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JP2017126178A - Inertial drive control device - Google Patents

Inertial drive control device Download PDF

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JP2017126178A
JP2017126178A JP2016004736A JP2016004736A JP2017126178A JP 2017126178 A JP2017126178 A JP 2017126178A JP 2016004736 A JP2016004736 A JP 2016004736A JP 2016004736 A JP2016004736 A JP 2016004736A JP 2017126178 A JP2017126178 A JP 2017126178A
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JP
Japan
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vibration
target
waveform
inertial drive
unit
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JP2016004736A
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Japanese (ja)
Inventor
健児 岩田
Kenji Iwata
健児 岩田
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

【課題】振動部の慣性駆動制御を行なう場合に、感触の良い任意の振動波形を効率よく生成する慣性駆動制御装置を提供する。【解決手段】目標振動波形に対応する目標波形信号を生成する目標信号生成部210と、目標振動波形に基づく振動波形を出力する慣性駆動機構部10と、慣性駆動機構部10に入力する入力信号を演算して生成する入力信号生成部220と、を有し、目標信号生成部210は、目標波形信号を慣性駆動系の運動法則に従う振動波形として形成し、入力信号生成部220は、目標波形信号及び慣性駆動機構部10に基づいて入力信号を生成するように構成する。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inertial drive control device for efficiently generating an arbitrary vibration waveform having a good feel when performing inertial drive control of a vibrating unit. A target signal generation unit 210 that generates a target waveform signal corresponding to a target vibration waveform, an inertial drive mechanism unit 10 that outputs a vibration waveform based on the target vibration waveform, and an input signal input to the inertial drive mechanism unit 10. The target signal generation unit 210 forms the target waveform signal as a vibration waveform according to the motion law of the inertial drive system, and the input signal generation unit 220 forms the target waveform. It is configured to generate an input signal based on the signal and the inertial drive mechanism unit 10. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、慣性駆動制御装置に関する。   The present invention relates to an inertial drive control device.

従来の技術として、質量体を支持する支持ばねと、質量体の相対変位を検知する検知部と、センサと質量体の間に配置され質量体を駆動するアクチュエータと、検知部から得られる相対変位信号をアクチュエータの駆動部にフィードバックすることにより質量体の振動制御を行なう駆動制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As conventional techniques, a support spring that supports a mass body, a detection unit that detects the relative displacement of the mass body, an actuator that is disposed between the sensor and the mass body, and that drives the mass body, and a relative displacement obtained from the detection unit A drive control device that performs vibration control of a mass body by feeding back a signal to a drive unit of an actuator is known (see, for example, Patent Document 1).

また、振動装置の振動部の固有振動の減衰を考慮して振動部の残留振動を十分に抑制し、高速高精度な位置決め制御を実現する駆動制御装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。この駆動制御装置は、従来の位置決め制御装置に対して、2次フィルタの伝達関数F1(s)を従来の位置決め制御装置における2次フィルタの伝達関数の分子にsの一次項(2ζ/ωs)を追加したものである。このような構成により、機械振動の減衰を考慮して、2次フィルタの分子にsの一次項(2ζ/ωs)を追加するようにしているので、振動部における残留振動を十分に抑制することができるとされている。 Further, a drive control device that realizes high-speed and high-accuracy positioning control by sufficiently suppressing residual vibration of the vibration unit in consideration of attenuation of the natural vibration of the vibration unit of the vibration device is known (for example, Patent Document 2). reference). This drive control device is different from the conventional positioning control device in that the transfer function F1 (s) of the secondary filter is converted into the numerator of the transfer function of the secondary filter in the conventional positioning control device, and the first order term (2ζ 1 / ω). 1 s) is added. With such a configuration, the first-order term (2ζ 1 / ω 1 s) of s is added to the numerator of the secondary filter in consideration of the attenuation of the mechanical vibration. It can be suppressed.

特開2010−230310号公報JP 2010-230310 A 特開2004−272749号公報JP 2004-272749 A

特許文献1の駆動制御装置では、制御対象である質量体の変位量等の検出を行なう検知部を要する構成であり、慣性駆動制御装置には適用が難しい。また、特許文献2の駆動制御装置では、慣性駆動する振動部の機械振動の減衰を考慮して2次フィルタの伝達関数を従来の2次系から変更している。しかし、このような振動制御は、慣性駆動する振動部の機械振動の減衰性を向上させるが、振動部の目標振動波形が設定された場合の制御には適用できないという問題があった。   The drive control device disclosed in Patent Document 1 requires a detection unit that detects a displacement amount of a mass body to be controlled, and is difficult to apply to an inertial drive control device. Further, in the drive control device of Patent Document 2, the transfer function of the secondary filter is changed from the conventional secondary system in consideration of the attenuation of the mechanical vibration of the vibration unit that is inertially driven. However, such vibration control improves the attenuation of the mechanical vibration of the vibration unit driven by inertia, but has a problem that it cannot be applied to control when a target vibration waveform of the vibration unit is set.

従って、本発明の目的は、振動部の慣性駆動制御を行なう場合に、感触の良い任意の振動波形を効率よく生成する慣性駆動制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inertial drive control device that efficiently generates an arbitrary vibration waveform having a good touch when performing inertial drive control of a vibration unit.

