JP2874796B2 - Control device for vibration actuator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はいわゆる超音波モータ等の振動アクチュエ
ータのための制御装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for a vibration actuator such as a so-called ultrasonic motor.

［従来の技術］ 最近、圧電素子や電歪素子を利用した、いわゆる超音
波モータ等の振動アクチュエータが実用化されている。
この振動アクチュエータは、交流電源によって振動させ
られる振動体と、該振動体の表面に圧接されつつ該振動
体の振動によって移動する移動体と、から成っている。
この振動アクチュエータの速度制御（すなわち、該移動
体の速度制御）は、該移動体に機械的に連結されたエン
コーダ等の検出器によって該移動体の位置変化を検出
し、このエンコーダの出力をマイクロコンピュータにて
演算することによって該移動体の速度を検出し、その検
出速度に応じて該振動体の振動を制御することにより行
われていた。[Related Art] Recently, vibration actuators such as so-called ultrasonic motors using piezoelectric elements or electrostrictive elements have been put to practical use.
The vibration actuator includes a vibrating body that is vibrated by an AC power supply, and a moving body that is moved by the vibration of the vibrating body while being pressed against the surface of the vibrating body.
The speed control of the vibration actuator (that is, the speed control of the moving body) is performed by detecting a change in the position of the moving body by a detector such as an encoder mechanically connected to the moving body, and outputting an output of the encoder to a micro-meter. It has been performed by detecting the speed of the moving body by calculating with a computer and controlling the vibration of the vibrating body according to the detected speed.

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来の速度制御方法では、該移動体の瞬時位
置の変化をエンコーダにより検出しているが、該移動体
は該振動体に接触しているので移動するばかりでなく振
動もしているため、該移動体の移動量を検出しているエ
ンコーダは、実際は該移動体の移動と該移動体の振動と
が重畳した動きを検出していることになり、従って該エ
ンコーダの出力の信頼性には問題があった。上述した従
来の速度制御方法においては、該移動体の速度が高い場
合には該振動体の振動による影響は相対的に小さくなる
ため制御性能が著るしく低くなることは避けられるが、
該移動体の移動速度が非常に低速である場合には該エン
コーダの出力に該移動体の振動による影響が非常に大き
く現れてくるため、該エンコーダの出力の精度及び信頼
性は著るしく低下してしまう。従って、上述の如き従来
の速度制御方法は低速の振動式アクチュエータの速度制
御もしくは低速時の振動式アクチュエータの速度制御に
は適用できなかった。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described conventional speed control method, a change in the instantaneous position of the moving body is detected by the encoder, but the moving body moves because it is in contact with the vibrating body. Not only does it vibrate, but the encoder that detects the amount of movement of the moving body actually detects a movement in which the movement of the moving body and the vibration of the moving body are superimposed. There was a problem with the reliability of the output of the encoder. In the conventional speed control method described above, when the speed of the moving body is high, the influence of the vibration of the vibrating body is relatively small, so that the control performance can be prevented from being significantly reduced,
When the moving speed of the moving body is very low, the influence of the vibration of the moving body appears very much on the output of the encoder, so that the accuracy and reliability of the output of the encoder are significantly reduced. Resulting in. Therefore, the conventional speed control method as described above cannot be applied to the speed control of a low-speed vibration type actuator or the speed control of a low-speed vibration type actuator.

それ故、本発明の目的は、移動体の速度が低い振動式
アクチュエータの速度制御もしくは低速時の速度制御を
高精度に行うことができる速度制御装置を提供すること
である。Therefore, an object of the present invention is to provide a speed control device capable of performing high-accuracy speed control of a vibration-type actuator in which the speed of a moving body is low or speed control at a low speed.

