JP2017055487A - Driving device, control method therefor, and control program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform drive control of a driven part stably and at high speed.SOLUTION: A driving device comprises: a vibration part 101 which is vibrated in a predetermined direction in response to elongation/contraction displacement of piezoelectric elements 101a and 101b; a drive shaft 103 of which one end is fixed to the vibration part and which is vibrated by the vibrations of the vibration part; and a driven part 104 which is brought into press-contact with a surface of the drive shaft and moved along the drive shaft by the vibrations of the drive shaft. A position detection part 105 detects a position of the driven part on the drive shaft, and a drive control part 106 changes drive parameters for driving the piezoelectric elements in accordance with the position of the driven part detected by the position detection part and performs drive control of the piezoelectric elements based on the drive parameters.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、駆動装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、圧電素子を用いた駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device, a control method thereof, and a control program, and more particularly to a drive device using a piezoelectric element.

一般に、駆動装置において、電圧を印加すると伸縮変位が発生する圧電素子を用いて、当該伸縮変異を繰り返し行うことによって所定の方向に振動する振動部を備えるものがある。この駆動装置では、振動部の振動方向において駆動部には駆動軸の一端が固定され、駆動軸に被駆動部を押圧接触させる。そして、圧電素子に緩やかな立ち上がり部分と急速な立下り部分とを有する駆動パルスの電圧を印加する。これによって、緩やかな立ち上がり部分において、駆動軸と押圧接触した被駆動部は駆動軸とともに軸方向の一方に駆動される。一方、急速な立下り部分において、駆動軸は急速に変位するため、駆動軸は被駆動部に対してすべり駆動となる。この結果、被駆動部は停止し、駆動軸のみ軸方向の他方に駆動される。そして、このような駆動を繰り返すことによって、被駆動部を一方向に駆動することができる。   In general, some drive devices include a vibration unit that vibrates in a predetermined direction by repeatedly performing the expansion and contraction using a piezoelectric element that generates expansion and contraction displacement when a voltage is applied. In this drive device, one end of the drive shaft is fixed to the drive unit in the vibration direction of the vibration unit, and the driven part is pressed against the drive shaft. Then, a voltage of a driving pulse having a gently rising portion and a rapidly falling portion is applied to the piezoelectric element. As a result, at the gently rising portion, the driven portion that is in pressure contact with the drive shaft is driven in one axial direction together with the drive shaft. On the other hand, since the drive shaft rapidly displaces at the rapid falling portion, the drive shaft is slidingly driven with respect to the driven part. As a result, the driven part stops and only the drive shaft is driven in the other axial direction. And by repeating such driving, the driven part can be driven in one direction.

さらに、被駆動部の移動量を検出する移動量検出部を備え、移動量検出部で検出された移動量に応じて、圧電素子に入力する駆動パルスの数を変更するようにした駆動装置がある(特許文献1参照)。つまり、特許文献1においては、移動量検出部によるフィードバック制御によって被駆動部を制御するようにしている。このような移動量検出部を備えることによって、目標位置まで駆動制御するとともに被駆動部を速度制御することができる。   Further, there is provided a driving device that includes a movement amount detection unit that detects a movement amount of the driven unit, and changes the number of driving pulses input to the piezoelectric element according to the movement amount detected by the movement amount detection unit. Yes (see Patent Document 1). That is, in Patent Document 1, the driven unit is controlled by feedback control by the movement amount detection unit. By providing such a movement amount detection unit, it is possible to control the drive to the target position and to control the speed of the driven unit.

特開平11−356070号公報JP-A-11-356070

ところが、特許文献1に記載の駆動装置には、駆動軸の振動部からの距離に応じて振動特性が変化してしまう。このため、フィードバック制御を行うため、頻繁に移動量の検出を行う必要があり、移動量の検出によって消費電力が増加するばかりでなく、演算負荷が増大してしまう。   However, in the drive device described in Patent Document 1, the vibration characteristics change according to the distance from the vibration portion of the drive shaft. For this reason, in order to perform feedback control, it is necessary to frequently detect the movement amount, and not only the power consumption increases due to the detection of the movement amount, but also the calculation load increases.

さらに、高速に駆動した場合には、フィードバック制御が間に合わなくなって、駆動目標位置に対する駆動位置がオーバーすることがある。駆動位置がオーバーすれば、駆動軸を逆方向に駆動しなければならず、安定して駆動制御を行うことができない。一方、駆動位置のオーバーを防止するため、頻繁に移動量の検出を行うとなると、駆動に要する時間が増加して、高速駆動ができなくなってしまう。   Furthermore, when driving at high speed, feedback control may not be in time, and the drive position relative to the drive target position may be exceeded. If the drive position is over, the drive shaft must be driven in the opposite direction, and stable drive control cannot be performed. On the other hand, if the amount of movement is frequently detected in order to prevent the drive position from being exceeded, the time required for driving increases, and high-speed driving becomes impossible.

従って、本発明の目的は、安定的にかつ高速に被駆動部の駆動制御を行うことのできる駆動装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive device, a control method thereof, and a control program capable of performing drive control of a driven part stably and at high speed.

上記の目的を達成するため、本発明による駆動装置は、圧電素子の伸縮変位に応じて被駆動部を駆動する駆動装置であって、圧電素子の伸縮変位に応じて所定の方向に振動する振動部と、一端が前記振動部に固定され、前記振動部の振動によって振動する駆動軸と、前記駆動軸の表面に押圧接触され、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸に沿って移動する前記被駆動部と、前記駆動軸における前記被駆動部の位置を検出する検出手段と、前記圧電素子を駆動するための駆動パラメータを、前記検出手段で検出された前記被駆動部の位置に応じて変更して前記駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御する駆動制御手段と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a driving device according to the present invention is a driving device that drives a driven portion in accordance with expansion / contraction displacement of a piezoelectric element, and vibrates in a predetermined direction in accordance with expansion / contraction displacement of the piezoelectric element. And a drive shaft fixed at one end to the vibration portion, vibrated by vibration of the vibration portion, and pressed against the surface of the drive shaft, and moved along the drive shaft by vibration of the drive shaft. A driving unit, a detecting unit for detecting the position of the driven unit on the driving shaft, and a driving parameter for driving the piezoelectric element are changed according to the position of the driven unit detected by the detecting unit. Drive control means for controlling the drive of the piezoelectric element based on the drive parameter.

本発明による制御方法は、圧電素子の伸縮変位に応じて所定の方向に振動する振動部と、一端が前記振動部に固定され、前記振動部の振動によって振動する駆動軸と、前記駆動軸の表面に押圧接触され、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸に沿って移動する前記被駆動部とを有する駆動装置の制御方法であって、前記駆動軸における前記被駆動部の位置を検出する検出ステップと、前記圧電素子を駆動するための駆動パラメータを、前記検出ステップで検出された前記被駆動部の位置に応じて変更して前記駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御する駆動制御ステップと、を有することを特徴とする。   The control method according to the present invention includes a vibration unit that vibrates in a predetermined direction according to expansion / contraction displacement of a piezoelectric element, a drive shaft that is fixed to the vibration unit at one end and vibrates due to vibration of the vibration unit, A method for controlling a driving device having a driven portion that is pressed against a surface and moves along the driving shaft by vibration of the driving shaft, the detection method detecting a position of the driven portion on the driving shaft And a drive control step of controlling the drive of the piezoelectric element based on the drive parameter by changing a drive parameter for driving the piezoelectric element in accordance with the position of the driven part detected in the detection step It is characterized by having.

本発明による制御プログラムは、圧電素子の伸縮変位に応じて所定の方向に振動する振動部と、一端が前記振動部に固定され、前記振動部の振動によって振動する駆動軸と、前記駆動軸の表面に押圧接触され、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸に沿って移動する前記被駆動部とを有する駆動装置で用いられる制御プログラムであって、前記駆動装置が備えるコンピュータに、前記駆動軸における前記被駆動部の位置を検出する検出ステップと、前記圧電素子を駆動するための駆動パラメータを、前記検出ステップで検出された前記被駆動部の位置に応じて変更して前記駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御する駆動制御ステップと、を実行させることを特徴とする。   A control program according to the present invention includes a vibration unit that vibrates in a predetermined direction according to expansion / contraction displacement of a piezoelectric element, a drive shaft that has one end fixed to the vibration unit and vibrates due to vibration of the vibration unit, A control program for use in a driving device having the driven portion that is pressed against the surface and moves along the driving shaft due to vibration of the driving shaft, the computer having the driving device in the driving shaft A detection step for detecting the position of the driven portion and a drive parameter for driving the piezoelectric element are changed according to the position of the driven portion detected in the detection step, and based on the drive parameter And a drive control step for driving and controlling the piezoelectric element.

本発明によれば、駆動パラメータを被駆動部の位置に応じて変更するようにしたので、安定的にかつ高速に被駆動部の駆動制御を行うことができる。   According to the present invention, since the driving parameter is changed according to the position of the driven part, the driving control of the driven part can be performed stably and at high speed.

本発明の実施の形態による駆動装置の一例についてその構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure about an example of the drive device by embodiment of this invention. 図1に示す駆動装置における被駆動部の押圧接触状態を説明するための図であり、(A)および(B)は、図1に示す振動部、駆動軸、および被駆動部を駆動軸の方向から見た側面図である。It is a figure for demonstrating the press contact state of the to-be-driven part in the drive device shown in FIG. 1, (A) And (B) is a vibration part, a drive shaft, and a to-be-driven part shown in FIG. It is the side view seen from the direction. 図1に示す駆動制御部によって圧電素子に印加されるパルス状電圧よる駆動軸の変位を説明するための図であり、(A)はパルス状電圧の一例を示す図、(B)はパルス状電圧の他の例を示す図、(C)は駆動軸の軸方向の変位を示す図である。It is a figure for demonstrating the displacement of the drive shaft by the pulse-form voltage applied to a piezoelectric element by the drive control part shown in FIG. 1, (A) is a figure which shows an example of a pulse-form voltage, (B) is a pulse-form. The figure which shows the other example of a voltage, (C) is a figure which shows the displacement of the axial direction of a drive shaft. 図1に示す駆動装置による駆動制御を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining drive control by the drive device shown in FIG. 1.

以下に、本発明の実施の形態による駆動装置について図面を参照して説明する。   Hereinafter, a driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態による駆動装置の一例についてその構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an example of a drive device according to an embodiment of the present invention.

図示の駆動装置は薄板状の圧電素子101aおよび101bを備えており、弾性部材101cを挟んで対向して互いに配置されている。図示の圧電素子101aおよび101bと弾性部材101cとによる積層構造によって振動部101が構成される。振動部101において圧電素子101a側には円柱状の駆動軸103の一端が固定され、駆動軸103の表面(外周面)には被駆動部104が押圧接触された状態で保持されている。   The illustrated driving device is provided with thin plate-like piezoelectric elements 101a and 101b, which are arranged to face each other with an elastic member 101c interposed therebetween. The vibrating part 101 is configured by a laminated structure of the illustrated piezoelectric elements 101a and 101b and an elastic member 101c. One end of a cylindrical drive shaft 103 is fixed to the piezoelectric element 101 a side in the vibration unit 101, and the driven unit 104 is held in a pressed contact with the surface (outer peripheral surface) of the drive shaft 103.

2つの圧電素子101aおよび101bに電圧を印加すると、振動部101は面(表面)方向に伸縮駆動する。そして、この伸縮駆動を繰り返して行うことによって被駆動部104を駆動軸103上で駆動することができる。   When a voltage is applied to the two piezoelectric elements 101a and 101b, the vibration part 101 is driven to expand and contract in the surface (surface) direction. The driven portion 104 can be driven on the drive shaft 103 by repeatedly performing this expansion and contraction drive.

駆動軸103は、例えば、カーボングラファイトなどの耐摩耗性および自己潤滑性を有する材料によって円柱形状に形成される。そして、駆動軸103はその一端面で圧電素子101aは接着剤などによって固定される。   The drive shaft 103 is formed in a cylindrical shape using a material having wear resistance and self-lubricating properties such as carbon graphite. The drive shaft 103 is fixed at one end surface thereof, and the piezoelectric element 101a is fixed by an adhesive or the like.

被駆動部104に対向して位置検出部105が配置されており、位置検出部105は、駆動軸103上における被駆動部104の位置を検出して位置情報を出力する。図示の位置検出部105は、振動部101と被駆動部104との相対的な位置を検出する必要があるので、被駆動部104の絶対位置を検出可能な構成を有している。   A position detection unit 105 is disposed to face the driven unit 104, and the position detection unit 105 detects the position of the driven unit 104 on the drive shaft 103 and outputs position information. The illustrated position detection unit 105 needs to detect the relative position between the vibration unit 101 and the driven unit 104, and thus has a configuration capable of detecting the absolute position of the driven unit 104.

位置検出部105として、例えば、スリット板と投受光素子を備える光学位置検出部が用いられる。さらには、位置検出部105として、例えば、磁気部材と磁気センサを備える磁気位置検出部が用いられる。   As the position detection unit 105, for example, an optical position detection unit including a slit plate and a light projecting / receiving element is used. Furthermore, as the position detection unit 105, for example, a magnetic position detection unit including a magnetic member and a magnetic sensor is used.

なお、相対的な位置のみを検出する構成の場合には、駆動軸103上に駆動端を設けて、電源投入の際にリセット動作として被駆動部104をその駆動端に突き当てた後、位置検出部105による位置検出が行われる。そして、駆動端からの駆動量をインクリメントして継続的に検出を行えば、絶対位置を検出することができる。   In the case of a configuration in which only the relative position is detected, a driving end is provided on the driving shaft 103 and the driven portion 104 is abutted against the driving end as a reset operation when the power is turned on. Position detection by the detection unit 105 is performed. If the detection is continuously performed by incrementing the drive amount from the drive end, the absolute position can be detected.

駆動制御部106は、圧電素子101aおよび101bに電圧を印加して、被駆動部104を駆動する。この際、駆動制御部106は駆動パラメータと位置検出部105で得られた位置情報に基づいて被駆動部104を駆動制御する。なお、駆動制御部105は記憶部107を有しており、この記憶部107に駆動パラメータが予め記録されている。   The drive control unit 106 applies a voltage to the piezoelectric elements 101 a and 101 b to drive the driven unit 104. At this time, the drive control unit 106 drives and controls the driven unit 104 based on the drive parameter and the position information obtained by the position detection unit 105. The drive control unit 105 has a storage unit 107, and drive parameters are recorded in advance in the storage unit 107.

図2は、図1に示す駆動装置における被駆動部の押圧接触状態を説明するための図である。そして、図2(A)および図2(B)は、図1に示す振動部、駆動軸、および被駆動部を駆動軸の方向から見た側面図である。   FIG. 2 is a view for explaining a pressing contact state of a driven portion in the driving apparatus shown in FIG. 2 (A) and 2 (B) are side views of the vibrating portion, the drive shaft, and the driven portion shown in FIG. 1 as viewed from the direction of the drive shaft.

図2(A)において、被駆動部104は、駆動軸103を係合させるV溝部を有する上側のV溝部材104aと駆動軸103をV溝部材104aに押圧する押圧部材104bとを備えている。また、被駆動部104は、V溝部材104aと押圧部材104bとを回転可能に保持するヒンジ軸104cおよびV溝部材104aと押圧部材104bとに加圧力を印加するバネ部材104dを有している。   2A, the driven portion 104 includes an upper V-groove member 104a having a V-groove portion with which the drive shaft 103 is engaged, and a pressing member 104b that presses the drive shaft 103 against the V-groove member 104a. . The driven portion 104 includes a hinge shaft 104c that rotatably holds the V-groove member 104a and the pressing member 104b, and a spring member 104d that applies pressure to the V-groove member 104a and the pressing member 104b. .

これによって、被駆動部104は、駆動軸103に対してV溝部材104aの2点と押圧部材104bの1点との計3点が接触した状態で押圧接触する。なお、被駆動部104は、図2(A)において紙面の奥行方向に広がりがある形状であるので、実際には3点接触ではなく3線で接触した状態で押圧接触する。   As a result, the driven portion 104 is in press contact with the drive shaft 103 in a state where a total of three points of two points of the V groove member 104 a and one point of the pressing member 104 b are in contact. Note that the driven portion 104 has a shape that expands in the depth direction of the paper surface in FIG. 2A, and therefore, in actuality, the driven portion 104 is pressed and contacted with three lines instead of three points.

図2(B)には、被駆動部104を駆動軸103に取り付ける過程が示されている。被駆動部104を駆動軸103に取り付ける際には、V溝部材104aに対して、ヒンジ軸104cによって回転可能に構成された押圧部材104bを開いた状態で取り付ける。その後、押圧部材104bを時計回りに回転させて、バネ部材104dを介して挟み込むことによって、図2(A)に示すように被駆動部104を押圧接触状態とすることができる。   FIG. 2B shows a process of attaching the driven part 104 to the drive shaft 103. When the driven portion 104 is attached to the drive shaft 103, the pressing member 104b configured to be rotatable by the hinge shaft 104c is attached to the V groove member 104a in an open state. Thereafter, the driven member 104 can be brought into a pressed contact state as shown in FIG. 2A by rotating the pressing member 104b clockwise and sandwiching the pressing member 104b via the spring member 104d.