[1]本発明は、上記目的を達成するために、目標振動波形に対応する目標波形信号を生成する目標信号生成部と、前記目標振動波形に基づく振動波形を出力する慣性駆動機構部と、前記慣性駆動機構部に入力する入力信号を演算して生成する入力信号生成部と、を有し、前記目標信号生成部は、前記目標波形信号を慣性駆動系の運動法則に従う振動波形として形成し、前記入力信号生成部は、前記目標波形信号及び前記慣性駆動機構部に基づいて入力信号を生成することを特徴とする慣性駆動制御装置を提供する。 [1] In order to achieve the above object, the present invention provides a target signal generation unit that generates a target waveform signal corresponding to a target vibration waveform, an inertial drive mechanism unit that outputs a vibration waveform based on the target vibration waveform, An input signal generation unit that calculates and generates an input signal to be input to the inertial drive mechanism unit, and the target signal generation unit forms the target waveform signal as a vibration waveform that follows a law of motion of an inertial drive system. The input signal generation unit generates an input signal based on the target waveform signal and the inertial drive mechanism, and provides an inertial drive control device.

[2]前記入力信号生成部は、前記目標波形信号及び前記慣性駆動機構部に基づいて算出される伝達関数の逆ラプラス変換により求められることを特徴とする上記[1]に記載の慣性駆動制御装置であってもよい。 [2] The inertial drive control according to [1], wherein the input signal generation unit is obtained by inverse Laplace transform of a transfer function calculated based on the target waveform signal and the inertial drive mechanism unit. It may be a device.

[3]また、前記目標信号生成部は、前記目標波形信号を、初期値ゼロ、収束点の値ゼロ、及び滑らかな連続波形として生成することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の慣性駆動制御装置であってもよい。 [3] Further, in the above [1] or [2], the target signal generation unit generates the target waveform signal as an initial value zero, a convergence point value zero, and a smooth continuous waveform. The inertial drive control device described may be used.

本発明によれば、振動部の慣性駆動制御を行なう場合に、感触の良い任意の振動波形を効率よく生成することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when performing inertial drive control of a vibration part, the arbitrary vibration waveforms with a favorable touch can be produced | generated efficiently.

図1(a)は、本発明の実施の形態に係る慣性駆動制御装置の正面図であり、図1(b)は、図1(a)のA方向から見た慣性駆動制御装置の上平面図である。FIG. 1A is a front view of the inertial drive control device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a top plan view of the inertial drive control device as viewed from the direction A of FIG. FIG. 図2(a)は、本発明の実施の形態に係る慣性駆動制御装置の駆動構成を示す概略ブロック図であり、図2(b)は、伝達関数モデルを用いた伝達ブロック線図である。FIG. 2A is a schematic block diagram showing a drive configuration of the inertial drive control apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a transfer block diagram using a transfer function model. 図3は、本実施の形態に係る慣性駆動制御装置の慣性駆動制御の方法を示す制御フロー図である。FIG. 3 is a control flow diagram showing a method of inertial drive control of the inertial drive control apparatus according to the present embodiment. 図4(a)は、比較例における効率よく生成できない目標振動波形の例を示す波形図であり、図4(b)は、効率よく生成できる目標振動波形の例を示す波形図である。FIG. 4A is a waveform diagram illustrating an example of a target vibration waveform that cannot be generated efficiently in the comparative example, and FIG. 4B is a waveform diagram illustrating an example of a target vibration waveform that can be generated efficiently. 図5(a)は、慣性駆動制御における目標振動波形の関数例であり、図5(b)は、振動部の変位、速度、加速度を示す波形図、図5(c)は、目標振動、入力電流、生成振動を示す波形図である。FIG. 5A is a function example of the target vibration waveform in the inertial drive control, FIG. 5B is a waveform diagram showing the displacement, speed, and acceleration of the vibration unit, and FIG. It is a wave form diagram which shows an input electric current and a production | generation vibration. 図6(a)は、比較例における効率よく生成できない目標振動波形の関数例であり、図6(b)は、振動部の変位、速度、加速度を示す波形図であり、図6(c)は、目標振動、入力電流、生成振動を示す波形図である。FIG. 6A is a function example of a target vibration waveform that cannot be generated efficiently in the comparative example, and FIG. 6B is a waveform diagram showing displacement, speed, and acceleration of the vibration part, and FIG. These are waveform diagrams showing target vibration, input current, and generated vibration. 図7は、本実施の形態に係る慣性駆動制御装置の生成振動と、比較例における効率よく生成できない目標振動波形により生成される生成振動とを比較した比較振動波形図である。FIG. 7 is a comparative vibration waveform diagram comparing the generated vibration of the inertial drive control device according to the present embodiment and the generated vibration generated by the target vibration waveform that cannot be generated efficiently in the comparative example.

