JPH0322873A - 超音波モータの起動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超音波モータの起動方法及びその装置に関し、
特に超音波モータからの不快音を発生させることなく超
音波モータを適切に起動し得るようにした超音波モータ
の起動方法及びその装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、超音波振動により駆動力を得る、いわゆる超音波
モータが種々開発され実用化されるに到っている。

このような超音波モータは簡易な構成であり、低速回転
域で安定した高いトルクを発生し、応答性及び保持トル
クが高いなどの秤々の利点を有する。

このような超音波モータを駆動するための従来の駆動装
置としては第１１図に示すようなものが知られている。

固定子１０１の表面上には複数に分極された区分Ａと区
分Ｂとの電歪素子が配置されている。これらの区分Ａと
区分Ｂとのそれぞれの電歪素子は互いに位相が９０°異
なるように配置されている。

また区分Ａと区分Ｂ゜とのそれぞれの電歪素子上には電
極１０１ａ，１０ｌｂが設けられている。この電極１０
１ａ，１０ｌｂには互いに位相が９００異なる周波電圧
が与えられる。また、電極１０１ｃは、電歪素子上の振
動波を検出するためのモニタ電極である。

ＶＣＯ　（電圧制御発振器）１０５はデュウティ比５０
％の矩形パルスを出力するための発振器であり、この出
力される矩形パルスの周波数はロウパスフィルタ］０４
からの信号電圧若しくはマイクロコンピュータ１０６か
らの信号に応じて制御される。この電圧制御発振器１０
５からの矩形パルスは増幅器１０７およびコイル１１０
を介して電極１０１ａへ与えられる。また電圧制御発振
器１０５からの矩形パルスはシフトレジスタ１１６によ
って位相を９０″ずらした後に増幅器１０８およびコイ
ル１１１を介して他方の電極１０ｌｂへ与えられる。

モニタ電極】−　０　１．　ｃからの検出信号はコンパ
レータ１０２を介して位相比較器１１２の端子Ｒへ与え
られる。また電極１０１ａに印加された周波電圧はコン
パレータ１１７によってパルス信号に変換される。この
パルス信号はシフトレジスタ１２５によって位相を９０
’遅らせた後にインバータ１１８を介して位相比較器１
１２の端子Ｓへ与えられる。

位相比較器１１２は端子Ｒおよび端子Ｓに入力した双方
の信号の位相差を検出し、検出した位相差に応じた信号
を出力する。この位相比較器１１２からの信号はマルチ
プレクサ１２６およびローバスフィルタ１０４を介して
電圧制御発振器１０５へ与えられる。電圧制御発振器１
０５はこの入力した信号に応じて発振周波数を制御する
二とにより、電極１０１ａと電極１０１Ｃへ印加される
双方の周波電圧の位相差を９０°に制御する。

次に第１２図を参照して第１１図に示した従来例の動作
を説明する。

ステップ２０１において電源スイッチがオン操作される
とマイクロコンピュータ１０６の出力ポ＝　トｐ　ｃ　
ｏからＬレベルの信号がマルチプレクサ１２６へ出力さ
れる。続いてステップ２０３では電圧制御発振器１０５
の発振周波数を決定するためのパイナリコードで戊るデ
ータがマイクロコンピュータ１０６から出力される。す
なわち、マイクロコンピュータ１０６の出力ボートＰＡ
Ｏ、ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３からそれぞれＬレベルの信
号が出力される。これにより電圧制御発振器１０５はあ
らかじめ設定された可変範囲内の発振周波数のうち最低
の発振周波数で発振動作を行なう。

またマルチプレクサ１２６はマイクロコンピュータ１０
６からのＬレベルの信号に基づいて端子１２６ｃを選択
し、電圧制御発振器１０５からの出力パルスをローパス
フィルタ１０４へ出力する。

