JP2014124011A - 振動子および移動子を備える振動アクチュエータの駆動装置 - Google Patents
振動子および移動子を備える振動アクチュエータの駆動装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】超音波モータ10は、振動アクチュエータとして振動子11および回転子12を備える。ECU30は、ハンチング状態を検知するハンチング検知手段として機能する。また、ECU30は、ハンチング状態が検知された場合に、交流電圧の駆動周波数を高周波側にシフトさせる。
【選択図】図4
Description
ハンチング検知手段は、
移動子の停止判定時間以上の停止がハンチング判定期間中に所定回数以上検出された場合にハンチング状態を検知することを特徴としてもよい。
移動子の移動速度を検出する速度検出手段と、検出された移動速度及び目標速度に基づいて交流電圧の電圧値を制御する駆動電圧制御手段とをさらに備えてもよい。
振動アクチュエータは、定在波・複合振動方式の超音波モータであってもよい。
実施の形態1.
実施の形態1では、振動アクチュエータの例として超音波モータを想定する。
図1に、本実施形態に係る超音波モータ10に関連する構成の例を示す。超音波モータ10は、たとえば定在波・複合振動方式の超音波モータであり、振動子11と、振動子11の振動に伴って回転する回転子12と、回転子12の回転角度を検出するエンコーダ13とを備える。回転子12は、表面の少なくとも一部が円筒面または球面を構成する形状であり、所定の軸または中心の周りに回転可能に配置される。なお、エンコーダ13に代えてポテンショメータを用いてもよい。
ECU30は、振動アクチュエータの駆動装置であると解釈することができる。または、ECU30およびドライバ20が振動アクチュエータの駆動装置であると解釈してもよい。
図2に、本実施形態に係る超音波モータ10の周波数特性を示す。本願発明者は、速度フィードバックにより動作が制御される超音波モータ10において、共振周波数frの近傍の周波数帯、たとえばf1≦(駆動周波数)≦f2の周波数帯で駆動した場合に、ハンチング現象が発生することを発見した。
図4は、実施の形態1におけるECU30の処理の流れの例を示すフローチャートである。この処理は、たとえばECU30からドライバ20へのモータ回転指令として実行される。
まずECU30は超音波モータ10を動作させる(ステップS1)。たとえば、所定の電圧指令値をドライバ20に送信することにより、回転子12が回転するよう制御する。なお、ステップS1の前に、目標位置(たとえば制御の目標とする回転子12の回転角度)を決定して記憶してもよい。
このステップS3は、回転子12が停止していた時間を測定する工程と、所定の判定期間内において回転子12が停止した回数を計測する工程とを備え、判定期間内に回転子12が所定回数以上停止していればハンチングが検知されたと判定される。このように、ECU30は、超音波モータ10のハンチング状態を検知するハンチング検知手段として機能し、回転子12の停止判定時間以上の停止がハンチング判定期間中に所定回数以上検出された場合にハンチング状態を検知する。
一方、ステップS3においてハンチングが検知されなかった場合にはステップS4は実行されない。
一方、目標位置に到達していない場合、処理はステップS1に戻り、回転子12の回転動作が継続される。
実施の形態2は、実施の形態1において、駆動周波数を制御するタイミングを変更したものである。
図5は、実施の形態2におけるECU30の処理の流れの例を示すフローチャートである。この処理は、たとえばECU30からドライバ20へのモータ回転指令に応じて実行される。
超音波モータ10は、定在波方式のものに限らず、進行波方式であってもよい。また、複合振動方式に限らず、単一の振動によるものであってもよい。
また、超音波モータに限らず、他の振動アクチュエータにも応用可能である。すなわち、振動は超音波域の周波数でなくともよく、また、回転運動を行うモータでなく直線運動を行うスライダまたはその他の運動を行う構成であってもよい。回転子12は、より一般的には、円筒面や球面を含まない移動子であってもよく、エンコーダ13は、より一般的には移動子の位置検出手段であってもよい。
Claims (5)
- 振動子および移動子を備える振動アクチュエータの駆動装置において、
前記振動子へ印加する交流電圧の駆動周波数を制御する周波数制御手段と、
前記振動アクチュエータのハンチング状態を検知するハンチング検知手段と、
を備え、
前記周波数制御手段は、ハンチング状態が検知された場合に、前記振動子へ印加する交流電圧の駆動周波数を高周波側にシフトさせることを特徴とする振動アクチュエータの駆動装置。 - 前記ハンチング検知手段は、
前記移動子の停止時間を測定するとともに、
前記移動子が停止した回数を計測することを特徴とする請求項1に記載の振動アクチュエータの駆動装置。 - 前記ハンチング検知手段は、
前記移動子の停止判定時間以上の停止がハンチング判定期間中に所定回数以上検出された場合にハンチング状態を検知することを特徴とする請求項2に記載の振動アクチュエータの駆動装置。 - 前記移動子の移動速度を検出する速度検出手段と、
検出された移動速度及び目標速度に基づいて前記交流電圧の電圧値を制御する駆動電圧制御手段と
をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の振動アクチュエータの駆動装置。 - 前記振動アクチュエータは、定在波・複合振動方式の超音波モータである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の振動アクチュエータの駆動装置。
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