図3は、図1に示す駆動制御部によって圧電素子に印加されるパルス状電圧よる駆動軸の変位を説明するための図である。そして、図3(A)はパルス状電圧の一例を示す図であり、図3(B)はパルス状電圧の他の例を示す図である。また、図3(C)は駆動軸の軸方向の変位を示す図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the displacement of the drive shaft due to the pulse voltage applied to the piezoelectric element by the drive control unit shown in FIG. FIG. 3A is a diagram illustrating an example of the pulse voltage, and FIG. 3B is a diagram illustrating another example of the pulse voltage. FIG. 3C is a diagram showing the axial displacement of the drive shaft.

図3(A)および図3(B)において、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。駆動制御部106は、図3(A)に示すパルス状電圧(以下パルス波という)201aを圧電素子101aに印加する。パルス波201aは第1の電圧時間T1と第2の電圧時間T2が繰り返される波形を有している。パルス波201aは第1の電圧時間T1で負の電圧となり、第2の電圧時間T2で正の電圧となる。そして、第1の電圧時間T1と第2の電圧時間T2とは異なっている。ここでは、T1<T2である。圧電素子101aは負の電圧が印加されると短縮(収縮)し、正の電圧が印加されると伸長する。   3A and 3B, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. The drive control unit 106 applies a pulse voltage (hereinafter referred to as a pulse wave) 201a illustrated in FIG. 3A to the piezoelectric element 101a. The pulse wave 201a has a waveform in which the first voltage time T1 and the second voltage time T2 are repeated. The pulse wave 201a becomes a negative voltage at the first voltage time T1, and becomes a positive voltage at the second voltage time T2. The first voltage time T1 and the second voltage time T2 are different. Here, T1 <T2. The piezoelectric element 101a shortens (shrinks) when a negative voltage is applied, and expands when a positive voltage is applied.

一方、駆動制御部106は、図3(B)に示すパルス波201bを圧電素子101bに印加する。パルス波201bは、パルス波201aと比べて電圧の正負が逆の波形を有している。つまり、パルス波201aは第1の電圧時間T1で正の電圧となり、第2の電圧時間T2で負の電圧となる。   On the other hand, the drive control unit 106 applies a pulse wave 201b illustrated in FIG. 3B to the piezoelectric element 101b. The pulse wave 201b has a waveform in which the voltage is opposite to that of the pulse wave 201a. That is, the pulse wave 201a becomes a positive voltage at the first voltage time T1, and becomes a negative voltage at the second voltage time T2.

駆動制御部106はパルス波201aおよび201bを、数十KHzの超音波領域の周波数で圧電素子101aおよび101bに印加して振動部101を振動させる。振動部101が振動すると、駆動軸103は振動部101に固定されているので、振動部101の振動に合わせて振動する。   The drive control unit 106 applies the pulse waves 201a and 201b to the piezoelectric elements 101a and 101b at a frequency in the ultrasonic region of several tens of KHz to vibrate the vibration unit 101. When the vibration unit 101 vibrates, the drive shaft 103 is fixed to the vibration unit 101 and thus vibrates in accordance with the vibration of the vibration unit 101.

図3(C)において、横軸は時間を示し、縦軸は駆動軸103の軸方向における変位を示す。図示のように、駆動軸103の変位はノコギリ歯状の形状で変化する。いま、変位が増加方向に変化する第1の変位時間をT3とし、減少方向に変化する第2の時間をT4とする。第1の変位時間T3と第2の変位時間T4とは異なり、T3<T4となる。   3C, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the displacement of the drive shaft 103 in the axial direction. As illustrated, the displacement of the drive shaft 103 changes in a sawtooth shape. Now, the first displacement time when the displacement changes in the increasing direction is T3, and the second time when the displacement changes in the decreasing direction is T4. Unlike the first displacement time T3 and the second displacement time T4, T3 <T4.

