(57)【要約】【課題】  圧電アクチュエータの駆動電源の台形波整形回路における電圧勾配として、予め規定された複数種類の電圧勾配を持たせて、ユーザが複数の電圧勾配から選択して使用することが可能な圧電アクチュエータの駆動電源装置を提供する。【解決手段】  圧電アクチュエータに駆動用の矩形入力信号を整形して印加する圧電アクチュエータの駆動電源装置であって、切替え手段(1c)と、前記矩形入力信号を台形波に整形する台形波整形回路(1a)と、前記矩形入力信号を直接出力する直接回路(1b)とを備え、前記切替え手段によって、台形波整形回路と直接回路とを選択的に使用する圧電アクチュエータの駆動電源装置。【選択図】  図２
2005253211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータに駆動用の矩形入力信号を整形して印加する圧電アクチュエータの駆動電源装置であって、
切替え手段と、
前記矩形入力信号を台形波に整形する台形波整形回路と、前記矩形入力信号を直接出力する直接回路とを備え、
前記切替え手段によって、台形波整形回路と直接回路とを選択的に使用することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動電源装置。
【請求項２】
前記台形波整形回路は、電圧勾配の異なる複数の台形波整形回路であることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの駆動電源装置。
【請求項３】
前記台形波整形回路又は直接回路の出力は、増幅器を介して圧電アクチュエータに印加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータの駆動電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密位置決め装置等において対象物を移動させるための圧電アクチュエータを駆動させる駆動電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から精密位置決め装置等において対象物を移動させるための圧電アクチュエータ（圧電素子）を駆動させる電源装置として、圧電アクチュエータを機械部品に組み込んで使用する場合、急峻な矩形波信号により圧電アクチュエータを駆動させると、振動が長く続くため、一定の傾きを持って立ち上がり／立ち下がりをする台形波により圧電アクチュエータを駆動制御する台形波駆動が知られている。
【０００３】
従来、このような台形波駆動に使用される電源装置として、以下のものが知られている。
（特許文献１参照）
図５に、従来の圧電アクチュエータ駆動電源装置を示す。
電源装置１は、ホストコンピュータ２から入力された矩形波信号Ｖ１に基づいて台形波信号Ｖ２（特許文献１では、傾斜波信号Ｖ２）を成形する台形波成形回路３（特許文献１では、傾斜波成形回路３）と、台形波信号Ｖ２を増幅して圧電アクチュエータ（素子）４に印加する増幅回路５とを備えている。
【０００４】
台形波成形回路３は、ホストコンピュータ２からの矩形波信号Ｖ１を入力する入力部６と、矩形波信号Ｖ１に基づいて任意の傾きを持った台形波を形成する傾き可変部７と、台形波信号Ｖ２を出力する出力部８とからなっている。
【０００５】
図５の台形波整形回路３は、図６に示す如く、オペアンプ９によって入力部６が形成され、オペアンプ９の出力側に接続された定電流回路１０とこの定電流回路１０の出力側に一端が接続されたコンデンサ１１とにより傾き可変部７が形成されている。
コンデンサ１１の他端はグランドに接続されている。
さらに、定電流回路１０の出力側に接続されたオペアンプ１２により出力部８が構成されている。定電流回路１０は、オペアンプ９の出力側からコンデンサ１１へと流れる電流を一定値に制限するためのものである。
【０００６】
次に、図７のタイミングチャートを参照して上記電源装置の動作を説明する。
まず、矩形波信号Ｖ１が入力部６であるオペアンプ９に入力されて、時刻Ｔ１に矩形波信号Ｖ１が急峻に立ち上がると、オペアンプ９の出力側から電流Ioが流れてコンデンサ１１が充電され、コンデンサ１１の端子間電圧に応じてオペアンプ（出力部）１２から信号Ｖ２が出力される。
このとき、オペアンプ９とコンデンサ１１との間に接続された定電流回路１０により電流Ｉは一定値Ioをとるため、コンデンサ１１の端子間電圧は時間に比例して直線的に増加する。
従って、出力部１２から出力される信号Ｖ２も時間と共に直線的に増加する。
なお、コンデンサ１１の端子間電圧の増加の割合は、コンデンサ１１の容量を変えることにより調整することができる。
【０００７】
このようにしてコンデンサ１１が充電されて、時刻Ｔ２にオペアンプ９の出力側の電位とコンデンサ１１の一端部Ａの電位とが等しくなると、電流Ｉは０となり、出力部１２から出力される信号Ｖ２はそのときの電圧値を維持する。
その後、時刻Ｔ３に制御矩形波信号Ｖ１が急峻に立ち下がると、今度はコンデンサ１１からオペアンプ９に向かって電流Ｉが流れ、コンデンサ１１の放電が行われる。
このとき、定電流回路１０によって電流Ｉの絶対値は一定値Ioをとるため、コンデンサ１１の端子間電圧は時間に比例して直線的に減少する。
従って、出力部１２から出力される信号Ｖ２も時間と共に直線的に減少する。
【０００８】
時刻Ｔ４にコンデンサ１１の放電が完了してコンデンサ１１の一端部Ａの電位がオペアンプ９の出力側の電位に等しくなると、電流Ｉは０となり、出力部１２から出力される信号Ｖ２はそのときの電圧値を維持する。
このようにして、図７に示されるように、傾斜波の波形を有する信号Ｖ２が得られる。ここで、出力部８を構成するオペアンプ１２は高い入力インピーダンス抵抗を有しており、このオペアンプ１２がコンデンサ１１の一端部Ａの後段に接続されているため、波形がなまることなく、傾斜波の波形を得ることができる。
【特許文献１】特開平１０−２６２３８２号公報（図１−３及び（０００８）〜（００１５））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の圧電アクチュエータの駆動電源の台形波整形回路における電圧勾配は、入力信号での制御を規定しているのが一般的で、電圧勾配をユーザが自由に制御するためには回路構成が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明の課題（目的）は、圧電アクチュエータの駆動電源の台形波整形回路における電圧勾配として、予め規定された複数種類の電圧勾配を持たせて、ユーザが複数の電圧勾配から選択して使用することが可能な圧電アクチュエータの駆動電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、圧電アクチュエータに駆動用の矩形入力信号を整形して印加する圧電アクチュエータの駆動電源装置であって、切替え手段と、前記矩形入力信号を台形波に整形する台形波整形回路と、前記矩形入力信号を直接出力する直接回路とを備え、前記切替え手段によって、台形波整形回路と直接回路とを選択的に使用する。（請求項１）
【００１２】
また、前記台形波整形回路は、電圧勾配の異なる複数の台形波整形回路である。（請求項２）
また、前記台形波整形回路又は直接回路の出力は、増幅器を介して圧電アクチュエータに印加えられる。（請求項３）
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３の本発明の圧電アクチュエータの駆動電源では、複数の台形波整形回路における電圧勾配として、予め規定された複数種類の電圧勾配を持たせて、ユーザが複数の電圧勾配から選択して使用することが可能であるので、電圧勾配をユーザが自由に制御するための回路構成を安価に構成でき、コストを低下させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を用いて本発明の第１の実施の形態の説明をする。
図１は、本発明の圧電アクチュエータ駆動電源装置の１例を示す図であって、１は圧電アクチュエータを駆動する駆動電源装置（ピエゾアンプ）で、台形波整形回路１ａ、直接回路１ｂ、切替スイッチ１ｃ、増幅回路１ｄで構成されている。
該圧電アクチュエータ駆動電源装置１は、入力信号Ｖ１を、切替スイッチ１ｃによって、台形波整形回路と直接回路とを選択的に切替えて、入力信号を台形波に波形整形するか、入力信号を直接増幅器１ｄを介して圧電アクチュエータ（ピエゾ素子）に印加する。
【００１５】
図１の構成によって、圧電アクチュエータを精密位置決め装置に使用するユーザは、自己の使用する圧電アクチュエータの規格や負荷に応じて、圧電アクチュエータに印加する駆動電源の波形を台形波にするか入力信号波形（矩形波）にするかの選択を行うことが可能になる。
【００１６】
図２を用いて本発明の第２の実施の形態の説明をする。
図２は、本発明の圧電アクチュエータ駆動電源装置の別の例を示す図であって、１は圧電アクチュエータを駆動する駆動電源装置（ピエゾアンプ）で、複数の台形波整形回路１ａ１〜１ａ４、直接回路１ｂ、切替スイッチ１ｃ、増幅回路１ｄで構成されている。
該圧電アクチュエータ駆動電源装置１は、入力信号Ｖ１を、切替スイッチ１ｃによって、複数の台形波整形回路のいずれか、又は直接回路とを選択的に切替えて、入力信号を台形波に波形整形するか、入力信号を直接増幅器１ｄを介して圧電アクチュエータ（ピエゾ素子）に印加する。
前記複数の台形波整形回路は、それぞれ電圧勾配の異なる台形波を整形する回路である。
【００１７】
図２の構成によって、圧電アクチュエータを精密位置決め装置に使用するユーザは、自己の使用する圧電アクチュエータの規格や負荷に応じて、圧電アクチュエータに印加する駆動電源の波形をどのような電圧勾配の台形波にするか、又は入力信号波形（矩形波）にするかの選択を行うことが可能になる。
【００１８】
図３に前記図２の複数の台形波整形回路１ａ１〜１ａ４の出力波形及び直接回路を通過したスルー波形の例を示す。
図３に示す如く、台形波整形回路に応じて波形の傾き，出力電圧波高値，容量値が異なった値になっているので、用途に応じた波形を選択できる。
【００１９】
次に、図４に、圧電アクチュエータに印加する駆動電源の波形を台形波にした場合と、入力信号波形（矩形波）にした場合と入出力特性を示す。
図４において、台形波整形回路を使用しない時（通常時）には、入力信号は、図示の如く電圧立ち上がり時に大きくハンチングした波形になる。
それに対して、台形波整形回路を使用した時（台形波切替時）には、入力信号は、図示の如く台形波となるので、電圧立ち上がり時に大きくハンチングすることはない。
【００２０】
図２に示す如く、圧電アクチュエータの駆動電源装置を、予め規定された電圧勾配の台形波整形回路を複数種持たせる構成とすることによって、回路規模、コスト面共に良好なものが得られる。
また、特定なユーザに対しては、予め規定された電圧勾配を特別に設定した特別なセットで納品することも可能な構造になっている。
【００２１】
上記の如く、本発明では、ユーザが規定していた入力信号をアクチュエータ駆動電源装置（アンプ）側に持たせることによって、入力信号として矩形波のみを準備すればよく、入力信号の指令間違いによる圧電アクチュエータの破壊防止や、当該圧電アクチュエータで駆動している負荷（メカ系）の破壊防止が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
請求項１〜３の本発明の圧電アクチュエータの駆動電源では、複数の台形波整形回路における電圧勾配として、予め規定された複数種類の電圧勾配を持たせて、ユーザが複数の電圧勾配から選択して使用することが可能であるので、電圧勾配をユーザが自由に制御するための回路構成を安価に構成でき、コストを低下させることが可能になるので、産業上の利用可能性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の圧電アクチュエータ駆動電源装置の１例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の圧電アクチュエータ駆動電源装置の別の例を示す図である。
【図３】図３は、図２の複数の台形波整形回路の出力波形及び直接回路を通過したスルー波形の例を示す図である。
【図４】図４は、台形波整形回路の有無による入出力特性を示す図である。
【図５】図５は、従来の圧電アクチュエータ駆動電源装置の１例を示す図である。
【図６】図６は、台形波整形回路の構成の１例を示す図である。
【図７】図７は、図６の台形波整形回路のタイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    圧電アクチュエータの駆動電源装置（ピエゾアンプ）
１ａ  台形波整形回路
１ｂ  直接回路
１ｃ  切替スイッチ（手段）
１ｄ  増幅回路
４    圧電アクチュエータ（ピエゾ素子）
Ｖ１  入力（矩形）信号
【図１】
2005253211.tif 000003
【図２】
2005253211.tif 000004
【図３】
2005253211.tif 000005
【図４】
2005253211.tif 000006
【図５】
2005253211.tif 000007
【図６】
2005253211.tif 000008
【図７】
2005253211.tif 000009