(57)【要約】【課題】  複数の駆動源に対して同一の駆動制御を行う場合には、複数の駆動源からの駆動力が動力伝達機構に伝達されない状態が生じてしまう。【解決手段】  複数の駆動源（１ａ、１ｂ）と、これら駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構（２ａ、２ｂ、４）と、各駆動源の駆動を制御する制御手段（８）とを有する。制御手段は、複数の駆動源に対して、互いに異なるタイミングで駆動信号を出力する。【選択図】  図１
2006288106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動源と、
これら駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構と、
前記各駆動源の駆動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記複数の駆動源に対して、互いに異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の駆動源のうち第１の駆動源に対する前記駆動信号の出力タイミングに対して、第２の駆動源に対する前記駆動信号の出力タイミングを遅らせる遅延部を含むことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の駆動源のうち第１の駆動源の駆動方向を変更する場合に、第２の駆動源の駆動を所定時間の間、継続して行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の駆動源のうち第１の駆動源の駆動量と、第２の駆動源の駆動量との差が、少なくとも前記動力伝達機構の最大の機械的不感帯量に相当する駆動量となるように、前記各駆動源の駆動を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動源は、電気−機械エネルギ変換素子への周波信号の印加によって振動を励起する振動体と、該振動体に接触する接触体とを相対的に駆動する振動型アクチュエータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の駆動装置と、
該駆動装置からの駆動力を受けて動作する被駆動部材とを有することを特徴とする装置。
【請求項７】
複数の駆動源と、これら駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを有する駆動装置に適用され、前記各駆動源の駆動を制御する制御方法であって、
前記複数の駆動源に対して、互いに異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つ又は複数の駆動源を用いて被駆動部材を駆動する駆動装置がある。複数の駆動源を備えた駆動装置では、複数の駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達しており、各駆動源に対しては同一の駆動制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−０５１９０号公報（段落番号００１５〜００２２、図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の駆動装置を用いて駆動源の速度制御を行う場合において、駆動源に対する速度指令が反転するとき、すなわち、図３の矢印で示すタイミングで一方向の駆動から他方向の駆動に切り換えるとき（いわゆるゼロクロスのとき）には、駆動源の駆動力が動力伝達機構に伝達されない状態が生じる。
【０００４】
すなわち、ゼロクロスの直前では、駆動源の駆動力が一方向に働いているが、ゼロクロスの直後では、駆動源の駆動力が逆方向に働くことになる。ギア等によって構成される動力伝達機構には機械的不感帯（遊び）が存在しており、駆動源の駆動方向が切り換わる場合には、機械的不感帯量の範囲内でギアが回転し、駆動源からの駆動力が伝達されない状態となる。これはメカ的構成によって生じるものである。なお、機械的不感帯量の分だけギアが回転すれば、このギアの回転力が次段のギアに伝達される。
【０００５】
一方、駆動源をサーボ制御する場合において、例えば、サーボ信号に歪が乗っていたり、過剰な制御を行ったりした場合にはオーバーシュートが生じる。ここで、図４に示すように、検出器によって検出された駆動源の駆動位置（検出位置）が、目標位置に対してオーバーシュートした場合には、図中の矢印で示すタイミングにおいて、駆動源の駆動方向を反転させることによって、検出位置を目標位置に近づける制御を行う。
【０００６】
このようにサーボ制御を行う場合にも、上述した速度制御の場合と同様の現象が生じる。すなわち、駆動源の駆動力が伝達されない状態が生じ、この状態の後に急に駆動力が伝達されることになる。
【０００７】
ここで、振動型モータのように他のモータに比べて駆動トルクの大きいものを駆動源として用いた場合には、反転駆動した後の衝突力が大きくなる。そして、従来の駆動装置を音響装置に適用した場合には、再生波形の歪が生じ、この歪によって再生音の品位が低下してしまう。特に、三次元高調波等の奇数次の歪は、聴覚上有害とされ、極力低減する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願第１の発明である駆動装置は、複数の駆動源と、これら駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構と、前記各駆動源の駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記複数の駆動源に対して、互いに異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
本願第２の発明は、複数の駆動源と、これら駆動源からの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを有する駆動装置に適用され、前記各駆動源の駆動を制御する制御方法であって、前記複数の駆動源に対して、互いに異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の駆動源に対して互いに異なるタイミングで駆動信号を出力することにより、複数の駆動源のうちいずれかの駆動源の駆動力を常に動力伝達機構（被駆動部材）に伝達させておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１である駆動装置の構成を示す図である。本実施例の駆動装置は、２つの振動型モータを有しており、これらの振動型モータの駆動力を合成して被駆動部材を駆動するものである。
【００１３】
第１の振動型モータ１ａの回転軸には、ギア２ａおよびロータリエンコーダ３が取り付けられている。ロータリエンコーダ３は、第１の振動型モータ１ａにおける回転軸の回転に応じたパルス信号を出力する。一方、第２の振動型モータ１ｂの回転軸には、ギア２ｂが取り付けられている。
【００１４】
各振動型モータ１ａ、１ｂは、圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）および弾性部材からなる振動体と、加圧機構からの加圧力を受けて振動体に圧接する接触体とを有している。ここで、圧電素子に対して位相の異なる周波信号（周期的に変化する信号）を印加すると、振動体には進行性の振動波が発生し、振動体および接触体間の摩擦力によって接触体が回転する。そして、接触体とともに回転軸が回転する。
【００１５】
なお、振動体を圧電素子だけで構成することもできる。また、振動型モータとしては、いわゆる円環タイプや棒状タイプといった、いかなるタイプのものであってもよい。さらに、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂを一体的に構成することもできる。具体的には、圧電素子を弾性部材で挟んだ構造を有する振動体の両側に接触体を配置し、これらの接触体を回転させることができる。
【００１６】
ギア２ａ、２ｂはギア４と噛み合っており、ギア４には出力軸５が設けられている。第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂの回転力はそれぞれ、ギア２ａ、２ｂを介してギア４に伝達され、ギア４において回転力が合成される。そして、ギア４の回転とともに出力軸５が回転するため、合成された回転力は出力軸５から出力される。
【００１７】
ここで、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂは、ギア２ａ、２ｂ、４を含む動力伝達機構（ギア４、２ａ、２ｂ以外の構成は不図示）を介して被駆動部材９に連結されている。このため、被駆動部材９は、動力伝達機構を介して第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂからの駆動力（合成された駆動力）を受けることによって動作する。
【００１８】
被駆動部材９としては、例えば、搭載されたＴＶカメラ等を旋回させる電動雲台装置の駆動部、半導体製造装置において直線動作を行わせる電動ステージ、撮影光学系内の撮影レンズを光軸方向に移動させる駆動部、画像形成装置における感光ドラム、音声出力装置の振動板がある。
【００１９】
パルス計数判別回路７は、ロータリエンコーダ３の出力に基づいてパルス数をカウントし、この情報を駆動コントロール回路（制御手段）８に出力する。駆動コントロール回路８は、パルス計数判別回路７からの出力に基づいて、第１の振動型モータ１ａの回転速度を検知する。
【００２０】
そして、駆動コントロール回路８は、検出された第１の振動型モータ１ａの回転速度（検出速度）と、目標速度とを比較し、検出速度が目標速度に到達するように第１の振動型モータ１ａの駆動を制御（いわゆる速度制御）する。すなわち、駆動コントロール回路８は、第１の駆動電圧発生回路６ａを介して第１の振動型モータ１ａに印加する周波信号の周波数を変更することによって、第１の振動型モータ１ａの回転速度を制御する。
【００２１】
なお、振動型モータ又は被駆動部材の動作位置を検出し、この検出位置と目標位置とに基づいて振動型モータの駆動を制御するものであってもよい。
【００２２】
駆動コントロール回路８は、パルス計数判別回路７の出力に基づいて、第２の駆動電圧発生回路６ｂを介して第２の振動型モータ１ｂに印加する周波信号の周波数を変更することによって、第２の振動型モータ１ｂの回転速度を制御する。
【００２３】
ここで、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂにおいては、周波信号の周波数が各振動体の共振周波数となったときに最大の回転速度が得られ、周波信号の周波数を共振周波数から遠ざけるほど回転速度が低下する特性を有している。そして、振動型モータ１ａ、１ｂの駆動制御を行う場合には、共振周波数よりも高周波側の範囲内で周波数を変化させている。
【００２４】
第１および第２の駆動電圧発生回路６ａ、６ｂは、駆動コントロール回路８からの制御信号を受けることにより、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂに印加する周波信号の周波数を決定し、決定した周波数を持つ周波信号を出力する。
【００２５】
また、駆動コントロール回路８は、ロータリエンコーダ３の出力信号に基づいて第１の振動型モータ１ａの回転角度（回転位置）をモニタしており、所望の回転角度となったときに、第１および第２の駆動電圧発生回路６ａ、６ｂを介して第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂの駆動を停止させる。
【００２６】
本実施例において、駆動コントロール回路８は、互いに異なるタイミングで第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂの駆動を制御している。言い換えれば、第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂにおける圧電素子に対して所定の時間差を持たせた状態で、同一の周波信号を印加するようにしている。
【００２７】
ここで、駆動コントロール回路８は遅延部８ａを有している。遅延部８ａは、第１の駆動電圧発生回路６ａに対する制御信号を通常のタイミングで出力させるとともに、第２の駆動電圧発生回路６ｂに対する制御信号を、第１の駆動電圧発生回路６ａに対する制御信号の出力タイミングよりも遅いタイミングで出力させている。なお、遅延部８ａは、駆動コントロール回路８外に設けてもよい。
【００２８】
上述したように互いに異なるタイミングで第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂの駆動を制御することにより、第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂのうち一方が反転している間、他方の振動型モータの駆動力だけを動力伝達機構に伝達することができる。これにより、振動型モータからの駆動力が動力伝達機構に伝達されない状態が生じるのを抑制でき、駆動力が伝達されない状態が生じることによる不具合を抑制することができる。
【００２９】
以下、図２を用いて具体的に説明する。ここで、図２（Ａ）は、第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂに対して速度制御を行う場合において、ゼロクロス付近での各振動型モータ１ａ、１ｂの回転速度と時間との関係を示す図である。また、図２（Ｂ）は、第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂに対して図２（Ａ）に示す駆動を行った場合において、動力伝達機構に伝達される駆動力の変化を示す図である。
【００３０】
第２の振動型モータ１ｂは、第１の振動型モータ１ａの駆動タイミングよりも時間Ｔの分だけ遅くなるように駆動されている。タイミングｔ１は、第１の振動型モータ１ａの駆動速度がゼロとなるタイミング、すなわち、第１の振動型モータ１ａの回転方向が一方向から他方向に切り換わるタイミングである。また、タイミングｔ２は、第２の振動型モータ１ｂの駆動速度がゼロとなるタイミング、すなわち、第２の振動型モータ１ｂの回転方向が一方向から他方向に切り換わるタイミングである。
【００３１】
タイミングｔ１において、第１の振動型モータ１ａが反転しても、第２の振動型モータ１ｂは一方向に回転している。このため、第１の振動型モータ１ａの反転によってギア２ａがギア４に対して空転する状態であっても、第２の振動型モータ１ｂが回転していることで、ギア２ｂがギア４に当接した状態が維持される。
【００３２】
また、タイミングｔ２において、第２の振動型モータ１ｂが反転しても、第１の振動型モータ１ａは他方向に回転している。このため、第２の振動型モータ１ｂの反転によってギア２ｂがギア４に対して空転する状態であっても、第１の振動型モータ１ａが回転していることで、ギア２ａがギア４に当接した状態が維持される。
【００３３】
このようにギア２ａ、２ｂのうちの一方がギア４に対して空転する状態であっても、他方のギアがギア４に当接しているため、振動型モータからの駆動力が動力伝達機構に伝達されない状態が生じるのを抑制することができる。
【００３４】
ここで、時間Ｔとしては、例えば、動力伝達機構の機械的不感帯量に対応した時間に設定することができる。すなわち、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂのうち一方の振動型モータが、反転駆動において機械的不感帯量の分だけ駆動する間、他方の振動型モータを継続して駆動させることができる。これにより、機械的不感帯によって生じるギアの空転を抑制できる。なお、時間Ｔを、動力伝達機構の機械的不感帯量に対応した時間以上に設定してもよい。
【００３５】
図２（Ｂ）に示すように、タイミングｔ１までは、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂの各駆動力が合成された状態で被駆動部材９に伝達されている。
【００３６】
ここで、図２（Ｂ）中の一点鎖線は第１の振動型モータ１ａにおける駆動力の変化を示し、二点鎖線は第２の振動型モータ１ｂにおける駆動力の変化を示す。また、実線は、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂの各駆動力を合成した駆動力、すなわち、被駆動部材９に伝達される駆動力の変化を示す。
【００３７】
タイミングｔ１までは、第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂの駆動力は同じであり、動力伝達機構や被駆動部材９に伝達される駆動力は、各駆動力を合成したものとなる。
【００３８】
また、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間は、第１の振動型モータ１ａが一方向に回転しているとともに、第２の振動型モータ１ｂが他方向に回転しているため、これらの回転力が相殺され、被駆動部材９に伝達される駆動力としてはゼロとなる。
【００３９】
また、タイミングｔ２以降は、第１及び第２の振動型モータ１ａ、１ｂが同一方向に回転するため、動力伝達機構や被駆動部材９に伝達される駆動力は、各振動型モータ１ａ、１ｂの駆動力を合成したものとなる。
【００４０】
なお、実際の速度制御において、駆動力は回転速度の減速／加速に伴って減少／増加するため、駆動力の方向転換は図２（Ｂ）に示す場合よりもスムーズに行われる。
【００４１】
本実施例では、駆動源として振動型モータを用いた場合について説明したが、直流モータなどの他の駆動源を用いてもよい。ここで、高出力が得られる振動型モータを用いた場合には、反転駆動時に生じる衝突を抑制する上で優れた効果が得られる。
【００４２】
次に、上述した本実施例の駆動装置における具体的な構成について説明する。すなわち、本実施例の駆動装置を音声出力装置（スピーカ装置）に用いた場合について説明する。
【００４３】
第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂとして、定格負荷トルク０．０９８Ｎｍ／７３ｒｐｍの振動型モータを用いた。駆動周波数を３５〜４０ｋＨｚの範囲内とし、音声信号に応じて振幅や周波数が変調された駆動信号を本実施例の駆動装置に入力させる。
【００４４】
ここで、第１の振動型モータ１ａは、原信号（入力された駆動信号）のままのタイミングで駆動し、第２の振動型モータ１ｂは、原信号のタイミングよりも１０波長の分だけ遅延させたタイミングで駆動する。被駆動部材９としては外径１８ｃｍのスピーカ用振動板を用い、スピーカ用振動板および振動型モータを、板バネを介して連結した。
【００４５】
上述した構成の音声出力装置において、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂに対して速度制御を行った。この場合、上述したように各振動型モータ１ａ、１ｂからの駆動力が伝達されない状態が無くなり、１つの振動型モータを備えた音声出力装置に比べて、高調波歪を軽減することができた。
【００４６】
また、本実施例の駆動装置を備えた音声出力装置（スピーカ装置）における他の具体的な構成について説明する。
【００４７】
第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂとして、定格トルク０．４３２Ｎｍ／７３ｒｐｍの振動型モータを用いた。駆動周波数を３５〜４０ｋＨｚの範囲内とし、音声信号に応じて振幅や周波数が変調された駆動信号を本実施例の駆動装置に入力させる。
【００４８】
ここで、第１の振動型モータ１ａは、原信号（入力された駆動信号）のままのタイミングで駆動し、第２の振動型モータ１ｂは、原信号のタイミングよりも１０波長の分だけ遅延させたタイミングで駆動する。被駆動部材９としては外径２５ｃｍのスピーカ用振動板を用い、スピーカ用振動板および振動型モータを、スチール製のベルトを介して連結した。
【００４９】
上述した構成の音声出力装置において、第１および第２の振動型モータ１ａ、１ｂに対して位置情報に基づくフィードバック制御を行った。この場合、上述したように振動型モータからの駆動力が伝達されない状態が無くなり、１つの振動型モータを用いた場合に比べてオーバーシュート現象を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１である駆動装置の構成を示す図である。
【図２】第１および第２の振動型モータの駆動状態を示す図（Ａ）と、被駆動部材に伝達される駆動力の状態を示す図（Ｂ）である。
【図３】振動型モータの速度制御における速度変化を示す図である。
【図４】振動型モータの位置制御における位置変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ａ、１ｂ：振動型モータ
２ａ、２ｂ：ギア
４：ギア
８：駆動コントロール回路
９：被駆動部材
【図１】
2006288106.tif 000003
【図２】
2006288106.tif 000004
【図３】
2006288106.tif 000005
【図４】
2006288106.tif 000006