JPH05137360A

JPH05137360A - 振動波モーターを用いた目標物駆動装置

Info

Publication number: JPH05137360A
Application number: JP3291447A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fukui; 一福井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1993-06-01

Abstract

(57)【要約】【目的】振動波モータを用いてギヤ等の動力伝達機構
を介して対象物を駆動する際のバックラッシュによる影
響を防止する駆動装置を提供する。【構成】振動波モータの出力特性の急激な変化を検知
してバックラッシュ分のギヤ等の移動終了を検知し、そ
の後のモータによる対象物の移動量を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動波モータの出力をギ
ヤ等の機械的伝達手段を介して目標物を駆動する駆動装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、動力源の出力をギヤ等の機械的伝
達手段を介して被駆動物を駆動する場合、回転方向逆転
時のバックラッシュ補正手段は、例えばオートフォーカ
スカメラに於ては、特開昭６１−１７１１１号公報に示
す様に、モータ逆転時にある補正量を加算して駆動量を
補正して駆動する等の方法が取られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、常に或る固定値の補正を行う為に製品の個々の
バラツキによるバックラッシュ量のバラツキがある場合
は所望の停止位置精度が得られないという欠点があっ
た。

【０００４】また他の方法として特開昭６３−１７２２
４１号公報または特開平２−６６５０７号公報で示す様
に目標物は動かないが、伝達ギヤ列のバックラッシュが
つまる程度のパワーをモータに加える事によりバックラ
ッシュを取りのぞく方法は行われていた。

【０００５】しかし振動波モータの出力をギヤ等の伝達
手段を介して目標物を駆動する場合は、振動波モータの
特性上起動時のトルクが大きい為に対象物を動かさずに
ギヤ列のバックラッシュだけをつめるだけの駆動を行う
事は事実上不可能であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、振動波
モータの駆動方向逆転時に振動波モータから駆動対象物
に動力を伝達する伝達機構のバックラッシュを補正する
手段として、１）振動波モータ駆動信号と振動波モータの振動体の振
動状態を検出するセンサー相からの信号との間の位相差
検出手段を設け、振動波モータ起動時からの位相差の変
動を検出する。２）振動波モータ起動時からの前記センサー相の電圧振
巾の変動を検出する。３）振動波モータ起動時からの振動波モータの駆動電流
変動を検出する。のいずれか１つ以上の検出手段を設け、振動波モータ起
動時よりいずれかの信号の変動を検出するまではバック
ラッシュ補正区間として目標物駆動量検出手段の検出動
作を禁止する手段を設け、駆動力伝達系のバックラッシ
ュ分の誤差を補正し目標位置まで正確に被駆動物を移動
させる駆動装置を提供するものである。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の特徴を最もよく表わす図面で
あり、同図に於て１はマイクロコンピュータ（以下マイ
コンと称す。）、２はＤ／Ａコンバータでマイコン１の
ディジタル出力信号（Ｄ／ＡＯＵＴ）をアナログ電圧
に変換する働きを持つ。３は電圧制御発振器（ＶＣＯ）
で２の出力電圧に応じた周波電圧を生ずる。４は分周・
移相器で、３の周波電圧を分周し、π／２位相差の矩形
波を出力する。５、６は電力増巾器で４の周波電圧を振
動波モータ９を駆動できる電圧と電流値に増巾する。
７、８はマッチングコイル、９は振動波モータで９ａは
ロータ、９ｂはステーター、１０、１１は電圧コンパレ
ータ、１２はＡ相周波電圧とセンサー相（Ｓ相）の位相
を測定しディジタル信号としてマイコン１に出力する位
相検出器。１３はパルス板で同図に示す様に放射方向に
複数のスリットがあいており、ギヤ１４と共に振動波モ
ータ９の軸と同軸となっており、振動波モータ（振動型
モータ）のロータ９ａと共に回転する。１５はギヤでレ
ンズ鏡筒１６の外周ギヤ部と嵌合する。１７はレンズ、
１８はフォトインタラプタでパルス板１３の回転を検出
する。１９はインタラプタ１８の信号検出回路で、イン
タラプタ１８の微少信号を増巾しディジタル信号に支援
する。２０はＵＰ／ＤＯＷＮカウンタで、パルス板１３
の回転により生ずるパルス信号をカウントする。

【０００８】次にマイコン１の各端子の説明を行う。

【０００９】ＤＩＲ１はＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０の
カウント方向を指示する出力端子であり、説明の都合上
ＨでＵＰ、ＬでＤＯＷＮとする。ＰＵＬＳＥＩＮはＵ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタ２０のカウント値の入力端子であ
る。ＭＯＮは検出回路１９出力の直接入力端子である。
ＲＥＳＥＴはＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０のＲｅｓｅｔ
出力端子で、ＨでＲＥＳＥＴとする。ＣＮＴＥＮ／反
転ＤＩＳはカウンタ２０のカウント可能／禁止指示の出
力端子であり、Ｈで可能Ｌで禁止とする。Ｄ／ＡＯＵ
ＴはＤ／Ａコンバータ２への出力端子。ＤＩＲ２は振動
波モータの回転方向を変更する為に振動波モータに加え
る周波電圧Ａ，Ｂの位相差を９０°、２７０°に変更す
る為の指示を分周移相器４に与える為の出力端子であ
る。

