JP2738930B2 - 超音波モータの駆動制御回路 - Google Patents

超音波モータの駆動制御回路

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JP2738930B2 JP62036178A JP3617887A JP2738930B2 JP 2738930 B2 JP2738930 B2 JP 2738930B2 JP 62036178 A JP62036178 A JP 62036178A JP 3617887 A JP3617887 A JP 3617887A JP 2738930 B2 JP2738930 B2 JP 2738930B2
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    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は超音波モータの駆動制御回路に関する。 B.従来の技術 第8図および第9図により回転型超音波モータの構成
について説明する。 環状の電歪素子1の上面には、蒸着等により同形状に
電極2が形成され、下面には同様に電極3が設けられて
いる。この電極3の下面に接着剤4により弾性体5が接
着され、その下面に図示しないばね部材により移動体6
が加圧接触されている。各部材は電歪素子1と同形状に
形成される。 電極2は、第9図に示すように弾性体5に生ずる屈曲
振動の波長(λ)の1/2長に相当するセグメント電極2a
〜2f,2h〜2mと、波長(λ)の1/4長に相当するセグメン
ト電極2gと、波長(λ)の3/4長に相当するセグメント
電極2nとに分割されている。セグメント電極2a〜2f,2h
〜2mは導電性ペースト7によりセグメント電極2a〜2fが
1つの電極、またセグメント電極2h〜2mが1つの電極と
なるようにそれぞれ接続されている。そしてセグメント
電極2a〜2fにはL端子が、セグメント電極2h〜2mにはR
端子が設けられている。セグメント電極2nは導電性ペー
スト7により電極3と接続され、接地されるG端子が設
けられている。電歪素子1の各セグメント電極2a〜2f,2
h〜2mのそれぞれに対応する部分は、導電性ペースト7
により各電極を接続する前に、これらのセグメント電極
2a〜2f,2h〜2mと電極3を用いて分極処理が施され、電
歪素子1の各セグメント電極2a〜2f,2h〜2mのそれぞれ
に対応する部分はそれぞれ互いに隣合う部分とは異なる
分極方向とされている。 R端子およびL端子にそれぞれ互いに90度位相のずれ
た周波電圧を印加すると弾性体5に進行性振動波が生
じ、移動体6が回転駆動する。 C.発明が解決しようとする問題点 この種の超音波モータを駆動する場合、その回転角度
位置を検出することが不可欠であり、ロータリーエンコ
ーダ等、別設の位置検出センサによることも考えられる
が、部品点数の増加、機器の大型化等を招来し好ましく
ない。特に検出分解能を高めると検出センサの精度も高
くなりコスト的にも問題がある。 本発明の目的は、駆動周波信号のパネル数から位置検
出をなし得る超音波モータの駆動制御回路を提供するこ
とにある。 D.問題点を解決するための手段 第1図に示すクレーム対応図において、本発明は、周
波信号の印加により駆動される超音波モータ101の駆動
制御回路に適用されるもので、超音波モータ101が基準
移動量だけ移動することを検出する基準移動量検出手段
105と、周波信号の繰り返し回数を検出する繰り返し回
数検出手段102と、基準移動量検出手段の検出結果にし
たがって超音波モータ101が基準となる移動量だけ駆動
される間に繰り返し回数検出手段102で検出された周波
信号の繰り返し回数から基準移動量あたりの繰り返し回
数を求め、この基準移動量あたりの繰り返し回数に基づ
いて目標移動量に相当する繰り返し回数を演算する演算
手段103と、演算手段103の動作に先立って超音波モータ
101を基準量移動させる駆動制御手段104とを具備するこ
とにより、上記目的を達成する。 E.作用 演算手段103の動作に先立って超音波モータ101を基準
量移動させる。超音波モータ101が基準となる移動量だ
け駆動される間の周波信号の繰り返し回数を検出して基
準移動量あたりの繰り返し回数を求める。この基準移動
量あたりの繰り返し回数に基づいて目標移動量に相当す
る繰り返し回数を演算する。 F.実施例 −第1の実施例− 第2図〜第5図により、第8図および第9図に示した
回転型超音波モータに適用した第1の実施例について説
明する。 第2図において、パルス発生器11の出力はインバータ
12を介してDフリップフロップ(以下、フリップフロッ
プ)13のクロック端子CKに入力されている。フリップフ
ロップ13の出力端子は入力端子Dに接続されるととも
にアナログスイッチ14に接続され、出力端子Qはアナロ
グスイッチ15に接続され、両アナログスイッチ14,15は
アンドゲート16に接続されている。このアンドゲート16
の出力はドライバ17で増幅されて超音波モータ18のR端
子に入力される。また、パルス発生器11の出力はDフリ
ップフロップ(以下、フリップフロップ)19のクロック
端子CKに直接入力されている。このフリップフロップ19
の出力端子は入力端子Dに接続され、出力端子Qは、
アンドゲート20およびカウンタ22に接続されている。ア
ンドゲート20の出力はドライバ23で増幅されて超音波モ
ータ18のL端子に入力される。一方、カウンタ22の出力
は制御回路24に入力され、また、カウンタ22のセット/
リセット端子S/Rには信号線l1を介して制御回路24から
セット信号あるいはリセット信号が入力される。更にア
ンドゲート16,20の入力端子には信号線l2を介して制御
回路24からイネーブル信号が入力される。又、アナログ
スイッチ14の非反転制御端子およびアナログスイッチ15
の反転制御端子には信号線l3を介して超音波モータの回
転方向を選択する選択信号が供給される。 スイッチ25,26は超音波モータ18の2つの基準角度位
置でそれぞれ閉成されるもので、開時は電源電圧Vccを
制御回路24のスイッチ端子SW1,SW2に印加し、閉時はそ
のスイッチ端子SW1,SW2を接地する。制御回路24はROM,R
AM,CPU等から成る周知のマイクロコンピュータで構成さ
れ、後述の処理手順例にしたがって各信号線l1〜l3に出
力する信号を制御する。 第3図および第4図の処理手順に基づいてこの実施例
を更に詳述する。 図示しない電源スイッチの投入に応答してこのプログ
ラムが起動され、ステップS1で、カウンタ22のセット/
リセット端子S/Rに接続された信号線l1にリセットパル
スを出力しカウンタ22をリセットして、ステップS2に進
む。ステップS2においては、スイッチ25が閉じているか
否かを判定し、否定判定されるとステップS11におい
て、アンドゲート16,20に接続された信号線l2をハイレ
ベルとしてアンドゲート16,20をイネーブル状態にする
とともに、信号線l3をハイレベルに設定する。 今、電源スイッチの投入によりパルス発生器11から第
5図に示すパルス信号aが出力されると、フリップフロ
ップ19のQ出力bがパルス信号aの立上りでトリガさ
れ、第5図に示すように、パルス信号aを1/2分周した
信号bが得られる。一方、フリップフロップ13のQ出力
cは、インバータ12により反転されたパルス信号a′の
立上りでトリガされて立上り、フリップフロップ19のQ
出力bに対して90度進んだ信号となる。また、フリップ
フロップ13の出力dは、逆にフリップフロップ19のQ
出力bに対して90度遅れた信号となる。 したがって、信号線l3の選択信号の状態によりいずれ
か一方のアナログスイッチを通過したパルス信号cまた
はdがアンドゲート16を通過するとともに、フリップフ
ロップ19のQ出力bがアンドゲート20を通過する。パル
ス信号cまたはdはドライバ17で増幅されて超音波モー
タ18のR端子に印加され、パルス信号bはドライバ23で
増幅されて超音波モータ18のL端子に印加され、これに
より超音波モータ18が回転駆動される。 超音波モータ18の回転によりスイッチ25が閉じるとス
テップS2で肯定判定されてステップS3に進み、信号線l2
をローレベルにしてアンドゲート16,20をオフし、超音
波モータ18を停止する。次いでステップS4において、信
号線l1にセット信号を出力してカウンタ22をセットし、
ステップS5で、再び信号線l2をハイレベルにするととも
に信号線l3をローレベルに設定して超音波モータ18を以
前と逆に回転させる。カウンタ22はフリップフロップ19
のQ出力bのパルス数を計数する。 ステップS6でスイッチ26が閉じたか否かを判定し、閉
じるとステップS7でカウンタ22のカウント値を読み取
り、次いでステップS8で信号線l2をローレベルにして超
音波モータ18を停止する。そして、ステップS9におい
て、予め知られているスイッチ25閉からスイッチ26閉に
至るまでの回転角度とその間に計数されたカウント値か
ら、超音波モータ18の単位移動量当りのパルス数を演算
し、ステップS10でその演算結果を格納する。 以上の手順が実行され、次に超音波モータ18により、
移動体6に接続された図示しない移動対象物を駆動する
場合、第4図に示すプログラムが起動される。 ステップS21において目標移動量に対するパルス数を
算出し、ステップS2でカウンタ22をリセットした後、ス
テップS23でカウンタ22をセットする。ステップS24で信
号線l2をハイレベルとして超音波モータ18を回転駆動す
る。この間、カウンタ22はフリップフロップ19のQ出力
bのパルス数をカウントする。ステップS25でカウント
値を読み込み、ステップS26でそのカウント値がステッ
プS21で求めた算出パルス数に等しいか否かを判定す
る。否定されるとステップS25,S26を繰り返し、肯定さ
れるとステップS27に進み、信号線l2をローレベルとし
て超音波モータ18を停止させる。 以上の構成の実施例において、カウンタ22が繰り返し
回数検出手段102を、制御回路24により演算手段103およ
び駆動制御手段104を、ステッチ25および26が基準移動
量検出手段105をそれぞれ構成する。 −第2の実施例− 第6図,第7図に基づいて、自動焦点調節カメラに適
用した実施例について説明する。第2図〜第5図と同様
な箇所には同一の符号を付して説明する。 第6図において、撮影光学系31は超音波モータ18によ
り光軸方向に移動される。撮影光学系31を通過した光束
がミラー32を経てCCD33に入射された電気信号に変換さ
れて測距回路34に入力される。測距回路34は入力信号か
ら像面ずれ量を演算して制御回路24に入力する。この実
施例では、まず任意の撮影距離の被写体像をCCD33に結
像させて像面ずれ量を求めて記憶する。次いで撮影光学
系31を光軸方向に移動せしめて合焦位置で停止させると
ともに、この間に超音波モータ18に供給されるパルス数
をカウントする。そして、記憶した像面ずれ量とカウン
ト値から、超音波モータ18の単位移動量当りすなわち、
単位像面ずれ量当りのパルス数を演算し、この演算結果
に基づいて超音波モータ18の位置検出を行う。 第7図の処理手順により更に詳細に説明する。 電源スイッチが投入されると、ステップS31において
カウンタ22をリセットし、ステップS32においてカウン
タ22をセットする。ステップS33では、CCD33からの電気
信号により測距回路34で像面ずれ量を検出して記憶す
る。次いでステップS34に進み、信号線l2をハイレベル
にして超音波モータ18を回転駆動する。カウンタ22は超
音波モータ18に供給するパルス数をカウントする。一
方、ステップS35において、測距回路34で再び像面ずれ
量を検出し、ステップS35で合焦しているか否かを判定
する。像面ずれ量が零あるいはその許容範囲内であると
合焦と判定しステップS37に進む。ステップS37でカウン
ト値を読み込み、ステップS38で信号線l2をローレベル
にして超音波モータ18を停止させる。次いで、ステップ
S39において、ステップS33で記憶された像面ずれ量とカ
ウント値とから、単位像面ずれ量(単位移動量)当りの
パルス数を算出し、この結果をステップS40で記憶す
る。 そして、第4図に示した処理手順と同様の処理手順に
より、検出された像面ずれ量から駆動パルス数を算出
し、カウンタ22のカウント値とその算出値とが一致した
時点で超音波モータ18を停止させる。 なお、この発明はリニア型超音波モータにも適用でき
る他、超音波モータ自身の構成は実施例に限定されな
い。 G.発明の効果 本発明によれば、超音波モータに印加される周波信号
の繰返し数を検出することにより超音波モータの移動量
を検出できるので、従来のような別設のセンサ等が不要
となり構成の簡略化、小型化、コスト低減に寄与する。 また、演算手段の動作に先立って、基準移動量当りの
繰返し回数を求めて実際の移動量を検出したり、目標の
移動量を繰返し回数に換算するようにしているから、周
囲環境に影響を受けることなく精度の高い移動量の検出
と駆動制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図はクレーム対応図である。 第2図〜第5図は本発明の第1の実施例を示し、第2図
が全体構成図、第3図および第4図が処理手順例を示す
フローチャート、第5図が各部信号波形図である。 第6図および第7図は本発明の第2の実施例を示し、第
6図が全体構成図、第7図が処理手順例を示すフローチ
ャートである。 第8図および第9図は回転型超音波モータの一例を示す
部分正面図および平面図である。 11:パルス発生器 13,19:フリップフロップ 14,15:アナログスイッチ 17,23:ドライバ、18:超音波モータ 22:カウンタ、24:制御回路 25,26:スイッチ、31:撮影光学系 33:CCD、34:測距回路 101:超音波モータ 102:繰返し回数検出手段 103:演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 英洋 東京都品川区西大井1丁目6番3号 日 本光学工業株式会社大井製作所内 (72)発明者 松井 秀樹 東京都品川区西大井1丁目6番3号 日 本光学工業株式会社大井製作所内 (72)発明者 横沼 則一 東京都品川区西大井1丁目6番3号 日 本光学工業株式会社大井製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−166508(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.周波信号の印加により駆動される超音波モータの駆
    動制御回路において、 前記超音波モータが基準移動量だけ移動することを検出
    する基準移動量検出手段と、 前記周波信号の繰り返し回数を検出する繰り返し回数検
    出手段と、 前記基準移動量検出手段の検出結果にしたがって前記超
    音波モータが基準となる移動量だけ駆動される間に前記
    繰り返し回数検出手段で検出された前記周波信号の繰り
    返し回数から基準移動量あたりの繰り返し回数を求め、
    この基準移動量あたりの繰り返し回数に基づいて目標移
    動量に相当する繰り返し回数を演算する演算手段と、 前記演算手段の動作に先立って前記超音波モータを基準
    量移動させる駆動制御手段とを具備することを特徴とす
    る超音波モータの駆動制御回路。
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