(57)【要約】【課題】繰返し位置決めされる振動体の耐久性を向上できる超音波モータ装置を提供することにある。【解決手段】振動体23の圧電体22への高周波電圧の印加を制御して、振動体に加圧接触している移動体24の起動と停止及び正転と逆転を行わせると共に、移動体の位置信号を発生する位置センサ30からの位置信号と目標位置とを比較して移動体の位置が目標位置となるように位置決めをする制御装置40を備えた超音波モータ装置１を前提とする。制御装置に、予め入力されている強制回転条件が成立したかどうかを判断し、この条件の成立後に移動体24を１回転以上強制回転させる強制回転制御部40bを設ける。移動体24を強制回転させることで、振動体23に摩擦接触している移動体24の加圧接触面をなす摩擦材24a全体を均して、摩擦材の表面状態を略均一に維持するようにしたことを特徴としている。【選択図】    図２
2004201432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体を有する振動体と、
この振動体に摩擦接触して前記振動体の振動によって時計方向又は反時計方向に回転するように配置された移動体と、
この移動体を前記振動体に加圧接触させる加圧機構と、
前記圧電体に高周波電圧を印加する電極と、
前記高周波電圧を発生させる発振駆動回路と、
前記移動体の位置信号を発生する位置センサと、
指令信号を前記発振駆動回路に与えて前記圧電体への高周波電圧の印加を制御して前記移動体の起動と停止及び正転と逆転を行わせるとともに、入力されている目標位置と前記位置信号との比較により前記移動体の位置が前記目標位置となるように位置決めをするモータ制御部、及び予め入力されている強制回転条件が成立したかどうかを判断するとともに、前記強制回転条件が成立した後に前記移動体を強制的に１回転以上連続回転させる強制回転制御部を有した制御装置と、
を具備する超音波モータ装置。
【請求項２】
圧電体を有する振動体と、
この振動体に摩擦接触して前記振動体の振動によって時計方向又は反時計方向に回転するように配置された移動体と、
この移動体を前記振動体に加圧接触させる加圧機構と、
前記圧電体に高周波電圧を印加する電極と、
前記高周波電圧を発生させる発振駆動回路と、
前記移動体の位置信号を発生する位置センサと、
指令信号を前記発振駆動回路に与えて前記圧電体への高周波電圧の印加を制御して前記移動体の起動と停止及び正転と逆転を行わせるとともに、入力されている目標位置と前記位置信号との比較により前記移動体の位置が前記目標位置となるように位置決めをするモータ制御部、及び予め入力されている強制回転条件が成立したかどうかを判断するとともに、前記強制回転条件が成立した後に、前記移動体上の目標位置を含んで前記振動体と接する位置決め領域から外れていてこの位置決め領域よりも摩耗が小さい領域が、前記位置決め領域となるように前記目標位置を変更させる目標位置変更部を有した制御装置と、
を具備する超音波モータ装置。
【請求項３】
予め設定された整定時間を前記位置決めに要した時間が超過した場合に、前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項４】
規定時間とこの規定時間に対する一定の変動率とを加味して予め設定された所定の位置決め時間を外れた場合に、前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項５】
予め設定された位置決め実施回数を超える前記位置決めが実施された場合に、前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項６】
電源投入直後に前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項７】
電源遮断直前に前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項８】
前記位置決めをする時のオーバーシュート回数が、予め設定された規定回数を超えた場合に、前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項９】
前記位置決めをする時のオーバーシュートの前記目標位置に対するずれ量が、予め設定された規定値を超えた場合に、前記強制回転条件が成立されるようにした請求項１又は２に記載の超音波モータ装置。
【請求項１０】
前記移動体を時計方向に回転させて前記強制回転が実施されるようにした請求項１から９の内のいずれか１項に記載の超音波モータ装置。
【請求項１１】
前記移動体を反時計方向に回転させて前記強制回転が実施されるようにした請求項１から９の内のいずれか１項に記載の超音波モータ装置。
【請求項１２】
前記移動体を少なくとも１回時計方向及び反時計方向に回転させて前記強制回転が実施されるようにした請求項１、３から９の内のいずれか１項に記載の超音波モータ装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の内のいずれか１項に記載の超音波モータ装置と、このモータ装置の移動体に連動する出力機構とを具備する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体の伸縮運動を回転運動に変換する超音波モータ装置及びこのモータ装置を備えた電子機器に係り、特に、回転する移動体の位置決めにより生じる摩耗対策が可能な超音波モータ装置及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波モータは、分極された圧電素子が裏面に接着された振動体を、固定台の中心軸に固定し、この振動体の変位を拡大する拡大機構部を、前記中心軸に回転可能に組込まれた移動体に摩擦材を介して接触させ、移動体を加圧ばねにより振動体に押付けている。この超音波モータでは、圧電素子に高周波電圧を印加して、振動体にたわみ振動を発生させることにより、圧接された移動体を摩擦力で回転させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３９０８９号公報（段落０００２、図１−図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の超音波モータは次の特長を有している。低速で高トルクを有する。無通電時に大きな保持トルクを有する。応答性と制御性が高い。磁気作用がない。小型軽量化が可能である。そして、作動音が極めて小さい。このため、超音波モータは、各種電子機器の位置決め手段の駆動源として好適に利用できる。例えば、一定角度の動きを制御する指示装置、ミラーの角度制御、情報機器のヘッドのピックアップ駆動等に利用可能である。
【０００５】
この超音波モータの位置決めは、目標位置が予め設定された制御装置と、超音波モータの振動体で駆動される移動体の現在位置を検出する位置センサとによって行われる。これら超音波モータ、制御装置、位置センサは超音波モータ装置をなす。超音波モータの移動体が回転する場合、位置センサはロータリー型のエンコーダである。制御装置は、位置センサが発生する移動体の現在の位置信号を常時モニターし、移動体の現在位置が目標位置か否かを監視して、以下の位置決め制御を実行させている。制御装置は、移動体の現在位置が目標位置に達したことを検出した場合、オーバーシュートがあるか否かを調べる。制御装置は、オーバーシュートがあると判断した場合、超音波モータを直ちに逆転させる。制御装置は、オーバーシュートがないと判断した場合、即ち移動体が目標位置を保持する整定状態になったと判断した場合に、位置決め制御を終了させる。
