JP3068651B2 - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置

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JP3068651B2
JP3068651B2 JP2404262A JP40426290A JP3068651B2 JP 3068651 B2 JP3068651 B2 JP 3068651B2 JP 2404262 A JP2404262 A JP 2404262A JP 40426290 A JP40426290 A JP 40426290A JP 3068651 B2 JP3068651 B2 JP 3068651B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振動波モータ等のモータ
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】振動波モータは (1)低速度、高トルク。保持トルクが大きい。
【0003】(2)構造が簡単で小型化が容易。
【0004】(3)DCモータの特性に近く制御が容
易。
【0005】(4)磁界を発生しない。
【0006】(5)靜かである。
【0007】などの特徴を持ち、近年カメラの自動焦点
機構などで実用化されている。
【0008】まず、図2を用いて振動波モータの原理に
ついて簡単に説明する。振動波モータは従来の電磁モー
タとは動作原理がまったく異なり、たわみ振動を発生さ
せる振動体200と、これに強く圧着して移動する不図
系の移動体からなる。振動体200は図2の(a)のよ
うに圧電セラミックス201を交互に向きを反転して分
極させ、これを弾性体202に貼り付ける。これに電圧
を加えると圧電セラミックス201が伸びる部分と縮む
部分があるため全体がうねる(図2の(b))。電圧の
極性を反転するとたわみも反転する(図2の(c))。
従って、交流を印加すれば図2の(d)に示すように定
在波を発生させることが出来る。このままでは振動体2
00と移動体を圧着しても移動体は動かない。定在波か
ら回転運動を作り出す方法は種々あるが、ここでは進行
波型と呼ばれる方法について説明する。
【0009】一般に、定在波を進行波に変えるには、位
置と位相がそれぞれ90゜異なる2つの定在波を合成す
ればよい。即ち、共振波長をλとすると、圧電セラミッ
クス201を2つに区分し、駆動用のA相(第一相)圧
電素子部と駆動用のB相(第二相)圧電素子部とをλ/
4だけずらして配置する。例えば、トラック型の振動波
モータでは図3のようになる。印加する電圧の位相もλ
/4ずらす。このとき進行波のある1点に注目すると、
進行波の方向とは反対方向に楕円運動をしている(図
4)。この楕円運動に依る力との摩擦力によって進行波
の進行方向と反対側に移動体が動くことになる。尚、図
3の301、302は各相の位相および振幅を検出する
ためのセンサー電極である。
【0010】この振動波モータの制御回路の従来例のブ
ロック図を図5に示す。
【0011】振動体56の共振周波数は温度などによっ
て変化するため、共振点を追従するように周波数を変え
る必要がある。そこで共振点に於いてはセンサー電極か
らの出力の位相が90゜遅れることを利用し、A相(第
一相)センサー電極出力508を入力波形と位相比較器
52によって位相比較し、その結果をマイクロプロセッ
サー(以下、MPUと略す)51からの駆動周波数指令
から減算してVCO53に入力する。位相比較器52の
出力をA/Dコンバータ等でMPU51に取込んで演算
して駆動周波数を指示することもある。VCO出力はモ
ータのON/OFFを制御するANDゲートを通って増
幅器55に入力され、増幅されて振動体56のA相(第
一相)に入力される。B相(第二相)はVCO53出力
を位相回路54によって90゜遅らせた後、ANDゲー
トを通って増幅器58からB相(第二相)に入力され
る。A相(第一相)と同様に位相回路出力とB相(第二
相)電極出力509を位相比較してフィードバックし、
位相回路54の位相量を制御する。また、各相の振動振
幅が異なると進行波歪みが生じるため、各センサー電極
出力の振幅を比較しB相(第二相)の増幅器58の増幅
率を制御し、A相(第一相)の振幅と等しくなるように
する。移動体の位置或いは速度は例えばエンコーダを用
いることによって検出でき、これをMPU51に入力
し、MPU51からA相(第一相)の増幅器55に速度