(本発明の実施の形態)
本発明の実施の形態に係る慣性駆動制御装置1は、目標振動波形に対応する目標波形信号を生成する目標信号生成部210と、目標振動波形に基づく振動波形を出力する慣性駆動機構部10と、慣性駆動機構部10に入力する入力信号を演算して生成する入力信号生成部220と、を有し、目標信号生成部210は、目標波形信号を慣性駆動系の運動法則に従う振動波形として形成し、入力信号生成部220は、目標波形信号及び慣性駆動機構部10に基づいて入力信号を生成するように構成されている。
(Embodiment of the present invention)
The inertial drive control device 1 according to the embodiment of the present invention includes a target signal generation unit 210 that generates a target waveform signal corresponding to a target vibration waveform, an inertial drive mechanism unit 10 that outputs a vibration waveform based on the target vibration waveform, and An input signal generation unit 220 that calculates and generates an input signal input to the inertial drive mechanism unit 10, and the target signal generation unit 210 forms the target waveform signal as a vibration waveform that follows the law of motion of the inertial drive system. The input signal generation unit 220 is configured to generate an input signal based on the target waveform signal and the inertial drive mechanism unit 10.

目標信号生成部210及び入力信号生成部220は、制御部200として構成され、慣性駆動機構部10の慣性駆動制御を行なう。   The target signal generation unit 210 and the input signal generation unit 220 are configured as a control unit 200 and perform inertial drive control of the inertial drive mechanism unit 10.

図1(a)は、本発明の実施の形態に係る慣性駆動制御装置の正面図であり、図1(b)は、図1(a)のA方向から見た慣性駆動制御装置の上平面図である。また、図2(a)は、本発明の実施の形態に係る慣性駆動制御装置の駆動構成を示す概略ブロック図であり、図2(b)は、伝達関数モデルを用いた伝達ブロック線図である。   FIG. 1A is a front view of the inertial drive control device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a top plan view of the inertial drive control device as viewed from the direction A of FIG. FIG. FIG. 2 (a) is a schematic block diagram showing a drive configuration of the inertial drive control apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is a transfer block diagram using a transfer function model. is there.

本発明の実施の形態に係る慣性駆動制御装置1は、図1(a)に示す慣性駆動機構部10の振動部である振動パネル20を目標振動波形で振動させるために、制御部200において目標波形信号及び慣性駆動機構部10に基づいて入力信号を生成するものである。   In the inertial drive control device 1 according to the embodiment of the present invention, the control unit 200 uses a target vibration waveform to vibrate the vibration panel 20 that is the vibration unit of the inertial drive mechanism unit 10 illustrated in FIG. An input signal is generated based on the waveform signal and the inertial drive mechanism unit 10.

ここで、慣性駆動とは、慣性駆動機構部の振動部(変位部としての振動パネル20)の変位、速度、加速度等の検出結果を入力信号生成部220、慣性駆動機構部10のアクチュエータ等にフィードバックせずに振動部の慣性力を利用して、入力信号のみに基づいて駆動制御する駆動である。   Here, the inertial drive means that the detection result of the displacement, speed, acceleration, etc. of the vibration part (the vibration panel 20 as the displacement part) of the inertial drive mechanism part is input to the input signal generation part 220, the actuator of the inertial drive mechanism part 10 In this drive, the inertial force of the vibration unit is used without feedback, and the drive is controlled based only on the input signal.

(慣性駆動機構部10)
図1に示すように、慣性駆動機構部10は、振動を呈示する振動部(変位部)である振動パネル20と、振動発生部としてのボイスコイルモータ100と、この振動パネル20を支持する筐体30と、振動パネル20と筐体30の間に介在し、所定の力で圧縮される支持部40と、支持部40に所定の力を付与して、振動パネル20と筐体30の間に支持部40に圧縮力を付与する加圧部としてのバネ60と、を有して構成されている。
(Inertia drive mechanism 10)
As shown in FIG. 1, the inertial drive mechanism unit 10 includes a vibration panel 20 that is a vibration unit (displacement unit) that presents vibration, a voice coil motor 100 as a vibration generation unit, and a housing that supports the vibration panel 20. A body 30, a support unit 40 that is interposed between the vibration panel 20 and the housing 30 and is compressed with a predetermined force, and a predetermined force is applied to the support unit 40 to And a spring 60 as a pressurizing part that applies a compressive force to the support part 40.

支持部40は、バネ60のバネ力と釣り合う弾性力を発生させると共に、振動減衰のためのダンパとして機能する。すなわち、振動部(変位部)である振動パネル20は、弾性力及びダンパである支持部40及びバネ60により支持され、振動発生部としてのボイスコイルモータ100により慣性駆動される。   The support portion 40 generates an elastic force that balances with the spring force of the spring 60 and functions as a damper for vibration damping. That is, the vibration panel 20 which is a vibration part (displacement part) is supported by the support part 40 and the spring 60 which are elastic force and a damper, and is inertia-driven by the voice coil motor 100 as a vibration generation part.

(振動パネル20)
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る慣性駆動制御装置の正面図であり、図1(b)は、図1(a)のA方向から見た慣性駆動制御装置の上平面図である。振動パネル20は、例えば、アルミ等の金属材料、樹脂等の種々の材料が使用できる。
(Vibration panel 20)
FIG. 1A is a front view of the inertial drive control apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an inertial drive control apparatus viewed from the A direction of FIG. FIG. The vibration panel 20 can use various materials, such as metal materials, such as aluminum, and resin, for example.

振動パネル20は、図1等に示すように、板状体であり、上面20aには例えばタッチセンサが装着されて、タッチ検出装置とすることができる。この振動パネル20は、駆動源としてのボイスコイルモータ100により駆動されることにより、振動を呈示することができる。例えば、タッチ検出装置としての振動パネル20にタッチした場合に、振動パネル20を例えば図1(a)に示すB方向に振動させることにより、タッチしたことを操作者に報知する。その他、種々の操作に伴って振動パネル20を振動させることにより、触覚呈示を行なうことができる。   As shown in FIG. 1 and the like, the vibration panel 20 is a plate-like body, and a touch sensor is attached to the upper surface 20a, for example, so that a touch detection device can be obtained. The vibration panel 20 can present vibration by being driven by a voice coil motor 100 as a drive source. For example, when the vibration panel 20 as the touch detection device is touched, the operator is notified of the touch by vibrating the vibration panel 20 in, for example, the B direction shown in FIG. In addition, tactile sensation can be presented by vibrating the vibration panel 20 in accordance with various operations.

振動パネル20の下面20bには取付部22が形成され、取付部22にボイスコイルモータ100のコイル110が取付固定されている。図1(a)、(b)に示すように、振動パネル20の隅部21には、バネ60のフック部を係止するための係止穴20cが形成されている。また、振動パネル20の下面20bは、支持部40の端部が当接する面とされている。   An attachment portion 22 is formed on the lower surface 20 b of the vibration panel 20, and the coil 110 of the voice coil motor 100 is attached and fixed to the attachment portion 22. As shown in FIGS. 1A and 1B, a locking hole 20 c for locking the hook portion of the spring 60 is formed in the corner portion 21 of the vibration panel 20. Further, the lower surface 20b of the vibration panel 20 is a surface with which the end of the support portion 40 abuts.

(筐体30)
筐体30は、図1等に示すように、板状体であり、例えば、アルミ等の金属材料、樹脂等の種々の材料が使用できる。振動パネル20に対応して、隅部31には、バネ60のフック部を係止するための係止穴30bが形成されている。また、筐体30の上部30aは、支持部40の端部が当接する面とされている。
(Case 30)
As shown in FIG. 1 and the like, the housing 30 is a plate-like body, and for example, various materials such as a metal material such as aluminum and a resin can be used. Corresponding to the vibration panel 20, a locking hole 30 b for locking the hook portion of the spring 60 is formed in the corner portion 31. The upper portion 30a of the housing 30 is a surface with which the end portion of the support portion 40 abuts.

(支持部40)
支持部40は、シリコンゴム等の弾性部材で形成されている。図1(a)、(b)に示すように、支持部40は、矩形の枠形状とされているが、これに限られない。振動パネル20と筐体30の間に介在して弾性力で振動パネル20を支持できる形状であればよい。また、支持部40は、振動減衰のためのダンパとして機能し、ゴム、合成樹脂等の弾性部材で形成されている。例えば、ブチルゴム等のように、粘性及び弾性を備えて振動に対する制動作用を発揮するものであればよい。粘弾性ダンパとして市販される種々の弾性部材が使用できる。
(Supporting part 40)
The support part 40 is formed of an elastic member such as silicon rubber. As shown in FIGS. 1A and 1B, the support portion 40 has a rectangular frame shape, but is not limited thereto. Any shape that is interposed between the vibration panel 20 and the housing 30 and can support the vibration panel 20 with an elastic force may be used. The support portion 40 functions as a damper for damping vibration and is formed of an elastic member such as rubber or synthetic resin. For example, any material having viscosity and elasticity and exhibiting a braking action against vibration such as butyl rubber may be used. Various elastic members marketed as viscoelastic dampers can be used.

(バネ60)
バネ60は、支持部40に圧縮力を付与する加圧部として機能する。本実施の形態では、図1(a)等に示すように、バネ60は引張りコイルバネを使用する。バネ60は、引張り力によるコイル部とその両端に形成されたフック部から構成されている。このフック部は、振動パネル20の係止穴20c及び筐体30の係止穴30bにそれぞれ引っ掛けられて係止される。これにより、振動パネル20と筐体30との間に引張り力を発生させる。したがって、振動パネル20と筐体30との間に介在する支持部40に圧縮力を付与することができる。
(Spring 60)
The spring 60 functions as a pressure unit that applies a compressive force to the support unit 40. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A and the like, the spring 60 uses a tension coil spring. The spring 60 is composed of a coil portion formed by a tensile force and hook portions formed at both ends thereof. This hook portion is hooked and locked in the locking hole 20 c of the vibration panel 20 and the locking hole 30 b of the housing 30. Thereby, a tensile force is generated between the vibration panel 20 and the housing 30. Therefore, a compressive force can be applied to the support portion 40 interposed between the vibration panel 20 and the housing 30.

(ボイスコイルモータ100)
振動発生部としてのボイスコイルモータ100は、図1(a)、(b)等に示すように、コイル110と磁気回路120とから構成されている。コイル110は、振動パネル20に取付固定され、磁気回路120は、支持部45及びバネ65を介して振動パネル20に連結して取付けられている。これにより、磁気回路120が振動して生じる慣性力で振動パネル20を振動させる慣性駆動機構を構成している。
(Voice coil motor 100)
A voice coil motor 100 as a vibration generating unit includes a coil 110 and a magnetic circuit 120 as shown in FIGS. The coil 110 is attached and fixed to the vibration panel 20, and the magnetic circuit 120 is attached to the vibration panel 20 via a support portion 45 and a spring 65. Thus, an inertial drive mechanism that vibrates the vibration panel 20 with an inertial force generated by the vibration of the magnetic circuit 120 is configured.

コイル110は、エナメル線等のマグネットワイヤを複数回だけコイル状に巻回させて形成したものである。コイル110は、通電することにより、磁気回路120により発生する磁界からフレミング左手の法則に従って受けるローレンツ力により駆動され、振動発生源となる。   The coil 110 is formed by winding a magnet wire such as an enamel wire in a coil shape a plurality of times. When the coil 110 is energized, it is driven by the Lorentz force received from the magnetic field generated by the magnetic circuit 120 according to the Fleming left-hand rule, and becomes a vibration generating source.

磁気回路120は、ヨーク(センターヨーク122、中継ヨーク124、サイドヨーク126)と磁石(永久磁石)130とから構成される。図1(a)、(b)等に示すように、ヨーク(センターヨーク122、中継ヨーク124、サイドヨーク126)は、円筒、円盤形状に形成され、例えば、軟鉄、ケイ素鋼等の軟磁性材料により形成されている。磁石(永久磁石)130は、サイドヨーク126に取り付けられ、磁石130とセンターヨーク122の間に磁界を発生させる。   The magnetic circuit 120 includes a yoke (center yoke 122, relay yoke 124, side yoke 126) and a magnet (permanent magnet) 130. As shown in FIGS. 1A, 1B, etc., the yoke (center yoke 122, relay yoke 124, side yoke 126) is formed in a cylindrical or disk shape, for example, a soft magnetic material such as soft iron or silicon steel. It is formed by. The magnet (permanent magnet) 130 is attached to the side yoke 126 and generates a magnetic field between the magnet 130 and the center yoke 122.

コイル110は、磁石130とセンターヨーク122の間に配置され、コイル110への通電が交流的であれば、B方向に往復移動する振動となる。これにより、磁気回路120が振動して生じる慣性力で振動パネル20が振動し、慣性駆動される。   The coil 110 is arranged between the magnet 130 and the center yoke 122, and if the current to the coil 110 is AC, the coil 110 vibrates in a reciprocating direction in the B direction. Thereby, the vibration panel 20 is vibrated by the inertial force generated by the vibration of the magnetic circuit 120 and is driven by inertia.

慣性駆動制御装置1は、上記構成部品の組み付け完了の状態で、制御部200から出力される駆動電流がコイル110に通電されることにより、ボイスコイルモータ100が加振される。   In the inertial drive control device 1, the voice coil motor 100 is vibrated by energizing the coil 110 with the drive current output from the control unit 200 in a state where the assembly of the components is completed.

(制御部200)
制御部200は、図2(a)に示すように、慣性駆動機構部10の振動部である振動パネル20を目標振動波形で振動させるために、制御部200において目標波形信号及び慣性駆動機構部10に基づいて入力信号を生成する。入力信号x(t)は、慣性駆動機構部10に入力され、振動部である振動パネル20が、目標振動波形y(t)で振動する。
(Control unit 200)
As shown in FIG. 2A, the control unit 200 causes the control unit 200 to vibrate the target waveform signal and the inertial drive mechanism unit in order to vibrate the vibration panel 20 that is the vibration unit of the inertial drive mechanism unit 10 with the target vibration waveform. An input signal is generated based on 10. The input signal x (t) is input to the inertial drive mechanism unit 10, and the vibration panel 20 that is a vibration unit vibrates with a target vibration waveform y (t).

また、図2(b)に示すように、慣性駆動機構部10の駆動を伝達関数モデルで表現すると、入力信号X(s)は、慣性駆動機構部10の伝達関数G(s)に入力され、振動部である振動パネル20が、目標波形振動Y(s)で振動する。   As shown in FIG. 2B, when the drive of the inertial drive mechanism unit 10 is expressed by a transfer function model, the input signal X (s) is input to the transfer function G (s) of the inertial drive mechanism unit 10. The vibration panel 20 which is a vibration part vibrates with the target waveform vibration Y (s).

図2(a)、(b)からわかるように、本実施の形態に係る慣性駆動制御装置1は、慣性駆動機構部10の出力信号の一部をフィードバックする従来制御方式とは異なり、目標振動波形に対応する目標波形信号を設計して生成し、この生成された入力信号を慣性駆動機構部10に入力することにより、目標波形振動Y(s)で振動させる。すなわち、慣性駆動によって、感触の良い任意の振動波形を効率よく生成するものである。   As can be seen from FIGS. 2A and 2B, the inertial drive control device 1 according to the present embodiment differs from the conventional control method in which a part of the output signal of the inertial drive mechanism unit 10 is fed back. A target waveform signal corresponding to the waveform is designed and generated, and the generated input signal is input to the inertial drive mechanism unit 10 to vibrate with the target waveform vibration Y (s). That is, an arbitrary vibration waveform having a good touch is efficiently generated by inertial driving.

図3は、本実施の形態に係る慣性駆動制御装置の慣性駆動制御の方法を示す制御フロー図である。以下、本実施の形態に係る慣性駆動制御装置1の制御方法をステップS1からS4にしたがってフロー図で説明する。   FIG. 3 is a control flow diagram showing a method of inertial drive control of the inertial drive control apparatus according to the present embodiment. Hereinafter, the control method of the inertial drive control device 1 according to the present embodiment will be described with reference to flowcharts according to steps S1 to S4.

(目標振動波形の設計)
慣性駆動系の運動法則に従う振動波形として目標振動波形を形成する。慣性を利用して振動を生成するため、運動法則に従わない振動は生成できず、目標振動波形として生成しようとすると効率が悪い。そこで、目標振動波形として、変位、速度、加速度について運動法則に従う目標振動波形を設計する(ステップS1)。
(Design of target vibration waveform)
A target vibration waveform is formed as a vibration waveform according to the motion law of the inertial drive system. Since vibration is generated using inertia, vibration that does not follow the law of motion cannot be generated, and it is inefficient to generate a target vibration waveform. Therefore, a target vibration waveform that follows the law of motion with respect to displacement, speed, and acceleration is designed as the target vibration waveform (step S1).

目標振動波形の要点としては、(1)初期値≒0、(2)収束点≒0、(3)急峻な変化をしない、滑らかな変化をする連続な波形、が挙げられる。   The main points of the target vibration waveform include (1) initial value≈0, (2) convergence point≈0, and (3) a continuous waveform that does not change sharply and changes smoothly.

図4(a)は、効率よく生成できない目標振動波形の例を示す波形図であり、図4(b)は、効率よく生成できる目標振動波形の例を示す波形図である。図4(a)において、C1で示す初期値が0(ゼロ)でない場合、C2で示す収束点が0(ゼロ)でない場合、C3で示す急峻な変化をする場合、には慣性を利用した運動法則に従う振動が生成できない。一方、図4(b)において、初期値が0(ゼロ)である場合、収束点が0(ゼロ)である場合、滑らかな変化をする連続な波形である場合、には慣性を利用した運動法則に従う振動が生成できる。   FIG. 4A is a waveform diagram illustrating an example of a target vibration waveform that cannot be generated efficiently, and FIG. 4B is a waveform diagram illustrating an example of a target vibration waveform that can be generated efficiently. In FIG. 4A, when the initial value indicated by C1 is not 0 (zero), when the convergence point indicated by C2 is not 0 (zero), or when there is a steep change indicated by C3, the motion using inertia is used. The vibration that follows the law cannot be generated. On the other hand, in FIG. 4B, when the initial value is 0 (zero), when the convergence point is 0 (zero), or when the waveform has a smooth change, the motion using inertia is used. Vibrations that follow the law can be generated.

上記のような慣性を利用した運動法則に従う振動波形として、目標振動波形y(t)を設計する。sをラプラス演算子とすると、目標波形信号Y(s)は、

Figure 2017126178
と表せる。 A target vibration waveform y (t) is designed as a vibration waveform that follows the law of motion using inertia as described above. When s is a Laplace operator, the target waveform signal Y (s) is
Figure 2017126178
It can be expressed.

(入力信号の算出)
制御部200は、伝達関数モデルを用いた目標振動波形Y(s)を生成するための入力信号X(s)を算出する(ステップS2)。図2(b)で示す伝達関数モデルを用いた伝達ブロック線図において、慣性駆動機構部の伝達関数をG(s)とすると、
目標振動波形Y(s)=G(s)X(s)となる。
よって、X(s)=G(s)/Y(s)
したがって、入力信号は、

Figure 2017126178
により、ラプラス逆変換により算出することができる。 (Calculation of input signal)
The control unit 200 calculates an input signal X (s) for generating the target vibration waveform Y (s) using the transfer function model (step S2). In the transfer block diagram using the transfer function model shown in FIG. 2B, when the transfer function of the inertial drive mechanism is G (s),
Target vibration waveform Y (s) = G (s) X (s).
Therefore, X (s) = G (s) / Y (s)
Therefore, the input signal is
Figure 2017126178
Thus, it can be calculated by Laplace inversion.

(慣性駆動機構部10への入力)
算出した入力信号x(t)を電流駆動信号として、慣性駆動機構部10へ入力する(ステップS3)。すなわち、図1に示したコイル110に、ドライバ回路等を介して電流増幅した入力信号(電流)を慣性駆動機構部10へ入力する。これにより、慣性駆動機構部10を駆動する。
(Input to inertial drive mechanism 10)
The calculated input signal x (t) is input to the inertial drive mechanism unit 10 as a current drive signal (step S3). That is, an input signal (current) obtained by current amplification via the driver circuit or the like is input to the inertial drive mechanism unit 10 through the coil 110 shown in FIG. Thereby, the inertial drive mechanism unit 10 is driven.

(振動生成、振動パネルの振動)
入力信号x(t)に基づいて、コイル110への通電により、振動生成する。すなわち、振動パネル20の振動を生成させる。この振動波形は、目標振動波形とほぼ相似の振動波形となる。
(Vibration generation, vibration of vibration panel)
Based on the input signal x (t), vibration is generated by energizing the coil 110. That is, the vibration of the vibration panel 20 is generated. This vibration waveform is a vibration waveform substantially similar to the target vibration waveform.

(実施例)
図5(a)は、慣性駆動制御における目標振動波形の関数例であり、図5(b)は、振動部の変位、速度、加速度を示す波形図、図5(c)は、目標振動、入力電流、生成振動を示す波形図である。
(Example)
FIG. 5A is a function example of the target vibration waveform in the inertial drive control, FIG. 5B is a waveform diagram showing the displacement, speed, and acceleration of the vibration unit, and FIG. It is a wave form diagram which shows an input electric current and a production | generation vibration.

図5(a)に示すように、目標振動波形の関数例は、
y(t)=exp(a(t−b))×sin(k(t−b))
a、b、kは任意定数
As shown in FIG. 5A, the function example of the target vibration waveform is
y (t) = exp (a (t−b) 2 ) × sin (k (t−b))
a, b, k are arbitrary constants

図5(b)に示すように、変位のみでなく、速度、及び加速度も併せて設計し、初期値ゼロ、収束点ゼロ、急峻な変化をしない、滑らかな変化となる目標振動波形となるように設計する。   As shown in FIG. 5B, not only the displacement, but also the speed and acceleration are designed so that the initial vibration is zero, the convergence point is zero, the target vibration waveform is a smooth change without a sharp change. To design.

図5(c)に示すように、目標振動波形を初期値ゼロ、収束点ゼロ、急峻な変化をしない、滑らかな変化となる目標振動波形となるように設計し、これに基づいて入力信号を算出して入力電流を求め、これに基づいて慣性駆動機構部10を駆動して振動生成させる。これにより、図5(c)に示すように、感触の良い任意の振動波形を効率よく生成することができる。   As shown in FIG. 5C, the target vibration waveform is designed to be a target vibration waveform having an initial value of zero, a convergence point of zero, a smooth change without a steep change, and an input signal is based on this. The input current is calculated and calculated, and based on this, the inertial drive mechanism 10 is driven to generate vibration. Thereby, as shown in FIG.5 (c), the arbitrary vibration waveforms with a favorable touch can be produced | generated efficiently.

(比較例)
図6(a)は、比較例における効率よく生成できない目標振動波形の関数例であり、図6(b)は、振動部の変位、速度、加速度を示す波形図であり、図6(c)は、目標振動、入力電流、生成振動を示す波形図である。
(Comparative example)
FIG. 6A is a function example of a target vibration waveform that cannot be generated efficiently in the comparative example, and FIG. 6B is a waveform diagram showing displacement, speed, and acceleration of the vibration part, and FIG. These are waveform diagrams showing target vibration, input current, and generated vibration.

図6(a)に示すように、目標振動波形の関数例は、

Figure 2017126178
As shown in FIG. 6A, the function example of the target vibration waveform is
Figure 2017126178

図6(b)に示すように、目標振動波形の関数が滑らかな変化をする連続な波形でない場合である。   As shown in FIG. 6B, the function of the target vibration waveform is not a continuous waveform that changes smoothly.

図6(c)に示すように、目標振動波形の関数が滑らかな変化をする連続な波形でない場合は、入力信号(入力電流)は、長い時間の入力電流となる。一方、生成振動波形は、図5(c)で示した生成振動波形と同様であり、触感的に大きな差異はない振動波形となっている。すなわち、触感的に大きな差異はない振動波形を生成するために、長い時間の入力信号(入力電流)と必要とし、効率よく振動生成を行なうことができない。   As shown in FIG. 6C, when the function of the target vibration waveform is not a continuous waveform that changes smoothly, the input signal (input current) becomes an input current for a long time. On the other hand, the generated vibration waveform is the same as the generated vibration waveform shown in FIG. 5C, and is a vibration waveform with no significant difference in tactile sensation. That is, in order to generate a vibration waveform with no significant difference in tactile sensation, an input signal (input current) for a long time is required, and vibration cannot be generated efficiently.

(実施例と比較例との比較)
図7は、本実施の形態に係る慣性駆動制御装置の生成振動と、比較例における効率よく生成できない目標振動波形により生成される生成振動とを比較した比較振動波形図である。
(Comparison between Examples and Comparative Examples)
FIG. 7 is a comparative vibration waveform diagram comparing the generated vibration of the inertial drive control device according to the present embodiment and the generated vibration generated by the target vibration waveform that cannot be generated efficiently in the comparative example.

図7の実線で示す振動波形1は、実施例で示した本発明の実施例に係る振動波形であり、破線で示す振動波形2は、比較例で示した振動波形である。これらの振動波形の差異は、振動の立上がり、立下がり時の振幅に差異が見られるが、感触的に大きな差異はないものと考えられる。しかし、図5(c)及び図6(c)で示したように、入力電流の印加時間に大きな差がみられる。すなわち、本発明の実施例に係るような初期値ゼロ、収束点ゼロ、急峻な変化をしない、滑らかな変化となる目標振動波形を設計し、これに基づく入力電流を求めると、比較例に係るような滑らかな変化をする連続な波形でない場合の入力電流と比較すると、短い時間の入力信号(入力電流)とすることができ、かつ、感触のよい振動波形が得られる。   The vibration waveform 1 shown by the solid line in FIG. 7 is the vibration waveform according to the embodiment of the present invention shown in the embodiment, and the vibration waveform 2 shown by the broken line is the vibration waveform shown in the comparative example. Differences in these vibration waveforms can be seen in the amplitude at the rise and fall of the vibration, but there is no significant difference in the feel. However, as shown in FIGS. 5C and 6C, there is a large difference in the application time of the input current. That is, when a target vibration waveform that is a smooth change without designing an initial value zero, a convergence point zero, and a steep change as in the embodiment of the present invention is designed, and an input current based on this is obtained, a comparison example is obtained. Compared with the input current in the case of a continuous waveform that does not change smoothly like this, an input signal (input current) in a short time can be obtained, and a vibration waveform with a good feel can be obtained.

(本発明の実施の形態の効果)
上記のような構成により、次のような効果を有する。
(1)本実施の形態に係る慣性駆動制御装置1は、目標振動波形に対応する目標波形信号を設計して生成し、この生成された入力信号を慣性駆動機構部10に入力することにより、目標波形振動で振動させる。このとき、目標振動波形として、変位、速度、加速度について運動法則に従う目標振動波形を設計する。これにより、短い時間の入力信号(入力電流)とすることができる。
(2)振動波形の変位、速度、加速度について生成振動を設計することで、アクチュエータへの振動印加後の残振動制御などの必要な入力電流が低減され、感触の良い任意の振動波形を効率よく生成することができる。
(3)慣性駆動機構部の伝達関数G(s)、及び、目標振動波形として、変位、速度、加速度について運動法則に従って設計した目標振動波形Y(s)から、ラプラス逆変換により入力信号(入力電流)を算出する。これにより、慣性駆動系の運動法則に従う振動波形を効率よく生成することができる。
(Effect of the embodiment of the present invention)
The configuration as described above has the following effects.
(1) The inertial drive control device 1 according to the present embodiment designs and generates a target waveform signal corresponding to the target vibration waveform, and inputs the generated input signal to the inertial drive mechanism unit 10. Vibrate with target waveform vibration. At this time, a target vibration waveform according to the law of motion is designed for the displacement, speed, and acceleration as the target vibration waveform. Thereby, it can be set as the input signal (input current) of a short time.
(2) By designing the generated vibration for the vibration waveform displacement, velocity, and acceleration, the necessary input current, such as residual vibration control after applying vibration to the actuator, can be reduced, and any desired vibration waveform can be efficiently produced. Can be generated.
(3) An input signal (input) by Laplace inverse transformation from the transfer function G (s) of the inertial drive mechanism and the target vibration waveform Y (s) designed according to the law of motion with respect to the displacement, velocity, and acceleration. Current). As a result, it is possible to efficiently generate a vibration waveform that follows the law of motion of the inertial drive system.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。例えば、本実施の形態は、連続系モデルとしてラプラス変換を使用したが、離散値系モデルとして、z変換を使用する制御方式によってもよい。   Although the embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is merely an example, and does not limit the invention according to the claims. For example, although this embodiment uses Laplace transform as a continuous system model, a control method using z transform as a discrete value model may be used.

また、この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, the novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention. Further, the embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…慣性駆動制御装置
10…慣性駆動機構部
20…振動パネル
21…隅部
22…取付部
26…隅部
30…筐体
31…隅部
36…隅部
40、45…支持部
60、65…バネ
100…ボイスコイルモータ
110…コイル
120…磁気回路
122…センターヨーク
124…中継ヨーク
126…サイドヨーク
130…磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inertial drive control apparatus 10 ... Inertial drive mechanism part 20 ... Vibration panel 21 ... Corner part 22 ... Mounting part 26 ... Corner part 30 ... Case 31 ... Corner part 36 ... Corner part 40, 45 ... Support part 60, 65 ... Spring 100 ... Voice coil motor 110 ... Coil 120 ... Magnetic circuit 122 ... Center yoke 124 ... Relay yoke 126 ... Side yoke 130 ... Magnet

Claims (3)

目標振動波形に対応する目標波形信号を生成する目標信号生成部と、
前記目標振動波形に基づく振動波形を出力する慣性駆動機構部と、
前記慣性駆動機構部に入力する入力信号を演算して生成する入力信号生成部と、を有し、
前記目標信号生成部は、前記目標波形信号を慣性駆動系の運動法則に従う振動波形として形成し、
前記入力信号生成部は、前記目標波形信号及び前記慣性駆動機構部に基づいて入力信号を生成することを特徴とする慣性駆動制御装置。
A target signal generator for generating a target waveform signal corresponding to the target vibration waveform;
An inertial drive mechanism that outputs a vibration waveform based on the target vibration waveform;
An input signal generation unit that calculates and generates an input signal input to the inertial drive mechanism unit,
The target signal generation unit forms the target waveform signal as a vibration waveform according to the motion law of the inertial drive system,
The inertial drive control device, wherein the input signal generation unit generates an input signal based on the target waveform signal and the inertial drive mechanism unit.
前記入力信号生成部は、前記目標波形信号及び前記慣性駆動機構部に基づいて算出される伝達関数の逆ラプラス変換により求められることを特徴とする請求項1に記載の慣性駆動制御装置。   The inertial drive control device according to claim 1, wherein the input signal generation unit is obtained by inverse Laplace transform of a transfer function calculated based on the target waveform signal and the inertial drive mechanism unit. 前記目標信号生成部は、前記目標波形信号を、初期値ゼロ、収束点の値ゼロ、及び滑らかな連続波形として生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の慣性駆動制御装置。   The inertial drive control device according to claim 1, wherein the target signal generation unit generates the target waveform signal as an initial value zero, a convergence point value zero, and a smooth continuous waveform.
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