【０００６】
前記のように移動体が目標位置に達した後にオーバーシュートがあれば直ちに超音波モータは逆転動作される。このオーバーシュートは避けられない現象であるため、この逆転動作は位置決め制御では繰り返し行われることになる。それにより、オーバーシュート量（目標位置に対するオーバーシュートのずれ量）は徐々に減少し、最終的にはゼロに収束する。即ち、超音波モータは整定状態になる。初に目標位置に達してから整定状態になるまでの時間、即ち整定時間は短い方が望ましい。
【０００７】
ところで、特許文献１には、目標位置に対するオーバーシュートを収束させるために、超音波モータがそれ以前の回転に対し逆転することを繰返して行われる位置決め制御に伴う以下の課題については記載がない。
【０００８】
即ち、移動体の摩擦材は加圧ばねにより振動体の変位拡大機構部（複数の突起）に圧接されている。それにより、摩擦材の位置決めの目標位置を含んで変位拡大機構部が接する領域（位置決め領域と称する。）が、変位拡大機構部で集中的に繰返し擦られるので、この位置決め領域の摩耗が他の領域に先んじて進行する。それにより、移動体の摩擦材からなる加圧接触面の表面状態が不均一となる。こうして表面状態が初期の状態から劣化すると、その状態に応じて、変位拡大機構部の振動を移動体の回転に変換する性能とともに整定時間が変化するようになり、移動体の位置決め精度やモータ効率が低下するといった現象が起こる。
【０００９】
したがって、特許文献１の超音波モータの移動体をある定まった位置で停止するように位置決めして用いる場合、又はオーバーシュートの回数等によっては、以上のように回転される移動体の位置決め制御に伴い整定時間が変化してしまうことは避けられない。それにより、整定時間が長くかかってしまう場合には、位置決めの目標位置を含んで変位拡大機構部が接する位置決め領域の摩耗が更に促されて、超音波モータの寿命を損なう場合もある。このため、超音波モータを搭載した電子機器では、超音波モータの寿命低下、即ち耐久性を原因とする機能不良を生じる恐れがあり、その改善が望まれている。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、繰返し位置決めされる移動体の耐久性を向上できる超音波モータ装置、及びこの装置を備えた電子機器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、振動体の圧電体への高周波電圧の印加を制御して、振動体に加圧接触している移動体の起動と停止及び正転と逆転を行わせるとともに、移動体の位置信号を発生する位置センサからの位置信号と入力されている目標位置との比較により移動体の位置が目標位置となるように位置決めをする制御装置を備えた超音波モータ装置を前提とする。
【００１２】
そして、前記課題を解決するために、制御装置に強制回転制御部を設け、この制御部により、予め入力されている強制回転条件が成立したかどうかを判断して、前記強制回転条件が成立した後に前記移動体を強制的に１回転以上連続回転させるようにしている。ここで、１回転以上とした根拠は、位置決めの目標位置が不変である場合には、１回転以下であると移動体の加圧接触面全体の状態を均一にできない恐れがあるからである。
【００１３】
本発明の好ましい形態では、予め設定された整定時間を前記位置決めに要した時間が超過した場合に、前記強制回転条件が成立される。同様に、規定時間とこの規定時間に対する一定の変動率とを加味して予め設定された所定の位置決め時間を外れた場合に、前記強制回転条件が成立される。同様に、予め設定された位置決め実施回数を超える前記位置決めが実施された場合に、前記強制回転条件が成立される。同様に、電源投入直後に前記強制回転条件が成立される。同様に、電源遮断直前に前記強制回転条件が成立される。同様に、前記位置決めをする時のオーバーシュート回数が、予め設定された規定回数を超えた場合に、前記強制回転条件が成立される。同様に、前記位置決めをする時のオーバーシュートの前記目標位置に対するずれ量が、予め設定された規定値を超えた場合に、前記強制回転条件が成立される。
【００１４】
更に、本発明の好ましい形態では、前記移動体を時計方向に回転させて前記強制回転を実施することができる。同様に、前記移動体を反時計方向に回転させて前記強制回転を実施することができる。同様に、前記移動体を少なくとも１回時計方向及び反時計方向に回転させて前記強制回転を実施することができる。
【００１５】
本発明では、強制回転制御部に予め入力されている強制回転条件が成立すると、この後に移動体が強制的に１回転以上連続して回転される。この強制回転が実施される度に、振動体に摩擦接触している移動体の加圧接触面全体が均される。
【００１６】
又、前記前記課題を解決するために、本発明は、制御装置に目標位置変更部を設け、この変更部により、予め入力されている強制回転条件が成立したかどうかを判断して、前記強制回転条件が成立した後に、前記移動体上の目標位置を含んで前記振動体と接する位置決め領域から外れていてこの位置決め領域よりも摩耗が小さい領域が、前記位置決め領域となるように前記目標位置を変更させるようにしてもよい。
【００１７】
本発明では、目標位置変更部に予め入力されている強制回転条件が成立すると、この後に移動体上においてそれまで位置決め領域から外れていた領域が、新たな位置決め領域として用いられるように前記移動体を位置決めする目標位置が変更される。これにより、次の強制回転が行われるまで、又は寿命に達するまでは、既述のように新たに位置決め領域とされた領域に振動体を加圧接触させて、移動体を位置決めできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図２は、第１実施形態の超音波モータ装置１をブロック図で示したものである。この超音波モータ装置１は、超音波モータ２と、位置センサ３０と、制御装置４０とを具備している。この超音波モータ装置１は、位置センサ３０から出力される位置信号を制御装置４０で処理することによって回転を制御され、それにより、後述の移動体を実質的に同じ目標位置に位置決めする機能を有している。
【００１９】
超音波モータ２は、圧電体２２を接合された振動体２３、振動体２３の振動によって時計方向及び反時計方向に回転するように配置されてロータとして機能する移動体２４、移動体２４を振動体２３に加圧接触させる加圧機構として機能する加圧手段２５、圧電体２２に高周波電圧を印加する一対の電極２１ａ並びに２１ｂ、前記高周波電圧を発生させる発振駆動回路１０を有する。電極２１ａは時計方向回転用で、電極２１ｂは反時計方向回転用である。
【００２０】
図１は超音波モータ２の主要部の断面図を示す。図２に示すように移動体２４は軸２７に軸受２８を介して回転自在に支持されたロ一夕である。移動体２４はその裏面（図２では下面）に接着された摩擦材２４ａを有している。摩擦材２４ａは、振動体２３との摩擦接触面（加圧接触面とも称する。）として機能するもので、後述の突起２６よりも摩耗し易い。この摩擦材２４ａには例えばカーボンファイバを含有した複合プラスチックを好適に使用できる。摩擦材２４ａはメンテナンスの際などに取外して交換できる。
【００２１】
軸２７は支持板（固定台とも言う）２９に立設されている。振動体２３は例えばアルミニウム合金により円盤状に形成されていて、軸２７に同軸に固着されている。振動体２３の表面（図１では上面）には、変位拡大機構部として機能する複数例えば６本の突起２６（図１には２本のみ図示）が一体に形成されている。
【００２２】
振動体２３の裏面（図１では下面）には例えばチタン酸ジルコン酸亜鉛等の圧電セラミックスで作られた圧電体２２が接合されている。圧電体２２の裏面（図１では下面）には、所定の電極パターンに形成された一対の電極、即ち時計方向回転用電極２１ａと反時計方向回転用電極２１ｂとが配置され、それぞれリード線２１ｄと２１ｅを介して駆動回路に電気的に接続されている。圧電体２２の上面側すなわち振動体２３と接する面には、共通電極２１ｃ（図示せず）が設けられており、軸２７を介してリード線２１ｆに電気的に接続されている。
【００２３】
加圧手段であるばね２５は、例えば軸２７の先端を覆うように軸２７に取付けられたばね受け２７ａと、軸２７に対して摺動可能な軸受２８の内輪との間に、圧縮状態で挟み設けられている。このばね２５の弾性力によって移動体（ロ一夕）２４を振動体２３の方に押し付け、摩擦材２４ａを複数の突起２６の先端面に圧接させている。
【００２４】
図２に示すように発振駆動回路１０は、抵抗１３、抵抗１４、コンデンサ１５、コンデンサ１６を含む。発振駆動回路１０は、起動及び停止用のインバータ１１、時計方向回転用バッファ１２ａ、反時計方向回転用バッファ１２ｂを有する。この発振駆動回路１０は、前記各回路素子と、振動子としての圧電体２２及び振動体２３とによってコルピッツ発振回路型の自励発振回路を構成している。なお、この自励発振回路については、精密工学会誌(第６４巻第８号、第１１１７頁から１１２１頁)に記載された論文「自励振駆動を用いた超小型超音波モータの開発」に詳細に開示されている。
【００２５】
位置センサ３０は、例えばロータリー型のエンコーダであって、移動体２４の現在位置を常時検出し、その出力信号を制御装置４０に与える。図１に例示するように位置センサ３０は、円盤状のエンコーダスケール３１、発光素子３２及び光電変換素子３３とを有している。エンコーダスケール３１の周部には多数のスリット３４が円周方向に等間隔に形成されている。スリット３４の数は、移動体２４に対する位置決め制御において必要とされる分解能に対応した数である。エンコーダスケール３１は、移動体２４の表面に貼り付けられて配置されて、その周部は移動体２４から張り出している。発光素子３２と光電変換素子３３との間には、スリット３４に光ビームが通過するようにエンコーダスケール３１の周部が配置されている。発光素子３２及び受光素子３３とを有したフォトインタラプタは、支持板２９に取付けられている。
【００２６】
制御装置４０は、モータ制御部４０ａ及び強制回転制御部４０ｂを備えている。モータ制御部４０ａには、図示されていない入力手段によって、移動体２４を所定位置で停止させるための目標位置が予め入力し設定されている。この目標位置の設定は、制御装置４０に、図示されていない外部装置から、移動体２４の目標位置を常時入力して実施することもできる。モータ制御部４０ａは、入力されている目標位置と、位置センサ３０から出力される現在位置（現在の位置信号）とを比較して、移動体２４の現在位置が目標位置に常に一致するようにフィードバック制御（位置決め制御）する機能を有している。
【００２７】
このフィードバック制御は、制御装置４０のモータ制御部４０ａから発振駆動回路１０に制御指令信号を与えることによって行われる。制御指令信号は、起動指令信号、停止指令信号、時計方向回転指令信号、及び反時計方向回転指令信号であり、これらはＯＮ信号及びＯＦＦ信号である。起動指令信号及び停止指令信号はインバータ１１に与えられる。時計方向回転指令信号は時計方向回転用バッファ１２ａに与えられ、反時計方向回転指令信号は反時計方向回転用バッファ１２ｂに与えられる。
【００２８】
起動及び停止用インバータ１１、時計方向回転用バッファ１２ａ、反時計方向回転用バッファ１２ｂはトライステート構成若しくはスリーステート構成のＩＣ等の回路部品である。これらは、いずれも入力端子と出力端子に加えて制御端子を有し、制御端子に入力される制御指令信号によって出力端子をＨＩＧＨ、ＬＯＷの２つの電圧を出力できる他に、入力端子と出力端子間をHIGHインピーダンス状態にすることができる。
【００２９】
制御装置４０の強制回転制御部４０ｂは、加圧接触面をなす摩擦材２４ａの表面状態を、モータ制御部４０ａによる位置決め制御とは別に、即ち、移動体２４の位置決めに拘らず略均一に維持するために設けられている。この強制回転制御部４０ｂには、図示されていない前記入力手段によって強制回転条件が予め入力し設定されている。この強制回転条件の設定は、制御装置４０のモータ制御部４０ａに、図示されていない外部装置から、強制回転条件を常時入力して実施することもできる。
【００３０】
強制回転条件とは移動体２４を強制的に回転させるための条件である。第１実施形態では、移動体２４の位置決め失敗時を強制回転条件としている。ここに位置決め失敗とは、移動体２４を目標位置に位置決めする際に、予め設定された規定の位置決め時間（整定時間）内に位置決め動作が終わらずに、整定時間を超えて位置決め動作が行われる状態に至ったことを意味している。
【００３１】
この位置決め失敗を判断するために、強制回転制御部４０ｂは比較器（図示しない）を有している。この比較器には基準値（規定値）として所定の整定時間が設定されている。この強制回転制御部４０ｂは、その比較器に位置センサ３０から供給される移動体２４の位置信号の値が基準値を超えるかどうかを比較判断して、位置決め失敗と判断した場合には、強制回転を行うタイミングに合わせて移動体２４を強制的に１回転以上連続回転させる機能を有している。
【００３２】
ここに制御装置４０には、強制回転の数、もしくは、強制回転お実施している時間、及び強制回転を行わせる時期が予め設定されている。強制回転では移動体２４が１回転以上連続して回転され、その際の回転数は強制回転条件の内容に応じて適宜定めることができる。更に、この強制回転の際の移動体２４の回転は、時計方向回転（ＣＷ）、又は反時計方向回転（ＣＣＷ）の場合があり、この他に、少なくとも１回時計方向及び反時計方向に回転させる場合があり、これらの内のいずれかが強制回転制御部４０ｂに設定される。
【００３３】
強制回転を行わせる時期は以下の二通りの内のいずれかを選択できる。第１は、移動体２４の位置決め失敗、つまり、強制回転条件が成立したことを強制回転制御部４０ｂが判断した時に、位置決め動作の完了を待って、直ちに強制回転が実行される場合である。第２は、移動体２４の位置決め失敗後の最初の電源遮断直前、又は位置決め動作の完了後の最初の電源投入直後に、強制回転が実行される場合である。前記第２の時期で強制運転を行う場合には、超音波モータ装置１の動作上での不自然さが見掛け上抑制できる点で好ましい。
【００３４】
図６に示す電子機器３は、これに搭載された前記構成の超音波モータ装置１と、伝達機構４と、出力機構５とを備えている。
【００３５】
伝達機構４は、移動体２４と連動して可動するものであって、例えば歯車、摩擦車などの伝達車を用いることができる。この伝達機構４を省略し、直接移動体２４に出力機構５を連動させることもできる。又、移動体２４に出力軸を取付け、この出力軸からトルクを伝達する動力伝達機構を有する構成とすることも可能であり、この場合には、超音波モータ装置１自身を駆動機構として機能させることができる。
【００３６】
