(57)【要約】【課題】  モータの発熱量を大きくすることなく固着現象を効果的に解消して正常に起動させることが可能な超音波モータ制御装置を提供すること。【解決手段】  ステータ及びロータを備えてなる超音波モータを制御する超音波モータ制御装置において、通常時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する駆動回路と、上記通常時駆動電圧より高い固着時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する昇圧回路と、上記超音波モータの起動時に上記昇圧回路を適宜使用することにより上記ステータとロータの固着に起因した動作不良をなくす制御手段と、を具備したもの。【選択図】  図１
2008154352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及びロータを備えてなる超音波モータを制御する超音波モータ制御装置において、
通常時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する駆動回路と、上記通常時駆動電圧より高い固着時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する昇圧回路と、上記超音波モータの起動時に上記昇圧回路を適宜使用することにより上記ステータとロータの固着現象に起因した動作不良をなくす制御手段と、を具備したことを特徴とする超音波モータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波モータ制御装置において、
上記制御手段は上記超音波モータを上記駆動回路によって起動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に上記昇圧回路によって駆動させるものであることを特徴とする超音波モータ制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の超音波モータ制御装置において、
上記制御手段は上記超音波モータを上記昇圧回路によって駆動させた後再度上記駆動回路によって駆動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に再度上記昇圧回路によって駆動させ、以下、上記ロータが回転するまで同様の処理を繰り返すものであることを特徴とする超音波モータ制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の超音波モータ制御装置において、
上記制御手段は上記超音波モータを上記昇圧回路によって起動させ、その後上記駆動回路に切り替え、次いで、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に上記昇圧回路によって再度駆動させるものであることを特徴とする超音波モータ制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の超音波モータ制御装置において、
上記制御手段は上記昇圧回路によって駆動させた後再度上記駆動回路によって駆動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に再度上記昇圧回路によって駆動させ、以下、上記ロータが回転するまで同様の処理を繰り返すものであることを特徴とする超音波モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波モータを制御する超音波モータ制御装置に係り、特に、起動時におけるステータとロータの固着現象に起因した動作不良を、超音波モータの発熱量を増大させることなく解消することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータ及びその制御を開示したものとして、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−９１７６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７８９６８号公報
【０００４】
上記特許文献１に開示されている超音波モータは、図４に示すような構成になっている。まず、上カバー１０１と下カバー１０３があり、これら上カバー１０１と下カバー１０３との間にはステータ１０５とロータ１０７が対向・配置されている。上記ステータ１０５は弾性体１０９の図中下面に圧電体１１１を貼り付けた構成になっている。上記ロータ１０７にはシャフト１１３が固定されている。
【０００５】
上記ステータ１０５の圧電体１１１は二つの電極群に区分けされていて、それら二つの電極群に９０°だけ位相がずれた２回路の高周波電圧を印加して圧電体１１１を振動させる。この圧電体１１１の振動によって弾性体１０９に屈曲運動が発生するとともに、その反対側の面に横波と縦波の合成された進行波が発生する。この進行波によってロータ１０７ひいてはシャフト１１３が回転駆動されることになる。
【０００６】
尚、上記シャフト１１３の上端はスラスト軸受１１５によって支持されているとともにラジアルベアリング１１７によって支持されている。上記スラスト軸受１１５はスラストボール１１９とスラストボール受け１２１、１２３とから構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題があった。上記ステータ１０５とロータ１０７の間に湿気等が入り込んだ場合、ステータ１０５とロータ１０７が吸着してしまって摩擦が大きくなってしまう。そのような状態で超音波モータを起動した場合摩擦力が大きいためにロータ１０７が正常に回転しない場合がある。これがいわゆる「固着現象」である。
このような固着現象に対しては駆動電圧を高くすることにより対処する方法が考えられているが、そのような高電圧を常時印加させた場合には発熱量が増大してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、モータの発熱量を大きくすることなくステータとロータの固着現象を効果的に解消して正常に起動させることが可能な超音波モータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による超音波モータ制御装置は、ステータ及びロータを備えてなる超音波モータを制御する超音波モータ制御装置において、通常時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する駆動回路と、上記通常時駆動電圧より高い固着時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する昇圧回路と、上記超音波モータの起動時に上記昇圧回路を適宜使用することにより上記ステータとロータの固着現象に起因した動作不良をなくす制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による超音波モータ制御装置は、請求項１記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記超音波モータを上記駆動回路によって起動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に上記昇圧回路によって駆動させるものであることを特徴とするものである。
