JP2010028974A - Ultrasonic motor - Google Patents

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Katsuhiko Yoshimura
克彦 吉村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic motor which can suppress wear caused by friction between a vibrator and a driven body during the driving of the ultrasonic motor to attain a stable and low speed driving. <P>SOLUTION: In the ultrasonic motor, a two-phase drive signal is applied to the vibrator to generate an elliptic vibration, and the drive force obtained from the elliptic vibration is applied to friction-drive the driven body. The ultrasonic motor includes a signal generation circuit 25 generating the two-phase drive signal, and a signal control circuit 23 controlling to switch the phase difference between the two-phase drive signals for a plurality of times so as to change the drive state of the ultrasonic motor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子等の振動子の振動を利用する超音波モータに関する。   The present invention relates to an ultrasonic motor that uses vibration of a vibrator such as a piezoelectric element.

近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、圧電素子などの振動子の振動を利用した超音波モータが注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータと比較して、ギア無しで低速高推力が得られる点、保持力が高い点、ストロークが長く高分解能である点、静粛性に富む点、磁気的ノイズを発生せず磁気的ノイズの影響を受けない点等の利点を有している。   In recent years, ultrasonic motors using vibrations of vibrators such as piezoelectric elements have attracted attention as new motors that replace electromagnetic motors. Compared with conventional electromagnetic motors, this ultrasonic motor has low speed and high thrust without gears, high holding force, long stroke and high resolution, quietness, magnetic There are advantages such as no noise and no influence of magnetic noise.

そして超音波モータでは、超音波振動子を、摩擦部材である駆動子を介して、相対運動部材である被駆動部材に押し付けることで、前記駆動子と前記被駆動部材との間に摩擦力を発生させ、この摩擦力によって前記被駆動部材を駆動する。そして、このように摩擦駆動を行うことから、超音波モータは摩擦に係る部材における磨耗の問題を孕んでいる。当然ながら、この磨耗の問題は、当該超音波モータの耐久性の問題に繋がる。   In an ultrasonic motor, an ultrasonic transducer is pressed against a driven member that is a relative motion member via a driving element that is a friction member, so that a frictional force is generated between the driving element and the driven member. The driven member is driven by this frictional force. In addition, since the friction drive is performed in this way, the ultrasonic motor has a problem of wear on the frictional member. Naturally, this wear problem leads to a durability problem of the ultrasonic motor.

ところで、例えばカメラにおけるレンズのAF動作等に用いられる超音波モータにおいては高精度な位置制御が必要とされている。より詳細には、このような位置制御に用いられる超音波モータにおいては、低速度で安定した駆動が望まれている。   By the way, for example, an ultrasonic motor used for an AF operation of a lens in a camera or the like requires highly accurate position control. More specifically, in an ultrasonic motor used for such position control, stable driving at low speed is desired.

このように低速且つ安定な駆動を実現する超音波モータの駆動方法としては、当該超音波モータの駆動信号を周期的にON/OFFする間欠駆動を挙げることができる。このような従来行われている駆動方法によれば、超音波モータを低速で動作させる際に、駆動信号として間隔及び幅の双方共一定に設定したバースト信号を用いる。従って、このバースト信号の強勢な周波数成分が一定になり、その周波数に対応した耳障りな雑音が発生してしまう。   As a driving method of the ultrasonic motor that realizes low-speed and stable driving in this way, there can be mentioned intermittent driving in which the driving signal of the ultrasonic motor is periodically turned on / off. According to such a conventional driving method, when the ultrasonic motor is operated at a low speed, a burst signal in which both the interval and the width are set constant is used as the driving signal. Therefore, the strong frequency component of the burst signal becomes constant, and annoying noise corresponding to the frequency is generated.

このような事情に鑑みて、特許文献1に次のような技術が開示されている。すなわち、特許文献1には、弾性体と圧電体とから成る駆動体に駆動信号として交流電圧を印加して弾性進行波を励振することにより、上記駆動体上に接触して設置された移動体を移動させる超音波モータにおいて、上記圧電体に駆動信号として、上記移動体の平均速度がほぼ一定になるようにして、バースト信号の幅あるいはバースト信号の間隔の、少なくとも一方を変化させたバースト信号を駆動信号として印加することを特徴とする超音波モータ駆動方法が開示されている。   In view of such circumstances, Patent Document 1 discloses the following technique. That is, Patent Document 1 discloses a moving body that is placed in contact with a drive body composed of an elastic body and a piezoelectric body by applying an AC voltage as a drive signal to excite an elastic traveling wave. A burst signal in which at least one of the width of the burst signal or the interval between burst signals is changed so that the average speed of the movable body is substantially constant as a drive signal to the piezoelectric body. Is applied as a drive signal, and an ultrasonic motor drive method is disclosed.

この特許文献1に開示されている技術によれば、耳障りな雑音を減らし、且つ或る程度安定した低速動作をする超音波モータ駆動方法が提供される。具体的には、特許文献1に開示されている超音波モータ駆動方法によれば、超音波モータの駆動体をバースト信号で駆動し、この駆動バースト信号の間隔及び幅のうち少なくとも一方を変化させることによって、駆動バースト信号の強勢な周波数成分を分散させる。このように、発生する雑音の周波数を分散させることで、発生する耳障りな雑音を低減して安定した低速駆動を実現している。
特公平7−89748号公報
According to the technique disclosed in Patent Document 1, there is provided an ultrasonic motor driving method capable of reducing unpleasant noise and performing a somewhat stable low speed operation. Specifically, according to the ultrasonic motor driving method disclosed in Patent Document 1, the ultrasonic motor driving body is driven by a burst signal, and at least one of the interval and the width of the driving burst signal is changed. Thus, the strong frequency component of the driving burst signal is dispersed. Thus, by dispersing the frequency of the generated noise, the annoying noise that is generated is reduced and stable low-speed driving is realized.
Japanese Patent Publication No. 7-89748

上述したように、特許文献1に開示されている超音波モータ駆動方法によれば、耳障りな雑音を低減し且つ安定した低速駆動を実現するために、間欠駆動を行っている。   As described above, according to the ultrasonic motor driving method disclosed in Patent Document 1, intermittent driving is performed in order to reduce annoying noise and realize stable low-speed driving.

他方、超音波モータの駆動においては、駆動時の振動子と被駆動体との間に生じる摩擦により、当該摩擦に係る面(接触面)が摩耗しやすい。ここで特許文献1に開示されている超音波モータ駆動方法で採用している間欠駆動では、駆動信号の印加開始時と印加停止時とに、振動子に発生する振動の振幅が急激に変化する。この為、振動子と被駆動体との間で滑りが発生し、前記接触面がより摩耗しやすくなる。   On the other hand, in driving an ultrasonic motor, a surface (contact surface) related to the friction is easily worn by friction generated between the vibrator and the driven body during driving. Here, in the intermittent driving adopted in the ultrasonic motor driving method disclosed in Patent Document 1, the amplitude of vibration generated in the vibrator changes abruptly when the application of the drive signal is started and when the application is stopped. . For this reason, slip occurs between the vibrator and the driven body, and the contact surface is more easily worn.

本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、超音波モータの駆動時に振動子と被駆動体との間の摩擦により生じる磨耗を抑制し、且つ安定した低速駆動を実現する超音波モータを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses wear caused by friction between the vibrator and the driven body when the ultrasonic motor is driven, and realizes a stable low-speed drive. The object is to provide a sonic motor.

前記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による超音波モータは、
2相の駆動信号を振動子に印加して当該振動子に楕円振動を発生させ、該楕円振動から駆動力を得て被駆動部材を摩擦駆動する超音波モータであって、
前記2相の駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
当該超音波モータの駆動状態を変化させるように、前記2相の駆動信号の位相差を複数回切り替える制御を行う位相差制御手段と、
を具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic motor according to the first aspect of the present invention comprises:
An ultrasonic motor that applies a two-phase drive signal to a vibrator to generate elliptical vibration in the vibrator, obtains a driving force from the elliptical vibration, and frictionally drives a driven member;
Drive signal generating means for generating the two-phase drive signal;
Phase difference control means for performing control to switch the phase difference between the two-phase drive signals a plurality of times so as to change the drive state of the ultrasonic motor;
It is characterized by comprising.

本発明によれば、超音波モータの駆動時に振動子と被駆動体との間の摩擦により生じる磨耗を抑制し、且つ安定した低速駆動を実現する超音波モータを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic motor which suppresses the abrasion which arises by the friction between a vibrator | oscillator and a to-be-driven body at the time of the drive of an ultrasonic motor, and implement | achieves the stable low-speed drive can be provided.

以下、本発明の一実施形態に係る超音波モータについて、図面を参照して説明する。なお、本一実施形態においては、説明の便宜上、超音波モータと該超音波モータを駆動する為の駆動装置とを互いに独立した別体の装置として捉え、これらの装置から成る構成を超音波モータシステムと称して説明する。しかしながら、このような呼称はあくまでも説明の便宜上の呼称であって、駆動装置まで含めて一つの超音波モータとして捉えても勿論よい。   Hereinafter, an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, for convenience of explanation, the ultrasonic motor and the driving device for driving the ultrasonic motor are regarded as separate devices independent of each other, and the configuration constituted by these devices is an ultrasonic motor. This will be described as a system. However, such a designation is merely a designation for convenience of description, and may be regarded as a single ultrasonic motor including the driving device.

図1は、超音波モータシステムの概略一構成例を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of an ultrasonic motor system.

図1に示すように超音波モータシステム1は、超音波モータ2と、超音波モータ2を駆動する駆動装置3と、を具備する。超音波モータ2は、超音波振動子4と、超音波振動子4により駆動される被駆動体5と、を有する。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor system 1 includes an ultrasonic motor 2 and a drive device 3 that drives the ultrasonic motor 2. The ultrasonic motor 2 includes an ultrasonic vibrator 4 and a driven body 5 that is driven by the ultrasonic vibrator 4.

前記超音波振動子4は、図2に示すように、矩形板状の圧電セラミックスシート7の片側面にシート状の内部電極(不図示)を設けたものを複数枚積層してなる直方体状の圧電積層体9と、該圧電積層体9のうち前記被駆動体5に対向する面に例えば接着等されて設けられた2個の摩擦接触子10と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the ultrasonic transducer 4 has a rectangular parallelepiped shape formed by laminating a plurality of sheet-like internal electrodes (not shown) provided on one side of a piezoelectric ceramic sheet 7 having a rectangular plate shape. The piezoelectric laminated body 9 and two frictional contacts 10 provided, for example, by being bonded to the surface of the piezoelectric laminated body 9 facing the driven body 5 are provided.

なお、符号11が付されているのは外部電極である。各外部電極11には、同種の圧電セラミックスシート7の同一位置に配される全ての内部電極(不図示)が接続されている。これにより、同種の圧電セラミックスシート7の同一位置に配される内部電極(不図示)は、同一の電位とされるようになっている。   Note that reference numeral 11 denotes an external electrode. All internal electrodes (not shown) arranged at the same position of the same type of piezoelectric ceramic sheet 7 are connected to each external electrode 11. Thereby, internal electrodes (not shown) arranged at the same position of the same type of piezoelectric ceramic sheet 7 are set to the same potential.

なお、外部電極11は、配線(不図示)を介して制御器(不図示)に接続される。配線は、リード線、フレキシブル基板等、可撓性を有する配線であれば任意のものでよい。   The external electrode 11 is connected to a controller (not shown) via wiring (not shown). The wiring may be any wiring as long as it is flexible, such as a lead wire or a flexible substrate.

以下、圧電積層体9の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the piezoelectric laminate 9 will be described.

まず、圧電積層体9の長手方向における一端面に形成された4つの外部電極11は、図2において上側から順に、振動検出用のC相であるC−,C+に対応する内部電極(不図示)、駆動用のB相であるB−,B+に対応する内部電極(不図示)に接続された外部電極11である。他方、圧電積層体9の長手方向における他端面に形成された2つの外部電極11は、駆動用のA相であるA+,A−に対応する内部電極(不図示)に接続された外部電極11である。   First, the four external electrodes 11 formed on one end surface in the longitudinal direction of the piezoelectric laminate 9 are internal electrodes (not shown) corresponding to C− and C + which are C phases for vibration detection in order from the upper side in FIG. ), External electrodes 11 connected to internal electrodes (not shown) corresponding to B− and B + which are B phases for driving. On the other hand, the two external electrodes 11 formed on the other end surface in the longitudinal direction of the piezoelectric laminate 9 are external electrodes 11 connected to internal electrodes (not shown) corresponding to A + and A− for driving A phase. It is.

ここで、A相及びB相に同位相で共振周波数又はその近傍の周波数に対応する周波数の交番電圧を加えると、図3に示すような1次の縦振動が励起される。また、A相とB相とに逆位相で共振周波数に対応する交番電圧を加えると、図4に示されるような2次の屈曲振動が励起される。図3及び図4は、有限要素法によるコンピュータ解析結果を示す図である。   Here, when an alternating voltage having the same phase and corresponding to the resonance frequency or a frequency in the vicinity thereof is applied to the A phase and the B phase, primary longitudinal vibration as shown in FIG. 3 is excited. Further, when an alternating voltage corresponding to the resonance frequency is applied to the A phase and the B phase in opposite phases, a secondary bending vibration as shown in FIG. 4 is excited. 3 and 4 are diagrams showing computer analysis results by the finite element method.

ここで、圧電積層体9に1次の縦振動が発生したときには、摩擦接触子10が圧電積層体9の長さ方向(図3に示されるX方向)に変位させられる。他方、圧電積層体9に2次の屈曲振動が生じたときには、摩擦接触子10が、圧電積層体9の幅方向(図4に示されるZ方向)に変位させられる。   Here, when the primary longitudinal vibration is generated in the piezoelectric laminate 9, the friction contact 10 is displaced in the length direction of the piezoelectric laminate 9 (X direction shown in FIG. 3). On the other hand, when secondary bending vibration is generated in the piezoelectric laminate 9, the friction contact 10 is displaced in the width direction of the piezoelectric laminate 9 (Z direction shown in FIG. 4).

従って、A相とB相とに対応する外部電極11にそれぞれ、位相が90°ずれた共振周波数又はその近傍の周波数に対応する周波数の駆動交番電圧を加える。これにより圧電積層体9においては、1次の縦振動と2次の屈曲振動とが同時に発生して摩擦接触子10の位置で時計回りまたは反時計回りの略楕円振動が生じる(図2における矢印C参照)。   Therefore, a drive alternating voltage having a frequency corresponding to a resonance frequency whose phase is shifted by 90 ° or a frequency in the vicinity thereof is applied to each of the external electrodes 11 corresponding to the A phase and the B phase. As a result, in the piezoelectric laminate 9, primary longitudinal vibration and secondary bending vibration are generated at the same time, and clockwise or counterclockwise substantially elliptical vibration is generated at the position of the friction contact 10 (arrow in FIG. 2). C).

また、超音波振動子に発生している縦振動に応じた電荷が検出用の内部電極(不図示)に励起されることにより、C相(C+,C一)の外部電極11を介して縦振動に比例した信号(以下、この信号を「振動検出信号」という。)が検出される。この振動検出信号は、駆動装置3(図1参照)に供給され、超音波振動子4の制御等に用いられる。   In addition, electric charges corresponding to the longitudinal vibration generated in the ultrasonic vibrator are excited by the detection internal electrode (not shown), whereby the longitudinal electrode passes through the external electrode 11 of the C phase (C +, C). A signal proportional to vibration (hereinafter, this signal is referred to as “vibration detection signal”) is detected. This vibration detection signal is supplied to the driving device 3 (see FIG. 1) and used for controlling the ultrasonic transducer 4 and the like.

以下、前記駆動装置3について詳細に説明する。図5は、駆動装置3の内部概略構成を示す図である。図5に示すように、駆動装置3は、発振回路(基準信号生成手段)21と、制御CPU22と、信号制御回路23と、パラメータテーブル24と、信号生成回路25と、信号出力制御回路26と、位相差検出回路28と、ドライブ回路30と、エンコーダ33と、エンコーダ信号処理回路35と、を有する。   Hereinafter, the drive device 3 will be described in detail. FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic internal configuration of the driving device 3. As shown in FIG. 5, the driving device 3 includes an oscillation circuit (reference signal generation means) 21, a control CPU 22, a signal control circuit 23, a parameter table 24, a signal generation circuit 25, and a signal output control circuit 26. A phase difference detection circuit 28, a drive circuit 30, an encoder 33, and an encoder signal processing circuit 35.

前記発振回路21は、基準信号(クロック信号)を生成し、信号制御回路23、信号生成回路25、信号出力制御回路26、及び位相差検出回路28に出力する。なお、前記基準信号については、図6を参照して後に詳述する。   The oscillation circuit 21 generates a reference signal (clock signal) and outputs it to a signal control circuit 23, a signal generation circuit 25, a signal output control circuit 26, and a phase difference detection circuit 28. The reference signal will be described in detail later with reference to FIG.

前記パラメータテーブル24は、超音波振動子4の駆動周波数、A相とB相との位相差(後述する“駆動期間”においては前記位相差は90°)、及び超音波モータ2の初期位置および停止位置等のパラメータを格納している。   The parameter table 24 includes a driving frequency of the ultrasonic transducer 4, a phase difference between the A phase and the B phase (the phase difference is 90 ° in a “driving period” described later), an initial position of the ultrasonic motor 2, and Stores parameters such as stop position.

前記制御CPU22は、パラメータテーブル24に各種パラメータ(周波数,位相差等)を設定して、超音波振動子4の駆動信号を制御する。また、パラメータテーブル24から各種パラメータ(位相差,エンコーダカウント値等)を読み出し、位置制御、速度制御処理等を行う。すなわち、制御CPU22は、パラメータテーブル24及び後述する位相差検出回路28からのフィードバック値等に基づいて、基準駆動信号の周波数指令値、及びA相B相の位相差指令値等を作成し、出力する。   The control CPU 22 sets various parameters (frequency, phase difference, etc.) in the parameter table 24 and controls the drive signal of the ultrasonic transducer 4. Also, various parameters (phase difference, encoder count value, etc.) are read from the parameter table 24, and position control, speed control processing, etc. are performed. That is, the control CPU 22 creates a frequency command value for the reference drive signal, a phase difference command value for the A phase and the B phase, and the like based on the parameter table 24 and a feedback value from the phase difference detection circuit 28 to be described later, and outputs it. To do.

前記信号制御回路23は、前記発振回路21から入力される基準信号S1と制御CPU22から入力される周波数指令値とに基づいて、所定の周波数のパルス信号である基準駆動信号S2を生成し、これを信号生成回路25に出力する。ここで、制御CPU22は、基準駆動信号の周波数を超音波振動子4の共振周波数またはその近傍の周波数に設定するための周波数指令値を、信号制御回路23に与える。従って、信号制御回路23からは超音波振動子4の共振周波数と略同じ周波数の基準駆動信号が出力される。図6において示す信号bは、基準駆動信号S2の一例である。基準駆動信号の周期は、基準信号の周期の整数倍とされる。   The signal control circuit 23 generates a reference drive signal S2, which is a pulse signal of a predetermined frequency, based on the reference signal S1 input from the oscillation circuit 21 and the frequency command value input from the control CPU 22. Is output to the signal generation circuit 25. Here, the control CPU 22 provides the signal control circuit 23 with a frequency command value for setting the frequency of the reference drive signal to the resonance frequency of the ultrasonic transducer 4 or a frequency in the vicinity thereof. Accordingly, the signal control circuit 23 outputs a reference drive signal having a frequency substantially the same as the resonance frequency of the ultrasonic transducer 4. The signal b shown in FIG. 6 is an example of the reference drive signal S2. The cycle of the reference drive signal is an integral multiple of the cycle of the reference signal.

より詳細には、信号制御回路23は、周波数制御回路、位相差制御回路、及びパルスエッジ遅れ制御回路から成る。   More specifically, the signal control circuit 23 includes a frequency control circuit, a phase difference control circuit, and a pulse edge delay control circuit.

信号制御回路23は、前記周波数制御回路として、パラメータテーブル24における周波数の設定値に基づき、発振回路21の出力である基準信号のパルス数を基準にして、駆動信号の周波数を決める基準駆動信号を出力する。   The signal control circuit 23, as the frequency control circuit, generates a reference drive signal that determines the frequency of the drive signal based on the frequency setting value in the parameter table 24 and based on the number of pulses of the reference signal that is the output of the oscillation circuit 21. Output.

信号制御回路23は、前記位相差制御回路として、パラメータテーブル24における位相差の設定値に基づき、発振回路21の出力である基準信号のパルス数を基準にして、2つの駆動信号であるA相信号とB相信号との位相差を制御する。   As the phase difference control circuit, the signal control circuit 23 is based on the set value of the phase difference in the parameter table 24, and is based on the number of pulses of the reference signal that is the output of the oscillation circuit 21, and is the A phase that is two drive signals. The phase difference between the signal and the B phase signal is controlled.

前記信号出力制御回路26は、制御CPU22から当該信号出力制御回路26を介して、直接信号生成回路25の出力のON/OFF、A相信号、B相信号の出力順を制御することができる。また、信号出力制御回路26は、パラメータテーブル24に設定された設定値に基づき、信号生成回路25から出力する駆動信号のパルス数や間欠駆動を行うための出力休止時間を制御する。   The signal output control circuit 26 can directly control the output order of the output of the signal generation circuit 25 from the control CPU 22 via the signal output control circuit 26, the output order of the A phase signal, and the B phase signal. Further, the signal output control circuit 26 controls the number of pulses of the drive signal output from the signal generation circuit 25 and the output pause time for performing intermittent drive based on the set value set in the parameter table 24.

前記信号生成回路25は、基準駆動信号S2と制御CPU22からのA相B相の位相差指令値とに基づいて、位相差が90°であるA相の基準駆動信号とB相の基準駆動信号とを生成する。なお、出力のON/OFF制御は、信号出力制御回路26によって行われる。   Based on the reference drive signal S2 and the phase difference command value of the A phase and B phase from the control CPU 22, the signal generation circuit 25 has an A phase reference drive signal and a B phase reference drive signal having a phase difference of 90 °. And generate The output ON / OFF control is performed by the signal output control circuit 26.

ここで、図6は本一実施形態に係る超音波モータの“駆動期間(位相差90°期間)”における駆動時基準信号の一例を示す図である。なお、詳細は後述するが、本一実施形態に係る超音波モータにおいては、“駆動期間(位相差90°期間)”と“非駆動期間(位相差0°又は180°期間)”とを交互に切り替える駆動方式を採る。   Here, FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a driving reference signal in the “driving period (phase difference 90 ° period)” of the ultrasonic motor according to the present embodiment. Although details will be described later, in the ultrasonic motor according to the present embodiment, “driving period (phase difference of 90 ° period)” and “non-driving period (phase difference of 0 ° or 180 ° period)” alternate. The drive method to switch to is adopted.

“駆動期間(位相差90°期間)”においては、A相、B相の駆動交番信号は、プラス側とマイナス側とに分けて生成される。図6に示す信号dは、A相プラス側の駆動交番信号の一例であり、図6に示す信号eはB相プラス側の駆動交番信号の一例であり、図6に示す信号fはA相マイナス側の駆動交番信号の一例であり、図6に示す信号gはB相マイナス側の駆動交番信号の一例である。   In the “drive period (phase difference 90 ° period)”, the A-phase and B-phase drive alternating signals are generated separately for the plus side and the minus side. A signal d shown in FIG. 6 is an example of a driving alternating signal on the A phase plus side, a signal e shown in FIG. 6 is an example of a driving alternating signal on the B phase plus side, and a signal f shown in FIG. FIG. 6 shows an example of a negative drive alternating signal, and a signal g shown in FIG. 6 is an example of a negative B phase drive alternating signal.

図6に示すように、本一実施形態に係る超音波モータの通常駆動時においては、A相とB相との位相差は90°であり、更にプラス側の駆動交番信号とマイナス側の駆動交番信号とは正負が逆であり且つ位相が180°ずれている。   As shown in FIG. 6, during the normal driving of the ultrasonic motor according to the present embodiment, the phase difference between the A phase and the B phase is 90 °, and the plus driving alternating signal and the minus driving are performed. The alternating signal is positive and negative and is 180 degrees out of phase.

前記信号生成回路25は、A相プラス側の駆動交番信号、B相プラス側の駆動交番信号、A相マイナス側の駆動交番信号、及びB相マイナス側の駆動交番信号をそれぞれ生成し、これら駆動交番信号をドライブ回路30に出力する。   The signal generation circuit 25 generates an A-phase plus drive alternating signal, a B-phase plus drive alternating signal, an A-phase minus drive alternating signal, and a B-phase minus drive alternating signal, respectively. The alternating signal is output to the drive circuit 30.

前記ドライブ回路30は、図7に示すように、スイッチング素子で構成されたHブリッジ回路31とインピーダンスマッチング及び昇圧用のコイル32とを備えている。このドライブ回路30に、前記信号生成回路25から各種駆動交番信号が入力されると、図8に示す真理値表に従って、各駆動交番電圧OUTA+、OUTA−、OUTB+、OUTB−が出力される。   As shown in FIG. 7, the drive circuit 30 includes an H bridge circuit 31 composed of switching elements and a coil 32 for impedance matching and boosting. When various drive alternating signals are input from the signal generating circuit 25 to the drive circuit 30, the drive alternating voltages OUTA +, OUTA−, OUTB +, and OUTB− are output according to the truth table shown in FIG.

このとき、ドライブ回路30はコイル32を有しているので、パルス信号である駆動交番信号は、コイル32の働きにより正弦波に近い波形に変換され、正弦波に近いA相、B相の駆動交番電圧が超音波振動子4が備えるA相(A+,A−)、B相(B+,B−)の外部電極11にそれぞれ印加される。   At this time, since the drive circuit 30 has the coil 32, the drive alternating signal which is a pulse signal is converted into a waveform close to a sine wave by the action of the coil 32, and the A phase and B phase drive close to the sine wave An alternating voltage is applied to the A-phase (A +, A−) and B-phase (B +, B−) external electrodes 11 provided in the ultrasonic transducer 4.

ここで、超音波振動子4に励起されている縦振動は、C相(C+,C−)の内部電極8により検出され、この縦振動に比例する電気信号がC相(C+,C−)の外部電極11を介して位相差検出回路28に入力される。   Here, the longitudinal vibration excited by the ultrasonic transducer 4 is detected by the internal electrode 8 of the C phase (C +, C−), and an electric signal proportional to the longitudinal vibration is detected by the C phase (C +, C−). Is input to the phase difference detection circuit 28 via the external electrode 11.

また、位相差検出回路28には、信号生成回路25から何れか一つの駆動交番信号(例えばA相プラス側の駆動交番信号)が入力される。そして、位相差検出回路28は、超音波振動子4の外部電極11を介して入力された振動検出信号と、信号生成回路25から入力された駆動交番信号と、の位相差を検出し、該位相差をパラメータテーブル24に格納する。   Further, any one drive alternating signal (for example, a drive alternating signal on the A phase plus side) is input from the signal generation circuit 25 to the phase difference detection circuit 28. The phase difference detection circuit 28 detects the phase difference between the vibration detection signal input via the external electrode 11 of the ultrasonic transducer 4 and the drive alternating signal input from the signal generation circuit 25, The phase difference is stored in the parameter table 24.

次に、上述したような構成を備える駆動装置3により実現される超音波モータ2の駆動方法について説明する。まず、超音波モータ2の起動時において、発振回路21から信号制御回路23に基準信号が入力される。一方、制御CPU22は、パラメータテーブルに設定されている超音波モータ2の駆動周波数を読み出し、この周波数を周波数指令値として信号制御回路23に与える。   Next, a driving method of the ultrasonic motor 2 realized by the driving device 3 having the above-described configuration will be described. First, a reference signal is input from the oscillation circuit 21 to the signal control circuit 23 when the ultrasonic motor 2 is activated. On the other hand, the control CPU 22 reads the driving frequency of the ultrasonic motor 2 set in the parameter table, and gives this frequency to the signal control circuit 23 as a frequency command value.

また、制御CPU22は、パラメータテーブル24から初期値として設定されているA相とB相との位相差を読み出し、これを信号生成回路25に与える。これにより、信号制御回路23により超音波振動子4の共振周波数またはその近傍の周波数に設定された基準駆動信号S2が生成されて信号生成回路25に出力される。   Further, the control CPU 22 reads the phase difference between the A phase and the B phase set as initial values from the parameter table 24, and gives this to the signal generation circuit 25. As a result, the signal control circuit 23 generates the reference drive signal S <b> 2 set at the resonance frequency of the ultrasonic transducer 4 or a frequency in the vicinity thereof and outputs it to the signal generation circuit 25.

信号生成回路25では、基準駆動信号S2及び制御CPU22からの位相差に基づいて所定の位相差をもつA相(A+,A−)に対応する基準駆動信号とB相(B+,B−)に対応する基準駆動信号とが生成される。   In the signal generation circuit 25, the reference drive signal corresponding to the A phase (A +, A−) having a predetermined phase difference based on the reference drive signal S2 and the phase difference from the control CPU 22 and the B phase (B +, B−). A corresponding reference drive signal is generated.

A相、B相の駆動交番信号は、ドライブ回路30により正弦波の駆動交番電圧に変換されて、超音波振動子4の各外部電極11に印加される。これにより、超音波振動子には図3及び図4に示すような縦振動と屈曲振動とが同時に励起され、その摩擦接触子10に楕円振動が形成されることにより被駆動体が相対的に移動させられる。   The A-phase and B-phase drive alternating signals are converted into sine wave drive alternating voltages by the drive circuit 30 and applied to the external electrodes 11 of the ultrasonic transducer 4. As a result, longitudinal vibration and bending vibration as shown in FIGS. 3 and 4 are simultaneously excited in the ultrasonic vibrator, and elliptical vibration is formed in the friction contact 10 so that the driven body is relatively moved. Moved.

超音波振動子4に励起された縦振動は、C相の内部電極8及び外部電極11により検出され、振動検出信号が位相差検出回路28に入力される。位相差検出回路28では、超音波振動子4に励起されている縦振動と信号生成回路25から出力されるA相の駆動交番信号との位相差が検出され、この位相差に応じた電気信号が制御CPU22に出力される。エンコーダ信号処理回路35から通知されるカウント数が予め設定されているカウント数に達すると、制御CPU22は、被駆動体5が所望の位置まで移動したと判断し、信号生成回路25に駆動停止指令を出力する。これにより、信号生成回路25から駆動交番信号が出力されなくなることにより、超音波振動子4の振動が徐々に収束し、停止することとなる。   The longitudinal vibration excited by the ultrasonic transducer 4 is detected by the C-phase internal electrode 8 and the external electrode 11, and the vibration detection signal is input to the phase difference detection circuit 28. The phase difference detection circuit 28 detects the phase difference between the longitudinal vibration excited by the ultrasonic transducer 4 and the A-phase driving alternating signal output from the signal generation circuit 25, and an electric signal corresponding to the phase difference. Is output to the control CPU 22. When the count number notified from the encoder signal processing circuit 35 reaches a preset count number, the control CPU 22 determines that the driven body 5 has moved to a desired position, and instructs the signal generation circuit 25 to stop driving. Is output. As a result, the drive alternating signal is not output from the signal generation circuit 25, so that the vibration of the ultrasonic transducer 4 gradually converges and stops.

以下、本一実施形態に係る超音波モータの駆動方法の主な特徴の一つである“駆動期間(位相差90°期間)”及び“非駆動期間(位相差0°又は180°期間)”について詳細に説明する。なお、この駆動方法により得られる格別の効果の理解を容易にする為に、まず従来より行われているバースト駆動及びその作用について説明する。   Hereinafter, “driving period (phase difference 90 ° period)” and “non-driving period (phase difference 0 ° or 180 ° period)”, which are one of the main features of the ultrasonic motor driving method according to the present embodiment, are described. Will be described in detail. In order to make it easier to understand the special effects obtained by this driving method, burst driving and its operation that have been conventionally performed will be described first.

図9は、従来のバースト駆動における駆動信号の印加タイミングの一例を示す図である。同図に示すように、従来のバースト駆動では、駆動信号を周期的にON/OFFに切り替えることで(駆動信号ON期間と駆動信号OFF期間とを交互に設けることで)、通常の速度の状態と速度が0又は極端に小さい速度の状態とを周期的に繰り返させる。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of drive signal application timing in conventional burst driving. As shown in the figure, in the conventional burst drive, the drive signal is switched to ON / OFF periodically (by alternately providing the drive signal ON period and the drive signal OFF period), and the normal speed state And a state where the speed is zero or extremely small are periodically repeated.

従来のバースト駆動では、このような駆動制御により超音波モータの速度を平均的に下げることで、低速度駆動を実現している。しかしながら、このような駆動は、駆動信号の印加開始時と印加停止時とに、超音波振動子に発生する振動の振幅が急激に変化する為、超音波振動子と被駆動体との間で滑りが発生し、これらの部材の摩耗が進行しやすい。   In conventional burst driving, low speed driving is realized by reducing the speed of the ultrasonic motor on average by such driving control. However, in such a drive, the amplitude of vibration generated in the ultrasonic transducer changes abruptly when the application of the drive signal is started and when the application is stopped, and therefore, between the ultrasonic transducer and the driven body. Slip occurs, and wear of these members easily proceeds.

この他、超音波モータの速度を0にする又は極端に小さい速度とする為に、例えば次のような駆動方法が挙げられる。   In addition, in order to make the speed of the ultrasonic motor 0 or extremely low, for example, the following driving method can be mentioned.

すなわち、駆動信号のON/OFF切り替えの他に、
(駆動方法1)駆動信号の周波数を共振周波数から外す。
That is, in addition to ON / OFF switching of the drive signal,
(Driving method 1) The frequency of the driving signal is removed from the resonance frequency.

(駆動方法2)駆動信号のパルスデューティを小さくする。 (Drive method 2) The pulse duty of the drive signal is reduced.

しかしながら、このような駆動方法は次の様な課題を有する。前記(方法1)によれば、駆動信号の周波数を共振周波数から外す為、超音波振動子の振動振幅を急激に変化させることになる。このことは、超音波振動子と被駆動体との間の摩擦による磨耗を促進させることになる。前記(方法2)によれば、パルスデューティを0にした場合は実質的に駆動信号をOFFに切り替えることと同義である為、同様の課題を有する。   However, such a driving method has the following problems. According to the above (Method 1), since the frequency of the drive signal is removed from the resonance frequency, the vibration amplitude of the ultrasonic transducer is rapidly changed. This promotes wear due to friction between the ultrasonic transducer and the driven body. According to the above (Method 2), when the pulse duty is set to 0, it is substantially the same as switching the drive signal to OFF, and thus has the same problem.

以上のような事情を鑑みて、本一実施形態においては、次の様な駆動方法を採る。   In view of the circumstances as described above, the following driving method is adopted in the present embodiment.

すなわち、本一実施形態においては、超音波振動子4に印加している位相の互いに異なる2つの駆動信号の位相差を変化させることで、その駆動状態を変化させる。つまり、2相の駆動信号の位相差を変化させることで、超音波モータの振動振幅を急激に変化させることなく、速度を0又は極端に小さい速度の状態を創出する。   That is, in the present embodiment, the drive state is changed by changing the phase difference between two drive signals having different phases applied to the ultrasonic transducer 4. That is, by changing the phase difference between the two-phase drive signals, the speed is set to 0 or an extremely small speed state without rapidly changing the vibration amplitude of the ultrasonic motor.

詳細には、2相の駆動信号間の位相差を変化させることで、超音波振動子4に励起させる縦振動と屈曲振動との割合を変化させる。つまり、このように2相の駆動信号間の位相差を変化させることは、当該超音波振動子4が被駆動体5を駆動しているときの楕円の形状(図10に示す楕円形状101を参照)を変化させることと同義である。つまり、このような駆動制御を行うことにより、超音波モータ2の振動振幅の急激な変化を伴わずに(被駆動体5と摩擦接触子10との摩擦による両部材の磨耗を抑制して)、超音波モータ2の駆動速度を0にする又は極端に小さい速度とすることが可能となる。   Specifically, by changing the phase difference between the two-phase drive signals, the ratio between the longitudinal vibration and the bending vibration excited by the ultrasonic transducer 4 is changed. In other words, changing the phase difference between the two-phase driving signals in this way means that an elliptical shape when the ultrasonic transducer 4 is driving the driven body 5 (the elliptical shape 101 shown in FIG. 10 is changed). Is equivalent to changing That is, by performing such drive control, without sudden change in the vibration amplitude of the ultrasonic motor 2 (suppressing wear of both members due to friction between the driven body 5 and the friction contact 10). The driving speed of the ultrasonic motor 2 can be reduced to 0 or extremely low.

換言すれば、本一実施形態に係る超音波モータでは、上述した楕円形状を変化させることで当該超音波モータの駆動力を変化させる。これにより、前記摩擦に係る部材の磨耗を抑制しつつ、上述した速度変化を実現する。   In other words, in the ultrasonic motor according to the present embodiment, the driving force of the ultrasonic motor is changed by changing the above-described elliptical shape. Thereby, the above-described speed change is realized while suppressing wear of the member related to the friction.

具体的には、超音波振動子4に設けられた外部電極11に入力する駆動信号の位相差を変化させることで、当該超音波振動子4に発生する縦振動及び屈曲振動の割合を変化させる。詳細には、駆動信号の位相差をパラメータテーブル24に設定し、該パラメータテーブル24の設定に基づいて、信号制御回路23によって信号生成回路25から出力される2相の駆動信号の位相差、この場合には超音波振動子4のA相及びB相に入力する駆動信号の位相差を制御する。   Specifically, the ratio of longitudinal vibration and bending vibration generated in the ultrasonic transducer 4 is changed by changing the phase difference of the drive signal input to the external electrode 11 provided in the ultrasonic transducer 4. . Specifically, the phase difference of the drive signal is set in the parameter table 24, and based on the setting of the parameter table 24, the phase difference between the two-phase drive signals output from the signal generation circuit 25 by the signal control circuit 23, In this case, the phase difference between the drive signals input to the A phase and the B phase of the ultrasonic transducer 4 is controlled.

さらに、2相の位相差を周期的に切り替える場合の周期についても、前記パラメータテーブル24に設定することができ、該設定に基づいて信号制御回路23によって信号生成回路25の出力を制御し、超音波振動子4に印加するA相の駆動信号とB相の駆動信号との位相差を、前記設定した周期で切り替えることができる。   Further, the period when the phase difference between the two phases is periodically switched can also be set in the parameter table 24. Based on the setting, the output of the signal generation circuit 25 is controlled by the signal control circuit 23. The phase difference between the A-phase drive signal and the B-phase drive signal applied to the sonic transducer 4 can be switched at the set cycle.

詳細には、このような位相差の切り替え方法として、例えば次の様な方法を挙げることができる。   Specifically, for example, the following method can be given as a method for switching the phase difference.

ここで、図6を参照して説明したような通常の駆動を行う期間である“駆動期間(位相差90°期間)”における前記位相差を第1の位相差とする。他方、駆動力(速度)が0又は極端に小さい駆動力(速度)の期間である“非駆動期間(位相差0°又は180°期間)”における前記位相差を第2の位相差とする。本一実施形態では、これら第1の位相差と第2の位相差とを所定周期で交互に切り替える駆動制御を行う。   Here, the phase difference in the “driving period (phase difference 90 ° period)”, which is a period in which normal driving as described with reference to FIG. 6 is performed, is defined as a first phase difference. On the other hand, the phase difference in the “non-driving period (phase difference 0 ° or 180 ° period)” in which the driving force (speed) is 0 or an extremely small driving force (speed) is defined as a second phase difference. In the present embodiment, drive control is performed to alternately switch between the first phase difference and the second phase difference at a predetermined period.

ところで、第2の位相差、すなわち駆動力(速度)を0にするような位相差として、例えば次のような位相差を挙げることができる。すなわち、超音波振動子4の振動が縦振動のみとなる位相差、及び超音波振動子4の振動が屈曲振動のみとなる位相差である。つまり、このようなA相の駆動信号とB相の駆動信号との位相差としては、例えば180°及び0°の場合等を挙げることができる。以下、これらの位相差を採る場合の駆動制御について詳細に説明する。   By the way, as the second phase difference, that is, the phase difference that makes the driving force (speed) zero, for example, the following phase difference can be cited. That is, the phase difference in which the vibration of the ultrasonic transducer 4 is only longitudinal vibration and the phase difference in which the vibration of the ultrasonic transducer 4 is only flexural vibration. That is, examples of the phase difference between the A-phase drive signal and the B-phase drive signal include 180 ° and 0 °. Hereinafter, drive control in the case of taking these phase differences will be described in detail.

≪第2の位相差を180°とする場合≫
図11は、駆動時の位相差である第1の位相差を90°とし、駆動力(速度)を0にするような位相差である第2の位相差を180°とする場合における駆動制御の様子を示す図である。
≪When the second phase difference is 180 ° ≫
FIG. 11 shows drive control when the first phase difference, which is a phase difference during driving, is 90 °, and the second phase difference, which is a phase difference that makes the driving force (speed) 0, is 180 °. FIG.

同図に示すように、第1の位相差(位相差90°)の期間においては、超音波振動子4は、被駆動体5を駆動するような楕円形状の軌跡を描くように駆動する。他方、第2の位相差(位相差180°)の期間においては、超音波振動子4は上述した屈曲振動のみしか行わない為、実質的に被駆動体5を駆動しない。   As shown in the figure, in the period of the first phase difference (phase difference 90 °), the ultrasonic transducer 4 is driven to draw an elliptical locus that drives the driven body 5. On the other hand, in the period of the second phase difference (phase difference 180 °), the ultrasonic transducer 4 performs only the bending vibration described above, and thus does not drive the driven body 5 substantially.

従って、当該超音波モータの速度としては、同図における最下段に示すように、第1の位相差(位相差90°)の期間と第2の位相差(位相差180°)の期間とが交互に繰り返される(同図におけるグラフ151参照)。これにより、第1の位相差(位相差90°)の期間における速度と、第2の位相差(位相差180°)の期間における速度と、が平均化され、実質的にはグラフ153で示すような安定した低速度の駆動となる。   Therefore, the speed of the ultrasonic motor includes a period of the first phase difference (phase difference 90 °) and a period of the second phase difference (phase difference 180 °) as shown in the lowermost stage in FIG. It repeats alternately (refer to graph 151 in the figure). Thereby, the speed in the period of the first phase difference (phase difference 90 °) and the speed in the period of the second phase difference (phase difference 180 °) are averaged. Such a stable low-speed drive.

≪第2の位相差を0°とする場合≫
図12は、駆動時の位相差である第1の位相差を90°とし、駆動力(速度)を0にするような位相差である第2の位相差を0°とする場合における駆動制御の様子を示す図である。
≪When the second phase difference is 0 ° ≫
FIG. 12 shows drive control when the first phase difference, which is the phase difference during driving, is 90 °, and the second phase difference, which is the phase difference that makes the driving force (speed) 0, is 0 °. FIG.

同図に示すように、第1の位相差(位相差90°)の期間においては、超音波振動子4は、被駆動体5を駆動するような楕円形状の軌跡を描くように駆動する。他方、第2の位相差(位相差0°)の期間においては、超音波振動子4は上述した縦振動のみしか行わない為、実質的に被駆動体5を駆動しない。   As shown in the figure, in the period of the first phase difference (phase difference 90 °), the ultrasonic transducer 4 is driven to draw an elliptical locus that drives the driven body 5. On the other hand, in the period of the second phase difference (phase difference 0 °), the ultrasonic transducer 4 only performs the above-described longitudinal vibration, and thus does not substantially drive the driven body 5.

従って、当該超音波モータの速度としては、同図における最下段に示すように、第1の位相差(位相差90°)の期間と第2の位相差(位相差0°)の期間とが交互に繰り返される(同図におけるグラフ161参照)。これにより、第1の位相差(位相差90°)の期間における速度と、第2の位相差(位相差0°)の期間における速度と、が平均化され、実質的にはグラフ163で示すような安定した低速度の駆動となる。   Accordingly, the speed of the ultrasonic motor includes a period of the first phase difference (phase difference 90 °) and a period of the second phase difference (phase difference 0 °) as shown in the lowermost stage in FIG. It is alternately repeated (see graph 161 in the figure). As a result, the speed in the first phase difference (phase difference 90 °) period and the speed in the second phase difference (phase difference 0 °) period are averaged. Such a stable low-speed drive.

以上説明したように、本一実施形態によれば、超音波モータの駆動時に振動子と被駆動体との間の摩擦により生じる磨耗を抑制し、且つ安定した低速駆動を実現する超音波モータを提供することができる。さらには、本一実施形態に係る超音波モータによれば、振動の急激な変化により発生する雑音を抑えられるため、静音効果も得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic motor that suppresses wear caused by friction between the vibrator and the driven body when the ultrasonic motor is driven and realizes stable low-speed driving. Can be provided. Furthermore, according to the ultrasonic motor according to the present embodiment, noise generated due to a rapid change in vibration can be suppressed, so that a silent effect can also be obtained.

なお、本一実施形態に係る超音波モータによる効果は、特に高精度の位置決めを必要とする駆動装置、例えばカメラのレンズのAF駆動時の最後の位置決めや顕微鏡ステージの駆動等の低速且つ高精度な駆動が必要とされる駆動装置に適用する場合に顕著に顕れる。   Note that the effect of the ultrasonic motor according to the present embodiment is that the driving device that requires particularly high-precision positioning, for example, the last positioning during AF driving of the lens of the camera or the low-speed and high-precision driving of the microscope stage, etc. This is particularly noticeable when applied to a drive device that requires smooth driving.

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。   The present invention has been described based on one embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention. It is.

[変形例]
前記一実施形態における上述した駆動制御において、第1の位相差と第2の位相差とを単純にスイッチングさせるだけでなく、図13に示すように、第1の位相差(図13に示すθ)から第2の位相差(図13に示すθ)へ連続的にスイープさせても勿論良い。
[Modification]
In the drive control described above in the embodiment, not only the first phase difference and the second phase difference are simply switched, but also the first phase difference (θ shown in FIG. It is of course possible to continuously sweep from 1 ) to the second phase difference (θ 2 shown in FIG. 13).

換言すれば、第1の位相差と第2の位相差との切り替えの間に、それらの位相差時とは駆動力(速度)が異なるような複数の位相差を挿入し、それら複数の位相差を経由して、第1の位相差(又は第2の位相差)から第2の位相差(又は第1の位相差)へと切り替えるような駆動制御としても勿論良い。   In other words, a plurality of phase differences are inserted between the first phase difference and the second phase difference so that the driving force (speed) is different from that at the time of the phase differences. Needless to say, drive control may be performed such that the first phase difference (or the second phase difference) is switched to the second phase difference (or the first phase difference) via the phase difference.

さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。   Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.

本発明の一実施形態に係る超音波モータシステムの概略一構成例を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration example of an ultrasonic motor system according to an embodiment of the present invention. 超音波振動子の一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of an ultrasonic transducer | vibrator. 圧電積層体の縦振動を示す図。The figure which shows the longitudinal vibration of a piezoelectric laminated body. 圧電積層体の屈曲振動を示す図。The figure which shows the bending vibration of a piezoelectric laminated body. 駆動装置の内部概略構成を示す図。The figure which shows the internal schematic structure of a drive device. 基準信号の一例を示す図。The figure which shows an example of a reference signal. ドライブ回路の一構成例を示す図。The figure which shows the example of 1 structure of a drive circuit. ドライブ回路に信号生成回路から各種駆動交番信号が入力された場合における入出力値の真理値表を示す図。The figure which shows the truth value table of the input-output value when various drive alternating signals are input into the drive circuit from the signal generation circuit. 従来のバースト駆動における駆動信号の印加タイミングの一例を示す図。The figure which shows an example of the application timing of the drive signal in the conventional burst drive. 超音波振動子が被駆動体を駆動しているときの楕円形状の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the ellipse shape when the ultrasonic transducer | vibrator is driving the to-be-driven body. 駆動時の位相差である第1の位相差を90°とし、駆動力(速度)を0にするような位相差である第2の位相差を180°とする場合における駆動制御の様子を示す図。The state of drive control in the case where the first phase difference that is the phase difference during driving is 90 ° and the second phase difference that is the phase difference that makes the driving force (speed) 0 is 180 ° is shown. Figure. 駆動時の位相差である第1の位相差を90°とし、駆動力(速度)を0にするような位相差である第2の位相差を0°とする場合における駆動制御の様子を示す図。The state of drive control in the case where the first phase difference that is the phase difference during driving is 90 ° and the second phase difference that is the phase difference that makes the driving force (speed) 0 is 0 ° is shown. Figure. 一変形例に係る超音波モータの駆動制御の概念を示す図。The figure which shows the concept of the drive control of the ultrasonic motor which concerns on one modification.

符号の説明Explanation of symbols

1…超音波モータシステム、 2…超音波モータ、 3…駆動装置、 4…超音波振動子、 5…被駆動体、 7…圧電セラミックスシート、 8…内部電極、 9…圧電積層体、 10…摩擦接触子、 11…外部電極、 21…発振回路、 22…制御CPU、 23…信号制御回路、 24…パラメータテーブル、 25…信号生成回路、 26…信号出力制御回路、 28…位相差検出回路、 30…ドライブ回路、 31…Hブリッジ回路、 32…コイル、 33…エンコーダ、 35…エンコーダ信号処理回路。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic motor system, 2 ... Ultrasonic motor, 3 ... Drive apparatus, 4 ... Ultrasonic vibrator, 5 ... Driven body, 7 ... Piezoelectric ceramic sheet, 8 ... Internal electrode, 9 ... Piezoelectric laminated body, 10 ... Friction contact, 11 ... external electrode, 21 ... oscillation circuit, 22 ... control CPU, 23 ... signal control circuit, 24 ... parameter table, 25 ... signal generation circuit, 26 ... signal output control circuit, 28 ... phase difference detection circuit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Drive circuit, 31 ... H bridge circuit, 32 ... Coil, 33 ... Encoder, 35 ... Encoder signal processing circuit

Claims (7)

2相の駆動信号を振動子に印加して当該振動子に楕円振動を発生させ、該楕円振動から駆動力を得て被駆動部材を摩擦駆動する超音波モータであって、
前記2相の駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
当該超音波モータの駆動状態を変化させるように、前記2相の駆動信号の位相差を複数回切り替える制御を行う位相差制御手段と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。
An ultrasonic motor that applies a two-phase drive signal to a vibrator to generate elliptical vibration in the vibrator, obtains a driving force from the elliptical vibration, and frictionally drives a driven member;
Drive signal generating means for generating the two-phase drive signal;
Phase difference control means for performing control to switch the phase difference between the two-phase drive signals a plurality of times so as to change the drive state of the ultrasonic motor;
An ultrasonic motor comprising:
前記位相差制御手段は、前記位相差を所定の周期で切り替える制御を行うことを特徴とする請求項1に超音波モータ。   The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the phase difference control unit performs control to switch the phase difference at a predetermined cycle. 前記位相差制御手段は、
前記被駆動部材を摩擦駆動する状態に対応する前記位相差である第1の位相差と、
前記被駆動部材を摩擦駆動しない状態に対応する前記位相差である第2の位相差と、
を所定の周期で切り替える制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の超音波モータ
The phase difference control means includes
A first phase difference that is the phase difference corresponding to a state of frictionally driving the driven member;
A second phase difference that is the phase difference corresponding to a state in which the driven member is not frictionally driven;
The ultrasonic motor according to claim 2, wherein control is performed to switch the frequency at a predetermined cycle.
前記位相差制御手段は、
前記第1の位相差と前記第2の位相差とを所定の周期で切り替える際に、
前記第1の位相差と前記第2の位相差との間の位相差を経由して連続的に切り替える制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の超音波モータ。
The phase difference control means includes
When switching between the first phase difference and the second phase difference at a predetermined period,
The ultrasonic motor according to claim 3, wherein control is performed to continuously switch via a phase difference between the first phase difference and the second phase difference.
前記第2の位相差は、前記被駆動部材の進行方向への駆動力が0となる位相差であることを特徴とする請求項3に記載の超音波モータ。   The ultrasonic motor according to claim 3, wherein the second phase difference is a phase difference at which a driving force of the driven member in the traveling direction becomes zero. 前記第2の位相差は、前記振動子に縦振動のみを生じさせる位相差であることを特徴とする請求項3に記載の超音波モータ。   The ultrasonic motor according to claim 3, wherein the second phase difference is a phase difference that causes only longitudinal vibration in the vibrator. 前記第2の位相差は、前記振動子に屈曲振動のみを生じさせる位相差であることを特徴とする請求項3に記載の超音波モータ。   The ultrasonic motor according to claim 3, wherein the second phase difference is a phase difference that causes only bending vibration in the vibrator.
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