JP2001025272A

JP2001025272A - 超音波モータの駆動制御装置

Info

Publication number: JP2001025272A
Application number: JP11195219A
Authority: JP
Inventors: Tetsuaki Kato; 哲明加藤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2001-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP4495274B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】超音波モータをその最大能力に駆動制御する
ための制御装置として、簡易な回路構成で、かつリアル
タイムで安定して超音波モータを回転駆動制御すること
が可能な超音波モータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】超音波モータ１を駆動するための駆動周
波数信号ＳD の周波数を変化制御可能な周波数制御手段
２，４と、超音波モータの振動振幅を振幅電圧ＶD とし
て検出する振幅電圧検出手段（センサ電極）Ｓと、これ
から得られる振幅電圧ＶD'と予め設定した基準電圧ＶRE
F とを比較しその比較結果を比較信号ＳC として出力す
る比較手段７とを備え、比較手段の比較信号が変化した
ときに周波数制御手段２，４における駆動周波数信号Ｓ
D の周波数を固定するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波モータを最適
周波数で駆動制御するための装置に関し、特に回路構成
の簡易化と、リアルタイムの制御を可能にした超音波モ
ータ駆動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波モータは、圧電セラミックス等の
圧電素子に位相の異なる２つの交流電圧を印加して位相
の異なる２つの定在波を励起し、その合成により駆動面
の表面粒子に円又は楕円運動を形成し、この駆動面に加
圧接触する移動体を摩擦駆動により移動させることで、
移動体を回転運動させてモータとして機能するように構
成している。このような超音波モータでは、駆動面での
振幅が最大となる周波数でモータを駆動すれば、モータ
の最大能力を発揮させることができると考えられてい
る。超音波モータの周波数に対する回転数の相関特性は
図４（ａ）であり、同じく周波数に対する振幅電圧（振
幅に対応した電圧）の相関特性は図４（ｂ）であること
が知られている。したがって、モータの回転数あるいは
振幅を検出し、この検出値に基づいてモータの駆動周波
数を制御することが好ましい。このうち、回転数を検出
するにはエンコーダ等の部品が必要であり、超音波モー
タ駆動制御装置の構造が複雑になる。これに対し、超音
波モータでは、ステータに設けられたセンサ電極により
振幅を振幅電圧として容易に検出することが可能である
ため、この振幅出力に基づいて駆動周波数をフィードバ
ックする技術が考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな振幅電圧のピーク値を検出し、このピーク値の周波
数に駆動周波数を制御しようとしても、ピーク値を検出
するためにピークホールド回路等の複雑な回路が必要に
なり、前記した回路構成を簡略化する目的に反すること
になる。この場合、制御用マイクロコンピュータを用い
たプログラム制御によってピーク値を検出することも不
可能ではないが、プログラム処理に必要な時間だけ駆動
周波数を制御する応答性が遅れることになり、リアルタ
イムで制御することは困難である。また、仮に簡易な回
路構成でかつリアルタイムにピーク検出に基づいて駆動
周波数の制御を行うことが可能とされても、図４（ｂ）
に示した相関特性からわかるように、超音波モータの周
波数に対する振幅電圧の特性は、高周波数領域から低周
波数領域に向けて漸増し、振幅電圧のピークＶｐを越え
ると急激に低減する特性となっている。このため、振幅
電圧に基づいて駆動周波数をフィードバック制御したと
きに、高周波数側から低周波数側に向けて振幅電圧のピ
ークを越えたとたんに振幅電圧が零に近い電圧となり、
この電圧がフィードバックループで制御可能な電圧領域
を逸脱してフィードバック制御が不安定なものになり、
超音波モータを安定した状態で回転駆動制御することは
困難になる。特に、図４（ｂ）にも示されるように、振
幅電圧には温度依存性があり、環境温度によってピーク
電圧Ｖｐとなる周波数が変化されるため、単純にピーク
を検出するのみでは温度変化によってピークが変動した
ときに前記したような制御の不安定性が顕著なものにな
る。

