JPS63206171A - 超音波モ−タの駆動制御回路 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、超音波モータの回転数を制御する駆動制御回
路に関する。

Ｂ、従来の技術 電歪素子に交流信号を供給して振動させ、これにより弾
性体に進行性振動波を形成せしめ移動体を駆動する超音
波モータが知られている。

この種の超音波モータとしては回転型とリニア型とがあ
り、回転型は第５図（ａ）、（ｂ）に示すとおり、環状
の弾性体３１に同形状の移動体３２をばね部材（図示せ
ず）により所定の押圧力で押圧するように構成される。

また弾性体３１の裏面には電歪素子３３が貼着され、そ
の電歪素子３３の表面３３ａにはセグメント電極３４ａ
〜３４ｄが形成され、セグメント電極３４ｂと３４ｄの
下の電歪素子３３は交互に互い違いに分極されている。

超音波モータは一般に３０ＫＩ（ｚ〜４０ＫＨｚの周波
信号（交流やパルス信号を含めた信号）で駆動されるが
、最適周波数の範囲は数１０Ｉ（ｚと極めて狭く、また
、最適周波数は電源電圧の低下や負荷の大小、各部の摩
耗などによって変化する。そこで、特開昭５９−１７８
９８１号公報には、機器の使用に先立ち所定の操作、例
えばカメラの電源スイツチオンによってモータ駆動周波
数を小さい方から大きり、１方へ順次にスイープし、そ
のときのモータ回転数を監視して最適周波数（例えば最
大回転数が得られる周波数）を見出す駆動制御回路が開
示されている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述した従来の超音波モータの駆動制御
回路では、電源スイツチオン操作に応答して最適周波数
を検出するため、電源スイツチオン後、回転数が最適周
波数の許容範囲からずれたり、あるいはモータ回転数が
急に変動する場合にはその変動に追従できないという問
題があった。

本発明の目的は、所定の操作を行なうことなく。

モータの回転数が最適周波数の範囲内にあるか否かを常
に監視し、許容範囲からずれている場合には最適周波数
を設定し直して超音波モータを駆動する超音波モータの
駆動制御回路を提供することを目的としている。

Ｄ０問題点を解決するための手段 第１図のクレーム対応図に示すとおり、本発明に係る超
音波モータの駆動制御回路は、周波信号を駆動信号とし
て超音波モータ５１に供給する駆動信号出力手段５２と
、超音波モータ５１の回転数を検出する回転数検出手段
５３と、周波信号の周波数を順次に変更する周波数変更
手段５４と、この周波数変更手段５４により周波信号の
周波数を変更して超音波モータ５１を回転させたときに
、検出された回転数から超音波モータ５１が効率よく回
転する最適周波数を検出する最適周波数検出手段５５と
を備える。そして、上述の問題は、検出されたモータ回
転数が最適周波数の許容範囲内にあるか否かを判断する
判断手段５６と、許容範囲内にあると判断されると駆動
信号の周波数を変更せず、許容範囲内にないと判断され
ると周波数変更手段５４と最適周波数検出手段５５とを
駆動せしめて最適周波数を検出し、この検出された最適
周波数の駆動信号を供給するよう駆動信号出力手段５２
を制御する周波数制御手段５７とを具備することにより
解決される。

Ｅ０作用 回転数検出手段５３が超音波モータ５１の回転数を常に
監視する。判断手段５６は回転数検出手段５３によって
検出された超音波モータ５１の回転数が現在設定されて
いる最適周波数の許容範囲にあるか否かを判断し、許容
範囲内にないときには周波数制御手段５７が周波数変更
手段５４と最適周波数検出手段５５を駆動せしめて最適
周波数を検出する。駆動信号出力手段５２は検出された
最適周波数の周波信号を超音波モータ５１に印加して駆
動するので、超音波モータ５１の回転数は常に安定して
いる。

Ｆ、実施例 第２図ないし第４図により本発明の詳細な説明する。

第２図において、超音波モータ１０は駆動回路１９によ
って周波電圧（周波信号）が印加されて回転するように
なっている。超音波モータ１ｏに同期した光パルスがエ
ンコーダ（図示せず）などによって形成され、フォトト
ランジスタ１１のコレクタから第３図（ａ）のようなパ
ルス信号が得られる。

フォトトランジスタ１１のコレクタは抵抗１２を介して
所定の電圧に保持されている一方、エミッタは接地され
ている。またフォトトランジスタ１１のベースには超音
波モータ１０の回転数に相応した前述の光パルス信号が
加わるようになっている。フォトトランジスタ１１の出
力は、第３図（ａ）に示すようパルス信号ＡとなってＴ
フリップフロップ（以下、単にフリップフロップ）１３
の入力端子Ｔに加わり、フリップフロップ１３の出力端
子Ｑから分周されて出力される。論理積回路１５には、
フリップフロップ１３の出力端子Ｑから分周された第３
図（ｂ）に示すような出力信号Ｂと、パルスジェネレー
タ１４からの第３図（ｃ）に示すようなパルス信号Ｃと
が加わり、出力信号Ｂとパルス信号Ｃとの論理積をとっ
た論理積信号りが第３図（ｄ）に示すように出力される
。

カウンタ１６には第３図（ｄ）に示す論理積信号りが加
わり論理積信号りのパルス数を計数し、このパルス数を
超音波モータ１ｏの回転数を表示するものとしてプロセ
ッサ１７に出力する。

プロセッサ１７は、後述する処理手順により、カウンタ
１６で計数したパルス数、すなわち超音波モータ１０の
回転数に基づいて最適周波数およびその許容範囲を算出
し、許容範囲内で超音波モータ１０が常時回転するよう
に制御する。発振回路１８はプロセッサ１７からの出力
によって定められる最適周波数の周波信号を駆動回路１
９に加え、駆動回路１９は最適周波数の駆動信号で超音
波モータ１ｏを駆動する。

なお、プロセッサ１７はフリップフロップ１３およびカ
ウンタ１６を通常リセットしており、所定の期間に限っ
てこれらのリセット状態を解除するようになっている。

以上の構成の実施例において、駆動回路１９が駆動信号
出力手段５２を、カウンタ１６が回転数検出手段５３を
、プロセッサ１７が周波数変更手段５４．最適周波数検
出手段５５２判断手段５６゜周波数制御手段５７をそれ
ぞれ構成する。

このような構成の超音波モータの駆動制御回路の動作を
第４図（ａ）〜（ｃ）のフローチャートを用いて説明す
る。

超音波モータ１０の駆動に際して、第４図（ａ）に示す
ようにプロセッサ１７は先ず超音波モータ１０の回転数
の最大値を検出して、最大値をとる周波数を最適周波数
として検出する（ステップ１０１）。最大値の検出は、
第４図（ｂ）に基づいて後述するように、基本的に超音
波モータ１０に印加する周波電圧の周波数を下限周波数
から上限周波数へ順次にスイープさせることによって行
なわれる。次いでプロセッサ１７は回転数の最大値をと
る最適周波数の許容範囲を設定する（ステップ１０２）
。しかる後に、回転数を監視しくステップ１０３）、回
転数が許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップ１
０４）。回転数が許容範囲内にあるならば再びステップ
１０３に戻り回転数を常時監視する。ステップ１０４に
おいて回転数が許容範囲にないと判断されると、ステッ
プ１０１に戻り、再度、最適周波数およびその許容範囲
を検出する。

第４図（ｂ）は、第４図（ａ）のステップ１０１におい
て行なわれる最適周波数を検出する処理の流れを示すフ
ローチャートである。第４図（ｂ）において、プロセッ
サ１７は、スイープの下限周波数値を発振回路１８を介
して駆動回路１９に供給すると（ステップ２０１，２０
２）、駆動回路１９は超音波モータ１０に下限周波数の
周波電圧（駆動信号）を印加する（ステップ２０３）。

次いで、周波電圧を印加してから一定時間が経過したか
否かを判断する（ステップ２０４）。一定時間が経過し
ていないときには超音波モータ１０の回転数はまだ安定
していないので一定時間が経過するまで待つため再びス
テップ２０４に戻る。ステップ２０４で一定時間が経過
したときにはＴフリップフロップ１３およびカウンタ１
６のリセット状態を所定時間解除する（ステップ２０５
）。

この所定時間中のＱ出力の立上り時にカウンタ１６に第
３図（ｄ）に示すようなパルスが入力され、カウンタ１
６はそのパルス数を計数する（ステップ２０６，２０７
）。所定時間が経過すると、プロセッサ１７はカウンタ
１６によるカウント結果をカウントメモリ（図示せず）
に格納するとともに、Ｔフリップフロップ１３およびカ
ウンタ１６をリセットする（ステップ２０８）。これに
よって一つの周波数値に対して計数されたパルス数が計
数されカウントメモリに格納されたことになる。

次いで、現在の周波数値が上限周波数であるか否かを判
別しくステップ２０９）、上限周波数でないときには現
在の周波数をΔｆだけ増加させスイープさせて（ステッ
プ２１０）、再びステップ２０２に戻り、同様の処理を
行ない設定周波数に対するパルス数をメモリに格納する
。ステップ２０９において、予定の上限周波数が判断さ
れると、カウントメモリには、下限周波数から上限周波
数までΔｆごとに段階的に増加させた周波数値に対する
パルス数が格納される。次いで、このカウントメモリに
格納されたパルス数すなわち回転数をそれぞれ比較しく
ステップ２１１）、そのうちで最大のものを選択する（
ステップ２１２）。

しかる後、最大回転数を与える周波数値を設定し、この
周波数で発振回路１８を発振させて駆動回路１９に信号
を供給する（ステップ２１３）と、駆動回路１９はその
周波数の駆動信号を超音波モータ１ｏへ供給する。

第４図（ｃ）は第４図（ａ）のステップ１０３において
行なわれる回転数を監視する処理の流れを示すフローチ
ャートである。第４図（ｃ）において、プロセッサ１７
は、先ずタイマ（図示せず）に所定の時間を設定する（
ステップ３０１）。次いでＴフリップフロップ１３およ
びカウンタ１６のリセット状態を解除する（ステップ３
０２）。

これによってカウンタ１６はタイマに設定された所定の
期間中のＱ出力の立上り時間だけパルス数を計数する（
ステップ３０３，３０４）。この計数されたパルス数は
超音波モータ１０の現在の回転数を表わしており、その
結果がカウントメモリ（図示せず）に格納される（ステ
ップ３ｏ５）。

しかる後、Ｔフリップフロップ１３およびカウンタ１６
を再びリセットする（ステップ３０６）。

このように本実施例によれば、超音波モータが最大回転
数となる最適周波数および許容範囲を予め設定し、現在
の超音波モータ１０の回転数が許容範囲からずれている
か否かを常に監視し、ずれているときに再度最適周波数
および許容範囲を見出すようにしているので、例えば超
音波モータの回転数が急に変動するような場合にも、超
音波モータを安定して駆動することができる。

Ｇ０発明の詳細 な説明したように本発明によれば、超音波モータの回転
数を常に監視して、回転数が最適周波数の許容範囲内に
ない場合には、再度最適周波数を検出し、新たに検出さ
れた最適周波数により超音波モータを駆動するようにし
ているので、超音波モータを常に安定した状態で駆動す
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である。 第２図は本発明に係る超音波モータの駆動制御回路の一
実施例の構成図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図に示す
駆動制御回路のタイムチャート、第４図（ａ）〜（ｃ）
は第２図に示す駆動制御回路の処理流れを示すフローチ
ャート、第５図（ａ）は回転型超音波モータの概略構成
図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）のｂ−ｂ線における断
面図である。 １０．５１：超音波モータ １１：フォトトランジスタ １３：Ｔフリップフロップ １４：パルスジェネレータ １５：論理積回路　　　１６：カウンタ１７：プロセッ
サ　　　１８：発振回路１９：駆動回路　　　　５２：
駆動信号出力手段５３：回転数検出手段　５４：周波数
変更手段５５：最適周波数検出手段 ５６：判断手段　　　　５７：周波数制御手段特許出願
人　　日本光学工業株式会社 代理人弁理士　　　永　井、冬　起 第１図 ｄＣ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　周波信号を駆動信号として超音波モータに供給する駆
   動信号出力手段と、前記超音波モータの回転数を検出す
   る回転数検出手段と、前記周波信号の周波数を順次に変
   更する周波数変更手段と、この周波数変更手段により前
   記周波信号の周波数を変更して前記超音波モータを回転
   させたときに、検出された回転数から超音波モータが効
   率よく回転する最適周波数を検出する最適周波数検出手
   段とを備えた超音波モータの駆動制御回路おいて、検出
   されたモータ回転数が最適周波数の許容範囲内にあるか
   否かを判断する判断手段と、 許容範囲内にあると判断されると前記周波信号の周波数
   を変更せず、許容範囲内にないと判断されると前記周波
   数変更手段と最適周波数検出手段とを駆動せしめて最適
   周波数を検出し、この検出された最適周波数の周波信号
   を供給するよう前記駆動信号出力手段を制御する周波数
   制御手段とを具備することを特徴とする超音波モータの
   駆動制御回路。