JP2874797B2 - 振動アクチュエータのための制御装置 - Google Patents

振動アクチュエータのための制御装置

Info

Publication number
JP2874797B2
JP2874797B2 JP2306399A JP30639990A JP2874797B2 JP 2874797 B2 JP2874797 B2 JP 2874797B2 JP 2306399 A JP2306399 A JP 2306399A JP 30639990 A JP30639990 A JP 30639990A JP 2874797 B2 JP2874797 B2 JP 2874797B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
frequency
control device
output
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2306399A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04178182A (ja
Inventor
健一 片岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2306399A priority Critical patent/JP2874797B2/ja
Publication of JPH04178182A publication Critical patent/JPH04178182A/ja
Priority to US08/237,913 priority patent/US6031316A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2874797B2 publication Critical patent/JP2874797B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は振動アクチュエータのための制御装置に関す
る。
[従来の技術] 従来、振動アクチュエータの位置制御は、エンコーダ
からの位置検出信号をコンピュータに読み込み、それに
応じて振動周波数や振動振幅又は外部ブレーキの力を変
化させて位置を制御している。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来例では振動アクチュエータの
振動周波数成分の振動が位置検知用センサの出力に重畳
されるため、実際のアクチュエータの位置を中心にして
ある変動幅を持つ位置データを検知することになり、位
置制御が不安定になってしまう欠点があった。
本発明の目的は、前述の欠点を有しない新規な振動ア
クチュエータのための制御装置を提供することである。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、電
気−機械エネルギー変換素子に対して周波信号を印加し
て、振動体を励振させ駆動力を得る振動アクチュエータ
のための制御装置において、前記アクチュエータの駆動
力にて該アクチュエータとの相対的な移動を行う移動体
の前記アクチュエータに対しての相対的な移動に応じた
信号を出力する移動状態検出手段と、前記アクチュエー
タの振動の周波数の複数倍の周波数に同期したタイミン
グで前記移動状態検出手段からの出力信号をサンプリン
グし、実質的に前記サンプリングされた出力信号の平均
値に応じた値に基づいて移動状態を評価する処理手段
と、を設けたことを特徴とする。
同じく、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明
における前記処理回路は、振動体の振動状態に応じた周
波信号を形成する振動状態検知手段にて形成された周波
信号の周波数の複数倍の周波数に同期したタイミングに
て前記移動状態検出手段からの出力をサンプリングする
ものであることを特徴とするものである。
同じく、請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明
における前記処理回路は、前記電気−機械エネルギー変
換素子に印加される周波信号の周波数の複数倍の周波数
に同期したタイミングにて前記移動状態検出手段からの
出力信号をサンプリングするものであることを特徴とす
るものである。
[作 用] 上記した構成の発明では、相対的な移動の際の振動の
影響を受けることなく移動状態を検出できるので、振動
アクチュエータの高精度の制御が可能となる。
[実 施 例] 実施例1 以下に図を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
第1図は、リング型振動体上に進行性振動波を発生さ
せ、摩擦力によってロータを回転させるタイプの振動ア
クチュエータを用いて高精度位置決めを行うθステージ
の位置制御回路のブロック図である。
1は振動体、2は電気−機械エネルギー変換素子とし
ての圧電素子、3はロータ、4は回転軸、である。圧電
素子2は振動体1に波数の等しい2つの定在波を発生さ
せ、その合成によって進行波を発生させている。又、圧
電素子2には振動検出用電極が設けられており、振動体
1の振動に対応するS相信号を発生している。又、振動
体1の図中上面にはロータ3が加圧接触されており、摩
擦力によって回転運動させている。5はロータリーエン
コーダ、6はθステージ、である。7は振動アクチュエ
ータの振動体1の振動振幅をA相とB相の電圧振幅又は
周波数変化でコントロールするための振動振幅制御回
路、8はロータリーエンコーダのRA相とRB相の位置的に
90゜位相のずれた2相のパルスをカウントして回転角度
を検出するカウンタ、9はコンパレータ、10はパルスエ
ッジ検出回路、である。振動体1の振動に対応する、ほ
ぼ正弦波信号であるS相信号をコンパレータ9でほぼデ
ューティ50%の方形波に変換し、パルスエッジ検出回路
10でその方形波の立ち上がりと立ち下がりエッジに同期
してその方形波のパルス幅に対して十分短いパルスを発
生している。ここで、R1《R2でVcは正の電圧であるた
め、振動停止時にはS相信号は0[V]となりコンパレ
ータ9の出力も0[V]となる。
11は公知のラッチ、13は公知のディジタル加算器(以
下加算器と言う)、14は公知の論理和素子、15はCPU、1
2はタイマ、である。第2図にCPU15の動作をフローチャ
ートで示す。以下にはこれを用いて詳細な説明をする。
まず、振動に同期して位置を検出することでどのような
効果があるかを簡単に説明しておく。ここで、振動体1
の振動振幅が、ロータ3が回転しない程度に小さい振幅
であったとする。すると、ロータリーエンコーダ5の出
力信号をカウントするカウンタ8の出力は、あるカウン
ト値を中心に振動体1の振動周波数で振動しはじめる。
このカウンタ8の出力をもし任意のタイミングでCPU15
に読み込んだとすると、カウントの中心値を知ることは
難しい。しかし、ここで振動体1の振動の立ち上がりと
立ち下がりに同期してカウント値を2回読み込んでその
平均をとればカウントの中心値から+Δと−Δずれた値
の平均をとることになるためカウントの中心値を知るこ
とが可能となる。このため、位置制御時に真の位置にき
わめて近い位置の検出が可能となり、停止位置精度が向
上する。
一方、最初はCPU15が振動振幅指令を0としているた
め、振動振幅制御回路7のA相、B相の交流電圧出力は
0となっており、振動体1は振動せず、ロータ3は停止
しており、カウンタ8の出力は前回の停止位置を示して
いる。また、ラッチ11−1、ラッチ11−2の出力はラッ
チ指令パルスによってカウンタ8の出力値と同じ値を示
し、加算器13の出力はカウンタ8の出力値の倍の値を出
力している。
ここで次の位置指令が不図示の位置指令装置から入力
されると、現在位置の倍の値を示す加算器13の出力(以
下現在位置と言う)を半分にする代わりに位置指令を倍
にして変数PSに入れる。(以下『変数』は省略する)。
次にPθに現在位置の情報(加算器13の出力)を入
れ、PSとPθの差から適当な移動時間(TS)及び振幅制
御定数(ΔS)をあらかじめ決められたデータテーブル
等を参照して決定し、回転方向に応じてHに1か−1を
入れ、ΔPに単位時間に回転する角度を入力する。
次に時刻t=0のPθから時刻t=TSのPSまでの各時
刻での目標位置をP(0)からP(TS)までの配列に入
れる。次にtに0を入れ、位置制御動作が開始される。
Hはカウントが正方向とすると+1であるから、P
(1)=Pθとなり、tは1加えて1となり、P(TS)
>Pθであるのでタイマ12からの一定時間ごとの割り込
みがあるまで待つ。割り込みが入力されると次はP
(1)>Pθであるから、振動振幅指令がΔS増加され
る。この様に振動振幅指令はP(t)より現在位置が手
前ならばΔS増加されてロータ3の回転速度が増速し、
P(t)のほうが現在位置より手前ならばΔS減少して
回転速度が減速し、位置指令に達するまで速度制御がさ
れる。
また、タイマ16からの割り込みを待つ間、現在位置と
位置指令を比較し続け、回転位置が位置指令に達する
と、振動振幅指令を0にして停止する。もし、停止位置
が位置指令とずれていたならば、再度移動時間、回転方
向、振幅制御定数、を最適化して同様に位置制御をくり
返し、最終的に位置指令で示される回転位置に制御され
る。
本実施例では、ハードウェアによるサンプリング及び
加算したがCPU15でパルスエッジを検出してカウンタ8
の出力値を読み込み、加算してもよい。又、ロータリー
エンコーダ5の出力パルス周波数に比べて振動体1の振
動周波数が5倍程度以上高ければ、RA相、RB相の信号を
ローパスフィルタに通して振動周波数を除去しても良
い。又、本実施例では、リング型の振動体を用いた回転
型のモータの例を示したが、リニア、回転を問わず、
又、他方式の公知の振動波(超音波)モータ(アクチュ
エータ)に於いても同様に振動に影響されずに位置検出
が可能である。又、本実施例では、S相に同期して位置
の検出を行ったが、駆動電圧に同期するように構成して
も良い。
実施例2 第3図は第2の実施例を示すブロック図である。
第1実施例との違いはラッチ11の数が増えたことと、
パルスエッジ検出回路10の代りにN倍の周波数逓倍器が
ラッチ11のラッチ信号を発生していることである。これ
は、振動のN倍の周波数でカウンタ8の出力値をN回サ
ンプリングして加算平均することで振動体1の振動1周
期分のカウント値を平均することになるため、カウント
値の振動中心を検出することが出来る。本実施例のCPU1
5の動作のフローチャートを第4図に示す。
第1実施例がラッチ指令パルスが2回であるのに対し
て本実施例ではN回、位置指令を2倍にしたのに対して
N倍となっている。この様な方法をとることにより、さ
らに高速な位置検出が可能となる。また、この様に振動
を利用することでパルス数の少ないエンコーダを用いた
場合に於いても、指令位置に近づくと、振動中心が指令
位置に達する前に指令位置に近づいたことを知ることが
出来、カウント値が指令位置を示す場合と1カウント手
前の位置を示す場合の割合が50%となる位置で振動体1
の振動を停止させれば指令位置と1カウント手前の位置
のちょうど境界の位置に停止することになる。但し、本
実施例に於いて、この様なカウントの境界で停止させる
には0.5カウント指令位置を手前にずらす必要があり、
さらにNが奇数の場合は、CPU15で指令位置をN倍した
時に0.5カウント余ってしまうので、その時はN倍した
指令位置を回転方向側に丸める必要がある。
実施例3 実施例1及び2の様に振動の1周期分の位置データを
加算平均すれば、振動の影響を最少におさえることが出
来るが、実際にどの様な値を検出出来るかを式に示す。
検出位置Sは、 S=vO・t+SO+SS・cos(ω・t+ψ)で表わ
される。
又、振動の一周期のN等分し、各位置にそれに対応して
S(0),S(1)……S(N)とし、一周期をTsとする
と一周期分の位置の平均 となり、Sとを比較すると、は、Sから振動成分の
除去は出来ているが、最後に入力したN−1番目のデー
タの時刻 過去のデータとなる。
したがって、速度vOが十分遅い場合には、 の時間ではほとんど移動しないため問題は無いが、速度
vOが速い場合や高精度の位置決めを必要とする場合には
誤差が生じてしまう。そこで微小時間で速度変化が無い
と仮定し、 で移動する移動量を求め、に加算して現在位置を推定
すればこの誤差を少なくすることが出来る。すなわち、
時刻tのを(t)とすれば、 となり、時間遅れなく検出することが可能となる。
第5図に、第2実施例に本実施例を適用するための付
加回路を示す。17はラッチ、18は調理和素子14の出力パ
ルスを遅延させる遅延回路、19はラッチ17−1の出力を
2倍にする2倍回路、20は入力Aから入力Bの値を減算
して出力する減算器、である。これにより、に相当す
る加算器13の出力をラッチ群17に時系列にラッチし、現
在の値であるラッチ17−1の出力を2倍回路19で2倍し
た値Aから、振動周期の半分の時間だけ過去のデータで
あるラッチ の出力Bを減算器で減算し、現在位置をCPU15に入力し
ている。ここで、遅延回路18は、加算器13の入力に対す
る出力の遅延時間を考慮して加算が完全に終ってからラ
ッチ17にラッチさせるためのものである。
本実施例はラッチ、加算、減算、等の演算をすべてハ
ードウェアで行ったが、CPU15が論理和素子14の出力に
同期してカウンタ8の出力を読み込んで、すべての演算
をCPU15内でソフト的に行っても良い。又、あらかじめ
振動周波数がわかっている場合は、周波数逓倍器16の代
わりにただの発振器を使用したり、CPU15から一定時間
ごとにパルスを発生させても良い。
[発明の効果] 請求項1〜3に係る発明によれば、相対的な移動の際
の振動の影響を受けることなく移動状態を検出できるの
で、振動アクチュエータの高精度の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の位置制御装置の概略図、
第2図は第1図に示したCPU15の制御動作のフローチャ
ート、第3図は本発明の第2実施例の位置制御装置の概
略図、第4図は第3図に示したCPU15の制御動作のフロ
ーチャート、第5図は本発明の他の実施例の特徴的な構
成を示した図、である。 1……振動体、2……圧電素子 3……ロータ、4……回転軸 5……ロータリーエンコーダ 7……振動振幅制御回路、8……カウンタ 9……コンパレータ 10……パルスエッジ検出回路 11,17……ラッチ、12……タイマ 13……加算器、15……CPU 16……周波数逓倍器

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気−機械エネルギー変換素子に対して周
    波信号を印加して、振動体を励振させ駆動力を得る振動
    アクチュエータのための制御装置において、 前記アクチュエータの駆動力にて該アクチュエータとの
    相対的な移動を行う移動体の前記アクチュエータに対し
    ての相対的な移動に応じた信号を出力する移動状態検出
    手段と、前記アクチュエータの振動の周波数の複数倍の
    周波数に同期したタイミングで前記移動状態検出手段か
    らの出力信号をサンプリングし、実質的に前記サンプリ
    ングされた出力信号の平均値に応じた値に基づいて移動
    状態を評価する処理手段と、を設けたことを特徴とする
    振動アクチュエータのための制御装置。
  2. 【請求項2】前記処理回路は、振動体の振動状態に応じ
    た周波信号を形成する振動状態検知手段にて形成された
    周波信号の周波数の複数倍の周波数に同期したタイミン
    グにて前記移動状態検出手段からの出力をサンプリング
    するものであることを特徴とする請求項1に記載の振動
    アクチュエータのための制御装置。
  3. 【請求項3】前記処理回路は、前記電気−機械エネルギ
    ー変換素子に印加される周波信号の周波数の複数倍の周
    波数に同期したタイミングにて前記移動状態検出手段か
    らの出力信号をサンプリングするものであることを特徴
    とする請求項1に記載の振動アクチュエータのための制
    御装置。
JP2306399A 1990-10-25 1990-11-13 振動アクチュエータのための制御装置 Expired - Fee Related JP2874797B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2306399A JP2874797B2 (ja) 1990-11-13 1990-11-13 振動アクチュエータのための制御装置
US08/237,913 US6031316A (en) 1990-10-25 1994-05-04 Vibration actuator apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2306399A JP2874797B2 (ja) 1990-11-13 1990-11-13 振動アクチュエータのための制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04178182A JPH04178182A (ja) 1992-06-25
JP2874797B2 true JP2874797B2 (ja) 1999-03-24

Family

ID=17956552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2306399A Expired - Fee Related JP2874797B2 (ja) 1990-10-25 1990-11-13 振動アクチュエータのための制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2874797B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008252959A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Taiheiyo Cement Corp 位置決め制御装置および位置決め制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04178182A (ja) 1992-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6031316A (en) Vibration actuator apparatus
JPH0627653B2 (ja) 位置、速度検出方法及び装置
JP2690210B2 (ja) エレベータの速度検出装置
JP2874797B2 (ja) 振動アクチュエータのための制御装置
JP2001033206A (ja) 位置検出装置
JPH061279B2 (ja) デイジタル式速度検出装置
JP2874796B2 (ja) 振動アクチュエータのための制御装置
JPH08128855A (ja) 速度検出装置
JPH0781879B2 (ja) 回転検出装置
JP4867534B2 (ja) モータの速度検出装置
JPH0673168B2 (ja) 磁気録画再生装置の制御方法
JP2924365B2 (ja) ディジタル速度検出回路
JP3499845B2 (ja) モータ制御装置
JPH0664100B2 (ja) 位相差検出回路
JPH0337518A (ja) 回転方向検出装置
JPH10281809A (ja) 位置検出装置とモータ制御装置
JP3302864B2 (ja) モータ回転速度検出回路
SU1735952A1 (ru) Преобразователь угла поворота вала в код
JP3318663B2 (ja) 回転位置検出器
JPS60216214A (ja) 位置検出方式
JPH0528486Y2 (ja)
CN115001458A (zh) 一种正交光电编码器脉冲信号任意次倍频控制方法
JP2003009564A (ja) モータ制御装置およびその装置を用いた画像形成装置
JPH05276776A (ja) 位相サーボシステム
JPH04184120A (ja) レゾルバの駆動制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100114

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees