CN1405966A - 振动型致动装置 - Google Patents
振动型致动装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1405966A CN1405966A CN02143200A CN02143200A CN1405966A CN 1405966 A CN1405966 A CN 1405966A CN 02143200 A CN02143200 A CN 02143200A CN 02143200 A CN02143200 A CN 02143200A CN 1405966 A CN1405966 A CN 1405966A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- signal
- vibration
- timing
- vibrating body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 21
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 3
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000763 evoking effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明涉及振动型致动装置，提供一种可以在短时间内进入高速驱动状态或者使其急速停止的装置。本发明的振动型致动装置，通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械能量变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包括：检测振动体之振动的振动检测电路，该电路根据振动状态形成表示周期性变化的信号；控制电路，该电路根据上述检测电路的检测输出信号的周期性变化的定时控制向上述能量变换元件部施加上述驱动电压的定时。
Description
技术领域
本发明涉及使用振动型致动装置进行位置控制或者速度控制的控制装置。
技术背景
一般的，振动型致动装置具有由弹性体和作为电-机械能量变换元件的压电元件构成的振动体，上述压电元件粘接或者压接在上述弹性体上在空间上相互具有90°相位差的位置，通过将具有相位差的2相交变信号施加在上述压电元件上，使行波发生在上述弹性体上，将接触体(移动体)压接在该弹性体上，通过摩擦力使上述接触体相对上述振动体相对移动。另外，在上述弹性体和上述接触体的接触部，粘接、涂敷或者形成有摩擦材料以便得到适当的摩擦力。
关于这样的振动型致动装置的驱动装置，有控制驱动频率的方式、控制驱动电压的方式、控制上述2相的交变信号的相位的方式的现有技术，例如日本专利申请公开特开平06-197566号公报记载了下述技术，对频率进行控制使得在设于压电元件上的振动检测用的元件部得到的振动检测信号和施加在压电元件的驱动部的作为一方的驱动用的交变信号的施加电压的相位差成为预定的值。
这样的控制方式，由于根据上述振动检测信号与施加电压的相位差来设定驱动电压的频率，所以响应很慢，在驱动电压的1周期或者半周期水平的时间内不能改善振动的响应，因此，加减速很慢的同时不适合急剧的负荷变化，当驱动频率在共振频率附近时，有时会急剧停止。
发明内容
本发明是为了解决上述已往的问题而做出的，目的在于提供可以进行响应快、信赖性高的控制的振动波致动装置的控制装置。
该发明的一个方案在于提供一种振动型致动装置，通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械能量变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包括：检测振动体之振动的振动检测电路，该电路根据振动状态形成表示周期性变化的信号；控制电路，该电路根据上述检测电路的检测输出信号的周期性变化的定时控制向上述能量变换元件部施加上述驱动电压的定时。
该发明的另一个方案在于提供一种振动型致动装置，通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械能量变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包括：检测振动体的振动并形成与振动位移相应的波形信号的检测电路；控制电路，该控制电路使上述驱动电压以相对来自上述检测电路的信号波形偏离预定的相位的相位施加到上述能量变换元件部。
该发明的另一个方案在于提供通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械变换元件部来使振动体激振而得到驱动力的振动型致动装置，该装置包括：根据振动体的振动位移的定时来决定对上述振动体进行激振的定时的电路。
该发明的另一个方案在于提供振动型致动装置的驱动方法，所述振动型致动装置通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包含如下步骤：检测出振动体的振动，根据振动状态形成表示周期性变化的信号的步骤；根据该信号的周期性变化的定时，控制向上述能量变换元件部施加上述驱动电压的定时的步骤。
该发明的另一个方案在于提供振动型致动装置的驱动方法，所述振动型致动装置通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包含如下步骤：根据振动体的振动位移的定时来决定对上述振动体进行激振的定时的步骤。
本发明的其他目的通过以下利用附图进行说明的实施例会更加明了。
附图说明
图1是第1实施例的方框图。
图2是第1实施例的各部分的波形的时序图。
图3是第1实施例的变化例的方框图。
图4是图3的各部分的波形的时序图。
图5是第1实施例的伴随翻转的各部分的波形的时序图。
图6是第2实施例的方框图。
图7是第3实施例的方框图。
图8是表示振动型致动装置的例的概略图。
图9是表示振动型致动装置的压电元件的电极构造的图。
图10是第2实施例的各部分的波形的时序图。
图11是第3实施例的各部分的波形的时序图。
具体实施方式
图1是第1实施例的振动型致动装置的控制装置的方框图。
图中，1及2是作为构成振动型致动装置中的振动体的为用于驱动而设置的电-机械能量变换元件的压电元件，在此，通过施加交流电压使图中未示出的弹性体发生2个驻在性振动，使压接在该弹性体上的图中未示出的接触体(移动体)和上述振动体相对移动，从而构成振动型致动装置。上述振动体可以采用以下方式而形成，例如通过粘接剂将形成为圆环状的压电元件粘接固定在形成为圆环状的金属制的弹性体的一面。
压电元件1及压电元件2构成如下，即，以时间性相位相差90°的交流电压施加在压电元件1及压电元件2上，使该弹性体发生相位相差90°的振动，使得该弹性体上发生进行性振动波。
3是用于检测上述振动体的振动的压电元件，将其配置在上述弹性体上以便检测由于将交流电压施加在压电元件1上而在该弹性体上形成的驻在性振动。4是发生用于驱动上述振动型致动装置的交流信号(脉冲信号)的驱动脉冲控制装置，在驱动时，以预定的周期输出相位相差90°的2相脉冲信号直到上述振动体的振动振幅超过预定的值。
5、6是用于将上述2相的脉冲信号分别转换成驱动上述振动型致动装置的电压振幅的波形的半桥式电路，分别按照来自图中未示出的电源装置的电压将数10V的电压施加在压电元件1、2上。
7是用于检测检测上述振动体的振动的压电元件3的输出电流的电流检测放大器，其输出与上述振动体的质点的振动速度成比例的波形。由于振动速度的振幅也与形成在弹性体的振动的振幅成比例，因此，也可以将其作为振动振幅利用。另外，构成为，电流检测放大器7的输出与预定的偏置电压重叠。
8是将振动速度信号变换成脉冲信号的施密特触发输入的反相器，其检测上述振动速度的相位信息。
9是用于检测振动速度信号的振幅的AC-DC变换装置，其检测上述振动体的振动振幅。
10是将为AC-DC变换装置9的输出信号的振动振幅信号与从图中未示出的指令装置发出的振动振幅指令进行比较的比较装置，11是将比较装置10的比较结果进行PID(比例积分微分)运算并输出给驱动脉冲控制装置的PID运算装置。
在此，对电流检测放大器7的输出信号的特性进行简单的说明。振动检测用的压电元件3检测出的信号，表示在图中未示出的弹性体上激起的振动中的由于压电元件1激振而形成在该弹性体上的驻在性振动的状态。由于该驻在型振动在压电元件3的贴付面上发生变形，在压电元件3的电极上发生与变形的量成比例的电荷。该变形的量与图中未示出的振动体的振动振幅相对应，若与变形的量成比例的电荷对压电元件3的等价电容进行充电的结果，通常作为压电元件3的输出取出电压波形的话，可以取出由于压电元件1的激振而激起的驻在性振动的振动位移信号。
但是，在本实施例中，用电流检测放大器7检测从振动检测用的压电元件3输出的电流。因此，压电元件3的输出电压被固定在由电流检测放大器7即由电阻R1、R2及电源电压Vcc决定的直流的预定电压，将由发生在压电元件3的电荷而引起的电流以由电阻R3决定的放大系数变换成电压并输出。通过这种方式，可以检测出与上述驻在性振动而引起的变形的变化相对应的信号。因此，对于以电压检测压电元件3的输出的场合，在检测出相位超前90°的信号的同时，该振幅成为与上述驻在性振动的振幅相对应的值。
在图8中示出了这样的振动型致动装置。
在图8中，100是由金属材料形成的多个弹性部件构成的弹性体，101是通过图中未示出的加压装置与弹性体100加压接触的转动体，102是粘接在弹性体100上并且挟在弹性体100和转动体101之间的摩擦材料，103是连接在转动体中心的旋转轴，104是粘接在弹性体100上的压电体。压电体104形成为如图9所示的圆环形状，表面分割成多个电极。另外，假设在共振频率的波长为λ的话，该电极由：间隔(1/4)λ的间隔而配置，各电极的间隔为(1/2)λ的2个驱动用电极组(104a、104b)和1个传感器电极部(104c)构成，以下分别称104a为A相、104b为B相、104c为S相，这些成为振动检测用压电元件。104d是空电极，具有(1/4)λ的间隔，通常与GND连接。S相104c配制成检测A相的振动，具有(1/2)λ的间隔。A相及B相驱动用电极组104a、104b，配置成各个极化方向不同的电极交互配置。
图8所示的振动型致动装置构成如下，即，通过将时间性相位差为90°的交流电压施加在该A相和B相上来使弹性体100发生前进性振动波，通过摩擦力将该振动的力传达给经摩擦材料102与弹性体100加压接触的转动体101，以旋转转动体101。这样的振动型致动装置通过施加2个交流电压使转动体101、与具有弹性体100、压电元件104的振动体相对地旋转。
下面，利用图1对在最短的时间内将图中未示出的振动体的振动振幅控制在所希望的振幅以及在最短的时间内使振动停止的动作进行说明。首先对在最短的时间内将振动体的振动振幅控制在所希望的振幅的情况进行说明。
为了进行激振以便在最短的时间内增大振动振幅，只要相对振动位移以超前90°的相位施加激振力就可以了。于是，利用电流检测装置7的输出信号(电流)在通过压电元件1进行激振时是相对上述驻在性振动的振动位移相位滞后90°的信号，来进行激振。另外，由于本实施例的放大器7是反相输入放大器，因此，如以上所述相对振动位移相位滞后90°，但是在利用正相输入放大器的场合成为相位超前90°。
驱动脉冲控制装置4根据反相器8的输出信号检测出该信号的相位信息，根据PID运算装置11的输出信号输出该信号相位信息，使脉冲的定时发生变化并经一方的半桥式电路5将脉冲电压供给压电元件1。作为上述反相器8的输出，成为相对振动位移相位超前90°的信号。
在此，对起动时的动作进行说明。PID运算装置11的输出由于在起动时的初期在上述振动体的实际振幅为0，因此，AC-DC变换装置9的输出为0。因此，在比较装置10与所希望的振动振幅(振动振幅指令)进行比较后，PID运算装置11的输出信号逐渐变大。
在此，在驱动脉冲控制装置4，计算相当于从PID运算装置11的输出减去与预定的时间T1对应的值的值的时间，该计算结果为负的场合，产生相位从反相器8的输出信号的相位(A-A’)滞后该时间的信号。但是，在减去预定的时间T1的结果为正的场合，直接输出反相器8的输出信号。
因此，在起动时，由于实际的振动振幅和目标振动振幅的差很大，所以，减去与预定时间T1对应的值的结果成为正值，以反相器8的输出信号的相位进行激振，可以高速地增大振动振幅。
接下来，AC-DC变换装置9的输出信号逐渐接近上述所希望的振动振幅后，PID运算装置11的输出信号逐渐变小，减去上述预定的时间T1的结果成为负值，相对反相器8的输出信号的相位滞后与该负值的大小对应的时间的信号被输出给半桥式电路5。伴随接近上述所希望的振动振幅，振动振幅的增加率逐渐降低，最终控制上述振动振幅达到上述所希望的值。若将PID运算装置11的运算参数选择为最合适的值的话，可以在短时间内将振动振幅控制在所希望的振动振幅。
接下来参照图2所示的时序图对在短时间内从该状态将振动振幅降低为0的场合的动作进行说明。
首先，要在短时间内减小振动振幅的话，使激振力相对振动位移滞后90°的话就可以了。因此，利用反相器8的输出信号的信号缘中上述的超前90°的信号缘的下一个信号缘(B-B’)的话可以得到滞后90°的信号。利用该方式，构成为，在驱动脉冲控制装置4使相位滞后量的极限为反相器8的信号缘以便使信号相位不能滞后90°以上。
在此，从以上述所希望的振动振幅振动的状态使振动振幅指令为0的话，比较装置10的输出信号成为负值。然后，PID运算装置11的输出逐渐减小，减去与上述预定的时间T1对应的值的结果逐渐减小，驱动脉冲控制装置4的输出信号的相位逐渐从反相器8的输出信号的相位滞后。然后，很快滞后到作为滞后量的极限的反相器8的输出信号的B-B’。然后，成为相对上述驻在性振动的振动位移的相位滞后90°的激振，振动振幅急剧地减小。
上述过程一直进行到AC-DC变换装置9的输出成为预定的振幅以下，最终振动振幅逐渐接近0。对于上述的A-A’和B-B’，信号PA的相位超前侧的极限称为A-A’，滞后侧的极限定为B-B’。这样，信号PA的脉冲缘，时间性偏离每次被控制在A-A’和B-B’之间。
另外，对于压电元件2，施加以相对施加在压电元件1上的脉冲电压相位滞后T1的信号为基准制作的信号，根据压接在图中未示出的振动型致动装置上的移动部件的移动方向切换是否翻转滞后时间T1的信号。因此，由压电元件2激起的驻在性振动的振幅也与上述的由压电元件1激起的驻在性振动同样进行增大、衰减。
图2是各部分的信号波形的时序图。
相对于由图中未示出的振动体的压电元件1激起的驻在性振动的振动振幅位移AO，电流检测放大器7的输出IO成为翻转相位超前90°的信号的波形(相位滞后90°的波形)。另外，直流偏置分量重叠到电流检测放大器7的输出信号上，成为可以在反相器8检测出电流检测放大器7的输出信号的交流信号的相位的状态。PO是反相器8的输出信号，成为翻转了电流检测放大器7的输出信号的相位的脉冲信号。
信号PA、PB是脉冲控制装置4的输出信号，输出信号PB成为相对输出信号PA滞后时间T1的信号，时间T1被规定为相当于大约90°的相位差。
VA是通过半桥5将输出信号PA放大的信号(施加到压电元件1的交变信号)。可以看到在起动初期输出信号PA与反相器8的输出信号PO几乎同期。这是因为目标振幅比实际振幅大，即使从PID运算装置11的输出减去相当于时间T1的值也不会成为负值，相对输出信号PO的相位滞后为0。因此，进行相对图中未示出的振动体的振动位移相位大约超前90°的激振，通过该方式，在短时间内振动振幅增大，在最短时间内达到目标的振动振幅。
在逐渐接近目标振幅后，从PID运算装置11的输出减去相当于预定的时间T1的值的结果成为负值，信号PA的相位相对反相器8的输出信号PO逐渐滞后，振动振幅被控制在目标振幅。
另外，在振动振幅为0时，相位进一步滞后，最终到达滞后量的极限，信号PA大致成为翻转了信号PO的波形。
另外，这时在振动振幅比预定的振幅小的场合，信号PA及信号PB的信号电平被固定(在本实施例中同为高电平)，之后就不再激振。这是因为振动振幅变小后，在使振动衰减的时刻进行激振，有时会越过衰减反过来振动增大的缘故。
另外，在本实施例中，通过使信号PA的相位相对反相器8的信号PO的相位滞后来进行振动振幅的控制，但是，可以变更图1的脉冲控制装置4的动作，使相位超前来进行相同的控制。这通过翻转信号PO使其为信号nPO并控制该信号使其滞后的形式来实现。例如，为了使驱动电压的相位相对弹性体的振动位移超前30°，采用将翻转了信号PO使其超前180°的信号nPO滞后150°的形式。在图3的方框图中示出了该变形例的电路构成。
在图3中，以缓冲器12代替图1所示的反相器8，缓冲器12输出图1的信号PO的翻转信号nPO。图4是该场合的各部的波形的时序图。
在这种场合，构成如下，即，在起动时的PID运算装置11的输出信号为正的状态下，使信号nPO的相位滞后相当于加上与预定的时间TI对应的值的值的量。在以最短的时间增大振幅的场合，信号nPO的信号缘成为极限。因此，能够在短时间内增大振幅并且在最短的时间内达到目标的振动振幅。接近目标振幅后，信号PA的相位逐渐前移，振动振幅被控制在目标振动振幅。
