JP4026653B2 - 永久磁石を用いた電磁アクチュエータ - Google Patents

永久磁石を用いた電磁アクチュエータ Download PDF

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Description

この発明は、永久磁石を用いた電磁アクチュエータに関する。
従来から、永久磁石を用いた電磁アクチュエータが広く用いられている(例えば特許文献1,2)。
特開2002−90705号公報 特開2004−264819号公報
永久磁石を用いた電磁アクチュエータでは、磁石のN極とS極とを利用して電磁力を発生しているが、一方において、電磁アクチュエータの構造は、磁石の磁極配置(すなわちN極とS極の存在)による種々の制約を受けるという問題があった。しかし、従来は、磁石の磁極配置による構造的な制約については工夫の余地が無いものとして認識されていた。
本発明は、従来とは異なる磁石の磁極配置を有する電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による第1のアクチュエータは、
電磁駆動力を利用したアクチュエータであって、
磁石を含む磁石部と電磁コイルを含む電磁コイル部とを有し、前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置が変化可能な電磁アクチュエータ機構を備え、
前記磁石部は、
板状部を含むヨーク材と、
前記板状部を挟んで同極同士が対面した状態で前記板状部にそれぞれ吸引されている第1及び第2の磁石と、
を含み、
前記ヨーク材の前記板状部の主表面を、前記板状部に面する前記第1の磁石の表面と前記第2の磁石の表面をそれぞれ包含し前記第1の磁石の表面と前記第2の磁石の表面よりも大きなサイズに設定することによって前記第1及び第2の磁石が前記板状部に吸引されていることを特徴とする。
この第1のアクチュエータでは、第1と第2の磁石がヨーク材の板状部を挟んで同極同士が対面した状態でヨーク材の板状部にそれぞれ吸引されているので、ヨーク材の外側に向かう種々の方向に対して同一の磁極が向けられる構成が得られる。この結果、これらの磁石による磁束を効率良く利用したアクチュエータを構成することが可能である。また、同一の板状部に第1と第2の磁石が吸引されるので、板状部の中心から外側に向かう互いに逆向きの2つの方向に同一の磁極をそれぞれ向けることができる。さらに、ヨーク材の板状部の主表面が、第1と第2の磁石の表面をそれぞれ包含するより大きなサイズに設定されているので、第1と第2の磁石同士の反発力よりも、磁石とヨーク材の間の吸引力を大きくすることが可能である。
前記第1と第2の磁石は略同一の磁石厚を有しており、
前記板状部の厚みは、前記磁石厚の40%以上に設定されているようにしてもよい。
この構成では、磁石とヨーク材の間の吸引力を十分に大きくすることができる。
前記電磁コイル部は、前記磁石部の回りを周回する電磁コイルを含んでおり、
前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置関係は、前記電磁コイルの中心軸に沿った方向に変化可能であるものとしてもよい。
前記電磁コイル部は、前記第1の磁石に対面する第1の電磁コイルと、前記第2の磁石に対面する第2の電磁コイルとを含んでおり、
前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置関係は、前記第1の電磁コイルと前記磁石部と前記第2の電磁コイルを貫通する方向とは垂直な方向に変化可能であるものとしてもよい。
本発明による第2のアクチュエータは、
電磁駆動力を利用したアクチュエータであって、
磁石を含む磁石部と電磁コイルを含む電磁コイル部とを有し、前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置が変化可能な電磁アクチュエータ機構を備え、
前記磁石部は、
板状部を含むヨーク材と、
前記板状部を挟んで同極同士が対面した状態で前記板状部にそれぞれ吸引されている第1及び第2の磁石と、
を含み、
前記ヨーク材を前記板状部の厚み方向から見た場合に、前記板状部が前記第1と第2の磁石に対して突出した突出部を有するように前記ヨーク材を構成することによって前記第1及び第2の磁石が前記板状部に吸引されていることを特徴とする。
この第2のアクチュエータでは、第1と第2の磁石がヨーク材の板状部を挟んで同極同士が対面した状態でヨーク材の板状部にそれぞれ吸引されているので、ヨーク材の外側に向かう種々の方向に対して同一の磁極が向けられる構成が得られ、これらの磁石による磁束を効率良く利用したアクチュエータを構成することが可能である。また、同一の板状部に第1と第2の磁石が吸引されるので、板状部の中心から外側に向かう互いに逆向きの2つの方向に同一の磁極をそれぞれ向けることができる。さらに、ヨーク材を板状部の厚み方向から見た場合に、板状部が第1と第2の磁石に対して突出した突出部を有するようにヨーク材を構成されているので、第1と第2の磁石同士の反発力よりも、磁石とヨーク材の間の吸引力を大きくすることが可能である。
本発明による第3のアクチュエータは、
電磁駆動力を利用したアクチュエータであって、
磁石を含む磁石部と電磁コイルを含む電磁コイル部とを有し、前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置が変化可能な電磁アクチュエータ機構を備え、
前記磁石部は、
ヨーク材と、
前記ヨーク材を挟んで同極同士が対面した状態で前記ヨーク材にそれぞれ吸引されている第1及び第2の磁石と、
を含み、
前記電磁コイル部は、前記磁石部の回りを周回する電磁コイルを含み、
前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置関係が、前記電磁コイルの中心軸に沿った方向に変化可能であることを特徴とする。
この第3のアクチュエータによれば、第1と第2の磁石がヨーク材を挟んで同極同士が対面した状態でヨーク材にそれぞれ吸引されているので、ヨーク材の外側に向かう種々の方向に対して同一の磁極が向けられる構成が得られ、これらの磁石による磁束を効率良く利用したアクチュエータを構成することが可能である。
発明の他の態様
前記アクチュエータは、さらに、
前記電磁アクチュエータ機構を制御するための制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記電磁アクチュエータ機構の位置に関連する制御量の偏差に応じて基準電流値を決定する基準電流値決定部と、
前記基準電流値に基づいて前記電磁コイルを駆動する駆動部と、
を備え、
前記基準電流値決定部は、前記偏差が負値、ゼロ、正値の場合に、前記基準電流値を正値、ゼロ、負値にそれぞれ決定するようにしてもよい。
このアクチュエータによれば、制御量の偏差が負値、ゼロ、正値の場合に基準電流値が正値、ゼロ、負値にそれぞれ決定され、この基準電流値に基づいて電磁コイルが駆動されるので、制御量と操作量(コイル電流)とが非線形な関係にあっても、良好な制御特性を得ることができる。
前記基準電流値決定部は、前記偏差が負値、ゼロ、正値のいずれであるかに応じて予め設定された正電流値、ゼロ、負電流値のいずれかに前記基準電流値を決定し、
