JP2001258278A - トラス型アクチュエータの駆動制御装置 - Google Patents
トラス型アクチュエータの駆動制御装置Info
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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
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- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/002—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes
- H02N2/0025—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes using combined longitudinal modes
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- H—ELECTRICITY
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- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】騒音、振動および摩耗を少なくすること、およ
び被駆動部材の速度制御を行うことを可能となし得、し
かもアクチュエータの負荷変動や使用環境の変動に拘わ
らず、被駆動部材への出力状態を一定に制御することを
可能にする。 【解決手段】トラス型アクチュエータの一方の変位部２
又は３を駆動して他方の従動側の変位部３又は２に伝達
させるもので、両変位部の変位を各々検出する２つの変
位センサ１１、１２と、その変位センサの検出変位の位
相差を検出する位相差検出部１３と、目標位相差を設定
する目標位相差設定部（ＣＰＵ２０等）と、位相差検出
部１３からの位相差と目標位相差との偏差を判別する偏
差判別部１４と、その判別結果に基づき発振周波数を変
更する周波数変更部（周波数制御部１５及び発振器１
６）とを具備する。
び被駆動部材の速度制御を行うことを可能となし得、し
かもアクチュエータの負荷変動や使用環境の変動に拘わ
らず、被駆動部材への出力状態を一定に制御することを
可能にする。 【解決手段】トラス型アクチュエータの一方の変位部２
又は３を駆動して他方の従動側の変位部３又は２に伝達
させるもので、両変位部の変位を各々検出する２つの変
位センサ１１、１２と、その変位センサの検出変位の位
相差を検出する位相差検出部１３と、目標位相差を設定
する目標位相差設定部（ＣＰＵ２０等）と、位相差検出
部１３からの位相差と目標位相差との偏差を判別する偏
差判別部１４と、その判別結果に基づき発振周波数を変
更する周波数変更部（周波数制御部１５及び発振器１
６）とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つの変位部の各
々の一端側が連結されているとともにその一端側で被駆
動部材を駆動するトラス型アクチュエータの駆動制御装
置に関する。
々の一端側が連結されているとともにその一端側で被駆
動部材を駆動するトラス型アクチュエータの駆動制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のトラス型アクチュエータの一つと
して、２つの変位部分が互いに直交するように鋼板を打
ち抜き、各変位部分の両面に圧電素子を貼付した薄板状
トラス型アクチュエータが知られている（薄型超音波リ
ニアモータの製作と評価：永留ほか、１９９８年度精密
工学会春季大会学術講演会講演論文集）。
して、２つの変位部分が互いに直交するように鋼板を打
ち抜き、各変位部分の両面に圧電素子を貼付した薄板状
トラス型アクチュエータが知られている（薄型超音波リ
ニアモータの製作と評価：永留ほか、１９９８年度精密
工学会春季大会学術講演会講演論文集）。
【０００３】このアクチュエータによる被駆動部材の駆
動方式としては、いずれか一方の側の圧電素子を共振駆
動して、変位部分の交差する頂点を被駆動部材に対して
斜めに衝突させ、被駆動部材を所定方向に移動させる方
式が採用されている。
動方式としては、いずれか一方の側の圧電素子を共振駆
動して、変位部分の交差する頂点を被駆動部材に対して
斜めに衝突させ、被駆動部材を所定方向に移動させる方
式が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の駆動方式による場合には、鋼板の頂点部分が被
駆動部材に直線的に衝突するため、騒音や振動が大き
く、また鋼板や被駆動部材の摩耗が激しいという問題点
を有していた。また、圧電素子の変位量を検出する機構
を有していないため、被駆動部材の速度制御等が困難で
あるという問題点を有している。更に、変位部分におけ
る共振駆動による変位を検出する機構を備えていないた
め、例えばアクチュエータに発生する負荷変動や、アク
チュエータの使用環境の変動により変位部分の変位が所
定値からずれて、被駆動部材への出力状態を一定に制御
することができないでいた。
た従来の駆動方式による場合には、鋼板の頂点部分が被
駆動部材に直線的に衝突するため、騒音や振動が大き
く、また鋼板や被駆動部材の摩耗が激しいという問題点
を有していた。また、圧電素子の変位量を検出する機構
を有していないため、被駆動部材の速度制御等が困難で
あるという問題点を有している。更に、変位部分におけ
る共振駆動による変位を検出する機構を備えていないた
め、例えばアクチュエータに発生する負荷変動や、アク
チュエータの使用環境の変動により変位部分の変位が所
定値からずれて、被駆動部材への出力状態を一定に制御
することができないでいた。
【０００５】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、騒音、振動および摩耗を
少なくすること、および被駆動部材の速度制御を行うこ
とを可能となし得、しかもアクチュエータの負荷変動や
使用環境の変動に拘わらず、被駆動部材への出力状態を
一定に制御することができるトラス型アクチュエータの
駆動制御装置を提供することを目的とする。
決すべくなされたものであり、騒音、振動および摩耗を
少なくすること、および被駆動部材の速度制御を行うこ
とを可能となし得、しかもアクチュエータの負荷変動や
使用環境の変動に拘わらず、被駆動部材への出力状態を
一定に制御することができるトラス型アクチュエータの
駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のトラス型アクチ
ュエータの駆動制御装置は、固定部、各先端側が交差す
るように各基端側が固定部に固定された２つの変位部、
および両変位部の先端に配設された合成部からなる駆動
部と、上記合成部を駆動対象の被駆動部材に加圧接触さ
せる加圧部とからなるトラス型アクチュエータに対し、
前記２つの変位部の一方の変位部を駆動して振動させ、
その振動を他方の従動側の変位部に伝達させることによ
り、被駆動部材を駆動させる片側駆動タイプのトラス型
アクチュエータの駆動制御装置であって、前記２つの変
位部の変位を各々検出する２つの変位検出部と、両変位
検出部の検出変位の位相差を検出する位相差検出部と、
目標位相差を設定する目標位相差設定部と、位相差検出
部からの位相差と目標位相差設定部からの目標位相差と
の偏差を判別する偏差判別部と、偏差判別部による判別
結果に基づき前記変位部の駆動周波数を変更する周波数
変更部とを具備することを特徴とする。
ュエータの駆動制御装置は、固定部、各先端側が交差す
るように各基端側が固定部に固定された２つの変位部、
および両変位部の先端に配設された合成部からなる駆動
部と、上記合成部を駆動対象の被駆動部材に加圧接触さ
せる加圧部とからなるトラス型アクチュエータに対し、
前記２つの変位部の一方の変位部を駆動して振動させ、
その振動を他方の従動側の変位部に伝達させることによ
