JP2000060162A - 超音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器 - Google Patents
超音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器Info
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Abstract
タを選択する回路構成を簡易化して装置構成を小型化さ
せるとともに、駆動周波数の異なる各モータを適切な駆
動条件で駆動させる。 【解決手段】 超音波モータを励振させた励振信号の増
幅と、この増幅した励振信号の前記超音波モータへの帰
還とを、順次繰り返し、駆動信号を生成させる自励発振
回路を備え、前記駆動信号により前記超音波モータを駆
動させる超音波モータ駆動装置において、前記自励発振
回路に前記超音波モータを複数接続し、前記複数の超音
波モータのうちから駆動させる任意数の超音波モータを
選択する選択信号を発生する選択信号発生手段と、前記
選択信号に基づいて、前記駆動させる任意数の超音波モ
ータを選択する選択回路と、を備えた。
Description
り超音波モータを駆動する超音波モータ駆動装置に係わ
り、特に、複数の超音波モータを選択的に駆動させる超
音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器に関す
る。
子を利用した超音波モータは、電気的エネルギーから機
械的エネルギーへ高い効率で変換させる又は装置を小型
化させるという利点から、注目されている。図10は、
第1の従来技術に係わる超音波モータの駆動回路を示
す。この駆動回路は、発振器101と、発振器101に
並列に接続された位相可変回路としてのX波形電圧発生
回路102、NOTX波形電圧発生回路103、Y波形
電圧発生回路104、NOTY波形電圧発生回路105
と、各発生回路102…105を接続し、複数の増幅素
子を有するアナログマルチプレクサ106を備え、さら
に、複数のモータの各々に接続されている(例えば、特
開平6−319281号公報参照)。そして、モータ制
御信号A、B、C、D、E、G、Hの何れかがアナログ
マルチプレクサ106に入力されると、駆動すべきモー
タ、モータの正逆回転、モータの停止が選択される。
モータの駆動回路のブロック図である。この駆動回路
は、駆動信号発生手段201と、この駆動信号発生手段
201と複数の超音波モータの接続を切り換える切換手
段202と、切換手段202の切り換えを制御する切換
制御手段203と、駆動信号発生手段201の周波数を
記憶する周波数記憶手段204と、周波数記憶手段20
4の記憶した周波数に駆動信号の周波数を制御する周波
数制御手段205からなる(例えば、特開平1−264
578号公報参照)。そして、切換手段202は、切換
制御手段203によって、予め定められた優先順位に従
って複数のモータを切り換えるように制御される。ま
た、周波数記憶手段204は、前回駆動時の周波数を記
憶するとともに、周波数制御手段205は、記憶された
前回駆動時の周波数を掃引するので、共振周波数に近づ
けて行く際、上限又は下限周波数から掃引する無駄がな
くなる。
従来技術では、進行波を得るため、発振器101の出力
した駆動信号の位相を可変する位相可変回路を必要とす
るともに、複数の増幅素子を制御することにより、モー
タを選択的に駆動させるため、回路が複雑になり、装置
構成は大型になる。また、モータ個々の駆動周波数はば
らつき、この駆動周波数のばらつきは単一の発振器10
1によって調整困難である。特に、モータの大きさや種
類が異なるとき、モータ個々の駆動周波数は大きく異な
るため、単一の発振器は適切な駆動条件で個々のモータ
を駆動できない。
号発生手段から掃引され、共振状態が検知されるととも
に動作状態が決定され、且つモータ出力終了時の駆動信
号が周波数記憶手段により記憶されるため、回路の複雑
化は避けられない。一方、複数の超音波モータが、各々
の自励発振回路により駆動されると、回路構成が複雑に
なり、装置構成が大型になる。
たものであって、その目的は、複数の超音波モータのう
ちから駆動するモータを選択する回路構成を簡易化して
装置構成を小型化させるとともに、駆動周波数の異なる
各モータを適切な駆動条件で駆動させる超音波モータ駆
動装置及び超音波モータ付電子機器を提供する。
する手段は、請求項1に記載するように、超音波モータ
を励振させた励振信号の増幅と、この増幅した励振信号
の前記超音波モータへの帰還とを、順次繰り返し、駆動
信号を生成させる自励発振回路を備え、前記駆動信号に
より前記超音波モータを駆動させる超音波モータ駆動装
置において、前記自励発振回路に前記超音波モータを複
数接続し、前記複数の超音波モータのうちから駆動させ
る任意数の超音波モータを選択する選択信号を発生する
選択信号発生手段と、前記選択信号に基づいて、前記駆
動させる任意数の超音波モータを選択する選択回路と、
を備えたことを特徴とする。
レー、又はトライ・ステート・バッファより構成される
回路を含む。
自励発振回路に接続された複数の超音波モータのうちか
ら駆動させる任意数の超音波モータを選択する選択信号