出力機構５としては、例えば、指示装置や、電子時計においては指針或いは指針駆動機構やカレンダなどの表示板或いは表示板駆動機構を用いることができる。同様に、コピー機やプリンタにおいては、レーザー光の方向を変えるミラーを動かす機構に用い、又、カメラやビデオカメラにおいては、シャッタ駆動機構、絞り駆動機構、レンズ駆動機構、及びフィルムの巻き上げ機構等に用いることができる。同様に、レーザー光を利用した計測器、製造装置、及び光センサーにおいては、光の遮断及び透過や特定波長のみを透過させるスリット板やフィルターを駆動する機構に用いることができる。同様に、音響機器のボリゥム等には抵抗値や容量値を可変する接点機構やギャップ板を用いることができる。同様に、ハードディスクや光ディスクにおいてはピックアップ機構を用いることができる。
【００３７】
前記構成の超音波モータ装置１において、高周波電圧が時計方向回転用電極２１ａ又は反時計方向回転用電極２１ｂと共通電極２１ｃとの間に印加されると、圧電体２２の伸縮運動によって周期的な振動が振動体２３に発生する。この周期的な振動は定在波であって、ばね２５で複数の突起２６に圧接されている移動体（ロ一夕）２４には振動体２３の周期的な振動が動力として伝えられる。
【００３８】
所定の電極パターンと所定の間隔と配置で形成された複数の突起２６との接触を介して、振動体２３に発生する振動波によって移動体２４が摩擦駆動されて、時計方向又は反時計方向に回転される。この場合、高周波電圧が時計方向回転用電極２１ａと共通電極２１ｃとの間に印加されると、移動体２４は時計方向に回転する。高周波電圧が反時計方向回転用電極２１ｂと共通電極２１ｃとの間に印加されると、移動体２４は反時計方向に回転する。このような定在波型超音波モータ装置の構成と動作については、特開平11-55971号公報等に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００３９】
この超音波モータ装置１での位置決め制御は図３のフローチヤートのステップ１０１〜１０５に従って行われる。即ち、制御装置４０のモータ制御部４０ａは、位置センサ３０からの現在の位置信号を常時モニターし、移動体２４の現在位置が目標位置か否かを監視している（ステップ１０１）。それにより、位置決めが開始された後に移動体２４の現在位置が目標位置に達したことを検出した場合、モータ制御部４０ａは停止指令信号を発生して発振駆動回路１０に与える（ステップ１０２）。続いて、モータ制御部４０ａは、オーバーシュートがあるか否かを調べ（ステップ１０３）、オーバーシュートがあると判断した場合には、停止指令保持時間ｔだけ前記停止指令信号をそのまま保持する（ステップ１０３）。停止指令保持時間ｔが経過したら、モータ制御部４０ａは逆転指令信号を発振駆動回路１０に与え、移動体２４に逆転動作を行わせる（ステップ１０５）。ステップ１０５の後は、ステップ１０１に戻り、上述の動作を繰り返す。そして、ステップ１０３で、オーバーシュートがないとモータ制御部４０ａが判断した場合、位置補正動作は終了する。
【００４０】
以上の位置決め制御動作を、インバータ１１、バッファ１２ａ、バッファ１２ｂの状態とともに更に詳細に説明する。
【００４１】
ロ一夕として機能する移動体２４が時計方向回転時にオーバーシュートした場合、インバ一夕１１、バッファ１２ａ、バッファ１２ｂの状態は以下のように変化する。即ち、移動体２４が時計方向に回転しているとき、モータ制御部４０ａは、インバータ１１、バッファ１２ａ、バッファ１２ｂの夫々の制御端子にＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦの制御信号を与えている。このため、インバータ１１はイネーブル状態、バッファ１２ａはイネーブル状態、バッファ１２ｂはディセーブル状態になっている。従って、発振駆動回路１０からの高周波電圧は電極２１ａと共通電極２１ｃとから圧電体２２に供給され、移動体２４は時計方向に回転している。
【００４２】
この状態で、移動体２４が目標位置に到達すると（ステップ１０１）、その瞬間にモータ制御部４０ａは停止指令信号を発生し（ステップ１０２）、インバータ１１の制御端子にＯＦＦの制御信号を与える。これにより、インバータ１１はディセーブル状態に切り替わり、発振駆動回路１０から圧電体２２への高周波電圧の供給を停止する。圧電体２２への高周波電圧の供給を停止しても、移動体２４は、残留振動と慣性とによって時計方向に僅かに回転移動した後に完全に停止する。この僅かの回転移動量は、最初のオーバーシュート時が最も大きく、続く逆転によるオーバーシュート時には前回よりも小さくなり、オーバーシュートを繰り返す度に小さくなり、最後には目標位置に収束して整定状態になる。
【００４３】
ステップ１０２に続いて、モータ制御部４０ａは、移動体２４の位置が目標位置をオーバーしたか否かを調るとともに、オーバーシュートがあると判断した場合には、停止指令保持時間tだけ停止指令信号をそのまま保持する（ステップ１０３）。
【００４４】
移動体２４が目標位置をオーバーし、残留振動と慣性とによって時計方向に僅かに回転した後に完全に停止して暫くすると、停止指令保持時間ｔが経過する。モータ制御部４０ａは、停止指令保持時間ｔ内の任意の瞬間に、正逆切替指令信号を発生し、バッファ１２ａとバッファ１２ｂの夫々の制御端子にＯＦＦとＯＮの制御信号を与える。すると、バッファ１２ａはディセーブル状態に、バッファ１２ｂはイネーブル状態に夫々切り替わる。従って、停止指令保持時間ｔに到達すると（ステップ１０４）、その瞬間にモータ制御部４０ａは停止指令解除信号を発生し、インバータ１１の制御端子にＯＮの制御信号を与える。するとインバータ１１はイネーブル状態に切り替わり、発振駆動回路１０から圧電体２２への高周波電圧の供給が再開され、ロ一夕である移動体２４は反時計方向に逆転する（ステップ１０５）。
【００４５】
次に、移動体２４が反時計方向回転時にオーバーシュートした場合、モータ制御部４０ａは、インバータ１１、バッファ１２ａ、バッファ１２ｂの夫々の制御端子にＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮの制御信号を与えている。従って、インバータ１１はイネーブル状態、バッファ１２ａはディセーブル状態、バッファ１２ｂはイネーブル状態になっており、発振駆動回路１０からの高周波電圧が電極２１ｂから圧電体２２に供給され、ロ一夕である移動体２４は反時計方向に回転している。
【００４６】
この状態で、移動体２４が目標位置に到達する（ステップ１０１）と、その瞬間にモータ制御部４０ａは停止指令信号を発生し（ステップ１０２）、インバータ１１の制御端子にＯＦＦの制御信号を与える。するとインバータ１１はディセーブル状態に切り替わり、発振駆動回路１０から圧電体２２への高周波電圧の供給を停止する。圧電体２２への高周波電圧の供給を停止しても、ロ一夕である移動体２４は残留振動と慣性とによって時計方向に僅かに回転移動した後に完全に停止する。
【００４７】
ステップ１０２に続いて、モータ制御部４０ａは、移動体２４の位置が目標位置をオーバーしたか否かを調べるとともに、オーバーシュートがあると判断した場合には、停止指令保持時間ｔだけ停止指令信号をそのまま保持する（ステップ１０３）。
【００４８】