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電
気−機械エネルギー変換素子に対して周波信号を印加し
て、振動体を励振させ駆動力を得る振動アクチュエータ
のための制御装置において、前記アクチュエータの駆動
力にて該アクチュエータとの相対的な移動を行う移動体
の前記アクチュエータに対しての相対的な移動に応じた
信号を出力する移動状態検出手段と、該移動状態検出手
段からの出力信号のうち前記アクチュエータの振動の周
期に応じたタイミングでの信号に基づいて移動状態を評
価する処理回路と、を設けたことを特徴とするものであ
る。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 applies a vibration to obtain a driving force by applying a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element to excite a vibrating body. In a control device for an actuator, a moving state detecting unit that outputs a signal corresponding to a relative movement of the moving body that performs relative movement with the actuator with a driving force of the actuator, and And a processing circuit for evaluating a moving state based on a signal at a timing corresponding to a cycle of vibration of the actuator among output signals from the moving state detecting means.

同じく、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明
において、前記アクチュエータの振動状態に応じた周波
信号を形成する振動状態検知手段が設けられ、前記処理
回路は、該検知手段からの周波信号の周期に応じたタイ
ミングでの前記移動状態検出手段からの信号を処理する
ものであることを特徴とするものである。Similarly, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, vibration state detecting means for forming a frequency signal according to the vibration state of the actuator is provided, and the processing circuit includes a frequency signal from the detecting means. A signal from the moving state detecting means is processed at a timing according to a signal cycle.

同じく、請求項３記載の発明は、電気−機械エネルギ
ー変換素子に対して周波信号を印加して、振動体を励振
させ駆動力を得る振動アクチュエータのための制御装置
において、前記アクチュエータの駆動力にて該アクチュ
エータとの相対的な移動を行う移動体の前記アクチュエ
ータに対しての相対的な移動に応じた信号を出力する移
動状態検出手段と、該移動状態検出手段からの出力信号
のうち前記電気−機械エネルギー変換素子に対して印加
される周波信号の周期に応じたタイミングでの信号に基
づいて移動状態を評価する処理回路と、を設けたことを
特徴とするものである。Similarly, the invention according to claim 3 is a control device for a vibration actuator that applies a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element to excite a vibrating body to obtain a driving force. Moving state detecting means for outputting a signal corresponding to the relative movement of the moving body relative to the actuator with respect to the actuator, and the electric signal among the output signals from the moving state detecting means. -A processing circuit for evaluating a moving state based on a signal at a timing corresponding to a cycle of a frequency signal applied to the mechanical energy conversion element.

［作用］ 上記した請求項１〜３に係る発明の構成では、移動状
態検出手段からは振動の影響を受けない出力信号を得る
ことができ、振動アクチュエータを低速で高精度に制御
することができる。[Operation] With the configuration of the invention according to claims 1 to 3, it is possible to obtain an output signal that is not affected by vibration from the moving state detection means, and to control the vibration actuator at low speed and with high accuracy. .

［実 施 例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。なお、以下に説明する実姉例は、リング形振動体及
びリング形移動体から成る回転型のいわゆる超音波モー
タとしての振動アクチュエータに本発明を適用したもの
であるが、本発明が適用される振動アクチュエータはこ
れに限るものではなく、往復動型、揺動型などであって
もよいことは明らかである。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the actual example described below, the present invention is applied to a vibration actuator as a so-called ultrasonic motor of a rotary type including a ring-shaped vibrating body and a ring-shaped moving body. It is apparent that the actuator is not limited to this, but may be a reciprocating type, a swing type, or the like.

