JP2602924B2 - 振動波モータ - Google Patents
振動波モータInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
-
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、振動体に生成した進行性振動波により、該
振動体に加圧接触する回転部材を回転させる振動波モー
タに係り、特に該回転部材の回転を検出する手段を備え
た振動波モータに関する。
振動体に加圧接触する回転部材を回転させる振動波モー
タに係り、特に該回転部材の回転を検出する手段を備え
た振動波モータに関する。
[従来の技術] 進行性振動波によって駆動する振動波回転型モータの
従来例の概略図を第3図(a),(b)に示す。同図で
1は振動体を示し、真ちゅうなどの弾性体にて構成され
ている。2は圧電又は電歪素子{例えばPZT(チタン酸
ジルコン鉛)}で振動体1と接合されている。この電歪
素子は例えば第3図(c)に示すように分極処理がなさ
れ円環あるいは円環状に配列した個々の圧電又は電歪素
子である。圧電又は電歪素子は2群に分かれており、一
群2−aの素子に対しもう一群の素子2−bは与えるべ
き振動波の波長λの1/4だけずれたピッチで配置され
る。又各群内での素子は波長λの1/2のピッチで相隣り
合うものの極性が逆になるように配置されている。図中
の+,−の符合は分極処理の符合で+とあるものは電極
側が−的、弾性体側が+的になっていて、−とあるもの
はこれらの逆になる。3及び4は各群に対応した電極膜
であり圧電又は電歪素子2に電圧が印加できるようにな
っている。5は共振状態を検知する電極である。6は1
〜5の固定子(ステータ)に加圧接触している回転子
(ロータ)である。
従来例の概略図を第3図(a),(b)に示す。同図で
1は振動体を示し、真ちゅうなどの弾性体にて構成され
ている。2は圧電又は電歪素子{例えばPZT(チタン酸
ジルコン鉛)}で振動体1と接合されている。この電歪
素子は例えば第3図(c)に示すように分極処理がなさ
れ円環あるいは円環状に配列した個々の圧電又は電歪素
子である。圧電又は電歪素子は2群に分かれており、一
群2−aの素子に対しもう一群の素子2−bは与えるべ
き振動波の波長λの1/4だけずれたピッチで配置され
る。又各群内での素子は波長λの1/2のピッチで相隣り
合うものの極性が逆になるように配置されている。図中
の+,−の符合は分極処理の符合で+とあるものは電極
側が−的、弾性体側が+的になっていて、−とあるもの
はこれらの逆になる。3及び4は各群に対応した電極膜
であり圧電又は電歪素子2に電圧が印加できるようにな
っている。5は共振状態を検知する電極である。6は1
〜5の固定子(ステータ)に加圧接触している回転子
(ロータ)である。
このような構成の振動波回転型モータで一群の素子の
電極3にV0sinωtの交流電圧を印加し、もう一方の群
の素子の電極4にV0cosωtの交流電圧を印加すると、
各群内の素子は相隣り合うものどうし90゜位相がずれて
伸縮運動をする。なおこれらの素子は弾性体1に接合さ
れており各素子の伸縮はスタータ全体の曲げ振動に変換
され、円環の表面に屈曲波が生ずることになる。その結
果、ステータに接触しているロータ6が回転運動を起す
ことになる。
電極3にV0sinωtの交流電圧を印加し、もう一方の群
の素子の電極4にV0cosωtの交流電圧を印加すると、
各群内の素子は相隣り合うものどうし90゜位相がずれて
伸縮運動をする。なおこれらの素子は弾性体1に接合さ
れており各素子の伸縮はスタータ全体の曲げ振動に変換
され、円環の表面に屈曲波が生ずることになる。その結
果、ステータに接触しているロータ6が回転運動を起す
ことになる。
また、従来の振動波モーターにおいて、ロータ6の回
転速度あるいは回転角度を制御する手段としては、ロー
ターに歯車を設け、その歯車に、ロータリーエンコーダ
が連結された他の歯車をかみ合わせて、ロータリエンコ
ーダの出力を利用する方式がとられている。
転速度あるいは回転角度を制御する手段としては、ロー
ターに歯車を設け、その歯車に、ロータリーエンコーダ
が連結された他の歯車をかみ合わせて、ロータリエンコ
ーダの出力を利用する方式がとられている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような回転検出器は、歯車を介し
て回転を検出する方式であることから、歯車の歯の加工
誤差や、複数の歯車のかみ合わせ誤差及び、バックラッ
シュなどによって、高精度な回転速度制御、角度制御が
できないという欠点がある。
て回転を検出する方式であることから、歯車の歯の加工
誤差や、複数の歯車のかみ合わせ誤差及び、バックラッ
シュなどによって、高精度な回転速度制御、角度制御が
できないという欠点がある。
本発明の目的は、振動波モータの回転を高精度に検出
できる回転検出器を提供するものである。
できる回転検出器を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、
進行性振動波が進行性振動波が生成される振動体に回転
部材を加圧接触させて、該進行性振動波により該回転部
材を回転駆動する振動波モータにおいて、前記回転部材
の前記振動体との接触面と逆の面に、該回転部材の回転
方向に沿って設けた回折格子と、該回転部材の該振動体
との接触面と逆の面側から、可干渉性光源からの2光束
を同じ入射角度で互いに異なる方向から該回折格子に照
射し、該回折格子に対し垂直に出射するそれぞれの光束
の反射回折光を干渉させて該回折格子の回転に応じて強
度が変化する干渉光を受光手段に受光させる光学系と、
を有することを特徴とする振動波モータにある。
進行性振動波が進行性振動波が生成される振動体に回転
部材を加圧接触させて、該進行性振動波により該回転部
材を回転駆動する振動波モータにおいて、前記回転部材
の前記振動体との接触面と逆の面に、該回転部材の回転
方向に沿って設けた回折格子と、該回転部材の該振動体
との接触面と逆の面側から、可干渉性光源からの2光束
を同じ入射角度で互いに異なる方向から該回折格子に照
射し、該回折格子に対し垂直に出射するそれぞれの光束
の反射回折光を干渉させて該回折格子の回転に応じて強
度が変化する干渉光を受光手段に受光させる光学系と、
を有することを特徴とする振動波モータにある。
[作用] 上記の如く構成した振動波モータは、回転部材が回転
運動とともに振動体との接触面に垂直な方向に振動して
も、回転量に応じて変化する干渉光信号には影響を与え
ず、回転情報の測定に誤差を生じさせないので、例えば
この回転情報に基づいて高精度な回転速度制御あるいは
回転角度制御を可能にした振動波モータを提供できる。
運動とともに振動体との接触面に垂直な方向に振動して
も、回転量に応じて変化する干渉光信号には影響を与え
ず、回転情報の測定に誤差を生じさせないので、例えば
この回転情報に基づいて高精度な回転速度制御あるいは
回転角度制御を可能にした振動波モータを提供できる。
[実 施 例] 第1図は本発明の実施例である。
第1図(a),(b)において、7は、ロータ6の上
面に配設された回折格子、8は、レーザなどの可干渉性
光源、9はコリメータレンズ、10はビームスプリッタ、
111,112は反射鏡、12は受光素子である。可干渉性光源
8を出射した光束はコリメータレンズ9によってほぼ平
行な光束となってビームスプリッタ10に入る。ビームス
プリッタ10で分割された反射光と透過光は反射鏡111,11
2を介して、回折格子7を2光束で照射する。このと
き、第1図(b)に示す如く、2光束入射面は、回折格
子7の配列方向に平行な面内とし、入射各θmは、 θm=sin-1(mλ/p) で表わされる。ここで、mは整数、λは、可干渉性光源
8の波長、pは、回折格子7の格子ピッチである。回折
格子7からは、±m次の反射回折光がほぼ垂直に出射
し、干渉光となって受光素子12に入射する。±m次の回
折光は、回折格子7が、1格子ピッチpだけ変位する
と、位相が2mπだけ変化するので、受光素子12に入射す
る±m次の回折光の干渉光は、回折格子7の1格子ピッ
チpの変位に伴って、2m回の明暗変化を受ける。いま、
回折格子7の格子総本数を21600本、直径を50mmとする
と、1格子ピッチpは、π×50/21600=7.3m、1角度ピ
ッチ4pは、360×60/21600=1分、また、回折光として
±1次回折光を選択すると、ロータ6の回転角度30秒毎
に、受光素子12から1周期の正弦波が得られる。さら
に、ロータ6が1回転すると受光素子12からは格子総本
数の2倍の43200個の正弦波が得られる。そして、受光
素子12の出力信号を振動波モータの駆動回路にフィード
バックして、高精度な速度制御あるいは角度制御を可能
にしている。
面に配設された回折格子、8は、レーザなどの可干渉性
光源、9はコリメータレンズ、10はビームスプリッタ、
111,112は反射鏡、12は受光素子である。可干渉性光源
8を出射した光束はコリメータレンズ9によってほぼ平
行な光束となってビームスプリッタ10に入る。ビームス
プリッタ10で分割された反射光と透過光は反射鏡111,11
2を介して、回折格子7を2光束で照射する。このと
き、第1図(b)に示す如く、2光束入射面は、回折格
子7の配列方向に平行な面内とし、入射各θmは、 θm=sin-1(mλ/p) で表わされる。ここで、mは整数、λは、可干渉性光源
8の波長、pは、回折格子7の格子ピッチである。回折
格子7からは、±m次の反射回折光がほぼ垂直に出射
し、干渉光となって受光素子12に入射する。±m次の回
折光は、回折格子7が、1格子ピッチpだけ変位する
と、位相が2mπだけ変化するので、受光素子12に入射す
る±m次の回折光の干渉光は、回折格子7の1格子ピッ
チpの変位に伴って、2m回の明暗変化を受ける。いま、
回折格子7の格子総本数を21600本、直径を50mmとする
と、1格子ピッチpは、π×50/21600=7.3m、1角度ピ
ッチ4pは、360×60/21600=1分、また、回折光として
±1次回折光を選択すると、ロータ6の回転角度30秒毎
に、受光素子12から1周期の正弦波が得られる。さら
に、ロータ6が1回転すると受光素子12からは格子総本
数の2倍の43200個の正弦波が得られる。そして、受光
素子12の出力信号を振動波モータの駆動回路にフィード
バックして、高精度な速度制御あるいは角度制御を可能
にしている。
第2図は本発明の実施例2の光学系を示す。第2図に
おいて、13は偏光ビームスプリッタ、14は1/4波長板、1
5はビームスプリッタ、161,162は偏光板で、偏光方位が
互いに45゜傾いている。同図において、回折格子7で反
射回折した±m次回折光は、干渉光となって、1/4波長
板14を透過し、直線偏光となり、ビームスプリッタ15で
透過光束と反射光束に2分割され、偏光板161,162を介
して受光素子121,122に入射する。偏光板161,162は互い
に偏光方位が45゜ずれているので、回折格子7の変位に
伴って、受光素子121,122からは、位相が90゜ずれた正
弦波信号が出力され、ロータ6の回転方向の判別も可能
としたものである。
おいて、13は偏光ビームスプリッタ、14は1/4波長板、1
5はビームスプリッタ、161,162は偏光板で、偏光方位が
互いに45゜傾いている。同図において、回折格子7で反
射回折した±m次回折光は、干渉光となって、1/4波長
板14を透過し、直線偏光となり、ビームスプリッタ15で
透過光束と反射光束に2分割され、偏光板161,162を介
して受光素子121,122に入射する。偏光板161,162は互い
に偏光方位が45゜ずれているので、回折格子7の変位に
伴って、受光素子121,122からは、位相が90゜ずれた正
弦波信号が出力され、ロータ6の回転方向の判別も可能
としたものである。
なお、以上の実施例は振動体を固定し、移動体が進行
性振動波に応じて移動する例であったが、例えば平板状
の支持部材(不図示)上に振動体(不図示)を加圧接触
し、振動体上に発生した進行性振動波によって振動させ
るように構成してもよい。
性振動波に応じて移動する例であったが、例えば平板状
の支持部材(不図示)上に振動体(不図示)を加圧接触
し、振動体上に発生した進行性振動波によって振動させ
るように構成してもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の振動波モータは、その
回転検出を光の干渉を利用した非接触形式とし、その検
出光学系を適切に配置することによって、振動波モータ
の回転情報を高精度に検出でき、例えばこの回転情報に
基づいて高精度な回転速度制御あるいは回転角度制御を
可能にした振動波モータを提供できる。
回転検出を光の干渉を利用した非接触形式とし、その検
出光学系を適切に配置することによって、振動波モータ
の回転情報を高精度に検出でき、例えばこの回転情報に
基づいて高精度な回転速度制御あるいは回転角度制御を
可能にした振動波モータを提供できる。
第1図は本発明による振動波モータの回転検出器の実施
例1を示し、同図(a)は斜視図、同図(b)は検出原
理を説明するための断面図である。第2図は実施例2を
示す断面図、第3図は振動波モータを示し、同図(a)
は斜視図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)は分極
状態を示す平面図である。 1……ステータ、2……圧電素子 3、4、5……電極、6……ロータ 7……回折格子 8……可干渉性光源 9……コリメータレンズ 10、15……ビームスリップ 11……反射鏡、12……受光素子 13……変更ビームスプリッタ 14……1/4波長板 16……偏向板
例1を示し、同図(a)は斜視図、同図(b)は検出原
理を説明するための断面図である。第2図は実施例2を
示す断面図、第3図は振動波モータを示し、同図(a)
は斜視図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)は分極
状態を示す平面図である。 1……ステータ、2……圧電素子 3、4、5……電極、6……ロータ 7……回折格子 8……可干渉性光源 9……コリメータレンズ 10、15……ビームスリップ 11……反射鏡、12……受光素子 13……変更ビームスプリッタ 14……1/4波長板 16……偏向板
フロントページの続き (72)発明者 山田 康博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 岸野 斉 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−254668(JP,A) 特開 昭62−200224(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】進行性振動波が生成される振動体に回転部
材を加圧接触させて、該進行性振動波により該回転部材
を回転駆動する振動波モータにおいて、 前記回転部材の前記振動体との接触面と逆の面に、該回
転部材の回転方向に沿って設けた回折格子と、 該回転部材の該振動体との接触面と逆の面側から、可干
渉性光源からの2光束を同じ入射角度で互いに異なる方
向から該回折格子に照射し、該回折格子に対し垂直に出
射するそれぞれの光束の反射回折光を干渉させて該回折
格子の回転に応じて強度が変化する干渉光を受光手段に
受光させる光学系と、を有することを特徴とする振動波
モータ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63284197A JP2602924B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 振動波モータ |
EP89120821A EP0369331A3 (en) | 1988-11-10 | 1989-11-09 | Speed detector for a vibration wave driven motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63284197A JP2602924B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 振動波モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02133078A JPH02133078A (ja) | 1990-05-22 |
JP2602924B2 true JP2602924B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=17675424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63284197A Expired - Lifetime JP2602924B2 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | 振動波モータ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0369331A3 (ja) |
JP (1) | JP2602924B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5118932A (en) * | 1990-11-13 | 1992-06-02 | Hughes Aircraft Company | Shaft rotation rate sensor with a diffraction grating producing a velocity-related beat frequency |
JP3162486B2 (ja) * | 1992-06-25 | 2001-04-25 | キヤノン株式会社 | プリンタ装置 |
JPH11187688A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-09 | Canon Inc | モータ制御方法、モータ制御装置および画像形成装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3419330A (en) * | 1965-04-06 | 1968-12-31 | Sperry Rand Corp | Diffraction grating angular rate sensor |
US4525068A (en) * | 1982-09-17 | 1985-06-25 | General Electric Company | Torque measurement method and apparatus |
JPS59204477A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-19 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モーターの駆動制御回路 |
JPS6177764A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Canon Inc | 回転情報検出計 |
JPS62200224A (ja) * | 1986-02-27 | 1987-09-03 | Canon Inc | 変位測定装置 |
JPS62254668A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波モ−タ |
-
1988
- 1988-11-10 JP JP63284197A patent/JP2602924B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-09 EP EP89120821A patent/EP0369331A3/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0369331A2 (en) | 1990-05-23 |
EP0369331A3 (en) | 1990-07-18 |
JPH02133078A (ja) | 1990-05-22 |
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