(57)【要約】【課題】出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が急激に増加しにくい振動型アクチュエーター、その制御装置、電動装置、および、振動型アクチュエーターのプログラムを提供する。【解決手段】振動型アクチュエーター１０の制御装置６０は、出力ブロック３０およびばね５０を含む振動系が振動するように電磁石４１に供給される電流を制御し、制御量である出力ブロック３０の変位と制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である電磁石４１に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行する。このフィードバック制御では、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するときの測定値である第１の変位測定値、および、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するときの測定値である第２の変位測定値のうちの小さい値を用いて、出力ブロック３０が第１の運動方向および第２の運動方向に運動するときの操作量を調節する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動型アクチュエーターの制御装置であって、
前記振動型アクチュエーターは、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石とを備え、
前記制御装置は、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行し、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値、および、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値のうちの小さい値を用いて、前記第１の運動方向に対応する前記操作量および前記第２の運動方向に対応する前記操作量を調節する
振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項２】
振動型アクチュエーターの制御装置であって、
前記振動型アクチュエーターは、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石とを備え、
前記制御装置は、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行し、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差、および、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差の一方が正の偏差であり、他方が負の偏差であるとき、前記負の偏差を用いて、前記第１の運動方向に対応する前記操作量および前記第２の運動方向に対応する前記操作量を調節する
振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記出力ブロックが前記第１の運動方向または前記第２の運動方向に運動するときに前記電磁石に電流が供給される時間である電流供給時間を調節することにより前記操作量を調節する
請求項１または２に記載の振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項４】
前記振動型アクチュエーターは、前記電磁石に電流を供給する駆動回路をさらに備え、
前記制御装置は、前記偏差に基づいて前記電流供給時間を調節し、前記電流供給時間に応じて前記駆動回路から前記電磁石に電流が供給されるように前記駆動回路を制御する
請求項３に記載の振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項５】
前記振動型アクチュエーターは、前記出力ブロックの変位、速度、および、加速度の少なくとも１つを検出し、その結果に応じて変化する測定信号を出力するセンサーをさらに備え、
前記制御装置は、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときに検出された前記測定信号に基づいて、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値を算出し、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときに検出された前記測定信号に基づいて、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値を算出する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項６】
前記操作量の調節に用いる前記測定値、または、前記負の偏差を所定の周期毎に更新する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項７】
前記所定の周期が、前記出力ブロックの運動方向が切り替わる周期である
請求項６に記載の振動型アクチュエーターの制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置を備える振動型アクチュエーター。
【請求項９】
請求項８に記載の振動型アクチュエーターを備える電動装置。
【請求項１０】
振動型アクチュエーターを制御するプログラムであって、
前記振動型アクチュエーターは、
相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、
往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、
前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石と、
前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行する制御装置と
を備え、
前記プログラムは、
前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値である第１の測定値を前記制御装置に算出させるステップと、
前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値である第２の測定値を前記制御装置に算出させるステップと、
前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記操作量を前記第１の測定値および前記第２の測定値のうちの小さい値に基づいて前記制御装置に調節させるステップと、
前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記操作量を前記小さい値に基づいて前記制御装置に調節させるステップと
を含む
振動型アクチュエーターのプログラム。
【請求項１１】
振動型アクチュエーターを制御するプログラムであって、
前記振動型アクチュエーターは、
相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、
往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、
前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石と、
前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行する制御装置と
を備え、
前記プログラムは、
前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差である第１の偏差を前記制御装置に算出させるステップと、
前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差である第２の偏差を前記制御装置に算出させるステップと、
前記第１の偏差および前記第２の偏差の一方が正の偏差であり、他方が負の偏差であるとき、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記操作量を前記負の偏差に基づいて前記制御装置に調節させるステップと、
前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記操作量を前記負の偏差に基づいて前記制御装置に調節させるステップと
を含む
振動型アクチュエーターのプログラム。
【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ー、その制御装置、振動型アクチュエーターを備える電動装置、および、振動型アクチュエーターのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源に振動型アクチュエーターを用いた電動装置の一例として、バリカンまたはシェーバーが知られている。振動型アクチュエーターは例えば、相対的かつ直線的に往復運動できるように配置される一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロック、ならびに、直線的に往復運動できるように出力ブロックを支持するばねを備える。出力ブロックには、バリカンまたはシェーバーの可動刃が取り付けられる。一例によれば、出力ブロックは永久磁石を含み、対偶ブロックは電磁石を含む。
【０００３】
振動型アクチュエーターはさらに、制御量の一例である出力ブロックの変位をフィードバック制御する制御装置、電磁石に電流を供給する駆動回路、および、出力ブロックの変位に応じて変化する測定信号を出力するセンサーを備える。
【０００４】
制御装置は、センサーの測定信号に基づいて出力ブロックの変位に関する測定値を算出し、その測定値と制御量の目標値との偏差に基づいて、駆動回路から電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行する。
【０００５】
このフィードバック制御では、出力ブロックが往復運動方向の一方である第１の運動方向に運動するときの測定値と目標値との偏差である第１の偏差に基づいて、出力ブロックが第１の運動方向に運動するときに電磁石に電流が供給される時間である電流供給時間が設定される。そして、設定された電流供給時間に応じて駆動回路から電磁石に電流が供給されるように、制御装置から駆動回路に制御信号が出力される。
【０００６】
駆動回路が制御信号に基づいて電磁石に電流を供給したとき、電磁石により形成される磁界と出力ブロックにより形成される磁界との関係により、出力ブロックが対偶ブロックに対して直線的に運動する。なお、出力ブロックが往復運動方向の他方である第２の運動方向に運動するときには、そのときの測定値と目標値との偏差である第２の偏差に基づいて電流供給時間が設定され、その電流供給時間に応じて駆動回路から電磁石に電流が供給される。
【０００７】
上記バリカンまたはシェーバーによれば、出力ブロックが対偶ブロックに対して直線的に往復運動することにより、可動刃が固定刃に対して直線的に往復運動し、可動刃および固定刃により毛が切断される。なお、特許文献１はこのような振動型アクチュエーターの一例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３３１８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の振動型アクチュエーターによれば、上記のとおり出力ブロックの変位がフィードバック制御により制御される。しかし、可動刃に作用する負荷が増加した場合、出力ブロックが第１の運動方向および第２の運動方向の一方に運動するときの変位と目標値との偏差が急激に増加し、その偏差が０に収束するまでに比較的長い時間がかかることがある。この場合には、バリカンまたはシェーバーにおける毛の切断に関する能力が低下するおそれがある。
【００１０】
本願発明者が上記のように偏差が増加する理由について検討したところ、次の事項が確認された。例えば、出力ブロックに一定の負荷が作用した状態において振動型アクチュエーターが駆動しはじめたとき、所定の時間が経過した後に第１の偏差および第２の偏差がそれぞれ０に収束する。そのとき、例えば、第１の運動方向に対応する操作量が第２の運動方向に対応する操作量に対して十分に小さい値を持つことがある。
【００１１】
その状態から、出力ブロックに作用する負荷が上記一定の負荷から増加した場合、第１の運動方向に対応する操作量が小さいことにより第１の偏差が急激に増加する。その後、フィードバック制御により第１の偏差が０に収束するように電流供給時間が調節されるものの、負荷が増加したときに発生した第１の偏差が大きいため、第１の偏差が０に収束するまでに比較的長い時間がかかる。
【００１２】
なお、ここでは、バリカンまたはシェーバーを例にその課題について検討しているが、振動型アクチュエーターを備える他の電動装置においても上記とおおよそ同じ課題が存在していると考えられる。
【００１３】
本発明の目的は、出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が増加しにくい振動型アクチュエーター、その制御装置、電動装置、および、振動型アクチュエーターのプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一形態に従う振動型アクチュエーターの制御装置は、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石とを備え、前記制御装置は、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行し、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値、および、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値のうちの小さい値を用いて、前記第１の運動方向に対応する前記操作量および前記第２の運動方向に対応する前記操作量を調節する。
【発明の効果】
【００１５】
振動型アクチュエーター、その制御装置、振動型アクチュエーターを備える電動装置、および、振動型アクチュエーターのプログラムの一形態によれば、出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が増加しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１のバリカンの模式図。
【図２】実施の形態１の振動型アクチュエーターの模式図。
【図３】実施の形態１の振動型アクチュエーターの制御ブロック図。
【図４】実施の形態１のフィードバック制御に関するフローチャート。
【図５】実施の形態１または従来のフィードバック制御に関する制御開始時のタイミングチャート。
【図６】従来のフィードバック制御に関する偏差収束時のタイミングチャート。
【図７】実施の形態１のフィードバック制御に関する偏差収束時のタイミングチャート。
【図８】実施の形態２のフィードバック制御に関するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（振動型アクチュエーターの制御装置等が取り得る形態の一例）
〔１〕本発明の一形態に従う振動型アクチュエーターは、振動型アクチュエーターの制御装置であって、前記振動型アクチュエーターは、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石とを備え、前記制御装置は、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行し、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値、および、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値のうちの小さい値を用いて、前記出力ブロックが前記第１の運動方向および前記第２の運動方向に運動するときの前記操作量を調節する。
【００１８】
本振動型アクチュエーターの制御装置によれば、上記小さい値が各運動方向に対応する操作量の調節に用いられるため、第１の運動方向に対応する操作量および第２の運動方向に対応する操作量の一方が他方に対して小さな値に設定される状況が形成されにくい。このため、第１の運動方向に対応する駆動力および第２の運動方向に対応する駆動力の一方が、ばねの公差等の影響により、好ましい駆動力よりも小さな値に設定されるおそれが低くなる。このため、出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が増加しにくい。
【００１９】
〔２〕前記振動型アクチュエーターの制御装置に従属する一形態によれば、振動型アクチュエーターの制御装置であって、前記振動型アクチュエーターは、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石とを備え、前記制御装置は、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行し、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差、および、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差の一方が正の偏差であり、他方が負の偏差であるとき、前記負の偏差を用いて、前記第１の運動方向に対応する前記操作量および前記第２の運動方向に対応する前記操作量を調節する。
【００２０】
本振動型アクチュエーターの制御装置によれば、上記負の偏差が各運動方向に対応する操作量の調節に用いられるため、第１の運動方向に対応する操作量および第２の運動方向に対応する操作量の一方が他方に対して小さな値に設定される状況が形成されにくい。このため、上記〔１〕の振動型アクチュエーターと同様に、出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が増加しにくい。
【００２１】
〔３〕前記振動型アクチュエーターの制御装置に従属する一形態によれば、前記制御装置は、前記出力ブロックが前記第１の運動方向または前記第２の運動方向に運動するときに前記電磁石に電流が供給される時間である電流供給時間を調節することにより前記操作量を調節する。
【００２２】
〔４〕前記振動型アクチュエーターの制御装置に従属する一形態によれば、前記振動型アクチュエーターは、前記電磁石に電流を供給する駆動回路をさらに備え、前記制御装置は、前記偏差に基づいて前記電流供給時間を調節し、前記電流供給時間に応じて前記駆動回路から前記電磁石に電流が供給されるように前記駆動回路を制御する。
【００２３】
〔５〕前記振動型アクチュエーターの制御装置に従属する一形態によれば、前記振動型アクチュエーターは、前記出力ブロックの変位、速度、および、加速度の少なくとも１つを検出し、その結果に応じて変化する測定信号を出力するセンサーをさらに備え、前記制御装置は、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときに検出された前記測定信号に基づいて、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値である第１の測定値を算出し、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときに検出された前記測定信号に基づいて、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値である第１の測定値を算出する。
【００２４】
〔６〕前記振動型アクチュエーターの制御装置に従属する一形態によれば、前記操作量の調節に用いる前記測定値、または、前記負の偏差を所定の周期毎に判定する。
〔７〕前記振動型アクチュエーターの制御装置に従属する一形態によれば、前記所定の周期が、前記出力ブロックの運動方向が切り替わる周期である。
【００２５】
〔８〕本振動型アクチュエーターの一形態は、前記振動型アクチュエーターの制御装置を備える。
〔９〕本電動装置の一形態は、前記振動型アクチュエーターを備える。
【００２６】
〔１０〕本振動型アクチュエーターのプログラムの一形態は、振動型アクチュエーターを制御するプログラムであって、前記振動型アクチュエーターは、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石と、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行する制御装置とを備え、前記プログラムは、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値である第１の測定値を前記制御装置に算出させるステップと、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値である第２の測定値を前記制御装置に算出させるステップと、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記操作量を前記第１の測定値および前記第２の測定値のうちの小さい値に基づいて前記制御装置に調節させるステップと、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記操作量を前記小さい値に基づいて前記制御装置に調節させるステップとを含む。
【００２７】
本振動型アクチュエーターのプログラムによれば、上記小さい値が各運動方向に対応する操作量の調節に用いられるため、第１の運動方向に対応する操作量および第２の運動方向に対応する操作量の一方が他方に対して小さな値に設定される状況が形成されにくい。このため、上記〔１〕の振動型アクチュエーターの制御装置と同様に、出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が増加しにくい。
【００２８】
〔１１〕本振動型アクチュエーターのプログラムの一形態は、振動型アクチュエーターを制御するプログラムであって、前記振動型アクチュエーターは、相対的に第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロックおよび対偶ブロックと、往復運動できるように前記出力ブロックを支持するばねと、前記一対の磁性ブロックの少なくとも一方に取り付けられる電磁石と、前記出力ブロックおよび前記ばねを含む振動系が振動するように前記電磁石に供給される電流を制御し、制御量である前記出力ブロックの変位、速度、または、加速度に関する測定値と前記制御量の目標値との偏差に基づいて、操作量である前記電磁石に供給される電流量を調節するフィードバック制御を実行する制御装置とを備え、前記プログラムは、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差である第１の偏差を前記制御装置に算出させるステップと、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記測定値と前記目標値との偏差である第２の偏差を前記制御装置に算出させるステップと、前記第１の偏差および前記第２の偏差の一方が正の偏差であり、他方が負の偏差であるとき、前記出力ブロックが前記第１の運動方向に運動するときの前記操作量を前記負の偏差に基づいて前記制御装置に調節させるステップと、前記出力ブロックが前記第２の運動方向に運動するときの前記操作量を前記負の偏差に基づいて前記制御装置に調節させるステップとを含む。
【００２９】
本振動型アクチュエーターのプログラムによれば、上記負の偏差が各運動方向に対応する操作量の調節に用いられるため、第１の運動方向に対応する操作量および第２の運動方向に対応する操作量の一方が他方に対して小さな値に設定される状況が形成されにくい。このため、上記〔１〕の振動型アクチュエーターの制御装置と同様に、出力ブロックに作用する負荷が増加しても制御量と目標値との偏差が増加しにくい。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、駆動源として振動型アクチュエーター１０を搭載した電動装置であるバリカン１００を示している。バリカン１００は、ユーザーが持つためのボディ１１０、毛をカットするためのヘッドユニット１２０、および、ヘッドユニット１２０を駆動する振動型アクチュエーター１０を備える。バリカン１００はさらに、振動型アクチュエーター１０に電力を供給する電源１３０、および、電源１３０の電力に基づいて一定の電圧を振動型アクチュエーター１０に供給する定電圧源１４０を備える。
【００３１】
ボディ１１０は、振動型アクチュエーター１０をはじめとしてバリカン１００を構成する各種の部品を内蔵している。ボディ１１０およびヘッドユニット１２０は、ヘッドユニット１２０をボディ１１０に取り付けること、および、ヘッドユニット１２０をボディ１１０から取り外すことをユーザーが任意に選択できる取付構造を備える。
【００３２】
ヘッドユニット１２０は、直線的かつ相対的に往復運動する一対の刃である固定刃１２１および可動刃１２２、ならびに、振動型アクチュエーター１０の出力軸３３が連結される連結部１２３を備える。
【００３３】
振動型アクチュエーター１０は、その骨格を形成するフレーム２０、直線的かつ相対的に往復運動する一対の磁性ブロックである出力ブロック３０および対偶ブロック４０、ならびに、出力ブロック３０と結合された出力軸３３を備える。振動型アクチュエーター１０はさらに、対偶ブロック４０に電力を供給する駆動回路７０、および、駆動回路７０から対偶ブロック４０に供給される電流を制御する制御装置６０を備える。
【００３４】
フレーム２０はヘッドユニット１２０に固定されている。出力ブロック３０は、対偶ブロック４０に電流が供給されることにより、対偶ブロック４０に対して第１の運動方向および第２の運動方向に往復運動する。制御装置６０は、定電圧源１４０と電気的に接続され、定電圧源１４０から供給される一定の電圧に基づいて駆動する。駆動回路７０は電源１３０と電気的に接続され、電源１３０から供給される電力に基づいて駆動する。
【００３５】
ヘッドユニット１２０がボディ１１０に取り付けられることにより、連結部１２３および出力軸３３が互いに連結され、出力軸３３および連結部１２３が出力ブロック３０の往復運動を可動刃１２２に伝達し得る。このため、ヘッドユニット１２０がボディ１１０に取り付けられた状態において出力ブロック３０が往復運動することにより、可動刃１２２が出力ブロック３０の往復運動に同期して固定刃１２１に対して直線的に往復運動する。
【００３６】
図２を参照して、振動型アクチュエーター１０の構成について説明する。
振動型アクチュエーター１０は、フレーム２０等に加えて、互いに反対の方向に作用する反力を出力ブロック３０に与える一対のばね５０、および、出力ブロック３０の運動情報の一例である出力ブロック３０の変位を検出するセンサー８０をさらに備える。出力ブロック３０および対偶ブロック４０は往復運動方向に広がるギャップを隔てて対向している。出力ブロック３０および一対のばね５０は振動系を構成している。
【００３７】
対偶ブロック４０はフレーム２０に固定されている。対偶ブロック４０には、電磁石４１が固定されている。電磁石４１は、例えば焼結により形成されたコア４２、または、電磁鋼鈑が積層されたコア４２、および、コア４２に巻き付けられたコイル４３を備える。コイル４３は駆動回路７０と電気的に接続されている。
【００３８】
出力ブロック３０は、ヘッドユニット１２０に対して往復運動できるように一対のばね５０により支持されている。出力ブロック３０には、出力ブロック３０を駆動するための永久磁石である駆動用磁石３１、および、出力ブロック３０の変位をセンサー８０に検出させるための検出用磁石３２が取り付けられている。
【００３９】
駆動用磁石３１は出力ブロック３０の往復運動方向に並ぶ一対の磁極を有する。振動型アクチュエーター１０によれば、駆動用磁石３１および電磁石４１のそれぞれにより形成される磁界が互いに影響を及ぼし合うように、出力ブロック３０および対偶ブロック４０の位置が設定される。
【００４０】
検出用磁石３２は出力ブロック３０の往復運動方向に並ぶ一対の磁極を有する。振動型アクチュエーター１０によれば、検出用磁石３２により形成される磁界がセンサー８０に影響を及ぼすように、出力ブロック３０に対するセンサー８０の位置が設定される。
【００４１】
一方のばね５０である第１のばね５０は、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するときに圧縮量が増加するように出力ブロック３０とフレーム２０との間に配置され、出力ブロック３０およびフレーム２０のそれぞれに固定されている。他方のばね５０である第２のばね５０は、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するときに圧縮量が増加するように出力ブロック３０とフレーム２０との間に配置され、出力ブロック３０およびフレーム２０のそれぞれに固定されている。第１のばね５０および第２のばね５０は互いに同じ諸元に設定される。ただし、それぞれのばね５０の製造上の公差等により各ばね５０の実際の特性が互いに相違することがある。
【００４２】
出力軸３３に負荷が作用していないとき、かつ、電磁石４１に電流が供給されていないとき、第１のばね５０の反力と第２のばね５０の反力とが釣り合うことにより、対偶ブロック４０に対する出力ブロック３０の位置である相対位置が中立位置を取る。出力ブロック３０が中立位置から第１の運動方向に運動することにより、出力ブロック３０の第１の運動方向における変位が変化する。一方、出力ブロック３０が中立位置から第２の運動方向に運動することにより、出力ブロック３０の第２の運動方向における変位が変化する。
【００４３】
制御装置６０は、駆動回路７０を例えばＰＷＭ制御に基づいて制御することにより、出力ブロック３０および一対のばね５０を含む振動系が固有振動数で振動するように駆動回路７０から電磁石４１に供給される電流の周波数を調節する。制御装置６０はさらに、制御対象である出力ブロック３０の制御量をフィードバック制御する。制御装置６０が実行するフィードバック制御の一例はＰＩＤ制御である。このフィードバック制御では、制御量の一例である出力ブロック３０の変位が目標値に収束するように、操作量である駆動回路７０から電磁石４１に供給される電流量を調節する。制御装置６０が備える記憶部には、フィードバック制御を記述したプログラム、および、フィードバック制御等に用いられる各種の設定値が記憶されている。
【００４４】
駆動回路７０は例えば単相フルブリッジ型のインバータを備える。このインバータは並列的に接続された２つのアームを備える。各アームは直列的に接続された２つのＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）を備える。各ＭＯＳＦＥＴが制御装置６０から入力される制御信号ＳＤに応じてオンまたはオフすることにより、駆動回路７０から電磁石４１に交流電流が供給される。
【００４５】
センサー８０の一例はコイルである。センサー８０はフレーム２０に固定され、制御装置６０と電気的に接続されている。出力ブロック３０が対偶ブロック４０に対して運動することにより、出力ブロック３０に取り付けられている検出用磁石３２も併せて運動する。このため、検出用磁石３２により形成される磁界の影響によりセンサー８０に誘導電流が流れる。センサー８０は、出力ブロック３０の変位に関する測定信号ＳＸである誘導電流の電圧を制御装置６０に入力する。
【００４６】
図３を参照して、制御装置６０のフィードバック制御について説明する。
制御装置６０は予め記憶されたプログラムを実行することにより、フィードバック制御に関する機能ブロックである検出部６１、比較部６２、および、調節部６３を構築し、これらの機能ブロックにより出力ブロック３０の変位を制御する。
【００４７】
検出部６１は、センサー８０が出力した測定信号ＳＸに基づいて、出力ブロック３０の運動情報である出力ブロック３０の変位、速度、加速度、および、運動方向に関する測定値を算出する。振動型アクチュエーター１０によれば、センサー８０に流れる誘導電流の電圧が出力ブロック３０の運動に応じて変化する。このため、検出部６１は測定信号ＳＸに基づいて出力ブロック３０の運動情報に関する各種の測定値を算出することができる。
【００４８】
検出部６１により算出された変位の測定値である変位測定値ＸＡ、速度の測定値である速度測定値ＸＢ、加速度の測定値である加速度測定値ＸＣ、および、運動方向の測定値である運動方向測定値ＸＤは比較部６２に入力される。
【００４９】
検出部６１は、出力ブロック３０の変位が第１の運動方向における最大変位に到達したタイミングを測定信号ＳＸに基づいて検出し、そのときに変位測定値ＸＡである第１の変位測定値ＸＡ１を算出する。また検出部６１は、出力ブロック３０の変位が第２の運動方向における最大変位に到達したタイミングを測定信号ＳＸに基づいて検出し、そのときに変位測定値ＸＡである第２の変位測定値ＸＡ２を算出する。
【００５０】
比較部６２には、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するとき、および、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するとき、互いに同じ目標値ＸＴが入力される。なお、制御装置６０が備える記憶部は比較部６２に入力される目標値ＴＸを予め記憶している。この目標値ＴＸは記憶部に予め記憶される設定値の一例である。
【００５１】
比較部６２は、出力ブロック３０の運動方向が切り替わる毎に、最後に算出された第１の変位測定値ＸＡ１と第２の変位測定値ＸＡ２とを比較し、そのうちの小さい値を操作量の調節に用いる調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。比較部６２は、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するとき、調節用の変位測定値ＸＡＸと目標値ＸＴとの偏差ΔＸを算出する。また比較部６２は、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するとき、同様に調節用の変位測定値ＸＡＸと目標値ＸＴとの偏差ΔＸを算出する。
【００５２】
このように、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するとき、および、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するとき、同一の調節用の変位測定値ＸＡＸおよび目標値ＴＸに基づいて偏差ΔＸが算出される。このため、第１の運動方向における偏差ΔＸおよび第２の運動方向における偏差ΔＸが互いに同じ値を持つ。
【００５３】
調節部６３は、偏差ΔＸが０に収束するように、駆動回路７０から電磁石４１に電流が供給される時間である電流供給時間を調節することにより、電磁石４１に供給される電流量を調節する。また調節部６３は、偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定し、運動方向測定値ＸＤに基づいて電磁石４１に流す電流の方向を設定する。調節部６３はさらに、速度測定値ＸＢまたは加速度測定値ＸＣに基づいて、駆動回路７０による電流の出力が開始されるタイミングを設定する。調節部６３は、これらの情報に応じて駆動回路７０に電流を出力させるための制御信号ＳＤを生成し、生成した制御信号ＳＤを駆動回路７０に出力する。
【００５４】
電流供給時間は、往復運動の１周期において出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するとき、または、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するときに、駆動回路７０から電磁石４１に電流が供給される時間である。
【００５５】
駆動回路７０は調節部６３から入力された制御信号ＳＤに基づいて駆動し、電磁石４１に電流を供給する。このため、駆動回路７０から供給された電流により電磁石４１が磁界を形成する。このとき、電磁石４１により形成される磁界と駆動用磁石３１により形成される磁界との関係により、出力ブロック３０を第１の運動方向または第２の運動方向に運動させる駆動力が出力ブロック３０に作用する。
【００５６】
制御装置６０は、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動するとき、第１の運動方向に作用する駆動力である第１の駆動力が出力ブロック３０に作用するように、電磁石４１に流れる電流の方向を設定する。また制御装置６０は、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動するとき、第２の運動方向に作用する駆動力である第２の駆動力が出力ブロック３０に作用するように、電磁石４１に流れる電流の方向を設定する。
【００５７】
図４を参照して、フィードバック制御のフローチャートについて説明する。制御装置６０は、フローチャートに示される処理を所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
ステップＳ１１では比較部６２が動作する。比較部６２は、最後に算出された第１の変位測定値ＸＡ１および第２の変位測定値ＸＡ２を記憶部から読み出す。
【００５８】
ステップＳ１２では比較部６２が動作する。比較部６２は、第１の変位測定値ＸＡ１と第２の変位測定値ＸＡ２とのうちの小さい値を判定し、判定した小さい値を調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。第１の変位測定値ＸＡ１が第２の変位測定値ＸＡ２よりも小さい場合、次に調節用の変位測定値ＸＡＸが更新されるまで、第１の変位測定値ＸＡ１が、第１の運動方向に対応する電流供給時間および第２の運動方向に対応する電流供給時間の調節に用いられる。一方、第２の変位測定値ＸＡ２が第１の変位測定値ＸＡ１よりも小さい場合、次に調節用の変位測定値ＸＡＸが更新されるまで、第２の変位測定値ＸＡ２が、第１の運動方向に対応する電流供給時間および第２の運動方向に対応する電流供給時間の調節に用いられる。
【００５９】
ステップＳ１３では調節部６３が動作する。調節部６３は、出力ブロック３０が第１の運動方向または第２の運動方向に運動するとき、ステップＳ１２で設定された調節用の変位測定値ＸＡＸと目標値ＸＴとの偏差ΔＸを算出し、この偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定する。
【００６０】
ステップＳ１４では調節部６３が動作する。調節部６３は、ステップＳ１３で設定した電流供給時間、および、検出部６１により算出された運動方向測定値ＸＤに基づいて制御信号ＳＤを生成し、生成した制御信号ＳＤを駆動回路７０に出力する。
【００６１】
ステップＳ１５では検出部６１が動作する。検出部６１は、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動しているとき、測定信号ＳＸに基づいて第１の変位測定値ＸＡ１等を算出し、算出した各測定値を記憶部に記憶する。また検出部６１は、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動しているとき、測定信号ＳＸに基づいて第２の変位測定値ＸＡ２等を算出し、算出した各測定値を記憶部に記憶する。
【００６２】
図５および図６を参照して、比較例のフィードバック制御について説明する。
ここでは、比較例の振動型アクチュエーターの一例として特許文献１の振動型アクチュエーターを取りあげる。この振動型アクチュエーターが次の第１〜第３の初期条件のもとで駆動した場合、以下のようにフィードバック制御が実行される。第１の初期条件は、第１のばねのばね定数が設計されたばねの諸元におけるばね定数よりも小さいことである。第２の初期条件は、第２のばねのばね定数が設計されたばねの諸元におけるばね定数よりも大きいことである。第３の初期条件は、出力ブロックに一定の負荷が加えられることである。
【００６３】
制御装置はフィードバック制御を開始した直後、例えば、駆動回路を制御することにより出力ブロックを第２の運動方向に運動させる。このとき制御装置は、所定のタイミングにおいて駆動回路からの電流の出力が開始され、かつ、電流供給時間の初期値に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路に制御信号を出力する。
【００６４】
この制御信号に基づいて駆動回路が電流を出力することにより、出力ブロックが第２の運動方向に運動し、出力ブロックの変位が目標値に接近する。比較例の振動型アクチュエーターによれば、第１のばねのばね定数が小さいため、電流供給時間の初期値に応じて電磁石に電流が供給されても、第２の運動方向における出力ブロックの最大変位が目標値に到達しない。
【００６５】
その後の一時刻である時刻ｔ５１において、制御装置は、センサーの測定信号に基づいて、出力ブロックの変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを検出し、第２の変位測定値と目標値との偏差である第２の偏差を算出する。制御装置は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路からの電流の出力が開始され、かつ、電流供給時間の初期値に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路に制御信号を出力する。この制御信号は、最初に電磁石に供給された電流とは反対の方向に電流を流すための情報も含む。
【００６６】
その後の一時刻である時刻ｔ５２において、駆動回路が電磁石に電流を供給しはじめる。このため、出力ブロックに第１の駆動力が作用する。駆動回路は、時刻ｔ５２から電流供給時間が経過する時刻ｔ５３まで電磁石に電流を供給する。時刻ｔ５３において、駆動回路が電流の供給を停止することにより、それまで出力ブロックに作用していた第１の駆動力が作用しなくなる。
【００６７】
この振動型アクチュエーターによれば、第２のばねのばね定数が大きいため、電流供給時間の初期値に応じて電磁石に電流が供給されることにより、第１の運動方向における出力ブロックの最大変位が目標値を超える。
【００６８】
その後の一時刻である時刻ｔ５４において、制御装置は、センサーの測定信号に基づいて、出力ブロックの変位が第１の運動方向における最大変位に到達したことを検出し、第１の変位測定値と目標値との偏差である第１の偏差を算出する。制御装置は次に、先に算出した第２の偏差に基づいて新しい電流供給時間を設定し、所定のタイミングにおいて駆動回路からの電流の出力が開始され、かつ、設定した電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路に制御信号を出力する。この制御信号は、時刻ｔ５２〜ｔ５３の期間に電磁石に供給された電流とは反対の方向に電流を流すための情報も含む。
【００６９】
その後の一時刻である時刻ｔ５５において、駆動回路が電磁石に電流を供給しはじめる。このため、出力ブロックに第２の駆動力が作用する。駆動回路は、時刻ｔ５５から電流供給時間が経過する時刻ｔ５６まで電磁石に電流を供給する。時刻ｔ５６において、駆動回路が電流の供給を停止することにより、それまで出力ブロックに作用していた第２の駆動力が作用しなくなる。
【００７０】
その後の一時刻である時刻ｔ５７において、制御装置は、センサーの測定信号に基づいて、出力ブロックの変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを再び検出する。
【００７１】
そして制御装置は、時刻５７以降において出力ブロックの変位が第１の運動方向または第２の運動方向の最大変位に到達する毎に、時刻ｔ５４〜ｔ５７の期間と同様の方法により第１の偏差または第２の偏差に基づいて電流供給時間を設定する。このため、出力ブロックに一定の負荷が加えられた状態においてフィードバック制御が継続されることにより、第１の運動方向に対応する電流供給時間が次第に短縮され、第２の運動方向に対応する電流供給時間が次第に延長される。
【００７２】
図６は、時刻ｔ５７以降においてフィードバック制御が継続されたことにより、第１の偏差および第２の偏差がそれぞれ０に収束した状態を示している。
時刻ｔ５７以降の一時刻である時刻ｔ６１において、制御装置は、センサーの測定信号に基づいて、出力ブロックの変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを検出し、第２の偏差を算出する。このときに算出される第２の偏差は実質的に０である。
【００７３】
制御装置は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路からの電流の出力が開始され、かつ、そのときに設定されている電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路に制御信号を出力する。このときの電流供給時間は、電流供給時間の初期値、および、第２の運動方向に対応する電流供給時間よりも十分に短い。一例によれば、その電流供給時間が、フィードバック制御における電流供給時間の下限値を取ることがある。
【００７４】
駆動回路は、その後の一時刻である時刻ｔ６２から時刻ｔ６３までの期間において電磁石に電流を供給する。このとき、設定されている電流供給時間が短いことにより電磁石に供給される電流量が少ないため、出力ブロックに作用する第１の駆動力は、例えばフィードバック制御が開始された直後と比較して小さい。
【００７５】
その後の一時刻である時刻ｔ６４において、制御装置は、センサーの測定信号に基づいて、出力ブロックの変位が第１の運動方向における最大変位に到達したことを検出し、第１の偏差を算出する。このときに算出される第１の偏差は実質的に０である。
【００７６】
制御装置は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路からの電流の出力が開始され、かつ、そのときに設定されている電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路に制御信号を出力する。このときの電流供給時間は、電流供給時間の初期値、および、第１の運動方向に対応する電流供給時間よりも十分に長い。一例によれば、その電流供給時間が、フィードバック制御における電流供給時間の上限値を取ることがある。
【００７７】
駆動回路は、その後の一時刻である時刻ｔ６５から時刻ｔ６６までの期間において電磁石に電流を供給する。このとき、設定されている電流供給時間が長いことにより電磁石に供給される電流量が多いため、出力ブロックに作用する第２の駆動力は、例えばフィードバック制御が開始された直後と比較して大きい。
【００７８】
以上のように各偏差が０に収束した状態において、出力ブロックが第１の運動方向に運動するときに出力ブロックに作用する負荷が増加した場合、第１の駆動力が小さいことに起因して第１の運動方向における最大変位が急激に低下する。このため、第１の運動方向における第１の変位測定値と目標値との偏差である第１の偏差が急激に増加する。
【００７９】
その後、フィードバック制御により第１の偏差が０に収束するように電流供給時間が調節されるものの、負荷が増加したときに発生した第１の偏差が大きいため、第１の偏差が０に収束するまでに比較的長い時間がかかる。このため、バリカンにおける毛の切断に関する能力が低下した状態が比較的長く継続されるおそれがある。なお、ここでは、各偏差が０に収束した状態を例に取りあげているが、各偏差が０に収束する前であっても、第１の駆動力および第２の駆動力の一方が他方に対して低下している場合に出力ブロックの負荷が増加したときには同様の状況が生じ得る。
【００８０】
図５および図７を参照して、制御装置６０のフィードバック制御について説明する。
振動型アクチュエーター１０が比較例の振動型アクチュエーターに与えられた上記３つの初期条件と同じ初期条件のもとで駆動した場合、以下のようにフィードバック制御が実行される。
【００８１】
制御装置６０はフィードバック制御を開始した直後、例えば、駆動回路７０を制御することにより出力ブロック３０を第２の運動方向に運動させる。このとき制御装置６０は、所定のタイミングにおいて駆動回路７０からの電流の出力が開始され、かつ、電流供給時間の初期値に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路７０に制御信号ＳＤを出力する。
【００８２】
この制御信号ＳＤに基づいて駆動回路７０が電流を出力することにより、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動し、出力ブロック３０の変位が目標値ＸＴに接近する。振動型アクチュエーター１０によれば、第１のばね５０のばね定数が小さいため、電流供給時間の初期値に応じて電磁石４１に電流が供給されても、第２の運動方向における出力ブロック３０の最大変位が目標値ＸＴに到達しない。
【００８３】
その後の一時刻である時刻ｔ５１において、制御装置６０は、センサー８０の測定信号ＳＸに基づいて、出力ブロック３０の変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを検出する。制御装置６０は次に、時刻ｔ５１に算出した第２の変位測定値ＸＡ２と、第１の変位測定値ＸＡ１の初期値とのうちの小さい値を判定し、判定した小さい値を調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。ここでは、第１の変位測定値ＸＡ１の初期値が０を持つことから、第２の変位測定値ＸＡ２が調節用の変位測定値ＸＡＸに設定される。
【００８４】
制御装置６０は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路７０からの電流の出力が開始され、かつ、電流供給時間の初期値に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路７０に制御信号ＳＤを出力する。制御信号ＳＤは、最初に電磁石４１に供給された電流とは反対の方向に電流を流すための情報も含む。
【００８５】
その後の一時刻である時刻ｔ５２において、駆動回路７０が電磁石４１に電流を供給しはじめる。このため、出力ブロック３０に第１の駆動力が作用する。駆動回路７０は、時刻ｔ５２から電流供給時間が経過する時刻ｔ５３まで電磁石４１に電流を供給する。時刻ｔ５３において、駆動回路７０が電流の供給を停止することにより、それまで出力ブロック３０に作用していた第１の駆動力が作用しなくなる。
【００８６】
振動型アクチュエーター１０によれば、第２のばね５０のばね定数が大きいため、電流供給時間の初期値に応じて電磁石４１に電流が供給されることにより、第１の運動方向における出力ブロック３０の最大変位が目標値ＸＴを超える。
【００８７】
その後の一時刻である時刻ｔ５４において、制御装置６０はセンサー８０の測定信号ＳＸに基づいて、出力ブロック３０の変位が第１の運動方向における最大変位に到達したことを検出する。
【００８８】
制御装置６０は次に、時刻ｔ５４に算出した第１の変位測定値ＸＡ１と、時刻ｔ５１に算出した第２の変位測定値ＸＡ２とのうちの小さい値を判定し、判定した小さい値を調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。図示された例によれば、第２の変位測定値ＸＡ２が第１の変位測定値ＸＡ１よりも小さいため、第２の変位測定値ＸＡ２が引き続き調節用の変位測定値ＸＡＸに設定される。
【００８９】
制御装置６０は次に、調節用の変位測定値ＸＡＸと目標値ＸＴとの偏差ΔＸを算出し、この偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定する。制御装置６０は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路７０からの電流の出力が開始され、かつ、設定した電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路７０に制御信号ＳＤを出力する。制御信号ＳＤは、時刻ｔ５２〜ｔ５３の期間に電磁石４１に供給された電流とは反対の方向に電流を流すための情報も含む。
【００９０】
その後の一時刻である時刻ｔ５５において、駆動回路７０が電磁石４１に電流を供給しはじめる。このため、出力ブロック３０に第２の駆動力が作用する。駆動回路７０は、時刻ｔ５５から電流供給時間が経過する時刻ｔ５６まで電磁石に電流を供給する。時刻ｔ５６において、駆動回路７０が電流の供給を停止することにより、それまで出力ブロック３０に作用していた第２の駆動力が作用しなくなる。
【００９１】
その後の一時刻である時刻ｔ５７において、制御装置６０は、センサー８０の測定信号ＳＸに基づいて、出力ブロック３０の変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを再び検出する。制御装置６０は次に、時刻ｔ５７に算出した第２の変位測定値ＸＡ２と、時刻ｔ５４に算出した第１の変位測定値ＸＡ１とのうちの小さい値を判定し、判定した小さい値を調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。図示された例によれば、第２の変位測定値ＸＡ２が第１の変位測定値ＸＡ１よりも小さいため、第２の変位測定値ＸＡ２が引き続き調節用の変位測定値ＸＡＸに設定される。
【００９２】
制御装置６０は次に、調節用の変位測定値ＸＡＸと目標値ＸＴとの偏差ΔＸを算出し、この偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定する。制御装置６０は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路７０からの電流の出力が開始され、かつ、設定した電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路７０に制御信号ＳＤを出力する。
【００９３】
そして制御装置６０は、時刻５７以降において出力ブロック３０の変位が第１の運動方向または第２の運動方向の最大変位に到達する毎に、時刻ｔ５４〜ｔ５７の期間と同様の方法により電流供給時間を設定する。このため、出力ブロック３０に一定の負荷が加えられた状態においてフィードバック制御が継続されることにより、第１の運動方向に対応する電流供給時間、および、第２の運動方向に対応する電流供給時間が互いに同じ値を持ち、かつ、次第に延長される。
【００９４】
図７は、時刻ｔ５７以降においてフィードバック制御が継続されたことにより、第２の変位測定値ＸＡ２と目標値ＸＴとの偏差である第２の偏差ΔＸ２が０に収束した状態を示している。
【００９５】
時刻ｔ５７以降の一時刻である時刻ｔ７１において、制御装置６０は、センサー８０の測定信号ＳＸに基づいて、出力ブロック３０の変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを検出する。制御装置６０は次に、時刻ｔ７１に算出した第２の変位測定値ＸＡ２と、最後に算出した第１の変位測定値ＸＡ１とのうちの小さい値を判定し、判定した小さい値を調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。制御装置６０は次に、調節用の変位測定値ＸＡＸと目標値ＸＴとの偏差ΔＸを算出し、偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定する。このときに算出される偏差ΔＸは実質的に０である。
【００９６】
制御装置６０は次に、所定のタイミングにおいて駆動回路７０からの電流の出力が開始され、かつ、そのときに設定されている電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路７０に制御信号ＳＤを出力する。このときの電流供給時間は、電流供給時間の初期値よりも長い。
【００９７】
駆動回路７０は、その後の一時刻である時刻ｔ７２から時刻ｔ７３までの期間において電磁石４１に電流を供給する。このとき、設定されている電流供給時間が長いことにより電磁石４１に供給される電流量が多いため、出力ブロック３０に作用する第１の駆動力は、例えばフィードバック制御が開始された直後と比較して大きい。
【００９８】
その後の一時刻である時刻ｔ７４において、制御装置６０はセンサー８０の測定信号ＳＸに基づいて、出力ブロック３０の変位が第２の運動方向における最大変位に到達したことを検出する。制御装置６０は次に、時刻ｔ７４に算出した第１の変位測定値ＸＡ１と、時刻ｔ７１に算出した第２の変位測定値ＸＡ２とのうちの小さい値を判定し、判定した小さい値を調節用の変位測定値ＸＡＸに設定する。図示された例によれば、第２の変位測定値ＸＡ２が調節用の変位測定値ＸＡＸに設定されるため、制御装置６０により算出される偏差ΔＸは、第１の変位測定値ＸＡ１と目標値ＸＴとの偏差である第１の偏差ΔＸ１とは異なり実質的に０を持つ。
【００９９】
制御装置６０は次に、偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定し、所定のタイミングにおいて駆動回路７０からの電流の出力が開始され、かつ、設定した電流供給時間に応じて電流の出力が継続されるように駆動回路７０に制御信号ＳＤを出力する。このときの電流供給時間は、電流供給時間の初期値よりも長い。
【０１００】
駆動回路７０は、その後の一時刻である時刻ｔ７５から時刻ｔ７６までの期間において電磁石４１に電流を供給する。このとき、電流供給時間が長いことにより電磁石４１に供給される電流量が多いため、出力ブロック３０に作用する第２の駆動力は、例えばフィードバック制御が開始された直後と比較して大きい。
【０１０１】
以上のように第２の偏差ΔＸ２が０に収束した状態において、出力ブロック３０に作用する負荷が増加した場合を想定する。この場合、比較例の振動型アクチュエーターとは異なり出力ブロック３０に作用する第１の駆動力が大きいため、第１の運動方向における最大変位が低下しにくい。このため、比較例の振動型アクチュエーターと比較して第１の運動方向における第１の偏差ΔＸ１が急激に増加しにくい。
【０１０２】
そして、出力ブロック３０の負荷が増加した後、第１の変位測定値ＸＡ１または第２の変位測定値ＸＡ２と目標値ＸＴとの偏差ΔＸが０に収束するように電流供給時間が調節される。この場合、負荷の増加にともなう第１の変位測定値ＸＡ１および第２の変位測定値ＸＡ２の低下量が比較例の振動型アクチュエーターよりも小さいため、偏差ΔＸが比較的短い時間で０に収束する。このため、バリカン１００における毛の切断に関する能力が低下しにくい。
【０１０３】
このように、振動型アクチュエーター１０によれば、第１の変位測定値ＸＡ１と第２の変位測定値ＸＡ２とのうちの小さい値が操作量である電流量の調節に用いられる。このため、各ばね５０の実際の特性が互いに相違する等の理由により、第１の運動方向に対応する操作量および第２の運動方向に対応する操作量の一方が他方に対して小さな値に設定される状況が形成されにくい。このため、第１の駆動力および第２の駆動力の一方が、各ばね５０の公差等の影響により、好ましい駆動力よりも小さい値に設定されるおそれが低くなる。このため、出力ブロック３０に作用する負荷が増加しても変位と目標値ＴＸとの偏差ΔＸが増加しにくい。このため、負荷が変動しても出力ブロック３０が安定した往復運動を維持できる。
【０１０４】
なお、ここでは、第２の偏差ΔＸ２が０に収束した状態を例に取りあげているが、第１の偏差ΔＸ１が０に収束した状態において出力ブロック３０の負荷が増加した場合であっても上記と同様の効果が得られる。さらに、第１の偏差ΔＸ１および第２の偏差ΔＸ２の一方が０に収束する前に出力ブロック３０の負荷が増加した場合についても同様の効果が得られる。
【０１０５】
振動型アクチュエーター１０によればさらに以下の効果が得られる。
（１）第１の運動方向に対応する目標値ＴＸおよび第２の運動方向に対応する目標値ＴＸが、ばね５０の諸元に基づいて互いに同じ値に設定される。このため、各ばね５０の実際の特性を予め測定して、それぞれの特性に適合するように第１の運動方向に対応する目標値ＴＸおよび第２の運動方向に対応する目標値ＴＸを個別に設定する場合と比較して、プログラムを容易に構築できる。
【０１０６】
（２）出力ブロック３０の運動方向が切り替わる毎に、調節用の変位測定値ＸＡＸが更新される。このため、負荷の変動により第１の変位測定値ＸＡ１および第２の変位測定値ＸＡ２の関係が頻繁に変化する場合であっても、それらの測定値のうちの小さい値が調節用の変位測定値ＸＡＸに設定される状況が維持されやすい。このため、出力ブロック３０が第１の運動方向または第２の運動方向に運動するときに偏差ΔＸが急激に増加しにくい。このため、バリカン１００における毛の切断に関する能力が一層低下しにくい。
【０１０７】
（実施の形態２）
図８を参照して、実施の形態２の制御装置６０について説明する。この制御装置６０は、実施の形態１の制御装置６０が実行するプログラムに代えて、以下に説明するプログラムを実行する点において実施の形態１の制御装置６０と相違する。なお、実施の形態２の振動型アクチュエーター１０によれば、実施の形態１の振動型アクチュエーター１０により得られる効果と同様の効果が得られる。
【０１０８】
ステップＳ２１では比較部６２が動作する。比較部６２は、最後に算出した第１の偏差ΔＸ１および第２の偏差ΔＸ２を記憶部から読み出す。
ステップＳ２２では比較部６２が動作する。比較部６２は、第１の偏差ΔＸ１と第２の偏差ΔＸ２とに基づいて、相対的に大きな操作量を設定させることに寄与する偏差を判定し、判定した偏差を操作量の調節に用いる調節用の偏差ΔＸに設定する。
【０１０９】
第１の偏差ΔＸ１および第２の偏差ΔＸ２の一方が正の偏差であり、他方が負の偏差である場合、負の偏差が調節用の偏差ΔＸに設定される。第１の偏差ΔＸ１および第２の偏差ΔＸ２の両方が正の偏差である場合、絶対値が小さい偏差が調節用の偏差ΔＸに設定される。第１の偏差ΔＸ１および第２の偏差ΔＸ２の両方が負の偏差である場合、絶対値が大きい偏差が調節用の偏差ΔＸに設定される。
【０１１０】
第１の偏差ΔＸ１が該当する偏差と判定された場合、次に調節用の偏差ΔＸが更新されるまで、第１の偏差ΔＸ１が調節用の偏差ΔＸに設定される。一方、第２の偏差ΔＸ２が該当する偏差と判定された場合、次に調節用の偏差ΔＸが更新されるまで、第２の偏差ΔＸ２が調節用の偏差ΔＸに設定される。
【０１１１】
ステップＳ２３では調節部６３が動作する。調節部６３は、出力ブロック３０が第１の運動方向または第２の運動方向に運動するとき、ステップＳ２２で設定された調節用の偏差ΔＸに基づいて電流供給時間を設定する。
【０１１２】
ステップＳ２４では調節部６３が動作する。調節部６３は、ステップＳ２３で設定した電流供給時間、および、検出部６１により算出された運動方向測定値ＸＤに基づいて制御信号ＳＤを生成し、生成した制御信号ＳＤを駆動回路７０に出力する。
【０１１３】
ステップＳ２５では検出部６１が動作する。検出部６１は、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動しているとき、測定信号ＳＸに基づいて第１の変位測定値ＸＡ１等を算出し、算出した各測定値を記憶部に記憶する。また検出部６１は、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動しているとき、測定信号ＳＸに基づいて第２の変位測定値ＸＡ２等を算出し、算出した各測定値を記憶部に記憶する。
【０１１４】
ステップＳ２６では比較部６２が動作する。比較部６２は、出力ブロック３０が第１の運動方向に運動しているとき、ステップＳ２５で算出された第１の変位測定値ＸＡ１と目標値ＸＴとに基づいて第１の偏差ΔＸ１を算出し、算出した第１の偏差ΔＸ１を記憶部に記憶する。また比較部６２は、出力ブロック３０が第２の運動方向に運動しているとき、ステップＳ２５で算出された第２の変位測定値ＸＡ２と目標値ＸＴとに基づいて第２の偏差ΔＸ２を算出し、算出した第２の偏差ΔＸ２を記憶部に記憶する。
【０１１５】
（変形例）
各実施の形態に関する説明は、本発明の振動型アクチュエーターの制御装置等が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明の振動型アクチュエーターの制御装置等は、各実施の形態以外に例えば以下に示される各実施の形態の変形例を取り得る。
【０１１６】
・制御装置６０の変形例は、出力ブロック３０の往復運動の１周期毎または複数の周期毎に、調節用の変位測定値ＸＡＸまたは調節用の偏差ΔＸを更新する。
・制御装置６０の変形例は、制御量として出力ブロック３０の速度または加速度が設定されたフィードバック制御を実行する。
【０１１７】
・制御装置６０の変形例は、第１の運動方向における目標値ＸＴと第２の運動方向における目標値ＸＴとを互いに異なる値に設定する。
・制御装置６０の変形例は、電流供給時間とは別のパラメーターを調節することにより、電磁石４１に供給される電流量を調節する。
【０１１８】
・制御装置６０の変形例は、ＰＩＤ制御に代えて別のフィードバック制御を実行する。他のフィードバック制御の一例は、Ｐ制御、ＰＤ制御、または、ＰＩ制御である。
・制御装置６０の変形例は、実施の形態１または２の制御装置６０が実行するプログラムと実質的に同じ機能を持つ回路を備える。
【０１１９】
・振動型アクチュエーター１０の変形例は、駆動用磁石３１に代えて出力ブロック３０に取り付けられる電磁石を備える。この変形例に基づく別の変形例は、電磁石４１に代えて対偶ブロック４０に取り付けられる永久磁石を備える。これらの変形例に対応する制御装置６０は、出力ブロック３０の電磁石に供給される電流を電磁石４１に供給される電流に準じて制御することにより出力ブロック３０を往復運動させる。
【０１２０】
・振動型アクチュエーター１０の変形例は、電磁誘導式のセンサー８０に代えて、出力ブロック３０の変位を検知できる別のセンサーを備える。別のセンサーの一例は光学式のセンサーである。
【０１２１】
・振動型アクチュエーター１０の変形例は、出力ブロック３０の運動情報である速度または加速度を検出するセンサーを備える。
・バリカン１００の変形例は、ボディ１１０およびヘッドユニット１２０が一体化された構造を有する。
【０１２２】
・電動装置の変形例はシェーバーまたは電動歯ブラシである。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本振動型アクチュエーターの制御装置等は各種の電動装置に適用可能であり、その一例はバリカン、シェーバー、または、電動歯ブラシである。
【符号の説明】
【０１２４】
１０  ：振動型アクチュエーター
２０  ：フレーム
３０  ：出力ブロック
３１  ：駆動用磁石
３２  ：検出用磁石
３３  ：出力軸
４０  ：対偶ブロック
４１  ：電磁石
４２  ：コア
４３  ：コイル
５０  ：ばね
６０  ：制御装置
６１  ：検出部
６２  ：比較部
６３  ：調節部
７０  ：駆動回路
８０  ：センサー
１００：バリカン
１１０：ボディ
１２０：ヘッドユニット
１２１：固定刃
１２２：可動刃
１２３：連結部
１３０：電源
１４０：定電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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