り、被駆動部材を駆動させる片側駆動タイプのトラス型
アクチュエータの駆動制御装置であって、前記２つの変
位部の変位を各々検出する２つの変位検出部と、両変位
検出部の検出変位の位相差を検出する位相差検出部と、
目標位相差を設定する目標位相差設定部と、位相差検出
部からの位相差と目標位相差設定部からの目標位相差と
の偏差を判別する偏差判別部と、偏差判別部による判別
結果に基づき前記変位部の駆動周波数を変更する周波数
変更部とを具備することを特徴とする。
【０００７】この本発明による場合には、２つの変位部
の一方の変位部を駆動して振動させ、その振動を他方の
従動側変位部に伝達させることにより、被駆動部材を駆
動させる。このとき、アクチュエータの両変位部に各々
配設した変位検出部が検出した両変位についての位相差
を位相差検出部が検出する。そして、位相差検出部が検
出した位相差と、目標位相差設定部からの目標位相差と
の偏差、つまり目標位相差に対する検出位相差の偏りを
偏差判別部が判別し、その判別結果に基づき周波数変更
部が発振周波数を前記偏差を解消するように変更するの
で、最終的に検出位相差と目標位相差とが一致するよう
になって、アクチュエータの負荷変動や使用環境の変動
に拘わらずに、被駆動部材への出力状態を一定に制御す
ることが可能になる。また、騒音、振動および摩耗を少
なくすること、および被駆動部材の速度制御を行うこと
も可能であり、これらは具体的には以下のようにして実
現される。
の一方の変位部を駆動して振動させ、その振動を他方の
従動側変位部に伝達させることにより、被駆動部材を駆
動させる。このとき、アクチュエータの両変位部に各々
配設した変位検出部が検出した両変位についての位相差
を位相差検出部が検出する。そして、位相差検出部が検
出した位相差と、目標位相差設定部からの目標位相差と
の偏差、つまり目標位相差に対する検出位相差の偏りを
偏差判別部が判別し、その判別結果に基づき周波数変更
部が発振周波数を前記偏差を解消するように変更するの
で、最終的に検出位相差と目標位相差とが一致するよう
になって、アクチュエータの負荷変動や使用環境の変動
に拘わらずに、被駆動部材への出力状態を一定に制御す
ることが可能になる。また、騒音、振動および摩耗を少
なくすること、および被駆動部材の速度制御を行うこと
も可能であり、これらは具体的には以下のようにして実
現される。
【０００８】本発明のトラス型アクチュエータの駆動制
御装置において、前記目標位相差設定部に設定される前
記目標位相差を記憶するメモリを有し、その目標位相差
が変更可能となっている構成とすることができる。
御装置において、前記目標位相差設定部に設定される前
記目標位相差を記憶するメモリを有し、その目標位相差
が変更可能となっている構成とすることができる。
【０００９】この構成にあっては、メモリに記憶された
目標位相差データに応じて目標位相差設定部の設定目標
位相差が変更されるので、被駆動部材の速度を所望の速
度に可変制御することが可能になる。
目標位相差データに応じて目標位相差設定部の設定目標
位相差が変更されるので、被駆動部材の速度を所望の速
度に可変制御することが可能になる。
【００１０】本発明のトラス型アクチュエータの駆動制
御装置において、固定部、各先端側が交差するように各
基端側が固定部に固定された２つの変位部、および両変
位部の先端に配設された合成部からなる駆動部と、上記
合成部を駆動対象の被駆動部材に加圧接触させる加圧部
とからなるトラス型アクチュエータに対し、前記２つの
変位部の一方の変位部を駆動して振動させ、その振動を
他方の従動側の変位部に９０゜の目標位相差で伝達させ
ることにより、被駆動部材を駆動させる片側駆動タイプ
のトラス型アクチュエータの駆動制御装置であって、前
記２つの変位部の変位を各々パルス信号として検出する
２つの変位検出部と、両変位検出部から出力されるパル
ス信号の相互の位相差を検出する位相差検出部と、前記
位相差検出部から出力される検出信号に基づき位相差に
応じてレベルが変化する信号を生成する第１の信号生成
部と、前記位相差検出部から出力される検出信号に基づ
き位相差に応じて逆方向にレベルが変化する信号を生成
する第２の信号生成部と、前記第１、第２の信号生成部
からそれぞれ出力される２つの信号に基づき両信号間の
偏差を判別する偏差判別部と、偏差判別部による判別結
果に基づき前記変位部の駆動周波数を変更する周波数変
更部とを具備することを特徴とする。
御装置において、固定部、各先端側が交差するように各
基端側が固定部に固定された２つの変位部、および両変
位部の先端に配設された合成部からなる駆動部と、上記
合成部を駆動対象の被駆動部材に加圧接触させる加圧部
とからなるトラス型アクチュエータに対し、前記２つの
変位部の一方の変位部を駆動して振動させ、その振動を
他方の従動側の変位部に９０゜の目標位相差で伝達させ
ることにより、被駆動部材を駆動させる片側駆動タイプ
のトラス型アクチュエータの駆動制御装置であって、前
記２つの変位部の変位を各々パルス信号として検出する
２つの変位検出部と、両変位検出部から出力されるパル
ス信号の相互の位相差を検出する位相差検出部と、前記
位相差検出部から出力される検出信号に基づき位相差に
応じてレベルが変化する信号を生成する第１の信号生成
部と、前記位相差検出部から出力される検出信号に基づ
き位相差に応じて逆方向にレベルが変化する信号を生成
する第２の信号生成部と、前記第１、第２の信号生成部
からそれぞれ出力される２つの信号に基づき両信号間の
偏差を判別する偏差判別部と、偏差判別部による判別結
果に基づき前記変位部の駆動周波数を変更する周波数変
更部とを具備することを特徴とする。
【００１１】この発明にあっては、第１、第２の信号生
成部からそれぞれ出力される両信号が逆方向にレベルが
変化するものであるので、その両信号の中間値が、従動
側変位部が駆動側変位部に対して９０゜の目標位相差で
従動させる際の目標位相差となり、その目標位相差に対
する検出位相差の偏差を求め、その偏差結果に基づいて
周波数を変更すればよく、目標位相差設定部を省略する
ことが可能になる。
成部からそれぞれ出力される両信号が逆方向にレベルが
変化するものであるので、その両信号の中間値が、従動
側変位部が駆動側変位部に対して９０゜の目標位相差で
従動させる際の目標位相差となり、その目標位相差に対
する検出位相差の偏差を求め、その偏差結果に基づいて
周波数を変更すればよく、目標位相差設定部を省略する
ことが可能になる。
【００１２】ここで、駆動側変位部と従動側変位部との
位相差が＋／−９０゜であるときは合成部の軌跡は円軌
跡となり、それ以外のとき（直線軌跡となる０゜を除
く）は合成部の軌跡は楕円軌跡となる。上記位相差は、
前記駆動周波数との間に、後述する図２に示すような関
係があるので、合成部は円または楕円軌跡で動き、騒
音、振動が減少し、また合成部および被駆動部材の摩耗
を少なくすることが可能になる。
位相差が＋／−９０゜であるときは合成部の軌跡は円軌
跡となり、それ以外のとき（直線軌跡となる０゜を除
く）は合成部の軌跡は楕円軌跡となる。上記位相差は、
前記駆動周波数との間に、後述する図２に示すような関
係があるので、合成部は円または楕円軌跡で動き、騒
音、振動が減少し、また合成部および被駆動部材の摩耗
を少なくすることが可能になる。
【００１３】この発明の具体的な構成としては、前記位
相差検出部は、両変位検出部から出力されるパルス信号
相互の位相差に対応したデューティー比のパルス信号を
得る論理回路からなり、第１の信号生成部は、論理回路
から出力されるパルス信号を平滑化する第１の平滑化回
路からなり、第２の信号生成部は、論理回路から出力さ
れるパルス信号の位相を反転するインバータ回路と、イ
ンバータ回路から出力されるパルス信号を平滑化する第
２の平滑化回路とからなり、偏差判別部は、前記第１、
第２の信号生成部からそれぞれ出力される２つの信号の
レベルを比較する比較回路からなる構成とすることがで
きる。
相差検出部は、両変位検出部から出力されるパルス信号
相互の位相差に対応したデューティー比のパルス信号を
