JPH0349575A - Piezoelectric actuator having function of detecting operation origin - Google Patents

Piezoelectric actuator having function of detecting operation origin

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JPH0349575A
JPH0349575A JP1182970A JP18297089A JPH0349575A JP H0349575 A JPH0349575 A JP H0349575A JP 1182970 A JP1182970 A JP 1182970A JP 18297089 A JP18297089 A JP 18297089A JP H0349575 A JPH0349575 A JP H0349575A
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修 筒井
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孝雄 吉田
Hidehiko Kuwabara
桑原 英彦
Shoji Inoue
昭司 井上
Takenori Fukushima
武徳 福島
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Abstract

PURPOSE:To improve control accuracy by providing a stopper for regulating the operation range and a position sensor. CONSTITUTION:For a piezoelectric actuator, a plunger A as a substance to be driven is attached freely in advance and retreat inside a casing c, and three pieces of piezoelectric elements e-g are arranged on this periphery. Moreover, clamping members K-l are fixed to the tops of elastic bridges i-j. And a stopper S is formed at the inner face of the front wall a of the casing, and it contacts with the bottom flange of the plunger and regulates the downward operation. Moreover, a position sensor Sp is provided so as to detect the position of the plunger P, and it makes a controller store the position so as to make it an operation orgin.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は作動原点検出機能を有4.する圧電アクチュエ
ータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention has an operation origin detection function.4. This invention relates to piezoelectric actuators.

(ロ) 従来の技術 従来、パルス駆動のアクチュエータの一形態として、圧
電アクチュエータがあり、同圧電アクチュエータは、固
定部分にストローク用圧電素子の一側を固定し、同素子
の他側にクランプ用圧電素子を取り付け、各圧電素子に
パルス状の駆動電圧を印加して、クランプ用圧電素子で
プランジャをクランプさせ、ストローク用圧電素子を伸
縮させてプランジャを進退させる事を繰り返して、同プ
ランジャを大きく移動させるようにした圧電アクチュエ
ータがあり、プランジャの移動量が、ストローク用圧電
素子に印加した駆動電圧と、パルス数に比例することか
ら、オーブンループ制御を可能としたものがある。
(B) Conventional technology Conventionally, there is a piezoelectric actuator as one form of pulse-driven actuator. In this piezoelectric actuator, one side of a piezoelectric element for stroke is fixed to a fixed part, and a piezoelectric element for clamping is attached to the other side of the same element. Attach the element, apply a pulsed drive voltage to each piezoelectric element, clamp the plunger with the clamping piezoelectric element, expand and contract the stroke piezoelectric element to move the plunger forward and backward repeatedly, and move the plunger over a large distance. There are piezoelectric actuators that allow oven loop control because the amount of movement of the plunger is proportional to the drive voltage applied to the stroke piezoelectric element and the number of pulses.

ところが、駆動電圧の誤差、プランジャと圧電素子間の
スリップなどで、プランジャの位置に誤差が生じ、更に
この誤差が累積して大きな誤差になるという欠点があっ
た。
However, there is a drawback that an error occurs in the position of the plunger due to an error in the driving voltage, a slip between the plunger and the piezoelectric element, and this error accumulates to become a large error.

そこで、この欠点を解決する為に、該アクチュエータの
プランジャのストロークエンド位置に有接点のマイクロ
スイッチ等を設けて、同スイッチにプランジャが当接し
てスイッチングが行われたときに、プランジャが原点に
位置したものとしてプランジャ位置データを更新するよ
うにしたものがある。
Therefore, in order to solve this problem, we installed a micro switch with a contact point at the stroke end position of the plunger of the actuator, and when the plunger comes into contact with the switch and performs switching, the plunger returns to the home position. There is one that updates plunger position data.

(ハ) 発明が解決しようとする課題 しかしながら、有接点スイッチにはスイッチング動作点
にバラツキがあり、特に、圧電アクチュエータのように
低速で作動するものでは、振動等の影響を強くうけて上
記のバラッキが更に大きくなるため、原点検出が不正確
になるという欠点があった。
(c) Problems to be Solved by the Invention However, contact switches have variations in their switching operating points, and in particular, those that operate at low speeds, such as piezoelectric actuators, are strongly affected by vibrations and the above-mentioned variations occur. This has the disadvantage that the origin becomes inaccurate because the value becomes even larger.

なお、アブソリュート型のエンコーダのように、絶対位
置を検出できる位置センサもあるが、圧電アクチュエー
タのように、精密にプランジャの位置制御を行うもので
は、温度、経時変化等による変動を無視することができ
ない為、アブソリュート型のエンコーダを用いた場合で
も、必要に応じ作動原点の補正を必要とする。
Note that there are position sensors that can detect absolute position, such as absolute encoders, but those that precisely control the plunger position, such as piezoelectric actuators, cannot ignore fluctuations due to temperature, changes over time, etc. Since this is not possible, even if an absolute encoder is used, the operating origin must be corrected as necessary.

(二) 課題を解決するための手段 本発明では、クランプ用の圧電素子と、ストローク用の
圧電素子とに、制御装置からのパルス状の電圧を印加し
てプランジャを往復作動させるように構戒した圧電アク
チュエータにおいて、同アクチュエータに、プランジャ
の作動範囲を機械的に規制するストッパーを設けてプラ
ンジャ作動の原点とすると共に、プランジャの位置を検
出する位置センサを取付けて、同位置センサの出力が変
化しなくなるまでプランジャをストツバ一方向に作動さ
せ、このときの位置センサの出力を、プランジャ作動原
点の位置データとすることを特徴とする作動原点検出機
能を有する圧電アクチュエタを提供せんとするものであ
る。
(2) Means for Solving the Problems In the present invention, a pulse voltage is applied from a control device to a piezoelectric element for clamping and a piezoelectric element for stroke to cause the plunger to reciprocate. In this piezoelectric actuator, a stopper is installed on the actuator to mechanically restrict the operating range of the plunger to serve as the origin of plunger operation, and a position sensor is attached to detect the position of the plunger, so that the output of the position sensor changes. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator having an operation origin detection function, which operates a plunger in one direction until it stops moving, and uses the output of a position sensor at this time as position data of the plunger operation origin. .

(ホ) 作用・効果 本発明によれば、一旦、プランジャをストッパー方向に
作動させて行き、プランジャが原点に達し、制御装置か
らストッパー方向の駆動出力が出されていても、プラン
ジャの作動がストッパーで規制されて移動しなくなるま
でプランジャを駆動する。
(E) Functions and Effects According to the present invention, even if the plunger is once operated in the direction of the stopper, and the plunger reaches the origin, and the control device outputs a driving output in the direction of the stopper, the operation of the plunger is not performed in the direction of the stopper. Drive the plunger until it stops moving.

そして、プランジャが移動しなくなると同時に位置セン
サ出力も変化しなくなる。
Then, at the same time as the plunger stops moving, the position sensor output also stops changing.

上記のように、プランジャの原点到達と、位置センサ出
力の変化がなくなる現象とが対応して同時に生起するの
で、位置センサ出力の変化がなくなった時点の位置セン
サ出力を、プランジャ作動原点の位置データとすること
ができる。
As mentioned above, the arrival of the plunger at the origin and the phenomenon in which the change in the position sensor output stops occurs simultaneously, so the position sensor output at the time when the change in the position sensor output stops is used as the position data of the plunger operation origin. It can be done.

特に、有接点スイッチ等を用いないので、低速作動のプ
ランジャでも、位置センサ出力のバラッキがなく安定し
ており、作動原点を精密に検出することができる。
In particular, since a contact switch or the like is not used, the position sensor output is stable without variations even with a plunger operating at low speed, and the operating origin can be detected precisely.

このようにして検出したプランジャ作動原点の位置デー
タを制御装置に記憶させておけば、この位置データに基
づいて、プランジャの作動制御を行うことがてきる。
If the position data of the plunger operation origin detected in this manner is stored in the control device, the operation of the plunger can be controlled based on this position data.

また、作動原点の位置データは、必要に応じ、または定
萌的にプランジャを原点に復帰させて更新することがで
き、更には、圧電アクチュエータの作動中、プランジャ
が作動原点に復帰した機会を捉えて更新することができ
る。
In addition, the position data of the operating origin can be updated by returning the plunger to the origin as needed or periodically, and furthermore, the data on the position of the operating origin can be updated by returning the plunger to the origin while the piezoelectric actuator is operating. can be updated.

上記のように、更新された作動原点の位置データに基づ
いてプランジャの作動制御がが行われることから、制御
の精度を向上することができる。
As described above, since the operation of the plunger is controlled based on the updated position data of the operation origin, the precision of control can be improved.

(へ) 実施例 本発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、第1図中
(A)はパルス駆動アクチュエータとしての圧電アクチ
ュエータを示し、前後壁(a) (b)を只備するケー
シング(e)内に、同心円的にかつ軸線に沿って進退自
在に被駆動体としてのプランジャ(P)を取付け、さら
に、プランジャ(P)の外周面上に同心円的に、3個の
圧電素子(c)((’)(g)を配設している。
(F) Embodiment An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, (A) shows a piezoelectric actuator as a pulse drive actuator, and a casing ( A plunger (P) as a driven body is mounted concentrically and movably back and forth along the axis within e), and three piezoelectric elements (c) are mounted concentrically on the outer peripheral surface of the plunger (P). )((')(g) is provided.

また、〈1)はその基端を支持材(h)に、(j)はそ
の基端をストローク用圧電素子(g)に固着するととも
にその先端を前後壁(a) (b)に向けて伸延する片
持ち梁状の弾性ブリッジである。
In addition, (1) has its base end fixed to the support member (h), and (j) has its base end fixed to the stroke piezoelectric element (g), and its tips are directed toward the front and rear walls (a) and (b). It is an elastic bridge in the form of a cantilevered beam.

そして、同弾性ブリッジ(1)(j)の先端には、その
外周面にクランプ用圧電素子(e)(f’)を取付ける
とともに、その内周面にクランブ部材(k)(+)を固
着している。
At the tip of the elastic bridge (1) (j), piezoelectric elements (e) (f') for clamping are attached to the outer circumferential surface, and clamping members (k) (+) are fixed to the inner circumferential surface. are doing.

また、前壁(a)の内面にストッパー(S)を形或して
、プランジャ(P)の下端部に形成したフランジ(F)
との当接により、プランジャ(P)の下方作動を規制す
るようにしており、この状態におけるプランジャ(P)
の位置を同プランジャ(P)の作動原点としている。
In addition, a stopper (S) is formed on the inner surface of the front wall (a), and a flange (F) is formed at the lower end of the plunger (P).
The downward movement of the plunger (P) is restricted by contact with the plunger (P), and in this state, the plunger (P)
The position is set as the operating origin of the plunger (P).

次に、各圧電素子(e)(f)(g>の作用について説
明する 圧電素子(e> (f) (g)のうちクランブ用圧電
素子(e)(f)は、電圧印加状態では内径を縮径させ
てプランジャ(P)をクランプすると共に、非電圧印加
状態では内径を拡径してプランジャ(P)へのクランプ
を解除する。
Next, we will explain the action of each piezoelectric element (e), (f), and The plunger (P) is clamped by contracting the diameter of the plunger (P), while expanding its inner diameter and releasing the clamp on the plunger (P) when no voltage is applied.

一方、ストローク用圧電素子(g)は、非電圧印加状態
ではプランジャ(P)上を軸線方向に伸長し、電圧印加
状態ではプランジャ(P)上を軸線方向に収縮する。
On the other hand, the stroke piezoelectric element (g) extends in the axial direction on the plunger (P) when no voltage is applied, and contracts in the axial direction on the plunger (P) when a voltage is applied.

次に、かかる構成を有する圧電アクチュエータ(A)に
よるプランジャ(P)の移動について、第2図〜第5図
を参照して説明する。
Next, the movement of the plunger (P) by the piezoelectric actuator (A) having such a configuration will be explained with reference to FIGS. 2 to 5.

後述する制御装置(C)から、駆動プログラムに従って
、圧電素子(f’)に電圧を印加して、第2図に示すよ
うに、プランジャ(P)をクランプし、圧電素子(e)
への電圧印加を解除してプランジャ(P)のクランブを
解除する。
A voltage is applied to the piezoelectric element (f') from a control device (C), which will be described later, according to a drive program, and as shown in FIG. 2, the plunger (P) is clamped and the piezoelectric element (e)
The clamp of the plunger (P) is released by removing the voltage from the plunger (P).

次に、第3図に示すように、圧電素子(g)に電圧を印
加して収縮せしめると、圧電素子(f)が矢印方向に移
動し、これに伴ってプランジャ(P)も矢印方向に移動
する。
Next, as shown in Figure 3, when a voltage is applied to the piezoelectric element (g) to cause it to contract, the piezoelectric element (f) moves in the direction of the arrow, and the plunger (P) also moves in the direction of the arrow. Moving.

その後、第4図に示すように、圧電素子(e)に電圧を
印加してプランジャ(P)をクランプし、ついで圧電素
子(f’)の印加電圧を解除してプランジャ(P)のク
ランプを解除し、圧電素子(g)の印加電圧を解除する
と、圧電素子(g)が伸長して圧電素子(f’)が第5
図の位置に復帰する。
Thereafter, as shown in Figure 4, a voltage is applied to the piezoelectric element (e) to clamp the plunger (P), and then the voltage applied to the piezoelectric element (f') is released to unclamp the plunger (P). When the voltage applied to the piezoelectric element (g) is released, the piezoelectric element (g) expands and the piezoelectric element (f')
Return to the position shown in the figure.

その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャ(
P)をμmオーダ或はサブμmオーダのストロークで尺
とり虫状に移動することができ、プランジャ(P)先端
に連結した各種作動装置を精密に動作させることができ
る。
After that, by repeating the above operation, the plunger (
P) can be moved like an inchworm with a stroke on the μm order or sub-μm order, and various actuating devices connected to the tip of the plunger (P) can be precisely operated.

かかる圧電アクチュエータ(A)の作動は、第6図で示
す制御装置(C)で制御されており、同装置(C)は、
マイクロプロセッサー(MPU) 、入出力インターフ
ェース(+)(0)、駆動プログラムを記憶したメモリ
(M)によって構成されており、入力インターフェース
(1)には、プランジャ(P)を作動させるためのスイ
ッチ(Sv)が接続し、出力インターフェース(0)に
は、駆動回路(I))を介してクランプ用及びストロー
ク用の圧電素子(e) (f’) (g)力《接続して
いる。
The operation of the piezoelectric actuator (A) is controlled by a control device (C) shown in FIG.
It consists of a microprocessor (MPU), an input/output interface (+) (0), and a memory (M) that stores a drive program.The input interface (1) includes a switch ( Sv) is connected to the output interface (0), and piezoelectric elements (e) (f') (g) for clamping and stroke are connected to the output interface (0) via the drive circuit (I)).

そして、スイッチ(Sv)からプランジャ(P)への制
御指令が制御装置(C)に入力すると、駆動プロダラム
にしたがってパルス状の駆動電圧が出力され、前記のよ
うにプランジャ(P)を作動させることができる。
When a control command from the switch (Sv) to the plunger (P) is input to the control device (C), a pulsed drive voltage is output according to the drive program, and the plunger (P) is actuated as described above. I can do it.

かかる圧電アクチュエータ(A)に、第1図に示すよう
に、位置センサ(Sp)を設けてプランジャ(P)の位
置を検出するようにしている。
As shown in FIG. 1, this piezoelectric actuator (A) is provided with a position sensor (Sp) to detect the position of the plunger (P).

すなわち、プランジャ(P)の後端外周面に筒状の移動
電極(pm)を設けると共に、移動電極(pm)と所定
の間隔を保持して筒状のアルミナセラミックス等の誘電
体(E)を外嵌して、同誘電体(E)の後端面を後壁(
b)の内面に固着し、誘電体(E)の外周にそれぞれ筒
状の第1固定電極(psl)と第2固定電極(ps2)
とを、軸線方向に所定間隔を保持して外嵌して、移動電
極(pm)の両端を第1、第2固定電極(psi) (
ps2)とラップさせ、プランジャ(P)の移動に伴う
各電極(pm) (psi) (ps2)のラップ部分
の長さの変化によって、第1固定電極(psi)と移動
電極(pI!l)間の静電容量と、第2固定電極(ps
2)と移動電極(pm)間の静電容量とが、互いに補数
的に増減するように構成している。
That is, a cylindrical moving electrode (pm) is provided on the outer peripheral surface of the rear end of the plunger (P), and a cylindrical dielectric material (E) such as alumina ceramics is provided at a predetermined distance from the moving electrode (pm). Fit the rear end surface of the dielectric (E) onto the rear wall (
b) A first fixed electrode (psl) and a second fixed electrode (ps2) each having a cylindrical shape are fixed to the inner surface of the dielectric (E) and are arranged on the outer periphery of the dielectric (E).
are fitted onto the outside while maintaining a predetermined interval in the axial direction, and both ends of the movable electrode (pm) are connected to the first and second fixed electrodes (psi) (
ps2) and the first fixed electrode (psi) and the moving electrode (pI!l) by changing the length of the wrapped portion of each electrode (pm) (psi) (ps2) as the plunger (P) moves. and the capacitance between the second fixed electrode (ps
2) and the electrostatic capacitance between the moving electrode (pm) are configured to increase and decrease in a complementary manner to each other.

そして、第7図で示すように、各電極(pm)(psl
)(ps2)間の静電容量を、それぞれ発振定数の一つ
とした発振回路(CI)(C2)を構成し、その発振波
をミキサー(C3)に人力し、ミキサー(C3)の出力
の高周波領域をローバスフィルタ(C4)でカットし、
FV変換回路(C5)で電圧に変換し、A−D変換器〈
C6〉を介して制御装置(C)に人力するように構成し
ている。
As shown in FIG. 7, each electrode (pm) (psl
) (ps2) as one of the oscillation constants, and the oscillation wave is input to the mixer (C3), and the high frequency output of the mixer (C3) is Cut the area with a low-pass filter (C4),
Convert to voltage with FV conversion circuit (C5) and convert to A-D converter
C6> is configured to be manually input to the control device (C).

上記のようにして制御装置(C)に入力したA−D変換
器(C6)の出力を処理して、プランジャ(P)の位置
を算出することができる。
The position of the plunger (P) can be calculated by processing the output of the AD converter (C6) input to the control device (C) as described above.

すなわち前述したように、第1固定電極<psi)と移
動電極(pm)間の静電容量と、第2固定電極(ps2
)と移動電極(pm)間の静電容量とが、プランジャ(
P)の移動に対応して、互いに補数的に増減するように
構戊しているので、これに対応して発振回路(CI) 
(C2)の発振周波数も、一方が高くなると他方が低く
なる。
That is, as described above, the capacitance between the first fixed electrode <psi) and the moving electrode (pm) and the second fixed electrode (ps2
) and the electrostatic capacitance between the moving electrode (pm) and the plunger (
In response to the movement of P), the oscillation circuit (CI) is configured to increase or decrease in a complementary manner to each other.
Regarding the oscillation frequency of (C2), when one becomes high, the other becomes low.

上記のようにプランジャ(P)の移動に対応して変化す
る発振回路(Cl) (C2)の発振周波数を、ミキサ
ー(C3)でミキシングすることで、上記二つの発振周
波数の和と差の合成周波数を出力させ、合成周波数の和
の方の高周波領域をローパスフィルタ(C4)でカット
して、合成周波数の差の方の低周波領域だけをFV変換
回路(C5)で電圧に変換し、AD変換器(C6)を介
して制御装置(C)に入力することで、プランジャ(P
)の位置を検知することができる。
By mixing the oscillation frequency of the oscillation circuit (Cl) (C2), which changes in response to the movement of the plunger (P) as described above, with the mixer (C3), the sum and difference of the two oscillation frequencies are synthesized. The frequency is output, the high frequency region of the sum of the synthesized frequencies is cut by a low-pass filter (C4), only the low frequency region of the difference of the synthesized frequencies is converted to voltage by the FV conversion circuit (C5), and the AD By inputting to the control device (C) via the converter (C6), the plunger (P
) position can be detected.

また、ローバスフィルタ(C4)の出力波形を整形して
制御装置(C)に人力し、同装1 (C)の内部でデジ
タル的に(例えば周波数カウントなど)周波数を検出す
る事もできる。
It is also possible to shape the output waveform of the low-pass filter (C4) and manually input it to the control device (C), and then digitally detect the frequency (for example, by frequency counting) inside the equipment 1 (C).

本発明の実施例は上記のように構成されており、圧電ア
クチュエータ(A)と制御装置(C)が電源に接続され
ると、イニシャライズまたはバワーオンリセットの一環
として、圧電アクチュエータ(A)に負荷がかかる前に
、一旦、プランジャ(P)をストッパー(S)で作動が
規制されて、位置センサ(Sp)出力に変化がなくなる
まで前進させ、その時のA−D変換器(C6)の出力を
メモリ(M)に記憶させることで、ストッパー(S)で
作動が規制された位置をプランジャ(P)の作動原点と
して用いることができるようになる。
The embodiment of the present invention is configured as described above, and when the piezoelectric actuator (A) and the control device (C) are connected to the power source, the piezoelectric actuator (A) is loaded with a load as part of initialization or power-on reset. Before this occurs, move the plunger (P) forward until its operation is regulated by the stopper (S) and there is no change in the output of the position sensor (Sp), and then record the output of the A-D converter (C6) at that time. By storing it in the memory (M), the position where the operation is regulated by the stopper (S) can be used as the starting point for the operation of the plunger (P).

そして、上記のプランジャ(P)の作動原点の位置デー
タと、1駆動パルス当たりのプランジャ(P)の移動量
と、A−D変換器(C6)の出力から検知したプランジ
ャ(P)の現在位置データとを参照してプランジャ(P
)を駆動することにより、クローズドループによるプラ
ンジャ(P)の作動制御を行うことができる。
Then, the current position of the plunger (P) detected from the position data of the operating origin of the plunger (P), the amount of movement of the plunger (P) per one drive pulse, and the output of the A-D converter (C6). Refer to the data and plunger (P
), the operation of the plunger (P) can be controlled in a closed loop.

また、作動原点の位置データの更新を行うには、前記と
同様に、プランジャ(P)をストッパー(S)で作動が
規制されて、位置センサ(Sp)出力に変化がなくなる
まで前進させ、その時のA−D変換器(C6)の出力を
メモリ(}4)に記憶させればよい。
In addition, in order to update the position data of the operating origin, similarly to the above, move the plunger (P) forward until the operation is regulated by the stopper (S) and there is no change in the position sensor (Sp) output, and then The output of the A-D converter (C6) may be stored in the memory (}4).

特に、位置センサ(Sp)出力の変化がなくなった時の
同センサ(Sp)出力を、プランジャ(P)の作動原点
の位置データとすることで、バラツキのないfj1密な
位置データを検出することができ、ひいては、プランジ
ャ(P)を精密に制御することができる。
In particular, by using the output of the position sensor (Sp) when there is no change in the output of the position sensor (Sp) as the position data of the operating origin of the plunger (P), it is possible to detect fj1 dense position data without variation. As a result, the plunger (P) can be precisely controlled.

上記作動原点の位置データの検出・更新は、前記のよう
に電源投入時に必ず行うものであるが、必要に応じ使用
者が制御装置(C)に位置データ更新の指令を与えて行
ったり、制御プログラム中にタイマーを設定して一定時
間ごとに更新したり、下記適用例で述べるように、プラ
ンジャ(P)がストッパー(S)で作動が規制されるま
で作動する機会を捉えて更新することができる。
The detection and updating of the position data of the operating origin is always performed when the power is turned on as described above, but if necessary, the user may issue a command to update the position data to the control device (C) or perform the control You can set a timer during the program and update it at regular intervals, or as described in the application example below, you can update it by seizing the opportunity to operate until the plunger (P) is regulated by the stopper (S). can.

また、プランジャ(I’)が作動原点に到達し、ストッ
パー(S)に当接して作動が停止すると、位置センサ(
Sp)の出力変化がなくなるので、この時点でプランジ
ャ(P)のストッパー方向の駆動を停lLすれば、プラ
ンジャ(P)を無理に駆動することか防止され、無理な
駆動によるクランプ用の圧電素子(e)(f)及びプラ
ンジャ(P)の摩耗等の弊害を防止することができる。
Also, when the plunger (I') reaches the operating origin and comes into contact with the stopper (S) and stops operating, the position sensor (
Since there will be no change in the output of Sp), if the driving of the plunger (P) in the stopper direction is stopped at this point, the plunger (P) will be prevented from being driven forcefully, and the piezoelectric element for clamping due to forced driving will be prevented. (e), (f) and harmful effects such as wear of the plunger (P) can be prevented.

上記圧電アクチュエータ(^)は、プランジャ(1’)
の先端に、各種機器を連結して同機器を正確に制御する
ことができる。
The piezoelectric actuator (^) above is a plunger (1')
Various devices can be connected to the tip of the device to accurately control the devices.

第8図は上記の圧電アクチュエータ(A)をダイヤフラ
ム型の流量調整弁(■)の作動制御に適用して、同弁(
v)の開閉及び流量調整を行わせるようにしたものを示
している。
Figure 8 shows the above piezoelectric actuator (A) applied to control the operation of a diaphragm-type flow rate regulating valve (■).
v), which is configured to open/close and adjust the flow rate.

図中、(1)は弁本体、(2)は流入路、(3〉は流出
路、(4)は主弁座、(5)は主弁体、(6)はパイロ
ット弁座、(7)はダイヤフラム、(8)はオリフィス
、(9〉はプランジャ(P)の先端に連設されたパイロ
ット弁体を示しており、弁本体(1)を開弁ずるには、
プランジャ(P)を上方作動させてパイロット弁座(6
)を開き、閉弁するにはプランジャ(P)を下方作動さ
せてパイロット弁座(6)を閉じることによって行われ
る。
In the figure, (1) is the valve body, (2) is the inflow path, (3> is the outflow path, (4) is the main valve seat, (5) is the main valve body, (6) is the pilot valve seat, and (7) is the main valve seat. ) indicates the diaphragm, (8) indicates the orifice, and (9> indicates the pilot valve body connected to the tip of the plunger (P). To open the valve body (1),
Operate the plunger (P) upward to remove the pilot valve seat (6).
) is opened and closed by operating the plunger (P) downward to close the pilot valve seat (6).

特に、弁本体(1)の閉弁時には、主弁体(5)は主弁
座(4)に、プランジャ(P)の先端に連設されたパイ
ロット弁体(9〉はパイロット弁座(6〉に当接した状
態になるため、プランジャ(P)の下方作動が規制され
ることになり、位置センサ(Sp)の出力変化がなくな
るので、この位置をプランジャ(P)の作動原点に設定
し、この状態での位置センサ(Sp)の検出出力を、プ
ランジャ(P)の作動原点の位置データとする。
In particular, when the valve body (1) is closed, the main valve body (5) is connected to the main valve seat (4), and the pilot valve body (9) connected to the tip of the plunger (P) is connected to the pilot valve seat (6). >, the downward movement of the plunger (P) is restricted and there is no change in the output of the position sensor (Sp), so set this position as the operating origin of the plunger (P). , the detection output of the position sensor (Sp) in this state is taken as the position data of the operating origin of the plunger (P).

したがって、主弁体(5)の閉弁動作ごとにプランジャ
(P)の作動原点の1立置データの更新を行うことがで
きる。
Therefore, one upright position data of the operating origin of the plunger (P) can be updated every time the main valve body (5) closes the valve.

また、主弁体(5〉の閉弁状態を作動原点としてプラン
ジャCP)の位置補正が行われるので、主弁体(5)及
びパイロット弁体(9)等のへたりによる閉弁位置及び
開度のずれも自動的に補正されることになる。
In addition, since the position of the plunger CP is corrected using the closed state of the main valve body (5) as the operating origin, the valve close position and open position due to fatigue of the main valve body (5), pilot valve body (9), etc. The degree deviation will also be automatically corrected.

上記のように、主弁体(5)の閉弁状態に於けるプラン
ジャ(P)の位置を作動原点として、プランジャ(P)
の位置が頻繁にに補正されていることから、プランジャ
(P)の位置を正確に制御することができ、正確な流量
調整を行うことができる。
As mentioned above, the position of the plunger (P) in the closed state of the main valve body (5) is set as the operating origin, and the plunger (P)
Since the position of the plunger (P) is frequently corrected, the position of the plunger (P) can be accurately controlled and the flow rate can be adjusted accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による.II電アクチュエータの断面説
明図、第2図〜第5図は圧電アクチュエータの作動順序
を示す説明図、第6図は制御装置の構戊を示すブロック
図、第7図は静電容量を検出する回路溝戊を示すブロッ
ク図、第8図は流ffi調整弁の断面説明図。 (A):圧電アクチュエータ (C)二制御装置 (P):プランジャ (S):ストッパー (Sp) :位置センサ (e)(f’):クランプ用の圧電素子(g)二ストロ
ーク用の圧電素子
Figure 1 is based on the present invention. A cross-sectional explanatory diagram of the II electric actuator, FIGS. 2 to 5 are explanatory diagrams showing the operating order of the piezoelectric actuator, FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control device, and FIG. 7 is a capacitance detection diagram. A block diagram showing the circuit groove, and FIG. 8 is a cross-sectional explanatory diagram of the flow ffi adjustment valve. (A): Piezoelectric actuator (C) Two-control device (P): Plunger (S): Stopper (Sp): Position sensor (e) (f'): Piezoelectric element for clamp (g) Piezoelectric element for two-stroke

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)クランプ用の圧電素子と、ストローク用の圧電素子
とに、制御装置からのパルス状の電圧を印加してプラン
ジャを往復作動させるように構成した圧電アクチュエー
タにおいて、 同アクチュエータに、プランジャの作動範囲を機械的に
規制するストッパーを設けてプランジャ作動の原点とす
ると共に、プランジャの位置を検出する位置センサを取
付けて、同位置センサの出力が変化しなくなるまでプラ
ンジャをストッパー方向に作動させ、このときの位置セ
ンサの出力を、プランジャ作動原点の位置データとする
ことを特徴とする作動原点検出機能を有する圧電アクチ
ュエータ。
[Scope of Claims] 1) A piezoelectric actuator configured to reciprocate a plunger by applying a pulse voltage from a control device to a piezoelectric element for clamping and a piezoelectric element for stroke, comprising: A stopper is installed to mechanically restrict the operating range of the plunger to serve as the origin of plunger operation, and a position sensor is installed to detect the position of the plunger, and the plunger is moved in the direction of the stop until the output of the position sensor stops changing. 1. A piezoelectric actuator having an operation origin detection function, characterized in that the piezoelectric actuator is actuated at this time, and the output of the position sensor at this time is used as position data of the plunger operation origin.
JP1182970A 1989-07-14 1989-07-14 Piezoelectric actuator with operation origin detection function Expired - Lifetime JP2874200B2 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001275371A (en) * 2000-03-29 2001-10-05 Canon Precision Inc Apparatus and method for controlling drive of oscillatory wave motor and storage medium
KR20030084567A (en) * 2002-04-23 2003-11-01 (주)주주웍스 Rest room of pet animal

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