を発生し、選択回路は、選択信号に基づいて、駆動させ
る任意数の超音波モータを選択し、単一の自励発振回路
で複数の超音波モータを選択的に駆動させるので、回路
構成は簡易になる。また、自励発振回路を用いて自励発
振させ、駆動信号を発生させる手段を必要としないの
で、回路構成は簡易となる。したがって、超音波モータ
駆動装置の装置構成は小型化される。
1記載の超音波モータ駆動装置において、前記選択信号
発生手段の発生する選択信号は、前記選択された超音波
モータの駆動条件を兼ねており、前記選択回路は、前記
選択信号に基づいて、前記選択された超音波モータの駆
動条件を調整することを特徴とする。これによれば、選
択された超音波モータは、選択信号により駆動条件を調
整されるようにしたので、適切な駆動状態で駆動され
る。
2記載の超音波モータ駆動装置において、前記駆動条件
は、前記選択された超音波モータの駆動力であることを
特徴とする。これによれば、選択された超音波モータ
は、必要に応じて駆動力を調整される。
2記載の超音波モータ駆動装置において、前記駆動条件
は、前記選択された超音波モータの駆動力の出力方向で
あることを特徴とする。これによれば、選択された超音
波モータは、必要に応じて駆動力の出力方向を変更され
る。
1に記載の超音波モータ駆動装置において、前記自励発
振回路の容量を変更する複数の容量性素子と、前記複数
の容量性素子を切り換える切換回路と、前記選択信号に
より選択された超音波モータに応じて、前記切換回路に
より前記複数の容量性素子を切り換えて容量を変更し、
前記駆動信号の周波数を調整する周波数調整手段と、を
備えたことを特徴とする。これによれば、切換回路は、
選択された超音波モータに応じて、複数の容量性素子を
切り換えて容量を変更し、この容量の変更により、駆動
信号の周波数の周波数は調整される。したがって、超音
波モータは最適な状態で駆動される。
1記載の超音波モータ駆動装置において、前記自励発振
回路の容量を変更する可変容量性素子と、前記選択信号
により選択された超音波モータに応じて、前記可変容量
性素子の容量を変更して前記駆動信号の周波数を調整す
る周波数調整手段と、を備えたことを特徴とする。これ
によれば、選択された超音波モータに応じて、可変容量
素子の容量は変更され、この容量の変更により、駆動信
号の周波数は調整される。したがって、超音波モータは
最適な状態で駆動される。
1記載の超音波モータ駆動装置において、前記自励発振
回路の抵抗を変更する可変抵抗性素子と、前記選択信号
により選択された超音波モータに応じて、前記可変抵抗
性素子の抵抗を変更して前記駆動信号の周波数を調整す
る周波数調整手段と、を備えたことを特徴とする。これ
によれば、選択された超音波モータに応じて、可変抵抗
性素子の抵抗は変更され、この抵抗の変更により、駆動
信号の周波数は調整される。したがって、超音波モータ
は最適な状態で駆動される。
1から請求項7の何れかに記載の超音波モータ駆動装置
におて、前記自励発振回路は、前記超音波モータを構成
する圧電振動子の一の面で前記励振信号を検出し、前記
圧電振動子の一の面に増幅した励振信号を帰還させるこ
とにより、駆動信号を生成することを特徴とする。これ
によれば、圧電振動子の一の面での励振信号の検出と、
圧電振動子の一の面への増幅した励振信号の帰還と、を
順次繰り返し、駆動信号を生成する。
モータ付電子機器に、請求項1から請求項8の何れかに
記載の超音波モータ駆動装置を備えたことを特徴とす
る。ここで、超音波モータ付電子機器には、時計、医療
機器、測定器、加工装置、磁気記録装置等が含まれる。
これによれば、本発明の超音波モータ駆動装置を適用し
た超音波モータ付電子機器が実現される。
明を適用した実施の形態を詳細に説明する。 《実施の形態1》図1は、本発明を適用した実施の形態
1に係わる超音波モータ駆動装置のブロック図を示す。
この超音波モータ駆動装置10は、第1の超音波モータ
11と、第1の超音波モータ11に並列させた第2の超
音波モータ12と、第1の超音波モータ11からから出
力された駆動信号を帰還させる帰還回路13と、帰還回
路13により帰還された駆動信号を増幅する増幅回路1
4と、増幅回路14により増幅した駆動信号を第1の超
音波モータ11へ入力させるとともに、第1の超音波モ
ータ11を正方向へ駆動させる選択回路a15と、増幅
回路14により増幅した駆動信号を第1の超音波モータ
11へ入力させるとともに、第1の超音波モータ11を
逆方向へ駆動させる選択回路b16と、増幅回路14に
より増幅した駆動信号を第2の超音波モータ12へ入力
させるとともに第2の超音波モータ12を正方向へ駆動
させる選択回路c17と、増幅回路14により増幅した
駆動信号を第2の超音波モータ12へ入力させるととも
に第2の超音波モータ12を逆方向へ駆動させる選択回
路d18とからなる自励発振回路20と、選択回路a1
5、選択回路b16、選択回路c17、選択回路d18
に選択信号を出力する超音波モータ選択信号発生手段1
9から概略構成されている。なお、選択回路a15、選
択回路b16、選択回路c17、選択回路d18は本発
明の選択回路を構成し、超音波モータ選択信号発生手段
19は本発明の選択信号発生手段である。
ブロック図である。第1の超音波モータ11は、第1の
圧電振動子111と、第1の圧電振動子111を接合し
た振動体112と、振動体112に圧接させた移動体1
13と、移動体113と振動体112とを加圧する加圧
手段114と、振動体112を支持する支持手段115
から構成される。ここで、第1の圧電振動子111は、
例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チ
タン酸鉛等を用いて円盤状に作製している。また、円周
方向に3波長の定在波を生じさせたときの1/4波長づ
つ扇形状に12分割する。この12分割部は、連続する
2つの分割部に対する厚み方向への同極性の分極と、つ
づく2つの分割部に対する逆極性の分極とを繰り返し
て、分極処理される。また、一方の面の1つおきの分割
部に、図3に示す第1の駆動電極111bを形成し、同
じ面の他の1つおきの分割部に、第2の駆動電極111
cを形成する。また、第1の圧電振動子111の他方の
全面には、検出電極111aを形成する。
子111に対応した金属製の円盤体であり、移動体11
3と対向する面に、複数の突起を設ける。この複数の突
起は、定在波の節と腹の中間位置に相当する第1の圧電
振動子111の分割部の境界について1つおきに配設さ
れている。移動体113は、例えば、振動体112に対
応した円盤状に形成され、振動体12の突起に、加圧手
段114により圧接されている。
に駆動信号が入力されると、第1の圧電振動子111の
1つおきの分割部は励振し、振動体112に屈曲定在波
が生じる。屈曲定在波の節と腹の中間位置に設けた突起
は、楕円運動を行い、移動体113に周方向への摩擦力
を加え、移動体113は一の方向へ回転される。一方、
第2の駆動電極111cに駆動電極が入力されると、振
動体112に前述の屈曲定在波と90度位相のずれた屈
曲定在波が生じる。突起は、前述の楕円運動と逆の楕円
運動を行い、移動体113は他の方向へ回転される。
尚、ここでは円盤状の圧電振動子および振動体からなる
回転型の超音波モータの場合について述べたが、矩形板
形状の圧電振動子および振動体からなる回転型および直
動型の超音波モータについても同様な構成が可能であ
り、本発明の対象とするところである。
電振動子121も第1の圧電振動子111と同様の構成
であり、同じ共振周波数を有する。また、図3に示す第
1の駆動電極121b、第2の駆動電極121cが円盤
体の一方の面に形成され、検出電極121aが他方の面
に形成される。なお、ここでは円盤状の圧電振動子およ
び振動体からなる回転型の超音波モ−タについて述べた
が、矩形板形状の圧電振動子および振動体からなる回転
型および直動型の超音波モ−タについても同様な構成が
可能であり、本発明に該当するものである。
タ駆動装置の自励発振回路の構成を示す。この自励発振
回路は、第1超音波モータ11の第1の圧電振動子11
1と、この第1の圧電振動子111と並列に接続された
第2の超音波モータ12の第2の圧電振動子121と、
一端を第1の圧電振動子111と第2の圧電振動子12
1との検出電極111a、121aに接続し、他端を接
地した第1のコンデンサ211と、入力端を第1の圧電
振動子111と第2の圧電振動子121との検出電極1
11a、121aに接続した増幅回路14としてのイン
バータ141と、インバータ141に並列に接続された
増幅回路14としての第1の抵抗142と、一端をイン
バータ141の出力端に接続した第2の抵抗221と、
入力端を第2の抵抗221に接続し出力端を第1の圧電
振動子111の第1の駆動電極111bに接続した選択
回路a15としての第1のトライ・ステート・バッファ
(以下、バッファという。)151と、入力端を第2の
抵抗221に接続し出力端を第1の圧電振動子111の
第2の駆動電極111cに接続した選択回路b16とし
ての第2のバッファ161と、入力端を第2の抵抗22
1に接続し出力端を第2の圧電振動子121の第1の駆
動電極121bに接続した選択回路c17としての第1
のバッファ171と、入力端を第2の抵抗221に接続
し、出力端を第2の圧電振動子121の第2の駆動電極
121cに接続した選択回路d18としての第2のバッ
ファ181と、一端を各バッファ151、161、17
1、181の入力端に接続し、他端を接地した第2のコ
ンデンサー212からなる。なお、インバータ141、
第1の抵抗142、第2の抵抗221、各コンデンサ2
11、212は図1の帰還回路13を構成する。
第1の駆動電極111b、121b又は第2の駆動電極
111c、121cに駆動信号を入力されて励振し、検
出電極111a、121aから励振信号を出力する。
制御信号を入力すると動作し、非反転入力端に入力され
た駆動信号を反転増幅して出力する。第1の抵抗142
は、インバータ141により反転増幅された駆動信号を
インバータ141の非反転入力端に帰還させる。
1は、制御端にLow信号を反転して入力すると動作可
能状態となり、入力端に入力された駆動信号を増幅し
て、増幅した駆動信号を各圧電振動子111、121の
各駆動電極111b、111c、121b、121cへ
出力する。一方、制御端にHigh信号を反転して入力
すると、動作禁止状態ディセーブルになる。なお、各バ
ッファ151…181の増幅率は、自由に設定できる。
コンデンサ212との間で異常発振した高周波の駆動信
号を抑制する。第1のコンデンサ211、第2のコンデ
ンサ212は、増幅された駆動信号のうち、不要周波数
成分を取り除き、駆動信号を所定の周波数に設定する。
生手段19は、CPU(Central Processing Unit)、
RAM(Ramdom Access Memory)、ROM(Read Only
Memory)、記憶装置等からなる。CPUは、RAM上に
展開されたプログラムにより、選択信号を生成する。こ
の選択信号は、選択回路a15、選択回路b16、選択
回路c17、選択回路d18に対する動作信号又は停止
信号であり、詳しくは、各バッファ151、…181の
制御端へ出力されるLow信号又はHigh信号からな
る。そして、選択信号は、超音波モータ11、12の駆
動又は停止を選択するとともに、駆動させる超音波モー
タの駆動力の出力方向を選択する。
タ駆動装置10の使用方法について説明する。先ず、第
1のケースとして、図1に示す超音波モータ選択信号発
生手段19が、選択信号として選択回路a15に動作信
号、選択回路b16に停止信号、選択回路c17に停止
信号、選択回路d18に停止信号を出力した場合につい
て説明する。このとき、第1の超音波モータ11は、正
方向へ駆動力を出力し、第2の超音波モータ12は駆動
停止状態になる。
Low信号が第1のバッファ151の制御端に入力さ
れ、停止信号としてHigh信号が第2のバッファ16
1、第1のバッファ171、第2のバッファ181に入
力される。第1のバッファ151は動作可能状態、第2
のバッファ161は動作禁止状態、第1のバッファ17
1は動作禁止状態、第2のバッファ181は動作禁止状
態になる。このとき、図示しない電源によりインバータ
141は初期信号を出力し、出力された信号はバッファ
151で増幅されて、第1の圧電振動子111の第1の
駆動電極111bに入力する。入力された信号は、第1
の圧電振動子111を励振させ、励振信号を生成する。
励振信号は、検出電極111aから出力され、インバー
タ141の非反転入力端に入力し、反転増幅される。反
転増幅された励振信号は、再び第1のバッファ151を
経由して、第1の駆動電極111bに帰還する。以上の
ような、励振信号の反転増幅と、帰還とを繰り返すこと
により、駆動信号が生成される。この駆動信号は、第2
の抵抗221により異常高周波成分を取り除かれ、第1
のコンデンサ211と第2のコンデンサ212により、
移相ならびに不要な周波数成分を取り除かれ、所定の周
波数に設定される。そして、図2において、振動体11
2は屈曲定在波を生じ、振動体112の突起は移動体1
13に正方向の摩擦力を加え、移動体113は正方向へ
回転される。
選択信号発生手段19が、選択回路c17に動作信号、
その他の選択回路a15、選択回路b16、選択回路d
17に停止信号を出力した場合について説明する。この
とき、第1の超音波モータ11は停止状態になり、第2
の超音波モータ12は正方向へ駆動力を出力する。この
ように、選択信号は、単一の自励発振回路に接続された
複数の超音波モータ11、12を選択的に駆動させるの
で、回路構成は簡易になり、装置構成は小型化される。
選択信号発生手段19が、選択信号として、選択回路a
15に停止信号、選択回路b16に動作信号、選択回路
c17及び選択回路d18に停止信号を出力した場合に
ついて説明する。このとき、第1の超音波モータ11
は、逆方向へ駆動力を出力し、第2の超音波モータ12
は駆動停止状態になる。詳細には、図3において、第2
のバッファ161のみが動作可能状態になり、他のバッ
ファ151、171、181は動作禁止状態になる。第
1の超音波モータ11の移動体113は逆方向へ回転さ
せる。このように、選択信号は、各超音波モータ11、
12の正方向又は逆方向への駆動力の出力を選択するの
で、各超音波モータ11、12は必要に応じた駆動条件
で駆動される。
選択信号発生手段19が、選択信号として、選択回路b
16、選択回路d18に動作信号、選択回路a15、選
択回路c17に停止信号を出力した場合、第1の超音波
モータ11は逆方向へ駆動力を出力し、第2の超音波モ
ータ12は、逆方向へ駆動力を出力する。
選択信号発生手段19が、選択信号として、選択回路a
15、選択回路b16、選択回路c17、選択回路d1
8に停止信号を出力した場合、第1の超音波モータ11
及び第2の超音波モータ12は共に駆動停止状態にな
る。
自励発振回路で、第1の超音波モータ11、第2の超音
波モータ12を選択的に駆動させるので、回路構成は簡
易になる。また、自励発振回路を用いて自励発振により
駆動信号を生成し、駆動信号発生手段を必要としないの
で、回路構成は簡易となる。したがって、装置構成は小
型化される。さらに、各超音波モータ11、12の移動
体は、選択信号により選択的に正方向、逆方向へ回転さ
れるようにしたので、各超音波モータ11、12は適切
な駆動状態で駆動される。
た実施の形態2に係わる超音波モータ駆動装置の自励発
振回路の構成を示す。この自励発振回路は、実施の形態
1と略同様の構成であるが、第1のバッファ151と並
列に第3のバッファ152を接続し、第2のバッファ1
61と並列に第4のバッファ162を接続した点を特徴
とする。なお、実施の形態1と同じ回路構成要素は、同
一符号を付して説明を省略する。
バッファ151より増幅率を大きく設定している。ま
た、第4のバッファ162は、第2のバッファ161よ
り増幅率を小さく設定している。
駆動装置の使用方法について説明する。第1のケースと
して、超音波モータ選択信号発生手段19が、選択信号
を出力し、第1のバッファ151と第3のバッファ15
2とにLow信号、第2のバッファ161、第4のバッ
ファ162にHigh信号、第2の超音波モータ12の
第1のバッファ171及び第2のバッファ181にHi
gh信号を出力した場合について説明する。このとき、
第1のバッファ151、第3のバッファ152は、動作
可能状態になり、他のバッファ161、162、17
1、181は動作禁止状態になり、第1の超音波モータ
11は正方向へ駆動力を出力し、第2の超音波モータ1
2は駆動停止状態になる。
増幅率で、駆動信号を増幅し、第3のバッファ152
は、第1のバッファ151より大きい増幅率で駆動信号
を増幅するので、第1のバッファ151単独のときより
大きな駆動信号が、第1の駆動電極111bに、入力さ
れる。そして、第1の圧電振動子111は、大きな変位
で励振され、大きな変位の屈曲定在波が振動体112に
生じ、移動体113は正方向へ高速で回転される。した
がって、第1の超音波モータ11の駆動力は、実施の形
態1と比較して、大きくなる。
ァ151が動作禁止状態にされ、第3のバッファ152
が動作可能状態にされた場合、第3のバッファ152の
増幅率は第1のバッファ151より大きいので、移動体
113の正方向への回転数は、大きくなり、第1の超音
波モータ11の正方向への駆動力も大きくなる。また、
第3のケースとして、第2のバッファ161が動作禁止
状態にされ、第4のバッファ162が動作可能状態にさ
れた場合、第4のバッファ162の増幅率は第2のバッ
ファ161より小さいので、移動体113の逆方向への
回転数は小さくなり、第1の超音波モータ11の逆方向
への駆動力も小さくなる。
号により、第1の超音波モータ11と接続した各バッフ
ァ151、152、161、162のうち並列に接続し
た第1のバッファ151及び第3のバッファ152又は
第2のバッファ161及び第4のバッファ162を同時
に動作可能状態するようにしたので、第1の超音波モー
タ11は高出力化を図られ、第1の超音波モータ11は
最適な状態で駆動される。また、第1のバッファ151
又は第3のバッファ152を動作可能状態にすること
で、第1の超音波モータ11の移動体113の正方向の
回転速度は調整され、また、第2のバッファ161又は
第4のバッファ162を動作可能状態にすることで、移
動体113の逆方向の回転速度は調整されるので、第1
の超音波モータ11は最適な状態で駆動される。
た実施の形態3に係わる超音波モータ駆動装置の回路構
成を示す。この超音波モータ駆動装置は、実施の形態1
と略同様の構成であり、第1の超音波モータ11に係わ
る第1の圧電振動子111に対して第3の超音波モータ
に係わる第3の圧電振動子311を並列に接続し、さら
に、容量調整回路23を接続した点に特徴を有する。
音波モータ11と略同じ構成であり、さらに高出力化を
図っている。即ち、第3の圧電振動子311は第1の圧
電振動子111より大きな径の円盤状に作成され、ま
た、第1の圧電振動子111と異なる共振周波数に設計
されている。また、第3の圧電振動子311は、第1の
圧電振動子111と同様に、一方の全面に検出電極31
1aを形成し、他方の面に第1の駆動電極311b、第
2の駆動電極311cを形成している。また、第3の圧
電振動子311の第1の駆動電極311bには第1のバ
ッファ172を接続し、第2の駆動電極311cには第
2のバッファ182を接続している。
3に接続した第2のコンデンサ231と、第2のスイッ
チ234に接続した第3のコンデンサ232とを並列に
接続している。第2のコンデンサ231と第3のコンデ
ンサ232とは異なる容量であり、第2のコンデンサ2
31は第1の圧電振動子111に対して駆動信号の周波
数を設定し、第3のコンデンサ232は、第3の圧電振
動子311対して駆動信号の周波数を設定する。
発明の周波数調整手段でもあり、選択信号を出力すると
ともに、選択された超音波モータに応じて、容量調整回
路23の第1のスイッチ233と第2のスイッチ234
にオン信号又はオフ信号を出力し、これらを切り換え
る。
ついて説明する。第1のケースとして、超音波モータ選
択信号発生手段19が、選択信号として、第1のバッフ
ァ151、第2のバッファ161に対してHigh信
号、第1のバッファ172にLow信号、第2のバッフ
ァ182にHigh信号を出力し、さらに、第1のスイ
ッチ233に対してオフ信号、第2のスイッチ234に
対してオン信号を出力した場合について説明する。この
とき、第3の圧電振動子311は励振され、第2のコン
デンサ232は、不要周波数成分を取り除き、第3の圧
電振動子311に対して駆動信号の周波数を設定する。
したがって、第3の超音波モータは最適な状態で駆動さ
れる。
選択信号発生手段19が、選択信号として、第1のバッ
ファ151又は第2のバッファ161にLow信号を、
第1のバッファ172及び第2のバッファ182にHi
gh信号を出力し、さらに、第1のスイッチ233にオ
ン信号、第2のスイッチ234にオフ信号を出力した場
合について説明する。このとき、第1の圧電振動子11
1は励振され、第2のコンデンサ231は第1の圧電振
動子111に対して駆動信号を周波数を設定する。した
がって、第1の超音波モータ11は最適な状態で駆動さ
れる。
異なる第1の超音波モータ11、第3の超音波モータの
うちから、選択した超音波モータに応じて、容量調整回
路23により駆動信号の周波数を設定するようにしたの
で、第1の超音波モータ11、第3の超音波モータは、
最適な状態で駆動される。
た実施の形態4に係わる超音波モータ駆動装置の回路構
成を示す。この超音波モータ駆動装置は、実施の形態1
と略同様の構成であり、第1の超音波モータ11の第1
の圧電振動子111、第2の超音波モータ12の第2の
圧電振動子121に対して、第4の超音波モータの第4
の圧電振動子312を並列に接続し、また、自励発振回
路に第1の可変コンデンサ241、第2の可変コンデン
サ242、可変抵抗251を接続した点を特徴とする。
タ11と同一の構成であり、第4の圧電振動子312
は、一方の面に検出電極312aを形成し、他方の面に
第1の駆動電極312b、第2の駆動電極312cを形
成している。また、第1の駆動電極312bには第1の
バッファ261を接続し、第2の駆動電極312cには
第2のバッファ271を接続している。
コンデンサ242は、選択信号により選択された超音波
モータに応じて、容量を変更し、駆動信号の周波数を調
整する。また、可変抵抗251は、選択信号により選択
された超音波モータに応じて、抵抗を変更し、駆動信号
の周波数を調整する。
発明の周波数調整手段でもあり、選択信号を出力すると
ともに、選択された超音波モータに応じて、各可変コン
デンサ241、242の容量を変更し、また、可変抵抗
251の抵抗を変更する。即ち、可変コンデンサ24
1、242、可変抵抗251は、第1の超音波モータ1
1、第2の超音波モータ12に対して、駆動信号の周波
数を高くするように変更され、第4の超音波モータに対
して、駆動信号の周波数を低くするように変更される。
法について説明する。先ず、第1のケースとして、超音
波モータ選択信号発生手段19が、選択信号を出力し
て、第1の超音波モータ11の第1のバッファ151を
動作可能状態とし、第2のバッファ161、第2の超音
波モータ12の第1のバッファ171、第2のバッファ
181、第4の超音波モータの第1のバッファ261、
第2のバッファ271を動作禁止状態とした場合につい
て説明する。このとき、第1の可変コンデンサ241、
第2の可変コンデンサ242、可変抵抗251は、超音
波モータ選択信号発生手段19の出力する制御信号によ
り、予め設定された容量、抵抗を変更され、駆動信号の
周波数は高くなる方へシフトする。そして、移動体11
3の正方向への回転数は上昇し、第1の超音波モータ1
1の駆動力は、実施の形態1より、大きくなる。
選択信号発生手段19が、選択信号を出力して、第4の
超音波モータの第1のバッファ261のみを動作可能状
態とした場合について説明する。このとき、第1の可変
コンデンサ241、第2の可変コンデンサ242、可変
抵抗251は、超音波モータ選択信号発生手段19の出
力する制御信号により、容量、抵抗を変更され、駆動信
号の周波数は低い方へシフトする。そして、移動体の正
方向への回転数は低下し、第4の超音波モータの駆動力
は、小さくなる。
た超音波モータに応じて、駆動信号の周波数を高い方若
しくは低い方へシフトさせ、駆動力を調整するようにし
たので、各超音波モータは最適な状態で駆動される。
置は、第1の超音波モータ11の第1の圧電振動子11
1、第2の超音波モータ12の第2の圧電振動子121
は、円盤体の一の面に、第1の駆動電極111b、12
1bを形成するとともに、この一の面の一部に検出電極
111e、121eを形成し、一の面に対向する面に対
極111d、121dを形成している。
係わる超音波モータ駆動装置の回路構成を示す。各対極
111d、121dを接地するとともに、並列に接続し
た第1の圧電振動子111、第2の圧電振動子121
と、各圧電振動子111、121の検出電極111e、
121eに非反転入力端を接続した第1のインバータ1
43と、第1のインバータ143に並列に接続された第
1の抵抗144と、第1のインバータ143の反転出力
端に接続された第2の抵抗222と、一端を第2の抵抗
222の他端に接続し、他端を接地したコンデンサ21
3と、第2の抵抗222の他端に非反転入力端145を
接続した第2のインバータ145と、第2のインバータ
145に並列に接続された第3の抵抗146と、一端を
第3の抵抗146の他端と接続し、他端を第1の圧電振
動子111の第1の駆動電極111bに接続したバッフ
ァ151と、一端を第3の抵抗146の他端と接続し、
他端を第2の圧電振動子121の第1の駆動電極121
bに接続したバッファ171と、からなる。なお、図中
点線で示す、帰還回路および増幅回路224で、第1の
インバータ143、第1の抵抗144、第2の抵抗22
2、コンデンサ213、第2のインバータ145、第3
の抵抗146、第4の抵抗223は帰還回路を構成し、
第1のインバータ143、第1の抵抗144、第2のイ
ンバータ145、第3の抵抗146は、増幅回路を構成
する。
法について説明する。第1のケースとして、超音波モー
タ選択信号発生手段19が、選択信号を出力し、第1の
圧電振動子111のバッファ151を動作可能状態と
し、第2の圧電振動子121のバッファ171を動作禁
止状態とした場合について説明する。このとき、図示し
ない電源により第1のインバータ143、第2のインバ
ータ145は初期信号を出力し、出力された信号はバッ
ファ151で増幅されて、第1の圧電振動子111の第
1の駆動電極111bに入力する。入力された信号は、
第1の圧電振動子111を励振させ、励振信号を生成す
る。励振信号は、検出電極111eから出力され、第1
のインバータ143の非反転入力端に入力し、反転増幅
されて出力される。反転増幅された励振信号は、第2の
インバータ145の非反転出力端に入力し、第2のイン
バータ145により、反転増幅されて出力される。再び
バッファ151を経由して、第1の駆動電極111bに
帰還する。 以上のような、励振信号の反転増幅と、帰
還とを繰り返すことにより、駆動信号が生成される。こ
の駆動信号は、第2の抵抗222、第4の抵抗223に
より異常高周波成分を取り除かれ、コンデンサ213に
より、不要な周波数成分を取り除かれ、所定の周波数に
設定される。そして、移動体113は正方向へ回転さ
れ、第1の超音波モータ11は正方向への駆動力を出力
する。
選択信号発生手段19が選択信号を出力し、バッファ1
71を動作可能状態とし、バッファ151を動作禁止状
態とした場合、第2の超音波モータ12は正方向へ駆動
力を出力する。また、第3のケースとして、選択信号に
より、バッファ171とバッファ151とが同時に動作
可能状態にされた場合、第1の超音波モータ11と第2
の超音波モータ12は、正方向へ駆動力を出力する。ま
た、第4のケースとして、選択信号により、バッファ1
51とバッファ171とが同時に動作禁止状態にされた
場合、第1の超音波モータ11と第2の超音波モータ1
2は駆動停止状態になる。
態1と同様に、単一の自励発振回路で選択的に、第1の
超音波モータ11又は第2の超音波モータ12を駆動す
るので、回路構成は簡易になり、装置構成は小型化され
る。
モータ駆動装置を適用した実施の形態6に係わる超音波
モータ付電子機器のブロック図を示す。超音波モータ付
電子機器50は、前述の超音波モータ駆動装置51と、
超音波モータ駆動装置51を構成する移動体と連動して
可動する伝達機構52と、伝達機構52の動作に基づい
て運動する出力機構53を備えることにより実現する。
ここで、伝達機構52には、例えば、歯車、摩擦車等の
伝達車を用いる。出力機構53には、例えば、カメラに
おいてはシャッタ駆動機構、レンズ駆動機構を、電子時
計においては指針駆動機構、カレンダ駆動機構を、工作
機械においては刃具送り機構、加工部材送り機構等を用
いる。超音波モータ付電子機器50の例としては、電子
時計、医療機器、計測器、カメラ、プリンタ、印刷機、
工作機械、ロボット、移動装置等である。この実施の形
態によれば、単一の自励発振回路で複数の超音波モータ
を選択して駆動するので、回路構成を簡易とした超音波
モータ付電子機器が得られる。なお、移動体に出力軸を
取り付け、出力軸からトルクを伝達するための動力伝達
機構を有する構成にすれば、超音波モータ単体で駆動機
構が実現される。
係わる超音波モータ選択信号発生手段を単数の超音波モ
ータに適用した超音波モータ駆動装置の回路構成を示
す。この超音波モータ駆動装置の回路は、単一の自励発
振回路に第1の超音波モータ11を接続している。そし
て、超音波モータ選択信号発生手段19が、選択信号を
出力して、第1のバッファ151を動作可能状態とし、
第2のバッファ161を動作禁止状態とした場合、第1
の圧電振動子111に圧接された移動体113は正方向
へ回転され、第1の超音波モータ11は、正方向へ駆動
力を出力する。一方、選択信号により、第1のバッファ
151を動作禁止状態とし、第2のバッファ161を動
作可能状態とした場合、移動体113は逆方向へ回転さ
れ、第1の超音波モータ11は、逆方向へ駆動力を出力
する。以上より、本実施の形態によれば、単数の超音波
モータ11の駆動力の出力方向を適宜選択できる。
発振回路で、複数の超音波モータを選択的に駆動させる
ので、回路構成は簡易になり、また、自励発振回路を用
いて自励発振させ、駆動信号を発生させる手段を必要と
し、回路構成は簡易となるので、装置構成は小型化され
る。また、選択された超音波モータに対して、さらに、
駆動条件を調整するようにしたので、超音波モータは適
切な状態で駆動される。また、選択された超音波モータ
に応じて、駆動信号の周波数を調整するようにしたの
で、超音波モータは最適な状態で駆動される。
モータ駆動装置のブロック図である。
ック図である。
回路の構成を示す説明図である。
モータ駆動装置の自励発振回路の構成を示す説明図であ
る。
モータ駆動装置の回路構成を示す説明図である。
モータ駆動装置の回路構成を示す説明図である。
モータ駆動装置の回路構成を示す説明図である。
の形態6に係わる超音波モータ付電子機器のブロック図
を示す。
単数の超音波モータに適用した超音波モータ駆動装置の
回路構成を示す説明図である。
回路を示す。
回路のブロック図である。
手段、周波数調整手段) 111 第1の圧電振動子 121 第2の圧電振動子 141 インバータ 151 第1のバッファ(選択回路) 152 第3のバッファ(選択回路) 161 第2のバッファ(選択回路) 162 第4のバッファ(選択回路) 171 第1のバッファ(選択回路) 172 第2のバッファ(選択回路)
Claims (9)
- 【請求項1】超音波モータを励振させた励振信号の増幅
と、この増幅した励振信号の前記超音波モータへの帰還
とを、順次繰り返し、駆動信号を生成させる自励発振回
路を備え、前記駆動信号により前記超音波モータを駆動
させる超音波モータ駆動装置において、 前記自励発振回路に前記超音波モータを複数接続し、 前記複数の超音波モータのうちから駆動させる任意数の
超音波モータを選択する選択信号を発生する選択信号発
生手段と、 前記選択信号に基づいて、前記駆動させる任意数の超音
波モータを選択する選択回路と、 を備えたことを特徴とする超音波モータ駆動装置。 - 【請求項2】前記選択信号発生手段の発生する選択信号
は、前記選択された超音波モータの駆動条件を兼ねてお
り、 前記選択回路は、前記選択信号に基づいて、前記選択さ
れた超音波モータの駆動条件を調整することを特徴とす
る請求項1記載の超音波モータ駆動装置。 - 【請求項3】前記駆動条件は、前記選択された超音波モ
ータの駆動力であることを特徴とする請求項2記載の超
音波モータ駆動装置。 - 【請求項4】前記駆動条件は、前記選択された超音波モ
ータの駆動力の出力方向であることを特徴とする請求項
2記載の超音波モータ駆動装置。 - 【請求項5】前記自励発振回路の容量を変更する複数の
容量性素子と、 前記複数の容量性素子を切り換える切換回路と、 前記選択信号により選択された超音波モータに応じて、
前記切換回路により前記複数の容量性素子を切り換えて
容量を変更し、前記駆動信号の周波数を調整する周波数
調整手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1記載の超音波モータ
駆動装置。 - 【請求項6】前記自励発振回路の容量を変更する可変容
量性素子と、 前記選択信号により選択された超音波モータに応じて、
前記可変容量性素子の容量を変更して前記駆動信号の周
波数を調整する周波数調整手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1記載の超音波モータ
駆動装置。 - 【請求項7】前記自励発振回路の抵抗を変更する可変抵
抗性素子と、 前記選択信号により選択された超音波モータに応じて、
前記可変抵抗性素子の抵抗を変更して前記駆動信号の周
波数を調整する周波数調整手段と、 を備えたことを特徴とする請求項1記載の超音波モータ
駆動装置。 - 【請求項8】前記自励発振回路は、前記超音波モータを
構成する圧電振動子の一の面で前記励振信号を検出し、
前記圧電振動子の一の面に増幅した励振信号を帰還させ
ることにより、駆動信号を生成することを特徴とする請
求項1から請求項7の何れかに記載の超音波モータ駆動
装置。 - 【請求項9】請求項1から請求項8の何れかに記載の超
音波モータ駆動装置を備えたことを特徴とする超音波モ
ータ付電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10231412A JP2000060162A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 超音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10231412A JP2000060162A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 超音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=16923200
Family Applications (1)
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JP10231412A Pending JP2000060162A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 超音波モータ駆動装置及び超音波モータ付電子機器 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000060162A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-08-18 JP JP10231412A patent/JP2000060162A/ja active Pending
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