JP5760748B2 - Piezoelectric actuator driving method and driving unit - Google Patents
Piezoelectric actuator driving method and driving unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP5760748B2 JP5760748B2 JP2011143842A JP2011143842A JP5760748B2 JP 5760748 B2 JP5760748 B2 JP 5760748B2 JP 2011143842 A JP2011143842 A JP 2011143842A JP 2011143842 A JP2011143842 A JP 2011143842A JP 5760748 B2 JP5760748 B2 JP 5760748B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- driving
- amplitude
- vibration
- vibration mode
- drive
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 10
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N lead zinc Chemical compound [Zn].[Pb] JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明は、圧電アクチュエーターの駆動方法に関する。 The present invention relates to a method for driving a piezoelectric actuator.
被駆動体(例えばローター)を駆動させる圧電アクチュエーターとして、圧電素子(ピエゾ素子)によって振動体を長さ方向に伸縮させる伸縮振動(縦振動ともいう)と、振動体を面方向に屈曲させる屈曲振動とを用いるものが知られている。例えば特許文献1では、伸縮振動と屈曲振動とによって、振動体に設けられた当接部を、略楕円の軌道を描くように運動(楕円運動)させている。そして、楕円運動に応じて当接部を被駆動体に当接させて被駆動体を駆動している。 As a piezoelectric actuator that drives a driven body (for example, a rotor), stretching vibration (also called longitudinal vibration) that causes the vibrating body to expand and contract in the length direction by a piezoelectric element (piezo element), and bending vibration that causes the vibrating body to bend in the plane direction Are known. For example, in Patent Document 1, the contact portion provided in the vibrating body is moved (elliptical motion) so as to draw a substantially elliptical trajectory by stretching vibration and bending vibration. Then, the driven body is driven by bringing the contact portion into contact with the driven body according to the elliptical motion.
従来、被駆動体の駆動速度に関わらず、楕円運動の軌道の形状が一定であった。このため、被駆動体を安定して駆動することができない可能性があった。例えば、被駆動体が停止状態から動き始めるときに、屈折振動の振幅が大きいと当接部が被駆動体に当接したとき、滑りが生じるおそれがある。そこで屈折振動の振幅を小さくすると、楕円運動の軌道が小さくなり、伸縮振動の振幅も小さくなってしまう。この場合、結果的に当接部と被駆動体とが滑りやすくなり、滑りを抑制できないおそれがあった。また、例えば屈折振動の振幅を大きくすると、楕円運動の軌道が大きくなり伸縮振動の振幅も大きくなる。この場合、被駆動体が駆動し難くなり、被駆動体を駆動させるのにエネルギーを無駄に消費してしまうおそれがあった。
そこで本発明は、被駆動体の駆動の最適化を図ることを目的とする。
Conventionally, the shape of the orbit of elliptical motion was constant regardless of the driving speed of the driven body. For this reason, there is a possibility that the driven body cannot be driven stably. For example, when the driven body starts to move from the stopped state, if the amplitude of the refraction vibration is large, slipping may occur when the contact portion comes into contact with the driven body. Therefore, when the amplitude of the refractive vibration is reduced, the orbit of the elliptical motion is reduced and the amplitude of the stretching vibration is also reduced. In this case, as a result, the contact portion and the driven body are easily slipped, and there is a possibility that the slip cannot be suppressed. For example, when the amplitude of the refractive vibration is increased, the orbit of the elliptical motion is increased and the amplitude of the stretching vibration is also increased. In this case, the driven body is difficult to drive, and there is a possibility that energy is wasted in driving the driven body.
Therefore, an object of the present invention is to optimize driving of a driven body.
上記目的を達成するための主たる発明は、
圧電素子に駆動信号が供給されることに基づいて振動する振動体を備え、前記振動体の振動を被駆動体に伝えて前記被駆動体を駆動させる圧電アクチュエーターの駆動方法であって、
前記被駆動体の駆動方向と交差する方向に前記振動体を伸縮させる第1振動モードと、
前記被駆動体の駆動方向に前記振動体を屈曲させる第2振動モードであって、前記第1振動モードとは独立した第2振動モードと、
を同時に実行し、
前記被駆動体の駆動を加速又は減速させる場合には、前記被駆動体を定速で駆動させる場合よりも、前記第1振動モードの振動の振幅を大きくし、且つ、前記第2振動モードの振動の振幅を小さくする、
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法である。
The main invention for achieving the above object is:
A piezoelectric actuator driving method comprising: a vibrating body that vibrates based on a driving signal supplied to a piezoelectric element; and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body to drive the driven body,
A first vibration mode for expanding and contracting the vibrating body in a direction crossing a driving direction of the driven body;
A second vibration mode in which the vibrating body is bent in the driving direction of the driven body, the second vibration mode being independent of the first vibration mode;
At the same time,
When accelerating or decelerating the driving of the driven body, the amplitude of vibration in the first vibration mode is set larger than in the case of driving the driven body at a constant speed, and in the second vibration mode. Reduce the amplitude of vibration,
This is a method for driving a piezoelectric actuator.
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。 Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
圧電素子に駆動信号が供給されることに基づいて振動する振動体を備え、前記振動体の振動を被駆動体に伝えて前記被駆動体を駆動させる圧電アクチュエーターの駆動方法であって、
前記被駆動体の駆動方向と交差する方向に前記振動体を伸縮させる第1振動モードと、
前記被駆動体の駆動方向に前記振動体を屈曲させる第2振動モードであって、前記第1振動モードとは独立した第2振動モードと、
を同時に実行し、
前記被駆動体の駆動を加速又は減速させる場合には、前記被駆動体を定速で駆動させる場合よりも、前記第1振動モードの振動の振幅を大きくし、且つ、前記第2振動モードの振動の振幅を小さくする、
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法が明らかとなる。
A piezoelectric actuator driving method comprising: a vibrating body that vibrates based on a driving signal supplied to a piezoelectric element; and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body to drive the driven body,
A first vibration mode for expanding and contracting the vibrating body in a direction crossing a driving direction of the driven body;
A second vibration mode in which the vibrating body is bent in the driving direction of the driven body, the second vibration mode being independent of the first vibration mode;
At the same time,
When accelerating or decelerating the driving of the driven body, the amplitude of vibration in the first vibration mode is set larger than in the case of driving the driven body at a constant speed, and in the second vibration mode. Reduce the amplitude of vibration,
The driving method of the piezoelectric actuator characterized by this will become clear.