従ってマルチプレクサ１２６を介してローパスフィルタ
１０４と電圧制御発振器１０５とで閉回路を形成し、こ
のとき電圧制御発振器１０５の発振周波数はマイクロコ
ンピュータ１０６からのデータによって決定される。

次にステップ２０５では、マイクロコンピュータ１０６
内にレジスタＡを有しており、入力ボートＰＢＯを介し
て入力した駆動検知回路１０９からの検出信号、すなわ
ち超音波モータが駆動されたかどうかを示す信号を記憶
する。

次にステップ２０７ではマイクロコンピュータ１０６内
にレジスタＢを有しており、このレジスタＢへ定数ｎを
設定する。

次にステップ２０９では入力ボートＰＢＯを介して人力
したデータとレジスタＡに記憶されたデータとの内容が
一致しているかどうかを判別しており、双方の内容が一
致している場合、すなわち超音波モータが駆動されてい
ない場合にはステップ２１１へ進みレジスタＢの内容か
ら１を減算する。

続いてステップ２１３ではレジスタＢの内容が０である
かどうかを判別しており、０でない場合には再びステッ
プ２０９へ進み、人力ポートＰＢＯを介して入力したデ
ータとレジスタＡの内容を比較する。この，ような比較
動作がｎ回繰返し実行される。

以七に示したステップ２０９からステップ２１３までの
一連の動作は超音波モータが駆動されたかどうかを一定
時間の間検出するためのものであり、この一連の動作に
よって超音波モータが駆動されていないことを判別した
ときにはスップ２１５へ進み、出ツノボートＰＡＯ，Ｐ
ＡＩ、ＰＡ２、ＰＡ３から出力されるパイナリコードで
戊るの値を１だけ増加させる。

これにより電圧制御発振器１０５の発振周波数が増大す
る。またステップ２１５から再びステップ２０７へ進み
、前述した一連の動作を繰返して実行する。

以上の如くマイクロコンピュータ１０６は駆動検知回路
１０９からの出力状態が一定時間変化しない場合には所
定時間毎に電圧制御発振器１０５の発振周波数を増大さ
せ、この電圧制御発振器１０５からの発振周波数を超音
波モータの共振周波数に近づけていく。

ステップ２０９においてレジスタＡに格納されたデータ
と人力ボートＰＢＯを介して入力した駆動検知回路１０
９からの検出信号とが異なる場合、すなわち電圧制御発
振器１０５の発振周波数が超音波モータの共振周波数に
近づいた場合にはステップ２１７に進み、出力ポートＰ
ＣＯの出力レベルをＨレベルに設定する。これにより出
力ボートＰＡＯ，ＰＡＩ、ＰＡ２、ＰＡ３からの出力デ
ータの更新が禁止されると共に、マルチプレクサｌ２６
は位相比較器１１２からの信号をロウパスフィルタ１０
４へ出力する。従って、位相比較回路１１２、マルチプ
レクサ１２６、ロウパスフィルタ１０４および電圧制御
発振器１０５から構成されるＰ　Ｌ　Ｌ　（Ｐｈａｓｅ
　　Ｌｏｃｋｅｄ　　Ｌｏｏｐ　）による周波数制御が
実行されて電極１０１ａと１０１ｂへ印加される双方の
周波電圧の位相差が９０°に設定される。

以上の如く電極１０１ａと１０１ｂへ印加される周波電
圧の位相差が９０’に設定されると具に、この周波電圧
の駆動周波数が超音波モータの共振周波数よりもわずか
に高い値に設定されると超音波モータは回転駆動状態を
保持する。

（発明が解決しようとする課題） 第１３図は電極１０１ａ及び１０１ｂへ印加される周波
電圧の周波数に対する超音波モータのインピーダンスの
変化を示したグラフである。

第１３図に示す如くインピーダンスが低くなる第１の共
振周波数ｆ。．と、第２の共振周波数ｆ。，とが認めら
れる。また超音波モータが最適な駆動状態である場合に
は電極１０１ａ及び１０１ｂへ印加される周波電圧の駆
動周波数は前述した第１の共振周波数ｆ。．よりもわず
かに高く且つ反共振点の周波数ｆ３より低い周波数ｆｌ
、例えば４０Ｋ．　Ｈ　ｚに設定されている。

ところで第１１図に示した従来装置は、超音波モータの
駆動開始時において駆動周波数を第１の』（振周波数ｆ
。．よりも低い値（ＯＨｚ）に設定し、超音波モータが
駆動を開始するまで駆動周波数を順次増加させるように
している。従って電極１０１ａ及び１０１ｂへ印加され
る周波電圧の駆動周波数は必ず第１の共振周波数ｆ。．
を通過して最適な駆動周波数ｆ１へ制御されるようにな
っている。

第１４図に示すように停止状態から駆動周波数の値を順
次増加させると超音波モータの回転数及び１・ルクも順
次増加する。また駆動周波数の値が第１の共振周波数ｆ
。．の値へ近づいていくと、超音波モータの電歪素子に
はこの第１の共振周波数ｆｏｅを倍周若しくは分周した
周波数の振動波が発生し、この倍周波若しくは分周波に
よる振動で不快な異音が発生する。

本発明は」二記課題に鑑みてなされたもので、超音波モ
ータの起動時における不快な異音の発生を防止するよう
にした超音波モータ駆動装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） −１一記目的を達成するために本発明は、圧電体に任意
の共振周波数の近傍であってかつ当該共振周波数より高
い駆動周波数の電圧を印加し、当該圧電体に生じる超音
波振動によって超音波モータを駆動する超音波モータの
起動装置において、前記圧電体に印加する電圧の周波数
を、予定される前記駆動周波数より高く、前記共振周波
数より高い周波数で次に来る共振周波数より低い周波数
に設定すると共に、順次当該周波数を下げて出力する起
動手段を有して構成した。

（作用） 本発明の超音波モータは、圧電体に共振周波数より若干
高い所定の駆動周波数の電圧を印加し、この圧電体に生
じる超音波振動によって駆動される。

しかして本発明である超音波モータの起動装置は、起動
の際に起動手段が圧電体に印加する電圧の周波数を、予
定される前記駆動周波数より高く、前記共振周波数より
高い周波数で次に来る共振周波数より低い周波数に設定
して出力し、その後出力する周波数を順次下げるように
している。

このように本発明は、超音波モータの起動に際して、圧
電体に印加される電圧の周波数が共振周波数と同一とな
ることがないので不快な異音を発生することはない。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

まず、第２図を参照して構戊を説明する。

超音波モータの固定子１の表面には圧電体として分極処
理された複数の電歪素子が配置されている。これらの複
数の電歪素子は区分Ａと区分Ｂとでなる２群の電歪素子
を形或し、区分Ａと区分■との電歪素子は位相が９０’
異なるように配置されている。

また第３図に示すように区分Ａの電歪素子には電極１ａ
が設けられるとともに、他方の区分Ｂの電歪素子には電
極１ｂが設けられている。これらの電極１ａ（！：電極
１ｂには互いに位相が９０″異なる周波電圧が与えられ
るようになっている。例えば電極１ａに対して正弦波形
の周波電圧が与えられるとともに、電極１ｂに対しては
余弦波形の周波電圧が与えられる。また電極１ｃは、前
述（７た電極１ａ、１ｂとは絶縁された電歪素子上に配
置され、二〇電歪素子の振動状態に応じた検出信号を出
力する。また電極１ｄは電極１ａＳ’４ｂおよび１ｃに
対する共通の電極である。

再び第２図を参照するにマイク１ココンビューク３はＡ
／Ｄ変換器２５と接続されるともに、Ｄ／Ａ変換器５と
接続されており、Ａ／Ｄ変換器２５からの出ノノデータ
を読み取るとともに、この読み取った値に応じて超音波
モータの駆動周波数を決定し、駆動周波数に関するデー
タをＤ／Ａ変換器５へ出力する。従ってマイクロコンピ
ュータ３からの出力データに基づいて超音波モータの駆
動周波数が決定されるようになっている。

またマイクロコンビュータ３は超音波モータの起動開始
時においては予め設定された可変範囲内の駆動周波数の
値のうち、駆動周波数が上限の値となるようなデータを
出力する。

Ｄ／Ａ変換器５は電圧制御発振器７と接続されており、
マイクロコンピュータ３から入力したディジタル信号の
データをアナログ信号のデータへ変換して電圧制御発振
器７へ出力する。

電圧制御発振器７は入力した信号電圧に応じて発振周波
数を変化させるものであり、この変化し得る発振周波数
の値は超音波モータの最適な駆動周波数を含む所定の範
囲内の値に制限されている。

また電圧制御発振器７は超音波モータの最適な駆動状態
においては、例えば１．２８ＭＨｚの発振周波数の矩形
パルスを出力するよ・うになっている。

分周器９は電圧制御発振器７と接続されるとともに、増
幅器１１およびコイル１３を介して電極１ａと接続され
ている。分周器９は電圧制御発振器７から出力される矩
形パルスの周波数を］／３２に分周して出力する。この
分周器９によって分周されたパルス信号は増幅器１１に
よって増幅された後にコイル１３を介して電極１ａへ印
加される。

シフ１・レジスタ１５のクロツク入力端子Ｖは電圧制御
発振器７と接続されるεともに、データ人力端子Ｄが分
周器９と接続され′Ｃいる。またシフトレジスタ１５の
出力端子Ｑ８が増幅器１７およびコイル１９を介して電
極１ｂと接続されている，，このシフトレジスタ１５は
データ人力端子Ｄから入力したパルス信号、すなわち分
周器９によって分周されたパルス信号の位相を９０″だ
け遅延させて出力端子Ｑ８から出力ずる。このシフトレ
ジスタ１５からのパルス信号は増幅器１７によって増幅
された後にコイル１９を介して電極１ｂへ印加される。

従って、電極１ａへ印加される周波電圧の位相とは９０
°だけ異なる位相の周波電圧が電ｉ１ｂへ印加されるよ
うになっている。

バンドバスフィルタ（Ｂ，Ｐ．Ｆ）２１は電極１ｃと接
続されており、電極ＩＣを介して得られる振動波成分の
うち、第１３図に示す超音波モータのインピーダンスが
最小となる共振周波数ｆ。．の整数倍の倍調波のみを通
過させるためのフィルタである。またこのバントパスフ
ィルタ２１としては電極ＩＣを介して得られる振動波成
分のうち共振周波数ｆ。．の分周波のみを通過させるフ
ィルタを用いて構成してもよい。すなわちバンドパスフ
ィルタ２１は電極ＩＣを介して得られる振動波戊分のう
ち、共振周波数の倍調波若しくは分周波による信号のみ
を抽出する。

整流器２３はバンドパスフィルタ２１と接続されるとと
もに、Ａ／Ｄ変換器２５を介してマイクロコンピュータ
３と接続されている。整流器２３はバントパスフィルタ
２１からの出力を整流して直流電圧に変換する。またＡ
／Ｄ変換器２５は整流器２３からの出力電圧をディジタ
ル信号に変換してマイクロコンビュータ３へ出力する。

次に作用を説明する。

第４図に示すステップＳ１では図示しない電源スイッチ
がオン操作されるとマイクロコンピュータ３が動作を開
始して上限値の駆動周波数に関するデータをＤ／Ａ変換
器５を介して電圧制御発振器７へ出力する。これにより
第５図（Ａ）に示すように時刻ｔ１において上限値の駆
動周波数でなる周波電圧が電極１ａへ印加される。また
同時に電極１ｂには前述した電極１ａへ印加される周波
電圧の位相とは９０°だけ異なる周波電圧が印加される
。

ここで超音波モータの起動開始時における上限値の駆動
周波数について第１３図を参照して説明する。

第１３図に示す如くインピーダンスの値が低くなる第１
の共振周波数ｆ。．と、この第１の共振周波数ｆ。，を
有する共振点の次の共振点となる第２の共振周波数ｆ。

，とが存在する。ここに超音波モータを駆動するに際し
て最適な駆動周波数ｆ１が第１の共振周波数ｆ。．より
もわずかに高く且つ反共振点の周波数ｆ，より低い値、
例えば４０ＫＨｚである場合には、この最適な駆動周波
数ｆ１より高い値で且つ第２の共振周波数ｆ。，よりも
低い値の駆動周波数ｆ，が起動開始時における上限値の
駆動周波数として設定される。すなわち、使用する共振
点の仕様最低温度における共振周波数から、前記共振点
の高周波側の次の共振点の仕様最高温度における共振周
波数までのうち任意の周波数を起動開始時における上限
値の駆動周波数として設定する。仕様最高温度、仕様最
低温度とは、例えばこの超音波モータの温度仕様が−３
０℃〜１００℃とすると、１００℃を仕様最高温度とし
、−３０℃を仕様最低温度とする。

再び第４図を参照するに、ステップＳ３ではバンドパス
フィルタ２１からの信号を読み取る。ここで第１３図に
示すように起動開始時において、駆動周波数ｆ，の周波
電圧が超音波モータへ与えられたとしても、駆動周波数
ｆ，の値が最適な駆動周波数ｆ．よりも大きくかけ離れ
ているため超音波モータは駆動しない。従って電極１Ｃ
から信号が得られないのでバンドパスフィルタ２１は第
５図（Ｂ）に示すように、０レベルの信号を出力する。

ステップＳ５ではバンドパスフィルタ２１からの出力値
と所定の基準値Ｄｓとを比較しており、超音波モータが
駆動されないので、バンドパスフィルタ２１からの出力
値が基準値Ｄｓ以下である場合にはステップＳ７へ進む
。ステップＳ７では駆動周波数の値を前述した上限値の
駆動周波数ｆ，より０．１ＫＨｚだけ低い値に設定する
。

続いてステップＳ９では前記ステップＳ７において設定
した新たな駆動周波数に関するデータをＤ／Ａ変換器５
へ出力する。これにより電圧制御発振器７は３．２ＫＨ
ｚ　（０．１ＫＨｚＸ３２）だけ低い発振周波数の矩形
パルスを出力する。この電圧制御発振７から出力される
矩形パルスは分周器９で分周された後に、増幅器１１お
よびコイル１３を介して電極１ａへ印加される。また同
様に電圧制御発振器７から出力される矩形パルスはシフ
トレジスタ１５によって位相を９０″′だけずらした後
に増幅器１７およびコイル１９を介して他方の電極１ｂ
へ印加される。

ステップＳ９から再びステップＳ３へ戻り、前述した動
作を繰返して実行し、電極１ａおよび１ｂへ印加される
周波電圧の駆動周波数の値を順次０．ＩＫＨｚずつ下げ
ていく。

以上の如く電極１ａおよび１ｂへ印加される周波電圧の
駆動周波数を順次下げていくと第５図（Ａ）および（Ｂ
）に示すように、時刻ｔ３において超音波モータが駆動
を開始する。

超音波モータが駆動を開始する時刻ｔ３から時刻ｔ４ま
での期間においては、バントバスフィルタ２１からの出
力値が基準値Ｄｓよりも低い値であるから、再びステッ
プＳ７およびステップＳ９へ進み、更に駆動周波数の値
を０．ＩＫＨｚずつ低下させていく。

このように駆動周波数を周波数ｆ，へ向けて顧次下げて
いくことにより、第１４図に示す如く超音波モータはそ
の回転数が徐々に増加し、これ（こ応じてバンドパスフ
ィルタ２１からの出力値も徐々に増加する。

ここで電極１ａおよび１ｂへ印加される周波電圧の駆動
周波数の値が最適な駆動周波数ｆ１を飛び越えて、さら
に低い値に設定された場合には第６図（Ｂ）に示すよう
に第１の共振周波数ｆ。，の整数倍の周波数となるいわ
ゆる倍調波による信号が曲線ａに示す基本波による信号
ともに電極ＩＣを介して出力される。

ステップＳ５ではこのような倍調波の信号によってバン
トバスフィルタ２１からの出力値が基準値Ｄｓを上回る
と、ステップ８１１へ進み、゛駆動周波数の値をＱ．ｌ
ＫＨｚだけ増加させる。

これにより電極１ａおよび１ｂへ印加される周波電圧の
駆動周波数の値が第１の共振周波数ｆ。，の近傍であっ
て、且つこの第１の共振周波数ｆ。．よりもわずかに高
い値、例えば最適な駆動周波数ｆ１として４０ＫＨｚが
設定される。

このように電極１ａおよび１ｂへ印加される実際の駆動
周波数の値が最適な駆動周波数ｆ１に設定されると、第
６図（Ａ）の曲線ｂに示すように電極ＩＣにおける倍調
波の発生が低減する。

次に負荷条件、若しくは回転子と固定子との間の摩耗な
どによる経年変化によって実際に印加される駆動周波数
の値が変動した場合の動作を説明する。

前述した如く、電極１ａおよび１ｂへ印加される駆動周
波数が最適な周波数ｆ１から経年変化などによって低下
し、周波数ｆ１以下で且つ第１の共振周波数ｆ。．の値
と近似する値へ変動した場合には、第６図（Ｂ）の曲線
ｂに示すように第１の共振周波数ｆ。．の整数倍の倍調
波の信号が電極ＩＣから出力される。従ってステップＳ
５においてバンドパスフィルタ２１からの出力値が基準
値ＤＳを」二回る場合にはステップＳｌｌへ進み、駆動
周波数の値を０．１ＫＨｚだけ増加させる。これにより
電極１ａおよび１ｂへ印加される実際の周波電圧の駆動
周波数は第１の共振周波数ｆ。．よりもさらに高い値、
例えば最適な駆動周波数ｆ，へ修正される。

なお、バンドパスフィルタ２１として第１の共振周波数
ｆｏ．の分周波戊分のみを通過させるようなフィルタを
用いて構成した場合にも前述したと同様に、このフィル
タからの出力値に基づいて電極１ａおよび１１ｂへ印加
される周波電圧の駆動周波数を最適な値に制御すること
ができる。

以上の如く超音波モータの共振周波数の倍調波若しくは
分周波による信号のみを抽出し、この抽出した値に基づ
いて駆動周波数を制御するように構威したので装置構成
を簡略化することができ、コストの低減を図ることがで
きる。

次に第７図を参照して本発明に係る他の実施例を説明す
る。

本実施例はマイクロコンピュータ３を用いて超音波モー
タの駆動開始時における駆動周波数を前の実施例で述べ
た範囲のうちの任意の周波数に設定し、超音波モータが
起動するまで、この駆動周波数の値を順次低下させるよ
うにしている。

また超音波モータが起動を開始した後においては、位相
比較器３３からの出力に基づいて電極１ａに印加される
周波電圧の位相と電極１ｂへ印加される周波電圧の位相
とを９０６異ならせるように駆動周波数の制御を行なう
ようにしたことを特徴とする。

具体的に説明すると、マイクロコンピュータ３は駆動検
知回路２、マルチプレクサ４及びＤ／Ａ変換器５のそれ
ぞれと接続されている。

駆動検知回路２は例えばロータリーエンコーダなどから
構戊され、超音波モータが駆動したことを検出して検出
信号をマイクロコンピュータ３へ出力する。またマルチ
プレクサ４はマイクロコンピュータ３の出力ボートＰＣ
ＯからＬレベルの信号を人力したときには端子４ｂを選
択してＤ／Ａ変換器５からの出力信号を端子４ｄを介し
てローパスフィルタ６へ出力する。

またマルチプレクサ４はマイクロコンピュータ３の出力
ボートＰＣＯからＨレベルの信号を入力したときには端
子４Ｃを選択し、位相比較器３３からの出力信号を端子
４ｄを介してローバスフィルタ６へ送出する。

ローパスフィルタ６はマルチプレクサ４からの人力信号
を平滑化して電圧制御発振器７へ出力する。

電極１ｃからの検出信号はコンパレータ３１によってパ
ルス信号に変換されて位相比較器３３の端子Ｒへ与えら
れる。

また電極１ａからの信号はコンバレータ３５によってパ
ルス信号に変換されてシフトレジスタ３７のデータ人力
端子Ｄへ与えられる。

シフトレジスタ３７は電圧制御発振器７からの出力をク
ロック信号としてクロック入力端子Ｖへ入力しており、
第８図（Ａ）に示すようにコンパレータ３５からのパル
ス信号をデータ人力端子Ｄへ人力すると、第８図（Ｂ）
に示す如くコンパレータ３５からのパルス信号の位相を
９０″だけ遅延させる。このシフトレジスタ３７によっ
て９０１位相を遅延されたパルス信号は第８図（Ｃ）に
示す如くインバータ３つによって反転された後に位相比
較器３３の端子Ｓへ与えられる。

位相比較器３３では第９図に示すように端子Ｒと端子Ｓ
に入力した双方のパルス信号の位相を比較セる。具体的
に説明すると、第９図に示すよううに、端子Ｒへの正の
パルス信号が端子Ｓへの正のパルス信号よりも早く入力
した場合、すなわち＠ＦＲへ入力したパルス信号の位相
が進んでいる場合にはこの位相差に相応する期間だけＨ
レベルの信号を出力する。また双方の入力端子のうち端
ｆ′−ＲＳへの正のパルスが端子Ｒへの正のパルスより
も先に入力した場合には、この位相差に相応する期間だ
けＬレベルの信号を出力する。その他の期間においては
位相比較器３３の出力端子は高インピーダンス状態に設
定される。

なお、前述した回路部以外の装置構戊については第２図
に示した実施例と同様であり、同一番号を付して詳細な
説明を省略する。

次に第１０図を参照して第７図に示した実施例の作用を
説明する。

図示しない電源スイッチがＯＮ操作されると、マイクロ
コンピュータ３が動作を開始する。ステップ３２１にお
いて出力ボート・ＰＣＯからＬレベルの信号をマルチプ
レクサ４へ出力する。

続いてステップＳ２３において出力ボートＰＡＯ、ＰＡ
Ｌ、ＰＡ２、ＰＡ３からはそれぞれＨレベルとなるパイ
ナリコードのデータをＤ／Ａ変換器５へ出力する。

マルチプレクサ４は入力端子４ｂを選択し、Ｄ／Ａ変換
器５からの信号を端子４ｄを介して出力する。従って電
圧制御発振器７の発振周波数はマイクロコンピュータ３
からの出力データすなわち出力ボートＰＡＯ，ＰＡＩ、
ＰＡ２、ＰＡ３からのバイナリコードのデータによって
決定される。

従って超音波モータの駆動開始時においては、第１３図
に示したように、予め設定された」二限の駆動周波数ｆ
，に設定される。このような上限の駆動周波数ｆ，では
超音波モータが動作しないので駆動検知回路２はＬレベ
ルの信号を出力する。従ってステップＳ２５では人力ボ
ートＰＢＯへＬレベルの信号を入力する。

続いてステップ８２７ではマイクロコンピュータ３へ内
蔵したレジスタＢへ予め設定した定数ｎを設定する。

ステップＳ２９では人力ボートＰＢＯへ人力した信号が
Ｌレベルであるかどうかを判別しており、Ｌレベルの信
号がある場合にはステップＳ３１へ進みレジスタＢへ設
定した定数の値を１だけ減算する。

続いてステップ８３３ではレジスタＢへ設定された値が
０であるかどうかを判別しており、０でない場合には再
びステップＳ２９へ進み、前述した動作を繰返して実行
する。

ステップＳ２９からステップＳ３３までの一連の動作が
繰返されてレジスタＢに設定された値が０になった場合
にはステップ８３３からステップＳ３５へ進む。

ステップＳ３５では出力ボートＰＡＯ、ＰＡ１、ＰＡ２
、ＰＡ３から出力されるパイナリコードで成るデータの
値を１だけ減少させる。

続いてステップＳ３５から再びステップＳ２７へ戻り前
述した動作を繰返して実行する。

すなわち、駆動周波数の値を上限の周波数ｆ，から順次
減少させて最適な駆動周波数ｆ，へ近ずけていく。

以上の如く駆動周波数を順次減少させて、超音波モータ
が動作した場合には駆動検知回路２がこれを検出してＨ
レベルの信号をマイクロコンピュータ３へ出力する。こ
れによりステップＳ２９か・らステップＳ３７へ進み、
出力ボートＰＣＯからＨレベルの信号をマルチプレクサ
４へ出力する。

マルチプレクサ４はマイクロコンビュータ３からＨレベ
ルの信号を人力すると、端子４ｃを選択し、位相比較器
３３からの信号を端子４ｄを介（７て送出する。

従って電圧制御発振器７は位相比較器３Ｂからの信号に
基づいて発振周波数を変化させる。これにより電極１ｃ
からの検出信号と電極１ａへ印加される周波電圧との双
方の位相差が９０°となるように制御される。

以上の如く第７図に示した実施例は超音波モータが起動
したことを検出した場合には、直ちにＰＬＬによる位相
制御を実行するように構成し５たので、駆動周波数の値
を最適な値に制御することができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、超音波モータ
の起動時においては、最適な駆動周波数よりも高い周波
数の電圧を印加し、この電圧の周波数を順次低下させる
ように構戊したので、超音波モータの共振点を通過する
ことなく、不快な異音の発生を確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明に係る一実施
例を示したブロック図、第３図は超音波モータの電極構
成を示した説明図、第４図は第２図の作用を示したフロ
ーチャート、第５図は駆動周波数の変化と対応して超音
波モータの動作状態を示したグラフ、第６図はモニター
用の電極から発生する信号波形図、第７図は本発明に係
る他の実施例を示したブロック図、第８図及び第９図は
第７図に示しｔ；実施例の各部の信号波形図、第１０図
は第７図に示した実施例の作用を示したフローチャート
、第１１図は従来例を示したブロック図、第１２図は第
１１図に示した従来例の作用を示したフロ・−チャート
、第１３図は超音波モータの駆動周波数に対するインピ
ーダンスの変化を示したグラフ、第１４図は駆動周波数
の変化に対する超音波モータの回転数を示Ｉ７たグラフ
である。 １・・・固定子 ３・・・マイクロコンピュータ ７・・・電圧制御発振器 ３３・・・位相比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意の共振周波数の近傍であってかつ当該共振周
   波数より高い駆動周波数の電圧を圧電体に印加し、当該
   圧電体に生じる超音波振動によって超音波モータを駆動
   する超音波モータの起動装置において、 前記圧電体に印加する電圧の周波数を、予定される前記
   駆動周波数より高く、前記共振周波数より高い周波数で
   次に来る共振周波数より低い周波数に設定すると共に、
   順次当該周波数を下げて出力する起動手段を有すること
   を特徴とする超音波モータの起動装置。