JP3140615B2 - 超音波モータの駆動方法及び駆動回路 - Google Patents
超音波モータの駆動方法及び駆動回路Info
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- JP3140615B2 JP3140615B2 JP05175519A JP17551993A JP3140615B2 JP 3140615 B2 JP3140615 B2 JP 3140615B2 JP 05175519 A JP05175519 A JP 05175519A JP 17551993 A JP17551993 A JP 17551993A JP 3140615 B2 JP3140615 B2 JP 3140615B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波モータの駆動方法
及び駆動回路に係り、特に、所定周波数の駆動信号を供
給して超音波モータを駆動する超音波モータの駆動方
法、及び前記超音波モータの駆動方法を適用可能な超音
波モータの駆動回路に関する。
及び駆動回路に係り、特に、所定周波数の駆動信号を供
給して超音波モータを駆動する超音波モータの駆動方
法、及び前記超音波モータの駆動方法を適用可能な超音
波モータの駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より超音波振動を駆動力とする超音
波モータが知られている。超音波モータの一種である進
行波型の超音波モータでは、円環状の弾性体に圧電体が
貼付されてステータが形成されており、このステータに
は駆動軸に取付けられたロータが加圧接触されている。
超音波モータの駆動回路は、前記圧電材料に所定周波数
のsin 波の駆動信号とcos 波の駆動信号とを供給する。
この2つの駆動信号によって発生する圧電体の機械振動
により、弾性体に、振動の腹及び節が弾性体に沿って円
環状に移動する超音波振動(進行波)が励起される。こ
の進行波により、前記弾性体に加圧接触されたロータ及
び駆動軸が、前記進行波の進行方向と逆の方向に回転さ
れる。
波モータが知られている。超音波モータの一種である進
行波型の超音波モータでは、円環状の弾性体に圧電体が
貼付されてステータが形成されており、このステータに
は駆動軸に取付けられたロータが加圧接触されている。
超音波モータの駆動回路は、前記圧電材料に所定周波数
のsin 波の駆動信号とcos 波の駆動信号とを供給する。
この2つの駆動信号によって発生する圧電体の機械振動
により、弾性体に、振動の腹及び節が弾性体に沿って円
環状に移動する超音波振動(進行波)が励起される。こ
の進行波により、前記弾性体に加圧接触されたロータ及
び駆動軸が、前記進行波の進行方向と逆の方向に回転さ
れる。
【0003】圧電体に発生する機械振動の振幅は、駆動
信号の周波数が共振周波数のときに最大となるが、共振
周波数を含む所定周波数帯域では、弾性体に可聴域の異
常振動が発生し、ロータの回転速度及び超音波モータの
効率が低下する。このため、超音波モータの駆動は、ま
ず可聴音発生帯域よりも充分高い周波数の駆動信号を供
給した後に、駆動信号の周波数を可聴音発生帯域よりも
若干高い駆動周波数帯域内まで徐々に低下させ、前記周
波数が駆動周波数帯域内で維持されるようにして駆動し
ている。
信号の周波数が共振周波数のときに最大となるが、共振
周波数を含む所定周波数帯域では、弾性体に可聴域の異
常振動が発生し、ロータの回転速度及び超音波モータの
効率が低下する。このため、超音波モータの駆動は、ま
ず可聴音発生帯域よりも充分高い周波数の駆動信号を供
給した後に、駆動信号の周波数を可聴音発生帯域よりも
若干高い駆動周波数帯域内まで徐々に低下させ、前記周
波数が駆動周波数帯域内で維持されるようにして駆動し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波モータの駆動回路では発振器をVCOで構成して
いるので、VCOに印加する制御電圧と超音波モータに
供給する駆動信号の周波数とを対応させるために出荷時
にVCOの可変抵抗器を調整する必要があった。この可
変抵抗器の調整は人手によって行われるため、生産性が
良くなかった。また可変抵抗器はLSI等の集積回路に
組み込むことができないので、超音波モータの駆動回路
を小型化することができなかった。
超音波モータの駆動回路では発振器をVCOで構成して
いるので、VCOに印加する制御電圧と超音波モータに
供給する駆動信号の周波数とを対応させるために出荷時
にVCOの可変抵抗器を調整する必要があった。この可
変抵抗器の調整は人手によって行われるため、生産性が
良くなかった。また可変抵抗器はLSI等の集積回路に
組み込むことができないので、超音波モータの駆動回路
を小型化することができなかった。
【0005】これを解決するために、水晶発振器を発振
させて高周波のクロック信号を発生させ、このクロック
信号のパルス数をカウントすることによってクロック信
号を分周し、超音波モータを駆動させるための所定周波
数の信号を生成するデジタルの駆動回路を用いることが
考えられる。この駆動回路では可変抵抗器を用いていな
いので前述のような出荷時の調整が不要であり、かつ集
積回路に組み込むことができるので小型化することも可
能である。しかし、このような駆動回路では周波数を変
化させるときの最小変化幅が大きいという問題がある。
させて高周波のクロック信号を発生させ、このクロック
信号のパルス数をカウントすることによってクロック信
号を分周し、超音波モータを駆動させるための所定周波
数の信号を生成するデジタルの駆動回路を用いることが
考えられる。この駆動回路では可変抵抗器を用いていな
いので前述のような出荷時の調整が不要であり、かつ集
積回路に組み込むことができるので小型化することも可
能である。しかし、このような駆動回路では周波数を変
化させるときの最小変化幅が大きいという問題がある。
【0006】例として、超音波モータの作動点における
周波数が40KHz 、クロック信号の周波数が24MHz で
ある場合には、分周のカウント値Dを600 とすれば、周
波数f=24MHz ÷ 600=40KHz の信号が得られる
が、カウント値に「1」を加算してカウント値D+1=60
1 とすると、前記周波数はf=24MHz ÷ 601≒39.933
KHz に変化する。従って、周波数変化の変化幅Δf
(図12参照)が約67Hzと比較的大きい。また、カウ
ント値から「1」を減算してD-1とした場合も同様であ
る。
周波数が40KHz 、クロック信号の周波数が24MHz で
ある場合には、分周のカウント値Dを600 とすれば、周
波数f=24MHz ÷ 600=40KHz の信号が得られる
が、カウント値に「1」を加算してカウント値D+1=60
1 とすると、前記周波数はf=24MHz ÷ 601≒39.933
KHz に変化する。従って、周波数変化の変化幅Δf
(図12参照)が約67Hzと比較的大きい。また、カウ
ント値から「1」を減算してD-1とした場合も同様であ
る。
【0007】周波数を段階的に変化させたときに、進行
波の振幅の急激な変化に伴ってモータのボディに発生す
る振動を抑え、また異常振動や可聴音を発生させること
なく超音波モータを駆動させるためには、周波数の変化
の変化幅Δfを10Hz 以下とする必要がある。前記のよ
うに分周によって生成する信号の周波数の変化幅Δfを
10Hz 程度にするためには、クロック信号の周波数を 2
00MHz もの高周波としなければならず、これ程の高速
のクロック信号に同期して駆動回路を動作させることは
現在の技術では非常に困難である。
波の振幅の急激な変化に伴ってモータのボディに発生す
る振動を抑え、また異常振動や可聴音を発生させること
なく超音波モータを駆動させるためには、周波数の変化
の変化幅Δfを10Hz 以下とする必要がある。前記のよ
うに分周によって生成する信号の周波数の変化幅Δfを
10Hz 程度にするためには、クロック信号の周波数を 2
00MHz もの高周波としなければならず、これ程の高速
のクロック信号に同期して駆動回路を動作させることは
現在の技術では非常に困難である。
【0008】また本出願人は、可変容量ダイオードを用
いて発振子で発振される基準信号の周波数を微調整する
ことにより、小さな変化幅で駆動信号の周波数を変化さ
せることができるようにした超音波モータの駆動回路を
提案している(特願平3-218595号参照)。この駆動回路
では、可変抵抗器の調整等が不要となるので生産性が高
く、駆動信号の周波数を小さな変化幅で変化させること
ができるので超音波モータを円滑に駆動することができ
る。
いて発振子で発振される基準信号の周波数を微調整する
ことにより、小さな変化幅で駆動信号の周波数を変化さ
せることができるようにした超音波モータの駆動回路を
提案している(特願平3-218595号参照)。この駆動回路
では、可変抵抗器の調整等が不要となるので生産性が高
く、駆動信号の周波数を小さな変化幅で変化させること
ができるので超音波モータを円滑に駆動することができ
る。
【0009】しかしながら、上記駆動回路では可変容量
ダイオードを含む回路の時定数の影響を受けて、可変容
量ダイオードに印加する電圧を変化させてから実際に基
準信号の周波数が変化するまでに時間がかかるという問
題があった。従って、所定値以上の速度で周波数を変化
させる場合には超音波モータを円滑に駆動することがで
きなかった。
ダイオードを含む回路の時定数の影響を受けて、可変容
量ダイオードに印加する電圧を変化させてから実際に基
準信号の周波数が変化するまでに時間がかかるという問
題があった。従って、所定値以上の速度で周波数を変化
させる場合には超音波モータを円滑に駆動することがで
きなかった。
【0010】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、超音波モータ駆動信号の周波数を高速でかつ小さい
変化幅で変化させることができる超音波モータの駆動方
法を得ることが目的である。
で、超音波モータ駆動信号の周波数を高速でかつ小さい
変化幅で変化させることができる超音波モータの駆動方
法を得ることが目的である。
【0011】また本発明は、超音波モータを円滑に駆動
することができ、かつ小型化が可能な超音波モータの駆
動回路を得ることが目的である。
することができ、かつ小型化が可能な超音波モータの駆
動回路を得ることが目的である。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、所定周波数の駆動信号を超音
波モータに供給して超音波モータを駆動すると共に、前
記駆動信号の1周期よりも長い所定期間内における駆動
信号の一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に
変化させ、かつ前記初期の周波数の部分に対する前記一
部分の占める割合を徐々に変化させて、前記所定期間内
における駆動信号の周波数の平均値を変化させることに
よって前記駆動信号の周波数の変更を行う。
に請求項1記載の発明は、所定周波数の駆動信号を超音
波モータに供給して超音波モータを駆動すると共に、前
記駆動信号の1周期よりも長い所定期間内における駆動
信号の一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に
変化させ、かつ前記初期の周波数の部分に対する前記一
部分の占める割合を徐々に変化させて、前記所定期間内
における駆動信号の周波数の平均値を変化させることに
よって前記駆動信号の周波数の変更を行う。
【0013】また、請求項1記載の発明において、前記
初期の周波数の部分に対する前記一部分の占める割合が
駆動信号に可聴域の側波を生じさせる値のときには、前
記割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせない値のと
きよりも、前記割合を変化させる速度を速くすることが
好ましい。
初期の周波数の部分に対する前記一部分の占める割合が
駆動信号に可聴域の側波を生じさせる値のときには、前
記割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせない値のと
きよりも、前記割合を変化させる速度を速くすることが
好ましい。
【0014】請求項3記載の発明は、所定周波数の基準
信号を出力する第1の信号出力手段と、前記第1の信号