得る論理回路からなり、第１の信号生成部は、論理回路
から出力されるパルス信号を平滑化する第１の平滑化回
路からなり、第２の信号生成部は、論理回路から出力さ
れるパルス信号の位相を反転するインバータ回路と、イ
ンバータ回路から出力されるパルス信号を平滑化する第
２の平滑化回路とからなり、偏差判別部は、前記第１、
第２の信号生成部からそれぞれ出力される２つの信号の
レベルを比較する比較回路からなる構成とすることがで
きる。
【００１４】本発明のトラス型アクチュエータの駆動制
御装置において、前記２つの変位部が積層型圧電素子か
らなり、前記変位検出部は該圧電素子に流れる電流値に
基づき該圧電素子の変位を検出する検出回路からなる構
成とすることができる。
御装置において、前記２つの変位部が積層型圧電素子か
らなり、前記変位検出部は該圧電素子に流れる電流値に
基づき該圧電素子の変位を検出する検出回路からなる構
成とすることができる。
【００１５】この構成にあっては、圧電素子に流れる電
流値に対して圧電素子の変位がほぼ比例する関係がある
ことを利用しており、それ故に変位検出部が圧電素子に
流れる電流値を検出することで、被駆動部材の速度制御
が可能になる。
流値に対して圧電素子の変位がほぼ比例する関係がある
ことを利用しており、それ故に変位検出部が圧電素子に
流れる電流値を検出することで、被駆動部材の速度制御
が可能になる。
【００１６】本発明のトラス型アクチュエータの駆動制
御装置において、前記変位検出部は前記２つの変位部に
それぞれ取付けられ、その変位を検出する歪みゲージか
らなる構成とすることができる。
御装置において、前記変位検出部は前記２つの変位部に
それぞれ取付けられ、その変位を検出する歪みゲージか
らなる構成とすることができる。
【００１７】この構成にあっては、歪みゲージで変位部
の変位を検出するので、駆動信号に矩形波を直接使用し
て積層型圧電素子に流れる電流値を検出する場合に発生
する、駆動側の変位部に関する電流値の脈動に伴う不正
確な位相検出を防止することが可能になる。
の変位を検出するので、駆動信号に矩形波を直接使用し
て積層型圧電素子に流れる電流値を検出する場合に発生
する、駆動側の変位部に関する電流値の脈動に伴う不正
確な位相検出を防止することが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面に基づき具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００１９】図１は、本発明に係る駆動制御装置を適用
するトラス型アクチュエータの構成を示す模式的正面図
である。
するトラス型アクチュエータの構成を示す模式的正面図
である。
【００２０】このトラス型アクチュエータは、駆動部１
と加圧部６とを有し、円板状の被駆動部材１０を回転駆
動するものである。駆動部１は、例えば９０°の挟み角
度で交差された２本の第１変位部２および第２変位部３
と、これら第１、第２変位部２、３の先端側の交点に接
着された合成部４と、第１、第２変位部２、３の後端側
の端面が接着された固定部５とから構成されている。
と加圧部６とを有し、円板状の被駆動部材１０を回転駆
動するものである。駆動部１は、例えば９０°の挟み角
度で交差された２本の第１変位部２および第２変位部３
と、これら第１、第２変位部２、３の先端側の交点に接
着された合成部４と、第１、第２変位部２、３の後端側
の端面が接着された固定部５とから構成されている。
【００２１】第１、第２変位部２、３には各々、圧電効
果により電気信号を変位に変換する積層型の圧電素子が
用いられている。合成部４には、安定して高い摩擦係数
が得られ、摩耗し難いタングステンなどの金属材料が用
いられている。固定部５は、製造し易く強度の得られる
ステンレスなどの金属材料が用いられている。また、こ
れらの接着には接着力や強度に優れたエポキシ樹脂系の
接着剤が用いられる。
果により電気信号を変位に変換する積層型の圧電素子が
用いられている。合成部４には、安定して高い摩擦係数
が得られ、摩耗し難いタングステンなどの金属材料が用
いられている。固定部５は、製造し易く強度の得られる
ステンレスなどの金属材料が用いられている。また、こ
れらの接着には接着力や強度に優れたエポキシ樹脂系の
接着剤が用いられる。
【００２２】被駆動部材１０は、例えば鉄、アルミニウ
ムなどの金属で作られた円板状のロータであり、合成部
４との接触による摩耗を防ぐため、その側面にはタフト
ライド処理、アルマイト処理などの表面処理が施されて
いる。加圧部６は、例えばコイルばねで構成され、固定
部５を被駆動部１０であるロータの中心方向に加圧する
ように設定されている。
ムなどの金属で作られた円板状のロータであり、合成部
４との接触による摩耗を防ぐため、その側面にはタフト
ライド処理、アルマイト処理などの表面処理が施されて
いる。加圧部６は、例えばコイルばねで構成され、固定
部５を被駆動部１０であるロータの中心方向に加圧する
ように設定されている。
【００２３】このように構成されたトラス型アクチュエ
ータを駆動する本実施形態に係る駆動制御装置は、被駆
動部材１０の回転方向に応じて、２つの第１、第２変位
部２、３のうち一方のみを駆動するものである。
ータを駆動する本実施形態に係る駆動制御装置は、被駆
動部材１０の回転方向に応じて、２つの第１、第２変位
部２、３のうち一方のみを駆動するものである。
【００２４】図２は、第１変位部２のみを駆動する場合
における駆動周波数（横軸）と両変位部２、３の位相差
（縦軸）の関係を示す図である。なお、図２（ａ）は、
駆動側の第１変位部２の変位に対し、従動側の第２変位
部３の変位が進む場合であり、図２（ｂ）は従動側の第
２変位部３の変位が遅れる場合である。この図２のデー
タは実験により確認されている。
における駆動周波数（横軸）と両変位部２、３の位相差
（縦軸）の関係を示す図である。なお、図２（ａ）は、
駆動側の第１変位部２の変位に対し、従動側の第２変位
部３の変位が進む場合であり、図２（ｂ）は従動側の第
２変位部３の変位が遅れる場合である。この図２のデー
タは実験により確認されている。
【００２５】この図２により理解されるように、第１、
第２の各変位部２、３の位相差は駆動周波数により変化
し、駆動周波数と位相差との関係はほぼ線形関係にあ
る。具体的には、駆動周波数を減少させていくと位相差
が進み、駆動周波数を増加させていくと位相差が遅れ
る。
第２の各変位部２、３の位相差は駆動周波数により変化
し、駆動周波数と位相差との関係はほぼ線形関係にあ
る。具体的には、駆動周波数を減少させていくと位相差
が進み、駆動周波数を増加させていくと位相差が遅れ
る。
【００２６】本発明は、この図２の駆動周波数と変位部
の位相差との関係を利用して制御するものである。
の位相差との関係を利用して制御するものである。
【００２７】ところで、従動側の第２変位部の位相が進
むか遅れるかは、トラス型アクチュエータの設計により
決定される。それ故に、駆動周波数を変更することにつ
いては、設計されたトラス型アクチュエータの特性、つ
まり第２変位部の位相が進むか遅れるかに応じ、被駆動
部材１０の回転方向に対して第１変位部２を駆動側とす
るか或いは第２変位部３を駆動側とするかにつき切替え
る必要がある。
むか遅れるかは、トラス型アクチュエータの設計により
決定される。それ故に、駆動周波数を変更することにつ
いては、設計されたトラス型アクチュエータの特性、つ
まり第２変位部の位相が進むか遅れるかに応じ、被駆動
部材１０の回転方向に対して第１変位部２を駆動側とす
るか或いは第２変位部３を駆動側とするかにつき切替え
る必要がある。
【００２８】図３は、本発明の駆動制御装置の基本構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００２９】この駆動制御装置は、第１、第２変位部
２、３に各々取付けられた変位センサ１１、１２と、変
位センサ１１、１２からの信号を入力する位相差検出部
１３と、位相差検出部１３からの信号およびＣＰＵ２０
からＤ／Ａ変換器２１を介して目標位相差が入力される