在振动振幅为0时，相对缓冲器12的信号nPO的相位滞后逐渐减小，最终信号PA成为与信号nPO同相位的信号，在最短的时间内振动衰减。
另外，如以上所述，振动振幅变得比预定的振幅小时，信号PA及信号PB的信号电平被固定(在本实施例中信号PA为高电平、信号PB为低电平)，之后不再激振。
另外，图5是利用图3的方框图的控制电路，切换用图中未示出的振动型致动装置进行驱动的图中未示出的移动体的移动方向时的动作的时序图。在切换方向时，进行使振动振幅暂且为0的动作，振动振幅减小到比预定的振动振幅小后，翻转信号PB，再次将振动振幅控制在目标振幅。
(第2实施例)
图6是第2实施例的方框图。
在图6中，13是PI运算装置，该装置对在比较装置10对来自图中未示出的指令装置的速度指令和来自后述的回转式编码器14的速度信息进行比较的结果进行PI运算，14是用于检测图中未示出的移动体的移动速度的回转式编码器，所述的移动体依靠图中未示出的通过在压电元件1、2上施加交流电压而动作的振动型致动装置而移动(旋转)。以下利用方框图对其动作进行说明。
在上述的第1实施例中，从图中未示出的指令装置，使其对图中未示出的振动体的振动振幅发生指令，但是，在本实施例中，使其发生速度指令。为了高速地进行加速动作，有必要高速增大振动体的振动振幅直到与目标速度对应的振动振幅。
因此，根据直接速度差控制振动来缩短加速时间是本实施例的目标。
另外，在上述的第1实施例中，采用PID运算，与此相对照，在本实施例中采用PI运算，但是，根据特性，除了PID运算、PD运算、基于模糊控制的运算等以外，也可以采用单纯利用数据表的数据变换装置。另外，与第1实施例不同，在本实施例中，以半桥式电路5、6的输出经电感元件L1、L2向压电元件1、2供给驱动电压，进一步，通过二极管D1、D2、D3、D4驱动电压被电平限幅电压在VDD和GND之间。这是为了通过电感元件L1、L2抑制冲击电流减轻半桥式电路5、6的负担的同时，通过以二极管限制电压来抑制驱动力的大小的变动。
在此，由于插入电感元件存在一个问题。即，信号PA、PB和电压VA、VB间的相位的滞后问题。在上述的第1实施例中，没有电感元件L1、L2，因此，可以以电流检测放大器7的输出信号的相位为基准直接控制驱动电压的相位，但是，在本实施例中，有必要考虑上述电感元件的使相位滞后来设定信号PA、PB的相位。
进一步，在本实施例中，不使用电流检测放大器而直接将压电元件3的输出电压输入给缓冲器12，与在第1实施例中检测出振动位移的变化不同，在本实施例中检测出振动位移本身，因此，相对第1实施例信号nPO成为滞后90°的信号。因此，加上由上述的电感元件L1、L2引起的相位滞后，必须考虑信号nPO的90°滞后部分。因此，有必要使信号前进这些滞后部分。由于使信号前进的量低于180°，所以，将信号nPO翻转，使相位前进180°，通过从此使其滞后来进行。
另外，对于由于电感元件L1、L2引起的滞后，通过直接检测出电压VA、VB的相位检测出实际的滞后量的话，能够避免电感元件L1、L2或者压电元件1、2的特性的可变性的影响。即，计算出电压VA的相位的相对的偏离量，通过使信号PA沿同方向偏离与上述偏离量相同的量可以消除电感元件L1、L2的滞后量的影响。另外，对于相当于振动位移和其变化之间的90°相位的时间T1，检测出驱动电压周期，并将其四分之一定为90°的时间的话，虽然至少产生驱动电压的1个周期的时间的滞后，但是，可以反映实际的振动特性的变化。
在图10中示出了各部分的信号波形。由于电感元件L2的影响，信号(电压)VA成为相对信号PA时间上滞后的信号。另外，信号VA成为梯形的波形，波形通过二极管D3、D4被限幅。
(第3实施例)
图7是第3实施例的方框图。
在上述的第2实施例中，将PI运算装置13的输出信号直接输入给脉冲控制装置4，设定信号PA相对作为振动检测信号的信号nPO的时间性偏离。与此相对照，以PI运算装置13的输出信号为振动振幅指令，在比较装置15比较由AC-DC变换装置9检测出的压电元件3的输出信号的振幅信息，根据该比较结果设定PA信号相对作为振动检测信号的信号nPO的时间性偏离。
另外，在第2实施例中，以4个二极管D1、D2、D3、D4将驱动电压的波形限幅成梯形，但是，在本实施例中，省略了二极管D1、D3，使驱动电压波形成为半波整流波形。包含上述的第2实施例在内，插入二极管后，具有以下效果。
由于电感元件L1、L2和压电元件1、2的静电电容的滤波效果，具有如下问题，即，在将任意相位的脉冲波形输入给电感元件L1、L2时，电压VA、VB的电压振幅不稳定，不能供给压电元件1、2所希望的激振力，但是，由于连接二极管后驱动波形变得稳定，对于急剧的相位变化也容易预测驱动电压的变化，所以，容易控制激振力。但是，由于省略了二极管D2、D4，取决于信号PA、信号PB的脉冲宽度信号(电压)VA、信号(电压)VB的电压振幅变化，所以，激振力也发生变化。因此，不仅要考虑激振时间，也有必要考虑激振力。
但是，在本实施例中，电压振幅的变动与不加入二极管的场合相比较少，所以，预先找出脉冲宽度和激振力的关系的话可以进行校正。从另外的观点看，通过本方式，由于可以控制电压振幅和使电压发生的定时两者，可以说能够进行灵活的控制。
另外，由于这样高速地控制振动振幅，所以，对于AC-DC变换装置9，要求其具有高速性。为此，也可以采用在输入电压的正负最大值的定时发生峰值保持电路或者取样保持电路的定时信号并检测出输入信号的正负峰值的方法，或者，将预定的多个阈值与输入电压进行比较的结果作为脉冲信号，综合这些脉冲宽度求出振幅。
另外，也可以采用在起动初期逐渐加宽脉冲的宽度或者逐渐增大电源电压的方式来降低起动时的冲击声。另外，也可以在起动初期的振动振幅小时，以预定的频率的驱动电压连续进行激振直到振动振幅达到预定的振动振幅，在振动振幅达到预定的振动振幅后，控制信号PA相对振动检测信号nPO的时间性偏离量。
