JP5854631B2 - Drive control method, pan head device, stage, and actuator - Google Patents
Drive control method, pan head device, stage, and actuator Download PDFInfo
- Publication number
- JP5854631B2 JP5854631B2 JP2011099104A JP2011099104A JP5854631B2 JP 5854631 B2 JP5854631 B2 JP 5854631B2 JP 2011099104 A JP2011099104 A JP 2011099104A JP 2011099104 A JP2011099104 A JP 2011099104A JP 5854631 B2 JP5854631 B2 JP 5854631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration wave
- wave motor
- frequency
- vibration
- control method
- 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
Links
Images
Description
本発明は、複数の振動波モータからの駆動力を合成して被駆動部材を駆動する振動波モータの駆動装置、振動波モータの駆動制御方法、振動波アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a driving device for a vibration wave motor for driving a driven member by synthesizing driving forces from a plurality of vibration wave motors, a drive control method for a vibration wave motor, and a vibration wave actuator.
従来、複数の振動波モータを用いてひとつの回転軸やその回転軸に連結する被駆動部材を駆動する振動波モータによる駆動装置が知られている。
この振動波モータは、弾性体に固着された圧電体に交流電圧を印加して弾性体に楕円振動を発生させ、弾性体に押圧接触させた回転体を弾性体との間に働く摩擦力により回転運動させるように構成されている。
そして、このような振動波モータを上記のように複数用いて被駆動部材を駆動する際、回転速度が各振動波モータによって個体差を生じる場合がある。これにより、各モータの能力が十分に発揮されない、あるいは回転速度差のために一部もしくは全部の振動波モータの内部摩擦接触部にすべりが発生し、騒音の発生や寿命の低下を招く場合がある。
これらに対処するため、特許文献１では、押圧力の大きさに応じて回転速度が変化することを利用し、加圧力調整手段により複数の振動波モータの回転速度が略等しくなるように各振動波モータをコントロールするようにした振動波モータが提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a driving device using a vibration wave motor that drives a single rotation shaft and a driven member connected to the rotation shaft using a plurality of vibration wave motors is known.
This vibration wave motor generates an elliptical vibration by applying an AC voltage to a piezoelectric body fixed to an elastic body, and a frictional force acting between the elastic body and a rotating body pressed against the elastic body. It is configured to rotate.
When a driven member is driven using a plurality of such vibration wave motors as described above, the rotational speed may cause individual differences depending on the vibration wave motors. As a result, the performance of each motor may not be fully demonstrated, or due to the difference in rotational speed, some or all of the internal frictional contact parts of the vibration wave motor may slip, resulting in noise generation and reduced life. is there.
In order to deal with these problems,
上記した従来例の特許文献１の振動波モータによると、各振動波モータの弾性体と回転体の接触界面のすべりを抑制することが可能となることから、各モータの能力を発揮することができ、騒音の発生を押さえることができる。
しかしながら、上記従来例のものにおいては、つぎのような課題を有している。上記従来例のものでは加圧力調整手段により複数の振動波モータの回転速度が略等しくなるように各振動波モータをコントロールするための加圧力調整手段が必要となる。そのため、駆動装置の構造が複雑化し、外形寸法及び装置重量の増大は避けられないこととなる。また、それに伴ってコストも上昇する。さらに、構造の複雑化は装置の寿命の低下及び信頼性の低下にも繋がることとなる。
また、従来例のものでは、複数のモータ間の回転速度を知る手段として、実際にモータを回転させ、その際の駆動周波数を検出する構成が採られているが、伝達機構を介し連結している複数のモータにおける個々の特性を精度良く分離して検出することは困難である。
According to the vibration wave motor of
However, the above conventional example has the following problems. In the above-mentioned conventional example, the pressure adjusting means for controlling each vibration wave motor is required so that the rotation speeds of the plurality of vibration wave motors become substantially equal by the pressure adjusting means. For this reason, the structure of the driving device becomes complicated, and an increase in external dimensions and device weight is inevitable. Along with this, costs also increase. Furthermore, the complexity of the structure leads to a reduction in the lifetime and reliability of the device.
In the conventional example, as a means for knowing the rotational speed between a plurality of motors, a configuration is adopted in which the motor is actually rotated and the driving frequency at that time is detected. It is difficult to accurately detect and detect individual characteristics of a plurality of motors.
本発明は、上記課題に鑑み、複数の振動波モータからの駆動力を合成して駆動するに当たり、構造の複雑化、外形寸法及び装置重量の増大やコストの上昇を招くことなく、
各モータの能力を発揮することができ、騒音の発生を抑制することが可能となる振動波モータの駆動装置、振動波モータの駆動制御方法、振動波アクチュエータの提供を目的とする。
In view of the above problems, the present invention synthesizes and drives the driving forces from a plurality of vibration wave motors without complicating the structure, increasing the external dimensions and weight of the apparatus, and increasing the cost.
An object of the present invention is to provide a vibration wave motor drive device, a vibration wave motor drive control method, and a vibration wave actuator that can exhibit the capabilities of each motor and can suppress the generation of noise.