【００１０】ＵＳＭＥＮ／反転ＤＩＳは分周移相器４
の出力をＯＮ／ＯＦＦする為の端子であり、ＨでＯＮ、
ＬでＯＦＦとなる。ＰＨＡＳＥＩＮは位相検出器１２
の検出位相値を読み込む為の入力端子である。

【００１１】次に振動波データ９について図２を用いて
説明する。

【００１２】図２はステータ９ｂの裏面上に配される電
歪素子又は圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子
の配設状態を示す説明図である。図２中のＡ₁及びＢ
₁は、それぞれ図示の位相及び分極関係にステータ９ｂ
上に配される第１と第２の電歪素子群である。又Ｓ₁は
第１の電歪素子群Ｂ₁に対して４５°位相がづれた位置
に配されるセンサー用の電歪素子である。これらの電気
−機械エネルギー変換素子としての各電歪素子は、それ
ぞれ単独のものを振動体に附しても良いし、又、一体的
に分極処理にて形成しても良い。図１に戻り、Ａ，Ｂ，
Ｓはそれぞれ、第１、第２の電歪素子群及びセンサー用
電歪素子Ｓ₁に対する駆動電極及びセンサー電極を示
し、電極Ａに対して前記増巾器５を介した周波電圧が印
加されると共に電極Ｂに前記増巾器６を介した周波電圧
が印加されることにて、ステータ９ｂの表面に進行性の
振動波が形成される。又、振動体に上記振動波が形成さ
れると、この振動波の状態に応じてセンサー用電歪素子
Ｓが出力（周波電圧）を出力し、センサー電極Ｓ₁に
て、これが検出される。尚、振動波モータは共振状態で
は、Ａ電極への駆動電圧とセンサー電極からの出力電圧
との位相関係が特定の関係を示す特性を有しており、電
極Ａにて周波信号が印加される第１の電歪素子群Ａ₁と
センサー用電歪素子Ｓとの位置関係にて決定され、本実
施例の場合は正転状態では電極Ａ，Ｓとの信号波形の位
相が１３５°ずれた時に共振状態を示し、又、逆転の時
には４５°ずれた時に共振状態を示すものとし、共振か
らずれるほど上記位相差関係がずれるものとする。

【００１３】図３は振動波データ９の位相特性を示した
図であり、横軸に駆動周波数ｆ、縦軸１にＡ相−Ｓ相間
の位相差θを縦軸２に回転数ｎを取っている。同図に於
て位相差軸は上方が小さく、回転数ｎは、上方が高く、
また周波数ｆは右方が高くなる。振動波モータ９は駆動
周波数を高い方より低い方に走査していく事により、あ
る周波数ｆｍ（起動周波数）で動き始め、その後さらに
周波数を低い方に走査していく事により回転数は上がる
と同時にＡ相Ｓ相間の位相差θも小さくなる。しかしな
がら共振周波数ｆ₀を越えてさらに周波数を低くすると
急激に回転が止まってしまい位相差も急激に変動して大
きくなる。

【００１４】またこの特性は温度や負荷により左右にシ
フトし、特に負荷が重くなった場合は図３の右方向（高
周波側）にシフトする特性を持っている。従って負荷が
急激に重くなった場合は位相の変動を検出する事により
判別する事ができる。

【００１５】図４はＡ相−Ｓ相の位相検出の既念を示す
図であり、上よりＳ相電圧波形（４ａ）、Ａ相電圧波形
（４ｂ）、およびおのおのの信号をコンパレータ１０お
よび１１を通してディジタル信号に変換した波形（４ｃ
および４ｄ）を示している。

【００１６】位相検出器では例えばコンパレータ１１の
出力がＨになってからコンパレータ１０の出力がＨにな
るまでの間、ＶＣＯの基準クロックをカウンタでカウン
トする事によりディジタル値で直接Ａ相−Ｓ相間の位相
を計測する事ができる。ＶＣＯのクロックは分周、移相
器に入る前は例えば駆動周波数の２５６倍の周波数で発
振する事によりＡ相−Ｓ相位相差を３６０°／２５６≒
１．４°きざみで精密に計測する事ができる。

【００１７】このＶＣＯクロックは例えば８ｂｉｔのバ
イナリーカウンタで計数する事により１ＬＳＢ≒１．４
°の８ｂｉｔデータとしてマイコン１が直接読み取る事
ができる。

【００１８】次いで上記実施例の動作を図５を用いて説
明する。

【００１９】図５の（ａ）〜（ｅ）のいずれも横軸は時
間を示している。各縦軸は図５の（ａ）では周波数ｆで
上方が高く、図５の（ｂ）では位相差θで上方が小さ
く、図５の（ｃ）では検出回路１９の出力を示し、図５
の（ｄ）では検出回路１９のパルス間隔の逆数、すなわ
ちパルス板１３の回転速度で上方が高速を示し、図５の
（ｅ）はマイコン１のＣＮＴＥＮ／反転ＤＩＳ端子の
状態を示す。

【００２０】以下に振動波モータ９の回転方向を変化さ
せた場合におけるバックラッシュ補正動作について説明
する。

【００２１】図５の（ａ）に於てＡ相及びＢ相に印加さ
れる周波電圧の駆動周波数ｆはマイコン１により制御さ
れ、周波数の高い方（ｆ_S）より低い方に走査される。
一方マイコン１はパルス板１３の回転をインタラプター
１８、検出回路１９を介してＭＯＮ端子よりモニターし
ており、図５のＡの時点にてパルス板１３の回転を検知
し、振動波モータ９の起動を検出する事により、この時
点での周波数ｆｍに周波数を保持する。

【００２２】一方マイコン１は振動波モータ９のＡ相−
Ｓ相間の位相差を位相検出器１２を介してモニターして
おり、図５のＡ時点より位相差の変化をモニターし続け
る。

【００２３】この状態で伝達ギヤ１４、１５及びレンズ
鏡筒１６外周のギヤのバックラッシュがつまり負荷が重
くなり位相差が変動する時点Ｂを検出する迄は、レンズ
鏡筒１６は動いていないのでＣＮＴＥＮ／反転ＤＩＳ
をＬにしてＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０のカウント動作
を禁止し、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０がバックラッシ
ュ分、ギヤ１４、１５が動いている間に発生するフォト
インタラプター及び検出回路からのパルスをカウントす
ることを禁止する。

【００２４】前記Ｂ点検出後はマイコン１のＣＮＴＥ
Ｎ／反転ＤＩＳ端子をＨとしてＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
２０のカウントを許可し、同時に駆動周波数を下げ、振
動波モータ９を加速する。

【００２５】同時にマイコン１はＰＨＡＳＥＩＮに入
力されるＡ相−Ｓ相の位相差θをモニターし続け、振動
波モータ９の共振点よりいく分大きい位相差θ_Lに達し
た所で駆動周波数の走査を停止する。これは図３にて述
べたように振動波モータ９の特性上、共振点を越えると
急激に回転が止まってしまうので、これを防ぐためであ
る。

【００２６】次に駆動目標点Ｅのある距離手前Ｄ点に達
すると、減速の為にマイコン１は駆動周波数ｆの上方走
査を開始する。この周波数上昇の方法はある関数（例え
ば一次関数あるいはより高次な関数等）で一律に変化さ
せる方法と、振動波モータの回転速度すなわちパルス板
１３のパルス間隔の逆数がある減速パターンに合致する
様に周波数を変化させる方法が一般に行われているがこ
れに関しては公知であるので説明は省略する。

【００２７】最終的に駆動目標位置に達した所で振動波
モータ９の駆動を停止し、マイコン１のＣＮＴＥＮ／
反転ＤＩＳ端子をＬ₀にし、カウンタ２０のカウントを
禁止し、駆動動作を終了する。

【００２８】次にマイコン１にプログラムされている前
記動作について図６を用いて説明する。

【００２９】〔ステップ１０１〕振動波モータを前回
の駆動方向と逆転させるためにＤＩＲ２端子の出力を前
回と逆状態に設定する。

【００３０】〔ステップ１０２〕ＣＮＴＥＮ／反転
ＤＩＳ端子をＬ₀に設定し、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２
０のカウント動作を禁止する。

【００３１】〔ステップ１０３〕Ｄ／ＡＯＵＴを振
動波モータ９の起動可能周波数より幾分高い周波数ｆ_S
に設定する。

【００３２】〔ステップ１０４〕ＵＳＭＥＮ／反
転ＤＩＳをＨｉに設定する。これにて振動波モータ９に
分周移相器４、電力増巾器５、６、マッチングコイル
７、８を介して周波電圧が印加され、振動波モータの駆
動が開始する。

【００３３】〔ステップ１０５〕ＭＯＮ端子をモニタ
ーし、パルス入力が入ったか否かを確認し、パルス入力
があればステップ１０７へ、なければステップ１０６へ
分岐する。

【００３４】〔ステップ１０６〕周波数を一段下げて
ステップ１０５に戻る。

【００３５】〔ステップ１０７〕パルス入力を確認
し、振動波モータの起動を確認した後は、振動波モータ
９のＡ相−Ｓ相の位相差θを位相検出器１２のディジタ
ル信号出力としてマイコン１のＤＨＡＳＦＩＮ入力端
子より入力し、図５に示すＢ点、すなわち、伝達ギヤ系
のバックラッシュがつまり、位相差θが急激に変動する
点、を検出する迄はステップ１０７をループする。

【００３６】〔ステップ１０８〕Ｂ点検出後はマイコ
ン１のＣＮＴＥＮ／反転ＤＩＳ端子をＨｉに設定し、
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０のカウントを許可する。

【００３７】〔ステップ１０９〕駆動目標量に対する
駆動残量と減速開始点（一定値）を比較し、駆動残量＜
減速開始点であれば＃１１４に分岐し減速処理を行い、
駆動残量≧減速開始点であれば、ステップ１１０に分岐
する。

【００３８】尚駆動残量は予めセットされている目標駆
動量からカウンタ２０のカウント値を減算することでも
とめられ、この駆動残量が所定値以下となった時に減速
処理が実行される。

【００３９】〔ステップ１１０〕Ａ相−Ｓ相間の位相
差θにより以下の３条件で分岐する。

【００４０】〔ステップ１１１〕 θ＞θ_Lの場合は振
動波モータ９の共振点に対してまだ十分な余裕があるの
で、駆動周波数を１段下げて振動波モータ９を加速し、
ステップ１０９に戻る。

【００４１】〔ステップ１１２〕 θ_L≧θ≧θ_L′の場
合は、共振点に対して幾物余裕のある位相差の間にいる
ので周波数の変更は行わずにそのままステップ１０９に
戻る。

【００４２】〔ステップ１１３〕 θ＜θ_L′の場合
は、共振点に近く振動波モータ９はほぼ最大回転数で回
る事になるが、前述した様にちょっとした負荷変動で共
同振波数を逸脱し振動波モータが急停止してしまう危険
があるので周波数を１段高くして、ステップ１０９に戻
る。

【００４３】〔ステップ１１４〕駆動残量＜減速開始
点になった場合は目標駆動量でなめらかに停止する様に
減速処理を行う。

【００４４】〔ステップ１１５〕目標駆動量分の駆動
の終了後はマイコン１のＵＳＭＥＮ／反転ＤＩＳ端子
をＬ₀に設定し、振動波モータ９に駆動用周波電圧を与
えるのを停止し、振動波モータを停止する。

【００４５】〔ステップ１１６〕マイコン１のＣＮＴ
ＥＮ／反転ＤＩＳ端子をＬ₀に設定し、ＵＰ／ＤＯＷ
Ｎカウンタ２０のカウントを禁止し駆動処理を終了す
る。

【００４６】以上の処理により、振動波モータの逆転時
もバックラッシュによるガタ分を補正して目標物を指定
量動かす事が可能になる。

【００４７】図７は第２の実施例の特徴を最もよく表わ
す図面であり、図１と同じ部分の説明は省略する。２１
はＳ相電圧検出器で前記振動波モータ９のセンサー相
（Ｓ相）の振巾をＡ／Ｄ変換しディジタル信号としてマ
イコン１に出力する。Ａ／Ｄ交換については既に公知の
技術であるので、ここでは説明を省略する。

【００４８】次にマイコン１の端子について第１実施例
と異なる部分を説明する。

【００４９】ＳＶＩＮはＳ相電圧検出器２１のディジ
タル変換されたＳ相振巾電圧を入力する為の入力端子で
ある。

【００５０】図８は振動波モータ９のセンサー相（Ｓ
相）電圧を示した図であり、横軸に駆動周波数ｆ、縦軸
１にＳ相の電圧振巾を、縦軸２に回転数ｎを取ってい
る。同図に於てＳ相電圧振巾は、上方が大きく、回転数
ｎは上方が高く、また周波数ｆは右方が高い。同図にお
けるＳ相電圧振巾は図３におけるＡ相−Ｓ相位相差とほ
ぼ合致し、振動波モータ９の共振点に近ずく程Ｓ相電圧
振巾は増大し、かつ回転数ｎは増大し共振点ｆ₀を越え
ると急激に回転が止まりＳ相電圧振巾は小さくなる。

【００５１】次に第２の実施例の作用を図９を用いて説
明する。

【００５２】図９の（ａ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は
図５におけるそれぞれ（ａ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）
と合致するので説明を省略する。

【００５３】図９の（ｂ）は縦軸はＳ相電圧振巾を横軸
は時間を示し、上方が電圧が高い。

【００５４】以下に第２の実施例における振動波モータ
９の回転方向を変化させた場合のバックラッシュ補正動
作について説明する。

【００５５】図９の（ａ）に於て駆動周波数ｆはマイコ
ン１により制御され、周波数の高い方より低い方にスキ
ャンされる。一方、マイコン１はパルス板１３の回転を
インタラプタ１８、検出回路１９を介してＭＯＮ端子よ
りモニタしており、図９のＡの時点にてパルス板１３の
変化を検知し、振動波モータ９の起動を検出する事によ
り周波数のスキャンを停止する。一方マイコン１は振動
波モータ９のＳ相電圧振巾をＳ相電圧検出器２１を介し
てモニタしており、図９のＡの時点よりＳ相電圧振巾の
変化をモニターし続け、伝達ギヤ１４、１５、及びレン
ズ鏡筒１６外周のギヤのバックラッシュがつまり負荷が
重くなりＳ相振巾電圧の変動する時点Ｂを検出する迄は
レンズ鏡筒１６は実際は動いていないのでＣＮＴＥＮ
／反転ＤＩＳをＬにしてＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０の
カウント動作を禁止し、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０の
バックラッシュによる誤カウントを禁止する。

【００５６】次にＢ点検出後はマイコン１のＣＮＴＥ
Ｎ／反転ＤＩＳ端子をＨとしてＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
２０のカウントを許可し、同時に駆動周波数を下げ、振
動波モータ９を加速する。同時にマイコン１はＳＶＩ
Ｎに入力されるＳ相電圧振巾をモニターし続け、振動波
モータ９の共振点よりいく分小さいＳ相電圧Ｖ₀に達し
た所で駆動周波数の走査を停止する。これは振動波モー
タ９の特性、共振点を越えると急激に回転が止まってし
まうので、これを防ぐ為である。駆動目標点Ｅに対して
所定距離手前のＤ点に達すると減速の為にマイコン１は
駆動周波数ｆの上方走査を開始する。

【００５７】この周波数上昇の方法はある関数（例えば
一次関数あるいはより高次な関数等）で一律に変化させ
る方法と、振動波モータの回転速度、すなわちパルス板
１３のパルス間隔の逆数がある減速パターンに合致する
様に周波数を変化させる方法が一般に行われているがこ
れに関しては公知であるので説明は省略する。

【００５８】最終的に駆動目標位置Ｅに達した所で振動
波モータ９の駆動を停止し、マイコン１のＣＮＴＥＮ
／反転ＤＩＳ端子をＬ₀にし、カウンタ２０のカウント
を禁止し、駆動動作を終了する。

【００５９】次にマイコン１にプログラムされている前
記動作について図１０を用いて説明する。

【００６０】〔ステップ２０１〕振動波モータを前回
の駆動方向と逆転させる為にＤＩＲ２端子の出力を前回
と逆状態に設定する。

【００６１】〔ステップ２０２〕ＣＮＴＥＮ／反転
ＤＩＳ端子をＬ₀に設定し、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２
０のカウント動作を禁止する。

【００６２】〔ステップ２０３〕Ｄ／ＡＯＵＴを振
動波モータ９の起動可能周波数より幾分高い周波数ｆ_S
に設定する。

【００６３】〔ステップ２０４〕ＵＳＭＥＮ／反転
ＤＩＳをＨｉに設定し振動波モータ９に分周移相器
４、電力増巾器５、６マッチングコイル７、８を介して
周波電圧が印加され、振動波モータの駆動を開始する。

【００６４】〔ステップ２０５〕ＭＯＮ端子をモニタ
ーし、パルス入力が入ったか否かを確認し、パルス入力
があればステップ２０７へ、なければステップ２０６へ
分岐する。

【００６５】〔ステップ２０６〕周波数を一段下げて
ステップ２０５に戻る。

【００６６】〔ステップ２０７〕パルス入力を確認
し、振動波モータの起動を確認した後は、振動波モータ
９のＳ相電圧振巾をＳ相電圧検出器２１のディジタル信
号出力としてマイコン１のＳＶＩＮ入力端子より入力
し、図９に示すＢ点、すなわち伝達ギヤ系のバックラッ
シュがなくなり、Ｓ相電圧Ｖが急激に変動する点を検出
するまではステップ２０７をループする。

【００６７】〔ステップ２０８〕Ｂ点検出後はマイコ
ン１のＣＮＴＥＮ／反転ＤＩＳ端子をＨｉに設定し、
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ２０のカウントを許可する。

【００６８】〔ステップ２０９〕駆動目標量に対する
駆動残量と減速開始点（一定値）を比較し、駆動残量＜
減速開始点であれば＃２１４に分岐し減速処理を行い、
駆動残量≧減速開始点であればステップ２１０に分岐す
る。

【００６９】〔ステップ２１０〕振動波モータ９のＳ
相電圧振巾Ｖにより以下の３条件で分岐する。

【００７０】〔ステップ２１１〕Ｖ＜Ｖ_Lの場合は振
動波モータ９の共振点に対してまだ十分な余裕があるの
で、駆動周波数を１段下げて振動波モータ９を加速し、
ステップ２０９に戻る。

【００７１】〔ステップ２１２〕Ｖ_L′≧Ｖ≧Ｖ_Lの場
合は、共振点に対して幾物余裕のある電圧となっている
ので周波数の変更は行れずにそのままステップ２０９に
戻る。

【００７２】〔ステップ２１３〕Ｖ＞Ｖ_L′の場合
は、共振点に近く振動波モータ９はほぼ最大回転数で回
る事になるが、前述した様にちょっとした負荷変動で共
振周波数を逸脱し振動波モータが急停止してしまう危険
があるので、Ｓ相電圧振巾ＶがＶ_LとＶ_L′との間に入る
様に周波数を１段高くして、ステップ２０９に戻る。

【００７３】〔ステップ２１４〕駆動残量＜減速開始
点になった場合は目標位置でなめらかに停止する様に減
速処理を行う。

【００７４】〔ステップ２１５〕目標駆動量分の駆動
終了後はマイコン１のＵＳＭＥＮ／反転ＤＩＳ端子を
Ｌ₀に設定し、振動波モータ９に駆動用周波電圧を与え
るのを停止し振動波モータを停止する。

【００７５】〔ステップ２１６〕マイコン１のＣＮＴ
ＥＮ／反転ＤＩＳ端子をＬ₀に設定し、ＵＰ／ＤＯＷ
Ｎカウンタ２０のカウントを禁止し、駆動処理を終了す
る。

【００７６】以上の処理により、振動波モータの逆転時
もバックラッシュによるガタ分を補正して目標物を指定
量動かす事が可能になる。

【００７７】図１１は、第３の実施例の特徴を最もよく
表わす図面であり図１と同じ部分の説明は省略する。図
中２２はＵＳＭ駆動電流検出器で前記振動波モータ９の
駆動電流を微少な電流測定用抵抗２３に流し電圧に変換
し、これを信号としてマイコン１に出力する。

【００７８】次にマイコン１の端子について第１，第２
の実施例と異なる部分を説明する。

【００７９】ＩＵＳＭＩＮは電流検出器２２のディ
ジタル変換されたＵＳＭ駆動電流を入力する為の端子で
ある。

【００８０】図１２は振動波モータ９の駆動電流を示し
た図であり、横軸に駆動周波数ｆ、縦軸１にＵＳＭ駆動
電流を、縦軸２に回転数ｎを取っている。同図に於てＵ
ＳＭ駆動電流は上方が大きく、回転数は上方が高くまた
周波数ｆは、右方が高い。同図におけるＵＳＭ駆動電流
は図３におけるＡ相−Ｓ相位相差とほぼ合致し、振動波
モータ９の共振点に近ずく程ＵＳＭ駆動電流は増大し、
かつ回転数ｎは増大し、共振点ｆ₀を越えると急激に回
転が止まりＵＳＭ駆動電流は小さくなる。

【００８１】次に第３の実施例の作用を図１３を用いて
説明する。

【００８２】図１３の（ａ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）
は図５におけるそれぞれ（ａ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ）と合致するので説明を省略する。

【００８３】図１３の（ｂ）は縦軸はＵＳＭ電流を、横
軸は時間を表わす。

【００８４】以下に第３の実施例における振動波モータ
９の回転方向を変化させた場合のバックラッシュ補正動
作について説明する。

【００８５】図１３の（ａ）に於て駆動周波数ｆはマイ
コン１により制御され周波数の高い方より低い方にスキ
ャンされる。一方マイコン１はパルス板１３の回転をイ
ンタラプタ１８、検出回路１９を介してＭＯＮ端子より
モニタしており、図１３のＡの時点にてパルス板１３の
変化を検知し、振動波モータ９の起動を検出する事によ
り周波数のスキャンを停止する。

【００８６】一方マイコン１は振動波モータ９の駆動電
流を電流検出器２２を介してモニターしており、図１３
のＡの時点より駆動電流の変化をモニターし続け、伝達
ギヤ１４、１５及びレンズ鏡筒１６外周のギヤのバック
ラッシュがなくなり負荷が重くなりＵＳＭ駆動電流の変
動する時点Ｂを検出する迄は動いていないのでレンズ鏡
筒１６は実際ＣＮＴＥＮ／反転ＤＩＳをＬにしてＵＰ
／ＤＯＷＮカウンタ２０のカウント動作を禁止し、ＵＰ
／ＤＯＷＮカウンタ２０のバックラッシュによる誤カウ
ントを禁止する。

【００８７】次に前記Ｂ点検出後はマイコン１のＣＮＴ
ＥＮ／反転ＤＩＳ端子をＨとしてＵＰ／ＤＯＷＮカウ
ンタ２０のカウントを許可し、同時に駆動周波数を下
げ、振動波モータ９を加速する。同時にマイコン１はＩ
ＵＳＭＩＮに入力されるＵＳＭ駆動電流Ｉをモニター
し続け、振動波モータ９の共振点よりいく分小さい電流
値Ｉ_Lに達した所で駆動周波数の走査を停止する。

【００８８】次に駆動目標位置Ｅに対して所定距離手前
のＤ点に達すると減速の為にマイコン１は駆動周波数ｆ
の上方走査を開始する。最終的に目標位置Ｅに達した所
で振動波モータ９の駆動を停止し、マイコン１のＣＮＴ
ＥＮ／反転ＤＩＳ端子をＬ₀にし、カウンタ２０のカ
ウントを禁止し、駆動動作を終了する。

【００８９】図１４はマイコン１にプログラムされてい
る制御フローを示している。このフローは図６のフロー
はほぼ同一のフローであるので、その詳細な説明は省略
する。

【００９０】このフローではパルス板１３の回転がステ
ップ＃３０５で検出されるとステップ３０７にてＵＳＭ
駆動電流Ｉの急激な変化の検出がなされる。この急激な
変化の検知後ステップ３０８にてカウンタ２０のカウン
トを許可しステップ３０９以下の処理がなされる。

【００９１】駆動残量が所定値よりも多い時はステップ
３１０〜３１３にてＵＳＭ駆動電流ＩがＩ＜Ｉ_Lの時は
周波数を下げ、Ｉ_L≦Ｉ≦Ｉ_L′の時は周波数を固定し、
Ｉ＞Ｉ_L′の時は周波数を増加させる。駆動残量が所定
値以下の時はステップ３１４〜３１６が実行され減速動
作に移行し目標位置で停止する。

【００９２】以上３つの実施例について個々に独立して
説明したが、おのおのを組み合わせてさらに精度よくバ
ックラッシュ補正動作を行っても良い。また以上の実施
例に於ては移動量検出手段であるＵＰ／ＤＯＷＮカウン
タ２０のカウント動作を禁止したが、カウント動作を禁
止せずに、バックラッシュがなくなるまでのカウント数
を計数し、その分だけ駆動量を補正する方法を取っても
よい。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように振動波モータの逆転
時における駆動力伝達手段のバックラッシュ補正手段と
して、振動波モータ起動時より１）Ａ相−Ｓ相の位相差の変動を検出する。２）Ｓ相の電圧振巾の変動を検出する。３）振動波モータの駆動電流の変動を検出する。のいずれか１つ以上の検出手段により駆動力伝達手段の
バックラッシュがなくなるまではバックラッシュ補正区
間として目標物移動量検出手段の検出動作を禁止する事
により駆動力伝達系のバックラッシュを補正し、駆動対
象物の位置を精密に制御できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図。

【図２】振動波モータの分極図。

【図３】振動波モータの位相および回転特性図。

【図４】位相検出動作を説明するための波形図。

【図５】第１実施例の動作を説明するための波形図。

【図６】第１実施例の動作フローを示す説明図。

【図７】本発明の第２実施例を示すブロック図。

【図８】振動波モータのＳ相出力および回転特性図。

【図９】第２実施例の動作を説明するための波形図。

【図１０】第２実施例の動作フローを示す説明図。

【図１１】本発明の第３実施例を示すブロック図。

【図１２】振動波モータの電流および回転特性図。

【図１３】第３実施例の動作を説明するための波形図。

【図１４】第３実施例の動作フローを示す説明図。

【符号の説明】

１マイクロコンピューター３電圧制御発振器９振動波モータ２０カウンタ２１電圧検出器２２電流検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動体に電気−機械エネルギー変換素子
を配し、該変換素子に対して駆動周波信号を印加して振
動体に進行性振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆
動する振動波モータと、前記振動波モータに駆動周波信号を与える駆動周波信号
発生手段と、前記振動波モータの駆動力により機械的伝達手段を介し
て駆動目標物に駆動力を伝達する機械的駆動力伝達手段
と、前記機械的駆動力伝達手段の中にある、いづれかの伝達
手段に連動する前記振動波モータ回転量検出手段と、前記振動波モータの振動体の振動状態を検出する振動状
態検出手段と、前記駆動周波信号と前記振動状態検出手段に発生するモ
ニタ電圧の位相差検出手段と、を有する振動波モータを用いた目標物駆動装置におい
て、前記振動波モータ起動時からの前記位相差変動の検出手
段を有し、前記位相差変動の検出手段により位相差変動が検出され
る迄は、前記機械的駆動力伝達手段により発生するバッ
クラッシュの補正区間として、前記目標駆動物の移動量
計測に用いない事を特徴とした振動波モータを用いた目
標物駆動装置。
【請求項２】振動体に電気−機械エネルギー変換素子
を配し、該変換素子に対して駆動周波信号を印加して振
動体に進行性振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆
動する振動波モータと、前記振動波モータに駆動周波信号を与える駆動周波信号
発生手段と、前記振動波モータの駆動力により機械的伝達手段を介し
て駆動目標物に駆動力を伝達する機械的駆動力伝達手段
と、前記機械的駆動力伝達手段の中にある、いづれかの伝達
手段に連動する前記振動波モータ回転量検出手段と、前記振動波モータの振動体の振動状態を検出する振動状
態検出手段と、前記駆動周波信号と前記振動状態検出手段に発生するモ
ニタ電圧の位相差検出手段と、を有する振動波モータを用いた目標物駆動装置におい
て、前記振動波モータ起動時からの前記位相差変動の検出手
段を有し、前記位相差変動の検出手段により位相差変動が検出され
る迄は、前記機械的駆動力伝達手段により発生するバッ
クラッシュの補正区間として、前記振動波モータの回転
量検出手段の回転量の検出を禁止する事を特徴とする、
振動波モータを用いた目標物駆動装置。
【請求項３】振動体に電気−機械エネルギー変換素子
を配し、該変換素子に対して駆動周波信号を印加して振
動体に進行性振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆
動する振動波モータと、前記振動波モータに駆動周波信号を与える駆動周波信号
発生手段と、前記振動波モータの駆動力により機械的伝達手段を介し
て駆動目標物に駆動力を伝達する機械的駆動力伝達手段
と、前記機械的駆動力伝達手段の中にある、いづれかの伝達
手段に連動する前記振動波モータ回転量検出手段と、前記振動波モータの振動体の振動状態を検出する振動状
態検出手段と、前記振動状態検出手段に発生するモニタ電圧の検出手段
と、を有する振動波モータを用いた目標物駆動装置におい
て、前記振動波モータ起動時からの前記モニタ電圧変動の検
出手段を有し、前記モニタ電圧変動の検出手段により位相差変動が検出
される迄は、前記機械的駆動力伝達手段により発生する
バックラッシュの補正区間として、前記目標駆動物の移
動量計測に用いない事を特徴とした振動波モータを用い
た目標物駆動装置。
【請求項４】振動体に電気−機械エネルギー変換素子
を配し、該変換素子に対して駆動周波信号を印加して振
動体に進行性振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆
動する振動波モータと、前記振動波モータに駆動周波信号を与える駆動周波信号
発生手段と、前記振動波モータの駆動力により機械的伝達手段を介し
て駆動目標物に駆動力を伝達する機械的駆動力伝達手段
と、前記機械的駆動力伝達手段の中にある、いづれかの伝達
手段に連動する前記振動波モータ回転量検出手段と、前記振動波モータの振動体の振動状態を検出する振動状
態検出手段と、前記振動状態検出手段に発生するモニタ電圧の検出手段
と、を有する振動波モータを用いた目標物駆動装置におい
て、前記振動波モータ起動時からの前記モニタ電圧変動の検
出手段を有し、前記モニタ電圧変動の検出手段により位相差変動が検出
される迄は、前記機械的駆動力伝達手段により発生する
バックラッシュの補正区間として、前記振動波モータの
回転量検出手段の回転量の検出を禁止する事を特徴とす
る、振動波モータを用いた目標物駆動装置。
【請求項５】振動体に電気−機械エネルギー変換素子
を配し、該変換素子に対して駆動周波信号を印加して振
動体に進行性振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆
動する振動波モータと、前記振動波モータに駆動周波信号を与える駆動周波信号
発生手段と、前記振動波モータの駆動力により機械的伝達手段を介し
て駆動目標物に駆動力を伝達する機械的駆動力伝達手段
と、前記機械的駆動力伝達手段の中にある、いづれかの伝達
手段に連動する前記振動波モータ回転量検出手段と、前記振動波モータの駆動電流を検出する駆動電流検出手
段と、を有する振動波モータを用いた目標物駆動装置におい
て、前記振動波モータ起動時からの前記振動波モータ駆動電
流の変動検出手段を有し、前記振動波モータの駆動電流
変動の検出手段により駆動電流変動が検出される迄は、
前記機械的駆動力伝達手段により発生するバックラッシ
ュの補正区間として、前記目標駆動物の移動量計測に用
いない事を特徴とした振動波モータを用いた目標物駆動
装置。
【請求項６】振動体に電気−機械エネルギー変換素子
を配し、該変換素子に対して駆動周波信号を印加して振
動体に進行性振動波を形成し、該振動波にて移動体を駆
動する振動波モータと、前記振動波モータに駆動周波信号を与える駆動周波信号
発生手段と、前記振動波モータの駆動力により機械的伝達手段を介し
て駆動目標物に駆動力を伝達する機械的駆動力伝達手段
と、前記機械的駆動力伝達手段の中にある、いづれかの伝達
手段に連動する前記振動波モータ回転量検出手段と、前記振動波モータの駆動電流を検出する駆動電流検出手
段と、を有する振動波モータを用いた目標物駆動装置におい
て、前記振動波モータ起動時からの前記振動波モータ駆動電
流の変動検出手段を有し、前記振動波モータの駆動電流
変動の検出手段により駆動電流変動が検出される迄は、
前記機械的駆動力伝達手段により発生するバックラッシ
ュの補正区間として、前記振動波モータの回転量検出手
段の回転量の検出を禁止する事を特徴とする、振動波モ
ータを用いた目標物駆動装置。