另外，在上述的第2实施例中，振动检测用压电元件3检测由压电元件1进行激振而引起的驻在性振动，但是，采用如下构成的话，即，检测出由于电感元件L1、L2而引起的信号PA、PB和信号VA、VB之间的时间性偏离而导致的振动的相位偏离的位置的振动，可以消除电感元件L1、L2的影响。例如，在图9中，在以S相104-c作为振动检测用压电元件的场合，检测出在A相104a激振而引起的振动，但是，利用空电极104d作为振动检测用的话，可以检测出相对在A相104a激振而引起的驻在性振动的相位偏离了45°的振动。这样，通过将振动检测用压电元件配置在振动体上的什么位置，可以选择对于振动的时间上的相位。
在图11中示出了各部分的波形。信号VA的峰值是根据信号PA的脉冲宽度而变化的，信号VA的波形由于二极管D4，下侧的波形被限幅。另外，由于电感元件L2的影响，相对信号PA，信号VA成为在时间上滞后的波形。
Claims (14)
1.一种振动型致动装置，通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械能量变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包括：
检测振动体之振动的振动检测电路，该电路根据振动状态形成表示周期性变化的信号；
控制电路，该电路根据上述检测电路的检测输出信号的周期性变化的定时控制向上述能量变换元件部施加上述驱动电压的定时。
2.如权利要求1所述的振动型致动装置，其特征在于：
上述振动状态检测电路根据振动体的振动位移，形成以与该位移的定时相应的定时变化的信号。
3.如权利要求1所述的振动型致动装置，其特征在于：
上述控制电路在相对振动体的振动位移的定时相位超前90°的定时将上述驱动电压施加在能量变换元件部。
4.如权利要求1所述的振动型致动装置，其特征在于：
上述控制电路在相对振动体的振动位移的定时相位滞后90°的定时将上述驱动电压施加在能量变换元件部。
5.如权利要求1所述的振动型致动装置，其特征在于：
上述控制电路以振动体的振动位移的定时为基准，在相对该定时偏离预定时间的定时将上述驱动电压施加在能量变换元件部。
6.一种振动型致动装置，通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械能量变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包括：
检测振动体的振动并形成与振动位移相应的波形信号的检测电路；
控制电路，该控制电路使上述驱动电压以相对来自上述检测电路的信号波形偏离预定的相位的相位施加到上述能量变换元件部。
7.如权利要求6所述的振动型致动装置，其特征在于：
上述控制电路使上述驱动电压以相对上述信号波形滞后90°的相位施加到能量变换元件部。
8.如权利要求6所述的振动型致动装置，其特征在于：
上述控制电路使上述驱动电压以相对上述信号波形超前90°的相位施加到能量变换元件部。
9.一种振动型致动装置，通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械变能量换元件部来使振动体激振而得到驱动力的，包括：
根据振动体的振动位移的定时来决定对上述振动体进行激振的定时的电路。
10.振动型致动装置的驱动方法，所述振动型致动装置通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包含如下步骤：
检测出振动体的振动，根据振动状态形成表示周期性变化的信号的步骤；
根据该信号的周期性变化的定时，控制向上述能量变换元件部施加上述驱动电压的定时的步骤。
11.如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于：
上述形成信号的步骤根据振动体的振动位移形成以与该位移的定时相应的定时变化的信号。
12.如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于：
上述控制施加的定时的步骤在相对振动体的振动位移的定时相位超前90°的定时将上述驱动电压施加在能量变换元件部。
13.如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于：
上述控制施加的定时的步骤在相对振动体的振动位移的定时相位滞后90°的定时将上述驱动电压施加在能量变换元件部。
14.振动型致动装置的驱动方法，所述振动型致动装置通过将多相驱动电压分别施加在不同的驱动用电机械变换元件部来使振动体激振而得到驱动力，包含如下步骤：
根据振动体的振动位移的定时来决定对上述振动体进行激振的定时的步骤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001285269A JP5037767B2 (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | 振動型アクチュエータの制御装置 |
| JP285269/2001 | 2001-09-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1405966A true CN1405966A (zh) | 2003-03-26 |
| CN1254907C CN1254907C (zh) | 2006-05-03 |
Family
ID=19108446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB021432007A Expired - Fee Related CN1254907C (zh) | 2001-09-19 | 2002-09-17 | 振动型致动装置及其驱动方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6744227B2 (zh) |
| JP (1) | JP5037767B2 (zh) |
| CN (1) | CN1254907C (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100438306C (zh) * | 2003-03-28 | 2008-11-26 | 佳能株式会社 | 振动式驱动装置，其控制设备以及具有上述二者的电子设备 |
| CN102189074A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 佳能株式会社 | 振动型致动器的驱动单元 |
| CN102379082A (zh) * | 2009-04-10 | 2012-03-14 | 佳能株式会社 | 振动波驱动装置的控制装置 |
| CN102539810A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-04 | 三星电机株式会社 | 用于驱动多轴角速度传感器的设备 |
| CN102918761A (zh) * | 2010-06-02 | 2013-02-06 | 船井电机株式会社 | 超声波马达的驱动装置以及超声波马达单元 |
| CN101355325B (zh) * | 2007-07-24 | 2013-10-23 | 三星电子株式会社 | 致动装置及其制造方法以及使用其的模块位移调节装置 |
| CN111819833A (zh) * | 2018-05-22 | 2020-10-23 | 株式会社村田制作所 | 振动装置和驱动装置 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7268503B2 (en) * | 2002-04-04 | 2007-09-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Vibration linear actuating device, method of driving the same device, and portable information apparatus using the same device |
| US7199690B2 (en) | 2003-03-27 | 2007-04-03 | Tdk Corporation | R-T-B system rare earth permanent magnet |
| US7129618B2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Control apparatus capable of low-speed driving of vibration type driving apparatus, actuating apparatus using the control apparatus, control method capable of low-speed driving of vibration type driving apparatus, and storage medium storing program including program codes capable of realizing the control method |
| JP4827441B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2011-11-30 | キヤノン株式会社 | 振動波アクチュエータ |
| JP2008020277A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Ono Sokki Co Ltd | 振動計測装置 |
| KR20120041238A (ko) | 2009-08-03 | 2012-04-30 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 반사방지성 투명 ｅｍｉ 차폐 광학 필터 |
| KR20120105485A (ko) | 2009-12-02 | 2012-09-25 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | Ｒｆ 고투자율을 갖는 다층 ｅｍｉ 차폐 박막 |
| JP5893307B2 (ja) * | 2011-09-13 | 2016-03-23 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの駆動装置 |
| JP5972026B2 (ja) * | 2012-04-26 | 2016-08-17 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの振動検出装置及び制御装置 |
| DE102014225154B3 (de) * | 2014-12-08 | 2016-03-03 | Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Motors |
| JP7102702B2 (ja) | 2017-09-29 | 2022-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置の制御装置および圧電駆動装置の制御方法 |