前記駆動部は、前記基準電流値で前記電磁コイルを駆動するようにしてもよい。
この構成によれば、3つの電流値のいずれかで電磁コイルが駆動されるので、単純な制御を実現することができる。
前記制御装置は、さらに、
正負の符号が同一の偏差が所定の周期で連続して発生する場合に、前記同一符号の偏差の連続発生数をカウントするカウンタと、
前記同一符号の偏差の連続発生数が増大するほど小さくなる第1の補正係数を発生する第1補正係数発生部と、
前記基準電流と前記第1の補正係数とを乗じて累算する累算部と、
を備え、
前記駆動部は、前記累算部で得られた累算値に相当する電流値に基づいて前記電磁コイルを駆動するようにしてもよい。
この構成によれば、偏差の符号が変化したときに徐々に電流値を増大させることができるので、偏差がゼロ近傍にあるときに過度に変化を起こすことを防止できる。
前記制御装置は、さらに、
前記同一符号の偏差の連続発生数が増大するほど大きくなる第2の補正係数を発生する第2補正係数発生部と、
前記累算値に前記第2の補正係数を乗算する乗算部と、
を備え、
前記駆動部は、前記乗算部で得られた乗算値に相当する電流値で前記電磁コイルを駆動するようにしてもよい。
偏差の符号が変化したときの電流値の増大率をさらに低減できるので、偏差がゼロ近傍にあるときの過度の変化をさらに効率よく防止できる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、アクチュエータ、アクチュエータのための制御装置、アクチュエータの制御方法等の態様で実現することができる。
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.電磁アクチュエータ機構の各種実施例:
B.制御装置の各種実施例:
C.アクチュエータの適用例:
D.変形例
A.電磁アクチュエータ機構の各種実施例:
図1(A)は、本発明による電磁アクチュエータ機構で用いる磁石部210の一例の平面図であり、図1(B)はその正面図である。この磁石部210は、平板状のヨーク材20と、平板状の互いに等しい形状を有する2つの永久磁石30とで構成されている。2つの磁石30は、同極同士を対面させた状態でヨーク材20に吸引されている。この例では、2つの磁石30のS極がヨーク材20の主表面と接している。なお、平板状の物体の「主表面」とは、その物体の6つの面のうちで最も広い面を意味する。「主表面」を単に「表面」と呼び、他の面を「側面」と呼ぶ場合もある。なお、ヨーク材の形状が単純な平板状ではなく、板状部と非板状部(突起など)とを含む場合には、板状部の表面が「主表面」となる。
なお、本明細書では、磁石部を「磁石構造」とも呼び、また、電磁アクチュエータ機構の電磁コイル部(後述する)を「電磁コイル構造」又は「コイル構造」とも呼ぶ。
図1(A)に示すように、板状のヨーク材20の面積は、2つの磁石30よりも大きなサイズに設定されている。換言すれば、ヨーク材20の主表面は、磁石30の表面を包含する大きさに設定されている。
図2は、実施例と比較例の磁石部を示す説明図である。図2(A)に示す比較例の磁石部では、ヨーク材20と磁石30の主表面が同一の大きさを有している。この場合には、矢印で示すように、2つの磁石30からの磁力線が互いに反発しあう方向に向き合うので、2つの磁石30の間に強い反発力が働く。この結果、2つの磁石30をヨーク材20で保持させることは困難である。
一方、図2(B)に示す実施例の磁石部では、ヨーク材20の主表面が磁石30の主表面よりも大きいので、2つの磁石30からの磁力線がヨーク材20によって導かれて磁気回路(N極→ヨーク材→S極)が構成される。この結果、2つの磁石30の間では反発力が働かず、個々の磁石30がヨーク材20に吸引された状態で保持される。従って、実施例の磁石部では、ヨーク材20を挟んだ反対側の方向(図では上下方向)に、磁石30の同じ極(この例ではN極)が向くような構造を安定した状態で維持することができる。
なお、2つの磁石30をヨーク材20にそれぞれ安定的に吸引させるためには、図1(A)に示すように、ヨーク材20の主表面がその全周にわたって磁石30の主表面よりも大きい(すなわち、外側に突出している)ことが好ましい。但し、ヨーク材20の主表面の全周の一部において、磁石30の主表面がヨーク材20の主表面とほぼ等しい大きさになっていても良い。また、ヨーク材20の厚みt20(図1(B))は、磁石30の厚みt30の40%以上に設定することが好ましい。この理由は、ヨーク材20が過度に薄いと磁力線の漏れが多くなって、2つの磁石30同士の間に強い反発力が生じてしまう可能性があるからである。なお、ヨーク材20としては、薄板を積層したものが好ましいが、単板として形成してもよい。また、ヨーク材20の材質は強磁性体であれば良いが、SPCC鋼とすることが好ましい。
図3(A)〜(F)は、実施例の磁石部の詳細構造の一例を示す説明図である。図3(A),(B)は、磁石30の平面図及び正面図である。磁石30の一方の主表面には、2つの溝34が矩形の対向する2つのコーナー部近傍に形成されている。図3(C),(D)は、ヨーク材20の平面図及び正面図である。ヨーク材20の上側の主表面には、磁石30の外周に当接する突起部21,22と、磁石30の溝34に係合する係合突起24と、2つのビス穴26とが形成されている。また、ヨーク材20の下側の主表面も、同じ構成を有している。図3(E),(F)は、2つの磁石30とヨーク材20とを組み立てた磁石部の平面図及び正面図である。組み立ての際には、まず、磁石30の2つの溝34の一方をヨーク材20の係合突起24に差し込み、その後、抑え具27を他方の溝34に嵌め込んで、抑え具27をビス28でビス穴26に固定する。この結果、磁石30は、係合突起24と抑え具27によってヨーク材20に固定される。但し、図1及び図2で説明したように、磁石30は磁気的な吸引力でヨーク材20に吸引されているので、より簡単な固定手段で磁石30をヨーク材20に固定することも可能である。例えば、接着剤を用いて両者を固定しても良い。なお、磁石30とヨーク材20との間に他の部材を介挿させても良いが、両者の間の吸引力を強くする観点からは他の部材を介挿させないことが好ましい。
図4(A)は、アクチュエータ機構の第1実施例の構成を示す側面図である。このアクチュエータ機構100は、電磁コイル部110と磁石部210とを有している。電磁コイル部110のコイルは、磁石部210の回りを周回している。また、電磁コイル部110は、図示しない支持部材に固定されており、その支持部材上に磁石部210の位置を検出するための位置センサ120が設けられている。この位置センサ120としては、ホール素子などの磁気センサを用いることができ、また、光学エンコーダなどの他の種類の位置センサを用いることも可能である。
この構成では、電磁コイル部110のコイルが磁石部210の回りを周回しているので、電磁コイル部110に電流を流すと、図4(A)のコイルの上側部分と下側部分には反対向きの電流が流れる。一方、磁石部210からは上方向と下方向に同じ向きの磁界が発生している。従って、コイルに電流を流すと、コイルの上側部分と下側部分において同じ向き(左向き又は右向き)の駆動力を発生させることができる。例えば、磁石部210を左端位置(図1(A))から右方向に移動させるときには、電磁コイル部110に対して所定の方向に電流が流される。また、磁石部210を左方向に移動させるときには、これとは逆方向に電流が流される。
このように、図4に示すアクチュエータ機構では、磁石部210の回りを周回する電磁コイルの上側部分と下側部分で同じ方向に駆動力が発生するので、駆動方向以外の無駄な方向に力が働くことを防止することができる。この結果、駆動方向以外の無駄な電磁力に起因する振動や騒音がほとんど発生しないという利点がある。
図5(A)〜(D)は、磁石部の種々のヨーク構造を示している。図5(A)の磁石部201は、図1(B)に示した磁石部210の上側と下側に、第2のヨーク材40を追加した構成を有している。電磁コイル部は、磁石30と第2のヨーク材40との間の間隙に設置される。この構成によれば、コイルの磁気の漏れを防止することができる。図5(B)の磁石部202は、図5(A)に示す磁石部201の横側の一方に、第3のヨーク材42を追加した構成を有している。図5(C)の磁石部203は、図5(A)に示す磁石部201の横側の両方に、第3のヨーク材42を追加した構成を有している。図5(B),(C)の構成では、閉じた磁気回路を形成することができるので、効率を向上させることが可能である。図5(D)の磁石部204は、図5(C)に示す磁石部203の上下にある第2のヨーク材40の内側に、磁石32をそれぞれを追加した構成を有している。この構成によれば、電磁コイルの磁束をより有効に利用して、より大きなトルクを発生させることができる。
図6(A)〜(F)は、磁石部の他の構造を示している。図6(A),(B)は、ヨーク材20eと磁石30eのみの組立体を示す正面図及び側面図であり、図6(C)はヨーク材20eと磁石30eの斜視図である。この磁石部210eは、断面略十字形の長尺のヨーク材20eと、ヨーク材20eの十字の周囲にある4つの位置に嵌め込まれた4つの長尺の磁石30eとを有している。図6(B)に示すように、個々の磁石30eの断面は1/4円(中心角が90度の扇型)であり、中心角の部分が一方の極(S極)となり弧の部分が他方の極(N極)になるように磁化されている。なお、図6(B)に示すように、ヨーク材20eと磁石30eが互いに接する面(接触面)のうちで、ヨーク材20eの接触面の方が磁石30eの接触面よりも大きいことが好ましい。図6(D),(E)は、キャップ50の側面図及び正面図である。このキャップ50は、図6(F)に示すように、ヨーク材20eと4つの磁石30eの組立体の両端に被せられる。キャップ50の内側には、略十字形の溝50aが形成されており、この溝50aに十字形のヨーク材20eの端部が収納される。また、キャップ50は、ビス52によってヨーク材20eに固定される。この磁石部210eは、断面が略円形であり、その周囲の全周が一方の極(この例ではN極)に磁化されている構造を有している。従って、この磁石部210eの周囲に環状の電磁コイルを設けるようにすれば、電磁コイルのほとんどすべての部分から駆動力を発生させることができる。
図7(A)〜(D)は、磁石部のさらに他の構造を示している。図7(A),(B)の磁石部210fは、断面略四角形の中空で長尺のヨーク材20fと、ヨーク材20fの4つの側面に嵌め込まれた4つの長尺の磁石30fとを有している。個々の磁石30fは板状の形状を有しており、内側がS極となり、外側がN極になるように磁化されている。なお、ヨーク材20fの断面の4つのコーナー部には、磁石30fの収納空間を区切るための突起がそれぞれ設けられている。この磁石部210fは、断面が略矩形形状であり、その周囲の全周が一方の極(この例ではN極)に磁化されている構造を有している。従って、この磁石部210fの周囲に略矩形状に巻き回された電磁コイルを設けるようにすれば、電磁コイルのほとんどすべての部分から駆動力を発生させることができる。
図7(C),(D)の磁石部210gは、断面略三角形の長尺のヨーク材20gと、ヨーク材20gで区切られた3つの空間に嵌め込まれた3つの長尺の磁石30gとを有している。個々の磁石30gは板状の形状を有しており、内側がS極となり、外側がN極になるように磁化されている。なお、ヨーク材20fの断面の3つのコーナー部には、磁石30gの収納空間を区切るための突起がそれぞれ設けられている。この磁石部210gは、断面が略三角形形状であり、その周囲の全周が一方の極(この例ではN極)に磁化されている構造を有している。従って、この磁石部210gの周囲に略三角形状に巻き回された電磁コイルを設けるようにすれば、電磁コイルのほとんどすべての部分から駆動力を発生させることができる。
以上の各種の例からも理解できるように、磁石部の断面の形状としては種々のもの(多角形や円形などの幾何学形状など)を採用することが可能である。また、電磁コイルの形状は、磁石部の断面の形状と整合するもの(略相似形)にすることが好ましい。このような磁石部と電磁コイルを利用すれば、効率の良いリニアアクチュエータを得ることが可能である。また、このようなリニアアクチュエータでは、駆動方向と垂直な方向に無駄な力が発生しないので、振動や騒音の少ないアクチュエータを構成することが可能である。
図8(A),(B)は、アクチュエータ機構の第2実施例の構成を示す説明図である。このアクチュエータ機構100aの磁石部210aは、ヨーク材20aの上面と下面に磁石30aを2個ずつ設けたものである。ヨーク材20aの中央には2つの磁石30aの収納空間を仕切るための突起21aが設けられているが、この突起21aは省略してもい。図8(B)に示すように、磁石部210aの断面は略矩形状を有しており、電磁コイル部110aのコイルは、磁石部210aの回りを周回している。なお、位置センサは図示が省略されている。このアクチュエータ機構100aも、図4に示した機構と同様な方法で駆動力を発生させることができる。なお、ヨーク材をより長尺にして、より多数の磁石を設けるようにすることも可能である。
図9(A),(B)は、アクチュエータ機構の第3実施例の構成を示す説明図である。このアクチュエータ機構100bの磁石部210bは、略中空円筒形の3つの磁石30bの間をヨーク材20bで仕切ったものである。図9(B)に示すように、磁石部210bの断面は略中空円形を有しており、電磁コイル部110bのコイルは、磁石部210bの回りを周回している。なお、位置センサは図示が省略されている。このアクチュエータ機構100bも、図8に示した機構と同様な方法で駆動力を発生させることができる。なお、ヨーク材をより長尺にして、より多数の磁石を設けるようにすることも可能である。
図10(A)〜(C)は、アクチュエータ機構の第4実施例の構成を示す説明図である。このアクチュエータ機構100cの磁石部210cは、ヨーク材20cの上面と下面に磁石30cを2個ずつ設けたものである。ヨーク材20cの上面に配置された2つの磁石30cは磁化方向が逆である。下面側も同様である。但し、ヨーク材20cを挟んで対向している磁石30c同士は、同じ極がヨーク材20cを向くように設置されている。電磁コイル部110cのコイルは、磁石部210cも上側と下側にそれぞれ設けられている。また、上側のコイルには位置センサ120が設けられている。電磁コイル部110cに電流を流すことによって、図10(A)〜(C)の範囲で磁石部210cを移動させることが可能である。但し、移動の際には、上側のコイルと下側のコイルに逆向きの電流が供給される。
図11(A)〜(C)は、アクチュエータ機構の第5実施例の構成を示す説明図である。このアクチュエータ機構100dの磁石部210dも、ヨーク材20cの上面と下面に磁石30cを2個ずつ設けたものである。但し、図10(A)〜(C)に示した機構とは異なり、各磁石30dの両極が移動方向(矢印の方向)に沿って配置されている。なお、この実施例も、ヨーク材20dを挟んで磁石30dの同じ極同士が向かい会っており、各磁石30dがヨーク材20dに磁力で吸引されている点は、図10(A)〜(C)の実施例と同じである。また、電磁コイル部110dに電流を流すことによって、図11(A)〜(C)の範囲で磁石部210dを移動できる点も同様である。
図12(A),(B)は、アクチュエータ機構の第6実施例の構成を示す正面図及び側面図である。このアクチュエータ機構100eは、図5(A)に示した磁石部201を利用し、これに電磁コイル部110を追加してケース44に収納したものである。電磁コイル部110のコイルは、コイル保持部材112(コイルボビン)によって保持されている。図12(A)の矢印で示すように、この例では電磁コイル部110が左右に移動する。図12(B)に示すように、電磁コイル部110には可動部60が連結されており、電磁コイル部110が移動するとこれに伴って可動部60も移動する。
図13(A),(B)は、アクチュエータ機構の第7実施例の構成を示す正面図及び側面図である。このアクチュエータ機構100fは、図5(C)に示した磁石部203を利用し、これに電磁コイル部110を追加したものである。電磁コイル部110のコイルは、コイル保持部材112(コイルボビン)によって保持されている。図5(C)の磁石部203は、その周囲がヨーク材40,42で覆われていたので、図13の例ではこれらのヨーク材40,42がケースとしての役割も果たしている。
図14(A),(B)は、アクチュエータ機構の第8実施例の構成を示す正面図及び側面図である。このアクチュエータ機構100gは、図5(D)に示した磁石部204を利用し、これに電磁コイル部110を追加したものである。電磁コイル部110のコイルは、コイル保持部材112(コイルボビン)によって保持されている。この例でも、ヨーク材40,42が、ケースとしての役割も果たしている。
図15(A)〜(E)は、アクチュエータ機構の第9実施例の構成を示す説明図である。図15(D),(E)は、磁石部210の正面図及び側面図である。磁石部210の周囲には、電磁コイル部110が設けられている。電磁コイル部110の位置は、中心位置センサ120とエンコーダ130によって検出される。図15(A)〜15(C)は、電磁コイル部110が中心位置から右側又は左側に移動する様子を示している。右方向に移動する場合と左方向に移動する場合では、電流の方向が逆転する。
以上の説明から理解できるように、アクチュエータ機構としては種々の構造を採用することが可能である。なお、上述の種々のアクチュエータ機構は、ヨーク材を挟んで同極同士が対面した状態で複数の磁石がヨーク材にそれぞれ吸引されている点で共通していることが理解できる。また、これらのアクチュエータ機構では、駆動方向と垂直な方向に無駄な力が発生しないので、振動や騒音の少ないアクチュエータを構成することが可能である。
B.制御装置の各種実施例:
B-1.制御装置の第1実施例:
図16は、アクチュエータ機構用の制御装置の第1実施例における位置制御時の電流変化の様子を示している。第1実施例では、アクチュエータ機構100(図4)が左方向に移動する場合には、正の一定の電流値Ipが電磁コイル部110に印加される。一方、アクチュエータ機構100が右方向に移動する場合には、負の一定の電流値Inが電磁コイル部110に印加される。このように、制御装置の第1実施例では、制御量(アクチュエータ機構の位置)と操作量(電磁コイル部110の電流値)とが非線形な関係に設定されている。従って、以下に説明するように、PID制御とは異なる原理で位置制御が行われる。なお、位置と電流値とが非線形な関係に設定されている理由は、両者を線形な関係に設定すると、位置偏差が小さいときに、位置偏差をゼロに十分近づけることができない可能性があるからである。
図17は、アクチュエータ機構用の制御装置の第1実施例のブロック図である。この制御装置400は、ユーザによって指定された位置指令値A0と、位置センサ120からの位置信号A3とに基づいて、電磁コイル部110に流す電流値A7を調整することによって位置制御を実現している。なお、各部の設定値がユーザによって設定されると、CPU410を介して各部にその設定値が登録される。ユーザが設定値を入力するための操作部は図示が省略されている。
図18は、制御装置400の動作を示すタイミングチャートである。制御装置400内の各部は、PLL回路490によって生成された第1のクロック信号A1と、制御信号発生部480によって生成された第2のクロック信号A2とに同期して処理を実行する。例えば、図18に示すように、第2のクロック信号A2の1パルスが発生するたびに指令値A0と位置信号A3との偏差A4が算出され、この偏差A4に基づいて電流値が決定される。なお、図18の例では、第2のクロック信号A2は、第1のクロック信号A1の1/128の割合でパルスが発生する信号である。
図17に示すように、位置センサ120からの位置信号A3は、A−D変換器420によってデジタル信号に変換されて位置比較部440(減算器)に入力される。また、ユーザによって入力された位置指令値A0は、CPU410によって位置指令記憶部430に格納され、位置指令記憶部430から位置比較部440に供給される。位置比較部440は、位置信号A3と位置指令値A0との偏差A4(=A3−A0)を算出して、電流値決定部450に供給する。図18の例では、偏差A4は、最初はマイナスの値を取り、目標位置に達するとゼロになるが、その後もゼロ付近で若干振動している。これは、若干の外力(例えば重力など)が働いているためである。なお、一定値の指令値の代わりに、CPU410から一定の周波数を有する正弦波に沿った指令値を供給することによって、等速運動を行うアクチュエータとして使用することも可能である。
図19は、電流値決定部450の内部構成を示すブロック図である。電流値決定部450は、3値判定部452と、3つの基準電流値レジスタ454〜456とを有している。3値判定部452は、偏差A4が負値、ゼロ、正値のいずれであるかを判定する。偏差A4が負値のときには、第1の基準電流値レジスタ454から所定の正の基準電流値CVref =+127が出力される。また、偏差A4がゼロのときには第2の基準電流値レジスタ455からゼロ電流値CVref =0が出力され、偏差A4が正値のときには第3の基準電流値レジスタ455から所定の負の基準電流値CVref =−128が出力される。この説明から理解できるように、「電流値が正」とは、位置偏差を負値からゼロに近づけるときの駆動力を発生させるための電流の方向を意味しており、また、「電流値が負」とは、位置偏差を正値からゼロに近づけるときの駆動力を発生させるための電流の方向を意味している。なお、正の基準電流値と負の基準電流値の絶対値を同じ値に設定してもよく、また、互いに異なる値に設定してもよい。
3値判定部452は、さらに、偏差A4が負値、ゼロ、正値のいずれであるかを示す3つの偏差符号信号UP,EQU,DOWNを出力する。図18に示すように、第1の偏差符号信号UPは、偏差A4が負値の時にHレベルとなり、ゼロまたは正値のときにLレベルとなる。第2の偏差符号信号EQUは、偏差A4がゼロの時にのみHレベルとなり、負値または正値のときにLレベルとなる。第3の偏差符号信号DOWNは、偏差A4が正値の時にHレベルとなり、ゼロまたは負値のときにLレベルとなる。電流値決定部450で生成された信号A5(基準電流値CVref 及び偏差符号信号UP,EQU,DOWN)は、駆動信号生成部460(図17)に供給される。
図20は、駆動信号生成部460の内部構成を示すブロック図である。駆動信号生成部460は、正負判定部461と、絶対値取得部462と、カウンタ463と、極性選択部464と、比較部465とを有している。正負判定部461は基準電流値CVref の符号(正、ゼロ、負)を判定し、絶対値取得部462は基準電流値CVref の絶対値を取得して比較部465に供給する。カウンタ463は、第1のクロックA1のパルス数をカウントして比較部465に供給する。なお、カウンタ463のカウント値は第2のクロックA2のパルスに応じて0にリセットされる。従って、カウンタ463は、0〜127までのカウント値を繰り返し発生している。
極性選択部464は、正負判定部461と比較部465からの信号に応じて、2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)を生成する。これらの2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)は、駆動回路部470内にあるHブリッジ回路の4つのトランジスタのゲートに供給される信号である。第1組の駆動信号(PH,PL)は、基準電流値CVref が正のときに、カウンタ463のカウント値が基準電流値CVref の絶対値に等しいパルスカウント値に達するまでの間だけHレベルに保たれ、他の期間はLレベルに設定される。一方、第2組の(NH,NL)は、基準電流値CVref が負のときに、カウンタ463によるカウント値が、基準電流値CVref の絶対値に等しいパルスカウント値に達するまでの間だけHレベルに保たれ、他の期間はLレベルに設定される。基準電流値CVref がゼロのときには、2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)はLレベルに維持される。こうして得られた2組の信号(PH,PL),(NH,NL)を含む駆動信号A6は、駆動回路部470に供給される。
なお、図18からも理解できるように、制御装置の第1実施例においては、第1組の駆動信号(PH,PL)は、電流値決定部450で生成される第1の偏差符号信号UPと同じ波形を有している。また、第2組の駆動信号(NH,NL)は、第3の偏差符号信号DOWNと同じ波形を有している。従って、第1実施例では駆動信号生成部460を省略することも可能である。
図21は、駆動回路部470の内部構成を示している。駆動回路部470は、レベルシフタ回路472と、Hブリッジ回路474とを有している。レベルシフタ回路472は、2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)の電圧レベルを、Hブリッジ回路474のトランジスタのゲート電圧に適した電圧レベルに上昇させる機能を有する。こうして電圧レベルが調整された2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)は、Hブリッジ回路474の4つのトランジスタのゲートに印加され、これに応じて電磁コイル部110に電流A7が流れる。このコイル電流A7は、図16,図18に示すように、正の基準電流値Ipと、ゼロと、負の基準電流値Inのいずれかの値を取る。正の基準電流値Ipと、負の基準電流値Inは、電流値決定部450(図19)で決定された基準電流値CVref に相当する値である。なお、図18では、コイル電流A7がゼロの期間には、ハイインピーダンス状態であることを示す文字「HiZ」が記されている。
このように、第1実施例では、位置の目標値(指令値)と実測値との偏差A4が負値、ゼロ、正値のいずれであるかに応じて、基準電流値CVref を所定の正値、ゼロ、負値のいずれかに設定し、この基準電流値CVref に相当するコイル電流A7を電磁コイル部110に流すようにしている。従って、図16に示すように制御量(位置)と操作量(電流)とが非線形な関係にあるにも拘わらず、アクチュエータを所望の位置に位置決めすることが可能である。
また、電磁コイル部110の電流値は、デジタル回路によって決定されているので、アナログ回路を用いる場合に比べてIC化が容易である。制御装置をIC化すれば、部品コストを低減することができ、また、部品変動による動作バラツキや温度変動に起因する動作バラツキを少なくできるという利点がある。
B-2.制御装置の第2実施例:
図22は、第2実施例における電流値決定部450aの内部構成を示すブロック図である。また、図23は、制御装置の第2実施例の動作を示すタイミングチャートである。第2実施例は、電流値決定部の構成が第1実施例と異なるだけであり、他の構成は第1実施例と同じである。
この電流値決定部450aは、偏差限界値記憶部600と、3値判定部602と、電流値テーブル604と、カウンタ606と、係数発生部608と、乗算器610と、積分器(累算器)612とを有している。3値判定部602は、図19に示した3値判定部452と同様に3つの偏差符号信号UP,EQU,DOWNを出力し、また、偏差A4を電流値テーブル604に供給する。なお、この3値判定部602は、入力された偏差A4が偏差限界値記憶部600に予め記憶されている上限値と下限値を越えている場合には、上限値又は下限値に偏差A4をクリッピングする機能も有している。この理由は、偏差A4の範囲を電流値テーブル604の入力レンジに合わせるためである。電流値テーブル604は、3値判定部602から出力された偏差A4に応じて基準電流値A4−3を出力するテーブルである。
図24は、電流値テーブル604の内容を示すグラフである。横軸は偏差A4であり、縦軸は基準電流値A4−3である。基準電流値A4−3は、第1実施例の電流値決定部450(図19)で使用されていた基準電流値CVref に対応するものである。但し、第2実施例では、基準電流値A4−3は一定値では無く、偏差A4に応じて曲線状に変化する。但し、偏差A4がゼロに近いゼロ近傍範囲ZPRでは、基準電流値A4−3がゼロに維持されている。このゼロ近傍範囲ZPRは、位置決め精度の許容誤差に相当する範囲に設定されている。電流値テーブル604から出力された基準電流値A4−3は、乗算器610に供給される。
カウンタ606は、3つの偏差符号信号UP,EQU,DOWNに応じて、偏差A4が同一の符号(正又は負)に維持されている期間においてクロック信号A2のパルス数をカウントアップして、カウント値A4−1を出力する。このカウント値A4−1は、同一の符号を有する偏差A4が連続して発生する場合の連続発生数であり、偏差A4がゼロになるか、または偏差A4の符号が切り替わると0にリセットされる(図23参照)。このカウント値A4−1を、「同一符号連続発生数」とも呼ぶ。カウント値A4−1は、係数発生部608に供給される。
係数発生部608は、同一符号連続発生数A4−1が増大するほど小さくなる係数A4−2を出力する。具体的には、図23に示すように、係数A4−2は、1から始まって1/2を順次乗じた値(1,0.5,0.25,0.125…)となる。また、同一符号連続発生数A4−1がゼロになると、係数A4−2は1に初期化される。但し、係数A4−2の減少の仕方は、他の態様に設定することも可能である。この係数A4−2は、乗算器610において基準電流値A4−3と乗算され、乗算結果が積分器612で累算される。なお、積分器612には、上限値(=+127)と下限値(=−128)が予め設定されており、累算結果CVmはこれらの限界値の範囲内にクリッピングされている。累算器612の出力CVmは、電磁コイルに供給される電流値に相当する値である。この電流値CVmと、3つの偏差符号信号UP,EQU,DOWNが電流値決定部450aから出力されて駆動信号生成部460(図17)に与えられる。
駆動信号生成部460の動作は、第1実施例と同じである。但し、図18と図23を比較すれば理解できるうように、駆動信号生成部460に入力される信号A5のうち、第1実施例の電流値CVref は3つの基準電流値(+127,0,−128)のいずれかであったのに対して、第2実施例の電流値CVmはより細かく変化している。このため、駆動信号生成部460で生成される2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)も図18のものと異なっている。すなわち、第1組の駆動信号(PH,PL)は、電流値CVmが正のときに、カウンタ463(図20)によるカウント値が、電流値CVmの絶対値に等しい値に達するまでの間だけHレベルに保たれ、他の期間はLレベルに設定される。一方、第2組の(NH,NL)は、電流値CVmが負のときに、カウンタ463によるカウント値が、電流値CVmの絶対値に等しい値に達するまでの間だけHレベルに保たれ、他の期間はLレベルに設定される。この結果、2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)は、電流値CVmに相当する期間だけHレベルとなるような信号となる。また、電磁コイルに供給される電流A7も、2組の駆動信号(PH,PL),(NH,NL)の波形に応じた期間にのみ一定電流値Ip又はInとなる。従って、電磁コイル流れる電流A7の実効的な値(すなわち実効的な電力量)は、電流値CVmに相当していることが理解できる。
このように、第2実施例では、同一符号の偏差A4が連続して発生する場合に次第に減少する係数A4−2を生成し、この係数A4−2と、偏差A4に応じて決まる基準電流値A4−3とを乗じて累算し、その累算結果CVmに相当する電流で電磁コイルを駆動している。この結果、偏差A4がゼロに近い位置で偏差A4の符号が変化したときに、電流値Cmの絶対値を徐々に増大させるようにして、過度の位置変化を起こさないようにすることができる。具体例では、図23において、偏差A4の符号がゼロからプラスに変化したときに、電流値CVmが−40,−65と徐々に変化している。一方、図18に示した第1実施例では、これらのタイミングにおける電流値CVref は−127,−127であり、第2実施例よりも電流値の絶対値が大きい。従って、第2実施例では、偏差A4がゼロに近い位置において、過度な位置変化を起こす可能性が第1実施例よりも小さく、位置制御の精度が良いという利点がある。
B-3. 制御装置の第3実施例:
図25は、制御装置の第3実施例の構成を示すブロック図である。また、図26は、制御装置の第3実施例の動作を示すタイミングチャートである。この制御装置400aは、制御装置の第1実施例(図17)の構成から、電流値決定部450を第2実施例の電流値決定部450a(図22)に置き換え、また、電流値決定部450aと駆動信号生成部460との間に極性緩和部620を追加した構成を有している。換言すれば、制御装置の第3実施例は、第2実施例の装置に極性緩和部620を追加した構成を有している。
図27は、極性緩和部620の内部構成を示すブロック図である。極性緩和部620は、アップダウン連続判定部622と、カウンタ624と、緩和係数テーブル626とを有している。アップダウン連続判定部622は、電流値決定部450aのカウンタ606(図22)と同様に、3つの偏差符号信号UP,EQU,DOWNに応じて、同一符号(正又は負)の連続発生数Mtをカウントアップする。従って、この連続発生数Mtは、電流値決定部450aのカウンタ606で生成される同一符号連続発生数A4−3と同じ値を取る。緩和係数テーブル626は、この連続発生数Mtに応じた緩和係数A5Sinを出力する。この緩和係数A5Sinは、例えば以下の式で与えられる。
A4Sin=sin(Mt/k)
ここで、kは定数であり、図26の例ではk=6に設定されている。
なお、緩和係数A5Sinとしては、同一符号連続発生数Mtが増大するほど大きくなるような任意の係数を採用することができる。但し、緩和係数A5Sinの値は、0〜1の範囲の値を取ることが好ましい。
乗算器628は、この緩和係数A5Sinと電流値CVmとを乗算し、その乗算結果A5Sを最終的な電流値として駆動信号生成部460に供給する。図26から理解できるように、この電流値A5Sは、偏差A4の符号が同一に維持されている期間において、次第に増大する値を取る。電磁コイルは、この電流値A5Sに相当する電流で駆動される。
このように、第3実施例では、偏差A4の符号が同一に維持されている期間において、コイル電流が次第に増大するようにコイル電流値が決定される。従って、第2実施例の効果に加えて、偏差A4の符号が正から負へ、又は、負から正へ切り替わるときに、コイル電流が徐々に増大するように制御を行うことができるという効果がある。すなわち、偏差A4の符号が切り替わるときに、過度な位置変化を起こす可能性をさらに低減することができる。
C.アクチュエータの適用例:
図28は、本発明の実施例によるアクチュエータの第1の適用例としての羽根部材駆動機構を示す説明図である。この羽根部材駆動機構510は、中心軸512回りに回動可能な羽根部材514と、この羽根部材514を移動させるアクチュエータ機構100とを備えている。このアクチュエータ機構100は、図10に示した機構を曲線に沿った形状に修正したものである。アクチュエータ機構100の磁石部210は、羽根部材514の一端に固定されており、電磁コイル部110は図示しない支持部材に固定されている。但し、電磁コイル部110と磁石部210は、中心軸512を中心とする円周に沿って配置されている。アクチュエータ機構100を動作させると、羽根部材514が中心軸512を中心として回動する。前述したように、アクチュエータ機構100は位置制御が可能なので、羽根部材514を所望の位置に位置決めすることが可能である。なお、この適用例では、「位置」とは羽根部材514の角度を意味している。このような羽根部材514を多数用いることによって、光学装置の絞り機構を構成することが可能である。
図29は、本発明の実施例によるアクチュエータの第2の適用例としてのレバー駆動機構を示す説明図である。このレバー駆動機構520は、中心軸522回りに回動可能なレバー524と、このレバー524を移動させるアクチュエータ機構100とを備えている。アクチュエータ機構100の磁石部210とレバー524の向かい合う箇所には、互いに噛み合うギア526,528が固定されている。一方のギア526は平歯車であり、他方のギア528は半円形の歯車である。電磁コイル部110は図示しない支持部材に固定されている。磁石部210の直線運動は、ギア526,528によって回転運動に変換される。アクチュエータ機構100を動作させると、レバー524が中心軸522を中心として回動する。この結果、レバー524を所望の位置に位置決めすることが可能である。
図30は、本発明の実施例によるアクチュエータの第3の適用例としての突起部材駆動機構を示す説明図である。この突起部材駆動機構530は、中心軸532回りに回動可能な突起部材534と、この突起部材534を移動させる2つのアクチュエータ機構100とを備えている。各アクチュエータ機構100の磁石部210の一端には、リンク保持部材538が固定されており、電磁コイル部110は図示しない支持部材に固定されている。2つのリンク保持部材538は、同一平面上に配置された2つの直線状リンク536(X1軸及びX2軸)によって突起部材534にそれぞれ連結されている。2つのアクチュエータ機構100を動作させると、突起部材534が中心軸532を中心として回動する。この結果、突起部材534の先端にある突起534aを、所望の角度に位置決めすることが可能である。
図31は、本発明の実施例によるアクチュエータの第4の適用例としての3次元駆動機構を示す説明図である。この3次元駆動機構540は、駆動対象部材542を3次元的に移動させる3つのアクチュエータ機構100を備えている。各アクチュエータ機構100の磁石部210の一端には、リンク保持部材548が固定されており、電磁コイル部110は図示しない支持部材に固定されている。3つのリンク保持部材548は、直線状リンク546によって駆動対象部材542にそれぞれ連結されている。3つのアクチュエータ機構100の磁石部210及びリンク保持部材548は、互いに直交する3つの軸(X軸、Y軸、Z軸)に沿って移動する。この結果、3つのアクチュエータ機構100を動作させると、駆動対象部材542を3次元的に位置決めすることが可能である。
図32は、本発明の実施例によるアクチュエータの第5の適用例としての環状アクチュエータを示す説明図である。この環状アクチュエータ550は、中空円筒状のケース552と、ケース552内に収納されて回動軸554回りに回動するロータ556とを備えている。ロータ556の回動軸554は、ケース552の軸受け556によって保持されている。ロータ556には磁石部210が配置されており、磁石部210の周囲には電磁コイル部110が配置されている。図32(B)は、コイルと磁石の配置をそれぞれ示している。この環状アクチュエータ550では、ロータ556が45度の範囲で回動することが可能である。
図33は、本発明の実施例によるアクチュエータの第6の適用例としての電磁サスペンションを示す説明図である。この電磁サスペンション560は、磁石部210が固定されたサスペンション本体562と、磁石部210に対向する位置において支持部材564に固定された電磁コイル部110と、下端リミッタ566とを備えている。電磁コイル部110には、位置センサ120が設けられている。このアクチュエータ560では、電磁コイル部110に流す電流を調整することによって、サスペンションの力と位置を調整し、上向きと下向きの振動応力を吸収することが可能である。
図34は、本発明の実施例によるアクチュエータの第7の適用例としてのプリンタヘッド駆動装置を示す説明図である。このプリンタヘッド駆動装置570は、図15に示したアクチュエータ機構100hと同じ機構を用いてプリンタヘッドのキャリッジ572を移動させるものである。キャリッジ572は、電磁コイル部110に連結されており、ガイドレール574に沿って案内される。このアクチュエータ機構100は一種のリニアモータであり、一定の電流を流すことによってキャリッジ572を一定速度で移動させることが可能である。
図35は、本発明の実施例によるアクチュエータの第8の適用例としての角度サーボ制御装置を示す説明図である。図35(A)は平面図、図35(B)は側面図である。この装置に利用されているアクチュエータ機構の磁石部210は、円盤状のヨーク材20の上下に円盤状の2個の磁石30が配置されたものである。各磁石30は、主表面に平行な方向に磁化されている。図35(A)の状態では、磁石30の右側がS極で、左側がN極となっている。磁石部210の周囲には、電磁コイル部110の2つのコイルが設置されている。これらのコイルは、略円形状の磁石部210の上下を挟み込むように、磁石部210の主表面とは垂直な方向に巻き回されている。なお、磁石部210の中心は、回転軸582に固定されており、回転軸582は軸受け584で保持されている。また、ケース44の上側と下側には、第2のヨーク材40が設けられている。この角度サーボ制御装置580では、電磁コイル部110に電流を流すことによって、図35(A),(C),(D)に示すように、磁石部210を右側及び左側に回動させることが可能である。なお、磁石部210の外側には、回動角を検出するための位置センサ120が設けられている。
D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
D1.変形例1:
制御装置の各種の実施例では、位置を制御量としていたが、位置以外の種々のものを制御として利用することができる。例えば、光量(例えば照明光学系の開口絞りを調節するアクチュエータの場合)や、流量や流速(流量調整弁用のアクチュエータの場合)などを制御量としてもよい。これらの制御量も、アクチュエータの位置に応じて変わるので、アクチュエータの位置に関連しているものと考えることができる。また、一般に、制御量を直接的又は間接的に測定するためのセンサを設けることが好ましい。
D2.変形例2:
制御装置の実施例では、制御量(位置)の偏差が負値、ゼロ、正値のいずれであるかに応じて、基準電流値を正値、ゼロ、負値の3つの値のうちのいずれかに設定していたが、この代わりに、制御量の偏差の符号に応じて基準電流値を所定の正値又は負値のいずれかに設定してもよい。この場合には、制御量の偏差がゼロのときに、基準電流値は正値と負値のうちの予め選択された一方に設定される。
D3.変形例3:
上記実施例で使用した各種のアクチュエータ機構の構成や制御装置の構成は例示であり、これら以外の種々の構成を採用することが可能である。
