JP2002359983A - Ultrasonic motor control circuit - Google Patents

Ultrasonic motor control circuit

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JP2002359983A
JP2002359983A JP2001163554A JP2001163554A JP2002359983A JP 2002359983 A JP2002359983 A JP 2002359983A JP 2001163554 A JP2001163554 A JP 2001163554A JP 2001163554 A JP2001163554 A JP 2001163554A JP 2002359983 A JP2002359983 A JP 2002359983A
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Japan
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ultrasonic motor
frequency
control circuit
drive
data
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JP2001163554A
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Japanese (ja)
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Tadahisa Koga
忠尚 古賀
Kiyoshi Hosono
喜代司 細野
Hiroshi Miyazaki
浩 宮崎
Kiyoshi Toma
清 當摩
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Nidec Copal Corp
Original Assignee
Nidec Copal Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an improved ultrasonic motor control circuit which controls driving signal frequency, thus stabilizing ultrasonic motor operation. SOLUTION: This ultrasonic motor control circuit includes drives 130/140 which drive an ultrasonic motor 100 corresponding to a drive signal with a predetermined frequency, a detector 160 which detects the driving current flowing through the driving ultrasonic motor 100 and output current data I, and controllers 171-174 which output frequency data F based on the current data I and control the drive signal frequency to stabilize the driving current. These controllers determine a deviation ΔI between the detected current data I and predetermined reference current data I0. Next, they determine a difference ΔF corresponding to ΔI, and further, add the difference Δ F to the frequency data F to update the frequency data F. The renewed frequency data F controls the frequency of driving current, thus stabilizing the driving current.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータに駆
動信号を印加してその動作を制御する超音波モータ制御
回路に関する。より詳しくは、駆動信号の周波数を制御
して駆動電流を一定に保持する安定化技術に関する。
The present invention relates to an ultrasonic motor control circuit for applying a drive signal to an ultrasonic motor to control the operation thereof. More specifically, the present invention relates to a stabilization technique for controlling a frequency of a drive signal to keep a drive current constant.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超音波モータ制御回路は、基本的
に駆動部と検出部と制御部とからなる。駆動部は、所定
の周波数の駆動信号に応じて超音波モータを駆動する。
検出部は、駆動中に超音波モータに流れる駆動電流を検
出して電流値データIを出力する。制御部は、電流値デ
ータIに基づいて周波数データFを駆動部に出力し、駆
動信号の周波数を制御して駆動電流を一定にする。この
様なフィードバック制御による超音波モータ制御回路
は、例えば特開平7−143773号公報に開示されて
いる。
2. Description of the Related Art A conventional ultrasonic motor control circuit basically comprises a driving section, a detecting section and a control section. The drive unit drives the ultrasonic motor according to a drive signal having a predetermined frequency.
The detection unit detects a drive current flowing through the ultrasonic motor during driving and outputs current value data I. The control unit outputs frequency data F to the drive unit based on the current value data I, and controls the frequency of the drive signal to make the drive current constant. An ultrasonic motor control circuit based on such feedback control is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-147733.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図12は、超音波モー
タの駆動周波数/駆動電流特性(F/I特性)を示すグ
ラフである。横軸は圧電振動子からなるステータに印加
する駆動信号の周波数Fを表わし、縦軸はステータに流
れる駆動電流Iを表わしている。図から明らかな様に、
駆動電流Iはステータの共振周波数fpで極大(Ima
x)となる。駆動信号の周波数Fがfp付近にある時、
ステータに十分な駆動電流Iが流れる。これに応じて、
ロータにトルクが発生する。一般的に、電流Iが大きい
程出力トルクが大きくなる。駆動信号の周波数Fがfp
から外れ、電流Iが減少するとトルクはほとんど発生し
ない。
FIG. 12 is a graph showing drive frequency / drive current characteristics (F / I characteristics) of an ultrasonic motor. The horizontal axis represents the frequency F of the drive signal applied to the stator composed of the piezoelectric vibrator, and the vertical axis represents the drive current I flowing through the stator. As is clear from the figure,
The driving current I is maximum (Ima) at the resonance frequency fp of the stator.
x). When the frequency F of the drive signal is near fp,
A sufficient drive current I flows through the stator. In response,
Torque is generated in the rotor. Generally, the output torque increases as the current I increases. The frequency F of the drive signal is fp
When the current I decreases, little torque is generated.

【0004】従って、超音波モータを安定に回転させる
為には、例えば図12に示したグラフ上の動作点D(F
0,I0)でステータを駆動することが好ましい。Fを
制御することによりIがI0となる様に、超音波モータ
を駆動する。
Therefore, in order to stably rotate the ultrasonic motor, for example, the operating point D (F) on the graph shown in FIG.
It is preferable to drive the stator at (0, I0). By controlling F, the ultrasonic motor is driven so that I becomes I0.

【0005】ところで、I<I0の場合、図12のグラ
フから明らかな様に、F/I特性の傾きΔF/ΔIを比
較的大きく設定してフィードバック制御する必要があ
る。これに対し、I≧I0の場合、ΔF/ΔIは比較的
小さく設定して制御する必要がある。しかしながら、前
述の特開平7−143773号公報に開示された従来の
超音波モータ制御回路は、I<I0、I≧I0どちらの
場合も、ΔF/ΔIを回路定数で決まる一定値としてい
た。この為、I<I0の場合、Fの修正が不十分で安定
するまでに時間がかかるという問題がある。逆に、I≧
I0の場合は、Fの修正が過剰となって不安定要因とな
ってしまうという課題がある。
When I <I0, it is necessary to set the gradient ΔF / ΔI of the F / I characteristic to a relatively large value and perform feedback control, as is apparent from the graph of FIG. On the other hand, when I ≧ I0, ΔF / ΔI needs to be set relatively small for control. However, in the conventional ultrasonic motor control circuit disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-143773, ΔF / ΔI is a constant value determined by a circuit constant in both cases of I <I0 and I ≧ I0. For this reason, when I <I0, there is a problem that the correction of F is insufficient and it takes time to stabilize. Conversely, I ≧
In the case of I0, there is a problem that the correction of F becomes excessive and becomes an unstable factor.

