JPH03289369A - 超音波モータの速度制御装置 - 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、ＰＬＬ　（Ｐｈａｓｅ　　ＬｏｃｋｅｄＬｏ
ｏｐ）方式による超音波モータの速度制御装置に関する
。

［従来の技術］ 従来、超音波モータの速度制御装置は、Ｆ／Ｖ（周波数
／電圧）変換によるフィードバック方式が一般に用いら
れている。すなわち、超音波モータにロークリエンコー
ダを連結し、このロータリエンコーダから出力されるパ
ルス信号をＦ／Ｖ変換することによってフィードバック
をかけ、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕ１ｓｅ　　Ｗｉｄ
ｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により超音波モータの
速度制御を行なうようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のＦ／Ｖ変換によるフィードバック方式では、
モータの回転が低下あるいは上昇してからでないとデユ
ーティが変化せず、このため負荷変動があると完全には
安定しない。また、フィードバックのループゲインの調
整が悪いと、速度が脈動したり、目標速度への追従時間
がかかり過ぎてしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、超音波モー
タを安定した速度で回転させることができる超音波モー
タの速度制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、超音波モータにロータリエンコーダを連結す
ると共に、基準クロック発生手段から出力される基準ク
ロック及び上記ロータリエンコーダの出力パルスに基づ
いて動作するＰＬＬ回路を設け、このＰＬＬ回路により
上記超音波モータが一定速度で回転するように上記超音
波モータドライバを駆動制御するようにしたものである
。

［作用］ 基準クロックが立上がると、ＰＬＬ回路から超音波モー
タドライバに回転指令が送られ、超音波モータが回転駆
動され、同時にロータリエンコーダも回転する。このロ
ータリエンコーダの回転によりエンコーダパルスが出力
され、その立上がりにより、ＰＬＬ回路から超音波モー
タドライバへの回転指令が停止する。超音波モータは、
エンコーダパルスが立上がった位置で、次の回転指令が
来るまで停止する。

その後、上記基準クロックが立下がると、ＰＬＬ回路か
ら超音波モータドライバに回転指令が送られ、超音波モ
ータがロータリエンコーダと共に回転駆動される。この
ロータリエンコーダの回転により、それまで出力されて
いたエンコーダパルスが立下がり、ＰＬＬ回路から超音
波モータドライバへの回転指令が停止される。超音波モ
ータは、エンコーダパルスが立下がった位置で、次の回
転指令が来るまで停止する。以下、同様の動作が繰り返
され、超音波モータが連続して回転駆動される。

超音波モータ自身は、駆動された際に全速で回転するが
、一定角度まで回転すると、時間調整のためにその位置
で待たされ、トータル的に安定した回転となる。また、
負荷変動に応じた適正なデユーティを即座に得ることが
できる。従って、基準クロックが安定していれば、超音
波モータは安定した速度で回転駆動される。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は本発明をレーザ溶接装置に組込まれるミラー制御
用超音波モータの速度制御に適用した例を示したもので
ある。上記レーザ溶接装置は、細管内にスリーブを溶接
する場合等に用いられる。

第１図において１はモータ速度を規定するための基準ク
ロックＣ８を発生する基準クロック発生回路で、モータ
速度の安定性を高めるために水晶発振器を使用し、その
発振出力を分周して基準クロックＣ３を生成している。

この基準クロック発生回路１で発生する基準クロックＣ
８の周波数は、計算機（図示せず）からの指示によって
任意に設定することができる。上記基準クロック発生回
路１から出力される基準クロックＣ８は、ＰＬＬ回路２
へ送られる。

上記ＰＬＬ回路２は、２組のフリップフロップ（Ｆ　／
　Ｆ　）　２　ａ　、　　２　ｂ及びオア回路２Ｃによ
り構成され、上記基準クロックＣ８がフリップフロップ
２ａ、２ｂのセット端子Ｓに入力される。また、フリッ
プフロップ２ａ、２ｂのリセット端子Ｒには、レベル変
換回路４から出力されるパルス信号か人力される。上記
フリップフロップ２ａは、基準クロックＣ８の立上がり
でセットされ、レベル変換回路４からのパルス信号の立
上がりでリセットされる。また、上記フリップフロップ
２ｂは、基準クロックＣ８の立下がりでセットされ、レ
ベル変換回路４からのパルス信号の立下がりでリセット
される。そして、上記フリップフロップ２ａ。

２ｂの出力信号は、オア回路２Ｃを介して超音波モータ
ドライバ３へ制御指令として送られる。

上記超音波モータドライバ３は、ＰＬＬ回路２からの制
御信号がハイレベルとなっている間のみ超音波モータ５
に駆動電圧を印加する。上記超音波モータ５には、ロー
タリエンコーダ６が連結される。このロータリエンコー
ダ６は、超音波モータドライバ３の回転に応じてパルス
信号を発生する。このロータリエンコーダ６から出力さ
れるパルス信号は、レベル変換回路４で信号レベルが変
換され、上記したようにＰＬＬ回路２にリセット信号と
して送られる。

次に上記実施例の動作を第２図を参照して説明する。第
２図（ａ）〜（ｅ）は第１図における各部の信号波形を
示すタイムチャートで、（ａ）は基準クロックＣ８，（
ｂ）はエンコーダパルス（ロータリエンコーダ６の出力
信号）、（Ｃ）はフリップフロップ２ａの出力信号、（
ｄ）はフリップフロップ２ｂの出力信号、（ｅ）はＰＬ
Ｌ回路２の出力信号である。また、第２図（ｆ）は超音
波モータ５の回転状態を横軸に時間［ｍ５ｅｃｌをとり
、縦軸に回転角度［ｄ　ｅ　ｇ］をとって示した速度グ
ラフで、符号Ａは超音波モータ５をＰＬＬ制御で回転さ
せた時の実際の動き（速度）を示し、符号Ｂは目標速度
曲線、例えば２４０Ｐ／Ｒのロータリエンコーダ６を１
２．５ｒｐｍで回転させた時の曲線である。

しかして、基準クロック発生回路１から出力される基準
クロックＣ８は、ＰＬＬ回路２に供給される。このとき
基準クロック発生回路１においては、超音波モータ５を
所望の回転速度で回転した時に得られるエンコーダパル
スの周波数と同じ周波数の基準クロックＣＳが出力され
るように設定する。

基準クロックＣ８が立上がると、ＰＬＬ回路２を構成す
るフリップフロップ２ａがセットされ、超音波モータド
ライバ３に回転指令が送られる。

これにより超音波モータドライバ３が動作し、超音波モ
ータ５が回転駆動され、同時にロータリエンコーダ６も
回転する。このロータリエンコーダ６の回転により、エ
ンコーダパルスが出力され、その立上がりによりフリッ
プフロップ２ａがリセットされ、超音波モータドライバ
３への回転指令が停止する。超音波モータ５には、イナ
ーシャがないため、エンコーダパルスが立上がった位置
で、次の回転指令が来るまで停止する。

その後、上記基準クロックＣ８が立下がると、ＰＬＬ回
路２を構成するフリップフロップ２ｂがセットされ、超
音波モータドライバ３に回転指令が送られる。この指令
により超音波モータ５が回転し、ロータリエンコーダ６
も共に回転する。このロータリエンコーダ６の回転によ
り、それまで出力されていたエンコーダパルスが立下が
る。このエンコーダパルスが立下がると、フリップフロ
ップ２ｂがリセットされ、超音波モータドライバ３への
回転指令が停止する。この結果、超音波モータ５は、エ
ンコーダパルスが立下がった位置で、次の回転指令が来
るまで停止する。

以下、同様の動作が繰り返され、超音波モータ５が連続
して回転駆動される。超音波モータ５１］身は、駆動さ
れた際に全速で回転するが、第２図（ｆ）に示すように
一定角度まで回転すると、即ち、ロータリエンコーダ６
の分解能の１／２の角度だけ回転すると、次の基準クロ
ックＣ８が変化するまで停止するため、一定時間内に一
定角度しか回転しない。

従って、超音波モータ５の回転位置は、必ず第２図（ｆ
）に示した目標速度曲線Ｂ上に乗ることになり、トータ
ル的に安定した速度で回転する。

更に、負荷が変動してもモータのオン時間が変化（デユ
ーティが変化）するだけで、単位時間当りの移動距Ｍ（
角度）は変化しないので、速度の安定性は女わらない。

すなわち、基準クロックＣ８か安定していれば、超音波
モータ５は安定した速度で回転することになる。超音波
モータ５そのものの動きは、一定角度回転する毎に停止
しているが、エンコーダ６の分解能が充分に高いので、
見た目には連続してスムーズに回転しているようにＳＬ
える。また、上記実施例で示したように基準クロック発
生回路１に水晶発振器を使用し、その出力パルスを分周
して生成することにより、作業者か周波数を調整する必
要がなく、装置毎のバラツキもないので、極めて正確か
つ安定した速度設定ができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、超音波モータをＰＬ
Ｌ制御により駆動制御するようにしたので、負Ｇ１食動
に応して迅速にデユーティが女化し、このため負荷受動
を生じても安定した速度でモタを回転制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る超音波モータの速度制
御装置の構成を示すブロック図、第２図は同実施例の動
作を説明するためのタイムチャート及び速度グラフであ
る。 １・・・基準クロック発生回路、２・・・ＰＬＬ回路、
２ａ、２ｂ・・・フリップフロップ、３超音波モータド
ライバ、４・・・レベル変換回路、５・・・超音波モー
タ、６・・・ロータリエンコーダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波モータと、この超音波モータを回転駆動する超音
   波モータドライバと、上記超音波モータに連結され、そ
   の回転に応じてパルス信号を出力するロータリエンコー
   ダと、基準クロック発生手段と、この手段から出力され
   る基準クロック及び上記ロータリエンコーダから出力さ
   れるパルス信号に基づいて動作し、上記超音波モータが
   一定速度で回転するように上記超音波モータドライバを
   駆動制御するＰＬＬ回路とを具備したことを特徴とする
   超音波モータの速度制御装置。