JP2979542B2 - Drive control device for vibration motor - Google Patents

Drive control device for vibration motor

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JP2979542B2
JP2979542B2 JP63305196A JP30519688A JP2979542B2 JP 2979542 B2 JP2979542 B2 JP 2979542B2 JP 63305196 A JP63305196 A JP 63305196A JP 30519688 A JP30519688 A JP 30519688A JP 2979542 B2 JP2979542 B2 JP 2979542B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、圧電体により弾性体に発生した進行性振動
波によってロータを駆動する超音波モータの駆動制御装
置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control device for an ultrasonic motor that drives a rotor by a progressive vibration wave generated in an elastic body by a piezoelectric body.

B.従来の技術 進行性振動波型の超音波モータは、特開昭59−111609
号公報にも開示されているように、圧電体に交流電圧を
印加して圧電体に屈曲振動を生ぜしめ、圧電体が貼付け
られた弾性体に進行性振動波を生じさせ、この弾性体に
回転子を加圧接触させ摩擦駆動するモータである。
B. Prior Art A progressive vibration wave type ultrasonic motor is disclosed in
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, an alternating voltage is applied to a piezoelectric body to cause bending vibration in the piezoelectric body, and a progressive vibration wave is generated in the elastic body to which the piezoelectric body is attached, so that the elastic body This is a motor that frictionally drives the rotor by applying pressure to the rotor.

この超音波モータには、電子情報通信学会誌Vo1.70,N
o.7,pp717−pp720 1987年7月号で示されているよう
に、負荷が定格値を超えると共振を逸脱して停止すると
いう特性がある。このような状態で停止した場合には、
入力電圧とモニタ電圧(圧電体の変形によって発生する
電圧)の位相差が正常な回転時の値から逸脱し、ステー
タの振動がほとんど無くなる。本明細書ではこのような
状態を振動逸脱状態と呼ぶ。したがって、進行性振動波
型超音波モータでは、このような特性により過負荷に対
するリミッタを必然的に備えることになるが、一度共振
状態を逸脱すると、正常の共振状態にするために、負
荷を解除し、駆動周波数を共振周波数より高い再始動
周波数にシフトするなどの措置により、正規の駆動点に
再設定している。
This ultrasonic motor includes IEICE journal Vo1.70, N
o.7, pp717-pp720 As shown in the July 1987 issue, there is a characteristic that when the load exceeds the rated value, it deviates from resonance and stops. If you stop in such a state,
The phase difference between the input voltage and the monitor voltage (voltage generated by deformation of the piezoelectric body) deviates from the value at the time of normal rotation, and the vibration of the stator is almost eliminated. In this specification, such a state is referred to as a vibration deviation state. Therefore, the progressive vibration wave type ultrasonic motor inevitably has a limiter for overload due to such characteristics, but once it deviates from the resonance state, the load is released in order to return to the normal resonance state. Then, the drive frequency is reset to a normal drive point by taking measures such as shifting the drive frequency to a restart frequency higher than the resonance frequency.

C.発明が解決しようとする課題 ところで、このような特性を持つ超音波モータは、温
度,湿度の変化,加圧力の変動,あるいは軸受け中の潤
滑油の粘度の変化などにより負荷変動が生じると、振動
逸脱状態に陥りやすく、その結果突然停止する可能性が
あり動作の信頼性が低い。その上、振動逸脱状態から脱
出するには、上述した,の措置を行って正規の駆動
周波数に再設定する必要があり、正常状態に回復するま
でに時間がかかる。また負荷を解除する場合を考える
と、実際の製品ではクラッチ機構等が必要となるので大
型で複雑な装置となってしまう。
C. Problems to be Solved by the Invention By the way, an ultrasonic motor having such characteristics is subject to a change in load due to changes in temperature, humidity, pressure, or viscosity of lubricating oil in a bearing. It is easy to fall into a vibration deviating state, and as a result, it may stop suddenly, resulting in low reliability of operation. In addition, in order to escape from the vibration departure state, it is necessary to reset the drive frequency to the normal drive frequency by performing the above-described measures, and it takes time to recover to the normal state. In addition, when the load is released, an actual product requires a clutch mechanism and the like, resulting in a large and complicated device.

本発明の技術的課題は、負荷を解除することなく簡単
に振動逸脱状態から正常の振動状態に回復させることに
ある。
A technical object of the present invention is to easily recover from a vibration deviation state to a normal vibration state without releasing a load.

D.課題を解決するための手段 一実施例を示す第1図〜第3図により説明すると、本
発明に係る駆動制御装置は、圧電体1bの励振により弾性
体1aに振動波を発生するステータ1と、加圧手段により
該ステータ1に加圧接触され、振動波により駆動される
移動体2とを具備する振動モータの駆動制御に用いられ
る駆動制御装置に適用され、振動モータの振動状態を検
出する振動状態検出手段40と、振動状態検出手段40によ
る検出結果に応じて、移動体2とステータ1との間に加
える加圧力を調節する調節手段50とを備えることによ
り、上述した技術的課題が解決される。
D. Means for Solving the Problems To be described with reference to FIGS. 1 to 3 showing one embodiment, a drive control device according to the present invention is a stator that generates a vibration wave on an elastic body 1a by exciting a piezoelectric body 1b. 1 and a driving control device used for driving control of a vibration motor including a moving body 2 that is pressed against the stator 1 by a pressing means and driven by a vibration wave. By providing the vibration state detecting means 40 to be detected and the adjusting means 50 for adjusting the pressing force applied between the moving body 2 and the stator 1 according to the detection result by the vibration state detecting means 40, The problem is solved.

請求項2に記載の発明の振動状態検出手段40は、圧電
体1bに印加される入力電圧を検出する入力電圧検出手段
46と、振動モータの回転数を検出する回転数検出手段30
と、圧電体1bから取り出されるモニタ電圧を検出するモ
ニタ電圧検出手段44とを備え、調節手段50は、入力電圧
が入力電圧設定値であり、振動モータの回転数が零であ
り、モニタ電圧があらかじめ定めたモニタ電圧設定値未
満の場合に、移動体2とステータ1との間に加える加圧
力を変更することを特徴とする。
The vibration state detecting means 40 according to the second aspect of the present invention is an input voltage detecting means for detecting an input voltage applied to the piezoelectric body 1b.
46 and a rotational speed detecting means 30 for detecting the rotational speed of the vibration motor
And a monitor voltage detecting means 44 for detecting a monitor voltage taken out of the piezoelectric body 1b.The adjusting means 50 controls the input voltage to the input voltage set value, the rotational speed of the vibration motor to be zero, and the monitor voltage to be When the monitor voltage is less than a predetermined monitor voltage set value, the pressure applied between the moving body 2 and the stator 1 is changed.

請求項3に記載の発明の振動状態検出手段40は、圧電
体1bに印加される入力電圧を検出する入力電圧検出手段
46と、振動モータの回転数を検出する回転数検出手段30
と、圧電体1bから取り出されるモニタ電圧を検出するモ
ニタ電圧検出手段44と、圧電体1bに印加される入力電圧
と圧電体1bから取り出されるモニタ電圧との位相差を検
出する位相差検出手段42とを備え、調節手段50は、入力
電圧が入力電圧設定値であり、振動モータの回転数が零
であり、位相差があらかじめ定めた所定値以下の場合
に、移動体2とステータ1との間に加える加圧力を変更
することを特徴とする。
The vibration state detecting means of the invention according to claim 3 is an input voltage detecting means for detecting an input voltage applied to the piezoelectric body 1b.
46 and a rotational speed detecting means 30 for detecting the rotational speed of the vibration motor
A monitor voltage detecting means 44 for detecting a monitor voltage taken out of the piezoelectric body 1b, and a phase difference detecting means 42 for detecting a phase difference between an input voltage applied to the piezoelectric body 1b and a monitor voltage taken out of the piezoelectric body 1b. When the input voltage is the input voltage set value, the rotation speed of the vibration motor is zero, and the phase difference is equal to or less than a predetermined value, the adjusting means 50 It is characterized in that the pressing force applied in between is changed.

E.作用 振動逸脱状態が判別されると調節手段50で移動体2の
加圧力を調節する。これにより、振動アクチュエータは
正常な振動状態にすぐに回復する。
E. Function When the vibration departure state is determined, the pressing force of the moving body 2 is adjusted by the adjusting means 50. As a result, the vibration actuator immediately recovers to the normal vibration state.

なお、本発明の構成を説明する上記D項およびE項で
は、本発明を分りやすくするために実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。
In the above sections D and E for describing the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments are used for easy understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the embodiments.

F.実施例 第1図〜第7図により本発明の一実施例を説明する。F. Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、超音波モータについて第2図により説明する。
第2図において、ステータ1は、リング状弾性体1aとこ
のリング状弾性体1aに接着されたリング状圧電体1bとか
ら構成される。弾性体1aには、後述するロータ2との接
触面側に櫛歯状の溝が形成されている。ステータ1に
は、その中立軸近傍から径方向に突出したフランジ状の
支持部材1cが形成され、その支持部材1cが、ステータ1
の外径と略等しい内径を有するリング状ステータ支持部
材3に接着されて支持される。ステータ支持部材3の外
縁は設置筒4と固定筒5とに挟持され、これによりステ
ータ1が設置筒4に設置される。なお、固定筒5は設置
筒4に螺合される。
First, the ultrasonic motor will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the stator 1 is composed of a ring-shaped elastic body 1a and a ring-shaped piezoelectric body 1b adhered to the ring-shaped elastic body 1a. In the elastic body 1a, a comb-shaped groove is formed on a contact surface side with the rotor 2 described later. The stator 1 is formed with a flange-shaped support member 1c that protrudes radially from near the neutral axis, and the support member 1c is
Is adhered and supported on a ring-shaped stator support member 3 having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the ring. The outer edge of the stator support member 3 is sandwiched between the installation cylinder 4 and the fixed cylinder 5, whereby the stator 1 is installed on the installation cylinder 4. Note that the fixed cylinder 5 is screwed to the installation cylinder 4.

一方、ロータ2は、リング状ロータ母材2aと、このロ
ータ母材2aに接着されたスライダ材2bとから構成され
る。ロータ母材2aには、この中立軸近傍から延びて加圧
を受ける支持部材2cが一体成形されている。このロータ
2は、設置筒4の内部に設置され、設置筒4に設置され
たステータ1の弾性体1aに加圧接触させられる。すなわ
ち、付勢部材6による加圧力が加圧伝達部材7を介して
ロータ2に伝達され、これによりロータ2が弾性体1aに
加圧接触する。ボールベアリング8は、この加圧接触時
に加圧力伝達部材7とロータ2との回転の抵抗を低減す
る。
On the other hand, the rotor 2 includes a ring-shaped rotor base material 2a and a slider material 2b adhered to the rotor base material 2a. A supporting member 2c that extends from the vicinity of the neutral shaft and receives pressure is integrally formed with the rotor base material 2a. The rotor 2 is installed inside the installation cylinder 4, and is brought into pressure contact with the elastic body 1 a of the stator 1 installed in the installation cylinder 4. That is, the pressing force of the urging member 6 is transmitted to the rotor 2 via the pressure transmitting member 7, whereby the rotor 2 comes into pressure contact with the elastic body 1a. The ball bearing 8 reduces the resistance of the rotation of the pressure transmitting member 7 and the rotor 2 during the pressurized contact.

付勢部材6による加圧力は例えば積層型圧電体から構
成されるアクチュエータ51の伸縮により変更可能とされ
ている。この圧電体アクチュエータ51は、設置筒4に螺
合された固定筒9に保持され、印加される電圧を制御す
ることにより伸縮して付勢部材6の付勢力を調節し、ロ
ータ加圧力を変更する。ここで、付勢部材6、加圧力伝
達部材7、固定筒9および圧電体アクチュエータ51によ
り加圧装置100を構成する。圧電式に代えて電磁式ある
いは油圧式のアクチュエータを用いてもよい。
The pressing force of the urging member 6 can be changed by, for example, expansion and contraction of an actuator 51 composed of a laminated piezoelectric body. The piezoelectric actuator 51 is held by a fixed cylinder 9 screwed to the installation cylinder 4 and expands and contracts by controlling the applied voltage to adjust the urging force of the urging member 6 and change the rotor pressing force. I do. Here, the urging member 6, the pressing force transmitting member 7, the fixed cylinder 9, and the piezoelectric actuator 51 constitute a pressurizing device 100. An electromagnetic or hydraulic actuator may be used instead of the piezoelectric actuator.

第1図はこのように構成された超音波モータの駆動制
御装置のブロック図である。駆動制御装置は、超音波モ
ータMTに印加する高周波電圧を発生する電源回路20と、
超音波モータMTの回転数を検出する回転数検出器30と、
振動逸脱状態を検出する振動逸脱状態判別回路(判別手
段)40と、ロータ2の加圧力を変更する振動回復装置
(調節手段)50とを備える。
FIG. 1 is a block diagram of a drive control device for an ultrasonic motor configured as described above. The drive control device includes a power supply circuit 20 that generates a high-frequency voltage applied to the ultrasonic motor MT,
A rotation speed detector 30 for detecting the rotation speed of the ultrasonic motor MT,
The apparatus includes a vibration departure state determination circuit (determination means) 40 for detecting a vibration departure state, and a vibration recovery device (adjustment means) 50 for changing the pressure of the rotor 2.

電源回路20は高周波信号発生器21を備え、高周波信号
発生器21の出力は2つに分岐され、一方は増幅器22に、
他方は移相器23に各々入力される。移相器23は超音波モ
ータMTの回転方向に応じて一方の入力電圧に対して他方
の入力電圧の位相を+π/2もしくは−π/2ずらせた後に
増幅器24に入力する。両増幅器22,24から出力される高
周波電圧Vina,Vinbは超音波モータの圧電体1bに入力さ
れる。
The power supply circuit 20 includes a high-frequency signal generator 21, and the output of the high-frequency signal generator 21 is branched into two, one of which is connected to an amplifier 22.
The other is input to each phase shifter 23. The phase shifter 23 shifts the phase of the other input voltage by + π / 2 or −π / 2 with respect to one input voltage in accordance with the rotation direction of the ultrasonic motor MT, and then inputs the phase to the amplifier 24. The high-frequency voltages Vina and Vinb output from the amplifiers 22 and 24 are input to the piezoelectric body 1b of the ultrasonic motor.

超音波モータMTのステータ1に貼着された圧電体1bの
表面には、第1図に示すように、1b−L,1b−R,1b−G,1b
−Mの4つの電極が設けられている。電極1b−L,1b−R
はそれぞれ増幅器22,24と接続され、電極1b−Gはグラ
ンドに接地され、さらに電極1b−Mは振動逸脱状態判別
回路40に接続されている。尚、ここで、電極1b−L,1b−
Rに電源回路20から入力される電圧の周波数を電源周波
数と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, 1b-L, 1b-R, 1b-G, 1b are provided on the surface of the piezoelectric body 1b adhered to the stator 1 of the ultrasonic motor MT.
-M four electrodes are provided. Electrodes 1b-L, 1b-R
Are connected to the amplifiers 22 and 24, respectively, the electrode 1b-G is grounded, and the electrode 1b-M is connected to the vibration departure state determination circuit 40. Here, the electrodes 1b-L, 1b-
The frequency of the voltage input to the R from the power supply circuit 20 is called a power supply frequency.

超音波モータにおける電極の位置関係や電極下の分極
状態等に関しては、日経メカニカル1983年2月28日号第
44〜49頁をはじめとする多くの文献や、特開昭59−2044
76号公報等により公知であるため、ここではその説明を
省略する。
Regarding the positional relationship of the electrodes and the polarization state under the electrodes in the ultrasonic motor, see Nikkei Mechanical February 28, 1983
Many documents including pages 44 to 49, and JP-A-59-2044
Since it is publicly known from Japanese Patent Publication No. 76 and the like, its description is omitted here.

電極1b−Mは入力電圧が印加されていない部分であっ
て、この部分の圧電体1bからはステータ1の振動振幅に
対応した電圧Vm(モニタ電圧Vmと呼ぶ)を検出すること
ができる。これは圧電体1bの圧電現象によるもので、詳
細は特開昭59−204477号公報に開示されているので、説
明は省略する。上述したとおりこのモニタ電圧Vmは、振
動逸脱状態判別回路40に入力されて振動逸脱状態検出に
用いられる。
The electrode 1b-M is a portion to which no input voltage is applied, and a voltage Vm (referred to as a monitor voltage Vm) corresponding to the vibration amplitude of the stator 1 can be detected from the piezoelectric body 1b in this portion. This is due to the piezoelectric phenomenon of the piezoelectric body 1b, the details of which are disclosed in JP-A-59-204477, and the description thereof will be omitted. As described above, the monitor voltage Vm is input to the vibration departure state determination circuit 40 and used for detecting the vibration departure state.

回転数検出器30は、超音波モータMTの回転を検出して
回転数信号Rと方向信号CW/CCWを出力し、回転数信号R,
方向信号CW/CCWのそれぞれが振動逸脱状態判別回路40に
入力するように結線される。
The rotation speed detector 30 detects the rotation of the ultrasonic motor MT and outputs a rotation speed signal R and a direction signal CW / CCW.
Each of the direction signals CW / CCW is connected so as to be input to the vibration departure state determination circuit 40.

振動逸脱状態判別回路40は、入力される回転数信号R,
方向信号CW/CCW,入力電圧Vina,Vinb,モニタ電圧Vmによ
り超音波モータMTの振動逸脱状態を検出し、振動回復装
置50に振動逸脱状態状態を示す信号(振動逸脱状態信号
と呼ぶ)を入力する。
The vibration departure state determination circuit 40 receives the input rotation speed signal R,
The vibration deviation state of the ultrasonic motor MT is detected based on the direction signal CW / CCW, the input voltages Vina, Vinb, and the monitor voltage Vm, and a signal indicating the vibration deviation state (referred to as a vibration deviation state signal) is input to the vibration recovery device 50. I do.

ここで、振動逸脱状態判別回路40の構成を第3図によ
り説明する。
Here, the configuration of the vibration departure state determination circuit 40 will be described with reference to FIG.

振動逸脱状態判別回路40は、方向信号CW/CCWにより入
力電圧Vina,Vinbのいずれか一方を選択する入力電圧選
択回路41と、この入力電圧選択回路41により選択された
一方の入力電圧とモニタ電圧Vmの位相差を示す信号を出
力する位相差出力回路42と、回転数信号Rを電圧値に変
換するF/V変換器43と、モニタ電圧VmをDC電圧に変換す
るモニタ電圧変換器44と、このモニタ電圧変換器44の出
力を基準電圧と比較する比較器45−1と、入力電圧選択
回路41により選択された入力電圧をDC電圧に変換する入
力電圧変換器46と、入力電圧変換器46の出力を基準電圧
と比較する比較器45−2と、位相差出力回路42の出力を
基準電圧と比較する比較器45−3と、F/V変換器43の出
力を基準電圧と比較する比較器45−4と、比較器45−1
〜45−4の各々の比較結果信号により振動逸脱状態を判
定し、振動逸脱状態信号を出力する振動逸脱状態判定信
号発生回路47とから構成される。
The vibration departure state determination circuit 40 includes an input voltage selection circuit 41 that selects one of the input voltages Vina and Vinb based on the direction signal CW / CCW, and one of the input voltage and the monitor voltage selected by the input voltage selection circuit 41. A phase difference output circuit 42 that outputs a signal indicating a phase difference of Vm, an F / V converter 43 that converts the rotation speed signal R into a voltage value, and a monitor voltage converter 44 that converts the monitor voltage Vm into a DC voltage. A comparator 45-1 for comparing the output of the monitor voltage converter 44 with a reference voltage; an input voltage converter 46 for converting the input voltage selected by the input voltage selection circuit 41 into a DC voltage; A comparator 45-2 comparing the output of 46 with the reference voltage, a comparator 45-3 comparing the output of the phase difference output circuit 42 with the reference voltage, and comparing the output of the F / V converter 43 with the reference voltage. The comparator 45-4 and the comparator 45-1
And a vibration departure state determination signal generation circuit 47 which outputs a vibration departure state signal by determining a vibration departure state based on each comparison result signal of .about.45-4.

振動逸脱状態判定信号発生回路47は例えば第4図のよ
うにソフトウェアの形で構成できる。
The vibration departure state determination signal generation circuit 47 can be configured in the form of software, for example, as shown in FIG.

第4図において、ステップS1では、比較器45−2の信
号に基づいて、入力電圧Vinが設定値であるか否かを判
定し、設定値であればステップS2に進み、ステップS1で
入力電圧が設定値でないと判定されると、ステップS7に
おいて振動逸脱状態信号の発信を停止する。ステップS2
では、比較器45−4の信号で回転数を判定し、回転が認
められなければステップS3に進む。またステップS2にお
いて、比較器45−4の信号で回転が認められれば、ステ
ップS7に進み、振動逸脱状態信号の発信を停止する。ス
テップS3においては、比較器45−1の信号でモニタ電圧
Vmが設定値を越えているかを判定し、モニタ電圧Vmが設
定値を越えていない場合はステップS4に進む。ステップ
S3において、モニタ電圧Vmが設定値を越えている場合
は、ステップS7に進み、振動逸脱状態信号の発信を停止
する。ステップS4では、比較器45−3の信号に基づいて
位相差が設定条件内にあるか否かを判定し、このステッ
プS4が否定されるとステップS5において、振動逸脱状態
信号を発信し、位相差が設定条件内にあってステップS4
が肯定されると、ステップS7に進んで振動逸脱状態信号
の発信を停止する。そしてステップS6で終了と判別され
るとこの手順を終了し、終了でなければ再びステップS1
に戻る。
In FIG. 4, in a step S1, it is determined whether or not the input voltage Vin is a set value based on a signal of the comparator 45-2. If the set value is the set value, the process proceeds to a step S2. Is not the set value, the transmission of the vibration departure state signal is stopped in step S7. Step S2
Then, the rotation speed is determined based on the signal of the comparator 45-4, and if the rotation is not recognized, the process proceeds to step S3. Further, in step S2, if rotation is recognized by the signal of the comparator 45-4, the process proceeds to step S7, and the transmission of the vibration deviation state signal is stopped. In step S3, the monitor voltage is applied to the signal of the comparator 45-1.
It is determined whether Vm has exceeded the set value. If the monitor voltage Vm has not exceeded the set value, the process proceeds to step S4. Steps
In S3, when the monitor voltage Vm exceeds the set value, the process proceeds to Step S7, and the transmission of the vibration departure state signal is stopped. In step S4, it is determined whether or not the phase difference is within the set condition based on the signal of the comparator 45-3. If step S4 is denied, in step S5, a vibration departure state signal is transmitted, and If the phase difference is within the set conditions, step S4
If affirmative, the process proceeds to step S7 to stop transmitting the vibration departure state signal. If it is determined in step S6 that the process is to be terminated, the procedure is terminated.
Return to

振動回復装置50は、第1図に示すとおり、上述した圧
電体アクチュエータ51とこの圧電体アクチュエータ51の
駆動回路52とから成り、振動逸脱状態判別回路40から振
動逸脱状態信号が駆動回路52に入力されると、圧電体ア
クチュエータ51が駆動され、ロータ2の加圧力が変更さ
れる。
As shown in FIG. 1, the vibration recovery device 50 includes the above-described piezoelectric actuator 51 and a drive circuit 52 for the piezoelectric actuator 51. A vibration departure state signal is input to the drive circuit 52 from the vibration departure state determination circuit 40. Then, the piezoelectric actuator 51 is driven, and the pressing force of the rotor 2 is changed.

ここで、加圧力を変更すると超音波モータMTの共振特
性は第7図に示すように変化する。第7図は、横軸に電
源周波数fを、縦軸にモニタ電圧Vmをとったもので、実
線FHが加圧力が高い場合の共振特性線図を、一点鎖線FL
が加圧力が低い場合の共振特性線図を示す。この図から
加圧力を変更することにより超音波モータMTの共振特性
が変わることが分かる。
Here, when the pressing force is changed, the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT change as shown in FIG. FIG. 7 shows the power supply frequency f on the horizontal axis and the monitor voltage Vm on the vertical axis. The solid line FH shows the resonance characteristic diagram when the applied pressure is high.
Shows a resonance characteristic diagram when the pressing force is low. From this figure, it can be seen that changing the pressing force changes the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT.

次に第1の実施例の動作を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.

第1図に示す電源回路20により圧電体1bに高周波電圧
を供給すると、圧電体1bが振動して弾性体1aに進行性振
動波が形成される。この進行性振動波が発生しているス
テータ1に加圧装置100によりロータ2を加圧接触させ
ると、ロータ2は、振動しつつ摩擦駆動により回転す
る。
When a high-frequency voltage is supplied to the piezoelectric body 1b by the power supply circuit 20 shown in FIG. 1, the piezoelectric body 1b vibrates and a progressive vibration wave is formed on the elastic body 1a. When the rotor 2 is brought into pressure contact with the stator 1 in which the traveling vibration wave is generated by the pressure device 100, the rotor 2 is rotated by friction driving while vibrating.

ここで、回転時の入力電圧Vina,Vinb,モニタ電圧Vmの
関係を第5図により説明する。第5図(a)はロータ2
が時計回転方向CWに回転する場合、(b)は反時計回転
項CCWに回転する場合を示す。入力電圧Vina,Vinbは、移
相器23により位相が+π/2,−π/2ずれている。モニタ
電圧Vmは、第5図(a)ではVinaと約π/2の位相差を持
ち、第5図(b)ではVinbと約−π/2の位相差を持って
いる。温度,湿度の変化、加圧力の変動、潤滑油の粘度
の変化などにより負荷変動が生じ超音波モータが振動逸
脱状態に陥ると、入力電圧Vina,Vinbには変化はない
が、回転数信号Rが零になり、第6図に示すように、モ
ニタ電圧Vmも著しく減少し、かつ入力電圧との位相差も
大きく変化する。これらのパラメータに基づいて振動逸
脱状態判別回路40が振動逸脱状態と判定すると、振動回
復装置50に振動逸脱状態信号を入力する。振動回復装置
50は、圧電体アクチュエータ51をその駆動回路52により
伸長または収縮させて付勢部材6による加圧力を変更す
る。これにより、第7図にて説明したように超音波モー
タMTの共振特性が変わり、超音波モータMTは振動逸脱状
態から正常の振動状態に回復する。
Here, the relationship between the input voltages Vina, Vinb and the monitor voltage Vm during rotation will be described with reference to FIG. FIG. 5 (a) shows the rotor 2
Rotate in the clockwise direction CW, and (b) shows the case of rotating in the counterclockwise rotation term CCW. The input voltages Vina and Vinb are shifted in phase by + π / 2 and −π / 2 by the phase shifter 23. The monitor voltage Vm has a phase difference of approximately π / 2 from Vina in FIG. 5A, and has a phase difference of approximately −π / 2 with Vinb in FIG. 5B. If the load changes due to changes in temperature and humidity, changes in pressure, changes in the viscosity of lubricating oil, etc., and the ultrasonic motor falls into a vibration deviation state, the input voltages Vina and Vinb do not change, but the rotation speed signal R Becomes zero, and as shown in FIG. 6, the monitor voltage Vm also significantly decreases, and the phase difference from the input voltage greatly changes. When the vibration departure state determination circuit 40 determines that the state is a vibration departure state based on these parameters, the vibration departure state signal is input to the vibration recovery device 50. Vibration recovery device
Reference numeral 50 changes the pressing force of the urging member 6 by extending or contracting the piezoelectric actuator 51 by its drive circuit 52. As a result, the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT change as described with reference to FIG. 7, and the ultrasonic motor MT recovers from the vibration deviation state to the normal vibration state.

第8図により本発明の第2の実施例を説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

ステータ1の支持部材3は、設置筒4に摺動可能に内
挿された可動筒61とこの可動筒61に螺合された固定筒62
との間に挟持され、これによりステータ1が設置筒4内
にその軸方向に摺動可能に内設されている。可動筒61の
突部61aは設置筒4の直進溝4aに嵌合しており、ステー
タ1は設置筒4に対して回転不可とされている。また、
設置筒4に螺合された保持筒63に圧電体アクチュエータ
64が複数個設置され、ステータ1を軸方向に移動可能に
支持している。一方、この実施例では、付勢部材6と加
圧力伝達部材7とが、設置筒4に螺合された固定筒65と
ベアリング8との間に介装されており、したがって、ア
クチュエータ64を伸縮することにより付勢部材6による
加圧力が変更される。
The support member 3 of the stator 1 includes a movable cylinder 61 slidably inserted into the installation cylinder 4 and a fixed cylinder 62 screwed to the movable cylinder 61.
, Whereby the stator 1 is slidably installed in the installation cylinder 4 in the axial direction. The protrusion 61 a of the movable cylinder 61 is fitted in the straight groove 4 a of the installation cylinder 4, and the stator 1 cannot rotate with respect to the installation cylinder 4. Also,
A piezoelectric actuator is attached to the holding cylinder 63 screwed to the installation cylinder 4.
64 are provided, and support the stator 1 movably in the axial direction. On the other hand, in this embodiment, the urging member 6 and the pressing force transmitting member 7 are interposed between the fixed cylinder 65 screwed to the installation cylinder 4 and the bearing 8, and therefore, the actuator 64 is expanded and contracted. By doing so, the pressing force by the urging member 6 is changed.

そして、第1の実施例と同様に振動逸脱状態が判定さ
れたときに圧電体アクチュエータ64を駆動して加圧力を
変更せしめ、超音波モータMTの共振特性を変化させて超
音波モータMTを正常な振動状態に回復させるものであ
る。その他の構成は第1の実施例と全く同様であり説明
を省略する。なお、この実施例においても圧電体アクチ
ュエータ64を電磁式あるいは油圧式アクチュエータとし
てもよい。
Then, as in the first embodiment, when the vibration departure state is determined, the piezoelectric actuator 64 is driven to change the pressing force, and the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT are changed to normalize the ultrasonic motor MT. To recover to a vibrating state. The other configuration is completely the same as that of the first embodiment, and the description is omitted. In this embodiment, the piezoelectric actuator 64 may be an electromagnetic actuator or a hydraulic actuator.

さらに以上では、 入力電圧が設定値に等しいこと ロータ2の回転数が零であること モニタ電圧Vmが設定値未満であること 入力電圧とモニタ電圧Vmの位相差が所定値以下である
こと の全てが成立したときに振動逸脱状態と判定したが、簡
易的には,,が成立するとき、または,,
が成立するときに振動逸脱状態と判定してもよい。
In the above, the input voltage is equal to the set value, the rotation speed of the rotor 2 is zero, the monitor voltage Vm is less than the set value, and the phase difference between the input voltage and the monitor voltage Vm is equal to or less than a predetermined value. Is determined to be the vibration departure state when is established, but simply, when is established, or
May be determined as the vibration departure state.

G.発明の効果 本発明によれば、温度,湿度の変化、加圧力の変動、
潤滑油の粘度の変化などにより負荷変動が生じて振動ア
クチュエータが振動逸脱状態になった場合には、調節手
段によって移動体の加圧力を変更するだけで、振動アク
チュエータをすばやく振動逸脱状態から脱出させて正常
の振動状態に回復でき信頼性が高い振動アクチュエータ
を提供できる。
G. Effects of the Invention According to the present invention, changes in temperature and humidity, changes in pressure,
If a load fluctuation occurs due to a change in the viscosity of the lubricating oil and the vibration actuator is in a vibration deviation state, the vibration actuator can quickly escape from the vibration deviation state by simply changing the pressing force of the moving body by the adjusting means. And a highly reliable vibration actuator that can recover to a normal vibration state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の全体構成を示すブロック図である。 第2図は本発明の第1の実施例の超音波モータの断面図
である。 第3図は振動逸脱状態判別回路の詳細を示すブロック図
である。 第4図は振動逸脱状態判定信号発生回路の動作を示すフ
ローチャートである。 第5図は超音波モータの入力電圧とモニタ電圧Vmの関係
を示す図である。 第6図は正常時と振動逸脱状態のモニタ電圧Vmの変化を
示した図である。 第7図は電源周波数とモニタ電圧との関係を示すグラフ
である。 第8図は第2の実施例の超音波モータを示す断面図であ
る。 1:ステータ、2:ロータ 3:支持部材、4:設置筒 5:固定筒、6:付勢部材 7:加圧力伝達部材、8:ベアリング 9:固定筒、30:回転数検出器 40:振動逸脱状態判定回路 50:振動回復装置 51,64:圧電体アクチュエータ 100:加圧装置
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing details of the vibration departure state determination circuit. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vibration departure state determination signal generation circuit. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the input voltage of the ultrasonic motor and the monitor voltage Vm. FIG. 6 is a diagram showing a change in monitor voltage Vm in a normal state and in a state of deviation from vibration. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the power supply frequency and the monitor voltage. FIG. 8 is a sectional view showing an ultrasonic motor according to the second embodiment. 1: Stator, 2: Rotor 3: Support member, 4: Installation cylinder 5: Fixed cylinder, 6: Biasing member 7: Pressure transmission member, 8: Bearing 9: Fixed cylinder, 30: Rotation speed detector 40: Vibration Departure state judgment circuit 50: Vibration recovery device 51, 64: Piezoelectric actuator 100: Pressurizing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−111274(JP,A) 特開 昭63−56178(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02N 2/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-111274 (JP, A) JP-A-63-56178 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02N 2/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧電体の励振により弾性体に振動波を発生
するステータと、加圧手段により該ステータに加圧接触
され、前記振動波により駆動される移動体とを具備する
振動モータの駆動制御に用いられる駆動制御装置におい
て、 前記振動モータの振動状態を検出する振動状態検出手段
と、 前記振動状態検出手段による検出結果に応じて、前記移
動体と前記ステータとの間に加える加圧力を調節する調
節手段とを備えることを特徴とする振動モータの駆動制
御装置。
1. A vibration motor driving apparatus comprising: a stator for generating a vibration wave on an elastic body by excitation of a piezoelectric body; and a moving body which is pressed against the stator by a pressing means and driven by the vibration wave. In a drive control device used for control, a vibration state detection unit that detects a vibration state of the vibration motor, and a pressing force applied between the moving body and the stator according to a detection result by the vibration state detection unit. A drive control device for a vibration motor, comprising: an adjusting means for adjusting.
【請求項2】前記振動状態検出手段は、 前記圧電体に印加される入力電圧を検出する入力電圧検
出手段と、 前記振動モータの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記圧電体から取り出されるモニタ電圧を検出するモニ
タ電圧検出手段とを備え、 前記調節手段は、前記入力電圧が入力電圧設定値であ
り、前記振動モータの回転数が零であり、前記モニタ電
圧があらかじめ定めたモニタ電圧設定値未満の場合に、
前記移動体と前記ステータとの間に加える加圧力を変更
することを特徴とする請求項1に記載された振動モータ
の駆動制御装置。
2. The vibration state detection means includes: an input voltage detection means for detecting an input voltage applied to the piezoelectric body; a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the vibration motor; Monitor voltage detection means for detecting a monitor voltage to be detected, wherein the adjustment means is such that the input voltage is an input voltage set value, the number of revolutions of the vibration motor is zero, and the monitor voltage is a predetermined monitor voltage. If it is less than the set value,
The drive control device for a vibration motor according to claim 1, wherein a pressure applied between the moving body and the stator is changed.
【請求項3】前記振動状態検出手段は、 前記圧電体に印加される入力電圧を検出する入力電圧検
出手段と、 前記振動モータの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記圧電体から取り出されるモニタ電圧を検出するモニ
タ電圧検出手段と、 前記圧電体に印加される入力電圧と前記圧電体から取り
出されるモニタ電圧との位相差を検出する位相差検出手
段とを備え、 前記調節手段は、前記入力電圧が入力電圧設定値であ
り、前記振動モータの回転数が零であり、前記位相差が
あらかじめ定めた所定値以下の場合に、前記移動体と前
記ステータと の間に加える加圧力を変更することを特徴とする請求項
1に記載された振動モータの駆動制御装置。
3. The vibration state detection means includes: an input voltage detection means for detecting an input voltage applied to the piezoelectric body; a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the vibration motor; Monitor voltage detection means for detecting a monitor voltage to be detected, and phase difference detection means for detecting a phase difference between an input voltage applied to the piezoelectric body and a monitor voltage taken out of the piezoelectric body. When the input voltage is an input voltage set value, the number of revolutions of the vibration motor is zero, and the phase difference is equal to or less than a predetermined value, a pressure applied between the moving body and the stator is reduced. The drive control device for a vibration motor according to claim 1, wherein the drive control device is changed.
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