JP2003018871A

JP2003018871A - 超音波モータ、及び超音波モータを備えた電子機器

Info

Publication number: JP2003018871A
Application number: JP2001202210A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iino; 朗弘飯野; Masao Kasuga; 政雄春日; Koji Nitori; 幸司似鳥
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP4714378B2; US20030020368A1; US6717330B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波モータの位置決め制御において、整定
時間を短縮し、位置決め分解能を高めること。【解決手段】制御部は位置センサからの現在の位置信
号を常時モニターし、移動体の現在位置が目標位置か否
かを監視している（１０１）。移動体の現在位置が目標
位置に達したことを検出した場合、制御部は停止指令信
号を発生して振駆動回路に与える（１０２）。続いて、
制御部は、オーバーシュートがあるか否かを調べ（１０
３）、オーバーシュートがあると判断した場合には、停
止指令保持時間ｔだけ停止指令信号をそのまま保持する
（１０４）。停止指令保持時間ｔが経過したら、制御部
は逆転指令信号を発振駆動回路に与え、逆転動作を行わ
せる（１０５）。ステップ１０５の後は、ステップ１０
１に戻り、上述の動作を繰り返す。そして、ステップ１
０３で、オーバーシュートがないと制御部が判断した場
合、位置補正動作は終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータ及び
超音波モータを備えた電子機器に関し、特に超音波モー
タの位置決め制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波モータは、圧電体が接合された振
動体と、移動体と、前記移動体を前記振動体に加圧接触
する加圧手段と、前記圧電体に高周波電圧を印加する電
極と、前記高周波電圧を発生させる発振駆動回路とから
構成され、前記圧電体の伸縮運動により前記振動体に発
生する振動波によって前記移動体を摩擦駆動するもので
ある。

【０００３】超音波モータには、低速で高トルクを有す
る、無通電時に大きな保持トルクを有する、応答性と制
御性が高い、磁気作用がない、小型軽量化が可能であ
る、作動音が極めて小さいという数々の特長がある。こ
のため、超音波モータは、各種電子機器の位置決め手段
の駆動源としての利用が可能である。例えば、一定角度
の動きを制御する指示装置、ミラーの角度制御、情報機
器のピックアップ（ヘッド）の駆動等に利用可能であ
る。

【０００４】ところで、超音波モータの位置決めは、目
標位置が設定された制御部と、超音波モータの振動体で
駆動される移動体の現在位置を検出する位置センサとに
よって行われる。移動体がロータの場合、位置センサは
ロータに取り付けられたエンコーダである。制御部は、
図４に示す如く、位置センサからの現在の位置信号を常
時モニターし、移動体の現在位置が目標位置か否かを監
視している（２０１）。移動体の現在位置が目標位置に
達したことを検出した場合、制御部はオーバーシュート
があるか否かを調べる（２０２）。オーバーシュートが
あると判断した場合には、制御部は超音波モータを直ち
に逆転させる（２０３）。また、オーバーシュートがな
いと判断した場合、即ち移動体が目標位置を保持する整
定状態になったと判断した場合には、位置補正動作は終
了する。

【０００５】このように、従来の超音波モータの位置決
め制御においては、移動体が目標値に達した後にオーバ
ーシュートがあれば直ちに逆転動作に移行する。位置決
め制御において、オーバーシュートは避けられない現象
である。従って、逆転動作は繰り返し行われることにな
る。オーバーシュート量は徐々に減少し、最終的にはゼ
ロに収束する。即ち超音波モータは整定状態になる。最
初に目標位置に達してから整定状態になるまでの時間、
即ち整定時間は短い方が望ましい。しかしながら、位置
補正のために直ちに逆転動作に移る従来の超音波モータ
の位置決め制御では、整定時間を短縮することができ
ず、従って位置決め分解能が低いという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、超音波モータの位置決め制御において、整定時間を
短縮し、位置決め分解能を高めることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する超音
波モータは、請求項１に記載する如く、圧電体が接合さ
れた振動体と、前記振動体の振動によって時計方向又は
反時計方向に回転するように配置された移動体と、前記
移動体を前記振動体に加圧接触させる加圧手段と、前記
圧電体に高周波電圧を印加する電極と、前記高周波電圧
を発生させる発振駆動回路と、前記移動体の位置信号を
発生する位置センサと、指令信号を前記発振駆動回路に
与えて前記圧電体への高周波電圧の印加を制御してモー
タの起動／停止及び正転若しくは逆転を行わせる制御部
とから構成され、前記位置信号と予め入力されている目
標位置とを比較しながら前記制御部によって前記移動体
の位置が目標位置になるようにフィードバック制御され
る超音波モータであって、その特徴はオーバーシュート
の瞬間から停止指令保持時間を置いて逆転動作を行わせ
るようにしたことである。

【０００８】前記停止指令保持時間は請求項２に記載す
る如く、前記制御部に予め設定されたものであって、前
記移動体が目標位置に達したことを前記制御部が検出し
停止指令を発したときから起動指令を発するまでの時間
間隔である。

【０００９】前記停止指令保持時間の設定は、位置制御
の状況に応じて様々に設定される。即ち、前記停止指令
保持時間は、請求項３に記載する如く、前記移動体が目
標位置に達したことを前記制御部が検出し停止指令を発
したときから前記移動体が停止するまでの時間間隔と略
同じに設定される。また、前記停止指令保持時間は、請
求項４に記載する如く、前記移動体が目標位置に達した
ことを前記制御部が検出し停止指令を発したときから前
記振動体の振動が停止するまでの時間間隔と略同じに設
定される。更に前記発振駆動回路が自励発振回路を構成
するものである場合は、前記停止指令保持時間は、請求
項５に記載する如く、前記移動体が目標位置に達したこ
とを前記制御部が検出し停止指令を発したときから自励
発振回路の自励発振が停止するまでの時間間隔以上に設
定される。

【００１０】前記停止指令保持時間は、請求項６に記載
する如く、時間間隔の異なる複数の停止指令保持時間を
含むようにすることもできる。

【００１１】前記停止指令保持時間は、請求項７に記載
する如く、前記移動体の目標位置までの移動量が小さい
程、その時間間隔は短く設定される。

【００１２】前記停止指令保持時間は、請求項８に記載
する如く、前記制御部が停止指令を発する直前の移動体
速度が遅い程、その時間間隔は短く設定される。

【００１３】更に、上記課題を解決する超音波モータを
備える電子機器は、その超音波モータを請求項１に記載
する如く構成したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態の超
音波モータをブロック図で示したものである。即ち、図
１に示す超音波モータは、圧電体２２を接合された振動
体２３、振動体２３の振動によって時計方向又は反時計
方向に回転するように配置された移動体２４、移動体２
４を振動体２３に加圧接触させる加圧手段２５、圧電体
２２に高周波電圧を印加する一対の電極２１ａ並びに２
１ｂ、前記高周波電圧を発生させる発振駆動回路１０と
を有する。電極２１ａは時計方向回転用で、電極２１ｂ
は反時計方向回転用である。

【００１５】発振駆動回路１０は、抵抗１３、抵抗１
４、コンデンサ１５、コンデンサ１６を含む。更に、発
振駆動回路１０は、起動／停止用インバータ１１、時計
方向回転用バッファ１２ａ、反時計方向回転用バッファ
１２ｂを有する。図１に示す発振駆動回路は、これらの
回路素子と、振動子としての圧電体２２とによってコル
ピッツ発振回路型の自励発振回路を構成している。な
お、この自励発振回路については、精密工学会誌（第６
４巻第８号、第１１１７頁から１１２１頁）に記載され
た論文「自励振駆動を用いた超小型超音波モータの開発」
に詳細に開示されている。

【００１６】位置センサ３０は、例えばエンコーダであ
って、移動体２４の現在位置を常時検出し、その出力信
号を制御部４０に与える。制御部４０には、図示されて
いない入力手段によって、移動体２４の目標位置が予め
設定されている。或いは、制御部４０には、図示されて
いない外部装置から、移動体２４の目標位置が常時入力
されている。このようにして入力された目標位置と、位
置センサからの現在位置とを比較して、移動体２４の現
在位置が目標位置に常に一致するようにフィードバック
制御するのが制御部４０である。

【００１７】上述のフィードバック制御は、制御部４０
から発振駆動回路１０に制御指令信号を与えることによ
って行われている。制御指令信号は、起動指令又は停止
指令信号、時計方向回転指令信号、及び反時計方向回転
指令信号であって、これらは起動／停止用インバータ１
１、時計方向回転用バッファ１２ａ、反時計方向回転用
バッファ１２ｂに夫々与えられる。制御指令信号はＯＮ
／ＯＦＦ信号である。

【００１８】なお、起動／停止用インバータ１１、時計
方向回転用バッファ１２ａ、反時計方向回転用バッファ
１２ｂは、いずれも入力端子と出力端子に加えて制御端
子を有し、制御端子に入力される制御信号によって出力
端子をＨＩＧＨ、ＬＯＷの２つの電圧を出力できる他
に、入力端子と出力端子間を高インピーダンス状態にす
ることができるトライステート構成若しくはスリーステ
ート構成のＩＣ等の回路部品である。

【００１９】図２は、図１の超音波モータの主要部の縦
断面図である。図２において、移動体２４は軸２７に軸
受２８を介して回転自在に支持されたロータである。軸
２７はモータ基板２９に立設されており、円盤状の振動
体２３は軸２７に同軸にして固着されている。円盤状の
振動体２３の上面には複数の突起２６が一体に形成され
ており、且つ、その下面には圧電体２２が接合されてい
る。圧電体２２の下面には所定の電極パターンに形成さ
れた一対の電極板、即ち時計方向回転用電極２１ａと反
時計方向回転用電極２１ｂとが配置されている。圧電体
２２の上面側の共通電極板としても機能する振動体２３
は軸２７を介して共通電極２１ｃに電気的に接続されて
いる。加圧手段であるバネ２５はロータ２４を振動体２
３の方に押し付け、ロータ２４の下面を複数の突起２６
の上端面に圧接させる。

【００２０】このような構成の超音波モータにおいて、
高周波電圧が時計方向回転用電極２１ａ又は反時計方向
回転用電極２１ｂと共通電極２１ｃとの間に印加される
と、圧電体２２の伸縮運動によって周期的な振動が振動
体２３に発生する。この周期的な振動は定在波であっ
て、バネ２５で複数の突起２６に圧接されているロータ
２４には振動体２３の周期的な振動が動力として伝えら
れる。

【００２１】所定の電極パターンと所定の間隔と配置で
形成された複数の突起２６の作用により、振動体２３に
発生する振動波によってロータ２４を摩擦駆動し、時計
方向又は反時計方向に回転させる。即ち、高周波電圧が
時計方向回転用電極２１ａと共通電極２１ｃとの間に印
加されるとロータ２４は時計方向に回転し、高周波電圧
が反時計方向回転用電極２１ｂと共通電極２１ｃとの間
に印加されるとロータ２４は反時計方向に回転する。こ
のような定在波型超音波モータの構成と動作について
は、特開平１１−５５９７１号公報等に開示されている
ので、詳細な説明は省略する。

