JP5197267B2 - Drive device, control method therefor, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加することで振動体を励振させ、振動体に押圧された移動体に対し摩擦による駆動力を付与する振動波モータを含む駆動装置及びその制御方法、並びにその駆動装置を備える電子機器に関する。 The present invention relates to a driving device including a vibration wave motor that excites a vibrating body by applying an AC voltage to an electromechanical energy conversion element and applies a driving force due to friction to a moving body pressed by the vibrating body, and the driving device The present invention relates to a control method and an electronic apparatus including the driving device.
従来、振動体に発生した振動により対象物を駆動する振動波モータ（超音波モータ）が開発され、実用化されている。振動波モータは、圧電素子などの電気−機械エネルギ変換素子に交流電圧を印加することにより圧電素子に高周波振動を発生させ、その振動エネルギを連続的な機械運動として取り出すように構成されたモータである。 Conventionally, a vibration wave motor (ultrasonic motor) that drives an object by vibration generated in a vibrating body has been developed and put into practical use. A vibration wave motor is a motor configured to generate high-frequency vibrations in a piezoelectric element by applying an AC voltage to an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element, and to extract the vibration energy as a continuous mechanical motion. is there.
図１０は、従来例に係る振動波モータの構成例を示す断面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a vibration wave motor according to a conventional example.
図１０において、圧電素子群２０１は、２極に分極され、圧電素子が多重に積載され焼成されている。振動子２０２は、圧電素子群２０１に溶接され、圧電素子群２０１で発生した振動を増幅する。周知のように、圧電素子群２０１の一方の極と他方の極に印加する駆動電圧の時間的位相を調整することによって、振動子２０２に進行波を発生させたり、定在波を発生させたりすることが可能である。
In FIG. 10, the
ツバ２０３は、ロータ２０４に固定され、ロータ２０４は、バネケース２０５と一体に設けられている。ツバ２０３は、バネケース２０５に保持された加圧バネ２０６により振動子２０２に加圧されている。
The
シャフト２１０には回り止め２１３が圧入され、回り止め２１３とロータ２０４係合されている。シャフト２１０は、ケース２１２に固定された軸受Ａ２０８と軸受Ｂ２０９により回転可能に支持されている。フランジ２１１は、ケース２１２に固定され、振動波モータを駆動する機器に固定する。
A detent 213 is press-fitted into the
上記構成の振動波モータでは、振動子２０２の振動によって生じた進行波によりツバ２０３が回転し、その回転力が、ツバ２０３が固定されているロータ２０４から回り止め２１３に伝達され、これにより回り止め２１３が圧入されているシャフト２１０が回転する。
In the vibration wave motor configured as described above, the
図１１は、振動波モータに供給される駆動電圧の周波数と振動波モータの回転数との関係を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the frequency of the drive voltage supplied to the vibration wave motor and the rotation speed of the vibration wave motor.
図１１において、振動波モータは、図示のような特性を有するので、この特性を利用して振動波モータの回転速度を制御する。即ち、振動波モータを起動する場合、通常、起動時の駆動電圧周波数を共振周波数ｆＭより十分高い周波数ｆｓに設定する。 In FIG. 11, the vibration wave motor has the characteristics as shown in the figure, and the rotational speed of the vibration wave motor is controlled using this characteristic. That is, when starting the vibration wave motor, the drive voltage frequency at the time of starting is normally set to a frequency fs sufficiently higher than the resonance frequency fM.
周波数ｆｓから徐々に周波数を下げていくと、周波数ｆ１で振動波モータが動き出す。更に周波数を下げていくと、振動波モータの回転数は、該当周波数に対応する回転数になるまで徐々に上がっていく。 When the frequency is gradually lowered from the frequency fs, the vibration wave motor starts moving at the frequency f1. As the frequency is further lowered, the rotational speed of the vibration wave motor gradually increases until reaching the rotational speed corresponding to the corresponding frequency.
一方、振動波モータの回転速度を検出し、検出された回転速度が目標回転速度Ｎａに達したならば周波数の低下を停止する。振動波モータを停止する場合には、逆に周波数を徐々に上げていき、回転速度を下げ、滑らかに停止させる。 On the other hand, the rotational speed of the vibration wave motor is detected, and if the detected rotational speed reaches the target rotational speed Na, the decrease in frequency is stopped. When stopping the vibration wave motor, on the contrary, the frequency is gradually increased, the rotation speed is decreased, and the vibration wave motor is smoothly stopped.
また、振動波モータは、振動子２０２とツバ２０３は常に加圧されているため、その間に摩擦力が発生している。そのため、振動波モータは、停止時に自己保持力を有するという特徴がある。
In the vibration wave motor, the
図１０に示した振動波モータの振動子２０２の材質はＳＵＳ材で、ツバ２０３と接触する面はチッ化処理され、ツバ２０３の材質もＳＵＳ材である。更に、振動子２０２、ツバ２０３の接触面は両者とも研磨加工されている。
The material of the
このように構成された振動波モータは、回転停止直後の保持トルクが高く、そのまま放置しておくと次第に保持トルクが減少し、停止直後に比べ、１／４から１／６に減少する場合もある。 The vibration wave motor configured as described above has a high holding torque immediately after the rotation is stopped, and the holding torque gradually decreases when left as it is, and may decrease from 1/4 to 1/6 compared to immediately after the stop. is there.
ここで、振動波モータのモータ軸に連結された出力軸（駆動軸）の駆動力をギアを介して取り出し該駆動力を利用する装置において、使用者が手動で出力軸側から振動波モータを回転させる場合を考える。 Here, in a device that takes out the driving force of the output shaft (drive shaft) connected to the motor shaft of the vibration wave motor via a gear and uses the driving force, the user manually moves the vibration wave motor from the output shaft side. Consider the case of rotating.
この場合は、上述したように、振動波モータには自己保持力があるため、振動波モータのモータ軸に取り付けたギアの回転は規制される。特に、停止直後の自己保持力が高い時に、手動で出力軸から振動波モータを回転させようとした場合、モータ軸に取り付けたギアと該ギアに噛合うギアとの間で、ギアの歯飛びや歯面の欠けが発生するという問題がある。尚、ギアの歯飛びとは、当該ギアの歯が相手側ギアの噛合うべき歯の次の歯に飛ぶ現象である。 In this case, since the vibration wave motor has a self-holding force as described above, the rotation of the gear attached to the motor shaft of the vibration wave motor is restricted. In particular, when the self-holding force immediately after the stop is high, when trying to manually rotate the vibration wave motor from the output shaft, the gear tooth skip between the gear attached to the motor shaft and the gear meshing with the gear. There is a problem that chipping of the tooth surface occurs. Note that gear tooth skipping is a phenomenon in which the gear teeth fly to the tooth next to the tooth to be engaged with the counterpart gear.
上記問題を解決するため、振動波モータを外部から手動で駆動（マニュアル手動モードで駆動）する場合に、振動子へ定在波を発生させるよう圧電素子に駆動電圧を印加し、振動波モータの保持トルクの低減を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上述特許文献１に開示された技術では、振動波モータの停止時に常に振動波モータの駆動状況を監視しているため、電力を無駄に消費してしまうという問題点がある。更に、振動波モータの場合は停止時間が長くなると保持トルクが急激に低くなるため、振動子へ定在波を発生させる必要がない場合もある。このような場合においても定在波を発生させるとすると、より電力を無駄に消費することになる。特に、近年、プリンタやパンチルトカメラ等の電子機器のモバイル化が進行し、そのため電池駆動が必須となる。従って、待機時の消費電力削減は大きな課題となっている。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that power is wasted because the driving state of the vibration wave motor is always monitored when the vibration wave motor is stopped. Furthermore, in the case of a vibration wave motor, the holding torque decreases rapidly as the stop time is lengthened, so that it may not be necessary to generate a standing wave in the vibrator. Even in such a case, if a standing wave is generated, more power is wasted. In particular, in recent years, electronic devices such as printers and pan / tilt cameras have become mobile, and battery driving is therefore essential. Therefore, power consumption reduction during standby is a major issue.
本発明の目的は、停止時の振動波モータの消費電力を削減し、更に、ギアの歯飛びや歯面の欠けの発生を防止することができる駆動装置及びその制御方法、並びに電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a drive device that can reduce power consumption of a vibration wave motor at the time of stopping, and further prevent occurrence of gear skipping or tooth surface chipping, a control method therefor, and an electronic device. There is to do.
上記目的を達成するために、請求項１記載の駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子、前記電気−機械エネルギ変換素子に対する駆動電圧の印加により振動する振動体及び前記振動体の振動によって生じた進行波により駆動される移動体を有する振動波モータと、前記駆動電圧の印加を制御する制御手段と、前記振動波モータの駆動力が伝達される駆動対象部の移動を検出する移動検出手段とを備え、前記制御手段は、前記駆動電圧の印加がない状態が所定時間以下のときに前記移動検出手段により前記駆動対象部の移動が検出された場合は、前記電気−機械エネルギ変換素子に前記駆動電圧を印加して、前記振動体に定在波を発生させ、所定時間を超えて前記駆動電圧の印加がない場合は、前記定在波を発生させないように制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a drive device according to claim 1 is generated by an electro-mechanical energy conversion element, a vibrating body that vibrates by application of a driving voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and vibration of the vibrating body. A vibration wave motor having a moving body driven by a traveling wave, a control means for controlling application of the drive voltage, and a movement detection means for detecting movement of a drive target portion to which the driving force of the vibration wave motor is transmitted And when the movement detection unit detects the movement of the drive target unit when the drive voltage is not applied for a predetermined time or less, the control unit may include the electro-mechanical energy conversion element. Apply a driving voltage to generate a standing wave in the vibrating body, and control so as not to generate the standing wave when the driving voltage is not applied for a predetermined time. And features.
請求項５記載の電子機器は、請求項１乃至４の何れかに記載の駆動装置を備える。 An electronic device according to a fifth aspect includes the drive device according to any one of the first to fourth aspects.
