JP2987824B2

JP2987824B2 - 超音波モータの駆動回路

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Publication number: JP2987824B2
Application number: JP4347021A
Authority: JP
Inventors: 光將大久保
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH05304791A; US5500565A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの駆動回
路、詳しくは、温度，負荷等により変化する超音波モー
タの駆動周波数を最適に追尾して制御する超音波モータ
の駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波モータの駆動回路は種々提
案されていて、たとえば、特開昭５９−２０４４７７号
公報には、モニタ信号の電圧値が超音波モータの振動体
の共振周波数で最大となることを利用して、該モニタ信
号の電圧値をモニタし、この電圧値に基づいて該共振周
波数、または、同共振周波数よりもやや高周波の領域で
超音波モータを駆動する技術手段が開示されている。

【０００３】また、特開昭６１−２５１４９０号公報に
は、モニタ信号の駆動電圧に対する位相が共振周波数付
近で大きく変化することを利用して、該モニタ信号の位
相をモニタし、その位相にもとづいて共振周波数、また
は、該共振周波数よりもやや高周波の領域で超音波モー
タを駆動する技術手段が開示されている。

【０００４】さらに、本出願人は、特開昭６３−２３４
８８１号公報において、超音波モータの駆動電圧を発生
する周波数分周器からの信号を用いてモニタ信号の位相
を検出し、上記特開昭６１−２５１４９０号公報におけ
る開示例と同様に、モニタ信号の位相にもとづいて共振
周波数、または、該共振周波数よりもやや高周波の領域
で超音波モータを駆動する技術手段が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
５９−２０４４７７号公報の開示例では、図１０に示す
ように、制御周波数範囲ｆ1 〜ｆ2 の間でモニタ信号電
圧Ｖをモニタして周波数制御を行うわけだが、共振周波
数ｆR の前後の周波数、たとえば、図中、周波数ｆA1お
よびｆA2における点ＰA1，ＰA2のモニタ信号電圧は共に
ＶA で同一となる。したがって、モニタ信号電圧がＶA
のときは、周波数ｆを高周波側あるいは低周波側に推移
させて該モニタ信号電圧の傾きをみないと駆動する周波
数の変化すべき方向わからず、最適周波数の追尾には時
間がかかり、正確にすばやく周波数制御を行うことが困
難であった。

【０００６】また、上記特開昭６１−２５１４９０号公
報および特開昭６３−２３４８８１号公報に示された開
示例においては、図１１に示すように、モニタ信号位相
θが共振周波数ｆR 付近では変化する方向が一定となる
ため、該モニタ信号位相θを検出することで直ちに周波
数の変化方向を判明することが可能となる。これによ
り、上記特開昭５９−２０４４７７号公報の開示例のよ
うなモニタ信号電圧による制御方法よりも高速、かつ正
確に周波数追尾を行うことが可能となったところで、図
１１に示すように、共振周波数ｆR 付近では、周波数ｆ
に対してモニタ信号位相θは単調増加の関係、すなわ
ち、周波数ｆが大きくなるとモニタ信号位相θがおくれ
る関係にある。ところが、該周波数ｆをさらに大きく
し、図中、周波数ｆP より高周波側に移ると、今度は、
周波数ｆが大きくなるとモニタ信号位相θが進む方向に
変化する。したがって、周波数ｆ1 〜ｆ2 の通常の制御
周波数範囲で周波数を制御して、点ＰC1の状態、すなわ
ち周波数ｆC1に収束させようとしても、誤認して点ＰC2
の状態、すなわち周波数ｆC2へ収束してしまう虞があっ
た。

【０００７】したがって、特に共振周波数よりも高周波
側の安定した領域で超音波モータを使用する場合、周波
数ｆ1 〜ｆ2 の設定範囲や目標位相値が限定されてしま
うこととなる。