このような駆動方法によれば、被駆動体の駆動を加速又は減速させる際には、被駆動体と振動体(当接部)の滑りを防止でき安定して駆動できる。また、被駆動体を定速で駆動させる際にはエネルギーを無駄に消費しないようにできるとともに、被駆動体の駆動速度を速めることができる。よって、被駆動体の駆動の最適化を図ることができる。 According to such a driving method, when the driving of the driven body is accelerated or decelerated, the driven body and the vibrating body (contact portion) can be prevented from slipping and stably driven. Further, when driving the driven body at a constant speed, energy can be prevented from being wasted and the driving speed of the driven body can be increased. Therefore, the driving of the driven body can be optimized.
かかる圧電アクチュエーターの駆動方法であって、前記被駆動体の駆動速度を検出し、当該駆動速度の検出結果に応じて、前記第1振動モードの振動の振幅、及び、前記第2振動モードの振動の振幅をそれぞれ変更することが望ましい。
このような駆動方法によれば、被駆動体の駆動をより確実に制御できる。
In this piezoelectric actuator driving method, the driving speed of the driven body is detected, and the amplitude of the vibration in the first vibration mode and the vibration in the second vibration mode are detected according to the detection result of the driving speed. It is desirable to change the amplitude of each.
According to such a driving method, the driving of the driven body can be controlled more reliably.
かかる圧電アクチュエーターの駆動方法であって、前記第2振動モードの振動の振幅は、前記駆動速度に依存するように変更することが望ましい。
このような駆動方法によれば、被駆動体と振動体(当接部)の滑りを抑制しつつ駆動速度を変えることができる。
In this piezoelectric actuator driving method, it is preferable that the amplitude of the vibration in the second vibration mode is changed depending on the driving speed.
According to such a driving method, it is possible to change the driving speed while suppressing slippage between the driven body and the vibrating body (contact portion).
かかる圧電アクチュエーターの駆動方法であって、前記被駆動体の駆動を加速又は減速させるときの前記第1振動モードの振動の振幅は、所定値以下であることが望ましい。
このような駆動方法によれば、異常振動の発生を抑制することができる。
In this piezoelectric actuator driving method, it is desirable that the amplitude of vibration in the first vibration mode when the driving of the driven body is accelerated or decelerated is not more than a predetermined value.
According to such a driving method, occurrence of abnormal vibration can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
===実施形態===
≪駆動ユニットの構成について≫
図1は、本実施形態における圧電アクチュエーターを用いた駆動ユニットの概略構成図である。また、図2は、本実施形態における圧電アクチュエーター付近の側面図である。なお、図2では、便宜上、後述する固定部材25の図示を省略している。本実施形態の駆動ユニットは、例えばマイクロポンプや携帯型機器などの機器を駆動するためのユニットである。
=== Embodiment ===
≪About the configuration of the drive unit≫
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive unit using a piezoelectric actuator in the present embodiment. FIG. 2 is a side view of the vicinity of the piezoelectric actuator in the present embodiment. In FIG. 2, illustration of a fixing member 25 described later is omitted for convenience. The drive unit of this embodiment is a unit for driving devices such as a micropump and a portable device.
図1に示す本実施形態の駆動ユニットは、圧電アクチュエーター20、ローター30、駆動信号生成部100、制御部200、及び回転速度検出部300を備えている。 The drive unit of this embodiment shown in FIG. 1 includes a piezoelectric actuator 20, a rotor 30, a drive signal generation unit 100, a control unit 200, and a rotation speed detection unit 300.
圧電アクチュエーター20は、後述する駆動信号生成部100で生成された駆動信号に基づいて振動し、その振動によってローター30(被駆動体に相当する)を回転させる。図1に示すように、本実施形態の圧電アクチュエーター20は、矩形形状に設けられている。以下の説明において、その長辺方向のことを長手方向とよび、短辺方向のことを幅方向とよぶ。なお、圧電アクチュエーター20の構成については後述する。 The piezoelectric actuator 20 vibrates based on a drive signal generated by a drive signal generation unit 100 described later, and rotates the rotor 30 (corresponding to a driven body) by the vibration. As shown in FIG. 1, the piezoelectric actuator 20 of the present embodiment is provided in a rectangular shape. In the following description, the long side direction is referred to as the longitudinal direction, and the short side direction is referred to as the width direction. The configuration of the piezoelectric actuator 20 will be described later.
ローター30は、円筒形状の回転体であり、円の中央には回転軸31が設けられている。圧電アクチュエーター20の当接部24(後述する)が圧電アクチュエーター20の振動に応じてローター30と当接することによって、ローター30は、回転軸31を中心に回転する。なお、本実施形態において、ローター30は、図1における反時計回り方向(図の矢印方向)のみに回転するように制御される。 The rotor 30 is a cylindrical rotating body, and a rotating shaft 31 is provided at the center of the circle. The abutting portion 24 (described later) of the piezoelectric actuator 20 abuts on the rotor 30 according to the vibration of the piezoelectric actuator 20, whereby the rotor 30 rotates about the rotation shaft 31. In the present embodiment, the rotor 30 is controlled to rotate only in the counterclockwise direction in FIG. 1 (the arrow direction in the figure).
駆動信号生成部100は、所定周期の駆動信号を生成する。本実施形態の駆動信号生成部100は、周期的にハイレベルとローレベルとに切り替わる矩形波の駆動信号を生成する。なお、駆動信号の波形はこれには限定されず、例えば、正弦波、三角波、あるいは台形波などであってもよい。 The drive signal generation unit 100 generates a drive signal with a predetermined period. The drive signal generation unit 100 according to the present embodiment generates a rectangular wave drive signal that periodically switches between a high level and a low level. Note that the waveform of the drive signal is not limited to this, and may be, for example, a sine wave, a triangular wave, or a trapezoidal wave.
制御部200は、駆動信号100によって生成された駆動信号の波形形状を調整することによって、圧電アクチュエーター20の駆動を制御する。本実施形態の制御部200は、第1波形調整部210と第2波形調整部220を備えている。各調整部は、駆動信号の波形の位相を調整する位相調整回路(例えば遅延回路)、及び、駆動信号の電圧振幅を調整する増幅回路を備えており、駆動信号の波形をそれぞれ独立して調整する。なお、以下の説明において、第1波形調整部210によって調整された駆動信号のことを第1駆動信号とよび、第2波形調整部220によって調整された駆動信号のことを第2駆動信号とよぶ。第1駆動信号及び第2駆動信号は、波形の位相や振幅の大きさがそれぞれ異なる信号であり、ともに圧電アクチュエーター20に供給される。 The control unit 200 controls the driving of the piezoelectric actuator 20 by adjusting the waveform shape of the driving signal generated by the driving signal 100. The control unit 200 according to the present embodiment includes a first waveform adjustment unit 210 and a second waveform adjustment unit 220. Each adjustment unit includes a phase adjustment circuit (for example, a delay circuit) that adjusts the phase of the waveform of the drive signal, and an amplifier circuit that adjusts the voltage amplitude of the drive signal, and independently adjusts the waveform of the drive signal. To do. In the following description, the drive signal adjusted by the first waveform adjustment unit 210 is referred to as a first drive signal, and the drive signal adjusted by the second waveform adjustment unit 220 is referred to as a second drive signal. . The first drive signal and the second drive signal are signals having different waveform phases and amplitudes, and are both supplied to the piezoelectric actuator 20.
回転速度検出部300は、ローター30の回転速度を検出し、その検出結果を制御部200に出力する。この回転速度検出部300の検出結果に基づいて、制御部200は、圧電アクチュエーター20の駆動を制御する。 The rotation speed detection unit 300 detects the rotation speed of the rotor 30 and outputs the detection result to the control unit 200. Based on the detection result of the rotation speed detection unit 300, the control unit 200 controls the driving of the piezoelectric actuator 20.
≪圧電アクチュエーターの構成について≫
圧電アクチュエーター20は、圧電素子21、22、補強板23、当接部24、及び固定部材25を有している。
≪Piezoelectric actuator configuration≫
The piezoelectric actuator 20 includes piezoelectric elements 21 and 22, a reinforcing plate 23, a contact portion 24, and a fixing member 25.
補強板23は、例えばアルミニウムなどの金属によって形成された矩形状の板部材である。補強板23には、後述する当接部24及び固定部材25が設けられている。また、補強板23には不図示の接地線が接続されており、当該補強板23は接地されている。 The reinforcing plate 23 is a rectangular plate member made of a metal such as aluminum. The reinforcing plate 23 is provided with a contact portion 24 and a fixing member 25 described later. Further, a grounding wire (not shown) is connected to the reinforcing plate 23, and the reinforcing plate 23 is grounded.
圧電素子21、22は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛によって形成されたものであり、それぞれ補強板23と同様の矩形形状に設けられている。図2に示すように圧電素子21は、補強板23の上面側に配置され、圧電素子22は、補強板23の下面側に配置されている。すなわち、圧電素子21と圧電素子22によって補強板23を挟んだ構成となっている。また、図1に示すように圧電素子21の上面には、幅方向の中央部分において長手方向に沿った第1電極26が形成されている。また、その第1電極26を挟んだ対角線上には、1対の第2電極27が形成されている。これらの各電極は、圧電素子21の表面に例えば、ニッケルめっき層及び金めっき層が形成されて設けられたものである。 The piezoelectric elements 21 and 22 are made of, for example, lead zirconate titanate, and are provided in the same rectangular shape as that of the reinforcing plate 23. As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 21 is disposed on the upper surface side of the reinforcing plate 23, and the piezoelectric element 22 is disposed on the lower surface side of the reinforcing plate 23. That is, the reinforcing plate 23 is sandwiched between the piezoelectric element 21 and the piezoelectric element 22. Further, as shown in FIG. 1, a first electrode 26 is formed on the upper surface of the piezoelectric element 21 along the longitudinal direction at the central portion in the width direction. A pair of second electrodes 27 is formed on a diagonal line with the first electrode 26 interposed therebetween. Each of these electrodes is provided by forming, for example, a nickel plating layer and a gold plating layer on the surface of the piezoelectric element 21.
各第2電極27は、圧電素子21の面中心に対して、回転対称に配置されるとともに、不図示のリード線などによって電気的に接続されている。なお、第1電極26には第1駆動信号(第1波形調整部210を通った駆動信号)が供給され、第2電極27には第2駆動信号(第2波形調整部220を通った駆動信号)が供給される。 Each second electrode 27 is arranged rotationally symmetrically with respect to the center of the surface of the piezoelectric element 21 and is electrically connected by a lead wire (not shown). The first electrode 26 is supplied with the first drive signal (the drive signal that has passed through the first waveform adjustment unit 210), and the second electrode 27 is supplied with the second drive signal (the drive through the second waveform adjustment unit 220). Signal).
また、1対の第2電極27とは逆の対角線上には、第3電極28が設けられている。この第3電極28は、振動体の振動の位相を検出するために設けられた位相検出用の電極である。各第3電極28による検出結果は制御部200に出力される。 A third electrode 28 is provided on a diagonal line opposite to the pair of second electrodes 27. The third electrode 28 is a phase detection electrode provided to detect the phase of vibration of the vibrating body. The detection result by each third electrode 28 is output to the control unit 200.
なお、補強板23の下側の圧電素子22にも圧電素子21に形成された各電極と同じ電極が同様の配置となるように設けられている(図2参照)。また、圧電素子22の第1電極26、第2電極27にもそれぞれ圧電素子21の各電極と同じ駆動信号が供給される。 In addition, the same electrode as each electrode formed in the piezoelectric element 21 is also provided in the piezoelectric element 22 below the reinforcing plate 23 so as to have the same arrangement (see FIG. 2). Further, the same drive signal as that of each electrode of the piezoelectric element 21 is supplied to the first electrode 26 and the second electrode 27 of the piezoelectric element 22.
圧電素子21、22及び補強板23は、駆動信号(第1駆動信号、第2駆動信号)が供給されることによって振動する。よって、以下の説明において圧電素子21、22及び補強板23のことを振動体ともいう。 The piezoelectric elements 21 and 22 and the reinforcing plate 23 vibrate when supplied with drive signals (first drive signal and second drive signal). Therefore, in the following description, the piezoelectric elements 21 and 22 and the reinforcing plate 23 are also referred to as vibrating bodies.
当接部24は、補強板23の一方(ローター30側)の短辺における幅方向の中央部に設けられており、振動体の振動に応じてローター30と当接しローター30を回転させる。 The abutting portion 24 is provided at the center in the width direction on the short side of one side of the reinforcing plate 23 (on the rotor 30 side), and abuts on the rotor 30 according to the vibration of the vibrating body to rotate the rotor 30.
固定部材25は、補強板23の両側の長辺における長手方向の中央部にそれぞれ設けられている。この各固定部材25は螺子等によって、例えば不図示の基台に固定される。これにより固定部材25は、振動体を支持する。また、上述した接地線の代替部材として用いることもできる。 The fixing members 25 are respectively provided in the central portions in the longitudinal direction on the long sides on both sides of the reinforcing plate 23. Each fixing member 25 is fixed to, for example, a base (not shown) by screws or the like. Thereby, the fixing member 25 supports the vibrating body. Moreover, it can also be used as an alternative member for the above-described ground wire.
≪圧電アクチュエーターの駆動について≫
本実施形態の制御部200は、駆動信号生成部100で生成される駆動信号に基づいて振動体を長手方向及び幅方向に振動させ、当接部24を楕円運動させる。そして、この楕円運動の際に、当接部24をローター30に当接させてローター30を回転させる。なお、制御部200は、ローター30の回転させる際に、停止状態から所定速度まで加速する加速域、所定速度を維持する定速域、及び、所定速度から停止状態まで減速する減速域、を有する速度プロファイルに基づいて回転するように制御を行う。以下の説明において加速域と減速域をまとめて加減速域ともいう。
≪About driving of piezoelectric actuator≫
The control unit 200 according to the present embodiment causes the vibrating body to vibrate in the longitudinal direction and the width direction based on the drive signal generated by the drive signal generation unit 100, thereby causing the contact portion 24 to elliptically move. Then, during this elliptical motion, the contact portion 24 is brought into contact with the rotor 30 to rotate the rotor 30. The control unit 200 has an acceleration region that accelerates from the stopped state to a predetermined speed, a constant speed region that maintains the predetermined speed, and a deceleration region that decelerates from the predetermined speed to the stopped state when the rotor 30 is rotated. Control is performed to rotate based on the speed profile. In the following description, the acceleration region and the deceleration region are collectively referred to as an acceleration / deceleration region.
このように本実施形態では、振動体が長手方向に振動する振動モード(縦振動モード:第1振動モードに相当する)と、振動体が幅方向に振動する振動モード(屈曲振動モード:第2振動モードに相当する)の2つの振動モードを用いる。以下各振動モードについて説明する。 As described above, in this embodiment, the vibration mode in which the vibration body vibrates in the longitudinal direction (longitudinal vibration mode: corresponding to the first vibration mode) and the vibration mode in which the vibration body vibrates in the width direction (bending vibration mode: second). Two vibration modes (corresponding to vibration modes) are used. Each vibration mode will be described below.
<縦振動モード>
図3Aは縦振動モードの簡略説明図である。制御部200が第1駆動信号を圧電素子21の第1電極26に供給すると、長手方向に沿って振動体が伸縮する縦振動モードの振動が励起される。この振動の振幅は、第1電極26に供給される第1駆動信号の電圧振幅に依存する。すなわち、第1駆動信号の電圧振幅が大きいほど縦振動モードの振動の振幅(以下、単に縦振動モードの振幅ともいう)が大きくなり、逆に、第1駆動信号の電圧振幅が小さいほど縦振動モードの振幅が小さくなる。
<Vertical vibration mode>
FIG. 3A is a simplified explanatory diagram of the longitudinal vibration mode. When the control unit 200 supplies the first drive signal to the first electrode 26 of the piezoelectric element 21, the vibration in the longitudinal vibration mode in which the vibrating body expands and contracts along the longitudinal direction is excited. The amplitude of this vibration depends on the voltage amplitude of the first drive signal supplied to the first electrode 26. That is, the greater the voltage amplitude of the first drive signal, the greater the amplitude of vibration in the longitudinal vibration mode (hereinafter, also simply referred to as the amplitude of the longitudinal vibration mode). The mode amplitude is reduced.
<屈曲振動モード>
図3Bは屈曲振動モードの説明図である。制御部200が第2駆動信号を圧電素子21の1対の第2電極27に供給すると、各第2電極27はそれぞれ長手方向に伸縮する。すなわち第2電極27の部分では縦振動モードの振動が起こる。一方、第3電極28の部分では縦振動モードの振動が起こらないため、振動体の長手方向の中心線に沿ってアンバランスな状態となる。これにより、図3Bに示すように、振動体には、長手方向に直交する方向(幅方向)に屈曲する屈曲振動モードの振動が励起される。この振動の振幅は、第2駆動信号の電圧振幅に依存する。すなわち、第2駆動信号の電圧振幅が大きいほど屈曲振動モードの振動の振幅(以下、単に屈曲振動モードの振幅ともいう)が大きくなり、逆に、第2駆動信号の電圧振幅が小さいほど屈曲振動モードの振幅が小さくなる。
<Bending vibration mode>
FIG. 3B is an explanatory diagram of the bending vibration mode. When the controller 200 supplies the second drive signal to the pair of second electrodes 27 of the piezoelectric element 21, each second electrode 27 expands and contracts in the longitudinal direction. That is, vibration in the longitudinal vibration mode occurs at the portion of the second electrode 27. On the other hand, in the portion of the third electrode 28, the vibration in the longitudinal vibration mode does not occur. As a result, as shown in FIG. 3B, vibration in a bending vibration mode that bends in a direction (width direction) orthogonal to the longitudinal direction is excited in the vibrating body. The amplitude of this vibration depends on the voltage amplitude of the second drive signal. That is, the greater the voltage amplitude of the second drive signal, the greater the amplitude of vibration in the flexural vibration mode (hereinafter also referred to simply as the amplitude of the flexural vibration mode). The mode amplitude is reduced.
なお、図3A、図3Bでは、振動体の上面側(圧電素子21側)しか図示していないが、振動体の下面側(圧電素子22側)も同一構成となっており、圧電素子21側と同様に縦振動モードと屈曲振動モードが励起される。具体的には、第1駆動信号によって縦振動モードが励起され、第2駆動信号によって、圧電素子21の屈曲と同じ方向に屈曲する屈曲振動モードが励起される。 3A and 3B, only the upper surface side (piezoelectric element 21 side) of the vibrating body is shown, but the lower surface side (piezoelectric element 22 side) of the vibrating body has the same configuration, and the piezoelectric element 21 side. The longitudinal vibration mode and the bending vibration mode are excited in the same manner as in FIG. Specifically, the longitudinal vibration mode is excited by the first drive signal, and the bending vibration mode that is bent in the same direction as the bending of the piezoelectric element 21 is excited by the second drive signal.
<楕円運動について>
図4は、ローター30を回転させる際の当接部24の運動(楕円運動)の説明図である。また、図5は、楕円の軌跡の説明図である。
<About elliptic motion>
FIG. 4 is an explanatory diagram of the movement (elliptical movement) of the contact portion 24 when the rotor 30 is rotated. FIG. 5 is an explanatory diagram of an elliptical locus.
第1駆動信号を第1電極26に供給し、第2駆動信号を第2電極27に供給すると、当接部24は、図4に示すように縦振動モードと屈曲振動モードとを組み合わせた楕円の軌跡(図の点線)を描くように移動する。そして、当接部24は、この楕円の軌跡を描く際に、当該軌道の長手方向のローター30側の端部でローター30と当接し、ローター30を矢印の方向に回転させる。 When the first drive signal is supplied to the first electrode 26 and the second drive signal is supplied to the second electrode 27, the contact portion 24 becomes an ellipse that combines the longitudinal vibration mode and the bending vibration mode as shown in FIG. Move so as to draw the locus (dotted line in the figure). When the abutting portion 24 draws this elliptical trajectory, the abutting portion 24 abuts on the rotor 30 at the end portion on the rotor 30 side in the longitudinal direction of the trajectory, and rotates the rotor 30 in the direction of the arrow.
図5に示す楕円の軌跡における長手方向の変位量(振幅)は、縦振動モードの振幅に依存する。この振幅が大きいと、当接部24をローター30に押し付ける力(押圧力)が大きくなる。しかし、この場合、当接部24がローター30から受ける反力も大きくなる。逆に、この振幅が小さいと押圧力が低くなり、当接部24がローター30と当接する際に滑りやすくなる。 The longitudinal displacement (amplitude) in the elliptical locus shown in FIG. 5 depends on the amplitude of the longitudinal vibration mode. When this amplitude is large, the force (pressing force) for pressing the contact portion 24 against the rotor 30 increases. However, in this case, the reaction force that the contact portion 24 receives from the rotor 30 also increases. On the other hand, when the amplitude is small, the pressing force becomes low, and the contact portion 24 becomes slippery when contacting the rotor 30.
一方、楕円の軌跡における幅方向の変位量(振幅)は、屈曲振動モードの振幅に依存する。この振幅が大きいとローター30の回転速度を速めることができるが、ローター30の回転が安定していないとき(例えば動き始め)にこの振幅を大きくすると、当接部24とローター30が滑りやすくなる。 On the other hand, the displacement amount (amplitude) in the width direction in the locus of the ellipse depends on the amplitude of the bending vibration mode. If this amplitude is large, the rotational speed of the rotor 30 can be increased. However, if this amplitude is increased when the rotation of the rotor 30 is not stable (for example, when it starts to move), the contact portion 24 and the rotor 30 become slippery. .
≪比較例≫
もし仮に、ローター30の回転速度に関係なく、図4に示す楕円と同一形状の楕円の軌道でローター30を駆動させるとする。この場合、ローター30を安定して回転させることができない可能性がある。
≪Comparative example≫
Assume that the rotor 30 is driven by an elliptical orbit having the same shape as the ellipse shown in FIG. 4 regardless of the rotational speed of the rotor 30. In this case, there is a possibility that the rotor 30 cannot be rotated stably.
例えば、楕円運動の軌道を小さくすると、振動体の長手方向の振動(縦振動モードの振幅)も小さくなる。このため、例えば押圧力が必要な加減速域において、当接部24とローター30が滑りやすくなるおそれがある。また、楕円運動の軌道を小さくすると、振動体の幅方向の振動(屈折振動モードの振幅)も小さくなる。このため、定速域において、所望の回転速度が得られなくなるおそれがある。 For example, when the orbit of the elliptical motion is reduced, the vibration in the longitudinal direction of the vibrating body (the amplitude of the longitudinal vibration mode) is also reduced. For this reason, for example, the contact portion 24 and the rotor 30 may be slippery in an acceleration / deceleration region where a pressing force is required. Moreover, if the orbit of the elliptical motion is reduced, the vibration in the width direction of the vibrating body (the amplitude of the refractive vibration mode) is also reduced. For this reason, there is a possibility that a desired rotation speed cannot be obtained in the constant speed range.
一方、楕円運動の軌道を大きくすると、振動体の長手方向の振動(縦振動モードの振幅)も大きくなる。このため、例えば、定速域において、ローター30が回転し難くなり、ローター30が回転する際にエネルギーを無駄に消費するおそれがある。 On the other hand, when the orbit of the elliptical motion is increased, the vibration in the longitudinal direction of the vibrating body (the amplitude of the longitudinal vibration mode) also increases. For this reason, for example, in the constant speed region, the rotor 30 is difficult to rotate, and there is a possibility that energy is wasted when the rotor 30 rotates.
≪本実施形態≫
図6は本実施形態の駆動方法の説明図である。図6Aは加減速域における楕円軌道の一例を示し、図6Bは定速域における楕円軌道の一例を示している。
<< this embodiment >>
FIG. 6 is an explanatory diagram of the driving method of this embodiment. 6A shows an example of an elliptical orbit in the acceleration / deceleration region, and FIG. 6B shows an example of an elliptical orbit in the constant speed region.
前述したように、本実施形態の制御部200は、第1波形調整部210と第2波形調整部220を有している。そして、制御部200は、駆動信号生成部100で生成された駆動信号の波形を第1波形調整部210と第2波形調整部220においてそれぞれ調整し、第1駆動信号、第2駆動信号として圧電アクチュエーター20に出力している。これにより、縦振動モードの振幅と、屈曲振動モードの振幅を別々に制御している。 As described above, the control unit 200 of this embodiment includes the first waveform adjustment unit 210 and the second waveform adjustment unit 220. Then, the control unit 200 adjusts the waveform of the drive signal generated by the drive signal generation unit 100 in the first waveform adjustment unit 210 and the second waveform adjustment unit 220, respectively, and outputs the piezoelectric as the first drive signal and the second drive signal. It is output to the actuator 20. Thereby, the amplitude of the longitudinal vibration mode and the amplitude of the bending vibration mode are controlled separately.
例えば加減速域では、図6Aに示すように、長手方向の振幅(縦振動モードの振幅)を大きくし、さらに、幅方向の振幅(屈曲振動モードの振幅)を小さくしている。つまり、制御部200は、第1駆動信号の電圧振幅を大きくし、第2駆動信号の電圧振幅を小さくする。こうすることにより、当接部24をローター30に強く押圧させることができ、且つ、幅方向には強い力が加わらないので、当接部24とローター30とが当接する際の、当接部24とローター30の滑りを抑制できる。 For example, in the acceleration / deceleration region, as shown in FIG. 6A, the longitudinal amplitude (longitudinal vibration mode amplitude) is increased, and the width direction amplitude (flexural vibration mode amplitude) is further decreased. That is, the control unit 200 increases the voltage amplitude of the first drive signal and decreases the voltage amplitude of the second drive signal. By doing so, the contact portion 24 can be strongly pressed against the rotor 30 and a strong force is not applied in the width direction, so the contact portion when the contact portion 24 and the rotor 30 are in contact with each other. 24 and the rotor 30 can be prevented from slipping.
