JP3382454B2 - 振動波駆動装置の駆動制御装置 - Google Patents
振動波駆動装置の駆動制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は共振を利用して振動
を発生させ、その振動エネルギーを利用して駆動力を与
える振動波駆動装置の制御装置に関するものである。
を発生させ、その振動エネルギーを利用して駆動力を与
える振動波駆動装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、振動波モータ等の振動波駆動装置
の駆動回路は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）や位相シフタ
等のアナログ回路により構成していた。しかし、駆動回
路の小型化やローコスト化のためにはデジタル回路によ
って構成した方が有利である。デジタル回路により実現
された例として、例えば２相の振動波モータを駆動する
ための２相の駆動信号であるの駆動パルスの立ち上がり
タイミングと、立ち下がりタイミングを高周波数の基準
クロックにより発生させ、昇圧手段であるトランスの１
次側のスイッチング素子の切換タイミングをこの基準ク
ロックを用いて行っているのもその１例である。
の駆動回路は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）や位相シフタ
等のアナログ回路により構成していた。しかし、駆動回
路の小型化やローコスト化のためにはデジタル回路によ
って構成した方が有利である。デジタル回路により実現
された例として、例えば２相の振動波モータを駆動する
ための２相の駆動信号であるの駆動パルスの立ち上がり
タイミングと、立ち下がりタイミングを高周波数の基準
クロックにより発生させ、昇圧手段であるトランスの１
次側のスイッチング素子の切換タイミングをこの基準ク
ロックを用いて行っているのもその１例である。
【０００３】上記のような構成で駆動信号を発生させる
場合、発振周波数の分解能がクロックの周波数で制限さ
れてしまい、振動波モータの速度を周波数のみで操作し
ようとした場合、スムーズな速度のコントロールができ
ないことが考えられる。そこで、周波数とトランスの１
次側のスイッチング素子のパルス幅の両方を操作して制
御することが必要となる。
場合、発振周波数の分解能がクロックの周波数で制限さ
れてしまい、振動波モータの速度を周波数のみで操作し
ようとした場合、スムーズな速度のコントロールができ
ないことが考えられる。そこで、周波数とトランスの１
次側のスイッチング素子のパルス幅の両方を操作して制
御することが必要となる。
【０００４】周波数とパルス幅の両方を制御するため
に、特開昭６４−８５５８７号公報では周波数を高い方
から低い方へと掃引し（共振周波数をピークとする波形
において、共振周波数よりも高周波数領域を制御領域と
して使用しているので、この制御領域では周波数を低く
するに従って回転数が高くなる）、速度が所定速度とな
ったら周波数を固定し、駆動電圧またはパルス幅を操作
する事により速度を制御している。ここでの周波数を固
定するときの速度は駆動電圧を制御するときの速度と略
一致させている。
に、特開昭６４−８５５８７号公報では周波数を高い方
から低い方へと掃引し（共振周波数をピークとする波形
において、共振周波数よりも高周波数領域を制御領域と
して使用しているので、この制御領域では周波数を低く
するに従って回転数が高くなる）、速度が所定速度とな
ったら周波数を固定し、駆動電圧またはパルス幅を操作
する事により速度を制御している。ここでの周波数を固
定するときの速度は駆動電圧を制御するときの速度と略
一致させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては周波数を固定するときの速度が目標速度
と略一致しているので、周波数を固定した後に負荷や温
度などの環境が変化したときに、固定された周波数下に
おいては目標の速度で回転できなくなる場合が考えられ
る。
来例においては周波数を固定するときの速度が目標速度
と略一致しているので、周波数を固定した後に負荷や温
度などの環境が変化したときに、固定された周波数下に
おいては目標の速度で回転できなくなる場合が考えられ
る。
【０００６】また、上記問題を回避するためにパルス幅
を最大速度が出せる値よりも小さい値にして周波数を掃
引する方法も考えられるが、起動時にモータの出力が最
大とならない為に立ち上がり時間が遅くなる。
を最大速度が出せる値よりも小さい値にして周波数を掃
引する方法も考えられるが、起動時にモータの出力が最
大とならない為に立ち上がり時間が遅くなる。
【０００７】本出願に係わる第１の発明の目的は、振動
波モータ等の振動波駆動装置の駆動回路の周波数の分解
能をあまり細かくできない場合でも起動にかかる時間を
短くし、かつ安定した速度制御を周波数と駆動パルス幅
で制御することができる駆動制御装置を提供することに
ある。
波モータ等の振動波駆動装置の駆動回路の周波数の分解
能をあまり細かくできない場合でも起動にかかる時間を
短くし、かつ安定した速度制御を周波数と駆動パルス幅
で制御することができる駆動制御装置を提供することに
ある。
【０００８】本出願に係わる第２の発明の目的は、振動
波モータ等の振動波駆動装置の駆動回路の周波数の分解
能をあまり細かくできない場合でも起動にかかる時間を
短くし、かつ安定した速度制御を周波数と駆動パルスの
位相差で制御することができる駆動制御装置を提供する
ことにある。
波モータ等の振動波駆動装置の駆動回路の周波数の分解
能をあまり細かくできない場合でも起動にかかる時間を
短くし、かつ安定した速度制御を周波数と駆動パルスの
位相差で制御することができる駆動制御装置を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する構成は、生成される複数の駆動パルス
のパルス幅とその間隔を入力されるパルス幅情報及び周
波数情報に応じて任意に変更可能とするパルス発生手段
と、該パルス発生手段からの各駆動パルスに応じて振動
波駆動装置の駆動部への駆動信号を増幅する増幅手段
と、該振動波駆動装置の駆動状態を検出する駆動状態検
出手段と、該振動波駆動装置の起動時に該パルス発生手
段への入力情報の内で周波数情報を操作し、前記駆動状
態検出手段で検出した速度情報が所定速度に達すると、
前記パルス発生手段に対する入力情報の内の周波数情報
の操作を終了させ、パルス幅情報の操作を行う制御手段
を有する振動波駆動装置の駆動制御装置において、前記
制御手段は、周波数情報の操作終了の閾値となる第１の
速度を、パルス幅情報の操作をする際の目標値となる第
２の速度よりも高速度としたことを特徴とする。
の目的を実現する構成は、生成される複数の駆動パルス
のパルス幅とその間隔を入力されるパルス幅情報及び周
波数情報に応じて任意に変更可能とするパルス発生手段
と、該パルス発生手段からの各駆動パルスに応じて振動
波駆動装置の駆動部への駆動信号を増幅する増幅手段
と、該振動波駆動装置の駆動状態を検出する駆動状態検
出手段と、該振動波駆動装置の起動時に該パルス発生手
段への入力情報の内で周波数情報を操作し、前記駆動状
態検出手段で検出した速度情報が所定速度に達すると、
前記パルス発生手段に対する入力情報の内の周波数情報
の操作を終了させ、パルス幅情報の操作を行う制御手段
を有する振動波駆動装置の駆動制御装置において、前記
制御手段は、周波数情報の操作終了の閾値となる第１の
速度を、パルス幅情報の操作をする際の目標値となる第
２の速度よりも高速度としたことを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】この構成において、前記制御手段は、周波
数情報の操作時での前記パルス発生手段で生成されるパ
ルス幅を前記振動波駆動装置の出力が最大となるパルス
幅に設定したことを特徴とする。
数情報の操作時での前記パルス発生手段で生成されるパ
ルス幅を前記振動波駆動装置の出力が最大となるパルス
幅に設定したことを特徴とする。
【００１３】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
構成は、生成される複数の駆動パルスの位相差とその間
隔を入力される位相差情報及び周波数情報に応じて任意
に変更可能とするパルス発生手段と、該パルス発生手段
からの各駆動パルスに応じて振動波駆動装置の駆動部へ
の駆動信号を増幅する増幅手段と、該振動波駆動装置の
駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、該振動波駆動
装置の起動時に該パルス発生手段への入力情報の内で周
波数情報を操作し、前記駆動状態検出手段で検出した速
度情報が所定速度に達すると、前記パルス発生手段に対
する入力情報の内の周波数情報の操作を終了させ位相差
情報の操作を行う制御手段を有する振動波駆動装置の駆
動制御装置において、前記制御手段は、周波数情報の操
作終了の閾値となる第１の速度を、位相差情報の操作を
する際の目標値となる第２の速度よりも高速度としたこ
とを特徴とする。
構成は、生成される複数の駆動パルスの位相差とその間
隔を入力される位相差情報及び周波数情報に応じて任意
に変更可能とするパルス発生手段と、該パルス発生手段
からの各駆動パルスに応じて振動波駆動装置の駆動部へ
の駆動信号を増幅する増幅手段と、該振動波駆動装置の
駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、該振動波駆動
装置の起動時に該パルス発生手段への入力情報の内で周
波数情報を操作し、前記駆動状態検出手段で検出した速
度情報が所定速度に達すると、前記パルス発生手段に対
する入力情報の内の周波数情報の操作を終了させ位相差
情報の操作を行う制御手段を有する振動波駆動装置の駆
動制御装置において、前記制御手段は、周波数情報の操
作終了の閾値となる第１の速度を、位相差情報の操作を
する際の目標値となる第２の速度よりも高速度としたこ
とを特徴とする。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】第２の目的を実現する上記の構成におい
て、前記制御手段は、周波数情報の操作時での前記パル
ス発生手段で生成される駆動パルスの位相差を前記振動
波駆動装置の出力が最大となる位相差に設定したことを
特徴とする。
て、前記制御手段は、周波数情報の操作時での前記パル
ス発生手段で生成される駆動パルスの位相差を前記振動
波駆動装置の出力が最大となる位相差に設定したことを
特徴とする。
【００１８】
（第１の実施の形態）図２は本発明による振動波駆動装
置の駆動制御装置の第１の実施の形態の制御回路を示す
ブロック図である。
置の駆動制御装置の第１の実施の形態の制御回路を示す
ブロック図である。
【００１９】図２において、１はパルス発生器であり、
入力される周波数データ、パルス幅データ、位相差デー
タに応じたＡ，Ｂ２相の駆動用パルスを出力する。図３
はパルス発生器１の内部構成を示した回路図で、１０は
クロック発生部であり、この回路の基準となるタイミン
グを発生している。７はダウンカウンタでありＬＯＡＤ
端子の入力がハイレベルになるとＤＡＴＡ端子に入力さ
れる複数ビットのデータがカウンタにロードされる。ダ
ウンカウントのデータが０になると、ＣＯ端子からハイ
レベルが出力される。図４は図３の回路における各信号
の状態を表したタイミングチャートである。ダウンカウ
ンタ７では、ＣＯ端子がダウンカウンタ７のＬＯＡＤ端
子に接続されているので、ダウンカウンタ７の出力は図
４のａのように、周波数データを１周期としてカウント
値が０になった時に１クロック分の時間ハイレベルとな
る。
入力される周波数データ、パルス幅データ、位相差デー
タに応じたＡ，Ｂ２相の駆動用パルスを出力する。図３
はパルス発生器１の内部構成を示した回路図で、１０は
クロック発生部であり、この回路の基準となるタイミン
グを発生している。７はダウンカウンタでありＬＯＡＤ
端子の入力がハイレベルになるとＤＡＴＡ端子に入力さ
れる複数ビットのデータがカウンタにロードされる。ダ
ウンカウントのデータが０になると、ＣＯ端子からハイ
レベルが出力される。図４は図３の回路における各信号
の状態を表したタイミングチャートである。ダウンカウ
ンタ７では、ＣＯ端子がダウンカウンタ７のＬＯＡＤ端
子に接続されているので、ダウンカウンタ７の出力は図
４のａのように、周波数データを１周期としてカウント
値が０になった時に１クロック分の時間ハイレベルとな
る。
【００２０】ダウンカウンタ８も動作としてはダウンカ
ウンタ７と同様な働きをする。ダウンカウンタ８のＬＯ
ＡＤ入力は、ダウンカウンタ７のＣＯ出力が接続されて
いるので、駆動パルスの１周期ごとにパルス幅データが
ロードされ、パルス幅データ分経過したら、図４のｂの
ようにダウンカウンタ８のＣＯ出力がハイレベルとな
る。
ウンタ７と同様な働きをする。ダウンカウンタ８のＬＯ
ＡＤ入力は、ダウンカウンタ７のＣＯ出力が接続されて
いるので、駆動パルスの１周期ごとにパルス幅データが
ロードされ、パルス幅データ分経過したら、図４のｂの
ようにダウンカウンタ８のＣＯ出力がハイレベルとな
る。
【００２１】９はＲＳフリップフロップであり、ＳＥＴ
入力がハイになると出力Ｑがハイとなり、ＲＥＳＥＴ入
力がハイになると出力Ｑがローとなる。ＲＳフリップフ
ロップ９のＳＥＴ入力にはダウンカウンタ７のＣＯ出力
が、ＲＥＳＥＴ入力にはダウンカウンタ８のＣＯ出力が
接続されているので、出力Ｑは周波数データを１周期と
し、パルス幅データ分だけハイレベルとなるようなパル
スが出力される。これがＡ相出力となる。
入力がハイになると出力Ｑがハイとなり、ＲＥＳＥＴ入
力がハイになると出力Ｑがローとなる。ＲＳフリップフ
ロップ９のＳＥＴ入力にはダウンカウンタ７のＣＯ出力
が、ＲＥＳＥＴ入力にはダウンカウンタ８のＣＯ出力が
接続されているので、出力Ｑは周波数データを１周期と
し、パルス幅データ分だけハイレベルとなるようなパル
スが出力される。これがＡ相出力となる。
【００２２】１１は位相差を決定するためのダウンカウ
ンタである。ダウンカウンタ１１のＬＯＡＤ入力にはダ
ウンカウンタ７のＣＯ出力が接続されているので、ダウ
ンカウンタ７よりも位相差データ分遅れてＣＯ出力がハ
イレベルとなる。振動波モータに印加する２相（Ａ相、
Ｂ相）の理想的な時間的位相差は９０゜であるので、位
相差データは周波数データの４分の１の値となるように
する。この場合、ダウンカウンタ１１のＣＯ出力は図４
のｄのようになる。以下Ａ相と同様にして、ダウンカウ
ンタ１２のＣＯ出力は図４のｅのようになり、ＲＳフリ
ップフロップ１３のＱ出力は図４のｆのようになる。
ンタである。ダウンカウンタ１１のＬＯＡＤ入力にはダ
ウンカウンタ７のＣＯ出力が接続されているので、ダウ
ンカウンタ７よりも位相差データ分遅れてＣＯ出力がハ
イレベルとなる。振動波モータに印加する２相（Ａ相、
Ｂ相）の理想的な時間的位相差は９０゜であるので、位
相差データは周波数データの４分の１の値となるように
する。この場合、ダウンカウンタ１１のＣＯ出力は図４
のｄのようになる。以下Ａ相と同様にして、ダウンカウ
ンタ１２のＣＯ出力は図４のｅのようになり、ＲＳフリ
ップフロップ１３のＱ出力は図４のｆのようになる。
【００２３】結果として、パルス発生器１の出力は周波
数データを１周期とし、パルス幅データ分のパルス幅を
持ち位相差が９０゜の２相のパルスが出力される。
数データを１周期とし、パルス幅データ分のパルス幅を
持ち位相差が９０゜の２相のパルスが出力される。
【００２４】図２に戻り、２は昇圧手段であり、トラン
スやＬＣ共振回路などが用いられる。図５はトランスを
用いた昇圧回路の１例を示したものである。
スやＬＣ共振回路などが用いられる。図５はトランスを
用いた昇圧回路の１例を示したものである。
【００２５】３は振動波モータで、例えば振動子と該振
動子に加圧接触する回転子を有し、該振動子は振動体と
該振動体の側面に圧電素子（積層圧電素子）が接合され
た構造、あるいは振動体間に圧電素子（積層圧電素子）
が挟持固定された構造に形成されている。駆動信号は、
振動子の圧電素子（積層圧電素子）の２相の電極に対し
系（振動子または振動体の振動系）の共振周波数付近の
周波数で時間的に９０゜の位相差をもった交流信号を印
加することによって、振動体に進行波を発生させ、これ
に接触された回転子（ロータ）を回転させるような構成
になっている。４はエンコーダであり、振動波モータ３
の出力軸にとりつけられ、光学もしくは磁気を利用して
回転角度に対するパルスが出力されるようになってい
る。５は速度検出器でありエンコーダ４から出力される
パルスの周波数を計測し出力する。６はマイクロコンピ
ュータであり速度検出器５から得られるデータに基づき
パルス発生器１に対する各種データを決定している。
動子に加圧接触する回転子を有し、該振動子は振動体と
該振動体の側面に圧電素子（積層圧電素子）が接合され
た構造、あるいは振動体間に圧電素子（積層圧電素子）
が挟持固定された構造に形成されている。駆動信号は、
振動子の圧電素子（積層圧電素子）の２相の電極に対し
系（振動子または振動体の振動系）の共振周波数付近の
周波数で時間的に９０゜の位相差をもった交流信号を印
加することによって、振動体に進行波を発生させ、これ
に接触された回転子（ロータ）を回転させるような構成
になっている。４はエンコーダであり、振動波モータ３
の出力軸にとりつけられ、光学もしくは磁気を利用して
回転角度に対するパルスが出力されるようになってい
る。５は速度検出器でありエンコーダ４から出力される
パルスの周波数を計測し出力する。６はマイクロコンピ
ュータであり速度検出器５から得られるデータに基づき
パルス発生器１に対する各種データを決定している。
【００２６】マイクロコンピュータ６の制御動作を図１
のフローチャートに示す。
のフローチャートに示す。
【００２７】外部信号またはマイクロコンピュータ内部
で振動波モータを起動する命令が下されるとＳＴＥＰ１
の駆動開始となる。
で振動波モータを起動する命令が下されるとＳＴＥＰ１
の駆動開始となる。
【００２８】ＳＴＥＰ２では、あらかじめ決められた初
期周波数がパルス発生器１に出力される。ここで初期周
波数とは振動波モータ３の個体差や温度、負荷などの変
化があっても常に振動波モータ３の共振周波数よりも高
い周波数となる値を選択する。これは振動波モータの周
波数−速度特性が共振周波数を境として逆の勾配を持つ
特性となり、かつ共振周波数よりも低い周波数の方が勾
配が極端に急になるために制御が安定に行えないという
理由によるもので、共振周波数よりも周波数が高い領域
においては、駆動周波数が低くなるに従って駆動速度が
速くなり、逆に駆動周波数が高くなるに従って駆動速度
が遅くなる。
期周波数がパルス発生器１に出力される。ここで初期周
波数とは振動波モータ３の個体差や温度、負荷などの変
化があっても常に振動波モータ３の共振周波数よりも高
い周波数となる値を選択する。これは振動波モータの周
波数−速度特性が共振周波数を境として逆の勾配を持つ
特性となり、かつ共振周波数よりも低い周波数の方が勾
配が極端に急になるために制御が安定に行えないという
理由によるもので、共振周波数よりも周波数が高い領域
においては、駆動周波数が低くなるに従って駆動速度が
速くなり、逆に駆動周波数が高くなるに従って駆動速度
が遅くなる。
【００２９】ＳＴＥＰ３では、振動波モータ３または昇
圧手段２が破壊されない範囲で最大のパルス幅をパルス
発生器１にパルス幅データとして設定する。これは起動
時に振動波モータ３が最大のトルクが出せるパルス幅と
することにより起動時間を短くするためである。
圧手段２が破壊されない範囲で最大のパルス幅をパルス
発生器１にパルス幅データとして設定する。これは起動
時に振動波モータ３が最大のトルクが出せるパルス幅と
することにより起動時間を短くするためである。
【００３０】ただしパルス幅を必要以上に大きくすると
スイッチング素子などの昇圧手段２の回路素子や振動波
モータを破壊してしまう恐れがあるので、その点は考慮
して設定しなければならない。
スイッチング素子などの昇圧手段２の回路素子や振動波
モータを破壊してしまう恐れがあるので、その点は考慮
して設定しなければならない。
【００３１】なお、フローチャート上には明記していな
いが、パルス発生器１に出力する位相差データはパルス
発生器１から出力される２相のパルスが９０゜の位相差
となるように、すなわち周波数データの４分の１が常に
出力されるようにする。
いが、パルス発生器１に出力する位相差データはパルス
発生器１から出力される２相のパルスが９０゜の位相差
となるように、すなわち周波数データの４分の１が常に
出力されるようにする。
【００３２】ＳＴＥＰ４では、速度検出器５からのデー
タ（ｖ）を入力している。
タ（ｖ）を入力している。
【００３３】ＳＴＥＰ５では、入力した速度（ｖ）があ
らかじめ設定した値（ｖ１）よりも大きいかどうかを判
断している。もし大きくなければＳＴＥＰ６へ進む。こ
こでｖ１は最終的に目標とする速度（ｖ２）よりも大き
な値とする。
らかじめ設定した値（ｖ１）よりも大きいかどうかを判
断している。もし大きくなければＳＴＥＰ６へ進む。こ
こでｖ１は最終的に目標とする速度（ｖ２）よりも大き
な値とする。
【００３４】ＳＴＥＰ６では、入力した速度（ｖ）と設
定した値（ｖ１）との差に基づいて駆動周波数を下げて
いる。ここで、パルス発生器１の周波数データは駆動信
号の周期の値であるので、周波数を下げると言うことは
周波数データを増やすことを意味する。周波数データを
変更するための処理は、ｖ１−ｖに対してある定数をか
けた値を足してもよいし、ｖ１−ｖの値に対して設定さ
れたテーブルを用いて足してもよいし、またはｖ１−ｖ
の値によらず一定値を加えてもよい。ＳＴＥＰ６を実行
した後は再びＳＴＥＰ４へ進む。上記ＳＴＥＰ４からＳ
ＴＥＰ６の動作はマイクロコンピュータで発生されるタ
イマー割り込み等を使用して一定時間間隔で行われる。
定した値（ｖ１）との差に基づいて駆動周波数を下げて
いる。ここで、パルス発生器１の周波数データは駆動信
号の周期の値であるので、周波数を下げると言うことは
周波数データを増やすことを意味する。周波数データを
変更するための処理は、ｖ１−ｖに対してある定数をか
けた値を足してもよいし、ｖ１−ｖの値に対して設定さ
れたテーブルを用いて足してもよいし、またはｖ１−ｖ
の値によらず一定値を加えてもよい。ＳＴＥＰ６を実行
した後は再びＳＴＥＰ４へ進む。上記ＳＴＥＰ４からＳ
ＴＥＰ６の動作はマイクロコンピュータで発生されるタ
イマー割り込み等を使用して一定時間間隔で行われる。
【００３５】ＳＴＥＰ５での判断が真の場合はＳＴＥＰ
７へ進む。この段階で周波数は固定され、後に変更され
ない。
７へ進む。この段階で周波数は固定され、後に変更され
ない。
【００３６】ＳＴＥＰ７ではＳＴＥＰ４と同様に速度デ
ータ（ｖ）を入力している。
ータ（ｖ）を入力している。
【００３７】ＳＴＥＰ８では入力した速度（ｖ）と目標
速度（ｖ２）との差に基づいてパルス幅を制御する。こ
のパルス幅の制御のための処理は、ｖ２−ｖと定数のか
け算によって制御してもよいし、テーブルを用いてもよ
い。前述したように目標速度（ｖ２）は周波数を固定す
る基準とした速度（ｖ１）よりも小さい値としている。
速度（ｖ２）との差に基づいてパルス幅を制御する。こ
のパルス幅の制御のための処理は、ｖ２−ｖと定数のか
け算によって制御してもよいし、テーブルを用いてもよ
い。前述したように目標速度（ｖ２）は周波数を固定す
る基準とした速度（ｖ１）よりも小さい値としている。
【００３８】ＳＴＥＰ９では振動波モータ３に対して外
部およびマイクロコンピュータから停止命令が出された
かどうかを判断している。停止命令が出ていなければ再
びＳＴＥＰ７に進み速度制御を継続し、停止命令が出て
いれば振動波モータの駆動をやめる。
部およびマイクロコンピュータから停止命令が出された
かどうかを判断している。停止命令が出ていなければ再
びＳＴＥＰ７に進み速度制御を継続し、停止命令が出て
いれば振動波モータの駆動をやめる。
【００３９】本発明の第１の実施の形態により振動波モ
ータ３の制御を行った場合の速度プロフィールを図６に
示す。本発明の第１の実施の形態では、起動時のパルス
幅を振動波モータから最大の出力が得られる値とし、か
つ周波数を目標速度よりも高い速度で固定するようにし
たために、定常時にパルス幅の操作でで速度を制御する
ときに、パルス幅が最大にならない、すなわちパルス幅
に余裕を持たせて制御している。このことによりデジタ
ル回路等で出力パルスを生成するときのように周波数の
分解能が粗い場合でも定常時に周波数を変更する必要が
ないために、速度変動が大きくなるのを防ぐことができ
る。つまり、短い起動時間と定常時の速度の安定性を両
立させることができる。
ータ３の制御を行った場合の速度プロフィールを図６に
示す。本発明の第１の実施の形態では、起動時のパルス
幅を振動波モータから最大の出力が得られる値とし、か
つ周波数を目標速度よりも高い速度で固定するようにし
たために、定常時にパルス幅の操作でで速度を制御する
ときに、パルス幅が最大にならない、すなわちパルス幅
に余裕を持たせて制御している。このことによりデジタ
ル回路等で出力パルスを生成するときのように周波数の
分解能が粗い場合でも定常時に周波数を変更する必要が
ないために、速度変動が大きくなるのを防ぐことができ
る。つまり、短い起動時間と定常時の速度の安定性を両
立させることができる。
【００４０】本実施の形態では、振動波モータの駆動方
向を１方向のみについて記載しているが、逆方向に駆動
する場合は振動波モータ３のＡ相とＢ相に入力する駆動
パルスをスイッチ等により入れ替えればよい。
向を１方向のみについて記載しているが、逆方向に駆動
する場合は振動波モータ３のＡ相とＢ相に入力する駆動
パルスをスイッチ等により入れ替えればよい。
【００４１】なお、本実施の形態では周波数およびパル
ス幅の制御をマイクロコンピュータのソフトウエアによ
り行っているが、マイクロコンピュータの代わりにロジ
ック回路やＤＳＰ等を用いても同様な効果が得られるの
はいうまでもない。
ス幅の制御をマイクロコンピュータのソフトウエアによ
り行っているが、マイクロコンピュータの代わりにロジ
ック回路やＤＳＰ等を用いても同様な効果が得られるの
はいうまでもない。
【００４２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。
の実施の形態について説明する。
【００４３】第２の実施の形態にお蹴る振動波駆動装置
の制御装置の回路構成は図に示す第１の実施の形態と全
く同様のものであるので、説明を省略する。第１の実施
の形態と第２の実施の形態の相違点はマイクロコンピュ
ータ６での処理にある。第１の実施の形態では定常駆動
時の速度制御をパルス幅を操作することによって行った
が、第２の実施の形態では定常駆動時の速度制御を駆動
信号の位相差を操作することにより行う。以下に図７の
フローチャートを用いて本発明の第２の実施の形態にお
ける振動波駆動装置の制御装置の動作を詳細に説明す
る。
の制御装置の回路構成は図に示す第１の実施の形態と全
く同様のものであるので、説明を省略する。第１の実施
の形態と第２の実施の形態の相違点はマイクロコンピュ
ータ６での処理にある。第１の実施の形態では定常駆動
時の速度制御をパルス幅を操作することによって行った
が、第２の実施の形態では定常駆動時の速度制御を駆動
信号の位相差を操作することにより行う。以下に図７の
フローチャートを用いて本発明の第２の実施の形態にお
ける振動波駆動装置の制御装置の動作を詳細に説明す
る。
【００４４】外部信号またはマイクロコンピュータ内部
で振動波モータを起動する命令が下されるとＳＴＥＰ１
０の駆動開始となる。
で振動波モータを起動する命令が下されるとＳＴＥＰ１
０の駆動開始となる。
【００４５】ＳＴＥＰ１１ではあらかじめ決められた初
期周波数がパルス発生器１に出力される。ここで初期周
波数とは第１の実施の形態と同様に振動波モータ３の個
体差や温度、負荷などの変化があっても常に振動波モー
タ３の共振周波数よりも高い周波数となる値を選択す
る。
期周波数がパルス発生器１に出力される。ここで初期周
波数とは第１の実施の形態と同様に振動波モータ３の個
体差や温度、負荷などの変化があっても常に振動波モー
タ３の共振周波数よりも高い周波数となる値を選択す
る。
【００４６】ＳＴＥＰ１２では起動時間を短くするため
に振動波モータ３が最大のトルクが出せる位相差である
９０゜をパルス発生器１に対して設定する。具体的には
パルス幅データを周波数データの４分の１に設定する。
なお、フローチャート上には明記していないが、パルス
発生器１に出力するパルス幅データは振動波モータが破
壊しない範囲で最大のパルス幅を設定するようにする。
に振動波モータ３が最大のトルクが出せる位相差である
９０゜をパルス発生器１に対して設定する。具体的には
パルス幅データを周波数データの４分の１に設定する。
なお、フローチャート上には明記していないが、パルス
発生器１に出力するパルス幅データは振動波モータが破
壊しない範囲で最大のパルス幅を設定するようにする。
【００４７】ＳＴＥＰ１３では速度検出器５からのデー
タ（ｖ）を入力している。
タ（ｖ）を入力している。
【００４８】ＳＴＥＰ１４では、入力した速度（ｖ）が
あらかじめ設定した値（ｖ１）よりも大きいかどうかを
判断している。もし大きくなければＳＴＥＰ１５へ進
む。ここでｖ１は最終的に目標とする速度（ｖ２）より
も大きな値とする。
あらかじめ設定した値（ｖ１）よりも大きいかどうかを
判断している。もし大きくなければＳＴＥＰ１５へ進
む。ここでｖ１は最終的に目標とする速度（ｖ２）より
も大きな値とする。
【００４９】ＳＴＥＰ１５では、入力した速度（ｖ）と
設定した値（ｖ１）との差に基づいて駆動周波数を下げ
ている。パルス発生器１の周波数データは駆動信号の周
期の値であるので、周波数を下げると言うことは周波数
データを増やすことを意味する。周波数データを変更す
るための処理は、第１の実施の形態と同様に、ｖ１−ｖ
に対してある定数をかけた値を足してもよいし、ｖ１−
ｖの値に対して設定されたテーブルを用いて足してもよ
いし、またはｖ１−ｖの値によらず一定値を加えてもよ
い。ＳＴＥＰ１５を実行した後は再びＳＴＥＰ１３へ進
み変更された周波数に応じて位相差が９０゜になるよう
にする。上記ＳＴＥＰ１２から１５の動作はマイクロコ
ンピュータで発生されるタイマー割り込み等を使用して
一定時間間隔で行われる。
設定した値（ｖ１）との差に基づいて駆動周波数を下げ
ている。パルス発生器１の周波数データは駆動信号の周
期の値であるので、周波数を下げると言うことは周波数
データを増やすことを意味する。周波数データを変更す
るための処理は、第１の実施の形態と同様に、ｖ１−ｖ
に対してある定数をかけた値を足してもよいし、ｖ１−
ｖの値に対して設定されたテーブルを用いて足してもよ
いし、またはｖ１−ｖの値によらず一定値を加えてもよ
い。ＳＴＥＰ１５を実行した後は再びＳＴＥＰ１３へ進
み変更された周波数に応じて位相差が９０゜になるよう
にする。上記ＳＴＥＰ１２から１５の動作はマイクロコ
ンピュータで発生されるタイマー割り込み等を使用して
一定時間間隔で行われる。
【００５０】ＳＴＥＰ１４での判断が真の場合はＳＴＥ
Ｐ１６へ進む。この段階で周波数は固定され、後に変更
されない。
Ｐ１６へ進む。この段階で周波数は固定され、後に変更
されない。
【００５１】ＳＴＥＰ１６ではＳＴＥＰ１３と同様に速
度データ（ｖ）を入力している。
度データ（ｖ）を入力している。
【００５２】ＳＴＥＰ１７では、入力した速度（ｖ）と
目標速度（ｖ２）との差に基づいて位相差を制御する。
この位相差制御のための処理は、ｖ２−ｖと定数のかけ
算によって制御してもよいし、テーブルを用いてもよ
い。前述したように目標速度（ｖ２）は周波数を固定す
る基準とした速度（ｖ１）よりも小さい値としている。
位相差と速度の関係は９０゜で速度のピークを持つよう
な特性となるが、９０゜より大きい方も小さい方も勾配
の大きさは変わらないので、９０゜をリミットとしてど
ちら側を用いてもよい。
目標速度（ｖ２）との差に基づいて位相差を制御する。
この位相差制御のための処理は、ｖ２−ｖと定数のかけ
算によって制御してもよいし、テーブルを用いてもよ
い。前述したように目標速度（ｖ２）は周波数を固定す
る基準とした速度（ｖ１）よりも小さい値としている。
位相差と速度の関係は９０゜で速度のピークを持つよう
な特性となるが、９０゜より大きい方も小さい方も勾配
の大きさは変わらないので、９０゜をリミットとしてど
ちら側を用いてもよい。
【００５３】ＳＴＥＰ１８では、振動波モータ３に対し
て外部およびマイクロコンピュータから停止命令が出さ
れたかどうかを判断している。停止命令が出ていなけれ
ば再びＳＴＥＰ１６に進み速度制御を継続し、停止命令
が出ていれば振動波モータの駆動をやめる。
て外部およびマイクロコンピュータから停止命令が出さ
れたかどうかを判断している。停止命令が出ていなけれ
ば再びＳＴＥＰ１６に進み速度制御を継続し、停止命令
が出ていれば振動波モータの駆動をやめる。
【００５４】本発明の第２の実施の形態により振動波モ
ータ３の制御を行った場合も第１の実施の形態と同様に
図６に示すような速度プロフィールとなる。
ータ３の制御を行った場合も第１の実施の形態と同様に
図６に示すような速度プロフィールとなる。
【００５５】本発明の第２の実施の形態では、起動時に
おける２相の駆動信号の位相差を振動波モータから最大
の出力が得られる値とし、かつ起動時の駆動周波数を目
標速度よりも高い速度で固定するようにしたため、定常
時に位相差の操作で速度を制御するときに、位相差が９
０゜にならない、すなわち位相差に余裕を持たせて制御
している。このことにより、デジタル回路等で出力パル
スを生成するときのように、周波数の分解能が粗い場合
でも定常時に周波数を変更する必要がないために、速度
変動が大きくなるのを防ぐことができる。つまり、短い
起動時間と定常時の速度の安定性を両立させることがで
きる。
おける２相の駆動信号の位相差を振動波モータから最大
の出力が得られる値とし、かつ起動時の駆動周波数を目
標速度よりも高い速度で固定するようにしたため、定常
時に位相差の操作で速度を制御するときに、位相差が９
０゜にならない、すなわち位相差に余裕を持たせて制御
している。このことにより、デジタル回路等で出力パル
スを生成するときのように、周波数の分解能が粗い場合
でも定常時に周波数を変更する必要がないために、速度
変動が大きくなるのを防ぐことができる。つまり、短い
起動時間と定常時の速度の安定性を両立させることがで
きる。
【００５６】本実施の形態では、振動波モータの駆動方
向を１方向のみについて記載しているが、逆方向に駆動
する場合は振動波モータ３のＡ相とＢ相に入力する駆動
パルスをスイッチ等により入れ替えればよい。
向を１方向のみについて記載しているが、逆方向に駆動
する場合は振動波モータ３のＡ相とＢ相に入力する駆動
パルスをスイッチ等により入れ替えればよい。
【００５７】なお、本実施の形態では周波数および位相
差の制御をマイクロコンピュータのソフトウエアにより
行っているが、マイクロコンピュータの代わりにロジッ
ク回路やＤＳＰ等を用いても同様な効果が得られるのは
いうまでもない。
差の制御をマイクロコンピュータのソフトウエアにより
行っているが、マイクロコンピュータの代わりにロジッ
ク回路やＤＳＰ等を用いても同様な効果が得られるのは
いうまでもない。
【００５８】
【発明の効果】請求項１、２に係る発明によれば、振動
波モータ等の振動波駆動装置の起動に際して、周波数を
シフトし、目標速度に対して高速の速度まで駆動し、そ
の後目標速度までパルス幅を変更して速度制御し、周波
数シフトでの移行させる速度は目標速度よりも高い速度
としているので、周波数シフト時にパルス幅を最大速度
が出るように設定しておいても、その後、目標速度まで
のパルス幅で移動させることができ、高速で目標速度へ
移行させることができる。その結果、周波数の分解能が
粗いパルス発生手段であても短い起動時間と定常時の速
度の安定性を両立させることができる。
波モータ等の振動波駆動装置の起動に際して、周波数を
シフトし、目標速度に対して高速の速度まで駆動し、そ
の後目標速度までパルス幅を変更して速度制御し、周波
数シフトでの移行させる速度は目標速度よりも高い速度
としているので、周波数シフト時にパルス幅を最大速度
が出るように設定しておいても、その後、目標速度まで
のパルス幅で移動させることができ、高速で目標速度へ
移行させることができる。その結果、周波数の分解能が
粗いパルス発生手段であても短い起動時間と定常時の速
度の安定性を両立させることができる。
【００５９】請求項３、４に係る発明によれば、振動波
モータ等の振動波駆動装置の起動に際して、周波数をシ
フトし、目標速度に対して高速の速度まで駆動し、その
後目標速度まで位相差を変更して速度制御し、周波数シ
フトでの移行させる速度は目標速度よりも高い速度とし
ているので、周波数シフト時に位相差を最大速度が出る
ように設定しておいても、その後の目標速度までのパル
ス幅や位相差のシフトで移動させることができ、高速で
目標速度へ移行させることができる。その結果、周波数
の分解能が粗いパルス発生手段であても短い起動時間と
定常時の速度の安定性を両立させることができる。
モータ等の振動波駆動装置の起動に際して、周波数をシ
フトし、目標速度に対して高速の速度まで駆動し、その
後目標速度まで位相差を変更して速度制御し、周波数シ
フトでの移行させる速度は目標速度よりも高い速度とし
ているので、周波数シフト時に位相差を最大速度が出る
ように設定しておいても、その後の目標速度までのパル
ス幅や位相差のシフトで移動させることができ、高速で
目標速度へ移行させることができる。その結果、周波数
の分解能が粗いパルス発生手段であても短い起動時間と
定常時の速度の安定性を両立させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制御動作を示
したフローチャート。
したフローチャート。
【図２】本発明の第１、第２の実施の形態に係る制御回
路構成を示したブロック図。
路構成を示したブロック図。
【図３】本発明の第１、第２の実施の形態に係るパルス
発生器の回路図。
発生器の回路図。
【図４】本発明の第１、第２の実施の形態に係るパルス
発生器内の各信号を表すタイムチャート。
発生器内の各信号を表すタイムチャート。
【図５】本発明の第１、第２の実施の形態に係る昇圧部
の回路図。
の回路図。
【図６】本発明の第１、第２の実施の形態による速度と
時間の関係を示すグラフ。
時間の関係を示すグラフ。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る制御動作を示
したフローチャート。
したフローチャート。
１ パルス発生器
２ 昇圧手段
３ 振動波モータ
４ エンコーダ
５ 速度検出器
６ マイクロコンピュータ
７、８、１１、１２ ダウンカウンタ
１０ クロック
９、１３ ＲＳフリップフロップ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−308085（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−237584（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−18282（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−85587（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−237582（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02N 2/00
Claims (4)
- 【請求項１】 生成される複数の駆動パルスのパルス幅
とその間隔を入力されるパルス幅情報及び周波数情報に
応じて任意に変更可能とするパルス発生手段と、該パル
ス発生手段からの各駆動パルスに応じて振動波駆動装置
の駆動部への駆動信号を増幅する増幅手段と、該振動波
駆動装置の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、該
振動波駆動装置の起動時に該パルス発生手段への入力情
報の内で周波数情報を操作し、前記駆動状態検出手段で
検出した速度情報が所定速度に達すると、前記パルス発
生手段に対する入力情報の内の周波数情報の操作を終了
させ、パルス幅情報の操作を行う制御手段を有する振動
波駆動装置の駆動制御装置において、 前記制御手段は、周波数情報の操作終了の閾値となる第
１の速度を、パルス幅情報の操作をする際の目標値とな
る第２の速度よりも高速度とした ことを特徴とする振動
波駆動装置の駆動制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記制御手段は、周
波数情報の操作時での前記パルス発生手段で生成される
パルス幅を前記振動波駆動装置の出力が最大となるパル
ス幅に設定したことを特徴とする振動波駆動装置の駆動
制御装置。 - 【請求項３】 生成される複数の駆動パルスの位相差と
その間隔を入力される位相差情報及び周波数情報に応じ
て任意に変更可能とするパルス発生手段と、該パルス発
生手段からの各駆動パルスに応じて振動波駆動装置の駆
動部への駆動信号を増幅する増幅手段と、該振動波駆動
装置の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、該振動
波駆動装置の起動時に該パルス発生手段への入力情報の
内で周波数情報を操作し、前記駆動状態検出手段で検出
した速度情報が所定速度に達すると、前記パルス発生手
段に対する入力情報の内の周波数情報の操作を終了させ
位相差情報の操作を行う制御手段を有する振動波駆動装
置の駆動制御装置において、 前記制御手段は、周波数情報の操作終了の閾値となる第
１の速度を、位相差情報の操作をする際の目標値となる
第２の速度よりも高速度とした ことを特徴とする振動波
駆動装置の駆動制御装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記制御手段は、周
波数情報の操作時での前記パルス発生手段で生成される
駆動パルスの位相差を前記振動波駆動装置の出力が最大
となる位相差に設定したことを特徴とする振動波駆動装
置の駆動制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10256096A JP3382454B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 振動波駆動装置の駆動制御装置 |
| US08/842,046 US6054795A (en) | 1996-04-24 | 1997-04-23 | Driving apparatus for vibration type actuator device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10256096A JP3382454B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 振動波駆動装置の駆動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09294384A JPH09294384A (ja) | 1997-11-11 |
| JP3382454B2 true JP3382454B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=14330625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10256096A Expired - Fee Related JP3382454B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 振動波駆動装置の駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382454B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3567714A1 (en) | 2018-05-11 | 2019-11-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration drive device capable of switching between frequency control and pulse width control, electronic apparatus, and method of controlling vibration actuator |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6841919B2 (en) | 2001-03-27 | 2005-01-11 | Seiko Epson Corporation | Piezoactuator and drive circuit therefor |
| JP5976392B2 (ja) * | 2012-05-16 | 2016-08-23 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路およびその動作方法 |
| JP6536650B2 (ja) * | 2017-10-12 | 2019-07-03 | 株式会社ニコン | 振動アクチュエータの駆動制御装置及び光学機器 |
| JP2021058081A (ja) | 2019-09-30 | 2021-04-08 | キヤノン株式会社 | 振動型モータの制御装置及びそれを有する振動装置並びに振動型モータの制御方法、プログラム、記憶媒体 |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP10256096A patent/JP3382454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3567714A1 (en) | 2018-05-11 | 2019-11-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration drive device capable of switching between frequency control and pulse width control, electronic apparatus, and method of controlling vibration actuator |
| US11139758B2 (en) | 2018-05-11 | 2021-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration drive device capable of switching between frequency control and pulse width control, electronic apparatus, and method of controlling vibration actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09294384A (ja) | 1997-11-11 |
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