偏差判別部１４と、偏差判別部１４からの信号を入力す
る周波数制御部１５と、周波数制御部１５にて発振周波
数が制御される、発振周波数可変の発振器１６と、発振
器１６の出力側に設けられたパワーアンプ１７と、ＣＰ
Ｕ２０からＩ／Ｏ２２を介して第１、第２変位部２、３
の一方に信号を選択出力する切り替えスイッチ１８とか
らなる。なお、周波数制御部１５および発振器１６は、
周波数変更部を構成する。また、上記切り替えスイッチ
１８は、第１変位部２を駆動する場合にオンとされる第
１スイッチ部１８ａと、第２変位部３を駆動する場合に
オンとされる第２スイッチ部１８ｂとからなる。
２、３に各々取付けられた変位センサ１１、１２と、変
位センサ１１、１２からの信号を入力する位相差検出部
１３と、位相差検出部１３からの信号およびＣＰＵ２０
からＤ／Ａ変換器２１を介して目標位相差が入力される
偏差判別部１４と、偏差判別部１４からの信号を入力す
る周波数制御部１５と、周波数制御部１５にて発振周波
数が制御される、発振周波数可変の発振器１６と、発振
器１６の出力側に設けられたパワーアンプ１７と、ＣＰ
Ｕ２０からＩ／Ｏ２２を介して第１、第２変位部２、３
の一方に信号を選択出力する切り替えスイッチ１８とか
らなる。なお、周波数制御部１５および発振器１６は、
周波数変更部を構成する。また、上記切り替えスイッチ
１８は、第１変位部２を駆動する場合にオンとされる第
１スイッチ部１８ａと、第２変位部３を駆動する場合に
オンとされる第２スイッチ部１８ｂとからなる。
【００３０】この駆動制御装置にあっては、各変位部
２、３に取付けた変位センサ１１、１２が各変位部２、
３の変位を検出し、位相差検出部１３は各変位の位相差
を検出し、偏差判別部１４は位相差検出部１３からの検
出位相差と、ＣＰＵ２０からの目標位相差との偏差を判
別する。その判別された偏差に基づき、周波数制御部１
５が発振器１６の発振周波数を、前記偏差を解消する方
向に変更する、例えば現状の周波数に対して一定分だけ
高い、或いは一定分だけ低い周波数に増減させることに
より、最終的に第１変位部２と第２変位部３の位相差を
制御する。これは、合成部４の軌跡形状を制御すること
であり、被駆動部１０への駆動出力を制御することにな
る。
２、３に取付けた変位センサ１１、１２が各変位部２、
３の変位を検出し、位相差検出部１３は各変位の位相差
を検出し、偏差判別部１４は位相差検出部１３からの検
出位相差と、ＣＰＵ２０からの目標位相差との偏差を判
別する。その判別された偏差に基づき、周波数制御部１
５が発振器１６の発振周波数を、前記偏差を解消する方
向に変更する、例えば現状の周波数に対して一定分だけ
高い、或いは一定分だけ低い周波数に増減させることに
より、最終的に第１変位部２と第２変位部３の位相差を
制御する。これは、合成部４の軌跡形状を制御すること
であり、被駆動部１０への駆動出力を制御することにな
る。
【００３１】なお、被駆動体１０の回転方向は、第１ス
イッチ部１８ａと第２スイッチ部１８ｂのオンオフ状態
を切り替えることで時計回りまたは反時計周りのいずれ
にもすることができる。例えば第１変位部２を駆動側と
していた場合には、第２変位部３を駆動側とすることに
より行う。
イッチ部１８ａと第２スイッチ部１８ｂのオンオフ状態
を切り替えることで時計回りまたは反時計周りのいずれ
にもすることができる。例えば第１変位部２を駆動側と
していた場合には、第２変位部３を駆動側とすることに
より行う。
【００３２】本発明の駆動制御装置では、偏差を解消す
る方向に周波数を変更することを１回または２回以上行
うことにより、最終的に、第１変位部２と第２変位部３
との位相差を、ＣＰＵ２０から与えられる目標位相差に
一致させることが可能である。よって、トラス型アクチ
ュエータに負荷変動が発生したり、或いはトラス型アク
チュエータを使用する環境に変動が発生したりしても、
本発明の駆動制御装置は被駆動部材１０への出力状態を
一定に制御することが可能になる。
る方向に周波数を変更することを１回または２回以上行
うことにより、最終的に、第１変位部２と第２変位部３
との位相差を、ＣＰＵ２０から与えられる目標位相差に
一致させることが可能である。よって、トラス型アクチ
ュエータに負荷変動が発生したり、或いはトラス型アク
チュエータを使用する環境に変動が発生したりしても、
本発明の駆動制御装置は被駆動部材１０への出力状態を
一定に制御することが可能になる。
【００３３】また、本発明の駆動制御装置は、前記ＣＰ
Ｕ２０に備わったメモリなどに目標位相差のパターンを
記憶させた構成としてもよい。このように構成した場合
には、記憶したパターンで被駆動部材１０の速度制御、
或いは力制御を行うことが実現される。上記パターンと
しては、種々のものを設定記憶することが可能であり、
要は被駆動部材１０を駆動するパターンに目標位相差の
パターンを設定しておけばよい。
Ｕ２０に備わったメモリなどに目標位相差のパターンを
記憶させた構成としてもよい。このように構成した場合
には、記憶したパターンで被駆動部材１０の速度制御、
或いは力制御を行うことが実現される。上記パターンと
しては、種々のものを設定記憶することが可能であり、
要は被駆動部材１０を駆動するパターンに目標位相差の
パターンを設定しておけばよい。
【００３４】次に、本発明の駆動制御装置に用いること
ができる変位センサの例につき説明する。
ができる変位センサの例につき説明する。
【００３５】図４は、変位センサ１１、１２として、抵
抗Ｒを用いた場合の駆動制御装置を示すブロック図であ
る。なお、変位部２、３には、積層型圧電素子を用いて
いる。また、図３の発振器１６に代えて、ＤＤＳ（ダイ
レクトデジタルシンセサイザ）を用い、周波数変更部と
してはＤＤＳ１６の前段にアップ／ダウンカウンタ３３
を配した構成としている。
抗Ｒを用いた場合の駆動制御装置を示すブロック図であ
る。なお、変位部２、３には、積層型圧電素子を用いて
いる。また、図３の発振器１６に代えて、ＤＤＳ（ダイ
レクトデジタルシンセサイザ）を用い、周波数変更部と
してはＤＤＳ１６の前段にアップ／ダウンカウンタ３３
を配した構成としている。
【００３６】この場合の変位センサは、圧電素子２、３
に直列接続した抵抗Ｒであり、この抵抗Ｒによる電圧降
下に伴う電流値を検出することで、圧電素子２、３に流
れる電流値Ｉを電流検出部３１、３２にて測定する。電
流検出部２３は、内蔵するゼロクロスコンパレータによ
り検出した電流値Ｉをパルス信号に変換し、位相差検出
部１３に出力する。
に直列接続した抵抗Ｒであり、この抵抗Ｒによる電圧降
下に伴う電流値を検出することで、圧電素子２、３に流
れる電流値Ｉを電流検出部３１、３２にて測定する。電
流検出部２３は、内蔵するゼロクロスコンパレータによ
り検出した電流値Ｉをパルス信号に変換し、位相差検出
部１３に出力する。
【００３７】この駆動制御装置の場合、圧電素子２、３
の特性より、圧電素子２、３の変位は圧電素子２、３に
流れる電流値Ｉにほぼ比例しているため、圧電素子２、
３の変位を検出できる。
の特性より、圧電素子２、３の変位は圧電素子２、３に
流れる電流値Ｉにほぼ比例しているため、圧電素子２、
３の変位を検出できる。
【００３８】次に、上記電流検出部３１、３２から圧電
素子２、３の変位をパルス信号として位相差検出部に出
力するタイプの駆動制御装置に用いることができる位相
差検出部および偏差判別部の例につき説明する。
素子２、３の変位をパルス信号として位相差検出部に出
力するタイプの駆動制御装置に用いることができる位相
差検出部および偏差判別部の例につき説明する。
【００３９】図５は、その位相差検出部および偏差判別
部を示すブロック図である。
部を示すブロック図である。
【００４０】この位相差検出部としては、１つのＥｘ−
Ｏｒ回路１３から構成され、このＥｘ−Ｏｒ回路１３に
は、図６（ａ）に示すパルス信号に変換された駆動側素
子の変位信号と、図６（ｂ）に示すパルス信号に変換さ
れた従動側素子の変位信号とが入力される。
Ｏｒ回路１３から構成され、このＥｘ−Ｏｒ回路１３に
は、図６（ａ）に示すパルス信号に変換された駆動側素
子の変位信号と、図６（ｂ）に示すパルス信号に変換さ
れた従動側素子の変位信号とが入力される。
【００４１】位相差検出部としてのＥｘ−Ｏｒ回路１３
の出力は、図６（ｃ）に示すように、図６（ａ）および
図６（ｂ）に示す変位信号の位相差に対応したデューテ
ィー比のパルス信号である。このパルス信号は、図５に
示す第１ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３４により平滑化
され、具体的には図８に示す出力波形Ｐとされ、このＰ
の出力と、ＣＰＵ２０からＤ／Ａ変換器３０を介して指
定された目標位相差を示す電圧（図８に示すＡ）とが、
偏差判別部としてのコンパレータ１４により比較され
て、Ｐの出力を電圧Ａに近づける方向、つまり周波数を
一定量だけ増やすべきか減少させるべきかが判別され
る。
の出力は、図６（ｃ）に示すように、図６（ａ）および
図６（ｂ）に示す変位信号の位相差に対応したデューテ
ィー比のパルス信号である。このパルス信号は、図５に
示す第１ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３４により平滑化
され、具体的には図８に示す出力波形Ｐとされ、このＰ
の出力と、ＣＰＵ２０からＤ／Ａ変換器３０を介して指
定された目標位相差を示す電圧（図８に示すＡ）とが、
偏差判別部としてのコンパレータ１４により比較され
て、Ｐの出力を電圧Ａに近づける方向、つまり周波数を
一定量だけ増やすべきか減少させるべきかが判別され
る。
【００４２】特に、目標位相差が９０°である場合に
は、図７に示す構成とすることができる。即ち、位相差
検出部としてのＥｘ−Ｏｒ回路１３の出力をインバータ
３５にて反転し（図６（ｄ）参照）、第２ＬＰＦ３６に
より平滑化している。
は、図７に示す構成とすることができる。即ち、位相差
検出部としてのＥｘ−Ｏｒ回路１３の出力をインバータ
３５にて反転し（図６（ｄ）参照）、第２ＬＰＦ３６に
より平滑化している。
【００４３】このとき、第１、第２ＬＰＦ３４、３６の
出力値と位相差との関係は図８に示すようになる。すな
わち、第２ＬＰＦ３６から出力される信号の波形は、第
１ＬＰＦ３４から出力される信号の波形Ｐを反転した波
形Ｑとなる。第１ＬＰＦ３４と第２ＬＰＦ３６の出力値
が交わる点が位相差９０°である。よって、第１ＬＰＦ
３４の出力と第２ＬＰＦ３６の出力との中間出力値を目
標位相差（すなわち９０゜）とし、これに対して検出位
相差（Ｐの出力）が高い（Ｈ）のときは、Ｐの出力が低
くなって目標位相差（中間出力値）に近付くように周波
数変更を行い、逆に検出位相差（３４の出力）が低い
（Ｌ）のときは、Ｐの出力が高くなって目標位相差（中
間出力値）に近付くように周波数変更を行うようにす
る。したがって、目標位相差を９０°に固定とする場合
は、ＣＰＵ２０からの目標値指定は必要ない。
出力値と位相差との関係は図８に示すようになる。すな
わち、第２ＬＰＦ３６から出力される信号の波形は、第
１ＬＰＦ３４から出力される信号の波形Ｐを反転した波
形Ｑとなる。第１ＬＰＦ３４と第２ＬＰＦ３６の出力値
が交わる点が位相差９０°である。よって、第１ＬＰＦ
３４の出力と第２ＬＰＦ３６の出力との中間出力値を目
標位相差（すなわち９０゜）とし、これに対して検出位
相差（Ｐの出力）が高い（Ｈ）のときは、Ｐの出力が低
くなって目標位相差（中間出力値）に近付くように周波
数変更を行い、逆に検出位相差（３４の出力）が低い
（Ｌ）のときは、Ｐの出力が高くなって目標位相差（中
間出力値）に近付くように周波数変更を行うようにす
る。したがって、目標位相差を９０°に固定とする場合
は、ＣＰＵ２０からの目標値指定は必要ない。
【００４４】次に、電流検出部から圧電素子の変位をパ
ルス信号として位相差検出部に出力するタイプの駆動制
御装置に用いることができる周波数変更部の例につき、
前述の図４に基づき説明する。この場合の周波数変更部
３０には、発振器１６にＤＤＳを用い、その前段にアッ
プ／ダウンカウンタ３３を配している。
ルス信号として位相差検出部に出力するタイプの駆動制
御装置に用いることができる周波数変更部の例につき、
前述の図４に基づき説明する。この場合の周波数変更部
３０には、発振器１６にＤＤＳを用い、その前段にアッ
プ／ダウンカウンタ３３を配している。
【００４５】偏差判別部１４からの判別結果は、アップ
／ダウンカウンタ３３に入力され、ここで周波数を一定
量だけ変更すべくカウント値が変更される。その変更後
のカウント値はＤＤＳ１６に入力され、ＤＤＳ１６はそ
のカウント値に対応した周波数（正弦波）で発振する。
／ダウンカウンタ３３に入力され、ここで周波数を一定
量だけ変更すべくカウント値が変更される。その変更後
のカウント値はＤＤＳ１６に入力され、ＤＤＳ１６はそ
のカウント値に対応した周波数（正弦波）で発振する。
【００４６】また、図４に示す発振器としてのＤＤＳ１
６に代えて、図９に示すように、Ｄ／Ａ変換器３４とＶ
ＣＯ（電圧制御発振器）３５に置換えることが可能であ
る。この場合にも同様な周波数変更ができる。なお、Ｖ
ＣＯ３５の出力波形は正弦波であるが、必ずしも正弦波
でなくてもよい。
６に代えて、図９に示すように、Ｄ／Ａ変換器３４とＶ
ＣＯ（電圧制御発振器）３５に置換えることが可能であ
る。この場合にも同様な周波数変更ができる。なお、Ｖ
ＣＯ３５の出力波形は正弦波であるが、必ずしも正弦波
でなくてもよい。
【００４７】また、本発明の駆動制御装置は、図１０に
示すようにＣＰＵ２０より変位部を駆動する信号を生成
することも可能である。つまり、ＣＰＵ２０からＤ／Ａ
変換器２１を介して出力された目標位相差と、位相差検
出部１３からの検出位相差との差を偏差判別部１４が判
別し、その判別結果がＩ／Ｏ３６を介してＣＰＵ２０に
入力され、ＣＰＵ２０はその差に基づき駆動信号を出力
する。但し、前述のＤＤＳ１６もしくはＶＣＯ３５を用
いる場合は、これらの出力波形は正弦波であるが、この
図１０の駆動制御装置にあっては、ＣＰＵ２０からＤ／
Ａ変換器３１を介して出力される信号の波形は方形波で
あるため、その方形波の出力をＬＰＦ３８により正弦波
に波形整形してパワーアンプ１７に与えられる。
示すようにＣＰＵ２０より変位部を駆動する信号を生成
することも可能である。つまり、ＣＰＵ２０からＤ／Ａ
変換器２１を介して出力された目標位相差と、位相差検
出部１３からの検出位相差との差を偏差判別部１４が判
別し、その判別結果がＩ／Ｏ３６を介してＣＰＵ２０に
入力され、ＣＰＵ２０はその差に基づき駆動信号を出力
する。但し、前述のＤＤＳ１６もしくはＶＣＯ３５を用
いる場合は、これらの出力波形は正弦波であるが、この
図１０の駆動制御装置にあっては、ＣＰＵ２０からＤ／
Ａ変換器３１を介して出力される信号の波形は方形波で
あるため、その方形波の出力をＬＰＦ３８により正弦波
に波形整形してパワーアンプ１７に与えられる。
【００４８】なお、上述した実施形態では明言していな
いが、本発明の駆動制御装置で駆動する場合、上述の積
層型圧電素子で構成されたトラス型アクチュエータは、
２つの変位部の片側が駆動される片側駆動タイプのトラ
ス型アクチュエータとして機能する。この片側駆動タイ
プのトラス型アクチュエータにおいては、従動側の変位
部としての圧電素子は弾性体としての役割と変位センサ
としての役割とを兼用する。さらに、駆動する圧電素子
を一方側から他方側に切替えることにより、駆動側素子
と従動側素子の役割は反転することになる。
いが、本発明の駆動制御装置で駆動する場合、上述の積
層型圧電素子で構成されたトラス型アクチュエータは、
２つの変位部の片側が駆動される片側駆動タイプのトラ
ス型アクチュエータとして機能する。この片側駆動タイ
プのトラス型アクチュエータにおいては、従動側の変位
部としての圧電素子は弾性体としての役割と変位センサ
としての役割とを兼用する。さらに、駆動する圧電素子
を一方側から他方側に切替えることにより、駆動側素子
と従動側素子の役割は反転することになる。
【００４９】また、上述した実施形態では変位センサと
して抵抗を用いているが、本発明はこれに限らず、ひず
