(57)【要約】【課題】超音波アクチュエータ自身の発熱による振動周波数の変動、あるいは温度、湿度及び負荷の変動による振動周波数の変動や移動状態の変化が生じた場合においても、安定した位置決めを可能にする。【解決手段】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置において、駆動部３は源信号出力部４から出力された源信号に対し振動子１の共振周波数である５０ＫＨＺ〜４００Ｋ程度周波数と電圧が４Ｖ〜３０Ｖ程度の矩形波信号を生成し、振動子１に印加することにより、振動子１に接触している被駆動体２が摩擦駆動により駆動する。この場合、波形平均部５は前記源信号出力部４の出力を平均化演算を行い、その結果を制御信号算出部８に供給する。また、位置平均部７は前記被駆動体２の絶対位置を検出する位置検出部６の検出信号を平均化演算を行い、その平均演算結果を制御信号算出部８に供給する。その後、制御信号算出部８では、波形平均部５と位置平均部７からの各演算結果から現在の状況を把握し、安定した位置決めにて駆動させるための補正信号を生成し、逐次源信号出力部４にフィードバックする。【選択図】    図１
2004312903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動装置であって、
前記周波信号の周波数の基となる源信号を出力する源信号出力部と、
所定期間の前記源信号に対して平均化演算を施して平均波形データを求める波形平均部と、
前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出部と、
所定期間の前記絶対位置に対して平均化演算を施して平均位置データを求める位置平均部と、
前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し前記源信号出力部に入力する制御信号算出部と、
前記源信号に基いて前記周波信号を生成し前記振動子に印加する駆動部と、
を備えたことを特徴とする超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記波形平均部は、
前記源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出部と、
前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納部と、
前記波形データについて平均化演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出部と、具備して構成したことを特徴とする請求項１に記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
前記位置平均部は、
前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納部と、
前記位置データについて平均化演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出部と、具備して構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御信号算出部は、
少なくとも前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出部と、
前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記源信号出力部に入力する制御信号生成部と、具備して構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項５】
超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動装置であって、
前記周波信号の周波数の基となる源信号を出力する源信号出力部と、
前記源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出部と、
前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納部と、
前記波形データについて平均化演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出部と、
前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出部と、
前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納部と、
前記位置データについて平均化演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出部と、
少なくとも前記平均位置データと前記平均波形データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出部と、
所定の設定部によって設定された前記被駆動体の目標停止位置に基いて停止範囲を設定する停止範囲設定部と、
前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための制御信号、及び前記停止範囲内で前記被駆動体を停止させるための制御信号を生成し、前記源信号出力部に入力する制御信号生成部と、
前記源信号に基いて前記周波信号を生成し前記振動子に印加する駆動部と、
を備えたことを特徴とする超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項６】
前記駆動部は、
前記源信号が入力される分周器と、
前記分周器から出力されたパルス信号に基づいて周波信号を生成する位相パルス生成部と、
前記位相パルス生成部から出力された周波信号を増幅して前記振動子に印加する増幅器と、具備して構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項７】
さらに、前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出するリニアスケールと、
前記停止範囲と前記絶対位置との比較により前記被駆動体を停止させるか否かの判断を行い、停止判定信号を生成する停止位置判定部と、
前記停止判定信号に基づいて前記被駆動体を前記停止範囲内に停止させるための停止信号を生成し、前記源信号出力部に入力する停止部と、
前記絶対位置と前記目標停止位置に基づいて駆動方向を設定する駆動方向設定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項８】
さらに、前記減速開始位置算出部によって前記被駆動体の減速を開始する位置算出の判断が所定回数以上なされた場合において、割り込み信号を生成する割り込み部と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項９】
さらに、前記停止位置判定部によって前記被駆動体を停止させない旨の判断が所定回数以上なされた場合においても、停止割り込み信号を生成する停止割り込み部と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置。
【請求項１０】
超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動方法であって、
前記周波信号の周波数の基となる源信号を出力する源信号出力手順と、
所定期間の前記源信号に対して平均化演算を施して平均波形データを求める波形平均手順と、
前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出手順と、
所定期間の前記絶対位置に対して平均化演算を施して平均位置データを求める位置平均手順と、
前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し前記源信号出力部に入力する制御信号算出手順と、
前記源信号に基いて前記周波信号を生成し前記振動子に印加する駆動手順と、
を備えたことを特徴とする超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１１】
前記波形平均手順は、
前記源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出手順と、
前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納手順と、
前記波形データについて所定の演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出手順と、含んだことを特徴とする請求項１０に記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１２】
前記位置平均手順は、
前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納手順と、
