KR20120081134A - 진동형 구동 장치 및 진동형 구동 장치의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

구동 장치(1)는 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자(7)와, 전기 기계 변환 소자(7)에 의해 이동될 수 있는 구동 부재(8)와, 구동 부재(8)에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체(9)와, 이동체(9)에 접촉함으로써 이동체(9)의 이동을 제한하는 규제 부재(10, 11)와, 전기 기계 변환 소자(7)에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하는 구동 회로(3)와, 전기 기계 변환 소자(7)의 임피던스를 검출하는 검출 회로(4)와, 검출 회로(4)의 검출값이 소정값 이상일 때, 이동체(9)가 규제 부재(10, 11)에 접촉하고 있다고 판단하는 판정 수단(5)을 갖는다.

Description

진동형 구동 장치 및 진동형 구동 장치의 제어 방법 {VIBRATION-TYPE DRIVE APPARATUS, AND CONTROL METHOD FOR VIBRATION-TYPE DRIVE APPARATUS}

본 발명은 진동형 구동 장치 및 진동형 구동 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

전압을 기계적 변위로 변환시키는 전기 기계 변환 소자에 의해 구동 부재를 축 방향으로 톱니 형상으로 비대칭으로 진동시켜서, 구동 부재에 마찰 결합되는 이동체를 구동 부재에 대하여 축 방향으로 미끄럼 변위시키는 진동형 구동 장치가 공지되어 있다. 진동형 구동 장치에서는, 전기 기계 변환 소자에 인가하는 구동 전압의 1주기당 이동체의 변위량이 엄밀하게는 일정하지 않고, 실제 이동체의 위치가 구동 전압으로부터 추정되는 위치로부터 어긋나 버리는 경우가 있다. 이로 인해, 종래의 진동형 구동 장치로 위치 결정을 행하는 경우, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 이동체의 위치를 검출하는 센서를 설치할 필요가 있었다.

또한, 간이한 구성으로서, 이동체에 접촉해서 이동체의 가동 범위를 정하는 부재를 설치하고, 이동체를 가동 범위보다 충분히 긴 거리를 이동시킬 수 있을 만큼 구동 전압을 인가함으로써, 한번 이동체를 가동 범위의 일단부로 이동시키고, 이 가동 단부를 기점으로 하여, 원하는 위치까지 이동체를 이동시킬 만큼의 구동 전압을 인가함으로써, 이동체의 위치 결정 오차를 억제하는 경우도 있다.

그러나, 이 구성에서는, 이동체가 가동 단부에 도달한 후에도, 일정 시간은 구동 전압을 계속해서 인가하는 것이 필요해서, 구동에 시간이 걸린다는 문제가 있다. 예를 들어, 2개의 진동형 구동 장치에 의해, 이동체를 X-Y 방향으로 주사 이동시키는 경우, 1주사마다 이동체를 가동 단부까지 이동시킬 필요가 있어, 이러한 여분의 구동 시간이 겹쳐서 큰 시간 손실이 된다.

또한, 종래의 진동형 구동 장치에서는 미끄럼 변위를 사용하고 있기 때문에, 이동체가 가동 단부에 도달한 후에도 이동체는 구동 부재 상을 미끄러지고, 전기 기계 변환 소자는 계속해서 진동한다. 그로 인해, 가동 단부 근방의 위치에서 구동 부재 등의 편마모가 발생하기 쉽다는 문제도 있다. 이러한 편마모는 이상한 마찰을 발생시키기 때문에, 이동체가 가동 단부에서 일시적으로 구동 부재에 고착된 상태가 되어, 이동체를 가동 단부로부터 이동시키도록 구동 전압을 입력했을 때에 이동체의 움직임이 지연되어, 이동체를 원하는 위치에 위치 결정할 수 없게 되는 경우가 있다.

가동 단부에서의 여분의 구동을 없애기 위해서, 이동체가 가동 단부에 도달한 것을 검출할 수 있는 센서를 설치하는 것이 고려되지만, 센서의 검출 정밀도가 장치의 위치 결정 정밀도에 직결되므로, 고가의 센서를 사용할 필요가 있어, 높은 비용 상승은 피할 수 없다.