ロ一夕である移動体２４が目標位置をオーバーし、残留振動と慣性によって時計方向に僅かに回転した後に完全に停止して暫くすると、停止指令保持時間ｔが経過する。モータ制御部４０ａは、停止指令保持時間ｔ内の任意の瞬間に、正逆切替指令信号を発生し、バッファ１２ａとバッファ１２ｂの夫々の制御端子にＯＮとＯＦＦの制御信号を与える。すると、バッファ１２ａはイネーブル状態に、バッファ１２ｂはディセーブル状態に夫々切り替わる。従って、停止指令保持時間ｔに到達すると（ステップ１０４）、その瞬間にモータ制御部４０ａは停止指令解除信号を発生し、インバータ１１の制御端子にＯＮの制御信号を与える。するとインバータ１１はイネーブル状態に切り替わり、発振駆動回路１０から圧電体２２への高周波電圧の供給が再開され、移動体２４は時計方向に逆転する（ステップ１０５）。
【００４９】
以上説明した位置決め動作は図４のタイムチャートにも示されている。即ち、図４において、最上段の波形（Ａ）は移動体２４の現在位置が目標位置に一致しているか否かをモータ制御部４０ａが判断した結果を表し、上から２段目の波形（Ｂ）は移動体２４の現在位置が目標位置に対してオーバーしているか否かをモータ制御部４０ａが判断した結果を表している。同様に、上から３段目の波形（Ｃ）はモータ制御部４０ａがインバータ１１に与えたＯＮ又はＯＦＦの制御信号を表し、上から４段目の波形（Ｄ）はモータ制御部４０ａがバッファ１２ａに与えたＯＮ又はＯＦＦの制御信号を表し、更に最下段の波形（Ｅ）はモータ制御部４０ａがバッファ１２ｂに与えたＯＮ又はＯＦＦの制御信号を表している。
【００５０】
図４のタイムチャートは、モータ制御部４０ａが最初の一致を検出した瞬間からｔ１時間間隔の停止指令保持時間を経て時計方向から反時計方向への逆転が行われ、続いてモータ制御部４０ａが２回目の一致を検出した瞬間からｔ２時間間隔の停止指令保持時間を経て反時計方向から時計方向への逆転が行われていることを示している。そして、モータ制御部４０ａが３回目の一致を検出した瞬間に停止指令は発せられているが、所定の停止指令保持時間を超えても位置信号が発せられたままである。従って、３回目の一致を検出した瞬間から、超音波モータ装置１が整定状態にあることを、図４は示している。
【００５１】
図４に示した如く、停止指令保持時間は複数例えばｔ１とｔ２とに設定されている。ｔ２はｔ１よりも時間間隔を短く設定してある。これは、最初のオーバーシュートよりも第２回目のオーバーシュートが小さいことに着目したものである。停止指令保持時間は、移動体が目標位置に達したことを制御部が検出し停止指令を発した時間から停止解除指令即ち起動指令を発するまでの時間間隔であり、具体的には、移動体２４が停止するまでの時間間隔又は振動体２３の振動が停止するまでの時間間隔と夫々略同じに設定される。このことに鑑み、ｔ２がｔ１よりも時間間隔を短く設定されている。
【００５２】
図４から明らかなように停止指令保持時間は時間間隔の異なる複数の停止指令時間を含んでいる。移動体２４の目標位置までの移動量が小さい程、前記時間間隔は短く設定される。停止指令保持時間の時間間隔は、停止指令が入力される直前の移動体速度が遅い程、短く設定される。発振駆動回路１０が自励発振回路を構成するものであれば、停止指令保持時間はモータ制御部４０ａから停止指令が入力されてから自励発振回路の自励発振が停止するまでの時間間隔以上に設定されることが望ましい。
【００５３】
このように停止指令保持時間は、位置決め制御の状況に応じて定められ、その具体的な値は数ms〜数100μs単位で経験的に定められる。このようにして定められた停止指令保持時間は、予めモータ制御部４０ａに設定されている。例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成されている制御装置４０においては、停止指令保持時間は入力手段によって前記ＲＡＭに記憶される。
【００５４】
上述した超音波モータ装置１での移動体２４の位置決め制御によれば、オーバーシュートが小さくなり、整定時間が大幅に短くなった。この事実は図５から一目瞭然であろう。図５は超音波モータ装置１の位置制御の特性図で、（Ａ）は停止指令保持時間が10msの場合、（Ｂ）は停止指令保持時間が1msの場合、（Ｃ）は従来の停止指令保持時間がない場合の夫々の特性図を示している。この図５中、縦軸はパルス数で表した移動体２４の位置を、横軸は時間(×10ms)を示している。
【００５５】
前記位置決め制御による最大オーバーシュート量は、（Ａ）の停止指令保持時間が10msの場合には約1800パルス、（Ｂ）の停止指令保持時間が1msの場合には約1900パルスであった。これに対して、停止指令保持時間を設けないで正逆転を行わせる超音波モータの位置決め制御によれば、即ち、（Ｃ）の停止指令保持時間が零の場合においては約2100パルスであった。又、前記超音波モータ装置１での位置決め制御による整定時間は、（Ａ）の停止指令保持時間が10msの場合には約490mS、（Ｂ）の停止指令保持時間が1msの場合には約430msであった。これに対して停止指令保持時間を設けないで正逆転を行わせる超音波モータの位置決め制御によれば、（Ｃ）の停止指令保持時間が零の場合には約610mであった。これらの比較から明らかなように前記位置決め制御によれば、最大オーバーシュート量は小さくなり、且つ整定時間は大幅に短くなった。そして整定時間を大幅に短くできたので、位置決め分解能を高めることができた。
【００５６】
なお、停止指令保持時間を設けないで正逆転を行わせて超音波モータの位置決め制御をする一般的な構成では、既述のように停止指令を発しても残留振動と慣性によって、移動体は極めて短時間ながら移動し続けるため、オーバーシュートする度に移動体を直ちに逆転させようとすると、移動体がスリップするという現象や、正転時の残留振動と逆転の駆動振動とが重なり合って移動体と振動体との間の摩擦力が大幅に低下するという現象が見られる。これに対して、既述のように停止指令保持時間を設け、それにより、上述の現象が消滅するのを待って移動体を逆転させているので、既述のように位置決め性能を大幅に改善できる。
【００５７】
ところで、超音波モータ装置１での前記位置決め制御においては、図３に示すように位置決め開始時点からオーバーシュートが収束して整定状態になるまでに要した実際の整定時間（図５中Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３参照）が、予め定められた規定の整定時間Ｔを超えたかどうかが、制御装置４０の強制回転制御部４０ｂにおいて比較判断されている（ステップ１０６）。実際の整定時間が規定の整定時間Ｔ以下の場合、ステップ１０６は位置決め成功と判断し、制御装置４０は、超音波モータ装置１の移動体２４を所定の目標位置に位置決め保持して停止させる。
【００５８】
実際の整定時間が規定の整定時間Ｔを超える場合、ステップ１０６は位置決め失敗と判断する。すると、強制回転条件が成立し、制御装置４０は、次のステップ１０７つまり強制回転を適当な時期に実行させ、移動体２４を強制的に１回転以上連続回転させてから、超音波モータ装置１を停止させる。強制回転はモータ制御部４０ａを介して振動体２３を励振させることによりなされ、この場合、移動体２４が時計方向回転又は反時計方向回転、若しくはこれらの回転が交互に１回以上繰返される、いずれかの回転形態で強制回転される。
【００５９】
移動体２４の位置決め失敗は、励振に伴って傾いた突起２６が接する移動体２４の加圧接触面をなす摩擦材２４ａと突起２６との接触部分が、摩擦材２４ａの他の部分よりも摩耗が進行した状況に至った場合を起き易い。
【００６０】
しかし、既述のように位置決め失敗と判断された場合に移動体２４が強制回転されるので、振動体２３の突起２６と接触する摩擦材２４ａの環状領域全体の摩耗が、突起２６によって促進されて、前記環状領域全体が均される。即ち、前記位置決め失敗の時点では加圧接触面である摩擦材２４ａに、摩耗が他より進行した位置決め領域（これは、移動体２４上の目標位置を含んで振動体２３の突起２６と接する領域である。）と、これから外れていて摩耗の程度が前記位置決め領域より小さい領域とが存在している。この状態で、突起２６により摩耗が促進されるので、前記位置決め領域とその他の領域との表面状態を略均一に変えることができる。なお、強制回転による摩耗に拘らず、ばね２７の加圧力により、摩擦材２４ａの突起２６との圧接状態は維持される。
【００６１】
第１実施形態では、以上のように目標位置に位置決め制御される移動体２４の位置決めが失敗する度に、それまでの位置決め動作により部分的に荒れた摩擦材２４ａの表面状態を、移動体２４の強制回転によりならして回復させることができる。
【００６２】
このため、摩擦材２４ａの局部的に荒れた表面状態が更に進行して、振動体２３の振動を移動体２４の回転に変換する性能が低下する、つまり、モータ効率が低下することを抑制できる。同様の理由により、規定の整定時間を維持できるようになるので、移動体２４の位置決め精度が低下することも抑制できる。
【００６３】
以上のように位置決め制御に伴い摩擦材２４ａの表面が荒れることは避けられないにも拘らず、その表面状態を略一様に回復できることにより、超音波モータ装置１の耐久性を向上できる。そのため、この超音波モータ装置１が搭載された各種の電子機器３では、超音波モータ装置１の寿命低下を原因とする機能不良を抑制できるとともに、前記摩耗による超音波モータ装置１の寿命を原因とする超音波モータ装置１の交換の必要性を生じる可能性も低くすることも可能である。
【００６４】
次に、本発明の第２〜第７の実施形態を説明する。これらの実施形態は、基本的には第１実施形態と同じであるので、同じ構成については第１実施形態と同じ符号を用いてその説明を省略する。以下、第１実施形態と異なる構成について説明するが、この説明では必要に応じて図１〜図６を参照するものとする。
【００６５】
図７に示す第２実施形態では、移動体２４の位置決めに実際に要した時間が、所定の位置決め時間を外れた場合に、強制回転条件が成立するように設定している。ここに、前記所定の位置決め時間とは、規定時間に、この規定時間に対する一定の変動率を加味した時間である。前記変動率には、規定時間に対するマイナス時間又はプラス時間の内の少なくとも一方を用いることができ、第２実施形態では規定時間の±ｔ％としてある。なお、前記ｔは、例えば±１０％とすることができるが、これに制約されないとともに、プラス時間とマイナス時間とは同じ値でなくてもよい。
【００６６】
これにより、強制回転条件が成立するかしないかのタイミングを判断する基準値は、規定値にプラスの変動率を加味した上限値と、規定値にマイナスの変動率を加味した下限値として設定される。前記強制回転条件が成立した後、直ちに若しくは電源遮断直前や次の電源投入直後等の適当な時期に移動体２４を強制回転させるようにしている。
【００６７】
強制回転条件の成立の有無を判断するステップ１０８は、位置決め成功と判断した後に制御装置４０により実行される。なお、この場合のステップ１０６での規定の整定時間Ｔは前記上限値より長く設定されている。ステップ１０８で、移動体２４の位置決めに実際に要した時間が、前記上限値を超えた判断した後、又は前記下限値に達しないと判断した後には、制御装置４０は、ステップ１０６で位置決め失敗と判断された場合と同様にステップ１０７の強制回転条件が成立する。
【００６８】
摩擦材２４ａの位置決め領域の面状態によっては、移動体２４と突起２６との間での運動変換が不良となり、移動体２４が実質的に殆ど動かされずにオーバーシュートの収束が困難となる状況が考えられる。このような場合にも、ステップ１０８での判断基準として上限値を定めてあるので、強制回転に適時移行できる。この逆に、摩擦材２４ａの位置決め領域の面状態によっては、超音波モータ装置１の効率が低下して、その回転数が低下するに伴って、オーバーシュートが減って位置決めに実際に要する時間が短くなることも考えられる。このような場合にも、ステップ１０８での判断基準として下限値を定めてあるので、強制回転に適時移行できる。
【００６９】
ステップ１０８で、移動体２４の位置決めに実際に要した時間が、前記上限値と下限値との間に含まれると判断した場合、制御装置４０は、超音波モータ装置１の移動体２４を所定の目標位置に位置決め保持して停止させる。
【００７０】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第２実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。しかも、第２実施形態ではステップ１０６と１０８との夫々の判断結果がＮＯとなった後には、いずれも強制回転に移行し、かつ、ステップ１０６の実施のために定められている規定の整定時間Ｔ内においても、ステップ１０８の実行により強制回転がさせる場合があるので、移動体２４の加圧接触面をなす摩擦材２４ａ全体を均して、加圧接触面の表面状態を略均一に維持し易い点で、第１実施形態より優れている。しかし、第２実施形態においてステップ１０６は省略することも可能である。
【００７１】
図８に示す第３実施形態では、移動体２４に対する位置決めの実施が、予め設定した位置決め実施回数Ｎを超えた場合に、強制回転条件が成立するように設定している。ここに、前記位置決めの実施とは、オーバーシュート回数ではなく、目標位置にオーバーシュートを収束させるための一連の動作を指しており、その回数Ｎは例えば１００回など任意に設定できる。前記強制回転条件が成立した後、電源遮断直前や次の電源投入直後等の適当な時期に移動体２４を強制回転させるようにしている。回転数Ｎは、例えば摩擦材２４ａの表面状態により設定することができる。この場合は、サンプリングデータに基づいて最適な数値を選定する。
【００７２】
即ち、強制回転条件の成立の有無を判断するステップ１０９は、ステップ１０６で規定時間内に位置決め成功が終わり、位置決め成功と判断した後に、制御装置４０により実行される。このステップ１０９で、実際に行われた移動体２４の位置決めが、予め設定されている位置決め実施回数を超えると判断した（ＮＯ）後には、ステップ１０６で位置決め失敗と判断された場合と同様にステップ１０７の強制回転が制御装置４０により実行される。又、ステップ１０９での判断がＹＥＳとなった場合、制御装置４０は、超音波モータ装置１の移動体２４を所定の目標位置に位置決め保持して停止させる。
【００７３】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第３実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。しかも、第３実施形態ではステップ１０６と１０９との夫々の判断結果がＮＯとなった後には、いずれも強制回転に移行させるので、移動体２４の加圧接触面をなす摩擦材２４ａ全体を均して、加圧接触面の表面状態を略均一に維持し易い点で、第１実施形態より優れている。
【００７４】
図９に示す第４実施形態では、所定の電源投入直後に強制回転条件が成立するように設定している。ここに、所定の電源投入直後とは、１回ごとの電源投入直後であってもよいが、第４実施形態では、電源投入の回数が予め定めた回数に達した直後としてある。この強制回転条件が成立した後、直ちに若しくは電源遮断直前や次の電源投入直後等の適当な時期に移動体２４を強制回転させるようにしている。
【００７５】
即ち、強制回転条件の成立の有無を判断するステップ１１１は、超音波モータ装置１が搭載された電子機器３への電源投入（ステップ１１０）が行われた後に制御装置４０により実行される。電源投入回数が所定の積算回数に達しない場合には、ステップ１１１での判断はＮＯとなるので、次のステップ１１２に移行して電子機器３のシステムが起動準備状態となり、更に、この時点から所定の時間を経て電子機器３のシステムが動作される（ステップ１１３）。又、電源投入回数が所定の積算回数に達した場合、ステップ１１１での判断はＹＥＳとなるので、制御装置４０は、ステップ１０７の強制回転を実行させる。そして、強制回転の実行終了後には、電子機器３のシステムを起動準備状態とするステップ１１２に移行してから、更に所定の時間を経てステップ１１３が実行されて電子機器３のシステムが動作される。
【００７６】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第４実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。しかも、以上のように電源投入直後に強制回転を実施する第４実施形態は、超音波モータ装置１の動作上での不自然さを見掛け上抑制できる点で好ましい。
【００７７】
図１０に示す第５実施形態では、電子機器３のシステムの電源遮断直前に強制回転条件が成立するように設定している。ここに、電源遮断直前とは、１回ごとの電源遮断直前であってもよいが、第５実施形態では、電源遮断の回数が予め定めた回数に達した場合の直前としてある。この強制回転条件が成立した後、直ちに若しくは次の電源投入直後等の適当な時期に移動体２４を強制回転させるようにしている。
【００７８】
即ち、強制回転条件の成立の有無を判断するステップ１１１は、超音波モータ装置１が搭載された電子機器３の動作中（ステップ１１５）にシステム電源スイッチがＯＦＦされたかどうかがステップ１１６で判断され、それによる判断がＹＥＳとなり、電子機器３のシステムが終了した（ステップ１１７）後に、制御装置４０により実行される。この場合、電子機器３は、前記電源スイッチが遮断されたときの信号に基づいて使用される図示しない電池（補助電源）を有し、この補助電源の電力でステップ１１１等を実行可能としている。
【００７９】
電源遮断回数が所定の積算回数に達しない場合、ステップ１１１での判断がＮＯとなるので、制御装置４０は、次のステップ１１８にを実行させて、補助電池からの電力供給を遮断し電子機器３の全システムを停止させる。電源遮断回数が所定の積算回数に達した場合、その時点でステップ１１１での判断がＹＥＳとなるので、制御装置４０は、ステップ１０７の強制回転が実行させる。そして、制御装置４０は、強制回転の実行終了後に、ステップ１１８を実行させて電子機器３の全システムを停止させる。
【００８０】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第５実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。しかも、以上のように電源遮断直前に強制回転を実施する第５実施形態は、超音波モータ装置１の動作上での不自然さを見掛け上抑制できる点で好ましい。第４実施形態における電源投入の回数や、第５実施形態における電源遮断の回数は、例えば予めサンプリングデータを取ることで、この結果に基づいて最適な回数を選定することができる。
【００８１】
図１１に示す第６実施形態では、位置決めをする時のオーバーシュート回数が、予め設定された規定回数を超えた場合、又は位置決めをするときのオーバーシュートの目標位置に対するずれ量が、あらかじめ設定された規定値を超えた場合に、強制回転条件が成立するように設定している。ここに、前記オーバーシュート回数とは、目標位置にオーバーシュートを収束させるための一連の動作においてオーバーシュートの数、言い換えればオーバーシュートを補正する回数を指し、例えば図５（Ａ）（Ｂ）の場合にはいずれも３回である。又、前記ずれ量とは、目標位置に対するオーバーシュートのピークで規定され、例えば図５（Ａ）（Ｂ）の場合で最大のずれ量は符号Ｘ，Ｙで示すことができる。これら規定回数や規定値は任意に設定できる。前記強制回転条件が成立した後、直ちに若しくは電源遮断直前や次の電源投入直後等の適当な時期に移動体２４を強制回転させるようにしている。
【００８２】
即ち、移動体２４の位置決めが開始される（ステップ１２１）と、位置決め動作中に強制回転条件の成立の有無を判断する次のステップ１２２では、位置決めにおいて生じているオーバーシュートをカウントし、その回数が予め設定されている規定回数を超えたかどうかを判断する。オーバーシュート回数が規定回数を超えた場合、ステップ１２２はＮＯの判断となるから、この後適当な時期に、制御装置４０はステップ１０７の強制回転を実行させる。
【００８３】
一方、ステップ１２２で強制回転条件が成立しない（判断がＹＥＳ）となった場合、制御装置４０は、次のステップ１０１により移動体２４の現在位置が目標位置であるか否かを監視する。この監視により移動体２４の現在位置が目標位置に達していないことが検出された場合（ＹＥＳ）、制御装置４０は、ステップ１０２を実行し停止指令信号を発生して発振駆動回路１０に与える。続いて、制御装置４０は、オーバーシュートがあるかどうかを調べる（ステップ１０３）。ここで、オーバーシュートがないと判断された場合（ＮＯ）には位置決めが終了する。
【００８４】
又、ステップ１０３でオーバーシュートがあると判断された場合（ＹＥＳ）、制御装置４０は、オーバーシュートのずれ量が予め設定されている規定値を超えているかどうかを判断する次のステップ１２３を実行する。前記ずれ量が規定値を超えている場合にステップ１２３での判断はＮＯとなるから、この後適当な時期に、制御装置４０は、ステップ１０７の強制回転を実行させる。又、前記ずれ量が規定値を超えていない場合にステップ１２３での判断はＹＥＳとなるから、制御装置４０は、逆転指令信号を発振駆動回路１０に与えて、逆転動作を行わせる（ステップ１０５）。この場合、前記停止指令信号の発生から所定時間が経過している。このステップ１０５の後は、ステップ１２２に戻って、上述の動作を繰返し、この繰返し動作においてステップ１０３でオーバーシュートがないと判断した場合に、位置決めの補正動作が終了し、制御装置４０は、超音波モータ装置１の移動体２４を所定の目標位置に位置決めした保持して停止させる。
【００８５】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第６実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。摩擦材２４ａの位置決め領域の面状態によっては、移動体２４と突起２６との間での運動変換が不良となり、移動体２４が実質的に殆ど動かされずにオーバーシュートの収束が困難となる状況が考えられる。このような場合に、ステップ１２２での判断により強制回転に適時移行できる点で、第１実施形態より優れている。又、移動体２４の位置決めの繰返しに伴う摩擦板２４ａの表面状態の変化により、目標位置に対するオーバーシュートのずれ量が増える場合も考えられ、この場合には整定時間も長く掛かるようになる。この場合に、ステップ１２３での判断により強制回転に適時移行できる点で、第１実施形態より優れている。オーバーシュートの規定回数やずれ量の規定値は、予め取っておいたサンプリングデータに基づいて最適な値に設定することができるのは言うまでもない。
【００８６】
図１２に示す第７実施形態では、オーバーシュートを小さくして整定時間を短くするために第１実施形態で採用した構成、つまり、オーバーシュートの瞬間から停止指令保持時間を置いて移動体２４を逆転させるための構成であるステップを省略している。
【００８７】
このため、移動体２４の位置決めが開始される（ステップ１２１）と、次のステップ１０１では移動体２４の現在地が目標位置か否かが監視される。それにより、移動体２４の現在位置が目標位置に達したことが検出された場合、制御装置４０は、次のステップ１０３を実行させてオーバーシュートがあるか否かを調べる。このステップ１０３でオーバーシュートがないと判断した場合、位置決めの補正動作が終了し、制御装置４０は、超音波モータ装置１の移動体２４を所定の目標位置に位置決め保持して停止させる。又、ステップ１０３でオーバーシュートがあると判断した場合、制御装置４０は、次のステップ１０５を実行して移動体２４を直ちに逆転させ、更に、このステップ１０５の後は、ステップ１０１に戻って、上述の動作を繰返す。
【００８８】
この整定動作とは別に第７実施形態では、第１実施形態と同様に、実際の整定時間が規定の整定時間を超える場合に位置決め失敗と判断するステップ１０６と、この後、適当な時期に実行されて、移動体２４を強制的に１回転以上連続回転されせるステップ１０７とを備えている。このため、強制回転条件が満たされた場合に移動体２４を強制回転させることができる。
【００８９】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第７実施形態でも、第１実施形態と同様な作用を得て本発明の課題を解決できる。
【００９０】
図１３及び図１４に示す第８実施形態では、強制回転条件が成立した場合に、制御装置４０の目標位置変更部４０ｃ（これは強制回転制御部に代えて設けられる。）により位置決めの目標位置などを変更して使用するようにしている。この場合に強制回転条件は、第１〜第７の各実施形態で説明したいずれの条件であってもよい。
【００９１】
移動体２４が所定角度回転されるイメージを図１４により説明する。図１４は移動体２４を摩擦材２４ａ側から見た図である。この図１４中符号Ｄは例えば移動体２４を位置決めする上で設定される目標位置を示す、これを中心として左右に指向する矢印Ｅ、Ｆは、突起２６に対する移動体２４のオーバーシュートの軌跡を代表して示し、かつ、符号Ｄを中心として描かれて平行斜線が付された領域は位置決め領域Ｇを示している。この位置決め領域Ｇは、目標位置Ｄ及びその近傍、つまり、オーバーシュートに伴って突起２６との接触で摩耗する部分で形成されている。そして、これらの位置決め領域Ｇから外れた部分は、健全な領域Ｈであり、この領域Ｈの摩耗の程度は位置決め領域Ｇの摩耗より少ない。
【００９２】
超音波モータ装置１の運転に従い前記位置決め領域Ｇの摩耗は進行するが、強制回転条件の成立が判断された場合に、制御装置４０の目標位置変更部４０ｃは、移動体２４を位置決めする目標位置Ｄを、例えば図１４中２点鎖線で示すように９０°周方向にずらすように変更させて、位置決め領域Ｇがそれ以前の健全な領域Ｈに位置されるようにする。なお、この位置決めについての使用位置の変更に伴い、それとの整合性を図るために種々の自動的調整が行われるものであり、こうした調整のためのプログラムなどは制御装置４０のＲＯＭなどに予め記憶されている。
【００９３】
以上の変更により、それ以前の位置決め領域に比較して摩耗が進行していない健全な状態の領域Ｈを用いて、移動体２４を位置決めすることができる。したがって、振動体２３に摩擦接触している移動体２４の加圧接触面全体を均して、加圧接触面の表面状態を略均一に維持する強制回転を行わないもに拘らず、超音波モータ装置１の耐久性を向上することができる。
【００９４】
なお、本発明は定在波型超音波モータに限定して適用されるものではなく、進行波型超音波モータ等にも適用できる。又、発振駆動回路１０は自励発振回路を用いたものに限らず他励発振回路を用いたものでもよい。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、移動体の位置決めに拘らず、振動体に摩擦接触している移動体の強制回転が実施される度に、移動体の加圧接触面全体が均されて、この加圧接触面の表面状態を略均一に維持できるので、耐久性に優れる超音波モータ装置、及びこの装置を備えた電子機器を提供できる。
【００９６】
本発明によれば、移動体の位置決めに拘らず、振動体に摩擦接触している移動体の強制回転条件が満たされる度に、それまで移動体上の位置決め領域から外れていて摩耗の少ない領域を新たな位置決め領域として使用するので、耐久性に優れる超音波モータ装置、及びこの装置を備えた電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波モータ装置の構成を示す断面図。
【図２】図１の超音波モータ装置の構成を示すブロック図。
【図３】図１の超音波モータ装置の位置決め動作及び強制回転動作を説明するフローチャート。
【図４】図１の超音波モータ装置の動作を説明するタイムチャート。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は図１の超音波モータ装置の位置決め時のオーバーシュートと整定時間との関係を示した特性図。（Ｃ）は従来の超音波モータ装置の位置決め時のオーバーシュートと整定時間との関係を示した特性図。
【図６】図１の超音波モータ装置が搭載された本発明の電子機器を構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る超音波モータ装置の位置決め動作及び強制回転動作を説明するフローチャート。
【図８】本発明の第３実施形態に係る超音波モータ装置の位置決め動作及び強制回転動作を説明するフローチャート。
【図９】本発明の第４実施形態に係る超音波モータ装置の強制回転動作を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る超音波モータ装置の強制回転動作を説明するフローチャート。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る超音波モータ装置の強制回転動作を説明するフローチャート。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る超音波モータ装置の位置決め動作及び強制回転動作を説明するフローチャート。
【図１３】本発明の第８実施形態に係る超音波モータ装置の構成を示すブロック図。
【図１４】第８実施形態に係る超音波モータ装置での目標位置の変更のイメージを説明する図。
【符号の説明】
１…超音波モータ装置
２…超音波モータ
３…電子機器
４…伝達機構
５…出力機構
１０…発振駆動回路
２１ａ…時計方向回転用電極
２１ｂ…反時計方向回転用電極
２１ｃ…共通電極
２２…圧電体
２３…振動体
２４…移動体
２４ａ…摩擦材
２５…ばね（加圧手段）
２６…突起
３０…位置センサ
４０…制御装置
４０ａ…モータ制御部
４０ｂ…強制回転制御
４０ｃ…目標位置変更部
【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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