指令として入力する。この場合、MPU51で指令量を
演算する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記説明から分かるよ
うに、振動波モータの制御回路は以下の4つのフィード
バック制御を必要とする。
【0013】(1)振動体の共振点を追従する。
【0014】(2)A,B相(第一、二相)の位相差を
90゜に保つ。
【0015】(3)A,B相(第一、二相)の振幅を等
しくする。
【0016】(4)位置、速度制御。
【0017】このため、複数個の振動波モータを必要と
する場合、図5の制御回路がモータの数だけ必要とな
り、回路規模が非常に大きくなるという問題点がある。
【0018】本発明の目的は上記問題点を解決し、複数
の振動波モータに対する駆動回路の共通化が図れ、複数
振動波モータを制御する場合にも回路規模の増大を最
小限とすることができるモータ制御装置を提供すること
にある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
ためのモータ制御装置の第1の構成は、振動体に接合さ
れる電気−機械エネルギー変換素子に形成された駆動用
の第一相素子部と第二相素子部とに位相の異なる交流信
号を印加することによって、該振動体に進行波を形成
し、該振動体と該振動体に圧接する部材とを相対運動さ
せる振動波モータを複数駆動制御するモータ制御装置に
おいて、 制御器からのモータ選択信号によって、複数
の振動波モータの内所定のモータを選択して該選択され
たモータにおける第一相素子部に第一相駆動信号を出力
する第一相信号選択手段と、前記選択されたモータにお
ける第二相素子部に前記第一相駆動信号を位相シフト回
路により位相シフトして前記第一相駆動信号に対して位
相差を有する第二相駆動信号を出力する第二相信号選択
手段を設けるとともに、各モータにおける電気−機械エ
ネルギー変換素子に形成される第一及び第二の振動状態
検出相の内前記モータ選択信号によって選択されたモー
タの第一の振動状態検出相からの信号を選択する第一検
出相選択手段と、該第一検出相選択手段からの信号を入
力する位相比較器と、前記モータ選択信号によって選択
されたモータの第二の振動状態検出相からの信号を選択
する第二検出相選択手段と、前記第一検出相選択手段か
らの信号のレベルと前記第二検出相選択手段からの信号
のレベルを比較するレベル比較器を設け、前記位相比較
器にて前記選択されたモータにおける駆動状態の検出動
作を行い、かつ前記レベル比較器の出力により選択され
たモータの第一相と第二相の駆動信号の振幅を合わせる
ことを特徴とする。本発明の目的を実現するモータ制御
装置の第2の構成は、振動体に接合される電気−機械エ
ネルギー変換素子に形成された駆動用の第一相素子部と
第二相素子部とに位相の異なる交流信号を印加すること
によって、該振動体に進行波を形成し、該振動体と該振
動体に圧接する部材とを相対運動させる振動波モータを
複数駆動制御するモータ制御装置において、 制御器か
らのモータ選択信号によって、複数の振動波モータの内
所定のモータを選択して該選択されたモータにおける第
一相素子部に第一相駆動信号を出力する第一相信号選択
手段と、前記選択されたモータにおける第二相素子部に
前記第一相駆動信号を位相シフト回路により位 相シフト
して前記第一相駆動信号に対して位相差を有する第二相
駆動信号を出力する第二相信号選択手段を設けるととも
に、各モータにおける電気−機械エネルギー変換素子に
形成される第一及び第二の振動状態検出相の内前記モー
タ選択信号によって選択されたモータの第一の振動状態
検出相からの信号を選択する第一検出相選択手段と、該
第一検出相選択手段からの信号を入力する位相比較器
と、前記モータ選択手段によって選択されたモータの第
二の振動状態検出相からの信号を選択する第二検出相選
択手段と、前記第二検出相選択手段からの信号と前記第
二駆動相信号を比較する第二相信号比較器を設け、前記
位相比較器にて前記選択されたモータにおける駆動状態
の検出動作を行い、かつ前記第二相信号比較器の出力に
より前記位相シフト回路による位相シフト量を調定する
ことを特徴とする。 本発明の目的を実現するモータ制御
装置の第3の構成は、上記第1または第2の構成で、前
記複数の振動波モータの速度又は位置を個々に検出する
検出手段と、該複数の検出手段からの信号を前記モータ
選択信号により選択して前記制御器に入力することを特
徴とする。
【0020】
【作用】上記した第1の構成のモータ制御装置は、選択
されたモータにおける第一と第二相の駆動信号信号レベ
ルを同一に調定するもので、そのための構成の一部とし
て、位相比較回路での駆動状態の検知を行わせるために
設けた第一の検出相選択手段を兼用でいるようにした。
上記した第2の構成のモータ制御装置は、各モータの第
二検出相を選択する第二検出相選択手段からの信号と第
二駆動相信号を第二相信号比較器により比較し、この第
二相信号比較器の出力により選択されたモータのシフト
量を位相シフト回路により調定する。
【0021】
【実施例】図1に本発明によるモータ制御装置の一実施
例を示す回路図である。
【0022】本実施例は2つの振動波モータを駆動する
モータ制御装置で、第1の振動体7のA相(第一相)
びB相(第二相)へ電力を供給するための増幅器が2つ
(増幅器6、増幅器11)、同様に第2の振動体14に
対しても駆動用の増幅器が2つ(増幅器12、13)設
けられている。第1の振動体7と第2の振動体14のA
(第一相)センサー電極の出力は、夫々A相(第一
相)セレクタ9に、又第1、第2の振動体7,14のB
(第二相)センサー電極の出力は、夫々B相(第二
相)セレクタ18に出力される。
【0023】一方、MPU1からのモータ駆動用の周波
数制御指令信号101は、VCO3に出力され、周波電
圧に変換された駆動電力がA相(第一相)マルチプレク
サー5と、位相回路4を介してB相(第二相)マルチプ
レクサー10に出力される。A相(第一相)マルチプレ
クサー5は、第1、第2の振動体7、14の各A相(第
一相)用の増幅器6、12に駆動電力を選択的に供給
し、またB相(第二相)マルチプレクサー10は第1、
第2の振動体7,14の各B相(第二相)用の増幅器1
1,13に駆動電力を選択的に供給するようにしてお
り、MPU1からのモータ選択信号103が例えばハイ
レベルの信号であると、A,B相(第二相)用マルチプ
レクサー5,10は夫々第1の振動体7用の増幅器6,
11に電力を供給するように選択される。逆に信号10
3が例えばローレベルであると、第2の振動体14を駆
動すべく増幅器12,13へ駆動電力を供給する。
【0024】また、モータ選択信号103は、A相(第
一相)セレクタ9、B相(第二相)セレクタ18に入力
され、例えばハイレベルの信号であるとA相(第一相)
セレクタ9は第1の振動体7のA相(第一相)センサー
電極の信号を、B相(第二相)セレクタ18は第1の振
動体14のB相(第二相)センサー電極の信号を夫々出
力する。逆にモータ選択信号103がローレベルの場合
は、第2の振動体14のA相(第一相)、B相(第二
相)センサー電極の信号がA相(第一相)セレクタ9、
B相(第二相)セレクタ18から出力される。
【0025】A相(第一相)セレクタ9の出力は、従来
例と同様に位相比較器2へ入力され、共振周波数追従制
御あるいはB相(第二相)のセンサー電極出力と振幅比
較され、B相(第二相)の振幅制御に用いられる。B相
(第二相)セレクタ18の出力は、B相(第二相)の振
幅制御あるいは位相量の調整に用いられる。
【0026】各振動波モータの出力は、夫々第1、第2
のエンコーダ回路20,21により検出され、上記の場
合と同様にモータ選択信号103の出力レベルによって
第1のエンコーダ回路20又は第2のエンコーダ回路2
1の出力のいずれか一方が選択され、エンコーダ出力を
MPU1に入力して従来例と同様に速度制御あるいは位
置制御が行なわれる。
【0027】すなわち、振動波モータの個数が増加して
も、位相比較器2,VCO3、位相回路4が1つで済
み、又A相(第一相)用マルチプレクサー5とB相(第
二相)用マルチプレクサー10についても、増加分に見
合う出力端子を設けるだけで済む。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数個の振動波モータを制御する際に同じ機能を持った制
御回路を複数用いる必要がなく、回路規模の増大を最小
限に抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】振動波モータの動作原理を説明する図である。
【図3】トラック型振動体に対する圧電セラミックスの
張り付け例を説明する図である。
【図4】移動体が摩擦によって運動することを説明する
図である。
【図5】従来の振動波モータ制御回路を説明するブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1,51…MPU 2,52…位相比較器 3,53…VCO 4,54…位相回路 5,10,15,19…マルチプレクサー 6,11,12,13,55,58…信号増幅器 7,14,56…振動体 8,15,16,17,57,59…増幅器 9,18…セレクタ 20,21,60…エ
ンコーダ回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動体に接合される電気−機械エネルギ
    ー変換素子に形成された駆動用の第一相素子部と第二相
    素子部とに位相の異なる交流信号を印加することによっ
    て、該振動体に進行波を形成し、該振動体と該振動体に
    圧接する部材とを相対運動させる振動波モータを複数駆
    動制御するモータ制御装置において、 制御器からのモータ選択信号によって、複数の振動波モ
    ータの内所定のモータを選択して該選択されたモータに
    おける第一相素子部に第一相駆動信号を出力する第一相
    信号選択手段と、前記選択されたモータにおける第二相
    素子部に前記第一相駆動信号を位相シフト回路により位
    相シフトして前記第一相駆動信号に対して位相差を有す
    る第二相駆動信号を出力する第二相信号選択手段を設け
    るとともに、各モータにおける電気−機械エネルギー変
    換素子に形成される第一及び第二の振動状態検出相の内
    前記モータ選択信号によって選択されたモータの第一の
    振動状態検出相からの信号を選択する第一検出相選択手
    段と、該第一検出相選択手段からの信号を入力する位相
    比較器と、前記モータ選択信号によって選択されたモー
    タの第二の振動状態検出相からの信号を選択する第二検
    出相選択手段と、前記第一検出相選択手段からの信号の
    レベルと前記第二検出相選択手段からの信号のレベルを
    比較するレベル比較器を設け、前記位相比較器にて前記
    選択されたモータにおける駆動状態の検出動作を行い、
    かつ前記レベル比較器の出力により選択されたモータの
    第一相と第二相の駆動信号の振幅を合わせることを特徴
    とするモータ制御装置。
  2. 【請求項2】 振動体に接合される電気−機械エネルギ
    ー変換素子に形成された駆動用の第一相素子部と第二相
    素子部とに位相の異なる交流信号を印加することによっ
    て、該振動体に進行波を形成し、該振動体と該振動体に
    圧接する部材とを相対運動させる振動波モータを複数駆
    動制御するモータ制御装置において、 制御器からのモータ選択信号によって、複数の振動波モ
    ータの内所定のモータを選択して該選択されたモータに
    おける第一相素子部に第一相駆動信号を出力する第一相
    信号選択手段と、前記選択されたモータにおける第二相
    素子部に前記第一相駆動信号を位相シフト回路により位
    相シフトして前記第一相駆動信号に対して位相差を有す
    る第二相駆動信号を出力する第二相信号選択手段を設け
    るととも に、各モータにおける電気−機械エネルギー変
    換素子に形成される第一及び第二の振動状態検出相の内
    前記モータ選択信号によって選択されたモータの第一の
    振動状態検出相からの信号を選択する第一検出相選択手
    段と、該第一検出相選択手段からの信号を入力する位相
    比較器と、前記モータ選択手段によって選択されたモー
    タの第二の振動状態検出相からの信号を選択する第二検
    出相選択手段と、前記第二検出相選択手段からの信号と
    前記第二駆動相信号を比較する第二相信号比較器を設
    け、前記位相比較器にて前記選択されたモータにおける
    駆動状態の検出動作を行い、かつ前記第二相信号比較器
    の出力により前記位相シフト回路による位相シフト量を
    調定することを特徴とするモータ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の振動波モータの速度又は位置
    を個々に検出する検出手段と、該複数の検出手段からの
    信号を前記モータ選択信号により選択して前記制御器に
    入力することを特徴とする請求項1または2に記載のモ
    ータ制御装置。
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