請求項７記載の駆動装置の制御方法は、電気−機械エネルギ変換素子と、前記電気−機械エネルギ変換素子に対する駆動電圧の印加により振動する振動体と、前記振動体の振動によって生じた進行波により駆動される移動体とを有する振動波モータとを備える駆動装置の制御方法において、 前記振動波モータの駆動力が伝達される駆動対象部の移動を検出する検出ステップと、前記駆動電圧の印加がない状態が所定時間以下のときに前記検出ステップにより前記駆動対象部の移動が検出された場合は、前記電気−機械エネルギ変換素子に前記駆動電圧を印加して、前記振動体に定在波を発生させ、所定時間を超えて前記駆動電圧の印加がない場合は、前記定在波を発生させないようにする制御ステップとを備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a control method for a driving apparatus comprising: an electro-mechanical energy conversion element; a vibrating body that vibrates when a driving voltage is applied to the electro-mechanical energy conversion element; and a traveling wave generated by vibration of the vibrating body In a control method of a drive device comprising a vibration wave motor having a movable body to be driven, a detection step of detecting a movement of a drive target portion to which a drive force of the vibration wave motor is transmitted, and application of the drive voltage If the movement of the drive target part is detected by the detection step when there is no state for a predetermined time or less, the drive voltage is applied to the electromechanical energy conversion element, and a standing wave is applied to the vibrating body. And a control step for preventing the standing wave from being generated when the driving voltage is not applied for a predetermined time.
本発明の駆動装置によれば、停止時の振動波モータの消費電力を削減し、更に、ギアの歯飛びや歯面の欠けの発生を防止することができる。 According to the drive device of the present invention, it is possible to reduce the power consumption of the vibration wave motor at the time of stopping, and to prevent the occurrence of gear tooth skipping and tooth surface chipping.
以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施の形態に係る振動波モータを備えるパンチルトカメラの上方斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る振動波モータを備えるパンチルトカメラの下方斜視図である。 FIG. 1 is an upper perspective view of a pan / tilt camera including a vibration wave motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a lower perspective view of the pan / tilt camera including the vibration wave motor according to the embodiment of the present invention.
図１及び図２において、パンチルトカメラ１００は、本発明の駆動装置を備えるものであり、駆動装置により、駆動対象部であるカメラ部１０２をパン、チルト方向に駆動するものである。
1 and 2, a pan /
パンチルトカメラ１００は、ベース１０１、カメラ部（駆動対象部）１０２、チルト駆動用振動波モータ１０３、チルトモータピニオンギア（伝達機構）１０４、チルトギア（伝達機構）１０５を備えている。
The pan /
また、パンチルトカメラ１００は、チルト部エンコーダセンサ（移動検出手段）１０６、チルト部エンコーダスケール１０７を備えている。
The pan /
更に、パンチルトカメラ１００は、パン駆動用振動波モータ１１０、パンモータピニオンギア（伝達機構）１１１、パンギア（伝達機構）１１２、パン部エンコーダセンサ（移動検出手段）１１３、パン部エンコーダスケール１１４を備えている。
Further, the pan /
パンチルトカメラ１００は、ベース１０１上に設けられたカメラ部１０２がチルト方向（図１中Ｂ１方向、Ｂ２方向）及びパン方向（図２中Ｄ１方向、Ｄ２方向）に回転し、撮像動作を行う。パンユニット１１５は、カメラ部１０２と後述するチルト駆動部を有する。パン駆動用振動波モータ１１０を駆動することで、ベース１０１は、パンユニット１１５に対して自在に回転する。
In the pan /
カメラ部１０２には、不図示のチルトモータ軸が装備されている。チルト駆動用振動波モータ（以下、振動波モータ）１０３は、カメラ部１０２をチルト方向に回転させる駆動力を発生する。
The
パン駆動用振動波モータ（以下、振動波モータ）１１０は、ベース１０１をパン方向に回転させる駆動力を発生するため、ベース１０１上に設けられたカメラ部１０２をパン方向に回転させる。振動波モータ１０３、１１０の主要部の構成は図４に基づき後述する。
A panning vibration wave motor (hereinafter referred to as vibration wave motor) 110 rotates the
チルトモータピニオンギア（以下、ピニオンギア）１０４は、振動波モータ１０３のモータ軸に固定されている。チルトギア１０５は、チルトモータ軸に取り付けられており、ピニオンギア１０４と噛合っている。
A tilt motor pinion gear (hereinafter, pinion gear) 104 is fixed to the motor shaft of the
チルト部エンコーダスケール（以下、エンコーダスケール）１０７は、スリット部（不図示）を備えると共に、チルトモータ軸に取り付けられており、チルトギア１０５と共に、即ち、カメラ部１０２の回転と共に、矢印Ｂ１、Ｂ２方向に回転する。
The tilt unit encoder scale (hereinafter referred to as encoder scale) 107 includes a slit unit (not shown) and is attached to a tilt motor shaft. The
チルト部エンコーダセンサ（以下、エンコーダセンサ）１０６は、エンコーダスケール１０７のスリット部を読み取ることで、エンコーダスケール１０７の回転状態を検出する。
A tilt unit encoder sensor (hereinafter referred to as an encoder sensor) 106 reads the slit portion of the
振動波モータ１０３が図１の矢印Ａ１方向（ベース面に平行な面内での回転方向）に回転すると、カメラ部１０２は、ピニオンギア１０４とチルトギア１０５のギア噛合いによって、矢印Ｂ１方向（ベース面に垂直な面内での回転方向）に回転する。
When the
一方、振動波モータ１０３が図１の矢印Ａ２方向（ベース面に平行な面内での回転方向）に回転すると、カメラ部１０２は、ピニオンギア１０４とチルトギア１０５のギア噛合いによって、矢印Ｂ２方向（ベース面に垂直な面内での回転方向）に回転する。
On the other hand, when the
ここで、使用者がカメラ部１０２を矢印Ｂ１方向もしくは矢印Ｂ２方向に手動で回動させようとすると、回転力がチルトギア１０５に伝達され、更にチルトギア１０５に噛合っているピニオンギア１０４に伝達される。
Here, when the user tries to manually rotate the
チルトギア１０５は、ピニオンギア１０４に対して減速されている構造を有するので、チルトギア１０５で発生する回転トルクは、ピニオンギア１０４軸上では減速比分だけ小さくなる。
Since the
使用者がカメラ部１０２を回転させるための最大力は、振動波モータ１０３の保持トルクに減速比を乗算したものになる。しかし、振動波モータ１０３が連続的に駆動された場合の停止直後では、保持トルクが非常に大きくなるため、回転力も大きくなってしまう。
The maximum force for the user to rotate the
当然、チルトギア１０５とピニオンギア１０４との間で発生する駆動伝達力も大きくなるので、ギアの歯面の欠けや歯飛びが発生する可能性がある。上記問題を回避する技術については後述する。
Naturally, since the drive transmission force generated between the
パンモータピニオンギア（以下、ピニオンギア）１１１は、振動波モータ１１０のモータ軸に固定されている。パンギア１１２は、ベース１０１に取り付けられており、ピニオンギア１１１と噛合っている。
A pan motor pinion gear (hereinafter, pinion gear) 111 is fixed to the motor shaft of the
パン部エンコーダスケール（以下、エンコーダスケール）１１４は、スリット部（不図示）を備えており、パンユニット１１５の回転と共に矢印Ｄ１、Ｄ２方向に回転する。パン部エンコーダセンサ（以下、エンコーダセンサ）１１３は、エンコーダスケール１１４のスリット部を読み取ることで、エンコーダスケール１１４の回転状態を検出する。
The pan part encoder scale (hereinafter referred to as encoder scale) 114 includes a slit part (not shown), and rotates in the directions of arrows D1 and D2 as the
振動波モータ１１０が図２の矢印Ｃ１方向（ベース面に垂直な面内での回転方向）に回転すると、パンユニット１１５は、ピニオンギア１１１とパンギア１１２のギアの噛合いによって矢印Ｄ１方向（ベース面に平行な面内での回転方向）に回転する。
When the
一方、振動波モータ１１０が図２の矢印Ｃ２方向（ベース面に垂直な面内での回転方向）に回転すると、パンユニット１１５は、ピニオンギア１１１とパンギア１１２のギアの噛合いによって矢印Ｄ２方向（ベース面に平行な面内での回転方向）に回転する。
On the other hand, when the
ここで、使用者がパンユニット１１５を矢印Ｄ１方向もしくは矢印Ｄ２方向に手動で回動させようとすると、回転力がパンギア１１２に伝達され、更に、パンギア１１２に噛合っているピニオンギア１１１に伝達される。
Here, when the user tries to manually rotate the
パンギア１１２は、ピニオンギア１１１に対して減速されている構造を有するので、パンギア１１２で発生する回転トルクは、ピニオンギア１１１軸上では減速比分だけ小さくなる。
Since the
使用者がパンユニット１１５を回転させるための最大力は、振動波モータ１１０の保持トルクに減速比を乗算したものになる。しかし、振動波モータ１１０が連続的に駆動された場合の停止直後では、保持トルクが非常に大きくなるので、回転力も非常に大きくなってしまう。
The maximum force for the user to rotate the
また、パンギア１１２とピニオンギア１１１との間で発生する駆動伝達力も大きくなるので、ギア歯面の欠けや歯飛びが発生する可能性がある。上記問題を回避する技術については後述する。
Further, since the drive transmission force generated between the
図３は、振動波モータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the drive control system of the vibration wave motor.
図３において、振動波モータの駆動制御系は、本発明の駆動装置を構成する。 In FIG. 3, the drive control system of the vibration wave motor constitutes the drive device of the present invention.
振動波モータの駆動制御系は、制御部（制御手段）２０、比較器２１、ゲイン制御回路２２、電圧制御発振器（制御手段）２３、駆動パルス発生器２４、ドライバＡ２５、ドライバＢ２６、電源２７、速度検出器２８を備えている。
The drive control system of the vibration wave motor includes a control unit (control means) 20, a
尚、駆動制御系は、振動波モータ１０３及び振動波モータ１１０のそれぞれに対応して２系統設けられているが、図３では便宜上１系統のみ図示している。
Two drive control systems are provided corresponding to each of the
制御部２０は、各部の制御を司ると共に、振動波モータ１０３（１１０）の目標回転数の設定を含む制御を行うコンピュータから構成されており、プログラムに基づき、後述する図５、図６の各フローチャートに示す処理を実行する。
The
比較器２１は、制御部２０により設定された目標回転数と、速度検出器２８がエンコーダセンサ１０６（１１３）の読取値に基づき検出した振動波モータ１０３（１１０）の回転数（回転速度）とを比較し、その差分に応じた信号を出力する。
The
ゲイン制御回路２２は、比較器２１の出力信号に基づきゲイン（積分ゲイン、比例ゲイン等）を制御する。
The
電圧制御発振器２３は、ゲイン制御回路２２の出力信号に基づきゲイン制御されたパルス信号（定在波）を発生する。
The voltage controlled
駆動パルス発生器２４は、振動波モータ１０３（１１０）の駆動相をＡ相、Ｂ相に振り分けるため駆動パルス信号を発生する。進行波の場合は、駆動パルス信号はＡ相とＢ相では９０°位相がずれて生成される。
The
ドライバＡ２５は、Ａ相の駆動パルス信号を正弦波信号に変換し、振動波モータ１０３（１１０）の圧電素子に駆動電圧として出力する。ドライバＢ２６は、Ｂ相の駆動パルス信号を正弦波信号に変換し、振動波モータ１０３（１１０）の圧電素子に駆動電圧として出力する。 The driver A25 converts the A-phase drive pulse signal into a sine wave signal and outputs it as a drive voltage to the piezoelectric element of the vibration wave motor 103 (110). The driver B26 converts the B-phase drive pulse signal into a sine wave signal and outputs it as a drive voltage to the piezoelectric element of the vibration wave motor 103 (110).
電源２７は、ドライバＡ２５とドライバＢ２６に電力を供給する。振動波モータ１０３（１１０）のモータ軸からは回転出力が取り出される。
The
図４は、図１、図２における振動波モータの内部構造を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the vibration wave motor shown in FIGS.
図４において、振動波モータ１０３（１１０）は、圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）７、振動子（振動体）２、ツバ３、ロータ４（移動体）、バネケース５、加圧バネ６、軸受Ａ８、軸受Ｂ９、シャフト１０、回り止め部材１３を備えている。
In FIG. 4, the vibration wave motor 103 (110) includes a piezoelectric element (electro-mechanical energy conversion element) 7, a vibrator (vibrating body) 2, a
振動波モータ１０３（１１０）は、電気−機械エネルギ変換素子である圧電素子に交流電圧を印加し、振動子２を励振させて進行波を発生させることにより、振動子２に加圧接触しているツバ３が回転し、ツバ３が圧入されているロータ４を回転する。
The vibration wave motor 103 (110) applies an AC voltage to a piezoelectric element, which is an electromechanical energy conversion element, and excites the
ロータ４の回転は回り止め部材１３に伝達され、回り止め部材１３が圧入されているシャフト１０を回転させる。
The rotation of the
ここで、振動子２は、ＳＵＳ材で構成されており、ツバ３と接触する接触面Ｐはチッ化処理されている。ツバ３もＳＵＳ材で構成されており、ツバ３、振動子２の接触面Ｐはそれぞれ研磨加工されている。
Here, the
このように、金属どうしが加圧接触している振動波モータ１０３（１１０）では、回転直後の保持トルクが、長時間放置されていた場合に比べて非常に高くなるのである。振動波モータによっては、回転直後の保持トルクは１０分程度で半減し、１時間で１／４程度に減少するものもある。 Thus, in the vibration wave motor 103 (110) in which the metals are in pressure contact with each other, the holding torque immediately after the rotation is much higher than that in the case where the metal is left for a long time. Depending on the vibration wave motor, the holding torque immediately after the rotation may be reduced by half in about 10 minutes and reduced to about 1/4 in one hour.
次に、本実施の形態のパンチルトカメラに搭載された振動波モータの上記問題を回避する駆動制御方法について図５乃至図７を参照しながら説明する。 Next, a drive control method for avoiding the above-described problem of the vibration wave motor mounted on the pan / tilt camera of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施の形態では、エンコーダセンサ１０６（１１３）の出力を監視する監視モードとして監視モード１と監視モード２を設けた。
In the present embodiment, monitoring mode 1 and
初めに監視モード１について説明する。また、振動波モータ１０３と振動波モータ１１０は同様な制御を行うため、本実施の形態では、振動波モータ１０３について説明する。
First, the monitoring mode 1 will be described. Further, since the
監視モード１はパンチルトカメラ１００の電源（不図示）が使用者によりＯＦＦされた場合のモードである。
The monitoring mode 1 is a mode when the power source (not shown) of the pan /
図５は、図３の振動波モータの駆動制御系によって実行される、監視モード１における振動波モータの駆動制御処理の手順を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the vibration wave motor drive control process in the monitoring mode 1, which is executed by the vibration wave motor drive control system of FIG.
本処理は、図３における制御部２０の制御の下に実行される。
This process is executed under the control of the
使用者が電源をＯＦＦしても制御部２０等には電流が流れる構成となっているため、エンコーダセンサ１０６の出力は検出できる状態となっている。使用者がパンチルトカメラ１００の電源をＯＦＦすると監視モード１が開始される（ステップＳ１）。
Since the current flows through the
制御部２０では、不図示のタイマにより振動波モータ１０３が最後に停止した時からの停止時間を計測しており、その停止時間が所定時間以下か否かを判断する（ステップＳ２）。所定時間はＴと設定する。
The
停止時間が所定時間Ｔ以下の場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、エンコーダセンサ１０６によるエンコーダスケール１０７のスリット部の読み取りに伴い、制御部２０は、速度検出器２８によりエンコーダパルスが検出されたかどうかをチェックする（ステップＳ３）。
When the stop time is equal to or shorter than the predetermined time T (YES in step S2), the
停止時間が所定時間Ｔより長い場合（停止時間が所定時間Ｔを超えた場合）（ステップＳ２でＮＯ）、監視モード１を終了させ（ステップＳ６）、完全にＯＦＦ状態にする（ステップＳ８）。即ち監視モード１を終了させ、電力を消費しない状態にする。そして、本処理を終了する。 When the stop time is longer than the predetermined time T (when the stop time exceeds the predetermined time T) (NO in step S2), the monitoring mode 1 is terminated (step S6) and is completely turned off (step S8). That is, the monitoring mode 1 is terminated and the power is not consumed. Then, this process ends.
使用者が手動でカメラ部１０２を回転させなければ、エンコーダパルスが検出されないため（ステップＳ３でＮＯ）、そのまま監視モード１の待機状態となる。
If the user does not manually rotate the
使用者が手動でカメラ部１０２を回転させた場合は、エンコーダパルスが検出されるため（ステップ３でＹＥＳ）、制御部２０は、電圧制御発振器２３から定在波に対応したパルス信号を発生させる（ステップＳ４）。
Since the encoder pulse is detected when the user manually rotates the camera unit 102 (YES in step 3), the
即ち、制御部２０は、振動波モータ１０３の振動子２に定在波を発生させるように、ドライバＡ２５、ドライバＢ２６を介して圧電素子７に駆動電圧を印加する。
That is, the
制御部２０は、エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスが続けて発生しているか否かを判断する（ステップＳ５）。
The
エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスが続けて発生している場合は（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部２０は、電圧制御発振器２３から定在波に対応したパルス信号を発生し続ける。
When encoder pulses are continuously generated from the encoder sensor 106 (YES in step S5), the
エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスの入力がなくなれば（ステップ５でＮＯ）、制御部２０は、電圧制御発振器２３からの定在波に対応したパルス信号の発生を停止させる（ステップＳ７）。
If the
次に、監視モード２について説明する。監視モード１と同様に、振動波モータ１０３と振動波モータ１１０は同様な制御を行うため、本実施の形態では、振動波モータ１０３について説明する。
Next, the
監視モード２はパンチルトカメラ１００の電源がＯＮ状態でかつ、振動波モータ１０３が停止状態の際の制御モードである。
The
図６は、図３の振動波モータの駆動制御系によって実行される、監視モード２における振動波モータの駆動制御処理の手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the vibration wave motor drive control process in the
本処理は、図３における制御部２０の制御の下に実行される。
This process is executed under the control of the
振動波モータ１０３が停止すると監視モード２が開始される（ステップＳ１０）。初めに、制御部２０は、振動波モータ１０３に対して駆動命令が発信されているか否かの判断を行う（ステップＳ１１）。
When the
駆動命令がある場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、振動波モータ１０３を駆動命令に従い駆動する（ステップＳ１２）。駆動命令の発信がない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、制御部２０では、不図示のタイマにより振動波モータ１０３が最後に停止した時からの停止時間を計測しており、その停止時間が所定時間Ｔ以下か否かを判断する（ステップＳ１３）。
If there is a drive command (YES in step S11), the
停止時間が所定時間Ｔ以下の場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、エンコーダセンサ１０６によるエンコーダスケール１０７のスリット部の読み取りに伴い、制御部２０は、速度検出器２８によりエンコーダパルスが検出されたか否かをチェックする（ステップＳ１４）。
When the stop time is equal to or shorter than the predetermined time T (YES in step S13), the
使用者が手動でカメラ部１０２を回転させなければ、エンコーダパルスが検出されないため（ステップＳ１４でＮＯ）、そのまま監視モード２を続ける。
Since the encoder pulse is not detected unless the user manually rotates the camera unit 102 (NO in step S14), the
使用者が手動でカメラ部１０２を回転させた場合は、エンコーダパルスが検出されるため（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御部２０は、電圧制御発振器２３から定在波に対応したパルス信号を発生させる（ステップＳ１５）。
Since the encoder pulse is detected when the user manually rotates the camera unit 102 (YES in step S14), the
即ち、制御部２０は、振動波モータ１０３の振動子２に対して定在波を発生させるように、ドライバＡ２５、ドライバＢ２６を介して圧電素子７に駆動電圧を印加する。続いて、制御部２０は、駆動命令が発信されているか否かを判断する（ステップＳ１６）。
That is, the
駆動命令が発信されている場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部２０は、定在波の発生を直ちに停止し、同時に、警告信号（不図示）を発信する（ステップＳ１７）。更に駆動命令に従い、振動波モータ１０３を駆動する。駆動後は再び監視モード２の状態となり、ステップＳ１１で駆動命令発信の有無を判断する。
When the drive command is transmitted (YES in step S16), the
駆動命令が発信されていない場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部２０は、エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスが続けて発生しているか否かを判断する（ステップＳ１８）。
When the drive command is not transmitted (NO in step S16), the
エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスが続けて発生している場合は（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御部２０は、電圧制御発振器２３から定在波に対応したパルス信号を発生し続ける。
When encoder pulses are continuously generated from the encoder sensor 106 (YES in step S18), the
エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスの入力がなくなれば（ステップ１８でＮＯ）、制御部２０は、電圧制御発振器２３からの定在波に対応したパルス信号の発生を停止させる（ステップＳ１９）。そして、再び監視モード２の状態となり、ステップＳ１１で駆動命令の有無を判断する。
If the
一方、停止時間が所定時間Ｔより長い場合（ステップＳ１３でＮＯ）、監視モード２を終了させる。即ち、制御部２０は、定在波を発生させないようにする。また、エンコーダセンサ１０６をＯＦＦにし（エンコーダセンサ１０６の動作を停止し）、エンコーダスケール１０７のスリット部の読み取りを行わない状態にする。
On the other hand, when the stop time is longer than the predetermined time T (NO in step S13), the
図７は、図４の振動波モータに供給される駆動周波数と振動波モータの回転速度及び振動波モータに供給される電流値との関係を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the drive frequency supplied to the vibration wave motor of FIG. 4, the rotational speed of the vibration wave motor, and the current value supplied to the vibration wave motor.
図７において、横軸は振動波モータ１０３に供給される駆動周波数（ｆ）を示し、縦軸が振動波モータ１０３の回転速度（Ｎ）と電流（Ａ）を示す（回転速度は実線、電流値は点線で示す）。
In FIG. 7, the horizontal axis indicates the drive frequency (f) supplied to the
振動波モータ１０３を起動する際の起動周波数ｆｓから左向きの矢印は、駆動電圧周波数を起動周波数ｆｓから徐々に下げていく際の始動時周波数掃引を示す。周波数ｆＭから振動波モータ１０３が動作する最低限の周波数ｆ１までの間が振動波モータ１０３の動作範囲となる。
An arrow pointing left from the starting frequency fs when starting the
上述した図５のステップＳ４及び図６のステップＳ１５で電圧制御発振器２３から発生させる定在波は、電流値が最低となる周波数ｆｔの近傍の周波数を使用する。また、この際、振動波モータ１０３を、通常駆動する場合の電圧よりも少し下げて使用しても良い。
The standing wave generated from the voltage controlled
図８は、図３における駆動パルス発生器から出力される定在波を表すパルス信号を示す図であり、図９は、図３における駆動パルス発生器から出力される進行波を表すパルス信号を示す図である。 8 is a diagram showing a pulse signal representing a standing wave output from the drive pulse generator in FIG. 3, and FIG. 9 shows a pulse signal representing a traveling wave output from the drive pulse generator in FIG. FIG.
図８において、エンコーダセンサ１０６からエンコーダパルスが出力されると、エンコーダパルスの立ち上がりと同期して、電圧制御発振器２３から定在波を表すパルス信号が駆動パルス発生器２４を介してドライバＡ及びドライバＢに同位相で入力される。
In FIG. 8, when an encoder pulse is output from the
通常、振動波モータ１０３を回転させるための駆動電圧の波形（進行波）は図９に示すように、ドライバＡ２５とドライバＢ２６で９０°位相がずれている。これに対し、定在波の場合は、振動波モータ１０３を回転させないので、図８に示すように、ドライバＡ２５とドライバＢ２６は同位相となる。
Normally, as shown in FIG. 9, the drive voltage waveform (traveling wave) for rotating the
このように、図４に示した振動子２に定在波を発生させるよう、圧電素子７に駆動電圧を印加すると、振動子２とツバ３は微小に浮遊した状態となり、振動波モータ１０３の保持トルクが格段に低下する。
As described above, when a driving voltage is applied to the
尚、振動波モータ１０３の停止後の所定時間Ｔは停止前の駆動状況により変化させても構わない。例えば、停止前の３０分の間に振動波モータ１０３の回転数が非常に少ない場合は通常より短く、逆に、連続的に動いていた場合は長くしても良い。
Note that the predetermined time T after the
また、上述した監視モード１と監視モード２で所定時間Ｔを変えても良い。また、振動波モータ１０３の周辺温度及び湿度により所定時間Ｔを変えても良い。
Further, the predetermined time T may be changed between the monitoring mode 1 and the
更に、所定時間Ｔ経過後（ステップＳ１３でＮＯ）監視モード２は終了するが、その後エンコーダセンサ１０６によるエンコーダパルスの検出だけ行うようにしても良く、その場合は、エンコーダパルスが検出されても定在波の発生を行わない。また、その際に停止していた位置に戻すように振動波モータ１０３を駆動制御しても構わない。
Furthermore, after the predetermined time T has elapsed (NO in step S13), the
以上説明したように、本実施の形態によれば、振動波モータ１０３を図５、図６のように制御する。
As described above, according to the present embodiment, the
これにより、振動波モータ１０３が連続的に使用された直後の保持トルクが大きい時、使用者が手動でカメラ部１０２或いはパンユニット１１５を回転させようとした際、軽い操作でカメラ部１０２或いはパンユニット１１５を回転させることができる。そのため、操作性が向上すると共に、ギアの歯飛びや歯面の欠けを防止することが可能となる。
Thus, when the holding torque immediately after the
更に、振動波モータ１０３が停止した後の所定時間経過後は、保持トルクが低下するため、停止時のエンコーダ信号検出を止め、定在波の駆動も行わない。このように制御することにより、手動による振動波モータ１０３の回転の際に常時定在波を発生させる場合と比較して省電力効果が得られる。
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、振動波モータ１０３（１１０）をパンチルトカメラ１００に搭載し、振動波モータ１０３（１１０）によりカメラ部１０２を駆動する場合を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではない。振動波モータを他の電子機器に搭載し、振動波モータにより当該電子機器の駆動対象部を駆動する場合にも適用することができる。
Furthermore, since the holding torque decreases after a lapse of a predetermined time after the
[Other embodiments]
In the above embodiment, the vibration wave motor 103 (110) is mounted on the pan /
また、本発明の目的は、以下の処理を実行することによっても達成される。即ち、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。 The object of the present invention can also be achieved by executing the following processing. That is, a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus, and a computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus is stored in the storage medium. This is a process of reading the program code.
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention.
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。 Moreover, the following can be used as a storage medium for supplying the program code. For example, floppy (registered trademark) disk, hard disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM or the like. Alternatively, the program code may be downloaded via a network.
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。 Further, the present invention includes a case where the function of the above-described embodiment is realized by executing the program code read by the computer. In addition, an OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. Cases are also included.
更に、上述した実施の形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。 Furthermore, the present invention includes a case where the functions of the above-described embodiment are realized by the following processing. That is, the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Thereafter, based on the instruction of the program code, the CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing.
２ 振動子
４ ロータ
７ 圧電素子
２０ 制御部
２３ 電圧制御発振器
２４ 駆動パルス発生器
２５ ドライバＡ
２６ ドライバＢ
１００ パンチルトカメラ
１０２ カメラ部
１０３ チルト駆動用振動波モータ
１０６ チルト部エンコーダセンサ
１０７ チルト部エンコーダスケール
１１０ パン駆動用振動波モータ
１１２ パンギア
１１３ パン部エンコーダセンサ
１１４ パン部エンコーダスケール
2
26 Driver B
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記駆動電圧の印加を制御する制御手段と、
前記振動波モータの駆動力が伝達される駆動対象部の移動を検出する移動検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記駆動電圧の印加がない状態が所定時間以下のときに前記移動検出手段により前記駆動対象部の移動が検出された場合は、前記電気−機械エネルギ変換素子に前記駆動電圧を印加して、前記振動体に定在波を発生させ、所定時間を超えて前記駆動電圧の印加がない場合は、前記定在波を発生させないように制御することを特徴とする駆動装置。 An electro-mechanical energy conversion element, a vibration body that vibrates by application of a driving voltage to the electro-mechanical energy conversion element, and a vibration wave motor having a moving body driven by a traveling wave generated by the vibration of the vibration body;
Control means for controlling application of the drive voltage;
A movement detecting means for detecting movement of the drive target portion to which the driving force of the vibration wave motor is transmitted,
When the movement detection unit detects the movement of the drive target unit when the drive voltage is not applied for a predetermined time or less, the control unit applies the drive voltage to the electromechanical energy conversion element. The driving device is configured to apply and generate a standing wave in the vibrating body, and to control the generation of the standing wave when the driving voltage is not applied for a predetermined time.
前記振動波モータの駆動力が伝達される駆動対象部の移動を検出する検出ステップと、
前記駆動電圧の印加がない状態が所定時間以下のときに前記検出ステップにより前記駆動対象部の移動が検出された場合は、前記電気−機械エネルギ変換素子に前記駆動電圧を印加して、前記振動体に定在波を発生させ、所定時間を超えて前記駆動電圧の印加がない場合は、前記定在波を発生させないようにする制御ステップと、
を備えることを特徴とする駆動装置の制御方法。 A vibration wave motor having an electro-mechanical energy conversion element, a vibrating body that vibrates when a driving voltage is applied to the electro-mechanical energy conversion element, and a moving body that is driven by a traveling wave generated by the vibration of the vibrating body; In a method for controlling a drive device comprising:
A detection step of detecting the movement of the drive target part to which the driving force of the vibration wave motor is transmitted;
If movement of the drive target part is detected by the detection step when the drive voltage is not applied for a predetermined time or less, the drive voltage is applied to the electro-mechanical energy conversion element, and the vibration is applied. A control step for generating a standing wave in the body and not generating the standing wave when the driving voltage is not applied for a predetermined time; and
A control method for a driving device comprising:
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