【0006】又、上述した従来の超音波モータ制御回路
では、IのI0に対する偏差ΔIが十分に小さい場合に
は、比較的安定的に動作する。しかしながら、図12の
グラフに示す様に、超音波モータは駆動により自己発熱
し、これによりF/I特性が大きくシフトする。又、超
音波モータを起動する際のステータ内部の温度をあらか
じめ検出することは困難であり、F/I特性が超音波モ
ータの代表特性からどの程度シフトしているかを正確に
予測することは困難である。この為、超音波モータの起
動時にはΔIが大きくなる。従って、従来の超音波モー
タ制御回路では、起動から安定動作に収束するまでに時
間がかかってしまう。最悪の場合、起動周波数がF/I
特性の動作領域を外れて起動不可能になる恐れもある。
The conventional ultrasonic motor control circuit described above operates relatively stably when the deviation ΔI of I with respect to I0 is sufficiently small. However, as shown in the graph of FIG. 12, the ultrasonic motor generates heat when driven, and the F / I characteristics are greatly shifted. Further, it is difficult to detect in advance the temperature inside the stator when starting the ultrasonic motor, and it is difficult to accurately predict how much the F / I characteristic has shifted from the representative characteristic of the ultrasonic motor. It is. Therefore, ΔI increases when the ultrasonic motor is started. Therefore, in the conventional ultrasonic motor control circuit, it takes time from the start to the convergence to the stable operation. In the worst case, the starting frequency is F / I
There is also a possibility that the operation cannot be started out of the operation range of the characteristic.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は駆動信号の周波数を制御して超音波
モータの動作を安定化するために改良された超音波モー
タ制御回路を提供することを目的とする。係る目的を達
成するために以下の手段を講じた。即ち、所定の周波数
の駆動信号に応じて超音波モータを駆動する駆動部と、
駆動中に該超音波モータに流れる駆動電流を検出して電
流値データIを出力する検出部と、該電流値データIに
基づいて周波数データFを該駆動部に出力し該駆動信号
の周波数を制御して該駆動電流を一定にする制御部とか
らなる超音波モータ制御回路において、前記制御部は、
あらかじめ設定された基準電流値データI0に対する該
検出された電流値データIの偏差ΔIを求め、次にΔI
に対応する差分ΔFを求め、さらに差分ΔFを該周波数
データFに加算して該周波数データFを更新し、更新さ
れた周波数データFにより該駆動電流の周波数を制御し
て駆動電流を一定にすることを特徴とする。好ましく
は、前記制御部は、一定の周期ΔT毎に求めたΔFを用
いてΔT毎に該周波数データFを逐次更新する。又、前
記制御部は、あらかじめ記憶した変換テーブルを用いて
偏差ΔIを差分ΔFに変換する。この場合、前記制御部
は、あらかじめ実測した超音波モータの代表的な駆動周
波数/駆動電流特性に基づいて作成された該変換テーブ
ルを用いてΔIをΔFに変換する。例えば、前記変換テ
ーブルは、該駆動周波数/駆動電流特性をI=g(F)
で表わした時、次式ΔF=−g−1(ΔI+I0)+F
0(但し、F0=g−1(I0))に基づいて作成され
たものである。場合によっては、前記制御部は、該変換
テーブルから求めたΔFに対して係数α(0<α≦1)
を乗算した後、α・ΔFをFに加算してFの更新を行な
う。好ましくは、前記駆動部は、該周波数データFに基
づいて該駆動信号の基本となる波形を生成するダイレク
ト・デジタル・シンセサイザを含む。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems in the prior art, the present invention provides an improved ultrasonic motor control circuit for controlling the frequency of a drive signal to stabilize the operation of an ultrasonic motor. The purpose is to provide. The following measures have been taken to achieve this objective. That is, a drive unit that drives the ultrasonic motor according to a drive signal of a predetermined frequency,
A detecting unit that detects a driving current flowing through the ultrasonic motor during driving and outputs current value data I, and outputs frequency data F to the driving unit based on the current value data I to change the frequency of the driving signal. An ultrasonic motor control circuit comprising a control unit that controls the drive current to be constant, wherein the control unit includes:
A deviation ΔI of the detected current value data I with respect to a preset reference current value data I0 is obtained, and then ΔI
And updates the frequency data F by adding the difference ΔF to the frequency data F. The frequency of the driving current is controlled by the updated frequency data F to make the driving current constant. It is characterized by the following. Preferably, the control unit sequentially updates the frequency data F for each ΔT using ΔF obtained for each fixed period ΔT. The control unit converts the deviation ΔI into a difference ΔF using a conversion table stored in advance. In this case, the control unit converts ΔI to ΔF using the conversion table created based on typical driving frequency / driving current characteristics of the ultrasonic motor measured in advance. For example, the conversion table indicates that the driving frequency / driving current characteristic is I = g (F)
Where ΔF = −g −1 (ΔI + I0) + F
0 (however, F0 = g −1 (I0)). In some cases, the control unit may add a coefficient α (0 <α ≦ 1) to ΔF obtained from the conversion table.
, And α · ΔF is added to F to update F. Preferably, the driving unit includes a direct digital synthesizer that generates a basic waveform of the driving signal based on the frequency data F.

【0008】本発明によれば、基準電流値データI0に
対する検出電流値データIの偏差ΔIを求め、次にΔI
に対応する差分ΔFを典型的なF/I特性を示す関数に
基づいて求める。この差分ΔFを逐次周波数データFに
加算して周波数データFを更新する。この更新された周
波数データFにより駆動電流の周波数を制御して駆動電
流を一定に維持する。F/I特性の傾きΔF/ΔIを従
来の様に単純な直線近似で求めるのではなく、典型的な
F/I特性に基づいて決定するので、より安定且つ忠実
な周波数パラメータFによる電流パラメータIの制御が
可能となる。換言すると、駆動電流の変動に対する制御
回路側の応答がよくなり、駆動電流を速やかに目標電流
に収束させることができる。
According to the present invention, the deviation ΔI of the detected current value data I with respect to the reference current value data I0 is obtained, and then the deviation ΔI
Is determined based on a function showing a typical F / I characteristic. The difference ΔF is sequentially added to the frequency data F to update the frequency data F. The frequency of the drive current is controlled by the updated frequency data F to maintain the drive current constant. Since the gradient ΔF / ΔI of the F / I characteristic is determined based on a typical F / I characteristic instead of being obtained by a simple linear approximation as in the related art, the current parameter I based on the more stable and faithful frequency parameter F is obtained. Can be controlled. In other words, the response of the control circuit to the fluctuation of the driving current is improved, and the driving current can be quickly converged to the target current.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る超音波
モータ制御回路の実施形態を示す模式的なブロック図で
ある。本超音波モータ制御回路は、基本的に駆動部と検
出部と制御部とからなる。駆動部はデジタル周波数合成
ブロック110及びドライバ130/140を含み、所
定の周波数の駆動信号に応じて超音波モータ100を駆
動する。検出部はアナログ/デジタルコンバータ(A/
D)160を含み、駆動中に超音波モータ100に流れ
る駆動電流を検出して電流値データIを出力する。制御
部は偏差演算ブロック(I−I0)171、ΔI/ΔF
変換ブロック172、加算器173及びラッチ174を
含み、電流値データIに基づいて周波数データFを駆動
部側に出力し、駆動信号の周波数を制御して駆動電流を
一定に保つ。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an ultrasonic motor control circuit according to the present invention. This ultrasonic motor control circuit basically includes a drive unit, a detection unit, and a control unit. The drive unit includes a digital frequency synthesis block 110 and drivers 130/140, and drives the ultrasonic motor 100 according to a drive signal of a predetermined frequency. The detector is an analog / digital converter (A /
D) 160, which detects a drive current flowing through the ultrasonic motor 100 during driving and outputs current value data I. The control unit includes a deviation calculation block (I-I0) 171, ΔI / ΔF
It includes a conversion block 172, an adder 173, and a latch 174, outputs frequency data F to the drive unit based on the current value data I, and controls the frequency of the drive signal to keep the drive current constant.

