(57)【要約】【課題】  本願発明は、急激な負荷変動が生じた場合であっても迅速に停止（または減速）させることができる駆動制御装置および駆動装置を提供する。【解決手段】  上記課題を解決する駆動制御装置は、弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動体、前記振動体と接する接触体を備えた振動波駆動装置と、振動波駆動装置の制御部を備えている。この駆動制御装置は、振動波駆動装置に供給される電流または消費電力を検出する第一の検出手段と、振動体と接触体の相対位置または相対速度を検出する第二の検出手段を備えている。この前記第一および／または第二の検出手段より得られた検出結果に基づき前記振動波駆動装置を減速する制御モードを備えている。【選択図】  図５
2020156306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動体、及び前記振動体と接する接触体を備えた振動波駆動装置と、
前記振動波駆動装置の制御部と、
前記振動波駆動装置に供給される電流または消費電力を検出する第一の検出手段と、
前記振動体と前記接触体の相対位置または相対速度を検出する第二の検出手段を備え、
前記第一および／または第二の検出手段より得られた検出結果に基づき前記振動波駆動装置を減速する制御モードを備えた駆動制御装置。
【請求項２】
前記検出結果に基づき負荷の増加を検出して前記振動波駆動装置を減速させる請求項１記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記負荷の増加を検出した前記振動体と前記接触体の相対位置を基準点として記憶する請求項２記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記電流または前記消費電力の増加を検出するか、あるいは前記相対速度の低下を検出することで振動波駆動装置を減速する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記電流の変化率または消費電力の変化率を検出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記振動体と前記接触体の相対位置の変化率または前記相対速度の変化率を検出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記振動波駆動装置に印加される電圧の駆動周波数を保つとともに前記制御モードを実行する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
前記相対速度を目標速度に近づける制御を実行するととともに前記制御モードを実行する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項９】
前記振動波駆動装置に印加される電圧の駆動周波数、あるいは前記印加される電圧のパルス幅を制御して前記相対速度を目標速度に近づける請求項８記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記電流は電源からシャント抵抗を介して前記振動波駆動装置に供給され、前記シャント抵抗による差動電圧を検知する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
前記接触体の動きと連動する被駆動体を備えた駆動装置。
【請求項１２】
前記被駆動体を移動可能に支持するガイドと、
前記被駆動体の移動範囲を規制するストッパーを備えた請求項１１記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記被駆動体の移動方向と異なる方向に前記被駆動体の移動に伴って変位する機構を有する請求項１１または１２記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記機構はバネと重りを有し、前記被駆動体に加えられる負荷を変化させる請求項１３記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記被駆動体は直線状に移動可能に構成される請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１６】
前記駆動制御装置における振動波駆動装置は回転型モータであり、回転を直線状の動きへ変換する機構を備えた請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の駆動装置を備えたステージ。
【請求項１８】
請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の駆動装置を備えた電子機器。
【請求項１９】
弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動体、及び前記振動体と接する接触体を備えた振動波駆動装置を駆動開始する工程と、
前記振動波駆動装置に供給される電流または消費電力を検出する工程と、
前記振動体と前記接触体の相対位置または相対速度を検出する工程と、
前記第一および／または第二の検出手段より得られた検出結果に基づき前記振動波駆動装置を減速する工程を有する駆動制御方法。
【請求項２０】
前記検出結果に基づき負荷の増加を検出して前記振動波駆動装置を減速させる請求項１９記載の駆動制御方法。
【請求項２１】
前記負荷の増加を検出した前記振動体と前記接触体の相対位置を基準点として記憶する工程を有する請求項１９または２０に記載の駆動制御方法。
【請求項２２】
前記電流または前記消費電力の増加を検出するか、あるいは前記相対速度の低下を検出することで振動波駆動装置を減速する請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の駆動制御方法。
【請求項２３】
前記電流の変化率または消費電力の変化率を検出する請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の駆動制御方法。
【請求項２４】
前記振動体と前記接触体の相対位置の変化率または前記相対速度の変化率を検出する請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の駆動制御方法。
【請求項２５】
弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動体、及び前記振動体と接する接触体を備えた振動波駆動装置に、請求項１９乃至２４のいずれか１項に記載の駆動制御方法における各工程を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動体に振動波を生じさせ、この超音波振動体に接触する接触体を摩擦力により相対移動させる振動型モータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気−機械エネルギー変換素子（例えば圧電素子）を金属片に貼り付けた振動体に、その振動体の共振周波数に対応する周波数の交流信号を印加して振動を発生させ、振動体に接触する接触体を移動させる振動型モータが知られている。振動体に加圧接触した接触体が摩擦駆動することで強い駆動力が得られるため、この振動型モータを用いて、ＡＦ駆動やズーム駆動に用いるデジタルカメラ、ビデオカメラなどが製品化されている。振動型モータの小型で高トルク、保持力があるなどの特徴を活かし、ステージの駆動にも用いられるようになってきている。
【０００３】
ここで一例として振動型モータ２００の構成の斜視図を図１６に示す。振動型モータのより具体的な構成については、例えば特開２０１３−１２３３３５などで説明されているので詳細は略する。この振動型モータは、金属等の振動減衰損失の小さい材料で構成された弾性体２０１、弾性体２０１と下ナット２０４により挟まれている圧電素子を備えた振動体を備えており、フレキシブル基板２０３から供給される交流信号が印加される構成である。接触体２０７は振動体の振動によって推力を受けて回転し、その回転によりギヤ２０９が回転し、このギヤを介して回転力が出力される。また固定部材２１１に設けられたネジ穴で所望の個所にネジを用いて振動型モータをユーザーの希望する位置に取り付けることができる。２１２は該固定部材をモータ側に固定するためのナットである。
【０００４】
図１７は従来の振動型モータを用いたステージ装置の構成を示す図である。
【０００５】
図１７（ａ）はこのような振動型モータを用いて、ステージを駆動する例を示したものである。振動型モータ２００はギヤ２０９によって回転力が出力される。このモータ出力はギヤ３０１およびギヤ３０２のギヤ列を介して、ネジが切られた軸３０３を回転させる。３０４は被駆動体であり、ネジ３０３の回転を直動方向に変換して移動している。３０５はガイドであり、このガイド上を被駆動体３０４が移動していく。このように被駆動体を移動可能に支持するガイドを備えている。
【０００６】
３０６はストッパーであり、被駆動体がそれ以上先へ行かないように、被駆動体３０４の動きを所定の移動範囲の内に規制する機能を有する。
【０００７】
図１７（ｂ）は上記ステージの被駆動体３０４がストッパー３０６に当たったときを示す図である。通常、被駆動体３０４はストッパー３０６に当たるとともに、軸３０３の回転が停止するように設計されるが、軸３０３の回転力が大きい場合、停止しないで回転を続けてしまうことがある。その結果、被駆動体はさらに押し込まれ傾いてしまい、ネジとのかみ合いも傾き、この状態でモータが停止しないと装置を壊してしまうという問題が発生してしまう。このような問題は、個々の部材の機械的剛性に比して被駆動体をより速く移動させる際に生じる。
【０００８】
よって、被駆動体３０４とストッパーの接触を判定し、振動型モータを減速（停止）させることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１２３３３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明は、急激な負荷変動が生じた場合であっても迅速に振動波駆動装置を減速（停止）させることができる駆動制御装置および駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する駆動制御装置は、
弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動体、及び前記振動体と接する接触体を備えた振動波駆動装置と、
前記振動波駆動装置の制御部と、
前記振動波駆動装置に供給される電流または消費電力を検出する第一の検出手段と、
前記振動体と前記接触体の相対位置または相対速度を検出する第二の検出手段を備え、
前記第一および／または第二の検出手段より得られた検出結果に基づき前記振動波駆動装置を減速する制御モードを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、負荷変動に応じてすみやかに振動波駆動装置を減速（停止）する駆動制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に示される振動型モータを有する駆動装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１の振動型モータの制御回路の構成を示す図である。
【図３】実施例１の電流検出部の回路構成を示す図である。
【図４】実施例１の構成における負荷トルクと速度、電流の関係を示す図である。
【図５】実施例１の構成における負荷変動が発生したときの相対速度と電流の時間変化を示す図である。
【図６】実施例１の制御アルゴリズムを示すフローチャート図である。
【図７】実施例２に示される振動型モータを有する駆動装置の構成を示す図である。
【図８】実施例２の構成における負荷トルクと速度、電流の関係を示す図である。
【図９】実施例２の構成において、駆動周波数に対する、速度および電流の関係を示す図である。
【図１０】実施例２の構成において、負荷変動が発生したときの相対速度と電流の時間変化を示す図である。
【図１１】実施例２の制御アルゴリズムを示すフローチャート図である。
【図１２】第３の実施例のパルス幅御時の負荷トルクと速度、電流の関係を示した図である。
【図１３】実施例３の構成において、パルス幅に対する、速度および電流の関係を示す図である。
【図１４】実施例３の構成において、負荷変動が発生したときの相対速度と電流の時間変化を示す図である。
【図１５】実施例３の制御アルゴリズムのフローチャート図である。
【図１６】従来の振動型モータの斜視図である。
【図１７】従来の振動型モータを用いたステージ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の具体的な構成を説明する。
【００１５】
本願発明は、弾性体と電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動体、前記振動体と接する接触体を備えた振動波駆動装置と、振動波駆動装置の制御部を備えた駆動制御装置である。
【００１６】
この駆動制御装置は、振動波駆動装置に供給される電流または消費電力を検出する第一の検出手段と、振動体と接触体の相対位置または相対速度を検出する第二の検出手段を備えている。この前記第一および第二の検出手段より得られた検出結果に基づき前記振動波駆動装置を減速する制御モードを備えている点に特徴がある。
【００１７】
駆動制御装置の機械的剛性や検出回数に応じて、当該制御モードを実行してもよく、切り替え制御してもよい。
【００１８】
本発明は以下で示される各実施例の具体的な構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に範囲内で変更が加えられてもよく、そのような変更を加えた構成もまた本発明に含まれるものとする。以下の実施例においては駆動制御装置および駆動装置を停止させるケースを中心に説明するが、装置の破損等を避けるべく駆動制御装置および駆動装置を減速させてもよい。その場合は減速の後、別の停止制御に移行するか、制御フリーとして自然停止させてもよい。
【００１９】
また本願発明は、上記振動波駆動装置に以下説明する駆動制御方法における各工程を実行させるプログラムを含む。当該プログラムを所望の演算器が備えることによって振動波駆動装置を遠隔操作により駆動開始し、安全に減速および停止させる自動制御することが可能となる。
【実施例１】
【００２０】
図１は、実施例１にかかる電気−機械エネルギー変換素子を備えた振動波駆動装置（振動型モータ）を動力源とする駆動装置である。振動型モータ２００からの動力は、ギヤ２０９からギヤ３０１およびギヤ３０２のギヤ列を介してギヤ３１０を回転させる。ギヤ３１０にはネジがきられており、この回転力を直動方向の力に変換する機構を持つ被駆動体３１１に与えられる。被駆動体３１１はギヤ３１０の回転により図中の紙面左右に直線状に移動可能に構成されている。このような構成により、振動型モータ２００を構成する接触体の動きと被駆動体の動きは連動する。
【００２１】
さらに、被駆動体３１１の上記左右方向の移動をガイド３１２が設けられており、被駆動体３１１の上に載せられた上下被駆動体３１４をテーパー部を介して上下に動作する機構となっている。３１３と３１５は上下被駆動体３１４が図中で上下するように、上下被駆動体３１４の左右方向への動きを規制するために設けられたガイドであり、被駆動体３１１の動きを妨げないように紙面の奥に配置されている。このような構成により、被駆動体の移動方向と異なる方向に前記被駆動体の移動に伴って上下被駆動体３１４が変位する。
【００２２】
図１（ａ）のように被駆動体３１１が紙面右側に移動すると被駆動体３１１の斜面の高い側と上下被駆動体３１４が摺動するため３１４は図中の上方向へと移動する。逆に図１（ｂ）に示すように、被駆動体３１１が紙面左側に移動すると被駆動体３１１の斜面の低い側と上下被駆動体３１４が接触するようになり、３１４は図中の下方向へと移動する。ここで、３１６は被駆動体３１１がそれ以上紙面左方向へ行かないように、その動きを規制するストッパーである。
【００２３】
この装置において、図１（ｃ）に示すように、被駆動体３１１の移動速度が速い場合には、被駆動体３１１がストッパー３１６に当たると、その結果、被駆動体３１１を傾けるような力が発生し、さらには上下被駆動体３１４も傾いて移動してしまう場合が生じうる。
【００２４】
以下、本実施例に特徴的な構成である負荷変動を検出し、負荷変動に対応する停止動作にかかる構成を説明する。
【００２５】
図２は、本発明に係る実施例１の振動波駆動装置（振動型モータ）の制御回路の構成を示す図である。マイコン部１１は本実施例に必要な制御アルゴリズムを演算し、印加する２相の交流信号の駆動周波数、位相差、スイッチング電圧のパルス幅をコントロールし、スイッチング回路１０、１０’、コイル６，７（インダクタンス部）を介して、振動型モータへの印加電圧を制御する。２相の交流信号のうちの一方（図中では信号Ａ）と振動型モータに設けられた不図示の検知相電極から得られた信号Ｓとの位相差は位相差検出部８で検出する。
【００２６】
位置検出部１３は、例えばフォトインタラプタとスリット板からなる回転部の回転位置を検出する位置検出手段である。この位置検出手段１３で得られた結果により、回転体の位置および速度情報がマイコン部１１に渡され、マイコン部はそれに応じて振動型モータの回転位置および回転速度をコントロールする。速度については検出された位置情報をマイコン部で時間微分して求めてもよい。
【００２７】
電源Ｖｂａｔは例えばバッテリ、電池などに繋がっている。電流検出部１４には、電源Ｖｂａｔの電圧検出手段（不図示）とスイッチング回路１０、１０’で消費される電力（電流）を検出する手段およびフィルタ回路などが設けられている。
【００２８】
このような構成により、振動波駆動装置に供給される電流または振動波駆動装置で消費される消費電力を検出する。また、印加される電圧を一定に保つ制御を行う場合に、電流の値を検知することで、既知の電圧の値を乗算することで消費電力を算出するように構成してもよい。
【００２９】
図３はスイッチング回路１０とつながる電流検出部１４の回路構成を示す図である。電流を電圧に変換するためのシャント抵抗３１、該シャント抵抗による差動電圧を検出する差動増幅器３２を備えており、この出力Ｉｏｕｔが電流値に比例した電圧値となる。この出力電圧Ｉｏｕｔは、ＡＤ変換器等を介してマイコン部１１に取り込まれる。インピーダンス素子３３、コンデンサ３４，３５でノイズ除去フィルタを構成している。本フィルタを挿入することで電流波形が整形され差動アンプ出力もノイズの少ない信号が得られるため、より好ましい。ただし、本フィルタは電流検出回路には必須ではなく、ノイズが少ない状態では省くことも可能である。本実施形態では、位置検出部１３と電流検出部１４から得られた情報に基づき振動波モータのトルクの変化を検出するものである。ここで、電流検出部から得られた電流値に電源電圧を掛ければ電力値の情報を得るように構成することも可能である。
【００３０】
図４は振動型モータを動作させたときの接触体に加わる負荷であるトルクと速度および電流の関係を示す図である。ここで駆動周波数は、ある周波数で実質的に固定している。本実施例においては振動型モータとして回転型モータを用いているため負荷トルクとしたが、直線状に動作するリニアアクチュエータの場合はアクチュエータの接触体に加わる負荷そのものであってもよい。
【００３１】
本実施例における振動型モータのトルクが大きくなることは、被駆動体３１１の駆動時の負荷が大きくなることと等価である。振動型モータをある負荷トルクの状態で駆動させる際の速度および電流の値を図４では状態ａとし、状態ａよりも高い負荷トルクが振動型モータに加わった状態を状態ｂとする。
【００３２】
図５は横軸が時間であり、例えば被駆動体３１１がストッパーに衝突した際に生じる負荷となるトルクの変動が発生したときの相対速度と電流の時間変化を示す図である。図６は制御アルゴリズムを示すフローチャートである。以下、図４乃至図６を用いて実施例１にかかる制御アルゴリズムを説明する。
【００３３】
まず、振動型モータは、ある負荷トルクの状態（図４の状態ａ）で駆動周波数を固定してモータスタートさせる（図６  Ｆ−１１）。モータスタートによって振動体と接触体との相対位置が変化し、駆動が開始される。ここで、振動型モータの駆動に用いる２相信号のうち、Ａ相とＢ相との位相差は例えば９０°に設定され、スイッチングパルスのパルス幅は例えば３３％に設定されている。マイコン部１１ではこのときの速度および電流の値を事前にもしくは動作させながら記憶する（図６  Ｆ−１２）。この状態は図５におけるトルク変化が生じる時刻までの振動波モータの駆動状態に対応しており、負荷トルクが実質的に変化（増加）していない状態では電源から供給される電流も実質的に変化（増加）しない。検出電流ＩｘはＩｘ＜Ｉｃ×１．０５の状態を維持し続ける（図６  Ｆ−１３、Ｆ−１４）。
【００３４】
ここで、負荷トルクが増加すると図４の状態ａから状態ｂに状態が変化する。そのとき、速度は低下し、振動型モータへの入力電流Ｉｘは増加し、Ｉｃ×１．０５＜Ｉｘとなる。
【００３５】
ここで、振動型モータへの入力電流が増加するのは振動型モータのインピーダンス特性が変化するためである。インピーダンス特性の変化に伴う電流の増減は電気回路技術における周知事項であるため、ここでの詳細説明は略する。このトルク変化により状態ａから状態ｂに変化したとき、速度、電流は図５における状態ｂの領域の値となる。
【００３６】
このように、振動型モータはトルク増加により速度が低下し、駆動電流は増加するという特徴を示す。マイコン部１１は電流検出手段１４により得られた電流値が所定レベル５％を超える場合、モータを減速させる（図６  Ｆ−１５）。
【００３７】
減速させた後に直ちに停止してもよいし、制御フリーにして自然停止させるように構成してもよい。
【００３８】
なお、電流に替えて消費電力を用いて構成してもよい。
【００３９】
この動作により、振動型モータがトルク変化点を通り越して駆動され続けることが抑制され、適切な位置で振動型モータを停止させることが可能となり、装置の破損等を抑制することができる。電流Ｉｃに対して５％（１．０５倍）をしきい値としたが、負荷変動のときの速度、発生する負荷により変化するものであり、その状況に応じてパーセンテージを決定してよい。図６に示すアルゴリズムでは、電流の変化を検出して振動型アクチュエータを停止させる判断をしている。別の方法として、トルク変化が生じた時、速度も低下しているのでこの変化を検出して停止させる構成も可能であり、電流の変化と速度の変化の両方を見る構成もとりえる。また、トルク変化を検出する手段として電流の変化量を検出しているが、変化の傾き（電流変化の微分）を検出することによってもトルク変化点を検知することが可能である。
【００４０】
このように電流および／または速度の変化からトルク変化を検出し停止させることで、適度な動作範囲に振動型モータを動作させることが可能となる。
【００４１】
また、電流の変化率（微分値）または消費電力の変化率（微分値）を検出し、一定以上の変化率を検出した際に上記制御モードを実行してもよい。同様に、振動体と前記接触体の相対位置の変化率または相対速度の変化率を検出して上記Ｆ１３、Ｆ１４，Ｆ１５の一連の制御モードを実行してもよい。
【実施例２】
【００４２】
以下、図面を参照して実施例２を図７〜図１１にて説明する。図７は、実施例２に用いられる振動型モータを動力源とする駆動装置である。
【００４３】
実施例１の機構に対し、バネ３１８で吊られた重り部材３１７を持ち上げる構成となっている点が異なる。実施例１では被駆動体とストッパーとの衝突時に生じる相対速度と電流の変化を扱った。本実施例２では、重り部材３１７と移動部３１４が接触していない状態と接触して重り部材３１７を持ち上げているときのトルク変化を検出する構成となっている点が異なる。
【００４４】
図８は実施例２の構成において、振動型モータ２００を動作させたときの負荷となるトルクに対する速度および電流の関係を示す図である。図８は駆動周波数がある周波数で実質的に固定している場合の関係を示している。
【００４５】
ここで、状態ａと状態ｂは実施例１と同様、状態ａの負荷トルクに対し、それよりも大きい負荷トルクの状態を状態ｂとする。図９は、電気−機械エネルギー変換素子に印加される交流信号（交流電圧）の駆動周波数と速度と電流の関係を示す図である。駆動速度を目標速度に近づける制御を説明するものである。また細線で描かれるプロファイルがトルク増加前（状態ａ）の速度および電流特性であり、太線で描かれるプロファイルはトルク増加後（状態ｂ）の速度および電流特性である。図１０は横軸が時間であり、トルク変化すなわち負荷変動が発生したときの相対速度と電流の変化を示す図であり、図１１は実施例２の制御アルゴリズムのフローチャート図である。まず、振動型モータを所定の負荷トルクの状態（図８では状態ａ）で動作させる（図１１  Ｆ−２１）。モータスタートによって振動体と接触体との相対位置が変化し、駆動が開始される。振動型モータは目標速度となるようにフィードバック制御される。目標速度より遅い場合は駆動周波数を下げ、速い場合は駆動周波数を上げる。
【００４６】
ここで、駆動に用いる２相信号のうち、Ａ相とＢ相との位相差は例えば９０°に設定され、スイッチングパルスのパルス幅は例えば３３％に設定されている。マイコン部１１ではこのときの速度および電流の値を事前にもしくは動作させながら記憶する（図１１  Ｆ−２２、Ｆ−２３）。
【００４７】
この状態は、トルク変化が生じる時刻までの振動波モータの駆動状態に対応しており、負荷トルクが実質的に変化（増加）していない状態では電源電流も実質的に変化（増加）しない。
【００４８】
その後、引き続き振動型モータは目標速度となるようにフィードバック制御される。目標速度より遅い場合は駆動周波数を下げ、速い場合は駆動周波数を上げる。
【００４９】
検出電流Ｉｘは大きな負荷変動が起きない限り、Ｉｘ＜Ｉｃ×１．０５の状態を維持し続ける。この状態では、振動型モータは図１０の状態ａに対応する速度の値および電流の値をそれぞれとる。負荷トルクが増加していない状態では速度の変化も少ないため検出される電流Ｉｘは、Ｉｘ＜Ｉｃ×１．０５の状態を維持し続ける。（図１１  Ｆ−２４、Ｆ−２５、Ｆ−２６）ここで、駆動体３１１が図７において図中の紙面右方向に移動し、上昇した移動部３１４と重り部材３１７が接触すると、図８の状態ａから状態ｂに状態が変化する。
【００５０】
この状態ａから状態ｂへの遷移にあたり、バネ３１８の弾性により衝撃が緩和されるため、駆動体３１１の右方向への移動速度は実質的な変化しない。他方で負荷トルクは増加する。
【００５１】
したがって図８に示すように速度は実質的に変化せず、電流のみが増加している。以下、図９を用いて、トルク変化の発生前後の遷移を説明する。（１）は負荷変動前（状態ａ）の駆動周波数を示している。負荷変動前は、速度（細実線）および電流（細点線）は図中に示すとおりのプロファイルを描く。実施例１と同様にマイコン部１１はこのときの電流値Ｉｃを記憶しておく。状態ａでは図中の細実線の上で速度が変化し、すでに目標速度に到達している。次にトルクが増加するとモータのインピーダンス特性が変化し、速度および電流が図９の太線で描かれるプロファイル上に遷移する。電流のプロファイルは全体的に“上昇”し、速度のプロファイルは全体的に“下降”する。したがって、電流は増加する一方で、振動型モータの速度が目標速度より小さくなる。よってフィードバック制御により目標速度に到達すべく駆動周波数を下げて目標速度に到達するように制御される。この、状態ｂにおける目標速度に到達する際の駆動周波数が（２）で図示されており、電流の値は周波数を下げる制御に伴い更に上昇する（図１０の状態ｂの領域）。
【００５２】
マイコン部１１はトルク変化前の電流Ｉｃに対して電流Ｉｘを検出し、５％増加したか否かを判断する（図１１  Ｆ−２６）。
【００５３】
マイコン部１１は電流検出手段１４により得られた電流値が電流Ｉｃに対して５％を超える場合、その超えた位置を移動部３１４と重り部材３１７と接触した位置としてその位置を記憶する（図１１  Ｆ−２７）。その後上記位置を基準位置に設定後、減速（停止）もしくは通常動作モードへ移行する（図１１  Ｆ−２８）。このように、目標速度に対するフィードバック制御中にトルクの増加が発生することで、交流信号の駆動周波数が（１）から（２）へと変化し、状態ａから状態ｂへと遷移する。この変化を電流検出手段により検出し迅速にモータをコントロールしている。本実施例では目標速度に対するフィードバック制御を行うことで負荷トルクの変化に対する感度を上げ、速度変化が小さい、微小なトルク変動にも対応することが可能となっている。また実施例１と同様に、電流の変化率（微分値）または消費電力の変化率（微分値）を検出し、一定以上の変化率を検出した際に上記制御モードを実行してもよい。同様に、振動体と前記接触体の相対位置の変化率または相対速度の変化率を検出して上記制御モードを実行してもよい。
【実施例３】
【００５４】
本提案の第三の実施例を図１２〜図１５にて説明する。ステージ機構の構成は、実施例２と同じであるので装置構成の説明は略す。実施例２とは目標速度に対するフィードバック制御の方法が異なっている。図１２は、本実施例の駆動パルス幅（パルスデューティ）制御による振動型モータを動作させたときの負荷となるトルクと速度および電流の関係を示す図である。ここで駆動パルス幅とは該２相の周波数信号を構成するスイッチングパルスのパルス幅でありパルスデューティ０〜５０％の間にすることで、実効電圧を変更することができ、スイッチングパルスの電圧レベルを変更するのと同じ作用が得られる。図１３はパルス幅と、速度と電流の関係を説明する図である。パルス幅制御による目標速度へ到達するためのフィードバック制御が行なわれる様子を示している。
【００５５】
図１４は横軸が時間であり、トルク変化すなわち負荷変動が発生したときの相対速度と電流の変化を示す図であり、図１５は実施例３の構成における制御アルゴリズムのフローチャート図である。
【００５６】
まず、振動型モータを所定の負荷トルクの状態（図１２では状態ａ）で動作させる（図１５  Ｆ−３１）。ここで、駆動に用いる２相信号のうち、Ａ相とＢ相との位相差は例えば９０°に設定され、スイッチングパルスのパルス幅は例えば３３％に設定されている。マイコン部１１ではこのときの速度および電流の値を事前にもしくは動作させながら記憶する（図１５  Ｆ−３２）
この状態は、トルク変化が生じる時刻までの振動波モータの駆動状態に対応しており、負荷トルクが実質的に変化（増加）していない状態では電源電流も実質的に変化（増加）しない。
【００５７】
検出電流はＩｘ＜Ｉｃ×１．０５の状態を維持し続ける。（図１５  Ｆ−３４、Ｆ−３５）ここで、負荷トルクが増加すると図１２の状態ａから状態ｂに状態が変化する。
【００５８】
この状態では、振動型モータは速度が実質的に変化せず、電流のみが増加している。
【００５９】
図１３は振動型モータにおけるパルス幅と速度および電流の関係を示す図であり、トルク変化が発生の前後の遷移を示す図である。本実施例のパルス幅制御による目標速度に対するフィードバック制御を行う様子を示している。この状態ａから状態ｂへの遷移にあたり、バネ３１８の弾性により衝撃が緩和されるため、駆動体３１１の右方向への移動速度は実質的な変化しない。
【００６０】
（１）は負荷変動前（状態ａ）のパルス幅の値を示している。負荷変動前は、速度（細実線）および電流（細点線）は図中に示すとおりのプロファイルを描く。実施例１同様マイコン部１１はこのときの電流値Ｉｃを記憶しておく。状態ａでは細実線の上で速度が変化し、すでに目標速度に到達している。次にトルクが増加するとモータのインピーダンス特性が変化し、速度および電流が図１２の太線で描かれるプロファイル上に遷移する。電流のプロファイルは全体的に“上昇”し、速度のプロファイルは全体的に“下降”する。すると電流は増加する一方で、振動型モータの速度が目標速度より小さくなる。よってフィードバック制御により、目標速度に到達すべくパルス幅を上げて目標速度になるように制御される。
【００６１】
この、状態ｂにおける目標速度に到達する際のパルス幅が（２）で図示されており、電流の値はパルス幅が上がる制御に伴い更に上昇する（図１４の状態ｂの領域＆図１５のＦ−３４）。
【００６２】
マイコン部１１は、トルク変化前の電流Ｉｃに対して電流Ｉｘを検出し、５％増加したか否かを判断する（図１５  Ｆ−３６）。
【００６３】
マイコン部１１は電流検出手段１４により得られた電流値が電流Ｉｃに対して５％を超える場合、モータを停止させる（図１５  Ｆ−３７）。
【００６４】
このように、目標速度に対するフィードバック制御中にトルクの増加が発生することで、交流信号のパルス幅が（１）から（２）へと変化し、状態ａから状態ｂへと遷移する。
【００６５】
この変化を電流検出手段により検出し迅速にモータをコントロールしている。本実施例でも、実施例２と同様に目標速度に対するフィードバック制御を行うことで負荷トルクの変化に対する感度を上げ、速度変化が小さい、微小なトルク変動にも対応することが可能となっている。また、本実施例ではトルク増加を検出した時点でモータを停止させ基準点としてもよく、またモータを停止しないで、その位置を基準点としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明はステージや種々の電子機器に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
６，７  コイル
６’、７’  コンデンサ
１０、１０’  発振器部およびスイッチング電圧発生部
１１  マイクロコンピュータ（マイコン部）
１３  位置検出部
１４  電流検出部
３１  シャント抵抗
３２  差動増幅器
３３  インピーダンス素子
３４，３５  コンデンサ
２００  振動型モータ
２０１  弾性体
２０３  フレキシブル基板
２０４  下ナット
２０７  接触体
２０９  ギヤ
２１１  固定部材
２１２  上ナット
３０１、３０２  ギヤ列
３０３、３１０  軸
３０４、３１１  被駆動体
３０５、３１２、３１３、３１５  ガイド
３０６、３１６  ストッパー
３０７、３１７  重り部材
３０８、３１８  バネ
３１４  上下被駆動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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