JPH0866064A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
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- JPH0866064A JPH0866064A JP6199822A JP19982294A JPH0866064A JP H0866064 A JPH0866064 A JP H0866064A JP 6199822 A JP6199822 A JP 6199822A JP 19982294 A JP19982294 A JP 19982294A JP H0866064 A JPH0866064 A JP H0866064A
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- inertial
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/025—Inertial sliding motors
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- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 移動体と固定部材との摩擦状態が変化して
も、一回当たりの移動量がほぼ一定となり、安定した駆
動を可能とする。 【構成】 非対称の周波電圧波形による慣性体１３の慣
性力が固定部材１４と移動体１１との静止摩擦力よりも
大きいときに、移動体１１が固定部材１４上を間欠的に
移動する圧電アクチュエータにおいて、移動体１１の一
駆動波形当たりの移動量を設定する設定部２５と、移動
体１１の一駆動波形当たりの移動量を検出する検出部２
２と、設定部２５の設定量と検出部２２の検出量とを比
較し、駆動信号発生部２１の駆動パラメータを変更する
制御を行う制御部２６とを有する。
も、一回当たりの移動量がほぼ一定となり、安定した駆
動を可能とする。 【構成】 非対称の周波電圧波形による慣性体１３の慣
性力が固定部材１４と移動体１１との静止摩擦力よりも
大きいときに、移動体１１が固定部材１４上を間欠的に
移動する圧電アクチュエータにおいて、移動体１１の一
駆動波形当たりの移動量を設定する設定部２５と、移動
体１１の一駆動波形当たりの移動量を検出する検出部２
２と、設定部２５の設定量と検出部２２の検出量とを比
較し、駆動信号発生部２１の駆動パラメータを変更する
制御を行う制御部２６とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気−機械変換素子の
変形により発生する慣性体の慣性力を利用して移動体を
移動させる圧電アクチュエータに関し、特に、その電気
−機械変換素子の駆動信号の制御方法を改良した圧電ア
クチュエータに関するものである。
変形により発生する慣性体の慣性力を利用して移動体を
移動させる圧電アクチュエータに関し、特に、その電気
−機械変換素子の駆動信号の制御方法を改良した圧電ア
クチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４及び図５は、従来の圧電アクチュエ
ータ（特開昭６３−２９９７８５号等）を示す図であっ
て、図４は斜視図、図５は動作説明図である。従来の圧
電アクチュエータ１０は、移動体１１に圧電体１２が装
着され、その圧電体１２の移動体１１と反体側の端に慣
性体１３が装着されている。また、移動体１１は、固定
部材１４に摩擦面１１ａによって接触されており、圧電
体１２及び慣性体１３とは接触していない。
ータ（特開昭６３−２９９７８５号等）を示す図であっ
て、図４は斜視図、図５は動作説明図である。従来の圧
電アクチュエータ１０は、移動体１１に圧電体１２が装
着され、その圧電体１２の移動体１１と反体側の端に慣
性体１３が装着されている。また、移動体１１は、固定
部材１４に摩擦面１１ａによって接触されており、圧電
体１２及び慣性体１３とは接触していない。
【０００３】次に、図５を参照して、従来の圧電アクチ
ュエータの動作を説明する。図５（ａ）のｔａの時点で
は、圧電体１２は、駆動信号が印加される寸前の状態で
あり、駆動力は生じていない。図５（ｂ）のｔｂの時点
では、圧電体１２は、電圧増加率の大きな駆動信号が印
加され、その電圧値に応じて伸びる。このときに、圧電
体１２の伸び率が大きく、急峻であるので、慣性体１３
から発生する衝撃的な慣性力の反力が移動体１１に加わ
り、その反力が移動体摩擦面１１ａと固定部材１４との
間の静止摩擦力に打ち勝って、移動体１１を移動させ
る。図５（ｃ）のｔｃの時点では、圧電体１２は、伸び
きって、変位が生じていないために、移動体１１は、移
動を停止する。
ュエータの動作を説明する。図５（ａ）のｔａの時点で
は、圧電体１２は、駆動信号が印加される寸前の状態で
あり、駆動力は生じていない。図５（ｂ）のｔｂの時点
では、圧電体１２は、電圧増加率の大きな駆動信号が印
加され、その電圧値に応じて伸びる。このときに、圧電
体１２の伸び率が大きく、急峻であるので、慣性体１３
から発生する衝撃的な慣性力の反力が移動体１１に加わ
り、その反力が移動体摩擦面１１ａと固定部材１４との
間の静止摩擦力に打ち勝って、移動体１１を移動させ
る。図５（ｃ）のｔｃの時点では、圧電体１２は、伸び
きって、変位が生じていないために、移動体１１は、移
動を停止する。
【０００４】図５（ｄ）のｔｄの時点では、圧電体１２
は、電圧減少率の小さな駆動信号が印加され、その電圧
値に応じて縮む。このときは、圧電体１２の縮み率が小
さく緩やかであるので、慣性体１３の反力が移動体摩擦
面１１ａと固定部材１４と間の静止摩擦力より小さくな
り駆動されない。電圧減少率は、電圧増加率に比べて十
分小さくする必要がある。図５（ｅ）のｔｅの時点で
は、図５（ａ）と同様な初期状態となる。このようにし
て、移動体１１は、１回の非対称波形の入力により移動
する。
は、電圧減少率の小さな駆動信号が印加され、その電圧
値に応じて縮む。このときは、圧電体１２の縮み率が小
さく緩やかであるので、慣性体１３の反力が移動体摩擦
面１１ａと固定部材１４と間の静止摩擦力より小さくな
り駆動されない。電圧減少率は、電圧増加率に比べて十
分小さくする必要がある。図５（ｅ）のｔｅの時点で
は、図５（ａ）と同様な初期状態となる。このようにし
て、移動体１１は、１回の非対称波形の入力により移動
する。
【０００５】つまり、この圧電アクチュエータ１０は、
非対称な駆動信号を入力すると、その駆動信号の前半
は、電圧増加率が大きいために、慣性体１３から発生す
る衝撃的な慣性力の反力が移動体１１に加わり、その反
力が移動体摩擦面１１ａと固定部材１４と間の静止摩擦
力に打ち勝つので、移動体１１は移動する。
非対称な駆動信号を入力すると、その駆動信号の前半
は、電圧増加率が大きいために、慣性体１３から発生す
る衝撃的な慣性力の反力が移動体１１に加わり、その反
力が移動体摩擦面１１ａと固定部材１４と間の静止摩擦
力に打ち勝つので、移動体１１は移動する。
【０００６】一方、駆動信号の後半は、電圧減少率が小
さいために、慣性体１３から発生する慣性力の反力が移
動体１１に加わるが、その反力が移動体摩擦面１１ａと
固定部材１４と間の静止摩擦力より小さいので、移動体
１１は移動しない。したがって、移動体１１は、一回の
非対称波形の入力により、移動することになる。
さいために、慣性体１３から発生する慣性力の反力が移
動体１１に加わるが、その反力が移動体摩擦面１１ａと
固定部材１４と間の静止摩擦力より小さいので、移動体
１１は移動しない。したがって、移動体１１は、一回の
非対称波形の入力により、移動することになる。
【０００７】この圧電アクチュエータ１０は、移動体１
１の重量に対して、慣性体１３の重量を小さくすると、
一回の非対称波形の入力による駆動量が非常に微小にで
きるという利点がある。
１の重量に対して、慣性体１３の重量を小さくすると、
一回の非対称波形の入力による駆動量が非常に微小にで
きるという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の圧電アクチュエータは、移動体１１や固定部材１４の
摩擦係数が温度や湿度などによって変化した場合に、一
回当たりの移動量が設定されていた値と異なってしま
い、何回かの波形を入力したときの移動量が異なった
り、ある距離を移動するのに要する時間が異なったりす
る、という問題点があった。
の圧電アクチュエータは、移動体１１や固定部材１４の
摩擦係数が温度や湿度などによって変化した場合に、一
回当たりの移動量が設定されていた値と異なってしま
い、何回かの波形を入力したときの移動量が異なった
り、ある距離を移動するのに要する時間が異なったりす
る、という問題点があった。
【０００９】また、従来の圧電アクチュエータは、駆動
している最中に、摩擦面の面粗さがより大幅に変化した
場合に、一回当たりの移動量が大きく変わってしまう、
という問題点もあった。
している最中に、摩擦面の面粗さがより大幅に変化した
場合に、一回当たりの移動量が大きく変わってしまう、
という問題点もあった。
【００１０】本発明の目的は、移動体と固定部材との摩
擦状態が変化しても、一回当たりの移動量がほぼ一定で
あり、その結果として、何回かの波形を入力したときの
移動量がほぼ一定となり、ある距離を移動するのに要す
る時間がほぼ一定となり、安定した駆動を可能とする圧
電アクチュエータを提供することである。
擦状態が変化しても、一回当たりの移動量がほぼ一定で
あり、その結果として、何回かの波形を入力したときの
移動量がほぼ一定となり、ある距離を移動するのに要す
る時間がほぼ一定となり、安定した駆動を可能とする圧
電アクチュエータを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を次
のような手段によって解決している。なお、理解を容易
にするために、実施例に対応する符号を付して説明する
が、これに限定されるものではない。すなわち、請求項
１の本発明は、非対称の周波電圧波形を有する駆動信号
を発生する駆動信号発生部（２１）と；前記駆動信号の
周波電圧波形の入力により変形する電気−機械変換素子
（１１）と；前記電気−機械変換素子の一端に接合さ
れ、その電気−機械変換素子の変形により慣性力を発生
する慣性体（１３）と；前記電気−機械変換素子の他端
に接合され、前記慣性体から慣性力を受ける移動体（１
１）と；前記移動体を摺動可能に接触して、前記電気−
機械変換素子と前記慣性体とは非接触である固定部材
（１４）と；を含み、前記非対称の周波電圧波形による
前記慣性体の慣性力が前記固定部材と前記移動体との静
止摩擦力よりも大きいときに、前記移動体が前記固定部
材上を間欠的に移動する圧電アクチュエータにおいて、
前記移動体の一駆動波形当たりの移動量を設定する設定
部（２５）と；前記移動体の一駆動波形当たりの移動量
を検出する検出部（２２）と；前記設定部の設定量と前
記検出部の検出量とを比較し、前記駆動信号発生部の駆
動パラメータを変更する制御を行う制御部（２６）と；
を有することを特徴としている。
のような手段によって解決している。なお、理解を容易
にするために、実施例に対応する符号を付して説明する
が、これに限定されるものではない。すなわち、請求項
１の本発明は、非対称の周波電圧波形を有する駆動信号
を発生する駆動信号発生部（２１）と；前記駆動信号の
周波電圧波形の入力により変形する電気−機械変換素子
（１１）と；前記電気−機械変換素子の一端に接合さ
れ、その電気−機械変換素子の変形により慣性力を発生
する慣性体（１３）と；前記電気−機械変換素子の他端
に接合され、前記慣性体から慣性力を受ける移動体（１
１）と；前記移動体を摺動可能に接触して、前記電気−
機械変換素子と前記慣性体とは非接触である固定部材
（１４）と；を含み、前記非対称の周波電圧波形による
前記慣性体の慣性力が前記固定部材と前記移動体との静
止摩擦力よりも大きいときに、前記移動体が前記固定部
材上を間欠的に移動する圧電アクチュエータにおいて、
前記移動体の一駆動波形当たりの移動量を設定する設定
部（２５）と；前記移動体の一駆動波形当たりの移動量
を検出する検出部（２２）と；前記設定部の設定量と前
記検出部の検出量とを比較し、前記駆動信号発生部の駆
動パラメータを変更する制御を行う制御部（２６）と；
を有することを特徴としている。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電
アクチュエータにおいて、前記制御部は、前記駆動信号
発生部からの前記駆動信号の電圧の大きさを制御するこ
とを特徴としている。
アクチュエータにおいて、前記制御部は、前記駆動信号
発生部からの前記駆動信号の電圧の大きさを制御するこ
とを特徴としている。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記制御部
は、前記駆動信号発生部からの前記駆動信号の電圧変化
時間を制御することを特徴としている。
２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記制御部
は、前記駆動信号発生部からの前記駆動信号の電圧変化
時間を制御することを特徴としている。
【００１４】
【作用】本発明においては、駆動信号発生部（２１）
は、非対称な駆動信号を発生し、前記駆動信号を入力し
た電気−機械変換素子（１２）は、その駆動信号の電圧
値に応じて伸縮する。この駆動信号は、例えば、非対称
波形の前半では電圧増加率を大きくし、後半では電圧減
少率を小さくしているので、前半は電気−機械変換素子
（１２）の伸び率が大きいために、慣性体（１３）から
発生する衝撃的な慣性力の反力が移動体（１１）に加わ
り、その反力が移動体摩擦面（１１ａ）と固定部材（１
４）と間の静止摩擦力に打ち勝ち、移動体（１１）が駆
動する。しかし、後半は電気−機械変換素子（１２）の
縮み率が小さいために、慣性体（１３）の反力が移動体
摩擦面（１１ａ）と固定部材（１４）との間の静止摩擦
力より小さくなるので駆動されない。従って、一回の非
対称波形の入力により移動体が駆動する。
は、非対称な駆動信号を発生し、前記駆動信号を入力し
た電気−機械変換素子（１２）は、その駆動信号の電圧
値に応じて伸縮する。この駆動信号は、例えば、非対称
波形の前半では電圧増加率を大きくし、後半では電圧減
少率を小さくしているので、前半は電気−機械変換素子
（１２）の伸び率が大きいために、慣性体（１３）から
発生する衝撃的な慣性力の反力が移動体（１１）に加わ
り、その反力が移動体摩擦面（１１ａ）と固定部材（１
４）と間の静止摩擦力に打ち勝ち、移動体（１１）が駆
動する。しかし、後半は電気−機械変換素子（１２）の
縮み率が小さいために、慣性体（１３）の反力が移動体
摩擦面（１１ａ）と固定部材（１４）との間の静止摩擦
力より小さくなるので駆動されない。従って、一回の非
対称波形の入力により移動体が駆動する。
【００１５】請求項１の発明においては、移動体（１
１）の移動量は設定部（２５）により設定され、また、
移動体（１１）の駆動量は検出部（２２）により検出さ
れる。制御部（２６）は、設定量と検出量とを比較し、
駆動信号発生部（２１）から発生する駆動信号を制御す
る。これにより、移動体（１１）の移動量を制御するこ
とができる。
１）の移動量は設定部（２５）により設定され、また、
移動体（１１）の駆動量は検出部（２２）により検出さ
れる。制御部（２６）は、設定量と検出量とを比較し、
駆動信号発生部（２１）から発生する駆動信号を制御す
る。これにより、移動体（１１）の移動量を制御するこ
とができる。
【００１６】請求項２の発明においては、制御部（２
６）は、駆動信号発生部（２１）からの駆動信号の電圧
を変えることにより、電気−機械変換素子（１２）の全
体の伸び量を変えることができ、これにより、移動体
（１１）の移動量を制御することができる。
６）は、駆動信号発生部（２１）からの駆動信号の電圧
を変えることにより、電気−機械変換素子（１２）の全
体の伸び量を変えることができ、これにより、移動体
（１１）の移動量を制御することができる。
【００１７】請求項３の発明においては、制御部（２
６）は、駆動信号発生部（２１）からの駆動信号の電圧
変化時間を変えることにより、慣性力が発生している時
間を変えることができる。これにより、移動体（１１）
の移動量を制御にすることができる。
６）は、駆動信号発生部（２１）からの駆動信号の電圧
変化時間を変えることにより、慣性力が発生している時
間を変えることができる。これにより、移動体（１１）
の移動量を制御にすることができる。
【００１８】
（第１実施例）以下、図面等を参照しながら、実施例を
あげて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の第
１実施例の圧電アクチュエータを説明する外観図および
ブロック図である。なお、前述した従来例と同様な機能
を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適
宜省略する。圧電アクチュエータ１０は、駆動信号によ
り伸縮される積層型圧電体を一例とした電気−機械変換
素子１２（以下、単に圧電体１２と称する）と、圧電体
１２の一端に接合され、その圧電体１２の変形により慣
性力を発生する慣性体１３と、圧電体１２の他端に接合
され、慣性体１３から慣性力を受ける移動体１１と、移
動体１１を摺動可能に接触して、圧電体１２と慣性体１
３とは非接触である固定部材１４とから構成されてい
る。
あげて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の第
１実施例の圧電アクチュエータを説明する外観図および
ブロック図である。なお、前述した従来例と同様な機能
を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適
宜省略する。圧電アクチュエータ１０は、駆動信号によ
り伸縮される積層型圧電体を一例とした電気−機械変換
素子１２（以下、単に圧電体１２と称する）と、圧電体
１２の一端に接合され、その圧電体１２の変形により慣
性力を発生する慣性体１３と、圧電体１２の他端に接合
され、慣性体１３から慣性力を受ける移動体１１と、移
動体１１を摺動可能に接触して、圧電体１２と慣性体１
３とは非接触である固定部材１４とから構成されてい
る。
【００１９】駆動信号発生部２１は、前半の電圧増加率
が大きく、後半の電圧減少率が小さい非対称の周波電圧
波形の駆動信号を発生する部分であり、その出力は、圧
電体１２に接続されている。
が大きく、後半の電圧減少率が小さい非対称の周波電圧
波形の駆動信号を発生する部分であり、その出力は、圧
電体１２に接続されている。
【００２０】検出部２２は、固定部材１４に設けられた
リニア型の目盛り２３と、移動体１１に設けられ、目盛
り２３を光学的に検出する検知部２４を備え、移動体１
１の一駆動波形当たりの移動量を検出する部分であり、
その出力は、制御部２６に接続されている。
リニア型の目盛り２３と、移動体１１に設けられ、目盛
り２３を光学的に検出する検知部２４を備え、移動体１
１の一駆動波形当たりの移動量を検出する部分であり、
その出力は、制御部２６に接続されている。
【００２１】設定部２５は、移動体１１の一駆動波形入
力当たりの移動量を設定する部分であり、その出力は、
制御部２６に接続されている。制御部２６は、検出部２
２からの検出量と設定部２５からの設定量とを比較し、
駆動信号発生部２１から出力される非対称の周波電圧波
形の電圧値を制御する部分であり、その出力は、駆動信
号発生部２１に接続されている。
力当たりの移動量を設定する部分であり、その出力は、
制御部２６に接続されている。制御部２６は、検出部２
２からの検出量と設定部２５からの設定量とを比較し、
駆動信号発生部２１から出力される非対称の周波電圧波
形の電圧値を制御する部分であり、その出力は、駆動信
号発生部２１に接続されている。
【００２２】設定部２５は、移動体１１の一駆動波形あ
たりの駆動量を設定し、また、検出部２２は、移動体１
１の一駆動波形あたりの駆動量を検出する。制御部２６
は、設定量と検出量とを比較し、駆動信号発生部２１か
ら発生される次の駆動信号の電圧値を制御する。これに
より、駆動量を制御することができる。従って、移動体
１１と固定部材１４との摩擦状態が変わっても一回の駆
動信号当たりの駆動量をほぼ一定にすることができる。
たりの駆動量を設定し、また、検出部２２は、移動体１
１の一駆動波形あたりの駆動量を検出する。制御部２６
は、設定量と検出量とを比較し、駆動信号発生部２１か
ら発生される次の駆動信号の電圧値を制御する。これに
より、駆動量を制御することができる。従って、移動体
１１と固定部材１４との摩擦状態が変わっても一回の駆
動信号当たりの駆動量をほぼ一定にすることができる。
【００２３】また、本実施例の方法では、設定部２５の
設定値を大きくしたり、小さくしたりして変えた場合で
も、それに応じて移動体１１の移動量を変えたり、さら
に、移動量をその値で一定にすることも可能である。
設定値を大きくしたり、小さくしたりして変えた場合で
も、それに応じて移動体１１の移動量を変えたり、さら
に、移動量をその値で一定にすることも可能である。
【００２４】ここで、移動体１１の重量をＭ、慣性体１
３の重さをｍ、移動体１１と固定部材１４との間の動摩
擦係数をμ、圧電体１２の変位をｘ、移動体１１の変位
をｙ、重力加速度をｇとすると、前述した図５（ｂ）の
状態における運動方程式は、（１）式に近似することが
できる。 ｄ2 ｙ/ ｄｔ2 ＝−〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕・（ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ）＋μｇ …(1) これを解いて、ｙとｘとの関係を求めると、 ｄｙ／ｄｔ＝−〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕・ｄｘ／ｄｔ＋μｇｔ …(2) ｙ＝−〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕ｘ＋（１／２）μｇｔ2 …(3)
３の重さをｍ、移動体１１と固定部材１４との間の動摩
擦係数をμ、圧電体１２の変位をｘ、移動体１１の変位
をｙ、重力加速度をｇとすると、前述した図５（ｂ）の
状態における運動方程式は、（１）式に近似することが
できる。 ｄ2 ｙ/ ｄｔ2 ＝−〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕・（ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ）＋μｇ …(1) これを解いて、ｙとｘとの関係を求めると、 ｄｙ／ｄｔ＝−〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕・ｄｘ／ｄｔ＋μｇｔ …(2) ｙ＝−〔ｍ／（Ｍ＋ｍ）〕ｘ＋（１／２）μｇｔ2 …(3)
【００２５】図２は、本実施例に係る圧電アクチュエー
タの非対称波形の電圧を制御する方法を説明する図であ
る。駆動信号発生部２１は、信号発生部２１−１から発
生した源駆動信号を演算増幅器２１−２により増幅し、
駆動に適した信号に調整した後に、圧電体１２に印加す
る。制御部２５は、検出部２２からの信号と、設定部２
５の設定量とを比較し、双方の差がなくなるように、ス
イッチング制御部２５−１にスィッチング素子２５−２
をＯＮ、ＯＦＦさせる指令を与えることにより、演算増
幅器２１−２２の増幅量を変えていく。
タの非対称波形の電圧を制御する方法を説明する図であ
る。駆動信号発生部２１は、信号発生部２１−１から発
生した源駆動信号を演算増幅器２１−２により増幅し、
駆動に適した信号に調整した後に、圧電体１２に印加す
る。制御部２５は、検出部２２からの信号と、設定部２
５の設定量とを比較し、双方の差がなくなるように、ス
イッチング制御部２５−１にスィッチング素子２５−２
をＯＮ、ＯＦＦさせる指令を与えることにより、演算増
幅器２１−２２の増幅量を変えていく。
【００２６】図３は、本実施例に係る圧電アクチュエー
タの非対称波形の電圧を変化させた場合の駆動量の変化
を説明する図である。（３）式によると、ｘが増加する
と、ｙの絶対値が増加することが示される。圧電体１２
は、印加電圧と変形量（伸び量）がほぼ線形の関係があ
る。従って、周波電圧波形の電圧値を増加させると、圧
電体１２の伸び量ｘが増加する。このような理由によっ
て、電圧値を図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと増加させていくと、それに応じ
て移動体１１の駆動量ｙは、ｙａ，ｙｂ，ｙｃと増加し
ていく。
タの非対称波形の電圧を変化させた場合の駆動量の変化
を説明する図である。（３）式によると、ｘが増加する
と、ｙの絶対値が増加することが示される。圧電体１２
は、印加電圧と変形量（伸び量）がほぼ線形の関係があ
る。従って、周波電圧波形の電圧値を増加させると、圧
電体１２の伸び量ｘが増加する。このような理由によっ
て、電圧値を図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと増加させていくと、それに応じ
て移動体１１の駆動量ｙは、ｙａ，ｙｂ，ｙｃと増加し
ていく。
【００２７】（第２実施例）図６は、第２実施例に係る
圧電アクチュエータの非対称波形の電圧増加時間を変化
させた場合の駆動量の変化を説明する図である。なお、
以下に示す各実施例では、その構成は、第１実施例と同
様であるので、重複する説明や図示は省略する。第２実
施例では、電圧が増加する時間を変えることによって、
移動体１１の駆動量を制御する。つまり、制御部２６
は、設定部２５によって設定された設定値と検出部２２
より検出された検出値とを比較し、駆動信号発生部２１
から発生される次の駆動信号の電圧増加の時間を制御す
る。これにより、駆動量を制御することができる。
圧電アクチュエータの非対称波形の電圧増加時間を変化
させた場合の駆動量の変化を説明する図である。なお、
以下に示す各実施例では、その構成は、第１実施例と同
様であるので、重複する説明や図示は省略する。第２実
施例では、電圧が増加する時間を変えることによって、
移動体１１の駆動量を制御する。つまり、制御部２６
は、設定部２５によって設定された設定値と検出部２２
より検出された検出値とを比較し、駆動信号発生部２１
から発生される次の駆動信号の電圧増加の時間を制御す
る。これにより、駆動量を制御することができる。
【００２８】前述した（３）式によれば、ｔが減少する
と、ｙの絶対値が増加することがわかる。つまり、周波
電圧波形の電圧増加時間を減少させると、動摩擦力によ
る駆動力の減少が低減される。従って、電圧増加時間を
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ｔａ，ｔ
ｂ，ｔｃと減少させていくと、それに応じて移動体１１
の駆動量ｙは、ｙａ’，ｙｂ’，ｙｃ’と増加してい
く。電圧増加時間は、それぞれある電圧に対しての立ち
上がり時間が異なる回路を幾つか用意して、切り替える
ことにより、変化させることができる。
と、ｙの絶対値が増加することがわかる。つまり、周波
電圧波形の電圧増加時間を減少させると、動摩擦力によ
る駆動力の減少が低減される。従って、電圧増加時間を
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ｔａ，ｔ
ｂ，ｔｃと減少させていくと、それに応じて移動体１１
の駆動量ｙは、ｙａ’，ｙｂ’，ｙｃ’と増加してい
く。電圧増加時間は、それぞれある電圧に対しての立ち
上がり時間が異なる回路を幾つか用意して、切り替える
ことにより、変化させることができる。
【００２９】（第３実施例）図７は、第３実施例に係る
圧電アクチュエータの非対称波形の電圧値及び電圧増加
時間を変化させた場合の駆動量の変化を説明する図であ
る。第３実施例では、駆動波形の電圧値及び電圧が増加
する時間の双方を変えることによって、移動体１１の駆
動量を制御する。つまり、制御部２６は、設定部２５に
より設定された設定値と、検出部２２より検出された検
出値とを比較し、駆動信号発生部２１から発生される次
の駆動信号の電圧値及び電圧増加の時間を制御する。こ
れにより、駆動量を制御することができる。
圧電アクチュエータの非対称波形の電圧値及び電圧増加
時間を変化させた場合の駆動量の変化を説明する図であ
る。第３実施例では、駆動波形の電圧値及び電圧が増加
する時間の双方を変えることによって、移動体１１の駆
動量を制御する。つまり、制御部２６は、設定部２５に
より設定された設定値と、検出部２２より検出された検
出値とを比較し、駆動信号発生部２１から発生される次
の駆動信号の電圧値及び電圧増加の時間を制御する。こ
れにより、駆動量を制御することができる。
【００３０】前述した（３）式によれば、ｘが増加し、
ｔが減少すると、ｙの絶対値が増加することがわかる。
周波電圧波形の電圧値を増加させると、圧電体１２の伸
び量ｘが増加し、また、その周波電圧波形の電圧増加時
間を減少させると、動摩擦力による駆動力の減少が低減
される。従って、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と順に電
圧値をＶａ，Ｖｂ，Ｖｃと増加させ、電圧増加時間をｔ
ａ，ｔｂ，ｔｃと減少させていくと、それに応じて移動
体の駆動量ｙは、ｙａ”，ｙｂ”，ｙｃ”と増加してい
く。電圧値及び電圧増加時間は、それぞれ電圧増幅量及
びある電圧に対しての立ち上がり時間が異なる回路を幾
つか用意して、切り替えることにより、変更することが
できる。
ｔが減少すると、ｙの絶対値が増加することがわかる。
周波電圧波形の電圧値を増加させると、圧電体１２の伸
び量ｘが増加し、また、その周波電圧波形の電圧増加時
間を減少させると、動摩擦力による駆動力の減少が低減
される。従って、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と順に電
圧値をＶａ，Ｖｂ，Ｖｃと増加させ、電圧増加時間をｔ
ａ，ｔｂ，ｔｃと減少させていくと、それに応じて移動
体の駆動量ｙは、ｙａ”，ｙｂ”，ｙｃ”と増加してい
く。電圧値及び電圧増加時間は、それぞれ電圧増幅量及
びある電圧に対しての立ち上がり時間が異なる回路を幾
つか用意して、切り替えることにより、変更することが
できる。
【００３１】第３実施例では、第１、２実施例と比較す
ると、ｘ（つまりＶ）とｔの２つの制御要素を制御して
いるので、駆動量の制御範囲が大きく広がるという利点
がある。
ると、ｘ（つまりＶ）とｔの２つの制御要素を制御して
いるので、駆動量の制御範囲が大きく広がるという利点
がある。
【００３２】（変形例）以上説明した実施例に限定され
ることなく、種々の変形や変更が可能であって、それら
も本発明に含まれる。本実施例では、検出部２２は、リ
ニア型の目盛り２３を検知部２４により光学的に検出す
る方法を用いたが、磁気的に検出する方法でもよい。ま
た、リニア型の目盛り検出する方法でなくても、固定部
材１４に非接触変位計を設置し、移動体１１に反射部材
を設けて移動体１１の移動量を検出する方法でもよい。
また、その他の方法でも駆動量が検出できる方法なら何
でもよい。
ることなく、種々の変形や変更が可能であって、それら
も本発明に含まれる。本実施例では、検出部２２は、リ
ニア型の目盛り２３を検知部２４により光学的に検出す
る方法を用いたが、磁気的に検出する方法でもよい。ま
た、リニア型の目盛り検出する方法でなくても、固定部
材１４に非接触変位計を設置し、移動体１１に反射部材
を設けて移動体１１の移動量を検出する方法でもよい。
また、その他の方法でも駆動量が検出できる方法なら何
でもよい。
【００３３】本実施例では、制御部２５は、一駆動波形
あたりの駆動量の設定値と検出値を比較して、次の入力
駆動波形を制御する方法としたが、幾つかの（例えば１
０個分）駆動波形の検出値の平均値と設定値を比較し、
次からの幾つかの（例えば１０個分）入力駆動波形を一
様な電圧値にするという方法にしてもよい。
あたりの駆動量の設定値と検出値を比較して、次の入力
駆動波形を制御する方法としたが、幾つかの（例えば１
０個分）駆動波形の検出値の平均値と設定値を比較し、
次からの幾つかの（例えば１０個分）入力駆動波形を一
様な電圧値にするという方法にしてもよい。
【００３４】本実施例では、説明を分かりやすくするた
めに、図２において、８つの増幅量を選択できるように
したが、その選択数は複数であればいくつでもよい。た
だし、選択数が多ければ多いほど、きめ細かい制御が可
能になる。
めに、図２において、８つの増幅量を選択できるように
したが、その選択数は複数であればいくつでもよい。た
だし、選択数が多ければ多いほど、きめ細かい制御が可
能になる。
【００３５】また、各実施例では、非対称の周波電圧波
形の前半の電圧増加率が大きく、後半の電圧減少率が小
さい例で説明したが、逆に、前半の電圧増加率が小さ
く、後半の電圧減少率が大きくてもよい。この場合に
は、駆動方向が反対となる。
形の前半の電圧増加率が大きく、後半の電圧減少率が小
さい例で説明したが、逆に、前半の電圧増加率が小さ
く、後半の電圧減少率が大きくてもよい。この場合に
は、駆動方向が反対となる。
【００３６】さらに、前記各実施例では、設定値や検出
値の駆動量のパラメ−タを一駆動波形あたりの移動量と
したが、設定値や検出値の駆動量のパラメ−タを単位時
間当たりの駆動量（速度）としてもよい。
値の駆動量のパラメ−タを一駆動波形あたりの移動量と
したが、設定値や検出値の駆動量のパラメ−タを単位時
間当たりの駆動量（速度）としてもよい。
【００３７】前記各実施例では、電気−機械変換素子
は、積層型の圧電体としたが、ランジュバン型振動子を
用いてもよいし、一般的な圧電体や電歪素子を用いても
よい。ただし、積層型の圧電体は、変位量が大きくとれ
るために、本発明に用いた型の圧電アクチュエータには
好適である。
は、積層型の圧電体としたが、ランジュバン型振動子を
用いてもよいし、一般的な圧電体や電歪素子を用いても
よい。ただし、積層型の圧電体は、変位量が大きくとれ
るために、本発明に用いた型の圧電アクチュエータには
好適である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
慣性体の慣性力を利用する圧電アクチュエータの一回あ
たりの移動体の移動量を検出し、その検出値と設定値と
比較して、駆動信号発生部を制御するようにしたので、
移動体と固定部材との摩擦状態が何らかの原因により変
化しても、一回当たりの移動量をほぼ一定にすることが
できる。従って、何回かの波形を入力した時の駆動量が
ほぼ一定にしたり、ある距離を移動する時間がほぼ一定
にすることができるようになった。
慣性体の慣性力を利用する圧電アクチュエータの一回あ
たりの移動体の移動量を検出し、その検出値と設定値と
比較して、駆動信号発生部を制御するようにしたので、
移動体と固定部材との摩擦状態が何らかの原因により変
化しても、一回当たりの移動量をほぼ一定にすることが
できる。従って、何回かの波形を入力した時の駆動量が
ほぼ一定にしたり、ある距離を移動する時間がほぼ一定
にすることができるようになった。
【図１】本発明による圧電アクチュエータの第１実施例
の概要を説明するブロック図である。
の概要を説明するブロック図である。
【図２】第１実施例に係る圧電アクチュエータの非対称
波形の電圧を制御する方法を説明する図である。
波形の電圧を制御する方法を説明する図である。
【図３】第１実施例に係る圧電アクチュエータの非対称
波形の電圧を変化させた場合の駆動量の変化を説明する
図である。
波形の電圧を変化させた場合の駆動量の変化を説明する
図である。
【図４】従来の圧電アクチュエータの一例を示す外観図
である。
である。
【図５】従来の圧電アクチュエータの動作原理を説明す
る図である。
る図である。
【図６】第２実施例に係る圧電アクチュエータの非対称
波形の電圧変化時間を変化させた場合の駆動量の変化を
説明する図である。
波形の電圧変化時間を変化させた場合の駆動量の変化を
説明する図である。
【図７】第３実施例に係る圧電アクチュエータの非対称
波形の電圧及び電圧変化時間を変化させた場合の駆動量
の変化を説明する図である。
波形の電圧及び電圧変化時間を変化させた場合の駆動量
の変化を説明する図である。
１０ 圧電アクチュエータ １１ 移動体 １２ 圧電体 １３ 慣性体 １４ 固定部材 ２１ 駆動信号設定部 ２２ 検出部 ２５ 設定部 ２６ 制御部
Claims (3)
- 【請求項１】 非対称の周波電圧波形を有する駆動信号
を発生する駆動信号発生部と；前記駆動信号の周波電圧
波形の入力により変形する電気−機械変換素子と；前記
電気−機械変換素子の一端に接合され、その電気−機械
変換素子の変形により慣性力を発生する慣性体と；前記
電気−機械変換素子の他端に接合され、前記慣性体から
慣性力を受ける移動体と；前記移動体を摺動可能に接触
して、前記電気−機械変換素子と前記慣性体とは非接触
である固定部材と；を含み、前記非対称の周波電圧波形
による前記慣性体の慣性力が前記固定部材と前記移動体
との静止摩擦力よりも大きいときに、前記移動体が前記
固定部材上を間欠的に移動する圧電アクチュエータにお
いて、 前記移動体の一駆動波形当たりの移動量を設定する設定
部と；前記移動体の一駆動波形当たりの移動量を検出す
る検出部と；前記設定部の設定量と前記検出部の検出量
とを比較し、前記駆動信号発生部の駆動パラメータを変
更する制御を行う制御部と；を有することを特徴とする
圧電アクチュエータ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の圧電アクチュエータに
おいて、 前記制御部は、前記駆動信号発生部からの前記駆動信号
の電圧の大きさを制御することを特徴とする圧電アクチ
ュエータ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の圧電ア
クチュエータにおいて、 前記制御部は、前記駆動信号発生部からの前記駆動信号
の電圧変化時間を制御することを特徴とする圧電アクチ
ュエータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6199822A JPH0866064A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 圧電アクチュエータ |
| US08/954,856 US5869918A (en) | 1994-08-24 | 1997-10-21 | Actuator which controls voltage level and voltage level increase time of an electromechanical converting element drive signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6199822A JPH0866064A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0866064A true JPH0866064A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16414226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6199822A Pending JPH0866064A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5869918A (ja) |
| JP (1) | JPH0866064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7738210B2 (en) | 2007-05-08 | 2010-06-15 | Olympus Corporation | Position control method of inertial drive actuator and inertial drive actuator |
| CN108551275A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-18 | 西安交通大学 | 基于逆挠曲电原理的锁止型步进式作动器及作动方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6051909A (en) * | 1996-12-27 | 2000-04-18 | Minolta Co., Ltd. | Drive device using electromechanical transducer |
| JPH1144899A (ja) * | 1997-07-25 | 1999-02-16 | Minolta Co Ltd | 電気機械変換素子を使用した駆動装置 |
| JP3609927B2 (ja) * | 1997-11-06 | 2005-01-12 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 駆動装置 |
| US6037682A (en) * | 1998-01-08 | 2000-03-14 | Etrema Products, Inc. | Integrated multi-mode transducer and method |
| DE10155390A1 (de) * | 2001-11-10 | 2003-05-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elementes |
| US7184371B2 (en) * | 2001-12-21 | 2007-02-27 | Sony Corporation | Optical pickup driver having piezoelectric elements of different voltages at start and steady state |
| US20060155848A1 (en) * | 2005-01-10 | 2006-07-13 | Brown William A | Workflow decision management including identifying user reaction to workflows |
| JP2008249892A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Fujinon Corp | 撮像装置 |
| CN110798094B (zh) * | 2019-04-08 | 2022-08-23 | 浙江师范大学 | 一种基于寄生惯性原理的压电直线精密驱动装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299785A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-07 | Res Dev Corp Of Japan | 圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置 |
| JPH0691753B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1994-11-14 | プリマハム株式会社 | 圧電素子を用いた衝撃力による微小移動装置及び微小移動方法 |
| JPH07274543A (ja) * | 1994-03-29 | 1995-10-20 | Minolta Co Ltd | 電気−機械変換素子を使用した駆動装置 |
| JP3180557B2 (ja) * | 1994-03-29 | 2001-06-25 | ミノルタ株式会社 | 電気−機械変換素子を使用した駆動装置 |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP6199822A patent/JPH0866064A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-21 US US08/954,856 patent/US5869918A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7738210B2 (en) | 2007-05-08 | 2010-06-15 | Olympus Corporation | Position control method of inertial drive actuator and inertial drive actuator |
| CN108551275A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-18 | 西安交通大学 | 基于逆挠曲电原理的锁止型步进式作动器及作动方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5869918A (en) | 1999-02-09 |
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