JPH02206372A - 超音波モータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、センサーによって位置あるいは速度を検出し
、超音波モータを制御する超音波モー夕の制御方法に関
するものである。

従来の技術 従来の超音波モー夕の位置および速度の制御はモー夕の
外部にセンサーを設けてモータ位置を制御していた。

発明が解決しようとする課題 超音波モータは低速高トルクの特性を有し、他のモータ
には無い特性を有、するため、制御に関しても従来のモ
ータに使用されている制御用のセンサーでは機能不足で
ある。例えば回転角の検出に対して１０００パルスのエ
ンコーダは角度分解能が０．３度となりこの値は超音波
モー夕の場合には一桁角度分解能が不足する。このよう
に超音波モー夕の制御には超音波モータ固有の制御技術
が必要となる。

従来モー夕の制御に使われていたエンコーダを超音波モ
ー夕の制御用に使用するために必要とする分解能までレ
ベルアップした場合、モー夕の価格と比較して検出器の
価格が高すぎることと、さらに大きさの点でもモータと
のバランス上から問題点があった。

本発明は超音波モー夕の低速高トルク特性を有効に発揮
するために、エンコーダによってモー夕の角度あるいは
位置制御を高精度で行うことを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記従来の課題を解決するために本発明は、弾性振動を
用いて駆動する超音波モータにおいて、超音波モー夕の
一部に配設した位置または速度の検出器と、この検出器
で位置あるいは速度を検出しこの検出信号を時間あるい
は位置を基準にして超音波モー夕の駆動周波数を計数し
て超音波モー夕の駆動の波数を外挿あるいは内挿してモ
ー夕の制御を行うものである。

また、上記方法において、超音波モー夕の一部に光透過
スリット及び固定の光透過スリットからなる光学式エン
コーダを有し、この光学式エンコーダでモー夕の位置あ
るいは速度を検出するものである。

あるいは、超音波モー夕の移動体の一部に磁気的に極性
の異なる磁性体を設けた磁気式エンコーダを有し、この
磁気式エンコーダでモー夕の位置あるいは速度を検出す
るものである。

さらに超音波モータにおいて２組のセンサーを用で、そ
のうちの１つはデジタル的に信号を検出し他のもう１つ
はアナログ的に検出する出力を持つ２組のセンサーを組
み合わせて速度あるいは位置を検出するものである。

作用 エンコーダの出力信号は通常デジタル信号として処理さ
れていて、そのことにより検出器の角度精度を向上させ
ている。さらに信号処理による誤差を小さ（することが
可能である。本発明はエンコーダの信号の従来のデジタ
ル信号の他にエンコーダ信号のアナログ成分をも利用し
て超音波モータを制御するものである。

その手段として１周期間に１あるいは２回の位置信号を
発生させながらエンコーダ等の検出器出力電圧を１０あ
るいは１００程度に分解して、１周期の電圧値を位置の
分解能に対応した電圧値に変換したものである。

前述のごとく本発明はエンコーダ信号をデジタル信号と
して用いさらにアナログ信号としても用いて、その両者
の信号で超音波モータを制御するもので、この結果従来
のモー夕の制御に比較して１桁以上の分解能を向上させ
るものである。このようなことが可能となった理由は超
音波モー夕の持つ特性、具体的には高応答性を有してい
るためである。

実施例 本発明の超音波モータにおける一実施例について説明す
る。

第１図は毎分１２０回転している超音波モー夕の光学式
エンコーダからの検出信号を示す。この超音波モータは
１０００パルスのエンコーダ出力を位置と速度の制御に
使用するもので、駆動周波数が６０ｋＨｚで超音波モー
タはドライブされている状態にある。

第１図に示す１周期間（０，５ｍ５ｅｃ）に発生ずる超
音波モー夕の振動は、 ６０Ｘ１０００回Ｘ０．５／１０００秒＝３０回１０．
５ＩＩｌｓｅｃの振動によってモータは動いている。

一実施例としてエンコーダの立ち上り時間を１５等分し
てそれぞれの１５点の区間に対応して超音波モー夕の振
動を制御することによりこの超音波モータは、 １０００パルスＸ１５＝１．５０００パルスのエンコー
ダを用いた場合と同等となる。超音波モータは先に記し
た様に高トルクで且つ高応答性を有するため従来のモー
タでは不可能なエンコーダ信号の拡大が可能となる。

第２図に超音波モータに光学式エンコーダを組み込んだ
場合の実装図を示す。

図に於いて１はステータ、２はロータ、３はエンコーダ
回転部分、４はセンサー固定部分をそれぞれ示す。そし
て、第３図に前記光学式エンコーダからの検出信号を超
音波モー夕の制御に用いる処理回路の実施例を示す。図
に於いて５はエンコーダ波形成形回路、６はモー夕の速
度・位置を比較する回路を示す。

また、第４図には磁気式エンコーダを超音波モータ内部
一体に組みこんだ実施例を示し、７は永久磁石エンコー
ダ部、８は磁気抵抗素子をそれぞれ示す。磁気式エンコ
ーダの出力は光学式エンコーダの出力波形とは興なり、
三角波とはならず、サイン波形に近い形となり処理回路
もサイン波形として処理する。前記のエンコーダを用い
た超音波モー夕の制御は単一の検出器を用いて超音波モ
ー夕の制御を行ったものであるが、エンコーダからの信
号を速度・位置演算回路に内挿する代わりに他のセンサ
ーから゛の信号を用いて内挿することにより、エンコー
ダのみの制御に比較して高精度に超音波モータを制御す
ることが可能となる。

発明の効果 本発明はエンコーダの信号をアナログ的信号で利用する
ことにより、１桁高い精度で超音波モー夕の制御を可能
にした。このことは超音波モー夕の応用範囲を大幅に拡
大するもので、従来は高価なエンコーダとサーボモー夕
の組合わせで構成されていた制御部分を取り除（ことが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波モータを駆動するステー夕の撮動波形と
それに対応したエンコーダ出力信号波形を示す図、第２
図はエンコーダと超音波モータとを一体化した構成図、
第３図は超音波モー夕の制御回路のブロック図、第４図
は磁気式エンコーダを超音波モータに組み込み一体化し
た構成図である。 ｌ・・・・・・ステータ、２・・・・・・ロータ、３・
・・・・・エンコーダ回転部分、４・・・・・・固定部
分、５・旧・・エンコーダ波形成形回路、６・・・・・
・モータ比較回路、７・・・・・・永久磁石エンコーダ
、８・旧・・磁気抵抗素子。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はが１名第 図 Ｌ−一ステータ 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）弾性振動を用いて駆動する超音波モータにおいて
   、超音波モータの一部に配設した位置または速度の検出
   器と、この検出器で位置あるいは速度を検出しこの検出
   信号を時間あるいは位置を基準にして超音波モータの駆
   動周波数を計数して超音波モータの駆動の波数を外挿あ
   るいは内挿してモータの制御を行う超音波モータの制御
   方法。
2. （２）超音波モータにおいて、超音波モータの一部に光
   透過スリット及び固定の光透過スリットからなる光学式
   エンコーダを有し、この光学式エンコーダでモータの位
   置あるいは速度を検出する請求項１に記載の超音波モー
   タの制御方法。
3. （３）超音波モータにおいて、超音波モータの移動体の
   一部に磁気的に極性の異なる磁性体を設けた磁気式エン
   コーダを有し、この磁気式エンコーダでモー夕の位置あ
   るいは速度を検出する請求項１に記載の超音波モータの
   制御方法。
4. （４）超音波モータにおいて２組のセンサーを用い、そ
   のうちの１つはデジタル的に信号を検出し、他のもう１
   つはアナログ的に検出する出力を持つ２組のセンサーを
   組み合わせて速度あるいは位置を検出する請求項１に記
   載の超音波モータの制御方法。