【０００４】本発明の目的は、簡易な回路構成で、かつ
リアルタイムで安定して超音波モータを回転駆動制御す
ることを可能にした超音波モータ駆動制御装置を提供す
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波モータ駆
動制御装置は、超音波モータを駆動するための駆動周波
数を変化制御可能な周波数制御手段と、前記超音波モー
タの振動振幅を振幅電圧として検出する振幅電圧検出手
段と、前記検出された振幅電圧と予め設定した基準電圧
とを比較しその比較結果を比較信号として出力する比較
手段とを備え、前記比較手段の比較信号が変化したとき
に前記周波数制御手段の前記駆動周波数を固定するよう
に構成したことを特徴とする。振幅電圧に基づいて超音
波モータの駆動周波数を制御することで、モータ回転数
を検出するためのエンコーダが不要となる。また、振幅
電圧を基準電圧と比較して駆動周波数を制御するため
に、振幅電圧のピークを検出する必要がなく、回路構成
の複雑化が防止される。また、振幅電圧のピークを検出
し、このピークに基づいて駆動周波数を制御する必要が
ないため、振幅電圧のピークを越えて低周波数側に駆動
周波数が制御されることもなく、かつ温度変化による振
幅電圧の特性変化の影響を受けることもなく、しかもリ
アルタイムでの安定した制御が可能となる。

【０００６】ここで、本発明において、前記周波数制御
手段は、前記比較手段の比較信号が予め設定した回数だ
け変化したときに前記駆動周波数の変化制御を停止する
構成としてもよい。比較信号が複数回変化することを待
って駆動周波数を固定することにより、ノイズ等の影響
を無くした安定した制御が可能となる。また、振幅電圧
検出手段として、超音波モータに付設されているセンサ
電極で検出した電圧を利用することで、振幅電圧検出手
段を新たに設ける必要もない。さらに、前記周波数制御
手段は、制御電圧に基づいて発振周波数が変化される電
圧制御発振器と、前記制御電圧を経時的に変化して前記
電圧制御発振器に供給し、かつ前記比較手段からの比較
信号に基づいて前記制御電圧を固定するＣＰＵとを備え
て構成することにより、一般的に提供されている回路部
品を利用して本発明の駆動制御装置が実現可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の超音波モータ駆動制
御装置の全体構成を示すブロック図である。超音波モー
タ１は、ここではその具体的な構成の説明は省略する
が、一対の駆動電極Ａ，Ｂを有しており、これら駆動電
極に位相が９０度異なる周波数信号を印加することによ
り、ステータとしての振動体が振動して弾性振動の進行
波が励起され、前記振動体に圧接されている移動体は前
記進行波の波頭の横方向成分によって摩擦駆動され、進
行波の振幅に比例した速度で移動される。また、前記超
音波モータ１にはセンサ電極Ｓが設けられており、この
センサ電極Ｓからは前記振動体が弾性振動したときの振
幅に比例した振幅電圧ＶD が検出されるように構成され
ている。

【０００８】前記超音波モータ１を駆動制御するための
制御回路として、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２が
設けられており、前記ＣＰＵ２の出力側には、前記超音
波モータ１を駆動するための信号を出力する駆動出力ポ
ートＰｏｕｔと、前記超音波モータ１を駆動するための
駆動周波数信号を周波数制御電圧として出力する制御電
圧出力ポートＰVCO と、後述する比較回路７での基準電
圧を出力する基準電圧出力ポートＰREF とを有してい
る。また、前記ＣＰＵ２の入力側には、前記センサ電極
Ｓの検出出力を基準電圧と比較した比較出力が入力され
る駆動入力ポートＰｉｎを有している。

【０００９】前記ＣＰＵ２の駆動出力ポートＰｏｕｔは
アンドゲート３の一方の入力に接続される。また、前記
制御電圧出力ポートＰVCO の出力は電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）４の制御電圧端子に入力され、その出力電圧に対
応してＶＣＯ４の発振周波数を制御する。前記ＶＣＯ４
の出力は前記アンドゲート３の他方の入力に接続され
る。そして、前記アンドゲート３の出力となる駆動周波
数信号ＳD は２分岐され、一方の出力はＡ電極側電力増
幅回路５Ａに入力され、電力増幅されて前記超音波モー
タ１の駆動電極Ａに供給される。また、２分岐された他
方の出力は９０度シフタ６に入力され、ここで位相が９
０度移相される。この移相された出力はＢ電極側電力増
幅回路５Ｂに入力され、ここで電力増幅されて前記超音
波モータ１の駆動電極Ｂに供給される。なお、前記各電
力増幅回路５Ａ，５Ｂは、電力増幅用トランスＴ１，Ｔ
２、スイッチング用トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４、イン
バータＩ１，Ｉ２で構成され、モータ駆動用電源電圧Ｖ
ｍに基づいて電力増幅動作を行うように構成されてい
る。

【００１０】一方、前記超音波モータ１のセンサ電極Ｓ
には比較回路７が接続されており、この比較回路１の比
較出力が前記ＣＰＵ１の駆動入力ポートＰｉｎに入力さ
れる。前記比較回路７は、オペアンプで構成されるコン
パレータＣＯＭＰと、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、コンデンサＣで
構成されており、前記センサ電極Ｓの出力である振幅電
圧ＶD を、その中心レベルが回路電源電圧Ｖの１／２の
電圧になるようにレベルシフトした振幅電圧ＶD'として
前記コンパレータＣＯＭＰの負入力端子に入力する。ま
た、前記コンパレータＣＯＭＰの正入力端子には、前記
ＣＰＵ２の基準電圧出力ポートＰREF からの基準電圧Ｖ
REF が入力される。そして、前記コンパーレータＣＯＭ
Ｐは、前記センサ電極Ｓから得られてレベルシフトした
振幅電圧ＶD'と、前記基準電圧ＶREF とを比較し、振幅
電圧が基準電圧よりも低電圧となったときに、比較信号
ＳC としてハイレベルの出力を出力し、前記ＣＰＵ2 の
駆動入力ポートＰｉｎに入力する。

【００１１】ここで、前記ＣＰＵ２においては、当該制
御対象となる超音波モータ１の周波数と振幅電圧の相関
特性に基づいて、当該超音波モータ１が最大能力を発揮
する駆動周波数ないしはその近傍の駆動周波数における
振幅電圧を計算或いは測定により求めておき、その得ら
れた振幅電圧よりも若干割高い電圧を基準電圧ＶREFと
して求め、この基準電圧ＶREF を前記基準電圧出力ポー
トＰREF から出力するように設定されている。

【００１２】以上の構成の超音波モータ駆動制御装置に
よる駆動制御動作を図２のフローチャートと、図３のタ
イミング図に基づいて説明する。ＣＰＵ２にモータ駆動
命令が入力されると（Ｓ１０１）、ＣＰＵ２は内蔵カウ
ンタを「ｉ＝０」に設定する（Ｓ１０２）。次いで、Ｃ
ＰＵ２は予め設定されている図３の基準電圧ＶREF を基
準電圧出力ポートＰREF から出力し、コンパレータＣＯ
ＭＰの正入力端子に入力する（Ｓ１０３）。また、同時
に制御電圧出力ポートＰVCO からは、図３のように時間
の経過とともに電圧が徐々に増加する制御電圧ＶVCO を
出力する（Ｓ１０４）。この制御電圧ＶVCO を受けて、
図３のように、ＶＣＯ４はその発振周波数が初期の高周
波数から低周波数側に向けて変化される駆動周波数信号
ＳD を出力する。なお、この発振周波数は、図４（ｂ）
に示した周波数に対して振幅電圧が変化される領域で、
しかも超音波モータ１の最大能力を発揮するピーク電圧
Ｖｐの周波数ｆｐよりも所定周波数だけ高周波数側の周
波数に設定されていることは言うまでもない。さらに、
駆動出力ポートＰｏｕｔからハイレベルの駆動信号ＳH
を出力する（Ｓ１０５）。この駆動信号ＳH の出力によ
り、アンドゲート３からＶＣＯ４の発振周波数の出力Ｓ
D が駆動周波数信号として出力され、一方はＡ側電力増
幅回路５Ａに入力され、他方は９０度移相された上でＢ
側電力増幅回路５Ｂに入力される。そして、それぞれの
周波数出力は、電力増幅回路５Ａ，５Ｂにおいて電力増
幅され、位相が９０度異なる駆動信号として超音波モー
タ１の駆動電極Ａ，Ｂに供給され、超音波モータ１を回
転駆動する（Ｓ１０６）。

【００１３】超音波モータ１が回転駆動されると、セン
サ電極Ｓにおいてモータの駆動周波数に対応した振幅が
検出され、振幅電圧ＶD が出力される。この振幅電圧Ｖ
D は比較回路７においてレベルシフトされて振幅電圧Ｖ
D'にされ、図３に示すように駆動周波数に対応した交流
信号として出力される。この振幅電圧ＶD'は、図４
（ｂ）に示したように駆動周波数と相関を有しているた
め、超音波モータ１の駆動周波数が低減して行くと、こ
れに伴って振幅電圧ＶD'の絶対値は徐々に増大される。
そして、振幅電圧ＶD'はコンパレータＣＯＭＰにおいて
基準電圧ＶREF と比較され、振幅電圧の負側の電圧が基
準電圧よりも低下した時点ｔ１でコンパレータＣＯＭＰ
からは比較信号ＳC としてハイレベルが出力される。な
お、この間、コンパレータＣＯＭＰからハイレベルが出
力されるまでは、ＣＰＵ２における制御電圧ＶVCO を徐
々に増加しており、その結果図３のように、徐々に規定
量ずつ周波数が低下される駆動周波数信号ＳD となる
（Ｓ１０７，Ｓ１０８）。

【００１４】コンパレータＣＯＭＰからハイレベルの信
号ＳC が出力されると、ＣＰＵ２は内蔵カウンタを「ｉ
＝ｉ＋１」とした上で（Ｓ１０９）、カウント数ｉが予
め設定した値Ｎ（Ｎは１〜５程度の整数）と比較する
（Ｓ１１０）。カウント数ｉが設定値Ｎに達していない
ときには、前記ステップＳ１０８に戻り、制御電圧ＶVC
O をさらに増加させ、超音波モータ１の駆動周波数はさ
らに低くする。この結果としてセンサ電極Ｓから得られ
る振幅電圧ＶD'はさらに増加する。以上のステップを繰
り返し、カウント数ｉが設定値Ｎに達すると、以降は制
御電圧ＶVCO の増加を停止する。これにより、超音波モ
ータ１はそのときの制御電圧に対応した駆動周波数によ
って駆動が継続するように制御されることになる。

【００１５】このように、超音波モータ１に付設されて
いるセンサ電極Ｓを利用して振幅電圧ＶD'を求め、この
振幅電圧に基づいて超音波モータ１の駆動周波数信号Ｓ
D の駆動周波数を制御しているため、モータ回転数を検
出するためのエンコーダ等は不要であり、回路構成が複
雑になることはない。また、駆動周波数の制御に際して
は、振幅電圧ＶD'が予め設定した基準電圧ＶREF よりも
低下したことを検出したときに、駆動周波数信号ＳD を
そのときの周波数に固定しているため、振幅電圧のピー
クを検出する必要はなく、そのための回路部品も不要で
あり、回路構成が複雑化することはない。また、このと
き振幅電圧ＶD'が基準電圧ＶREF よりも低下した状態が
所定回数Ｎに達したときに駆動周波数を固定しているた
め、例えば、ノイズ等によって一時的に振幅電圧が増加
したような場合には駆動周波数を固定することはなく、
駆動周波数の安定に制御することが可能となる。さら
に、環境温度によって周波数と振幅電圧の相関特性が変
化した場合でも、基準電圧に所定のマージンを持たせて
おけば、温度変化によっても超音波モータの駆動制御を
安定に保持することが可能である。

【００１６】なお、基準電圧の設定に際して本発明者の
実験によれば、前記したように、制御対象となる超音波
モータの特性を予め測定して図４（ｂ）に示したような
駆動周波数に対する振幅電圧の相関特性を求めておき、
その相関特性から得られるピーク電圧Ｖｐに対して、例
えば８０％ないし９０％程度の電圧を基準電圧ＶREFと
して設定し、かつ前記Ｎの値を５程度に設定しておけ
ば、一般的な超音波モータにおいては、ピーク電圧の９
０〜９５％の振幅電圧に相当する駆動周波数で超音波モ
ータを駆動制御することが可能である。なお、これらの
値は、制御対象となる超音波モータの種類や個々の特性
のばらつき、さらにはセンサ電極の検出特性によって相
違するものであることは言うまでもない。例えば、超音
波モータが高特性の場合には、Ｎ＝１として設定しても
安定した制御を実現することは困難ではない。

【００１７】ここで、前記実施形態では、コンパレータ
ＣＯＭＰの設定として、振幅電圧ＶD'が基準電圧ＶREF
よりも低下した時点でコンパレータ出力をハイレベルに
しているが、振幅電圧が基準電圧を越えた時点でコンパ
レータ出力をハイレベルにあるいはロウレベルに反転さ
せるように構成してもよい。また、前記実施形態では、
アンドゲート３を用いてＶＣＯの出力ＳD と駆動出力Ｓ
H との論理和をとって駆動周波数信号ＳD としている
が、特にこのように構成する必要はなく、単純にＣＰＵ
の出力でＶＣＯを制御し、そのＶＣＯの出力を直接利用
して超音波モータを駆動するようにしてもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、周波数制
御手段により超音波モータを駆動するための駆動周波数
を変化制御する一方で、超音波モータの振動振幅を振幅
電圧検出手段により振幅電圧として検出し、この検出さ
れた振幅電圧と予め設定した基準電圧とを比較手段で比
較し、その比較結果としての比較信号が変化したときに
前記周波数制御手段の前記駆動周波数を固定するように
構成しているので、モータ回転数を検出するためのエン
コーダが不要となり、また、振幅電圧を基準電圧と比較
して駆動周波数を制御するために、振幅電圧のピークを
検出する必要がなく、回路構成の複雑化が防止される。
また、振幅電圧のピークを検出した上で、そのピークを
基準として駆動周波数を制御することが不要となるた
め、振幅電圧のピークを越えて低周波数側に駆動周波数
が制御されるようなこともなく、しかも温度変化に伴う
振幅電圧の相関特性の変動の影響を抑制し、さらにリア
ルタイムでの超音波モータの安定した制御が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波モータ駆動制御装置の全体構成
を示すブロック図である。

【図２】図１の装置における制御動作を説明するための
フローチャートである。

【図３】図２の各部における信号波形を示すタイミング
図である。

【図４】超音波モータの駆動周波数に対する回転数と振
幅電圧の相関特性を示す図である。

【符号の説明】

１超音波モータ２ＣＰＵ３アンドゲート４電圧制御発振器（ＶＣＯ）５Ａ，５Ｂ電力増幅回路６９０度シフタ７比較回路Ｓセンサ電極ＣＯＭＰコンパレータ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年５月２４日（２０００．５．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】一方、前記超音波モータ１のセンサ電極Ｓ
には比較回路７が接続されており、この比較回路１の比
較出力が前記ＣＰＵ１の駆動入力ポートＰｉｎに入力さ
れる。前記比較回路７は、コンパレータＣＯＭＰと、抵
抗Ｒ１〜Ｒ５、コンデンサＣで構成されており、前記セ
ンサ電極Ｓの出力である振幅電圧ＶD を、抵抗Ｒ４、Ｒ
５の抵抗比により回路電源電圧内に収まるように調整
し、さらにその中心レベルが回路電源電圧Ｖの１／２の
電圧になるようにレベルシフトした振幅電圧ＶD'として
前記コンパレータＣＯＭＰの負入力端子に入力する。ま
た、前記コンパレータＣＯＭＰの正入力端子には、前記
ＣＰＵ２の基準電圧出力ポートＰREF からの基準電圧Ｖ
REF が入力される。そして、前記コンパーレータＣＯＭ
Ｐは、前記センサ電極Ｓから得られてレベルシフトした
振幅電圧ＶD'と、前記基準電圧ＶREF とを比較し、振幅
電圧ＶD'の信号波形の下限値側の電圧が基準電圧ＶREF
よりも低電圧となるタイミング時に、比較信号ＳC とし
てハイレベルの出力を出力し、前記ＣＰＵ2 の駆動入力
ポートＰｉｎに入力する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】ここで、前記ＣＰＵ２においては、当該制
御対象となる超音波モータ１の周波数と振幅電圧の相関
特性に基づいて、当該超音波モータ１が最大能力を発揮
する駆動周波数ないしはその近傍の駆動周波数における
振幅電圧を計算或いは測定により求めておき、その得ら
れた振幅電圧よりも若干割小さい電圧波形の下限値を基
準電圧ＶREF として求め、この基準電圧ＶREF を前記基
準電圧出力ポートＰREF から出力するように設定されて
いる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】超音波モータ１が回転駆動されると、セン
サ電極Ｓにおいてモータの駆動周波数に対応した振幅が
検出され、振幅電圧ＶD が出力される。この振幅電圧Ｖ
D は比較回路７においてレベルシフトされて振幅電圧Ｖ
D'にされ、図３に示すように駆動周波数に対応した交流
信号として出力される。この振幅電圧ＶD'は、図４
（ｂ）に示したように駆動周波数と相関を有しているた
め、超音波モータ１の駆動周波数が低減して行くと、こ
れに伴って振幅電圧ＶD'の絶対値は徐々に増大される。
そして、振幅電圧ＶD'はコンパレータＣＯＭＰにおいて
基準電圧ＶREF と比較され、振幅電圧の信号波形の下限
値側の電圧が基準電圧よりも低下した時点ｔ１でコンパ
レータＣＯＭＰからは比較信号ＳC としてハイレベルが
出力される。なお、この間、コンパレータＣＯＭＰから
ハイレベルが出力されるまでは、ＣＰＵ２における制御
電圧ＶVCO を徐々に増加しており、その結果図３のよう
に、徐々に規定量ずつ周波数が低下される駆動周波数信
号ＳD となる（Ｓ１０７，Ｓ１０８）。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】このように、超音波モータ１に付設されて
いるセンサ電極Ｓを利用して振幅電圧ＶD'を求め、この
振幅電圧に基づいて超音波モータ１の駆動周波数信号Ｓ
D の駆動周波数を制御しているため、モータ回転数を検
出するためのエンコーダ等は不要であり、回路構成が複
雑になることはない。また、駆動周波数の制御に際して
は、振幅電圧ＶD'の信号波形の下限値側の電圧が予め設
定した基準電圧ＶREFよりも低下したことを検出したと
きに、駆動周波数信号ＳD をそのときの周波数に固定し
ているため、振幅電圧のピークを検出する必要はなく、
そのための回路部品も不要であり、回路構成が複雑化す
ることはない。また、このとき振幅電圧ＶD'の信号波形
の下限値側の電圧が基準電圧ＶREF よりも低下した状態
が所定回数Ｎに達したときに駆動周波数を固定している
ため、例えば、ノイズ等によって一時的に振幅電圧が増
加したような場合には駆動周波数を固定することはな
く、駆動周波数の安定に制御することが可能となる。さ
らに、環境温度によって周波数と振幅電圧の相関特性が
変化した場合でも、基準電圧に所定のマージンを持たせ
ておけば、温度変化によっても超音波モータの駆動制御
を安定に保持することが可能である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】なお、基準電圧の設定に際して本発明者の
実験によれば、前記したように、制御対象となる超音波
モータの特性を予め測定して図４（ｂ）に示したような
駆動周波数に対する振幅電圧の相関特性を求めておき、
その相関特性から得られるピーク電圧Ｖｐに対して、例
えば８０％ないし９０％程度の電圧を振幅電圧ＶD とし
て想定し、それに合わせて基準電圧ＶREF を設定し、か
つ前記Ｎの値を５程度に設定しておけば、一般的な超音
波モータにおいては、ピーク電圧の９０〜９５％の振幅
電圧に相当する駆動周波数で超音波モータを駆動制御す
ることが可能である。なお、これらの値は、制御対象と
なる超音波モータの種類や個々の特性のばらつき、さら
にはセンサ電極の検出特性によって相違するものである
ことは言うまでもない。例えば、超音波モータが高特性
の場合には、Ｎ＝１として設定しても安定した制御を実
現することは困難ではない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】ここで、前記実施形態では、コンパレータ
ＣＯＭＰの設定として、振幅電圧ＶD'の信号波形の下限
値側の電圧が基準電圧ＶREF よりも低下した時点でコン
パレータ出力をハイレベルにしているが、振幅電圧の信
号波形の上限値側の電圧が基準電圧を越えた時点でコン
パレータ出力をハイレベルにあるいはロウレベルに反転
させるように構成してもよい。また、前記実施形態で
は、アンドゲート３を用いてＶＣＯの出力ＳD と駆動出
力ＳH との論理和をとって駆動周波数信号ＳD としてい
るが、特にこのように構成する必要はなく、単純にＣＰ
Ｕの出力でＶＣＯを制御し、そのＶＣＯの出力を直接利
用して超音波モータを駆動するようにしてもよい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波モータを駆動するための駆動周波
数を変化制御可能な周波数制御手段と、前記超音波モー
タの振動振幅を振幅電圧として検出する振幅電圧検出手
段と、前記検出された振幅電圧と予め設定した基準電圧
とを比較しその比較結果を比較信号として出力する比較
手段とを備え、前記比較手段の比較信号が変化したとき
に前記周波数制御手段の前記駆動周波数を固定するよう
に構成したことを特徴とする超音波モータの駆動制御装
置。
【請求項２】前記周波数制御手段は、前記比較手段の
比較信号が予め設定した回数だけ変化したときに前記駆
動周波数の変化制御を停止することを特徴とする請求項
１に記載の超音波モータの駆動制御装置。
【請求項３】前記周波数制御手段は、前記超音波モー
タの駆動開始時から徐々に駆動周波数を低下させるよう
に構成され、前記周波数制御手段は前記比較信号の変化
に基づいて前記駆動周波数の低下を停止させる構成であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波モ
ータの駆動制御装置。
【請求項４】前記超音波モータには、当該モータの振
動振幅に対応する電圧を出力するセンサ電極が設けられ
ており、前記振幅電圧検出手段は前記センサ電極で検出
した電圧に基づいて前記振幅電圧を検出することを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の超音波モー
タの駆動制御装置。
【請求項５】前記周波数制御手段は、制御電圧に基づ
いて発振周波数が変化される電圧制御発振器と、前記制
御電圧を経時的に変化して前記電圧制御発振器に供給
し、かつ前記比較手段からの比較信号に基づいて前記制
御電圧を固定するＣＰＵとを備えて構成されることを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波モ
ータの駆動制御装置。