みゲージを使用することができる。詳述すると、前述し
た積層型圧電素子を用いたトラス型アクチュエータにお
いて、駆動信号に矩形波を直接用いる場合、駆動側素子
の電流値に脈動があらわれ、位相検出が正しく行われな
いことがある。このような場合、変位部にひずみゲージ
を接着し、変位を測定する。具体的な構成は、以下のよ
うにすることができる。
して抵抗を用いているが、本発明はこれに限らず、ひず
みゲージを使用することができる。詳述すると、前述し
た積層型圧電素子を用いたトラス型アクチュエータにお
いて、駆動信号に矩形波を直接用いる場合、駆動側素子
の電流値に脈動があらわれ、位相検出が正しく行われな
いことがある。このような場合、変位部にひずみゲージ
を接着し、変位を測定する。具体的な構成は、以下のよ
うにすることができる。
【００５０】図１１は、変位部に弾性体を用いたトラス
型アクチュエータを示す模式的正面図であり、ボルト締
めランジュバン型の振動子を用いた例である。具体的に
は、変位部５２は、２つの金属円柱体５２ａ、５２ｂの
間に、両側が電極板で挟まれた２つの単板圧電素子から
なる素子部５３が配設され、かつ金属円柱体５２ａ側に
ホーン形をした弾性体５４が配設され、その全体がボル
トにより締め付けられた構成である。もう一方の変位部
５５も同様であり、２つの金属円柱体５５ａ、５５ｂの
間に、両側が電極板で挟まれた２つの単板圧電素子から
なる素子部５６が配設され、かつ金属円柱体５５ａ側に
ホーン形をした弾性体５７が配設され、その全体がボル
トにより締め付けられた構成である。
型アクチュエータを示す模式的正面図であり、ボルト締
めランジュバン型の振動子を用いた例である。具体的に
は、変位部５２は、２つの金属円柱体５２ａ、５２ｂの
間に、両側が電極板で挟まれた２つの単板圧電素子から
なる素子部５３が配設され、かつ金属円柱体５２ａ側に
ホーン形をした弾性体５４が配設され、その全体がボル
トにより締め付けられた構成である。もう一方の変位部
５５も同様であり、２つの金属円柱体５５ａ、５５ｂの
間に、両側が電極板で挟まれた２つの単板圧電素子から
なる素子部５６が配設され、かつ金属円柱体５５ａ側に
ホーン形をした弾性体５７が配設され、その全体がボル
トにより締め付けられた構成である。
【００５１】両変位部５２、５５は、素子部５３、５６
を構成する電極板を介して固定部６１に取付けられ、両
変位部５２、５５の一端（図の上側）には合成部６０が
固定されている。両変位部５２、５５の変位は、弾性体
５４、５７に取付けた歪みゲージ５８、５９にて電圧値
として検出される構成となっている。なお、弾性体５
４、５７は変位拡大のために、先細りのホーン形状とさ
れている。
を構成する電極板を介して固定部６１に取付けられ、両
変位部５２、５５の一端（図の上側）には合成部６０が
固定されている。両変位部５２、５５の変位は、弾性体
５４、５７に取付けた歪みゲージ５８、５９にて電圧値
として検出される構成となっている。なお、弾性体５
４、５７は変位拡大のために、先細りのホーン形状とさ
れている。
【００５２】図１２は、変位部に弾性体を用いた、他の
トラス型アクチュエータを示す模式的正面図である。
トラス型アクチュエータを示す模式的正面図である。
【００５３】固定部７０に単板圧電素子７１、７４を配
置し、その単板圧電素子７１、７４に弾性体からなる変
位部７２、７５の基端を接続し、変位部７２、７５の先
端側に合成部７７が固定されている。また、弾性体から
なる変位部７２、７５の途中には、歪みゲージ７３、７
６が取付けられている。
置し、その単板圧電素子７１、７４に弾性体からなる変
位部７２、７５の基端を接続し、変位部７２、７５の先
端側に合成部７７が固定されている。また、弾性体から
なる変位部７２、７５の途中には、歪みゲージ７３、７
６が取付けられている。
【００５４】単板圧電素子７１、７４に流れる電流は微
小であるため、電流検出により変位を検出することが困
難な場合があるが、変位部７２、７５に歪みゲージ７
３、７６を接着し、変位を測定するようにしているの
で、確実に変位の検出が可能となる。
小であるため、電流検出により変位を検出することが困
難な場合があるが、変位部７２、７５に歪みゲージ７
３、７６を接着し、変位を測定するようにしているの
で、確実に変位の検出が可能となる。
【００５５】図１３は、被駆動部材を一方向に回転させ
る場合に適用できるトラス型アクチュエータを示す模式
的正面図である。
る場合に適用できるトラス型アクチュエータを示す模式
的正面図である。
【００５６】このトラス型アクチュエータは、一方の駆
動側変位部８１が積層型圧電素子で、他方の従動側変位
部８２が弾性体で構成され、積層型圧電素子からなる駆
動側変位部８１には変位検出用の抵抗Ｒが接続され、弾
性体からなる従動側変位部８２には、従動側変位部８２
の変位を検出する歪みゲージ８３が取付けられている。
両変位部８１、８２の基端側は固定部８０に固定され、
両変位部８１、８２の先端側には合成部８４が取付けら
れている。
動側変位部８１が積層型圧電素子で、他方の従動側変位
部８２が弾性体で構成され、積層型圧電素子からなる駆
動側変位部８１には変位検出用の抵抗Ｒが接続され、弾
性体からなる従動側変位部８２には、従動側変位部８２
の変位を検出する歪みゲージ８３が取付けられている。
両変位部８１、８２の基端側は固定部８０に固定され、
両変位部８１、８２の先端側には合成部８４が取付けら
れている。
【００５７】この構成の場合は、駆動する圧電素子が１
つでよいのでコストを低減できる利点がある。更に、従
動側変位部８２と固定部８０を一体成形可能であるの
で、コスト低減ができる。なお、この構成による場合に
は、駆動側変位部８１としては、積層型圧電素子で、単
板圧電素子と弾性体とを組み合わせたものなどが考えら
れる。
つでよいのでコストを低減できる利点がある。更に、従
動側変位部８２と固定部８０を一体成形可能であるの
で、コスト低減ができる。なお、この構成による場合に
は、駆動側変位部８１としては、積層型圧電素子で、単
板圧電素子と弾性体とを組み合わせたものなどが考えら
れる。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、トラス型アクチュエータの負荷変動や使用環境の
変動による影響を受けずに、被駆動部材への出力状態を
一定に保つことができる。また、目標位相差の設定によ
り合成部の軌跡制御ができるので、被駆動部材の速度制
御や力制御が可能になる。特に、合成部を円軌跡や楕円
軌跡で駆動させる場合には、直線軌跡による場合とは異
なり、合成部が被駆動部材に対して滑らかに当接する状
態となるため、騒音、振動および摩耗を少なくすること
ができる。更に、駆動する変位部が片側でよいため、駆
動回路を簡略化でき、消費電力を削減することができ
る。
には、トラス型アクチュエータの負荷変動や使用環境の
変動による影響を受けずに、被駆動部材への出力状態を
一定に保つことができる。また、目標位相差の設定によ
り合成部の軌跡制御ができるので、被駆動部材の速度制
御や力制御が可能になる。特に、合成部を円軌跡や楕円
軌跡で駆動させる場合には、直線軌跡による場合とは異
なり、合成部が被駆動部材に対して滑らかに当接する状
態となるため、騒音、振動および摩耗を少なくすること
ができる。更に、駆動する変位部が片側でよいため、駆
動回路を簡略化でき、消費電力を削減することができ
る。
【図１】本発明に係る駆動制御装置を適用するトラス型
アクチュエータの構成を示す模式的正面図である。
アクチュエータの構成を示す模式的正面図である。
【図２】一方の変位部のみを駆動する場合における駆動
周波数と変位部の位相差の関係を示す図であり、（ａ）
は、駆動側の変位部の変位に対し、従動側の変位部の変
位が進む場合であり、（ｂ）は従動側の変位部の変位が
遅れる場合である。
周波数と変位部の位相差の関係を示す図であり、（ａ）
は、駆動側の変位部の変位に対し、従動側の変位部の変
位が進む場合であり、（ｂ）は従動側の変位部の変位が
遅れる場合である。