本発明の駆動制御方法は、電気−機械エネルギ変換素子への周波信号を印加することにより駆動する第１の振動波モータと第２の振動波モータを備え、前記第１の振動波モータと前記第２の振動波モータによって被駆動部材を駆動させる、前記第１の振動波モータと前記第２の振動波モータの駆動を制御する駆動制御方法であって、前記第１の振動波モータと前記第２の振動波モータに印加する周波信号を高くし、前記第１の振動波モータと前記第２の振動波モータの回転速度が０となった時の、それぞれの振動波モータに印加された周波数の値の差を求める工程と、前記第１の振動波モータの周波数を、前記周波数の値の差によって補正することを特徴とする。
また、本発明の雲台装置は、上記駆動制御方法を用いたことを特徴とする。
また、本発明のステージは、上記駆動制御方法を用いたことを特徴とする。
また、本発明のアクチュエータは、上記駆動制御方法を用いたことを特徴とする。
The drive control method of the present invention includes a first vibration wave motor and a second vibration wave motor that are driven by applying a frequency signal to the electro-mechanical energy conversion element, the first vibration wave motor, driving a driven member by a second vibration wave motor, a drive control method for controlling the driving of said first vibration wave motor second vibration wave motor, the said first vibration wave motor The frequency signal applied to the second vibration wave motor was increased, and the first vibration wave motor and the second vibration wave motor were applied to the respective vibration wave motors when the rotational speeds became zero. The step of obtaining a difference in frequency values and the frequency of the first vibration wave motor are corrected by the difference in frequency values .
The pan head apparatus of the present invention is characterized by using the above drive control method.
The stage of the present invention is characterized by using the above drive control method.
The actuator of the present invention is characterized by using the above drive control method.
本発明によれば、複数の振動波モータからの駆動力を合成して駆動するに当たり、構造の複雑化、外形寸法及び装置重量の増大やコストの上昇を招くことなく、
各モータの能力を発揮することができ、騒音の発生を抑制することが可能となる振動波モータの駆動装置、振動波モータの駆動制御方法、振動波アクチュエータを実現することができる。
According to the present invention, in synthesizing and driving the driving forces from a plurality of vibration wave motors, without complicating the structure, increasing the external dimensions and the weight of the device, and increasing the cost,
It is possible to realize a vibration wave motor drive device, a vibration wave motor drive control method, and a vibration wave actuator that can exhibit the capabilities of each motor and suppress the generation of noise.
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。 The mode for carrying out the present invention will be described with reference to the following examples.
本発明を適用した実施例について、以下に説明する。
図１は、本発明の実施例における振動波モータの駆動装置の構成例を説明するブロック図である。
図１には複数の振動波モータとして２つの振動波モータを用いた例を示しているが、必ずしも２つである必要はない。２つ以上の振動波モータを組み合わせることもできる。
本実施例の振動波モータの駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子への周波信号の印加によって振動を発生する振動体および該振動体に接触する接触体を備えている。そして、この振動体と接触体とが相対移動を行うように構成された複数の振動波モータからの駆動力を合成して被駆動部材に伝達する動力伝達機構を備えている。
具体的には、図１に示すように、振動波モータ１−１の回転軸にはギア２−１が、振動波モータ１−２回転軸には、ギア２−２が取り付けられている。
各振動波モータ１−１、１−２は、圧電素子および弾性体からなる振動体と加圧機構からの加圧力を受けて振動体に圧接される接触体（回転体）を有している。ここで、圧電素子に対して位相の異なる周波信号を印加すると、振動体には進行性の振動波が発生し、振動体と接触体間の摩擦力によって接触体とともに回転軸が回転する。
なお、振動波モータとしては、いわゆる円環タイプや棒状タイプといった、いかなるタイプのものであってもよい。
ギア２−１、２−２、はギア３と噛み合っており、ギア３には出力軸４が設けられている。
各振動波モータの回転力はそれぞれの回転軸に取り付けられたギアを介して、ギア３に伝達され、ギア３において回転力が合成される。合成された回転力は出力軸４から出力される。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a vibration wave motor drive device according to an embodiment of the present invention.
Although FIG. 1 shows an example in which two vibration wave motors are used as a plurality of vibration wave motors, the number is not necessarily two. Two or more vibration wave motors can be combined.
The driving apparatus of the vibration wave motor according to the present embodiment includes a vibrating body that generates vibration by applying a frequency signal to the electro-mechanical energy conversion element, and a contact body that contacts the vibrating body. The vibration body and the contact body are provided with a power transmission mechanism that synthesizes driving forces from a plurality of vibration wave motors configured to perform relative movement and transmits them to the driven member.
Specifically, as shown in FIG. 1, a gear 2-1 is attached to the rotating shaft of the vibration wave motor 1-1, and a gear 2-2 is attached to the rotating shaft of the vibration wave motor 1-2.
Each of the vibration wave motors 1-1 and 1-2 includes a vibrating body made of a piezoelectric element and an elastic body, and a contact body (rotating body) that is pressed against the vibrating body under pressure applied from a pressurizing mechanism. . Here, when a frequency signal having a different phase is applied to the piezoelectric element, a progressive vibration wave is generated in the vibrating body, and the rotating shaft rotates together with the contact body by the frictional force between the vibrating body and the contact body.
Note that the vibration wave motor may be of any type such as a so-called ring type or rod type.
The gears 2-1 and 2-2 are engaged with the
The rotational force of each vibration wave motor is transmitted to the
ここで、振動波モータ１−１、１−２、はギア２−１、２−２、３および出力軸４を介して被駆動部材５に連結されている。このため、被駆動部材５は振動波モータ１−１、１−２からの合成された駆動力を受けることによって動作する。本実施例の被駆動部材５は、搭載されたＴＶカメラ等を旋回させる電動雲台装置、半導体製造装置において直線動作を行なわせる電動ステージ等に適用することができる。そして、このような装置に適用された被駆動部材と振動波モータの駆動装置を備えることで、好適な振動波アクチュエータが実現可能となる。
駆動コントロール回路７は第１駆動電圧発生回路６−１、振動波モータの振動状態を検出する振動状態検出手段の一つである電流検出手段８−１および振動状態検出手段の他の一つである振動検出手段９−１を介して、振動波モータ１−１の回転速度を制御する。
電流検出手段８−１は振動波モータに流入する電流を検出する手段であるが、モータへの給電線に直列接続した抵抗器の両端電位差を検出することにより実現できる。
また、振動検出手段９−１は前記圧電素子の一部に電極を設け圧電素子の逆起電力を検出することにより振動振幅量を検出することができる。
同様に、振動波モータ１−２について第２駆動電圧発生回路６−２、電流検出手段８−２および振動検出手段９−２が設けられており、流入電流値および振動振幅値を検出し振動波モータ１−２の回転速度を制御するようになっている。
Here, the vibration wave motors 1-1, 1-2 are connected to the driven member 5 via gears 2-1, 2-2, 3 and the output shaft 4. For this reason, the driven member 5 operates by receiving the combined driving force from the vibration wave motors 1-1 and 1-2. The driven member 5 of the present embodiment can be applied to an electric pan head apparatus that turns a mounted TV camera or the like, an electric stage that performs a linear operation in a semiconductor manufacturing apparatus, and the like. A suitable vibration wave actuator can be realized by providing a driven member and a vibration wave motor drive device applied to such a device.
The drive control circuit 7 is a first drive voltage generation circuit 6-1, current detection means 8-1 which is one of vibration state detection means for detecting the vibration state of the vibration wave motor, and another one of vibration state detection means. The rotational speed of the vibration wave motor 1-1 is controlled via a certain vibration detection means 9-1.
The current detection means 8-1 is a means for detecting a current flowing into the vibration wave motor, and can be realized by detecting a potential difference between both ends of a resistor connected in series to a power supply line to the motor.
Further, the vibration detecting means 9-1 can detect the vibration amplitude amount by providing an electrode on a part of the piezoelectric element and detecting the back electromotive force of the piezoelectric element.
Similarly, a second drive voltage generation circuit 6-2, a current detection unit 8-2, and a vibration detection unit 9-2 are provided for the vibration wave motor 1-2, and an inflow current value and a vibration amplitude value are detected to vibrate. The rotational speed of the wave motor 1-2 is controlled.
次に、駆動電圧発生回路６−１の構成と動作について説明をする。
駆動コントロール回路７からの第１の電圧信号が差動増幅器６−１３の非反転入力端子に接続され、第２の電圧信号が差動増幅器６−１３の反転入力端子に接続される。
前記反転入力端子と差動増幅器６−１３の出力端子は電圧制御型抵抗器６−１２を介して接続されている。
電圧制御型抵抗器６−１２には駆動コントロール回路７からの電圧信号が接続されており、該電圧信号の電圧値の大きさに応じて電圧制御型抵抗器６−１２の抵抗値が制御できるようになっている。
差動増幅器６−１３、抵抗器６−１１および電圧制御型抵抗器は線形な帰還増幅器を構成しており、前記第１の電圧信号と第２の電圧信号の差分を増幅し電圧信号を出力する特性を持つ。
Next, the configuration and operation of the drive voltage generation circuit 6-1 will be described.
The first voltage signal from the drive control circuit 7 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 6-13, and the second voltage signal is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 6-13.
The inverting input terminal and the output terminal of the differential amplifier 6-13 are connected through a voltage controlled resistor 6-12.
A voltage signal from the drive control circuit 7 is connected to the voltage control type resistor 6-12, and the resistance value of the voltage control type resistor 6-12 can be controlled according to the magnitude of the voltage value of the voltage signal. It is like that.
The differential amplifier 6-13, the resistor 6-11 and the voltage controlled resistor constitute a linear feedback amplifier, which amplifies the difference between the first voltage signal and the second voltage signal and outputs a voltage signal. It has the characteristic to do.
また、第１の電圧信号は出力信号のオフセット電圧を決定し、電圧制御型抵抗器６−１２と抵抗器６−１１の抵抗値の比に応じて差動増幅器の利得が決定されるようになっている。
差動増幅器６−１３の出力端子は電圧制御型発振器６−１４に接続されており、差動増幅器６−１３からの電圧信号の大きさに応じた周波信号が、電圧制御型発振器６−１４より出力される。
該周波信号は移相器６−１５１および６−１５２を通過することにより互いの相対位相差が略９０度となる２つの信号となる。そして、それぞれが増幅器６−１６１および６−１６２を介して、振動波モータへの２相駆動電圧信号として給電され、振動波モータが回転する。
The first voltage signal determines the offset voltage of the output signal, and the gain of the differential amplifier is determined in accordance with the ratio of the resistance values of the voltage control type resistor 6-12 and the resistor 6-11. It has become.
The output terminal of the differential amplifier 6-13 is connected to the voltage controlled oscillator 6-14, and a frequency signal corresponding to the magnitude of the voltage signal from the differential amplifier 6-13 is supplied to the voltage controlled oscillator 6-14. Is output.
The frequency signal passes through the phase shifters 6-151 and 6-152 and becomes two signals having a relative phase difference of about 90 degrees. Then, power is supplied as a two-phase drive voltage signal to the vibration wave motor via the amplifiers 6-161 and 6-162, respectively, and the vibration wave motor rotates.
上記したとおり、駆動コントロール回路からの第１、第２および第３の電圧信号に応じて電圧制御型発振器６−１４の周波信号周波数は変化するので、その周波数に応じて振動波モータ１−１の回転速度が制御される。
振動波モータ１−１の給電線には電流検出手段８−１を設けており給電電流の大きさに応じた信号電圧が検出され、駆動コントロール回路に送られる。
また、振動波モータを構成する圧電素子より振動振幅に応じた電圧信号を検出する振動検出手段９−１により駆動コントローラに送られ振動振幅の大きさを知ることができる。
また、駆動電圧発生回路６−２、電流検出手段８−２および振動検出手段９−２の構成および動作メカニズムは前記駆動電圧発生回路６−１、電流検出手段８−１および振動検出手段９−１と同様であり、同様に振動波モータを駆動制御することができる。
As described above, since the frequency signal frequency of the voltage controlled oscillator 6-14 changes according to the first, second and third voltage signals from the drive control circuit, the vibration wave motor 1-1 is changed according to the frequency. The rotation speed is controlled.
A current detection means 8-1 is provided on the power supply line of the vibration wave motor 1-1, and a signal voltage corresponding to the magnitude of the power supply current is detected and sent to the drive control circuit.
Further, the magnitude of the vibration amplitude can be known by being sent to the drive controller by the vibration detecting means 9-1 for detecting a voltage signal corresponding to the vibration amplitude from the piezoelectric element constituting the vibration wave motor.
The configuration and operation mechanism of the drive voltage generation circuit 6-2, current detection means 8-2 and vibration detection means 9-2 are the same as the drive voltage generation circuit 6-1, current detection means 8-1 and vibration detection means 9-. The vibration wave motor can be similarly driven and controlled.
図８に、振動波モータの駆動電圧周波数と回転速度の関係を示した。
ここで示されている特性は本発明に固有の特性ではなく、従来例のものにおいても同様の特性を有している。
第１の振動波モータと第２の振動波モータの間には、駆動電圧周波数に関して、次の２つの特性差が生じている。
一つ目が図上の横軸方向に生じるオフセットである。図に示すように、速度がゼロとなる周波数値が、第１と第２の振動波モータとの間にΔＦ０という差が生じている。
その結果として、それぞれの振動波モータをＦ１という同一の周波数で駆動した場合に、Δω１という回転速度差を生じる。
この回転速度差は各モータにおける振動体と回転体の接触界面にせん断方向のすべりを発生させるので、騒音あるいは接触面の摩耗の増長といった不都合が生じる。
また、二つ目として速度ゼロとなる周波数を起点として周波数を変化させた場合の回転速度の変化量、すなわち周波数変化に対する回転速度曲線の勾配にも差が見られる。
これらの各々のモータの間に存在する特性差は、振動体の加工時に生じる寸法誤差、あるいはモータ組立において生じる振動体と回転体間の加圧力誤差のために、振動体の駆動電圧周波数特性の個体差に起因するものである。
また、これらの個体差は駆動経過時間に伴い変化することがあるので、駆動初期においては前記個体差が許容できる程度であった場合においても、時間経過後は個体差が増加し、前記騒音あるいは摩耗の増長といった不都合が発生することがある。
FIG. 8 shows the relationship between the driving voltage frequency and the rotational speed of the vibration wave motor.
The characteristic shown here is not a characteristic peculiar to the present invention, and the conventional example has the same characteristic.
Between the first vibration wave motor and the second vibration wave motor, the following two characteristic differences occur with respect to the drive voltage frequency.
The first is the offset that occurs in the horizontal axis direction in the figure. As shown in the figure, there is a difference ΔF0 between the first and second vibration wave motors at the frequency value at which the speed becomes zero.
As a result, when each vibration wave motor is driven at the same frequency of F1, a rotational speed difference of Δω1 is generated.
This rotational speed difference causes a slip in the shearing direction at the contact interface between the vibrating body and the rotating body in each motor, resulting in inconveniences such as noise or increased wear on the contact surface.
Second, there is also a difference in the amount of change in rotational speed when the frequency is changed starting from the frequency at which the speed becomes zero, that is, the gradient of the rotational speed curve with respect to the change in frequency.
The characteristic difference that exists between these motors is due to the dimensional error that occurs during machining of the vibrating body, or the pressure error between the vibrating body and the rotating body that occurs during motor assembly. This is due to individual differences.
In addition, since these individual differences may change with the driving elapsed time, even if the individual differences are acceptable in the initial stage of driving, the individual differences increase after the time elapses, and the noise or Inconveniences such as increased wear may occur.
次に、上記不都合を解決する方法を本実施例により説明する。
図２に振動波モータの振動振幅と回転速度の関係を示した。図には、駆動周波数領域内において、回転体が静止している状態での振動振幅の周波数特性と回転体が回転しているときの回転速度の周波数特性を重ねて描いている。
また、速度ゼロとなる周波数に対応する振動振幅はＡ０となっているが、駆動周波数領域内において次の関係式が成り立つ。
回転速度ω＝ｋ×（Ａ−Ａ０）
但し、ｋ（小文字）は比例係数、Ａ、Ａ０は振動振幅値である。
この事実は、回転体が静止している状態における振動振幅の周波数特性が求められれば、回転体が回転する状態における回転速度の周波数特性が推定でき、その推定結果より複数個のモータの回転速度の周波数特性の個体差を推定できることを意味している。
また、同様のことが振動波モータに流入する電流と回転速度の周波数特性の関係においても成り立ち、駆動周波数領域内において次の関係式が成り立つ。
回転速度ω＝Ｋ×（Ｉ−Ｉ０）
但し、Ｋ（大文字）は比例係数、Ｉ、Ｉ０は流入電流値である。
その結果を図３に示した。
Next, a method for solving the above inconvenience will be described with reference to this embodiment.
FIG. 2 shows the relationship between the vibration amplitude and the rotational speed of the vibration wave motor. In the drawing, the frequency characteristics of the vibration amplitude when the rotating body is stationary and the frequency characteristics of the rotational speed when the rotating body is rotating are overlapped in the driving frequency region.
Further, the vibration amplitude corresponding to the frequency at which the speed becomes zero is A0, but the following relational expression is established in the drive frequency region.
Rotational speed ω = k × (A−A0)
However, k (lowercase) is a proportionality coefficient, and A and A0 are vibration amplitude values.
The fact is that if the frequency characteristics of the vibration amplitude in a state where the rotating body is stationary can be obtained, the frequency characteristics of the rotational speed in a state where the rotating body rotates can be estimated. This means that individual differences in frequency characteristics can be estimated.
The same holds true for the relationship between the current flowing into the vibration wave motor and the frequency characteristic of the rotational speed, and the following relational expression holds in the drive frequency region.
Rotational speed ω = K × (I−I0)
However, K (capital letter) is a proportional coefficient, and I and I0 are inflow current values.
The results are shown in FIG.
本実施例において、回転体静止時の振動振幅の周波数特性を検出することにより、回転速度の推定を行ない、その結果に基づき複数モータの回転速度の周波数特性の個体差を解決した例を説明する。
前述の通り、差動増幅器６−１３の非反転入力は反転入力に加算されるように動作するので、電圧制御型発振器６−１４の入力に対してオフセット電圧として働く。
その結果、駆動コントローラからの非反転入力端子への電圧値に応じて電圧制御型発振器６−１４の出力周波数値もオフセットを有する。
そして、結局、非反転入力端子への電圧値をコントロールすることにより出力周波数のオフセット値をコントロールできる。
駆動電圧発生回路６−２も同一回路構成になっており、駆動コントローラ７からの信号電圧により電圧制御型発振器６−２４の出力周波数のオフセット値をコントロールできる。
In this embodiment, an example will be described in which the rotational speed is estimated by detecting the frequency characteristics of the vibration amplitude when the rotating body is stationary, and individual differences in the rotational speed frequency characteristics of a plurality of motors are resolved based on the result. .
As described above, since the non-inverting input of the differential amplifier 6-13 operates so as to be added to the inverting input, it acts as an offset voltage with respect to the input of the voltage controlled oscillator 6-14.
As a result, the output frequency value of the voltage controlled oscillator 6-14 also has an offset in accordance with the voltage value from the drive controller to the non-inverting input terminal.
Finally, the offset value of the output frequency can be controlled by controlling the voltage value to the non-inverting input terminal.
The drive voltage generation circuit 6-2 also has the same circuit configuration, and the offset value of the output frequency of the voltage controlled oscillator 6-24 can be controlled by the signal voltage from the drive controller 7.
図４に周波数オフセット値を補正した例を示す。
第１と第２の振動波モータの駆動電圧周波数に対する振幅特性の間には、その差異としてまず（１）周波数軸方向に平行シフトさせるオフセット成分が見られる。図中、破線で示した第１の振動波モータの特性カーブと第２の振動波モータの特性カーブとの間には、振動振幅がＡ０になる周波数値にオフセットΔＦ０が存在することがわかる。
その結果として、第１および第２のモータを同一の周波数で駆動した場合、ΔＡ１の振幅差が生じる。
本実施例では、第１の振動波モータが振幅がＡ０になる差動増幅器６−１３への入力電圧値を求め、これを周波数オフセット値として設定する。
この周波数オフセット値の設定により、第２の振動波モータの周波数に対する振動振幅は図中実線で示す特性が得られる。
すなわち、第２の振動波モータへの駆動電圧周波数がＦ１であった場合には第１の振動波モータにはＦ１＋ΔＦ０が与えられ、あるいはＦ２０であった場合Ｆ１０＋ΔＦ０が与えられる。
後者の場合は振動振幅の相対差はゼロになり、前者の場合は振動振幅の相対差がΔＡ２に縮小される。
FIG. 4 shows an example in which the frequency offset value is corrected.
Between the amplitude characteristics of the first and second vibration wave motors with respect to the driving voltage frequency, as a difference, an offset component that is first (1) parallel shifted in the frequency axis direction is seen. In the figure, it can be seen that there is an offset ΔF0 in the frequency value at which the vibration amplitude becomes A0 between the characteristic curve of the first vibration wave motor and the characteristic curve of the second vibration wave motor indicated by a broken line.
As a result, when the first and second motors are driven at the same frequency, an amplitude difference of ΔA1 occurs.
In this embodiment, the first vibration wave motor obtains an input voltage value to the differential amplifier 6-13 whose amplitude is A0, and sets this as a frequency offset value.
By setting the frequency offset value, the vibration amplitude with respect to the frequency of the second vibration wave motor has a characteristic indicated by a solid line in the figure.
That is, F1 + ΔF0 is given to the first vibration wave motor when the drive voltage frequency to the second vibration wave motor is F1, or F10 + ΔF0 is given to F20.
In the latter case, the relative difference in vibration amplitude is zero, and in the former case, the relative difference in vibration amplitude is reduced to ΔA2.
図でわかるように、オフセットの設定により振動振幅の相対差は縮小するもののΔＡ２という値は残っており、ゼロにはなっていない。
これは（２）周波数変化に対する振動振幅変化の勾配が各モータ間で異なっているためである。
これを解決するために、上記したオフセット設定に次ぐ第二の補正処理を行なう。
振動波モータの周波数に対してプロットした場合、２点の代表点においてそれぞれの周波数における振動振幅が一致するとき、プロットの全域で特性カーブが略一致する。
また、２点間の周波数差分に基づき、周波数値に関し線形に内挿して得られる振動振幅特性カーブも略一致することも判明した。
As can be seen in the figure, although the relative difference in vibration amplitude is reduced by setting the offset, the value ΔA2 remains and is not zero.
This is because (2) the gradient of the vibration amplitude change with respect to the frequency change is different among the motors.
In order to solve this, a second correction process following the above-described offset setting is performed.
When plotting against the frequency of the vibration wave motor, when the vibration amplitudes at the respective frequencies coincide with each other at the two representative points, the characteristic curves substantially coincide with each other throughout the plot.
It has also been found that the vibration amplitude characteristic curve obtained by linearly interpolating the frequency value substantially matches based on the frequency difference between the two points.
この残存する回転速度差を数式化すると以下の通りとなる。
周波数Ｆ１における第２の振動波モータの振動振幅Ａ２０を同じ速度で回転するための第１の振動波モータの駆動周波数は図５より、Ｆ２１である。
したがって、第２の振動波モータに周波数Ｆ１の指令がなされた場合の第１の振動波モータへの周波数指令値Ｆ２は、下記の数式で与えられる。
Ｆ２＝Ｆ２０−Ｆ１×（Ｆ２０−Ｆ２１）÷（Ｆ２０−Ｆ１）
ここで、右辺第二項の（Ｆ２０−Ｆ２１）÷（Ｆ２０−Ｆ１）は、周波数変化に対する振動振幅変化の勾配を表している。
上記数式に基づいて回路動作を行なうには、帰還増幅を行なう差動増幅器６−１３に接続される電圧制御型抵抗器の抵抗値をコントロールすることにより実現できる。
駆動コントロール回路より与える所要電圧値により差動増幅器の利得がコントロールされ前記の数式に基づいた動作が行なわれる。
The remaining rotational speed difference is mathematically expressed as follows.
The drive frequency of the first vibration wave motor for rotating the vibration amplitude A20 of the second vibration wave motor at the frequency F1 at the same speed is F21 from FIG.
Therefore, the frequency command value F2 to the first vibration wave motor when the command of the frequency F1 is given to the second vibration wave motor is given by the following equation.
F2 = F20−F1 × (F20−F21) ÷ (F20−F1)
Here, (F20−F21) ÷ (F20−F1) in the second term on the right side represents the gradient of the vibration amplitude change with respect to the frequency change.
The circuit operation based on the above equation can be realized by controlling the resistance value of the voltage controlled resistor connected to the differential amplifier 6-13 that performs feedback amplification.
The gain of the differential amplifier is controlled by the required voltage value given from the drive control circuit, and the operation based on the above equation is performed.
図５において、勾配補正前（破線表示）と比較し、勾配補正後（実線表示）はグラフの勾配が緩やかになっており、第２の振動波モータと略一致した形になっている。
図６は、上記（１）および上記（２）に対する解決策をすべて行なった場合の振動振幅特性を示している。
第１および第２の振動波モータの振動振幅特性カーブは、駆動周波数領域において一致して重なっている。
図７に、上記したオフセットおよび勾配補正を行なった後に、回転体が回転する状態での各振動波モータの回転速度の周波数特性を測定した結果を示す。駆動周波数領域において、第１の振動波モータと第２の振動波モータの回転速度特性が略一致していることがわかる。
In FIG. 5, the gradient of the graph is gentle after the gradient correction (displayed with a solid line) compared to before the gradient correction (displayed with a broken line), and is substantially coincident with the second vibration wave motor.
FIG. 6 shows the vibration amplitude characteristics when all the solutions to (1) and (2) are performed.
The vibration amplitude characteristic curves of the first and second vibration wave motors coincide and overlap in the drive frequency region.
FIG. 7 shows the result of measuring the frequency characteristics of the rotational speeds of the vibration wave motors in a state where the rotating body rotates after performing the offset and gradient correction described above. It can be seen that the rotational speed characteristics of the first vibration wave motor and the second vibration wave motor substantially match in the drive frequency region.
上記した本実施例の構成によれば、振動波振動体と回転体の接触界面におけるすべりの発生を無くすことができ、騒音の発生や寿命の低下を抑制することが可能となる。
また本実施例の構成によれば、上記した従来例の課題を解決できるが、より具体的にはつぎの（ｉ）、（ｉｉ）のような課題を解決することができる。
すなわち、従来例のものにおいては、
（ｉ）複数モータの一部もしくは全部を実際に回転させその回転特性を検出することにより回転速度の個体間の差異を測定する必要があるため、複数モータのうちの１個モータ特性を他モータと分離して検出することが困難である。
（ｉｉ）個体間の差異を修正する手段として、振動体と回転体の間に加えられる押圧力の大きさを変化させる方法に依っているため、押圧力を変化させる機構が必要となり構造が複雑となり、寸法や重量が増加する。
という、課題を有している。
これに対して、本実施例では、各振動波モータ間の特性差を実際にモータを回転させずに検出することができ、押圧力を変化させる機構を必要としないことから、構造が複雑とならず、寸法や重量の増加することを抑制することが可能となる。また、振動波モータは振動振幅の大きさに応じて回転速度が決定されることは、すでに知られているが、
本実施例では回転体が静止している（回転していない）ときの周波数値と振動振幅の関係をもとに、実際に回転したときの回転速度と周波数値との関係を精度よく推定することができ、これらに基づいて複数のモータの個体差による回転速度差の補正が可能となる。
According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to eliminate the occurrence of slipping at the contact interface between the vibration wave vibrating body and the rotating body, and it is possible to suppress the generation of noise and a reduction in life.
Further, according to the configuration of the present embodiment, the above-described problems of the conventional example can be solved, but more specifically, the following problems (i) and (ii) can be solved.
That is, in the conventional example,
(I) Since it is necessary to measure the difference between individual rotation speeds by actually rotating a part or all of a plurality of motors and detecting the rotation characteristics, one motor characteristic of the plurality of motors is determined as another motor. It is difficult to detect separately.
(Ii) Since it depends on a method of changing the magnitude of the pressing force applied between the vibrating body and the rotating body as a means for correcting the difference between individuals, a mechanism for changing the pressing force is required and the structure is complicated. Thus, the dimensions and weight increase.
It has a problem.
In contrast, in this embodiment, the characteristic difference between the vibration wave motors can be detected without actually rotating the motor, and a mechanism for changing the pressing force is not required. In addition, it is possible to suppress an increase in size and weight. In addition, it is already known that the rotational speed of the vibration wave motor is determined according to the magnitude of the vibration amplitude,
In this embodiment, based on the relationship between the frequency value and vibration amplitude when the rotating body is stationary (not rotating), the relationship between the rotational speed and frequency value when actually rotating is accurately estimated. Based on these, it is possible to correct the rotational speed difference due to individual differences among the plurality of motors.
１−１、１−２：振動波モータ
２−１、２−２：ギア
３：ギア
４：出力軸
５：被駆動部材
６−１、６−２：駆動電圧発生回路
６−１１、６−２１：抵抗器
６−１２、６−２２：電圧制御型抵抗器
６−１３、６−２３：差動増幅器
６−１４、６−２４：電圧制御型発振器
６−１５１、６−１５２、６−２５１、６−２５２：移相器
６−１６１、６−１６２、６−２６１、６−２６２：増幅器
７：駆動コントロール回路
８−１、８−２：電流検出手段
９−１、９−２：振動検出手段
1-1, 1-2: Vibration wave motor 2-1, 2-2: Gear 3: Gear 4: Output shaft 5: Driven member 6-1, 6-2: Drive voltage generating circuit 6-11, 6 21: Resistor 6-12, 6-22: Voltage controlled resistor 6-13, 6-23: Differential amplifier 6-14, 6-24: Voltage controlled oscillator 6-151, 6-152, 6- 251 and 6-252: Phase shifters 6-161, 6-162, 6-261, and 6-262: Amplifiers 7: Drive control circuits 8-1 and 8-2: Current detection means 9-1 and 9-2: Vibration detection means
Claims (6)
前記第１の振動波モータと前記第２の振動波モータに印加する周波信号を高くし、前記第１の振動波モータと前記第２の振動波モータの回転速度が０となった時の、それぞれの振動波モータに印加された周波数の値の差を求める工程と、
前記第１の振動波モータの周波数を、前記周波数の値の差によって補正することを特徴とする駆動制御方法。 A first vibration wave motor and a second vibration wave motor that are driven by applying a frequency signal to the electro-mechanical energy conversion element, and are covered by the first vibration wave motor and the second vibration wave motor . A drive control method for controlling the drive of the first vibration wave motor and the second vibration wave motor for driving a drive member,
When the frequency signal applied to the first vibration wave motor and the second vibration wave motor is increased, and the rotation speeds of the first vibration wave motor and the second vibration wave motor become zero, Obtaining a difference between the values of the frequencies applied to the respective vibration wave motors ;
A drive control method , wherein the frequency of the first vibration wave motor is corrected by a difference in the frequency values .
前記周波数値を補正した第１の振動波モータの周波数と振動振幅の関係をプロットしたグラフと、前記第２の振動波モータの周波数と振動振幅の関係をプロットしたグラフのそれぞれのグラフにおいて、代表点２点の周波数における振動振幅が一致するように、前記抵抗器の値を補正することを特徴とする請求項１記載の駆動制御方法。 The frequency signal is output according to the magnitude of the voltage signal from the differential amplifier whose gain is determined by the value of the resistor,
In each of the graph plotting the relationship between the frequency and the vibration amplitude of the first vibration wave motor with the frequency value corrected, and the graph plotting the relationship between the frequency and the vibration amplitude of the second vibration wave motor. 2. The drive control method according to claim 1 , wherein the value of the resistor is corrected so that the vibration amplitudes at the frequencies of the two points coincide with each other .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011099104A JP5854631B2 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Drive control method, pan head device, stage, and actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011099104A JP5854631B2 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Drive control method, pan head device, stage, and actuator |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012231626A JP2012231626A (en) | 2012-11-22 |
| JP2012231626A5 JP2012231626A5 (en) | 2014-06-19 |
| JP5854631B2 true JP5854631B2 (en) | 2016-02-09 |
Family
ID=47432671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011099104A Expired - Fee Related JP5854631B2 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Drive control method, pan head device, stage, and actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5854631B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6302346B2 (en) * | 2013-05-14 | 2018-03-28 | キヤノン株式会社 | Drive control apparatus and drive control method for ultrasonic motor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0739174A (en) * | 1993-07-23 | 1995-02-07 | Nikon Corp | Drive controller for ultrasonic motor |
| JPH10186952A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Canon Inc | Motor controller, device using the same and image forming device |
| JPH1118456A (en) * | 1997-06-26 | 1999-01-22 | Nikon Corp | Driver for oscillatory actuator |
| US6229402B1 (en) * | 1998-05-28 | 2001-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving circuit for vibration type actuator apparatus |
| JP2000032783A (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Canon Inc | Drive control device for vibrating-wave device and vibrating-wave motor device |
| JP4636645B2 (en) * | 2000-01-27 | 2011-02-23 | キヤノン株式会社 | OUTPUT DEVICE USING VIBRATION TYPE DRIVE DEVICE AND DEVICE HAVING THE OUTPUT DEVICE |
| JP4541497B2 (en) * | 2000-05-08 | 2010-09-08 | キヤノンプレシジョン株式会社 | Vibration wave motor drive control device, drive control method, and storage medium |
| JP4125041B2 (en) * | 2002-05-15 | 2008-07-23 | キヤノン株式会社 | Drive device for laminated vibration actuator |
| JP4630676B2 (en) * | 2005-01-25 | 2011-02-09 | キヤノン株式会社 | Drive device |
-
2011
- 2011-04-27 JP JP2011099104A patent/JP5854631B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012231626A (en) | 2012-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8482242B2 (en) | Rotary drive device | |
| JP5344067B1 (en) | Dynamometer system | |
| EP2955081A1 (en) | Electric power steering device | |
| JP5326429B2 (en) | Electric motor pulsation suppression device | |
| KR20130031089A (en) | Speed control apparatus for the switched reluctance motor | |
| JP2016133377A (en) | Dynamometer system control device | |
| JP2017506187A (en) | Stabilizer for vehicle roll stabilization and method of operating such a stabilizer | |
| JP2010259275A (en) | Motor drive system, motor control device, and motor drive method | |
| JP6172975B2 (en) | Unnecessary vibration detection device, drive control device, vibration actuator, and electronic device of vibration actuator | |
| JP6302346B2 (en) | Drive control apparatus and drive control method for ultrasonic motor | |
| JP5854631B2 (en) | Drive control method, pan head device, stage, and actuator | |
| JP4914979B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
| JP2012130191A (en) | Controller of vibration type actuator | |
| JP2737420B2 (en) | Ultrasonic motor drive system | |
| CN113497997A (en) | Sound generating apparatus and method for vehicle | |
| JP5865930B2 (en) | Motor control device | |
| WO2006027492A1 (en) | Method and device for compensating vibrations of an electrical machine, and electrical machines comprising one such device | |
| JP2009131117A (en) | Apparatus for driving vibrating-wave actuator, and its controlling method | |
| JP2008295269A (en) | Drive control unit for vibration motor | |
| JP6027486B2 (en) | Electric motor control device | |
| JPH04281375A (en) | Driver for ultrasonic motor | |
| JP2012235656A (en) | Drive controller of vibration-type actuator | |
| JP4668776B2 (en) | MOTOR TORQUE RIPPLE MEASUREMENT METHOD, MEASUREMENT DEVICE, TORQUE RIPPLE SUPPRESSION METHOD, AND MOTOR DRIVE DEVICE USING THE SUPPRESSION METHOD | |
| JP3977091B2 (en) | Control device and control method for elastic mode vibration of structure | |
| JP6292737B2 (en) | Control method of vibration type driving device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20131212 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140428 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140428 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150303 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150507 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151110 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151208 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5854631 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |