35.控制装置7例如由计算机构成，具有处理信息的处理器、与处理器可通信地连接的存储器以及外部接口。此外，在存储器保存能够由处理器执行的程序，处理器读入存储于存储器的程序并执行。这种控制装置7接收来自未图示的主计算机的指令，基于该指令驱动压电致动器4。
36.例如，如果将图3所示的驱动信号v1施加于压电元件4a、4f，将驱动信号v2施加于压电元件4c、4d，将驱动信号v3施加于压电元件4b、4e，则如图4所示，振动部41在y轴方向上进行伸缩振动且在z轴方向上进行弯曲振动，合成这些振动，凸部44的前端如箭头a1所示进行绕逆时针描绘椭圆轨道的椭圆运动。并且，通过凸部44的椭圆运动，转子2被送出，转子2如箭头b1所示绕顺时针旋转。如果切换驱动信号v1、v3的波形，则如图5所示，振动部41在y轴方向上进行伸缩振动且在z轴方向上进行弯曲振动，合成这些振动，凸部44的前端如箭头a2所示进行绕顺时针描绘椭圆轨道的椭圆运动。并且，通过凸部44的椭圆运动，转子2被送出，转子2如箭头b2所示绕逆时针旋转。另外，所述“椭圆运动”是指除了轨迹与椭圆一致的运动以外，例如还包括圆、长圆等轨迹稍许偏离椭圆的运动。此外，图3所示的em1、em2、em3分别是驱动信号v1、v2、v3的最大电压值，以下也称为“电压值”。
37.以下，将振动部41在y轴方向上的伸缩振动也称为“纵向振动”。纵向振动通过向压电元件4c、4d施加驱动信号v2而被激振，弯曲振动通过向压电元件4a、4b、4e、4f施加驱动信号v1、v3而被激振。即，纵向振动由驱动信号v2控制，弯曲振动由驱动信号v1、v3控制。
38.在此，以纵向振动及弯曲振动的共振频率大致相等的方式设计振动部41。以下，将纵向振动及弯曲振动的共振频率作为f0。作为驱动信号v1、v2、v3的频率f没有特别限制，但是较优选比共振频率f0高。以下，对其理由进行简单说明。图6是示出频率f与转子2的旋转速度、即移动速度的关系的图。如同一图所示，在频率f与共振频率f0一致时，转子2的旋转速度成为最大，伴随频率f远离共振频率f0，转子2的旋转速度降低。此外，将共振频率f0作为峰，相对于在比共振频率f0高的高频侧转子2的旋转速度比较平缓地减少，在比共振频率f0低的低频侧与高频侧相比转子2的旋转速度急剧减少。因此，通过将频率f设定为比共振频率f0高，能够减少转子2的驱动速度相对于频率f的变化的变化程度，容易控制转子2的旋转速度。但是，频率f可以与共振频率f0一致，也可以比共振频率f0低。
39.在压电致动器4的控制方法中，其特征在于，通过在使弯曲振动的振幅固定的状态下使纵向振动的振幅变化，控制转子2的移动量、即旋转速度。另外，从后述的说明也可知，“使弯曲振动的振幅固定的状态”是指使控制弯曲振动的驱动信号v1、v3的电压值em1、em3及频率f固定的状态，不一定是实际的振幅固定的状态。后述的“使纵向振动的振幅固定的状态”也同样是指使控制纵向振动的驱动信号v2的电压值em2及频率f固定的状态，不一定是实际的振幅固定的状态。以下，具体地进行说明，在本实施方式中，在压电致动器4的运转中，以驱动信号v1、v2、v3的频率f保持为固定为前提。所述“固定”是指除了没有经时变动的情况以外，还包括例如产生在电路的构成上可能产生的微小变动等。
40.例如，如图4所示，在使转子2向箭头b1方向旋转的过程中，如果不使驱动信号v1、v3变化而提高驱动信号v2的电压值em2，则在维持弯曲振动的振幅的状态下，纵向振动的振
幅变大。纵向振动的振幅越大，凸部44的椭圆运动越大，转子2向箭头b1方向的旋转速度越快。相反，如果不使驱动信号v1、v3变化而降低驱动信号v2的电压值em2，则在维持弯曲振动的振幅的状态下，纵向振动的振幅减小。纵向振动的振幅越小，凸部44的椭圆运动越小，转子2向箭头b1方向的旋转速度越慢。由此，通过将变化的参数限制于纵向振动的振幅，压电致动器4的驱动稳定，容易控制转子2的旋转速度。特别是作为微小的纵向振动，越相对于凸部44与转子2的外周面21接触的时间缩短分离的时间，越能够使转子2稳定地以低速旋转，能够对转子2的移动进行微小控制。
41.接着，适用这种控制方法，如图7所示，以使转子2从旋转位置θ0旋转移动到旋转位置θ1的例子为代表进行说明。在从旋转位置θ0旋转移动到旋转位置θ1的过程中，具有将转子2从停止状态加速到目标最高速度mt3的加速区域q1、将转子2维持为目标最高速度mt3的等速区域q2、以及将转子2从目标最高速度mt3减速到停止状态的减速区域q3。
42.加速区域q1
43.首先，作为步骤s1，控制装置7向压电致动器4施加目标电压值et0的驱动信号v1、v3。在该状态下，由于凸部44被施力部件5按压于转子2，所以不允许振动部41的弯曲变形，在振动部41不产生弯曲振动。即，以汽车为例，该状态相当于边踩下油门边用力踩下制动器而阻止汽车的起步的状态。目标电压值et0设定为低至不克服凸部44与转子2的摩擦力而产生弯曲振动的程度。另外，在图7中，通过逐渐增大电压值em1、em3来作为目标电压值et0，但是并不限制于此，也可以从最初就施加目标电压值et0的电压值em1、em3。
44.接着，作为步骤s2，控制装置7在通过将电压值em1、em3维持为固定而使弯曲振动的振幅固定的状态下，向压电致动器4施加驱动信号v2。由此，在振动部41产生纵向振动。进一步，通过该纵向振动使凸部44离开转子2，由此产生在步骤s1中被抑制的弯曲振动，通过合成它们，凸部44进行椭圆运动。其结果，转子2绕箭头b1旋转。
45.在此，在本步骤中，控制装置7将驱动信号v2的电压值em2逐渐增大到目标电压值et2，以使纵向振动的振幅逐渐增大。由此，纵向振动的振幅逐渐增加，伴随于此凸部44的椭圆运动逐渐增大，转子2的旋转速度逐渐上升。因此，抑制转子2的急起动，转子2的旋转开始变得顺畅。此外，通过仅使纵向振动的振幅变化，与使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化。因此，能够精度良好地控制转子2的旋转量及旋转速度。
46.此外，通过纵向振动的开始来开始转子2的旋转，由此步骤s1的状态稳定。难以在y轴方向上准确地进行纵向振动，有时相对于y轴方向稍许倾斜。由此，如果纵向振动相对于y轴方向倾斜，则纵向振动包含使转子2旋转的力成分，有时转子2仅由于纵向振动而旋转。因此，通过在步骤s1中不开始纵向振动而在步骤s2中开始纵向振动，能够有效地抑制在步骤s1中产生转子2的意外旋转。
47.接着，作为步骤s3，控制装置7在通过将电压值em2维持为固定而使纵向振动的振幅固定的状态下，使驱动信号v1、v3的电压值em1、em3逐渐增大到目标电压值et1。由此，弯曲振动的振幅逐渐增大，伴随于此转子2的旋转速度上升。由此，通过仅使弯曲振动的振幅变化，与使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，能够精度良好地控制转子2的旋转量及旋转速度。此外，与如前一步骤s2那样在使弯曲振动的振幅固定的状态下逐渐增大纵向振动的振幅的情况相比，容易使转子
2的旋转速度陡峻地上升。
48.等速区域q2
49.接着，作为步骤s4，控制装置7将电压值em1、em2、em3维持为目标电压值et1、et2，将转子2的旋转速度维持为目标最高速度mt3。
50.减速区域q3
51.接着，作为步骤s5，控制装置7在通过将驱动信号v2的电压值em2维持为固定而使纵向振动的振幅固定的状态下，逐渐减小驱动信号v1、v3的电压值em1、em3。即，逐渐减小弯曲振动的振幅。由此，转子2的旋转速度降低。由此，通过仅使弯曲振动的振幅变化，与使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，能够精度良好地控制转子2的旋转量及旋转速度。此外，与如下一步骤s6那样在使弯曲振动的振幅固定的状态下逐渐减小纵向振动的振幅的情况相比，容易使转子2的旋转速度陡峻地降低。控制装置7持续本步骤，直到转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt1为止。