【0010】特徴事項として、制御部側の偏差演算ブロ
ック171は、あらかじめ設定された基準電流値データ
I0に対する検出された電流値データIの偏差ΔI=I
−I0を求める。ΔI/ΔF変換ブロック172は、Δ
Iに対応する差分ΔFを求める。加算器173は、差分
ΔFを周波数データFに加算して周波数データFを更新
する。ラッチ174は制御クロックに応じて動作し、逐
次更新された周波数データFを駆動部側のデジタル周波
数合成ブロック110に出力する。デジタル周波数合成
ブロック110は周波数データFに基づいて駆動電流の
周波数を設定しドライバ130/140を介して駆動信
号を超音波モータ110に印加する。係るフィードバッ
ク制御により、FをパラメータとしてIをI0に収束さ
せることが可能である。尚、制御部側は、一定の周期Δ
T毎に求めたΔFを用いてΔT毎に周波数データFを逐
次更新する様にしている。
As a characteristic feature, the deviation calculation block 171 on the control unit side includes a deviation ΔI = I of the detected current value data I with respect to a preset reference current value data I0.
-Find I0. ΔI / ΔF conversion block 172 calculates Δ
A difference ΔF corresponding to I is obtained. The adder 173 updates the frequency data F by adding the difference ΔF to the frequency data F. The latch 174 operates according to the control clock, and outputs the frequency data F sequentially updated to the digital frequency synthesis block 110 on the driving unit side. The digital frequency synthesis block 110 sets the frequency of the drive current based on the frequency data F, and applies a drive signal to the ultrasonic motor 110 via the drivers 130/140. By such feedback control, it is possible to converge I to I0 using F as a parameter. Note that the control unit has a fixed period Δ
The frequency data F is sequentially updated for each ΔT using the ΔF obtained for each T.

【0011】好ましくは、ΔI/ΔF変換ブロック17
2は、あらかじめ記憶した変換テーブルを用いて偏差Δ
Iを偏差ΔFに変換する。その際、あらかじめ実測した
超音波モータの代表的な駆動周波数/駆動電流特性(F
/I特性)に基づいて作成された変換テーブルを用い
て、ΔIをΔFに変換する。具体的には、変換テーブル
は、F/I特性をI=g(F)なる関数で表わした時、
下記の式 ΔF=−g-1(ΔI+I0)+F0(但し、F0=g-1
(I0)) に基づいて作成されたものである。場合によっては、制
御部は、変換テーブルから求めたΔFに対して係数α
(0<α≦1)を乗算した後、α・ΔFをFに加算して
Fの更新を行なう。尚、駆動部側に含まれるデジタル周
波数合成ブロック110は、周波数データFに基づいて
駆動信号の基本となる波形を生成するダイレクト・デジ
タル・シンセサイザ(DDS)である。
Preferably, ΔI / ΔF conversion block 17
2 is a deviation Δ using a conversion table stored in advance.
I is converted to a deviation ΔF. At this time, a typical drive frequency / drive current characteristic (F
/ I characteristic is converted into ΔF using a conversion table created on the basis of (/ I characteristic). Specifically, when the conversion table expresses the F / I characteristic by a function of I = g (F),
The following formula ΔF = −g −1 (ΔI + I0) + F0 (where F0 = g −1)
(I0)). In some cases, the control unit may set the coefficient α to the ΔF obtained from the conversion table.
After multiplying by (0 <α ≦ 1), α · ΔF is added to F to update F. Note that the digital frequency synthesis block 110 included in the drive unit is a direct digital synthesizer (DDS) that generates a basic waveform of a drive signal based on the frequency data F.

【0012】以上まとめると、デジタル周波数合成ブロ
ック110は、与えられた周波数データFに対応する周
波数の基本駆動波形を発生する。ドライバ130/14
0は基本駆動波形を基に超音波モータ100の駆動信号
を発生する。この駆動信号を超音波モータ100に印加
すると、ステータが共振し駆動電流が流れる。A/D1
60はこれを検出してA/D変換し、電流値データIを
得る。前述した様に、偏差演算ブロック171は基準電
流値データI0からの偏差ΔIを求める。ΔI/ΔF変
換ブロック172は上述した変換テーブルによりΔIか
らΔFを求める。ラッチ174に所定の制御クロックを
印加することにより、FがΔFにより更新される。即
ち、Fn+1=Fn+ΔFである。
In summary, the digital frequency synthesis block 110 generates a basic drive waveform having a frequency corresponding to the given frequency data F. Driver 130/14
0 generates a drive signal for the ultrasonic motor 100 based on the basic drive waveform. When this drive signal is applied to the ultrasonic motor 100, the stator resonates and a drive current flows. A / D1
60 detects this and performs A / D conversion to obtain current value data I. As described above, the deviation calculation block 171 calculates the deviation ΔI from the reference current value data I0. The ΔI / ΔF conversion block 172 obtains ΔF from ΔI using the above-described conversion table. By applying a predetermined control clock to the latch 174, F is updated by ΔF. That is, Fn + 1 = Fn + ΔF.

【0013】図2を参照して、図1に示した超音波モー
タ制御回路の動作原理を説明する。制御対象となる超音
波モータのF/I特性が、ちょうど代表特性I=g
(F)で表わされる場合、この超音波モータを駆動周波
数F0で駆動すると、駆動電流I=I0となって、駆動
電流が目標の基準電流に等しくなる。何らかの原因でF
/I特性がシフトし、I=g(F)からI’=g’
(F)に変化すると、駆動周波数F0では、駆動電流が
I=I1となって、基準電流I0からずれてしまう。駆
動電流Iを基準電流I0にするには、図2のグラフから
明らかな様にF=F2=F0+ΔFとする必要がある。
一般にgとg’は平行シフトと見なせるので以下の式
(1)が成立する。 ΔF=F2−F0=F0−F1…(1) ここでI1=I0+ΔI=g(F1)であるから、以下
の式(2)が成り立つ。 F1=g−1(I0+ΔI)…(2) 上記式(1)及び(2)より以下の式(3)が得られ
る。 ΔF=−g−1(ΔI+I0)+F0…(3) 従って、ΔIから(3)式に基づいてΔFを算出し、F
0に加えることにより、駆動電流Iを基準電流I0に向
かって制御することができる。
The operation principle of the ultrasonic motor control circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The F / I characteristic of the ultrasonic motor to be controlled is exactly the representative characteristic I = g
In the case represented by (F), when this ultrasonic motor is driven at the drive frequency F0, the drive current I = I0, and the drive current becomes equal to the target reference current. F for some reason
/ I characteristic shifts from I = g (F) to I ′ = g ′
When the state changes to (F), at the drive frequency F0, the drive current becomes I = I1, which deviates from the reference current I0. In order to make the drive current I the reference current I0, it is necessary to set F = F2 = F0 + ΔF as is clear from the graph of FIG.
In general, g and g 'can be regarded as a parallel shift, so that the following equation (1) holds. ΔF = F2−F0 = F0−F1 (1) Here, since I1 = I0 + ΔI = g (F1), the following equation (2) holds. F1 = g −1 (I0 + ΔI) (2) From the above equations (1) and (2), the following equation (3) is obtained. ΔF = −g −1 (ΔI + I0) + F0 (3) Accordingly, ΔF is calculated from ΔI based on the equation (3), and F
By adding to 0, the drive current I can be controlled toward the reference current I0.