第１図は本発明の第１実施例を示した概略図である。
同図において、１は不図示の支持部材に固定されたリン
グ形の振動体、２は振動体１の表面に進行波振動を生じ
させるために該振動体１に固着されている電気−機械エ
ネルギー変換素子としての圧電素子群、３は振動体１の
表面に圧接された状態で振動体１の円周方向に沿って移
動するロータ（すなわち移動体）、４はロータ３に固定
された軸、５は軸４の一端に固定されたカップリング、
６はカップリング５の一端に取付けられたロータリーエ
ンコーダ、７は軸４の他端に取付けられた負荷（たとえ
ばロール等の被駆動回転体）、８は圧電素子群２に互い
に90゜だけ位相の異った２種の交流駆動電圧Ａ及びＢを
印加するとともに圧電素子群２の中に設けられている振
動検出電極から生じる振動検出信号Ｓを取込む振動振幅
制御回路、９はロータリーエンコーダ６の出力パルスを
カウントするカウンタ、10はカウンタ９の出力をサンプ
リングするサンプリング回路、11は所定電圧値と該振動
検出電極の出力とを比較するコンパレータ、12はコンパ
レータ11の基準電圧を設定する電池、13はOR回路、14は
速度指令に基いて振動振幅制御回路８を制御する振幅指
令（すなわち、速度制御信号）を発するCPU、である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a ring-shaped vibrating body fixed to a support member (not shown), and 2 is electromechanical energy fixed to the vibrating body 1 to generate traveling wave vibration on the surface of the vibrating body 1. A piezoelectric element group 3 as a conversion element, a rotor (that is, a moving body) that moves along the circumferential direction of the vibrating body 1 while being pressed against the surface of the vibrating body 1, 4 is an axis fixed to the rotor 3, 5 is a coupling fixed to one end of the shaft 4,
Reference numeral 6 denotes a rotary encoder attached to one end of the coupling 5, reference numeral 7 denotes a load (for example, a driven rotary body such as a roll) attached to the other end of the shaft 4, and reference numeral 8 denotes a A vibration amplitude control circuit which applies two different AC drive voltages A and B and takes in a vibration detection signal S generated from a vibration detection electrode provided in the piezoelectric element group 2. A counter that counts output pulses, 10 is a sampling circuit that samples the output of the counter 9, 11 is a comparator that compares a predetermined voltage value with the output of the vibration detection electrode, 12 is a battery that sets a reference voltage of the comparator 11, 13 Is an OR circuit, and 14 is a CPU that issues an amplitude command (that is, a speed control signal) for controlling the vibration amplitude control circuit 8 based on the speed command.

なお、第１図において、コンパレータ11、OR回路13、
サンプリング回路10、コンパレータ11及びOR回路13に関
連するCPU14の内部回路、等で構成される部分はロータ
リーエンコーダ６の出力補正手段を構成している。In FIG. 1, the comparator 11, the OR circuit 13,
A portion including the sampling circuit 10, the internal circuit of the CPU 14 related to the comparator 11, and the OR circuit 13, and the like constitute an output correction means of the rotary encoder 6.

第２図はCPU14内で実行されるプログラムのフローチ
ャートである。以下に動作を説明する。CPU14は最初に
振動振幅指令（Ｓ）をゼロとし、OR回路13を通してサン
プリング回路10にサンプリングを指令してから現在位置
を入力する。そして不図示の速度指令装置からゼロ以外
の速度指令が入力されると、振動振幅指令（Ｓ）を最大
値（S_max）にしてから速度制御ループを形成する速度制
御ルーチンに入り、速度指令がゼロになるまで速度が制
御される。速度制御ルーチンでは、コンパレータ11の出
力パルスを入力し、パルスの立ち上がりエッジを所定の
Ｎ（Ｎ＝１、２、３…）回転検出すると、サンプリング
されたカウント値を読み込み前カウント値との差から現
在速度を算出する。次に指令速度と現在速度を比較し
て、例えば指令速度よりも速ければ、振動振幅指令
（Ｓ）を所定量減少させ速度を減速する様に構成されて
いる。又、更に高精度な速度制御をするならば、第13図
に示すブロック図の様な公知の制御理論による演算によ
って制御すれば良い。FIG. 2 is a flowchart of a program executed in the CPU 14. The operation will be described below. The CPU 14 first sets the vibration amplitude command (S) to zero, instructs the sampling circuit 10 to perform sampling through the OR circuit 13, and then inputs the current position. When a speed command other than zero is input from a speed command device (not shown), the speed control routine for forming a speed control loop after setting the vibration amplitude command (S) to the maximum value (S _max ) is performed. The speed is controlled until it reaches zero. In the speed control routine, when the output pulse of the comparator 11 is input and the rising edge of the pulse is detected by a predetermined N (N = 1, 2, 3,...) Rotation, the sampled count value is read from the difference from the count value before reading. Calculate the current speed. Next, the command speed is compared with the current speed. If the speed is higher than the command speed, for example, the vibration amplitude command (S) is reduced by a predetermined amount to reduce the speed. Further, if speed control is to be performed with higher precision, the speed may be controlled by calculation based on a known control theory as shown in the block diagram of FIG.

第３図に振動アクチュエータがエンコーダ６の出力に
与える影響と、サンプリング回路10の効果の説明図を示
す。第３図（ａ）は正弦波出力のロータリーエンコーダ
の正常時の出力信号で、（ｂ），（ｄ）の実線は振動ア
クチュエータの振動の影響を受けた場合のロータリーエ
ンコーダの出力信号で、（ｂ），（ｄ）の点線は、
（ａ）と同じ波形を書いたものである。（ｃ）は振動ア
クチュエータの振動に同期したパルス信号で、第１図の
コンパレータ11の出力信号である。（ｅ）は任意のクロ
ック信号である。（ｂ），（ｄ）の一点鎖線はそれぞれ
（ｃ），（ｅ）のパルス信号の立ち上がりエッジで位置
を検出した場合の検出位置をつないだもので、振動アク
チュエータの振動に同期して検出した（ｂ）の方は位相
のずれた正弦波になっており、時間遅れがあるが、正確
に速度を検出しているのがわかる。一方、任意のクロッ
クに同期した（ｄ）の一点鎖線は歪んだ波形になってお
り、速度が正確に検出できないことがわかる。なお、説
明の都合で正弦波出力のエンコーダを用いて説明した
が、同様の理由でパルス出力のエンコーダやアブソリュ
ート出力のエンコーダを用いた場合でも効果は同じであ
る。本実施例では振動検出信号であるＳ相の信号に同期
して位置を検出したが、振動アクチュエータ駆動用信号
であるＡ相やＢ相あるいは振動振幅制御回路８内のＡ
相,B相を発生させるための基準信号等から作られたＡ
相,B相と同一周波数のパルスに同期して位置を検出する
ように構成してもよいことは当然である。Ａ相に同期す
る場合の例を第４図に示す。本実施例はＡ相とＢ相の電
圧の振幅あるいは周波数を変化させることで振動体１の
振動振幅を変化させて速度制御を行っているが、Ａ相と
Ｂ相間の位相差を変化させることによって速度制御を行
ってもよい。また、振動アクチュエータの回転軸に外部
からブレーキをかけて速度をコントロールするようにし
てもよい。FIG. 3 is a diagram illustrating the effect of the vibration actuator on the output of the encoder 6 and the effect of the sampling circuit 10. FIG. 3A shows an output signal of a rotary encoder having a sine wave output at a normal time, and solid lines of FIGS. 3B and 3D show output signals of the rotary encoder under the influence of vibration of a vibration actuator. The dotted lines in b) and (d)
The same waveform as in (a) is written. (C) is a pulse signal synchronized with the vibration of the vibration actuator, which is an output signal of the comparator 11 in FIG. (E) is an arbitrary clock signal. The dashed lines in (b) and (d) connect the detection positions when the positions are detected at the rising edges of the pulse signals in (c) and (e), respectively, and are detected in synchronization with the vibration of the vibration actuator. (B) shows a sine wave with a phase shift and a time delay, but it can be seen that the speed is accurately detected. On the other hand, the one-dot chain line (d) synchronized with an arbitrary clock has a distorted waveform, which indicates that the speed cannot be detected accurately. Although the description has been made using a sine wave output encoder for convenience of explanation, the same effect is obtained even when a pulse output encoder or an absolute output encoder is used for the same reason. In this embodiment, the position is detected in synchronization with the S-phase signal which is the vibration detection signal.
A generated from the reference signal for generating the phase B and phase B
Naturally, the position may be detected in synchronization with a pulse having the same frequency as the phase and the B phase. FIG. 4 shows an example in the case of synchronizing with the A-phase. In the present embodiment, the speed control is performed by changing the vibration amplitude of the vibrating body 1 by changing the amplitude or frequency of the voltage of the A phase and the B phase. However, the phase difference between the A phase and the B phase is changed. The speed control may be performed by using. Further, the speed may be controlled by applying an external brake to the rotating shaft of the vibration actuator.

第５図は軸４に取付けた制御装置30で制動力を変化さ
せることによって速度制御を行う場合を示したものであ
る。FIG. 5 shows a case where the speed control is performed by changing the braking force by the control device 30 attached to the shaft 4.

以上に示した実施例では、振動振幅制御回路８や制動
装置30がアクチュエータの速度を調整するための速度調
整手段（もしくは速度変更操作部）を構成していること
になる。In the embodiment described above, the vibration amplitude control circuit 8 and the braking device 30 constitute a speed adjusting means (or a speed changing operation unit) for adjusting the speed of the actuator.

第６図乃至第８図に示す実施例では、アクチュエータ
の移動体と負荷とが兼用になっており、振動アクチュエ
ータのロータとしてのローラ16が負荷としての被駆動ロ
ーラになっている。該ローラ16の外周面には第７図に示
す棒状振動体15−ａ〜15−ｃの複数組が圧接されてお
り、該振動体がたわみ振動することによりローラ16が回
転駆動されるようになっている。In the embodiment shown in FIGS. 6 to 8, the moving body and the load of the actuator are also used, and the roller 16 as the rotor of the vibration actuator is the driven roller as the load. A plurality of sets of rod-shaped vibrators 15-a to 15-c shown in FIG. 7 are pressed against the outer peripheral surface of the roller 16 so that the roller 16 is driven to rotate by bending vibration of the vibrator. Has become.

以下に本実施例のアクチュエータの動作原理について
第６図と第７図を用いて以下に説明する。棒状振動体15
は、Ｘ軸方向の振動用に用いる電気−機械エネルギー変
換素子15−ａ、Ｚ軸方向の振動用に用いる電気−機械エ
ネルギー変換素子15−ｂと金属性の角棒15−ｃとからな
っている。ここで、電気−機械エネルギー変換素子15−
ａに角棒15の３次の固有モードの周波数の交流電圧を印
加すると、第７図（ｂ）のようにＸ軸方向に振動し、さ
らに電気−機械エネルギー変換素子15−ｂに該３次の固
有モードの周波数で且つ電気−機械エネルギー変換素子
15−ａに印加する交流電圧と時間的に90゜位相をずらし
た交流電圧を印加すると、棒状振動体15は第７図（ｂ）
の矢印の様に円運動をする。そこで第６図の様に棒状振
動体15を、ローラ16に加圧接触させれば、摩擦力によっ
て、図中の矢印の様に、棒状振動体の振動の回転方向と
反対方向にローラ16は回転する。The operation principle of the actuator of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 6 and 7. Rod vibrator 15
Is composed of an electro-mechanical energy conversion element 15-a used for vibration in the X-axis direction, an electro-mechanical energy conversion element 15-b used for vibration in the Z-axis direction, and a metallic square rod 15-c. I have. Here, the electric-mechanical energy conversion element 15-
When an AC voltage having a frequency of the third-order eigenmode of the square rod 15 is applied to the element a, the vibrator oscillates in the X-axis direction as shown in FIG. 7 (b), and is further applied to the electromechanical energy conversion element 15-b. Element having a natural mode frequency and an electro-mechanical energy conversion element
When an AC voltage which is 90 ° out of phase with respect to the AC voltage applied to 15-a is applied, the rod-shaped vibrating body 15 becomes as shown in FIG. 7 (b).
Make a circular motion as indicated by the arrow. Then, as shown in FIG. 6, when the rod-shaped vibrator 15 is brought into pressure contact with the roller 16, the roller 16 is moved in a direction opposite to the rotational direction of the vibration of the rod-shaped vibrator as shown by an arrow in the drawing due to frictional force. Rotate.

第８図は本アクチュエータの回転速度を制御する制御
装置のブロック図である。17は棒状振動体15の３次の固
有モードの周波数の交流信号を発生する発振器、18は該
交流信号の位相を90゜ずらすための90゜位相器、19及び
20は後述するD/A変換器からの信号によって入力信号の
振幅を変化させて出力する公知の電圧制御増幅器（V.C.
A）、21はCPU14からのディジタル信号である印加電圧振
幅指令をアナログ信号に変換するD/A変換器、である。
ここでもし、速度が速度指令より低ければ、振幅指令が
振幅の増加を指令し、電圧制御増幅器19,20によって棒
状振動体15の電気−機械エネルギー変換素子15−a,15−
ｂに印加される交流電圧の振幅が増大し、これにより棒
状振動体15の振動振幅が増大するためローラ16の回転速
度が速くなってゆき、その結果速度指令で示される回転
速度に制御される。この様なアクチュエータに於いても
印加電圧に同期して速度を検出することで、第１実施例
と同様に振動に影響されずに速度を検出出来、高精度な
速度制御が可能となる。本実施例は印加電圧に同期して
エンコーダ出力をサンプリングするように構成したが、
発振器17の出力信号に同期してサンプリングするように
構成してもよい。FIG. 8 is a block diagram of a control device for controlling the rotation speed of the present actuator. Reference numeral 17 denotes an oscillator for generating an AC signal having a frequency of a third-order eigenmode of the rod-shaped vibrator 15, reference numeral 18 denotes a 90 ° phase shifter for shifting the phase of the AC signal by 90 °, 19 and
Reference numeral 20 denotes a known voltage-controlled amplifier (VC) that changes the amplitude of an input signal in accordance with a signal from a D / A converter described
A) and 21 are D / A converters for converting an applied voltage amplitude command, which is a digital signal from the CPU 14, into an analog signal.
Here, if the speed is lower than the speed command, the amplitude command commands an increase in the amplitude, and the voltage-controlled amplifiers 19, 20 convert the electro-mechanical energy conversion elements 15-a, 15-
The amplitude of the AC voltage applied to b increases, and the vibration amplitude of the rod-shaped vibrator 15 increases, whereby the rotation speed of the roller 16 increases. As a result, the rotation speed is controlled to the rotation speed indicated by the speed command. . Even in such an actuator, by detecting the speed in synchronization with the applied voltage, the speed can be detected without being affected by the vibration as in the first embodiment, and high-precision speed control can be performed. Although the present embodiment is configured to sample the encoder output in synchronization with the applied voltage,
The sampling may be performed in synchronization with the output signal of the oscillator 17.

第９図は第８図に示した実施例の変形実施例を示した
ものである。本実施例は第８図の実施例と同じように棒
状振動体15の振動を制御するとともに、軸４に取付けた
制動装置30を制御した軸４の回転速度を直接に制御する
ように構成されている。FIG. 9 shows a modification of the embodiment shown in FIG. This embodiment is configured to control the vibration of the rod-shaped vibrating body 15 and directly control the rotation speed of the shaft 4 by controlling the braking device 30 attached to the shaft 4 as in the embodiment of FIG. ing.

第10図は第１図に示した実施例の速度制御装置を更に
高精度化した実施例である。なお、第１実施例には次の
ような問題点が内在していた。FIG. 10 shows an embodiment in which the speed control device of the embodiment shown in FIG. 1 is further improved in accuracy. The first embodiment has the following problems.

すなわち、第１実施例に於いて印加電圧の周波数を変
化させて速度を制御したり、振動体１の固有振動数の変
化に自動的に周波数を追従させるように振動振幅制御回
路８を構成した場合、位置データのサンプリング周期が
変化するため、検出された速度が数％〜10％程度変動し
てしまう危険性があった。That is, in the first embodiment, the vibration amplitude control circuit 8 is configured to control the speed by changing the frequency of the applied voltage or to automatically follow the change in the natural frequency of the vibrating body 1. In this case, since the sampling cycle of the position data changes, there is a risk that the detected speed fluctuates by about several to 10%.

第10図に示した実施例は上述のような危険性を完全に
排除したものであり、第１図の実施例と異るところは周
波数カウンタ22を設けたことである。The embodiment shown in FIG. 10 completely eliminates the risk described above, and differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that a frequency counter 22 is provided.

第11図は第10図の構成において、CPU14の動作のフロ
ーチャートを示している。なお、本実施例におけるCPU1
4の動作はほぼ第１実施例と同様であるので速度データ
の検出部についてのみ説明する。速度は単位時間あたり
の移動量であるから、変位量を変位にかかった時間で割
ってやればよい。すなわち、Ｎ（Ｎ＝1,2,3…）回振動
パルスの立ち上がりエッジを検出する間に移動した量
を、その間の１パルスごとの周期を積算した値で割って
やれば正確な平均速度が検出出来る。FIG. 11 shows a flowchart of the operation of the CPU 14 in the configuration of FIG. Note that the CPU 1 in this embodiment
Since the operation of 4 is almost the same as that of the first embodiment, only the speed data detecting section will be described. Since the speed is the amount of movement per unit time, the displacement may be divided by the time required for the displacement. That is, if the amount moved during detection of the rising edge of the N (N = 1, 2, 3,...) Vibration pulse is divided by the value obtained by integrating the period of each pulse during that period, an accurate average speed can be obtained. Can be detected.

第12図は第10図に示した実施例の変形実施例であり、
本実施例では軸４に取付けた制動装置30の制動力を制御
することによって直接に負荷７の速度制御を行う。FIG. 12 is a modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 10,
In this embodiment, the speed of the load 7 is directly controlled by controlling the braking force of the braking device 30 attached to the shaft 4.

［発明の効果］ 請求項１、２、３に係る発明によれば、移動状態検出
手段からは振動の影響を受けない出力信号を得ることが
でき、振動アクチュエータを低速で高精度に制御するこ
とができる。According to the first, second, and third aspects of the invention, it is possible to obtain an output signal that is not affected by vibration from the moving state detection unit, and to control the vibration actuator at low speed and with high accuracy. Can be.

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

第１図は本発明の第１実施例の概略図、第２図は第１図
に示した装置に含まれているマイクロコンピュータにて
実行される制御動作のフローチャート、第３図（ａ）は
第１図に示した装置において速度検出手段のアナログ出
力に雑音が重畳されていない状態を示した図、第３図
（ｂ）は該速度検出手段のアナログ出力に雑音が重畳さ
れている状態を示した図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）
に示した雑音重畳出力信号をサンプリングするサンプリ
ングパルス信号であって第１図のコンパレータ11の出力
を示した図、第３図（ｄ）は第３図（ｂ）と同じ雑音重
畳信号（ロータリーエンコーダの出力）を示した図、第
３図（ｅ）は第３図（ｄ）の雑音重畳信号をサンプリン
グするための任意のクロック信号を示した図、第４図は
第１図の実施例の変形実施例を示した図、第５図も第１
図の実施例の別の変形実施例を示した図、第６図は棒状
振動体を有する振動アクチュエータの要部拡大斜視図、
第７図（ａ），（ｂ）は棒状振動体の拡大斜視図、第８
図は第６図に示した振動アクチュエータに適用される本
発明の実施例を示した図、第９図は第８図の実施例の変
形実施例を示した図、第10図は本発明の別の実施例を示
した図、第11図は第10図の装置に含まれるマイクロコン
ピュータが実行する制御動作のフローチャート、第12図
は第10図の実施例の変形実施例を示した図、第13図は速
度制御部の例を示すブロック図である。 １……振動体、２……圧電素子 ３……ロータ（移動体）、４……軸 ５……カップリング ６……ロータリーエンコーダ ７……負荷、11……コンパレータ 30……制動装置、15……棒状振動体FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of a control operation executed by a microcomputer included in the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3B shows a state in which noise is not superimposed on the analog output of the speed detecting means in the apparatus shown in FIG. 1. FIG. 3B shows a state in which noise is superimposed on the analog output of the speed detecting means. The figure shown, FIG. 3 (c) is FIG. 3 (b)
And FIG. 3D is a sampling pulse signal for sampling the noise superimposed output signal shown in FIG. 3 and showing the output of the comparator 11, and FIG. 3D is the same noise superimposed signal (rotary encoder) as FIG. 3B. 3 (e) is a diagram showing an arbitrary clock signal for sampling the noise superimposed signal of FIG. 3 (d), and FIG. 4 is a diagram showing the embodiment of FIG. FIG. 5 shows a modified embodiment, and FIG.
FIG. 6 is a view showing another modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 6; FIG. 6 is an enlarged perspective view of a main part of a vibration actuator having a rod-shaped vibrator;
7 (a) and 7 (b) are enlarged perspective views of a rod-shaped vibrator, and FIG.
FIG. 9 is a view showing an embodiment of the present invention applied to the vibration actuator shown in FIG. 6, FIG. 9 is a view showing a modified embodiment of the embodiment of FIG. 8, and FIG. FIG. 11 is a diagram showing another embodiment, FIG. 11 is a flowchart of a control operation executed by a microcomputer included in the apparatus of FIG. 10, FIG. 12 is a diagram showing a modified embodiment of the embodiment of FIG. FIG. 13 is a block diagram showing an example of a speed control unit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibrating body 2, ... Piezoelectric element 3 ... Rotor (moving body) 4, ... Shaft 5 ... Coupling 6 ... Rotary encoder 7 ... Load, 11 ... Comparator 30 ... Braking device, 15 …… Bar-shaped vibrator

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子に対して周
波信号を印加して、振動体を励振させ駆動力を得る振動
アクチュエータのための制御装置において、 前記アクチュエータの駆動力にて該アクチュエータとの
相対的な移動を行う移動体の前記アクチュエータに対し
ての相対的な移動に応じた信号を出力する移動状態検出
手段と、該移動状態検出手段からの出力信号のうち前記
アクチュエータの振動の周期に応じたタイミングでの信
号に基づいて移動状態を評価する処理回路と、を設けた
ことを特徴とする振動アクチュエータのための制御装
置。1. A control device for a vibration actuator, which applies a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element to excite a vibrating body to obtain a driving force, comprising: Moving state detecting means for outputting a signal corresponding to the relative movement of the moving body performing the relative movement with respect to the actuator; A control device for a vibration actuator, comprising: a processing circuit for evaluating a moving state based on a signal at a corresponding timing. 【請求項２】前記アクチュエータの振動状態に応じた周
波信号を形成する振動状態検知手段が設けられ、前記処
理回路は、該検知手段からの周波信号の周期に応じたタ
イミングでの前記移動状態検出手段からの信号を処理す
るものであることを特徴とする請求項１に記載の振動ア
クチュエータのための制御装置。2. A vibration state detecting means for forming a frequency signal according to a vibration state of the actuator, wherein the processing circuit detects the moving state at a timing corresponding to a cycle of the frequency signal from the detecting means. 2. The control device for a vibration actuator according to claim 1, wherein the control device processes a signal from the means. 【請求項３】電気−機械エネルギー変換素子に対して周
波信号を印加して、振動体を励振させ駆動力を得る振動
アクチュエータのための制御装置において、 前記アクチュエータの駆動力にて該アクチュエータとの
相対的な移動を行う移動体の前記アクチュエータに対し
ての相対的な移動に応じた信号を出力する移動状態検出
手段と、該移動状態検出手段からの出力信号のうち前記
電気−機械エネルギー変換素子に対して印加される周波
信号の周期に応じたタイミングでの信号に基づいて移動
状態を評価する処理回路と、を設けたことを特徴とする
振動アクチュエータのための制御装置。3. A control device for a vibration actuator, which applies a frequency signal to an electro-mechanical energy conversion element to excite a vibrating body to obtain a driving force, comprising: Moving state detecting means for outputting a signal corresponding to the relative movement of the moving body relative to the actuator, and the electro-mechanical energy conversion element among the output signals from the moving state detecting means A processing circuit for evaluating a moving state based on a signal at a timing corresponding to a cycle of a frequency signal applied to the vibration actuator.