일본 특허 공개 제2000-78861호 공보

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은 저비용으로 이동 부재가 가동 단부에 도달한 것을 검출할 수 있는 진동형 구동 장치, 및 이동체의 위치 결정을 위해서 과잉의 구동 전압을 인가하지 않는 진동형 구동 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 진동형 구동 장치는, 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자와, 상기 전기 기계 변환 소자에 의해 이동될 수 있는 구동 부재와, 상기 구동 부재에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체와, 상기 이동체에 접촉함으로써 상기 이동체의 이동을 제한하는 규제 부재와, 상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하는 구동 회로와, 상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하는 검출 회로와, 상기 검출 회로의 검출값이 소정값 이상일 때, 상기 이동체가 상기 규제 부재에 접촉되어 있다고 판단하는 판정 수단을 갖는 것으로 한다.

이 구성에 의하면, 이동체가 규제 부재에 접촉하면, 전기 기계 변환 소자의 변위에 의해 이동하는 구동 부재와 함께 이동체가 규제 부재측으로 더 이동하는 것을 방해하므로, 전기 기계 변환 소자에 그의 변위를 억제하는 힘이 작용하고, 이 결과로서, 전기 기계 변환 소자의 임피던스가 상승한다. 따라서, 임피던스의 검출값이 어떤 값 이상이면, 이동체가 규제 부재에 접촉하는 가동 단부에 있다고 판단할 수 있다. 이에 의해, 이동체가 규제 부재에 접촉하고 나서, 또한 규제 부재측으로 이동시키는 것 같은 구동 전압을 인가하는 불필요한 제어가 필요 없어, 이동체가 빠른 위치 결정을 할 수 있고, 가동 단부에서의 구동 부재의 편마모를 방지할 수도 있다.

또한, 본 발명의 진동형 구동 장치에 있어서, 상기 검출 회로는 검출 저항을 사용하여, 상기 구동 전압의 인가에 의해 흐르는 전류값을 검출하는 주지의 구성이어도 좋다.

또한, 본 발명의 진동형 구동 장치에 있어서, 상기 전기 기계 변환 소자는 전압의 인가에 의해 톱니 형상의 기계적 변위를 발생시키는 것이어도 좋다.

또한, 본 발명에 따르면, 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자와, 상기 전기 기계 변환 소자에 의해 이동될 수 있는 구동 부재와, 상기 구동 부재에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체와, 상기 이동체에 접촉함으로써 상기 이동체의 이동을 제한하는 규제 부재를 갖는 진동형 구동 장치의 제어 방법의 제1 형태는, 상기 이동체를 상기 규제 부재에 접촉시키기 위해서, 상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하면서, 상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하고, 상기 임피던스의 검출값이 소정값 이상이 되었을 때, 상기 구동 전압의 인가를 정지시키는 방법으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 진동형 구동 장치의 제어 방법의 제2 형태는, 상기 이동체를 상기 규제 부재로부터 미리 정한 거리만큼 이격시킨 위치에 정지시키기 위해서, 상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하여, 상기 임피던스의 검출값이 소정값 이상인 상태에서, 상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하고, 상기 임피던스의 검출값이 소정값보다 작아지고 나서, 미리 정한 시간의 경과 후에, 상기 구동 전압의 인가를 정지시키는 방법으로 한다.

이들 방법에 의하면, 상기 이동체가 상기 규제 부재에 접촉하면, 즉시 구동 전압의 인가가 정지되므로, 구동 시간이 짧아, 가동 단부에서의 구동 부재의 편마모를 방지할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 진동형 구동 장치의 제어 방법의 제3 형태는, 상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하여, 상기 임피던스의 검출값이 소정값 이상인 상태에서, 상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하고, 상기 임피던스의 검출값이 상기 소정값보다 작아지고 나서, 다시 상기 소정값 이상이 될 때까지의 시간을 계측함으로써, 상기 이동체의 이동 속도를 산출하는 방법으로 한다.

또한, 본 발명의 진동형 구동 장치의 제어 방법의 제1부터 제3 형태에 있어서, 상기 전기 기계 변환 소자는 전압의 인가에 의해 톱니 형상의 기계적 변위를 발생시키는 것이어도 좋다.

본 발명에 따르면, 전기 기계 변환 소자의 임피던스에 의해 이동체가 가동 단부에 도달한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진동형 구동 장치는 여분의 구동 전압의 인가가 필요 없기 때문에, 이동체의 위치 결정에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 진동형 구동 장치는 여분의 구동을 행하지 않아 구동 부재 등의 편마모를 방지할 수 있으므로, 위치 결정 정밀도가 저하하기 어렵고, 빈번한 교정이 불필요해서 수명이 길다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 진동형 구동 장치의 회로도이다.
도 2는 도 1의 진동형 구동 장치의 구동 전류의 파형을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 진동형 구동 장치의 이동체를 원점 복귀시키는 제어의 흐름도이다.
도 4는 도 1의 진동형 구동 장치의 이동체의 이동 속도를 산출하기 위한 제어의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태의 진동형 구동 장치의 회로도이다.
도 6은 도 4의 진동형 구동 장치의 검출 회로가 검출하는 전류의 파형을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 4의 진동형 구동 장치의 이동체를 소정의 위치로 이동시키는 제어의 흐름도이다.
도 8은 도 4의 진동형 구동 장치의 이동체의 이동 속도를 산출하기 위한 제어의 흐름도이다.

이로써, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 본 발명의 제1 실시 형태의 진동형 구동 장치(1)의 구성을 나타낸다. 진동형 구동 장치(1)는 기계적 구성 요소인 액추에이터(2)와, 액추에이터(2)에 구동 전압을 공급하는 구동 회로(3)와, 액추에이터(2)의 구동 전류를 검출하는 검출 회로(4)와, 컴퓨터를 포함하는 제어 장치(5)를 갖는다.

액추에이터(2)는 일단부가 추(6)에 고정되어, 구동 전압이 인가되면 신축하는 압전 소자(전기 기계 변환 소자)(7)와, 압전 소자(7)의 신축에 의해 축 방향으로 진동하는 축 형상의 구동 부재(8)와, 구동 부재(8)에 미끄럼 이동 가능하게 마찰 결합하는 이동체(9)와, 이동체(9)에 접촉해서 이동체(9)의 이동을 제한하고, 이동체(9)의 가동 범위를 정하는 규제 부재(10, 11)를 갖는다.

구동 회로(3)는 제어 장치(5)로부터 입력되는 제어 신호(S1, S2, S3, S4)에 의해 각각 스위칭되는 4개의 FET(12, 13, 14, 15)에 의해, 압전 소자(7)의 양쪽 전극을 직류 전원(16)에 접속 또는 접지하는 브리지 회로이다.

검출 회로(4)는 구동 회로(3)의 압전 소자(7)를 접지하기 위한 전로에 설치한 검출 저항(션트 저항)(17)의 양단부의 전위차를 출력하는 비교기(18)와, 비교기(18)의 출력을 증폭시키는 증폭기(19)와, 증폭기(19)의 출력을 디지탈화하는 AD 변환기(20)를 갖는다. 검출 회로(4)의 출력, 즉 압전 소자(7)의 방전 전류의 전류값을 나타내는 디지털 신호는 제어 장치(5)에 입력된다.

진동형 구동 장치(1)에 있어서, 구동 회로(3)로부터 액추에이터(2)의 압전 소자(7)에 주기적인 구동 전압이 인가되면, 압전 소자(7)의 신축에 의해, 구동 부재(8)가 축 방향으로 톱니 형상의 속도 변화로 왕복 이동한다. 이동체(9)는 구동 부재(8)가 완만하게 이동할 때에는, 구동 부재(8)에 마찰 결합한 채 구동 부재(8)와 함께 이동하지만, 구동 부재(8)가 급준(急峻)하게 이동할 때에는, 자신의 관성력에 의해 그 자리에 머물러, 구동 부재(8)에 대하여 미끄럼 변위한다.

예를 들어, 구동 회로(3)는 주파수 140kHz, 듀티비 0.3의 주기적인 직사각형 파형의 구동 전압을 출력하여, 이동체(9)를 압전 소자(7)로부터 멀어지는 조출(繰出) 방향으로 미끄럼 변위시키고, 주파수 140kHz, 듀티비 0.7의 직사각형 파형의 구동 전압을 출력하여, 이동체(9)를 압전 소자(7)에 가까운 복귀 방향으로 미끄럼 변위시킨다. 이 구동 전압의 주파수는 액추에이터(2)의 공진 주파수보다 낮고, 공진 주파수의 약 0.7배에 상당한다.

검출 회로(4)가 검출하는 압전 소자(7)의 방전 전류는 구동 전압의 파형(전압 및 스위칭 파형)과 압전 소자(7)의 임피던스에 의해 결정된다. 즉, 검출 회로(4)는 직접적으로는 구동 회로(3)를 흐르는 전류를 검출하고 있지만, 압전 소자(7)의 임피던스를 검출하고 있다고도 할 수 있다.

도 2에, 검출 회로(4)의 검출값, 즉 검출 저항(17)을 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 압전 소자(7)는 전기적으로는 커패시터에 근사한 용량성 특성을 나타낸다. 따라서, 구동 회로(3)의 전류는 FET(12, 13, 14, 15)의 상태를 전환한 순간에 극대값을 나타내고, 그 후 점차 감소해 가는 변화를 반복한다. 이러한 파형을 검출하기 위해서, 검출 회로(4)의 AD 변환기(20)는 충분히 짧은 주기로, 예를 들어 0.1㎲마다(샘플링 주파수 10MHz로) AD 변환을 행한다.

제어 장치(5)는 검출 회로(4)로부터 입력된 검출값으로부터 FET(12, 13, 14, 15)의 스위칭의 일주기마다 그의 최대값(피크 전류값)을 추출한다. 구동 회로(3)의 전류의 피크값은 도 2에 도시한 바와 같이, 이동체(9)가 가동 범위 내측에 있을 때, 즉 규제 부재(10, 11)에 접촉하지 않고 있을 때에는 약 1000mA이지만, 이동체(9)가 그의 가동 단부에 도달하여 규제 부재(10 또는 11)에 접촉하면 약 900mA로 저하한다. 이로 인해, 제어 장치(5)는 검출 회로(4)의 검출 전류의 피크값의 임계값을 950mA로 해서 검출한 피크값이 950mA 이하이면, 이동체(9)가 규제 부재(10 또는 11)에 접촉되어 있다고 판단하고(판정 수단), 상황에 따라서 구동 회로(3)를 적절하게 제어한다.

예를 들어, 본 실시 형태에 있어서, 이동체(9)가 규제 부재(11)에 접촉하는 가동 단부로부터 일정한 거리(예를 들어, 50㎛)만큼 이격된 위치를 원점으로 하고, 이동체(9)의 위치를 원점 복귀하고 나서 인가한 구동 전압의 펄스수의 적산값에 일 펄스당 이동량(예를 들어, ±0.1㎛)을 곱한 위치로 해서 인식할 경우, 이동체(9)를 원점 복귀시킬 때에는, 도 3에 도시한 바와 같은 제어를 행한다. 이동체(9)의 원점은, 예를 들어 진동형 구동 장치(1)를 포커스 렌즈의 구동에 사용하는 경우, 초점 거리가 무한대가 되는 위치에 정해진다. 이동체(9)의 원점을 가동 단부로부터 이격된 위치로 하는 것은, 제품마다 편차가 있어도 가동 범위 내에 초점 거리가 무한대가 되는 위치가 확실하게 존재하도록 설계하기 위해서이다.

이 원점 복귀의 제어에서는, 제어 장치(5)는 구동 회로(3)에 이동체(9)를 조출 방향으로 이동시키는 구동 전압을 연속해서 출력시키면서, 각 구동 전압의 펄스마다 검출 회로(4)가 검출한 전류값으로부터 피크값을 추출한다. 그리고, 제어 회로(5)는 추출한 피크값이 950mA 이하가 되면, 구동 회로(3)에 즉시 구동 전압의 출력을 정지시키고, 그리고 이동체(9)를 가동 단부로부터 원점까지 이동시키는 데에 필요한 펄스수(예를 들어, 500 펄스)의 복귀 방향의 구동 전압을 출력시킨다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 이동체(9)를 규제 부재(10)에 접촉하는 위치로부터 규제 부재(11)에 접촉하는 위치까지 이동시키고, 그에 필요로 하는 시간을 계측함으로써, 이동체(9)의 이동 속도를 산출하여, 이동체(9)를 이동시켜야 할 거리에 대한 인가해야 할 구동 전압의 펄스수의 연산식을 보정한다. 이 제어는, 예를 들어 진동형 구동 장치(1)의 전원을 넣었을 때에 실행된다.

구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 우선 제어 장치(5)는 구동 회로(3)에 이동체(9)를 복귀 방향으로 이동시키는 구동 전압을 연속해서 출력시키고, 각 구동 전압의 펄스마다 검출 회로(4)가 검출한 전류값으로부터 피크값을 추출하여, 추출한 피크값이 950mA 이하가 되면, 이동체(9)가 규제 부재(10)에 접촉하고 있다고 생각되므로, 구동 회로(3)에 구동 전압의 출력을 정지시킨다. 계속해서, 제어 장치(5)는 구동 회로(3)에 이동체(9)를 조출 방향으로 이동시키는 구동 전압을 연속해서 출력시키고, 타임 카운터를 스타트시켜서 시간 계측을 개시한다. 또한, 시간 계측은 구동 전압의 일 사이클을 단위 시간으로서 표현하는 것이 간편하다.

그리고, 제어 장치(5)는 각 구동 전압의 펄스마다 검출 회로(4)가 검출한 전류값으로부터 피크값을 추출하고, 추출한 피크값이 950mA 이하가 되면, 이동체(9)가 규제 부재(11)에 도달했다고 생각되므로, 구동 회로(3)에 구동 전압의 출력을 정지시킴과 동시에, 시간 계측을 종료한다. 마지막으로, 제어 장치(5)는 이동체(9)가 규제 부재(10)에 접촉하는 위치로부터 규제 부재(11)에 접촉하는 위치까지의 거리를 타임 카운터로 계측한 시간으로 나누는 것으로, 이동체(9)의 이동 속도(구동 전압 일 펄스당 이동 거리)를 산출한다.

이에 의해, 제어 장치(5)는 이동체(9)의 위치 또는 이동량을 지시하는 신호가 외부로부터 입력되었을 때, 구동 회로(3)로 출력시켜야 할 구동 전압의 펄스수를 산출하기 위한 연산식을 보정하는 것으로, 이동체(9)의 위치 결정 정밀도를 높인다. 즉, 본 실시 형태의 진동형 구동 장치(1)에서는, 환경 온도의 변화나, 각 부재의 마모 등에 의한 이동 속도의 변화를 자기 보정하므로, 정기적인 교정 작업이 불필요하다.

진동형 구동 장치(1)에 있어서, 도 3의 제어와 도 4의 제어를 조합하고, 도 4의 제어에 의해 이동체(9)의 속도를 산출하기 위해서, 이동체(9)를 규제 부재(11)에 접촉시킨 상태에서, 소정의 펄스수의 구동 전압을 인가함으로써, 이동체(9)를 원점으로 복귀시켜도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, FET(14, 15)와 접지 사이에 검출 저항(17)이 삽입되어 있지만, 도 1에서, 예를 들어 직류 전원(16)과 FET(12, 13) 사이의 전로(A점)나, 구동 회로(3)와 압전 소자(7) 사이의 전로(B점)에 검출 저항(17)을 삽입하여, 그의 양단부의 전위차를 검출 회로(4)에 의해 검출함으로써, 압전 소자(7)의 임피던스를 검출하도록 해도 좋다.

또한, 도 5에, 본 발명의 제2 실시 형태의 진동형 구동 장치(1a)의 구성을 나타낸다. 본 실시 형태에 관한 것으로, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 진동형 구동 장치(1a)에 있어서, 직류 전원(16)은 무시할 수 없는 내부 저항(16a)을 갖고, 출력 임피던스가 높다. 이로 인해, 진동형 구동 장치(1a)는 구동 회로(3)의 FET(12, 13) 직전의 전로에, 충분한 정전 용량을 갖고 전류 버퍼가 되는 평활 콘덴서(21)가 설치되어 있다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 검출 저항(17)은 직류 전원(16)과 평활 콘덴서(21) 사이에 삽입되어 있다. 따라서, 검출 회로(4)는 이 검출 저항(17)의 양단부의 전위차를 검출함으로써, 압전 소자(7)의 임피던스를 검출하도록 설치되어 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 액추에이터(2)의 압전 소자(7)의 충전 전류 및 방전 전류는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도 2에 도시한 파형이 된다. 그러나, 직류 전원(16)은 내부 저항(16a) 때문에 순간적으로 큰 전류를 공급할 수 없으므로, 압전 소자(7)의 전류가 클 때에는, 평활 콘덴서(21)에 대전(charge)되어 있는 전하가 압전 소자(7)에 공급된다. 그리고, 평활 콘덴서(21)에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 직류 전원(16)으로부터 조금씩 전하가 대전된다. 따라서, 도 6의 전류 파형은, 도 2의 전류 파형을 평활화한 것이며, 양자의 전류 파형의 적분값은 동등해진다.

본 실시 형태에서는, 검출 회로(4)가 압전 소자(7)를 흐르는 전류의 평균값을 검출하므로, 제어 장치(5)는 검출 회로(4)로부터 입력된 검출값을 그대로 이용하면 되고, 피크값을 추출하는 것 같은 고속 처리가 요구되지 않는다.

도 7에, 본 실시 형태에 있어서의 이동체(9)의 원점 복귀 처리의 흐름을 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 검출 전류가 47.5mA 이하로 되었을 때, 이동체(9)가 규제 부재(10, 11)에 접촉되어 있다고 판단한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 조출 방향의 구동 전압을 인가하고, 이동체(9)가 규제 부재(11)에 도달했다면, 복귀 방향의 구동 전압을 연속해서 인가하며, 검출 전류가 47.5mA 보다 커지고 나서, 이동체(9)를 가동 단부에서 원점까지 이동시키는 데에 필요한 펄스수의 구동 전압을 인가한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 기계적인 구동 단부에서의 편마모 등에 의해, 가동 단부에서 이동체(9)가 일시적인 고착 상태가 되어, 구동 전압이 인가되어도 이동체가 이동하지 않는 경우가 있기 때문에, 이동체(9)가 규제 부재(11)로부터 이격되어, 이동을 개시한 것을 확인하고 나서, 원점까지 이동시키는 데에 필요한 구동 전압을 인가하도록 하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 이동체(9)가 규제 부재(10, 11)에 접촉 또는 규제 부재(10, 11)로부터 이격되었을 때, 검출 회로(4)가 검출하는 전류값은, 도 6에 도시한 바와 같이 서서히 저하되기 때문에, 압전 소자(7)의 임피던스 변화의 검출에 지연이 발생한다. 따라서, 이 지연분만큼 이동체(9)를 가동 단부에서 원점으로 이동시키기 위한 구동 전압의 펄스수를 적게 설정하는 것이 바람직하다. 단, 이 지연이 충분히 작으면, 예를 들어 압전 소자(7)의 임피던스 변화의 검출 지연이 10 펄스 이하이면 이동체(9)의 위치 결정 오차는 1㎛ 이하밖에 되지 않아, 검출 회로(4)의 검출 지연에 기인하는 위치 결정 오차를 무시할 수 있다. 따라서, 검출 회로(4)의 검출 지연이 충분히 작아지도록 평활 콘덴서(21)의 용량을 최적화하면, 검출 회로(4)의 검출 지연을 무시해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 이동체(9)를 규제 부재(10)에 접촉하는 위치로부터 규제 부재(11)에 접촉하는 위치까지 구동하고, 이동체(9)의 이동 속도를 산출할 때에도, 이동체(9)가 규제 부재(10)로부터 이격되어, 검출 전류가 47.5mA보다 커졌을 때에 시간의 계측을 개시하도록 되어 있다. 이 경우, 검출 회로(4)의 검출 지연은 시간 계측의 개시 시와 종료 시에 동일하게 발생하여, 서로 상쇄되기 때문에 전혀 고려할 필요가 없다.

1, 1a: 진동형 구동 장치
2: 액추에이터
3: 구동 회로
4: 검출 회로
5: 제어 장치(판정 수단)
6: 추
7: 압전 소자(전기 기계 변환 소자)
8: 구동 부재
9: 이동체
10, 11: 규제 부재
12, 13, 14, 15: FET
16: 직류 전원
17: 검출 저항
21: 평활 콘덴서

Claims (7)

1. 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 의해 이동될 수 있는 구동 부재와,
   상기 구동 부재에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체와,
   상기 이동체에 접촉함으로써 상기 이동체의 이동을 제한하는 규제 부재와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하는 구동 회로와,
   상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하는 검출 회로와,
   상기 검출 회로의 검출값이 소정값 이상일 때, 상기 이동체가 상기 규제 부재에 접촉되어 있다고 판단하는 판정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 검출 회로는 상기 구동 전압의 인가에 의해 흐르는 전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 기계 변환 소자는 전압의 인가에 의해 톱니 형상의 기계적 변위를 발생시키는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치.
4. 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 의해 이동될 수 있는 구동 부재와,
   상기 구동 부재에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체와,
   상기 이동체에 접촉함으로써 상기 이동체의 이동을 제한하는 규제 부재를 갖는 진동형 구동 장치의 제어 방법이며,
   상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하면서, 상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하고,
   상기 임피던스의 검출값이 소정값 이상이 되었을 때, 상기 구동 전압의 인가를 정지시키는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치의 제어 방법.
5. 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 의해 이동될 수 있는 구동 부재와,
   상기 구동 부재에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체와,
   상기 이동체에 접촉함으로써 상기 이동체의 이동을 제한하는 규제 부재를 갖는 진동형 구동 장치의 제어 방법이며,
   상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하고,
   상기 임피던스의 검출값이 소정값 이상인 상태에서, 상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하고,
   상기 임피던스의 검출값이 소정값보다 작아지고 나서, 미리 정한 시간의 경과 후에, 상기 구동 전압의 인가를 정지시키는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치의 제어 방법.
6. 전압이 인가되면 기계적 변위를 발생시키는 전기 기계 변환 소자와,
   상기 전기 기계 변환 소자에 의해 이동될 수 있는 구동 부재와,
   상기 구동 부재에 미끄럼 변위 가능하게 결합하는 이동체와,
   상기 이동체에 접촉함으로써 상기 이동체의 이동을 제한하는 규제 부재를 갖는 진동형 구동 장치의 제어 방법이며,
   상기 전기 기계 변환 소자의 임피던스를 검출하고,
   상기 임피던스의 검출값이 소정값 이상인 상태에서, 상기 전기 기계 변환 소자에 주기적으로 변화하는 구동 전압을 인가하고,
   상기 임피던스의 검출값이 상기 소정값보다 작아지고 나서, 다시 상기 소정값 이상이 될 때까지의 시간을 계측함으로써, 상기 이동체의 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치의 제어 방법.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 기계 변환 소자는 전압의 인가에 의해 톱니 형상의 기계적 변위를 발생시키는 것을 특징으로 하는 진동형 구동 장치의 제어 방법.

Images