本発明の電磁アクチュエータ機構で用いる磁石部の一例を示す説明図である。 実施例と比較例の磁石部を示す説明図である。 実施例の磁石部の詳細構造の一例を示す説明図である。 アクチュエータ機構の第1実施例の構成を示す側面図である。 磁石部の種々のヨーク構造を示す説明図である。 磁石部の他の構造を示す説明図である。 磁石部のさらに他の構造を示す説明図である。 アクチュエータ機構の第2実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第3実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第4実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第5実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第6実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第7実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第8実施例の構成を示す側面図である。 アクチュエータ機構の第9実施例の構成を示す側面図である。 制御装置の第1実施例における位置制御時の電流変化の様子を示す説明図である。 制御装置の第1実施例のブロック図である。 制御装置の第1実施例の動作を示すタイミングチャートである。 電流値決定部の内部構成を示すブロック図である。 駆動信号生成部の内部構成を示すブロック図である。 駆動回路部の内部構成を示す説明図である。 第2実施例における電流値決定部の内部構成を示すブロック図である。 制御装置の第2実施例の動作を示すタイミングチャートである。 電流値テーブルの内容を示すグラフである。 制御装置の第3実施例の構成を示すブロック図である。 制御装置の第3実施例の動作を示すタイミングチャートである。 極性緩和部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第1の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第2の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第3の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第4の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第5の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第6の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第7の適用例を示す説明図である。 本発明の実施例によるアクチュエータの第8の適用例を示す説明図である。
符号の説明
20…ヨーク材
21,22…突起部
24…係合突起
26…ビス穴
27…抑え具
28…ビス
30…永久磁石
32…磁石
34…溝
40…第2のヨーク材
42…第3のヨーク材
44…ケース
50…キャップ
50a…溝
52…ビス
60…可動部
100…アクチュエータ機構
110…電磁コイル部
112…コイル保持部材
120…位置センサ
130…エンコーダ
201〜204…磁石部
210…磁石部
400…制御装置
410…CPU
420…A−D変換器
430…位置指令記憶部
440…位置比較部
450…電流値決定部
452…3値判定部
454〜456…レジスタ
460…駆動信号生成部
461…正負判定部
462…絶対値取得部
463…カウンタ
464…極性選択部
465…比較部
470…駆動回路部
472…レベルシフタ回路
474…Hブリッジ回路
480…制御信号発生部
490…PLL回路
510…羽根部材駆動機構
512…中心軸
514…羽根部材
520…レバー駆動機構
522…中心軸
524…レバー
526,528…ギア
530…突起部材駆動機構
532…中心軸
534…突起部材
536…直線状リンク
538…リンク保持部材
542…駆動対象部材
546…直線状リンク
548…リンク保持部材
550…環状アクチュエータ
552…ケース
554…回動軸
556…ロータ
560…電磁サスペンション
562…サスペンション本体
564…支持部材
566…下端リミッタ
570…プリンタヘッド駆動装置
572…キャリッジ
574…ガイドレール
580…角度サーボ制御装置
582…回転軸
600…偏差限界値記憶部
602…3値判定部
604…電流値テーブル
606…カウンタ
608…係数発生部
610…乗算器
612…累算器(積分器)
620…極性緩和部
622…アップダウン連続判定部
624…カウンタ
626…緩和係数テーブル
628…乗算器

Claims (3)

  1. 電磁駆動力を利用したアクチュエータであって、
    磁石を含む磁石部と電磁コイルを含む電磁コイル部とを有し、前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置が変化可能な電磁アクチュエータ機構と、
    前記電磁アクチュエータ機構を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記磁石部は、
    板状部を含むヨーク材と、
    前記板状部を挟んで同極同士が対面した状態で前記板状部にそれぞれ吸引されている第1及び第2の磁石と、
    を含み、
    前記ヨーク材の前記板状部の主表面を、前記板状部に面する前記第1の磁石の表面と前記第2の磁石の表面をそれぞれ包含し前記第1の磁石の表面と前記第2の磁石の表面よりも大きなサイズに設定することによって前記第1及び第2の磁石が前記板状部に吸引されており、
    前記電磁コイル部は、前記第1の磁石に対面する第1の電磁コイルと、前記第2の磁石に対面する第2の電磁コイルとを含んでおり、
    前記磁石部と前記電磁コイル部との相対的な位置関係は、前記第1の電磁コイルと前記磁石部と前記第2の電磁コイルを貫通する方向とは垂直な移動方向に変化可能であり、
    前記制御装置は、前記第1と第2の電磁コイルに逆向きの電流を供給することによって前記第1と第2の電磁コイルの相互の位置を維持しつつ前記電磁アクチュエータ機構を前記移動方向に動作させる、アクチュエータ。
  2. 請求項1記載のアクチュエータであって、
    前記第1の磁石は、前記板状部の一方の面上に互いに接した状態で設置された2つの第1の磁石を含み、前記2つの第1の磁石は前記第1の電磁コイルと前記磁石部と前記第2の電磁コイルを貫通する方向に沿って互いに逆方向に磁化されており、
    前記第2の磁石は、前記板状部の他方の面上に互いに接した状態で設置された2つの第2の磁石を含み、前記2つの第2の磁石は前記第1の電磁コイルと前記磁石部と前記第2の電磁コイルを貫通する方向に沿って互いに逆方向に磁化されている、アクチュエータ。
  3. 請求項1記載のアクチュエータであって、
    前記第1の磁石は、前記板状部の一方の面上に互いに接した状態で設置された2つの第1の磁石を含み、前記2つの第1の磁石は前記移動方向に沿って同一方向に磁化されており、
    前記第2の磁石は、前記板状部の他方の面上に互いに接した状態で設置された2つの第2の磁石を含み、前記2つの第2の磁石は前記移動方向に沿って同一方向に磁化されている、アクチュエータ。
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