【図３】本発明の駆動制御装置の基本構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】本発明の駆動制御装置を構成する変位検出部に
電流検出用の抵抗を用いた構成のブロック図である。
電流検出用の抵抗を用いた構成のブロック図である。
【図５】本発明の駆動制御装置を構成する位相差検出部
および偏差判別部に用いられる、回路構成の例を示すブ
ロック図である。
および偏差判別部に用いられる、回路構成の例を示すブ
ロック図である。
【図６】本発明の駆動制御装置を構成する位相差検出部
から偏差判別部までにおける信号を示す図であり、
（ａ）は位相差検出部の入力信号（変位信号）であるパ
ルス波形を示す図、（ｂ）は位相差検出部の他の入力信
号（変位信号）であるパルス波形を示す図、（ｃ）は位
相差検出部の出力信号であるパルス波形を示す図、
（ｄ）は位相差検出部の出力信号をインバータしたパル
ス波形を示す図である。
から偏差判別部までにおける信号を示す図であり、
（ａ）は位相差検出部の入力信号（変位信号）であるパ
ルス波形を示す図、（ｂ）は位相差検出部の他の入力信
号（変位信号）であるパルス波形を示す図、（ｃ）は位
相差検出部の出力信号であるパルス波形を示す図、
（ｄ）は位相差検出部の出力信号をインバータしたパル
ス波形を示す図である。
【図７】本発明の駆動制御装置を構成する位相差検出部
および偏差判別部に用いられる、回路構成の他の例を示
すブロック図である。
および偏差判別部に用いられる、回路構成の他の例を示
すブロック図である。
【図８】図５および図７の回路構成による信号例を示す
図である。
図である。
【図９】本発明の駆動制御装置を構成する周波数変更部
の回路構成を示すブロック図である。
の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の駆動制御装置の他の構成例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１１】本発明の駆動制御装置が適用される、変位部
に弾性体を用いたトラス型アクチュエータを示す模式的
正面図である。
に弾性体を用いたトラス型アクチュエータを示す模式的
正面図である。
【図１２】本発明の駆動制御装置が適用される、変位部
に弾性体を用いた、他のトラス型アクチュエータを示す
模式的正面図である。
に弾性体を用いた、他のトラス型アクチュエータを示す
模式的正面図である。
【図１３】本発明の駆動制御装置により被駆動部材を一
方向に回転させる場合に適用できるトラス型アクチュエ
ータを示す模式的正面図である。
方向に回転させる場合に適用できるトラス型アクチュエ
ータを示す模式的正面図である。
１ 駆動部 ２ 第１変位部 ３ 第２変位部 ４ 合成部 ５ 固定部 ６ 加圧部 １０ 被駆動部材 １１、１２ 変位センサ １３ 位相差検出部 １４ 偏差判別部 １５ 周波数制御部 １６ 発振器 １７ パワーアンプ １８ 切り替えスイッチ ２０ＣＰＵ ２１ Ｄ／Ａ変換器
Claims (6)
- 【請求項１】 固定部、各先端側が交差するように各基
端側が固定部に固定された２つの変位部、および両変位
部の先端に配設された合成部からなる駆動部と、上記合
成部を駆動対象の被駆動部材に加圧接触させる加圧部と
からなるトラス型アクチュエータに対し、前記２つの変
位部の一方の変位部を駆動して振動させ、その振動を他
方の従動側の変位部に伝達させることにより、被駆動部
材を駆動させる片側駆動タイプのトラス型アクチュエー
タの駆動制御装置であって、 前記２つの変位部の変位を各々検出する２つの変位検出
部と、 両変位検出部の検出変位の位相差を検出する位相差検出
部と、 目標位相差を設定する目標位相差設定部と、 位相差検出部からの位相差と目標位相差設定部からの目
標位相差との偏差を判別する偏差判別部と、 偏差判別部による判別結果に基づき前記変位部の駆動周
波数を変更する周波数変更部とを具備することを特徴と
するトラス型アクチュエータの駆動制御装置。 - 【請求項２】 前記目標位相差設定部に設定される前記
目標位相差を記憶するメモリを有し、その目標位相差が
変更可能となっていることを特徴とする請求項１に記載
のトラス型アクチュエータの駆動制御装置。 - 【請求項３】 固定部、各先端側が交差するように各基
端側が固定部に固定された２つの変位部、および両変位
部の先端に配設された合成部からなる駆動部と、上記合
成部を駆動対象の被駆動部材に加圧接触させる加圧部と
からなるトラス型アクチュエータに対し、前記２つの変
位部の一方の変位部を駆動して振動させ、その振動を他
方の従動側の変位部に９０゜の目標位相差で伝達させる
ことにより、被駆動部材を駆動させる片側駆動タイプの
トラス型アクチュエータの駆動制御装置であって、 前記２つの変位部の変位を各々パルス信号として検出す
る２つの変位検出部と、 両変位検出部から出力されるパルス信号の相互の位相差
を検出する位相差検出部と、 前記位相差検出部から出力される検出信号に基づき位相
差に応じてレベルが変化する信号を生成する第１の信号
生成部と、 前記位相差検出部から出力される検出信号に基づき位相
差に応じて逆方向にレベルが変化する信号を生成する第
２の信号生成部と、 前記第１、第２の信号生成部からそれぞれ出力される２
つの信号に基づき両信号間の偏差を判別する偏差判別部
と、 偏差判別部による判別結果に基づき前記変位部の駆動周
波数を変更する周波数変更部とを具備することを特徴と
するトラス型アクチュエータの駆動制御装置。 - 【請求項４】 前記位相差検出部は、両変位検出部から
出力されるパルス信号相互の位相差に対応したデューテ
ィー比のパルス信号を得る論理回路からなり、 第１の信号生成部は、論理回路から出力されるパルス信
号を平滑化する第１の平滑化回路からなり、 第２の信号生成部は、論理回路から出力されるパルス信
号の位相を反転するインバータ回路と、インバータ回路
から出力されるパルス信号を平滑化する第２の平滑化回
路とからなり、 偏差判別部は、前記第１、第２の信号生成部からそれぞ
れ出力される２つの信号のレベルを比較する比較回路か
らなることを特徴とする請求項３に記載のトラス型アク
チュエータの駆動制御装置。 - 【請求項５】 前記２つの変位部が積層型圧電素子から
なり、前記変位検出部は該圧電素子に流れる電流値に基
づき該圧電素子の変位を検出する検出回路からなること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のトラス
型アクチュエータの駆動制御装置。 - 【請求項６】 前記変位検出部は前記２つの変位部にそ
れぞれ取付けられ、その変位を検出する歪みゲージから
なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
のトラス型アクチュエータの駆動制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072245A JP2001258278A (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | トラス型アクチュエータの駆動制御装置 |
| US09/802,946 US6469417B2 (en) | 2000-03-15 | 2001-03-12 | Truss actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072245A JP2001258278A (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | トラス型アクチュエータの駆動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001258278A true JP2001258278A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18590694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000072245A Withdrawn JP2001258278A (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | トラス型アクチュエータの駆動制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6469417B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001258278A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004254381A (ja) * | 2003-02-18 | 2004-09-09 | Taiheiyo Cement Corp | 超音波モータ用駆動子 |
| JP2009153363A (ja) * | 2007-02-06 | 2009-07-09 | Sharp Corp | 駆動装置、それを備えた撮像装置、及び撮像機器 |
| US8094391B2 (en) | 2007-02-06 | 2012-01-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Driving device, imaging device including the same, and imaging apparatus |
| JP2020025412A (ja) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | カシオ計算機株式会社 | アクチュエータ駆動回路および電子機器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002112564A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Minolta Co Ltd | アクチュエータの駆動装置 |
| JP5037767B2 (ja) * | 2001-09-19 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御装置 |
| US6680591B1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-01-20 | General Kinematics Corporation | Apparatus for phase angle monitoring of a plurality of vibrating machines |
| JP3753131B2 (ja) * | 2003-03-10 | 2006-03-08 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | アクチュエータ |
| JP4586754B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2010-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電アクチュエータの駆動量検出装置および電子機器 |
| US7545076B1 (en) * | 2005-07-11 | 2009-06-09 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | System and method for tracking drive frequency of piezoelectric motor |
| JP5852822B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2016-02-03 | 学校法人 関西大学 | アクチュエータ及びアクチュエータの駆動方法 |
| US9705450B2 (en) | 2011-06-24 | 2017-07-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus and methods for time domain measurement of oscillation perturbations |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5061882A (en) * | 1987-02-09 | 1991-10-29 | Nikon Corporation | Power supply frequency regulating device for vibration wave driven motor |
| US5062622A (en) * | 1989-01-19 | 1991-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibratory sheet feeder which uses phase adjustment to control the sheet feeding speed |
| JP2705820B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1998-01-28 | キヤノン株式会社 | 振動波モータ装置 |
| JPH0628230Y2 (ja) * | 1989-05-30 | 1994-08-03 | スタンレー電気株式会社 | 超音波振動子の振動制御装置 |
| DE69111481T2 (de) * | 1990-02-14 | 1996-01-18 | Nikon Corp | Antriebsvorrichtung für einen Ultraschallwellenmotor. |
| JPH04200282A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-21 | Nikon Corp | 超音波モータの駆動装置 |
| US5563478A (en) * | 1992-08-18 | 1996-10-08 | Nikon Corporation | Drive control device for an ultrasonic motor |
| JP3265461B2 (ja) | 1997-02-12 | 2002-03-11 | シャープ株式会社 | 超音波駆動モータ |
| JPH1169852A (ja) | 1997-08-25 | 1999-03-09 | Sharp Corp | 超音波モータ |
| JP2000139086A (ja) * | 1998-11-02 | 2000-05-16 | Minolta Co Ltd | 圧電アクチュエータ |
-
2000
- 2000-03-15 JP JP2000072245A patent/JP2001258278A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-03-12 US US09/802,946 patent/US6469417B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2020025412A (ja) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | カシオ計算機株式会社 | アクチュエータ駆動回路および電子機器 |
| JP7155729B2 (ja) | 2018-08-08 | 2022-10-19 | カシオ計算機株式会社 | アクチュエータ駆動回路および電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010022486A1 (en) | 2001-09-20 |
| US6469417B2 (en) | 2002-10-22 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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