又、請求項３による超音波モータ制御装置は、請求項２記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記超音波モータを上記昇圧回路によって駆動させた後再度上記駆動回路によって駆動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に再度上記昇圧回路によって駆動させ、以下、上記ロータが回転するまで同様の処理を繰り返すものであることを特徴とするものである。
又、請求項４による超音波モータ制御装置は、請求項１記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記超音波モータを上記昇圧回路によって起動させ、その後上記駆動回路に切り替え、次いで、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に上記昇圧回路によって再度駆動させるものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による超音波モータ制御装置は、請求項４記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記昇圧回路によって駆動させた後再度上記駆動回路によって駆動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に再度上記昇圧回路によって駆動させ、以下、上記ロータが回転するまで同様の処理を繰り返すものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本願発明の請求項１による超音波モータ制御装置は、ステータ及びロータを備えてなる超音波モータを制御する超音波モータ制御装置において、通常時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する駆動回路と、上記通常時駆動電圧より高い固着時駆動電圧によって上記超音波モータを駆動する昇圧回路と、上記超音波モータの起動時に上記昇圧回路を適宜使用することにより上記ステータとロータの固着に起因した動作不良をなくす制御手段と、を具備した構成になっているので、従来のように高電圧を常時印加する場合に比べて発熱量を低減させることができる。又、コストの低減を図ることができる。
又、請求項２による超音波モータ制御装置は、請求項１記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記超音波モータを上記駆動回路によって起動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に上記昇圧回路によって駆動させるようにしているので、例えば、固着現象が発生していない場合には昇圧回路を駆動させることなく超音波モータを起動させることができ、不要な高電圧の印加がないので上記効果をさらに高めることができる。
又、請求項３による超音波モータ制御装置は、請求項２記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記超音波モータを上記昇圧回路によって駆動させた後再度上記駆動回路によって駆動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に再度上記昇圧回路によって駆動させ、以下、上記ロータが回転するまで同様の処理を繰り返すものとして構成しているので、それによって、上記効果をより高めることができる。
又、請求項４による超音波モータ制御装置は、請求項１記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記超音波モータを上記昇圧回路によって起動させ、その後上記駆動回路に切り替え、次いで、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に上記昇圧回路によって再度駆動させるものとして構成しているので、必ず、昇圧回路を起動させるので、固着現象に起因した動作不良を早期に解消することができる。
又、請求項５による超音波モータ制御装置は、請求項４記載の超音波モータ制御装置において、上記制御手段は上記昇圧回路によって駆動させた後再度上記駆動回路によって駆動させ、上記ロータが回転したか否かを判別し、回転していないと判別された場合に再度上記昇圧回路によって駆動させ、以下、上記ロータが回転するまで同様の処理を繰り返すものとして構成しているので、上記効果をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、
図１及び図２を参照し本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による超音波モータ制御装置の構成を示すブロック図である。まず、制御対象である超音波モータ１があり、この超音波モータ１は概略次のような構成になっている。まず、外筐３があり、この外筐３内にはステータ５とロータ７が対向・配置されている。上記ステータ５は弾性体９の図中上面に圧電体１１を貼り付けた構成になっている。上記ロータ７にはシャフト１３が固定されている。
【００１２】
上記ステータ５の圧電体１１は二つの電極群に区分けされていて、それら二つの電極群に９０°だけ位相がずれた２回路の高周波電圧を印加して圧電体１１を振動させる。この圧電体１１の振動によって弾性体９に屈曲運動が発生するとともに、その反対側の面に横波と縦波の合成された進行波が発生する。この進行波によってロータ７ひいてはシャフト１３が回転駆動されることになる。
【００１３】
又、上記超音波モータ１にはエンコーダ１５が取り付けられていて、該エンコーダ１５によってロータ７及びシャフト１３の回転の有無、回転数を検出するように構成されている。
【００１４】
上記構成をなす超音波モータ１は制御手段２１によって制御されるようになっている。上記制御手段２１は次のような構成になっている。まず、ＣＰＵ２３があり、又、駆動回路２５と昇圧回路２７が設けられている。上記駆動回路２５は超音波モータ１を通常時駆動電圧によって駆動させる回路である。上記通常時駆動電圧とは、
例えば、１１０Ｖｒｍｓ程度の駆動電圧である。一方、上記昇圧回路２７は超音波モータ１を固着時駆動電圧によって駆動させる回路である。上記固着時駆動電圧は、例えば、２００Ｖｒｍｓ程度の駆動電圧である。
【００１５】
本実施の形態の場合には、超音波モータ１を起動する場合に、まず、駆動回路２５によって通常時駆動電圧によって駆動させるようにしている。その後エンコーダ１５によってロータ７が回転しているか否かを判別し、それによって、ステータ５とロータ７が回転との間に固着現象が発生しているか否かを判別する。仮に、固着現象が発生していると判別された場合には昇圧回路２７による駆動に切り替えるようにしたものである。
【００１６】
以上の構成を基に図２のフローチャートを参照してその作用を説明する。まず、ステップＳ１において電源を入力する。次に、ステップＳ２に移行して駆動回路２５を動作させる。すなわち、超音波モータ１を通常時駆動電圧によって駆動させるものである。次に、ステップＳ３に移行して、超音波モータ１の回転の有無を判別する。超音波モータ１が回転していると判別された場合には、ステータ５とロータ７との間に固着現象が発生していないとしてそのまま駆動回路２５による駆動を継続する。
【００１７】
これに対して、ステップＳ３において、超音波モータ１が回転していないと判別された場合には、ステータ５とロータ７との間に固着現象が発生しているとしてステップＳ４に移行する。ステップＳ４では昇圧回路２７による動作が実行される。つまり、駆動回路２５による駆動から昇圧回路２７への駆動に切り替える。つまり、通常時駆動電圧よりも高い２００Ｖｒｍｓ程度の駆動電圧によって超音波モータ１を駆動するものである。そして、予め設定された時間だけ昇圧回路２５による駆動を継続した後ステップＳ２に戻る。
【００１８】
そして、ステップＳ２に移行して駆動回路２５による駆動に戻る。次に、ステップＳ３に移行して、超音波モータ１の回転の有無をチェックする。超音波モータ１が回転していると判別された場合には、ステータ５とロータ７との間に固着現象が発生していないとしてそのまま駆動回路２５による駆動を継続する。これに対して、ステップＳ３において、超音波モータ１が回転していないと判別された場合には、ステータ５とロータ７との間に固着現象が発生しているとしてステップＳ４に移行する。
以下、同様の処理を繰り返すことによりステータ５とロータ７との間の固着現象を解消させるものである。
【００１９】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、従来のようにステータ５とロータ７との間の固着現象を解消させるために常時高電圧を印加させた場合には発熱量が大きくなってしまうとともにコストの上昇を来たしていたが、本実施の形態の場合には、必要に応じて昇圧回路２７を起動させる構成になっているので、発熱量を抑制させることができる。
又、昇圧回路２７を常時駆動させるわけではないのでコストの低減を図ることができる。具体的にはコントローラが小型化されるものである。  
【００２０】
次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、まず、駆動回路２５によって超音波モータ１を起動させるように構成していたが、この第２の実施の形態の場合には、最初から昇圧回路２７によって超音波モータ１を起動させようとするものである。以下、順次説明する。
【００２１】
まず、ステップＳ１１において電源を入力する。次いで、ステップＳ１２に移行して、昇圧回路２７によって超音波モータ１を起動する。予め設定された時間だけ昇圧回路２７による駆動を継続した後ステップＳ１３に移行して駆動回路２５による駆動に切り替える。そして、次に、ステップＳ１４に移行して、超音波モータ１の回転の有無をチェックする。超音波モータ１が回転していると判別された場合には、ステータ５とロータ７との間に固着現象が発生していないとしてそのまま駆動回路２５による駆動を継続する。これに対して、超音波モータ１が回転していないと判別された場合には、ステータ５とロータ７との間に固着現象が発生しているとしてステップＳ１２に戻る。
以下、同様の処理を繰り返す。
【００２２】
よって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるとともに、起動初期時に必ず昇圧回路２７を起動させるようにしているので、仮に、固着現象が発生している場合にはこれを早期に解消することができる。
【００２３】
尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
まず、超音波モータ自体の構成はこれを特に限定するものではなく、様々なタイプの超音波モータに適用可能である。
駆動回路２５の駆動電圧値、昇圧回路２７の駆動電圧値、昇圧回路２７による駆動時間等については適宜設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は超音波モータを制御する超音波モータ制御装置に係り、特に、起動時におけるステータとロータの固着現象に起因した動作不良を解消することができるように工夫したものに関し、例えば、各種アクチュエータに組み込まれる超音波モータの制御に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波モータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波モータ制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、超音波モータ制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】従来例を示す図で、超音波モータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  超音波モータ
３  外筐
５  ステータ
７  ロータ
９  弾性体
１１  圧電体
１３  シャフト
２１  制御手段
２３  ＣＰＵ
２５  駆動回路
２７  昇圧回路
【図１】
2008154352.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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