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

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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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ultrasonic motor
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ultrasonic
control pulse
motor
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JP1325257A
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Masayuki Tanaka
正行 田中
Kazumasa Onishi
一正 大西
Yoichi Kimura
洋一 木村
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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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。
[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。
[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。
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。
[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。
「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。
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。
[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
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)。
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。
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。
2の下端を嵌入させる幅のflj 8 a、が形成され
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
)。
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)。
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
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)。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP1325257A 1989-12-15 1989-12-15 超音波モータの制御装置 Expired - Lifetime JP2670370B2 (ja)

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US07/876,827 US5258694A (en) 1989-12-15 1992-04-29 Control device for ultrasonic motor

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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