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JP7601566B2 - Control device and control method - Google Patents
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Description

本発明は、制御装置および制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method.

従来、形状記憶合金の変形により駆動するアクチュエータの制御装置に関し、バイアス電流を与えることにより、応答性を改善することが知られている(例えば、特許文献1)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特許第4857550号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, with respect to a control device for an actuator that is driven by deformation of a shape memory alloy, it is known that the response is improved by applying a bias current (for example, see Patent Document 1).
[Prior Art Literature]
[Patent Documents]
[Patent Document 1] Patent No. 4857550

形状記憶合金を用いたアクチュエータにおける重力加速度による変位変動に応じて、アクチュエータの駆動を制御する制御装置を提供する。 We provide a control device that controls the drive of an actuator using a shape memory alloy in response to displacement fluctuations caused by gravitational acceleration.

本発明の第1の態様においては、アクチュエータの可動部に接続された形状記憶合金を変形させることでアクチュエータの駆動を制御する制御装置であって、アクチュエータの目標変位に応じた目標信号を設定する目標信号設定部と、予め定められた補償情報に基づいて補償信号を出力する補償演算部と、目標信号および補償信号に応じた操作信号を生成する制御部と、操作信号に応じた駆動信号をアクチュエータに出力する駆動信号出力部とを備え、補償情報は、アクチュエータの姿勢情報を含む制御装置を提供する。 In a first aspect of the present invention, a control device is provided that controls the drive of an actuator by deforming a shape memory alloy connected to a movable part of the actuator, and includes a target signal setting unit that sets a target signal corresponding to a target displacement of the actuator, a compensation calculation unit that outputs a compensation signal based on predetermined compensation information, a control unit that generates an operation signal corresponding to the target signal and the compensation signal, and a drive signal output unit that outputs a drive signal corresponding to the operation signal to the actuator, and the compensation information includes attitude information of the actuator.

本発明の第2の態様においては、アクチュエータの可動部に接続された形状記憶合金を変形させることでアクチュエータの駆動を制御する制御方法であって、アクチュエータの目標変位に応じた目標信号を設定する段階と、予め定められた補償情報に基づいて補償信号を出力する段階と、目標信号および補償信号に基づいて、操作信号を出力する段階と、操作信号に基づいてアクチュエータに駆動信号を出力する段階とを備え、補償情報は、アクチュエータの姿勢情報を含む制御方法を提供する。 In a second aspect of the present invention, a control method for controlling the driving of an actuator by deforming a shape memory alloy connected to a movable part of the actuator is provided, the control method comprising the steps of: setting a target signal corresponding to a target displacement of the actuator; outputting a compensation signal based on predetermined compensation information; outputting an operation signal based on the target signal and the compensation signal; and outputting a drive signal to the actuator based on the operation signal, the compensation information including attitude information of the actuator.

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not list all of the features of the present invention. Also, subcombinations of these features may also be inventions.

制御装置100の構成の一例を示す。2 shows an example of the configuration of a control device 100. 制御装置100の動作フローチャートの一例を示す。4 shows an example of an operation flowchart of the control device 100. バイアス式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a bias type actuator 200 is shown. プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a push-pull type actuator 200 is shown. プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a push-pull type actuator 200 is shown. バイアス式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a bias type actuator 200 is shown. プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a push-pull type actuator 200 is shown. プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a push-pull type actuator 200 is shown. プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。An example of the configuration of a push-pull type actuator 200 is shown. 制御装置100の構成の一例を示す。2 shows an example of the configuration of a control device 100. 制御装置100の構成の一例を示す。2 shows an example of the configuration of a control device 100. 形状記憶合金220の変形特性を説明するための図である。13 is a diagram for explaining the deformation characteristics of a shape memory alloy 220. FIG. ヒステリシスに応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。1 shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic fluctuations due to hysteresis. 形状記憶合金220のヒステリシスの一例を示す。1 shows an example of hysteresis of the shape memory alloy 220. 第1振幅振動による形状記憶合金220の変形特性を示す。4 shows the deformation characteristics of the shape memory alloy 220 due to the first amplitude vibration. 第2振幅振動による形状記憶合金220の変形特性を示す。4 shows the deformation characteristics of the shape memory alloy 220 due to the second amplitude vibration. ヒステリシス補償部60の動作を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining the operation of the hysteresis compensation unit 60. 駆動電流Idの設定方法の一例を説明するための図である。10 is a diagram for explaining an example of a method for setting a drive current Id. FIG. 駆動電流Idの設定方法の一例を説明するための図である。10 is a diagram for explaining an example of a method for setting a drive current Id. FIG. 駆動電流Idの設定方法の一例を説明するための図である。10 is a diagram for explaining an example of a method for setting a drive current Id. FIG. 他軸変位に応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。1 shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic variations according to other-axis displacements. 変位点Edが駆動方向および他軸方向に変位する形状記憶合金220の一例を示す。13 shows an example of a shape memory alloy 220 in which a displacement point Ed is displaced in the driving direction and in other axial directions. 温度に応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。1 shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic variations according to temperature. アクチュエータ200の姿勢に応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。1 shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic variations according to the attitude of an actuator 200. 駆動信号Sdrの補償量を決定する方法を説明するための図である。11 is a diagram for explaining a method for determining a compensation amount for a drive signal Sdr. FIG. 補償量の決定方法の一例を示す。An example of a method for determining the compensation amount will be described.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図1Aは、制御装置100の構成の一例を示す。制御装置100は、目標信号設定部10と、補償演算部20と、変位信号出力部30と、制御部40と、駆動信号出力部50と、バイアス信号生成部52とを備える。本例の制御装置100は、アクチュエータ200の可動部210に接続された形状記憶合金220を変形させることでアクチュエータ200の駆動を制御する。可動部210および形状記憶合金220については後述する。 Figure 1A shows an example of the configuration of the control device 100. The control device 100 includes a target signal setting unit 10, a compensation calculation unit 20, a displacement signal output unit 30, a control unit 40, a drive signal output unit 50, and a bias signal generation unit 52. The control device 100 of this example controls the drive of the actuator 200 by deforming a shape memory alloy 220 connected to a movable part 210 of the actuator 200. The movable part 210 and the shape memory alloy 220 will be described later.

目標信号設定部10は、アクチュエータ200の目標変位情報に応じた目標信号Sgを設定する。目標信号Sgは、目標変位情報によって示される目標変位にアクチュエータ200を駆動させるための信号である。目標信号設定部10は、複数の目標信号Sgを設定してよい。例えば、アクチュエータ200が複数の形状記憶合金220を備える場合、複数の形状記憶合金220のそれぞれに目標信号Sgを設定してよい。例えば、駆動方向を複数備える場合、駆動方向のそれぞれに目標信号Sgを設定してよい。 The target signal setting unit 10 sets a target signal Sg according to the target displacement information of the actuator 200. The target signal Sg is a signal for driving the actuator 200 to the target displacement indicated by the target displacement information. The target signal setting unit 10 may set multiple target signals Sg. For example, if the actuator 200 has multiple shape memory alloys 220, a target signal Sg may be set for each of the multiple shape memory alloys 220. For example, if the actuator has multiple driving directions, a target signal Sg may be set for each of the driving directions.

補償演算部20は、予め定められた補償情報Icに基づいて補償信号Scを出力する。補償信号Scは、形状記憶合金220の特性変動を補償するための補償量を含む。例えば、形状記憶合金220の特性変動とは、アクチュエータ200の動作状態、動作環境および動作履歴等に応じて、形状記憶合金220の駆動信号Sdrに対する変形特性が変動することを指す。制御装置100は、補償信号Scに応じて、増減された駆動信号Sdrをアクチュエータ200に出力する。 The compensation calculation unit 20 outputs a compensation signal Sc based on predetermined compensation information Ic. The compensation signal Sc includes a compensation amount for compensating for the characteristic fluctuation of the shape memory alloy 220. For example, the characteristic fluctuation of the shape memory alloy 220 refers to the fluctuation of the deformation characteristics of the shape memory alloy 220 in response to the drive signal Sdr depending on the operating state, operating environment, operating history, etc. of the actuator 200. The control device 100 outputs an increased or decreased drive signal Sdr to the actuator 200 depending on the compensation signal Sc.

補償情報Icは、形状記憶合金220の特性変動を補償するために必要な情報を含む。例えば、補償情報Icは、形状記憶合金220のヒステリシス情報のような形状記憶合金220の変形特性に関する情報を含む。一例において、ヒステリシス情報は、形状記憶合金220の伸縮に関する履歴情報を含む。また、補償情報Icは、可動部210の変位情報、温度情報または姿勢情報等を含んでよい。補償情報Icの具体例については、後述する。 The compensation information Ic includes information necessary to compensate for the characteristic fluctuations of the shape memory alloy 220. For example, the compensation information Ic includes information related to the deformation characteristics of the shape memory alloy 220, such as hysteresis information of the shape memory alloy 220. In one example, the hysteresis information includes history information related to the expansion and contraction of the shape memory alloy 220. The compensation information Ic may also include displacement information, temperature information, or posture information of the movable part 210. Specific examples of the compensation information Ic will be described later.

駆動信号Sdrは、形状記憶合金220に予め定められた駆動電流Idまたは駆動電圧Vdを与えるための信号である。駆動信号Sdrは、形状記憶合金220の温度を変態温度領域に設定するためのバイアス信号Sbを含む。変態温度領域については、後述する。例えば、駆動信号Sdrに応じて駆動電流Idを供給する場合、駆動信号出力部50は、バイアス信号Sbとしてバイアス電流Ibを形状記憶合金220に供給する。 The drive signal Sdr is a signal for applying a predetermined drive current Id or drive voltage Vd to the shape memory alloy 220. The drive signal Sdr includes a bias signal Sb for setting the temperature of the shape memory alloy 220 to a transformation temperature region. The transformation temperature region will be described later. For example, when supplying a drive current Id in response to the drive signal Sdr, the drive signal output unit 50 supplies a bias current Ib as a bias signal Sb to the shape memory alloy 220.