出力手段から出力された基準信号を設定された分周比で
分周し該分周した分周信号を出力する第2の信号出力手
段と、前記第2の信号出力手段に所定の分周比を設定す
ると共に、第2の信号出力手段から出力される分周信号
の周波数を変更する場合には、前記分周信号の1周期よ
りも長い所定期間内における分周信号の一部分が所定の
分周比と異なる分周比で分周され、かつ前記所定の分周
比で分周される部分に対する前記一部分の占める割合が
徐々に変化するように、前記設定する分周比の値を前記
所定期間内で変化させる制御手段と、第2の信号出力手
段から出力された分周信号に基づいて生成した駆動信号
を超音波モータに供給する供給手段と、を含んで構成し
ている。
信号を出力する第1の信号出力手段と、前記第1の信号
出力手段から出力された基準信号を設定された分周比で
分周し該分周した分周信号を出力する第2の信号出力手
段と、前記第2の信号出力手段に所定の分周比を設定す
ると共に、第2の信号出力手段から出力される分周信号
の周波数を変更する場合には、前記分周信号の1周期よ
りも長い所定期間内における分周信号の一部分が所定の
分周比と異なる分周比で分周され、かつ前記所定の分周
比で分周される部分に対する前記一部分の占める割合が
徐々に変化するように、前記設定する分周比の値を前記
所定期間内で変化させる制御手段と、第2の信号出力手
段から出力された分周信号に基づいて生成した駆動信号
を超音波モータに供給する供給手段と、を含んで構成し
ている。
【0015】また、請求項3記載の発明において、前記
制御手段は、前記所定の分周比で分周される部分に対す
る前記一部分の占める割合が前記駆動信号に可聴域の側
波を生じさせる値のときには、前記割合が駆動信号に可
聴域の側波が生じさせない値のときよりも、前記割合が
変化する速度が速くなるように、前記設定する分周比の
値を変化させることが好ましい。
制御手段は、前記所定の分周比で分周される部分に対す
る前記一部分の占める割合が前記駆動信号に可聴域の側
波を生じさせる値のときには、前記割合が駆動信号に可
聴域の側波が生じさせない値のときよりも、前記割合が
変化する速度が速くなるように、前記設定する分周比の
値を変化させることが好ましい。
【0016】
【作用】本願発明者は、デジタルの駆動回路では駆動信
号の周波数の変化幅を小さくすることが困難である、と
いう現状を鑑みて、所定周波数の駆動信号に、所定期間
内に前記所定周波数と異なる周波数の部分を混在させ、
所定期間内における前記周波数の異なる部分の占める割
合を変化させることによって、前記所定期間内における
駆動信号の周波数の平均値を変化させることに想到し、
実験を行った(図1参照)。図1は、超音波モータに供
給する駆動信号の周波数と、超音波モータのロータの回
転数と、の関係を示している。図に「・」で示す点は、
従来の分周によって得られた周波数の駆動信号を供給し
たときの超音波モータの回転数をプロットした点であ
り、「・」の点同士のX方向の間隔が従来の周波数の変
化幅である。
号の周波数の変化幅を小さくすることが困難である、と
いう現状を鑑みて、所定周波数の駆動信号に、所定期間
内に前記所定周波数と異なる周波数の部分を混在させ、
所定期間内における前記周波数の異なる部分の占める割
合を変化させることによって、前記所定期間内における
駆動信号の周波数の平均値を変化させることに想到し、
実験を行った(図1参照)。図1は、超音波モータに供
給する駆動信号の周波数と、超音波モータのロータの回
転数と、の関係を示している。図に「・」で示す点は、
従来の分周によって得られた周波数の駆動信号を供給し
たときの超音波モータの回転数をプロットした点であ
り、「・」の点同士のX方向の間隔が従来の周波数の変
化幅である。
【0017】一方、図に「×」で示す点は、各々所定期
間内に、前記点の左側に隣接する点「・」の周波数の部
分と、前記点の右側に隣接する点「・」の周波数の部分
と、が1:1の割合で混在するようにして生成した駆動
信号を供給したときの超音波モータの回転数をプロット
した点である。従って「×」の点は所定期間内の周波数
の平均値でプロットしており、この平均値は、「×」の
点の左側に隣接する点「・」の周波数と右側に隣接する
点「・」の周波数の平均値に一致する。図1より明らか
なように、超音波モータのロータの回転数は滑らかに変
化しており、所定期間内に周波数の異なる部分を混在さ
せた駆動信号を供給した場合にも、超音波モータが駆動
信号の所定期間内における周波数の平均値に対応する回
転数で回転することが理解できる。
間内に、前記点の左側に隣接する点「・」の周波数の部
分と、前記点の右側に隣接する点「・」の周波数の部分
と、が1:1の割合で混在するようにして生成した駆動
信号を供給したときの超音波モータの回転数をプロット
した点である。従って「×」の点は所定期間内の周波数
の平均値でプロットしており、この平均値は、「×」の
点の左側に隣接する点「・」の周波数と右側に隣接する
点「・」の周波数の平均値に一致する。図1より明らか
なように、超音波モータのロータの回転数は滑らかに変
化しており、所定期間内に周波数の異なる部分を混在さ
せた駆動信号を供給した場合にも、超音波モータが駆動
信号の所定期間内における周波数の平均値に対応する回
転数で回転することが理解できる。
【0018】このため、請求項1記載の発明では、駆動
信号の1周期よりも長い所定期間内における駆動信号の
一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に変化さ
せ、かつ前記初期の周波数の部分に対する前記一部分の
占める割合を徐々に変化させて、所定期間内における駆
動信号の周波数の平均値を変化させることによって駆動
信号の周波数の変更を行うようにしている。これによ
り、初期の周波数と、初期の周波数と異なる周波数と、
の差が超音波モータを円滑に駆動するための周波数の変
化幅よりも大きいとしても、前記占める割合を徐々に変
化させるので、所定期間内における駆動信号の周波数の
平均値を小さい変化幅で変化させることができる。ま
た、従来のように可変容量ダイオード等を用いて周波数
を微調整する必要がなくなるので、回路の時定数の影響
等を受けて前記占める割合が変化するまでに時間がかか
るということがなく、超音波モータ駆動信号の周波数を
高速で変化させることができる。
信号の1周期よりも長い所定期間内における駆動信号の
一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に変化さ
せ、かつ前記初期の周波数の部分に対する前記一部分の
占める割合を徐々に変化させて、所定期間内における駆
動信号の周波数の平均値を変化させることによって駆動
信号の周波数の変更を行うようにしている。これによ
り、初期の周波数と、初期の周波数と異なる周波数と、
の差が超音波モータを円滑に駆動するための周波数の変
化幅よりも大きいとしても、前記占める割合を徐々に変
化させるので、所定期間内における駆動信号の周波数の
平均値を小さい変化幅で変化させることができる。ま
た、従来のように可変容量ダイオード等を用いて周波数
を微調整する必要がなくなるので、回路の時定数の影響
等を受けて前記占める割合が変化するまでに時間がかか
るということがなく、超音波モータ駆動信号の周波数を
高速で変化させることができる。
【0019】また、本願発明者は、超音波モータの駆動
信号に異なる周波数の部分を混在させ、所定期間内にお
ける前記異なる周波数の異なる部分の占める割合を徐々
に変化させながら超音波モータを駆動する実験を行なっ
た。その結果、前記所定期間内における周波数の異なる
部分の占める割合の値によっては、超音波モータから微
弱ではあるが可聴音が発生することが判明した。
信号に異なる周波数の部分を混在させ、所定期間内にお
ける前記異なる周波数の異なる部分の占める割合を徐々
に変化させながら超音波モータを駆動する実験を行なっ
た。その結果、前記所定期間内における周波数の異なる
部分の占める割合の値によっては、超音波モータから微
弱ではあるが可聴音が発生することが判明した。
【0020】図2に駆動信号の周波数を40KHz とし、
駆動信号の16周期に対応する期間内に異なる周波数の
部分が占める期間の割合を1/16とした場合の駆動信号の
周波数スペクトルを示す。所定周波数の駆動信号に前記
所定周波数と異なる周波数の部分を混在させると、信号
を周波数変調した場合と同様の変化が駆動信号に生じる
ので、結果として図2に示すように、駆動信号の中心周
波数(40KHz )の高周波側及び低周波側に、周波数変
調を行なった場合と同様に振幅は小さいものの側波帯が
生じる。一般に人間が聴き取ることのできる音波の周波
数帯域(可聴域)は20Hz 〜20KHz 弱程度であること
が知られており、前記低周波側の側波帯には可聴域の周
波数の側波(図2では 2.5KHz 、 5.0KHz 、 7.5K
Hz 、10.0KHz 、12.5KHz 、15.0KHz 、17.5KH
z )が含まれている。このように可聴域の側波が生じて
いる駆動信号を超音波モータに供給すると、前記可聴域
の側波によって超音波モータの圧電体から微弱ではある
が可聴音が発生する。
駆動信号の16周期に対応する期間内に異なる周波数の
部分が占める期間の割合を1/16とした場合の駆動信号の
周波数スペクトルを示す。所定周波数の駆動信号に前記
所定周波数と異なる周波数の部分を混在させると、信号
を周波数変調した場合と同様の変化が駆動信号に生じる
ので、結果として図2に示すように、駆動信号の中心周
波数(40KHz )の高周波側及び低周波側に、周波数変
調を行なった場合と同様に振幅は小さいものの側波帯が
生じる。一般に人間が聴き取ることのできる音波の周波
数帯域(可聴域)は20Hz 〜20KHz 弱程度であること
が知られており、前記低周波側の側波帯には可聴域の周
波数の側波(図2では 2.5KHz 、 5.0KHz 、 7.5K
Hz 、10.0KHz 、12.5KHz 、15.0KHz 、17.5KH
z )が含まれている。このように可聴域の側波が生じて
いる駆動信号を超音波モータに供給すると、前記可聴域
の側波によって超音波モータの圧電体から微弱ではある
が可聴音が発生する。
【0021】次に、周波数40KHz の駆動信号に異なる
周波数の部分を混在させ、駆動信号の16周期に対応す
る期間内における異なる周波数の部分の占める割合を徐
々に変化させたときの、駆動信号における可聴域の側波
の有無を測定した結果を表1に示す。
周波数の部分を混在させ、駆動信号の16周期に対応す
る期間内における異なる周波数の部分の占める割合を徐
々に変化させたときの、駆動信号における可聴域の側波
の有無を測定した結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】但し、上記表1において「○」は該当す
る側波が生じることを表し、空欄は該当する側波が生じ
ないことを表す。上記表1より、所定周波数の駆動信号
の所定期間内における周波数の異なる部分の占める割合
の値によっては駆動信号に可聴域の側波を生じさせず
(表1では割合0/16及び8/16)、超音波モータから可聴
音が発生しないことが明らかである。
る側波が生じることを表し、空欄は該当する側波が生じ
ないことを表す。上記表1より、所定周波数の駆動信号
の所定期間内における周波数の異なる部分の占める割合
の値によっては駆動信号に可聴域の側波を生じさせず
(表1では割合0/16及び8/16)、超音波モータから可聴
音が発生しないことが明らかである。
【0024】このため、前記微弱な可聴音が問題となる
場合には、請求項1の発明において、駆動信号の1周期
よりも長い所定期間内における駆動信号の一部分の周波
数を初期の周波数と異なる周波数に変化させる際に、初
期の周波数の部分に対する前記一部分の占める割合が駆
動信号に可聴域の側波を生じさせる値のときには、前記
割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせない値のとき
よりも、前記割合を変化させる速度を速くすることが好
ましい。
場合には、請求項1の発明において、駆動信号の1周期
よりも長い所定期間内における駆動信号の一部分の周波
数を初期の周波数と異なる周波数に変化させる際に、初
期の周波数の部分に対する前記一部分の占める割合が駆
動信号に可聴域の側波を生じさせる値のときには、前記
割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせない値のとき
よりも、前記割合を変化させる速度を速くすることが好
ましい。
【0025】これにより、前記割合を変化させて駆動信
号の周波数を変化させたときに駆動信号に可聴域の側波
を生じさせている期間が短くなるので、この駆動信号を
超音波モータに供給したとしても超音波モータに可聴域
の側波が生じている駆動信号が供給される期間が短くな
り、かつ前記可聴域の側波によって超音波モータで発生
した微弱な可聴音についても可聴域の側波が生じていな
い駆動信号が供給されている間に減衰するので、超音波
モータで発生する微弱な可聴音が聴き取られることは殆
どなく、前記微弱な可聴音が問題となることはない。
号の周波数を変化させたときに駆動信号に可聴域の側波
を生じさせている期間が短くなるので、この駆動信号を
超音波モータに供給したとしても超音波モータに可聴域
の側波が生じている駆動信号が供給される期間が短くな
り、かつ前記可聴域の側波によって超音波モータで発生
した微弱な可聴音についても可聴域の側波が生じていな
い駆動信号が供給されている間に減衰するので、超音波
モータで発生する微弱な可聴音が聴き取られることは殆
どなく、前記微弱な可聴音が問題となることはない。
【0026】請求項3記載の発明では、第2の信号出力
手段から出力される分周信号の周波数を変更する場合
に、前記分周信号の1周期よりも長い所定期間内におけ
る分周信号の一部分が所定の分周比と異なる分周比で分
周され、かつ所定の分周比で分周される部分に対する前
記一部分の占める割合が徐々に変化するように、第2の
信号出力手段に設定する分周比の値を所定期間内で変化
させるようにしている。これにより、請求項1の発明の
作用の項でも説明したように、所定期間内における超音
波モータ駆動用の信号の周波数の平均値を小さな変化幅
で変化させることができ、超音波モータを円滑に駆動す
ることができる。また、請求項3の発明では可変抵抗器
等の調整手段が不要であり、駆動回路を全てディジタル
回路で構成し、IC等の集積回路に収めることができる
ので、駆動回路を小型化することも可能となる。
手段から出力される分周信号の周波数を変更する場合
に、前記分周信号の1周期よりも長い所定期間内におけ
る分周信号の一部分が所定の分周比と異なる分周比で分
周され、かつ所定の分周比で分周される部分に対する前
記一部分の占める割合が徐々に変化するように、第2の
信号出力手段に設定する分周比の値を所定期間内で変化
させるようにしている。これにより、請求項1の発明の
作用の項でも説明したように、所定期間内における超音
波モータ駆動用の信号の周波数の平均値を小さな変化幅
で変化させることができ、超音波モータを円滑に駆動す
ることができる。また、請求項3の発明では可変抵抗器
等の調整手段が不要であり、駆動回路を全てディジタル
回路で構成し、IC等の集積回路に収めることができる
ので、駆動回路を小型化することも可能となる。
【0027】また、請求項3の発明において超音波モー
タで発生する微弱な可聴音が問題となる場合には、制御
手段は、分周信号の1周期よりも長い所定期間内におけ
る分周信号の一部分を所定の分周比と異なる分周比で分
周されるように、設定する分周比の値を所定期間内で変
化させる際に、前記所定の分周比で分周される部分に対
する前記一部分の占める割合が駆動信号に可聴域の側波
を生じさせる値のときには、前記割合が駆動信号に可聴
域の側波が生じさせない値のときよりも、前記割合が変
化する速度が速くなるように、前記設定する分周比の値
を変化させることが好ましい。これにより、前記と同様
に超音波モータに可聴域の側波が生じている駆動信号が
供給される期間が短くなり、かつ可聴域の側波によって
超音波モータで発生した微弱な可聴音についても可聴域
の側波が生じていない駆動信号が供給されている間に減
衰するので、超音波モータで発生する微弱な可聴音が聴
き取られることは殆どなく、前記微弱な可聴音が問題と
なることはない。
タで発生する微弱な可聴音が問題となる場合には、制御
手段は、分周信号の1周期よりも長い所定期間内におけ
る分周信号の一部分を所定の分周比と異なる分周比で分
周されるように、設定する分周比の値を所定期間内で変
化させる際に、前記所定の分周比で分周される部分に対
する前記一部分の占める割合が駆動信号に可聴域の側波
を生じさせる値のときには、前記割合が駆動信号に可聴
域の側波が生じさせない値のときよりも、前記割合が変
化する速度が速くなるように、前記設定する分周比の値
を変化させることが好ましい。これにより、前記と同様
に超音波モータに可聴域の側波が生じている駆動信号が
供給される期間が短くなり、かつ可聴域の側波によって
超音波モータで発生した微弱な可聴音についても可聴域
の側波が生じていない駆動信号が供給されている間に減
衰するので、超音波モータで発生する微弱な可聴音が聴
き取られることは殆どなく、前記微弱な可聴音が問題と
なることはない。
【0028】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【0029】〔第1実施例〕図3には本第1実施例に係
る超音波モータの駆動回路10と進行波型の超音波モー
タ12とが示されており、図4には超音波モータの駆動
回路10の一部を構成する駆動パルス発生回路14の概
略構成が示されている。
る超音波モータの駆動回路10と進行波型の超音波モー
タ12とが示されており、図4には超音波モータの駆動
回路10の一部を構成する駆動パルス発生回路14の概
略構成が示されている。
【0030】超音波モータ12は銅合金等から構成され
る円環状の弾性体16を備え、この弾性体16に圧電体
18が貼付されてステータ20が構成されている。圧電
体18は電気信号を機械振動に変換する圧電材料で、多
数の電極により円環状に分割、配列されて構成されてい
る。圧電体18には、後述するように超音波モータの駆
動回路10からの駆動信号が前記電極に供給され、駆動
信号に応じた超音波振動が励起される。一方、図示しな
い駆動軸に取付けられるロータ22は、アルミ合金等か
ら成るロータリングに円環状のスライダが接着されて構
成されており、図示しないスプリングによってロータ2
2の前記スライダが前記ステータ20に加圧接触され
る。このスライダとしては、安定した摩擦力、摩擦係数
を得るために、例えばエンジニアリングプラスチック等
が用いられている。
る円環状の弾性体16を備え、この弾性体16に圧電体
18が貼付されてステータ20が構成されている。圧電
体18は電気信号を機械振動に変換する圧電材料で、多
数の電極により円環状に分割、配列されて構成されてい
る。圧電体18には、後述するように超音波モータの駆
動回路10からの駆動信号が前記電極に供給され、駆動
信号に応じた超音波振動が励起される。一方、図示しな
い駆動軸に取付けられるロータ22は、アルミ合金等か
ら成るロータリングに円環状のスライダが接着されて構
成されており、図示しないスプリングによってロータ2
2の前記スライダが前記ステータ20に加圧接触され
る。このスライダとしては、安定した摩擦力、摩擦係数
を得るために、例えばエンジニアリングプラスチック等
が用いられている。
【0031】また、ロータ22の上面には円環状の反射
シール24が貼付されている。反射シール24の表面に
は反射シール24の周方向に沿って光反射率の高い部分
と光反射率の低い部分とが交互に設けられている。ロー
タ22の上方にはフォトセンサ26が設けられている。
フォトセンサ26は発光素子26Aと受光素子26Bと
で構成され、発光素子26Aから射出されて反射シール
24に反射した光が受光素子26Bで受光されるように
配置されている。フォトセンサ26は駆動回路10のマ
イクロコンピュータ28の信号入力端に接続されてお
り、ロータ22が回転するとマイクロコンピュータ28
へロータの回転速度に応じた周期のパルス信号を出力す
る。
シール24が貼付されている。反射シール24の表面に
は反射シール24の周方向に沿って光反射率の高い部分
と光反射率の低い部分とが交互に設けられている。ロー
タ22の上方にはフォトセンサ26が設けられている。
フォトセンサ26は発光素子26Aと受光素子26Bと
で構成され、発光素子26Aから射出されて反射シール
24に反射した光が受光素子26Bで受光されるように
配置されている。フォトセンサ26は駆動回路10のマ
イクロコンピュータ28の信号入力端に接続されてお
り、ロータ22が回転するとマイクロコンピュータ28
へロータの回転速度に応じた周期のパルス信号を出力す
る。
【0032】さらに、マイクロコンピュータ28の信号
入力端には、超音波モータ12の圧電体18の一部の電
極(フィードバック電極)から、電圧変換回路84を経
由してフィードバック信号が入力される。また、マイク
ロコンピュータ28の信号出力端には駆動パルス発生回
路14が接続されている。なお、マイクロコンピュータ
28は、周知のように水晶発振回路を内蔵しており、水
晶発振回路から出力される高周波のクロック信号に基づ
いて動作する。
入力端には、超音波モータ12の圧電体18の一部の電
極(フィードバック電極)から、電圧変換回路84を経
由してフィードバック信号が入力される。また、マイク
ロコンピュータ28の信号出力端には駆動パルス発生回
路14が接続されている。なお、マイクロコンピュータ
28は、周知のように水晶発振回路を内蔵しており、水
晶発振回路から出力される高周波のクロック信号に基づ
いて動作する。
【0033】図4に示すように、駆動パルス発生回路1
4は8ビットのアップダウンカウンタ30を備えてい
る。アップダウンカウンタ30はバス31を介してマイ
クロコンピュータ28に接続されており、マイクロコン
ピュータ28から出力された10ビットの分周比データ
のうち上位8ビットが格納される。なお、前記10ビッ
トの分周比データのうち下位2ビットは、シーケンサ3
2の内部に設けられた2ビットのアップダウンカウンタ
34に格納される。
4は8ビットのアップダウンカウンタ30を備えてい
る。アップダウンカウンタ30はバス31を介してマイ
クロコンピュータ28に接続されており、マイクロコン
ピュータ28から出力された10ビットの分周比データ
のうち上位8ビットが格納される。なお、前記10ビッ
トの分周比データのうち下位2ビットは、シーケンサ3
2の内部に設けられた2ビットのアップダウンカウンタ
34に格納される。
【0034】アップダウンカウンタ30は信号線36、
38を介してシーケンサ32に接続されている。シーケ
ンサ32は信号線36を介してクロック信号を出力する
と共に、信号線38を介してアップ信号またはダウン信
号を出力する。このアップ信号はアップダウンカウンタ
30に格納された分周比データに、「1」を加算する指
示を与える信号であり、ダウン信号は分周比データから
「1」を減算する指示を与える信号である。アップダウ
ンカウンタ30では、アップ信号またはダウン信号が入
力されると、格納している分周比データを入力された信
号に応じてアップまたはダウンさせることを、前記クロ
ック信号に同期して行う。
38を介してシーケンサ32に接続されている。シーケ
ンサ32は信号線36を介してクロック信号を出力する
と共に、信号線38を介してアップ信号またはダウン信
号を出力する。このアップ信号はアップダウンカウンタ
30に格納された分周比データに、「1」を加算する指
示を与える信号であり、ダウン信号は分周比データから
「1」を減算する指示を与える信号である。アップダウ
ンカウンタ30では、アップ信号またはダウン信号が入
力されると、格納している分周比データを入力された信
号に応じてアップまたはダウンさせることを、前記クロ
ック信号に同期して行う。
【0035】シーケンサ32は、アップダウンカウンタ
34に格納されたデータの値に応じた所定のタイミング
で、アップダウンカウンタ30へアップ信号またはダウ
ン信号を出力する。また、アップダウンカウンタ34に
ついても、シーケンサ32内部で発生されたアップ信
号、ダウン信号が入力されると、格納しているデータを
入力された信号に応じてアップまたはダウンさせるよう
になっている。
34に格納されたデータの値に応じた所定のタイミング
で、アップダウンカウンタ30へアップ信号またはダウ
ン信号を出力する。また、アップダウンカウンタ34に
ついても、シーケンサ32内部で発生されたアップ信
号、ダウン信号が入力されると、格納しているデータを
入力された信号に応じてアップまたはダウンさせるよう
になっている。
【0036】また、アップダウンカウンタ30には、バ
ス40を介して8ビットのカウンタ42、44が各々接
続されている。カウンタ42、44は各々信号線46、
48を介してシーケンサ32に接続されており、信号線
46、48を介してシーケンサ32からロード命令が入
力されると、アップダウンカウンタ30に格納されてい
た分周比データを取り込む。また、カウンタ42、44
は信号線50を介してマイクロコンピュータ28に接続
されており、前述のクロック信号が入力される。カウン
タ42、44はクロック信号のパルス数をカウントし、
該カウント値が取り込んだ分周比データの値と一致する
と、パルス信号(BorrowAまたはBorrowB)を出力する
ようになっている。
ス40を介して8ビットのカウンタ42、44が各々接
続されている。カウンタ42、44は各々信号線46、
48を介してシーケンサ32に接続されており、信号線
46、48を介してシーケンサ32からロード命令が入
力されると、アップダウンカウンタ30に格納されてい
た分周比データを取り込む。また、カウンタ42、44
は信号線50を介してマイクロコンピュータ28に接続
されており、前述のクロック信号が入力される。カウン
タ42、44はクロック信号のパルス数をカウントし、
該カウント値が取り込んだ分周比データの値と一致する
と、パルス信号(BorrowAまたはBorrowB)を出力する
ようになっている。
【0037】カウンタ42、44の信号出力端は各々O
R回路52の入力端に接続されており、OR回路52の
出力端は論理回路等で構成される状態遷移ロジック54
の5個の入力端のうちの1つに接続されている。また状
態遷移ロジック54の残り4個の入力端は、4ビットの
フリップフロップ回路56のA相信号出力端、B相信号
出力端、C相信号出力端及びD相信号出力端に接続され
ており、状態遷移ロジック54の4個の信号出力端はフ
リップフロップ回路56の4個の信号入力端に各々接続
されている。
R回路52の入力端に接続されており、OR回路52の
出力端は論理回路等で構成される状態遷移ロジック54
の5個の入力端のうちの1つに接続されている。また状
態遷移ロジック54の残り4個の入力端は、4ビットの
フリップフロップ回路56のA相信号出力端、B相信号
出力端、C相信号出力端及びD相信号出力端に接続され
ており、状態遷移ロジック54の4個の信号出力端はフ
リップフロップ回路56の4個の信号入力端に各々接続
されている。
【0038】フリップフロップ回路56は信号線58を
介してマイクロコンピュータ28に接続されており、マ
イクロコンピュータ28から入力されたクロック信号に
同期して作動する。またフリップフロップ回路56は信
号線60を介してシーケンサ32に接続されている。シ
ーケンサ32は信号線62を介してマイクロコンピュー
タ28に接続されており、信号線62を介して起動信号
が入力されると、信号線60を介してset A信号を出力
する。フリップフロップ回路56はシーケンサ32から
set A信号が入力されると、A相に対応するビットのみ
がハイレベルとなっている状態となる。この状態は4ビ
ットの2進数データ(1000)2を保持することに等しい
(なお( )2は2進数であることを表す)。この4ビッ
トのデータは状態遷移ロジック54に入力される。
介してマイクロコンピュータ28に接続されており、マ
イクロコンピュータ28から入力されたクロック信号に
同期して作動する。またフリップフロップ回路56は信
号線60を介してシーケンサ32に接続されている。シ
ーケンサ32は信号線62を介してマイクロコンピュー
タ28に接続されており、信号線62を介して起動信号
が入力されると、信号線60を介してset A信号を出力
する。フリップフロップ回路56はシーケンサ32から
set A信号が入力されると、A相に対応するビットのみ
がハイレベルとなっている状態となる。この状態は4ビ
ットの2進数データ(1000)2を保持することに等しい
(なお( )2は2進数であることを表す)。この4ビッ
トのデータは状態遷移ロジック54に入力される。
【0039】状態遷移ロジック54では、カウンタ42
またはカウンタ44から出力されたパルス信号がOR回
路52を介して入力される毎に、前記入力されたデータ
において「1」となっているビットの位置をシフトして
フリップフロップ回路56へ出力する。フリップフロッ
プ回路56では状態遷移ロジックから出力されたデータ
を保持する。従って、フリップフロップ回路の各信号出
力端は、状態遷移ロジック54にパルス信号が入力され
る毎に、出力信号がハイレベルとなっている出力端がA
相→B相→C相→D相→A相の順に切り替わることによ
り、所定周波数の駆動パルス信号が出力される。
またはカウンタ44から出力されたパルス信号がOR回
路52を介して入力される毎に、前記入力されたデータ
において「1」となっているビットの位置をシフトして
フリップフロップ回路56へ出力する。フリップフロッ
プ回路56では状態遷移ロジックから出力されたデータ
を保持する。従って、フリップフロップ回路の各信号出
力端は、状態遷移ロジック54にパルス信号が入力され
る毎に、出力信号がハイレベルとなっている出力端がA
相→B相→C相→D相→A相の順に切り替わることによ
り、所定周波数の駆動パルス信号が出力される。
【0040】また、フリップフロップ回路56のB相信
号出力端は、4ビットのサイクルカウンタ64の入力端
にも接続されている。サイクルカウンタ64はB相信号
出力端から出力される駆動パルス信号のパルス数をカウ
ントし、4ビットであるので16個のパルスをカウント
するとカウント値が「0」に戻るようになっている。サ
イクルカウンタ64はバス66を介してシーケンサ32
に接続されており、シーケンサ32へ前記カウント値を
出力する。
号出力端は、4ビットのサイクルカウンタ64の入力端
にも接続されている。サイクルカウンタ64はB相信号
出力端から出力される駆動パルス信号のパルス数をカウ
ントし、4ビットであるので16個のパルスをカウント
するとカウント値が「0」に戻るようになっている。サ
イクルカウンタ64はバス66を介してシーケンサ32
に接続されており、シーケンサ32へ前記カウント値を
出力する。
【0041】シーケンサ32は4ビットのレジスタ68
を備えている。レジスタ68はバス70を介してマイク
ロコンピュータ28に接続されている。マイクロコンピ
ュータ28はバス70を介して4ビットの平均化データ
を出力する。レジスタ68はこの平均化データを保持す
るようになっている。シーケンサ32は、後述するよう
にレジスタ68に保持されている平均化データ及びサイ
クルカウンタ64から入力されたカウント値の値に応じ
て、所定のタイミングでアップ信号またはダウン信号を
アップダウンカウンタ34へ出力し、アップダウンカウ
ンタ34に保持されたデータをアップまたはダウンさせ
る。
を備えている。レジスタ68はバス70を介してマイク
ロコンピュータ28に接続されている。マイクロコンピ
ュータ28はバス70を介して4ビットの平均化データ
を出力する。レジスタ68はこの平均化データを保持す
るようになっている。シーケンサ32は、後述するよう
にレジスタ68に保持されている平均化データ及びサイ
クルカウンタ64から入力されたカウント値の値に応じ
て、所定のタイミングでアップ信号またはダウン信号を
アップダウンカウンタ34へ出力し、アップダウンカウ
ンタ34に保持されたデータをアップまたはダウンさせ
る。
【0042】一方、図3に示すように、フリップフロッ
プ回路56のA相信号出力端及びC相信号出力端は、パ
ワーFET(電界効果トランジスタ)72、74のゲー
トに各々接続されている。パワーFET72、74は昇
圧トランス76の1次側コイルの両端に接続されてい
る。パワーFET72、74はフリップフロップ回路5
6から入力された信号がハイレベルのときに各々オンす
る。昇圧トランス76の1次側コイルの中点は定電圧電
源に接続されている。昇圧トランス76の2次側コイル
は一端が超音波モータ12の圧電体18の電極に接続さ
れ、他端が接地されている。
プ回路56のA相信号出力端及びC相信号出力端は、パ
ワーFET(電界効果トランジスタ)72、74のゲー
トに各々接続されている。パワーFET72、74は昇
圧トランス76の1次側コイルの両端に接続されてい
る。パワーFET72、74はフリップフロップ回路5
6から入力された信号がハイレベルのときに各々オンす
る。昇圧トランス76の1次側コイルの中点は定電圧電
源に接続されている。昇圧トランス76の2次側コイル
は一端が超音波モータ12の圧電体18の電極に接続さ
れ、他端が接地されている。
【0043】また、フリップフロップ回路56のB相信
号出力端及びD相信号出力端は、パワーFET78、8
0のゲートに各々接続されている。パワーFET78、
80は昇圧トランス82の1次側コイルの両端に接続さ
れており、フリップフロップ回路56から入力された信
号がハイレベルのときに各々オンする。昇圧トランス8
2の1次側コイルの中点は定電圧電源に接続されてお
り、2次側コイルは一端が超音波モータ12の圧電体1
8の電極に接続され、他端が接地されている。
号出力端及びD相信号出力端は、パワーFET78、8
0のゲートに各々接続されている。パワーFET78、
80は昇圧トランス82の1次側コイルの両端に接続さ
れており、フリップフロップ回路56から入力された信
号がハイレベルのときに各々オンする。昇圧トランス8
2の1次側コイルの中点は定電圧電源に接続されてお
り、2次側コイルは一端が超音波モータ12の圧電体1
8の電極に接続され、他端が接地されている。
【0044】昇圧トランス76、82の2次側コイルか
らは、フリップフロップ回路56よりパワーFET7
2、74、78、80に各々入力された駆動パルス信号
の周波数の駆動信号(正弦波)が、昇圧トランス76、
78の巻き数比に応じた振幅(電圧値)で出力される。
らは、フリップフロップ回路56よりパワーFET7
2、74、78、80に各々入力された駆動パルス信号
の周波数の駆動信号(正弦波)が、昇圧トランス76、
78の巻き数比に応じた振幅(電圧値)で出力される。
【0045】次に本第1実施例の作用を説明する。駆動
回路10の電源が投入されると、マイクロコンピュータ
28は、分周比データとして、超音波モータ12の駆動
周波数帯域(図9参照)よりも充分高い周波数(図9に
示す駆動開始時の周波数f0)に対応する分周比データ
を出力すると共に、平均化データの初期値として(0000)
2 を出力する。前記分周比データの上位8ビットはアッ
プダウンカウンタ30に格納され、下位2ビットはアッ
プダウンカウンタ34に格納される。また平均化データ
はレジスタ68に格納される。さらに図5に示すよう
に、シーケンサ32はカウンタ42にロード命令を出力
する。これにより、アップダウンカウンタ30に格納さ
れた分周比データがカウンタ42に取り込まれる。
回路10の電源が投入されると、マイクロコンピュータ
28は、分周比データとして、超音波モータ12の駆動
周波数帯域(図9参照)よりも充分高い周波数(図9に
示す駆動開始時の周波数f0)に対応する分周比データ
を出力すると共に、平均化データの初期値として(0000)
2 を出力する。前記分周比データの上位8ビットはアッ
プダウンカウンタ30に格納され、下位2ビットはアッ
プダウンカウンタ34に格納される。また平均化データ
はレジスタ68に格納される。さらに図5に示すよう
に、シーケンサ32はカウンタ42にロード命令を出力
する。これにより、アップダウンカウンタ30に格納さ
れた分周比データがカウンタ42に取り込まれる。
【0046】超音波モータ12の駆動を開始させる場
合、マイクロコンピュータ28は起動信号をハイレベル
にする。なお、この起動信号は超音波モータ12が駆動
されている間、常にハイレベルとされる。起動信号がハ
イレベルになると、シーケンサ32はフリップフロップ
回路56にset A信号を出力し、フリップフロップ回路
56をA相信号出力端のみからハイレベルの信号が出力
されている状態にすると共に、カウンタ42によるカウ
ント動作を開始させ、かつカウンタ44にロード命令を
出力する。
合、マイクロコンピュータ28は起動信号をハイレベル
にする。なお、この起動信号は超音波モータ12が駆動
されている間、常にハイレベルとされる。起動信号がハ
イレベルになると、シーケンサ32はフリップフロップ
回路56にset A信号を出力し、フリップフロップ回路
56をA相信号出力端のみからハイレベルの信号が出力
されている状態にすると共に、カウンタ42によるカウ
ント動作を開始させ、かつカウンタ44にロード命令を
出力する。
【0047】これにより、カウンタ42はクロック信号
のパルス数のカウントを開始する。また、このときカウ
ンタ44によるアップダウンカウンタ30に格納された
分周比データの取込みが並行して行われる。カウンタ4
2のカウント値が前記取り込んだ分周比データの値に一
致すると、カウンタ42からパルス信号(BorrowA)が
出力される。このパルス信号はOR回路52を介して状
態遷移ロジック54に入力される。パルス信号が入力さ
れたことにより、状態遷移ロジック54ではハイレベル
となっている相をA相からB相に切替え、これに伴って
フリップフロップ回路56はB相信号出力端のみがハイ
レベルとなっている状態に切り替わる。このように、A
相信号出力端から出力されるA相信号のパルス幅d
A は、カウンタ42におけるパルスのカウント時間に対
応している。
のパルス数のカウントを開始する。また、このときカウ
ンタ44によるアップダウンカウンタ30に格納された
分周比データの取込みが並行して行われる。カウンタ4
2のカウント値が前記取り込んだ分周比データの値に一
致すると、カウンタ42からパルス信号(BorrowA)が
出力される。このパルス信号はOR回路52を介して状
態遷移ロジック54に入力される。パルス信号が入力さ
れたことにより、状態遷移ロジック54ではハイレベル
となっている相をA相からB相に切替え、これに伴って
フリップフロップ回路56はB相信号出力端のみがハイ
レベルとなっている状態に切り替わる。このように、A
相信号出力端から出力されるA相信号のパルス幅d
A は、カウンタ42におけるパルスのカウント時間に対
応している。
【0048】一方、カウンタ42からパルス信号が出力
されると、これに同期してカウンタ44によるクロック
信号のパルス数のカウントが開始され、カウンタ42で
はロード命令が入力されることにより分周比データの取
込みを行う。カウンタ44におけるカウントが終了する
と、カウンタ44からパルス信号(BorrowB)が出力さ
れ、このパルス信号がOR回路52を介して状態遷移ロ
ジック54に入力される。パルス信号が入力されると、
状態遷移ロジック54ではハイレベルとなっている相を
B相からC相に切替え、これに伴ってフリップフロップ
回路56はC相信号出力端のみがハイレベルとなってい
る状態に切り替わる。このように、B相信号出力端から
出力されるB相信号のパルス幅dB は、カウンタ44の
パルスのカウント時間に対応している。
されると、これに同期してカウンタ44によるクロック
信号のパルス数のカウントが開始され、カウンタ42で
はロード命令が入力されることにより分周比データの取
込みを行う。カウンタ44におけるカウントが終了する
と、カウンタ44からパルス信号(BorrowB)が出力さ
れ、このパルス信号がOR回路52を介して状態遷移ロ
ジック54に入力される。パルス信号が入力されると、
状態遷移ロジック54ではハイレベルとなっている相を
B相からC相に切替え、これに伴ってフリップフロップ
回路56はC相信号出力端のみがハイレベルとなってい
る状態に切り替わる。このように、B相信号出力端から
出力されるB相信号のパルス幅dB は、カウンタ44の
パルスのカウント時間に対応している。
【0049】以下同様に、カウンタ44からのパルス信
号の出力に同期してカウンタ42におけるパルス数のカ
ウントが開始され、カウンタ44では分周データの取込
みを行う。カウンタ42におけるカウントが終了する
と、カウンタ42からパルス信号が出力されてハイレベ
ルとなっている相がD相に切り替わり、カウンタ44に
よるカウントが開始される。
号の出力に同期してカウンタ42におけるパルス数のカ
ウントが開始され、カウンタ44では分周データの取込
みを行う。カウンタ42におけるカウントが終了する
と、カウンタ42からパルス信号が出力されてハイレベ
ルとなっている相がD相に切り替わり、カウンタ44に
よるカウントが開始される。
【0050】このように、カウンタ42とカウンタ44
は交互にカウント動作を行い、一方のカウンタがカウン
ト動作を行っているときに、他方のカウンタはアップダ
ウンカウンタ30からの分周比データの取込みを行う。
また、フリップフロップ回路56の各相の信号出力端か
らは、カウンタ42、44のいずれかがカウントを終了
する毎にハイレベルの信号が出力される相が切り替わる
駆動パルス信号が出力される。この駆動パルス信号はパ
ワーFET72、74、78、80に各々入力される。
パワーFETの各々は、入力された駆動パルス信号がハ
イレベルとなっているときにオンする。
は交互にカウント動作を行い、一方のカウンタがカウン
ト動作を行っているときに、他方のカウンタはアップダ
ウンカウンタ30からの分周比データの取込みを行う。
また、フリップフロップ回路56の各相の信号出力端か
らは、カウンタ42、44のいずれかがカウントを終了
する毎にハイレベルの信号が出力される相が切り替わる
駆動パルス信号が出力される。この駆動パルス信号はパ
ワーFET72、74、78、80に各々入力される。
パワーFETの各々は、入力された駆動パルス信号がハ
イレベルとなっているときにオンする。
【0051】これにより、図6に示すように昇圧トラン
ス76では、A相の駆動パルス信号及びC相の駆動パル
ス信号の周波数(周波数f0 )の正弦波が誘起され、超
音波モータ12にcos 波の駆動信号として供給される。
一方、昇圧トランス82では、B相の駆動パルス信号及
びD相の駆動パルス信号の周波数(周波数f0 )の正弦
波が誘起される。昇圧トランス82で誘起される正弦波
は、昇圧トランス76で誘起される正弦波と位相が90°
異なっており、この正弦波はsin 波の駆動信号として超
音波モータ12に供給される。これにより、超音波モー
タ12の圧電体18に超音波信号が励起され、ロータ2
2が回転する。
ス76では、A相の駆動パルス信号及びC相の駆動パル
ス信号の周波数(周波数f0 )の正弦波が誘起され、超
音波モータ12にcos 波の駆動信号として供給される。
一方、昇圧トランス82では、B相の駆動パルス信号及
びD相の駆動パルス信号の周波数(周波数f0 )の正弦
波が誘起される。昇圧トランス82で誘起される正弦波
は、昇圧トランス76で誘起される正弦波と位相が90°
異なっており、この正弦波はsin 波の駆動信号として超
音波モータ12に供給される。これにより、超音波モー
タ12の圧電体18に超音波信号が励起され、ロータ2
2が回転する。
【0052】周波数f0 の駆動信号により超音波モータ
12の駆動が開始されると、駆動回路10のマイクロコ
ンピュータ28は、圧電体18の圧電素子及びフォトセ
ンサ26から入力された信号に基づいて超音波モータ1
2の駆動状態をモニタしながら駆動信号の周波数を徐々
に低下させ、駆動信号の周波数が超音波モータ12の最
適駆動周波数となるように制御する。
12の駆動が開始されると、駆動回路10のマイクロコ
ンピュータ28は、圧電体18の圧電素子及びフォトセ
ンサ26から入力された信号に基づいて超音波モータ1
2の駆動状態をモニタしながら駆動信号の周波数を徐々
に低下させ、駆動信号の周波数が超音波モータ12の最
適駆動周波数となるように制御する。
【0053】駆動信号の周波数を低下させる場合、マイ
クロコンピュータ28は、駆動パルス発生回路14へ出
力する平均化データの値を「1」ずつ徐々に増加させ、
平均化データの値が(1111)2 になった場合には、分周比
データの値を「1」増加させると共に、平均化データの
値を(0000)2 に戻すことを繰り返す。以下、分周比デー
タの値が変更された場合、及び平均化データの値が変更
された場合の駆動パルス発生回路14の動作について説
明する。
クロコンピュータ28は、駆動パルス発生回路14へ出
力する平均化データの値を「1」ずつ徐々に増加させ、
平均化データの値が(1111)2 になった場合には、分周比
データの値を「1」増加させると共に、平均化データの
値を(0000)2 に戻すことを繰り返す。以下、分周比デー
タの値が変更された場合、及び平均化データの値が変更
された場合の駆動パルス発生回路14の動作について説
明する。
【0054】上記のように分周比データの値が変更され
ると、これに伴って分周比データの下位2ビットを格納
するアップダウンカウンタ34のデータの値が変化す
る。シーケンサ32では、アップダウンカウンタ34に
格納された値に応じて、アップダウンカウンタ30へ所
定のタイミングでアップ信号またはダウン信号を出力す
る。
ると、これに伴って分周比データの下位2ビットを格納
するアップダウンカウンタ34のデータの値が変化す
る。シーケンサ32では、アップダウンカウンタ34に
格納された値に応じて、アップダウンカウンタ30へ所
定のタイミングでアップ信号またはダウン信号を出力す
る。
【0055】具体的には、アップダウンカウンタ34に
格納された値が(00)2 である場合にはアップ信号、ダウ
ン信号の出力を行わず、(01)2 である場合には、カウン
タ42がA相信号のパルス幅に対応するカウントを行う
ためにアップダウンカウンタ30から分周比データを取
り込む前に、アップダウンカウンタ30へ分周比データ
のインクリメントを指示するアップ信号を出力し、カウ
ンタ42がインクリメントされた分周比データの取込み
を行った後にアップダウンカウンタ30へ分周比データ
のデクリメントを指示するダウン信号を出力する。
格納された値が(00)2 である場合にはアップ信号、ダウ
ン信号の出力を行わず、(01)2 である場合には、カウン
タ42がA相信号のパルス幅に対応するカウントを行う
ためにアップダウンカウンタ30から分周比データを取
り込む前に、アップダウンカウンタ30へ分周比データ
のインクリメントを指示するアップ信号を出力し、カウ
ンタ42がインクリメントされた分周比データの取込み
を行った後にアップダウンカウンタ30へ分周比データ
のデクリメントを指示するダウン信号を出力する。
【0056】これにより、カウンタ42がA相信号のパ
ルス幅に対応するカウントを行う際には、カウント時間
が他の相に対応するカウントを行うときよりもカウント
時間が長くなり、A相信号のパルス幅が他の相の信号の
パルス幅と比較して若干長くされることになる。従っ
て、超音波モータ12に供給される駆動信号の周期が、
前記増加されたカウント時間分だけ長くされ、駆動信号
の周波数は若干低下されることになる。
ルス幅に対応するカウントを行う際には、カウント時間
が他の相に対応するカウントを行うときよりもカウント
時間が長くなり、A相信号のパルス幅が他の相の信号の
パルス幅と比較して若干長くされることになる。従っ
て、超音波モータ12に供給される駆動信号の周期が、
前記増加されたカウント時間分だけ長くされ、駆動信号
の周波数は若干低下されることになる。
【0057】また、アップダウンカウンタ34に格納さ
れた値が(10)2 である場合には、シーケンサ32は、カ
ウンタ42がA相信号に対応するカウントを行うために
分周比データを取込むとき、及びカウンタ44がB相信
号に対応するカウントを行うために分周比データを取込
むときに、分周比データがインクリメントされているよ
うに前記と同様にアップ信号及びダウン信号を出力す
る。これにより、A相信号に対応するカウントを行う場
合及びB相信号に対応するカウントを行う場合のカウン
ト時間が長くなり、駆動信号の周波数は前記格納された
値が(01)2 の場合よりも低下される。
れた値が(10)2 である場合には、シーケンサ32は、カ
ウンタ42がA相信号に対応するカウントを行うために
分周比データを取込むとき、及びカウンタ44がB相信
号に対応するカウントを行うために分周比データを取込
むときに、分周比データがインクリメントされているよ
うに前記と同様にアップ信号及びダウン信号を出力す
る。これにより、A相信号に対応するカウントを行う場
合及びB相信号に対応するカウントを行う場合のカウン
ト時間が長くなり、駆動信号の周波数は前記格納された
値が(01)2 の場合よりも低下される。
【0058】さらに、前記値が(11)2 である場合には、
カウンタ42がC相信号に対応するカウントを行うため
に分周比データを取込むときにも分周比データがインク
リメントされているようにアップ信号及びダウン信号を
出力する。これにより、駆動信号の周波数は前記格納さ
れた値が(10)2 の場合よりもさらに低下される。
カウンタ42がC相信号に対応するカウントを行うため
に分周比データを取込むときにも分周比データがインク
リメントされているようにアップ信号及びダウン信号を
出力する。これにより、駆動信号の周波数は前記格納さ
れた値が(10)2 の場合よりもさらに低下される。
【0059】以上のアップダウンカウンタ34に格納さ
れた値の変化と、各相の信号に対応するカウント値との
関係を次の表2に示す。
れた値の変化と、各相の信号に対応するカウント値との
関係を次の表2に示す。
【0060】
【表2】
【0061】また平均化データの値が変更されると、レ
ジスタ68には前記変更された平均化データが保持され
る。シーケンサ32は、レジスタ68に保持された平均
化データの値とサイクルカウンタ64から入力されたカ
ウント値とに基づいて、アップダウンカウンタ34へ所
定のタイミングでアップ信号またはダウン信号を出力す
る。
ジスタ68には前記変更された平均化データが保持され
る。シーケンサ32は、レジスタ68に保持された平均
化データの値とサイクルカウンタ64から入力されたカ
ウント値とに基づいて、アップダウンカウンタ34へ所
定のタイミングでアップ信号またはダウン信号を出力す
る。
【0062】具体的には、レジスタ68に格納された平
均化データの値が(0000)2 である場合には前記アップ信
号、ダウン信号の出力を行わず、(0001)2 である場合に
は、サイクルカウンタ64によってカウントされる16
周期のうち、最初の1周期に対応するカウントがカウン
タ42及びカウンタ44で行われるときにのみ、アップ
ダウンカウンタ34に格納されたデータがインクリメン
トされているように、アップダウンカウンタ34へアッ
プ信号及びダウン信号を出力する。
均化データの値が(0000)2 である場合には前記アップ信
号、ダウン信号の出力を行わず、(0001)2 である場合に
は、サイクルカウンタ64によってカウントされる16
周期のうち、最初の1周期に対応するカウントがカウン
タ42及びカウンタ44で行われるときにのみ、アップ
ダウンカウンタ34に格納されたデータがインクリメン
トされているように、アップダウンカウンタ34へアッ
プ信号及びダウン信号を出力する。
【0063】例えばアップダウンカウンタ34にデータ
(00)2 が格納されていた場合には、16周期のうちの最
初の1周期のカウントが行われる間、アップダウンカウ
ンタ34にアップ信号が入力されて前記データが(01)2
となり、このデータに基づいて、前述のようにシーケン
サ32は、カウンタ42がA相信号に対応するカウント
を行うために取り込むときに、分周比データがインクリ
メントされているように、アップダウンカウンタ30へ
アップ信号及びダウン信号を出力する。
(00)2 が格納されていた場合には、16周期のうちの最
初の1周期のカウントが行われる間、アップダウンカウ
ンタ34にアップ信号が入力されて前記データが(01)2
となり、このデータに基づいて、前述のようにシーケン
サ32は、カウンタ42がA相信号に対応するカウント
を行うために取り込むときに、分周比データがインクリ
メントされているように、アップダウンカウンタ30へ
アップ信号及びダウン信号を出力する。
【0064】これにより、A相信号は16周期のうち最
初の第1周期のみパルス幅が若干長くされ、これに伴っ
て図7に示すように、16周期の最初に発生するパルス
と次に発生するパルスとの間隔tA が広がることにな
り、昇圧トランス76、82で誘起される駆動信号も1
6周期のうちの最初の1周期の周期が長く、すなわち周
波数が低く(f−Δf)なる。従って、駆動信号の16
周期における平均周波数f1 は、 f1 =(16×f−Δf)÷16 となり若干低下する。なお、アップダウンカウンタ34
が(01)2 であった場合には、16周期の最初の1周期の
カウントが行われる間、前記値が(10)2 となり、A相信
号及びB相信号の16周期のうち最初の1周期のパルス
幅が若干長くされる。
初の第1周期のみパルス幅が若干長くされ、これに伴っ
て図7に示すように、16周期の最初に発生するパルス
と次に発生するパルスとの間隔tA が広がることにな
り、昇圧トランス76、82で誘起される駆動信号も1
6周期のうちの最初の1周期の周期が長く、すなわち周
波数が低く(f−Δf)なる。従って、駆動信号の16
周期における平均周波数f1 は、 f1 =(16×f−Δf)÷16 となり若干低下する。なお、アップダウンカウンタ34
が(01)2 であった場合には、16周期の最初の1周期の
カウントが行われる間、前記値が(10)2 となり、A相信
号及びB相信号の16周期のうち最初の1周期のパルス
幅が若干長くされる。
【0065】シーケンサ32はレジスタ68に格納され
た平均化データの値が大きくなるに従って、16周期の
うちアップダウンカウンタ34に格納されたデータをイ
ンクリメントする周期の数を多くする。この平均化デー
タの値と、データをインクリメントする周期との関係を
次の表3に示す。
た平均化データの値が大きくなるに従って、16周期の
うちアップダウンカウンタ34に格納されたデータをイ
ンクリメントする周期の数を多くする。この平均化デー
タの値と、データをインクリメントする周期との関係を
次の表3に示す。
【0066】
【表3】
【0067】なお、上記表3ではサイクルカウンタ64
のカウント値及びレジスタ68に格納される平均化デー
タを10進数で表している。また、アップダウンカウンタ
34に格納されたデータをインクリメントする周期は表
中に「1」で示しており、平均値データの値が大きくな
るに従って前記データをインクリメントする周期が多く
なっている。従って、平均化データの値が変化するに従
って、16周期内における周波数fの部分と周波数f−
Δfの部分との占める割合が変化し、駆動信号は、周波
数の平均値が小さな変化幅で変化される。
のカウント値及びレジスタ68に格納される平均化デー
タを10進数で表している。また、アップダウンカウンタ
34に格納されたデータをインクリメントする周期は表
中に「1」で示しており、平均値データの値が大きくな
るに従って前記データをインクリメントする周期が多く
なっている。従って、平均化データの値が変化するに従
って、16周期内における周波数fの部分と周波数f−
Δfの部分との占める割合が変化し、駆動信号は、周波
数の平均値が小さな変化幅で変化される。
【0068】例として、アップダウンカウンタ30に格
納された分周比データが「150」、アップダウンカウ
ンタ34に格納されたデータが(00)2 、レジスタ68に
格納された平均化データが(0000)2 である場合には、ア
ップダウンカウンタ30、34へのアップ信号及びダウ
ン信号の出力は行われず、24MHz のクロック信号のの
パルス数を「150」カウントする毎にハイレベルの相
が切り替わるので、駆動信号の周波数fは、 f=24MHz ÷(150×4)=40KHz である。ここで、レジスタ68に格納された平均化デー
タが(0001)2 になると、前述のように16周期に1回、
A相信号のパルス幅が長くされる。このときの駆動信号
の平均周波数fは、 f={24MHz ÷(150×4)×15+24MHz ÷(151+ 150×3) }÷16 =(40KHz ×15+39.933KHz ) ÷16=39.996KHz となる。従って、駆動信号の周波数を16周期の平均値
で見ると、僅かに変化幅Δf=4Hz だけ変化している
ことになる。この値は超音波モータの駆動信号の周波数
の変化幅としては、異常振動や可聴音を発生させること
のない充分小さな値である。
納された分周比データが「150」、アップダウンカウ
ンタ34に格納されたデータが(00)2 、レジスタ68に
格納された平均化データが(0000)2 である場合には、ア
ップダウンカウンタ30、34へのアップ信号及びダウ
ン信号の出力は行われず、24MHz のクロック信号のの
パルス数を「150」カウントする毎にハイレベルの相
が切り替わるので、駆動信号の周波数fは、 f=24MHz ÷(150×4)=40KHz である。ここで、レジスタ68に格納された平均化デー
タが(0001)2 になると、前述のように16周期に1回、
A相信号のパルス幅が長くされる。このときの駆動信号
の平均周波数fは、 f={24MHz ÷(150×4)×15+24MHz ÷(151+ 150×3) }÷16 =(40KHz ×15+39.933KHz ) ÷16=39.996KHz となる。従って、駆動信号の周波数を16周期の平均値
で見ると、僅かに変化幅Δf=4Hz だけ変化している
ことになる。この値は超音波モータの駆動信号の周波数
の変化幅としては、異常振動や可聴音を発生させること
のない充分小さな値である。
【0069】駆動開始時の周波数f0 の駆動信号により
超音波モータ12の駆動が開始されると、前述のように
マイクロコンピュータ28は、平均化データの値を
「1」ずつ徐々に増加させ、平均化データの値が(1111)
2 になった場合には、分周比データの値を「1」増加さ
せると共に、平均化データの値を(0000)2 に戻すことを
繰り返す。従って、超音波モータ12に供給される駆動
信号の16周期毎の周波数の平均値は、図8にも示すよ
うに小さな変化幅で低下していって最適駆動周波数に到
達することになる。従って、超音波モータ12は異常振
動や可聴音を発生することなく円滑に駆動される。
超音波モータ12の駆動が開始されると、前述のように
マイクロコンピュータ28は、平均化データの値を
「1」ずつ徐々に増加させ、平均化データの値が(1111)
2 になった場合には、分周比データの値を「1」増加さ
せると共に、平均化データの値を(0000)2 に戻すことを
繰り返す。従って、超音波モータ12に供給される駆動
信号の16周期毎の周波数の平均値は、図8にも示すよ
うに小さな変化幅で低下していって最適駆動周波数に到
達することになる。従って、超音波モータ12は異常振
動や可聴音を発生することなく円滑に駆動される。
【0070】一方、超音波モータ12のインピーダンス
特性は、温度が上昇した場合、負荷が加わった場合に、
各々図10に示すように変化し、これに伴って最適駆動
周波数、駆動周波数帯域、可聴音発生帯域(図10参
照)に対応する周波数も変化する。温度が上昇し駆動信
号の周波数が最適駆動周波数よりも高くなった場合に
は、マイクロコンピュータ28により、前述のように平
均化データの値が変更されると共に分周比データの値が
徐々に大きくされ、駆動信号の周波数が最適駆動周波数
の変化に追従するように制御される。
特性は、温度が上昇した場合、負荷が加わった場合に、
各々図10に示すように変化し、これに伴って最適駆動
周波数、駆動周波数帯域、可聴音発生帯域(図10参
照)に対応する周波数も変化する。温度が上昇し駆動信
号の周波数が最適駆動周波数よりも高くなった場合に
は、マイクロコンピュータ28により、前述のように平
均化データの値が変更されると共に分周比データの値が
徐々に大きくされ、駆動信号の周波数が最適駆動周波数
の変化に追従するように制御される。
【0071】また、負荷が加わり駆動信号の周波数が最
適駆動周波数よりも低くなった場合には、マイクロコン
ピュータ28は、平均化データの値を「1」ずつ徐々に
減少させ、平均化データの値が(0000)2 になった場合に
は、分周比データの値を「1」減少させると共に、平均
化データの値を(1111)2 にすることを繰り返す。これに
より、駆動信号の16周期毎の周波数の平均値は小さな
変化幅で上昇され、駆動信号の周波数が最適駆動周波数
の変化に追従するように制御される。
適駆動周波数よりも低くなった場合には、マイクロコン
ピュータ28は、平均化データの値を「1」ずつ徐々に
減少させ、平均化データの値が(0000)2 になった場合に
は、分周比データの値を「1」減少させると共に、平均
化データの値を(1111)2 にすることを繰り返す。これに
より、駆動信号の16周期毎の周波数の平均値は小さな
変化幅で上昇され、駆動信号の周波数が最適駆動周波数
の変化に追従するように制御される。
【0072】このように、本第1実施例では駆動信号の
16周期に対応する期間内における、周波数fの部分に
対する周波数f−Δfの部分の占める割合を徐々に変化
させるようにしたので、クロック信号の周波数に上限が
ありΔfの値を小さくできない場合にも、所定期間内に
おける駆動信号の周波数の平均値を小さい変化幅で変化
させることができ、超音波モータ12を円滑に駆動する
ことができる。
16周期に対応する期間内における、周波数fの部分に
対する周波数f−Δfの部分の占める割合を徐々に変化
させるようにしたので、クロック信号の周波数に上限が
ありΔfの値を小さくできない場合にも、所定期間内に
おける駆動信号の周波数の平均値を小さい変化幅で変化
させることができ、超音波モータ12を円滑に駆動する
ことができる。
【0073】また、従来のように可変容量ダイオード等
を用いて周波数を微調整する必要がないので、回路の時
定数の影響等を受けて周波数の平均値が変化するまでに
時間がかかるということはなく、超音波モータ12の駆
動信号の周波数を高速で変化させることができる。従っ
て、超音波モータ12の起動等に際して超音波モータ1
2を短時間で起動することができる。
を用いて周波数を微調整する必要がないので、回路の時
定数の影響等を受けて周波数の平均値が変化するまでに
時間がかかるということはなく、超音波モータ12の駆
動信号の周波数を高速で変化させることができる。従っ
て、超音波モータ12の起動等に際して超音波モータ1
2を短時間で起動することができる。
【0074】さらに、図3及び図4に示すように駆動回
路10は全てディジタル回路で構成されているので、I
C等の集積回路に収めることを容易に行うことができ、
駆動回路10を小型化できる。従って、特に車両等のよ
うにスペースが限られた箇所への適用が容易になる。
路10は全てディジタル回路で構成されているので、I
C等の集積回路に収めることを容易に行うことができ、
駆動回路10を小型化できる。従って、特に車両等のよ
うにスペースが限られた箇所への適用が容易になる。
【0075】〔第2実施例〕次に本発明の第2実施例に
ついて説明する。なお、本第2実施例の装置構成は第1
実施例と同一であるので構成の説明を省略し、以下、本
第2実施例の作用を説明する。本第2実施例では、超音
波モータ12の駆動信号の周波数を変化させる際に、駆
動信号に可聴域の側波が生じるときの駆動信号の周波数
の平均値を変化させる速度を速くし、駆動信号に可聴域
の側波が生じないときには一定時間周波数を変化させな
い状態で保持することによって周波数の平均値を変化さ
せる速度を遅くしている。
ついて説明する。なお、本第2実施例の装置構成は第1
実施例と同一であるので構成の説明を省略し、以下、本
第2実施例の作用を説明する。本第2実施例では、超音
波モータ12の駆動信号の周波数を変化させる際に、駆
動信号に可聴域の側波が生じるときの駆動信号の周波数
の平均値を変化させる速度を速くし、駆動信号に可聴域
の側波が生じないときには一定時間周波数を変化させな
い状態で保持することによって周波数の平均値を変化さ
せる速度を遅くしている。
【0076】例えば、作用の項に示した表1では、駆動
信号の16周期に対応する期間内における周波数の異な
る部分の占める割合が0/16及び8/16のときには可聴域の
側波は発生しておらず、前記割合が0/16及び8/16以外の
ときには可聴域の側波が発生している。このため、本第
2実施例のマイクロコンピュータ28では、レジスタ6
8に出力する平均化データの値を「1」ずつ増加又は減
少させて駆動信号の周波数の平均値を変化させる際に、
平均化データを高速で変化させると共に、平均化データ
の値が(0000)2 となったとき(割合0/16に対応)、及び
平均化データの値が(1000)2 となったとき(割合8/16に
対応)には平均化データを変化させることを所定時間停
止する。
信号の16周期に対応する期間内における周波数の異な
る部分の占める割合が0/16及び8/16のときには可聴域の
側波は発生しておらず、前記割合が0/16及び8/16以外の
ときには可聴域の側波が発生している。このため、本第
2実施例のマイクロコンピュータ28では、レジスタ6
8に出力する平均化データの値を「1」ずつ増加又は減
少させて駆動信号の周波数の平均値を変化させる際に、
平均化データを高速で変化させると共に、平均化データ
の値が(0000)2 となったとき(割合0/16に対応)、及び
平均化データの値が(1000)2 となったとき(割合8/16に
対応)には平均化データを変化させることを所定時間停
止する。
【0077】具体的には、例えば平均化データの値を
「1」ずつ増加させ(すなわち前記割合を0/16から15/1
6 へ増加させ)、平均化データの値が(1111)2 になった
場合に分周比データの値を「1」増加させると共に平均
化データの値を(0000)2 に戻すことを繰り返して駆動信
号の周波数の平均値を低下させる場合には、図11
(A)に示す区間〜区間のように、割合が0/16から
8/16に変化するまで(平均化データの値が(0000)2 から
(1000)2 に増加するまで)の間は非常に短い時間t1で
平均化データの値を変化させ(区間及び)、割合が
8/16になったときには平均化データの値を変化させるこ
とを所定時間t2 停止する(区間及び)。また、割
合が8/16から0/16に変化するまで(平均化データの値が
(1000)2 から(1111)2 に増加して(0000)2 に戻るまで)
の間についても非常に短い時間t1 で平均化データの値
を変化させ(区間及び)、割合が0/16になったとき
には平均化データの値を変化させることを所定時間t2
停止する(区間及び)。
「1」ずつ増加させ(すなわち前記割合を0/16から15/1
6 へ増加させ)、平均化データの値が(1111)2 になった
場合に分周比データの値を「1」増加させると共に平均
化データの値を(0000)2 に戻すことを繰り返して駆動信
号の周波数の平均値を低下させる場合には、図11
(A)に示す区間〜区間のように、割合が0/16から
8/16に変化するまで(平均化データの値が(0000)2 から
(1000)2 に増加するまで)の間は非常に短い時間t1で
平均化データの値を変化させ(区間及び)、割合が
8/16になったときには平均化データの値を変化させるこ
とを所定時間t2 停止する(区間及び)。また、割
合が8/16から0/16に変化するまで(平均化データの値が
(1000)2 から(1111)2 に増加して(0000)2 に戻るまで)
の間についても非常に短い時間t1 で平均化データの値
を変化させ(区間及び)、割合が0/16になったとき
には平均化データの値を変化させることを所定時間t2
停止する(区間及び)。
【0078】これにより、駆動信号の周波数の平均値は
図11(A)に示すように推移し、駆動信号に可聴域の
側波が発生する区間、、、では高速で変化し、
駆動信号に可聴域の側波が発生しない区間、、、
では所定時間t2 一定となり変化の速度が非常に遅く
なる。これに伴い、図11(B)にも示すように、超音
波モータ12では区間、、、で微弱な可聴音が
発生するが、これらの区間は非常に短く、かつ可聴音は
超音波モータ12に可聴域の側波が生じていない駆動信
号が供給される区間、、、で減衰するので、可
聴音が発生している期間は非常に短く、超音波モータ1
2で発生した微弱な可聴音が可聴音として聴き取られる
ことは殆どなくなる。
図11(A)に示すように推移し、駆動信号に可聴域の
側波が発生する区間、、、では高速で変化し、
駆動信号に可聴域の側波が発生しない区間、、、
では所定時間t2 一定となり変化の速度が非常に遅く
なる。これに伴い、図11(B)にも示すように、超音
波モータ12では区間、、、で微弱な可聴音が
発生するが、これらの区間は非常に短く、かつ可聴音は
超音波モータ12に可聴域の側波が生じていない駆動信
号が供給される区間、、、で減衰するので、可
聴音が発生している期間は非常に短く、超音波モータ1
2で発生した微弱な可聴音が可聴音として聴き取られる
ことは殆どなくなる。
【0079】また、マイクロコンピュータ28は、例え
ば平均化データの値を「1」ずつ減少させ(すなわち前
記割合を15/16 から0/16へ減少させ)、平均化データの
値が(0000)2 になった場合に分周比データの値を「1」
減少させると共に平均化データの値を(1111)2 に戻すこ
とを繰り返して駆動信号の周波数の平均値を上昇させる
場合についても、図11(A)の区間以降に示すよう
に、駆動信号に可聴域の側波が発生している間は非常に
短い時間t1 で平均化データの値を変化させ、割合が8/
16又は0/16になり駆動信号に可聴域の側波が発生しない
ときには平均化データの値を変化させることを所定時間
t2 停止する。これにより、超音波モータ12で可聴音
が発生している期間が非常に短くなり、超音波モータ1
2で発生した微弱な可聴音が可聴音として聴き取られる
ことは殆どなくなる。
ば平均化データの値を「1」ずつ減少させ(すなわち前
記割合を15/16 から0/16へ減少させ)、平均化データの
値が(0000)2 になった場合に分周比データの値を「1」
減少させると共に平均化データの値を(1111)2 に戻すこ
とを繰り返して駆動信号の周波数の平均値を上昇させる
場合についても、図11(A)の区間以降に示すよう
に、駆動信号に可聴域の側波が発生している間は非常に
短い時間t1 で平均化データの値を変化させ、割合が8/
16又は0/16になり駆動信号に可聴域の側波が発生しない
ときには平均化データの値を変化させることを所定時間
t2 停止する。これにより、超音波モータ12で可聴音
が発生している期間が非常に短くなり、超音波モータ1
2で発生した微弱な可聴音が可聴音として聴き取られる
ことは殆どなくなる。
【0080】なお時間t1 、t2 は、例えばt1 = 800
〔μsec 〕、t2 ≧ 8〔msec 〕とすることができる。
上記のような平均化データの値の変化速度の制御は、マ
イクロコンピュータ28において、ソフトウェアによっ
て容易に実現することができる。
〔μsec 〕、t2 ≧ 8〔msec 〕とすることができる。
上記のような平均化データの値の変化速度の制御は、マ
イクロコンピュータ28において、ソフトウェアによっ
て容易に実現することができる。
【0081】なお、上記実施例では駆動パルス発生回路
を図4に示す構成としたが、回路構成については本発明
を逸脱しない範囲で種々の構成に変更可能であることは
言うまでもない。
を図4に示す構成としたが、回路構成については本発明
を逸脱しない範囲で種々の構成に変更可能であることは
言うまでもない。
【0082】また、上記実施例では所定期間を駆動信号
の16周期としていたが、本発明はこれに限定されるも
のではない。
の16周期としていたが、本発明はこれに限定されるも
のではない。
【0083】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
は、駆動信号の1周期よりも長い所定期間内における駆
動信号の一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数
に変化させ、かつ前記初期の周波数の部分に対する前記
一部分の占める割合を徐々に変化させて、所定期間内に
おける駆動信号の周波数の平均値を変化させることによ
って駆動信号の周波数の変更を行うようにしたので、超
音波モータ駆動信号の周波数を高速でかつ小さい変化幅
で変化させることができる、という優れた効果が得られ
る。
は、駆動信号の1周期よりも長い所定期間内における駆
動信号の一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数
に変化させ、かつ前記初期の周波数の部分に対する前記
一部分の占める割合を徐々に変化させて、所定期間内に
おける駆動信号の周波数の平均値を変化させることによ
って駆動信号の周波数の変更を行うようにしたので、超
音波モータ駆動信号の周波数を高速でかつ小さい変化幅
で変化させることができる、という優れた効果が得られ
る。
【0084】また、請求項1記載の発明において、駆動
信号の1周期よりも長い所定期間内における駆動信号の
一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に変化さ
せる際に、初期の周波数の部分に対する前記一部分の占
める割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせる値のと
きには、前記割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせ
ない値のときよりも、前記割合を変化させる速度を速く
すれば、超音波モータで発生する微弱な可聴音が聴き取
られることは殆どなく、前記微弱な可聴音が問題となる
ことがなくなる、という優れた効果が得られる。
信号の1周期よりも長い所定期間内における駆動信号の
一部分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に変化さ
せる際に、初期の周波数の部分に対する前記一部分の占
める割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせる値のと
きには、前記割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせ
ない値のときよりも、前記割合を変化させる速度を速く
すれば、超音波モータで発生する微弱な可聴音が聴き取
られることは殆どなく、前記微弱な可聴音が問題となる
ことがなくなる、という優れた効果が得られる。
【0085】請求項3記載の発明は、第2の信号出力手
段から出力される分周信号の周波数を変更する場合に、
前記分周信号の1周期よりも長い所定期間内における分
周信号の一部分が所定の分周比と異なる分周比で分周さ
れ、かつ所定の分周比で分周される部分に対する前記一
部分の占める割合が徐々に変化するように、第2の信号
出力手段に設定する分周比の値を所定期間内で変化させ
るようにしたので、超音波モータを円滑に駆動すること
ができ、かつ小型化することができる、という優れた効
果が得られる。
段から出力される分周信号の周波数を変更する場合に、
前記分周信号の1周期よりも長い所定期間内における分
周信号の一部分が所定の分周比と異なる分周比で分周さ
れ、かつ所定の分周比で分周される部分に対する前記一
部分の占める割合が徐々に変化するように、第2の信号
出力手段に設定する分周比の値を所定期間内で変化させ
るようにしたので、超音波モータを円滑に駆動すること
ができ、かつ小型化することができる、という優れた効
果が得られる。
【0086】また、請求項3記載の発明において、制御
手段は、分周信号の1周期よりも長い所定期間内におけ
る分周信号の一部分を所定の分周比と異なる分周比で分
周されるように、設定する分周比の値を所定期間内で変
化させる際に、前記所定の分周比で分周される部分に対
する前記一部分の占める割合が駆動信号に可聴域の側波
を生じさせる値のときには、前記割合が駆動信号に可聴
域の側波が生じさせない値のときよりも、前記割合が変
化する速度が速くなるように、第2の信号出力手段に設
定する分周比の値を変化させれば、超音波モータで発生
する微弱な可聴音が聴き取られることは殆どなく、前記
微弱な可聴音が問題となることがなくなる、という優れ
た効果が得られる。
手段は、分周信号の1周期よりも長い所定期間内におけ
る分周信号の一部分を所定の分周比と異なる分周比で分
周されるように、設定する分周比の値を所定期間内で変
化させる際に、前記所定の分周比で分周される部分に対
する前記一部分の占める割合が駆動信号に可聴域の側波
を生じさせる値のときには、前記割合が駆動信号に可聴
域の側波が生じさせない値のときよりも、前記割合が変
化する速度が速くなるように、第2の信号出力手段に設
定する分周比の値を変化させれば、超音波モータで発生
する微弱な可聴音が聴き取られることは殆どなく、前記
微弱な可聴音が問題となることがなくなる、という優れ
た効果が得られる。
【図1】本発明の作用を説明するための実験結果を示す
線図である。
線図である。
【図2】超音波モータで微弱な可聴音を発生させる側波
が含まれた駆動信号の周波数スペクトルを示す線図であ
る。
が含まれた駆動信号の周波数スペクトルを示す線図であ
る。
【図3】超音波モータ及び超音波モータ駆動回路の概略
構成図である。
構成図である。
【図4】駆動パルス発生回路の概略構成図である。
【図5】駆動パルス発生回路の動作を説明するタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図6】駆動パルス発生回路から出力される駆動パルス
と、昇圧トランスで誘起される駆動信号を示す線図であ
る。
と、昇圧トランスで誘起される駆動信号を示す線図であ
る。
【図7】平均化データを変化させたときの駆動信号の周
波数の平均値の変化を説明する説明図である。
波数の平均値の変化を説明する説明図である。
【図8】本実施例の超音波モータ駆動回路から出力され
る駆動信号の周波数の変化幅を示す線図である。
る駆動信号の周波数の変化幅を示す線図である。
【図9】超音波モータのインピーダンス特性を示す線図
である。
である。
【図10】温度が上昇した場合、負荷が加わった場合の
超音波モータのインピーダンス特性の変化を示す線図で
ある。
超音波モータのインピーダンス特性の変化を示す線図で
ある。
【図11】(A)は第2実施例における駆動信号の周波
数の平均値の変化の推移を示す線図、(B)は超音波モ
ータで発生する可聴音の変化を示す線図である。
数の平均値の変化の推移を示す線図、(B)は超音波モ
ータで発生する可聴音の変化を示す線図である。
【図12】従来のデジタル式の駆動回路から出力される
駆動信号の周波数の変化幅を示す線図である。
駆動信号の周波数の変化幅を示す線図である。
10 超音波モータの駆動回路 12 超音波モータ 28 マイクロコンピュータ 30 アップダウンカウンタ 32 シーケンサ 34 アップダウンカウンタ 64 サイクルカウンタ 68 レジスタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−74181(JP,A) 特開 平5−184169(JP,A) 特開 昭64−8875(JP,A) 特開 昭63−1384(JP,A) 特開 平3−289376(JP,A) 特開 平2−184277(JP,A) 特開 平1−283075(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/16
Claims (4)
- 【請求項1】 所定周波数の駆動信号を超音波モータに
供給して超音波モータを駆動すると共に、前記駆動信号
の1周期よりも長い所定期間内における駆動信号の一部
分の周波数を初期の周波数と異なる周波数に変化させ、
かつ前記初期の周波数の部分に対する前記一部分の占め
る割合を徐々に変化させて、前記所定期間内における駆
動信号の周波数の平均値を変化させることによって前記
駆動信号の周波数の変更を行う超音波モータの駆動方
法。 - 【請求項2】 前記初期の周波数の部分に対する前記一
部分の占める割合が駆動信号に可聴域の側波を生じさせ
る値のときには、前記割合が駆動信号に可聴域の側波を
生じさせない値のときよりも、前記割合を変化させる速
度を速くすることを特徴とする請求項1記載の超音波モ
ータの駆動方法。 - 【請求項3】 所定周波数の基準信号を出力する第1の
信号出力手段と、 前記第1の信号出力手段から出力された基準信号を設定
された分周比で分周し該分周した分周信号を出力する第
2の信号出力手段と、 前記第2の信号出力手段に所定の分周比を設定すると共
に、第2の信号出力手段から出力される分周信号の周波
数を変更する場合には、前記分周信号の1周期よりも長
い所定期間内における分周信号の一部分が所定の分周比
と異なる分周比で分周され、かつ前記所定の分周比で分
周される部分に対する前記一部分の占める割合が徐々に
変化するように、前記設定する分周比の値を前記所定期
間内で変化させる制御手段と、 第2の信号出力手段から出力された分周信号に基づいて
生成した駆動信号を超音波モータに供給する供給手段
と、 を含む超音波モータの駆動回路。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記所定の分周比で分
周される部分に対する前記一部分の占める割合が前記駆
動信号に可聴域の側波を生じさせる値のときには、前記
割合が駆動信号に可聴域の側波が生じさせない値のとき
よりも、前記割合が変化する速度が速くなるように、前
記設定する分周比の値を変化させることを特徴とする請
求項3記載の超音波モータの駆動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05175519A JP3140615B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-07-15 | 超音波モータの駆動方法及び駆動回路 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7160493 | 1993-03-30 | ||
JP5-71604 | 1993-03-30 | ||
JP05175519A JP3140615B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-07-15 | 超音波モータの駆動方法及び駆動回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06339289A JPH06339289A (ja) | 1994-12-06 |
JP3140615B2 true JP3140615B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=26412713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05175519A Expired - Fee Related JP3140615B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-07-15 | 超音波モータの駆動方法及び駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3140615B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9048760B2 (en) | 2010-03-19 | 2015-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving unit of vibration-type actuator |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4541785B2 (ja) * | 2003-09-01 | 2010-09-08 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ駆動制御装置および振動型アクチュエータ駆動制御方法 |
JP2011254610A (ja) | 2010-06-02 | 2011-12-15 | Funai Electric Co Ltd | 超音波モータの駆動装置 |
JP5941394B2 (ja) * | 2012-10-18 | 2016-06-29 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路装置 |
JP6448527B2 (ja) * | 2015-12-10 | 2019-01-09 | キヤノン株式会社 | 周波数制御装置、モータ駆動装置および光学機器 |
JP6529468B2 (ja) * | 2016-08-23 | 2019-06-12 | ミクロン精密株式会社 | 振動信号生成方法および共振周波数探索方法 |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP05175519A patent/JP3140615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9048760B2 (en) | 2010-03-19 | 2015-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving unit of vibration-type actuator |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06339289A (ja) | 1994-12-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |