JP2538088C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電セラミック等の圧電体を用いて弾性波を励振することにより駆
動力を発生する超音波モータの駆動方法に関する。 従来の技術 近年、圧電セラミック等の圧電体を用いた振動体に弾性振動を励振し、これを
駆動力とした超音波モータが注目されている。 以下、図面を参照しながら超音波モータとその駆動方法の従来技術について説
明を行う。 第２図は円環形超音波モータの一部切欠斜視図であり、円環形の弾性体１の円
環面の一方に圧電体として円環形圧電セラミック２を貼合せて振動体３を形成し
ている。また５は円環形の弾性体であり、耐摩耗性材料の摩擦材４と貼合わせる
ことにより移動体６を形成している。この移動体６は摩擦材４を介して振動体３
と加圧接触されている。 圧電体２に設けられた駆動電極（図示せず）に交流電圧を印加すると、第３図
に示すような径方向の変位分布を有する径方向１次・周方向３次以上の撓み振動
の進行波が振動体３に励振される。この進行波の波頭の横方向成分により、移動 体６は摩擦駆動され回転運動をする。 第４図は振動体に励振された撓み振動の進行波により、移動体が摩擦駆動され
る原理を示す説明図である。振動体３の表面の任意のＡ点は、撓み振動の進行波
の励振によって、長軸２ｗ、単軸２ｕの楕円運動をする。振動体３上に加圧して
設置された移動体６は、楕円軌跡の頂点近傍で振動体と接触することにより、接
触面の摩擦力により進行波の進行方向とは逆方向に運動する。振動体の振動振幅
は圧電体に流入する駆動電流により決まり、進行波の波頭の横方向成分ｕは振動
体の振動振幅によって決まる。移動体６の移動速度ｖは、上記の進行波の波頭の
横方向成分ｕと撓み振動の角周波数ωの積により次式のように決まり、 ｖ＝ω×ｕ 出力トルクは振動体と移動体の間の摩擦力によって決まる。 超音波モータは、圧電体に所定の位置だけずらした２組の駆動電極を構成して
駆動端子を取り出し、この２つの駆動端子に所定の位相の異なる交流電圧をそれ
ぞれ印加することにより、振動体に位置のずれた２つの撓み振動の定在波を励振
し、その結果として撓み振動の進行波を励振することができる。この時２つの定
在波の振幅が等しければ定在波成分の小さい進行波が得られ、動作原理より効率
良く移動体を駆動することができる。振動体は圧電体単体の時と同様に、駆動端
子からみると共振・反共振特性を示す。従って、共振周波数近傍で駆動すれば、
低電圧で効率よく駆動することができる。 発明が解決しようとする課題 以上説明した従来の超音波モータは、通常の動作時に進行波の波頭の横方向成
分によって、移動体の接触面を摩擦力で均一に駆動することにより、安定性のよ
い特性を得ている。しかし、外部の機械負荷が大きくなったり、付均一になった
りするか、移動体と振動体の接触面に異物が入るなどの異常事態になると、移動
体の速度が低下したりひどい時には停止したりする。この様な状況において依然
駆動電極に電圧を印加し続けると移動体の接触面に不均一に振動体が接触し、移
動体の接触面に構成された摩擦材が劣化したり、振動体が加熱して振動体自身も
劣化するという問題があった。 課題を解決するための手段 本発明は以上の問題を解決するため、駆動電極に流入する電流値が所定の値以
下まで低下したことを所定の時間以上検出した場合に圧電体への駆動電圧の印加
を停止するものである。 作用 本発明の超音波モータの駆動方法は、圧電体の駆動電極に駆動電圧を印加して
振動体に進行波を励振中に、駆動電極に流入する電流値が所定の値以下まで低下
したことを検知することによって超音波モータに異常事態が生じたのを検知し、
この異常事態の発生後一定時間以内に圧電体への駆動電圧の印加を停止するため
、振動体および摩擦材の劣化を防止することができる。 実施例 以下、図面に従って本発明の実施例の説明を行う。 第１図は本発明の超音波モータの駆動方法の実施例を示すブロック図である。 電圧制御発振器１１８は超音波モータの駆動交流信号を発生する。分割回路１
１９は電圧制御発振器１１８の出力信号を所定の位相差を有する２つの駆動信号
に分割する。分割回路１１９の出力は電力増幅器１２０および１２１によって超
音波モータを駆動するのに十分なレベルにまで増幅され、超音波モータ１２３の
２つの駆動端子にそれぞれ印加される。異常事態時に移動体の速度が低下、また
は停止すると、駆動電圧に対する駆動電流が低下したり、駆動電圧に対する駆動
電流の位相が変化する。このうち駆動電流の値を抵抗１２２の入出力端子間に接
続した電流検出器１２４で検出し、駆動電圧レベルに対して所定の電流値以下に
なったことを電流低下検出器１２５が検出し、その検出が一定時間続いたことを
時間回路１２６で確認した後に電圧制御発振器１１８の発振を停止して超音波モ
ータ１２３の駆動を停止する。 発明の効果 以上述べたように、本発明の駆動方法によれば、超音波モータの異常事態を正
確に検出して振動体の駆動を停止することにより、振動体および摩擦材の永久的
な劣化を防止して信頼性の高い超音波モータを提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は円環形超音波モータの一部切 欠斜視図、第３図は円環形超音波モータの振動体の径方向の振動変位図、第４図
は超音波モータの動作原理の説明図である。 １１８・・・電圧制御発振器、 １１９・・・分割回路、 １２０、１２１・・・電力増幅器、 １２３・・・超音波モータ、 １２６・・・時間回路、 １２２・・・抵抗、 １２４・・・電流検出器、 １２５・・・電流低下検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弾性体の一方の面に圧電体を接着することにより形成された振動体と、上記振
   動体の圧電体のない方の面に加圧接触された移動体と、上記圧電体に設けられた
   ２組の駆動電極を備えた超音波モータの駆動方法において、 上記駆動電極にそれぞれ所定の位相差を持った駆動電圧を印加することにより
   上記振動体に進行波を励振し上記移動体を移動させると共に、上記駆動電極に流
   入する電流値が所定の値以下まで低下したことを所定の時間以上検出した場合に
   、上記圧電体への駆動電圧の印加を停止することを特徴とする超音波モータの駆
   動方法。