一方、定速域では、図6Bに示すように、長手方向の振幅(縦振動モードの振幅)を小さくし、さらに、幅方向の振幅(屈曲振動モードの振幅)を大きくしている。つまり、制御部200は、第1駆動信号の電圧振幅を小さくし、第2駆動信号の電圧振幅を大きくする。こうすることにより、当接部24をローター30に押圧することによるエネルギーの無駄(軸損)を低減でき、且つ、幅方向に強い力を加えられるので、回転速度を高めることができる。 On the other hand, in the constant speed region, as shown in FIG. 6B, the longitudinal amplitude (longitudinal vibration mode amplitude) is reduced, and the width direction amplitude (flexural vibration mode amplitude) is increased. That is, the control unit 200 decreases the voltage amplitude of the first drive signal and increases the voltage amplitude of the second drive signal. By doing so, waste of energy (axial loss) due to pressing the contact portion 24 against the rotor 30 can be reduced, and a strong force can be applied in the width direction, so that the rotation speed can be increased.
本実施形態の制御部200は、ローター30が停止状態から動き始めるとき(加速域)には、図6Aの点線で示す軌道を描くように当接部24を略楕円運動させる。なお、このとき、長手方向にはローター30の静止摩擦係数に対応した押圧力が必要である。このため、その押圧力以上となるように長手方向の振幅(縦振動モードの振幅)が設定される。ただし、この振幅が大きすぎると、ローター30からの反力により振動体が異常振動を起こしてしまうおそれがある。このため、縦振動モードの振幅は、異常振動が発生する場合の振幅より小さくなるように設定されている。これにより振動体の異常振動を防止している。 When the rotor 30 starts to move from the stopped state (acceleration region), the control unit 200 according to the present embodiment causes the contact portion 24 to move approximately elliptically so as to draw a trajectory indicated by a dotted line in FIG. 6A. At this time, a pressing force corresponding to the static friction coefficient of the rotor 30 is required in the longitudinal direction. For this reason, the amplitude in the longitudinal direction (the amplitude in the longitudinal vibration mode) is set so as to be equal to or greater than the pressing force. However, if the amplitude is too large, the vibrating body may cause abnormal vibration due to the reaction force from the rotor 30. For this reason, the amplitude of the longitudinal vibration mode is set to be smaller than the amplitude when the abnormal vibration occurs. This prevents abnormal vibration of the vibrating body.
制御部200は、回転速度検出部300の検出結果に基づき、ローター30の回転速度が上昇するにつれて、屈曲振動モードの振動の振幅を大きくし、縦振動モードの振動の振幅を小さくする。こうすることにより、滑りを抑制しつつ回転速度を上げることができる。また、滑りを抑制できることにより、当接部24の耐摩耗性を向上させることができる。 Based on the detection result of the rotation speed detection unit 300, the control unit 200 increases the amplitude of vibration in the bending vibration mode and decreases the amplitude of vibration in the longitudinal vibration mode as the rotation speed of the rotor 30 increases. By doing so, it is possible to increase the rotation speed while suppressing slippage. In addition, since the slip can be suppressed, the wear resistance of the contact portion 24 can be improved.
そして、定速域では、制御部200は、図6Bのように幅方向の振幅(屈曲振動モードの振幅)を最大にし、長辺方向の振幅(縦振動モードの振幅)を最小にする。なお、定速域からローター30を停止させる際(減速域)には、制御部200は、上記と逆の制御を行う。 In the constant speed region, the control unit 200 maximizes the amplitude in the width direction (amplitude of the bending vibration mode) and minimizes the amplitude in the long side direction (the amplitude of the longitudinal vibration mode) as shown in FIG. 6B. Note that when the rotor 30 is stopped from the constant speed range (deceleration range), the control unit 200 performs a control opposite to the above.
以上説明したように、本実施形態では、圧電アクチュエーター20を駆動する際に、長手方向に振動体を伸縮させる縦振動モードと、幅方向に振動体を屈曲させる屈曲振動モードを同時に、且つ、独立して行っている。そして、ローター30の回転を加速又は減速させる場合(加減速域)では、ローター30を定速で回転させる場合(定速域)よりも、縦振動モードの振幅を大きくし、且つ、屈曲振動モードの振幅を小さくしている。 As described above, in the present embodiment, when the piezoelectric actuator 20 is driven, the longitudinal vibration mode in which the vibrating body is expanded and contracted in the longitudinal direction and the bending vibration mode in which the vibrating body is bent in the width direction are simultaneously and independently performed. It is done. In the case of accelerating or decelerating the rotation of the rotor 30 (acceleration / deceleration range), the longitudinal vibration mode has a larger amplitude and the bending vibration mode than in the case of rotating the rotor 30 at a constant speed (constant speed range). The amplitude is reduced.
こうすることにより、加減速域では、当接部24とローター30の滑りを抑制でき、かつ、定速域ではエネルギーの消費を抑制しつつ回転速度を速めることができる。このように圧電アクチュエーター20によるローター30の駆動の最適化を図ることができる。 By doing so, it is possible to suppress slippage of the contact portion 24 and the rotor 30 in the acceleration / deceleration range, and it is possible to increase the rotation speed while suppressing energy consumption in the constant speed range. In this way, the driving of the rotor 30 by the piezoelectric actuator 20 can be optimized.
===その他の実施形態===
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
=== Other Embodiments ===
The above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
<駆動対象物について>
前述した実施形態の圧電アクチュエーターでは、駆動の対象物(被駆動体)がローター30であったので、当接部24によってローター30を回転するようにしていたが、これには限らない。例えば平板形状の被駆動体に当接部24を当接させることによって、該被駆動体を直線的に駆動するようにしてもよい。
<About driven objects>
In the piezoelectric actuator of the above-described embodiment, since the object to be driven (driven body) is the rotor 30, the rotor 30 is rotated by the contact portion 24. However, the present invention is not limited to this. For example, the driven body may be linearly driven by bringing the contact portion 24 into contact with a flat-plate driven body.
<振動体について>
前述した実施形態において振動体は、圧電素子21、22及び補強板23で構成されていたが、これには限らない。例えば、補強板23の一方の面に圧電素子を設けて振動体を構成してもよい。あるいは、補強板23を用いずに圧電素子だけで振動体を構成するようにしてもよい。ただし、この場合、撓みが生じやすくなるおそれがある。また、例えば、落下したときや、螺子止めの際に、割れてしまうおそれがある。本実施形態のように補強板23を圧電素子21、22で挟むような構成すると、固定を確実に行うことができるとともに、強度を高めることができ、割れの発生のおそれを軽減できる。
<About vibrating body>
In the above-described embodiment, the vibrating body is composed of the piezoelectric elements 21 and 22 and the reinforcing plate 23, but is not limited thereto. For example, the vibrating body may be configured by providing a piezoelectric element on one surface of the reinforcing plate 23. Or you may make it comprise a vibrating body only with a piezoelectric element, without using the reinforcement board 23. FIG. However, in this case, there is a possibility that bending is likely to occur. Also, for example, there is a risk of breaking when dropped or screwed. When the reinforcing plate 23 is sandwiched between the piezoelectric elements 21 and 22 as in the present embodiment, the fixing can be reliably performed, the strength can be increased, and the possibility of occurrence of cracks can be reduced.
また、本実施形態では補強板23にはアルミニウムが用いられていたが、アルミニウム以外の金属を用いて補強板23を形成してもよい。例えば42Niアロイを用いてもよい。 In this embodiment, aluminum is used for the reinforcing plate 23, but the reinforcing plate 23 may be formed using a metal other than aluminum. For example, 42Ni alloy may be used.
また、本実施形態では圧電素子21、22にはチタン酸ジルコン酸鉛が用いられていたが、これには限られない。例えば、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛などを用いてもよい。 In the present embodiment, lead zirconate titanate is used for the piezoelectric elements 21 and 22, but is not limited thereto. For example, quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, lead scandium niobate, or the like may be used.
<駆動信号について>
前述した実施形態では、第1駆動信号および第2駆動信号は共に駆動信号生成部100で生成されていたが、これには限られない。例えば、駆動信号生成部を複数設けて第1駆動信号および第2駆動信号をそれぞれ別に生成してもよい。なお、その場合もローター30の回転速度の検出結果に応じて各駆動信号の波形をそれぞれ調整するようにすればよい。
<About drive signal>
In the above-described embodiment, both the first drive signal and the second drive signal are generated by the drive signal generation unit 100, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of drive signal generation units may be provided to generate the first drive signal and the second drive signal separately. In this case, the waveform of each drive signal may be adjusted according to the detection result of the rotational speed of the rotor 30.
<ローターの回転について>
前述した実施形態では、ローター30を一方向(反時計回り方向)のみに回転させていたが、両方向に回転するようにしてもよい。例えば、対角線上の一対の第3電極28の箇所にも一対の第2電極27と同様の電極を設け、第2駆動信号を供給する第2電極27の対の組み合わせをスイッチ等で切り替えることで、ローター30を反時計回り方向と時計回り方向に回転方向を切り替えるようにしてもよい。
<Rotation of rotor>
In the above-described embodiment, the rotor 30 is rotated only in one direction (counterclockwise direction), but may be rotated in both directions. For example, an electrode similar to the pair of second electrodes 27 is provided at a position of the pair of third electrodes 28 on the diagonal, and the combination of the pair of second electrodes 27 that supplies the second drive signal is switched by a switch or the like. The rotation direction of the rotor 30 may be switched between the counterclockwise direction and the clockwise direction.
<回転速度検出部について>
前述した実施形態では、回転速度検出部300を設けることによりローター30の回転速度を検出していたが、ローター30の回転速度を検出しなくてもよい。例えば、位相検出用の第3電極28の検出結果からローター30の回転速度を推定し、その推定結果に基づいて振動体の振動の制御を行うようにしてもよい。
<About the rotation speed detector>
In the above-described embodiment, the rotational speed of the rotor 30 is detected by providing the rotational speed detector 300, but the rotational speed of the rotor 30 may not be detected. For example, the rotational speed of the rotor 30 may be estimated from the detection result of the third electrode 28 for phase detection, and the vibration of the vibrating body may be controlled based on the estimation result.
<縦振動モードの振幅について>
前述した実施形態では、縦振動モードの振幅をローター30の回転速度に応じて変えていたが、段階的に変えてもよい。例えば、ローター30が動きだすとき(振幅大)と、定速域などローター30回転がしているとき(振幅小)の2段階に変えるようにしてもよい。
<About the amplitude of the longitudinal vibration mode>
In the above-described embodiment, the amplitude of the longitudinal vibration mode is changed according to the rotation speed of the rotor 30, but may be changed stepwise. For example, it may be changed in two stages: when the rotor 30 starts to move (large amplitude) and when the rotor 30 is rotating in a constant speed region (small amplitude).
20 圧電アクチュエーター、21,22 圧電素子、23 補強板、
24 当接部、25 固定部材、
26 第1電極、27 第2電極、28 第3電極、
30 ローター、31 回転軸、
100 駆動信号生成部、200 制御部、
210 第1波形調整部、220 第2波形調整部、
300 回転速度検出部
20 piezoelectric actuators, 21, 22 piezoelectric elements, 23 reinforcing plates,
24 contact part, 25 fixing member,
26 1st electrode, 27 2nd electrode, 28 3rd electrode,
30 rotor, 31 rotation axis,
100 drive signal generation unit, 200 control unit,
210 first waveform adjustment unit, 220 second waveform adjustment unit,
300 Rotation speed detector
Claims (8)
前記振動体が、前記被駆動体の駆動方向と交差する方向に前記振動体を伸縮させる第1振動モードと、前記被駆動体の駆動方向に前記振動体を屈曲させる第2振動モードであって、前記第1振動モードとは独立した第2振動モードと、で同時に振動し、
前記被駆動体の駆動を加速又は減速させる場合には、前記被駆動体を定速で駆動させる場合よりも、前記第1振動モードの振動の振幅を大きくし、且つ、前記第2振動モードの振動の振幅を小さくする、
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。 A driving method of a piezoelectric actuator comprising a vibrating body having a piezoelectric element and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body to drive the driven body,
A first vibration mode in which the vibrating body expands and contracts the vibrating body in a direction intersecting a driving direction of the driven body; and a second vibration mode in which the vibrating body is bent in the driving direction of the driven body. , And vibrate simultaneously in a second vibration mode independent of the first vibration mode,
When accelerating or decelerating the driving of the driven body, the amplitude of vibration in the first vibration mode is set larger than in the case of driving the driven body at a constant speed, and in the second vibration mode. Reduce the amplitude of vibration,
A method for driving a piezoelectric actuator.
前記被駆動体の駆動速度を検出し、当該駆動速度の検出結果に応じて、前記第1振動モードの振動の振幅、及び、前記第2振動モードの振動の振幅をそれぞれ変更する、
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。 It is a drive method of the piezoelectric actuator of Claim 1, Comprising:
Detecting the driving speed of the driven body, and changing the amplitude of vibration in the first vibration mode and the amplitude of vibration in the second vibration mode, respectively, according to the detection result of the driving speed;
A method for driving a piezoelectric actuator.
前記第2振動モードの振動の振幅は、前記駆動速度に依存するように変更する
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。 A method for driving a piezoelectric actuator according to claim 2,
The method for driving a piezoelectric actuator, wherein the amplitude of vibration in the second vibration mode is changed depending on the driving speed.
前記被駆動体の駆動を加速又は減速させるときの前記第1振動モードの振動の振幅は、所定値以下である
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。 A method for driving a piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3,
A method of driving a piezoelectric actuator, wherein an amplitude of vibration in the first vibration mode when accelerating or decelerating driving of the driven body is a predetermined value or less.
前記駆動信号を前記圧電アクチュエーターに供給する駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記振動体を前記被駆動体の駆動方向と交差する方向に伸縮させる第1振動モードで振動させるための第1駆動信号と、前記振動体を前記被駆動体の駆動方向に前記振動体を屈曲させる第2振動モードで振動させるための第2駆動信号とを、同時に供給し、前記被駆動体の駆動を加速又は減速させる場合には、前記被駆動体を定速で駆動させる場合よりも、大きい振幅の前記第1駆動信号を供給し、且つ、小さい振幅の前記第2駆動信号を供給する、
ことを特徴とする駆動ユニット。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and comprising a vibrating body that vibrates based on a drive signal supplied to the piezoelectric element; and a transmission unit that transmits the vibration to a driven body;
A drive unit for supplying the drive signal to the piezoelectric actuator;
With
The drive unit includes a first drive signal for causing the vibrator to vibrate in a first vibration mode that expands and contracts in a direction intersecting the drive direction of the driven body, and the vibrator in the drive direction of the driven body. When the second driving signal for vibrating in the second vibration mode for bending the vibrating body is simultaneously supplied to accelerate or decelerate the driving of the driven body, the driven body is driven at a constant speed. than to, it supplies the first drive signal amplitude greater, and to supply the second drive signal low amplitude,
A drive unit characterized by that.
前記被駆動体の駆動速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記駆動部は、前記駆動速度の検出結果に応じて振幅が変更された、前記第1駆動信号、及び、前記第2駆動信号を供給する、
ことを特徴とする駆動ユニット。 The drive unit according to claim 5 ,
A speed detecting unit for detecting a driving speed of the driven body;
The drive unit supplies the first drive signal and the second drive signal, the amplitude of which is changed according to the detection result of the drive speed.
A drive unit characterized by that.
前記駆動部は、前記駆動速度に依存するように振幅が変更された、前記第2駆動信号を供給する、
ことを特徴とする駆動ユニット。 The drive unit according to claim 6 ,
The drive unit supplies the second drive signal having an amplitude changed to depend on the drive speed;
A drive unit characterized by that.
前記駆動部は、前記被駆動体の駆動を加速又は減速させるときには、所定値以下の振幅の前記第1駆動信号を供給する、
ことを特徴とする駆動ユニット。 The drive unit according to any one of claims 5 to 7 ,
The drive unit supplies the first drive signal having an amplitude equal to or less than a predetermined value when accelerating or decelerating the drive of the driven body.
A drive unit characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011143842A JP5760748B2 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Piezoelectric actuator driving method and driving unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011143842A JP5760748B2 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Piezoelectric actuator driving method and driving unit |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013013218A JP2013013218A (en) | 2013-01-17 |
JP2013013218A5 JP2013013218A5 (en) | 2014-07-31 |
JP5760748B2 true JP5760748B2 (en) | 2015-08-12 |
Family
ID=47686589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011143842A Expired - Fee Related JP5760748B2 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Piezoelectric actuator driving method and driving unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5760748B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6662007B2 (en) * | 2015-12-03 | 2020-03-11 | セイコーエプソン株式会社 | Piezo drives, motors, robots, and pumps |
JP7263874B2 (en) * | 2019-03-25 | 2023-04-25 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric driving device control method and piezoelectric driving device |
JP7517092B2 (en) | 2020-11-09 | 2024-07-17 | セイコーエプソン株式会社 | Method for controlling piezoelectric drive device and method for controlling manipulator |
JP7092182B2 (en) * | 2020-12-25 | 2022-06-28 | Tdk株式会社 | Piezoelectric actuator |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK1186063T3 (en) * | 1999-05-31 | 2006-11-13 | Nanomotion Ltd | Piezoelectric multilayer motor |
US6798117B2 (en) * | 2002-07-10 | 2004-09-28 | Piezomotor Uppsala Ab | Fine control of electromechanical motors |
JP4313604B2 (en) * | 2003-05-06 | 2009-08-12 | セイコーインスツル株式会社 | Ultrasonic motor drive circuit and electronic device with ultrasonic motor |
JP4892661B2 (en) * | 2006-08-24 | 2012-03-07 | ニッコー株式会社 | Ultrasonic motor vibrator |
JP2009044952A (en) * | 2007-07-13 | 2009-02-26 | Konica Minolta Opto Inc | Ultrasonic actuator, magnetic recorder |
JP5212397B2 (en) * | 2010-02-12 | 2013-06-19 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric actuator |
-
2011
- 2011-06-29 JP JP2011143842A patent/JP5760748B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013013218A (en) | 2013-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5799596B2 (en) | Piezoelectric actuator, robot hand, and robot | |
EP1721382B1 (en) | Small piezoelectric or electrostrictive linear motor | |
US7960895B2 (en) | Drive unit | |
JP2012253990A (en) | Piezoelectric actuator, robot hand, and robot | |
US10326383B2 (en) | Method and device for controlling a piezoelectric motor | |
US20120316674A1 (en) | Piezoelectric actuator, robot hand, and robot | |
JP5760748B2 (en) | Piezoelectric actuator driving method and driving unit | |
JP2017010024A5 (en) | ||
JP4814948B2 (en) | Control device for vibration actuator | |
JPH07241090A (en) | Ultrasonic motor | |
CN109309459B (en) | Piezoelectric driving device, driving method of piezoelectric driving device, and robot | |
JP4672828B2 (en) | Ultrasonic motor and electronic device with ultrasonic motor | |
JP2010166736A (en) | Ultrasonic motor | |
US9252686B2 (en) | Drive control apparatus and drive control method for vibration wave driving apparatus | |
JP2004304963A (en) | Piezoelectric actuator | |
US9240746B2 (en) | Driving apparatus for vibration-type actuator | |
JP2002165469A (en) | Piezo-electric actuator | |
JP4998244B2 (en) | Vibration actuator, control method therefor, and robot hand | |
JP2006271167A (en) | Piezoelectric actuator | |
JP5315434B2 (en) | Drive device | |
JP2014117071A (en) | Robot | |
JP2009018352A (en) | Ultrasonic cutter and method of driving the same | |
JP2006352989A (en) | Drive unit of ultrasonic motor, its method and ultrasonic motor system | |
JP6269222B2 (en) | Piezoelectric motor | |
JP2024128370A (en) | Method for controlling vibration drive device, vibration drive device, and robot system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140617 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140617 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150410 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150512 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150525 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5760748 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |