JPH07255186A - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波モータの位相反転付近における不感帯
を抑え、広いダイナミックレンジを確保しあるいは高い
分解能を確保することで、高精度な速度制御をすること
ができる超音波モータの駆動回路を提供する。 【構成】 超音波振動子８に周期的な信号を印加するこ
とにより駆動される超音波モータ９の駆動回路におい
て、該超音波モータ９の共振周波数付近の周波信号を出
力する発振器４と、この発振器４が出力する周波信号に
おける１サイクルの信号波形を単位時間あたりにいくつ
上記超音波モータ９に印加するかを設定するサイクル設
定部５と、上記発振器４の出力を電力増幅して上記超音
波振動子８に印加するパワーアンプ７とを備えている超
音波モータ９の駆動回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、電気−機械エネルギー変換素子に周
期的な信号を印加されることにより駆動される超音波モ
ータの駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波モータの駆動回路につい
て、図８を参照して説明する。

【０００３】図８において、コンピュータ１０は、超音
波モータ９の移動指令値をパルス列として出力するもの
であり、例えばパーソナルコンピュータ等で構成されて
いる。

【０００４】このコンピュータ１０には、差分演算手段
としての偏差カウンタ２０が接続されていて、コンピュ
ータ１０の出力パルスと、超音波モータ９に取り付けら
れたリニアエンコーダ２４の出力パルスとをそれぞれカ
ウントして、その差を出力するものである。

【０００５】この偏差カウンタ２０の出力は、マイクロ
コンピュータ３２に取り込まれるようになっていて、マ
イクロコンピュータ３２は、種々の制御補償演算を行う
とともに、駆動方向の切り替えを行うものである。これ
ら種々の制御補償演算結果は、マイクロコンピュータ３
２からデジタル信号として出力されて、Ｄ／Ａ変換器３
７によりアナログ信号に変換された後、駆動手段たるパ
ワーアンプ３８に出力される。

【０００６】なお、上記Ｄ／Ａ変換器３７のアナログリ
ファレンス端子は、発振器１３に接続されている。この
発振器１３は、超音波モータ９に設けられている、電気
−機械エネルギー変換素子を備えた超音波振動子８の共
振周波数Ｆｒの正弦波を出力するものである。

【０００７】パワーアンプ３８は、マイクロコンピュー
タ３２から出力される駆動方向切替信号によって、＋９
０゜または−９０゜の位相差を有する二つの正弦波を生
成して、これらを電力増幅した後、超音波モータ９に出
力するものである。

【０００８】また、移動ステージ３１は、超音波モータ
９により駆動されるリニアステージであり、リニアエン
コーダ２４を有している。

【０００９】次に、このような超音波モータの駆動回路
の動作について説明する。コンピュータ１０から、超音
波モータ９の移動指令値がパルス列で出力されると、偏
差カウンタ２０には偏差が生じる。

【００１０】マイクロコンピュータ３２は、所定の時間
周期で偏差カウンタ２０の偏差値を取り込み、種々の制
御補償演算を行ってデジタル値として出力する。

【００１１】マイクロコンピュータ３２から出力された
デジタル値による演算値は、Ｄ／Ａ変換器３７に入力さ
れる。一方、該Ｄ／Ａ変換器３７のアナログリファレン
ス端子には、発振器１３から超音波モータ９の共振周波
数Ｆｒの正弦波が入力されていて、これら二つの乗算値
が、超音波モータ９の制御パラメータである振幅値とし
て出力される。

【００１２】パワーアンプ３８では、マイクロコンピュ
ータ３２の駆動方向切替信号によって、＋９０゜または
−９０゜の位相差を有しかつＤ／Ａ変換器３７の出力値
に応じた振幅を有している二つの正弦波を生成して、電
力増幅した後に超音波モータ９に出力する。これにより
超音波モータ９が駆動されて、移動ステージ３１が移動
される。

【００１３】移動ステージ３１の移動に応じて、リニア
エンコーダ２４はパルス列を発生し、これが偏差カウン
タ２０に入力される。これによって、移動ステージ３１
は、コンピュータ１０からの指令に対してフィードバッ
ク制御される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の超音波
モータ９の駆動回路では、制御補償結果と共振周波数Ｆ
ｒの正弦波の乗算値が、超音波モータ９へ印加する制御
パラメータとなる。しかしながら、超音波モータ９には
位相反転付近に不感帯が存在しており、これが制御パラ
メータの制御レンジを狭めているために、超音波モータ
９を駆動する際における速度の広いダイナミックレンジ
や、あるいは高い分解能を確保することが難しくなり、
速度制御が困難になってしまう。

【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、超音波モータの位相反転付近における不感帯を抑
え、広いダイナミックレンジを確保しあるいは高い分解
能を確保することで、高精度な制御をすることができる
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。

【００１６】

【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周期的な信号を印加されるこ
とにより駆動される超音波モータの駆動回路において、
駆動される超音波モータにおける共振周波数付近の周波
信号を出力する発振手段と、この発振手段が出力する周
波信号における１サイクルの信号波形を単位時間あたり
にいくつ上記超音波モータに印加するかを設定する設定
手段とを備えている。

【００１７】

【作用】発振手段が駆動される超音波モータにおける共
振周波数付近の周波信号を出力し、設定手段が上記発振
手段が出力する周波信号における１サイクルの信号波形
を単位時間あたりにいくつ上記超音波モータに印加する
かを設定する。

【００１８】

【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，図２は本発明の第１実施例を示したもので
あり、図１は超音波モータの駆動回路を示すブロック図
である。

【００１９】超音波モータの駆動回路は、図１に示すよ
うに、サイクル数演算部１を有しており、このサイクル
数演算部１は、入力される指令に応じて、超音波モータ
９へ印加するサイクル数を演算するものである。

【００２０】上記指令は位相決定部２にも入力されるよ
うになっていて、この位相決定部２は、超音波モータ９
の移動方向に応じて、印化する電圧の位相を決めるもの
である。

【００２１】さらに上記指令は増幅度演算部３に入力さ
れるようになっていて、この増幅度演算部３は電力増幅
手段たるパワーアンプ７の増幅度を決めるものである。

【００２２】また発振器４は、超音波振動子８が共振す
る周波数Ｆｒの信号を発生させるものである。

【００２３】上記サイクル数演算部１，位相決定部２，
発振器４の出力は、設定手段たるサイクル設定部５に入
力されるようになっていて、このサイクル設定部５は、
任意の時間Ｔあたりサイクル数Ｎだけ周波数Ｆｒの信号
を出力するものである。ただし、この時間ＴはＴ≧Ｎ／
Ｆｒを満たすものである。

【００２４】このサイクル設定部５にはタイミング発生
部６が接続されていて、このタイミング発生部６は、上
記任意の時間Ｔでサイクル設定部５の出力を制御するも
のである。

【００２５】上記サイクル設定部５の出力はパワーアン
プ７に入力されるようになっていて、このパワーアンプ
７は、超音波モータ９に印加する電圧を生成するもので
あり、上記増幅度演算部３の出力により増幅度が変化す
るようになっている。

【００２６】超音波モータ９は、超音波振動子８に上記
パワーアンプ７から電圧を印加し、これにより駆動力を
発生するものである。

【００２７】図２は第１実施例の超音波モータの駆動回
路における動作の一例を表すタイミングチャートであ
る。

【００２８】図２において、（ａ）はタイミング発生部
６の出力を示していて、符号Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4は時間
であり、これら時間Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4の先頭において
図示のようなトリガ信号を発生する。

【００２９】（ｂ）はサイクル数演算部１の出力を示し
ていて、符号Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ4は上記時間Ｔ1，Ｔ2，
Ｔ3，Ｔ4において超音波モータ９に印加するサイクル数
であり、このサイクル数は整数である。

【００３０】（ｃ）は位相決定部２の出力を示してい
て、図中、符号＋は移動方向が正になる位相、符号−は
移動方向が負になる位相である。

【００３１】（ｄ）は発振器４の出力を示していて、図
示のように、超音波振動子８の共振周波数Ｆｒの信号を
常に発生させている。

【００３２】（ｅ）はサイクル設定部５の出力を示して
いて、上記タイミング発生部６による時間Ｔ1，Ｔ2，Ｔ
3，Ｔ4等の例えば先頭位置から、上記サイクル数演算部
１において演算されたサイクル数Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ4等
だけ、それぞれ周波数Ｆｒの信号を出力する。図示の例
ではサイクル数Ｎは、Ｎ2＝４，Ｎ3＝３，Ｎ4＝２とな
っている。このとき、サイクル設定部５のＡ相とＢ相か
らは、相対的に位相が９０°ずれた信号が出力される
が、この位相が＋９０°ずれるか−９０°ずれるかは、
上記位相決定部２の出力により決定される。また、該サ
イクル設定部５の出力信号の振幅は、図示のように、い
ずれも振幅ｋとなっている。

【００３３】（ｆ）は増幅度演算部３の出力を示してい
て、符号Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，Ｋ4は、上記時間Ｔ1，Ｔ2，Ｔ
3，Ｔ4のそれぞれにおいて、上記サイクル設定部５の出
力の振幅ｋに対してパワーアンプ７により行われる増幅
度を示している。

【００３４】（ｇ）はパワーアンプ７の出力、すなわち
超音波モータ９への入力を示していて、上記増幅度演算
部３により算出された増幅度Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，Ｋ4だけ、
上記サイクル設定部５の出力を増幅したものとなってい
る。従って、このパワーアンプ７においては、上記サイ
クル設定部５における振幅ｋがＫ（Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3，Ｋ4
等）倍となる。なお、この図２においては、時間Ｔ2，
Ｔ3，Ｔ4における各増幅度Ｋ2，Ｋ3，Ｋ4の関係が、Ｋ2
＞Ｋ4＞Ｋ3となる場合についてを一例として図示してい
る。

【００３５】上述のような場合において、例えば時間Ｔ
2を例にとって説明すると、上記（ｂ）に示すように、
サイクル数演算部１からは“Ｎ2”という演算結果が、
（ｃ）に示すように、位相決定部２からは“＋”という
結果が、それぞれサイクル設定部４に渡される。この結
果に基づいてサイクル設定部４は、（ａ）に示すタイミ
ング発生部５で発生される時間Ｔ2のタイミングで、
（ｅ）に示すように、“Ｎ2”発のパルスをＡ相，Ｂ相
に“＋”９０゜の位相差で出力する。そして、上記パワ
ーアンプ４の出力の振幅は、（ｇ）に示すようにｋ×Ｋ
2となる。

【００３６】次に、上述のように構成されるこの第１実
施例の超音波モータの駆動回路における動作を説明す
る。まず、サイクル数演算部１において、各種の指令等
に基づいて時間Ｔあたりに出力すべきサイクル数Ｎを演
算する。例えば、超音波モータ９を速く動かすならばサ
イクル数Ｎを大きくし、ゆっくり動かすならばサイクル
数Ｎを小さくする、などといった演算が行われるが、そ
の詳細な演算アルゴリズムはシステム全体に依存して最
適化することになる。

【００３７】また、位相決定部２において、指令等に基
づいて超音波振動子８に印加する位相を決定する。この
とき決定する位相とは、サイクル設定部５から出力する
Ａ相とＢ相の位相差を＋９０°にするか−９０°にする
かということであり、この位相によって超音波モータ９
の移動方向が決まる。

【００３８】サイクル数演算部１と位相決定部２に入力
された上記指令等の情報は、超音波振動子８に印加すべ
きサイクル数Ｎと位相という情報となって、タイミング
発生部６で発生される時間Ｔ毎に、サイクル設定部５へ
入力される。

【００３９】サイクル設定部５では、時間Ｔ毎に以下の
動作を繰り返す。まず、サイクル数演算部１からサイク
ル数Ｎを入力するとともに、位相決定部２から位相を入
力する。そして、該サイクル設定部５は、与えられたサ
イクル数Ｎだけ発振器４で得られる周波数Ｆｒの信号
を、与えられた位相に対応して出力する。

【００４０】ここで、タイミング発生部６からの時間Ｔ
を変化させると、同じサイクル数Ｎを印加した場合で
も、単位時間あたりの超音波モータ９に印加されるパワ
ーは変化する。このような時間Ｔの変化によって、単位
時間あたりに印加するサイクル数はＮ／Ｔとなる。

【００４１】また、増幅度演算部３の出力によりパワー
アンプ７の増幅度Ｋも変化し、超音波モータ９に印加す
る電圧が変化する。

【００４２】従って、パワーアンプ７の増幅度によって
超音波モータ９に印加するパワー、すなわち超音波モー
タ９の駆動速度を変えることができるし、一方、サイク
ル数Ｎを変化させることによっても変えることができ、
さらには、時間Ｔを変化させることによっても変えるこ
とができる。

【００４３】このような実施例によれば，上述のような
複数の制御方法を組み合わせることにより、広いダイナ
ミックレンジや、あるいは高い分解能を実現でき、高精
度な超音波モータ９の速度制御をすることができる。

【００４４】なお、上述ではオープンループ制御の場合
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、フィードバックしたクローズドループ制御の場
合でも良い。

【００４５】また、上述では増幅度，サイクル数Ｎ，時
間Ｔを変化させることで制御しているが、これらの内の
いずれかを適宜固定値とした場合も速度制御の効果を得
ることができるものであり、本発明に含まれることはい
うまでもない。

【００４６】図３から図６は本発明の第２実施例を示し
たものであり、図３は第２実施例における全体構成を示
すブロック図である。この第２実施例において上述の第
１実施例と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付
して説明を省略し、主として異なる部分についてのみ説
明する。

【００４７】パーソナルコンピュータ１０は、超音波モ
ータ９の速度指令値をパルス列として出力するものであ
る。

【００４８】上記パーソナルコンピュータ１０にはカウ
ンタ１１が接続されていて、このカウンタ１１は、該パ
ーソナルコンピュータ１０から出力されたパルス列のパ
ルス数をカウントするものであり、パルス列の指令方向
の情報をカウントデータの符号として出力するようにな
っている。

【００４９】上記カウンタ１１にはマイクロコンピュー
タ１２が接続されていて、このマイクロコンピュータ１
２は、上記第１実施例のサイクル数演算部１，位相決定
部２，増幅度演算部３，タイミング発生部６等の機能
を、ソフトウェアにより実現するものである。

【００５０】発振器１３は、超音波振動子８が共振する
周波数Ｆｒの信号ｓｉｇ1を発生させるものである。

【００５１】位相シフタ１４は、上記発振器１３から出
力された周波数Ｆｒの信号ｓｉｇ1の位相を±９０゜シ
フトして、信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ2の対か、あるいは
信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ3の対を出力するものである。

【００５２】減算カウンタ１５は、上記マイクロコンピ
ュータ１２から出力されるサイクル数Ｎａを減算するカ
ウンタである。

【００５３】セレクタ１６は、上記マイクロコンピュー
タ１２から出力される位相に応じて、上記位相シフタ１
４から出力された信号の内、信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ2
の対か、あるいは信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ3の対を選択
するものであり、出力イネーブル端子を備えている。

【００５４】そして、これら位相シフタ１４，減算カウ
ンタ１５，セレクタ１６により、上記第１実施例で説明
したサイクル設定部５を構成している。

【００５５】Ｄ／Ａ変換器１７は、上記マイクロコンピ
ュータ１２から出力された増幅度Ｋaに関する情報を含
むデジタル信号を、アナログ信号に変換して高圧アンプ
１８に出力するものである。

【００５６】高圧アンプ１８は、上記Ｄ／Ａ変換器１７
の出力を増幅するものである。

【００５７】ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１９ａ，
１９ｂは、上記セレクタ１６の出力を増幅するものであ
り、上記高圧アンプ１８の出力により駆動されるように
なっている。

【００５８】そして、これらＤ／Ａ変換器１７，高圧ア
ンプ１８，ＦＥＴ１９ａ，１９ｂにより、上記第１実施
例で説明したパワーアンプ７を構成している。

【００５９】超音波モータ９は、超音波振動子８を備え
ていて、この超音波振動子８に上記ＦＥＴ１９ａ，１９
ｂの出力を印加することにより駆動されるものである。

【００６０】図６は第２実施例による動作の一例を説明
する制御レンジの図である。

【００６１】図６において、（Ａ）は超音波モータ２１
を駆動するのに必要な印加レンジ（ダイナミックレン
ジ）の範囲を示している。

【００６２】（Ｂ）は増幅度の演算により設定されるサ
イクルレンジの範囲を示しており、ここではダイナミッ
クレンジを４等分割したものが各サイクルレンジとなる
場合を一例として図示しているが、実際には、これに限
らず何分割でもよく、また等分割でなくてもよい。

【００６３】（Ｃ）はサイクル数の演算結果によりサイ
クルレンジ内の制御パラメータが変化することを示して
いる。

【００６４】（Ｄ）は増幅度の演算結果によりダイナミ
ックレンジ内のサイクルレンジが変化することを示して
いる。

【００６５】このような第２実施例の超音波モータの駆
動回路の動作を、図４，図５に示す上記マイクロコンピ
ュータ１２が行う一連の処理を表わすフローチャートに
沿って、上記図３，図６も参照しながら説明する。図４
は上記マイクロコンピュータ１２が行う動作のメインフ
ローチャート、図５は該マイクロコンピュータ１２にお
いて、タイマ割り込みにより一定時間Ｔa毎に処理され
る各種演算ルーチンを示すフローチャートである。

【００６６】超音波モータの駆動回路の図示しない電源
がオンになると、発振器１３からは超音波振動子８の共
振周波数付近である周波数Ｆｒの信号ｓｉｇ1が出力さ
れ、位相シフタ１４に入力される。

【００６７】位相シフタ１４では、周波数Ｆｒの信号か
ら位相が＋９０゜ずれた信号ｓｉｇ2と−９０゜ずれた
信号ｓｉｇ3とを生成し、信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ2の
対と信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ3の対とをそれぞれ出力す
る。そして、これらの信号が出力イネーブル端子付のセ
レクタ１６へ入力される。

【００６８】一方、マイクロコンピュータ１２は、電源
がオンになると、図４に示すように、まず該マイクロコ
ンピュータ１２のＩ／Ｏポート，バス，演算変数等の設
定や各種の初期化を行う（ステップＳ１）。このとき、
タイマ割り込みにより、一定時間Ｔa毎に図５に示すよ
うな各種演算を処理させる設定もここで行い、タイミン
グ発生の設定を行う。

【００６９】次に、無限ループに移行する（ステップＳ
２）。

【００７０】この無限ループに移行するとタイマ割り込
みが許可されて、一定時間Ｔa毎に図５に示すような増
幅度演算，サイクル数演算，位相決定等の各種演算ルー
チンが処理される（ステップＳ３）。そして、超音波モ
ータ９を駆動する動作に移行する。

【００７１】パーソナルコンピュータ１０から超音波モ
ータ９の移動指令値がパルス列で出力されると、一定時
間Ｔaの間にカウンタ１１へ入力されるパルス数Ｐaがカ
ウントされる。

【００７２】カウントされたパルス数Ｐaは、符号付き
のデータとしてマイクロコンピュータ１２に取り込まれ
て、単位時間あたりのパルス数Ｐa／Ｔa、すなわち速度
指令値として認識される（ステップＳ４）。ここで、符
号は超音波モータ９の指令移動方向を表している。

【００７３】速度指令値Ｐa／Ｔaの上位ビットデータに
より、超音波モータ９へ印加されるサイクル波の振幅す
なわち増幅度Ｋaを演算して、ダイナミックレンジの内
の各サイクルレンジを決定する（ステップＳ５）（図６
（Ｄ）参照）。

【００７４】また、速度指令値Ｐa／Ｔaの下位ビットデ
ータにより、一定時間Ｔa内に超音波モータ９へ印加さ
れるサイクル数Ｎaを演算して、微細制御量を決定する
（ステップＳ６）（図６（Ｃ）参照）。このとき、サイ
クル数Ｎaは、上記ステップＳ５で決定されたサイクル
レンジの内に入っていることはもちろんである。

【００７５】上述の増幅度Ｋa，サイクル数Ｎa，時間Ｔ
aの制御パラメータは、速度のダイナミックレンジ，分
解能を考慮して決められる。

【００７６】ここで、超音波モータ９の位相反転付近に
おける不感帯を避けるためにＮa＝０付近のサイクル数
を使用しないようにすることは、ステップＳ６に示すサ
ブルーチン内の演算で容易に実現することができる。

【００７７】上記速度指令値Ｐa／Ｔaの符号により、超
音波モータ９へ印加される位相が＋９０゜かあるいは−
９０゜かが判断される（ステップＳ７）。

【００７８】そして、上述の演算で得た制御パラメータ
の内、増幅度ＫaはＤ／Ａ変換器１７へ、サイクル数Ｎa
は減算カウンタ１５へ、位相（＋９０゜／−９０゜）は
セレクタ１６へ、それぞれマイクロコンピュータ１２か
ら出力される（ステップＳ８）。

【００７９】Ｄ／Ａ変換器１７に入力された増幅度Ｋa
は、デジタル信号からアナログ信号に変換された後、高
圧アンプ１８で増幅されて、ＦＥＴ１９ａ，１９ｂの駆
動電圧になる。

【００８０】サイクル数Ｎaは、減算カウンタ１５へ入
力されると、信号ｓｉｇ1の周期毎に１ずつ減算され、
０になるとセレクタ１６にディスエーブル信号を出力す
る。

【００８１】出力イネーブル端子付のセレクタ１６で
は、位相が＋９０゜か−９０゜かにより、信号ｓｉｇ1
と信号ｓｉｇ2の対か信号ｓｉｇ1と信号ｓｉｇ3の対が
選択され、減算カウンタ１５からディスエーブル信号が
入力されるまで選択された信号の対を出力し続ける。そ
して、該セレクタ１６は、ディスエーブル信号が入力さ
れると、選択された信号の対の出力を止める。

【００８２】上記セレクタ１６の対の出力はＦＥＴ１９
ａ，１９ｂのそれぞれのゲートに入力され、このＦＥＴ
１９ａ，１９ｂは、高圧アンプ１８から出力された駆動
電圧値で駆動される。

【００８３】該ＦＥＴ１９ａ，１９ｂの出力は、それぞ
れ超音波振動子８のＡ相，Ｂ相に印加されて、超音波モ
ータ９が駆動される。

【００８４】上述のような動作を一定時間Ｔa毎に繰り
返すことにより、超音波モータ９はパーソナルコンピュ
ータ１０の指令に従った移動を行う。

【００８５】以上説明したようにこのような第２実施例
によれば、超音波モータ９の速度を印加する電圧だけで
制御するのではなく、任意の時間Ｔa内のサイクル数Ｎa
も含めて制御することで、超音波モータ９の位相反転付
近における不感帯を容易に避けることができる。

【００８６】さらに、速度制御を行うための制御パラメ
ータを複数有することにより、広いダイナミックレンジ
あるいは高い分解能を達成でき、高精度な速度制御をす
ることができる超音波モータの駆動回路となる。

【００８７】図７は本発明の第３実施例を示したもので
あり、第３実施例における全体構成を示すブロック図で
ある。この第３実施例において上述の第１，第２実施例
と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して説明
を省略し、主として異なる部分についてのみ説明する。

【００８８】この第３実施例は、超音波モータ９の駆動
回路によって、マニピュレータを駆動するものである。

【００８９】偏差カウンタ２０は、パーソナルコンピュ
ータ１０からの指令パルスと後述するエンコーダ２４か
らの検出パルスとをそれぞれカウントして、その差を出
力するものである。

【００９０】指令速度検出回路２１は、パーソナルコン
ピュータ１０からの上記指令パルスの周波数を検出し
て、指令速度値を得るものである。

【００９１】マイクロコンピュータ２２は、上記第１実
施例におけるサイクル数演算部１，位相決定部２，増幅
度演算部３，タイミング発生部６等の機能をソフトウェ
アにより実現するものである。このマイクロコンピュー
タ２２は、上述の第１，第２実施例と異なり、タイマ割
り込みの時間Ｔbを変化させるようになっている。

【００９２】上記エンコーダ２４は、超音波モータ９の
移動量を検出するものであり、その検出結果を上記偏差
カウンタ２０と後述する実速度検出回路２３に出力する
ようになっている。

【００９３】実速度検出回路２３は、上記エンコーダ２
４から出力されるパルスの周波数を検出して実速度値を
得るものであり、その結果を上記マイクロコンピュータ
２２に出力するようになっている。

【００９４】可動部材２５は、超音波モータ９によって
駆動される被駆動部材である。

【００９５】上記可動部材２５には、図７に示したよう
な取り付け機構によって操作針２６が取り付けられてい
て、すなわち、この操作針２６は、超音波モータ９の駆
動により移動するようになっている。

【００９６】次に、このような第３実施例の作用を説明
する。パーソナルコンピュータ１０から超音波モータ９
の移動指令値がパルス列で出力されると、偏差カウンタ
２０には偏差が発生して、その偏差値はマイクロコンピ
ュータ２２に取り込まれる。

【００９７】マイクロコンピュータ２２には、その他
に、指令速度検出回路２１から指令速度値が、また、実
速度検出回路２３から実速度値がそれぞれ駆動情報とし
て入力される。

【００９８】これらの駆動情報を基に該マイクロコンピ
ュータ２２は、増幅度Ｋb，サイクル数Ｎb，時間Ｔb，
位相を演算して、超音波モータ９に最適な印加パターン
を与える。

【００９９】超音波モータ９が駆動されると、可動部材
２５に取り付けられた操作針２６を移動することができ
る。

【０１００】このような第３実施例によれば、上記第
１，第２実施例とほぼ同様の効果を有するとともに、偏
差値，指令速度値，実速度値の駆動情報から最適な増幅
度Ｋb，サイクル数Ｎb，時間Ｔbを設定することで、低
剛性な操作針２６先端の移動速度を任意でかつ安定に制
御することが可能になり、操作針２６の先端が振動する
などといった問題に対しても最適化を図ることが容易に
なる。つまり、超音波モータ９を駆動するための制御の
自由度を格段に増すことができるために、種々の外乱要
因に対して最適化をより図り易くなっている。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波モー
タの駆動回路によれば、超音波モータの位相反転付近に
おける不感帯を抑え、広いダイナミックレンジを確保し
あるいは高い分解能を確保することで、高精度な制御を
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の超音波モータの駆動回路
を示すブロック図。

【図２】上記第１実施例の超音波モータの駆動回路の動
作の一例を示すタイミングチャート。

【図３】本発明の第２実施例の超音波モータの駆動回路
を示すブロック図。

【図４】上記第２実施例の超音波モータの駆動回路にお
けるマイクロコンピュータのメイン動作を示すフローチ
ャート。

【図５】上記第２実施例の超音波モータの駆動回路にお
けるマイクロコンピュータの各種演算ルーチンを示すフ
ローチャート。

【図６】上記第２実施例の超音波モータの駆動回路にお
ける制御レンジを説明するための図。

【図７】本発明の第３実施例の超音波モータの駆動回路
を示すブロック図。

【図８】従来の超音波モータの駆動回路を示すブロック
図。

【符号の説明】 １…サイクル数演算部 ２…位相決定部 ３…増幅度演算部 ４，１３…発振器（発振手段） ５…サイクル設定部（設定手段） ６…タイミング発生部 ７…パワーアンプ（電力増幅手段） ８…超音波振動子 ９…超音波モータ １２，２２…マイクロコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津幡 敏晴 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 舟窪 朋樹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 谷口 芳久 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 高橋 一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 阿部 千幹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 上野台 浅雄 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 篠原 大三 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 蛇石 広康 東京都八王子市大和田町４丁目29番地16号 株式会社オリンパスエンジニアリング内 (72)発明者 渡▲邊▼ 宗光 東京都八王子市大和田町４丁目29番地16号 株式会社オリンパスエンジニアリング内 (72)発明者 野田 浩昭 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大内 孝司 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−機械エネルギー変換素子に周期的
   な信号を印加されることにより駆動される超音波モータ
   の駆動回路において、 駆動される超音波モータにおける共振周波数付近の周波
   信号を出力する発振手段と、 この発振手段が出力する周波信号における１サイクルの
   信号波形を、単位時間あたりにいくつ上記超音波モータ
   に印加するかを設定する設定手段と、 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. 【請求項２】 さらに、上記発振手段の出力を電力増幅
   して上記電気−機械エネルギー変換素子に印加する電力
   増幅手段を具備していることを特徴とする、請求項１に
   記載の超音波モータの駆動回路。