【0014】ラッチに加える制御クロックを早くしてF
の更新周期を短くすると、ステータの応答遅延により過
剰にFを修正する恐れがある。これを避ける為、式
(3)で求めたΔFに係数αを掛け、修正量を抑制する
ことで安定動作が可能である。これは以下の式(4)で
表わされる。 ΔF’=α・ΔF=α・(−g−1(ΔI+I0)+F0)…(4) 但し0≧α≧1である。
By increasing the control clock applied to the latch,
Shortening the update cycle of F may cause excessive correction of F due to the response delay of the stator. In order to avoid this, a stable operation is possible by multiplying ΔF obtained by Expression (3) by a coefficient α to suppress the correction amount. This is represented by the following equation (4). ΔF ′ = α · ΔF = α · (−g −1 (ΔI + I0) + F0) (4) where 0 ≧ α ≧ 1.

【0015】図3は、本発明に係る超音波モータ制御回
路の他の実施形態を示す模式的なブロック図である。理
解を容易にする為、図1に示した先の実施形態と対応す
る部分には対応する参照番号を付してある。本実施形態
は、制御部としてCPU170を用いている。本超音波
モータ制御回路は、超音波モータ100に駆動信号を印
加してその動作を制御するものであり、DDS110、
発振器120、プリドライバ130、パワードライバ1
40、電流モニタ150、アナログ/デジタルコンバー
タ(A/Dコンバータ)160及びCPU170とで構
成されている。DDS110はクロック信号fcに応じ
て動作し、数値で与えられる制御データFに従って変化
する周波数の基本波形fd0を出力する。尚、DDSの
基本的な構成は、例えば特開2000−151284号
公報に開示されている。発振器120は、上述したDD
S110にクロック信号fcを供給する。プリドライバ
130は、DDS110から出力された基本波形fd0
を処理して、複相の駆動信号fdを生成する。パワード
ライバ140はプリドライバ130から出力された駆動
信号fdに応じて駆動電流idを超音波モータ100に
流し、これを駆動する。電流モニタ150は、超音波モ
ータ100に流れた駆動電流idを逐次検出し、その結
果を検出電圧Vidとして出力する。A/Dコンバータ
160は、検出された駆動電流の量を表わすVidを、
デジタルの電流値データIに変換する。CPU170
は、A/Dコンバータ160から出力されたデジタルの
電流値データIに基づいて制御データFを求め、逐次D
DS110に入力する。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing another embodiment of the ultrasonic motor control circuit according to the present invention. To facilitate understanding, parts corresponding to those of the previous embodiment shown in FIG. 1 are denoted by corresponding reference numerals. In the present embodiment, a CPU 170 is used as a control unit. The present ultrasonic motor control circuit applies a drive signal to the ultrasonic motor 100 to control its operation.
Oscillator 120, pre-driver 130, power driver 1
40, a current monitor 150, an analog / digital converter (A / D converter) 160, and a CPU 170. The DDS 110 operates according to the clock signal fc, and outputs a basic waveform fd0 having a frequency that changes according to control data F given by a numerical value. The basic configuration of the DDS is disclosed in, for example, JP-A-2000-151284. The oscillator 120 has the DD
The clock signal fc is supplied to S110. The pre-driver 130 outputs the basic waveform fd0 output from the DDS 110.
To generate a multi-phase drive signal fd. The power driver 140 supplies a drive current id to the ultrasonic motor 100 according to the drive signal fd output from the pre-driver 130, and drives the ultrasonic motor 100. The current monitor 150 sequentially detects the drive current id flowing through the ultrasonic motor 100, and outputs the result as a detection voltage Vid. A / D converter 160 outputs Vid representing the amount of the detected drive current,
It is converted into digital current value data I. CPU 170
Calculates the control data F based on the digital current value data I output from the A / D converter 160,
Input to DS110.

【0016】CPU170は所定のプログラムに基づい
てフィードバック制御を行ない、電流値データIに応じ
て周波数の制御データFをDDS110側に出力する。
CPU170は係るフィードバック制御により、超音波
モータ100に流れる駆動電流が一定の電流値I0とな
る様に制御データFを調整する。超音波モータ100に
流れる駆動電流idを一定にすることで、超音波モータ
100の出力トルク並びに回転数が一定となり、超音波
モータ100の定常動作における安定化が可能になる。
The CPU 170 performs feedback control based on a predetermined program, and outputs frequency control data F to the DDS 110 according to the current value data I.
The CPU 170 adjusts the control data F by such feedback control so that the drive current flowing through the ultrasonic motor 100 becomes a constant current value I0. By making the drive current id flowing through the ultrasonic motor 100 constant, the output torque and the number of revolutions of the ultrasonic motor 100 become constant, so that the ultrasonic motor 100 can be stabilized in a steady operation.

【0017】図4を参照して、図3に示したCPU17
0が実行する制御プログラムを具体的に説明する。制御
をスタートさせた後、まずステップS1で、F=F0と
してDDSに初期値F0を設定する。ステップS2に進
み、初期値F0で駆動波形を作成しモータに印加して起
動をかける。ステップS3でタイマをスタートさせ所定
の周期ΔTを計測する。ステップS4でΔTの計時完了
を確認した後、ステップS5に進み超音波モータのドラ
イバ側から電流値データIを取得する。ステップS6で
基準電流値I0からの偏差ΔI=I−I0を求める。
Referring to FIG. 4, CPU 17 shown in FIG.
The control program executed by 0 will be specifically described. After starting the control, first, in step S1, F = F0 and an initial value F0 is set in the DDS. Proceeding to step S2, a drive waveform is created with the initial value F0 and applied to the motor to start. In step S3, a timer is started and a predetermined period ΔT is measured. After confirming the completion of the time measurement of ΔT in step S4, the process proceeds to step S5 to acquire current value data I from the driver side of the ultrasonic motor. In step S6, a deviation ΔI = I−I0 from the reference current value I0 is determined.

【0018】ステップS7でΔI≧0か否かを判定す
る。判断結果がYESの場合には、ステップS8に進み
テーブル変換を行なってΔIからΔFを求める。ステッ
プS9で、ΔFによりFを更新してDDSに与える。一
方、ステップS7の判定がNOの場合には、ステップS
10に分かれΔIの絶対値を求める。続いてステップS
11でテーブル変換によりΔIからΔFを求める。その
後ステップS12に進み、現在のFからΔFを引いてF
を更新し、DDSに与える。この後ステップS13に進
み停止信号がONになったか否かを確認する。停止信号
がONとなるまで上述した制御ループを継続する。停止
信号がONになった場合にはステップS14に進みモー
タを停止する。
In step S7, it is determined whether or not ΔI ≧ 0. If the result of the determination is YES, the process proceeds to step S8 to perform table conversion and obtain ΔF from ΔI. In step S9, F is updated by ΔF and given to the DDS. On the other hand, if the determination in step S7 is NO, step S7
Then, an absolute value of ΔI is obtained. Then step S
In step 11, ΔF is obtained from ΔI by table conversion. Thereafter, the process proceeds to step S12, where ΔF is subtracted from the current F to obtain F
Is updated and given to the DDS. Thereafter, the process proceeds to step S13 to check whether the stop signal has been turned ON. The control loop described above is continued until the stop signal is turned on. If the stop signal is turned on, the process proceeds to step S14 to stop the motor.

【0019】図5は、図3に示した超音波モータ(ピエ
ゾモータ)100の具体的な構成例を示す模式的な斜視
図である。図示する様に、ピエゾモータ100は特開平
10-272420号公報に示されている3D公転トル
ク共振子よりなる電歪公転子型モータであって、円筒型
のステータ1と、その後端に圧接された環状のロータ2
とで構成されている。円筒型ステータ1の外周面には、
電極11,12,13,14が形成されている。図示し
ないが、円筒の内周面にも電極が形成されている。円筒
の外周面に形成された電極は四分割されており、それぞ
れ位相の異なる交流駆動電流A,B,AX,BXが供給
される。A相電流とB相電流は位相が互いに90度異な
っている。又、A相電流とAX相電流は位相が180度
異なっている。換言すると、A相とAX相は互いに反対
極性である。同様に、B相とBX相も反対極性となって
いる。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a specific configuration example of the ultrasonic motor (piezo motor) 100 shown in FIG. As shown in the figure, a piezo motor 100 is an electrostrictive revolving motor composed of a 3D revolving torque resonator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-272420, and is pressed against a cylindrical stator 1 at a rear end thereof. Annular rotor 2
It is composed of On the outer peripheral surface of the cylindrical stator 1,
Electrodes 11, 12, 13, and 14 are formed. Although not shown, electrodes are also formed on the inner peripheral surface of the cylinder. The electrode formed on the outer peripheral surface of the cylinder is divided into four parts, and AC driving currents A, B, AX, and BX having different phases are supplied. The phases of the A-phase current and the B-phase current are different from each other by 90 degrees. The phase of the A-phase current and the phase of the AX-phase current are different by 180 degrees. In other words, the A phase and the AX phase have opposite polarities. Similarly, the B phase and the BX phase have opposite polarities.

【0020】図6は、図5に示したステータの模式的な
横断面図である。図示する様に、セラミックなどの圧電
素子からなる円筒型ステータ1の内周面には、全面的に
基準電位を与える電極10が形成されている。円筒の外
周面には四分割された駆動用の電極11〜14が形成さ
れている。これら四分割された電極11〜14には、互
いに位相が90度ずつシフトした四相の交流駆動電流
A,B,AX,BXが供給される。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the stator shown in FIG. As shown in the figure, an electrode 10 for applying a reference potential is formed on the entire inner peripheral surface of a cylindrical stator 1 made of a piezoelectric element such as ceramic. Drive electrodes 11 to 14 divided into four are formed on the outer peripheral surface of the cylinder. These four divided electrodes 11 to 14 are supplied with four-phase AC drive currents A, B, AX, and BX whose phases are shifted by 90 degrees from each other.

【0021】図7を参照して、図5及び図6に示したピ
エゾモータの動作を説明する。尚、本発明は図5〜図6
に示すピエゾモータ(超音波モータ)に限られるもので
はなく、他の様々な構成の超音波モータにも適用可能で
あることは言うまでもない。ピエゾモータでは動力源と
なる超音波振動が一定の共振周波数であるから、電流は
ほぼ一定値となる。共振器はQが高く、振動振幅の立ち
上がりは1サイクル以内と考えられ、非慣性機構と見な
すことができる。負荷の慣性が影響する範囲でしか電流
は変化しない。係る特徴を有するピエゾモータは様々な
構成が開発されているが、特に電歪公転型が有力であ
る。電歪公転型は、従来の様に振動をトルクに変えるの
ではなく、周面全面に亘って一様な公転トルクを直接励
振することができる共振子を使っている。従来の超音波
振動子は定在波型と進行波型の二種類あるが、共に重心
固定の対称モードでしか励振できない。これに反して、
円筒を左右の伸縮が逆になるモードで励振すると、重心
が中心を離れて振動する。この非対称励振を行なうと、
従来の対称励振では観測できなかった円筒の共振モード
が得られる。そこで、ステータ円筒の電極を例えば四分
割し、90度ずつ位相の異なる回転電場で励振すると、
図7に示す様に、重心が中心の周りを回転するモードの
共振が見られる。この時円筒の外周は元の形を保ったま
ま、フラフープの様に偏心するので、振動子が公転回転
を行なう。係る構成の電歪公転子型モータでは、直接回
転モードが励振され、円筒状公転子の径および周方向に
加えて軸方向のモードも結合させた3D公転トルク発生
子として利用できる。この公転トルクは、直接ロータの
自転運動として取り出される。
The operation of the piezo motor shown in FIGS. 5 and 6 will be described with reference to FIG. The present invention is shown in FIGS.
It is needless to say that the present invention is not limited to the piezo motor (ultrasonic motor) shown in FIG. In the case of a piezo motor, since the ultrasonic vibration serving as a power source has a constant resonance frequency, the current has a substantially constant value. The resonator has a high Q and the rise of the vibration amplitude is considered to be within one cycle, and can be regarded as a non-inertial mechanism. The current changes only within the range affected by the load inertia. Various configurations of the piezo motor having such characteristics have been developed, and the electrostrictive revolution type is particularly promising. The electrostrictive revolution type uses a resonator that can directly excite a uniform revolution torque over the entire peripheral surface, instead of converting vibration into torque as in the related art. There are two types of conventional ultrasonic transducers, a standing wave type and a traveling wave type, but both can excite only in a symmetric mode with a fixed center of gravity. On the contrary,
When the cylinder is excited in a mode in which the expansion and contraction of the left and right are reversed, the center of gravity vibrates away from the center. With this asymmetric excitation,
A cylindrical resonance mode that could not be observed with the conventional symmetric excitation is obtained. Therefore, when the electrode of the stator cylinder is divided into, for example, four and excited by rotating electric fields having phases different by 90 degrees,
As shown in FIG. 7, resonance in a mode in which the center of gravity rotates around the center is observed. At this time, the outer periphery of the cylinder keeps its original shape and is eccentric like a hula hoop, so that the vibrator orbits. In the electrostrictive revolving rotor type motor having such a configuration, the direct rotation mode is excited and can be used as a 3D revolving torque generator in which the axial mode is coupled in addition to the diameter and circumferential direction of the cylindrical revolving element. This revolution torque is directly taken out as the rotation of the rotor.

【0022】図8は、図3に示したDDS110の具体
的な構成例を示す模式的なブロック図である。DDS1
10は加算器とラッチとで構成されている。加算器はC
PUから数値として与えられた16ビット制御データF
を逐次加算し、その結果をラッチに送る。ラッチはクロ
ック信号fcに応じて動作し、ラッチした加算結果を加
算器側にフィードバックする。ラッチは加算器による加
算でオーバーフロー(桁上げ)が生じた時、MSBをf
d0として出力する。この様に、DDS110はCPU
から与えられた周波数設定データF及び発振器からのク
ロック周波数fcに応じて次の式で表わされる周波数f
d0の基本波形を生成する。 fd0=F×fc/2(N;データのビット数)
FIG. 8 is a schematic block diagram showing a specific configuration example of the DDS 110 shown in FIG. DDS1
Reference numeral 10 includes an adder and a latch. The adder is C
16-bit control data F given as a numerical value from PU
Are sequentially added, and the result is sent to the latch. The latch operates according to the clock signal fc, and feeds back the latched addition result to the adder side. The latch sets the MSB to f when overflow (carry) occurs due to addition by the adder.
Output as d0. Thus, the DDS110 is a CPU
The frequency f represented by the following equation according to the frequency setting data F given by
Generate a basic waveform of d0. fd0 = F × fc / 2 N (N: number of data bits)

【0023】尚、通常のDDSは、ラッチされた出力デ
ータを検索テーブルLUTにより正弦波などの波形デー
タに変換した後、デジタル/アナログ変換して出力波形
とする。しかしながら、超音波モータは基本的に矩形波
の駆動信号で駆動することができる。その為本例のDD
Sでは矩形波出力でよいので、ラッチされたデータの最
上位ビットMSBをそのまま出力波形として用いること
ができる。従って、本DDSからはLUT及びデジタル
/アナログコンバータは省略されている。
The ordinary DDS converts the latched output data into waveform data such as a sine wave using a lookup table LUT, and then performs digital / analog conversion to obtain an output waveform. However, the ultrasonic motor can be basically driven by a rectangular wave drive signal. Therefore, the DD of this example
In S, a square wave output may be used, so that the most significant bit MSB of the latched data can be used as an output waveform as it is. Therefore, the LUT and the digital / analog converter are omitted from the present DDS.

【0024】図9は、図3に示したプリドライバ130
から出力される複相の駆動信号fdを示す波形図であ
る。前述した様に、プリドライバは、DDSから出力さ
れた基本波形fd0を基に、ステータを駆動する為の複
相の駆動信号fd(A),fd(B),fd(AX),
fd(BX)を生成する。各駆動信号fdの周波数は基
本波形fd0に等しいか又はこれを分周した周波数とな
る。図示の例では、各駆動信号fdは基本波形fd0を
1/2に分周した波形となっている。図示する様に、A
相に対しB相は90度シフトし、AX相は180度シフ
トし、BX相は270度シフトしている。この様に90
度ずつ位相の異なる交流駆動信号をステータに印加する
ことで回転電場が形成され、これに応じてステータは直
接回転モードを励振する。以上の様に、プリドライバ
は、90度ずつ位相の異なる4種類の駆動波形を生成し
ている。駆動波形の周波数fdは基本周波数fd0の1
/2である。これらの波形は、カウンタ、インバータな
どのロジックICにより、基本波形fd0から容易に作
成することができる。
FIG. 9 shows the pre-driver 130 shown in FIG.
FIG. 7 is a waveform diagram showing a multi-phase drive signal fd output from the control circuit. As described above, based on the basic waveform fd0 output from the DDS, the pre-driver performs multi-phase drive signals fd (A), fd (B), fd (AX),
Generate fd (BX). The frequency of each drive signal fd is equal to the basic waveform fd0 or a frequency obtained by dividing the frequency. In the illustrated example, each drive signal fd has a waveform obtained by dividing the basic waveform fd0 by half. As shown, A
The B phase is shifted by 90 degrees, the AX phase is shifted by 180 degrees, and the BX phase is shifted by 270 degrees with respect to the phases. Like this 90
A rotating electric field is formed by applying an AC drive signal having a phase that differs by degrees to the stator, and the stator directly excites the rotation mode in response to this. As described above, the pre-driver generates four types of drive waveforms having different phases by 90 degrees. The frequency fd of the driving waveform is 1 of the fundamental frequency fd0.
/ 2. These waveforms can be easily created from the basic waveform fd0 by a logic IC such as a counter and an inverter.

【0025】図10は、図3に示した超音波モータ制御
回路に含まれるパワードライバ140及び電流モニタ1
50の具体的な構成例を示した回路図である。図示する
様に、超音波モータ100に接続されたパワードライバ
は一対のHブリッジ140A,Hブリッジ140Bから
なる。ここで、一対の駆動信号fd(A),fd(A
X)はHブリッジ140Aを介して超音波モータ100
の互いに対向する一対の電極に印加される。同様に、他
の一対の駆動信号fd(B),fd(BX)も他のHブ
リッジ140Bを介して互いに対向する他の一対のステ
ータ電極に印加される。Hブリッジ140A,140B
は、それぞれ入力信号に応答して、ステータ電極に十分
な出力電流A,B,AX,BXを供給する為のパワーア
ンプとなっている。以上の様に、パワードライバは一対
のHブリッジにより構成されている。ブリッジを構成す
る素子としては、高速にスイッチングする必要からMO
SFETを用いている。
FIG. 10 shows a power driver 140 and a current monitor 1 included in the ultrasonic motor control circuit shown in FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the circuit 50; As shown, the power driver connected to the ultrasonic motor 100 includes a pair of H-bridges 140A and 140B. Here, a pair of drive signals fd (A) and fd (A
X) is an ultrasonic motor 100 via an H-bridge 140A.
Are applied to a pair of electrodes facing each other. Similarly, another pair of drive signals fd (B) and fd (BX) are applied to another pair of stator electrodes facing each other via another H bridge 140B. H bridge 140A, 140B
Are power amplifiers for supplying sufficient output currents A, B, AX and BX to the stator electrodes in response to respective input signals. As described above, the power driver is constituted by a pair of H bridges. As an element constituting the bridge, MO must be switched at high speed.
An SFET is used.

【0026】一方、電流モニタ150は、差動アンプO
P、平滑コンデンサC、複数の抵抗器R1〜R3とで構
成されている。電流モニタ150は基本的にローパスフ
ィルタ構成となっており、抵抗器R1を介してHブリッ
ジ140A及び140Bに流れる駆動電流に応じた電圧
値Vidを出力する。駆動電流の検出は、低い抵抗値
(例えば1Ω)の抵抗器R1に生ずる電圧をコンデンサ
Cで平滑化し、アンプOPで増幅することにより行な
う。前述した様に、この出力電圧VidはA/Dコンバ
ータ側に送られる。
On the other hand, the current monitor 150
P, a smoothing capacitor C, and a plurality of resistors R1 to R3. The current monitor 150 basically has a low-pass filter configuration, and outputs a voltage value Vid according to the drive current flowing through the H bridges 140A and 140B via the resistor R1. The detection of the drive current is performed by smoothing the voltage generated in the resistor R1 having a low resistance value (for example, 1Ω) with the capacitor C and amplifying the voltage with the amplifier OP. As described above, this output voltage Vid is sent to the A / D converter side.

【0027】最後に、図11は、図5〜図7に示した超
音波モータ(ピエゾモータ)の応用例を表わしており、
ピエゾモータを動力源としたカメラ用レンズ駆動装置を
示している。尚、本発明に係るピエゾモータの応用例は
カメラ用レンズ駆動装置に限られるものではないことは
言うまでもない。本カメラ用レンズ駆動装置は、基本的
にステータ1及びロータ2を含むピエゾモータと、レン
ズ鏡筒3と、これらを連結する伝達部材とで構成されて
いる。ステータ1は圧電素子からなり交流電圧の印加を
受けて超音波振動を励振し公転トルクを発生する。ロー
タ2はステータ1に圧接されており、公転トルクにより
自転運動を行なう。レンズ鏡筒3はカメラ用のレンズ
(図示せず)を搭載し、且つレンズの光軸Z方向に直線
変位可能に組み込まれている。ステータ1、ロータ2及
びレンズ鏡筒3は鏡筒枠6に組み込まれている。鏡筒枠
6の光軸Z方向後端は基台7で遮蔽されている。ピエゾ
モータのロータ2とレンズ鏡筒3を接続する伝達部材
は、ロータ2の自転運動をレンズ鏡筒3の直線変位に変
換して伝達する。
Finally, FIG. 11 shows an application example of the ultrasonic motor (piezo motor) shown in FIGS.
1 shows a camera lens driving device using a piezo motor as a power source. It is needless to say that the application example of the piezo motor according to the present invention is not limited to the camera lens driving device. This camera lens driving device basically includes a piezo motor including a stator 1 and a rotor 2, a lens barrel 3, and a transmission member connecting these. The stator 1 is made of a piezoelectric element and receives an AC voltage to excite ultrasonic vibration and generate a revolving torque. The rotor 2 is pressed against the stator 1 and rotates by its revolution torque. The lens barrel 3 mounts a camera lens (not shown) and is incorporated so as to be linearly displaceable in the optical axis Z direction of the lens. The stator 1, the rotor 2, and the lens barrel 3 are incorporated in a barrel frame 6. The rear end of the lens barrel 6 in the optical axis Z direction is shielded by a base 7. A transmission member that connects the rotor 2 of the piezo motor and the lens barrel 3 converts the rotation of the rotor 2 into a linear displacement of the lens barrel 3 and transmits it.

【0028】ステータ1は、光軸Zと平行な円筒軸を有
する円筒型の圧電素子からなる。一方、レンズ鏡筒3は
円筒型のステータ1の内側に配されており、光軸Zに沿
って鏡筒枠6の前方端から進退可能になっている。この
様に、円筒型ステータ1の内部にレンズ鏡筒3を配する
ことで、カメラ用レンズ駆動装置の小型化が可能にな
る。
The stator 1 is composed of a cylindrical piezoelectric element having a cylindrical axis parallel to the optical axis Z. On the other hand, the lens barrel 3 is disposed inside the cylindrical stator 1, and can move forward and backward from the front end of the barrel frame 6 along the optical axis Z. By arranging the lens barrel 3 inside the cylindrical stator 1 in this manner, the size of the camera lens driving device can be reduced.

【0029】本実施形態では、ロータ2とレンズ鏡筒3
を結ぶ伝達部材は、レンズ鏡筒3と一体になったヘリコ
イド筒4を含んでいる。但し、レンズ鏡筒3とヘリコイ
ド筒4を必ずしも一体に形成する必要はなく、場合によ
ってはヘリコイド筒4に後からレンズ鏡筒3を組み込む
構成としてもよい。ヘリコイド筒4は、内部にレンズ鏡
筒3を収納する様に基本的には円筒型となっており、そ
の外周面にはネジ41が切られている。又、ヘリコイド
筒4の前方端には、ヘリコイド筒4自体の回転を防止す
る為にストッパ42が取り付けられており、鏡筒枠6に
係合している。この結果、ヘリコイド筒4は光軸Z方向
に沿った直線運動を行なう。上記伝達部材は更に、ロー
タ2と一体に形成され且つヘリコイド筒4に螺合したヘ
リコイドギヤ5を含む。本実施形態では環状金属からな
るロータ2とポリカーボネートなどの樹脂からなるヘリ
コイドギヤ5は、例えばアウトサートにより一体的に成
形されている。ロータ2の自転運動に伴ってヘリコイド
ギヤ5も回転する。ヘリコイドギヤ5はその内周面にネ
ジ51が切られている。ヘリコイド筒4の外周面に形成
されたネジ41とヘリコイドギヤ5の内周面に形成され
たネジ51は互いに噛み合っている。ロータ2の回転に
伴ってヘリコイドギヤ5が回転すると、ヘリコイド筒4
は光軸Zに沿って直線変位する。尚、ロータ2は円筒型
ステータ1の後端に取り付けられている。基台7とロー
タ2との間には回転補助手段8が配されており、ロータ
2をステータ1の後端に摺動的に圧接して、ステータ1
の公転トルクをロータ2の自転運動として取り出す。回
転補助手段8は、ロータ2に接触する凸曲面状の突起部
82Rが設けられた接触板82と、接触板82をロータ
2側に与圧するバネ部材83とで構成されている。
In this embodiment, the rotor 2 and the lens barrel 3
Includes a helicoid tube 4 integrated with the lens barrel 3. However, the lens barrel 3 and the helicoid barrel 4 need not necessarily be formed integrally, and the lens barrel 3 may be built into the helicoid barrel 4 later in some cases. The helicoid cylinder 4 is basically cylindrical so as to house the lens barrel 3 inside, and a screw 41 is cut on the outer peripheral surface thereof. At the front end of the helicoid tube 4, a stopper 42 is attached to prevent rotation of the helicoid tube 4 itself, and is engaged with the lens barrel frame 6. As a result, the helicoid cylinder 4 performs a linear motion along the optical axis Z direction. The transmission member further includes a helicoid gear 5 formed integrally with the rotor 2 and screwed to the helicoid cylinder 4. In the present embodiment, the rotor 2 made of an annular metal and the helicoid gear 5 made of a resin such as polycarbonate are integrally formed by, for example, outsert. The helicoid gear 5 also rotates with the rotation of the rotor 2. The helicoid gear 5 is provided with a screw 51 on its inner peripheral surface. The screw 41 formed on the outer peripheral surface of the helicoid cylinder 4 and the screw 51 formed on the inner peripheral surface of the helicoid gear 5 mesh with each other. When the helicoid gear 5 rotates with the rotation of the rotor 2, the helicoid cylinder 4
Is linearly displaced along the optical axis Z. The rotor 2 is attached to the rear end of the cylindrical stator 1. A rotation assisting means 8 is arranged between the base 7 and the rotor 2, and the rotor 2 is slidably pressed against the rear end of the stator 1 to thereby rotate the stator 1.
Is taken out as the rotation of the rotor 2. The rotation assisting means 8 includes a contact plate 82 provided with a convex curved projection 82 </ b> R that comes into contact with the rotor 2, and a spring member 83 that presses the contact plate 82 toward the rotor 2.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、超
音波モータ制御回路は、あらかじめ設定された基準電流
値データI0に対する検出された電流値データIの偏差
ΔIを求め、次にΔIに対応する差分ΔFを典型的なF
/I特性に基づいて算出し、更に差分ΔFを周波数デー
タFに加算して更新し、更新された周波数データFによ
り駆動電流の周波数を制御している。これにより、駆動
電流の変動に対する超音波モータ制御回路の応答性がよ
くなり、ステータの温度変化その他の要因により駆動電
流が基準電流からずれても迅速に復帰できる。又、起動
時に設定される駆動電流が基準電流からずれている場合
でも迅速に基準電流に収束可能である。これにより、安
定且つ高速な超音波モータの起動が可能になる。
As described above, according to the present invention, the ultrasonic motor control circuit obtains the deviation ΔI of the detected current value data I from the preset reference current value data I0, and then calculates ΔI The difference ΔF corresponding to
/ I characteristic, and further adds and updates the difference ΔF to the frequency data F to control the frequency of the drive current based on the updated frequency data F. As a result, the responsiveness of the ultrasonic motor control circuit to the fluctuation of the driving current is improved, and even if the driving current deviates from the reference current due to a change in the temperature of the stator or other factors, it is possible to quickly return. Further, even when the drive current set at the time of startup deviates from the reference current, it is possible to quickly converge on the reference current. As a result, a stable and high-speed ultrasonic motor can be started.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る超音波モータ制御回路の実施形態
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic motor control circuit according to the present invention.

【図2】図1に示した超音波モータ制御回路の動作説明
に供する波形図である。
FIG. 2 is a waveform chart for explaining the operation of the ultrasonic motor control circuit shown in FIG. 1;

【図3】本発明に係る超音波モータ制御回路の他の実施
形態を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the ultrasonic motor control circuit according to the present invention.

【図4】図3に示した超音波モータ制御回路の動作説明
に供するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the ultrasonic motor control circuit shown in FIG. 3;

【図5】超音波モータの模式的な斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of an ultrasonic motor.

【図6】超音波モータの横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the ultrasonic motor.

【図7】超音波モータの動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory view of the ultrasonic motor.

【図8】図3に示した超音波モータ制御回路に含まれる
DDSの具体的な構成例を示すブロック図である。
8 is a block diagram showing a specific configuration example of a DDS included in the ultrasonic motor control circuit shown in FIG.

【図9】図3に示した超音波モータ制御回路に含まれる
プリドライバの動作説明に供する波形図である。
FIG. 9 is a waveform chart for explaining the operation of a pre-driver included in the ultrasonic motor control circuit shown in FIG. 3;

【図10】図3に示した超音波モータ制御回路に含まれ
るパワードライバ及び電流モニタの具体的な構成例を示
す回路図である。
10 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a power driver and a current monitor included in the ultrasonic motor control circuit shown in FIG.

【図11】図1又は図3に示した超音波モータ制御回路
の応用例を示す断面図である。
11 is a sectional view showing an application example of the ultrasonic motor control circuit shown in FIG. 1 or FIG.

【図12】超音波モータの動作特性を示すグラフであ
る。
FIG. 12 is a graph showing operating characteristics of the ultrasonic motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100・・・超音波モータ、110・・・デジタル周波
数合成ブロック、130/140・・・ドライバ、16
0・・・A/Dコンバータ、170・・・CPU、17
1・・・差分演算ブロック、172・・・ΔI/ΔF変
換ブロック、173・・・加算器、174・・・ラッチ
100: ultrasonic motor, 110: digital frequency synthesis block, 130/140: driver, 16
0: A / D converter, 170: CPU, 17
1: difference operation block, 172: ΔI / ΔF conversion block, 173: adder, 174: latch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 浩 東京都板橋区志村2丁目18番10号 日本電 産コパル株式会社内 (72)発明者 當摩 清 東京都板橋区志村2丁目18番10号 日本電 産コパル株式会社内 Fターム(参考) 5H680 AA00 AA09 BB01 BB11 BB12 BB15 CC02 DD01 DD15 DD23 DD67 DD88 EE21 FF22 FF25 FF30 FF33  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Miyazaki 2-18-10 Shimura, Itabashi-ku, Tokyo Inside Nidec Copal Corporation (72) Inventor Kiyoshi Toma 2- 18-10 Shimura, Itabashi-ku, Tokyo Nidec Copal Corporation F-term (reference) 5H680 AA00 AA09 BB01 BB11 BB12 BB15 CC02 DD01 DD15 DD23 DD67 DD88 EE21 FF22 FF25 FF30 FF33

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の周波数の駆動信号に応じて超音波
モータを駆動する駆動部と、駆動中に該超音波モータに
流れる駆動電流を検出して電流値データIを出力する検
出部と、該電流値データIに基づいて周波数データFを
該駆動部に出力し該駆動信号の周波数を制御して該駆動
電流を一定にする制御部とからなる超音波モータ制御回
路において、 前記制御部は、あらかじめ設定された基準電流値データ
I0に対する該検出された電流値データIの偏差ΔIを
求め、次にΔIに対応する差分ΔFを求め、さらに差分
ΔFを該周波数データFに加算して該周波数データFを
更新し、更新された周波数データFにより該駆動電流の
周波数を制御して駆動電流を一定にすることを特徴とす
る超音波モータ制御回路。
A driving unit that drives an ultrasonic motor according to a driving signal of a predetermined frequency; a detecting unit that detects a driving current flowing through the ultrasonic motor during driving and outputs current value data I; An ultrasonic motor control circuit comprising: a control unit that outputs frequency data F to the drive unit based on the current value data I and controls the frequency of the drive signal to make the drive current constant. A deviation ΔI of the detected current value data I with respect to a preset reference current value data I0, a difference ΔF corresponding to ΔI is obtained, and a difference ΔF is added to the frequency data F to obtain the frequency An ultrasonic motor control circuit, wherein data F is updated, and the frequency of the drive current is controlled by the updated frequency data F to keep the drive current constant.
【請求項2】 前記制御部は、一定の周期ΔT毎に求め
たΔFを用いてΔT毎に該周波数データFを逐次更新す
ることを特徴とする請求項1記載の超音波モータ制御回
路。
2. The ultrasonic motor control circuit according to claim 1, wherein the control unit sequentially updates the frequency data F every ΔT using ΔF obtained every predetermined period ΔT.
【請求項3】 前記制御部は、あらかじめ記憶した変換
テーブルを用いて偏差ΔIを差分ΔFに変換することを
特徴とする請求項1記載の超音波モータ制御回路。
3. The ultrasonic motor control circuit according to claim 1, wherein the control unit converts the deviation ΔI into a difference ΔF using a conversion table stored in advance.
【請求項4】 前記制御部は、あらかじめ実測した超音
波モータの代表的な駆動周波数/駆動電流特性に基づい
て作成された該変換テーブルを用いてΔIをΔFに変換
することを特徴とする請求項3記載の超音波モータ制御
回路。
4. The control unit converts ΔI to ΔF using the conversion table created based on typical driving frequency / driving current characteristics of an ultrasonic motor measured in advance. Item 7. An ultrasonic motor control circuit according to item 3.
【請求項5】 前記変換テーブルは、該駆動周波数/駆
動電流特性をI=g(F)で表わした時、下記の式 ΔF=−g-1(ΔI+I0)+F0(但し、F0=g-1
(I0)) に基づいて作成されたものであることを特徴とする請求
項4記載の超音波モータ制御回路。
5. The conversion table, when the drive frequency / drive current characteristic is represented by I = g (F), the following equation: ΔF = −g −1 (ΔI + I0) + F0 (where F0 = g −1)
The ultrasonic motor control circuit according to claim 4, wherein the ultrasonic motor control circuit is created based on (I0)).
【請求項6】 前記制御部は、該変換テーブルから求め
たΔFに対して係数α(0<α≦1)を乗算した後、α
・ΔFをFに加算してFの更新を行なうことを特徴とす
る請求項5記載の超音波モータ制御回路。
6. The control unit multiplies ΔF obtained from the conversion table by a coefficient α (0 <α ≦ 1),
The ultrasonic motor control circuit according to claim 5, wherein .DELTA.F is added to F to update F.
【請求項7】 前記駆動部は、該周波数データFに基づ
いて該駆動信号の基本となる波形を生成するダイレクト
・デジタル・シンセサイザを含むことを特徴とする請求
項1記載の超音波モータ制御回路。
7. The ultrasonic motor control circuit according to claim 1, wherein the drive unit includes a direct digital synthesizer that generates a basic waveform of the drive signal based on the frequency data F. .
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