JPH06315283A - Drive circuit for ultrasonic motor - Google Patents

Drive circuit for ultrasonic motor

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Publication number
JPH06315283A
JPH06315283A JP5101352A JP10135293A JPH06315283A JP H06315283 A JPH06315283 A JP H06315283A JP 5101352 A JP5101352 A JP 5101352A JP 10135293 A JP10135293 A JP 10135293A JP H06315283 A JPH06315283 A JP H06315283A
Authority
JP
Japan
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frequency
ultrasonic motor
temperature
current
upper limit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5101352A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsumasa Okubo
光將 大久保
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06315283A publication Critical patent/JPH06315283A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a drive circuit for ultrasonic motors that follows up the optimum frequency even in case of the fluctuation of resonance frequency due to temperature variation, and that prevents stalls and overcurrent due to steep load fluctuation. CONSTITUTION:A drive circuit for ultrasonic motors 4 is provided with an oscillation circuit 1 and a temperature sensor 5 installed in proximity to the ultrasonic motor 4. It also includes memory 9 that stores the lower limit of driving frequency corresponding to temperature; an oscillation control circuit 8 that controls the oscillation frequency of the oscillation circuit 1 according to detected temperature and the lower limit; a current detector 7 that monitors the currents fed into the drive circuitry; and memory 9 that stores the upper limit of the range of frequency lower than the motor anti-resonance point of the fed current and the upper limit of the range of frequency higher than that. When the detected current exceeds the upper limit of the lower frequency range, the frequency of alternating current voltage is shifted toward higher values; when the detected current exceeds the upper limit of the higher frequency range, the frequency of alternating current voltage is shifted toward lower values.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの駆動回
路、より詳しくは、温度変化にかかわらず高速かつ正確
に所定量を駆動する超音波モータの駆動回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit for an ultrasonic motor, and more particularly to a drive circuit for an ultrasonic motor that drives a predetermined amount at high speed and accurately regardless of temperature changes.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電磁型モータに比べて、微小な外
形寸法を有しながら強力な駆動力を得られる超音波モー
タが注目を集めている。この超音波モータは、交流電圧
を圧電素子に印加して発生する超音波振動を被駆動部材
の駆動力として用いるものである。
2. Description of the Related Art In recent years, ultrasonic motors have attracted much attention as compared with electromagnetic motors because they have a small outer dimension and can obtain a strong driving force. This ultrasonic motor uses ultrasonic vibration generated by applying an AC voltage to a piezoelectric element as a driving force for a driven member.

【0003】このような超音波モータは、電圧を印加し
て駆動すると次第に温度が上昇することが多いが、超音
波モータを駆動するのに最適な駆動周波数は温度により
変化するために、そのままでは最適な駆動周波数を常に
得ることはできなかった。
The temperature of such an ultrasonic motor often gradually rises when it is driven by applying a voltage. However, since the optimum driving frequency for driving the ultrasonic motor changes depending on the temperature, it remains as it is. The optimum driving frequency could not always be obtained.

【0004】このような問題点を考慮して、温度変化に
かかわらず高速かつ正確に所定量を駆動する超音波モー
タの駆動回路は、従来より種々提案されていて、その一
例が、特開平1−264579号公報に開示されてい
る。該公報に記載の技術手段では、振動体の温度を検出
して、それによって超音波モータを駆動するのに最適な
駆動周波数を設定するようになっている。これにより、
温度変化に起因する周波数の変動を追尾することができ
るものである。
In consideration of these problems, various driving circuits for ultrasonic motors have been proposed in the past, which can drive a predetermined amount at high speed and accurately regardless of temperature changes. No. 264579. The technical means described in this publication detects the temperature of the vibrating body and sets the optimum drive frequency for driving the ultrasonic motor accordingly. This allows
It is possible to track changes in frequency due to temperature changes.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例においては、大きな負荷がかかった場合には、過渡的
に共振周波数が変動し、不安定な共振周波数よりも低周
波領域に入り込んで停止したり、過大電流により回路を
破壊する可能性がある。
However, in the above-mentioned conventional example, when a large load is applied, the resonance frequency transiently fluctuates, and the resonance frequency enters into a lower frequency region than the unstable resonance frequency and stops. , Excessive current may damage the circuit.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、温度変化によって共振周波数が変動しても最
適周波数を追従できるとともに、急激な負荷変動による
停止や過大電流を防止することができる超音波モータの
駆動回路を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to follow the optimum frequency even if the resonance frequency fluctuates due to a temperature change, and it is possible to prevent a stop or an excessive current due to a sudden load change. It is an object of the present invention to provide a drive circuit for an ultrasonic motor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による超音波モータの駆動回路は、電気−
機械エネルギー変換素子に交流電圧を印加することによ
り発生する超音波振動により駆動力を発生させる超音波
モータの駆動回路であって、上記交流電圧の周波数を設
定するための発振手段と、上記超音波モータの近傍に設
けられた温度検知手段と、上記超音波モータの温度に対
応した駆動周波数の下限値を記憶した第1記憶手段と、
上記検知温度および下限値に基づき発振手段の発振周波
数を制御する制御手段とを備えており、さらに、これら
駆動回路に流入する電流をモニターする電流モニター手
段と、上記流入電流のモータ反共振点よりも低い周波数
領域での上限値を記憶した第2記憶手段と、検出電流が
上記上限値を越えた場合上記交流電圧の周波数をさらに
高周波側へシフトさせる周波数シフト手段とを備えてい
る。
In order to achieve the above object, the drive circuit of the ultrasonic motor according to the present invention is an electric motor.
A drive circuit for an ultrasonic motor that generates a driving force by ultrasonic vibration generated by applying an AC voltage to a mechanical energy conversion element, the oscillation means for setting the frequency of the AC voltage, and the ultrasonic wave. Temperature detection means provided in the vicinity of the motor, and first storage means for storing the lower limit value of the drive frequency corresponding to the temperature of the ultrasonic motor,
A control means for controlling the oscillating frequency of the oscillating means based on the detected temperature and the lower limit value; and a current monitoring means for monitoring a current flowing into these drive circuits, and a motor anti-resonance point of the inflow current. The second storage means stores the upper limit value in the low frequency region, and the frequency shift means that shifts the frequency of the AC voltage to the higher frequency side when the detected current exceeds the upper limit value.

【0008】また、本発明による超音波モータの駆動回
路は、電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧を印加
することにより発生する超音波振動により駆動力を発生
させる超音波モータの駆動回路であって、上記交流電圧
の周波数を設定するための発振手段と、上記超音波モー
タの近傍に設けられた温度検知手段と、上記超音波モー
タの温度に対応した駆動周波数の下限値を記憶した第1
記憶手段と、上記検知温度および下限値に基づき発振手
段の発振周波数を制御する制御手段とを備えており、さ
らに、これら駆動回路に流入する電流をモニターする電
流モニター手段と、上記流入電流のモータ反共振点より
も高い周波数領域での上限値を記憶した第2記憶手段
と、検出電流が上記上限値を越えた場合上記交流電圧の
周波数をさらに低周波側へシフトさせる周波数シフト手
段とを備えている。
The ultrasonic motor drive circuit according to the present invention is an ultrasonic motor drive circuit for generating a driving force by ultrasonic vibration generated by applying an AC voltage to an electro-mechanical energy conversion element. An oscillating means for setting the frequency of the AC voltage; a temperature detecting means provided in the vicinity of the ultrasonic motor; and a lower limit value of a driving frequency corresponding to the temperature of the ultrasonic motor.
The storage means and the control means for controlling the oscillation frequency of the oscillation means on the basis of the detected temperature and the lower limit value are further provided. Further, the current monitoring means for monitoring the current flowing into these drive circuits and the motor for the inflow current are provided. A second storage means for storing an upper limit value in a frequency region higher than the anti-resonance point and a frequency shift means for further shifting the frequency of the AC voltage to a lower frequency side when the detected current exceeds the upper limit value are provided. ing.

【0009】[0009]

【作用】超音波モータの駆動回路が電気−機械エネルギ
ー変換素子に交流電圧を印加することにより発生する超
音波振動により駆動力を発生させる際に、発振手段が上
記交流電圧の周波数を設定し、温度検知手段が上記超音
波モータの温度を検知し、第1記憶手段が上記超音波モ
ータの温度に対応した駆動周波数の下限値を記憶し、制
御手段が上記検知温度および下限値に基づき発振手段の
発振周波数を制御し、電流モニター手段がこれら駆動回
路に流入する電流をモニターし、第2記憶手段が上記流
入電流のモータ反共振点よりも低い周波数領域での上限
値を記憶し、検出電流が上記上限値を越えた場合、周波
数シフト手段が上記交流電圧の周波数をさらに高周波側
へシフトさせる。
When the driving circuit of the ultrasonic motor generates the driving force by the ultrasonic vibration generated by applying the alternating voltage to the electromechanical energy conversion element, the oscillating means sets the frequency of the alternating voltage, The temperature detection means detects the temperature of the ultrasonic motor, the first storage means stores the lower limit value of the drive frequency corresponding to the temperature of the ultrasonic motor, and the control means oscillates based on the detected temperature and the lower limit value. The current monitoring means monitors the current flowing into these drive circuits, and the second storage means stores the upper limit value of the inflow current in the frequency region lower than the motor anti-resonance point. When exceeds the upper limit value, the frequency shift means shifts the frequency of the AC voltage to the higher frequency side.

【0010】また、超音波モータの駆動回路が電気−機
械エネルギー変換素子に交流電圧を印加することにより
発生する超音波振動により駆動力を発生させる際に、発
振手段が上記交流電圧の周波数を設定し、温度検知手段
が上記超音波モータの温度を検知し、第1記憶手段が上
記超音波モータの温度に対応した駆動周波数の下限値を
記憶し、制御手段が上記検知温度および下限値に基づき
発振手段の発振周波数を制御し、電流モニター手段がこ
れら駆動回路に流入する電流をモニターし、第2記憶手
段が上記流入電流のモータ反共振点よりも高い周波数領
域での上限値を記憶し、周波数シフト手段が検出電流が
上記上限値を越えた場合上記交流電圧の周波数をさらに
低周波側へシフトさせる。
Further, when the driving circuit of the ultrasonic motor generates the driving force by the ultrasonic vibration generated by applying the AC voltage to the electro-mechanical energy conversion element, the oscillating means sets the frequency of the AC voltage. Then, the temperature detection means detects the temperature of the ultrasonic motor, the first storage means stores the lower limit value of the drive frequency corresponding to the temperature of the ultrasonic motor, and the control means based on the detected temperature and the lower limit value. The oscillating frequency of the oscillating means is controlled, the current monitoring means monitors the current flowing into these drive circuits, and the second storage means stores the upper limit value of the inflow current in a frequency range higher than the motor anti-resonance point, When the detected current exceeds the upper limit value, the frequency shift means shifts the frequency of the AC voltage to the lower frequency side.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1ないし図5は、本発明の第1実施例を示した
ものである。図1に示すように、この第1実施例の超音
波モータの駆動回路は、駆動周波数の約4倍の周波数の
基本パルスφUSRを発生する発振手段たる発振回路1
と、この発生した基本パルスφUSRを分周して4種類の
パルスφ1,φ2,φ3,φ4に変換するパルス変換回路2
と、これらのパルスφ1,φ2,φ3,φ4をスイッチング
パルスとして用い、トランスによりA相,B相の2相の
交流信号を発生させる電力増幅回路3と、これら2相の
交流信号A相,B相が印加されることにより回転する進
行波型超音波モータ(図中、USMと略記する。)4
と、この超音波モータ4の近傍に設けられていて該モー
タ4の温度検出を行う例えば感温抵抗や各種サーミスタ
チップなどで構成された温度検知手段たる温度センサ5
と、超音波モータ4の回転を検出する例えばMRセンサ
やフォトインタラプタなどで構成された回転エンコーダ
6と、上記電力増幅回路3が消費する電流を検出する電
流モニター手段たる電流検出器7と、上記温度センサ
5,回転エンコーダ6,電流検出器7からの出力および
メモリ9の出力にもとづき、発振回路1を制御する制御
手段たる発振制御回路8とでその主要部を構成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the drive circuit of the ultrasonic motor of the first embodiment has an oscillator circuit 1 as an oscillating means for generating a basic pulse φUSR having a frequency about four times the drive frequency.
And a pulse conversion circuit 2 for dividing the generated basic pulse φUSR into four types of pulses φ1, φ2, φ3, φ4
And a power amplifier circuit 3 that uses these pulses φ1, φ2, φ3, and φ4 as switching pulses to generate a two-phase AC signal of an A-phase and a B-phase, and these two-phase AC signals A-phase and B-phase. A traveling wave type ultrasonic motor (abbreviated as USM in the figure) which rotates by applying a phase 4
And a temperature sensor 5 which is provided in the vicinity of the ultrasonic motor 4 and which detects the temperature of the motor 4 and which is a temperature detecting means composed of, for example, a temperature sensitive resistor or various thermistor chips.
A rotary encoder 6 configured by, for example, an MR sensor or a photo interrupter for detecting the rotation of the ultrasonic motor 4, a current detector 7 serving as a current monitor means for detecting the current consumed by the power amplification circuit 3, An oscillation control circuit 8, which is a control means for controlling the oscillation circuit 1 based on the outputs from the temperature sensor 5, the rotary encoder 6, the current detector 7 and the output of the memory 9, constitutes a main part thereof.

【0012】上記電力増幅回路3は、図2に示すよう
に、トランスTr1,Tr2を、それぞれトランジスタ
Q1,Q2およびトランジスタQ3,Q4を用いて上記パル
スφ1,φ2およびパルスφ3,φ4でスイッチングして、
超音波モータの駆動電圧であるA相,B相を発生させる
ものである。
As shown in FIG. 2, in the power amplifier circuit 3, the transformers Tr1 and Tr2 are switched by the pulses φ1 and φ2 and the pulses φ3 and φ4 using the transistors Q1 and Q2 and the transistors Q3 and Q4, respectively. ,
It is for generating A phase and B phase which are drive voltages of the ultrasonic motor.

【0013】また、上記電流検出器7は、同図に示すよ
うに、抵抗R1とAD変換器AD1でなり、該抵抗R1
に流れるパワー系の電流を電圧値として検出するもので
ある。
The current detector 7 is composed of a resistor R1 and an AD converter AD1 as shown in FIG.
The electric current of the power system flowing through is detected as a voltage value.

【0014】そして、これら電力増幅回路3と電流検出
器7は、コイルL1およびコンデンサC1で構成される
フィルタを介して接続されている。このコイルL1およ
びコンデンサC1により構成されるフィルタは、その時
定数が超音波モータ4の駆動周波数に比べて十分大きな
フィルタであり、符号VBOLおよび符号PGNDで示す電源
にノイズが混入するのを防ぐとともに、上記抵抗R1お
よびAD変換器AD1による電流検出が、パルスφ1,
φ2,φ3,φ4のスイッチングにより変動しないするも
のである。
The power amplifier circuit 3 and the current detector 7 are connected via a filter composed of the coil L1 and the capacitor C1. The filter constituted by the coil L1 and the capacitor C1 is a filter whose time constant is sufficiently larger than the drive frequency of the ultrasonic motor 4, and prevents noise from being mixed in the power supplies indicated by reference symbols VBOL and PGND. The current detection by the resistor R1 and the AD converter AD1 is based on the pulse φ1,
It does not fluctuate due to switching of φ2, φ3, and φ4.

【0015】上記図2に示す構成要素のタイムチャート
を図3に示す。上述のように基本パルスφUSRの4つ分
で駆動周波数の1周期であり、この駆動周波数の1周期
を構成する4つのパルス中、パルスφ1は1番目の矩形
パルス,パルスφ2は3番目の矩形パルス,パルスφ3は
2番目の矩形パルス,パルスφ4は4番目の矩形パルス
をそれぞれ分周して得たものである。また、A相および
B相は図示のように互いに90度位相がずれている。
A time chart of the components shown in FIG. 2 is shown in FIG. As described above, four basic pulses φUSR make up one cycle of the drive frequency. Of the four pulses that make up one cycle of this drive frequency, pulse φ1 is the first rectangular pulse and pulse φ2 is the third rectangular The pulse and pulse φ3 are obtained by dividing the second rectangular pulse, and the pulse φ4 is obtained by dividing the fourth rectangular pulse. Further, the A phase and the B phase are out of phase with each other by 90 degrees as shown in the figure.

【0016】次に、図4を参照して駆動の原理を説明す
る。図4(A)の符号LIφはある温度xにおける電流
−周波数曲線を、図4(B)の符号LNφは同温度xに
おける回転数−周波数曲線をそれぞれ示したものであ
る。図示のように、回転数−周波数曲線LNφの極大点
に対応する最高回転周波数Aφよりも低周波側において
は、電流−周波数曲線LIφに示すように電流値が急激
に増加する一方で回転は極めて不安定となり、負荷が変
動した場合には停止しやすい状態にある。よって、それ
ぞれの温度xnに対応した下限周波数fminxnを実験に
より求めておき、この下限周波数fminxnよりも高い周
波数で超音波モータ4を駆動するように構成すれば、安
定した回転を得ることができる。したがって、この下限
周波数fminxnをメモリ9に記憶させておき、超音波モ
ータ4を駆動する際に、該メモリ9から温度xnに対応
した下限周波数fminxnを読み出して、この値以下の周
波数にならないように制御している。
Next, the principle of driving will be described with reference to FIG. Reference numeral LIφ in FIG. 4A indicates a current-frequency curve at a certain temperature x, and reference numeral LNφ in FIG. 4B indicates a rotation speed-frequency curve at the same temperature x. As shown in the figure, on the lower frequency side than the maximum rotation frequency Aφ corresponding to the maximum point of the rotation speed-frequency curve LNφ, the current value rapidly increases as shown by the current-frequency curve LIφ, while the rotation is extremely high. It becomes unstable and is easily stopped when the load changes. Therefore, if the lower limit frequency fminxn corresponding to each temperature xn is experimentally obtained and the ultrasonic motor 4 is driven at a frequency higher than the lower limit frequency fminxn, stable rotation can be obtained. Therefore, the lower limit frequency fminxn is stored in the memory 9, and when the ultrasonic motor 4 is driven, the lower limit frequency fminxn corresponding to the temperature xn is read out so that the frequency does not fall below this value. Have control.

【0017】しかし、負荷が急激に増大した場合には、
電流−周波数曲線LIφは符号LIφ′で示す曲線に、
回転数−周波数曲線LNφは符号LNφ′で示す曲線
に、それぞれ特性がシフトする。このとき、従前の下限
周波数fminxnで超音波モータ4を駆動し続けると、不
安定領域に入ってしまい、回転の停止や電流値の増大を
引き起こすことになる。この場合には、電流値が所定の
値Ilφより大であるときには駆動周波数を高周波側へ
シフトするように構成すれば、回転が安定して電流も少
ない安定駆動領域に入って行くことができる。なお、こ
の電流値Ilφに対応する周波数がfminxφである。こ
のように温度による下限周波数を設定するのに加えて、
上記上限電流値を設けてこれを越えた場合には周波数の
下限値をシフトするように構成すれば、温度変動と負荷
変動の両方に対応できる超音波モータの駆動回路とな
る。
However, if the load increases suddenly,
The current-frequency curve LIφ is a curve indicated by reference symbol LIφ ′,
The characteristics of the rotation speed-frequency curve LNφ are shifted to the curves indicated by the symbol LNφ ′. At this time, if the ultrasonic motor 4 is continuously driven at the conventional lower limit frequency fminxn, the unstable region is entered, which causes the rotation to stop and the current value to increase. In this case, if the driving frequency is shifted to the high frequency side when the current value is larger than the predetermined value Ilφ, it is possible to enter the stable driving region in which the rotation is stable and the current is small. The frequency corresponding to this current value Ilφ is fminxφ. In addition to setting the lower limit frequency by temperature in this way,
If the upper limit current value is provided and the lower limit value of the frequency is shifted when the upper limit current value is exceeded, the ultrasonic motor drive circuit can cope with both temperature fluctuation and load fluctuation.

【0018】次に、上記発振制御回路8の動作を、図5
のフローチャートを参照して説明する。まず、図示しな
い駆動スイッチ等により超音波モータ4を駆動する指示
が入力されると(S1)、温度センサ5により該超音波
モータ4の温度を検出し(S2)、その検出温度xnに
対応する下限周波数fminxnおよび温度によらず定めら
れている上限電流値Ilφをメモリ9から読み出す(S
3)。次に、いずれのfminxnよりも高い周波数である
起動周波数fstartに発振周波数をセットし(S4)、
超音波モータ4をオンして(S5)、駆動を開始する。
Next, the operation of the oscillation control circuit 8 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart in FIG. First, when an instruction to drive the ultrasonic motor 4 is input by a drive switch (not shown) or the like (S1), the temperature of the ultrasonic motor 4 is detected by the temperature sensor 5 (S2), and the detected temperature xn is detected. The upper limit current value Ilφ that is determined regardless of the lower limit frequency fminxn and the temperature is read from the memory 9 (S
3). Next, the oscillation frequency is set to the starting frequency fstart, which is a frequency higher than any fminxn (S4),
The ultrasonic motor 4 is turned on (S5) to start driving.

【0019】超音波モータ4の駆動が開始されると、電
流検出器7で電流値を検出し(S6)、その値がステッ
プS3でメモリ9から読み出した上限電流値Ilφより
大か小かを調べる(S7)。大であれば周波数を現在よ
りも高い方へシフトさせて(S8)、ステップS6へ戻
る。一方、ステップS7で検出した電流値が上限電流値
Ilφより小である場合は、回転エンコーダ6で出力パ
ルス間隔を測定して回転速度を検出する(S9)。
When the driving of the ultrasonic motor 4 is started, the current value is detected by the current detector 7 (S6), and it is determined whether the value is larger or smaller than the upper limit current value Ilφ read from the memory 9 in step S3. Check (S7). If it is large, the frequency is shifted to the higher side than the present frequency (S8), and the process returns to step S6. On the other hand, when the current value detected in step S7 is smaller than the upper limit current value Ilφ, the rotation encoder 6 measures the output pulse interval to detect the rotation speed (S9).

【0020】次に、検出した速度が目標速度よりも大か
小かを調べ(S10)、大であれば周波数をアップする
(S13)。一方、検出された速度が目標速度よりも小
であれば、周波数がステップS3でメモリ9から読み出
した下限周波数fminxnより小でないかを調べ(S1
1)、小でない場合は周波数をダウンさせる(S1
2)。そして、図示しない停止スイッチがオンされたか
否かを調べ(S14)、オンされていなければ上記ステ
ップS6へ戻り、オンされていれば超音波モータ4をオ
フして(S15)、回転を停止させる(S16)。
Next, it is checked whether the detected speed is higher or lower than the target speed (S10), and if it is higher, the frequency is increased (S13). On the other hand, if the detected speed is lower than the target speed, it is checked whether the frequency is lower than the lower limit frequency fminxn read from the memory 9 in step S3 (S1).
1), if not small, decrease the frequency (S1
2). Then, it is checked whether or not a stop switch (not shown) is turned on (S14), and if it is not turned on, the process returns to step S6. If it is turned on, the ultrasonic motor 4 is turned off (S15) to stop the rotation. (S16).

【0021】このような第1実施例によれば、温度検出
により周波数を制限して最適化しているのみならず、電
流値上限値を設けてこれを越えた場合には安定駆動周波
数となるように周波数のシフトを行うため、温度や負荷
変動によらずに安定して超音波モータを駆動することが
できる。
According to the first embodiment as described above, not only is the frequency limited by temperature detection for optimization, but a stable drive frequency is provided when a current value upper limit value is provided and it is exceeded. Since the frequency is shifted, the ultrasonic motor can be driven stably regardless of temperature and load fluctuations.

【0022】次に、図6,図7は本発明の第2実施例を
示したものである。この第2実施例は、上述の第1実施
例とメモリ9に記憶させる値と駆動時の作用がやや異な
るだけでその他の部分はほぼ同様であるので、異なる点
についてのみ説明し同様である部分については説明を省
略する。
Next, FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. The second embodiment is substantially the same as the above-mentioned first embodiment except that the values stored in the memory 9 and the operation at the time of driving are slightly different, and other parts are almost the same. Therefore, only different points will be described and the same parts The description is omitted.

【0023】図6(A)および図6(B)は、超音波モ
ータ4の電流−周波数特性および回転数−周波数特性を
示したものである。符号LI1および符号LI2で示す
曲線は、それぞれ高温時、低温時の電流−周波数曲線で
あり、また符号LN1および符号LN2で示す曲線は、
それぞれ高温時,低温時の回転数−周波数特性である。
FIGS. 6A and 6B show current-frequency characteristics and rotation speed-frequency characteristics of the ultrasonic motor 4. The curves denoted by reference numerals LI1 and LI2 are current-frequency curves at high temperature and low temperature, respectively, and the curves denoted by reference numerals LN1 and LN2 are, respectively.
These are the rotational speed-frequency characteristics at high temperature and low temperature, respectively.

【0024】図6(A)に示すように、温度が例えば低
温から高温へ変化した場合、電流曲線はLI2からLI
1へと変化して低周波数方向へシフトするとともに、電
流値のピーク値が上昇するなど、その曲線の特性も大き
く変化してくる。よって、上記第1実施例で設けていた
一定の上限電流値Ilφの代わりに、温度に応じて変更
される上限電流値Il1xnを設けて、例えば高温時はIl
1x1,低温時はIl1x2などとしている。そして、これ
らの上限電流値に対応する周波数が、それぞれ下限周波
数fminx1,fminx2である。
As shown in FIG. 6A, when the temperature changes from low temperature to high temperature, for example, the current curve changes from LI2 to LI.
The characteristics of the curve change greatly, such as changing to 1 and shifting to the low frequency direction, and the peak value of the current value rising. Therefore, instead of the constant upper limit current value Ilφ provided in the first embodiment, the upper limit current value Il1xn that is changed according to the temperature is provided, and for example, at high temperature, Il
1x1 and Il1x2 at low temperature. The frequencies corresponding to these upper limit current values are lower limit frequencies fminx1 and fminx2, respectively.

【0025】図7は、この第2実施例の作用を示すフロ
ーチャートである。この図7に示したステップS21な
いしステップS36の作用は、上記図5に示したステッ
プS1ないしステップS16の作用とほぼ同様である
が、異なっているのは、ステップS23で温度xnに対
応した上限電流値Il1xnを読み出していることであ
り、これに伴ってステップS27では、電流検出器7で
検出した電流を、この上限電流値Ilxnと比較してい
る。その他の部分は、上記第1実施例とほぼ同様であ
る。
FIG. 7 is a flow chart showing the operation of the second embodiment. The operation of steps S21 to S36 shown in FIG. 7 is almost the same as the operation of steps S1 to S16 shown in FIG. 5, except that the upper limit corresponding to the temperature xn at step S23 is different. That is, the current value Il1xn is being read, and accordingly, in step S27, the current detected by the current detector 7 is compared with the upper limit current value Ilxn. The other parts are almost the same as those in the first embodiment.

【0026】このような第2実施例によれば、上述の第
1実施例とほぼ同様の効果を有するとともに、確実に安
定駆動を実現でき、その温度での最高回転までを使用で
きる超音波モータの駆動回路とすることができる。
According to the second embodiment as described above, the ultrasonic motor has substantially the same effect as that of the above-mentioned first embodiment, can reliably realize stable driving, and can use up to the maximum rotation at that temperature. Can be used as a drive circuit.

【0027】次に、図8は本発明の第3実施例を示した
ものである。この第3実施例は、上述の第2実施例とメ
モリ9に記憶させる値と駆動時の作用がやや異なるだけ
でその他の部分はほぼ同様であるので、異なる点につい
てのみ説明し同様の部分については説明を省略する。
Next, FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. The third embodiment is similar to the second embodiment described above except that the values stored in the memory 9 and the operation at the time of driving are slightly different, and other parts are substantially the same, so only different points will be described and similar parts will be described. Is omitted.

【0028】上記図6(A)に示すように、駆動周波数
を、電流値が極小となる点である反共振点に対応する反
共振周波数furx1,furx2よりも高周波側にシフトし
ていくと、電流は増大していくにも関らず、これに対応
する回転数は図6(B)に示すように減少するために、
駆動速度は低下する。駆動速度が低速であって超音波モ
ータ4の出力が小さいにも関らず電流があまり増大する
のは好ましくないため、この第3実施例では、反共振点
よりも高周波側において上限電流値を設け、この値を越
える電流が流れたら周波数を低周波側にシフトするよう
に構成している。すなわち、この第3実施例では、周波
数の下限値fminxnおよび反共振点より低い領域での上
限電流値Il1xnの他に、温度に対してそれぞれ異なる
値となっている反共振周波数furxnとそれよりも高い
上限周波数fmaxxnにおける上限電流値Il2xnをメモ
リ9に記憶するようになっている。
As shown in FIG. 6A, when the drive frequency is shifted to a higher frequency side than the antiresonance frequencies furx1 and furx2 corresponding to the antiresonance point where the current value becomes a minimum, Although the current increases, the corresponding rotation speed decreases as shown in FIG. 6 (B).
The driving speed is reduced. Since it is not preferable that the current increases too much even though the driving speed is low and the output of the ultrasonic motor 4 is small, in the third embodiment, the upper limit current value is set on the higher frequency side than the anti-resonance point. The frequency is shifted to the lower frequency side when a current exceeding this value flows. That is, in the third embodiment, in addition to the lower limit value fminxn of the frequency and the upper limit current value Il1xn in the region lower than the antiresonance point, the antiresonance frequency furxn which is different with respect to the temperature and The upper limit current value Il2xn at the high upper limit frequency fmaxxn is stored in the memory 9.

【0029】次に、図8を参照してこの第3実施例の作
用を説明する。この図8に示したステップS41ないし
ステップS59の作用は、上記図7に示したステップS
21ないしステップS36に示した作用とほぼ同様であ
るが、いくつかの点が異なっている。まずステップS4
3では、温度検出値xnに対応した周波数の下限値fmin
xn,上限電流値Il1xn,反共振周波数furxn,上限
電流値Il2xnをメモリ9から読み出す。また、ステッ
プS47では現在の周波数が反共振周波数furxnより
大か小かを調べ、小であればステップS51へ進む。一
方、大であれば、ステップS48で検出電流がIl2xn
より大か小かを調べ、小であれば、ステップS52へ進
み、大であればステップS49へ進んで周波数をダウン
させる。その他の部分は上記第2実施例とほぼ同様であ
る。
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to FIG. The operation of steps S41 to S59 shown in FIG. 8 is the same as that of step S41 shown in FIG.
The operation is almost the same as that of steps 21 to S36, but there are some differences. First, step S4
3, the lower limit value fmin of the frequency corresponding to the detected temperature value xn
xn, the upper limit current value Il1xn, the antiresonance frequency furxn, and the upper limit current value Il2xn are read from the memory 9. In step S47, it is checked whether the current frequency is higher or lower than the anti-resonance frequency furxn, and if it is lower, the process proceeds to step S51. On the other hand, if it is large, the detected current is Il2 × n in step S48.
Whether it is larger or smaller is checked. If it is smaller, the process proceeds to step S52, and if it is larger, the process proceeds to step S49 to decrease the frequency. The other parts are almost the same as those in the second embodiment.

【0030】このような第3実施例によれば、上述の第
1,第2実施例とほぼ同様の効果を有するとともに、電
流が増大して効率が低下する領域で、その電流値が過大
にならず、かつ必要な低速の得られるよう周波数の上限
を制限しているため、消費電力を抑制することができる
超音波モータの駆動回路とすることができる。
According to the third embodiment, the same effect as the first and second embodiments described above is obtained, and the current value becomes excessive in the region where the current increases and the efficiency decreases. In addition, since the upper limit of the frequency is limited so that a required low speed can be obtained, it is possible to provide an ultrasonic motor drive circuit capable of suppressing power consumption.

【0031】なお、上述のような第1ないし第3実施例
において、発振回路からA相,B相の交流信号を発生さ
せる構成は、図2に示したものに限られるものではなく
他の構成でも良い。また、温度センサによる温度検出を
駆動中にも行えば、より正確に温度変化に追従可能な超
音波モータの駆動回路とすることができる。さらに、超
音波モータを駆動中は速度制御をせず、常に最高回転で
駆動するようにしても良く、あるいは、駆動周波数を下
限周波数に固定して電力制御等の方法で速度制御するよ
うにしても良い。また、本発明は上述のような進行波型
の超音波モータに限定されるものではなく、それ以外の
タイプの超音波モータにも広く適用することができる。
In the first to third embodiments as described above, the configuration for generating the A-phase and B-phase AC signals from the oscillation circuit is not limited to that shown in FIG. 2 and other configurations. But good. Further, if the temperature detection by the temperature sensor is performed during driving, the driving circuit of the ultrasonic motor can more accurately follow the temperature change. Further, while the ultrasonic motor is being driven, the speed may not be controlled and may always be driven at the maximum rotation, or the driving frequency may be fixed to the lower limit frequency and the speed may be controlled by a method such as power control. Is also good. Further, the present invention is not limited to the traveling wave type ultrasonic motor as described above, but can be widely applied to other types of ultrasonic motors.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、温
度変化によって共振周波数が変動しても最適周波数を追
従できるとともに、急激な負荷変動による停止や過大電
流を防止することができる超音波モータの駆動回路を提
供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to follow the optimum frequency even if the resonance frequency fluctuates due to temperature changes, and to prevent stoppage or excessive current due to a sudden load change. A drive circuit for a motor can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す超音波モータの駆動
回路のブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a drive circuit for an ultrasonic motor showing a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施例の電力増幅回路と電流検出器を
示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a power amplifier circuit and a current detector according to the first embodiment.

【図3】上記第1実施例の各信号を示すタイミングチャ
ート。
FIG. 3 is a timing chart showing each signal of the first embodiment.

【図4】上記第1実施例の超音波モータの周波数に対す
る、(A)電流値,(B)回転数をそれぞれ示した線
図。
FIG. 4 is a diagram showing (A) current value and (B) rotational speed with respect to the frequency of the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図5】上記第1実施例の動作を示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the first embodiment.

【図6】本発明の第2実施例ないし第3実施例の超音波
モータの周波数に対する、(A)電流値,(B)回転数
をそれぞれ示した線図。
FIG. 6 is a diagram showing (A) current value and (B) rotational speed with respect to frequencies of the ultrasonic motors of the second to third embodiments of the present invention.

【図7】上記第2実施例の動作を示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the second embodiment.

【図8】本発明の第3実施例の動作を示すフローチャー
ト。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発振回路 4…超音波モータ 5…温度センサ 7…電流検出器 8…発振制御回路 9…メモリ 1 ... Oscillation circuit 4 ... Ultrasonic motor 5 ... Temperature sensor 7 ... Current detector 8 ... Oscillation control circuit 9 ... Memory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気−機械エネルギー変換素子に交流電
圧を印加することにより発生する超音波振動により駆動
力を発生させる超音波モータの駆動回路であって、 上記交流電圧の周波数を設定するための発振手段と、 上記超音波モータの近傍に設けられた温度検知手段と、 上記超音波モータの、温度に対応した駆動周波数の下限
値を記憶した第1記憶手段と、 上記検知温度および下限値に基づき、発振手段の発振周
波数を制御する制御手段と、 を具備しており、さらに、 これら駆動回路に流入する電流をモニターする電流モニ
ター手段と、 上記流入電流の、モータ反共振点よりも低い周波数領域
での上限値を記憶した第2記憶手段と、 検出電流が上記上限値を越えた場合、上記交流電圧の周
波数をさらに高周波側へシフトさせる周波数シフト手段
と、 を具備することを特徴とする超音波モータの駆動回路。
1. A drive circuit of an ultrasonic motor for generating a driving force by ultrasonic vibration generated by applying an AC voltage to an electro-mechanical energy conversion element, for setting the frequency of the AC voltage. Oscillation means, temperature detection means provided in the vicinity of the ultrasonic motor, first storage means for storing the lower limit value of the driving frequency of the ultrasonic motor corresponding to temperature, and the detected temperature and lower limit value. A control means for controlling the oscillating frequency of the oscillating means, and a current monitoring means for monitoring the current flowing into these drive circuits, and a frequency lower than the motor antiresonance point of the inflow current. Second storage means for storing the upper limit value in the region, and a frequency shifter for shifting the frequency of the AC voltage to a higher frequency side when the detected current exceeds the upper limit value. Driving circuit of the ultrasonic motor, characterized by comprising a preparative means.
【請求項2】 電気−機械エネルギー変換素子に交流電
圧を印加することにより発生する超音波振動により駆動
力を発生させる超音波モータの駆動回路であって、 上記交流電圧の周波数を設定するための発振手段と、 上記超音波モータの近傍に設けられた温度検知手段と、 上記超音波モータの、温度に対応した駆動周波数の下限
値を記憶した第1記憶手段と、 上記検知温度および下限値に基づき、発振手段の発振周
波数を制御する制御手段と、 を具備しており、さらに、 これら駆動回路に流入する電流をモニターする電流モニ
ター手段と、 上記流入電流の、モータ反共振点よりも高い周波数領域
での上限値を記憶した第2記憶手段と、 検出電流が上記上限値を越えた場合、上記交流電圧の周
波数をさらに低周波側へシフトさせる周波数シフト手段
と、 を具備することを特徴とする超音波モータの駆動回路。
2. A drive circuit for an ultrasonic motor, which generates a driving force by ultrasonic vibration generated by applying an AC voltage to an electro-mechanical energy conversion element, for setting the frequency of the AC voltage. Oscillation means, temperature detection means provided in the vicinity of the ultrasonic motor, first storage means for storing the lower limit value of the driving frequency of the ultrasonic motor corresponding to temperature, and the detected temperature and lower limit value. A control means for controlling the oscillation frequency of the oscillating means, and a current monitoring means for monitoring the current flowing into these drive circuits; and a frequency of the inflow current higher than the motor antiresonance point. Second storage means for storing the upper limit value in the region, and a frequency shifter for further shifting the frequency of the AC voltage to the lower frequency side when the detected current exceeds the upper limit value. Driving circuit of the ultrasonic motor, characterized by comprising a preparative means.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437481B2 (en) * 1998-01-08 2002-08-20 Canon Kabushiki Kaisha Control device for vibration type motor and apparatus using thereof
JP2003033056A (en) * 2001-07-10 2003-01-31 Nidec Copal Corp Ultrasonic motor control circuit
WO2008120456A1 (en) * 2007-03-16 2008-10-09 Panasonic Corporation Ultrasonic actuator
JP2016049004A (en) * 2014-08-28 2016-04-07 株式会社ニコン Driving device and lens barrel
CN111133332A (en) * 2017-09-29 2020-05-08 传感器技术有限公司 Ultrasonic sensor drive device for improving temperature reliability

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437481B2 (en) * 1998-01-08 2002-08-20 Canon Kabushiki Kaisha Control device for vibration type motor and apparatus using thereof
JP2003033056A (en) * 2001-07-10 2003-01-31 Nidec Copal Corp Ultrasonic motor control circuit
WO2008120456A1 (en) * 2007-03-16 2008-10-09 Panasonic Corporation Ultrasonic actuator
US7737604B2 (en) 2007-03-16 2010-06-15 Panasonic Corporation Ultrasonic actuator
JP2016049004A (en) * 2014-08-28 2016-04-07 株式会社ニコン Driving device and lens barrel
CN111133332A (en) * 2017-09-29 2020-05-08 传感器技术有限公司 Ultrasonic sensor drive device for improving temperature reliability
CN111133332B (en) * 2017-09-29 2024-03-12 传感器技术有限公司 Ultrasonic sensor driving device for improving temperature reliability

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