変位信号出力部30は、可動部210の現在変位情報に基づく変位信号Sdを出力する。変位信号Sdは、可動部210の予め定められた基準位置からの変位に関する情報を含む。現在変位情報は、可動部210の現在位置の座標等の情報を含む。一例において、変位信号出力部30は、現在変位情報として、可動部210の位置を検出するための位置センサからの出力を取得して、位置センサの出力変化に応じた変位信号Sdを制御部40に出力する。別の例において、位置センサが位置検出部230として制御装置100の外部に設けられてもよい。位置検出部230については後述する。 The displacement signal output unit 30 outputs a displacement signal Sd based on current displacement information of the movable part 210. The displacement signal Sd includes information regarding the displacement of the movable part 210 from a predetermined reference position. The current displacement information includes information such as the coordinates of the current position of the movable part 210. In one example, the displacement signal output unit 30 acquires an output from a position sensor for detecting the position of the movable part 210 as the current displacement information, and outputs a displacement signal Sd corresponding to a change in the output of the position sensor to the control unit 40. In another example, a position sensor may be provided outside the control device 100 as the position detection unit 230. The position detection unit 230 will be described later.

現在変位情報は、形状記憶合金220の抵抗変化に応じた情報であってもよい。この場合、変位信号出力部30は、形状記憶合金220の抵抗変化に応じた変位信号Sdを制御部40に出力する。変位信号Sdは、形状記憶合金220の抵抗変化から、形状記憶合金220の長さを取得することによって算出される。本例の制御装置100では、形状記憶合金220の特性変動を補償して制御することにより、可動部210の位置精度と応答性を向上できる。 The current displacement information may be information corresponding to the resistance change of the shape memory alloy 220. In this case, the displacement signal output unit 30 outputs a displacement signal Sd corresponding to the resistance change of the shape memory alloy 220 to the control unit 40. The displacement signal Sd is calculated by obtaining the length of the shape memory alloy 220 from the resistance change of the shape memory alloy 220. In this example, the control device 100 can improve the position accuracy and responsiveness of the movable part 210 by compensating for and controlling the characteristic fluctuation of the shape memory alloy 220.

制御部40は、操作信号Smを出力して、アクチュエータ200に供給する駆動信号Sdrを制御する。本例の制御部40は、目標信号Sg、変位信号Sdおよび補償信号Scに応じた操作信号Smを出力する。即ち、本例の制御部40は、アクチュエータ200からの変位信号Sdによってフィードバック制御しているので、クローズドループ制御回路として機能する。操作信号Smは、形状記憶合金220の操作量を示す信号である。 The control unit 40 outputs an operation signal Sm to control the drive signal Sdr supplied to the actuator 200. In this example, the control unit 40 outputs the operation signal Sm according to the target signal Sg, the displacement signal Sd, and the compensation signal Sc. That is, the control unit 40 in this example performs feedback control using the displacement signal Sd from the actuator 200, and therefore functions as a closed-loop control circuit. The operation signal Sm is a signal that indicates the amount of operation of the shape memory alloy 220.

駆動信号出力部50は、駆動信号Sdrに応じて形状記憶合金220を変形させることにより、アクチュエータ200を駆動させる。駆動信号出力部50は、操作信号Sm、補償信号Scおよびバイアス信号Sbに応じた駆動信号Sdrをアクチュエータ200に出力する。例えば、駆動信号出力部50は、操作信号Smに応じてバイアス信号Sbを基準に駆動信号Sdrを増減する。アクチュエータ200が複数の形状記憶合金220を有する場合、駆動信号出力部50は、それぞれの形状記憶合金220に駆動信号Sdrを出力してよい。他の例において、駆動信号出力部50は、供給するバイアス信号Sbをそれぞれの形状記憶合金220で変更してもよい。 The drive signal output unit 50 drives the actuator 200 by deforming the shape memory alloy 220 in response to the drive signal Sdr. The drive signal output unit 50 outputs the drive signal Sdr to the actuator 200 in response to the operation signal Sm, the compensation signal Sc, and the bias signal Sb. For example, the drive signal output unit 50 increases or decreases the drive signal Sdr based on the bias signal Sb in response to the operation signal Sm. When the actuator 200 has multiple shape memory alloys 220, the drive signal output unit 50 may output the drive signal Sdr to each shape memory alloy 220. In another example, the drive signal output unit 50 may change the bias signal Sb it supplies to each shape memory alloy 220.

バイアス信号生成部52は、バイアス信号Sbを生成する。バイアス信号生成部52は、アクチュエータ200が複数の形状記憶合金220を有する場合であっても、複数の形状記憶合金220に対して同一のバイアス信号Sbを生成してよい。この場合、制御装置100は、複数の形状記憶合金220毎に異なる補償量で補償する。例えば、バイアス信号生成部52は、形状記憶合金220の応答性が向上するように、バイアス信号Sbを設定する。なお、バイアス信号生成部52は、複数の形状記憶合金220に対して異なるバイアス信号Sbを生成してもよい。 The bias signal generating unit 52 generates a bias signal Sb. Even if the actuator 200 has multiple shape memory alloys 220, the bias signal generating unit 52 may generate the same bias signal Sb for the multiple shape memory alloys 220. In this case, the control device 100 compensates with a different compensation amount for each of the multiple shape memory alloys 220. For example, the bias signal generating unit 52 sets the bias signal Sb so as to improve the responsiveness of the shape memory alloys 220. Note that the bias signal generating unit 52 may generate different bias signals Sb for the multiple shape memory alloys 220.

なお、本例の制御装置100は、変位信号出力部30を用いて、制御対象の現在位置情報をフィードバックして、目標位置との差分をゼロに収束させるように制御するクローズドループ制御を用いている。但し、制御装置100は、変位信号出力部30を用いずに、目標位置情報に応じた操作量で制御対象を制御するオープンループ制御を用いてもよい。オープンループ制御の場合、制御部40は、目標信号Sgおよび補償信号Scに基づいて操作信号Smを出力する。 The control device 100 in this example uses closed-loop control, which uses the displacement signal output unit 30 to feed back current position information of the controlled object and control it so that the difference with the target position converges to zero. However, the control device 100 may also use open-loop control, which controls the controlled object with an operation amount according to the target position information, without using the displacement signal output unit 30. In the case of open-loop control, the control unit 40 outputs an operation signal Sm based on the target signal Sg and the compensation signal Sc.

図1Bは、制御装置100の動作フローチャートの一例を示す。ステップS10において、アクチュエータ200の目標変位情報に基づく目標信号Sgを設定する。ステップS12において、予め定められた補償情報Icに基づいて補償信号Scを出力する。ステップS14において、現在変位情報に基づいて変位信号Sdを出力する。なお、ステップS10~ステップS14の順序は本例に限られず、入れ替えられてもよい。 Figure 1B shows an example of an operation flowchart of the control device 100. In step S10, a target signal Sg is set based on target displacement information of the actuator 200. In step S12, a compensation signal Sc is output based on predetermined compensation information Ic. In step S14, a displacement signal Sd is output based on current displacement information. Note that the order of steps S10 to S14 is not limited to this example and may be reversed.

ステップS16において、操作信号Smを出力する。ステップS18において、操作信号Smに基づいてアクチュエータ200に駆動信号Sdrを出力する。なお、ステップS10~ステップS18は繰り返し実行されてもよい。 In step S16, an operation signal Sm is output. In step S18, a drive signal Sdr is output to the actuator 200 based on the operation signal Sm. Note that steps S10 to S18 may be executed repeatedly.

図2A~図2Gは、アクチュエータ200の構成の概要を示す。本例のアクチュエータ200は、形状記憶合金(SMA:SHAPE MEMORY ALLOY)の変形により駆動するSMAアクチュエータである。アクチュエータ200は、可動部210および形状記憶合金220を備える。アクチュエータ200は、バイアス部材225をさらに備えてよい。即ち、アクチュエータ200は、形状記憶合金220が発生する推力によって可動部210を動作させる。 2A to 2G show an outline of the configuration of the actuator 200. The actuator 200 in this example is an SMA actuator that is driven by the deformation of a shape memory alloy (SMA). The actuator 200 comprises a movable part 210 and a shape memory alloy 220. The actuator 200 may further comprise a bias member 225. That is, the actuator 200 operates the movable part 210 by the thrust generated by the shape memory alloy 220.

可動部210は、形状記憶合金220の推力によって位置が変位する。例えば、可動部210は、撮像装置に設けられ、撮像装置に入射する光を屈折させるレンズである。可動部210は、予め定められた駆動方向に変位する。例えば、アクチュエータ200が撮像装置に搭載される場合、可動部210が変位することにより、オートフォーカス機能または手振れ補正機能を実現する。 The position of the movable part 210 is displaced by the thrust of the shape memory alloy 220. For example, the movable part 210 is a lens that is provided in an imaging device and refracts light that is incident on the imaging device. The movable part 210 is displaced in a predetermined driving direction. For example, when the actuator 200 is mounted on an imaging device, the displacement of the movable part 210 realizes an autofocus function or an image stabilization function.

形状記憶合金220は、可動部210と連結されている。形状記憶合金220は、ワイヤ形状を有し、加熱または放熱により変形する。形状記憶合金220の加熱および放熱は、形状記憶合金220に流れる電流または形状記憶合金220に印加される電圧を制御することにより実現される。一例において、形状記憶合金220は、加熱によって収縮して、放熱によって伸長する。例えば、形状記憶合金220は、NiTiで形成され、結晶構造がマルテンサイト相(M)とオーステナイト相(A)との間で変化することによって収縮または伸長する。 The shape memory alloy 220 is connected to the movable part 210. The shape memory alloy 220 has a wire shape and is deformed by heating or heat dissipation. The heating and heat dissipation of the shape memory alloy 220 are achieved by controlling the current flowing through the shape memory alloy 220 or the voltage applied to the shape memory alloy 220. In one example, the shape memory alloy 220 contracts when heated and expands when heat is dissipated. For example, the shape memory alloy 220 is formed of NiTi, and contracts or expands by changing its crystal structure between the martensite phase (M) and the austenite phase (A).

バイアス部材225は、可動部210と連結され、形状記憶合金220の収縮および伸長に応じて、可動部210の位置を変化させる。例えば、バイアス部材225は、収縮または伸長した場合に形状記憶合金220が可動部210に対して発生する推力方向に可動部210を変位させる。 The bias member 225 is connected to the movable part 210 and changes the position of the movable part 210 in response to the contraction and expansion of the shape memory alloy 220. For example, the bias member 225 displaces the movable part 210 in the direction of the thrust force that the shape memory alloy 220 generates against the movable part 210 when the bias member 225 contracts or expands.

なお、本例では、アクチュエータ200を駆動することにより、撮像装置に設けられた可動部210を調整する場合について説明した。しかしながら、アクチュエータ200は、形状記憶合金220により駆動が制御されるものであれば、他の用途に適用されてよい。 In this example, the actuator 200 is driven to adjust the movable part 210 provided in the imaging device. However, the actuator 200 may be used for other purposes as long as the drive is controlled by the shape memory alloy 220.

図2Aは、バイアス式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、1本の形状記憶合金220と、1つのバイアス部材225とを備える。形状記憶合金220は、予め定められた駆動方向(例えば、Y軸方向)に延伸して設けられ、形状記憶合金220の推力が、バイアス部材225のばね推力と釣り合うように設けられている。形状記憶合金220の推力とは、駆動信号Sdrに応じて形状記憶合金220に発生する推力である。可動部210は、形状記憶合金220の推力およびばね推力によって、予め定められた駆動方向(例えば、Y軸方向)に変位する。 Figure 2A shows an example of the configuration of a bias type actuator 200. The actuator 200 of this example comprises a movable part 210, one shape memory alloy 220, and one bias member 225. The shape memory alloy 220 is provided extending in a predetermined drive direction (e.g., the Y-axis direction) so that the thrust of the shape memory alloy 220 balances with the spring thrust of the bias member 225. The thrust of the shape memory alloy 220 is a thrust generated in the shape memory alloy 220 in response to the drive signal Sdr. The movable part 210 is displaced in a predetermined drive direction (e.g., the Y-axis direction) by the thrust of the shape memory alloy 220 and the spring thrust.

例えば、制御装置100は、形状記憶合金220の通電を開始すると、形状記憶合金220を収縮させて、バイアス部材225の伸びる方向に可動部210を変位させる。一方、制御装置100は、形状記憶合金220の通電を終了すると、形状記憶合金220を伸長させて、バイアス部材225の縮む方向に可動部210を変位させる。 For example, when the control device 100 starts to pass current through the shape memory alloy 220, it contracts the shape memory alloy 220 and displaces the movable part 210 in the direction in which the bias member 225 extends. On the other hand, when the control device 100 stops passing current through the shape memory alloy 220, it expands the shape memory alloy 220 and displaces the movable part 210 in the direction in which the bias member 225 contracts.

形状記憶合金220の一方の端点が固定点Efであり、他方の端点が変位点Edである。固定点Efは、可動部210の変位によらず、予め定められた位置に固定されている。変位点Edは、可動部210と連結された点であり、可動部210の変位に応じて移動する。なお、バイアス部材225も同様に、バイアス部材225の一方の端点が固定点Efであり、他方の端点が変位点Edである。バイアス部材225は、変位点Edにおいて、可動部210と連結されている。 One end point of the shape memory alloy 220 is a fixed point Ef, and the other end point is a displacement point Ed. The fixed point Ef is fixed at a predetermined position, regardless of the displacement of the movable part 210. The displacement point Ed is a point connected to the movable part 210, and moves according to the displacement of the movable part 210. Similarly, the bias member 225 has one end point which is a fixed point Ef, and the other end point which is a displacement point Ed. The bias member 225 is connected to the movable part 210 at the displacement point Ed.

図2Bは、プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。複数の形状記憶合金220が可動部210にプッシュプル配置で接続されている。プッシュプル式のアクチュエータ200では、複数の形状記憶合金220の推力をバランスさせて動作する。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、2本の形状記憶合金220とを備える。複数の形状記憶合金220は、変位点Edにおいて、可動部210とそれぞれ連結されている。 Figure 2B shows an example of the configuration of a push-pull type actuator 200. A plurality of shape memory alloys 220 are connected to the movable part 210 in a push-pull arrangement. The push-pull type actuator 200 operates by balancing the thrust of the plurality of shape memory alloys 220. The actuator 200 of this example comprises the movable part 210 and two shape memory alloys 220. The plurality of shape memory alloys 220 are each connected to the movable part 210 at the displacement point Ed.

形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bは、予め定められた駆動方向(例えば、Y軸方向)に延伸して設けられ、形状記憶合金220の推力が互いに釣り合うように設けられている。可動部210は、2本の形状記憶合金220によってバランスさせて、予め定められた駆動方向(例えば、Y軸方向)に変位する。 The shape memory alloys 220a and 220b are arranged to extend in a predetermined driving direction (e.g., the Y-axis direction) and are arranged so that the thrusts of the shape memory alloys 220 balance each other. The movable part 210 is balanced by the two shape memory alloys 220 and displaces in the predetermined driving direction (e.g., the Y-axis direction).

形状記憶合金220aは、形状記憶合金220bと対となって設けられている。駆動信号出力部50は、形状記憶合金220aと形状記憶合金220bとに異なる補償量で補償された駆動信号Sdrを出力してよい。例えば、形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bは、ヒステリシスまたはアクチュエータ200の姿勢等に応じた補償量で特性変動が補償されてよい。 The shape memory alloy 220a is provided in a pair with the shape memory alloy 220b. The drive signal output unit 50 may output a drive signal Sdr compensated with different compensation amounts to the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b. For example, the characteristic fluctuations of the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b may be compensated for with a compensation amount according to hysteresis or the attitude of the actuator 200, etc.

図2Cは、プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、2本の形状記憶合金220と、2つのバイアス部材225を備える。形状記憶合金220およびバイアス部材225は、変位点Edにおいて、可動部210とそれぞれ連結されている。形状記憶合金220aおよびバイアス部材225aは、予め定められた駆動方向(例えば、Y軸方向)において、形状記憶合金220bおよびバイアス部材225bと推力が互いに釣り合うように設けられている。 Figure 2C shows an example of the configuration of a push-pull type actuator 200. The actuator 200 of this example comprises a movable part 210, two shape memory alloys 220, and two bias members 225. The shape memory alloy 220 and the bias member 225 are each connected to the movable part 210 at the displacement point Ed. The shape memory alloy 220a and the bias member 225a are arranged so that the thrust of the shape memory alloy 220b and the bias member 225b is balanced in a predetermined driving direction (e.g., the Y-axis direction).

図2Dは、バイアス式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、2本の形状記憶合金220と、2つのバイアス部材225を備える。形状記憶合金220およびバイアス部材225は、変位点Edにおいて、可動部210とそれぞれ連結されている。形状記憶合金220aおよびバイアス部材225aは、Y軸方向において、形状記憶合金220の推力とばね推力が釣り合うように設けられている。同様に、形状記憶合金220bおよびバイアス部材225bは、X軸方向において、形状記憶合金220の推力とばね推力が釣り合うように設けられている。本例のアクチュエータ200は、可動部210を2軸方向に変位させることができる。 Figure 2D shows an example of the configuration of the bias type actuator 200. The actuator 200 of this example includes a movable part 210, two shape memory alloys 220, and two bias members 225. The shape memory alloys 220 and the bias members 225 are each connected to the movable part 210 at the displacement point Ed. The shape memory alloys 220a and the bias members 225a are provided so that the thrust of the shape memory alloys 220 and the spring thrust are balanced in the Y-axis direction. Similarly, the shape memory alloys 220b and the bias members 225b are provided so that the thrust of the shape memory alloys 220 and the spring thrust are balanced in the X-axis direction. The actuator 200 of this example can displace the movable part 210 in two axial directions.

図2Eは、プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、4本の形状記憶合金220a~形状記憶合金220dとを備える。4本の形状記憶合金220a~形状記憶合金220dは、変位点Edにおいて、可動部210とそれぞれ連結されている。 Figure 2E shows an example of the configuration of a push-pull type actuator 200. The actuator 200 in this example comprises a movable part 210 and four shape memory alloys 220a to 220d. The four shape memory alloys 220a to 220d are each connected to the movable part 210 at a displacement point Ed.

形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bは、予め定められた駆動方向(例えば、Y軸方向)に延伸して設けられ、形状記憶合金220の推力が互いに釣り合うように設けられている。同様に、形状記憶合金220cおよび形状記憶合金220dは、予め定められた駆動方向(例えば、X軸方向)に延伸して設けられ、形状記憶合金220の推力が互いに釣り合うように設けられている。本例のアクチュエータ200は、可動部210を2軸方向に変位させることができる。 Shape memory alloy 220a and shape memory alloy 220b are provided extending in a predetermined driving direction (e.g., the Y-axis direction) so that the thrust of shape memory alloy 220 balances each other. Similarly, shape memory alloy 220c and shape memory alloy 220d are provided extending in a predetermined driving direction (e.g., the X-axis direction) so that the thrust of shape memory alloy 220 balances each other. The actuator 200 of this example can displace movable part 210 in two axial directions.

図2Fは、プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、4本の形状記憶合金220a~形状記憶合金220dとを備える。4本の形状記憶合金220a~形状記憶合金220dは、変位点Edにおいて、可動部210とそれぞれ連結されている。4本の形状記憶合金220a~形状記憶合金220dは、可動部210の駆動方向(例えば、X軸方向およびY軸方向)に対して斜めに延伸して設けられている。 Figure 2F shows an example of the configuration of a push-pull type actuator 200. The actuator 200 in this example comprises a movable part 210 and four shape memory alloys 220a to 220d. The four shape memory alloys 220a to 220d are each connected to the movable part 210 at a displacement point Ed. The four shape memory alloys 220a to 220d are arranged to extend obliquely with respect to the driving direction of the movable part 210 (e.g., the X-axis direction and the Y-axis direction).

図2Gは、プッシュプル式であるアクチュエータ200の構成の一例を示す。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、4本の形状記憶合金220と、4つのバイアス部材225を備える。4本の形状記憶合金220および4つのバイアス部材225は、変位点Edにおいて、可動部210とそれぞれ連結されている。 Figure 2G shows an example of the configuration of a push-pull type actuator 200. The actuator 200 in this example includes a movable part 210, four shape memory alloys 220, and four bias members 225. The four shape memory alloys 220 and the four bias members 225 are each connected to the movable part 210 at the displacement point Ed.

形状記憶合金220aおよびバイアス部材225aは、Y軸方向において、形状記憶合金220bおよびバイアス部材225bと推力が互いに釣り合うように設けられている。同様に、形状記憶合金220cおよびバイアス部材225cは、X軸方向において、形状記憶合金220dおよびバイアス部材225dと推力が互いに釣り合うように設けられている。 Shape memory alloy 220a and bias member 225a are arranged so that the thrust of shape memory alloy 220b and bias member 225b is balanced in the Y-axis direction. Similarly, shape memory alloy 220c and bias member 225c are arranged so that the thrust of shape memory alloy 220d and bias member 225d is balanced in the X-axis direction.

図3Aは、制御装置100の構成の一例を示す。本例の制御装置100は、駆動信号出力部50が複数のチャネルを有する点で図1Aの制御装置100と相違する。 Figure 3A shows an example of the configuration of the control device 100. The control device 100 of this example differs from the control device 100 of Figure 1A in that the drive signal output unit 50 has multiple channels.

駆動信号出力部50は、複数のチャネルを有し、それぞれ駆動信号Sdrを出力する。これにより、アクチュエータ200が複数の形状記憶合金220を備える場合に、それぞれの形状記憶合金220に対して、異なる駆動信号Sdrを出力することができる。例えば、駆動信号出力部50は、形状記憶合金220の本数に応じた複数のチャネルを有し、形状記憶合金220のそれぞれの変形特性に応じた駆動信号Sdrを出力する。例えば、複数の形状記憶合金220のそれぞれが異なる変形特性を示す場合に、駆動信号出力部50は、バイアス信号Sbを基準に、変形特性に応じてそれぞれ適当な操作量で増減させる。アクチュエータ200が意図しない方向に駆動してしまうのを防ぐことができる。 The drive signal output unit 50 has multiple channels, each of which outputs a drive signal Sdr. This makes it possible to output a different drive signal Sdr to each shape memory alloy 220 when the actuator 200 has multiple shape memory alloys 220. For example, the drive signal output unit 50 has multiple channels corresponding to the number of shape memory alloys 220, and outputs a drive signal Sdr corresponding to the deformation characteristics of each of the shape memory alloys 220. For example, when each of the multiple shape memory alloys 220 exhibits different deformation characteristics, the drive signal output unit 50 increases or decreases the bias signal Sb by an appropriate amount of operation according to the deformation characteristics. This makes it possible to prevent the actuator 200 from being driven in an unintended direction.

本例の制御装置100は、駆動信号出力部50が複数のチャネルを備えるので、図2B~図2Gで示したようにアクチュエータ200が複数の形状記憶合金220を備える場合であっても、それぞれの変形特性に応じた駆動信号Sdrを出力することができる。 In this example, the control device 100 has a drive signal output unit 50 with multiple channels, so even if the actuator 200 has multiple shape memory alloys 220 as shown in Figures 2B to 2G, it can output a drive signal Sdr according to each deformation characteristic.

図3Bは、制御装置100の構成の一例を示す。本例の制御装置100は、2軸方向に可動部210を可動させる場合について説明する。本例では、図3Aと相違する点について特に説明する。 Figure 3B shows an example of the configuration of the control device 100. The control device 100 in this example will be described as moving the movable part 210 in two axial directions. In this example, differences from Figure 3A will be particularly described.

制御装置100は、目標信号設定部10と、補償演算部20と、変位信号出力部30と、制御部40と、駆動信号出力部50と、バイアス信号生成部52とをそれぞれ複数備えている。本例の制御装置100は、第1軸(例えば、X軸)および第2軸(例えば、Y軸)に対応して各構成を2つずつ備えている。 The control device 100 has multiple target signal setting units 10, compensation calculation units 20, displacement signal output units 30, control units 40, drive signal output units 50, and bias signal generation units 52. The control device 100 in this example has two of each component corresponding to the first axis (e.g., X-axis) and the second axis (e.g., Y-axis).

目標信号設定部10aは、第1軸方向の目標変位に対応する目標変位情報に応じた目標信号Sgを設定する。一方、目標信号設定部10bは、第2軸方向の目標変位に対応する目標変位情報に応じた目標信号Sgを設定する。 The target signal setting unit 10a sets a target signal Sg according to target displacement information corresponding to a target displacement in the first axis direction. On the other hand, the target signal setting unit 10b sets a target signal Sg according to target displacement information corresponding to a target displacement in the second axis direction.

また、変位信号出力部30aは、第1軸方向の現在変位に対応する形状記憶合金220の現在変位情報を取得する。一方、変位信号出力部30bは、第2軸方向の現在変位に対応する形状記憶合金220の現在変位情報を取得する。 The displacement signal output unit 30a also acquires current displacement information of the shape memory alloy 220 corresponding to the current displacement in the first axis direction. On the other hand, the displacement signal output unit 30b acquires current displacement information of the shape memory alloy 220 corresponding to the current displacement in the second axis direction.

これにより、制御装置100は、第1軸方向に可動部210を可動させるための形状記憶合金220と、第2軸方向に可動部210を可動させるための形状記憶合金220とに対して、それぞれ異なる目標信号Sg、変位信号Sd、補償信号Scおよびバイアス信号Sbに基づいて、駆動信号Sdrを出力することができる。 As a result, the control device 100 can output a drive signal Sdr to the shape memory alloy 220 for moving the movable part 210 in the first axial direction and to the shape memory alloy 220 for moving the movable part 210 in the second axial direction, based on different target signals Sg, displacement signals Sd, compensation signals Sc, and bias signals Sb.

図4は、形状記憶合金220の変形特性を説明するための図である。形状記憶合金220は、マルテンサイト相およびオーステナイト相と、これらの間の変態温度領域とを有する。形状記憶合金220は、変態開始温度以下の温度(即ち、マルテンサイト相)において、外力を受けて塑性変形した場合であっても、逆変態終了温度以上の温度で加熱されると記憶された形状に復元する特性を有する。 Figure 4 is a diagram for explaining the deformation characteristics of shape memory alloy 220. Shape memory alloy 220 has a martensite phase and an austenite phase, and a transformation temperature range therebetween. Shape memory alloy 220 has the property of recovering its memorized shape when heated to a temperature equal to or higher than the reverse transformation end temperature, even if it is plastically deformed by an external force at a temperature equal to or lower than the transformation start temperature (i.e., the martensite phase).

例えば、形状記憶合金220は、変態温度領域において、加熱によって収縮して、放熱によって伸長する。形状記憶合金220の温度が変態温度領域に収まるようにバイアス信号Sbを設定することにより、加熱および放熱に対する形状記憶合金220の応答性が改善する。応答性とは、形状記憶合金220に駆動信号Sdrを供給してから、可動部210の変位が開始するまでの速さを指す。制御装置100は、変態温度領域の中でも優れた応答性を示す温度に設定してよい。形状記憶合金220の張り過ぎまたは緩みを無くすことで、可動部210の応答性を良好に制御できる。 For example, in the transformation temperature region, the shape memory alloy 220 contracts when heated and expands when heat is released. By setting the bias signal Sb so that the temperature of the shape memory alloy 220 falls within the transformation temperature region, the responsiveness of the shape memory alloy 220 to heating and heat release is improved. Responsiveness refers to the speed from when the drive signal Sdr is supplied to the shape memory alloy 220 to when the movable part 210 starts to displace. The control device 100 may be set to a temperature that exhibits excellent responsiveness even within the transformation temperature region. By eliminating excessive tension or slackness in the shape memory alloy 220, the responsiveness of the movable part 210 can be well controlled.

図5Aは、ヒステリシスに応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。本例の制御装置100は、ヒステリシス補償部60を備える。補償情報Icは、形状記憶合金220のヒステリシス情報を含む。 Figure 5A shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic variations due to hysteresis. The control device 100 of this example includes a hysteresis compensation unit 60. The compensation information Ic includes hysteresis information of the shape memory alloy 220.

ヒステリシス補償部60は、形状記憶合金220のヒステリシスを補償するための補償信号Scを出力する。ヒステリシス補償部60は、補償演算部20と、更新部64と、記憶部62とを備える。なお、ヒステリシス補償部60は、制御装置100の外部に設けられてよい。 The hysteresis compensation unit 60 outputs a compensation signal Sc for compensating for the hysteresis of the shape memory alloy 220. The hysteresis compensation unit 60 includes a compensation calculation unit 20, an update unit 64, and a memory unit 62. The hysteresis compensation unit 60 may be provided outside the control device 100.

記憶部62は、操作信号Smあるいは駆動信号Sdrの直近の最大値および最小値をヒステリシス情報として記憶する。例えば、記憶部62は、操作信号Smまたは駆動信号Sdrをヒステリシス情報として記憶する。 The memory unit 62 stores the most recent maximum and minimum values of the operation signal Sm or the drive signal Sdr as hysteresis information. For example, the memory unit 62 stores the operation signal Sm or the drive signal Sdr as hysteresis information.

更新部64は、記憶部62が操作信号Smあるいは駆動信号Sdrの直近の最大値および最小値を記憶するように記憶部62に対して、更新指示信号Suを出力する。例えば、更新部64は、制御装置100が出力した駆動信号Sdrを取得して、駆動信号Sdrの変化に応じて記憶部62の更新のタイミングを判断する。 The update unit 64 outputs an update instruction signal Su to the memory unit 62 so that the memory unit 62 stores the most recent maximum and minimum values of the operation signal Sm or the drive signal Sdr. For example, the update unit 64 acquires the drive signal Sdr output by the control device 100 and determines the timing of updating the memory unit 62 according to the change in the drive signal Sdr.

本例の制御装置100は、補償情報Icとしてヒステリシス情報を取得して、形状記憶合金220の特性変動を補償する。形状記憶合金220のヒステリシスによる変形特性の変動影響を低減して、可動部210の位置精度および応答性を向上できる。 The control device 100 of this example acquires hysteresis information as compensation information Ic and compensates for the characteristic fluctuations of the shape memory alloy 220. By reducing the influence of fluctuations in the deformation characteristics due to the hysteresis of the shape memory alloy 220, the positional accuracy and responsiveness of the movable part 210 can be improved.

図5Bは、形状記憶合金220のヒステリシスの一例を示す。縦軸は形状記憶合金220の長さを示し、横軸は駆動信号Sdrを示す。実線は、駆動信号Sdrが大きくなるように掃引して、形状記憶合金220を加熱する場合を示す。破線は、駆動信号Sdrが小さくなるように掃引して、形状記憶合金220を放熱する場合を示す。 Figure 5B shows an example of hysteresis of the shape memory alloy 220. The vertical axis shows the length of the shape memory alloy 220, and the horizontal axis shows the drive signal Sdr. The solid line shows the case where the drive signal Sdr is swept to increase, causing the shape memory alloy 220 to heat up. The dashed line shows the case where the drive signal Sdr is swept to decrease, causing the shape memory alloy 220 to dissipate heat.

形状記憶合金220がヒステリシスを有しており、駆動信号Sdrの加熱方向と放熱方向とで異なる変形特性を示している。例えば、点A~点Cは、駆動信号Sdrの放熱方向から加熱方向に転じる点である。点D~点Fは、駆動信号Sdrの加熱方向から放熱方向に転じる点である。 The shape memory alloy 220 has hysteresis and exhibits different deformation characteristics in the heating direction and heat dissipation direction of the drive signal Sdr. For example, points A to C are points where the heat dissipation direction of the drive signal Sdr changes to the heating direction. Points D to F are points where the heat dissipation direction of the drive signal Sdr changes to the heating direction.

このように、アクチュエータ200の駆動状態に応じて、形状記憶合金220を制御するために必要な駆動信号Sdrの大きさが異なる。駆動信号出力部50は、駆動信号Sdrの加熱方向と放熱方向とで異なる補償量で補償された駆動信号Sdrを出力してよい。 In this way, the magnitude of the drive signal Sdr required to control the shape memory alloy 220 differs depending on the drive state of the actuator 200. The drive signal output unit 50 may output a drive signal Sdr that is compensated with different amounts of compensation for the heating direction and heat dissipation direction of the drive signal Sdr.

図5Cは、第1振幅振動による形状記憶合金220の変形特性を示す。縦軸は形状記憶合金220の長さを示し、横軸は駆動信号Sdrを示す。本例では、制御装置100は、第1振幅でMAX側からMIN側まで形状記憶合金220を伸縮させた場合の周波数応答および過渡応答に基づいて、必要な駆動信号Sdrを決定する。第1振幅は、後述する第2振幅と異なる大きさの振幅である。 Figure 5C shows the deformation characteristics of the shape memory alloy 220 due to the first amplitude vibration. The vertical axis shows the length of the shape memory alloy 220, and the horizontal axis shows the drive signal Sdr. In this example, the control device 100 determines the required drive signal Sdr based on the frequency response and transient response when the shape memory alloy 220 is expanded or contracted from the MAX side to the MIN side at the first amplitude. The first amplitude is an amplitude of a different magnitude from the second amplitude described below.

図5Dは、第2振幅振動による形状記憶合金220の変形特性を示す。縦軸は形状記憶合金220の長さを示し、横軸は駆動信号Sdrを示す。本例では、制御装置100は、第2振幅で形状記憶合金220を伸縮させた場合の周波数応答および過渡応答に基づいて、必要な駆動信号Sdrを決定する。本例の第2振幅は、第1振幅よりも大きな振幅である。 Figure 5D shows the deformation characteristics of the shape memory alloy 220 due to the second amplitude vibration. The vertical axis shows the length of the shape memory alloy 220, and the horizontal axis shows the drive signal Sdr. In this example, the control device 100 determines the required drive signal Sdr based on the frequency response and transient response when the shape memory alloy 220 is expanded or contracted at the second amplitude. The second amplitude in this example is larger than the first amplitude.

このように、形状記憶合金220のヒステリシスの大きさは、形状記憶合金220の目標値によっても異なる。例えば、形状記憶合金220のヒステリシスに応じて、形状記憶合金220の長さが基準値となるのに必要な駆動信号Sdrが変化する。そのため、形状記憶合金220のヒステリシスに応じて、必要な補償量の大きさも異なる。一例において、第1振幅振動および第2振幅振動のそれぞれの応答特性が同等となるようにヒステリシス補償量が決定される。これにより、形状記憶合金220の振幅の大きさによる影響を低減できる。 In this way, the magnitude of the hysteresis of the shape memory alloy 220 also differs depending on the target value of the shape memory alloy 220. For example, the drive signal Sdr required for the length of the shape memory alloy 220 to reach the reference value changes depending on the hysteresis of the shape memory alloy 220. Therefore, the magnitude of the required compensation amount also differs depending on the hysteresis of the shape memory alloy 220. In one example, the hysteresis compensation amount is determined so that the response characteristics of the first amplitude vibration and the second amplitude vibration are equivalent. This makes it possible to reduce the influence of the magnitude of the amplitude of the shape memory alloy 220.

例えば、制御装置100は、図5Bにおいて、駆動信号Sdrが加熱方向に掃引されている場合であっても、直前に放熱方向から加熱方向に折り返した点の位置によっても補償量を変化させてよい。図5Bにおいて、駆動信号Sdrが加熱方向に掃引されている場合に必要な補償量は、折り返す駆動信号Sdrの大きさ(例えば、点A~点C等)によっても変化する。同様に、図5Bにおいて、駆動信号Sdrが放熱方向に掃引されている場合に必要な補償量は、折り返す駆動信号Sdrの大きさ(例えば、点D~点F等)によっても変化する。 For example, in FIG. 5B, even when the drive signal Sdr is swept in the heating direction, the control device 100 may change the compensation amount depending on the position of the point where the drive signal Sdr most recently turned back from the heat dissipation direction to the heating direction. In FIG. 5B, the compensation amount required when the drive signal Sdr is swept in the heating direction also varies depending on the magnitude of the turning drive signal Sdr (e.g., points A to C, etc.). Similarly, in FIG. 5B, the compensation amount required when the drive signal Sdr is swept in the heat dissipation direction also varies depending on the magnitude of the turning drive signal Sdr (e.g., points D to F, etc.).

図5Eは、ヒステリシス補償部60の動作を説明するための図である。縦軸は操作信号Smによる操作量を示し、横軸は任意の時刻tを示す。 Figure 5E is a diagram for explaining the operation of the hysteresis compensation unit 60. The vertical axis indicates the amount of operation by the operation signal Sm, and the horizontal axis indicates an arbitrary time t.

本例のヒステリシス情報は、形状記憶合金220の駆動信号Sdrの履歴情報である。履歴情報は、駆動信号Sdrの掃引方向の折り返しに関する折り返し情報を含む。折り返し情報は、駆動信号Sdrが加熱方向から放熱方向に転じる際の駆動信号SdrであるMAX側の折り返し情報を含む。また、折り返し情報は、駆動信号Sdrによる放熱方向から加熱方向に転じる際の駆動信号SdrであるMIN側の折り返し情報を含む。なお、履歴情報は、駆動信号Sdrに限らず、操作信号Smまたは変位信号Sdに基づく情報であってもよい。 The hysteresis information in this example is history information of the drive signal Sdr of the shape memory alloy 220. The history information includes turn-around information regarding the turn-around of the sweep direction of the drive signal Sdr. The turn-around information includes turn-around information on the MAX side of the drive signal Sdr when the drive signal Sdr changes from the heating direction to the heat dissipation direction. The turn-around information also includes turn-around information on the MIN side of the drive signal Sdr when the drive signal Sdr changes from the heat dissipation direction to the heating direction. Note that the history information is not limited to the drive signal Sdr, and may be information based on the operation signal Sm or the displacement signal Sd.

MAX側の折り返し情報は、第1折り返し情報の一例である。MAX側の折り返し点は、図5Bの点D~点Fに対応する。MIN側の折り返し情報は、第2折り返し情報の一例である。MIN側の折り返し点は、図5Bの点A~点Cに対応する。 The MAX side turn-back information is an example of first turn-back information. The MAX side turn-back points correspond to points D to F in FIG. 5B. The MIN side turn-back information is an example of second turn-back information. The MIN side turn-back points correspond to points A to C in FIG. 5B.

時刻t1は、加熱方向から放熱方向に折り返すタイミングを示す。時刻t1において、更新部64は、記憶部62が記憶していた、加熱方向から放熱方向に転じる際の駆動信号Sdrに関する折り返し情報(即ち、MAX側の折り返し情報)をリセットする。時刻t1~時刻t3において、記憶部62は、時刻t1における駆動信号SdrをMAX側ピークホールド値として記憶する。 Time t1 indicates the timing when the direction changes from the heating direction to the heat dissipation direction. At time t1, the update unit 64 resets the turn-around information (i.e., the MAX side turn-around information) stored in the memory unit 62 regarding the drive signal Sdr when changing from the heating direction to the heat dissipation direction. From time t1 to time t3, the memory unit 62 stores the drive signal Sdr at time t1 as the MAX side peak hold value.

時刻t2は、放熱方向から加熱方向に折り返すタイミングを示す。時刻t2において、更新部64は、記憶部62が記憶していた、放熱方向から加熱方向に転じる際の駆動信号Sdrに関する折り返し情報(即ち、MIN側の折り返し情報)をリセットする。時刻t2~時刻t4において、記憶部62は、時刻t2における駆動信号SdrをMIN側ピークホールド値として記憶する。 Time t2 indicates the timing when the direction changes from the heat dissipation direction to the heating direction. At time t2, the update unit 64 resets the turn-around information (i.e., the MIN side turn-around information) stored in the memory unit 62 regarding the drive signal Sdr when changing from the heat dissipation direction to the heating direction. From time t2 to time t4, the memory unit 62 stores the drive signal Sdr at time t2 as the MIN side peak hold value.

このように、記憶部62は、直前のMAX側の折り返し情報またはMIN側の折り返し情報を記憶しておく。ヒステリシス補償部60は、MAX側ピークホールド値およびMIN側ピークホールド値を更新しながら、形状記憶合金220のヒステリシスを補償する。 In this way, the memory unit 62 stores the immediately preceding MAX side turn-around information or MIN side turn-around information. The hysteresis compensation unit 60 compensates for the hysteresis of the shape memory alloy 220 while updating the MAX side peak hold value and the MIN side peak hold value.

本例の制御装置100は、形状記憶合金220の特性変動を補償して制御することにより、形状記憶合金220のワイヤ張力を適切に維持することができる。これにより、形状記憶合金220の張り過ぎおよび緩みを回避できる。また、本例の制御装置100は、最新の履歴情報に基づいて、動的に形状記憶合金220の補償量を変更することができる。 The control device 100 of this example can appropriately maintain the wire tension of the shape memory alloy 220 by compensating for and controlling the characteristic fluctuations of the shape memory alloy 220. This makes it possible to prevent the shape memory alloy 220 from being overtightened or loosened. Furthermore, the control device 100 of this example can dynamically change the amount of compensation for the shape memory alloy 220 based on the latest historical information.

また、本例の制御装置100は、形状記憶合金220のワイヤ張力を適切に維持して形状記憶合金220の張り過ぎおよび緩みを無くすことにより、可動部210の応答性を向上できる。可動部210の応答性を向上することにより、形状記憶合金220の加熱時間を短縮できる。ワイヤ張力を適切に維持することにより、過剰なワイヤ張力を回避して形状記憶合金220の破壊を抑制できる。したがって、アクチュエータ200の信頼性および応答性を向上できる。 The control device 100 of this example can improve the responsiveness of the movable part 210 by appropriately maintaining the wire tension of the shape memory alloy 220 and eliminating overtightening and slackening of the shape memory alloy 220. By improving the responsiveness of the movable part 210, the heating time of the shape memory alloy 220 can be shortened. By appropriately maintaining the wire tension, excessive wire tension can be avoided and damage to the shape memory alloy 220 can be suppressed. Therefore, the reliability and responsiveness of the actuator 200 can be improved.

図6Aは、駆動電流Idの設定方法の一例を説明するための図である。本例のアクチュエータ200は、可動部210と、形状記憶合金220aと、形状記憶合金220bと、位置検出部230とを備える。形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bは、それぞれ形状記憶合金Aと形状記憶合金Bとに対応する。 Figure 6A is a diagram for explaining an example of a method for setting the drive current Id. The actuator 200 of this example comprises a movable part 210, a shape memory alloy 220a, a shape memory alloy 220b, and a position detection part 230. The shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b correspond to the shape memory alloy A and the shape memory alloy B, respectively.

位置検出部230は、可動部210の位置を検出する位置センサとして機能する。例えば、位置検出部230は、位置センサ(例えば、ホール素子)を用いて可動部210の位置を検出する。また、位置検出部230は、形状記憶合金220の抵抗値から形状記憶合金220の長さを算出して、間接的に可動部210の位置を検出してよい。 The position detection unit 230 functions as a position sensor that detects the position of the movable part 210. For example, the position detection unit 230 detects the position of the movable part 210 using a position sensor (e.g., a Hall element). The position detection unit 230 may also calculate the length of the shape memory alloy 220 from the resistance value of the shape memory alloy 220 to indirectly detect the position of the movable part 210.

操作量Sm0は、可動部210の基準位置における操作量である。本例の基準位置は、形状記憶合金220aと形状記憶合金220bの長さが等しい位置である。 The operation amount Sm0 is the operation amount at the reference position of the movable part 210. In this example, the reference position is the position where the lengths of the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b are equal.

ワイヤ長L0は、可動部210が基準位置に位置する場合の、形状記憶合金220の長さである。本例の形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bは、予め定められたバイアス電流Ibが供給されることにより、ワイヤ長L0に設定されている。 The wire length L0 is the length of the shape memory alloy 220 when the movable part 210 is located at the reference position. In this example, the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b are set to the wire length L0 by supplying a predetermined bias current Ib.

図6Bは、駆動電流Idの設定方法の一例を説明するための図である。本例では、形状記憶合金220aに供給する駆動電流Idを大きくして、形状記憶合金220bに供給する駆動電流Idを小さくすることにより、操作量をSm0より大きくしている。形状記憶合金220aのワイヤ長は、基準のワイヤ長L0よりも短くなり、形状記憶合金220bのワイヤ長は、基準のワイヤ長L0よりも長くなっている。 Figure 6B is a diagram for explaining an example of a method for setting the drive current Id. In this example, the operation amount is made larger than Sm0 by increasing the drive current Id supplied to the shape memory alloy 220a and decreasing the drive current Id supplied to the shape memory alloy 220b. The wire length of the shape memory alloy 220a is shorter than the reference wire length L0, and the wire length of the shape memory alloy 220b is longer than the reference wire length L0.

図6Cは、駆動電流Idの設定方法の一例を説明するための図である。ヒステリシスによって、形状記憶合金220aと形状記憶合金220bとで駆動電流Idに対するワイヤ長の変形特性が変化しているので、同一のワイヤ長に設定するために必要な駆動電流Idが異なる。 Figure 6C is a diagram for explaining an example of a method for setting the drive current Id. Because the deformation characteristics of the wire length with respect to the drive current Id change between shape memory alloy 220a and shape memory alloy 220b due to hysteresis, the drive current Id required to set the same wire length differs.

形状記憶合金220aでは、基準位置に対応する操作量Sm0およびワイヤ長L0に設定するための駆動電流Idが図6Aの場合よりも小さくなる。一方、形状記憶合金220bでは、基準位置に対応する操作量Sm0およびワイヤ長L0に設定するための駆動電流Idが図6Aの場合よりも大きくなる。本例の制御装置100は、ヒステリシスを補償することにより、可動部210を基準位置に設定して、形状記憶合金220のワイヤ張力を適切に維持することができる。 In the shape memory alloy 220a, the drive current Id for setting the operation amount Sm0 and wire length L0 corresponding to the reference position is smaller than in the case of FIG. 6A. On the other hand, in the shape memory alloy 220b, the drive current Id for setting the operation amount Sm0 and wire length L0 corresponding to the reference position is larger than in the case of FIG. 6A. The control device 100 of this example can set the movable part 210 to the reference position by compensating for hysteresis, and appropriately maintain the wire tension of the shape memory alloy 220.

図7Aは、他軸変位に応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。本例の制御装置100は、補償演算部20に他軸変位補償部70を備える。本例の制御装置100は、可動部210が少なくとも2つの軸方向に変位可能なアクチュエータ200の駆動を制御する。例えば、可動部210は予め定められた駆動方向と、駆動方向とは異なる軸方向のうち少なくとも1つの軸方向である他軸方向に変位する。 Figure 7A shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic variations according to other-axis displacement. The control device 100 of this example includes a other-axis displacement compensation unit 70 in the compensation calculation unit 20. The control device 100 of this example controls the driving of an actuator 200 in which a movable part 210 can be displaced in at least two axial directions. For example, the movable part 210 is displaced in a predetermined driving direction and in a other-axis direction that is at least one of the axial directions different from the driving direction.

他軸変位補償部70は、現在変位情報に応じて、可動部210の、他軸の変位による自軸の変位への干渉を補償するための補償情報Icを出力する。他軸変位補償部70に入力される現在変位情報は、変位信号出力部30に入力される現在変位情報と同一であってよい。現在変位情報として他軸の目標信号Sgを用いても良い。現在変位情報および他軸の目標信号Sgは、補償演算部20に入力される補償情報Icの一例である。本例の他軸変位補償部70は、他軸方向における変位に関する変位情報を補償情報Icとして補償演算部20に出力する。補償演算部20は、他軸方向の変位に基づく形状記憶合金220の特性変動を補償するための補償信号Scを生成する。 The other-axis displacement compensation unit 70 outputs compensation information Ic for compensating for interference of the movable part 210 with the displacement of its own axis due to the displacement of the other axis in response to the current displacement information. The current displacement information input to the other-axis displacement compensation unit 70 may be the same as the current displacement information input to the displacement signal output unit 30. The target signal Sg of the other axis may be used as the current displacement information. The current displacement information and the target signal Sg of the other axis are examples of compensation information Ic input to the compensation calculation unit 20. The other-axis displacement compensation unit 70 of this example outputs displacement information regarding the displacement in the other axis direction to the compensation calculation unit 20 as compensation information Ic. The compensation calculation unit 20 generates a compensation signal Sc for compensating for the characteristic fluctuation of the shape memory alloy 220 based on the displacement in the other axis direction.

図7Bは、変位点Edが駆動方向および他軸方向に変位する形状記憶合金220の一例を示す。形状記憶合金220aの変位点Edは、形状記憶合金220bの変位点Edと連結されている。本例の変位点Edは、駆動方向(即ち、Y軸方向)および他軸方向(即ち、X軸方向)に変位する。本例では、変位点EdがM地点に位置する場合と、変位点EdがN地点に位置する場合とが示されている。M地点とN地点とでは、駆動方向の座標が同一であるが、他軸方向の座標が異なる。そのため、駆動方向の位置が同じであっても、形状記憶合金220の長さが異なる場合がある。 Figure 7B shows an example of a shape memory alloy 220 in which the displacement point Ed is displaced in the driving direction and in the other axis direction. The displacement point Ed of the shape memory alloy 220a is connected to the displacement point Ed of the shape memory alloy 220b. In this example, the displacement point Ed is displaced in the driving direction (i.e., the Y-axis direction) and in the other axis direction (i.e., the X-axis direction). In this example, the case where the displacement point Ed is located at point M and the case where the displacement point Ed is located at point N are shown. Point M and point N have the same coordinate in the driving direction, but different coordinates in the other axis direction. Therefore, even if the position in the driving direction is the same, the length of the shape memory alloy 220 may differ.

変位点EdがM地点に位置する場合、形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bの長さをそれぞれLaとLbとする。変位点EdがM地点に位置する場合、形状記憶合金220aと形状記憶合金220bの長さが等しくLa=Lbとなる。この場合、形状記憶合金220aのワイヤ張力と形状記憶合金220bのワイヤ張力とが等しくなる。 When the displacement point Ed is located at point M, the lengths of the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b are La and Lb, respectively. When the displacement point Ed is located at point M, the lengths of the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b are equal, and La = Lb. In this case, the wire tension of the shape memory alloy 220a and the wire tension of the shape memory alloy 220b are equal.

一方、変位点EdがN地点に位置する場合、形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bの長さがそれぞれLa'とLb'となる。変位点EdがN地点に位置する場合、形状記憶合金220aの方が形状記憶合金220bよりも短くなりLa'<Lb'となる。この場合、形状記憶合金220aが形状記憶合金220bよりも緩みやすくなる。このように、変位点Edの位置と形状記憶合金220aおよび形状記憶合金220bの長さの関係とが他軸方向の変位によっても変化する。 On the other hand, when the displacement point Ed is located at point N, the lengths of the shape memory alloys 220a and 220b are La' and Lb', respectively. When the displacement point Ed is located at point N, the shape memory alloy 220a is shorter than the shape memory alloy 220b, and La' < Lb' holds. In this case, the shape memory alloy 220a is more likely to loosen than the shape memory alloy 220b. In this way, the relationship between the position of the displacement point Ed and the lengths of the shape memory alloys 220a and 220b also changes depending on the displacement in the other axial direction.

例えば、制御装置100は、変位点EdがN地点に位置する場合、形状記憶合金220aと形状記憶合金220bとで異なる駆動信号Sdrを出力することによって、形状記憶合金220の他軸の変位による自軸の変位への干渉を補償する。本例の制御装置100は、他軸方向における変位に関する変位情報を含む補償情報Icに基づいて、形状記憶合金220に与える駆動信号Sdrを補償する。これにより、他軸方向における変位の影響を抑制することができる。 For example, when the displacement point Ed is located at point N, the control device 100 compensates for interference with the displacement of the shape memory alloy 220 in its own axis due to the displacement of the other axis of the shape memory alloy 220 by outputting different drive signals Sdr for the shape memory alloy 220a and the shape memory alloy 220b. The control device 100 in this example compensates for the drive signal Sdr provided to the shape memory alloy 220 based on compensation information Ic, which includes displacement information regarding the displacement in the other axis direction. This makes it possible to suppress the effects of the displacement in the other axis direction.

図8は、温度に応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。本例の制御装置100は、補償演算部20に温度補償部80を備える。 Figure 8 shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for temperature-dependent characteristic variations. The control device 100 in this example includes a temperature compensation unit 80 in the compensation calculation unit 20.

温度補償部80は、任意の温度センサから温度情報を取得する。温度情報は、補償演算部20に入力される補償情報Icの一例である。例えば、温度補償部80は、温度情報としてアクチュエータ200の環境温度を取得する。温度補償部80は、温度に応じた形状記憶合金220の特性変動を補償するために、温度情報を含む補償情報Icを補償演算部20に出力する。温度補償部80および温度センサは、制御装置100の外部に設けられてよい。この場合、補償演算部20は、制御装置100の外部から補償情報Icを取得する。 The temperature compensation unit 80 acquires temperature information from an arbitrary temperature sensor. The temperature information is an example of compensation information Ic input to the compensation calculation unit 20. For example, the temperature compensation unit 80 acquires the ambient temperature of the actuator 200 as temperature information. The temperature compensation unit 80 outputs compensation information Ic including the temperature information to the compensation calculation unit 20 in order to compensate for the characteristic fluctuation of the shape memory alloy 220 according to the temperature. The temperature compensation unit 80 and the temperature sensor may be provided outside the control device 100. In this case, the compensation calculation unit 20 acquires the compensation information Ic from outside the control device 100.

形状記憶合金220の温度は、環境温度と通電による加放熱とに依存して決まる。従って、環境温度が高くなるほど形状記憶合金220が収縮しやすくなり、環境温度が低くなるほど形状記憶合金220が伸長しやすくなる。例えば、補償演算部20は、アクチュエータ200の環境温度が予め定められた基準温度よりも大きい場合、駆動信号Sdrの大きさを基準値よりも小さくする。一方、補償演算部20は、アクチュエータ200の環境温度が予め定められた基準温度よりも小さい場合、駆動信号Sdrの大きさを基準値よりも大きくしてよい。なお、補償情報Icが温度情報に加えてヒステリシス情報も含む場合、補償演算部20は、温度情報に応じて、ヒステリシス情報を補償してよい。 The temperature of the shape memory alloy 220 is determined depending on the environmental temperature and the heat dissipation caused by the passage of electricity. Therefore, the higher the environmental temperature, the easier the shape memory alloy 220 contracts, and the lower the environmental temperature, the easier the shape memory alloy 220 expands. For example, when the environmental temperature of the actuator 200 is higher than a predetermined reference temperature, the compensation calculation unit 20 makes the magnitude of the drive signal Sdr smaller than the reference value. On the other hand, when the environmental temperature of the actuator 200 is lower than the predetermined reference temperature, the compensation calculation unit 20 may make the magnitude of the drive signal Sdr larger than the reference value. Note that when the compensation information Ic includes hysteresis information in addition to temperature information, the compensation calculation unit 20 may compensate for the hysteresis information according to the temperature information.

図9は、アクチュエータ200の姿勢に応じた特性変動を補償する制御装置100の構成の一例を示す。本例の制御装置100は、補償演算部20に姿勢補償部90を備える。 Figure 9 shows an example of the configuration of a control device 100 that compensates for characteristic variations according to the attitude of the actuator 200. The control device 100 of this example includes an attitude compensation unit 90 in the compensation calculation unit 20.

姿勢補償部90は、アクチュエータ200の姿勢情報を取得する。姿勢情報は、補償演算部20に入力される補償情報の一例である。姿勢補償部90は、加速度センサの重力加速度情報から姿勢情報を取得してもよい。形状記憶合金220は、アクチュエータ200の姿勢によって長さおよびワイヤ張力が変化する場合がある。本例の姿勢補償部90は、アクチュエータ200の姿勢が形状記憶合金220に与える変形特性の変化を補償するために、姿勢情報を含む補償情報Icを補償演算部20に出力する。 The posture compensation unit 90 acquires posture information of the actuator 200. The posture information is an example of compensation information input to the compensation calculation unit 20. The posture compensation unit 90 may acquire the posture information from gravitational acceleration information of an acceleration sensor. The length and wire tension of the shape memory alloy 220 may change depending on the posture of the actuator 200. In this example, the posture compensation unit 90 outputs compensation information Ic including the posture information to the compensation calculation unit 20 to compensate for the change in deformation characteristics that the posture of the actuator 200 causes to the shape memory alloy 220.

姿勢情報は、アクチュエータ200に設けられた加速度センサ等のセンサによって取得されてよい。一例において、姿勢情報は、センサが取得した磁束密度の変化に応じた情報を含む。 The attitude information may be acquired by a sensor, such as an acceleration sensor, provided in the actuator 200. In one example, the attitude information includes information corresponding to changes in magnetic flux density acquired by the sensor.

本例の制御装置100は、図3Aおよび図3Bの実施例のように、駆動信号出力部50において複数のチャネルを備えてもよい。この場合、駆動信号出力部50は、複数の形状記憶合金220に応じた複数のチャネルを有し、姿勢情報に応じて、複数の形状記憶合金220のそれぞれに異なる補償量で補償された駆動信号Sdrを出力する。これにより、制御装置100は、アクチュエータ200の姿勢に応じた特性変動を、複数の形状記憶合金220毎に補償することができる。 The control device 100 of this example may have multiple channels in the drive signal output unit 50, as in the embodiment of Figures 3A and 3B. In this case, the drive signal output unit 50 has multiple channels corresponding to the multiple shape memory alloys 220, and outputs a drive signal Sdr compensated with a different compensation amount to each of the multiple shape memory alloys 220 according to the posture information. This allows the control device 100 to compensate for characteristic fluctuations corresponding to the posture of the actuator 200 for each of the multiple shape memory alloys 220.

なお、本例の制御装置100は、他の実施例と適宜組み合わせて用いられてよい。制御装置100は、ヒステリシス補償部60、他軸変位補償部70、温度補償部80および姿勢補償部90の少なくとも1つを備えてよい。即ち、制御装置100は、ヒステリシスに応じた特性変動、他軸変位に応じた特性変動、温度に応じた特性変動または姿勢情報に応じた特性変動の少なくとも1つを補償する。 The control device 100 of this example may be used in appropriate combination with other embodiments. The control device 100 may include at least one of a hysteresis compensation unit 60, a different axis displacement compensation unit 70, a temperature compensation unit 80, and an attitude compensation unit 90. That is, the control device 100 compensates for at least one of the characteristic variations corresponding to hysteresis, the characteristic variations corresponding to different axis displacement, the characteristic variations corresponding to temperature, and the characteristic variations corresponding to attitude information.

図10Aは、駆動信号Sdrの補償量を決定する方法を説明するための図である。同図は、駆動信号Sdrの補償量と位置制御誤差との関係、および駆動信号Sdrの補償量と追従性との関係を示す。駆動信号Sdrの補償量とは、バイアス信号Sbを基準として駆動信号Sdrを増減するための補償量である。駆動信号Sdrの補償量は、位置制御誤差の許容誤差の範囲内であって、追従性が高くなるように設定される。 Figure 10A is a diagram for explaining a method for determining the compensation amount of the drive signal Sdr. The figure shows the relationship between the compensation amount of the drive signal Sdr and the position control error, and the relationship between the compensation amount of the drive signal Sdr and the tracking ability. The compensation amount of the drive signal Sdr is the compensation amount for increasing or decreasing the drive signal Sdr based on the bias signal Sb. The compensation amount of the drive signal Sdr is set so as to be within the allowable error range of the position control error and to provide high tracking ability.

図10Bは、補償量の決定方法の一例を示す。本例では、形状記憶合金220の特性変動を補償するための補償量を決定する方法を説明する。 Figure 10B shows an example of a method for determining the compensation amount. In this example, a method for determining the compensation amount for compensating for the characteristic variation of the shape memory alloy 220 is described.

ステップS100において、補償量を予め定められた最小値に設定する。補償量の最小値は、任意に設定されてよい。ステップS102において、位置制御誤差を測定する。 In step S100, the compensation amount is set to a predetermined minimum value. The minimum value of the compensation amount may be set arbitrarily. In step S102, the position control error is measured.

ステップS104において、位置制御誤差が許容範囲内であるか否かを判断する。位置制御誤差が許容範囲内である場合、ステップS106に進み、位置制御誤差が許容範囲内でない場合、ステップS112に進む。 In step S104, it is determined whether the position control error is within the allowable range. If the position control error is within the allowable range, the process proceeds to step S106. If the position control error is not within the allowable range, the process proceeds to step S112.

ステップS106において、過渡応答特性を測定する。そして、ステップS108において、過渡応答特性の測定結果に基づいて、形状記憶合金220の追従性が改善しているか否かを判断する。形状記憶合金220の追従性が改善している場合、ステップS110に進み、追従性が改善した補償量を暫定の補償量として記憶する。形状記憶合金220の追従性が改善していない場合、ステップS112に進む。 In step S106, the transient response characteristics are measured. Then, in step S108, it is determined whether the tracking ability of the shape memory alloy 220 has improved based on the measurement results of the transient response characteristics. If the tracking ability of the shape memory alloy 220 has improved, the process proceeds to step S110, and the compensation amount by which the tracking ability has improved is stored as a provisional compensation amount. If the tracking ability of the shape memory alloy 220 has not improved, the process proceeds to step S112.

ステップS112において、補償量が予め定められた最大値未満であるか否かを判断する。補償量が最大値未満の場合、ステップS114に進む。補償量が最大値未満でない場合、ステップS116に進む。ステップS114において、補償量が最大値未満である場合、補償量を増加させて、ステップS102に戻る。ステップS116において、ステップS110で記憶した暫定の値を補償量として設定して調整を終了する。なお、ステップS110で記憶した暫定の値がない場合は、補償量の予め定められた最小値に設定してもよい。本例の補償量の決定方法により、補償量の予め定められた範囲内において、位置制御誤差の許容範囲内で、追従性が向上する補償量を決定することができる。 In step S112, it is determined whether the compensation amount is less than a predetermined maximum value. If the compensation amount is less than the maximum value, proceed to step S114. If the compensation amount is not less than the maximum value, proceed to step S116. If the compensation amount is less than the maximum value in step S114, increase the compensation amount and return to step S102. In step S116, the provisional value stored in step S110 is set as the compensation amount, and adjustment is terminated. Note that if there is no provisional value stored in step S110, the compensation amount may be set to a predetermined minimum value. The compensation amount determination method of this example makes it possible to determine a compensation amount that improves tracking within a predetermined range of compensation amount and within an acceptable range of position control error.

また、本例の補償量の決定方法は、補償対象となる項目ごとに実行されてよい。即ち、制御装置100は、ヒステリシスに応じた特性変動、他軸変位に応じた特性変動、姿勢情報に応じた特性変動および温度に応じた特性変動の補償量をそれぞれ決定する。例えば、制御装置100は、本例のフローチャートに従い、ヒステリシスに応じた特性変動、他軸変位に応じた特性変動、姿勢情報に応じた特性変動および温度に応じた特性変動の順に補償量を決定する。 The method of determining the compensation amount in this example may be executed for each item to be compensated for. That is, the control device 100 determines the compensation amount for each of the characteristic variation corresponding to hysteresis, the characteristic variation corresponding to other axis displacement, the characteristic variation corresponding to attitude information, and the characteristic variation corresponding to temperature. For example, the control device 100 determines the compensation amount in the following order according to the flowchart of this example: the characteristic variation corresponding to hysteresis, the characteristic variation corresponding to other axis displacement, the characteristic variation corresponding to attitude information, and the characteristic variation corresponding to temperature.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 The present invention has been described above using an embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiment. It is clear from the claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process, such as operations, procedures, steps, and stages, in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings is not specifically stated as "before" or "prior to," and it should be noted that the processes may be performed in any order, unless the output of a previous process is used in a later process. Even if the operational flow in the claims, specifications, and drawings is explained using "first," "next," etc. for convenience, it does not mean that it is necessary to perform the processes in this order.

10・・・目標信号設定部、20・・・補償演算部、30・・・変位信号出力部、40・・・制御部、50・・・駆動信号出力部、52・・・バイアス信号生成部、60・・・ヒステリシス補償部、62・・・記憶部、64・・・更新部、70・・・他軸変位補償部、80・・・温度補償部、90・・・姿勢補償部、100・・・制御装置、200・・・アクチュエータ、210・・・可動部、220・・・形状記憶合金、225・・・バイアス部材、230・・・位置検出部 10: Target signal setting unit, 20: Compensation calculation unit, 30: Displacement signal output unit, 40: Control unit, 50: Drive signal output unit, 52: Bias signal generation unit, 60: Hysteresis compensation unit, 62: Memory unit, 64: Update unit, 70: Other axis displacement compensation unit, 80: Temperature compensation unit, 90: Attitude compensation unit, 100: Control device, 200: Actuator, 210: Movable unit, 220: Shape memory alloy, 225: Bias member, 230: Position detection unit

Claims (8)

アクチュエータの可動部に接続された形状記憶合金を変形させることで前記アクチュエータの駆動を制御する制御装置であって、
前記アクチュエータの目標変位に応じた目標信号を設定する目標信号設定部と、
予め定められた補償情報に基づいて補償信号を出力する補償演算部と、
位置センサを用いて前記可動部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置センサからの出力を取得して、前記位置センサの出力変化に応じて、前記可動部の現在変位情報に応じた変位信号を出力する変位信号出力部と、
前記目標信号、前記変位信号および前記補償信号に応じた操作信号を出力する制御部と、
前記操作信号に応じた駆動信号を前記アクチュエータに出力する駆動信号出力部と
を備え、
前記補償情報は、前記アクチュエータの姿勢情報を含み、
前記補償演算部は、前記姿勢情報に応じた前記形状記憶合金の長さまたは張力の変化を補償するための前記補償信号を出力する
制御装置。
A control device that controls driving of an actuator by deforming a shape memory alloy connected to a movable part of the actuator,
a target signal setting unit that sets a target signal corresponding to a target displacement of the actuator;
a compensation calculation unit that outputs a compensation signal based on predetermined compensation information;
a position detection unit that detects the position of the movable unit using a position sensor;
a displacement signal output unit that acquires an output from the position sensor and outputs a displacement signal according to current displacement information of the movable part in response to a change in the output of the position sensor;
a control unit that outputs an operation signal corresponding to the target signal, the displacement signal, and the compensation signal;
a drive signal output unit that outputs a drive signal corresponding to the operation signal to the actuator,
the compensation information includes attitude information of the actuator,
The compensation calculation unit outputs the compensation signal for compensating for a change in length or tension of the shape memory alloy in accordance with the posture information.
Control device.
前記姿勢情報は、重力加速度情報に基づいて算出される
請求項1に記載の制御装置。
The control device according to claim 1 , wherein the attitude information is calculated based on gravitational acceleration information.
前記駆動信号は、前記形状記憶合金の温度を変態温度領域に設定するためのバイアス信号を含み、
前記駆動信号出力部は、前記操作信号に応じて前記バイアス信号を基準に前記駆動信号を増減する
請求項1または2に記載の制御装置。
The drive signal includes a bias signal for setting a temperature of the shape memory alloy in a transformation temperature region,
The control device according to claim 1 , wherein the drive signal output unit increases or decreases the drive signal based on the bias signal in response to the operation signal.
前記駆動信号出力部は、前記駆動信号の加熱方向と放熱方向とで異なる補償量で補償された前記駆動信号を出力する
請求項3に記載の制御装置。
The control device according to claim 3 , wherein the drive signal output unit outputs the drive signal that is compensated with different compensation amounts depending on whether the drive signal is in a heating direction or a heat dissipation direction.
複数の前記形状記憶合金を備え、
前記駆動信号出力部は、前記複数の形状記憶合金に応じた複数のチャネルを有し、前記姿勢情報に応じて、前記複数の形状記憶合金のそれぞれに異なる補償量で補償された前記駆動信号を出力する
請求項3または4に記載の制御装置。
A plurality of the shape memory alloys are provided,
The control device according to claim 3 or 4, wherein the drive signal output unit has a plurality of channels corresponding to the plurality of shape memory alloys, and outputs the drive signal compensated with different compensation amounts to each of the plurality of shape memory alloys according to the posture information.
前記複数の形状記憶合金は、前記可動部にプッシュプル配置で接続され、
前記駆動信号出力部は、前記複数の形状記憶合金のうち第1の形状記憶合金と、前記第1の形状記憶合金と対となる第2の形状記憶合金とに異なる補償量で補償された前記駆動信号を出力する
請求項5に記載の制御装置。
The plurality of shape memory alloys are connected to the movable part in a push-pull arrangement;
The control device according to claim 5, wherein the drive signal output unit outputs the drive signal compensated with different compensation amounts to a first shape memory alloy among the plurality of shape memory alloys and a second shape memory alloy that pairs with the first shape memory alloy.
前記位置センサは、前記制御装置の内部に設けられる
請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to claim 1 , wherein the position sensor is provided inside the control device.
アクチュエータの可動部に接続された形状記憶合金を変形させることで前記アクチュエータの駆動を制御する制御方法であって、
前記アクチュエータの目標変位に応じた目標信号を設定する段階と、
前記アクチュエータの姿勢情報を含む予め定められた補償情報に基づいて、前記姿勢情報に応じた前記形状記憶合金の長さまたは張力の変化を補償するための補償信号を出力する段階と、
位置センサを用いて前記可動部の位置を検出する段階と、
前記位置センサからの出力を取得して、前記位置センサの出力変化に応じて、前記可動部の現在変位情報に応じた変位信号を出力する段階と、
前記目標信号、前記変位信号および前記補償信号に応じた操作信号を出力する段階と、
前記操作信号に基づいて前記アクチュエータに駆動信号を出力する段階と
を備え
制御方法。
A control method for controlling driving of an actuator by deforming a shape memory alloy connected to a movable part of the actuator, comprising:
setting a target signal corresponding to a target displacement of the actuator;
outputting a compensation signal for compensating for a change in length or tension of the shape memory alloy according to the posture information based on predetermined compensation information including posture information of the actuator ;
detecting a position of the movable part using a position sensor;
acquiring an output from the position sensor, and outputting a displacement signal corresponding to current displacement information of the movable part in response to a change in the output of the position sensor;
outputting an operation signal corresponding to the target signal, the displacement signal, and the compensation signal;
and outputting a drive signal to the actuator based on the operation signal.
Control methods.
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