前記位置データについて所定の演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出手順と、を含んだことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１３】
前記制御信号算出手順は、
少なくとも前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出手順と、
前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記源信号出力部に入力する制御信号生成手順と、を含んだことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１４】
超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動方法であって、
所定速度に到達するまで前記被駆動体の加速駆動を行う加速駆動手順と、
前記加速駆動後において前記周波信号の周波数の基となる源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出手順と、
前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納手順と、
前記波形データについて平均化演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出手順と、
前記加速駆動後において前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出手順と、
前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納手順と、
前記位置データについて平均化演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出手順と、
少なくとも前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出手順と、
前記減速開始位置と前記加速駆動後における絶対位置との比較により前記被駆動体の減速駆動を開始する否かを判断する減速判断手順と、
前記減速判断手順によって減速駆動を開始する旨の判断がなされた場合において、前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための減速制御信号を生成する減速制御信号生成手順と、
を含んだことを特徴とする超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１５】
さらに、所定の設定手段によって設定された前記被駆動体の目標停止位置に基いて停止範囲を設定する停止範囲設定手順と、
前記減速駆動後において前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出手順と、
前記停止範囲と前記減速駆動後における絶対位置との比較により前記被駆動体を停止させるか否かを判断する停止判断手順と、
前記停止判断手順によって前記被駆動体を停止させる旨の判断がなされた場合において、前記停止範囲内で前記被駆動体を停止させるための停止信号を生成する停止信号生成手順と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１６】
さらに、前記減速開始位置算出手順によって前記被駆動体の減速を開始する位置算出の判断が所定回数以上なされた場合において、割り込み信号を生成する割り込み手順と、を備えたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１５のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１７】
さらに、前記停止判断手順によって前記被駆動体を停止させない旨の判断が所定回数以上なされた場合においても、停止割り込み信号を生成する停止割り込み手順と、を備えたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１６のいずれか１つに超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１８】
さらに、前記波形データ格納手順及び／又は前記位置データ格納手順は、新しいデータを古いデータに優先させて格納することを特徴とする請求項１０乃至請求項１７のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項１９】
前記１０乃至請求項１８のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法をコンピュータに実行させるためのプログラム実行手順を備えたことを特徴とする超音波アクチュエータ駆動方法。
【請求項２０】
前記プログラム実行手順は、記憶媒体に記憶され、該記憶媒体からコンピュータにより読み出して実行させることを特徴とする請求項１９に記載の超音波アクチュエータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波アクチュエータ駆動装置及び超音波アクチュエータ駆動方法に関し、特に超音波アクチュエータの超音波振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動装置及びそれに関連する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波モータ（超音波アクチュエータともいう）が注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータに比べ以下のような利点を有している。
【０００３】
（１）ギヤなしで低速高推力が得られる。
（２）保持力が大きい。
（３）ストロークが長く、高分解能である。
（４）静粛性に富んでいる。
（５）磁気的ノイズを発生せず、また、ノイズの影響も受けない。
このような利点を有する超音波モータは、通常、駆動装置によってその駆動が制御されるようになっている。
【０００４】
このような超音波アクチュエータ駆動装置の従来の先行技術としては、例えば特許番号第２８７４７９７号に記載の文献によって振動アクチュエータのための制御装置として開示がなされたものがある。
【０００５】
この提案における制御装置では、振動アクチュエータの位置制御が不安定になるといった欠点を解消する目的を達成するために、超音波アクチュエータ（振動アクチュエータともいう）を駆動するにあたり、被駆動体（移動体）の実質的な移動状態を評価している。
【０００６】
すなわち、被駆動体の超音波アクチュエータに対する絶対的な移動に応じた信号を出力する移動状態検出部を備え、この移動状態検出部からの出力信号を超音波アクチュエータの振動周波数の複数倍の周波数に同期したタイミングでサンプリングし、そのサンプリングされた信号の平均値に応じた値に基づき、移動状態を評価している。
【０００７】
さらに、具体的には、上記特許番号第２８７４７９７号の文献中の図１に示すように、移動状態検出部であるロータリーエンコーダ５の検出信号はカウンタ６に入力され、このカウンタ６によってカウントを行う。このカウンタ６の検出値は、電気−機械エネルギー変換素子２に設けられた振動検出素子の検出信号（Ｓ相パルス信号）のエッジをパルスエッジ検出回路１０により検出し、ラッチ信号をラッチ１１に入力してカウント値をラッチする。この場合、Ｓ相の立上がりと立下りのエッジ時にカウンタ値をラッチし、両エッジ時のカウント値を加算器１３に入力して加算を行う。そして、該加算器１３からの加算値を用いてＣＰＵ１５により平均値を求め、その平均値をカウンタの中心値（実質的な値）として移動状態を評価している。
【０００８】
【特許文献１】
特許番号第２８７４７９７号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、超音波アクチュエータでは、自己発熱や外部要因により、突発的に振動子の共振周波数が変化したり、一定な駆動周波数を印加していても移動状態に差が生じたりするなど、多くの不安定要素を抱えている。
【００１０】
しかしながら、上記特許番号第２８７４７９７号に開示された従来技術では、そのような不安定要素に対応して上記移動状態の評価方法において補正するための手段を何ら備えていないため、正確な移動状態を評価することができず、位置停止精度が悪化したり、目標位置に対して行き過ぎてしまう、位置決め制御の時間がかかってしまうなどの数々の問題が生じる可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は超音波アクチュエータ自身の発熱による振動周波数の変動、あるいは温度、湿度及び負荷の変動による振動周波数の変動や移動状態の変化が生じた場合においても、安定した位置決めが可能な超音波アクチュエータ駆動装置及び超音波アクチュエータ駆動方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動装置であって、前記周波信号の周波数の基となる源信号を出力する源信号出力部と、所定期間の前記源信号に対して平均化演算を施して平均波形データを求める波形平均部と、前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出部と、所定期間の前記絶対位置に対して平均化演算を施して平均位置データを求める位置平均部と、前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し前記源信号出力部に入力する制御信号算出部と、前記源信号に基いて前記周波信号を生成し前記振動子に印加する駆動部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１の発明によれば、上記構成の超音波アクチュエータ駆動装置において、超音波アクチュエータの移動状態が変化した場合や速度が変化した場合、つまり温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合においても、高精度、安定した位置決めが可能である。
【００１４】
請求項２の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１に記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、前記波形平均部は、前記源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出部と、前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納部と、前記波形データについて平均化演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出部と、具備して構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化で振動周波数の変動が生じた場合に起こり得る波形データに関する急激な応答特性を緩和させる効果がある。
【００１６】
請求項３の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１又は請求項２に記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、前記位置平均部は、前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納部と、前記位置データについて平均化演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出部と、具備して構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化が生じた場合に起こり得る急激な位置データに関する急激な応答特性を緩和させる効果がある。
請求項４の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、前記制御信号算出部は、少なくとも前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出部と、前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記源信号出力部に入力する制御信号生成部と、具備して構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合に起こりえる急激な応答特性の変化に対しても、変動に応じて被駆動体の減速を開始する位置を制御し、それに対応して源信号の周波数を制御するため高精度な位置決めが行うことが可能である。
【００１９】
請求項５の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動装置であって、前記周波信号の周波数の基となる源信号を出力する源信号出力部と、前記源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出部と、前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納部と、前記波形データについて平均化演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出部と、前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出部と、前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納部と、前記位置データについて平均化演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出部と、少なくとも前記平均位置データと前記平均波形データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出部と、所定の設定部によって設定された前記被駆動体の目標停止位置に基いて停止範囲を設定する停止範囲設定部と、前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための制御信号、及び前記停止範囲内で前記被駆動体を停止させるための制御信号を生成し、前記源信号出力部に入力する制御信号生成部と、前記源信号に基いて前記周波信号を生成し前記振動子に印加する駆動部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５の発明によれば、上記構成の超音波アクチュエータにおいて、移動状態が変化した場合や速度が変化した場合、つまり温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合においても、高精度、安定した位置決めが可能である。また、目標停止位置に対して、位置検出部の分解能の整数倍の幅を正負方向に持たせることにより、目標位置に対して高精度な位置決めを行うことが可能である。
【００２１】
請求項６の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、前記駆動部は、前記源信号が入力される分周器と、前記分周器から出力されたパルス信号に基づいて周波信号を生成する位相パルス生成部と、前記位相パルス生成部から出力された周波信号を増幅して前記振動子に印加する増幅器と、具備して構成したことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６の発明によれば、さらに、超音波アクチュエータの安定的駆動を行うことが可能となる。
【００２３】
請求項７の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、さらに、前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出するリニアスケールと、前記停止範囲と前記絶対位置との比較により前記被駆動体を停止させるか否かの判断を行い、停止判定信号を生成する停止位置判定部と、前記停止判定信号に基づいて前記被駆動体を前記停止範囲内に停止させるための停止信号を生成し、前記源信号出力部に入力する停止部と、前記絶対位置と前記目標停止位置に基づいて駆動方向を設定する駆動方向設定部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の発明によれば、さらに、超音波アクチュエータを目標停止位置範囲に高精度に停止させることが可能である。
請求項８の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、さらに、前記減速開始位置算出部によって前記被駆動体の減速を開始する位置算出の判断が所定回数以上なされた場合において、割り込み信号を生成する割り込み部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項８の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合に起こり得る超音波アクチュエータ自身の駆動不良により、超音波アクチュエータ自身の発熱による熱破壊や熱破損を防ぐ効果がある。また、無駄な電力を消費することが無くなり省電力化の効果がある。
【００２６】
請求項９の発明の超音波アクチュエータ駆動装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、さらに、前記停止位置判定部によって前記被駆動体を停止させない旨の判断が所定回数以上なされた場合においても、停止割り込み信号を生成する停止割り込み部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項９の発明によれば、前記請求項８の発明と同様な作用、効果を得る。
【００２８】
請求項１０の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動方法であって、前記周波信号の周波数の基となる源信号を出力する源信号出力手順と、所定期間の前記源信号に対して平均化演算を施して平均波形データを求める波形平均手順と、前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出手順と、所定期間の前記絶対位置に対して平均化演算を施して平均位置データを求める位置平均手順と、前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し前記源信号出力部に入力する制御信号算出手順と、前記源信号に基いて前記周波信号を生成し前記振動子に印加する駆動手順と、含んだことを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１０の発明によれば、超音波アクチュエータの移動状態が変化した場合や速度が変化した場合、つまり温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合においても、高精度、安定した位置決めが可能である。
【００３０】
請求項１１の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１０に記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、前記波形平均手順は、前記源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出手順と、前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納手順と、前記波形データについて所定の演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出手順と、含んだことを特徴とするものである。
【００３１】
請求項１１の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化で振動周波数の変動が生じた場合に起こりえる急激な応答特性の変化に対し、１サンプリング毎に平均波形データを求めることにより急激な応答特性を緩和させる効果がある。
【００３２】
請求項１２の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１０又は請求項１１に記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、前記位置平均手順は、前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納手順と、前記位置データについて所定の演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出手順と、を含んだことを特徴とするものである。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化が生じた場合に起こり得る急激な位置データに関する急激な応答特性を緩和させる効果がある。
請求項１３の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１０乃至請求項１２のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、前記制御信号算出手順は、少なくとも前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出手順と、前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記源信号出力部に入力する制御信号生成手順と、を含んだことを特徴とするものである。
【００３４】
請求項１３の発明によれば、さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合に起こりえる急激な応答特性の変化に対しても、変動に応じて被駆動体の減速を開始する位置を制御し、それに対応して源信号の周波数を制御するため高精度な位置決めが行うことが可能である。
【００３５】
請求項１４の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、超音波アクチュエータの振動子に周波信号を印加することにより、前記振動子に接触する被駆動体を摩擦駆動する超音波アクチュエータ駆動方法であって、所定速度に到達するまで前記被駆動体の加速駆動を行う加速駆動手順と、前記加速駆動後において前記周波信号の周波数の基となる源信号から所定の波形情報を検出する波形情報検出手順と、前記波形情報を所定期間サンプリングし波形データとして格納する波形データ格納手順と、前記波形データについて平均化演算を施して平均波形データを求める平均波形データ算出手順と、前記加速駆動後において前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出手順と、前記絶対位置を所定期間サンプリングし位置データとして格納する位置データ格納手順と、前記位置データについて平均化演算を施して平均位置データを求める平均位置データ算出手順と、少なくとも前記平均波形データと前記平均位置データとに基いて前記被駆動体の減速開始位置を算出する減速開始位置算出手順と、前記減速開始位置と前記加速駆動後における絶対位置との比較により前記被駆動体の減速駆動を開始する否かを判断する減速判断手順と、前記減速判断手順によって減速駆動を開始する旨の判断がなされた場合において、前記減速開始位置から前記被駆動体を減速駆動するように前記源信号の周波数を制御するための減速制御信号を生成する減速制御信号生成手順と、を含んだことを特徴とするものである。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、請求項１０の発明と同様に、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合に起こり得る急激な応答特性の変化に対しても、変動に応じて被駆動体の減速を開始する位置を制御するため安定的、高精度な位置決めが行うことが可能である。
【００３７】
請求項１５の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１４に記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、さらに、所定の設定手段によって設定された前記被駆動体の目標停止位置に基いて停止範囲を設定する停止範囲設定手順と、前記減速駆動後において前記振動子に対する前記被駆動体の絶対位置を検出する位置検出手順と、前記停止範囲と前記減速駆動後における絶対位置との比較により前記被駆動体を停止させるか否かを判断する停止判断手順と、前記停止判断手順によって前記被駆動体を停止させる旨の判断がなされた場合において、前記停止範囲内で前記被駆動体を停止させるための停止信号を生成する停止信号生成手順と、を含むことを特徴とするものである。
【００３８】
請求項１５の発明によれば、さらに、停止位置範囲に超音波アクチュエータを高精度に停止させることが可能である。
【００３９】
請求項１６の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１０乃至請求項１５のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、さらに、前記減速開始位置算出手順によって前記被駆動体の減速を開始する位置算出の判断が所定回数以上なされた場合において、割り込み信号を生成する割り込み手順と、を備えたことを特徴とするものである。
【００４０】
請求項１６の発明によれば、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じ、駆動量に変化が生じ正常に動作が行われていない場合に強制停止を行うことができる。また、自己発熱により熱破壊や熱破損を起こす可能性があるがそれを防ぐことも可能である。さらに、無駄な動作を連続的に行わない観点から省電力である。
【００４１】
請求項１７の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１０乃至請求項１６のいずれか１つに超音波アクチュエータ駆動方法において、さらに、前記停止判断手順によって前記被駆動体を停止させない旨の判断が所定回数以上なされた場合においても、停止割り込み信号を生成する停止割り込み手順と、を備えたことを特徴とするものである。
【００４２】
請求項１７の発明によれば、請求項１６の発明と同様の作用、効果を得る。
【００４３】
請求項１８の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１０乃至請求項１７のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、さらに、前記波形データ格納手順及び／又は前記位置データ格納手順は、新しいデータを古いデータに優先させて格納することを特徴とするものである。
【００４４】
請求項１８の発明によれば、さらに、常に新しい駆動情報を取得することにより、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動により、急激な変化が生じた場合でもそれを緩和させる効果がある。
【００４５】
請求項１９の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、前記請求項１０乃至請求項１８のいずれか１つに記載の超音波アクチュエータ駆動方法をコンピュータに実行させるためのプログラム実行手順を備えたことを特徴とするものである。請求項１９の発明によれば、超音波アクチュエータ駆動方法をコンピュータに実行させることにより、負荷の変動や温度や湿度などの外部環境の変化に影響を受けることなく、目標位置に対して行き過ぎることない高精度な位置決め制御が行うことが可能となる。
【００４６】
請求項２０の発明の超音波アクチュエータ駆動方法は、請求項１９に記載の超音波アクチュエータ駆動方法において、前記プログラム実行手順は、記憶媒体に記憶され、該記憶媒体からコンピュータにより読み出して実行させることを特徴とするものである。
【００４７】
請求項２０の発明によれば、請求項１０乃至請求項１８のいずれか１つの駆動方法を実現するためのプログラムを、例えばコンピュータ内に内蔵されたハードディスクや外部接続による記録媒体ＦＤ、ＭＯやメモリカードなどに記録して保存することが可能である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
第１の実施の形態：
（構成）
図１は本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第１の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図である。
【００４９】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置は、図１に示すように、超音波アクチュエータを構成する振動子１及び被駆動体２、駆動部３、源信号出力部４、波形平均部５、位置検出部６、位置平均部７及び制御信号算出部８を具備して構成されている。
【００５０】
さらに詳細に説明すると、振動子１に接触する被駆動体２が摩擦駆動を行う超音波アクチュエータが設けられており、該超音波アクチュエータの振動子１には、駆動部３が電気的に接続されている。該駆動部３は、振動子１に対し周波電圧を印加する。
【００５１】
駆動部３には、源信号出力部４が電気的に接続されている。この源信号出力部４は、周波電圧の基準となるパルス信号を駆動部３に出力する。
【００５２】
源信号出力部４には、波形平均部５と制御信号算出部８が電気的に接続されている。また、被駆動体２には、位置を検出するための位置検出部６が電気的に接続されている。
【００５３】
位置検出部６には、位置平均部７が電気的に接続されている。また、制御信号算出部８には、上述した波形平均部５，位置平均部７及び源信号出力部４がそれぞれ電気的に接続されている。
【００５４】
（作用）
上記構成の超音波アクチュエータ駆動装置において、駆動部３は、源信号出力部４から出力された源信号に対して、超音波アクチュエータを構成する振動子の共振周波数である５０ＫＨＺ〜４００Ｋ程度周波数と電圧が４Ｖ〜３０Ｖ程度の矩形波信号を生成し、振動子１に与える。
【００５５】
なお、本実施の形態では、実際には駆動部３により生成された矩形波信号は、例えば共振周波数８３ＫＨｚ，駆動電圧４．４Ｖが最適であった。そして、駆動部３は、このような矩形波信号を振動子１に印加することにより、振動子１に接触している被駆動体２が摩擦駆動により駆動することになる。
【００５６】
この場合、源信号出力部４の出力を波形平均部５により平均化演算を行い、その結果を制御信号算出部８に供給する。
【００５７】
また、位置平均部７は、被駆動体２の絶対位置を検出する位置検出部６の検出信号を平均化演算を行い、その平均演算結果を制御信号算出部８に供給する。
【００５８】
その後、制御信号算出部８では、波形平均部５と位置平均部７からの各演算結果から現在の状況を把握し、安定した位置決めにて駆動させるための補正信号を生成し、逐次源信号出力部４にフィードバックする。
【００５９】
なお、本実施の形態では、振動子１に印加する信号を矩形波信号としたが、これに限定されるものではなく、正弦波信号でも鋸波信号とすることができる。
【００６０】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、上述したように、制御信号算出部８が波形平均部５と位置平均部７の各演算結果から現在の状況を把握し、安定した駆動するための補正信号を生成し、逐次源信号出力部４にフィードバックする構成を有しているために、移動状態が変化した場合や速度が変化した場合、つまり温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が突発的に生じた場合においても、高精度、安定した位置決めが可能となるという効果が得られる。
【００６１】
また、移動状態の変化で振動周波数の変動が生じた場合に起こり得る波形データに関する急激な応答特性や、位置データに関する急激な応答特性を緩和させる効果も得られる。
【００６２】
さらに、温度、湿度および負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合に起こり得る急激な応答特性の変化に対しても、変動に応じて被駆動体の減速を開始する位置を制御し、それに対応して源信号の周波数を制御する。
【００６３】
第２の実施の形態：
（構成）
図２は本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第２の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図２は前記第１の実施の形態の装置と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００６４】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置では、より高精度で且つ安定した位置決め行う駆動制御を可能とするために、波形平均部５，位置平均部７及び制御信号算出部８をさらに詳細に構成し、さらに停止範囲設定部を設けて構成したことが前記第１の実施の形態と異なる点である。
【００６５】
波形平均部５は、図２に示すように、波形情報検出部５ａ，波形データ格納部５ｂ，平均波形データ算出部５ｃを含んで構成されている。
【００６６】
位置平均部７は、平均位置データ算出部７ａ，位置データ格納部７ｂを含んで構成されている。
【００６７】
制御信号算出部８は、減速開始位置算出部８ａ，制御信号生成部８ｂを含んで構成されている。
【００６８】
さらに、詳細に説明すると、波形平均部５において、波形情報検出部５ａには、源信号出力部４と波形データ格納部５ｂが電気的に接続されている。また、平均波形データ算出部５ｃには、波形データ格納部５ｂと減速開始位置算出部８ａとが電気的に接続されている。
【００６９】
波形情報検出部５ａは、源信号出力部４から出力される矩形波の源信号を所定のサンプリング時間でサンプリングを行い、サンプリング時間内の出力波形の情報を取得し、波形データ格納部５ｂに出力する。
【００７０】
波形データ格納部５ｂは、波形情報検出部５ａによりサンプリングで取得した波形情報を１個ずつ格納する。
【００７１】
平均波形データ算出部５ｃは、波形データ格納部５ｂにより格納された波形データに基づいて平均化演算を行い、平均化演算結果を制御信号算出部８の減速開始位置算出部８ａに供給する。
【００７２】
一方、位置平均部７において、位置データ格納部７ｂには、位置検出部６と平均位置データ算出部７ａが電気的に接続されている。
【００７３】
位置データ格納部７ｂは、位置検出部６にて所定のサンプリング時間でサンプリングした移動距離が供給され、波形データ格納部５ｂと同様にこれを格納する。
【００７４】
平均位置データ算出部７ａは、位置データ格納部７ｂで格納された位置データに基づいて平均化演算を行い、この平均化演算結果を制御信号算出部８の減速開始位置算出部８ａに供給する。
【００７５】
制御信号算出部８において、減速開始位置算出部８ａには、平均波形データ算出部５ｃ，平均位置データ算出部７ａと制御信号生成部８ｂが電気的に接続されている。
【００７６】
減速開始位置算出部８ａは、平均化演算結果、つまり、平均位置データ、平均波形データを用いて被駆動体２の減速を開始する位置を算出し、制御信号生成部８ｂに供給する。
【００７７】
制御信号生成部８ｂは、減速開始位置算出部８ａからの算出結果に基づいて源信号出力部４から出力される源信号の周波数を制御する。
【００７８】
また、停止範囲設定部９は、源信号出力部４に電気的に接続されるようになっている。この停止範囲設定部９は、被駆動体２の停止範囲を設定し、被駆動体２の絶対位置が停止範囲に収まった場合に源信号出力部４に停止信号を入力し、源信号の出力を停止させるようになっている。
【００７９】
その他の構成は、前記第１の実施の形態と同様である。
【００８０】
（作用）
いま、図２に示す超音波アクチュエータ駆動装置を駆動させるものとする。この場合、上述した第１の実施の形態と略同様に作用するが、本実施の形態では、波形情報検出部５ａは、源信号出力部４から出力される矩形波の源信号を、例えば５〜２００ｍｓｅｃのサンプリング時間でサンプリングを行い、サンプリング時間内の出力波形の情報を取得する。なお、この場合、本実施の形態では、例えば３０ｍｓｅｃのサンプリング時間で行った。
【００８１】
そして、波形データ格納部５ｂでは、波形情報検出部５ａにて３０ｍｓｅｃ毎のサンプリングで取得した波形情報を１個ずつ格納する。この場合、格納個数は２〜１００個程度であるが、本実施の形態では、３０個の波形情報を格納した。
【００８２】
その後、平均波形データ算出部５ｃは、波形データ格納部５ｂにより格納された波形データに基づいて平均化演算を行い、その平均化演算結果を減速開始位置算出部８ａに供給する。
【００８３】
また、位置検出部６では、３０ｍｓｅｃのサンプリング時間でサンプリングした移動距離を位置データ格納部７ｂに供給する。
【００８４】
そして、位置データ格納部７ｂでは、波形データ格納部５ｂと同様に格納個数が２〜１００個程度であるが、本実施の形態では３０個に設定され、サンプリングされた位置検出部６の位置データが格納される。
【００８５】
その後、平均位置データ算出部７ａでは、位置データ格納部７ｂで格納された位置データに基づいて平均化演算を行い、その平均化演算結果を減速開始位置算出部８ａに供給する。
【００８６】
その後、制御信号算出部８において、減速開始位置算出部８ａでは、平均位置データ、平均波形データを用いてサンプリングあたりの１パルス移動量などから被駆動体２の減速を開始する位置を算出し、算出結果を制御信号生成部８ｂに供給する。
【００８７】
そして、制御信号生成部８ｂでは、減速開始位置算出部８ａの算出結果に基づいて源信号出力部４から出力される源信号の周波数を制御することになる。この場合、停止範囲設定部９では、被駆動体２の停止範囲を設定し、被駆動体２の絶対位置が停止範囲に収まった場合に源信号出力部４に停止信号を入力し、源信号の出力を停止させるように源信号出力部４が制御されることになる。
【００８８】
その他の作用については、前記第１の実施の形態と同様である。
【００８９】
なお、本実施の形態では、波形データ格納部５ｂと位置データ格納部７ｂとのデータ格納数は３０個としたが、これに限定されるものではなく、超音波アクチュエータに対応して変更しても構わない。同様にサンプリング時間も３０ｍｓｅｃとしたが、これも限定されるものではなく、超音波アクチュエータに対応して変更しても構わない。
【００９０】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果を得られる他に、上記構成により、目標停止位置に対して、位置検出部の分解能の整数倍の幅を正負方向に持たせることにより、目標位置に対して高精度な位置決めを行うことが可能であるという特有の効果が得られる。さらに、超音波アクチュエータの安定的駆動を行うことが可能となるという特有の効果も得られる。
【００９１】
第３の実施の形態：
（構成）
図３及び図４は本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第３の実施の形態を示し、図３は該装置の全体構成を示すブロック図、図４は該装置に適用された本発明に係る超音波アクチュエータ駆動方法を説明するためのフローチャートであり、図４（Ａ）はメインの初期設定処理ルーチン、図４（Ｂ）は制御工程処理ルーチン、図４（Ｃ）は停止工程処理ルーチンをそれぞれ示している。なお、図３は前記第１，第２の実施の形態の装置と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００９２】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置では、さらに、高精度で且つ安定した位置決めを行う駆動制御するために、前記第２の実施の形態の構成要件に加え、さらに、駆動部３を、分周器３ａ，位相パルス生成部３ｂ，増幅器３ｃにて構成するとともに、停止位置判定部１０，停止部１１，駆動方向決定部１２及び位置指令部１３を設けて構成したことが特徴である。
【００９３】
駆動部３は、図３に示すように、分周器３ａ，位相パルス生成部３ｂ，増幅器３ｃを含んで構成されている。
【００９４】
分周器３ａは、位相パルス生成部３ｂと源信号出力部４が電気的に接続されている。増幅器３ｃは、前記位相パルス生成部３ｂと振動子１が電気的に接続されている。
【００９５】
分周器３ａは、源出力部４からの源信号を分周処理に、得た分周信号を位相パルス生成部３ｂに供給する。位相パルス生成部３ｂは、供給されて分周信号から位相パルス信号を生成し、増幅器３ｃに供給する。増幅器３ｃは、供給された位相パルス信号を所定の増幅率で増幅し、駆動信号として振動子１に供給する。
【００９６】
一方、位置検出部６は、例えばリニアスケールで構成されたもので、該位置検出部６には、被駆動体２，位置データ格納部７ａ，停止位置判定部１０と駆動方向決定部１１が電気的に接続されている。
【００９７】
位置指令部１３には、停止範囲設定部９と駆動方向決定部１２が電気的に接続されている。停止位置判定部１０には、停止範囲設定部９と停止部１１が電気的に接続されている。
【００９８】
源信号出力部４には、停止部１１，駆動方向決定部１２，波形情報検出部５ａ，制御信号生成部８ｂと分周器３ａとが電気的に接続されている。
【００９９】
位置指令部１３は、例えばコンピュータの外付け入力装置としてのキーボードにより、目標位置を指令する指令情報（目標位置データという）を入力するもので、入力した目標位置データを停止範囲設定部９及び駆動方向決定部１２に供給する。
【０１００】
停止位置設定部９は、供給された目標位置データに対し所定の領域を設けて目標停止位置範囲を設定するもので設定された位置データを停止位置判定部１０に供給する。
【０１０１】
停止位置判定部１０は、位置検出部６からの位置データと停止範囲位置データとに基づき、停止位置を判定し、判定結果である停止判定信号を停止部１１に供給する。
【０１０２】
停止部１１は、供給された停止判定信号に基づき、源信号出力部の出力を制限する。
【０１０３】
また、駆動方向決定部１２は、位置検出部６からの位置データと位置指令部１３からの目標位置データとに基づいて駆動方向を決定し、駆動方向を示す駆動方向信号を源信号出力部４に出力する。
【０１０４】
その他の構成については、前記第１，第２の実施の形態と略同様である。
【０１０５】
（作用）
次に、本実施の形態の特徴となる超音波アクチュエータ駆動装置による駆動方法を図４を参照しながら詳細に説明する。
【０１０６】
いま、図３に示す超音波アクチュエータ駆動装置を駆動するものとする。この場合、本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置では、まず、図３に示す位置指令部１３，例えばコンピュータの外付け入力装置であるキーボードにより目標位置を入力する。
【０１０７】
すると、図３に示す超音波アクチュエータ駆動装置全体の各種制御を行う図示しない制御部（制御信号算出部を含む制御部）は、図４（Ａ）に示す初期設定処理ルーチンを起動し、つまり、ステップＳ３０の処理にて、その入力された目標位置を読み込む。
【０１０８】
そして、読込後、読み込んだ目標位置に±０．１μｍの不感帯領域を設けて目標停止位置範囲を設定し、処理を続くステップＳ３１に移行する。
【０１０９】
ステップＳ３１では、前記制御部は、停止範囲設定部９により、超音波アクチュエータの現在位置を位置検出部（リニアスケール）６の検出信号から取得させる。
【０１１０】
そして、現在位置取得後に、制御部は、続くステップＳ３２の処理で、目標位置と現在位置の偏差により駆動方向を決定するように駆動方向決定部１２を制御する。
【０１１１】
駆動方向が決定した後、制御部は、ステップＳ３３の処理で、前記決定した駆動方向に基づき、既定された加速定数で加速駆動を行うように、源信号出力部、駆動部３を制御する。この場合、任意に１０００〜１５０００ｐｐｓ程度設定できる最高速度に達したら最高速度で定速駆動を行うように制御する。なお、本実施の形態では、３０００ｐｐｓで行った。
【０１１２】
そして、制御部は、ステップＳ３３の処理による加速駆動後、続く図４（Ｂ）に示すステップＳ３４に処理を移行し、該処理にて５〜２００ｍｓｅｃ程度のサンプリング周期で位置検出部（リニアスケール）６からの検出信号により位置データを取得し、１回前のサンプリング値との偏差を取り、続くステップＳ３５の処理にて位置データを位置データ格納部７ａに格納する。
【０１１３】
この場合、本実施の形態でのサンプリング周期は３０ｍｓｅｃに設定した。また、該ステップＳ３５の位置データ格納処理においては、格納された一番初めの位置データは１回前のサンプリング値が存在しないので０との偏差を取り格納される。
【０１１４】
そして、制御部は、続くステップＳ３６の処理にて、前記平均位置データ算出部により格納された位置データに対し、その位置データ数に基づいて平均化演算処理を行うように制御する。ただし、ステップＳ３５の処理による位置データの格納は３０個の配列である。つまり、１回目は位置データ数が１個だけなので、平均演算が行えないことから、そのままの値が制御信号算出部８の減速開始位置算出部８ａに供給されることになる。次のサンプリングが行われた場合は、前述した通り、ステップＳ３５の処理により位置データ格納部７ａに格納されている位置データと新たにステップＳ３４の処理によりサンプリングされた位置データの偏差を取り、ステップＳ３５の処理で位置データを位置データ格納部７ａに格納する。
【０１１５】
従って、ステップＳ３５の処理では、新しいデータを優先して格納していくように２個の位置データが位置データ格納部７ａに格納されている。
【０１１６】
そして、制御部は、処理を続くステップＳ３６に移行し、該処理にて平均位置算出部７ｂにより前記２個の位置データを用いて平均化演算処理を行い、減速開始位置算出部８ａに供給する。このように制御部は、上述した処理を繰り返して平均位置データを求める。
【０１１７】
さらに、位置データが３０個以上の場合は、制御部は、一番初めにステップＳ３５の処理にて位置データ格納部７ａに格納された位置データを３０個の配列から破棄し、最新の位置データを位置データ格納部７ａに格納するように制御する。この状態では、ステップＳ３６の処理にて平均位置データ算出部７ｂによりデータ数に基づき３０個の平均化演算を行うことになる。
【０１１８】
同様に、制御部は、ステップＳ３３の処理にて加速駆動が行われると、ステップＳ３４〜３６の処理と平行して、ステップＳ３７〜３９の処理にて源信号の波形平均データを求める。つまり、制御部は、ステップＳ３７の処理にて、波形情報検出部５ａにより源信号の波形情報を取得する。
【０１１９】
そして、制御部は、続くステップＳ３８の処理にて、取得された波形情報を波形データ格納部５ｂに格納するように制御する。
【０１２０】
その後、続くステップＳ９の処理にて、平均波形データ算出部５ｃにより、ステップＳ３８の処理で波形データ格納部５ｂに格納されている波形データ数に基づいて平均化演算処理を行い、平均化演算処理結果（平均パルス数）を減速開始位置演算部８ａに供給する。
【０１２１】
ステップＳ３８による処理では、前記位置データ格納時（ステップＳ３５の処理）と同様に、波形データを格納できる配列を３０個用意してあり、３０個以上の波形データが供給された場合の処理もステップＳ３５の処理と同様である。
【０１２２】
したがって、減速開始位置算出部８ａには、ステップＳ３６により得られた平均化演算処理された位置データである平均位置データＰと、ステップＳ３９により得れれた波形データである平均波形データＷが３０ｍｓｅｃ毎に供給されることになる。
【０１２３】
そして、制御部は、ステップＳ４０の処理にて、これらの平均位置データＰと平均波形データＷと、サンプリングレートをＳａ，基準速度として既定された速度をＶｅ，分周器３ａの分周比をｄとすると、下記に示す（式１）の関係を満足するように減速開始位置算出部８ａにより減速を開始する位置を算出する。
【０１２４】
減速開始位置  ＝（１／Ｖｅ）×Ｓａ×ｄ×Ｐ×（Ｗ／Ｐ）…（式１）
その後、制御部は、続くステップＳ４１の判定処理にて、ステップＳ４０にて求められた減速開始位置ＳＰと、前記ステップＳ３４で取得した現在位置ＲＰ１を比較して、ＳＰ≦ＲＰ１  の関係が成立しているかを判断する。
【０１２５】
この場合、成立していないと判断した場合には、処理をステップＳ３４，ステップＳ３７に戻し、一方、成立していると判断した場合には、制御部は、該ステップＳ４１によって既定された減速定数で減速駆動を行うように源信号出力部４，駆動部３を制御する。この場合、制御部は、任意に１０〜１０００ｐｐｓ程度設定できる最低速度に達したら最低速度で定速駆動を行うように制御する。なお、本実施の形態では、２０ｐｐｓに設定した。
【０１２６】
減速駆動後、制御部は、続くステップＳ４３の処理で現在位置ＲＰ２を取得し、続くステップＳ４４の判断処理で、この現在位置ＲＰ２がステップＳ３０にて設定した目標停止位置範囲に入ったか否かを停止位置判定部１０を用いて判断する。この場合、範囲に入っていたと判断した場合には、制御部は、続くステップＳ４５にて停止部１１を制御することにより、源信号出力部４による源信号の出力を停止させる。一方、範囲にはいってないものと判断した場合には、処理をステップＳ４３に戻し、ステップＳ４４の判断処理にて範囲に入るまで処理が繰り返すように制御する。
【０１２７】
なお、本実施の形態においては、不感帯領域の範囲を目標位置±０．１μｍとして設定したが、これに限定されるものではなく、超音波アクチュエータに対応して０．１〜１０μｍ程度までなら変更しても構わない。
【０１２８】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、前記第１，第２の実施の形態と同様の効果が得られる他に、超音波アクチュエータを目標停止位置範囲に高精度に停止させることが可能であるという特有の効果が得られる。
【０１２９】
第４の実施の形態：
（構成）
図５及び図６は本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第４の実施の形態を示し、図５は該装置の全体構成を示すブロック図、図６は該装置に適用された本発明に係る超音波アクチュエータ駆動方法を説明するためのフローチャートである。なお、図５及び図６は前記第１〜第３の実施の形態の装置と同様な構成要素及び処理工程については同一の符号及びステップＳ番号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１３０】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置では、図５に示すように、前記第３の実施の形態の構成要件に加え、減速快速位置演算部８ａと停止部１１との間に電気的に接続される割り込み部１４を設けて構成したことが特徴である。
【０１３１】
その他の構成については、前記第３の実施の形態と略同様である。
【０１３２】
また、本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動方法では、前記第３の実施の形態における制御工程ルーチン（図４（Ｂ）参照）において、ステップＳ５０によるループ回数カウント処理及びステップＳ５１による判断処理を付加している。
【０１３３】
（作用）
次に、本実施の形態の特徴となる超音波アクチュエータの駆動方法について図６を参照しながら詳細に説明する。
【０１３４】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動方法は、前記第３の実施の形態における制御処理ルーチン（図４（Ｂ）参照）と略と同様であるが、上述したようにステップＳ４０とステップＳ４１の間にステップＳ５０，５１の処理が挿入されている。
【０１３５】
すなわち、制御部は、図６に示すようにステップＳ４０にて減速開始位置演算処理を終えると、続くステップＳ５０の処理にて該制御部内の図示しないカウンタにて制御回数を監視する。そして、制御部は続くステップＳ５１の判断処理にて、ステップＳ５０によりカウントされたカウント値が２０〜７０回以上、例えば本実施の形態では５０回に設定したので、ステップＳ５０によるカウント値５０回以上と判断した場合には、該位置決め制御ルーチンを強制的に抜けて、割り込み制御信号を割り込み部１４に出力して、該割り込み部１４から停止部１１に割り込み信号を出力させることにより、図４（ｃ）に示すステップＳ４５による停止処理を実行して源信号の出力を停止させる。一方、５０回以下と判断した場合には、制御部は、正規のルート、すなわち、図４（Ｂ）に示すステップＳ４１の判断処理へと処理を移行し、継続して制御を行う。
【０１３６】
その他の作用については、前記第３の実施の形態と同様である。
【０１３７】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、前記第３の実施の形態と同様の効果が得られる他に、上記構成により、温度、湿度及び負荷の変動による移動状態の変化や振動周波数の変動が生じた場合に起こり得る超音波アクチュエータ自身の駆動不良により、超音波アクチュエータ自身の発熱による熱破壊や熱破損を防ぐ効果が得られる。さらに、無駄な電力を消費することが無くなり省電力化の効果も得られる。
【０１３８】
第５の実施の形態：
（構成）
図７及び図８は本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第５の実施の形態を示し、図７は該装置の全体構成を示すブロック図、図８は該装置に適用された本発明に係る超音波アクチュエータ駆動方法を説明するためのフローチャートである。なお、図７及び図８は前記第１〜第３の実施の形態の装置と同様な構成要素及び処理工程については同一の符号及びステップＳ番号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１３９】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置では、図７に示すように、前記第３の実施の形態の構成要件に加え、停止位置判定部１０と停止部１１との間に電気的に接続される停止割り込み部１５を設けて構成したことが特徴である。
【０１４０】
その他の構成については、前記第３の実施の形態と略同様である。
【０１４１】
また、本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動方法では、前記第３の実施の形態における停止工程ルーチン（図４（Ｃ）参照）において、ステップＳ６０による停止ループ回数カウント処理及びステップＳ６１による判断処理を付加している。
【０１４２】
（作用）
次に、本実施の形態の特徴となる超音波アクチュエータの駆動方法について図６を参照しながら詳細に説明する。
【０１４３】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動方法は、前記第３の実施の形態における停止処理ルーチン（図４（Ｃ）参照）と略と同様であるが、上述したようにステップＳ４４とステップＳ４４の間にステップＳ６０，６１の処理が挿入されている。
【０１４４】
すなわち、制御部は、図８に示すようにステップＳ４３にて現在位置取得処理を終えると、続くステップＳ６０の処理にて該制御部内の図示しないカウンタにて停止位置判定処理の制御回数を監視する。そして、制御部は続くステップＳ６１の判断処理にて、ステップＳ６０によりカウントされたカウント値が２０〜５０回以上、例えば本実施の形態では３０回に設定したので、ステップＳ６０によるカウント値３０回以上と判断した場合には、該位置決め制御ルーチンを強制的に抜けて、停止割り込み部１５から停止部１１に停止割り込み信号を出力させることにより、図４（ｃ）に示すステップＳ４５による停止処理を実行して源信号の出力を停止させる。一方、３０回以下と判断した場合には、制御部は、正規のルート、すなわち、図８に示すステップＳ４３による現在位置取得処理へと処理を移行し、継続して制御を行う。
【０１４５】
その他の作用については、前記第３の実施の形態と同様である。
【０１４６】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、前記第４の実施の形態と同様の効果をより確実に得ることができる。
【０１４７】
第６の実施の形態：
（構成）
図９は本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第６の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図９は前記第４，第５の実施の形態の装置と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１４８】
本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動装置では、前記第４の実施の形態と前記第５の実施の形態とを組み合わせて構成したことが特徴であり、すなわち、図９に示すように、減速快速位置演算部８ａと停止部１１との間に電気的に接続される割り込み部１４を設け、さらに停止位置判定部１０と停止部１１との間に電気的に接続される停止割り込み部１５を設けて構成されている。  その他の構成については、前記第３の実施の形態と略同様である。
【０１４９】
また、本実施の形態の超音波アクチュエータ駆動方法においても、前記第４の実施の形態における処理ルーチン（図６参照）と前記第５の実施の形態における処理ルーチン（図８参照）とを組み合わせた制御されるようになっている。
【０１５０】
（作用）
次に、本実施の形態の特徴となる超音波アクチュエータの駆動方法について図６を参照しながら詳細に説明する。
すなわち、制御部は、図６に示すようにステップＳ４０にて減速開始位置演算処理を終えると、続くステップＳ５０の処理にて該制御部内の図示しないカウンタにて制御回数を監視する。そして、制御部は続くステップＳ５１の判断処理にて、ステップＳ５０によりカウントされたカウント値が５０回以上か否かの判定を行う。
【０１５１】
また、制御部は、図８に示すようにステップＳ４３にて現在位置取得処理を終えると、続くステップＳ６０の処理にて該制御部内の図示しないカウンタにて停止位置判定処理の制御回数を監視する。そして、制御部は続くステップＳ６１の判断処理にて、ステップＳ６０によりカウントされたカウント値が３０回以上であるか否かの判定を行う。
【０１５２】
本実施の形態では、制御部は、ステップＳ５１とステップＳ６１のどちらかの判定において設定回数以上の制御が行われた場合には、該位置決め制御ルーチンを強制的に抜けて、割り込み部１４または停止割り込み部１５を介して停止部１１を制御することにより、図４（ｃ）に示すステップＳ４５による停止処理を実行して源信号の出力を停止させる。一方、設定回数以下の場合には、制御部は、上記実施の形態と同様に継続して制御を行う。
【０１５３】
その他の作用については、前記第３の実施の形態と同様である。
【０１５４】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、上記構成により、前記第４の実施の形態と同様な効果をさらに確実に得ることができる。
【０１５５】
本発明は、上記第１乃至第６の実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲を超えない範囲で各実施の形態の組み合わせや応用も適用される。
【０１５６】
また、本発明では、発明の超音波アクチュエータ駆動方法をコンピュータに実行させるための実行プログラムを備えており、また、この実行プログラムを記憶媒体に記憶させ、該記憶媒体から該超音波アクチュエータ駆動装置を制御するコンピュータにより読み出して実行させることにより、本発明の超音波アクチュエータ駆動方法を実行するように構成しても良い。
【０１５７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、超音波アクチュエータ自身の発熱による振動周波数の変動、あるいは温度、湿度及び負荷の変動による振動周波数の変動や移動状態の変化が生じた場合においても、安定した位置決めが可能な超音波アクチュエータ駆動装置及び超音波アクチュエータ駆動方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第１の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第２の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第３の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図。
【図４】図３に示す装置に適用された本発明に係る超音波アクチュエータ駆動方法を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第４の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図。
【図６】図５に示す装置に適用された超音波アクチュエータ駆動方法を説明するためのフローチャート。
【図７】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第５の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図。
【図８】図７に示す装置に適用された超音波アクチュエータ駆動方法を説明するためのフローチャート。
【図９】本発明の超音波アクチュエータ駆動装置の第６の実施の形態を示し、該装置の全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…振動子、
２…被駆動体、
３…駆動部、
４…源信号出力部、
５…波形平均部、
５ａ…波形情報検出部、
５ｂ…波形データ格納部、
５ｃ…平均波形データ算出部、
６…位置検出部（リニアスケール）、
７…位置平均部、
７ａ…平均位置データ算出部、
７ｂ…位置データ格納部、
８…制御信号算出部、
８ａ…減速開始位置算出部、
８ｂ…制御信号生成部、
９…停止範囲設定部、
１０…停止位置判定部、
１１…停止部、
１２…駆動方向決定部、
１３…位置司令部、
１４…割り込み部、
１５…停止割り込み部。
【図１】
2004312903.tif 000003
【図２】
2004312903.tif 000004
【図３】
2004312903.tif 000005
【図４】
2004312903.tif 000006
【図５】
2004312903.tif 000007
【図６】
2004312903.tif 000008
【図７】
2004312903.tif 000009
【図８】
2004312903.tif 000010
【図９】
2004312903.tif 000011