【００２２】図２には位置センサ３０の一実施例が示さ
れている。この位置センサ３０は、円盤状のエンコーダ
スケール３１、発光素子３２及び受光素子３３とを有す
るエンコーダである。円盤状のエンコーダスケール３１
には多数のスリット３４が円周方向に等間隔に形成され
ている。スリット３４の本数は、位置決め制御において
必要とされる分解能に対応した数である。円盤状のエン
コーダスケール３１は、ロータ２４の上面に貼り付けら
れて配置されている。発光素子３２と受光素子３３は、
スリット３４を光ビームが通過するような位置に配置さ
れて、円盤状のエンコーダスケール３１を挟んでモータ
基板２９に取付けられている。

【００２３】図１及び図２に示した如き構成の超音波モ
ータにおいて、その位置決め制御は図２のフローチャー
トに従って行われる。即ち、制御部４０は位置センサ３
０からの現在の位置信号を常時モニターし、移動体２４
の現在位置が目標位置か否かを監視している（１０
１）。移動体２４の現在位置が目標位置に達したことを
検出した場合、制御部４０は停止指令信号を発生し（１
０２）、振動駆動回路１０に与える。続いて、制御部４
０は、オーバーシュートがあるか否かを調べ（１０
３）、オーバーシュートがあると判断した場合には、停
止指令保持時間ｔだけ停止指令信号をそのまま保持する
（１０４）。停止指令保持時間ｔが経過したら、制御部
４０は逆転指令信号を発振駆動回路１０に与え、逆転動
作を行わせる（１０５）。ステップ１０５の後は、ステ
ップ１０１に戻り、上述の動作を繰り返す。そして、ス
テップ１０３で、オーバーシュートがないと制御部４０
が判断した場合、位置補正動作は終了する。

【００２４】次に、本発明の一実施形態の超音波モータ
の動作を、インバータ１１、バッファ１２ａ、バッファ
１２ｂの状態を示す図５を参照して、更に詳細に説明す
る。

【００２５】ロータである移動体２４が時計方向回転時
にオーバーシュートした場合、インバータ１１、バッフ
ァ１２ａ、バッファ１２ｂの状態は、図５（Ａ）に示す
如く、変化する。即ち、ロータである移動体２４が時計
方向に回転しているときは、制御部４０は、インバータ
１１、バッファ１２ａ、バッファ１２ｂの夫々の制御端
子にＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦの制御信号を与えている。この
ため、インバータ１１はエイブル状態、バッファ１２ａ
はエイブル状態、バッファ１２ｂはディスエイブル状態
になっている。従って、発振駆動回路１０からの高周波
電圧は電極２１ａと共通電極２１ｃとから圧電体２２に
供給され、ロータである移動体２４は時計方向に回転し
ている。

【００２６】この状態で、ロータである移動体２４が目
標位置に到達すると（１０１）、その瞬間に制御部４０
は停止指令信号を発生し（１０２）、インバータ１１の
制御端子にＯＦＦの制御信号を与える。するとインバー
タ１１はディスエイブル状態に切り替わり、発振駆動回
路１０から圧電体２２への高周波電圧の供給を停止す
る。圧電体２２への高周波電圧の供給を停止しても、ロ
ータである移動体２４は残留振動と慣性によって時計方
向に僅かに回転移動した後に完全に停止する。この僅か
の回転移動量は、最初のオーバーシュート時が最も大き
く、続く逆転によるオーバーシュート時には前回よりも
小さくなり、繰り返す度に小さくなり、最後には目標位
置に収束して整定状態になる。

【００２７】ステップ１０２に続いて、制御部４０は、
移動体２４の位置が目標位置をオーバーしたか否かを調
べ（１０３）、オーバーシュートがあると判断した場合
には、停止指令保持時間ｔだけ停止指令信号をそのまま
保持する（１０４）。

【００２８】ロータである移動体２４が目標位置をオー
バーし、残留振動と慣性によって時計方向に僅かに回転
した後に完全に停止して暫くすると、停止指令保持時間
ｔが経過する。制御部４０は、停止指令保持時間内の任
意の瞬間に、正逆切替指令信号を発生し、バッファ１２
ａとバッファ１２ｂの夫々の制御端子にＯＦＦとＯＮ信
号を与える。すると、バッファ１２ａはディスエイブル
状態に、バッファ１２ｂはエイブル状態に夫々切り替わ
る。従って、停止指令保持時間ｔに到達すると（１０
４）、その瞬間に制御部４０は停止指令解除信号を発生
し、インバータ１１の制御端子にＯＮの制御信号を与え
る。するとインバータ１１はエイブル状態に切り替わ
り、発振駆動回路１０から圧電体２２への高周波電圧の
供給が再開され、ロータである移動体２４は反時計方向
に逆転する（１０５）。

【００２９】次に、ロータである移動体２４が反時計方
向回転時にオーバーシュートした場合は、図５（Ｂ）に
示す如く、インバータ１１、バッファ１２ａ、バッファ
１２ｂの状態は変化する。即ち、ロータである移動体２
４が時計方向に回転しているときは、制御部４０は、イ
ンバータ１１、バッファ１２ａ、バッファ１２ｂの夫々
の制御端子にＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮの制御信号を与えてい
る。従って、インバータ１１はエイブル状態、バッファ
１２ａはディスエイブル状態、バッファ１２ｂはエイブ
ル状態になっており、発振駆動回路１０からの高周波電
圧は電極２１ｂから圧電体２２に供給され、ロータであ
る移動体２４は反時計方向に回転している。

【００３０】この状態で、ロータである移動体２４が目
標位置に到達する（１０１）と、その瞬間に制御部４０
は停止指令信号を発生し（１０２）、インバータ１１の
制御端子にＯＦＦの制御信号を与える。するとインバー
タ１１はディスエイブル状態に切り替わり、発振駆動回
路１０から圧電体２２への高周波電圧の供給を停止す
る。圧電体２２への高周波電圧の供給を停止しても、ロ
ータである移動体２４は残留振動と慣性によって時計方
向に僅かに回転移動した後に完全に停止する。

【００３１】ステップ１０２に続いて、制御部４０は、
移動体２４の位置が目標位置をオーバーしたか否かを調
べ（１０３）、オーバーシュートがあると判断した場合
には、停止指令保持時間ｔだけ停止指令信号をそのまま
保持する（１０４）。

【００３２】ロータである移動体２４が目標位置をオー
バーし、残留振動と慣性によって時計方向に僅かに回転
した後に完全に停止して暫くすると、停止指令保持時間
ｔが経過する。制御部４０は、停止指令保持時間内の任
意の瞬間に、正逆切替指令信号を発生し、バッファ１２
ａとバッファ１２ｂの夫々の制御端子にＯＮとＯＦＦ信
号を与える。すると、バッファ１２ａはエイブル状態
に、バッファ１２ｂはディスエイブル状態に夫々切り替
わる。従って、停止指令保持時間ｔに到達すると（１０
４）、その瞬間に制御部４０は停止指令解除信号を発生
し、インバータ１１の制御端子にＯＮの制御信号を与え
る。するとインバータ１１はエイブル状態に切り替わ
り、発振駆動回路１０から圧電体２２への高周波電圧の
供給が再開され、ロータである移動体２４は時計方向に
逆転する（１０５）。

【００３３】以上説明した本発明の一実施形態の超音波
モータの動作の特徴は、図６のタイムチャートからも明
らかになるであろう。即ち、図６において、最上段の波
形（Ａ）は移動体２４の現在位置が目標値に一致してい
るか否かを制御部４０が判断した結果を表したもの、上
から２段目の波形（Ｂ）は移動体２４の現在位置が目標
値に対してオーバーか否かを制御部４０が判断した結果
を表したものである。また、上から３段目の波形（Ｃ）
は制御部４０がインバータ１１に与えたＯＮ／ＯＦＦ制
御信号を、上から４段目の波形（Ｄ）は制御部４０がバ
ッファ１２ａに与えたＯＮ／ＯＦＦ制御信号を、更に最
下段の波形（Ｅ）は制御部４０がバッファ１２ｂに与え
たＯＮ／ＯＦＦ制御信号を夫々表している。

【００３４】図６のタイムチャートは、制御部４０が最
初の一致を検出した瞬間からｔ１時間間隔の停止指令保
持時間を経て時計方向から反時計方向への逆転が行われ
ており、続いて制御部４０が２回目の一致を検出した瞬
間からｔ２時間間隔の停止指令保持時間を経て反時計方
向から時計方向への逆転が行われていることを示してい
る。そして、制御部４０が３回目の一致を検出した瞬間
に停止指令は発せられているが、所定の停止指令保持時
間を超えても位置信号が発せられたままである。従っ
て、３回目の一致を検出した瞬間から、超音波モータは
整定状態にあることを、図６は示している。

【００３５】図６に示した如く、停止指令保持時間はｔ
１とｔ２の複数設定されている。そして、ｔ２はｔ１よ
りも時間間隔を短く設定してある。これは、最初のオー
バーシュートよりも第２回目のオーバーシュートが小さ
いことに着目したものである。停止指令保持時間は、移
動体が目標位置に達したことを制御部が検出し停止指令
を発した時間から停止解除指令即ち起動指令を発するま
での時間間隔であり、具体的には、移動体２４が停止す
るまでの時間間隔又は振動体２３の振動が停止するまで
の時間間隔と夫々略同じに設定されるものである。この
ことに鑑み、ｔ２はｔ１よりも時間間隔を短く設定する
ことになるのである。

【００３６】図６から明らかな如く、本発明において、
停止指令保持時間は時間間隔の異なる複数の停止指令時
間を含むものである。また、移動体２６の目標位置まで
の移動量が小さい程、その時間間隔は短く設定されるも
のである。更に、停止指令保持時間は、停止指令が入力
される直前の移動体速度が遅い程、その時間間隔は短く
設定されるものである。発振駆動回路１０が自励発振回
路を構成するものであれば、停止指令保持時間は制御部
４０から停止指令が入力されてから自励発振回路の自励
発振が停止するまでの時間間隔以上に設定される。

【００３７】このように、停止指令保持時間は位置制御
又は位置補正制御の状況に応じて定められるものである
が、その具体的な値は数ｍｓ〜数１００μｓ単位で経験
的に定められるものである。そして、このようにして定
められた停止指令保持時間は、予め制御部４０に設定さ
れている。例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで
構成されている制御部４０においては、停止指令保持時
間は入力手段によって前記ＲＡＭに記憶される。

【００３８】上述した本発明に係る超音波モータの位置
制御によれば、オーバーシュートが小さくなり、整定時
間が大幅に短くなった。この事実は図７から一目瞭然で
あろう。図７は超音波モータの位置制御の特性図で、
（Ａ）は停止指令保持時間が１０ｍｓの場合、（Ｂ）は
停止指令保持時間が１ｍｓの場合、（Ｃ）は従来の停止
指令保持時間がない場合の夫々の特性図を示している。
そして縦軸はパルス数で表した位置を、横軸は時間（×
１０ｍｓ）を示している。

【００３９】即ち、本発明に係る超音波モータの位置制
御によれば、最大オーバーシュート量は、（Ａ）停止指
令保持時間が１０ｍｓの場合には約１８００パルス、
（Ｂ）停止指令保持時間が１ｍｓの場合には約１９００
パルスである。これに対して従来の超音波モータの位置
制御によれば、即ち（Ｃ）停止指令保持時間ゼロの場合
においては約２１００パルスである。また、本発明に係
る超音波モータの位置制御によれば、整定時間は、
（Ａ）停止指令保持時間が１０ｍｓの場合には約４9０
ｍｓ、（Ｂ）停止指令保持時間が１ｍｓの場合には約４
３０ｍｓである。これに対して従来の超音波モータの位
置制御によれば、即ち（Ｃ）停止指令保持時間ゼロの場
合においては約６１０ｍｓである。このように、本発明
に係る超音波モータの位置制御によれば、最大オーバー
シュート量は小さくなり、且つ整定時間は大幅に短くな
った。そして整定時間を大幅に短くできたので、本発明
においては位置決め分解能を従来よりも高めることがで
きた。

【００４０】以上、停止指令保持時間を設けて逆転駆動
することを特徴とする本発明に係る超音波モータを詳細
に説明した。ここで、本発明を特徴づける発想、即ち停
止指令保持時間を設けるという発想の背景を説明する。
周知の如く、超音波モータは移動体が振動体の振動によ
って時計方向又は反時計方向に回転駆動されるものであ
り、振動体は発振駆動回路で駆動される。回転移動して
いる移動体を停止させるのは、停止指令を発して発振駆
動回路の発振を停止させることによって行われる。発振
駆動回路の発振は電源をオフにしても直ちには止まない
で、極めて短時間ではあるが発振が持続する。また、振
動体も発振駆動回路が停止しても極めて短時間ではある
が振動が持続する。このような残存発振と残存振動によ
って、発振駆動回路の電源をオフにしても、移動体には
振動が伝わることになる。更に、移動体は加圧手段によ
って振動体に押し付けられ両部材間には摩擦力が働いて
いるが、発振駆動回路の電源をオフにしても、移動体は
慣性によって極めて短時間であるが移動を続ける。要す
るに、停止指令を発しても残存振動と慣性によって、移
動体は極めて短時間ながら移動し続けるのである。この
ため、オーバーシュートする度に移動体を直ちに逆転さ
せようとすると、移動体はスリップするという現象が発
生する。しかも、正転時の残存振動と逆転の駆動振動と
が重なり合って移動体と振動体との間の摩擦力が大幅に
低下するという現象も見られる。

【００４１】そこで、上述の現象が消滅するのを待って
移動体を逆転させるという独創的な発想が生まれたので
ある。従って、前記停止指令保持時間は、前記移動体が
目標位置に達したことを前記制御部が検出し停止指令を
発したときから前記移動体が停止するまでの時間間隔と
略同じ、又は、前記移動体が目標位置に達したことを前
記制御部が検出し停止指令を発したときから前記振動体
の振動が停止するまでの時間間隔と略同じに設定され
る。そして、前記発振駆動回路が自励発振回路を構成す
るものである場合は前記移動体が目標位置に達したこと
を前記制御部が検出し停止指令を発したときから自励発
振回路の自励発振が停止するまでの時間間隔以上に設定
されるのである。

【００４２】なお、本発明は定在波型超音波モータに限
定して適用されるものではなく、進行波型超音波モータ
等にも適用できることは勿論である。また、発振駆動回
路１０は自励発振回路を用いたものに限らず他励発振回
路を用いたものでもよいことは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、位置センサからの位置信号と
予め入力されている目標位置とを比較しながら制御部に
よって移動体の位置が目標位置になるようにフィードバ
ック制御される超音波モータ、又は超音波モータを位置
決め手段として用いる電子機器において、オーバーシュ
ートの瞬間から停止指令保持時間を置いて逆転動作を行
わせるようにしたことを特徴とするものであるから、従
来の超音波モータの位置制御に比べてオーバーシュート
が非常に小さくなり、整定時間は大幅に短くなった。従
って、位置決め分解能が高くなり、また、超音波モータ
の寿命が長くなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の超音波モータのブロック
回路図である。

【図２】図１の超音波モータの主要部の縦断面図であ
る。

【図３】本発明に係る超音波モータの動作のフローチャ
ートの一例である。

【図４】従来の超音波モータの動作のフローチャートで
ある。

【図５】図１の超音波モータに用いられている起動／停
止用インバータと、時計方向回転用と反時計方向回転用
の一対のバッファの状態図を示したものである。

【図６】図１の超音波モータに用いられている制御部に
発生する各種信号波形タイムチャートである。

【図７】超音波モータの位置補正時のオーバーシュート
と整定時間を示した特性曲線であり、（Ａ）及び（Ｂ）
は本発明に係る超音波モータの特性曲線、（Ｃ）は従来
の超音波モータの特性曲線を夫々示す。

【符号の説明】

１０発振駆動回路１１インバータ１２ａ時計方向回転用バッファ１２ｂ反時計方向回転用バッファ１３、１４抵抗１５、１６コンデンサ２１ａ時計方向回転用電極２１ｂ反時計方向回転用電極２１ｃ共通電極２２圧電体２３振動体２４移動体又はロータ２５加圧手段又はバネ２６突起２７軸２８軸受２９モータ基板３０位置センサ又はエンコーダ３１エンコーダスケール３２発光素子３３受光素子３４スリット４０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者似鳥幸司千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内Ｆターム(参考） 5D068 EE07 GG24 5H680 AA00 AA08 BB16 BC00 CC06 DD01 DD23 DD53 DD65 DD74 DD92 EE22 FF25 FF30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体が接合された振動体と、前記振動
体の振動によって時計方向又は反時計方向に回転するよ
うに配置された移動体と、前記移動体を前記振動体に加
圧接触させる加圧手段と、前記圧電体に高周波電圧を印
加する電極と、前記高周波電圧を発生させる発振駆動回
路と、前記移動体の位置信号を発生する位置センサと、
指令信号を前記発振駆動回路に与えて前記圧電体への高
周波電圧の印加を制御してモータの起動／停止及び正転
若しくは逆転を行わせる制御部とから構成され、前記位
置信号と予め入力されている目標位置とを比較しながら
前記制御部によって前記移動体の位置が目標位置になる
ようにフィードバック制御される超音波モータにおい
て、オーバーシュートの瞬間から停止指令保持時間を置
いて逆転動作を行わせるようにしたことを特徴とする超
音波モータ。
【請求項２】前記停止指令保持時間は前記制御部に予
め設定されたものであって、前記移動体が目標位置に達
したことを前記制御部が検出し停止指令を発したときか
ら起動指令を発するまでの時間間隔であることを特徴と
する請求項１の超音波モータ。
【請求項３】前記停止指令保持時間は、前記移動体が
目標位置に達したことを前記制御部が検出し停止指令を
発したときから前記移動体が停止するまでの時間間隔と
略同じであることを特徴とする請求項１の超音波モー
タ。
【請求項４】前記停止指令保持時間は、前記移動体が
目標位置に達したことを前記制御部が検出し停止指令を
発したときから前記振動体の振動が停止するまでの時間
間隔と略同じであることを特徴とする請求項１の超音波
モータ。
【請求項５】前記発振駆動回路は自励発振回路を構成
するものであって、前記停止指令保持時間は前記移動体
が目標位置に達したことを前記制御部が検出し停止指令
を発したときから自励発振回路の自励発振が停止するま
での時間間隔以上であることを特徴とする請求項１の超
音波モータ。
【請求項６】前記停止指令保持時間は、時間間隔の異
なる複数の停止指令保持時間を含むことを特徴とする請
求項１の超音波モータ。
【請求項７】前記停止指令保持時間は、前記移動体の
目標位置までの移動量が小さい程、その時間間隔は短く
設定されていることを特徴とする請求項１の超音波モー
タ。
【請求項８】前記停止指令保持時間は、前記制御部が
停止指令を発する直前の移動体速度が遅い程、その時間
間隔は短く設定されていることを特徴とする請求項１の
超音波モータ。
【請求項９】請求項１の超音波モータを備えた電子機
器。