【０００８】しかしながら、このような超音波モータを
カメラレンズ等、低温から高温に至る状況下で使用され
る機器に用いる場合、あるいは、レンズの先端部に付属
品等がついて負荷変化の大きな場合は、ともに上述した
制御周波数範囲ｆ1 〜ｆ2 を広く確保する必要があり、
上記特開昭６１−２５１４９０号公報，特開昭６３−２
３４８８１号公報に示される開示例では、安定、かつ高
効率に最適周波数を追尾できない虞があった。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、制御周波数範囲を広くとっても最適な周波数
を高速、かつ正確に追尾できる超音波モータの駆動回路
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による超音波モータの駆動回路は、電気ー機械
エネルギー変換素子に交流信号を印加することにより、
弾性体表面に振動波を発生させる超音波モータの駆動回
路において、上記交流信号を発生する交流信号発生手段
と、上記振動波により励起され、上記振動波の状態を示
すモニタ信号を出力する電気ー機械エネルギー変換素子
を有するモニタ信号出力手段と、上記モニタ信号のニュ
ートラル電圧とは異なる比較電圧を有する電圧比較回路
と、上記交流信号もしくはこれを発生させる信号に基づ
き、予め定められたタイミングを有するタイミング信号
を発生させるタイミング信号発生回路と、上記タイミン
グ信号発生回路の出力発生時に、上記電圧比較回路によ
る比較を行い、上記モニタ電圧が上記比較電圧より高け
れば上記交流信号の周波数を上昇させ、低ければ低下さ
せる周波数制御回路とを具備したことを特徴とし、ま
た、電気ー機械エネルギー変換素子に交流信号を印加す
ることにより、弾性体表面に振動波を発生させる超音波
モータの駆動回路において、上記交流信号を発生する交
流信号発生手段と、上記振動波により励起され、上記振
動波の状態を示すモニタ信号を出力する電気ー機械エネ
ルギー変換素子を有するモニタ信号出力手段と、上記モ
ニタ信号がニュートラル電圧とは異なる所定電圧と交わ
るタイミングを測定するタイミング測定回路と、上記タ
イミング測定回路の出力値と予め定められたタイミング
値とを比較し、上記タイミング測定回路の出力値が上記
予め定められたタイミング値より小さければ上記交流信
号の周波数を上昇させ、大きければ低下させる周波数制
御回路とを具備したことを特徴とする。

【００１１】なお、ここでいうニュートラル電圧とは、
交流電圧であるモニタ信号の最大点と最小点との中間電
圧であり、上記交流電圧の振動の基準点である。すなわ
ち、モータの振動がない場合のモニタ信号電圧値であ
る。

【００１２】

【作用】本発明の超音波モータの駆動回路においては、
上記電圧比較回路と上記タイミング信号発生回路との出
力に基づき、上記タイミングにおけるモニタ信号の電圧
が上記比較電圧になるように、上記周波数制御回路で上
記交流信号の周波数を制御する。

【００１３】

【実施例】まず、本発明の実施例を説明するに先立ち、
本発明の超音波モータの駆動回路の基本構成と駆動周波
数の最適化の基本概念を、図１と図２によって説明す
る。本発明による超音波モータの駆動回路は、図１の概
念図に示すように、電気−機械エネルギー変換素子に、
発振回路１より電力増幅器２を介して位相の異なる２つ
の交流信号φＡ，φＢを印加することにより、弾性体表
面に進行性の振動波を発生させると共に、該進行性振動
波により起動されて該進行性振動波の状態を示すモニタ
信号Ｓｉｇ１を出力するモニタ用の電気−機械エネルギ
ー変換素子を有する超音波モータ３の、駆動回路におい
て、上記モニタ信号Ｓｉｇ１のニュートラル電圧とは異
なる比較電圧を有する電圧比較回路４と、上記交流信号
もしくはこれを発生させる信号に基づき、予め定められ
たタイミングを有するタイミング信号Ｓｉｇ２を発生さ
せるタイミング信号発生回路６と、上記電圧比較回路４
とタイミング信号発生回路６との出力に基づき、上記タ
イミングにおける上記モニタ信号Ｓｉｇ１の電圧が上記
比較電圧になるように上記交流信号φＡ，φＢの周波数
を制御する周波数制御回路５とを具備したものである。

【００１４】図２（ａ）は本発明が適用される超音波モ
ータに印加される駆動交流信号の波形の一例を示した線
図、同図（ｂ）は該超音波モータからのモニタ信号の波
形を示す線図、同図（ｃ）は、超音波モータの駆動周波
数と、上記モニタ信号の電圧および位相，さらに後述す
る所定電圧ＶTHにおける位相タイミングとの関係を示し
た線図である。

【００１５】上記図（ａ）において、φＡ相，φＢ相は
超音波モータに印加される、互いに位相が９０°ずれた
駆動交流信号を示す。

【００１６】また、上記図（ｂ）において、波形（１）
〜（５）は超音波モータの共振状態に対応する波形で、
（１）→（５）の順に駆動周波数が高い場合を示し、タ
イミング（Ａ）〜（Ｅ）は、ニュートラル電圧（０Ｖ）
における上記各波形（１）〜（５）に対応する位相タイ
ミングを示す。なお、負荷や温度は一定とする。

【００１７】一方、上記図（ｃ）において、符号Ｌ1 ，
Ｌ2 ，Ｌ3 はそれぞれ上記所定電圧ＶTHにおける位相タ
イミング，モニタ信号位相，モニタ信号電圧を示す。ま
た、周波数ｆ1 〜ｆ5 は、それぞれ上記図２（ｂ）にお
ける波形（１）〜（５）に対応する、超音波モータの駆
動周波数である。そして、上記周波数ｆ2 は超音波モー
タの共振周波数ｆR を示す。

【００１８】モニタ信号電圧（モニタ信号の振幅、平均
値等）は、駆動周波数が変化すると同図（ｃ）のＬ3 に
示されるように共振周波数ｆR をピークとする山形のカ
ーブを描くため、同じモニタ信号電圧値を示す状態が２
箇所存在する可能性がある。したがって、上述したよう
に、該モニタ信号電圧値を検出しても直ちに駆動周波数
を高周波側か、あるいは低周波側に変化させるか否かを
判断することはできない。たとえば、モニタ信号電圧が
同図（ｃ）中、ピーク電圧Ｖf2よりも低く検出された場
合、該検出波形が波形（１）の側にずれているのか波形
（５）の側にずれているのかは即座には判断できない。
そして、前述したように正確な周波数を知るためには、
周波数ｆを高周波側あるいは低周波側に推移させてモニ
タ信号電圧の傾きをみないと駆動する周波数の変化すべ
き方向わからず、最適周波数の追尾には時間がかかり、
正確な周波数制御を行うことが困難である。

【００１９】一方、モニタ信号位相の検出は、一般に同
図（ｂ）に示す（１）〜（５）の波形とニュートラル電
圧（０Ｖ）との交点のタイミング（Ａ）〜（Ｅ）を、同
図（ａ）に示すφＡ相やφＢ相の基準位相等から計測し
たものとなる。すなわち、同図（ｂ）において周波数が
（１）→（５）へ変化すると、交点のタイミングは同図
（ｂ）中、（Ａ）→（Ｅ）と変わり、このうち、タイミ
ング（Ｄ）→（Ｅ）で変化方向の向きが逆転してしまっ
ている。このことが同図（ｃ）のＬ2 における周波数ｆ
3 →ｆ5 の領域に示されている。

【００２０】これにより、モニタ信号位相による駆動周
波数制御方法では、同図（ｃ）Ｌ2に示すように、波形
（１）〜（４）の間では単調増加のため、検出値と基準
値とを比べれば直ちに駆動周波数の変化すべき方向がわ
かるが、波形（４）〜（５）の間では検出値が減少する
ため、同じ位相値を検出し得る波形状態が２箇所存在す
ることになる。したがって、収束させるべき基準値がこ
うした領域、たとえば、同図（ｃ）中、周波数ｆ3 〜ｆ
5 の間の領域だと、上述の場合と同様に、周波数ｆを高
周波側あるいは低周波側に推移させてモニタ信号位相の
傾きをみないと駆動する周波数の変化すべき方向わから
ず、最適周波数の追尾には時間がかかり、正確にすばや
く周波数制御を行うことが困難である。

【００２１】ところで、同図（ｂ）において、波形
（１）〜（５）と、位相を検出するときのニュートラル
電圧（０Ｖ）とは異なる電圧ＶTHとの交点のタイミング
（所定電圧タイミング）を求めると、同図（ｃ）Ｌ1 に
示すように広い周波数範囲にわたって単調増加となる。
これは、モニタ信号が共振周波数ｆR よりも高周波側で
は位相が進む領域が生じるが、この領域では該位相進み
の変化率をモニタ信号電圧の減少率が上回るため、相対
的に所定電圧タイミングは遅れつづけ、同図（ｃ）Ｌ1
に示すような単調増加を辿ることによる。また、共振周
波数ｆR より低周波側では上記モニタ信号位相は大きく
変化するため、モニタ信号電圧が変動しても所定電圧タ
イミングの単調増加傾向にかわりはない。

【００２２】本発明はこの現象に着目したものであり、
所定電圧ＶTHでの位相タイミングは超音波モータの共振
周波数を含む広い周波数範囲で単調増加するため、検出
値と基準値とを比較することにより、瞬時に駆動周波数
の変化方向を算出し、高速かつ正確な駆動周波数の最適
化追尾動作を可能としたものである。

【００２３】以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００２４】図３は、本発明の第１実施例を示す超音波
モータ駆動回路の電気回路図である。

【００２５】図中、発振器１１は高周波のクロックを発
生する発振器、カウンタ１２は上記発振器１１からのク
ロック（原振）を分周してｆ0 の周波数の周期信号を発
生するカウンタ、シフトレジスタ１３は上記カウンタ１
２からの周期信号をもとに４相のパルスφ1 〜φ4 を出
力するシフトレジスタである。

【００２６】上記φ1 〜φ4 のパルス信号がトランジス
タＴｒ21〜Ｔｒ24を介してトランスＴ1 ，Ｔ2 を駆動
し、その結果、周期４ｆ0 の交流信号が発生され、φＡ
相，φＢ相として超音波モータ１６に印加されるように
なっている。これらの信号については図４に詳しく示
す。

【００２７】一方、カウンタ１４は、上記パルス信号φ
1 の信号により起動されロードデータ分をカウントし、
タイミング信号Ｓ1 を出力して停止するようになってい
る。

【００２８】また、コンデンサＣ1 は上記超音波モータ
１６からのモニタ信号Ｓｉｇ１の直流成分をカットする
コンデンサ、抵抗Ｒ11，Ｒ12は該モニタ信号Ｓｉｇ１の
振幅を減衰させる抵抗、ダイオードＤ1 〜Ｄ4 は同モニ
タ信号Ｓｉｇ１をクリップするダイオード、抵抗Ｒ21は
保護抵抗、トランジスタＴｒ1 はスイッチング用のトラ
ンジスタで、抵抗Ｒ22はプルアップ抵抗である。

【００２９】すなわち、モニタ信号Ｓｉｇ１が図４のＰ
41で示される所定電圧に達すると、トランジスタＴｒ1
がオンしてタイミング信号Ｓ2 は“Ｌ”レベルになる。
一方、図４のＰ42で示されるように所定電圧以下になる
と、トランジスタＴｒ2 はオフして上記タイミング信号
Ｓ2 は“Ｈ”レベルになる。このときダイオードＤ1〜
Ｄ4 はそれぞれトランジスタＴｒ1 のベースに高電圧が
かからないように一定以上の電圧でオンして電圧を制限
する。

【００３０】図中、符号１７はＤフリップフロップで、
タイミング信号Ｓ1 をクロックに、タイミング信号Ｓ2
をデータにして処理を行うようになっていて、その出力
はＣＰＵ１５に送られるようになっている。上記ＣＰＵ
１５は、上記Ｄフリップフロップ１７からの出力信号を
受けて上記カウンタ１２，１４にロードデータを出力す
るようになっている。なお、図中、符号Ｅは、トランス
Ｔ１，Ｔ２の電源、また、符号ＥICは、プルアップ抵抗
Ｒ22の電源である。

【００３１】次に、本第１実施例における駆動周波数の
最適化追尾動作を説明する。

【００３２】本第１実施例の回路では、モニタ信号Ｓｉ
ｇ１がトランジスタＴｒ1 のベース−エミッタ間電圧
（ＶBE1 ）のＲ11＋Ｒ12／Ｒ12 倍をこえるとオンす
る。この電圧が所定電圧ＶTHとなる。通常、ＶBE1 は0.
7 Ｖ程度であり、抵抗Ｒ11，Ｒ12の値を変えれば所定Ｖ
THを任意に設定することが可能となる。そして、モニタ
信号Ｓｉｇ１が所定ＶTHをこえると（Ｐ41）タイミング
信号Ｓ2 は“Ｌ”レベルになる。

【００３３】一方、ＣＰＵ１５は比較用のタイミング信
号の発生時間を決めるため、たとえば図４の時間ＴM に
対応する値をロードデータとしてカウンタに出力し、そ
の値をカウントすることにより、カウンタ１４はタイミ
ング信号Ｓ1 を発生する。

【００３４】Ｄフリップフロップ１７はタイミング信号
Ｓ1 のタイミング発生時のデータの値を出力するため、
所定電圧タイミングがタイミング信号Ｓ1 のタイミング
よりも早いときには“Ｌ”レベル，遅いときには“Ｈ”
レベルを持続的に出力する。よって、Ｄフリップフロッ
プ１７の出力が“Ｌ”レベルのときには駆動周波数を高
周波側に変化させ、“Ｈ”レベルのときには低周波側に
変化させるように、ＣＰＵ１５がカウンタ１２のロード
データを変更することにより、タイミング信号Ｓ1 のタ
イミングにおいて、モニタ信号Ｓｉｇ１が所定電圧ＶTH
を越えるように超音波モータの振動状態に常に保つこと
ができる。

【００３５】なお、上記時間ＴM に対応するカウンタ１
４のロードデータは、使用する超音波モータのタイプや
要求仕様を満たすように実験等の結果から決定すればよ
い。

【００３６】本第１実施例の超音波モータの駆動回路
は、モニタ信号電圧やモニタ信号位相に比べて広い周波
数領域で単調増加を示す、所定電圧タイミングに基づい
て超音波モータの振動状態を検出しているため、たとえ
ば、カメラのレンズのような温度・負荷条件の変化が大
きく、かつ、一定の振動状態に保つために広い周波数範
囲を用いる必要のある機器等に用いても、高速かつ正確
に駆動周波数の最適化追尾を行うことが可能であり、応
答性がよく回転の安定した超音波モータ駆動が可能であ
る。また、ＣＰＵ１５の制御も単純で、制御回路の小型
化，低コスト化も可能となる。

【００３７】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。

【００３８】図５は、本第２実施例の構成を示す電気回
路図である。

【００３９】この第２実施例は上記第１実施例とほぼ同
様な構成を成すが、所定電圧ＶTHを可変できるようにし
た点が異なっている。

【００４０】この図５において、Ｄ／ＡコンバータＤＡ
Ｃ1 は、ＣＰＵ１５からの出力に対応したアナログ電圧
を発生するようになっている。また、コンパレータＣＰ
1 は、抵抗Ｒ11およびＲ12により減衰されたモニタ信号
と上記Ｄ／ＡコンバータＤＡＣ1 からの出力電圧とを比
較して、その結果をディジタル信号として出力するよう
になっている。さらに、メモリＭ1 は、超音波モータに
最適な所定電圧ＶTHを記憶するようになっている。

【００４１】ところで、超音波モータは、その特性にあ
る程度のばらつきを有しているため、モニタ信号Ｓｉｇ
１の値が個々の超音波モータによって異なる場合が生じ
る。しかしながら、本実施例では各モータの特性を測定
してメモリＭ1 に最適な所定電圧ＶTHを記憶するように
しているので、量産性に優れ、確実に周波数の最適化を
行うことができる。さらに、電源電圧，温度，負荷等の
変化に対応して所定電圧ＶTHを任意に変更することが可
能である。

【００４２】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。

【００４３】図６は、本第３実施例の構成を示す電気回
路図である。

【００４４】この第３実施例は、上記第１，第２実施例
とほぼ同様な構成を成すが、ディジタル信号のタイミン
グ比較を用いるのではなく、所定タイミングの電圧値を
測定する点が異なっている。

【００４５】この図６に示すように、ＣＰＵ１５は、カ
ウンタ１４からのタイミング信号に同期してＡ／Ｄコン
バータＡＤＣ1 に対してＳｉｇ１の減衰信号のＡ／Ｄ変
換指令を送出し、その結果を取り込むようになってい
る。そして、該Ａ／Ｄ変換結果が所定値ＶTHとなるよう
に周波数を制御することで、上記第１実施例と同様な効
果を得ることができる。

【００４６】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。

【００４７】図７は、上記本第４実施例の構成を示す電
気回路図である。

【００４８】本第４実施例は、上記第１実施例とほぼ同
様な構成を有するが、モニタ信号Ｓｉｇ１の処理回路に
シュミットトリガＳＭ1 を用いていること、その出力の
立下りのタイミングをカウンタ１４ａにより測定してい
ることが異なっている。

【００４９】上記カウンタ１４ａはパルス信号φ1 の立
上りでリセット／スタートし、タイミング信号Ｓ2 ′の
立下りで停止する。ＣＰＵ１５はタイミング信号Ｓ2 ′
の立下りを検知し、該カウンタ１４ａの値を読み出す。
これにより、得られたカウント値の比較基準値を定めて
おき、これよりも高い場合は、駆動周波数を低周波側に
変化させ、該カウント値が比較基準値よりも低い場合
は、駆動周波数を高周波側に変化させる。

【００５０】本第４実施例は、タイミング信号Ｓ2 ′の
立下りタイミングを計測しているため、上記第１実施例
で用いたＤフリップフロップ１７（図３参照）が不要と
なり、また、近年普及してきたタイマカウンタ内蔵型Ｃ
ＰＵを用いることもできるため、制御回路の部品点数を
より減らすことが可能となり、一層の小型化、低コスト
化が可能となる。また、シュミットトリガＳＭ1 の使用
により、タイミング信号Ｓ2 ′のチャタリングも防止で
き、これにより応答性もよくなり、正確なモニタ信号の
検出が可能となる。さらに、目標とする超音波モータの
振動状態からのずれ量が測定できるため、駆動周波数の
変化量を可変としてより応答性のよい制御を行うことも
可能である。

【００５１】次に、本発明の第５実施例について説明す
る。

【００５２】本第５実施例は、構成は上記第４実施例と
同一であるが、動作を異にしている。

【００５３】図８は、上記第５実施例におけるＣＰＵ１
５の動作を示すフローチャートである。

【００５４】本第５実施例の構成では、所定電圧ＶTHの
値によってはタイミング信号Ｓ2 ′が変化しない、つま
り立下りエッジが発生しなかったり、基準値から大きく
はずれることがある。これは急激な負荷がかかったりし
て、急激な振動状態の変化に追従できないことに対応す
るものである。

【００５５】駆動がスタートする場合には、カウンタ１
２にロードデータの初期値がセットされる（ステップ＃
１）。この後、タイミング信号Ｓ2 ′の立下りを検出す
ると（ステップ＃２）、カウンタ１４ａのカウント値を
読みこみ（ステップ＃３）、このカウント値がある許容
範囲内にあるか否かを調べる（ステップ＃４）。ここで
許容範囲内ならば、基準値と読みこみ値を比べ（ステッ
プ＃５）、基準値より大きいときはロードデータを−１
減算して駆動周波数を低下させ（ステップ＃６）、小さ
いときはロードデータを＋１加算して駆動周波数を上昇
させる（ステップ＃７）。

【００５６】上記ステップ＃４において、許容範囲外の
ときは再びステップ＃１へ戻って、カウンタ１２にロー
ドデータの初期値がセットされる。また、上記ステップ
＃２において、タイミング信号Ｓ2 ′が立下がらないと
きはステップ＃８を通過して繰返し該タイミング信号Ｓ
2 ′をみる。上記ステップ＃８では、ループ回数をカウ
ントアップして、長時間同タイミング信号Ｓ2 ′が立下
がらない場合は再びステップ＃１に戻って、カウンタ１
２にロードデータの初期値がセットされる。

【００５７】本第５実施例では、以上のフローをとるこ
とによりタイミング信号Ｓ2 ′が立下がらなかったり、
基準値から大きくはずれる場合は、異状発生として再度
初期値からスタートできるため、急激な負荷変動等で超
音波モータが回動不良を起こした場合でも再起動が可能
となる。

【００５８】次に、本発明の第６実施例について説明す
る。

【００５９】この第６実施例は、構成は上記第３実施例
と同一であるが、動作を異にしている。

【００６０】図９は、本第６実施例におけるＣＰＵ１５
の動作を示すフローチャートである。

【００６１】この第６実施例は図９のフローチャートに
示すようにＡ／Ｄ変換の値によって許容範囲を設けるよ
うになっている。図４において明らかなように所定タイ
ミングでのＡ／ＤコンバータＡＤＣ1 の出力値が所定電
圧ＶTHより大きい場合は周波数が低すぎるとして周波数
を上昇させ（ステップ＃１５，＃１６）、また、所定電
圧ＶTHより小さい場合は周波数を下降させる（ステップ
＃１７）。

【００６２】本第６実施例によれば、上記第５実施例と
同様に負荷変動等による超音波モータの回転不良時にも
再起動可能である。

【００６３】尚、上記第１ないし第６実施例において、
カウンタ１２，１４，１４ａは電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）のようなアナログ方式のカウンタでもよい。また、
所定電圧タイミングの基準となる信号はパルス信号φ1
（図３参照）に限らず、パルス信号φ2 〜φ4 （図３参
照）でもよいし、φＡ相，φＢ相（図３参照）の波形を
整形して用いてもよい。一方、周期ｆ0 （図３参照）を
発振せず直接周期４ｆ0（図３参照）を発振させてもよ
く、モニタ信号Ｓｉｇ１の処理回路も、スイッチングト
ランジスタやシュミットトリガ等の他、基準電圧源とコ
ンパレータを用いても構成できる。さらに、駆動周波数
の制御はＣＰＵを用いなくてもロジック回路やアナログ
回路の組合せで構成することも可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動周波数の設定範囲を広くしても、高速かつ正確に超音
波モータの駆動周波数の最適化追尾を行えるため、使用
条件範囲が広い機器等に応用しても超音波モータを安定
的に駆動できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す概念図。

【図２】（ａ）は本発明が適用される超音波モータに印
加される交流信号の波形の一例を示した線図、（ｂ）は
該超音波モータからのモニタ信号の波形を示す線図、
（ｃ）は、超音波モータの駆動周波数と、上記モニタ信
号の電圧および位相，所定電圧における位相タイミング
との関係を示した線図。

【図３】本発明の第１実施例を示す超音波モータの駆動
回路を示す電気回路図。

【図４】上記第１実施例の駆動回路における各部波形を
示したタイミングチャート。

【図５】本発明の第２実施例を示す超音波モータの駆動
回路を示す電気回路図。

【図６】本発明の第３実施例を示す超音波モータの駆動
回路を示す電気回路図。

【図７】本発明の第４実施例を示す超音波モータの駆動
回路を示す電気回路図。

【図８】本発明の第５実施例を示す超音波モータの駆動
回路の動作を示すフローチャート。

【図９】本発明の第６実施例を示す超音波モータの駆動
回路の動作を示すフローチャート。

【図１０】従来の超音波モータの駆動回路におけるモニ
タ信号電圧と駆動周波数の関係を示した線図。

【図１１】従来の超音波モータの駆動回路におけるモニ
タ信号位相と駆動周波数の関係を示した線図。

【符号の説明】

１…発振回路２…電力増幅器３…超音波モータ４…電圧比較回路５…周波数制御回路６…タイミング信号発生回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気ー機械エネルギー変換素子に交流信
号を印加することにより、弾性体表面に振動波を発生さ
せる超音波モータの駆動回路において、上記交流信号を発生する交流信号発生手段と、上記振動波により励起され、上記振動波の状態を示すモ
ニタ信号を出力する電気ー機械エネルギー変換素子を有
するモニタ信号出力手段と、上記モニタ信号のニュートラル電圧とは異なる比較電圧
を有する電圧比較回路と、上記交流信号もしくはこれを発生させる信号に基づき、
予め定められたタイミングを有するタイミング信号を発
生させるタイミング信号発生回路と、上記タイミング信号発生回路の出力発生時に、上記電圧
比較回路による比較を行い、上記モニタ電圧が上記比較
電圧より高ければ上記交流信号の周波数を上昇させ、低
ければ低下させる周波数制御回路と、を具備したことを特徴とする超音波モータの駆動回路。
【請求項２】電気ー機械エネルギー変換素子に交流信
号を印加することにより、弾性体表面に振動波を発生さ
せる超音波モータの駆動回路において、上記交流信号を発生する交流信号発生手段と、上記振動波により励起され、上記振動波の状態を示すモ
ニタ信号を出力する電気ー機械エネルギー変換素子を有
するモニタ信号出力手段と、上記モニタ信号がニュートラル電圧とは異なる所定電圧
と交わるタイミングを測定するタイミング測定回路と、上記タイミング測定回路の出力値と予め定められたタイ
ミング値とを比較し、上記タイミング測定回路の出力値
が上記予め定められたタイミング値より小さければ上記
交流信号の周波数を上昇させ、大きければ低下させる周
波数制御回路と、を具備したことを特徴とする超音波モータの駆動回路。