| JP7255200B2 (ja) | 2019-01-28 | 2023-04-11 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置の制御方法、ロボットの制御方法、およびプリンターの制御方法 |
| JP2022083612A (ja) | 2020-11-25 | 2022-06-06 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置の異常検知方法、圧電駆動装置、及びロボット |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68916198T2 (de) * | 1988-04-15 | 1994-09-22 | Taiho Pharmaceutical Co Ltd | Carbamoyl-2-Pyrrolidinonverbindungen. |
| JPH06197566A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-15 | Canon Inc | 振動波モータの駆動制御装置 |
| US5361303A (en) * | 1993-04-01 | 1994-11-01 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Frequency domain adaptive control system |
| JPH0917654A (ja) * | 1995-06-29 | 1997-01-17 | Hitachi Ltd | 変圧器 |
| US5703446A (en) * | 1996-05-22 | 1997-12-30 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for controlling the oscillatory motion of a test device |
| JPH10234191A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-09-02 | Nikon Corp | 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 |
| JPH11178374A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-07-02 | Canon Inc | 振動型アクチュエータの駆動装置及び振動型アクチュエータを用いた機器、および画像形成装置 |
| JP3768665B2 (ja) * | 1997-12-12 | 2006-04-19 | キヤノン株式会社 | 周波信号生成回路及び振動型アクチュエータの駆動装置 |
| US6229402B1 (en) | 1998-05-28 | 2001-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving circuit for vibration type actuator apparatus |
| US6400107B1 (en) * | 1999-08-04 | 2002-06-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Motor control device capable of driving a synchronous motor with high efficiency and high reliability |
| JP2001258278A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-21 | Minolta Co Ltd | トラス型アクチュエータの駆動制御装置 |
-
2001
- 2001-09-19 JP JP2001285269A patent/JP5037767B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-09-12 US US10/241,595 patent/US6744227B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-17 CN CNB021432007A patent/CN1254907C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100438306C (zh) * | 2003-03-28 | 2008-11-26 | 佳能株式会社 | 振动式驱动装置，其控制设备以及具有上述二者的电子设备 |
| CN101355325B (zh) * | 2007-07-24 | 2013-10-23 | 三星电子株式会社 | 致动装置及其制造方法以及使用其的模块位移调节装置 |
| CN102379082A (zh) * | 2009-04-10 | 2012-03-14 | 佳能株式会社 | 振动波驱动装置的控制装置 |
| CN102379082B (zh) * | 2009-04-10 | 2015-11-25 | 佳能株式会社 | 振动波驱动装置的控制装置 |
| CN102189074A (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-21 | 佳能株式会社 | 振动型致动器的驱动单元 |
| CN102189074B (zh) * | 2010-03-19 | 2014-02-05 | 佳能株式会社 | 振动型致动器的驱动单元 |
| US9048760B2 (en) | 2010-03-19 | 2015-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving unit of vibration-type actuator |
| CN102918761A (zh) * | 2010-06-02 | 2013-02-06 | 船井电机株式会社 | 超声波马达的驱动装置以及超声波马达单元 |
| CN102918761B (zh) * | 2010-06-02 | 2015-09-16 | 船井电机株式会社 | 超声波马达的驱动装置以及超声波马达单元 |
| CN102539810A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-04 | 三星电机株式会社 | 用于驱动多轴角速度传感器的设备 |
| CN111819833A (zh) * | 2018-05-22 | 2020-10-23 | 株式会社村田制作所 | 振动装置和驱动装置 |
| CN111819833B (zh) * | 2018-05-22 | 2022-05-13 | 株式会社村田制作所 | 振动装置和驱动装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030052628A1 (en) | 2003-03-20 |
| US6744227B2 (en) | 2004-06-01 |
| JP2003092891A (ja) | 2003-03-28 |
| CN1254907C (zh) | 2006-05-03 |
| JP5037767B2 (ja) | 2012-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1254907C (zh) | 振动型致动装置及其驱动方法 | |
| Wang et al. | A novel piezoelectric inchworm actuator driven by one channel direct current signal | |
| CN100438305C (zh) | 振动型驱动器的控制装置和控制方法 | |
| CN1242309C (zh) | 电机控制器及用于测量机械装置的特性的方法 | |
| JPH0640744B2 (ja) | 振動波モ−タ | |
| EP3659250B1 (en) | Method for closed-loop motion control of an ultrasonic motor | |
| CN1941596A (zh) | 压电致动器,以及使其动作的设备和方法 | |
| CN100497669C (zh) | 一种频率自适应的振动时效方法及装置 | |
| CN1592070A (zh) | 振动式致动器驱动控制装置和驱动控制方法 | |
| US8456772B2 (en) | Piezoelectric actuator, lens barrel, and camera | |
| CN109802595B (zh) | 压电陶瓷致动器的驱动控制方法及装置 | |
| JP2009089517A (ja) | 超音波モータの駆動装置 | |
| Izumi et al. | New inverter-fed power ultrasonic motor for speed tracking servo application and its feasible evaluations | |
| CN1300928C (zh) | 电动机控制装置 | |
| JPH06233560A (ja) | 超音波アクチュエータ | |
| CN103516252A (zh) | 一种高速率、高分辨率、高驱动力的双模超声波线性马达 | |
| US5107162A (en) | Ultrasonic motor using rectangular wave | |
| Jiang et al. | A piezoelectric linear actuator controlled by the reversed-phase connection of two bimorphs | |
| Ho et al. | Design of a Semi-Oval Shaped Ultrasonic Motor. | |
| JP5893307B2 (ja) | 振動型アクチュエータの駆動装置 | |
| CN103199735A (zh) | 一种双向驱动旋转超声电机 | |
| US20080203950A1 (en) | Drive unit | |
| CN1292601A (zh) | 无刷式直流马达的驱动方法及驱动电路 | |
| US6302312B1 (en) | Bonding apparatus and method | |
| Devos et al. | A piezoelectric drive combining a resonant and a stepping positioning mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060503 Termination date: 20160917 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |