JPH03190577A - 超音波モータの制御装置 - Google Patents
超音波モータの制御装置Info
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- JPH03190577A JPH03190577A JP1325257A JP32525789A JPH03190577A JP H03190577 A JPH03190577 A JP H03190577A JP 1325257 A JP1325257 A JP 1325257A JP 32525789 A JP32525789 A JP 32525789A JP H03190577 A JPH03190577 A JP H03190577A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 abstract description 12
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は、超音波モータの共振周波数の駆動信号に基
づいて、超音波モータを目標位置まで駆動制御する超音
波モータの制御装置に関する。
づいて、超音波モータを目標位置まで駆動制御する超音
波モータの制御装置に関する。
［従来の技術］
従来より、この種の制御装置としては、超音波モータ？
こ連続的に駆動信号を与えて、その超音波モータを目標
位置まで連続駆動するものがある。
こ連続的に駆動信号を与えて、その超音波モータを目標
位置まで連続駆動するものがある。
このような制御装置によれば、超音波モータは、その共
振周波数の駆動信号によって、一定のスピードで目標位
置まで駆動されることになる。
振周波数の駆動信号によって、一定のスピードで目標位
置まで駆動されることになる。
［発明が解決しようとする課題コ
ところが、上記のような方式の制御装置によって超音波
モータを目標位置まで駆動した場合には、その目標位置
において、超音波モータが急停止することになるため、
衝撃の発生や位置決め精度の悪化を招くという問題があ
った。
モータを目標位置まで駆動した場合には、その目標位置
において、超音波モータが急停止することになるため、
衝撃の発生や位置決め精度の悪化を招くという問題があ
った。
この発明は、このような問題を解決課題とするものであ
る。
る。
［課題を解決するための手段］
この発明の超音波モータの制御装置は、超音波モータの
共振周波数の駆動信号に基づいて、超音波モータを目標
位置まで駆動制御する超音波モータの制御装置において
、 超音波モータの移動位置を検出する検出手段と、この検
出手段の検出データに基づいて、超音波モータがスター
ト位置から目標位置に到達するまでの間に、デユーティ
−比が１００％から０％まで変化するコントロールパル
スを出力する制御部と、 前記駆動信号とコントロールパルスを入力するＡＮＤ回
路と、 このＡＮＤ回路の出力信号に基づいて超音波モータを駆
動する駆動回路とを具備してなることを特徴とする。
共振周波数の駆動信号に基づいて、超音波モータを目標
位置まで駆動制御する超音波モータの制御装置において
、 超音波モータの移動位置を検出する検出手段と、この検
出手段の検出データに基づいて、超音波モータがスター
ト位置から目標位置に到達するまでの間に、デユーティ
−比が１００％から０％まで変化するコントロールパル
スを出力する制御部と、 前記駆動信号とコントロールパルスを入力するＡＮＤ回
路と、 このＡＮＤ回路の出力信号に基づいて超音波モータを駆
動する駆動回路とを具備してなることを特徴とする。
「作用ｊ
この発明の超音波モータの制御装置は、超音波モータの
移動位置に応じてデユーティ−比が１００％から０％に
変化するコントールパルスと、超音波モータの共振周波
数の駆動信号との論理積をとり、その出力信号に基づい
て超音波モータを駆動制御することにより、超音波モー
タを最大スピードで起動した後、目標位置に近付くにし
たがって徐々にスピードダウンさせてから目標位置にて
正確に停止させる。
移動位置に応じてデユーティ−比が１００％から０％に
変化するコントールパルスと、超音波モータの共振周波
数の駆動信号との論理積をとり、その出力信号に基づい
て超音波モータを駆動制御することにより、超音波モー
タを最大スピードで起動した後、目標位置に近付くにし
たがって徐々にスピードダウンさせてから目標位置にて
正確に停止させる。
これにより超音波モータの位置決め精度を向上させる。
また、超音波モータをスピードダウンさせる減速ポイン
トを増やすことにより、滑らかなスピードダウンを実現
する。
トを増やすことにより、滑らかなスピードダウンを実現
する。
［実施例］
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例においては、制御対象の超音波モータとして、
本出願人が先に提案したエネルギー効率の良い超音波リ
ニアモータ（特願昭６３−６０７１４号）を用いている
。
本出願人が先に提案したエネルギー効率の良い超音波リ
ニアモータ（特願昭６３−６０７１４号）を用いている
。
そこで、まず、その超音波リニアモータについて簡単に
説明する（第５図参照）。
説明する（第５図参照）。
図において、１．２は互いに平行な脚部、３はこれらの
脚部１．２の一端を結合する胴部であり、これらは断面
がほぼ正方形の弾性材料であって、全体としてコ字状の
振動体４を構成している。この振動体４の角の部分は、
脚部１．２及び胴部３に対して４５度の角度をなすよう
に面取りされた取付面５が形成されており、その取付面
５に圧電素子６．７が取り付けられている。この圧電素
子６．７としては、積層型圧電アクチュエータあるいは
単板の圧電セラミックスが使用され、取付面５に直交す
る方向に伸縮するようになっている。
脚部１．２の一端を結合する胴部であり、これらは断面
がほぼ正方形の弾性材料であって、全体としてコ字状の
振動体４を構成している。この振動体４の角の部分は、
脚部１．２及び胴部３に対して４５度の角度をなすよう
に面取りされた取付面５が形成されており、その取付面
５に圧電素子６．７が取り付けられている。この圧電素
子６．７としては、積層型圧電アクチュエータあるいは
単板の圧電セラミックスが使用され、取付面５に直交す
る方向に伸縮するようになっている。
そして、振動体４は、レール８の上面に脚部１゜２の下
端を接するようにしてセットされる。レール８の上面に
は、その長平方向に延在して脚部ｌ。
端を接するようにしてセットされる。レール８の上面に
は、その長平方向に延在して脚部ｌ。
２の下端を嵌入させる幅のｆｌｊ ８ ａ、が形成され
ている。
ている。
このような構成の超音波リニアモータを駆動する場合に
は、圧電素子６．７に対し、超音波リニアモータ固有の
共振周波数で位相差が９０度の駆動信号を与える。この
駆動信号により、脚部ｌ。
は、圧電素子６．７に対し、超音波リニアモータ固有の
共振周波数で位相差が９０度の駆動信号を与える。この
駆動信号により、脚部ｌ。
２の下端は位相差が９０度の楕円または円運動をする。
その結果、脚部１，２がレール８を蹴るように動作して
、超音波リニアモータが１ノール８上を移動する。その
移動方向は、圧電素子６，７の一方に対する駆動信号を
Ａ信号としかつ他方に対する駆動信号をＢ信号としたと
きに、Ａ信号とＢ信号の位相差が＋９０度であるか一９
０度であるかによって、逆方向となる。
、超音波リニアモータが１ノール８上を移動する。その
移動方向は、圧電素子６，７の一方に対する駆動信号を
Ａ信号としかつ他方に対する駆動信号をＢ信号としたと
きに、Ａ信号とＢ信号の位相差が＋９０度であるか一９
０度であるかによって、逆方向となる。
本実施例の制御装置は、以上のような構成の超音波リニ
アモータを制御対象とし、第１図のような構成となって
いる。
アモータを制御対象とし、第１図のような構成となって
いる。
同第１図において１１は発振器であり、超音波リニアモ
ータ固有の共振周波数で発振し、駆動信号としてのＡ信
号を出力する。そのＡ信号は、第１のＡＮＤ回路１２の
一方の入力部に入力されると共に、位相シフタ１３を通
しＢ信号として第２のＡＮＤ回路１４の一方の入力部に
入力される。
ータ固有の共振周波数で発振し、駆動信号としてのＡ信
号を出力する。そのＡ信号は、第１のＡＮＤ回路１２の
一方の入力部に入力されると共に、位相シフタ１３を通
しＢ信号として第２のＡＮＤ回路１４の一方の入力部に
入力される。
位相シフタＩ３は、ＣＰＵ （制御部）１５からの方向
指令信号（ＣＷ／ＣＣＷ）に基づいて、入力したＡ信号
を位相差＋９０度または−９０度ずらしたＢ信号とする
。第１．第２のＡＮＤ回路１２゜１４のそれぞれにおけ
る他方の入力部には、ＣＰＵｌ５からのコントロールパ
ルスＣＰが入力される。このコントロールパルスＣＰに
ついては作用と共に後述する。
指令信号（ＣＷ／ＣＣＷ）に基づいて、入力したＡ信号
を位相差＋９０度または−９０度ずらしたＢ信号とする
。第１．第２のＡＮＤ回路１２゜１４のそれぞれにおけ
る他方の入力部には、ＣＰＵｌ５からのコントロールパ
ルスＣＰが入力される。このコントロールパルスＣＰに
ついては作用と共に後述する。
第１．第２のＡＮＤ回路＋２．’＋４の出力部は駆動回
路１６に接続されており、この駆動回路１６は、第１の
ＡＮＤ回路Ｉ２の出力信号に基づいて一方の圧電素子６
を駆動し、かつ第２のＡＮＤ回路１４の出力信号に基づ
いて他方の圧電素子７を駆動する。
路１６に接続されており、この駆動回路１６は、第１の
ＡＮＤ回路Ｉ２の出力信号に基づいて一方の圧電素子６
を駆動し、かつ第２のＡＮＤ回路１４の出力信号に基づ
いて他方の圧電素子７を駆動する。
図において１７はリニアセンサであり、超音波リニアモ
ータの移動量をパルス数として出力し、その出力パルス
はフィードバック信号としてＮｂ１ｔのダウンカウンタ
１８に入力される。そのダウンカウンタ１８は、ＣＰＵ
１５から与えられる超音波リニアモータの移動制御量に
相当するパルス数から、超音波リニアモータの現実の移
動量に相当するリニアセンサ１７の出力パルス数を減算
して、そのダウンカウント値をＣＰＵ１５に入力するも
のである。超音波リニアセンサの移動制御量は、キーボ
ードなどの目標値入力手段１９から目標値として入力さ
れる。
ータの移動量をパルス数として出力し、その出力パルス
はフィードバック信号としてＮｂ１ｔのダウンカウンタ
１８に入力される。そのダウンカウンタ１８は、ＣＰＵ
１５から与えられる超音波リニアモータの移動制御量に
相当するパルス数から、超音波リニアモータの現実の移
動量に相当するリニアセンサ１７の出力パルス数を減算
して、そのダウンカウント値をＣＰＵ１５に入力するも
のである。超音波リニアセンサの移動制御量は、キーボ
ードなどの目標値入力手段１９から目標値として入力さ
れる。
次に、作用について説明する（第３図参照）。
まず目標値入力手段Ｉ９から、超音波リニアモータの移
動制御量に相当する目標値を入力する（ステップ５ＰＩ
）。
動制御量に相当する目標値を入力する（ステップ５ＰＩ
）。
ＣＰＵｌ５は、その目標値に相当する目標移動位置まで
の距離に対応するパルス数を求め（ステップ５Ｐ２）、
そのパルス数をダウンカウンタ１８にセットする（ステ
ップ５Ｐ３）。
の距離に対応するパルス数を求め（ステップ５Ｐ２）、
そのパルス数をダウンカウンタ１８にセットする（ステ
ップ５Ｐ３）。
その後、コントールパルスＣＰを出力する（ステップ５
Ｐ４）。このときのコントールパルスＣＰは、デユーテ
ィ−比が１００％の連続信号とする（第２図（ａ）参照
）。つまり下式から求まる動作責務比を１００％とする
。
Ｐ４）。このときのコントールパルスＣＰは、デユーテ
ィ−比が１００％の連続信号とする（第２図（ａ）参照
）。つまり下式から求まる動作責務比を１００％とする
。
動作時間／（動作時間士休止時間）
これによりＡＮＤ回路１２．１４はＡ信号とＢ信号をそ
のまま出力し、駆動回路１６は、超音波リニアモータを
スタートポイントから最大スピードで連続駆動する（第
２図（ｂ）参照）。
のまま出力し、駆動回路１６は、超音波リニアモータを
スタートポイントから最大スピードで連続駆動する（第
２図（ｂ）参照）。
超音波リニアモータの移動位置は、ダウンカウンタ１８
のカウント値から逐次読み取り（ステップ５Ｐ５）、そ
のカウント値から所定のスローダウンポイント（減速ポ
イント）に達したか否かを判定する（ステップ５Ｐ６）
。そのスローダウンポイントに達するまでは、コントー
ルパルスＣＰのデユーティ−比を１００％に維持して、
超音波リニアモータを連続駆動する。
のカウント値から逐次読み取り（ステップ５Ｐ５）、そ
のカウント値から所定のスローダウンポイント（減速ポ
イント）に達したか否かを判定する（ステップ５Ｐ６）
。そのスローダウンポイントに達するまでは、コントー
ルパルスＣＰのデユーティ−比を１００％に維持して、
超音波リニアモータを連続駆動する。
そして、所定のスローダウンポイントにまで達したとき
に間欠駆動ルーチンに入り（ステップ５Ｐ７）、コント
ールパルスＣＰのデユーティ−比を小さくする。つまり
、コントールパルスＣＰを間欠信号とする。これにより
ＡＮＤ回路１２．１４はＡ信号とＢ信号を間欠的に出力
し、駆動回路Ｉ６は超音波リニアモータを間欠駆動して
、その移動速度をダウンさせる。このような間欠駆動は
、ダウンカウンタＩ８のカウント値が“Ｏ”になって、
超音波リニアモータが目標のターゲットポイントに達す
るまで実行する（ステップＳＰ７〜５Ｐ９）。
に間欠駆動ルーチンに入り（ステップ５Ｐ７）、コント
ールパルスＣＰのデユーティ−比を小さくする。つまり
、コントールパルスＣＰを間欠信号とする。これにより
ＡＮＤ回路１２．１４はＡ信号とＢ信号を間欠的に出力
し、駆動回路Ｉ６は超音波リニアモータを間欠駆動して
、その移動速度をダウンさせる。このような間欠駆動は
、ダウンカウンタＩ８のカウント値が“Ｏ”になって、
超音波リニアモータが目標のターゲットポイントに達す
るまで実行する（ステップＳＰ７〜５Ｐ９）。
第２図（ａ）、（ｂ）の例の場合は、２つのスローダウ
ンポイント１．２を設定して、それぞれのポイント１．
２に達する毎に、コントールｌくルスＣＰのデユーティ
−比を段階的に小さくして、超音波リニアモータの移動
速度を段階的にダウンさせている。このように移動速度
のダウン回数を増やすことにより、超音波リニアモータ
のスピードダウンが滑らかとなり、位置決め精度も向上
することになる。
ンポイント１．２を設定して、それぞれのポイント１．
２に達する毎に、コントールｌくルスＣＰのデユーティ
−比を段階的に小さくして、超音波リニアモータの移動
速度を段階的にダウンさせている。このように移動速度
のダウン回数を増やすことにより、超音波リニアモータ
のスピードダウンが滑らかとなり、位置決め精度も向上
することになる。
そして超音波リニアモータがターゲットポイントに達し
ときは、コントールパルスＣＰのデユーティ−比を“０
”とする。これによりＡＮＤ回路１２．１４の出力は“
０”となって、超音波リニアモータが停止する。
ときは、コントールパルスＣＰのデユーティ−比を“０
”とする。これによりＡＮＤ回路１２．１４の出力は“
０”となって、超音波リニアモータが停止する。
第４図は、超音波リニアモータをパルスモータのように
間欠動作させる場合の説明図である。
間欠動作させる場合の説明図である。
すなわち同図のように、コントールパルスＣＰによって
Ａ信号とＢ信号を間欠的に供給することにより、超音波
リニアモータの駆動、停止を繰り返す。超音波リニアモ
ータを完全に停止させてから駆動する動作を繰り返すた
め、静摩擦による大きな駆動力（動作時の動摩擦に比べ
て大きな駆動力）が得られる。
Ａ信号とＢ信号を間欠的に供給することにより、超音波
リニアモータの駆動、停止を繰り返す。超音波リニアモ
ータを完全に停止させてから駆動する動作を繰り返すた
め、静摩擦による大きな駆動力（動作時の動摩擦に比べ
て大きな駆動力）が得られる。
［発明の効果コ
以上説明したように、この発明の“超音波モータの制御
装置は、超音波モータの移動位置に応じてデユーティ−
比が１００％から０％に変化するコントールパルスと、
超音波モータの共振周波数の駆動信号との論理積をとり
、その出力信号に基づいて超音波モータを駆動制御する
構成であるから、超音波モータを最大スピードで起動し
た後、目標位置に近付くにしたがって徐々にスピードダ
ウンさせてから目標位置にて正確に停止させることがで
きる。したがって、超音波モータの位置決め精度を向上
させることができる。
装置は、超音波モータの移動位置に応じてデユーティ−
比が１００％から０％に変化するコントールパルスと、
超音波モータの共振周波数の駆動信号との論理積をとり
、その出力信号に基づいて超音波モータを駆動制御する
構成であるから、超音波モータを最大スピードで起動し
た後、目標位置に近付くにしたがって徐々にスピードダ
ウンさせてから目標位置にて正確に停止させることがで
きる。したがって、超音波モータの位置決め精度を向上
させることができる。
また、超音波モータをスピードダウンさせる減速ポイン
トを増やすことにより、滑らかなスピードダウンを実現
することができる。
トを増やすことにより、滑らかなスピードダウンを実現
することができる。
図面はこの発明の詳細な説明するための図であって、第
１図はブロック構成図、第２図は動作説明図、第３図は
フローチャート、第４図は間欠動作の説明図、第５図は
制御対象とした超音波リニアモータの概略構成図である
。 ４・・・・・・振動体、 ６．７・・・・・・圧電素子
、■・・・・・・発振器、 １２．１４・・・・・・
ＡＮＤ回路、３・・・・・・位相シフタ、 ５・・・・・・ＣＰＵ（制御部）、 ６・・・・・・駆動回路、 ！７・・・・・・リニア
センサ、８・・・・・・ダウンカウンタ、 ９・・・・・・目標値入力手段、 ＣＰ・・・・・・コントールパルス。
１図はブロック構成図、第２図は動作説明図、第３図は
フローチャート、第４図は間欠動作の説明図、第５図は
制御対象とした超音波リニアモータの概略構成図である
。 ４・・・・・・振動体、 ６．７・・・・・・圧電素子
、■・・・・・・発振器、 １２．１４・・・・・・
ＡＮＤ回路、３・・・・・・位相シフタ、 ５・・・・・・ＣＰＵ（制御部）、 ６・・・・・・駆動回路、 ！７・・・・・・リニア
センサ、８・・・・・・ダウンカウンタ、 ９・・・・・・目標値入力手段、 ＣＰ・・・・・・コントールパルス。
Claims (2)
- （１）超音波モータの共振周波数の駆動信号に基づいて
、超音波モータを目標位置まで駆動制御する超音波モー
タの制御装置において、 超音波モータの移動位置を検出する検出手段と、この検
出手段の検出データに基づいて、超音波モータがスター
ト位置から目標位置に到達するまでの間に、デューティ
ー比が１００％から０％まで変化するコントロールパル
スを出力する制御部と、 前記駆動信号とコントロールパルスを入力するＡＮＤ回
路と、 このＡＮＤ回路の出力信号に基づいて超音波モータを駆
動する駆動回路とを具備してなることを特徴とする超音
波モータの制御装置。 - （２）前記制御部は、超音波モータがスタート位置から
目標位置に達するまでの間における所定数の減速ポイン
トに達する毎に、コントロールパルスのデューティー比
を段階的に小さくするものであることを特徴とする第１
請求項に記載の超音波モータの制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325257A JP2670370B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 超音波モータの制御装置 |
| US07/876,827 US5258694A (en) | 1989-12-15 | 1992-04-29 | Control device for ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325257A JP2670370B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 超音波モータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190577A true JPH03190577A (ja) | 1991-08-20 |
| JP2670370B2 JP2670370B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=18174793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1325257A Expired - Lifetime JP2670370B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 超音波モータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670370B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7960895B2 (en) | 2007-05-07 | 2011-06-14 | Panasonic Corporation | Drive unit |
| JP2012110228A (ja) * | 2012-03-07 | 2012-06-07 | Panasonic Corp | 駆動装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318974A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 表面波モ−タの位置決め制御方式 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1325257A patent/JP2670370B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318974A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 表面波モ−タの位置決め制御方式 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7960895B2 (en) | 2007-05-07 | 2011-06-14 | Panasonic Corporation | Drive unit |
| JP2012110228A (ja) * | 2012-03-07 | 2012-06-07 | Panasonic Corp | 駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2670370B2 (ja) | 1997-10-29 |
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