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公開番号2024055417
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162336
出願日2022-10-07
発明の名称振動型アクチュエータの駆動装置及びその駆動方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人
主分類H02N 2/14 20060101AFI20240411BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】振動体と移動体を備える振動型アクチュエータにおいて、移動体の移動方向が反転する領域でも振動体の振動状態を適正に検出することが可能な仕組みを提供する。
【解決手段】振動型アクチュエータ100の振動体の振動を相互に独立して検出する第1の振動検出手段241及び第2の振動検出手段242と、第1の振動検出手段241の第1の出力信号に基づいて第2の振動検出手段242の検出におけるタイミングを設定するタイミング設定手段251と、タイミング設定手段251で設定されたタイミングで、第2の振動検出手段242の第2の出力信号をサンプリングして、符号付き振動量を取得するサンプリング手段252と、サンプリング手段252で取得された符号付き振動量に基づいて振動型アクチュエータ100の移動体の移動方向における振動ベクトルを算出する演算手段253を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
振動体と、前記振動体に加圧接触する移動体と、を有する振動型アクチュエータの駆動装置であって、
前記振動体に印加される２相以上の交流信号を生成する生成手段と、
前記振動体の振動を相互に独立して検出する第１の振動検出手段および第２の振動検出手段と、
前記第１の振動検出手段の出力信号である第１の出力信号に基づいて、前記第２の振動検出手段の前記検出におけるタイミングを設定する設定手段と、
前記設定手段で設定されたタイミングで、前記第２の振動検出手段の出力信号である第２の出力信号または前記第１の出力信号と前記第２の出力信号を減算して得られた出力信号をサンプリングして、符号付き振動量を取得するサンプリング手段と、
前記符号付き振動量に基づいて、前記移動体の移動方向における振動ベクトルを算出する演算手段と、
を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号を加算する加算手段と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号を減算する減算手段と、
を更に有し、
前記設定手段は、前記加算手段の出力信号を用いて前記タイミングを設定し、
前記サンプリング手段は、前記減算手段の出力信号をサンプリングして、前記符号付き振動量を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項３】
前記第１の振動検出手段および前記第２の振動検出手段は、前記振動体に含まれる圧電体であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項４】
前記第１の振動検出手段および前記第２の振動検出手段は、前記振動体に対する前記交流信号の印加によって流れる機械腕電流を計測するための電子部品であることを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項５】
前記演算手段は、
前記サンプリング手段において複数の前記タイミングで前記サンプリングした結果得られた複数の前記符号付き振動量に予め定められた係数を掛けた後に和を求めることによって、前記振動ベクトルを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項６】
前記演算手段は、
前記第１の振動検出手段での前記検出の周期ごとに、前記サンプリング手段において複数の前記タイミングで前記サンプリングした結果得られた複数の前記符号付き振動量を平均して、前記振動ベクトルを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項７】
前記第１の出力信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段で検出された振幅と前記振動ベクトルとに基づいて、前記移動体の速度を推定する速度推定手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項８】
前記加算手段の出力信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段で検出された振幅と前記振動ベクトルとに基づいて、前記移動体の速度を推定する速度推定手段と、
を更に有することを特徴とする請求項２に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項９】
前記速度推定手段は、前記振幅検出手段で検出された振幅に応じて設定されたゲインを前記振動ベクトルに乗じて、前記移動体の速度を推定することを特徴とする請求項７または８に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
【請求項１０】
前記振動ベクトルが第１の振動目標値に追随するように、前記生成手段で生成される前記２相以上の交流信号における位相差および振幅のうちの少なくとも１つを制御する第１の制御手段
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータの駆動装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型アクチュエータの駆動装置及びその駆動方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
圧電素子や磁歪素子等で励振される振動体と、この振動体に接する移動体を備える振動型アクチュエータの駆動装置において、速度の安定化や即応性の改善等を目的として、振動体の振動を検出する振動検出手段を設けるものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、振動型アクチュエータの回転速度を一定に制御する駆動装置において、振動体の振動振幅を制御するマイナーループを備えるものが開示されている。具体的に、特許文献１に記載の振動型アクチュエータには、振動体の振動を検出するための圧電素子が設けられており、圧電素子が出力する交流信号をＡＣ－ＤＣ変換器に入力して振動体の振動振幅を検出している。そして、特許文献１では、振動体の振動振幅が目標振幅に追随するように印加電圧の振幅を制御するマイナーループによって、速度制御の即応性と安定性を向上させている。
【０００４】
また、特許文献２では、振動体の振動振幅に対して移動体の移動速度が比例するとして、２相の印加電圧の位相差と振動体の振動振幅の情報から移動方向を含めた符号付きの移動速度を推定している。
【０００５】
また、特許文献３では、振動型アクチュエータの位置制御を行う駆動装置において、移動体の速度を制御するマイナーループを挿入することで安定性を向上させている。特許文献１に記載のマイナーループでは符号の無い振動振幅を検出して一方向の回転速度を制御しているのに対して、特許文献３では符号付きの速度を検出して方向反転を伴う速度制御を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第２８７４７６５号公報
特開２００３－３３０５７号公報
特開平５－１８４１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように振動体の振動振幅を制御するマイナーループでは、移動体の移動方向が変わっても振動体の振動振幅は符号が変化しないため、特許文献３に記載のような移動方向の変化が伴う位置制御には使えないという問題がある。
【０００８】
特許文献２では、振動体の振動振幅の検出値に２相の印加電圧の位相差の符号を付加し、移動体の移動方向を含めた速度を推定している。しかしながら、特許文献２では、２相の印加電圧の位相差の変化に対して振動体の振動振幅の検出値における変化が時間的な遅れを持つため、特に移動方向が反転するタイミングの近傍では振動体の振動振幅の符号が間違って設定されるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献３に記載のように移動体の速度を制御するマイナーループを用いる場合、振動体から速度センサまでの機構のガタや共振系の影響により、制御帯域を広くできないという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、振動体と移動体を備える振動型アクチュエータにおいて、移動体の移動方向が反転する領域でも振動体の振動状態を適正に検出することが可能な仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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