JP2009296681A - Drive unit and its controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動波モータを駆動源とする駆動装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a drive device using a vibration wave motor as a drive source and a control method thereof.
近年、社会生活における安全性の確保、防犯などの観点から、監視カメラ装置が公共の場、オフイス、店舗、駐車場などに設置されている。さらには、一般家庭においても、監視カメラ装置の設置が普及しつつある。 In recent years, surveillance camera devices have been installed in public places, offices, stores, parking lots and the like from the viewpoints of ensuring safety in social life and crime prevention. Furthermore, the installation of surveillance camera devices is becoming popular in ordinary households.
上記監視カメラ装置は、一般的に、カメラヘッド(またはレンズ)をパンまたはチルト方向へ移動させることが可能な雲台を備える。雲台には、カメラヘッドが速い動きの被写体を追尾するために、カメラヘッドを移動させるための速度を短時間に目標速度まで加速しまたは減速するなどの加速特性が要求される。このような要求された加速特性を満たす雲台の駆動源としては、コストが比較的安価であること、制御が容易であることなどから、DCモータ、パルスモータなどの電磁モータが広く用いられている。また、雲台を備える監視カメラ装置の多くは、ネットワークを介して遠隔操作可能に構成されている。 The monitoring camera device generally includes a camera platform that can move the camera head (or lens) in the pan or tilt direction. The camera platform is required to have acceleration characteristics such as accelerating or decelerating the speed for moving the camera head to a target speed in a short time in order to track a fast-moving subject. Electromagnetic motors such as DC motors and pulse motors are widely used as pan head drive sources that satisfy the required acceleration characteristics because of their relatively low cost and easy control. Yes. In addition, many surveillance camera devices including a pan head are configured to be remotely operable via a network.
しかしながら、上述した電磁モータを上記雲台の駆動源として用いる場合、電磁モータは、雲台の停止時において、雲台をその停止位置に保持するための保持トルクを発生する必要があるので、雲台の停止時においても、電力を消費することになる。 However, when the above-described electromagnetic motor is used as a driving source for the pan head, the electromagnetic motor needs to generate a holding torque for holding the pan head at the stop position when the pan head is stopped. Even when the table is stopped, power is consumed.
そこで、上記電磁モータに代わる、上記雲台の停止時における省電力化を可能するための駆動源として、振動波モータ(いわゆる超音波モータ)がある。この振動波モータは、電気機械エネルギ変換素子が固着されている振動体に、進行性振動波を励起し、当該振動体に加圧接触する移動子を相対的に移動させるものである。 Therefore, there is a vibration wave motor (so-called ultrasonic motor) as a drive source for enabling power saving when the head is stopped instead of the electromagnetic motor. This vibration wave motor excites a progressive vibration wave to a vibrating body to which an electromechanical energy conversion element is fixed, and relatively moves a mover that is in pressure contact with the vibrating body.
振動波モータは、小型のものであっても、発生するトルクが大きく、加速特性が良いという特徴がある。また、振動波モータは、移動子と振動体が摩擦状態にあるので、停止時に保持力(自己保持トルク)を発生し、電磁モータのように保持トルク発生のための電力を必要としない。 Even if the vibration wave motor is small, the generated torque is large and the acceleration characteristics are good. In addition, since the vibration wave motor is in a frictional state, the vibration wave motor generates a holding force (self-holding torque) when stopped, and does not require electric power for generating the holding torque unlike an electromagnetic motor.
振動波モータを雲台の駆動源として採用する場合、良好な加速度特性を得ることができるとともに、良好な速度制御を行うことができる。また、停止時には摩擦による自己保持トルクで、雲台を所定位置に停止させた状態に保持する際の省電力化を図ることができる。 When the vibration wave motor is used as a pan head drive source, it is possible to obtain good acceleration characteristics and to perform good speed control. In addition, at the time of stopping, it is possible to achieve power saving when holding the pan head in a stopped state with a self-holding torque due to friction.
雲台を備える監視カメラ装置の使用形態としては、例えば対象物を高速で追尾しながら撮影するという形態、予め決められている1つの位置を集中して長時間撮影し続けるという形態(定点監視)がある。 As a usage form of the monitoring camera device provided with a pan head, for example, a form in which an object is photographed while tracking at a high speed, or a form in which a predetermined position is continuously focused for a long time (fixed point monitoring). There is.
ここで、上記定点監視を行う場合、長時間に渡り振動波モータが停止されている状態即ち雲台が所定位置に停止されている状態にある。この場合、振動体とこれに加圧接触する移動子の接触部分の摩擦状態が、周囲の環境に含まれる水分などの影響により低摩擦状態に変化し、自己保持トルクが減少することがある。このように長時間に渡り停止された後に、振動波モータを駆動すると、駆動開始からある程度の時間が経過するまでの期間中、振動体と移動子の接触部分が定常摩擦状態と異なる摩擦状態にある。その結果、駆動開始直後においては、速度制御プロファイルに正確に追従した速度制御または位置決め制御を行うことができず、制御精度が一時的に悪化することがある。 Here, when the fixed point monitoring is performed, the vibration wave motor is stopped for a long time, that is, the pan head is stopped at a predetermined position. In this case, the frictional state of the contact portion between the vibrating body and the moving member that is in pressure contact with the vibrating body may change to a low frictional state due to the influence of moisture or the like contained in the surrounding environment, and the self-holding torque may decrease. When the vibration wave motor is driven after being stopped for a long time in this way, the contact portion between the vibrating body and the moving element is in a friction state different from the steady friction state during a period until a certain amount of time has elapsed from the start of driving. is there. As a result, immediately after the start of driving, speed control or positioning control that accurately follows the speed control profile cannot be performed, and the control accuracy may temporarily deteriorate.
上記速度制御プロファイルとは、モータの駆動を制御するために設定された、目標回転速度と時間の関係を表すものである。ここで、例えば図13に示すような速度制御プロファイルPが設定されているとする。この速度制御プロファイルPに従う場合、モータの回転速度は増速されて目標回転速度に達すると、モータの回転速度を目標回転速度に所定時間に保持し、所定時間経過後に減速を開始するように、モータの駆動が制御されることになる。実際のモータの回転速度が上記速度制御プロファイルPに沿って制御される場合、当該モータの制御は、速度制御プロファイルに対して追従性が良い制御といえる。これに対し、上記速度制御プロファイルPに対して、実際のモータの回転速度が点線で示すような軌跡P’を描く場合、当該モータ制御は、速度制御プロファイルに対して追従性が悪い制御といえる。 The speed control profile represents the relationship between the target rotation speed and time set for controlling the drive of the motor. Here, for example, it is assumed that a speed control profile P as shown in FIG. 13 is set. In accordance with this speed control profile P, when the rotational speed of the motor is increased and reaches the target rotational speed, the rotational speed of the motor is held at the target rotational speed for a predetermined time, and deceleration is started after the lapse of the predetermined time. The drive of the motor is controlled. When the actual rotational speed of the motor is controlled along the speed control profile P, it can be said that the control of the motor is a control with good followability to the speed control profile. On the other hand, when the actual motor rotation speed draws a locus P ′ as indicated by a dotted line with respect to the speed control profile P, the motor control can be said to be a control with poor followability to the speed control profile. .
そこで、上述した停止時と駆動時における振動体と移動子の接触部分の摩擦状態の変化に対し、速度プロファイルに対する追従性を悪化させることなく安定して振動波モータの駆動を制御するための方法が提案されている。 Therefore, a method for stably controlling the driving of the vibration wave motor without deteriorating the followability with respect to the speed profile with respect to the change in the frictional state of the contact portion between the vibrating body and the moving member at the time of stopping and driving described above Has been proposed.
例えば、振動波モータの電極に対して、駆動時には、位相がπ/2(rad)異なる駆動信号を印加し、停止時には同位相の駆動信号を印加する方法が提案されている(特許文献1)。この方法の場合、停止時にあっても同相の駆動信号が印加されて振動波が生じ、振動波モータは、駆動時と同様の発熱状態となる。その結果、振動波モータの温度が一定化され、安定した駆動を行うことができる。 For example, a method has been proposed in which a drive signal having a phase difference of π / 2 (rad) is applied to an electrode of a vibration wave motor when driving, and a drive signal having the same phase is applied when stopped (Patent Document 1). . In the case of this method, an in-phase drive signal is applied even when stopped, and a vibration wave is generated, and the vibration wave motor is in a heat generation state similar to that during driving. As a result, the temperature of the vibration wave motor is made constant and stable driving can be performed.
また、振動波モータを長期間放置するときに生じる振動体と移動子の固着を回避するために、振動波モータの継続停止時間を計時し、その継続停止時間に応じて一時的に振動波モータを動作させる方法がある。
振動波モータの停止時に電極に同相の駆動信号を印加する場合、振動体と移動子間の摩擦力による保持力は得られるが、被駆動体を停止状態に保持するための保持力を得ることができない場合がある。 When an in-phase drive signal is applied to the electrodes when the vibration wave motor is stopped, a holding force can be obtained due to the frictional force between the vibrating body and the moving element, but a holding force for holding the driven body in a stopped state can be obtained. May not be possible.
例えば振動波モータが駆動源として用いられ、カメラヘッドをチルト方向へ動作させるためのチルト機構において、カメラヘッドを含むチルト機構の重心位置がチルト回転軸上にない場合がある。この場合、カメラヘッドを所望の位置に停止させた際に、当該チルト回転軸にモーメント力が作用する。ここで、上記チルト回転軸に作用するモーメント力が振動波モータの保持トルクにより大きくなると、カメラヘッドを上記所望の位置に停止させた状態に保持することができないことがある。 For example, in a tilt mechanism that uses a vibration wave motor as a drive source and moves the camera head in the tilt direction, the center of gravity of the tilt mechanism including the camera head may not be on the tilt rotation axis. In this case, moment force acts on the tilt rotation axis when the camera head is stopped at a desired position. Here, if the moment force acting on the tilt rotation axis is increased by the holding torque of the vibration wave motor, the camera head may not be held in the desired position.
また、振動波モータの継続停止時間を計時し、その継続停止時間に応じて一時的に振動波モータを動作させる方法の場合、振動波モータの動作に伴いカメラヘッドが移動される。よって、定点監視の場合においては、予め決められている位置に対する監視即ち定点監視が一時的に中断されることになる。 In the case of a method of measuring the continuous stop time of the vibration wave motor and temporarily operating the vibration wave motor according to the continuous stop time, the camera head is moved along with the operation of the vibration wave motor. Therefore, in the case of fixed-point monitoring, monitoring for a predetermined position, that is, fixed-point monitoring is temporarily interrupted.
本発明の目的は、振動波モータにより、被駆動体を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに被駆動体を安定して駆動することができる駆動装置およびその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a driving device capable of holding a driven body in a stopped state at a desired position for a long time by a vibration wave motor and capable of stably driving the driven body It is to provide a control method.
本発明は、上記目的を達成するため、振動波モータと、前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、前記振動波モータの出力を前記被駆動体に伝達するための少なくとも第1の伝達部材および第2の伝達部材を有し、前記第1の伝達部材と前記第2の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段と、前記振動波モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記振動波モータが前記第1の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration wave motor, a driven body driven by the vibration wave motor, and at least a first transmission for transmitting an output of the vibration wave motor to the driven body. A transmission means having a member and a second transmission member, wherein play is provided between the first transmission member and the second transmission member; and a control means for controlling the vibration wave motor. And the control means controls the vibration wave motor so that the vibration wave motor performs a specific operation for reciprocating the first transmission member within the range of play. A driving device is provided.
本発明は、上記目的を達成するため、振動波モータと、前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、前記振動波モータから出力される駆動力が伝達される第1の伝達部材および前記第1の伝達部材に伝達された駆動力を前記被駆動体に伝達する第2の伝達部材を有し、前記第1の伝達部材との間に前記第2の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、前記振動波モータが前記第1の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置の制御方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration wave motor, a driven body driven by the vibration wave motor, a first transmission member to which a driving force output from the vibration wave motor is transmitted, and the A second transmission member configured to transmit the driving force transmitted to the first transmission member to the driven body, and play between the second transmission member and the first transmission member; And a transmission means provided with a transmission means, wherein the vibration wave motor performs a specific operation for reciprocating the first transmission member within the range of play. A control method for a driving apparatus is provided, wherein the vibration wave motor is controlled.
本発明によれば、振動波モータにより、被駆動体を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに被駆動体を安定して駆動することができる。 According to the present invention, the driven wave body can be held in a state of being stopped at a desired position for a long time by the vibration wave motor, and the driven body can be driven stably.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る駆動装置がチルト機構として用いられている監視カメラ装置を前方から見た斜視図である。図2は図1の監視カメラ装置に用いられているチルト機構の主要部構成を示す斜視図である。図3は図2のチルト回転ギア42およびチルト回転ピニオンギア43の噛み合い状態を模式的に示す平面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a surveillance camera device in which the drive device according to the first embodiment of the present invention is used as a tilt mechanism as seen from the front. FIG. 2 is a perspective view showing a main part configuration of a tilt mechanism used in the monitoring camera apparatus of FIG. FIG. 3 is a plan view schematically showing the meshing state of the
監視カメラ装置は、図1に示すように、カメラヘッド50および当該カメラヘッド50を搭載する雲台40を備える。雲台40は、カメラヘッド50をパン方向へ回転させるためのパン機構、およびカメラヘッド50をチルト方向へ回転させるためのチルト機構を有する。
As shown in FIG. 1, the surveillance camera device includes a
上記パン機構は、テーブル47、このテーブル47をパン回転軸(図示せず;図中のY軸と同軸上に伸びる軸)の周りに回転させるための駆動力を発生するモータ48、およびモータ48の駆動力をテーブル47に伝達するための伝達機構(図示せず)を有する。モータ48としては、例えば振動波モータ、DCモータなど、任意の種類を用いることができる。また、モータ48の動作を制御するための制御部(図示せず)が設けられている。また、テーブル47のパン回転軸周りの回転角(即ちカメラヘッド50のパン角度)を検出するためのセンサ(図示せず)が設けられている。
The pan mechanism includes a table 47, a
上記チルト機構は、テーブル47に設けられている一対の支持部41を有し、支持部材41のそれぞれは、チルト回転軸(図示せず;図中のY軸と直交するX軸と同軸上に伸びる軸)の対応する端部を回転可能に支持する。上記チルト回転軸には、カメラヘッド50が固着されており、上記チルト回転軸をその軸線の周りに回転させるための駆動源として、振動波モータ44が用いられている。
The tilt mechanism has a pair of
一方の支持部材41側のチルト回転軸の端部には、図2に示すように、エンコーダスケール45およびチルト回転ギア42(第2のギア)が固着されている。エンコーダスケール45には、複数のスリット(図示せず)が設けられている。エンコーダスケール45の各スリットは、エンコーダセンサ46により読み取られ、エンコーダ46から出力される信号は、後述するように、チルト回転軸の回転角即ち(カメラヘッド50のチルト角度)の検出に用いられる。
As shown in FIG. 2, an
上記チルト回転ギア42には、チルト回転ピニオンギア43(第1のギア)が噛み合う。チルト回転ピニオンギア43は、上記振動波モータ44の出力軸(図示せず)に固着されている。振動波モータ44が回転されると、チルト回転ピニオンギア43が回転され、それに噛み合うチルト回転ギア42が回転される。ここで、チルト回転ピニオンギア43とチルト回転ギア42のギア比は、所定の減速比になるように設定されている。チルト回転ギア42とチルト回転ピニオンギア43は、互いに共働して振動波モータ44の駆動力をチルト回転軸に伝達するための第1の伝達部材および第2の伝達部材を有する伝達手段を構成する。そして、振動波モータ44の駆動力は、チルト回転ピニオンギア43およびチルト回転ギア42を介して上記チルト回転軸に伝達され、上記チルト回転軸はその軸線の周りに回転される。これにより、カメラヘッド50は、上記チルト回転軸の周りに、即ちチルト方向へ回転される。
The
ここで、チルト回転ギア42およびチルト回転ピニオンギア43の間には、図3に示すように、遊びCLが設けられている。この遊びCLの大きさは、チルト回転ギア42に対して接触せずに、チルト回転ピニオンギア43が正転と逆転を交互に繰り返し回転可能な大きさに設定されている。そして、振動波モータ44がチルト回転ピニオンギア43を上記遊びCLの範囲内で正転と逆転を交互に繰り返しながら回転させるための特定の動作をするように振動波モータ44の制御が行われる。即ち、振動波モータ44の出力軸が、上記遊びCLの範囲内に対応する回転角度範囲内で正転と逆転を交互に繰り返すように回転する(往復運動)。以下、この振動波モータ44の特定の動作を、回復波処理と呼ぶこととし、この回復波処理の詳細については、後述する。
Here, a play CL is provided between the
次に、振動波モータ44の構成について図4および図5を参照しながら説明する。図4(a)は図1の雲台40のチルト機構の駆動源として用いられている振動波モータ44の主要部構成を示す縦断面図である。図4(b)は図4(a)の振動波モータ44の振動体92とスライダ部材93との接触部を拡大して示す縦断面図である。図5は図4(a)の振動波モータ44に印加される駆動信号の波形図を示す図である。
Next, the configuration of the
振動波モータ44は、図4(a)に示すように、積層圧電素子(電気機械エネルギ変換素子)91を有する。積層圧電素子91は、2極に分極されている、薄い環状のセラミックの圧電素子の積層体からなり、A相およびB相を有する。積層圧電素子91には、円筒状の弾性体からなる振動体92が固着されている。振動体92には、円環状のスライダ部材93が加圧接触されており、当該スライダ部材93は、円筒状の移動子94に一体に固着されている(図4(b)参照)。移動子94には、当該移動子94の回転に連動して回転(運動)可能なように出力軸95(出力部材)が連結されており、当該出力軸95は、その軸線の周りに回転可能に支持されている。出力軸95の一端には、上述したチルト回転ピニオンギア43が固着(連結)されている。
As shown in FIG. 4A, the
ここで、圧電素子91のA相、B相のそれぞれに対して駆動信号SA、駆動信号SBが印加されるとする。駆動信号SA,SBは、同じ周波数の信号からなり、また、位相差φを有する。
Here, it is assumed that the drive signal SA and the drive signal SB are applied to the A phase and the B phase of the
例えば図5(a)に示すような、位相差φが+π/2(rad)である駆動信号SA,SBがそれぞれ圧電素子91のA相、B相に印加されると、圧電素子91により振動体92に進行性振動波が励起される。そして、上記進行性振動波により、振動体92とスライダ部材93との接触部Cに摩擦力が生じ(図4(b)参照)、この摩擦力により、スライダ部材93は振動体92に対して相対移動即ち相対的に回転される。即ち、移動子94が回転される。移動子94の回転により、出力軸95はその軸線の周りに回転される。このように、位相差φが+π/2(rad)である駆動信号SA,SBがそれぞれ圧電素子91のA相、B相に印加される場合、出力軸95は回転方向CW(正回転方向)に回転されるとする。
For example, when drive signals SA and SB having a phase difference φ of + π / 2 (rad) as shown in FIG. 5A are applied to the A phase and the B phase of the
これに対し、図5(b)に示すような、位相差φが−π/2(rad)である駆動信号SA,SBがそれぞれ圧電素子91のA相、B相に印加される場合、同様に、出力軸95は回転されるが、その回転方向は、回転方向CWとは逆の回転方向CCW(逆回転方向)となる。
In contrast, when drive signals SA and SB having a phase difference φ of −π / 2 (rad) as shown in FIG. 5B are applied to the A phase and the B phase of the
また、図5(c)に示すような、位相差φが0(rad)即ち位相差がない駆動信号SA,SBがそれぞれ圧電素子91のA相、B相に印加される場合、振動体92には、進行性振動波が励起されずに、定在波が発生する。この定在波が発生した状態においては、振動体92とスライダ部材93の間に摩擦力が発生せず、出力軸95は回転しない。また、スライダ部材93と振動体92の接触部C(図4(b))において、それぞれが互いに微小な間隔をおいて離間した状態になり、自己保持トルクの値が非常に小さくなる。
Further, as shown in FIG. 5C, when the phase difference φ is 0 (rad), that is, the drive signals SA and SB having no phase difference are applied to the A phase and the B phase of the
次に、振動波モータ44に駆動信号SA,SBを印加せずに振動波モータ44を長時間停止した状態に放置した場合に、振動波モータ44の自己保持トルクの値が非常に小さくなることについて説明する。
Next, when the
振動波モータ44の通常回転時においては、スライダ部材93と振動体92の接触部Cは、回転による摩擦状態にあり、乾燥した状態にある。しかしながら、振動波モータ44に駆動信号SA,SBを印加せずに振動波モータ44を長時間停止した状態に放置した場合、周囲の雰囲気中の水分子がスライダ部材93と振動体92の接触部C(図4(b))に侵入し、スライダ部材93と振動体92が滑り易い状態になる。このため、長時間停止状態に放置された振動波モータ44に対してその動作を開始させる場合、当初は、スライダ部材93と振動体92の接触部Cが低摩擦状態にある。そして、振動波モータ44の動作開始からある程度の時間が経過すると、スライダ部材93と振動体92の接触部Cが低摩擦状態から定常摩擦状態に変化する。よって、振動波モータ44の動作開始からある程度の時間が経過するまでの期間中は、発生するトルクが減少し、振動波モータ44の回転速度を速度プロファイルに正確に追従させて制御することができない。
During normal rotation of the
次に、本実施の形態における振動波モータ44を制御するための制御部の構成について図6を参照しながら説明する。図6は図4の振動波モータ44を制御するための制御部の構成を示すブロック図である。
Next, a configuration of a control unit for controlling the
振動波モータ44を制御するための制御部100は、図6に示すように、CPU1を備える。CPU1は、ホストコンピュータ2からの指示信号(例えば駆動開始、目標速度、停止などを示す指示信号)に基づいて、振動波モータ44を動作、停止をさせるための駆動信号を出力する。また、CPU1は、ホストコンピュータ2からの上記指示信号に基づいて、振動波モータ44の回転方向を切り換えるための回転方向切換信号を位相変換部6に出力する。
The
CPU1からの上記駆動信号は、D/A変換器(デジタルアナログ変換器)4によりアナログ信号に変換された後に、VCO(Voltage Controlled Oscillator;可変周波数発振器)5に入力される。VCO5は、D/A変換器4から入力された駆動信号の電圧に応じた周波数の交流電圧を発生する。VCO5で発生された交流電圧は、位相変換部6に入力される。
The drive signal from the CPU 1 is converted into an analog signal by a D / A converter (digital / analog converter) 4 and then input to a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 5. The
位相変換部6は、上記CPU1からの回転方向切換信号に基づいて、VCO5から入力された交流電圧を、振動波モータ44の回転方向を規定する位相差φ(+π/2または−π/2(rad))を有する2つの交流電圧に変換し、それぞれの交流電圧を出力する。ここで、変換後の2つの交流電圧は、それぞれ同じ周波数および電圧を有する。
Based on the rotation direction switching signal from the CPU 1, the
位相変換部6から出力された交流電圧の一方は、電力増幅器(以下、アンプという)7およびマッチングコイル9を経て、駆動信号SAとして振動波モータ44に出力される。そして、上記駆動信号SAは、振動波モータ44の積層圧電素子91のA相に印加される。位相変換部6から出力された交流電圧の他方は、アンプ8およびマッチングコイル10を経て、駆動信号SBとして振動波モータ44に出力され、当該駆動信号SBは、積層圧電素子91のB相に印加される。
One of the AC voltages output from the
CPU1は、エンコーダセンサ46からの出力信号を入力し、当該出力信号に基づいて、振動波モータ44の回転速度および回転方向を検出する。そして、CPU1は、検出した振動波モータ44の回転速度および回転方向が目標回転速度および回転方向に一致するように、フィードバック制御を行う。
The CPU 1 receives an output signal from the
また、CPU1は、タイマ回路3に含まれる継続停止タイマ3a,回復波処理タイマ3b,駆動制御タイマ3cを個別に動作させ、それぞれのタイマ3a〜3cの計時時間に基づいて制御、動作時間などを制御する。ここで、継続停止タイマ3aは、振動波モータ44に駆動信号SA,SBが印加されずに振動波モータ44が継続して停止されている時間(継続停止時間)t1を計時するタイマである。回復波処理タイマ3bは、後述する回復波処理の実行時間t2を計時するタイマである。駆動制御タイマ3cは、駆動信号SA,SBの印加時間を制御するための時間t3を計時するタイマである。
Further, the CPU 1 individually operates the
本実施の形態においては、振動波モータ44が停止されると、継続停止タイマ3aによる継続停止時間t1の計時が開始される。継続停止タイマ3aにより計時された継続停止時間t1が予め設定された閾値taに達すると、回復波処理が開始される。この回復波処理が開始されると、回復波処理タイマ3bにより回復波処理の実行時間t2の計時が開始される。回復波処理タイマ3bにより計時された回復波処理の実行時間t2の計時が所定時間tpに達すると、回復波処理は終了される。また、回復波処理の実行中においては、駆動制御タイマ3cが計時する時間t3に基づいて駆動信号SA,SBの印加時間が制御される。
In the present embodiment, when the
次に、上記回復波処理について図7および図8を参照しながら説明する。図7は図6の制御部100の回復波処理による振動波モータ44の出力軸95の回転方向の切り換え状態を示す図である。図8は制御部100による回復波処理の実行タイミングを模式的に示す図である。
Next, the recovery wave process will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing a switching state of the rotation direction of the
上記回復波処理は、上述したように、上記遊びCL(図3参照)の範囲に対応する回転角度範囲内で出力軸95が正転と逆転を交互に繰り返すように、振動波モータ44を動作させるための制御処理であり、当該制御処理は、所定時間実行される。
As described above, the recovery wave process operates the
上記回復波処理においては、図7に示すように、まず、駆動制御タイマ3cの計時時間t3に基づいて、微小時間ts分出力軸95が例えば正転方向CWへ回転するように振動波モータ44が制御される。即ち、微小時間ts分、A相には、駆動信号SAが印加され、B相には、駆動信号SAとの位相差φが+π/2(rad)の駆動信号SBが印加される(図5(a)参照)。ここで、上記時間tsは、チルト回転ギア42およびチルト回転ピニオンギア43の間にある遊びCL(図3)の範囲内の回転角度分、振動波モータ44の出力軸95を正転方向CWまたは逆回転方向CCWへ回転させる際に必要な時間である。例えば時間tsとしては、0.003秒が設定される。
In the recovery wave process, as shown in FIG. 7, first, based on the time t3 of the
上記振動波モータ44の正転後、振動波モータ44の回転方向を切り換えるように、CPU1から回転方向切換信号が位相変換部6に入力される。そして、微小時間ts分、駆動信号SAおよび当該駆動信号SAとの位相差φが−π/2(rad)の駆動信号SBが振動波モータ44のA相,B相にそれぞれ印加される(図5(b)参照)。これにより、振動波モータ44の出力軸95は、逆転方向CCWへ回転される。この逆転方向CCWへの回転は、上記時間ts分実行される。次いで、再び振動波モータ44の回転方向が切り換えられる。
After the forward rotation of the
このように、回復波処理により、上記遊びCLの範囲に対応する回転角度範囲内で、振動波モータ44(出力軸95)の正転および逆転が交互に繰り返される。この回復波処理の開始と同時に、回復波処理タイマ3bが回復波処理の実行時間t2を計時する動作を開始しており、回復波処理の実行時間t2が所定時間tpに達すると、回復波処理は、終了する。上記所定時間tpは、スライダ部材93と振動体92の接触部Cにおける状態を定常摩擦状態(水分子の侵入による影響が排除された摩擦状態)にするのに必要な正転および逆転の繰り返し回数から決められる時間である。例えば、所定時間tpは、3秒に決定される。
As described above, by the recovery wave process, the forward rotation and the reverse rotation of the vibration wave motor 44 (the output shaft 95) are alternately repeated within a rotation angle range corresponding to the play CL range. Simultaneously with the start of the recovery wave processing, the recovery
また、上記閾値taは、振動波モータ44が自己保持トルクの減少を起こさずに正常に動作を開始することができる継続停止時間の最大値である。そして、上記閾値taの時間内であれば、停止された状態に放置された振動波モータ44を、速度制御プロファイルを正確に追従しながら駆動することができることになる。本実施の形態においては、上記閾値taとして、3分に設定されている。
The threshold ta is the maximum value of the continuous stop time during which the
このように、継続停止時間t1が閾値taに達すると、図8に示すように、上記回復波処理が開始され、当該回復波処理により、スライダ部材93と振動体92の接触部Cにおける状態が、定常的な摩擦状態にされる。よって、振動波モータ44に駆動信号SA,SBを印加せずに振動波モータ44を停止状態に長時間放置した場合に、振動波モータ44の自己保持トルクの低下を未然に防止することができる。その結果、例えばカメラヘッド50の荷重が作用する位置がチルト回転軸上になくても、当該荷重により作用するモーメント力が自己保持トルクの範囲内であれば、振動波モータ44の停止状態においてカメラヘッド50が目標位置から移動することはない。即ち、振動波モータ44に駆動信号SA,SBを印加せずに振動波モータ44を長時間停止状態に放置するような場合においても、カメラヘッド50を目標位置に停止した状態に保持することができる。
Thus, when the continuous stop time t1 reaches the threshold value ta, the recovery wave process is started as shown in FIG. 8, and the state at the contact portion C between the
また、回復波処理の終了後に、ホストコンピュータ2からの駆動指示信号がなく、再度、継続停止時間t1が上記閾値taに達すると、回復波処理が開始される。この際、前回の回復波処理における最後の回転方向が正転方向CWであれば、今回の回復波処理の最初の回転方向は、逆転方向CCWとなるように制御される。
Further, after the recovery wave process is completed, when there is no drive instruction signal from the
次に、制御部100が回復波処理を実行する際の手順について図9を参照しながら説明する。図9は図6の制御部100が回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。図9のフローチャートに示す手順は、CPU1により実行されるものである。
Next, a procedure when the
制御部100のCPU1がホストコンピュータ2からの停止指示信号に基づいて振動波モータ44を停止状態にすると、図9に示すように、CPU1は、継続停止タイマ3aを動作させ、継続停止時間t1の計時を開始させる(ステップS1)。そして、CPU1は、ホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信したか否かを判定する(ステップS2)。
When the CPU 1 of the
上記ステップS2において上記ホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信していない場合、CPU1は、継続停止タイマ3aにより計時された時間t1が上記閾値taに達したか否かを判定する(ステップS3)。ここで、時間t1が上記閾値taに達していない場合、CPU1は、上記ステップS2に戻る。
When the drive start instruction signal from the
上記ステップS3において時間t1が上記閾値taに達したと判定された場合、CPU1は、上述した回復波処理を開始する(ステップS4)。このとき、CPU1は、回復波処理タイマ3bによる回復波処理の実行時間t2の計時を開始させる。そして、CPU1は、回復波処理タイマ3bにより計時された回復波処理の実行時間t2が所定時間tpに達したか否かを判定する(ステップS5)。
When it is determined in step S3 that the time t1 has reached the threshold value ta, the CPU 1 starts the recovery wave process described above (step S4). At this time, the CPU 1 starts measuring the recovery wave processing execution time t2 by the recovery
上記ステップS5において回復波処理の実行時間t2が所定時間tpに達したと判定された場合、CPU1は、回復波処理を終了する(ステップS6)。この回復波処理の終了に伴い回復波処理タイマ3bは、リセットされる。そして、CPU1は、継続停止タイマ3aをリセットし(ステップS7)、上記ステップS1に戻る。
When it is determined in step S5 that the recovery wave process execution time t2 has reached the predetermined time tp, the CPU 1 ends the recovery wave process (step S6). As the recovery wave process ends, the recovery
これに対し、上記ステップS5において回復波処理の実行時間t2が所定時間tpに達していない判定された場合、CPU1は、ホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信したか否かを判定する(ステップS8)。上記駆動開始指示信号を受信していない場合、CPU1は、上記ステップS5に戻る。
On the other hand, when it is determined in step S5 that the recovery wave processing execution time t2 has not reached the predetermined time tp, the CPU 1 determines whether or not a drive start instruction signal from the
上記ステップS8においてホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信したと判定された場合、CPU1は、回復波処理を中止し(ステップS9)、継続停止タイマ3aをリセットする(ステップS10)。そして、CPU1は、上記受信した駆動開始信号に基づいて振動波モータ44の動作を開始させる制御へ移行する(ステップS11)。
When it is determined in step S8 that the drive start instruction signal is received from the
上記ステップS2においてホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信したと判定された場合、CPU1は、継続停止タイマ3aをリセットする(ステップS10)。そして、CPU1は、上記受信した駆動開始信号に基づいて振動波モータ44の動作を開始させる制御へ移行する(ステップS11)。
If it is determined in step S2 that the drive start instruction signal has been received from the
このように、本実施の形態によれば、振動波モータ44により、チルト回転軸(カメラヘッド50)を長時間に渡り所望の位置に停止させた状態に保持することができるとともに、チルト回転軸(カメラヘッド50)を安定して駆動することができる。
Thus, according to the present embodiment, the tilt rotation shaft (camera head 50) can be held at a desired position for a long time by the
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について図10を参照しながら説明する。図10は本発明の第2の実施の形態に係る駆動装置の回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for executing the recovery wave process of the driving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態は、上記第1の実施の形態と同様の構成を有するが、回復波処理の実行中には、ホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受け付けない点で、上記第1の実施の形態と異なる。以下の説明においては、上記第1の実施の形態の同じ部材、同じブロックには、同一の符号を用いる。
The present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but the first embodiment is different in that a drive start instruction signal from the
制御部100のCPU1がホストコンピュータ2からの停止指示信号に基づいて振動波モータ44を停止状態にすると、図10に示すように、CPU1は、継続停止タイマ3aを動作させ、継続停止時間t1の計時を開始させる(ステップS21)。そして、CPU1は、ホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信したか否かを判定する(ステップS22)。
When the CPU 1 of the
上記ステップS22において上記ホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信していない場合、CPU1は、継続停止タイマ3aにより計時された時間t1が上記閾値taに達したか否かを判定する(ステップS23)。ここで、時間t1が上記閾値taに達していない場合、CPU1は、上記ステップS22に戻る。
When the drive start instruction signal is not received from the
上記ステップS23において時間t1が上記閾値taに達したと判定された場合、CPU1は、上述した回復波処理を開始する(ステップS24)。このとき、CPU1は、回復波処理タイマ3bによる回復波処理の実行時間t2の計時を開始させる。そして、CPU1は、回復波処理タイマ3bにより計時された回復波処理の実行時間t2が所定時間tpに達したか否かを判定する(ステップS25)。
When it is determined in step S23 that the time t1 has reached the threshold value ta, the CPU 1 starts the recovery wave process described above (step S24). At this time, the CPU 1 starts measuring the recovery wave processing execution time t2 by the recovery
上記ステップS25において回復波処理の実行時間t2が所定時間tpに達したと判定された場合、CPU1は、回復波処理を終了する(ステップS26)。この回復波処理の終了に伴い回復波処理タイマ3bは、リセットされる。そして、CPU1は、継続停止タイマ3aをリセットし(ステップS27)、上記ステップS21に戻る。
When it is determined in step S25 that the recovery wave process execution time t2 has reached the predetermined time tp, the CPU 1 ends the recovery wave process (step S26). As the recovery wave process ends, the recovery
上記ステップS22においてホストコンピュータ2からの駆動開始指示信号を受信したと判定された場合、CPU1は、継続停止タイマ3aをリセットする(ステップS28)。そして、CPU1は、上記受信した駆動開始信号に基づいて振動波モータ44の動作を開始させる制御へ移行する(ステップS29)。
If it is determined in step S22 that the drive start instruction signal has been received from the
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について図11および図12を参照しながら説明する。図11は本発明の第3の実施の形態に係る振動波モータの駆動装置による回復波処理の実施タイミングを示す図である。図12は本発明の第3の実施の形態に係る駆動装置の回復波処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a diagram showing the execution timing of the recovery wave processing by the vibration wave motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for executing the recovery wave process of the driving apparatus according to the third embodiment of the present invention.
本実施の形態は、上記第1の実施の形態と同様の構成を有するが、電源投入、リセット指示など、雲台40の初期化動作が要求される初期化指示が入力されると、当該初期化動作の実行前に回復波処理を実行する点で異なる。以下の説明においては、上記第1の実施の形態の同じ部材、同じブロックには、同一の符号を用いる。
The present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but when an initialization instruction that requires an initialization operation of the
本実施の形態においては、上記初期化指示が入力されると、雲台40のパン機構およびチルト機構において、初期位置に対する位置決めなどの初期化動作が行われる。例えばチルト機構においては、振動波モータ44を動作させ、カメラヘッド50を初期位置に停止させるための初期化動作が行われる。
In the present embodiment, when the initialization instruction is input, the panning mechanism and the tilting mechanism of the
ここで、チルト機構に関しては、図11に示すように、初期化指示が入力されると、まず、回復波処理が実行される。そして、回復波処理の終了後に、初期化動作に対応する駆動信号SA,SBが振動波モータ44に出力される。
Here, regarding the tilt mechanism, as shown in FIG. 11, when an initialization instruction is input, recovery wave processing is first executed. Then, after the recovery wave process is completed, drive signals SA and SB corresponding to the initialization operation are output to the
制御部100のCPU1は、図12に示すように、初期化指示が入力されたか否かを判定する(ステップS31)。ここで、初期化指示が入力されると、CPU1は、回復波処理を実行する(ステップS32)。この回復波処理の実行時間は、上記第1および第2の実施の形態と異なり、10秒である。次いで、CPU1は、初期化動作に対応する駆動信号SA,SBを振動波モータ44に出力し、振動波モータ44の動作を制御する(ステップS33)。そして、CPU1は、本処理を終了する。
As shown in FIG. 12, the CPU 1 of the
このように、本実施の形態においては、初期化指示が入力されると、回復波処理が実行された後に、振動波モータ44を動作させ、カメラヘッド50をチルト方向の初期位置に停止させるための初期化動作が行われる。これにより、初期化動作開始時において、振動波モータ44の自己保持トルクが低下することを未然に防止することができる。
As described above, in this embodiment, when the initialization instruction is input, the
1 CPU
3a 継続停止タイマ
6 位相変換部
40 雲台
42 チルト回転ギア
43 チルト回転ピニオンギア
44 振動波モータ
45 エンコーダスケール
46 エンコーダセンサ
50 カメラヘッド
91 積層圧電素子
92 振動体
93 スライダ部材
94 移動子
95 出力軸
100 制御部
1 CPU
3a
Claims (8)
前記振動波モータにより駆動される被駆動体と、
前記振動波モータの出力を前記被駆動体に伝達するための少なくとも第1の伝達部材および第2の伝達部材を有し、前記第1の伝達部材と前記第2の伝達部材との間には遊びが設けられている伝達手段と、
前記振動波モータを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記振動波モータが前記第1の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置。 A vibration wave motor;
A driven body driven by the vibration wave motor;
It has at least a first transmission member and a second transmission member for transmitting the output of the vibration wave motor to the driven body, and between the first transmission member and the second transmission member A transmission means provided with play;
Control means for controlling the vibration wave motor,
The control means controls the vibration wave motor so that the vibration wave motor performs a specific operation for repeatedly reciprocating the first transmission member within the play range. apparatus.
前記制御手段は、前記計時手段により計時された継続停止時間が予め設定された所定時間に達すると、前記振動波モータが前記特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 Comprising time measuring means for measuring a continuous stop time in which the vibration wave motor is continuously stopped;
The control means controls the vibration wave motor so that the vibration wave motor performs the specific operation when the continuous stop time measured by the time measurement means reaches a predetermined time set in advance. The drive device according to claim 1.
前記出力部材は、前記第1の伝達部材と連結されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の駆動装置。 The vibration wave motor includes a vibration body, an electromechanical energy conversion element fixed to the vibration body and exciting the vibration body to the vibration body, and a vibration wave that is in contact with the vibration body and excited by the vibration body. A mover that relatively moves, and an output member that moves by relative movement of the mover,
The drive device according to claim 1, wherein the output member is connected to the first transmission member.
前記第2の伝達部材は、前記第1のギアと噛み合わされ、前記第1のギアとの間に遊びが設けられている第2のギアからなり、
前記制御手段は、前記特定の動作として、前記振動波モータが前記第1のギアを前記遊びの範囲内で正転、逆転を繰り返しながら回転させる動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする請求項6に記載の駆動装置。 The first transmission member includes a first gear fixed to the output member,
The second transmission member comprises a second gear meshed with the first gear and provided with play between the first gear,
The control means controls the vibration wave motor as the specific operation so that the vibration wave motor rotates the first gear while repeating normal rotation and reverse rotation within the range of play. The drive device according to claim 6.
前記振動波モータが前記第1の伝達部材を前記遊びの範囲内で繰り返し往復運動させるための特定の動作をするように、前記振動波モータを制御することを特徴とする駆動装置の制御方法。 A vibration wave motor, a driven body driven by the vibration wave motor, a first transmission member to which a driving force output from the vibration wave motor is transmitted, and a driving force transmitted to the first transmission member And a second transmission member for transmitting a drive signal to the driven body, and a transmission means provided with play between the first transmission member and the second transmission member. An apparatus control method comprising:
A control method for a driving apparatus, comprising: controlling the vibration wave motor so that the vibration wave motor performs a specific operation for reciprocating the first transmission member within the range of play.
Priority Applications (1)
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JP2008144547A JP2009296681A (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Drive unit and its controlling method |
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