JPH0429578A - 振動波モータの駆動回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、振動体に生ぜしめた進行性振動波により振動
体と接している移動体を摩擦駆動する、いわゆる振動波
モータ特にその駆動回路に関するものである。

［従来の技術］ 従来振動波モータの駆動回路は第４図の如く構成されて
いた。

図中１は振動子を示しこの振動子上に電歪素子又は圧電
素子か配されている。１−１゜１−２か駆動用電極で、
それぞれ駆動信号を電歪素子に印加する。１−３か検出
用電極て電歪素子の出力電圧を検知する。ｌ−４か共通
電極である。

２は十入力端を前記検出用電極１−３に接続すると共に
一入力端に基準電圧ｖＡか入力されるレベルコンパレー
タである。

１２はその一方の入力端を前記コンパレータ２の出力と
接続すると共に他方の入力をコンパレータ１６と接続す
るフェイズコンパレータ（位相比較回路）である、該フ
エイズコンパレータは例えばＵ　Ｓ　Ｐ　４２９１２７
４号て周知てあり、その詳細な説明は省略するか入力信
号の位相差を検知して位相差か存在する場合のみ出力を
発生するものである。

６は位相シフタて６−１は電圧制御発振器（ＶＣＯ）５
の出力かつながれておりＶＣＯ出力の周波数信号か００
と９０°の位相間係て２系列作られ、それぞれ出力端６
−２．６−３から出力される。

７は出力回路てその入力はシフター６の出力端６−２に
接続され、その出力はコイル１０を経て１−１の駆動電
極に接続されている。

９はエクスクルシブオアゲートｅｘ−ｏｒてその入力は
シフター６の出力端６−３及び回転方向を制御端子に接
続されておりその出力は出力回路８を経てコイル１１に
接続され、さらにコイルから１−２の駆動電極に接続さ
れている。尚上記コイル１０．１１は電極１−１゜１−
２と共に電気的共振回路を構成している。

又、上記出力回路７．８における入力と出力間の位相関
係は同位相となる様構成されている。

１６はコンパレータてその十人力に電極１−２、−人力
に基準電圧ｖＡか接続されている。

又その出力はフェイズコンパレータ１２のＳ入力端１２
につなかれている。

フェイズコンパレータの出力は、制御用マイコン４に入
力される。１４は例えば振動子ｌにて回動される可動部
材に連動して回転するパルス板にて構成される速度検出
手段てあり、その信号は速度演算回路１５を経て制御用
マイクロコンピュータ（マイコン）４に入力される。

次に該第４図の動作について説明する。

初期状態ては、制御用マイコン４か共振周波数より充分
高い周波数を出力する様にＶＣＯ５に指令を与える。

該ＶＣＯ５の出力パルスは位相シフター６にて位相差か
９０″のパルスを出力端６−２゜６−３からそれぞれ送
出する。該シフター６の出力端６−２からのパルスは出
力回路７、コイルｌＯを介して駆動電極１−１へ印加さ
れる。

コイルｌＯのインダクタンス、電極１−１゜１−４間の
キャパシタンスと抵抗にて直列共振を起こすため、上記
シフターの出力か方形波（パルス）てあっても、電極１
−１における駆動波形は正弦波である。

今、正転モートか選択されているものとするとｅｘ−ｏ
ｒ９の一方の入力にはＬ（ロー）か入力され、出力回路
８への入力パルスは位相か９０°進んだパルスか印加さ
れコイル１１を経て、電極１−１に対し９０″進んだ正
弦波力１電極１−２に印加される。これにて電極１−１
゜１−２には互いに９０°位相の異なる正弦波が印加さ
れることになり、振動子の表面には進行性振動波が生じ
、摩擦、接触しているロータか該振動波にて回転させら
れる。

この様にして、振動体の表面に振動波か発生すると、電
極１−３からは振動状態を表わす出力波形（正弦波）が
発生し、これがコンパレータ２に印加され基準レベルＶ
Ａにてロジックレベルの電圧にリミットされ、フェイズ
コンパレータ１２の一方の入力端Ｒに上記電極ｌ−３に
発生した正弦波の周波数と位相を有するパルスとして印
加される。

又、一方電極１−１の駆動波形も同様にコンパレータ１
６によりパルスに変換され、フェイズコンパレータ１２
の入力端Ｓに印加される。

フェイズコンパレータ１２は入力端ＲとＳにされたパル
スの位相信号を制御用マイコン４に入力する。

該位相差信号により、現在の周波数かどれたけ共振から
ずれているかわかるのて制御用マイコン４は該位相差信
号かある値になったか否かを判断し、その値になるまて
周波数を下げるようにｖｃｏｓへ指令を与える。そしで
ある値（共振近傍の値）になると、周波数を変えないよ
うに制御する。

又、制御用マイコン４には速度検出手段により得られた
速度信号も入力され、速度制御も可能となっている。

以上の従来例は駆動電圧と、振動体に貼りあわせた検出
器との位相を見るものであるか、このほかにも検出器の
出力の大きさを見るものや、該モータに流れ込む電流を
見るものなとかある。

［発明か解決しようとしている課題］ 上記従来例ては周波数を下げていったときに急に速度ダ
ウンするということをなくするために、駆動波形と振動
検出電極からの信号との位相差から、周波数を下げて行
なったときに、急に速度か落ちる周波数になる手前（共
振周波数近傍）で、周波数を下げるのをやめるようにし
ているのだか、これては正弦波をパルスに変える回路、
パルスとパルスの位相差を検出する回路、該位相差より
、周波数を決定するアルゴリズムなど構成か複雑になっ
てしまう。

また速度信号のみから、速度か落ちる周波数を得るには
、１回周波数をスキャンしなければならず移動体か大き
く動いてしまうという欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記事項に鑑みなされたものて振動体を接触
させた電歪素子に位相の異なる周波電圧を印加して、該
振動体に生ずる進行性振動波によって、該振動体と接触
させた移動体を駆動させる振動波モータの駆動回路にお
いて電源投入詩に前記周波電圧の位相を実際の駆動と異
なった状態て周波数を順次変動させ、その変動させた各
周波数での該移動体の駆動速度を計測し、その計測値が
最大となる周波数を記憶し、以後は該位相差を実際の駆
動状態に戻し該周波数より高い周波数て駆動するように
した振動波モータの駆動回路を提供するものである。

［実施例］ 第１図は本発明に係る振動波モータの駆動回路の一実施
例を示す回路図である。図において第４図示回路と同一
構成部には同一記号を付しである。この第１図実施例て
は速度演算回路１５の出力によってマイコン４を制御し
、ｖｃｏｓの出力を上記演算回路１５の出力にのみ基き
決定している点とスイッチＳＷを設け。

位相シフターの出力６−３と６−４を切り換えている点
のみ第４図回路と異なっている。

次いて、第２図のフローチャート図に従って本実施例を
説明する。

電源を投入すると、＃１が実行され＃２に進み、スイッ
チＳＷをシフター６の６−４と接続する。＃４にてに＝
Ｏとして＃５て（ｆｏ＋△ｆｘｎ）の周波数に決定する
。このときｆ。はとの温度でも振動波モータか最高速度
て回るときの周波数より低く、（ｆ、＋△ｆｘｎ）は振
動波モータの共振周波数より十分に高い周波数である。

これにより位相か３０°異なる周波数ｆｏ＋△ｆＸｎの
周波信号を電極１−１゜１−２に印加される。又、＃６
てはその時の速度検出手段１４からの信号にて演算回路
１５にて検出された速度（Ｎｏ）を記憶する。

次に＃７．　＃８．＃５を実行し周波数を１段下げ（ｆ
ｏ＋△ｔ　ｘ　（ｎ−１）　）にて駆動し、＃６てその
時の速度Ｎ１を検出する。その後＃７、＃９．＃１０を
実行しＮ１≧Ｎ０てあれば＃１１．＃５にてまた周波数
を１段下げる。

（ｆｏ＋△ｆ　ｘ　（ｎ−２）　） 以上の動作を繰り返していくと、ある周波数（ｆｏ＋△
ｆ　ｘ　（ｎ−２）　）て最高速となり、この周波数を
越えると、急激に速度かタウンする。

よって、この状態な＃１０にて検出し、＃１２にて最高
速のときの周波数（ｆｓａｘ）を記憶し、＃ｌに戻る。

これにより、振動波モータの初期設定か終了する。

２回目以降の動作は、以下の通りである。

＃１に次いて＃３か実行されスイッチＳＷにてｅｘ−ｏ
ｒゲート９への入力を９０６シフトした信号６−３に切
り換える。この後＃４゜＃５にてスタート周波数（ｔｏ
十△ｆｘｎ）てモータを駆動し＃６にて速度（Ｎｏ）を
検出する。この後＃８．＃５．＃６．＃７．＃９．＃１
３にて（ｆｏ＋△ｆ　ｘ　（ｎ−１）　）の周波数にお
ける速度（Ｎ１）か目標速度（ＮＣ）に達しているか否
かを判断し、目標速度（Ｎｃ）に達していれば、＃１４
にてその周波数て駆動する。

目標速度Ｎｃに達していなければ＃１５にて周波数か最
高速のときの周波ａ（ｆ　ｗａｘ）よりまた高いことを
確認して＃８．＃５を実行し周波数を１段下げる。Ｃｔ
ｏ＋△ｆ　ｘ　（ｎ−２）　）次にこの時の検出速度（
Ｎ２）と目標速度（ＮＣ）を比較する。Ｎｔ　＜Ｎｃて
あれば、このときの周波数（ｆｏ十△ｆ　Ｘ　（ｎ−２
）　）が最高速のときの周波ｆｉｆ■ａｘより高ければ
、周波数をまた１段下げる。以後ＮＫ　　（Ｋ＝１．２
゜３・・・）くＮｃでそのときの周波数が最高速の周波
数（ｆ■ａＸ　）に達していないときは、以上の動作を
繰り返す。そして、＃１３検出速度（ＮＫ）≧目標速度
（Ｎｃ）になったときに、周波数のスキャンを止め、そ
の周波数て駆動する。（第３図−（ａ）） もし、目標速度ＣＮＣ）に達する前に最高速の周波数（
ｆｓａｘ）になったときは、その周波数でスキャンを止
めその周波数て駆動する。

（第３図−（ｂ）） 以上の様に、最高速の周波数を求めるときに、通常の駆
動時に電極１−１．１−２へ入力される位相差９０″に
対して位相差を３０°にしているので、さほど動くこと
なくその周波数が求められる。

又、本実施例ては最高速を求めるとき、電極１−１．１
−２への入力位相差を３０６にしているかＯ″以上あれ
ば、何度ても良い。

又、本実施例は周波電圧の位相差を変えて、移動体の送
り速度を減らしているか、低電圧で駆動することにより
、送り速度を減らすことも可能である。

また、本実施例の制御法か用いられる振動波モータは円
環型、円板型、その他共振を利用するものてあればどれ
にでも利用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のように速度検知手段を利
用した制御法を用いれば、共振検知のための回路やアル
ゴリズムがなくなり、簡単な構成て、単純なアルゴリズ
ムの駆動回路を供給てきる。

また、周波数スイープして最高速の周波数を求めるとき
移動体を大きく動かすことなく最高速の得られる周波数
を見つけ出すことかてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る振動波モータの駆動回路の一実施
例を示す回路図。 第２図は第１図回路におけるフローチャートを示す説明
図。 第３図は第１図実施例での周波数に対する速度特性を示
す波形図。 第４図は従来例を示す回路図である。 １−１〜ｌ−４・・・振動波モータの電極２．１６−・
・コンパレータ ４・・・制御用マイコン（ＣＰＵ） ５・・・電圧制御発振器 ６・・・位相シック ７．８・・・出力回路 ９・・・ｅｘ−ｏｒゲート回路 １０．１１・・・コイル １２・・・フェイスコンパレータ １４・・・速度検出器 １５・・・速度検出回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電気−機械エネルギー変換素子に互いに位相の異なる
   周波電圧を印加することにて、固定子表面に進行性振動
   波を発生させ、該振動波にてロータを駆動する振動波モ
   ータにおいて、 駆動回路への電源投入時に、前記周波電圧 の位相差を実際にロータを駆動するときとは異なった状
   態にし、各周波数でのロータの駆動速度を計測しその計
   測値を順次比較演算 し、該計測値が最大となる周波数を記憶し、駆動時には
   該周波電圧の位相差を通常の位相差にもどし、該周波数
   より高い周波数の周波電圧で駆動することを特徴とする
   振動波モータの駆動回路。