52.如果转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt1，则作为步骤s6，控制装置7在通过将驱动信号v1、v3的电压值em1、em3维持为固定而使弯曲振动的振幅固定的状态下，逐渐减小驱动信号v2的电压值em2。即，逐渐减小纵向振动的振幅。由此，转子2的旋转速度进一步降低。由此，通过仅使纵向振动的振幅变化，与使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，能够精度良好地控制转子2的旋转量及旋转速度。特别是作为微小的纵向振动，通过相对于凸部44与转子2的外周面21接触的时间缩短分离的时间，能够使转子2稳定地以低速旋转，容易对转子2的移动进行微小控制。控制装置7持续本步骤，直到转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt2为止。
53.如果转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt2，则作为步骤s7，控制装置7通过将驱动信号v1、v2、v3的电压值em1、em2、em3维持为固定，将转子2的旋转速度维持为目标旋转速度mt2。目标旋转速度mt2被设定为足够低的速度。由此，能够使转子2以足够低的速度稳定地旋转。并且，控制装置7在转子2成为旋转位置θ1时，停止向压电致动器4施加驱动信号v1、v2、v3。根据这种方法，由于在即将停止之前，使转子2以足够低的速度稳定地旋转，所以能够将停止位置相对于旋转位置θ1的偏移抑制为更小。因此，能够进行优异的位置控制而不需要用于变更停止位置的再驱动等。因此，例如，在适用于后述的机器人1000的情况下，能够缩短机器人作业的周期时间。
54.以上，对压电电机1进行了说明。适用于这种压电电机1的压电驱动装置3的控制方法是如下压电驱动装置3的控制方法，该压电驱动装置3具有具备压电元件4a～4f的振动部41及作为传递部的凸部44，通过向压电元件4a～4f的通电，合成纵向振动及弯曲振动，使振动部41振动而使凸部44进行椭圆运动，通过凸部44的椭圆运动使作为被驱动体的转子2移动，其中，通过在使弯曲振动的振幅固定的状态下使纵向振动的振幅变化，控制转子2的移动量。由此，通过将变化的参数限制于纵向振动的振幅，与控制弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，容易控制转子2的旋转量。特别是作为微小的纵向振动，越相对于凸部44与转子2的外周面21接触的时间缩短分离的时间，越能够使转子2稳定地以低速旋转，能够对转子2的移动进行微小控制。
55.此外，如上所述，在压电驱动装置3的控制方法中，通过在使弯曲振动的振幅固定的状态下逐渐增大纵向振动的振幅，开始停止状态的转子2的移动(步骤s2)。由此，抑制转
子2的急起动，转子2的旋转的开始变得顺畅。因此，能够精度良好地控制转子2的旋转移动。
56.此外，如上所述，在压电驱动装置3的控制方法中，在转子2开始移动之后，通过在使纵向振动的振幅固定的状态下逐渐增大弯曲振动的振幅，提高转子2的旋转速度、即移动速度(步骤s3)。由此，通过仅使弯曲振动的振幅变化，与控制弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，能够精度良好地控制转子2的旋转速度。此外，与如前一步骤s2那样在使弯曲振动的振幅固定的状态下逐渐增大纵向振动的振幅的情况相比，容易使转子2的旋转速度更陡峻地地上升。
57.此外，如上所述，在压电驱动装置3的控制方法中，通过在使弯曲振动的振幅固定的状态下逐渐减小纵向振动的振幅，降低转子2的移动速度(步骤s6)。由此，通过仅使纵向振动的振幅变化，与控制弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，能够精度良好地控制转子2的旋转速度。特别是作为微小的纵向振动，通过相对于凸部44与转子2的外周面21接触的时间缩短分离的时间，能够使转子2稳定地以低速旋转，容易对转子2的移动进行微小控制。
58.此外，如上所述，在压电驱动装置3的控制方法中，在通过逐渐减小纵向振动的振幅而降低转子2的移动速度的步骤s6之前，通过在使纵向振动的振幅固定的状态下逐渐减小弯曲振动的振幅，降低转子2的移动速度(步骤s5)。由此，通过仅使弯曲振动的振幅变化，与控制弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，能够精度良好地控制转子2的旋转速度。此外，与如步骤s6那样在使弯曲振动的振幅固定的状态下逐渐减小纵向振动的振幅的情况相比，容易使转子2的旋转速度更陡峻地地降低。
59.此外，如上所述，在压电驱动装置3的控制方法中，纵向振动的振幅由施加于压电元件4c、4d的驱动信号v2的电压值em2控制。由此，容易控制纵向振动的振幅。
60.第二实施方式
61.图8是示出第二实施方式的压电驱动装置的控制方法的图。
62.本实施方式除了不是由驱动信号v1、v2、v3的电压值em1、em2、em3而是由频率f控制弯曲振动的振幅及纵向振动的振幅以外，与所述第一实施方式相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与所述实施方式的不同点为中心进行说明，相同的事项省略其说明。此外，在图8中，与所述实施方式相同的构成赋予相同的符号。
63.以下，与上述第一实施方式同样以通过步骤s1～s7使转子2从旋转位置θ0旋转移动到旋转位置θ1的情况为例，说明本实施方式的压电驱动装置3的控制方法。另外，以下，将驱动信号v1的频率f作为频率f1，将驱动信号v2的频率f作为频率f2，将驱动信号v3的频率f作为频率f3。此外，频率f1、f2、f3设定为比共振频率f0高。此外，在压电致动器4的运转中，驱动信号v1、v2、v3的电压值em1、em2、em3保持为固定。所述“固定”是指除了不变动的情况以外，还包括例如产生在电路的构成上可能产生的微小变动等。
64.加速区域q1
65.首先，作为步骤s1，控制装置7向压电致动器4施加目标频率ft1的驱动信号v1、v3。在该状态下，由于凸部44被施力部件5按压于转子2，所以不允许振动部41的弯曲变形，在振动部41不产生弯曲振动。另外，在图8中，通过逐渐降低频率f1、f3来作为目标频率ft1，但是并不限制于此，也可以从最初开始作为目标频率ft1。
66.接着，作为步骤s2，控制装置7在通过将频率f1、f3维持为固定而使弯曲振动的振幅固定的状态下，向压电致动器4施加驱动信号v2。由此，在振动部41产生纵向振动。进一步，通过该纵向振动使凸部44离开转子2，由此开始在步骤s1中被抑制的弯曲振动，通过合成它们，凸部44进行椭圆运动。其结果，转子2绕箭头b1旋转。在此，在本步骤中，控制装置7将驱动信号v2的频率f2逐渐降低到目标频率ft2，以使纵向振动的振幅逐渐增大。由此，凸部44的椭圆运动逐渐增大，转子2的旋转速度逐渐上升。因此，能够抑制转子2的急起动，转子2的旋转的开始变得顺畅，能够精度良好地控制转子2的旋转量及旋转移动。
67.接着，作为步骤s3，控制装置7在通过将频率f2维持为固定而使纵向振动的振幅固定的状态下，使驱动信号v1、v3的频率f1、f3逐渐降低到目标频率ft3。由此，弯曲振动的振幅逐渐增大，伴随于此转子2的旋转速度上升。
68.等速区域q2
69.接着，作为步骤s4，控制装置7将频率f1、f2、f3维持为目标频率ft2、ft3，将转子2的旋转速度维持为目标最高速度mt3。
70.减速区域q3
71.接着，作为步骤s5，控制装置7在通过将驱动信号v2的频率f2维持为固定而使纵向振动的振幅固定的状态下，逐渐提高驱动信号v1、v3的频率f1、f3。即，逐渐减小弯曲振动的振幅。由此，转子2的旋转速度降低。控制装置7持续本步骤，直到转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt1为止。
72.如果转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt1，则作为步骤s6，控制装置7在通过将驱动信号v1、v3的频率f1、f3维持为固定而使弯曲振动的振幅固定的状态下，逐渐提高驱动信号v2的频率f2。即，逐渐减小纵向振动的振幅。由此，转子2的旋转速度进一步降低。控制装置7持续本步骤，直到转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt2为止。
73.如果转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt2，则作为步骤s7，控制装置7通过将驱动信号v1、v2、v3的频率f1、f2、f3维持为固定，将转子2的旋转速度维持为目标旋转速度mt2。并且，控制装置7在转子2成为旋转位置θ1时，停止向压电致动器4施加驱动信号v1、v2、v3。
74.以上，对本实施方式的压电驱动装置3的控制方法进行了说明。在这种压电驱动装置3的控制方法中，如上所述，纵向振动的振幅由施加于压电元件4c、4d的驱动信号v2的频率f2控制。由此，容易控制纵向振动的振幅。
75.根据如上所述的第二实施方式，也能够发挥与所述第一实施方式相同的效果。
76.第三实施方式
77.图9是示出第三实施方式的压电驱动装置的控制方法的图。
78.本实施方式关于压电驱动装置3的控制方法，除了步骤s2、s3及步骤s5、s6不同以外，与所述第一实施方式相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与所述实施方式的不同点为中心进行说明，相同的事项省略其说明。此外，在图9中，与所述实施方式相同的构成赋予相同的符号。以下，基于图9仅对步骤s2、s3、s5、s6进行说明。
79.加速区域q1
80.作为步骤s2，控制装置7在通过将电压值em1、em3维持为固定而使弯曲振动的振幅固定的状态下，将驱动信号v2的电压值em2逐渐增大到目标电压值et4，以使纵向振动的振
幅逐渐增大。由此，椭圆运动逐渐增大，开始转子2的旋转。另外，目标电压值et4设定为比目标电压值et2低。
81.作为步骤s3，控制装置7将驱动信号v1、v3的电压值em1、em3逐渐增大到目标电压值et1，以使弯曲振动的振幅逐渐增大，并且将驱动信号v2的电压值em2逐渐增大到目标电压值et2，以使纵向振动的振幅逐渐增大。由此，凸部44的椭圆运动逐渐增大，伴随于此转子2的旋转速度上升。由此，通过使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化，与仅使任意一方变化的情况相比，容易使转子2的旋转速度陡峻地上升。因此，等速区域q2变得更长，能够缩短从旋转位置θ0到旋转位置θ1的移动时间。
82.减速区域q3
83.接着，作为步骤s5，控制装置7逐渐降低驱动信号v1、v3的电压值em1、em3，以使弯曲振动的振幅逐渐减小，并且逐渐降低驱动信号v2的电压值em2，以使纵向振动的振幅逐渐减小。由此，凸部44的椭圆运动逐渐减小，伴随于此转子2的旋转速度降低。由此，通过使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化，与仅使任意一方变化的情况相比，容易使转子2的旋转速度陡峻地降低。因此，等速区域q2变得更长，能够缩短从旋转位置θ0到旋转位置θ1的移动时间。控制装置7持续本步骤，直到转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt1为止。
84.如果转子2的旋转速度到达目标旋转速度mt1，则作为步骤s6，控制装置7在通过将驱动信号v1、v3的电压值em1、em3维持为固定而使弯曲振动的振幅固定的状态下，逐渐降低驱动信号v2的电压值em2。由此，转子2的旋转速度进一步降低。
85.以上，对本实施方式的压电驱动装置3的控制方法进行了说明。在这种压电驱动装置3的控制方法中，如上所述，在转子2开始移动之后，通过边逐渐增大纵向振动的振幅、边逐渐增大弯曲振动的振幅，提高转子2的移动速度(步骤s3)。由此，通过使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化，与仅使任意一方变化的情况相比，容易使转子2的旋转速度陡峻地上升。因此，等速区域q2变得更长，并能够缩短从旋转位置θ0到旋转位置θ1的移动时间。
86.此外，在这种压电驱动装置3的控制方法中，如上所述，通过边逐渐减小弯曲振动的振幅、边逐渐减小纵向振动的振幅，降低转子2的移动速度(步骤s5)。由此，通过使弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方变化，与仅使任意一方变化的情况相比，容易使转子2的旋转速度陡峻地降低。因此，等速区域q2变得更长，并能够缩短从旋转位置θ0到旋转位置θ1的移动时间。
87.根据如上所述的第三实施方式，也能够发挥与所述第一实施方式相同的效果。
88.第四实施方式
89.图10是示出本发明的第四实施方式的机器人的立体图。
90.图10所示的机器人1000能够进行精密设备或构成该精密设备的部件的进料、出料、搬运及组装等作业。这种机器人1000是六轴多关节机器人，具有固定于地面或顶棚的基座1100和支承于基座1100的机械手1200。
91.机械手1200是通过具有多个相互连结的臂而以多个自由度运动的机械臂，其具有：与基座1100转动自如地连结的第一臂1210；与第一臂1210转动自如地连结的第二臂1220；与第二臂1220转动自如地连结的第三臂1230；与第三臂1230转动自如地连结的第四
臂1240；与第四臂1240转动自如地连结的第五臂1250；与第五臂1250转动自如地连结的第六臂1260；以及安装于第六臂1260的末端执行器1270。
92.另外，能够将从这些第一～第六臂1210～1260及末端执行器1270中任意选择的部件作为第一部件，将从除了该第一部件以外任意选择的部件作为第二部件。此外，例如在末端执行器1270内存在能够相对移动的多个部件、例如用于把持工件的一对爪的情况下，能够将一个爪作为第一部件，将另一个爪作为第二部件。在图示的构成中，将第一臂1210作为第一部件r1，将第二臂1220作为第二部件r2。
93.此外，机器人1000具有：第一臂转动机构1310，配置于基座1100与第一臂1210的关节，使第一臂1210相对于基座1100转动；第二臂转动机构1320，配置于第一臂1210与第二臂1220的关节，使第二臂1220相对于第一臂1210转动；第三臂转动机构1330，配置于第二臂1220与第三臂1230的关节，使第三臂1230相对于第二臂1220转动；第四臂转动机构1340，配置于第三臂1230与第四臂1240的关节，使第四臂1240相对于第三臂1230转动；第五臂转动机构1350，配置于第四臂1240与第五臂1250的关节，使第五臂1250相对于第四臂1240转动；第六臂转动机构1360，配置于第五臂1250与第六臂1260的关节，使第六臂1260相对于第五臂1250转动；以及末端执行器驱动机构1370，驱动末端执行器1270。此外，机器人1000具有控制这些第一～第六臂转动机构1310～1360及末端执行器驱动机构1370的驱动的机器人控制部1400。
94.在第一～第六臂转动机构1310～1360及末端执行器驱动机构1370的一部分或全部搭载有压电电机1作为其动力源，通过压电电机1的驱动，驱动对象的第一～第六臂1210～1260及末端执行器1270。此外，压电电机1的控制适用所述压电驱动装置3的控制方法。因此，机器人1000能够享有上述压电驱动装置3的控制方法的效果，能够发挥高可靠性。
95.如上所述。适用于机器人1000的机械手1200的控制方法是如下机械手1200的控制方法，该机械手1200具有具备压电元件4a～4f的振动部41及凸部44，通过向压电元件4a～4f的通电，合成纵向振动及弯曲振动，使振动部41振动而使凸部44进行椭圆运动，通过凸部44的椭圆运动使相互连结的第一部件r1及第二部件r2相对移动，其中，通过在使弯曲振动的振幅固定的状态下使纵向振动的振幅变化，控制第一部件r1和第二部件r2的相对移动量。由此，通过将变化的参数限制于纵向振动的振幅，与控制弯曲振动的振幅和纵向振动的振幅的两方的情况相比，压电致动器4的振动状态稳定地变化，容易控制转子2的旋转量。特别是作为微小的纵向振动，越相对于凸部44与转子2的外周面21接触的时间缩短分离的时间，越能够使转子2稳定地以低速旋转，能够对机械手1200的驱动进行微小控制。
96.根据这种第四实施方式，也能够发挥与所述第一实施方式相同的效果。
97.以上，基于图示的实施方式，说明了本发明的压电驱动装置的控制方法及机械手的控制方法，但是本发明并不限制于此，各部分的构成能够置换为具有相同功能的任意的构成。此外，在本发明中也可以附加其他任意的构成物。此外，也可以适当地组合各实施方式。特别是通过使第一、第二、第三驱动信号的电压值和频率的两方变化，可以控制纵向振动及弯曲振动的振幅。此外，在所述实施方式中，说明了将压电驱动装置适用于机器人的构成，但是压电驱动装置也能够适用于机器人以外的需要驱动力的各种电子设备、例如打印机、投影仪等。