第1の変位時間T3においては、駆動軸103が急速に変位するので、駆動軸103は被駆動部104に対してすべり駆動となって、被駆動部104は停止し、駆動軸103のみが軸方向に移動する。一方、第2の変位時間T4においては、駆動軸103がゆるやかに変位するので、駆動軸103は駆動部104に対して摩擦駆動となって、駆動軸103と被駆動部104とは一体的に駆動軸の方向に移動する。そして、上述のような変位が繰り返し行われると被駆動部104が駆動されることになる。   In the first displacement time T3, since the drive shaft 103 is rapidly displaced, the drive shaft 103 is slidably driven with respect to the driven portion 104, the driven portion 104 is stopped, and only the drive shaft 103 is the shaft. Move in the direction. On the other hand, in the second displacement time T4, the drive shaft 103 is gradually displaced, so that the drive shaft 103 is frictionally driven with respect to the drive unit 104, and the drive shaft 103 and the driven unit 104 are integrated. Move in the direction of the drive shaft. When the displacement as described above is repeatedly performed, the driven unit 104 is driven.

ところで、圧電素子101aおよび101bに印加する電圧値、第1の電圧時間T1と第2の電圧時間T2との比率、そして、パルス波201aおよび201bの周波数が主な複数の駆動パラメータである。そして、これらの駆動パラメータを変化させることによって、被駆動部104の速度および移動量の制御を行うことができる。   By the way, the voltage values applied to the piezoelectric elements 101a and 101b, the ratio between the first voltage time T1 and the second voltage time T2, and the frequencies of the pulse waves 201a and 201b are the main driving parameters. Then, by changing these drive parameters, the speed and movement amount of the driven unit 104 can be controlled.

なお、駆動パラメータは上記の3つに限定されることはなく、その他の駆動パラメータを用いるようにしてもよい。例えば、多相駆動可能な圧電素子を用いた場合には、相間の位相を変えることによって、被駆動部104の制御を行うことができる。   The drive parameters are not limited to the above three, and other drive parameters may be used. For example, when a piezoelectric element capable of multi-phase driving is used, the driven unit 104 can be controlled by changing the phase between phases.

図4は、図1に示す駆動装置による駆動制御を説明するためのフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining drive control by the drive device shown in FIG.

駆動制御部106は、まず、ユーザーによる駆動指示があったか否かを判定する(ステップS301)。なお、駆動指示においては、目標位置および目標位置に駆動するための駆動量が設定される。   First, the drive control unit 106 determines whether or not there is a drive instruction from the user (step S301). In the drive instruction, a target position and a drive amount for driving to the target position are set.

駆動指示がないと(ステップS301において、NO)、駆動制御部106は待機する。一方、駆動指示があると(ステップS301において、YES)、駆動制御部106は位置検出部105によって振動部101に対する被駆動部104の相対的な位置を検出して位置情報を得る(ステップS302)。   If there is no drive instruction (NO in step S301), drive control unit 106 stands by. On the other hand, when there is a drive instruction (YES in step S301), the drive control unit 106 detects the relative position of the driven unit 104 with respect to the vibration unit 101 by the position detection unit 105 to obtain position information (step S302). .

続いて、駆動制御部106は位置情報とステップS301で設定された駆動量とに基づいて駆動パラメータを決定する(ステップS303)。なお、振動部101に対する被駆動部104の相対位置に対応する駆動パラメータが予め記憶部107に格納されている。駆動パラメータは、駆動装置に拘わらず同一としてもよく、また、生産工程などにおける実駆動に基づいて駆動装置個体毎に決定するようにしてもよい。   Subsequently, the drive control unit 106 determines a drive parameter based on the position information and the drive amount set in step S301 (step S303). A drive parameter corresponding to the relative position of the driven unit 104 with respect to the vibration unit 101 is stored in the storage unit 107 in advance. The driving parameters may be the same regardless of the driving device, or may be determined for each driving device based on actual driving in a production process or the like.

続いて、駆動制御部106は、ステップS303で決定した駆動パラメータとステップS301で設定された駆動量とに基づいて、現在位置から目標位置まで被駆動部104を駆動するために必要な圧電素子101aおよび101bに印加するパルス波201aおよび201bを求める(ステップS304)。そして、駆動制御部106は、ステップS304で求めたパルス波201aおよび201bを駆動部101に印加して被駆動部104を駆動する(ステップS305)。   Subsequently, the drive control unit 106 is required to drive the driven unit 104 from the current position to the target position based on the drive parameter determined in step S303 and the drive amount set in step S301. And pulse waves 201a and 201b to be applied to 101b (step S304). Then, the drive control unit 106 applies the pulse waves 201a and 201b obtained in step S304 to the drive unit 101 to drive the driven unit 104 (step S305).

次に、駆動制御部106は、位置検出部105によって現在の被駆動部104の位置情報を得る(ステップS306)。ここの現在の位置情報は、駆動前の被駆動部104の位置に対する現在の相対的な位置を示している。そして、駆動制御部106は、ステップS301で設定された駆動量に応じた目標位置と現在の位置情報が示す被駆動部104の位置との差が所定の閾値以下であるか否かを判定する。つまり、駆動制御部106は被駆動部104が目標位置に達したか否かを判定する(ステップS307)。   Next, the drive control unit 106 obtains the current position information of the driven unit 104 by the position detection unit 105 (step S306). The current position information here indicates the current relative position with respect to the position of the driven unit 104 before driving. Then, the drive control unit 106 determines whether or not the difference between the target position corresponding to the drive amount set in step S301 and the position of the driven unit 104 indicated by the current position information is equal to or less than a predetermined threshold value. . That is, the drive control unit 106 determines whether or not the driven unit 104 has reached the target position (step S307).

被駆動部104が目標位置に達しないと(ステップS307において、NO)、駆動制御部106はステップS303の処理に戻って、新たに駆動パラメータを決定する。一方、被駆動部104が目標位置に達すると(ステップS307において、YES)、駆動制御部106は駆動制御を終了する。   If driven unit 104 does not reach the target position (NO in step S307), drive control unit 106 returns to the process in step S303 and newly determines a drive parameter. On the other hand, when driven unit 104 reaches the target position (YES in step S307), drive control unit 106 ends the drive control.

このように、本発明の実施の形態では、被駆動部104の位置に応じて駆動パラメータを決定して、当該駆動パラメータによって圧電素子を制御するようにしたので、安定して被駆動部の高速駆動制御することができる。つまり、被駆動部の位置に応じて駆動パラメータを変化させないと、1回の駆動量を小さくしなければならず、しかも頻繁に位置検出を行いつつ目標位置に駆動する必要がある。そのため、目標位置に高速駆動することが困難であるが、被駆動部の位置に応じて駆動パラメータを決定すれば、安定して高速駆動制御を行うことができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the driving parameter is determined according to the position of the driven unit 104, and the piezoelectric element is controlled by the driving parameter. The drive can be controlled. In other words, unless the drive parameter is changed in accordance with the position of the driven part, the amount of driving at one time must be reduced, and it is necessary to drive to the target position while frequently detecting the position. For this reason, although it is difficult to drive at a high speed to the target position, high-speed drive control can be stably performed if the drive parameters are determined according to the position of the driven part.

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment, Various forms of the range which does not deviate from the summary of this invention are also contained in this invention. .

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を駆動装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを駆動装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。   For example, the function of the above-described embodiment may be used as a control method, and this control method may be executed by the drive device. In addition, a program having the functions of the above-described embodiments may be used as a control program, and the control program may be executed by a computer included in the drive device. The control program is recorded on a computer-readable recording medium, for example.

[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

101 振動部
101a,101b 圧電素子
103 駆動軸
104 被駆動部
105 位置検出部
106 駆動制御部
107 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Vibration part 101a, 101b Piezoelectric element 103 Drive shaft 104 Driven part 105 Position detection part 106 Drive control part 107 Storage part

Claims (7)

圧電素子の伸縮変位に応じて被駆動部を駆動する駆動装置であって、
圧電素子の伸縮変位に応じて所定の方向に振動する振動部と、
一端が前記振動部に固定され、前記振動部の振動によって振動する駆動軸と、
前記駆動軸の表面に押圧接触され、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸に沿って移動する前記被駆動部と、
前記駆動軸における前記被駆動部の位置を検出する検出手段と、
前記圧電素子を駆動するための駆動パラメータを、前記検出手段で検出された前記被駆動部の位置に応じて変更して前記駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御する駆動制御手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
A driving device for driving a driven part in accordance with expansion and contraction displacement of a piezoelectric element,
A vibrating portion that vibrates in a predetermined direction according to the expansion and contraction displacement of the piezoelectric element;
One end is fixed to the vibration part, and the drive shaft vibrates by vibration of the vibration part,
The driven portion that is pressed against the surface of the drive shaft and moves along the drive shaft by vibration of the drive shaft;
Detection means for detecting the position of the driven part on the drive shaft;
Drive control means for driving the piezoelectric element based on the drive parameter by changing a drive parameter for driving the piezoelectric element according to the position of the driven part detected by the detection means;
A drive device comprising:
前記駆動パラメータは前記被駆動部の位置に応じて設定され、前記駆動制御手段は、前記検出手段で検出された前記被駆動部の位置に対応する駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。   The drive parameter is set according to the position of the driven part, and the drive control means controls the drive of the piezoelectric element based on the drive parameter corresponding to the position of the driven part detected by the detection means. The drive device according to claim 1. 前記検出手段は、前記振動部と前記被駆動部との相対的な位置を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動装置。   The driving device according to claim 1, wherein the detection unit detects a relative position between the vibrating unit and the driven unit. 前記駆動パラメータとして複数の駆動パラメータが設定されており、前記駆動制御手段は、前記複数の駆動パラメータのうち少なくとも1つを変更することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。   The drive apparatus according to claim 1, wherein a plurality of drive parameters are set as the drive parameters, and the drive control unit changes at least one of the plurality of drive parameters. 前記振動部は、弾性部材と、該弾性部材を挟んで対向して配置された第1の圧電素子および第2の圧電素子とを有し、
前記複数の駆動パラメータは、前記第1の圧電素子および前記第2の圧電素子に印加するパルス状電圧、当該パルス状電圧が負となる時間と正となる時間の比率、および前記パルス状電圧の周波数であることを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。
The vibration unit includes an elastic member, and a first piezoelectric element and a second piezoelectric element that are disposed to face each other with the elastic member interposed therebetween.
The plurality of driving parameters include a pulse voltage applied to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, a ratio between a time when the pulse voltage is negative and a time when the pulse voltage is negative, and the pulse voltage. The drive device according to claim 4, wherein the drive device has a frequency.
圧電素子の伸縮変位に応じて所定の方向に振動する振動部と、一端が前記振動部に固定され、前記振動部の振動によって振動する駆動軸と、前記駆動軸の表面に押圧接触され、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸に沿って移動する前記被駆動部とを有する駆動装置の制御方法であって、
前記駆動軸における前記被駆動部の位置を検出する検出ステップと、
前記圧電素子を駆動するための駆動パラメータを、前記検出ステップで検出された前記被駆動部の位置に応じて変更して前記駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御する駆動制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
A vibrating portion that vibrates in a predetermined direction in accordance with the expansion and contraction displacement of the piezoelectric element, a driving shaft that is fixed to the vibrating portion at one end, vibrates due to vibration of the vibrating portion, and is in press contact with the surface of the driving shaft; A method of controlling a drive device having the driven portion that moves along the drive shaft by vibration of the drive shaft,
A detection step of detecting a position of the driven part on the drive shaft;
A drive control step for changing the drive parameter for driving the piezoelectric element according to the position of the driven part detected in the detection step and driving the piezoelectric element based on the drive parameter;
A control method characterized by comprising:
圧電素子の伸縮変位に応じて所定の方向に振動する振動部と、一端が前記振動部に固定され、前記振動部の振動によって振動する駆動軸と、前記駆動軸の表面に押圧接触され、前記駆動軸の振動によって前記駆動軸に沿って移動する前記被駆動部とを有する駆動装置で用いられる制御プログラムであって、
前記駆動装置が備えるコンピュータに、
前記駆動軸における前記被駆動部の位置を検出する検出ステップと、
前記圧電素子を駆動するための駆動パラメータを、前記検出ステップで検出された前記被駆動部の位置に応じて変更して前記駆動パラメータに基づいて前記圧電素子を駆動制御する駆動制御ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
A vibrating portion that vibrates in a predetermined direction in accordance with the expansion and contraction displacement of the piezoelectric element, a driving shaft that is fixed to the vibrating portion at one end, vibrates due to vibration of the vibrating portion, and is in press contact with the surface of the driving shaft; A control program used in a drive device having the driven part that moves along the drive shaft by vibration of the drive shaft,
In the computer provided in the drive device,
A detection step of detecting a position of the driven part on the drive shaft;
A drive control step for changing the drive parameter for driving the piezoelectric element according to the position of the driven part detected in the detection step and driving the piezoelectric element based on the drive parameter;
A control program characterized by causing
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