JP2004312938A

JP2004312938A - 超音波モータ装置

Info

Publication number: JP2004312938A
Application number: JP2003105739A
Authority: JP
Inventors: Toru Kuboi; 徹久保井; Tomoki Funakubo; 朋樹舟窪
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04
Also published as: US7023125B2; CN1551480A; US20040201307A1

Abstract

【課題】超音波モータを小型化すると同時に、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を提供すること。
【解決手段】本発明の超音波モータ装置３０は、超音波モータ１７と、この超音波モータ１７に対して取外し可能でかつ超音波モータ１７を駆動するための駆動回路２２を有する駆動部と、超音波モータ側に配設されてかつ超音波モータ固有の共振周波数及び駆動電圧信号に関する値である駆動特性値を格納するＲＯＭ８とを備え、駆動回路２２のＣＰＵ２９は、ＲＡＭ２８，ＣＬＫ２７を制御してＲＯＭ８に格納された駆動特性値を取り込み、この駆動特性値に基いて発振器２３及び位相変換器３１を制御することにより、超音波モータ１７を駆動させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子を駆動源とする超音波モータ及びその駆動回路からなる超音波モータ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品等の製品に対する小型化の要望はますます強まる傾向にあり、電動ステージ等のモータ製品も小型化が望まれている。小型化に有効なモータとして、電磁型モータよりも小型でありながら大きな推力が得られる超音波モータが注目を集めている。
【０００３】
一般に、超音波モータでは、振動子が被駆動体に接触する部分に発生する摩擦力を利用して駆動を行うタイプのものが多い。このようなタイプの超音波モータでは、摩擦部分の消耗が激しく、超音波モータ自体を交換する機会は比較的多いといえる。そのため、交換後の超音波モータを高効率かつ高精度に駆動するとともに、そのための駆動回路に対する調整が複雑でない超音波モータ装置、すなわち、超音波モータと駆動回路の互換性が確保された超音波モータ装置が強く望まれている。
【０００４】
この種の従来の関連技術としては、本件出願人によって提案がなされた、例えば特開平６−２９６３７８号公報に記載の超音波モータの駆動回路がある。
【０００５】
この提案による超音波駆動回路では、該公報の明細書内の第３の実施の形態に記載されているように、超音波振動子（図１０における超音波モータ１０）側に、その超音波振動子固有の共振周波数に関する値が格納されたメモリを備えており、このメモリに格納された値に基いて超音波振動子を駆動するような構成としている。
【０００６】
この構成により、超音波モータ（同実施例及び図１０におけるレンズ１６）がまるごと交換された場合でも、交換後の超音波振動子の共振周波数に対応した駆動が可能である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２９６３７８号公報（第５頁〜第６頁、図１０）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超音波モータユニットと超音波モータの駆動回路ユニットを備えて構成された超音波モータ装置において、超音波モータユニットを交換する場合、単に超音波モータの駆動周波数を個々のモータの共振周波数に合わせこむだけでは、最適な駆動を達成することは難しい。
【０００９】
つまり、超音波モータの振動子は、たとえ設計が同一であっても、その構成部品の寸法のバラツキや組立のバラツキのために、個々の振動子毎に異なる共振周波数を持つようになる。また、１つの振動子について考えた場合でも、具備するＡ相Ｂ相２つの積層圧電素子を、同一寸法の部品を用いて同一の与圧を与えた状態で基本弾性体に組付けることは困難である。
【００１０】
このため、同一の共振周波数でＡ相とＢ相の積層圧電素子を駆動したとしても、それぞれの素子は異なる挙動を示すようになる。例えば、印加する駆動電圧の位相差が＋９０°の場合と、―９０°の場合では、積層圧電素子は異なる方向から被駆動体を推進するようになる。この状態をステージに当てはめると、位相差＋９０°での駆動を前進とした場合、位相差―９０°での駆動は後退にあたるが、前進時と後退時でステージの移動速度が異なるといった問題が生じる。一般的にはこの速度差の問題を解決するために、駆動電圧を調整して、前進時と後退時の速度を合わせ込む手段が取られている。
【００１１】
したがって、このような理由から、上記従来の先行技術のような超音波振動子に固有な共振周波数のみに基く駆動では、その駆動方向によって生じる被駆動体の速度差を解消することが困難であるため、したがって、超音波モータを交換した場合において高効率かつ高精度な駆動を実現することは難しく、超音波モータと駆動回路の互換性が確保されているとは言い難い。
【００１２】
また、上記従来の先行技術においては、交換対象となる部分（図１０中に示すレンズ１６）に、ＣＰＵ，パルス変換回路及び電力増幅回路といった駆動回路の一部が設置されているため、つまりこれは、駆動回路の構成を複雑なものとし、超音波モータの小型化を阻害する大きな要因となっていた。
【００１３】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、超音波モータを小型化すると同時に、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【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の発明の超音波モータ装置は、超音波モータと、前記超音波モータに対して取外し可能でかつ前記超音波モータを駆動するための駆動回路を有する駆動部と、前記超音波モータ側に配設されてかつ前記超音波モータ固有の共振周波数及び駆動電圧信号に関する値である駆動特性値を格納する特性記憶部とを備え、前記駆動回路は、前記特性記憶部に格納された駆動特性値に基いて前記超音波モータを駆動制御することを特徴とするものである。
請求項２の発明の超音波モータ装置は、超音波モータと、前記超音波モータに対して取外し可能でかつ前記超音波モータを駆動するための駆動回路を有する駆動部と、前記超音波モータ側に配設されてかつ前記超音波モータ固有の共振周波数及び駆動電圧信号位相差に関する値である駆動特性値を格納する特性記憶部とを備え、前記駆動回路は、前記特性記憶部に格納された駆動特性値に基いて前記超音波モータを駆動制御することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１及び請求項２の発明によれば、上記構成において、まず、超音波モータ側に設けられた第１の記憶部である特性記憶部に書き込まれてある共振周波数Ｆｒ、前進時駆動電圧Ｖ１及び後退時駆動電圧Ｖ２に関する値が、駆動回路側に設けられた記憶部に、送信後少なくても一時的に書き込まれる。超音波モータを駆動する際は、この記憶部に書き込まれた値を参照して、駆動周波数Ｆｒ１、前進時駆動電圧Ｖ１及び後退時駆動電圧Ｖ２を決定する。超音波モータもしくは駆動回路のどちらかを別の物と交換した場合、再度特性記憶部に書き込まれた値を駆動回路の記憶部に少なくても一時的に書き込むことで、常に駆動回路に接続されている超音波モータに最適な駆動周波数Ｆｒ１、前進時駆動電圧Ｖ１及び後退時駆動電圧Ｖ２により、超音波モータを駆動することがが可能になる。この際、駆動電圧が駆動電圧の位相差であっても、同様に超音波モータを最適に駆動する事が可能である。これにより、被駆動体である超音波モータ側にではなく、伝送線で分離された駆動回路側にＣＰＵ及びパルス変換回路を設置するため、超音波モータを小型化すると同時に、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成できる。
【００１６】
請求項３の発明の超音波モータ装置は、請求項１または請求項２記載の超音波モータ装置において、前記駆動電圧信号または駆動電圧信号位相差に関する値は、前記超音波モータの前進時または後退時の値、もしくは前進時と後退時の値を比較した値である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、上記構成において、特性記憶部に格納される駆動電圧もしくは駆動電圧の位相差に関する値が、前進時に関する値の場合、後退時の値は定格値であり、該定格値はあらかじめ駆動回路に設けられた記憶部に格納されている。特性記憶部に格納される駆動電圧もしくは駆動電圧の位相差に関する値が、後退時に関する値の場合、前進時の値は定格値であり、該定格値はあらかじめ駆動回路の記憶部に格納されている。特性記憶部に格納される駆動電圧もしくは駆動電圧の位相差に関する値が、前進時と後退時の差に関する値の場合、前進時もしくは後退時に関する値があらかじめ駆動回路の記憶部に格納されており、この記憶部に格納されている値に、特性記憶部に格納されている値を加えることで、前進時及び後退時の駆動電圧もしくは駆動電圧の位相差を決定する。これにより、上記請求項１及び請求項２の発明における作用効果と比較して、特性記憶部の容量を削減した、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成できる。
請求項４の発明の超音波モータ装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の超音波モータ装置において、さらに、前記超音波モータ側に、前記特性記憶部としての第１の記憶部と、前記第１の記憶部に接続された第１のローパスフィルタとを備え、前記駆動部側に、前記第１の記憶部に格納された前記駆動特性値を少なくとも一時的に格納することが可能な第２の記憶部と、前記第２の記憶部に接続された第２のローパスフィルタとを備え、前記超音波モータと前記駆動部との間に、前記第１の記憶部に格納された前記駆動特性値を前記第１及び第２のローパスフィルタを介して前記第２の記憶部に伝送する伝送線を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５の発明の超音波モータ装置は、請求項４に記載の超音波モータ装置において、前記伝送線は、前記駆動特性値に係る信号と、前記超音波モータの駆動電圧信号とを電気的に共通して伝送することが可能なことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４及び５の発明によれば、第１の記憶部と駆動回路を接続する通信用のリード線は、超音波モータの駆動電源用のリード線と共有してあるため、伝送線のリード線数増加は最小限の１本に抑えることが可能になる。さらに、第１及び第２のローパスフィルタにより、第１及び第２の記憶部に対して、超音波モータの駆動電圧が印加されることが無いため、第１及び第２の記憶部の破損を防ぐことが可能になる。これにより、上記発明と同様に被駆動体である超音波モータを、伝送線を含めて小型化することが可能になると同時に、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成できる。
【００２０】
請求項６の発明の超音波モータ装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の超音波モータ装置において、前記超音波モータ側に前記特性記憶部としてのバーコードを有し、前記駆動部側に前記バーコードに記憶された前記駆動特性値を読み取り可能なバーコード読取器を備えたことを特徴とするものである。
請求項６の発明によれば、上記構成において、バーコードに書き込まれている駆動特性値を、光学的な読取手段としてのバーコード読取器を用いて第２の記憶部に送信するので、上記請求項１乃至請求項５の発明における作用効果と比較して超音波モータ及び伝送線の外形寸法を全く大型化することなく、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成できる。
請求項７の発明の超音波モータ装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の超音波モータ装置において、前記超音波モータ側に前記特性記憶部としての無線ＩＤタグを有し、前記駆動部側に前記無線ＩＤタグに記憶された前記駆動特性値を読み取り可能な受信器を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項７の発明によれば、上記発明における作用効果と比較して、第１の記憶部（特性記憶部やバーコード）の耐性を向上させた、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成できる。
【００２２】
【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及び図２は本発明の超音波モータ装置の第１の実施の形態を示し、図１は該装置の超音波モータの外観構成を示す斜視図、図２は本実施の形態の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図である。
【００２３】
本実施の形態の超音波モータ装置３０は、大きく分類すると、図２に示すように、超音波モータ１７と、駆動回路２２との二つのユニットから構成されており、これらのユニットは着脱自在に構成されている。
【００２４】
先ず、超音波モータ１７の構成を説明すると、該超音波モータ１７の外観構成は、図１に示すようになり、具体的な構成としては、スライダー１，直動ガイド２，ベース３，振動子４，押圧機構５，プレート６，基板７，ＲＯＭ８，コネクタ１０及び伝送線１１を含んで構成されている。
【００２５】
前記スライダー１は、ベース３上に設置される例えばクロスローラガイドのような一組の直動ガイド２によって、図１中に示す駆動方向（Ａ矢印方向）に直線往復運動が可能に保持されている。
【００２６】
また、ベース３とスライダー１の間には、上面に摩擦接触部材４ａを装着した振動子４が設置されており、押圧機構５によってスライダー１に対して垂直方向に所定の力量で押圧されている。スライダー１の振動子４側にはプレート６が固定されており、振動子４の摩擦接触部材４ａはプレート６と接触している。
【００２７】
さらに、ベース３上の基端側には、該超音波モータ１７を駆動制御するのに必要な電子部品等が装着される基板７が設けられている。この基板７は、超音波モータ１７の小型化を図るのに適した位置、つまり、直動ガイド２及びスライダー等が配設されるベース３上の空き領域に配設されている。この基板７上には、ＲＯＭ８及びコネクタ１０が設けられている。
【００２８】
ＲＯＭ８には、超音波モータ１７を駆動するのに最適な共振周波数Ｆｒ及び駆動電圧Ｖに関する値が書き込まれており、さらに駆動電圧Ｖは前進時の駆動電圧Ｖ１と後退時の駆動電圧Ｖ２の２つのパラメータで構成されている。
【００２９】
また、基板７は、コネクタ１０及び伝送線１１ａにより、図２に示す駆動回路に設けられた伝送線１１ｂと電気的に接続されている。電気的接続時には、コネクタ１０のコネクト部１０ａと伝送線１１ｂとをコネクトすることにより電気的接続が可能である。
【００３０】
なお、本実施の形態において、前記ＲＯＭ８は不揮発性のシリアルＲＯＭであることが望ましい。また、駆動電圧Ｖはピーク値のみならず、交番電圧の実効値であっても良い。
【００３１】
また、前記直動ガイド２は、スライダー１をＡ矢印方向に直動するための規制が可能なものであればいずれの形状でも良く、例えば凹形状、あるいはＶ字形状で構成される。また、前記押圧機構５は、振動子をスライダー１に対して垂直方向に所定の圧力で押圧する特性を有していれば良く、例えば弾性体、あるいはバネで構成される。
次に、上述した超音波モータと駆動回路を有して構成される本実施の形態の超音波モータ装置の電気的な回路構成を図２を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
本実施の形態の超音波モータ装置３０は、上述した超音波モータ１７と、この超音波モータ１７の駆動制御を行う駆動回路２２と、前記超音波モータ１７と前記駆動回路２２とを電気的に接続するコネクタ１０及び伝送線１１ａ，１１ｂを含んで構成されている。
【００３３】
また、前記駆動回路２２は、図２に示すように、発振器２３，ＲＡＭ２５，ＣＬＫ発振器２７，直流電源２８，制御手段としてのＣＰＵ２９及び位相変換器３１を具備して構成されている。
【００３４】
上記構成の超音波モータ装置３０における電気的接続関係を説明すると、前記伝送線１１ａ，１１ｂは、ＣＬＫ線１３，データ線１４，ＲＯＭＶｄｄ線１５，ＧＮＤ線１６，Ａ相Ｖｄｄ線３３及びＢ相Ｖｄｄ線３４の６本のリード線で構成されている。
【００３５】
前記ＣＬＫ線１３の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介してＲＯＭ８のＣＬＫ電極に接続されており、駆動回路２２側は、ＣＬＫ発振器２７に接続されている。
【００３６】
前記データ線１４の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介してＲＯＭ８のデータ電極に接続されており、駆動回路２２側は、ＲＡＭ２５のデータ電極に接続されている。
【００３７】
前記ＲＯＭＶｄｄ線１５の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介してＲＯＭ８の電源電極に接続されており、駆動回路２２側はＲＯＭ８及びＲＡＭ２５を駆動可能な直流電源２８に接続されている
前記ＧＮＤ線１６の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介してＲＯＭ８のＧＮＤ電極及び振動子４のＧＮＤに接続されており、駆動回路２２側は、発振器２３及び直流電源２８のＧＮＤ端子に接続されている
前記Ａ相Ｖｄｄ線３３の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介して振動子４のＡ層積層子１９の電極に接続されており、駆動回路２２側は、位相変換器３１の一方の端子と接続されている。
【００３８】
前記Ｂ相Ｖｄｄ線３４の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介して振動子４のＢ層積層子２６の電極に接続されており、駆動回路２２側は、位相変換器３１のもう一方の端子と接続されている。
【００３９】
また、ＣＰＵ２９は、前記発振器２３，ＲＡＭ２５及びＣＬＫ発振器２７と、電気的に接続されている。
【００４０】
さらに、前記発振器２３は、発生させる交番電圧の周波数及び電圧値を、ＣＰＵ２９の指示により変更可能であり、また電気的に接続された位相変換器３１により、該交番電圧の位相差を変更可能になっている。
【００４１】
したがって、前記ＣＰＵ２９は、該超音波モータ装置３０全体の各種制御を行うもので、つまり、上述したように発振器２３の発振制御，ＣＬＫの駆動制御，ＲＡＭ２８に対するデータの書き込み，読み出し制御等を行う。
【００４２】
（作用）
次に、本実施の形態の超音波モータ装置の作用について図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
いま、超音波モータ１７を、修理や検査等の目的で新たな超音波モータ１７と交換するものとする。
【００４４】
この場合、超音波モータ１７側のコネクタ１０と駆動回路２２側のコネクタ１０とを接続することにより、超音波モータ１７と駆動回路２２とを電気的に接続する。
【００４５】
そして、該超音波モータ装置３０に対し図示しない電源から電力を供給する。
その後、電力が供給されると、制御手段としてのＣＰＵ２９が起動し、駆動回路２２内に設置された直流電源２８から、ＲＯＭＶｄｄ線１５を介してＲＯＭ８に電圧を印加してＲＯＭ８を立上げるように制御する。
【００４６】
そして、ＣＰＵ２９は、ＲＡＭ２５のデータ格納エリアを指示し、書き込み可能な状態にする。
【００４７】
次に、ＣＰＵ２９は、ＣＬＫ２７を立上げるよう制御した後、ＣＬＫ線１３を介してＣＬＫ信号（クロック信号）をＲＯＭ８に送信する。
【００４８】
すると、このＣＬＫ信号を受けたＲＯＭ８は、ＲＯＭ８内に書き込まれた値を、データ線１４を介してＲＡＭ２５に送信する。一方、ＣＰＵ２９は、駆動回路側にデータが送信されると、送信されたデータを受信し、受信したこれらのデータ値を少なくともＡＲＡＭ２５に一時的に書き込み保存するように制御する。
【００４９】
そして、ＣＰＵ２９は、ＲＡＭ２５のデータ書き込みが終了後、ＣＬＫ発振器２７の発振を停止させ、ＲＯＭ８のデータ送信も終了させる。
【００５０】
次に、ＣＰＵ２９は、ＲＡＭ２５に書き込まれた値を参照して、超音波モータ１７を駆動する駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖを決定し、この決定した値の出力がなされるように発振器２３を制御する。これにより、発振器２３は、ＣＰＵ２９からの指示により、超音波モータ１７の駆動に最適な駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖを発生することが可能になる。なお、通常、共振周波数Ｆｒ＝駆動周波数Ｆｒ１の関係を満足する。
【００５１】
そして、発振器２３が発生する駆動交番電圧は、位相変換器３１，Ａ相Ｖｄｄ線３３及びＢ相Ｖｄｄ線３４を介して振動子４のＡ相積層子１９及びＢ相積層子２６に印加され、超音波モータ１７が駆動される。
【００５２】
この場合、駆動交番電圧には、位相発生器３１により所定の位相差が与えられているが、超音波モータ１７の前進・後退を切り替える場合は、ＣＰＵ２９は、位相発生器３１によって与えられる位相差を１８０°反転させるように制御する。また、位相を反転させる場合は、ＣＰＵ２９はＲＡＭ２５に書き込まれた値を参照して、発振器２３において発生する駆動電圧Ｖを、駆動電圧Ｖ１（前進）から駆動電圧Ｖ２（後退）へ、もしくは駆動電圧Ｖ２（後退）から駆動電圧Ｖ１（前進）へ変更するように制御することになる。
【００５３】
したがって、このように超音波モータ１７を交換する場合、コネクタ１０に図示しない新たな超音波モータ１７を接続すれば、上述した制御内容に基づき、駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖが、交換後の超音波モータ１７に対応した値に変更制御されるため、交換した超音波モータ１７を最適な状態で駆動することが可能可能になる。なお、交換する超音波モータ１７は、本実施の形態と同様な構成にて構成されていることが必要であることはいうまでもない。
【００５４】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、被駆動体である超音波モータ１７に搭載される部品はＲＯＭ８のみであり、発振器２３等の駆動回路２２は超音波モータ１７ではなく、駆動回路２２側に設置されるため、超音波モータ１７の大型化を最小限にとどめた状態で、超音波モータ１７と駆動回路２２の互換性を確保した超音波モータ装置３０を構成することが可能になる。
【００５５】
なお、本実施の形態において、前記ＲＡＭ２５と前記ＣＰＵ２９は分離されている必要はなく、ＣＰＵと一体化されたワンチップマイコンであっても良い。
【００５６】
また、駆前記動電圧Ｖを駆動電圧位相差Ｐに置き換えても、同様の作用，効果を得ることができる。
【００５７】
第２の実施の形態：
（構成）
図３及び図４は本発明の超音波モータ装置の第２の実施の形態を示し、図３は該装置の超音波モータの外観構成を示す斜視図、図４は本実施の形態の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図である。なお、図３及び図４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。
【００５８】
本実施の形態では、超音波モータと駆動回路を接続する伝送線を減らすとともに、これに必要なＬＰＦを付加して構成することにより、前記第１の実施の形態と同様に超音波モータ及び超音波モータ装置全体の小型化を図るようにしたことが特徴である。
【００５９】
具体的には、本実施の形態の超音波モータ３９は、図３に示すように、ベース３上には前記第１の実施の形態と同様に基板７が設けられており、該基板７上にはＲＯＭ８及びコネクタ１０に加え、ＬＰＦ９が設けられている。なお、該ＬＰＦ９のカットＯＦＦ周波数は、２０ｋＨｚ程度であることが望ましい。
【００６０】
その他の構成は前記第１の実施の形態と同様である。
【００６１】
次に、上述した超音波モータと駆動回路を有して構成される本実施の形態の超音波モータ装置の電気的な回路構成を図４を参照しながら詳細に説明する。
【００６２】
本実施の形態の超音波モータ装置３９において、駆動回路４５内には、図４に示すように、ＬＰＦ２４が新たに付加されている。
【００６３】
また、伝送線３５ａ及び伝送線３５ｂは、ＣＬＫ／Ａ相Ｖｄｄ線３６とデータ／Ｂ相Ｖｄｄ線３７とＲＯＭＶｄｄ線１５及びＧＮＤ線１６の４本のリード線で構成されている。
【００６４】
前記ＣＬＫ／Ａ相Ｖｄｄ線３６の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介して振動子４のＡ層積層子１９の電極に接続されると共に、ＬＰＦ９を介してＲＯＭ８のＣＬＫ電極に接続されている。また、駆動回路２２側は、位相変換器３１の一方の端子と接続されると共に、ＬＰＦ２４を介してＣＬＫ発振器２７に接続されている。
【００６５】
前記データ／Ｂ相Ｖｄｄ線３７の超音波モータ１７側は、コネクタ１０を介して振動子４のＢ層積層子２６の電極に接続されると共に、ＬＰＦ９を介してＲＯＭ８のデータ電極に接続されている。また、駆動回路２２側は、位相変換器３１のもう一方の端子と接続されると共に、ＬＰＦ２４を介してＲＡＭ２５のデータ電極に接続されている。
【００６６】
このように本実施の形態では、前記第１の実施の形態のＣＬＫ線１３を削除し、ＣＬＫ／Ａ相Ｖｄｄ線３６とデータ／Ｂ相Ｖｄｄ線３７を用いてＣＬＫ信号及びデータを共に伝送可能とする兼用の伝送線として構成し、この兼用の形態を実施するに伴い、データを通過させ、ＣＬＫ信号の通過を規制する前記ＬＰＦ９，２４が超音波モータ３８側及び駆動回路４５側に設けた構成となっている。
【００６７】
駆動回路４５のその他の構成については前記第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
（作用）
次に、本実施の形態の超音波モータ装置の作用について図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。
【００６９】
本実施の形態においては、ＣＰＵ２９によりＲＡＭ２５に対する書き込み可能な状態に制御する処理までは、前記第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
その後、ＣＰＵ２９は、ＣＬＫ２７を立上げるように制御した後、ＣＬＫ信号をＣＬＫ／Ａ相Ｖｄｄ線３６を介してＲＯＭ８に送信するように制御する。
【００７１】
すると、ＣＬＫ信号を受けたＲＯＭ８は、ＲＯＭ８内に書き込まれた値を、データ／Ｂ相Ｖｄｄ線３７を介してＲＡＭ２５に送信する。一方、ＣＰＵ２９は、駆動回路側にデータが送信されると、送信されたデータを受信し、受信したこれらのデータ値をＲＡＭ２５に書き込み保存するように制御する。
【００７２】
この際のデータ転送周波数は、ＬＰＦ９のカットＯＦＦ周波数よりも小さい値であるため、データ値はＬＰＦ９を通過してＲＡＭ２５に送信可能である。
【００７３】
そして、ＣＰＵ２９は、前記第１の実施の形態と同様にＲＡＭ２５のデータ書き込みが終了後、ＣＬＫ発振器２７の発振を停止させ、ＲＯＭ８のデータ送信も終了させる。
【００７４】
次に、ＣＰＵ２９は、前記第１の実施の形態と同様にＲＡＭ２５に書き込まれた値を参照して、超音波モータ１７を駆動する駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖを決定し、この決定した値の出力がなされるように発振器２３を制御する。これにより、発振器２３は、ＣＰＵ２９からの指示により、超音波モータ１７の駆動に最適な駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖを発生することが可能になる。なお、この場合も、通常、共振周波数Ｆｒ＝駆動周波数Ｆｒ１の関係を満足する。
【００７５】
そして、ＣＰＵ２９は、発振器２３が発生する駆動交番電圧を、ＣＬＫ／Ａ相Ｖｄｄ線３６及びデータ／Ｂ相Ｖｄｄ線３７を介して振動子４のＡ相積層子１９及びＢ相積層子２６に印加させることにより、超音波モータ１７が駆動される。
【００７６】
この場合、一般的な超音波モータの駆動周波数Ｆｒ１は２０ｋＨｚ以上であり、ＬＰＦ９のカットＯＦＦ周波数よりも大きい。そのため、駆動交番電圧はＬＰＦ９により遮断され、ＲＯＭ８に印加されず破壊されることはない。
【００７７】
また、ＲＡＭ２５及びＣＬＫ発振器２７も、ＬＰＦ２４により駆動交番電圧は遮断され電圧が印加されることは無いため、ＲＡＭ２５が破壊されることもない。
【００７８】
したがって、このように超音波モータ３８を交換する場合、コネクタ１０に図示しない新たな超音波モータ３８を接続すれば、上述した制御内容に基づき、駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖは、交換後の超音波モータ３８に対応した値に変更されるため、超音波モータ３８を最適な状態で駆動することが可能になる。
（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が得られる他に、前記第１の実施の形態と比較して、超音波モータと駆動回路を接続する伝送線３５ａ及び伝送線３５ｂは、その構成リード線数が、ＲＯＭ８を持たない場合と比較して１本追加されるだけであり、伝送線３５の外形の大型化を最小限にとどめ、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置３９を構成することが可能になる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、より超音波モータの小型化を可能にするために、図５及び図６の変形例に示すように構成することも可能である。このような第２の実施の形態の変形例を後述する。
【００８０】
変形例：
（構成）
図５及び図６は前記第２の実施の形態の変形例を説明するためのもので、図５は該装置の超音波モータの外観構成を示す斜視図、図６は本変形例の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図である。なお、図５及び図６は、前記第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。
【００８１】
本変形例では、より超音波モータの小型化を図るために、超音波モータ４３のベース形状、ＲＯＭ８及びＬＰＦ９の配置形態に改良を施したことが特徴である。
【００８２】
具体的には、本実施の形態の超音波モータ４３では、図５に示すように、ＲＯＭ８及びＬＰＦ９は、前記第１及び前記第２の実施の形態に示されるベース３上ではなく、ボックス４１内に設置されている。
【００８３】
ボックス４１の片側は、伝送線４２により物理的に切り離し不可能な状態で、振動子４と電気的に接続されている。ボックス４１のもう一方には、前記第２の実施の形態に示されるものと同一の伝送線３５ａが接続されており、この伝送線３５ａの基端部にはコネクタ１０が取付けられている。
【００８４】
また、ボックス４１は、図示はしないが前記ＲＯＭ８及びＬＰＦ９等の電子部品等を装着して電気的に振動子４に駆動電圧を印加するための印刷パターンが施された基板も収容されている。
【００８５】
次に、この変形例における超音波モータ装置の電気的な回路構成を図６を参照しながら詳細に説明する。
【００８６】
本変形例の超音波モータ４３において、ＣＬＫ／Ａ相Ｖｄｄ線３６はＡ相積層子１９と、データ／Ｂ相Ｖｄｄ線３７はＢ相積層子２６と、ＧＮＤ線１６は振動子４と、伝送線４２によって電気的に接続されている。
【００８７】
ボックス４１内に設置されたＲＯＭ８、ＬＰＦ９及び伝送線３５ａの電気的な接続は、前記第２の実施の形態と同様である。
【００８８】
また、コネクタ１０によって該超音波モータ４３と電気的に接続される駆動回路内の電気的接続についても、前記第２の実施の形態と同様である。
【００８９】
（作用）
本変形例においては、前記第２の実施の形態の超音波モータ装置と略同様に作用する他に、ＲＯＭ８及びＬＰＦ９が、図１に示すベース３上ではなく、伝送線３５ａと伝送線４２の間に設置されているため、ベース３ａはベース３と比較して小型化することが容易になり、ＲＯＭ８及びＬＰＦ９を持たない構成と同一の外形寸法で、超音波モータと駆動回路の互換性が確保された超音波モータ４３を構成することが可能になる。
【００９０】
また、伝送線４２を適当な長さにすれば、ボックス４１をベース３ａから離すことができるため、超音波モータ４３のユニット設置スペースが限られている場合においても、ボックス４１及び伝送線３５が設置の障害になることなく使用可能である。
【００９１】
さらに、伝送線４２は超音波モータを駆動するのに必要な３本のリード線のみで構成されるため、伝送線の外形寸法を最小限にすることが可能である。
【００９２】
（効果）
したがって、本変形例によれば、前記第２の実施の形態と比較して、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した上で、より小型の超音波モータ装置を提供することが可能になる。また、超音波モータ４３を小型化可能にしたことで、設計の自由度を向上させることが可能となる。
【００９３】
なお、本変形例は、前記第２の実施形態のみならず、前記第１の実施形態に対しても適用可能であり、同等の作用効果を得ることができる。
【００９４】
第３の実施の形態：
（構成）
図７及び図８は本発明の超音波モータ装置の第３の実施の形態を示し、図７は該装置の超音波モータの外観構成を示す斜視図、図８は本実施の形態の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図である。なお、図７及び図８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。
【００９５】
本実施の形態では、前記第１の実施の形態のＲＯＭ８に代えて、同じように超音波モータを駆動するのに最適なデータが書き込まれているバーコード５３を超音波モータ側に設けると同時に、このバーコード５３のデータを読み取るバーコード読取器５６を駆動回路側に設けて構成したことが特徴である。
【００９６】
具体的には、本実施の形態の超音波モータ５１では、図７に示すように、超音波モータ５１を構成するベース５２の側面に、バーコード５３が貼付されている。
【００９７】
このバーコード５３には、超音波モータ５１を駆動するのに最適な駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖに関する値が書き込まれている。
【００９８】
また、伝送線５７の一端には振動子４が接続されており、もう一端にはコネクタ５４が接続されており、図８に示す駆動回路５５と電気的に接続可能になっている。
【００９９】
なお、本実施の形態において、前記ベース５２の大きさ形状は、図５に示す第２の実施の形態の変形例と略同じような大きさ形状で構成すれば良い。つまり、超音波モータ５１の小型化も可能となる。
【０１００】
次に、実施形態における超音波モータ装置の電気的な回路構成を図８を参照しながら詳細に説明する。
【０１０１】
本実施の形態の超音波モータ装置では、超音波モータ５１にバーコード５３を設けたことに伴い、図８にしめすように、駆動動回路５５内には、バーコード５３に対応したバーコード読取器５６が設置されている。
【０１０２】
このバーコード読取器５６は、バーコード読取器５６が読み取るデータ値をＲＡＭ２５に通信可能に接続されており、さらにＲＡＭ２５はＣＰＵ２９と通信可能に接続されている。
【０１０３】
また、ＣＰＵ２９は、位相変換器３１と接続された発振器２３及びバーコード読取器５６と電気的に接続されている。さらに、位相変換器３１の一方の端子はコネクタ５４を介して振動子４のＡ相積層子１９と電気的に接続され、もう一方の端子はコネクタ５４を介してＢ相積層子２６と電気的に接続されている。
【０１０４】
（作用）
次に、本実施の形態の超音波モータ装置の作用について図７及び図８を参照しながら詳細に説明する。
【０１０５】
いま、超音波モータ５１を、修理や検査等の目的で新たな超音波モータ５１と交換するものとする。
【０１０６】
この場合、超音波モータ５１側のコネクタ５４と駆動回路５５側のコネクタ５４とを接続することにより、超音波モータ５１と駆動回路５５とを電気的に接続する。
そして、超音波モータ５１のバーコード５３が、駆動回路５５側のバーコード読取器５６の読取可能範囲内に入るように、超音波モータ５１を設置する。
【０１０７】
そして、該超音波モータ装置に対し図示しない電源から電力を供給する。
【０１０８】
その後、電力が供給されると、制御手段としてのＣＰＵ２９が起動し、ＣＰＵ２９は、ＲＡＭ２５のデータ格納エリアを指示し、書き込み可能な状態にする。
次に、ＣＰＵ２９は、バーコード読取器５６を立上げ、バーコード読取器５６によりバーコード５３のデータ値を読み取り、読み取ったデータ値をＲＡＭ２５に送信するように制御し、そしてＲＡＭ２５にこれらの値を書き込み保存させる。
【０１０９】
そして、ＣＰＵ２９はＲＡＭ２５に書き込まれた値を参照して、超音波モータ５１を駆動する駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖを決定し、この決定した値の出力がなされるように発振器２３を制御する。これにより、発振器２３は、ＣＰＵ２９からの指示により、超音波モータ５１の駆動に最適な駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖを発生することが可能になる。
【０１１０】
そして、発振器２３が発生する駆動交番電圧は、位相変換器３１により適当な位相差を持った状態で、伝送線５７を介して振動子４に印加され、超音波モータ５１が駆動される。
【０１１１】
したがって、このように超音波モータ５１を交換する場合、コネクタ５４に新たな超音波モータ５１を接続すれば、上述した制御内容に基づき、駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖは、交換後の超音波モータ５６に対応した値に変更され、超音波モータ５６を最適な状態で駆動することが可能になる。
【０１１２】
（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が得られる他に、超音波モータ及び伝送線の外形寸法を大型化することなく、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成することが可能になる。
【０１１３】
なお、本実施の形態において、バーコード５３を貼付する位置をベース５２の側面上として説明したが、貼付位置はこれに限定されるものではなく、バーコード５３が確認できれば、超音波モータ装置５１のどこに貼付しても問題はない。
【０１１４】
また、本実施の形態において、バーコード５３はシール上に印刷されたものを示したが、インクジェットプリンタやレーザーマーカー等を利用して、超音波モータ装置５１に直接バーコードを印刷しても問題はない。
【０１１５】
また、超音波モータ５１と駆動回路５５とをコネクタ５４よって接続する処理手順は、上記作用にて述べたように必ずしも最初に行う必要はなく、超音波モータ５１を駆動するまでに接続すれば良い。
【０１１６】
第４の実施の形態：
（構成）
本発明の超音波モータ装置の第４の実施の形態を図示はしないが後述する。なお、前記第３の実施の形態と異なる部分についてのみ記載する。
【０１１７】
本実施の形態の超音波モータ装置は、前記第３の実施の形態におけるバーコード５３を無線ＩＤタグに替えるとともに、バーコード読取器５６を無線ＩＤタグに対応した受信器に置き換えた構成としたことが特徴である。
【０１１８】
その他の構成については、前記第３の実施の形態と同様である。
【０１１９】
（作用）
本実施の形態の超音波モータ装置においては、前記無線ＩＤタグは、書き込まれている超音波モータを駆動するのに最適な駆動周波数Ｆｒ１及び駆動電圧Ｖに関するデータを、駆動回路側に送信し、駆動回路の受信器によりこれを受信し、以降、前記第３の実施の形態と同様に作用する。
【０１２０】
（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を得られる他に、前記第３の実施形態と比較して、超音波モータに設けられる記憶部の耐久性を向上させることができるため、長時間にわたって、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を構成することが可能になる。
【０１２１】
第５の実施の形態：
（構成）
本発明の超音波モータ装置の第５の実施の形態を図示はしないが後述する。なお、前記第１〜第３の実施の形態と異なる部分についてのみ記載する。
【０１２２】
本実施の形態の超音波モータ装置では、例えば超音波モータ側に設置されたＲＯＭ８（図２，図４，図６参照）やバーコード５３、あるいは無線ＩＤタグを、第１の記憶部とすると、該第１の記憶部に書き込まれている駆動電圧Ｖは、次のいずれか１つに関するパラメータで構成されている。
【０１２３】
１．前進時駆動電圧Ｖ１◎
２．後退時駆動電圧Ｖ２◎
３．前進時駆動電圧Ｖ１と後退時駆動電圧Ｖ２の差Ｖ３◎
例えば、前進時駆動電圧Ｖ１が第１の記憶部に書き込まれている場合、後退時駆動電圧Ｖ２は超音波モータの定格駆動電圧Ｖ４である。この定格駆動電圧Ｖ４は、個々の超音波モータに依存しない一義的な値であり、予めＲＡＭ２５に書き込まれてある。
【０１２４】
また、後退時駆動電圧Ｖ２が第１の記憶部に書き込まれている場合、前進時駆動電圧Ｖ２は定格駆動電圧Ｖ４であり、予めＲＡＭ２５に書き込まれている。
【０１２５】
さらに、前進時駆動電圧Ｖ１と後退時駆動電圧Ｖ２の差Ｖ３が第１の記憶部に書き込まれている場合、前進時駆動電圧Ｖ１もしくは後退時駆動電圧Ｖ２のいずれか１つが定格駆動電圧Ｖ４であり、予めＲＡＭ２５に書き込まれている。
【０１２６】
その他構成については、前記第１〜第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０１２７】
（作用）
本実施の形態の超音波モータ装置において、前記第１の記憶部に書き込まれる駆動電圧Ｖが前進時駆動電圧Ｖ１の場合、該前進時駆動電圧Ｖ１は、超音波モータを定格駆動電圧Ｖ４で後退させた際の速度や推力等の駆動特性と、等しい駆動特性が前進時にも得られるような値に決められる。
【０１２８】
また、前記第１の記憶部に書き込まれる駆動電圧Ｖが後退時駆動電圧Ｖ２の場合、該後退時駆動電圧Ｖ２は、超音波モータを定格駆動電圧Ｖ４で前進させた際の速度や推力等の駆動特性と、等しい駆動特性が後退時にも得られるような値に決められる。
【０１２９】
また、前記第１の記憶部に書き込まれる駆動電圧Ｖが前進時駆動電圧Ｖ１と後退時駆動電圧Ｖ２の差Ｖ３の場合、前進時駆動電圧Ｖ１がＲＡＭ２５に与えられていれば、後退時駆動電圧Ｖ２は定格駆動電圧Ｖ４＋差Ｖ３で求めることができ、ＣＰＵ２９がその演算処理を行う。また、後退時駆動電圧Ｖ２がＲＡＭ２５に与えられていれば、前進時駆動電圧Ｖ１は定格駆動電圧Ｖ４＋差Ｖ３で求めることができる。
【０１３０】
その他の作用については、前記第１〜第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０１３１】
（効果）
したがって、本実施の形態によれば、他の実施形態（前記第１〜第３の実施の形態）と比較して、超音波モータに設けられる第１の記憶部の容量を削減することが可能になる。
【０１３２】
なお、本発明は、上記第１乃至第５の実施の形態及び変形例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。
【０１３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、超音波モータを小型化すると同時に、超音波モータと駆動回路の互換性を確保した超音波モータ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波モータの外観構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態における超音波モータの外観構成を示す斜視図。
【図４】第２の実施の形態の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図。
【図５】第２の実施の形態の変形例における超音波モータの外観構成を示す斜視図。
【図６】図５の超音波モータの電気回路構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第３の実施形態における超音波モータの外観構成を示す斜視図。
【図８】第３の実施の形態の超音波モータ装置の電気回路構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…スライダー、
２…直動ガイド、
３…ベース、
４…振動子、
４ａ…摩擦部材、
５…押圧機構、
６…プレート、
７…基板、
８…ＲＯＭ、
９…ＬＰＦ、
１０…コネクタ、
１０ａ…コネクト部、
１１，１１ａ…伝送線、
１３…ＣＬＫ線、
１４…データ線、
１５…ＲＯＭＶｄｄ線、
１６…ＧＮＤ線、
１７…超音波モータ、
１９…Ａ相積層子、
２２…駆動回路、
２３…発振器、
２５…ＲＡＭ、
２６…Ｂ相積層子、
２７…ＣＬＫ発振器、
２８…直流電源、
２９…ＣＰＵ（制御部）、
３０…超音波モータ装置、
３１…位相変換器、
３３…Ａ相Ｖｄｄ線、
３４…Ｂ相Ｖｄｄ線。

Claims

超音波モータと、
前記超音波モータに対して取外し可能でかつ前記超音波モータを駆動するための駆動回路を有する駆動部と、
前記超音波モータ側に配設されてかつ前記超音波モータ固有の共振周波数及び駆動電圧信号に関する値である駆動特性値を格納する特性記憶部とを備え、
前記駆動回路は、前記特性記憶部に格納された駆動特性値に基いて前記超音波モータを駆動制御することを特徴とする超音波モータ装置。
超音波モータと、
前記超音波モータに対して取外し可能でかつ前記超音波モータを駆動するための駆動回路を有する駆動部と、
前記超音波モータ側に配設されてかつ前記超音波モータ固有の共振周波数及び駆動電圧信号位相差に関する値である駆動特性値を格納する特性記憶部とを備え、
前記駆動回路は、前記特性記憶部に格納された駆動特性値に基いて前記超音波モータを駆動制御することを特徴とする超音波モータ装置。
前記駆動電圧信号または駆動電圧信号位相差に関する値は、前記超音波モータの前進時または後退時の値、もしくは前進時と後退時の値を比較した値であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の超音波モータ装置。
さらに、前記超音波モータ側に、前記特性記憶部としての第１の記憶部と、前記第１の記憶部に接続された第１のローパスフィルタとを備え、
前記駆動部側に、前記第１の記憶部に格納された前記駆動特性値を少なくとも一時的に格納することが可能な第２の記憶部と、前記第２の記憶部に接続された第２のローパスフィルタとを備え、
前記超音波モータと前記駆動部との間に、前記第１の記憶部に格納された前記駆動特性値を前記第１及び第２のローパスフィルタを介して前記第２の記憶部に伝送する伝送線を備え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つに記載の超音波モータ装置。
前記伝送線は、前記駆動特性値に係る信号と、前記超音波モータの駆動電圧信号とを電気的に共通して伝送することが可能なことを特徴とする請求項４に記載の超音波モータ装置。
前記超音波モータ側に前記特性記憶部としてのバーコードを有し、前記駆動部側に前記バーコードに記憶された前記駆動特性値を読み取り可能なバーコード読取器を備え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つに記載の超音波モータ装置。
前記超音波モータ側に前記特性記憶部としての無線ＩＤタグを有し、前記駆動部側に前記無線ＩＤタグに記憶された前記駆動特性値を読み取り可能な受信器を備え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に記載の超音波モータ装置。