JPH07322653A - Controller for vibration driving device - Google Patents

Controller for vibration driving device

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Publication number
JPH07322653A
JPH07322653A JP6106660A JP10666094A JPH07322653A JP H07322653 A JPH07322653 A JP H07322653A JP 6106660 A JP6106660 A JP 6106660A JP 10666094 A JP10666094 A JP 10666094A JP H07322653 A JPH07322653 A JP H07322653A
Authority
JP
Japan
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moving body
drive
speed
driving
place
Prior art date
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Pending
Application number
JP6106660A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Murakami
村上  順一
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP6106660A priority Critical patent/JPH07322653A/en
Publication of JPH07322653A publication Critical patent/JPH07322653A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve positioning accuracy by driving a vibrator at normal frequency voltage up to a target place, deciding whether or not speed arithmetically operated on the basis of positional information obtained by the non- applying state of frequency voltage after reaching to the target place is faster than set speed and controlling frequency voltage. CONSTITUTION:A motor is started, and the place of a moving body from an encoder 14 is read at a specified period. The place of the moving body and a target place are compared, and whether or not the place of the moving body reaches the target place is confirmed. A CPU 5 outputs an L signal to a port DO, and stops the moving body. The speed of the moving body immediately before stoppage is obtained by using the place of the moving body immediately before stoppage, the place of the moving body before one period and the period, and difference with standard speed stored previously in the CPU 5 is acquired. The places of the moving body and the target place are compared, the absolute value of difference is obtained, and the direction of movement is determined. Positioning is completed when the absolute value of difference is zero, a motor driving time is acquired when it is not zero, and the motor is started and the moving body is moved in the direction of the target place.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は目標位置に高速かつ高精
度に位置決めを行う振動波モーター等振動駆動装置の制
御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a vibration drive device such as a vibration wave motor that positions a target position at high speed and with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、振動駆動装置に代表される振動波
モーターは、振動体上に圧電体や電歪素子等の電気−機
械エネルギー変換素子を位相差を持って配したものを振
動子とし、このエネルギー変換素子にそれぞれ位相の異
なる周波数信号を印加して、振動体の表面上に進行する
波(進行性振動波)を形成し、この振動体上に加圧接触
するローターを駆動する形式のものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vibration wave motor typified by a vibration driving device has a vibrator in which an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric body or an electrostrictive element is arranged with a phase difference. , A type in which frequency signals having different phases are applied to the energy conversion element to form a wave (progressive vibration wave) traveling on the surface of the vibrating body, and the rotor which is in pressure contact with the vibrating body is driven. Are known.

【0003】この振動波モーターを目標位置に高精度に
位置決めする手段として、駆動オフ後のオーバーラン量
を見込んで目標位置の手前で駆動オフするような制御方
式がある。
As a means for positioning this vibration wave motor at a target position with high accuracy, there is a control system in which the drive is turned off before the target position in consideration of the amount of overrun after the drive is turned off.

【0004】また、振動波モーターを目標位置に高精度
に位置決めする別の手段として、偏差及び移動速度をモ
ニターしながら超音波モーターを駆動するための駆動パ
ラメータ(電圧、周波数、駆動オン時間)を制御し、目
標位置まで所定の速度変化にのっとり移動し停止させる
制御方式がある。
Further, as another means for positioning the vibration wave motor at the target position with high accuracy, drive parameters (voltage, frequency, drive on time) for driving the ultrasonic motor while monitoring the deviation and the moving speed are set. There is a control method of controlling and moving to a target position with a predetermined speed change and then stopping.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の制御方
式では、摺動面の不均一性、負荷の変動のため駆動オフ
後のオーバーラン量がばらつくため十分な停止位置精度
を得る事が出来ない。また、後述の制御方式によって
も、各駆動パラメータに対する移動量が負荷変動によっ
てばらつくため十分な停止位置精度を得る事が出来ない
上、駆動パラメータ変化に対する超音波モーターの挙動
を常時考慮しながら制御するため起動してから目標位置
に位置決めするまでに時間がかかってしまう。
However, in the above-mentioned control method, the overrun amount after the drive is turned off varies due to the non-uniformity of the sliding surface and the fluctuation of the load, so that sufficient stop position accuracy can be obtained. Absent. In addition, even with the control method described later, the amount of movement for each drive parameter varies due to load variations, so sufficient stop position accuracy cannot be obtained, and control is performed while always considering the behavior of the ultrasonic motor with respect to drive parameter changes. Therefore, it takes time from the start to the positioning to the target position.

【0006】一方、姿勢差変化が伴うビデオカメラ等の
撮像装置のレンズ駆動に振動波モーターを用いた場合、
負荷変動に伴う位置決め精度、高速性は特に重要で、位
置決め精度が負荷変動に影響せず高速に位置決めができ
る振動波モーター制御装置が望まれている。
On the other hand, when a vibration wave motor is used to drive a lens of an image pickup device such as a video camera which changes in attitude,
Positioning accuracy and high-speed performance due to load fluctuation are particularly important, and a vibration wave motor control device capable of high-speed positioning without the positioning accuracy affecting load fluctuation is desired.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段および作用】請求項1に記
載の発明は、周波電圧の印加により駆動波の励起される
振動子に対して接触する接触体を該駆動波により相対的
に移動させる振動駆動装置における該振動子と該接触体
との相対位置を検出する位置検出手段と、該振動子に対
する該周波電圧の印加を選択的に許可もしくは禁止する
切り換え手段と、目標位置に到達すると該切換手段を禁
止側に切り換えて駆動を停止させる駆動停止手段と、該
駆動停止手段による駆動停止後における該位置検出手段
からの検出情報に基づいて求めた該振動子と該接触体と
の停止直前における相対速度と予め設定されている設定
速度とを比較した比較速度情報を少なくとも入力情報と
して位置決めモードにより該振動子に周波電圧を印加す
る位置決め制御手段を有することを特徴とする振動駆動
装置の制御装置にある。
According to a first aspect of the present invention, a contact body that comes into contact with a vibrator whose driving wave is excited by applying a frequency voltage is moved relatively by the driving wave. Position detection means for detecting the relative position of the vibrator and the contact body in the vibration drive device, switching means for selectively permitting or prohibiting the application of the frequency voltage to the vibrator, and Immediately before stopping the vibrator and the contact body, which is determined based on the detection information from the position detecting means after the driving is stopped by the driving stopping means, by stopping the driving by switching the switching means to the prohibiting side. Positioning control means for applying a frequency voltage to the vibrator in the positioning mode using at least the comparison speed information obtained by comparing the relative speed in The control apparatus for the vibration drive device and having a.

【0008】この構成では、目標位置までは通常の周波
数あるいは電圧値での周波電圧により振動子を駆動し、
目標位置への到達後の周波電圧の非印加状態により得ら
れた位置情報に基づき演算した速度が設定速度よりも速
いか否かを判断することで、負荷状態を認識することが
でき、この負荷状態に応じて位置決めモードにより振動
子への周波電圧を制御する。
In this structure, the oscillator is driven up to the target position by the frequency voltage at the normal frequency or voltage value,
The load state can be recognized by determining whether the speed calculated based on the position information obtained by the non-application state of the frequency voltage after reaching the target position is faster than the set speed. The frequency voltage to the vibrator is controlled by the positioning mode according to the state.

【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、位置決め制御手段における位置決めモードは、切り
換え手段を許可側に切り換える時間を可変とすることを
特徴とする振動駆動装置の制御装置にある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the positioning mode of the positioning control means, the time for switching the switching means to the permission side is variable. .

【0010】この構成では、例えば周波電圧の電圧値を
可変として速度制御を行う場合、負荷が大きいと電圧印
加時間を長く、また負荷が小さいと電圧印加時間を短く
することにより、負荷に応じて駆動速度を調節でき、高
精度の位置決めを短時間に実行することができる。
In this configuration, when speed control is performed by changing the voltage value of the frequency voltage, for example, if the load is large, the voltage application time is long, and if the load is small, the voltage application time is short. The drive speed can be adjusted, and highly accurate positioning can be performed in a short time.

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1におい
て、位置決め制御手段における位置決めモードは、駆動
用の周波電圧の周波数を可変とすることを特徴とする振
動駆動装置の制御装置にある。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the positioning mode in the positioning control means, the frequency of the driving frequency voltage is variable, and the vibration drive device control apparatus is characterized.

【0012】この構成では、周波電圧を駆動可能な電圧
値を維持した状態で、負荷状態に応じて駆動周波数によ
る速度制御を行うので、駆動停止の心配なく低速度制御
が行える。
With this configuration, since the speed control is performed by the drive frequency according to the load condition while maintaining the voltage value capable of driving the frequency voltage, the low speed control can be performed without the fear of driving stop.

【0013】請求項4に記載の発明は、請求項3におい
て、位置決め制御手段における位置決めモードは、切り
換え手段を許可側に切り換える時間も可変とすることを
特徴とする振動駆動装置の制御装置にある。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the control device for the vibration drive device according to the third aspect, wherein the positioning mode in the positioning control means is variable in time for switching the switching means to the permission side. .

【0014】この構成では、周波数制御の利点に加え
て、周波電圧の印加時間の制御により利点も合わせた制
御が行える。
With this configuration, in addition to the advantages of frequency control, control that also controls the application time of the frequency voltage can be performed.

【0015】[0015]

【実施例】図1ないし図4は本発明の第1実施例を示
す。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention.

【0016】図1は振動波モーター制御装置のブロック
図を示す。1は振動波モーターの固定子で、固定子1の
表面には分極処理のなされた2群の電歪素子が配されて
いる。1a,1bは前記各群の電歪素子上に互いに90
度位相が異なる周波数電圧を印加するための駆動電極で
あり、1cは前記各電極に対する共通電極である。2は
発振器で駆動電極1a,1bに印加される周波数の4倍
の周波数をもつパルスを出力する。3は発振器2の出力
を4分周する分周器、4はシフトレジスターで、D入力
端には分周器3の出力が入力され、クロック入力には発
振器2の出力が入力されており、出力端QからはD入力
端の入力信号に対して90度遅れたパルスが出力され
る。5はマイクロコンピューター(以下CPUと称す
る)、6,7はアンドゲート(以下ANDと称す)で、
AND6の一方の入力は分周器3の出力に、AND7の
一方の入力はシフトレジスター4の出力端Qに、またA
ND6およびAND7の他方入力は共にCPU5のポー
トD0と接続している。
FIG. 1 shows a block diagram of a vibration wave motor controller. Reference numeral 1 denotes a stator of an oscillatory wave motor, and on the surface of the stator 1, two groups of polarized electrostrictive elements are arranged. 1a and 1b are 90% apart from each other on the electrostrictive elements of each group.
A driving electrode for applying frequency voltages having different degrees of phase, and 1c is a common electrode for each electrode. An oscillator 2 outputs a pulse having a frequency four times the frequency applied to the drive electrodes 1a and 1b. 3 is a frequency divider that divides the output of the oscillator 2 by 4, 4 is a shift register, the output of the frequency divider 3 is input to the D input terminal, and the output of the oscillator 2 is input to the clock input, The output terminal Q outputs a pulse delayed by 90 degrees with respect to the input signal at the D input terminal. 5 is a microcomputer (hereinafter referred to as CPU), 6 and 7 are AND gates (hereinafter referred to as AND),
One input of AND6 is an output of the frequency divider 3, one input of AND7 is an output terminal Q of the shift register 4, and A
The other inputs of ND6 and AND7 are both connected to the port D0 of the CPU5.

【0017】8はエクスルーシブオア(以下EXORと
称す)で、一方の入力はAND7の出力に、他方の入力
はCPU5のポートD1と接続している。9,10はア
ンプで、アンプ9はAND6の出力を、アンプ10はE
XOR8の出力をそれぞれ増幅している。11,12は
コイルで、アンプ9の出力はコイル11を通して駆動電
極1aに印加され、アンプ10の出力はコイル12を通
して駆動電極1bに印加される。13は移動体であり、
固定子1の振動による駆動力が不図示の伝達機構を介し
て伝達され移動する。14はエンコーダーで、前記移動
体13の位置を検出し、A/D変換器15を介しCPU
5に移動体位置(P)が取り込まれる。振動波モーター
の駆動/停止および移動体13の移動方向の制御につい
て説明する。
Reference numeral 8 is an exclusive OR (hereinafter referred to as EXOR), one input of which is connected to the output of the AND 7 and the other input is connected to the port D1 of the CPU 5. 9 and 10 are amplifiers, the amplifier 9 outputs the output of AND6, and the amplifier 10 outputs E
The output of XOR8 is amplified. Reference numerals 11 and 12 are coils, and the output of the amplifier 9 is applied to the drive electrode 1a through the coil 11 and the output of the amplifier 10 is applied to the drive electrode 1b through the coil 12. 13 is a moving body,
The driving force due to the vibration of the stator 1 is transmitted and moved via a transmission mechanism (not shown). Reference numeral 14 is an encoder that detects the position of the moving body 13 and a CPU via an A / D converter 15.
The moving body position (P) is taken into 5. Driving / stopping of the vibration wave motor and control of the moving direction of the moving body 13 will be described.

【0018】CPU5がポートD0にHを出力すると、
AND6は分周器3の出力と同じ周波数のパルスを、A
ND7はAND6の出力に対して90度遅れたパルスを
出力する。EXOR8の出力はポートD1からの信号が
LならばANDからの入力状態と変わらないので、アン
プ9の入力に対してアンプ10の入力は90度遅れる。
一方、ポートD1からの信号がHならばEXOR8の出
力は入力に対し反転するので、アンプ9の入力に対して
アンプ10の入力は90度進む。アンプ9、アンプ10
によって増幅された信号はコイル11、コイル12によ
りさらに昇圧され、駆動電極1a,1bには正弦波が印
加される。振動波モーターにおいては、第1群の電歪素
子への印加電圧と第2群の電歪素子への印加電圧間の位
相角が90度の関係にある時、移動体を駆動する事にな
る。駆動電極1aにたいして駆動電極1bの位相が90
度進んでいる時と、90度遅れている時では回転方向が
異なる。前記のようにCPU5がポートD0にH/Lを
出力することにより振動波モーターの駆動/停止を、ポ
ートD1にH/Lを出力することにより移動体13の移
動方向を制御することができる(後の説明の便宜上エン
コーダー14の出力の大きくなる方向を正方向:D1=
H、小さくなる方向を負方向:D1=Lとする)。
When the CPU 5 outputs H to the port D0,
AND6 outputs a pulse of the same frequency as the output of the frequency divider 3 to A
ND7 outputs a pulse delayed by 90 degrees with respect to the output of AND6. If the signal from the port D1 is L, the output of the EXOR8 is the same as the input state from the AND, so the input of the amplifier 10 is delayed by 90 degrees with respect to the input of the amplifier 9.
On the other hand, if the signal from the port D1 is H, the output of the EXOR8 is inverted with respect to the input, so that the input of the amplifier 10 advances 90 degrees with respect to the input of the amplifier 9. Amplifier 9 and amplifier 10
The signal amplified by is further boosted by the coils 11 and 12, and a sine wave is applied to the drive electrodes 1a and 1b. In the vibration wave motor, the moving body is driven when the phase angle between the voltage applied to the electrostrictive element of the first group and the voltage applied to the electrostrictive element of the second group is 90 degrees. . The phase of the drive electrode 1b is 90 relative to that of the drive electrode 1a.
The direction of rotation differs between when the vehicle is ahead and when it is behind 90 degrees. As described above, the CPU 5 outputs H / L to the port D0 to drive / stop the vibration wave motor, and outputs H / L to the port D1 to control the moving direction of the moving body 13 ( For convenience of description below, the direction in which the output of the encoder 14 increases is the positive direction: D1 =
H, the smaller direction is the negative direction: D1 = L).

【0019】次に図2のフローチャートを用い動作を説
明する。
Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0020】STEP1:移動体13の目標駆動量がC
PU5の外部からの入力あるいは内部で求められ、目標
位置(P0)が設定される。
STEP 1: The target drive amount of the moving body 13 is C
The target position (P0) is set by being input from the outside of PU5 or obtained inside.

【0021】STEP2:移動体位置Pと目標位置P0
が比較され、移動体移動方向を決定する。この時P<P
0ならば、ポートD1=H(正方向)、P>P0なら
ば、ポートD1=L(負方向)と、駆動方向に応じてポ
ートD1にHまたはLを出力する。
STEP 2: Moving body position P and target position P0
Are compared to determine the moving direction of the moving body. At this time P <P
If 0, port D1 = H (positive direction), if P> P0, port D1 = L (negative direction), and H or L is output to port D1 according to the driving direction.

【0022】STEP3:CPU5はポートD0にHを
出力し、モーターを起動し移動体を目標位置P0方向に
移動させる。
STEP 3: The CPU 5 outputs H to the port D0, starts the motor, and moves the moving body toward the target position P0.

【0023】STEP4:駆動方向(D1)を確認し、
D1=HならばSTEP5、D1=LならばSTEP8
に進む。
STEP4: Confirm the driving direction (D1),
If D1 = H, STEP5; if D1 = L, STEP8
Proceed to.

【0024】STEP5:モーター起動後、所定の周期
(T)でエンコーダー14からの移動体位置Pを読み込
む。
STEP 5: After the motor is started, the moving body position P is read from the encoder 14 at a predetermined cycle (T).

【0025】STEP6:移動体位置Pと目標位置P0
を比較し、移動体位置が目標位置に到達したか否かを確
認する。P>P0(到達)であればSTEP11へ、P
<P0(未到達)であればSTEP7へ進む。
STEP 6: Moving body position P and target position P0
And confirm whether or not the position of the moving body has reached the target position. If P> P0 (reach), go to STEP11, P
If <P0 (not reached), proceed to STEP7.

【0026】STEP7:移動体位置Pを1周期前の移
動体位置P1としてメモリーし、STEP5に進み、目
標位置に到達するまでSTEP5、6、7を繰り返す。
STEP7: The moving body position P is stored as the moving body position P1 one cycle before, the process proceeds to STEP5, and STEPS 5, 6 and 7 are repeated until the target position is reached.

【0027】STEP8:STEP5と同一の動作を行
う。
STEP8: The same operation as STEP5 is performed.

【0028】STEP9:移動体位置Pと目標位置P0
を比較し、移動体位置が目標位置に到達したか否かを確
認する。P<P0(到達)であればSTEP11へ、P
>P0(未到達)であればSTEP10へ進む。
STEP 9: Moving body position P and target position P0
And confirm whether or not the position of the moving body has reached the target position. If P <P0 (reach), go to STEP11, P
If> P0 (not reached), proceed to STEP 10.

【0029】STEP10:移動体位置Pを1周期前の
移動体位置P1としてメモリーし、STEP8に進み、
目標位置に到達するまでSTEP8、9、10を繰り返
す。 STEP11:CPU5はポートD0にLを出力し、モ
ーターを駆動OFFとし移動体を停止させる。
STEP10: The moving body position P is stored as the moving body position P1 one cycle before, and the process proceeds to STEP8.
Steps 8, 9 and 10 are repeated until the target position is reached. STEP 11: The CPU 5 outputs L to the port D0 to drive the motor OFF and stop the moving body.

【0030】STEP12:停止直前の移動体位置P、
1周期前の移動体位置P1及び周期Tを用い停止直前の
移動体速度Vを求め、予めCPU内にメモリーした標準
速度V0との差DV=V−V0を求める。また、初期位
置から目標位置までの駆動方向D2をD2=D1として
メモリーする。
STEP 12: The position P of the moving body immediately before the stop,
Using the moving body position P1 one cycle before and the cycle T, the moving body speed V immediately before the stop is calculated, and the difference DV = V-V0 from the standard speed V0 stored in advance in the CPU is calculated. Further, the driving direction D2 from the initial position to the target position is stored as D2 = D1.

【0031】STEP13:エンコーダー14からの移
動体位置Pを読み込む。
STEP 13: Read the moving body position P from the encoder 14.

【0032】STEP14:移動体位置Pと目標位置P
0が比較され、差の絶対値DP=|P−P0|が求めら
れ移動体移動方向が決定する。この時P<P0ならばD
1=H(正方向)、P>P0ならばD1=L(負方向)
と駆動方向に応じてポートD1にHまたはLを出力す
る。
STEP 14: Moving body position P and target position P
0 is compared, the absolute value of the difference DP = | P−P0 | is obtained, and the moving direction of the moving body is determined. If P <P0 at this time, D
1 = H (positive direction), if P> P0, D1 = L (negative direction)
And outputs H or L to the port D1 according to the driving direction.

【0033】STEP15:DP=0ならば位置決めを
完了し、DP≠0ならばSTEP16に進む。
STEP15: If DP = 0, the positioning is completed, and if DP ≠ 0, the process proceeds to STEP16.

【0034】STEP16:モーター駆動時間Tonを
D1、D2、DP、DVを用い求める(Tonの算出法
は後で述べる)。
STEP 16: The motor drive time Ton is calculated using D1, D2, DP and DV (the calculation method of Ton will be described later).

【0035】STEP17:CPU5はポートD0にH
を出力し、モーターを起動し移動体を目標位置P0方向
に移動させる。
STEP 17: The CPU 5 sets the port D0 to H
Is output, the motor is activated to move the moving body in the target position P0 direction.

【0036】STEP18:CPU5内のタイマー等を
用い、Tonだけ駆動した後、CPU5はポートD0に
Lを出力し、モーターを駆動OFFとし移動体を停止さ
せ、所定時間Tw経過後STEP13に進み、STEP
15においてDP=0となるまでSTEP13、14、
15、16、17、18を繰り返す。駆動OFF後の所
定時間Twは少なくとも駆動後のモーターあるいは移動
体の挙動が収まるまでの時間を考慮した時間であり、予
めCPU内にメモリしておく。
STEP 18: Using a timer or the like in the CPU 5, after driving only Ton, the CPU 5 outputs L to the port D0 to turn off the motor to stop the moving body, and after a lapse of a predetermined time Tw, proceed to STEP 13,
Until DP = 0 in step 15, steps 13, 14,
Repeat 15, 16, 17, and 18. The predetermined time Tw after the drive is turned off is a time that takes into consideration at least the time until the behavior of the motor or the moving body after the drive is settled, and is stored in advance in the CPU.

【0037】次にSTEP16におけるモーター駆動時
間Tonの算出法について説明する。
Next, a method of calculating the motor drive time Ton in STEP 16 will be described.

【0038】本実施例の振動波モーター制御装置は前述
のとおり固定周波数で制御するものである。従って移動
体移動方向が水平方向であれば定常駆動状態で移動体速
度は安定し、この速度を標準速度V0としている。しか
し、移動体移動方向が水平方向に対し傾いたりして、負
荷変動が起きた場合、定常駆動状態で移動体速度は、V
0とはならず変化する。
The vibration wave motor control device of this embodiment controls at a fixed frequency as described above. Therefore, if the moving direction of the moving body is horizontal, the moving body speed is stable in the steady driving state, and this speed is set as the standard speed V0. However, when the moving direction of the moving body is inclined with respect to the horizontal direction and load fluctuation occurs, the moving body speed is V in the steady driving state.
It does not become 0 but changes.

【0039】したがって、前述のように、停止直前の移
動体速度Vと標準速度V0を比較することにより負荷変
動を検知することができる。また、負荷変動により移動
体速度が変化するため、同じ時間だけ駆動しても移動体
移動量は同じにならない。図3に同一時間だけ駆動した
場合の移動体移動軌跡を示す。横軸は時間、縦軸は移動
体位置を示し、20は定常負荷での移動体移動軌跡、2
1は負荷が重くなった場合の移動体移動軌跡、22は負
荷が軽くなった場合の移動体移動軌跡である。即ち負荷
変動に対し常に同じ量だけ移動体を移動させる事を考え
た場合、負荷が定常負荷より重くなった場合はより長い
時間駆動しなければならず。負荷が定常負荷より軽くな
った場合はより短い時間駆動しなければならない。
Therefore, as described above, the load fluctuation can be detected by comparing the moving body speed V immediately before the stop and the standard speed V0. In addition, since the moving body speed changes due to load fluctuation, the moving amount of the moving body does not become the same even if driven for the same time. FIG. 3 shows a locus of movement of the moving body when driven for the same time. The horizontal axis represents time, the vertical axis represents the position of the moving body, 20 is the locus of movement of the moving body under steady load, 2
Reference numeral 1 is a locus of movement of the moving body when the load is heavy, and 22 is a locus of movement of the moving body when the load is light. That is, when it is considered that the moving body is always moved by the same amount with respect to the load change, when the load becomes heavier than the steady load, it has to be driven for a longer time. If the load becomes lighter than the steady load, it must be driven for a shorter time.

【0040】従って、STEP16では駆動時間Ton
をD1、D2、DP、DVにより以下のように算出す
る。
Therefore, in STEP 16, the driving time Ton
Is calculated from D1, D2, DP and DV as follows.

【0041】D1=D2の時 Ton=k1*DP−k2*DV (1) D1≠D2の時 Ton=k1*DP+k2*DV (2) k1、k2は定数、DP=|P−P0|、DV=V−V
0。
When D1 = D2 Ton = k1 * DP-k2 * DV (1) When D1 ≠ D2 Ton = k1 * DP + k2 * DV (2) k1 and k2 are constants, DP = | P-P0 |, DV = V-V
0.

【0042】式(1)、式(2)により、目標位置到達
前の負荷に基づき、負荷の軽い方向に移動体を移動させ
る場合はTonを短くし、負荷の重い方向に移動体を移
動させる場合はTonを長くする。これにより負荷変動
に関係なく偏差に対し安定した移動量を得ることがで
き、精度良い位置決めが可能となる。
According to the equations (1) and (2), Ton is shortened when moving the moving body in the light load direction based on the load before reaching the target position, and the moving body is moved in the heavy load direction. In case of increasing Ton. As a result, it is possible to obtain a stable movement amount against deviations regardless of load fluctuations, and it is possible to perform accurate positioning.

【0043】図4(a)に本実施例の振動波モーター制
御装置により移動体を持ち上げる方向(負荷が増える方
向)に位置決めを行った場合の移動体移動軌跡を示し、
図4(b)に負荷変動を考慮しなかった場合の移動体移
動軌跡を示す。
FIG. 4A shows the locus of movement of the moving body when positioning is performed in the direction in which the moving body is lifted (the direction in which the load increases) by the vibration wave motor control device of this embodiment.
FIG. 4 (b) shows the moving locus of the moving body when the load fluctuation is not taken into consideration.

【0044】以上説明したように、第1実施例に示した
振動波モーター制御装置により、目標位置まで常時駆動
ONとし目標位置到達後のみ偏差に基づいて間欠駆動す
ることにより、位置決めの高速化が可能となる。さらに
目標位置到達前の移動体移動速度から負荷を考慮し偏差
に対する駆動時間を決定することにより短時間で精度良
い位置決めが可能となる。
As described above, the vibration wave motor control device shown in the first embodiment makes it possible to speed up the positioning by continuously driving the target position to ON and intermittently driving only based on the deviation only after the target position is reached. It will be possible. Further, by determining the drive time for the deviation in consideration of the load from the moving speed of the moving body before reaching the target position, accurate positioning can be performed in a short time.

【0045】図5ないし図7は本発明第2実施例を示
す。
5 to 7 show the second embodiment of the present invention.

【0046】第2実施例では、目標位置到達後、目標位
置到達前の移動体移動速度から負荷を考慮し駆動周波数
を変化させ、偏差から駆動時間を決定することにより短
時間で精度良い位置決めが可能とするものである。
In the second embodiment, after the target position is reached, the driving frequency is changed in consideration of the load from the moving speed of the moving body before the target position is reached, and the driving time is determined from the deviation for accurate positioning in a short time. It is possible.

【0047】図5に、第2実施例の振動波モーター制御
装置システム図を示す。第1実施例を示す図1における
部材と同符号のものは同一機能をはたしその説明を省略
する。40はD/A変換器で、マイコン5に接続されて
いる。41はデュティ比50%の信号を入力電圧に応じ
た周波数で出力する電圧制御発振器(VCO)で、その
入力はD/A変換器40に接続され、出力は分周器3に
接続されている。前記VCO5の入力電圧と出力周波数
は1次関数の関係にあり電圧が高くなる程高周波出力と
なる。本構成により、マイコンからの8bit駆動周波
数信号Fを調整することにより駆動周波数を調整するこ
とができる。
FIG. 5 shows a system diagram of a vibration wave motor control device according to the second embodiment. The same reference numerals as those of the members in FIG. 1 showing the first embodiment have the same functions, and the description thereof will be omitted. A D / A converter 40 is connected to the microcomputer 5. Reference numeral 41 is a voltage controlled oscillator (VCO) that outputs a signal with a duty ratio of 50% at a frequency according to the input voltage. Its input is connected to the D / A converter 40 and its output is connected to the frequency divider 3. . The input voltage and output frequency of the VCO 5 have a linear function relationship, and the higher the voltage, the higher the frequency output. With this configuration, the drive frequency can be adjusted by adjusting the 8-bit drive frequency signal F from the microcomputer.

【0048】次に図6のフローチャートを用い動作を説
明する。
Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0049】STEP21:移動体13の目標駆動量が
CPU5の外部から入力あるいは内部で求められ、目標
位置(P0)が設定される。
STEP 21: The target drive amount of the moving body 13 is input or obtained from outside the CPU 5, and the target position (P0) is set.

【0050】STEP22:移動体位置Pと目標位置P
0が比較され、移動体移動方向が決定する。この時P<
P0ならばD1=H(正方向)、P>P0ならばD1=
L(負方向)と駆動方向に応じてポートD1にHまたは
Lを出力する。また所定の駆動周波数信号F0を出力す
る。
STEP 22: Moving object position P and target position P
0 is compared and the moving direction of the moving body is determined. At this time P <
If P0, D1 = H (forward direction); if P> P0, D1 =
Depending on L (negative direction) and the driving direction, H or L is output to the port D1. It also outputs a predetermined drive frequency signal F0.

【0051】STEP23:CPU5はポートD0にH
を出力しモーターを起動し移動体を目標位置P0方向に
移動させる。
STEP 23: The CPU 5 sets the port D0 to H
Is output and the motor is activated to move the moving body toward the target position P0.

【0052】STEP24:駆動方向(D1)を確認
し、D1=HならばSTEP25、D1=LならばST
EP28に進む。
STEP24: Confirm the driving direction (D1). If D1 = H, then STEP25. If D1 = L, then ST.
Proceed to EP 28.

【0053】STEP25:モーター起動後、所定の周
期(T)でエンコーダー14からの移動体位置Pを読み
込む。
STEP 25: After starting the motor, the position P of the moving body is read from the encoder 14 at a predetermined cycle (T).

【0054】STEP26:移動体位置Pと目標位置P
0を比較し、移動体位置が目標位置に到達したか否かを
確認する。P>P0(到達)であればSTEP31へ、
P<P0(未到達)であればSTEP27へ進む。
STEP 26: Moving object position P and target position P
0 is compared and it is confirmed whether or not the position of the moving body has reached the target position. If P> P0 (reach), go to STEP 31,
If P <P0 (not reached), the process proceeds to STEP27.

【0055】STEP27:移動体位置Pを1周期前の
移動体位置P1としてメモリーしSTEP25に進み、
目標位置に到達するまでSTEP25、26、27を繰
り返す。
STEP 27: The moving body position P is stored as the moving body position P 1 one cycle before and the process proceeds to STEP 25.
Steps 25, 26 and 27 are repeated until the target position is reached.

【0056】STEP28:STEP25と同一の動作
を行う。
STEP 28: Performs the same operation as STEP 25.

【0057】STEP29:移動体位置Pと目標位置P
0を比較し、移動体位置が目標位置に到達したか否かを
確認する。P<P0(到達)であればSTEP31へ、
P>P0(未到達)であればSTEP30へ進む。
STEP 29: Moving body position P and target position P
0 is compared and it is confirmed whether or not the position of the moving body has reached the target position. If P <P0 (reach), go to STEP31
If P> P0 (not reached), the process proceeds to STEP30.

【0058】STEP30:移動体位置Pを1周期前の
移動体位置P1としてメモリーしSTEP28に進み、
目標位置に到達するまでSTEP28、29、30を繰
り返す。
STEP 30: The moving body position P is stored as the moving body position P 1 one cycle before and the process proceeds to STEP 28.
Steps 28, 29 and 30 are repeated until the target position is reached.

【0059】STEP31:CPU5はポートD0にL
を出力しモーターを駆動OFFとし移動体を停止させ
る。
STEP31: The CPU 5 sets the port D0 to L
Is output to turn off the motor and stop the moving body.

【0060】STEP32:停止直前の移動体位置P、
1周期前の移動体位置P1及び周期Tを用い停止直前の
移動体速度Vを求め、予めCPU内にメモリーした標準
速度V0との差DV=V−V0を求める。また、初期位
置から目標位置までの駆動方向D2をD2=D1として
メモリーする。
STEP 32: Moving body position P immediately before stop,
Using the moving body position P1 one cycle before and the cycle T, the moving body speed V immediately before the stop is calculated, and the difference DV = V-V0 from the standard speed V0 stored in advance in the CPU is calculated. Further, the driving direction D2 from the initial position to the target position is stored as D2 = D1.

【0061】STEP33:エンコーダー14からの移
動体位置Pを読み込む。
STEP 33: The moving body position P from the encoder 14 is read.

【0062】STEP34:移動体位置Pと目標位置P
0が比較され、差の絶対値DP=|P−P0|が求めら
れ移動体移動方向が決定する。この時P<P0ならばD
1=H(正方向)、P>P0ならばD1=L(負方向)
と駆動方向に応じてポートD1にHまたはLを出力す
る。
STEP 34: Moving object position P and target position P
0 is compared, the absolute value of the difference DP = | P−P0 | is obtained, and the moving direction of the moving body is determined. If P <P0 at this time, D
1 = H (positive direction), if P> P0, D1 = L (negative direction)
And outputs H or L to the port D1 according to the driving direction.

【0063】STEP35:DP=0ならば位置決めを
完了し、DP≠0ならばSTEP36に進む。
STEP35: If DP = 0, the positioning is completed, and if DP ≠ 0, the process proceeds to STEP36.

【0064】STEP36:モーター駆動時間Tonを
DPを用い求め、D1、D2、DVより駆動周波数信号
F1を求める(Ton、F1の算出法は後で述べる)。
STEP 36: The motor drive time Ton is obtained using DP, and the drive frequency signal F1 is obtained from D1, D2 and DV (the calculation method of Ton, F1 will be described later).

【0065】STEP37:CPU5はポートD0にH
を出力しモーターを起動し移動体を目標位置P0方向に
移動させる。
STEP 37: The CPU 5 sets the port D0 to H
Is output and the motor is activated to move the moving body toward the target position P0.

【0066】STEP38:CPU5内のタイマー等を
用い、Tonだけ駆動した後、CPU5はポートD0に
Lを出力しモーターを駆動OFFとし移動体を停止さ
せ、所定時間Tw経過後STEP33に進み、STEP
35においてDP=0となるまでSTEP33、34、
35、36、37、38を繰り返す。駆動OFF後の所
定時間Twは少なくとも駆動後のモーターあるいは移動
体の挙動が収まるまでの時間を考慮した時間であり、予
めCPU内にメモリしておく。
STEP 38: Using the timer in the CPU 5 or the like, after driving only Ton, the CPU 5 outputs L to the port D0 to turn off the motor to stop the moving body, and after a lapse of a predetermined time Tw, proceeds to STEP 33, where STEP
In Steps 35 and 34, until DP = 0 in Step 35,
35, 36, 37, 38 are repeated. The predetermined time Tw after the drive is turned off is a time that takes into consideration at least the time until the behavior of the motor or the moving body after the drive is settled, and is stored in advance in the CPU.

【0067】次にSTEP36におけるモーター駆動時
間Ton、F1の算出法について説明する。
Next, a method of calculating the motor drive times Ton and F1 in STEP 36 will be described.

【0068】本実施例の振動波モーター制御装置は前述
のとおり目標位置到達までは所定の固定周波数F0で制
御するものである。従って移動体移動方向が水平方向で
あれば定常駆動状態で移動体速度は安定し、この速度を
標準速度V0としている。しかし、移動体移動方向が水
平方向に対し傾いたりして、負荷変動が起きた場合、定
常駆動状態で移動体速度は、V0とはならず変化する。
従って前述のように、停止直前の移動体速度Vと標準速
度V0を比較することにより第1実施例と同様に負荷変
動を検知することが出来る。また、負荷変動により移動
体速度が変化するため、所定の固定周波数で同じ時間だ
け駆動しても移動体移動量は同じにならない。図7に負
荷変動に伴う振動波モーターのf−N特性を示す。横軸
は駆動周波数、縦軸は回転速度を示す。図7の負荷変動
にともなうf−N特性変化からわかるように、負荷変動
に対し所定の時間で常に同じ量だけ移動体を移動させる
事(即ち同じ速度を出す)を考えた場合、負荷が定常負
荷より重くなった場合はより低い周波数で駆動しなけれ
ばならず、負荷が定常負荷より軽くなった場合はより高
い周波数で駆動しなければならない。なお、駆動に供す
る周波数領域は、共振周波数よりも高い周波数側を用い
る。
As described above, the vibration wave motor control device of this embodiment controls at a predetermined fixed frequency F0 until the target position is reached. Therefore, if the moving direction of the moving body is horizontal, the moving body speed is stable in the steady driving state, and this speed is set as the standard speed V0. However, when the moving direction of the moving body is inclined with respect to the horizontal direction and a load fluctuation occurs, the moving body speed does not become V0 but changes in the steady driving state.
Therefore, as described above, the load fluctuation can be detected in the same manner as in the first embodiment by comparing the moving body speed V immediately before the stop and the standard speed V0. Further, since the moving body speed changes due to the load fluctuation, even if the moving body is driven at a predetermined fixed frequency for the same time, the moving body moving amount does not become the same. FIG. 7 shows the f-N characteristic of the vibration wave motor due to load fluctuation. The horizontal axis represents the drive frequency and the vertical axis represents the rotation speed. As can be seen from the f-N characteristic change associated with the load change in FIG. 7, when it is considered that the moving body is always moved by the same amount in a predetermined time with respect to the load change (that is, the same speed is generated), the load is steady. If it becomes heavier than the load, it must be driven at a lower frequency, and if the load becomes lighter than the steady load, it must be driven at a higher frequency. The frequency range used for driving is on the frequency side higher than the resonance frequency.

【0069】従って、STEP36では駆動時間Ton
をDPより、負荷変動に関係なく、 Ton=k3*DP (3) と算出し、駆動周波数F1をD1、D2、DVにより以
下のように算出する。
Therefore, in STEP 36, the driving time Ton
Is calculated from DP irrespective of the load fluctuation, and Ton = k3 * DP (3), and the driving frequency F1 is calculated from D1, D2, and DV as follows.

【0070】D1=D2の時 F1=F0+k4*DV (4) D1≠D2の時 F1=F0−k4*DV (5) k3、k4は定数、DP=|P−P0|、DV=V−V
0。
When D1 = D2 F1 = F0 + k4 * DV (4) When D1 ≠ D2 F1 = F0-k4 * DV (5) k3 and k4 are constants, DP = | P-P0 |, DV = V-V
0.

【0071】式(3)、式(4)、式(5)により、目
標位置到達前の負荷に基づき、負荷の軽い方向に移動体
を移動させる場合は駆動周波数を高くし、負荷の重い方
向に移動体を移動させる場合は周波数を低くする。これ
により負荷変動に関係なく偏差に対し安定した移動量を
得ることができ、精度良い位置決めが可能となる。
According to the equations (3), (4) and (5), when the moving body is moved in the light load direction based on the load before reaching the target position, the driving frequency is increased and the heavy load direction is set. When moving the moving body to lower the frequency. As a result, it is possible to obtain a stable movement amount against deviations regardless of load fluctuations, and it is possible to perform accurate positioning.

【0072】以上説明したように、第1実施例に示した
振動波モーター制御装置により、目標位置まで常時駆動
ONとし目標位置到達後のみ偏差に基づいて間欠駆動す
ることにより、位置決めの高速化が可能となる。さらに
目標位置到達前の移動体移動速度から負荷を考慮し駆動
周波数を決定することにより短時間で精度良い位置決め
が可能となる。
As described above, the vibration wave motor control device shown in the first embodiment makes it possible to speed up the positioning by constantly driving the target position to ON and intermittently driving the target position based on the deviation only after reaching the target position. It will be possible. Further, by determining the drive frequency in consideration of the load from the moving speed of the moving body before reaching the target position, it is possible to perform accurate positioning in a short time.

【0073】なお、上記した各実施例においては、振動
子に対して移動子を加圧接触させ、該移動子を移動させ
るようにしているが、振動子を固定子に加圧接触させ、
振動子を移動させるようにした振動駆動装置であっても
よく、また振動子に紙等のシートを加圧接触させ、該シ
ートを搬送させるようにした振動駆動装置等の制御を行
うようにしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the moving element is brought into pressure contact with the vibrator to move the moving element. However, the vibrator is brought into pressure contact with the stator,
It may be a vibration driving device in which the vibrator is moved, or a sheet such as paper is brought into pressure contact with the vibrator to control the vibration driving device in which the sheet is conveyed. Good.

【0074】[0074]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、目標位
置までは通常の周波数あるいは電圧値での周波電圧によ
り振動子を駆動し、目標位置への到達後の周波電圧の非
印加状態により得られた位置情報に基づき演算した速度
が設定速度よりも速いか否かを判断することで、負荷状
態を認識することができ、この負荷状態に応じて位置決
めモードにより振動子への周波電圧を制御するので、位
置決めの高速化が可能となり、さらに負荷変動に関係な
く安定した移動量を得ることができ、短時間で高精度の
位置決めが可能となる。
According to the first aspect of the invention, the oscillator is driven up to the target position by the frequency voltage at a normal frequency or voltage value, and the frequency voltage is not applied after reaching the target position. The load status can be recognized by determining whether the speed calculated based on the position information obtained by the is faster than the set speed, and the frequency voltage to the vibrator can be recognized by the positioning mode according to the load status. Is controlled, the positioning speed can be increased, a stable movement amount can be obtained irrespective of load fluctuation, and highly accurate positioning can be performed in a short time.

【0075】請求項2に記載の発明によれば、例えば周
波電圧の電圧値を可変として速度制御を行う場合、負荷
が大きいと電圧印加時間を長く、また負荷が小さいと電
圧印加時間を短くすることにより、負荷に応じて駆動速
度を調節でき、高精度の位置決め短時間に実行すること
ができる。
According to the second aspect of the invention, for example, when the speed control is performed by changing the voltage value of the frequency voltage, the voltage application time is lengthened when the load is large and the voltage application time is shortened when the load is small. As a result, the drive speed can be adjusted according to the load, and highly accurate positioning can be performed in a short time.

【0076】請求項3に記載の発明によれば、周波電圧
を駆動可能な電圧値を維持した状態で、負荷状態に応じ
て駆動周波数による速度制御を行うので、駆動停止の心
配なく低速度制御が行える。
According to the third aspect of the invention, since the speed control is performed by the drive frequency according to the load condition while maintaining the voltage value capable of driving the frequency voltage, the low speed control is possible without stopping the drive. Can be done.

【0077】請求項4に記載の発明によれば、周波数制
御の利点に加えて、周波電圧の印加時間の制御により利
点も合わせた制御が行える。
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the advantage of frequency control, the advantage can be controlled by controlling the application time of the frequency voltage.

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

【図1】本発明の第1実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す第1実施例の動作を示すフローチャ
ート。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the first embodiment shown in FIG.

【図3】負荷変動に伴う一定時間駆動時の移動体移動軌
跡を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a locus of movement of a moving body during driving for a certain time due to load fluctuation.

【図4】移動体位置の移動軌跡を示し、(a)は第1実
施例の制御による移動軌跡をし示し、(b)は第1実施
例の制御を行わなかった場合の移動軌跡を示す。
4A and 4B show a moving locus of a moving body position, FIG. 4A shows a moving locus under the control of the first embodiment, and FIG. 4B shows a moving locus when the control of the first embodiment is not performed. .

【図5】本発明の第2実施例を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】第2の実施例の動作を示すフローチャート。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the second embodiment.

【図7】負荷変動に伴うf−N特性変化を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a change in the fN characteristic due to a load change.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定子 1a,1b 駆動電極 1c 共通電極 2,3 発振器 4 シフトレジスター 5 マイクロコンピューター 13 移動体 14 エンコーダー 1 Stator 1a, 1b Drive electrode 1c Common electrode 2,3 Oscillator 4 Shift register 5 Microcomputer 13 Moving body 14 Encoder

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周波電圧の印加により駆動波の励起され
る振動子に対して接触する接触体を該駆動波により相対
的に移動させる振動駆動装置における該振動子と該接触
体との相対位置を検出する位置検出手段と、該振動子に
対する該周波電圧の印加を選択的に許可もしくは禁止す
る切り換え手段と、目標位置に到達すると該切換手段を
禁止側に切り換えて駆動を停止させる駆動停止手段と、
該駆動停止手段による駆動停止後における該位置検出手
段からの検出情報に基づいて求めた該振動子と該接触体
との停止直前における相対速度と予め設定されている設
定速度とを比較した比較速度情報を少なくとも入力情報
として位置決めモードにより該振動子に周波電圧を印加
する位置決め制御手段を有することを特徴とする振動駆
動装置の制御装置。
1. A relative position between the vibrator and the contact body in a vibration drive device that relatively moves a contact body that contacts the vibrator whose drive wave is excited by applying a frequency voltage by the drive wave. Detecting means, a switching means for selectively permitting or prohibiting the application of the frequency voltage to the vibrator, and a drive stopping means for stopping the driving by switching the switching means to the prohibition side when the target position is reached. When,
A comparison speed obtained by comparing a relative speed immediately before the stop of the vibrator and the contact body obtained based on the detection information from the position detection means after the drive stop by the drive stop means with a preset speed. A control device for a vibration drive device, comprising a positioning control means for applying a frequency voltage to the vibrator in a positioning mode using at least information as input information.
【請求項2】 請求項1において、位置決め制御手段に
おける位置決めモードは、切り換え手段を許可側に切り
換える時間を可変とすることを特徴とする振動駆動装置
の制御装置。
2. The control device for a vibration drive device according to claim 1, wherein the positioning mode of the positioning control means is variable in time for switching the switching means to the permission side.
【請求項3】 請求項1において、位置決め制御手段に
おける位置決めモードは、駆動用の周波電圧の周波数を
可変とすることを特徴とする振動駆動装置の制御装置。
3. The control device for a vibration driving device according to claim 1, wherein the positioning mode in the positioning control means makes the frequency of the driving frequency voltage variable.
【請求項4】 請求項3において、位置決め制御手段に
おける位置決めモードは、切り換え手段を許可側に切り
換える時間も可変とすることを特徴とする振動駆動装置
の制御装置。
4. The control device for a vibration drive device according to claim 3, wherein the positioning mode of the positioning control means is variable in time for switching the switching means to the permission side.
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