JP3198041B2 - Ultrasonic motor speed controller - Google Patents

Ultrasonic motor speed controller

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JP3198041B2
JP3198041B2 JP02075396A JP2075396A JP3198041B2 JP 3198041 B2 JP3198041 B2 JP 3198041B2 JP 02075396 A JP02075396 A JP 02075396A JP 2075396 A JP2075396 A JP 2075396A JP 3198041 B2 JP3198041 B2 JP 3198041B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電効果を起こす
圧電振動体に超音波電圧を供給することによって発生す
る弾性振動を駆動源とし、前記圧電振動子に押圧された
移動体が摩擦力を介して得られる駆動力を利用して被動
体を移動させる超音波モーターの速度制御装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses an elastic vibration generated by supplying an ultrasonic voltage to a piezoelectric vibrator that produces a piezoelectric effect as a driving source, and a moving body pressed by the piezoelectric vibrator generates a frictional force. The present invention relates to a speed control device for an ultrasonic motor that moves a driven body using a driving force obtained through the speed control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、強誘電体に分極処理を施した
圧電振動体が、電気エネルギー(電圧、電荷量等)と機
械エネルギー(変位、歪み等)の変換素子として利用さ
れてきた。前記圧電振動体の圧電効果によって、電圧が
供給されると前記圧電振動体が伸縮をすることを利用
し、電圧信号として超音波領域に属する高周波の電圧信
号が供給されることにより、前記圧電振動体が前記電圧
信号の超音波周波数に応じて圧縮伸長の弾性振動を発生
し、前記圧電振動体に押圧された移動体が押圧力による
摩擦力を介して得られる駆動力により回転する。
2. Description of the Related Art Hitherto, a piezoelectric vibrator obtained by subjecting a ferroelectric substance to polarization processing has been used as a conversion element between electric energy (voltage, electric charge, etc.) and mechanical energy (displacement, strain, etc.). Due to the piezoelectric effect of the piezoelectric vibrating body, the piezoelectric vibrating body expands and contracts when a voltage is supplied, and a high-frequency voltage signal belonging to an ultrasonic region is supplied as a voltage signal, whereby the piezoelectric vibration The body generates elastic vibration of compression and expansion in accordance with the ultrasonic frequency of the voltage signal, and the moving body pressed by the piezoelectric vibrator rotates by the driving force obtained through the frictional force of the pressing force.

【0003】また前記圧電振動体に供給する前記電圧信
号に対して効率よく出力が得られる周波数は図10に示
すように振動振幅が大きくなる共振周波数fs近傍であ
り、このような共振周波fsは前記圧電振動体の形状及
び材料によって異なる。また前記圧電振動体において回
転を生み出す進行波を作り出すために、前記圧電振動体
に位置的に波長λの4分の1に電極を分割し隣合う駆動
用電極において交互に分極方向を変えられた前記2相の
電極に位相差π/2を持った2種類の電圧信号を供給す
る。
The frequency at which an output can be efficiently obtained with respect to the voltage signal supplied to the piezoelectric vibrator is near a resonance frequency fs at which the vibration amplitude increases as shown in FIG. It depends on the shape and material of the piezoelectric vibrator. Further, in order to generate a traveling wave that generates rotation in the piezoelectric vibrator, an electrode was divided into quarters of the wavelength λ in the piezoelectric vibrator and the direction of polarization was alternately changed in adjacent driving electrodes. Two kinds of voltage signals having a phase difference of π / 2 are supplied to the two-phase electrodes.

【0004】前記超音波モーターの駆動装置としては図
2および図9に示すように、直流電源4と、前記直流電
源4によって駆動され、超音波電圧信号を圧電振動体1
1の2相の電極11a,11bに供給する駆動手段51
と、その駆動手段51によって駆動される超音波モータ
ー1によって構成される。また前記駆動手段51は必要
とする周波数の電圧信号を発振する発振手段6と、前記
2相の電極11a,11bに供給する電圧信号の位相差
を制御する位相制御手段71と、必要な振幅の電圧信号
に調整する振幅調整手段81によって構成される。
As shown in FIGS. 2 and 9, a driving device for the ultrasonic motor is a DC power source 4 and is driven by the DC power source 4 to transmit an ultrasonic voltage signal to the piezoelectric vibrator 1.
Driving means 51 for supplying one two-phase electrode 11a, 11b
And the ultrasonic motor 1 driven by the driving means 51. The driving unit 51 includes an oscillating unit 6 that oscillates a voltage signal having a required frequency, a phase control unit 71 that controls a phase difference between voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b, It comprises an amplitude adjusting means 81 for adjusting to a voltage signal.

【0005】ここで前記位相差制御手段71では、前記
2相の電極11a,11bに供給する電圧信号において
前記一方の電圧信号を基準とし他方の電圧信号を前記一
方の電圧信号に対する位相差をπ/2にする位相差手段
7aと、前記超音波モーターの反転を行うために前記位
相差の±符号を逆にする反転手段7bと、前記圧電振動
体11に供給する超音波電圧信号の電圧と電流の位相差
を検出する位相差検出手段7cおよび前記2相の電極1
1a,11bに供給する電圧信号の位相差を変化させる
位相差可変手段7dで構成される。
Here, the phase difference control means 71 sets the phase difference between the voltage signal supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b based on the one voltage signal and the other voltage signal to the one voltage signal by π. / 2, a reversing means 7b for reversing the ± sign of the phase difference for reversing the ultrasonic motor, and a voltage of an ultrasonic voltage signal supplied to the piezoelectric vibrator 11. Phase difference detecting means 7c for detecting a phase difference of a current and the two-phase electrode 1
It comprises a phase difference varying means 7d for changing the phase difference between the voltage signals supplied to 1a and 11b.

【0006】また、前記位相差検出手段7cにおいて検
出された信号はラインL2を介してフィードバック手段
91に入力され、前記位相差を一定値あるいは一定範囲
内に保つように制御信号をラインL3を介して前記発振
手段6に入力し、前記発振手段6から発振する超音波電
圧信号の周波数を制御する。
The signal detected by the phase difference detecting means 7c is input to a feedback means 91 via a line L2, and a control signal is supplied via a line L3 so as to maintain the phase difference at a constant value or within a certain range. And controls the frequency of the ultrasonic voltage signal oscillated from the oscillating means 6.

【0007】ところで、このような超音波モーター装置
には超音波モーター1の速度を検出するためにエンコー
ダ等の速度検出手段10が設置され、ラインL4を介し
て前記フィードバック手段91に入力し、前記速度検出
手段10からの速度信号とラインL1を介して入力され
る反転信号を含んで速度指令信号1をフィードバック手
段91において比較し、所定の速度となる超音波電圧信
号を発振するための制御信号をラインL3を介して前記
発振手段6に入力し、所要の周波数となる超音波電圧信
号を発振し前記位相差手段7cに入力される。
By the way, in such an ultrasonic motor device, a speed detecting means 10 such as an encoder for detecting the speed of the ultrasonic motor 1 is installed, and the speed is inputted to the feedback means 91 through a line L4, A control signal for oscillating an ultrasonic voltage signal having a predetermined speed by comparing the speed signal from the speed detecting means 10 with the speed command signal 1 including the inversion signal input via the line L1 in the feedback means 91. Is input to the oscillating means 6 via the line L3, and an ultrasonic voltage signal having a required frequency is oscillated and input to the phase difference means 7c.

【0008】ここで前記位相差手段7cにおいて入力さ
れた電圧信号に対して位相をπ/2にずらした電圧信号
を生成しラインL14を介して、元の位相の電圧信号を
ラインL15を介して前記反転手段7bに入力する。さ
らに前記フィードバック手段91からラインL6を介し
て入力される反転指令に応じてラインL15より入力さ
れた電圧信号の位相を0または±πに変化させることに
よって反転を行う。前記反転手段7bにラインL14を
介して入力された元の位相の電圧信号はラインL16を
介してそのまま振幅調整手段8aに入力され、前記フィ
ードバック手段91によりラインL8を介して入力され
る速度指令信号に応じて振幅調整を行い、前記圧電振動
体11の一方の電極11aに供給される。
[0008] Here, a voltage signal whose phase is shifted by π / 2 with respect to the voltage signal input by the phase difference means 7c is generated, and the voltage signal of the original phase is transmitted via a line L15 via a line L14. The signal is input to the reversing means 7b. Further, inversion is performed by changing the phase of the voltage signal input from the line L15 to 0 or ± π in accordance with an inversion command input from the feedback means 91 via the line L6. The original phase voltage signal input to the inverting means 7b via the line L14 is input directly to the amplitude adjusting means 8a via the line L16, and the speed command signal input via the line L8 by the feedback means 91. The amplitude is adjusted in accordance with the equation (1) and supplied to one electrode 11 a of the piezoelectric vibrating body 11.

【0009】一方ラインL15を介して前記反転手段7
bに入力され反転指令信号により位相を変化させられた
電圧信号はラインL17を介して位相差可変手段7d入
力され、前記フィードバック手段91からラインL7を
介して前記位相差可変手段7dに入力される速度指令信
号Vpに応じて電圧信号の位相を変化させ振幅調整手段
8aに出力し、前記振幅調整手段8aにおいて前記フィ
ードバック手段91によりラインL8を介して入力され
る速度指令信号に応じて振幅調整を行い、前記圧電振動
体11の他の電極11bに供給される。
On the other hand, the reversing means 7 is connected via a line L15.
The voltage signal which is input to b and the phase of which is changed by the inversion command signal is input to the phase difference varying means 7d via the line L17, and is input from the feedback means 91 to the phase difference varying means 7d via the line L7. The phase of the voltage signal is changed according to the speed command signal Vp and output to the amplitude adjusting means 8a. The amplitude adjusting means 8a adjusts the amplitude according to the speed command signal input via the line L8 by the feedback means 91. Then, it is supplied to another electrode 11b of the piezoelectric vibrator 11.

【0010】これにより前記圧電振動体11の電極11
a,11bに供給される電圧信号の振幅変化や位相差変
化により超音波モーター1は所定の速度に可変される。
Thus, the electrode 11 of the piezoelectric vibrating body 11
The ultrasonic motor 1 is changed to a predetermined speed by a change in amplitude or a change in phase difference of the voltage signals supplied to the a and 11b.

【0011】従来からの超音波モーターの速度制御装置
として、例えば特開平6−237584号公報に記載さ
れた超音波モーターの速度制御装置がある。前記公報に
記載された速度制御装置において、前記フィードバック
手段91からの制御信号に基づき、前記圧電振動体11
の2相の電極11a,11bに供給する超音波電圧信号
の振幅及び周波数を共に変化させることにより、超音波
モーター1の速度を可変させる。
As a conventional ultrasonic motor speed controller, there is an ultrasonic motor speed controller described in, for example, JP-A-6-237584. In the speed control device described in the above publication, the piezoelectric vibrator 11 is controlled based on a control signal from the feedback unit 91.
The speed of the ultrasonic motor 1 is varied by changing both the amplitude and the frequency of the ultrasonic voltage signal supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b.

【0012】さらに、前記フィードバック手段91から
の制御信号に基づき、前記圧電振動体11の2相の電極
11a,11bに供給する超音波電圧信号の周波数及び
前記超音波電圧信号の位相差を共に変化させることによ
り超音波モーター1の速度を可変させる。ここで、前記
超音波電圧信号の振幅あるいは周波数を変化させる場合
は、2相の電極11a,11bに供給する前記超音波電
圧信号を共に変化させていることである。
Further, based on the control signal from the feedback means 91, both the frequency of the ultrasonic voltage signal supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b of the piezoelectric vibrator 11 and the phase difference between the ultrasonic voltage signals change. Thus, the speed of the ultrasonic motor 1 is varied. Here, when changing the amplitude or frequency of the ultrasonic voltage signal, it means that the ultrasonic voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b are both changed.

【0013】また、前記圧電振動体11の2相の電極1
1a,11bに供給する前記超音波電圧信号の位相差を
π/2にし、前記位相差をπ/2を中心にして変化させ
ることによって超音波モーター1の速度を変化させる。
また、該超音波モーターの反転は前記電圧信号の±符号
を逆にすることによって行なう。
The two-phase electrode 1 of the piezoelectric vibrating body 11
The speed of the ultrasonic motor 1 is changed by setting the phase difference of the ultrasonic voltage signals supplied to 1a and 11b to π / 2 and changing the phase difference around π / 2.
The inversion of the ultrasonic motor is performed by reversing the ± sign of the voltage signal.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来の速度制御装置では、簡潔で安定した速度制御を
行うという点において、後述する以下の問題がある。
However, the conventional speed control device as described above has the following problem in that simple and stable speed control is performed.

【0015】まず、前記超音波電圧信号の振幅の変化に
対して、超音波モーター1の速度の変化は図11に示す
ように線形にならず、前記振幅のみの制御では安定した
速度の可変を行うためには速度検出手段10やフィード
バック手段91による複雑な速度制御を要する。次に前
記2相の電極11a,11bに供給する超音波電圧信号
の位相差をπ/2を中心にして変化させることにより、
超音波モーター1の速度は変化させることができる。
First, the change in the speed of the ultrasonic motor 1 does not become linear as shown in FIG. 11 with respect to the change in the amplitude of the ultrasonic voltage signal. To perform this, complicated speed control by the speed detecting means 10 and the feedback means 91 is required. Next, by changing the phase difference of the ultrasonic voltage signal supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b around π / 2,
The speed of the ultrasonic motor 1 can be changed.

【0016】しかし、まず前記位相差をπ/2にずらし
た後に前記位相差をπ/2を中心に変化させており、ま
た前記超音波モーターの回転方向を反転させるために、
前記超音波電圧信号の位相差の±符号を逆にする回路構
成部分が必要であるため、回路構成要素が多くなる。
However, first, after the phase difference is shifted to π / 2, the phase difference is changed around π / 2. In order to reverse the rotation direction of the ultrasonic motor,
Since a circuit component for reversing the ± sign of the phase difference of the ultrasonic voltage signal is required, the number of circuit components increases.

【0017】さらに前記超音波電圧信号の周波数を図1
0(A),(B)に示すように共振周波数fsと反共振
周波数fpの間で変化させることによって超音波モータ
ー1の速度を変化させているが、図10(A)に示すよ
うにアドミッタンス特性が急峻な場合には、前記周波数
の僅かな変化で超音波モーター1の速度は大きく変化
し、また共振周波数fsと反共振周波数fpの間の前記
アドミッタンス特性が線形ではないため速度制御が複雑
になる。
Further, the frequency of the ultrasonic voltage signal is shown in FIG.
Although the speed of the ultrasonic motor 1 is changed by changing between the resonance frequency fs and the anti-resonance frequency fp as shown in FIGS. 10A and 10B, the admittance is changed as shown in FIG. When the characteristics are steep, the speed of the ultrasonic motor 1 greatly changes due to a slight change in the frequency, and the admittance characteristics between the resonance frequency fs and the anti-resonance frequency fp are not linear, so that the speed control is complicated. become.

【0018】上記理由により、前記周波数制御では安定
した速度の可変を行うことは困難である。さらに最大出
力となる周波数である共振周波数fsにおいては、前記
圧電振動体のインピーダンスの位相が急激に変化し前記
超音波モーターが停止する恐れがあるため、図10
(A),(B)に示すように前記圧電振動体のインピー
ダンスの位相すなわち供給する電圧信号の電圧と電流の
位相差が安定し、なおかつ前記圧電振動体の振動振幅が
大きい周波数帯域の電圧信号を前記圧電振動体に供給す
る必要があり、下限周波数は共振周波数fsよりも上に
設定することになる。そのため最大出力となる周波数で
駆動できず、最大出力値も温度変化等による前記アドミ
ッタンス特性の変化により急激に変化する。
For the above reasons, it is difficult to change the speed stably with the frequency control. Further, at the resonance frequency fs, which is the frequency at which the maximum output is obtained, the phase of the impedance of the piezoelectric vibrator suddenly changes and the ultrasonic motor may stop.
(A) and (B), a voltage signal in a frequency band in which the impedance phase of the piezoelectric vibrator, that is, the phase difference between the voltage and current of a voltage signal to be supplied is stable and the vibration amplitude of the piezoelectric vibrator is large. Must be supplied to the piezoelectric vibrator, and the lower limit frequency is set to be higher than the resonance frequency fs. Therefore, it cannot be driven at the maximum output frequency, and the maximum output value also changes rapidly due to a change in the admittance characteristic due to a temperature change or the like.

【0019】従って、前記超音波電圧信号の周波数を変
化させていることにより、超音波モーター1の速度を可
変させる場合には、前記周波数の変化による前記超音波
モーター1の速度変化が大きいため、広範囲の線形性の
速度変化を得ることは困難であり、その上、前記アドミ
ッタンス特性は温度変化によって前記共振周波数fsと
前記反共振周波数fpを含めて図10(A)において左
右に波形が移動するため、温度変化に対して安定した速
度の可変を行うことを考えると複雑な速度制御を要す
る。
Therefore, when the speed of the ultrasonic motor 1 is varied by changing the frequency of the ultrasonic voltage signal, the change in the frequency of the ultrasonic motor 1 due to the change in the frequency is large. It is difficult to obtain a wide-range linear speed change, and in addition, the admittance characteristic moves right and left in FIG. 10A including the resonance frequency fs and the anti-resonance frequency fp due to a temperature change. Therefore, complicated speed control is required in consideration of performing a stable speed change with respect to a temperature change.

【0020】このため温度変化に対して、前記圧電振動
体11の2相の電極11a,11bに供給する前記超音
波電圧信号の電圧と電流の位相差を検出する位相差検出
手段7cを設けることにより前記圧電振動体に供給する
電圧信号の電圧と電流の位相差が検出され、前記位相差
検出手段7cからの信号をフィードバック手段91に入
力し、前記位相差を一定値あるいは一定範囲内に保つよ
うに発振回路6から出力する前記超音波電圧信号の周波
数を制御する方法がある。
For this reason, a phase difference detecting means 7c for detecting a phase difference between a voltage and a current of the ultrasonic voltage signal supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b of the piezoelectric vibrator 11 in response to a temperature change is provided. The phase difference between the voltage of the voltage signal supplied to the piezoelectric vibrator and the current is detected, and the signal from the phase difference detecting means 7c is input to the feedback means 91 to keep the phase difference at a constant value or within a constant range. There is a method of controlling the frequency of the ultrasonic voltage signal output from the oscillation circuit 6 as described above.

【0021】しかしながら、前記方法では温度変化に対
するアドミッタンスの変動による急激な速度変化を押さ
えることができるが、前記位相差検出手段7cが必要と
なり、またフィードバック手段91の構成が複雑にな
り、コストアップを招くという問題がある。
However, in the above method, a rapid change in speed due to a change in admittance with respect to a change in temperature can be suppressed. However, the phase difference detecting means 7c is required, and the structure of the feedback means 91 becomes complicated, resulting in an increase in cost. There is a problem of inviting.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の超音波モ
ーター制御装置は、2相の電極からなる圧電振動体と、
前記2相の電極に各々互いに同一の周波数および振幅か
らなる電圧信号を供給する駆動回路とを具備する超音波
モーター制御装置において、前記一方の電圧信号を基準
として、前記一方の電圧信号に対する他方の電圧信号の
位相差を、一括にて−π/2〜+π/2に変化させる位
相差発生手段を設けことを特徴とする超音波モーター
制御装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic motor control device comprising: a piezoelectric vibrating body comprising two-phase electrodes;
A driving circuit that supplies a voltage signal having the same frequency and amplitude to each of the two-phase electrodes, the ultrasonic motor control device comprising : Voltage signal
A phase difference, an ultrasonic motor control apparatus characterized in that a phase difference generating means for varying the -π / 2~ + π / 2 at once.

【0023】請求項2記載の超音波モーター制御装置
は、前記圧電振動体の振動による周波数を振動電圧信号
として検出する駆動手段が、前記圧電振動体から検出さ
れた前記振動電圧信号に基づいて前記圧電振動体に電圧
信号を供給することを特徴とする請求項1記載の超音波
モーター制御装置である。
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic motor control apparatus, the driving means for detecting a frequency due to the vibration of the piezoelectric vibrator as a vibration voltage signal is provided based on the vibration voltage signal detected from the piezoelectric vibrator. 2. The ultrasonic motor control device according to claim 1, wherein a voltage signal is supplied to the piezoelectric vibrator.

【0024】請求項3記載の超音波モーター制御装置
、前記一方の電圧信号を固定してた方の電圧信号の振
幅を変化させる振幅制御手段を設けことを特徴とする
請求項1記載の超音波モーター制御装置である。
The ultrasonic motor control device according to claim 3 is characterized by comprising an amplitude control means for varying the amplitude of the voltage signal towards that secure the front SL one of the voltage signals
An ultrasonic motor control device according to claim 1 .

【0025】請求項4記載の超音波モーター制御装置
は、前記位相差発生手段が、オペアンプとコンデンサと
接合型FETとを含むと共に、FETの内部抵抗をK1
〜K3、コンデンサの電気容量をCとしてオペアンプの
+端子側直前における伝達関数を求めたときの位相角
が、∠G(jω)=∠(K1(C)・jω)−(∠(1
+K2(C)/jω)+∠(1+K3(C)/jω))
を満たすようにしたことを特徴とする請求項記載の超
音波モーター制御装置である。
According to a fourth aspect of the present invention , in the ultrasonic motor control device, the phase difference generating means includes an operational amplifier and a capacitor.
And a junction FET, and the internal resistance of the FET is K1
~ K3, with the capacitance of the capacitor as C
Phase angle when the transfer function immediately before the + terminal side is obtained
∠G (jω) = ∠ (K1 (C) · jω) − (∠ (1
+ K2 (C) / jω) + ∠ (1 + K3 (C) / jω))
2. The ultrasonic motor control device according to claim 1, wherein

【0026】請求項5記載の超音波モーター制御装置
は、前記位相差発生手段が、−端子側に前記一方の電圧
信号が入力されると共に、+端子側に前記一方の電圧信
号がコンデンサを介して入力されるオペアンプと、前記
非反転入力端子とコンデンサとの間にドレインが、アー
スにソースがそれぞれ接続されると共に、ゲートに速度
指令信号が入力される接合型FETとからなることを特
徴とする請求項記載の超音波モーター制御装置。
According to a fifth aspect of the present invention , in the ultrasonic motor control device, the phase difference generating means may be configured such that the one terminal is connected to the negative terminal side.
Signal is input and the one voltage signal is
An operational amplifier whose signal is input via a capacitor,
A drain is connected between the non-inverting input terminal and the capacitor.
Source is connected to the source, and speed is
Ultrasonic motor control apparatus according to claim 1, characterized in that comprising a junction type FET which command signal is input.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)実施例1では、前記圧電振動体の2相の電
極に供給する互いに同一の周波数及び同一の振幅からな
る超音波電圧信号において、前記一方の電圧信号を基準
とし、他方の電圧信号を前記一方の電圧信号に対して位
相差をπ/2を中心にして一括して変化させることによ
って速度を変化させる。
(Embodiment 1) In Embodiment 1, in an ultrasonic voltage signal supplied to two-phase electrodes of the piezoelectric vibrator and having the same frequency and the same amplitude, the one voltage signal is used as a reference and the other voltage is used. The speed is changed by changing the phase of the signal with respect to the one voltage signal at a time around π / 2.

【0028】すなわち、前記2相の超音波電圧信号の振
幅及び周波数を同一にすることにより、前記2相の超音
波電圧信号の位相差の変化に対して、超音波モーターは
広範囲で線形的に速度変化させることができる。
That is, by equalizing the amplitude and frequency of the two-phase ultrasonic voltage signal, the ultrasonic motor linearly covers a wide range with respect to a change in the phase difference between the two-phase ultrasonic voltage signals. Speed can be changed.

【0029】ところで従来では、まず前記2相の超音波
電圧信号の位相差をπ/2にずらした後、前記位相差を
π/2を中心に変化させることにより速度変化させてい
た。すなわち、前記圧電振動体に供給する電圧信号はそ
れぞれ式(1),(2)のように書かれ E1(t)=A1・sin(ω1・t) ・・・・・・・(1) E2(t)=A2・sin(ω2・t) ・・・・・・・(2) ここではA1=A2であるが、前記一方の電圧信号の角
振動周波数をω1、他方の電圧信号の角振動周波数をω
2とし、前記2相の位相差をΔθ1とすると、時間tに
おける前記一方の電圧信号の位相はω1tとなり、他方
の電圧信号の位相はω2tとなるため、 ω2・t=ω1・t±(π/2+Δθ1) −π/2≦Δθ1≦0 ・・・・・・・(3) と表すことができる。ここで、式(3)中の±は反転を
示す。
In the prior art, the phase difference between the two-phase ultrasonic voltage signals is first shifted to π / 2, and then the speed is changed by changing the phase difference around π / 2. That is, the voltage signals to be supplied to the piezoelectric vibrator are written as in equations (1) and (2), respectively: E1 (t) = A1 · sin (ω1 · t) (1) E2 (T) = A2 · sin (ω2 · t) (2) Here, A1 = A2, but the angular vibration frequency of the one voltage signal is ω1, and the angular vibration of the other voltage signal is Frequency ω
Assuming that the phase difference between the two phases is Δθ1, the phase of the one voltage signal at time t is ω1t and the phase of the other voltage signal is ω2t, so that ω2 · t = ω1 · t ± (π / 2 + Δθ1) −π / 2 ≦ Δθ1 ≦ 0 (3) Here, ± in the equation (3) indicates inversion.

【0030】しかしながら本発明では、最初に一旦前記
位相差をπ/2にずらす行程を行うのではなく式(3)
での位相差π/2+Δθ1を後述する式(4)の位相差
Δθ2として一括して変化させ、また前記位相差が0ま
たは速度が0となり、位相差0を境に駆動方向が反転す
ることを利用し、一括にて前記位相差を−π/2〜+π
/2に変化させることにより、反転機能を備えることが
できる。
However, in the present invention, instead of first performing the step of shifting the phase difference to π / 2, the equation (3) is used.
The phase difference π / 2 + Δθ1 is changed as a phase difference Δθ2 in equation (4) described later, and the phase difference becomes 0 or the speed becomes 0, and the driving direction is reversed at the phase difference 0 as a boundary. The phase difference is collectively determined by using -π / 2 to + π
By changing to / 2, an inversion function can be provided.

【0031】すなわち、 ω2・t=ω1・t+Δθ2 −π/2≦Δθ2≦+π/2 ・・(4) と表すことができる。従って、前記位相差の変化に対し
て線形的に速度変化できることから速度指令信号の変化
に対しても線形的に速度変化し、なおかつ回路構成を簡
潔化し反転も兼ね備えた速度可変ができる。
That is, ω2 · t = ω1 · t + Δθ2−π / 2 ≦ Δθ2 ≦ + π / 2 (4) Therefore, since the speed can be changed linearly with respect to the change in the phase difference, the speed can also be changed linearly with respect to the change in the speed command signal, and further, the speed can be varied with a simplified circuit configuration and also with inversion.

【0032】本発明の実施例1を図1と図2および図3
に基づいて説明する。超音波モーターとしては図2に示
すように、超音波(20KHz以上)領域の周波数の電
圧信号を供給されることにより進行波を発生するステー
タ3と、前記ステータ3に適切な圧力で押圧されること
により回転駆動されるローター2によって構成される。
また、前記ステータ3は後述する駆動手段52から供給
される超音波電圧信号により進行波を発生する圧電振動
体11と、前記圧電振動体11に接着された弾性体3a
によって構成され、前記ローター2は前記ステータ3に
より発生した進行波を押圧されることにより有効に回転
運動に変換するライニング材2bと前記ライニング材2
bに固定され回転運動を外部被動体に伝達する回転体2
aによって構成される。なお、前記圧電振動体11では
チタン酸バリウム系圧電素子等が用いられる。
FIGS. 1, 2 and 3 show Embodiment 1 of the present invention.
It will be described based on. As shown in FIG. 2, as the ultrasonic motor, a stator 3 that generates a traveling wave by being supplied with a voltage signal of a frequency in an ultrasonic wave (20 KHz or more) region, and is pressed against the stator 3 with an appropriate pressure. Thus, the rotor 2 is driven by rotation.
Further, the stator 3 includes a piezoelectric vibrating body 11 that generates a traveling wave by an ultrasonic voltage signal supplied from a driving unit 52 described later, and an elastic body 3 a bonded to the piezoelectric vibrating body 11.
The rotor 2 is composed of a lining material 2b and a lining material 2 that effectively convert the traveling wave generated by the stator 3 into rotational motion by being pressed.
b, which is fixed to b and transmits the rotational motion to the external driven body
a. The piezoelectric vibrator 11 uses a barium titanate-based piezoelectric element or the like.

【0033】また、超音波モーターの制御装置では駆動
手段51は前記駆動手段51を動作させる直流電源4と
ともに前記超音波モーター1とは図1に示すように設け
られる。さらに前記超音波モーターの速度を検出する速
度検出手段10が設けられ、ならびに前記速度検出手段
10からの速度信号Vsおよび所定の速度を与える反転
指令を含んだ速度指令電圧信号1Vi1が入力されるフ
ィードバック手段92が設けられる。その上、前記フィ
ードバック手段92からの制御信号に基づいて前記圧電
振動体11に適切な周波数の超音波電圧信号を発振する
発振手段6が前記駆動手段52の構成要素として設けら
れる。ここで、前記駆動手段52の構成は超音波電圧信
号を発振する前記発振手段6および前記発振手段6で発
生し前記圧電振動体11の2相の電極11a,11bに
供給する2種類の超音波電圧信号の位相制御を行う位相
制御手段72と、さらに前記2種類の超音波電圧信号の
振幅を調整する振幅調整手段82が設けられる。
In the control apparatus for the ultrasonic motor, the driving means 51 is provided as shown in FIG. 1 together with the DC power supply 4 for operating the driving means 51. Further, a speed detecting means 10 for detecting the speed of the ultrasonic motor is provided, and a speed command voltage signal 1Vi1 including a speed signal Vs from the speed detecting means 10 and an inversion command for giving a predetermined speed is input. Means 92 are provided. In addition, an oscillating unit 6 that oscillates an ultrasonic voltage signal of an appropriate frequency to the piezoelectric vibrator 11 based on a control signal from the feedback unit 92 is provided as a component of the driving unit 52. Here, the configuration of the driving means 52 includes the oscillating means 6 for oscillating an ultrasonic voltage signal and two kinds of ultrasonic waves generated by the oscillating means 6 and supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b of the piezoelectric vibrating body 11. A phase control unit 72 for controlling the phase of the voltage signal and an amplitude adjusting unit 82 for adjusting the amplitudes of the two types of ultrasonic voltage signals are further provided.

【0034】また、前記位相制御手段72では前記圧電
振動体11に供給する超音波電圧信号の電圧と電流の位
相を検出する位相差検出手段7cおよび2種類の前記超
音波電圧信号において前記一方の超音波電圧信号を基準
とし他方の超音波電圧信号を前記一方の超音波電圧信号
に体する位相差をπ/2を中心に一括して反転手段をも
兼ね備えた位相差発生手段7eが設けられる。
The phase control means 72 includes a phase difference detection means 7c for detecting the phase of the voltage and current of the ultrasonic voltage signal supplied to the piezoelectric vibrator 11, and the one of the two types of ultrasonic voltage signals. There is provided a phase difference generating means 7e which also serves as an inverting means, in which the phase difference relating the other ultrasonic voltage signal to the one ultrasonic voltage signal with respect to the ultrasonic voltage signal is collectively centered on π / 2. .

【0035】次に図1に基づいて本構成の説明を発振す
る電圧信号の進行に沿って行う。まず、直流電源4から
直流電流を供給されることにより発振手段6にて超音波
電圧信号を発生し位相差検出手段7cに入力される。こ
こで、前記位相差検出手段7cにおいて入力された超音
波電圧信号の電圧と電流の位相差を検出し、検出された
信号をラインL2を介してフィードバック手段92に入
力し前記位相差が一定範囲内となる周波数を発振させる
制御信号をラインL3を介して前記発振手段6に入力す
ることにより、前記発振手段6から所要の周波数の超音
波電圧信号を発振し再び位相差検出手段7cに入力す
る。
Next, the present configuration will be described with reference to FIG. 1 along the progress of the oscillating voltage signal. First, when a DC current is supplied from the DC power supply 4, an ultrasonic voltage signal is generated by the oscillating means 6 and input to the phase difference detecting means 7c. Here, the phase difference between the voltage and the current of the ultrasonic voltage signal input by the phase difference detection means 7c is detected, and the detected signal is input to the feedback means 92 via the line L2 so that the phase difference is within a certain range. By inputting a control signal for oscillating an internal frequency to the oscillating means 6 via a line L3, an ultrasonic voltage signal of a required frequency is oscillated from the oscillating means 6 and input to the phase difference detecting means 7c again. .

【0036】なお、前記発振手段6から発振される超音
波電圧信号の周波数調整範囲は図10に示すように前記
圧電振動体11の共振周波数fsから反共振周波数fp
の間である。ところで、前記位相差検出手段7cを通過
した超音波電圧信号はラインL11とラインL12に分
けられ、ラインL11を通過する超音波電圧信号はその
まま振幅調整手段8bに入力され式(1)に示された所
要の最大出力となる振幅A1に調整された後に前記圧電
振動体11の2相ある電極の内の一方の電極11aに入
力される。
The frequency adjustment range of the ultrasonic voltage signal oscillated from the oscillating means 6 varies from the resonance frequency fs of the piezoelectric vibrator 11 to the anti-resonance frequency fp as shown in FIG.
Between. By the way, the ultrasonic voltage signal passing through the phase difference detecting means 7c is divided into a line L11 and a line L12, and the ultrasonic voltage signal passing through the line L11 is directly input to the amplitude adjusting means 8b and shown in the equation (1). After the amplitude is adjusted to the required maximum output A1, the voltage is input to one of the two-phase electrodes 11a of the piezoelectric vibrating body 11.

【0037】また、ラインL12を通過する超音波電圧
信号は位相差発生手段7eに入力され、前記位相差発生
手段7eにおいて前記フィードバック手段92からライ
ンL9により入力された速度制御信号Vpに基づいて速
度変化させるために前記超音波電圧信号の位相を変化さ
せ振幅調整手段8bにて式(2)に示された所要の最大
出力となる振幅A2(=A1)に調整され前記圧電振動
体11の他の電極11bに入力されることにより、2相
の電極11a,11bに供給する同一振幅および同一周
波数である電圧信号に位相差を発生させる。ここで前記
位相差発生手段7eの動作説明を図3を用いて行う。
The ultrasonic voltage signal passing through the line L12 is input to a phase difference generating means 7e, and the phase difference generating means 7e performs speed control based on the speed control signal Vp input from the feedback means 92 via the line L9. In order to change the amplitude, the phase of the ultrasonic voltage signal is changed, and the amplitude is adjusted to the required maximum output A2 (= A1) shown in Expression (2) by the amplitude adjusting means 8b. Of the voltage signal having the same amplitude and the same frequency to be supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b. Here, the operation of the phase difference generating means 7e will be described with reference to FIG.

【0038】ここで、図3において抵抗21と抵抗22
は位相差発生を行うオペアンプ23における増幅率を決
定する要素であり両抵抗の値を同一としてオペアンプ2
3における増幅率を1にする。またコンデンサ24と接
合型FET25において位相差を発生させ、可変抵抗2
6によりオフセット調整などを行う。ここで、FET2
5のゲート側から速度指令信号を入力するが通常ゲート
電圧はマイナス値になるがこれを制御しやすくするため
にバイアス電圧を持ち上げてゲート側には0Vからプラ
ス方向に数Vにて速度可変できるよう、また基本的にソ
ース接地されておりオフセット調整量も兼ねて可変抵抗
26を調整する。
Here, the resistors 21 and 22 shown in FIG.
Is an element that determines the amplification factor in the operational amplifier 23 that generates a phase difference, and the operational amplifier 2
The amplification factor in 3 is set to 1. Also, a phase difference is generated between the capacitor 24 and the junction type FET 25, and the
6, the offset adjustment and the like are performed. Here, FET2
Although a speed command signal is input from the gate side of 5, the gate voltage normally becomes a negative value, but in order to make it easier to control, the bias voltage is raised and the speed can be varied from 0V to several volts in the plus direction on the gate side. As described above, the source is basically grounded, and the variable resistor 26 is adjusted also as an offset adjustment amount.

【0039】次に、位相差発生を説明するてめにコンデ
ンサ24の直前とオペアンプ23の+端子側直前におけ
る伝達関数を求めると、式(5)のようになる。コンデ
ンサ24の電気容量をCとすると G(s)=K1(C)・s/((1+K2(C)・s) ・(1+K3(C)・s))・・・(5) となり、s=jωを代入すると位相角は ∠G(jω)=∠(K1(C)・jω)−(∠(1+K2(C)・jω) +∠(1+K3(C)・jω)) ・・・(6) で表され、ここでK1〜K3がFETの等価回路に書き
換えた場合の内部抵抗等やコンデンサ24の電気容量C
による係数である。これにより式(5)および式(6)
を見ると、分母が微分要素であり、ここで位相がCおよ
びK1に関わらず+π/2進むことになる。次に分子を
みると2次遅れ要素になっており、ここでは位相が0か
ら−πまで変化できることが分かる。
Next, the transfer function immediately before the capacitor 24 and immediately before the + terminal side of the operational amplifier 23 is obtained to explain the occurrence of the phase difference, as shown in equation (5). Assuming that the electric capacity of the capacitor 24 is C, G (s) = K1 (C) · s / ((1 + K2 (C) · s) · (1 + K3 (C) · s)) (5) where s = Substituting jω, the phase angle becomes ∠G (jω) = ∠ (K1 (C)) jω)-(∠ (1 + K2 (C) ・ jω) + ∠ (1 + K3 (C) ・ jω)) (6) Where K1 to K3 are the internal resistance and the capacitance C of the capacitor 24 when the equivalent circuit of the FET is rewritten.
Is a coefficient according to This gives equations (5) and (6)
, The denominator is a differential element, where the phase advances by + π / 2 regardless of C and K1. Next, when looking at the numerator, it is a second-order delay element, and it can be seen that the phase can be changed from 0 to -π here.

【0040】すなわち、位相差発生手段7eにおける位
相差は−π/2〜+π/2まで変化できる。このように
して、前記圧電振動体11は圧電効果による弾性振動に
より進行波が発生され該超音波モーター1は回転駆動す
る。
That is, the phase difference in the phase difference generating means 7e can be changed from -π / 2 to + π / 2. In this manner, a traveling wave is generated in the piezoelectric vibrator 11 by elastic vibration due to the piezoelectric effect, and the ultrasonic motor 1 is driven to rotate.

【0041】また、該超音波モーター1の回転速度はエ
ンコーダ等の速度検出手段10により検出された速度信
号VsをラインL4を介して前記フィードバック手段9
2に入力し速度指令信号1Vilと比較した後、前記位
相差発生手段7eにおいて速度制御を行うための速度制
御信号VpをラインL9を介して出力し、前記位相差発
生手段7eにおいて速度制御を行う。
The rotational speed of the ultrasonic motor 1 is obtained by transmitting the speed signal Vs detected by the speed detecting means 10 such as an encoder to the feedback means 9 through a line L4.
2 and compared with the speed command signal 1Vil, a speed control signal Vp for performing speed control in the phase difference generation means 7e is output via a line L9, and speed control is performed in the phase difference generation means 7e. .

【0042】以上のように、実施例1では2層の電極に
供給する超音波電圧信号において、前記一方の超音波電
圧信号を基準とし他方の超音波電圧信号を前記一方の超
音波電圧信号に対して位相差をπ/2を中心に一括して
変化させる位相差発生手段7eを設けることにより、従
来での前記位相差をπ/2にずらした後にπ/2を中心
に位相差変化させる方法に対して、反転も兼ね備えるこ
とにより回路構成を簡素化し、また前記位相差変化によ
り広範囲において線形的に速度変化させることができ
る。
As described above, in the first embodiment, in the ultrasonic voltage signal supplied to the two-layered electrode, the one ultrasonic voltage signal is used as a reference and the other ultrasonic voltage signal is used as the one ultrasonic voltage signal. On the other hand, by providing the phase difference generating means 7e for changing the phase difference collectively around π / 2, the phase difference is changed around π / 2 after the conventional phase difference is shifted to π / 2. As compared with the method, by inverting the method, the circuit configuration can be simplified, and the speed can be linearly changed over a wide range by the phase difference change.

【0043】(実施例2)実施例2では、前記実施例1
の超音波モーターにおいて、前記圧電振動体の温度変化
によるアドミッタンス特性の変化に対して前記圧電振動
体の共振周波数の変化に追尾できるように、前記圧電振
動体の振動による周波数を振動電圧信号として検出する
駆動手段が、前記検出された電圧信号に基づいて前記圧
電振動体に電圧信号を供給するように設けられる自励振
方式にする。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the first embodiment
In the ultrasonic motor, the frequency due to the vibration of the piezoelectric vibrator is detected as a vibration voltage signal so that the change in the admittance characteristic due to the temperature change of the piezoelectric vibrator can be tracked to the change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. Driving means for supplying a voltage signal to the piezoelectric vibrator based on the detected voltage signal.

【0044】ここで、前記駆動手段によって前記圧電振
動体が駆動されると、前記圧電振動体が持つ固有振動数
における共振特性によって前記圧電振動体は固有振動数
(共振周波数)近傍で振動しようとするため、前記圧電
振動体から共振周波数を検出することができる。
Here, when the piezoelectric vibrator is driven by the driving means, the piezoelectric vibrator tends to vibrate near the natural frequency (resonant frequency) due to the resonance characteristics of the piezoelectric vibrator at the natural frequency. Therefore, a resonance frequency can be detected from the piezoelectric vibrator.

【0045】また、前記電圧信号の周波数を最大出力と
なる共振周波数fsにて維持できるように追尾している
ので、従来よりも安定した出力を得ることができる。従
って、自励振方式を用いることで温度変化等により前記
共振周波数fsが変化した場合での速度安定化になり、
前記電圧信号の位相差可変による速度変化がより安定化
し、発振手段などの削除により回路構成も簡素化され
る。
Further, since the voltage signal is tracked so that the frequency of the voltage signal can be maintained at the resonance frequency fs at which the maximum output is obtained, a more stable output can be obtained as compared with the related art. Therefore, by using the self-excited oscillation method, the speed becomes stable when the resonance frequency fs changes due to a temperature change or the like.
The change in speed due to the variable phase difference of the voltage signal is further stabilized, and the circuit configuration is simplified by eliminating the oscillation means and the like.

【0046】本発明の他の実施例2を図4に基づいて説
明する。なお、本実施例において前記実施例1において
説明した構成要素と同一の機能を有する構成要素につい
ては、同一の番号にて行い、その説明を省いた。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, components having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0047】超音波モーターの制御装置では駆動手段5
3は前記駆動手段53を動作させる直流電源4とともに
前記超音波モーター1と図4に示すように設けられる。
ここで、圧電振動体11の振動による周波数を示す振動
電圧信号を検出し、前記振動電圧信号に基づいて前記圧
電振動体11に超音波電圧信号を供給できるようにライ
ンL5により前記駆動手段53にフィードバックされ
る。
In the control device of the ultrasonic motor, the driving means 5
3 is provided with the DC motor 4 for operating the driving means 53 and the ultrasonic motor 1 as shown in FIG.
Here, a vibration voltage signal indicating a frequency due to the vibration of the piezoelectric vibrating body 11 is detected, and the driving means 53 is connected to the driving means 53 by a line L5 so that an ultrasonic voltage signal can be supplied to the piezoelectric vibrating body 11 based on the vibration voltage signal. Feedback will be given.

【0048】なお、前記駆動手段53の構成は前記圧電
振動体11の2相の電極11a,11bに供給する2種
類の超音波電圧信号の位相制御を行う位相制御手段73
と、さらに前記2種類の超音波電圧信号の振幅を調整す
る振幅調整手段83が設けられる。また、前記位相制御
手段73では2種類の前記超音波電圧信号において前記
一方の超音波電圧信号を基準とし他方の超音波電圧信号
を前記一方の超音波電圧信号に対する位相差をπ/2を
中心に一括して反転手段をも兼ね備えた位相差発生手段
7eのみが設けられる。
The driving means 53 has a phase control means 73 for controlling the phases of two types of ultrasonic voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b of the piezoelectric vibrator 11.
And an amplitude adjusting means 83 for adjusting the amplitudes of the two types of ultrasonic voltage signals. Further, the phase control means 73 sets the phase difference between the two types of ultrasonic voltage signals with respect to the one ultrasonic voltage signal with respect to the one ultrasonic voltage signal with respect to the one ultrasonic voltage signal at a center of π / 2. Only the phase difference generating means 7e, which also functions as the inverting means, is provided.

【0049】次に図4に基づいて本構成の説明を電圧信
号の進行に沿って行う。まず、直流電源4から直流電流
を供給されることにより該超音波モーター1の前記圧電
振動体11に前記圧電振動体自身の固有振動数および前
記駆動手段53の回路の定数によって決まる共振周波数
fs近傍の振動を発生させる。前記圧電振動体11に発
生した振動による振動電圧信号を検出しラインL5を通
じて前記駆動手段53にフィードバックされ、前記振動
電圧信号に基づいて前記圧電振動体11に超音波電圧信
号を供給する。ところで、前記振動電圧信号は前記駆動
手段53内で位相制御手段73に入力されるラインL5
と振幅調整手段8bラインL13に分けられ、ラインL
13を通過する超音波電圧信号はそのまま振幅調整手段
8bに入力され式(1)に示された所要の最大出力とな
る振幅A1に調整された後に前記圧電振動体11の2相
ある電極の内の一方の電極11aに入力される。
Next, the present configuration will be described with reference to FIG. 4 along the progress of the voltage signal. First, a DC current is supplied from the DC power supply 4 to the piezoelectric vibrator 11 of the ultrasonic motor 1 in the vicinity of a resonance frequency fs determined by a natural frequency of the piezoelectric vibrator itself and a constant of a circuit of the driving unit 53. Generates vibration. A vibration voltage signal due to the vibration generated in the piezoelectric vibrator 11 is detected and fed back to the driving unit 53 through a line L5, and an ultrasonic voltage signal is supplied to the piezoelectric vibrator 11 based on the vibration voltage signal. Incidentally, the oscillating voltage signal is supplied to a line L5 input to the phase control means 73 in the driving means 53.
And the amplitude adjusting means 8b are divided into a line L13 and a line L13.
The ultrasonic voltage signal passing through 13 is directly input to the amplitude adjusting means 8b and adjusted to the required maximum output A1 shown in the equation (1). Is input to one of the electrodes 11a.

【0050】また、ライン5を通過する超音波電圧信号
は位相制御手段73内の位相差発生手段7eに入力さ
れ、前記位相差発生手段7eにおいて直接に反転指令を
含んだ速度指令信号3Vi3に基づいて速度変化させる
ために前記超音波電圧信号の位相を変化させ、2相の電
極11a,11bに供給する電圧信号に位相差を発生さ
せる。ここで前記位相差発生手段7eの動作説明は前記
実施例1と同様であるため詳細な説明は省いた。
The ultrasonic voltage signal passing through the line 5 is input to a phase difference generating means 7e in the phase control means 73, and the phase difference generating means 7e directly outputs a speed command signal 3Vi3 including an inversion command. In order to change the speed, the phase of the ultrasonic voltage signal is changed, and a phase difference is generated between the voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b. Here, the operation of the phase difference generating means 7e is the same as that of the first embodiment, and thus the detailed description is omitted.

【0051】さらに、前記位相差発生手段7eで位相を
ずらされた超音波電圧信号は振幅調整手段8bに入力さ
れ式(2)に示された所要の最大出力となる振幅A2
(=A1)に調整された後に前記圧電振動体11の2相
ある電極の内の他方の電極11bに入力されることによ
って前記圧電振動体11に弾性振動により進行波が発生
され該超音波モーター1は回転駆動する。
Further, the ultrasonic voltage signal whose phase has been shifted by the phase difference generating means 7e is inputted to the amplitude adjusting means 8b and the amplitude A2 which becomes the required maximum output shown in the equation (2) is obtained.
After being adjusted to (= A1), the ultrasonic wave is applied to the other electrode 11b of the two-phase electrodes of the piezoelectric vibrator 11, whereby a traveling wave is generated in the piezoelectric vibrator 11 by elastic vibration, and the ultrasonic motor 1 is driven to rotate.

【0052】以上のように、実施例2では2相の電極に
供給する超音波電圧信号において、前記一方の超音波電
圧信号を基準とし他方の超音波電圧信号を前記一方の超
音波電圧信号に対して位相差をπ/2を中心に一括して
変化させる位相差発生手段7eを設けることにより、従
来での前記位相差をπ/2にずらした後にπ/2を中心
に位相差変化させる方法に対して、反転も兼ね備えるこ
とにより回路構成を簡素化、また前記位相差変化させる
方法に対して、反転も兼ね備えることにより回路構成を
簡素化し、また前記位相差変化により広範囲において線
形的に速度変化させることができる。さらに、発振手段
6を不要とした自励振方式であるために出力が安定する
こともあり速度検出手段10を用いずとも温度変化等に
対しても安定して、しかも広範囲において線形的に速度
検出手段10を用いずとも温度変化等に対しても安定し
たしかも広範囲において線形的に速度変化を行うことが
でき、前記実施例1における位相差検出手段7cとフィ
ドバック手段92省くことができる。
As described above, in the second embodiment, in the ultrasonic voltage signal supplied to the two-phase electrode, the other ultrasonic voltage signal is converted to the one ultrasonic voltage signal with reference to the one ultrasonic voltage signal. On the other hand, by providing the phase difference generating means 7e for changing the phase difference collectively around π / 2, the phase difference is changed around π / 2 after the conventional phase difference is shifted to π / 2. In contrast to the method, the circuit configuration is simplified by also inverting, and the method of changing the phase difference is simplified by also having the inversion, and the speed is linearly changed over a wide range by the phase difference change. Can be changed. Further, since the output is stable because of the self-excited oscillation method that does not require the oscillation means 6, the output can be stabilized against temperature changes without using the speed detection means 10, and the speed can be linearly detected over a wide range. Without using the means 10, the speed can be changed linearly over a wide range in a stable and stable manner against a temperature change and the like, and the phase difference detecting means 7c and the feedback means 92 in the first embodiment can be omitted.

【0053】(実施例3の前提例1) 実施例3の前提例1では、2相の電極からなる圧電振動
体と、前記2相にそれぞれ互いに同一の周波数及びπ/
2の位相差からなる電圧信号を供給する駆動回路とを少
なくとも具備した超音波モーターにおいて、前記一方の
電圧信号を固定側電圧信号として固定し他方の電圧信号
を調整側電圧信号として振幅を変化させる振幅制御手段
を設けることによって速度を変化させる。すなわち、前
記固定側電圧信号は式(7)として、前記調整側信号を
式(8)として表せる。
( Example 1 of Example 3) In Example 1 of Example 3 , a piezoelectric vibrating body composed of two-phase electrodes and the same frequency and π /
An ultrasonic motor having at least a drive circuit for supplying a voltage signal having a phase difference of two, wherein the one voltage signal is fixed as a fixed-side voltage signal and the other voltage signal is changed as an adjustment-side voltage signal to change the amplitude. The speed is changed by providing the amplitude control means. That is, the fixed-side voltage signal can be expressed as Expression (7), and the adjustment-side signal can be expressed as Expression (8).

【0054】 E1(t)=A1・sin(ω1・t) ・・・(7) E2(t)=A2・sin(ω2・t) ・・・(8) ここで、ω1=ω2とすると、ω2・t=ω1・t±π
/2となり、±は反転を意味する。そして、式(7)側
は一切変えず、式(8)のA2を0≦A2≦A1におい
て変化させることにより速度変化させる。これにより、
前記調整側電圧信号の振幅の変化に伴い速度が線形的に
変化するため、速度指令信号の変化に対しても速度が線
形的に変化する。しかも、前記調整側信号の振幅のみを
可変することで速度変化できるため、速度制御や回路構
成が簡潔化される。
E1 (t) = A1 · sin (ω1 · t) (7) E2 (t) = A2 · sin (ω2 · t) (8) Here, if ω1 = ω2, ω2 · t = ω1 · t ± π
/ 2, and ± means inversion. Then, the speed is changed by changing A2 in the expression (8) at 0 ≦ A2 ≦ A1 without changing the expression (7) side at all. This allows
Since the speed changes linearly with the change in the amplitude of the adjustment-side voltage signal, the speed changes linearly even with a change in the speed command signal. Moreover, since the speed can be changed by changing only the amplitude of the adjustment-side signal, the speed control and the circuit configuration are simplified.

【0055】本発明の実施例3の前提例1を図5および
図6に基づいて説明する。なお、本前提例において前記
実施例1〜2において説明した構成要素と同一の機能を
有する構成要素については、同一の番号にて行い、その
説明を省いた。
[0055] The premise Example 1 of the real施例3 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, components having the same functions as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0056】超音波モーターの制御装置では駆動手段5
4は前記駆動手段54を動作させる直流電源4とともに
前記超音波モーター1と図5に示すように設けられる。
さらに前記超音波モーター1の速度を検出する速度検出
手段10が設けられ、ならびに前記速度検出手段10か
らの速度信号Vsおよび所定の速度を与える反転指令を
含んだ速度指令電圧信号1Vi1が入力されるフィード
バック手段93が設けられる。
In the control device for the ultrasonic motor, the driving means 5
4 is provided with the DC motor 4 for operating the driving means 54 and the ultrasonic motor 1 as shown in FIG.
Further, a speed detecting means 10 for detecting the speed of the ultrasonic motor 1 is provided, and a speed signal Vs from the speed detecting means 10 and a speed command voltage signal 1Vi1 including an inversion command for giving a predetermined speed are input. Feedback means 93 is provided.

【0057】その上、前記フィードバック手段93から
の制御信号に基づいて前記圧電振動体11に適切な周波
数の超音波電圧信号を発振する発振手段6が前記駆動手
段53の構成要素として設けられる。ここで、前記駆動
手段54の構成は超音波電圧信号を発振する前記発振手
段6および前記発振手段6で発生し前記圧電振動体11
の2相の電極11a,11bに供給する2種類の超音波
電圧信号の位相制御を行う位相制御手段74と、さらに
前記2種類の超音波電圧信号の振幅を調整する振幅調整
手段84が設けられる。
Further, an oscillating means 6 for oscillating an ultrasonic voltage signal of an appropriate frequency to the piezoelectric vibrator 11 based on a control signal from the feedback means 93 is provided as a component of the driving means 53. Here, the configuration of the driving means 54 is such that the oscillating means 6 for oscillating an ultrasonic voltage signal and the piezoelectric vibrating body 11 generated by the oscillating means 6 are used.
Phase control means 74 for controlling the phase of two types of ultrasonic voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b, and amplitude adjusting means 84 for adjusting the amplitudes of the two types of ultrasonic voltage signals. .

【0058】また、前記位相制御手段74では前記圧電
振動体11に供給する超音波電圧信号の電圧と電流の位
相を検出する位相差検出手段7cおよび2種類の前記超
音波電圧信号において前記一方の超音波電圧信号を基準
とし他方の超音波電圧信号を前記一方の超音波電圧信号
に対する位相差をπ/2にする位相差手段7aおよび前
記位相差の±符号を逆にして反転を行う反転手段7bが
設けられる。
The phase control means 74 detects the phase of the voltage and current of the ultrasonic voltage signal supplied to the piezoelectric vibrator 11 and the phase difference detecting means 7c and the one of the two ultrasonic voltage signals. Phase difference means 7a for setting the phase difference of the other ultrasonic voltage signal with respect to the one ultrasonic voltage signal to π / 2 based on the ultrasonic voltage signal, and inverting means for inverting the signal by reversing the ± sign of the phase difference 7b is provided.

【0059】次に図5に基づいて本構成の説明を発振す
る電圧信号の進行に沿って行う。まず、直流電源4から
直流電流を供給されることにより発振手段6にて超音波
電圧信号を発生し位相差検出手段7cに入力される。こ
こで、前記位相差検出手段7cにおいて入力された超音
波電圧信号の電圧と電流の位相差を検出し、検出された
信号をラインL2を介して入力されたフィードバック手
段93において前記位相差が一定範囲内となる周波数を
発振させる制御信号をラインL3を介して前記発振手段
6に入力し、前記発振手段6から所要の周波数の超音波
電圧信号を発振し再び位相差検出手段7cに入力する。
Next, the description of the present configuration will be made along the progress of the oscillating voltage signal with reference to FIG. First, when a DC current is supplied from the DC power supply 4, an ultrasonic voltage signal is generated by the oscillating means 6 and input to the phase difference detecting means 7c. Here, the phase difference between the voltage and the current of the ultrasonic voltage signal inputted by the phase difference detecting means 7c is detected, and the detected signal is fed back to the feedback means 93 inputted via the line L2 so that the phase difference is constant. A control signal for oscillating a frequency within the range is input to the oscillating means 6 via a line L3, an ultrasonic voltage signal of a required frequency is oscillated from the oscillating means 6, and input again to the phase difference detecting means 7c.

【0060】なお、前記発振手段6から発振される超音
波電圧信号の周波数調整範囲は図10に示すように前記
圧電振動体11の共振周波数fsから反共振周波数fp
の間である。
The frequency adjustment range of the ultrasonic voltage signal oscillated from the oscillating means 6 varies from the resonance frequency fs of the piezoelectric vibrator 11 to the anti-resonance frequency fp as shown in FIG.
Between.

【0061】ところで、前記位相差検出手段7cを通過
した超音波電圧信号は前記位相差手段7aに入力され位
相をπ/2ずらされた電圧信号はラインL15を介し
て、また元の位相の信号はラインL14を介して別々に
前記反転手段7bに出力される。前記反転手段7bに入
力された2種類の超音波電圧信号は入力されるフィード
バック手段93より入力される反転指令信号に応じて2
種類の超音波電圧信号の位相差の±符号を逆にすことに
よって回転方向を変化させる。
The ultrasonic voltage signal passing through the phase difference detection means 7c is input to the phase difference means 7a, and the voltage signal whose phase is shifted by π / 2 is supplied via a line L15 to the signal of the original phase. Are separately output to the inversion means 7b via the line L14. The two types of ultrasonic voltage signals input to the inverting means 7b are changed according to an inversion command signal input from the input feedback means 93.
The direction of rotation is changed by reversing the ± sign of the phase difference between the types of ultrasonic voltage signals.

【0062】ここで元の位相の電圧信号は、固定側電圧
信号としてラインL16を介して振幅調整手段8bに入
力され式(7)に示された所要の最大出力となる振幅A
1に調整され、前記反転手段7bにて位相を±π/2に
変えられた調整側電圧信号は振幅調整手段8cに入力さ
れ振幅を0から式(8)所要の最大出力となる振幅A2
(=A1)の間で調整されることにより速度変化させる
ことができ、前記圧電振動体11の2相ある電極11
a,11bに入力されることによって前記圧電振動体1
1に弾性振動により進行波が発生され該超音波モーター
1は回転駆動する。ここで、前記電圧信号の振幅調整手
段8cは図6に示すような回路図で表されるように抵抗
33トランジスタ31および32によりスイッチング回
路を形成しNPN型パワートランジスタ31およびPN
P型のパワートランジスタ32がコンプリメンタリシン
メトリ接続されるため制御電圧+Vに応じた振幅の電圧
信号に調整できるので、前記調整側電圧信号用の振幅調
整手段8cは速度指令信号電圧Va2(=A2)とする
と0≦Va2≦A1の間で電圧可変を行うことにより速
度を変化させることができる。
Here, the voltage signal of the original phase is inputted as a fixed-side voltage signal to the amplitude adjusting means 8b via the line L16, and the amplitude A which becomes the required maximum output shown in the equation (7) is obtained.
The adjustment-side voltage signal adjusted to 1 and having its phase changed to ± π / 2 by the inversion means 7b is input to the amplitude adjustment means 8c, and the amplitude is changed from 0 to the amplitude A2 which becomes the required maximum output from equation (8).
(= A1), the speed can be changed, and the two-phase electrode 11 of the piezoelectric vibrating body 11 can be changed.
a, 11b, the piezoelectric vibrator 1
A traveling wave is generated by the elastic vibration 1 and the ultrasonic motor 1 is driven to rotate. Here, the voltage signal amplitude adjusting means 8c forms a switching circuit by resistors 33 and 31 as shown in the circuit diagram of FIG.
Since the P-type power transistor 32 is complementarily symmetrically connected, it can be adjusted to a voltage signal having an amplitude corresponding to the control voltage + V. Therefore, the amplitude adjustment means 8c for the adjustment-side voltage signal has a speed command signal voltage Va2 (= A2). Then, the speed can be changed by changing the voltage between 0 ≦ Va2 ≦ A1.

【0063】また、該超音波モーター1の回転速度はエ
ンコーダ等の速度検出手段10により検出された速度信
号VsをラインL4を介して前記フィードバック手段9
3に入力しラインL3より入力された反転指令を含んだ
速度指令信号1Vi1と比較し、前記調整側電圧信号用
の前記振幅調整手段8cに対して速度制御を行うための
速度制御信号Va2を出力し、速度制御を行う。
The rotational speed of the ultrasonic motor 1 is obtained by transmitting the speed signal Vs detected by the speed detecting means 10 such as an encoder to the feedback means 9 via a line L4.
3 is compared with a speed command signal 1Vi1 including an inversion command input from a line L3, and outputs a speed control signal Va2 for performing speed control on the amplitude adjusting means 8c for the adjustment-side voltage signal. Then, speed control is performed.

【0064】以上のように、実施例3の前提例1では2
相の電極11a,11bに供給する超音波電圧信号にお
いて、前記一方の超音波電圧信号を固定側電圧信号とし
て固定とし他方の超音波電圧信号を調整側電圧信号とす
ると、前記調整側電圧信号のみの振幅を調整する方法で
は、回路構成や速度制御を簡素化でき、また前記調整側
電圧信号の振幅のみの変化により広範囲において線形的
に速度変化させることができる。
As described above, in the first example of the third embodiment, 2
In the ultrasonic voltage signals supplied to the phase electrodes 11a and 11b, if one of the ultrasonic voltage signals is fixed as a fixed-side voltage signal and the other ultrasonic voltage signal is an adjustment-side voltage signal, only the adjustment-side voltage signal is used. In this method, the circuit configuration and speed control can be simplified, and the speed can be linearly changed over a wide range by changing only the amplitude of the adjustment-side voltage signal.

【0065】(実施例3の前提例2) 実施例3の前提例2では、前記実施例の超音波モーター
において、前記圧電振動体の温度変化によるアドミッタ
ンス特性の変化に対して前記圧電振動体の共振周波数の
変化に追尾できるように、前記圧電振動体の振動による
周波数を振動電圧信号として検出する駆動手段が、前記
検出された電圧信号に基づいて前記圧電振動体に電圧信
号を供給するように設けられる自励振方式にする。
( Prerequisite Example 2 of Embodiment 3 ) In Premise Example 2 of Embodiment 3, in the ultrasonic motor of the embodiment, the admittance characteristic of the piezoelectric vibrator against the change of the admittance characteristic due to the temperature change of the piezoelectric vibrator is changed. A drive unit that detects a frequency due to the vibration of the piezoelectric vibrator as a vibration voltage signal to supply a voltage signal to the piezoelectric vibrator based on the detected voltage signal so that the piezoelectric vibrator can track the change in the resonance frequency. Use a self-excited vibration system.

【0066】ここで、前記前提例1と同様に前記駆動手
段によって前記圧電振動体が駆動されると、前記圧電振
動体が持つ固有振動数における共振特性によって前記圧
電振動体は固有振動数(共振周波数)近傍で振動しよう
とするため、前記圧電振動体から共振周波数を検出する
ことができる。また、前記圧電振動体の周波数を最大出
力となる共振周波数fsにて維持できるように追尾して
いるので、従来よりも安定した出力を得ることができ
る。従って、自励振方式を用いることで温度変化等によ
り前記共振周波数fsが変化した場合での速度安定化に
なり、前記電圧信号の振幅可変による速度変化がより安
定化し、発振手段などの削除により回路構成も簡素化さ
れる。
Here, when the piezoelectric vibrating body is driven by the driving means in the same manner as in the first embodiment, the piezoelectric vibrating body is driven by the natural frequency (resonance characteristic) due to the resonance characteristics at the natural frequency of the piezoelectric vibrating body. (Vibration frequency), the resonance frequency can be detected from the piezoelectric vibrator. In addition, the tracking is performed so that the frequency of the piezoelectric vibrator can be maintained at the resonance frequency fs at which the maximum output is obtained, so that a more stable output than before can be obtained. Therefore, by using the self-excited oscillation method, the speed is stabilized when the resonance frequency fs changes due to a temperature change or the like, the speed change due to the variable amplitude of the voltage signal is further stabilized, and the circuit is eliminated by removing the oscillation means and the like. The configuration is also simplified.

【0067】本発明の実施例3の前提例2を図7に基づ
いて説明する。なお、本前提例において前記実施例1〜
2及び前提例1において説明した構成要素と同一の機能
を有する構成要素については、同一の番号にて行い、そ
の説明を省いた。
[0067] The premise Example 2 real 施例3 of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, in this premise example, the above-mentioned first to third embodiments are used.
Components having the same functions as the components described in 2 and the first premise are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

【0068】超音波モーターの制御装置では駆動手段5
5は前記駆動手段55を動作させる直流電源4とともに
前記超音波モーター1と図7に示すように設けられる。
ここで、圧電振動体11の振動による周波数を示す振動
電圧信号を検出し、検出された振動電圧信号に基づいて
前記圧電振動体11に超音波電圧信号を供給できるよう
にラインL5により前記駆動手段55にフィードバック
される。なお、前記駆動手段55の構成は前記圧電振動
体11の2相の電極11a,11bに供給する2種類の
超音波電圧信号の位相制御を行う位相制御手段75と、
さらに前記2種類の超音波電圧信号の振幅を調整する振
幅調整手段84が設けられる。
In the control device for the ultrasonic motor, the driving means 5
5 is provided with the ultrasonic motor 1 and the DC power supply 4 for operating the driving means 55 as shown in FIG.
Here, the driving means is detected by a line L5 so as to detect a vibration voltage signal indicating a frequency due to the vibration of the piezoelectric vibration body 11 and supply an ultrasonic voltage signal to the piezoelectric vibration body 11 based on the detected vibration voltage signal. This is fed back to 55. The driving means 55 includes a phase control means 75 for controlling the phases of two types of ultrasonic voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b of the piezoelectric vibrator 11,
Further, an amplitude adjusting means 84 for adjusting the amplitudes of the two types of ultrasonic voltage signals is provided.

【0069】また、前記位相制御手段74では2種類の
前記超音波電圧信号において前記一方の超音波電圧信号
を固定側電圧信号とし固定とし他方の超音波電圧信号を
調整側電圧信号として号に対する位相差をπ/2にする
位相差手段7aおよび前記位相差の±符号を逆にして反
転を行う反転手段7bが設けられる。
In the phase control means 74, of the two types of ultrasonic voltage signals, the one ultrasonic voltage signal is fixed as a fixed-side voltage signal, and the other ultrasonic voltage signal is fixed as a control-side voltage signal. A phase difference means 7a for setting a phase difference to π / 2 and an inversion means 7b for inverting the phase difference by inverting ± signs are provided.

【0070】次に図7に基づいて本構成の説明を電圧信
号の進行に沿って行う。まず、直流電源4から直流電圧
を供給されることにより該超音波モーター1の前記圧電
振動体11に前記圧電振動体自身の固有振動数および前
記駆動手段55の回路の定数によって決まる共振周波数
近傍の振動を発生させる。前記圧電振動体11に発生し
た振動による振動電圧信号を検出しラインL5を通じて
前記駆動手段55内の位相差手段7aにフィードバック
され、前記振動電圧信号に基づいて前記圧電振動体11
に超音波電圧信号を供給する。
Next, the configuration will be described with reference to FIG. 7 along the progress of the voltage signal. First, a DC voltage is supplied from the DC power source 4 to the piezoelectric vibrating body 11 of the ultrasonic motor 1 so that the natural frequency of the piezoelectric vibrating body itself and a resonance frequency near the resonance frequency determined by the circuit constant of the driving unit 55 are increased. Generates vibration. A vibration voltage signal due to the vibration generated in the piezoelectric vibrator 11 is detected and fed back to the phase difference means 7a in the driving means 55 through a line L5, and based on the vibration voltage signal, the piezoelectric vibrator 11 is detected.
To supply an ultrasonic voltage signal.

【0071】ここで、前記位相差手段7aにフィードバ
ックされた前記振動電圧信号において位相をπ/2ずら
された電圧信号はラインL15を介して、また元の位相
の信号はラインL14を介して別々に前記反転手段7b
に出力される。前記反転手段7cに入力された2種類の
超音波電圧信号は入力されるフィードバック手段93よ
り入力される反転指令信号に応じて2種類の超音波電圧
信号の位相差の±符号を逆にすることによって回転方向
を変化させる。ここで元の位相の電圧信号は、固定側電
圧信号としてラインL16を介して振幅調整手段8bに
入力され式(7)に示された所要の最大出力となる振幅
A1に調整され、前記反転手段7bにて位相を±π/2
に変えられた調整側電圧信号は振幅調整手段8cに入力
されラインL10より入力される速度指令信号2Vi2
に応じて振幅を0から式(8)所要の最大出力となる振
幅A2(=A1)の間で調整されることにより速度変化
させることができ、前記圧電振動体11の2相ある電極
11a,11bに入力されることによって前記圧電振動
体11に弾性振動により進行波が発生され該超音波モー
ター1は回転駆動する。ここで、前記調整側電圧信号用
の振幅調整手段8cでの速度変化の説明は前記前提例1
と同様であるため省く。
Here, in the oscillating voltage signal fed back to the phase difference means 7a, a voltage signal whose phase is shifted by π / 2 is separated via a line L15, and a signal of the original phase is separated via a line L14. The reversing means 7b
Is output to The two types of ultrasonic voltage signals input to the inverting means 7c are configured to reverse the ± sign of the phase difference between the two types of ultrasonic voltage signals according to the inversion command signal input from the input feedback means 93. Changes the direction of rotation. Here, the voltage signal of the original phase is input as a fixed-side voltage signal to the amplitude adjusting means 8b via the line L16 and is adjusted to the amplitude A1 which becomes the required maximum output shown in the equation (7). ± π / 2 phase at 7b
Is input to the amplitude adjusting means 8c and the speed command signal 2Vi2 input from the line L10.
The speed can be changed by adjusting the amplitude from 0 to the amplitude A2 (= A1) which is the required maximum output from the equation (8) according to the equation (8), and the two-phase electrodes 11a, When input to the piezoelectric vibration member 11b, a traveling wave is generated in the piezoelectric vibration member 11 by elastic vibration, and the ultrasonic motor 1 is driven to rotate. Here, the description of the speed change in the amplitude adjustment means 8c for the adjustment-side voltage signal will be described in the first assumption.
It is omitted because it is the same as.

【0072】以上のように、実施例3の前提例2では2
相の電極11a,11bに供給する超音波電圧信号にお
いて、前記一方の超音波電圧信号を固定側電圧信号とし
て固定とし他方の超音波電圧信号を調整側電圧信号とす
ると、前記調整側電圧信号のみの振幅を調整する方法で
は、回路構成や速度制御を簡素化でき、また従来での2
相の電極に供給する電圧信号の両方の振幅を同一に変化
させる方法に対して前記調整側電圧信号の振幅のみの変
化により広範囲において線形的に速度変化させることが
できる。さらに、発振手段6を不要とした自励振方式で
あるために出力が安定することもあり速度検出手段10
を用いずとも温度変化等に対しても安定した、しかも広
範囲において線形的に速度変化を行うことができ、前記
実施例3における位相差検出手段7cとフィードバック
手段93も省くことができる。
As described above, in the second example of the third embodiment,
In the ultrasonic voltage signals supplied to the phase electrodes 11a and 11b, if one of the ultrasonic voltage signals is fixed as a fixed-side voltage signal and the other ultrasonic voltage signal is an adjustment-side voltage signal, only the adjustment-side voltage signal is used. The method of adjusting the amplitude of the circuit can simplify the circuit configuration and the speed control, and can reduce the conventional 2
In contrast to a method in which both amplitudes of the voltage signals supplied to the phase electrodes are changed in the same manner, the speed can be linearly changed in a wide range by changing only the amplitude of the adjustment-side voltage signal. Further, the output may be stable due to the self-excited system which does not require the oscillating means 6, so that the speed detecting means 10
Therefore, the speed can be changed linearly over a wide range in a stable manner even if temperature is not used, and the phase difference detecting means 7c and the feedback means 93 in the third embodiment can be omitted.

【0073】(実施例) 実施例では、前記前提例1の超音波モーターの前記2相
の電圧信号において、前記一方の電圧信号を基準とし他
方の電圧信号を前記一方の電圧信号に対立する位相差を
π/2を中心として一括して変化させる位相差発生手段
を合わせて設けることによって速度を変化させる。
(Embodiment 3 ) In the embodiment, in the two-phase voltage signal of the ultrasonic motor according to the premise example 1 , the other voltage signal is opposed to the one voltage signal with reference to the one voltage signal. The speed is changed by additionally providing a phase difference generating means for changing the phase difference collectively around π / 2.

【0074】すなわち、前記圧電振動体の2相の電極に
供給する超音波電圧信号のそれぞれ周波数は同一である
が、前記一方の電圧信号を固定側電圧信号として固定し
他方の電圧信号を調整側電圧信号とすると、前記調整側
電圧信号の振幅を変化させる振幅制御手段を設けること
によって速度を変化させる手段と、前記固定側電圧信号
に対する前記調整側電圧信号の位相差をπ/2を中心に
一括して変化させる位相差発生手段を合わせて設けるこ
とにより速度変化される。
That is, although the ultrasonic voltage signals supplied to the two-phase electrodes of the piezoelectric vibrator have the same frequency, the one voltage signal is fixed as a fixed-side voltage signal and the other voltage signal is adjusted to the adjustment-side voltage signal. Assuming that the voltage signal is a voltage signal, a means for changing the speed by providing an amplitude control means for changing the amplitude of the adjustment-side voltage signal, and a phase difference between the fixed-side voltage signal and the adjustment-side voltage signal centered on π / 2. The speed can be changed by providing together a phase difference generating means for changing the speed at once.

【0075】ここで、前記実施例1と同様に前記位相差
の変化による速度変化については、広範囲で線形的な速
度制御ができる。そして前記振幅可変による速度変化に
ついても前記前提例1と同様に線形的な速度制御でき
る。しかしながら、前記位相差可変のみによる速度変化
や前記振幅可変のみによる速度変化の場合、制御モータ
ーとしての超音波モーターの使用条件によっては、前記
位相差可変による位相差可変最小単位Δθ及び前記振幅
可変による振幅可変最小単位ΔVに対する速度変化が必
要とされる最小速度変化量よりも大きく場合が生じてく
る。そのため、より細かい速度変化を行う必要があり特
に微速時における高い速度分解能が必要になってくる場
合がある。
Here, in the same manner as in the first embodiment , linear speed control over a wide range can be performed for the speed change due to the change in the phase difference. As for the speed change due to the variable amplitude, linear speed control can be performed in the same manner as in the first embodiment. However, in the case of the speed change only by the phase difference variable or the speed change only by the amplitude variable, depending on the use condition of the ultrasonic motor as the control motor, the phase difference variable minimum unit Δθ by the phase difference variable and the amplitude variable In some cases, the speed change with respect to the amplitude variable minimum unit ΔV is larger than the required minimum speed change amount. For this reason, it is necessary to make a finer speed change, and a high speed resolution may be required especially at a low speed.

【0076】従って、前記振幅可変と前記位相差可変を
合わせて行うことにより、速度指令信号に対して線形的
に速度変化され、しかも微速時における速度分解能も細
かく取れるだけでなく、高速時を含めて広範囲において
細かく安定した速度制御ができる。また、前記実施例3
の場合には前記位相差をπ/2に固定していたために、
前記位相差をπ/2にする手段とモーターの反転を行う
ために前記位相差の±符号を逆にする手段が必要になる
が、前記実施例1での前記位相差による可変を行うと回
路構成上も簡潔化もできる。
Therefore, by performing the variable amplitude and the variable phase difference together, the speed can be linearly changed with respect to the speed command signal, and the speed resolution at the time of low speed can be finely taken. Fine and stable speed control can be performed over a wide range. In addition, the third embodiment
In the case of the above, since the phase difference was fixed to π / 2,
Means for making the phase difference π / 2 and means for reversing the ± sign of the phase difference for reversing the motor are required. However, if the variable by the phase difference in the first embodiment is performed, a circuit is required. The structure can be simplified.

【0077】本発明の他の実施例を図8に基づいて説
明する。なお、本実施例において前記実施例1〜2及び
前提例1〜2において説明した構成要素と同一の機能を
有する構成要素については、同一の番号にて行い、その
説明を省いた。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the first and second embodiments and
Components having the same functions as the components described in the premise examples 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0078】超音波モーターの制御装置では駆動手段5
6は前記駆動手段56を動作させる直流電源4とともに
前記超音波モーター1と図8に示すように設けられる。
さらに前記超音波モーターの速度を検出する速度検出手
段10が設けられ、ならびに前記速度検出手段10から
の速度信号Vsおよび所定の速度を与え反転指令を含ん
だ速度指令電圧信号1Vi1が入力されるフィードバッ
ク手段94が設けられる。その上、前記フィードバック
手段94からの制御信号に基づいて前記圧電振動体11
に適切な周波数の超音波電圧信号を発振する発振手段6
が前記駆動手段56の構成要素として設けられる。ここ
で、前記駆動手段56の構成は超音波電圧信号を発振す
る前記発振手段6および前記発振手段6で発生し前記圧
電振動体11の2相の電極11a,11bに供給する2
種類の超音波電圧信号の位相制御を行う位相制御手段7
2と、さらに前記2種類の超音波電圧信号の振幅を調整
する振幅調整手段84が設けられる。また、前記位相制
御手段72では実施例1と同様な構成で前記圧電振動体
11に供給する超音波電圧信号の電圧と電流の位相を検
出する位相差検出手段7cおよび2種類の前記超音波電
圧信号において前記一方の超音波電圧信号を基準とし他
方の超音波電圧信号を前記一方の超音波電圧信号に対す
る位相差をπ/2を中心に一括して反転手段をも兼ね備
えた位相差発生手段7eが設けられる。
In the control device for the ultrasonic motor, the driving means 5
6 is provided with the ultrasonic motor 1 and the DC power supply 4 for operating the driving means 56 as shown in FIG.
Further, a speed detecting means 10 for detecting the speed of the ultrasonic motor is provided, and a speed signal Vs from the speed detecting means 10 and a speed command voltage signal 1Vi1 which gives a predetermined speed and includes an inversion command are input. Means 94 are provided. In addition, the piezoelectric vibrating body 11 is controlled based on a control signal from the feedback means 94.
Oscillating means 6 for oscillating an ultrasonic voltage signal having an appropriate frequency
Are provided as components of the driving means 56. Here, the configuration of the driving means 56 is such that the oscillating means 6 oscillates an ultrasonic voltage signal and is supplied from the oscillating means 6 to the two-phase electrodes 11a and 11b of the piezoelectric vibrating body 11.
Phase control means 7 for performing phase control of various types of ultrasonic voltage signals
2, and an amplitude adjusting means 84 for adjusting the amplitudes of the two types of ultrasonic voltage signals. The phase control means 72 has the same configuration as that of the first embodiment, and has a phase difference detection means 7c for detecting the phase of the voltage and current of the ultrasonic voltage signal supplied to the piezoelectric vibrating body 11, and the two types of ultrasonic voltage A phase difference generating means 7e having a phase difference with respect to the one ultrasonic voltage signal with respect to the one ultrasonic voltage signal and a phase difference centering on .pi. / 2 at the same time, and also serving as an inverting means. Is provided.

【0079】次に図8に基づいて本構成の説明を発振す
る電圧信号の進行に沿って行う。まず、直流電源4から
直流電流を供給されることにより発振手段6にて超音波
電圧信号を発生し位相差検出手段7cに入力される。こ
こで、前記位相差検出手段7cにおいて入力された超音
波電圧信号の電圧と電流の位相差を検出し、検出された
信号をラインL2を介してフィードバック手段94に入
力し前記位相差が一定範囲内となる周波数を発振させる
制御信号をラインL3を介して前記発振手段6に出力
し、前記発振手段6から所要の周波数の超音波電圧信号
を発振し再び位相差検出手段7cに入力する。
Next, the present configuration will be described with reference to FIG. 8 along the progress of the oscillating voltage signal. First, when a DC current is supplied from the DC power supply 4, an ultrasonic voltage signal is generated by the oscillating means 6 and input to the phase difference detecting means 7c. Here, the phase difference detecting means 7c detects the phase difference between the voltage and the current of the ultrasonic voltage signal input thereto, and inputs the detected signal to the feedback means 94 via the line L2, so that the phase difference is within a certain range. A control signal for oscillating an internal frequency is output to the oscillating means 6 via a line L3, and an ultrasonic voltage signal of a required frequency is oscillated from the oscillating means 6 and input to the phase difference detecting means 7c again.

【0080】なお、前記発振手段6から発振される超音
波電圧信号の周波数調整範囲は図10(A),(B)に
示すように前記圧電振動体11の共振周波数fsから反
共振周波数fpの間である。ところで、前記位相差検出
手段7cを通過した超音波電圧信号はラインL11とラ
インL12に分けられ、ラインL11を通過する超音波
電圧信号はそのまま振幅調整手段8bに入力され所要の
最大出力となる振幅A1に調整された後に固定側電圧信
号として固定し前記圧電振動体11の2相ある電極の内
の一方の電極11aに入力される。また、ラインL12
を通過する超音波電圧信号は調整側電圧信号として位相
差発生手段7eに入力され、前記位相差発生手段7eに
おいて前記フィードバック手段94からラインL9を介
して入力される速度制御信号Vpに応じて前記調整側電
圧信号の位相を変化させ、2相の電極11a,11bに
供給する電圧信号に位相差を発生させる。
The frequency adjustment range of the ultrasonic voltage signal oscillated from the oscillating means 6 ranges from the resonance frequency fs of the piezoelectric vibrator 11 to the anti-resonance frequency fp as shown in FIGS. 10A and 10B. Between. By the way, the ultrasonic voltage signal passing through the phase difference detecting means 7c is divided into a line L11 and a line L12, and the ultrasonic voltage signal passing through the line L11 is inputted as it is to the amplitude adjusting means 8b and becomes an amplitude which becomes a required maximum output. After being adjusted to A1, it is fixed as a fixed-side voltage signal and input to one of the two-phase electrodes 11a of the piezoelectric vibrating body 11. In addition, line L12
The ultrasonic voltage signal passing through is input to the phase difference generating means 7e as an adjustment-side voltage signal, and the phase difference generating means 7e responds to the speed control signal Vp input from the feedback means 94 via the line L9. The phase of the adjustment-side voltage signal is changed to generate a phase difference between the voltage signals supplied to the two-phase electrodes 11a and 11b.

【0081】さらに、前記位相差発生手段7eで位相を
変化させられた調整側電圧信号は振幅調整手段8cに入
力され前記フィードバック手段94よりラインL10を
介して入力された速度指令信号Va2に応じて調整側電
圧信号の振幅A2を0からA1まで変化させることによ
り、速度可変が可能になる。前記調整側電圧信号用の振
幅調整手段8cで振幅調整した後に前記圧電振動体11
の2相ある電極の内の他方の電極11bに入力されるこ
とによって2相の電極ともに同一周波数であり互いに位
相差および振幅差がある超音波電圧信号を供給される。
すなわち、前記圧電振動体11は圧電効果による弾性振
動により進行波が発生され該超音波モーター1は回転駆
動する。
Further, the adjustment-side voltage signal, the phase of which has been changed by the phase difference generating means 7e, is input to the amplitude adjusting means 8c according to the speed command signal Va2 input from the feedback means 94 via the line L10. The speed can be varied by changing the amplitude A2 of the adjustment-side voltage signal from 0 to A1. After the amplitude is adjusted by the amplitude adjusting means 8c for the adjustment-side voltage signal, the piezoelectric vibrator 11 is adjusted.
Is input to the other electrode 11b of the two-phase electrodes, the two-phase electrodes are supplied with an ultrasonic voltage signal having the same frequency and a phase difference and an amplitude difference from each other.
That is, a traveling wave is generated in the piezoelectric vibrator 11 by elastic vibration due to the piezoelectric effect, and the ultrasonic motor 1 is driven to rotate.

【0082】また、該超音波モーター1の回転速度はエ
ンコーダ等の速度検出手段10により検出された速度信
号Vsを前記フィードバック手段94に入力しラインL
1から入力された速度指令1Vi1と比較し、前記位相
差発生手段7eにおいて速度制御を行うための速度制御
信号Vpおよび調整該電圧信号用の振動調整手段8cに
おいて速度制御を行うための速度制御信号Va2をそれ
ぞれの手段に出力する。
The rotational speed of the ultrasonic motor 1 is obtained by inputting the speed signal Vs detected by the speed detecting means 10 such as an encoder to the feedback
A speed control signal Vp for performing speed control in the phase difference generating means 7e and a speed control signal for performing speed control in the vibration adjusting means 8c for adjusting the voltage signal are compared with the speed command 1Vi1 input from Step 1. Va2 is output to each means.

【0083】以上のように、実施例では2相の電極1
1a,11bに供給する超音波電圧信号において、前記
一方の超音波電圧信号を固定側電圧信号として固定とし
他方の超音波電圧信号を調整側電圧信号とすると、前記
調整が電圧信号を前記固定側電圧信号に対して位相差を
π/2を中心に一括して変化させる一括して変化させる
位相差発生手段7eを設けることにより、従来での前記
位相差をπ/2にずらした後にπ/2を中心に位相差変
化させる方法に対して、反転も兼ね備えることにより回
路構成を簡素化し、また前記位相差変化により広範囲に
おいて線形的に速度変化させることができる。
As described above, in the third embodiment, the two-phase electrode 1
In the ultrasonic voltage signals supplied to 1a and 11b, if one of the ultrasonic voltage signals is fixed as a fixed-side voltage signal and the other ultrasonic voltage signal is an adjustment-side voltage signal, the adjustment adjusts the voltage signal to the fixed-side voltage signal. By providing the phase difference generating means 7e for changing the phase difference collectively around π / 2 with respect to the voltage signal, the conventional phase difference is shifted to π / 2 after the phase difference is shifted to π / 2. In contrast to the method of changing the phase difference centering on 2, the circuit configuration is simplified by inversion, and the speed can be linearly changed over a wide range by the phase difference change.

【0084】さらに前記調整側電圧信号のみの振幅を変
化させることにより従来での2相の電極に供給する電圧
信号の両方の振幅を同一に変化させる方法に対して線形
的に速度変化できる。すなわち、前記位相差変化および
調整側電圧信号のみの振幅変化を組み合わせることによ
って微速時における速度分解能が高く取れるだけでな
く、高速時を含めて広範囲において細かく安定した速度
制御ができる。
Further, by changing only the amplitude of the adjustment-side voltage signal, the speed can be linearly changed in comparison with the conventional method of changing both the amplitudes of the voltage signals supplied to the two-phase electrodes in the same manner. That is, by combining the phase difference change and the amplitude change of only the adjustment-side voltage signal, not only can a high speed resolution be obtained at a low speed, but also fine and stable speed control can be performed over a wide range including at a high speed.

【0085】ここで、前記位相差変化および調整側電圧
信号のみの振幅変化において可変実行順序やどちらを徴
調整に使用するかは、速度制御方法や該超音波モーター
1の使用条件等による。さらに、上記実施例を用いる
に当たり前記実施例2および前提例2のように自励振方
式を採用すると回路構成や速度制御も簡素化できる。な
お、前記各実施例はリング状の圧電振動体を用いた超音
波モーターにて説明を行ったが、進行派型の超音波モー
ターであれば適用可能である。
Here, the variable execution order and which one of the phase difference change and the amplitude change of only the adjustment-side voltage signal is used for the sign adjustment depend on the speed control method, the use condition of the ultrasonic motor 1, and the like. Furthermore, when the self-excited driving method is adopted as in the second embodiment and the second premise example in using the third embodiment, the circuit configuration and the speed control can be simplified. Although the above embodiments have been described with reference to the ultrasonic motor using the ring-shaped piezoelectric vibrator, the present invention can be applied to any ultrasonic motor of a progressive type.

【0086】[0086]

【発明の効果】請求項1では、2相の電極からなる圧電
振動体と、前記2相にそれぞれ互いに同一の周波数及び
振幅からなる電圧信号を供給する駆動回路とを少なくと
も具備した超音波モーターにおいて、前記一方の電圧信
号を基準として、前記一方の電圧信号に対する他方の電
圧信号の位相差を、一括にて−π/2〜+π/2に変化
させる位相差発生手段を設けることによって速度変化さ
せる。ここで、前記2相の超音波電圧信号の位相差の変
化に対して、超音波モーターは線形的に広範囲において
速度変化させることができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic motor comprising at least a piezoelectric vibrator comprising two-phase electrodes and a drive circuit for supplying a voltage signal having the same frequency and amplitude to each of the two phases. The other voltage signal with respect to the one voltage signal with reference to the one voltage signal.
The speed is changed by providing a phase difference generating means for changing the phase difference of the pressure signal from -π / 2 to + π / 2 at a time. Here, the speed of the ultrasonic motor can be linearly changed over a wide range in response to a change in the phase difference between the two-phase ultrasonic voltage signals.

【0087】しかしながら従来では、まず前記2相の超
音波電圧信号の位相差をπ/2にずらした後、前記位相
差をπ/2を中心に変化させることにより速度変化させ
ており、式(1)〜(3)で表される。ところが本発明
では、最初に前記位相差をπ/2にずらす行程を行うの
ではなく式(3)中での位相差π/2+Δθ1を式
(4)中の位相差Δθ2として一括した変化させる。
However, in the prior art, the speed is changed by first shifting the phase difference between the two-phase ultrasonic voltage signals to π / 2 and then changing the phase difference around π / 2. 1) to (3). However, in the present invention, the phase difference π / 2 + Δθ1 in the equation (3) is collectively changed as the phase difference Δθ2 in the equation (4) instead of first performing the step of shifting the phase difference to π / 2.

【0088】また、前記位相差が0で速度が0となり、
位相差0を境に駆動方向が反転することを利用し、一括
にて前記位相差を−π/2〜+π/2に変化させること
により、反転機能を備えることができる、式(4)のよ
うに表すことができる。上記より該超音波モーターの速
度制御装置では、前記位相差を変化させることにより広
範囲において線形的に速度変化させることができるた
め、速度指令信号の変化に対しても線形的に速度変化で
きる。また、位相可変部分を一括して行えるため回路構
成の簡素化ができ、簡単な速度制御機構により安定した
速度変化ができる効果がある。
Further, when the phase difference is 0 and the speed is 0,
By utilizing the fact that the driving direction is reversed at the boundary of 0 phase difference and changing the phase difference from -π / 2 to + π / 2 at once, an inversion function can be provided. It can be expressed as follows. As described above, in the ultrasonic motor speed control device, the speed can be linearly changed over a wide range by changing the phase difference, so that the speed can be changed linearly even with a change in the speed command signal. Further, since the phase variable portion can be collectively performed, the circuit configuration can be simplified, and there is an effect that the speed can be stably changed by a simple speed control mechanism.

【0089】請求項2では、請求項1の超音波モーター
であって、前記圧電振動体の振動による周波数を検出す
る駆動手段が、前記圧電振動体から検出した電圧信号に
基づいて前記2相の電極に電圧信号を供給するように設
ける。ここで前記駆動手段によって前記圧電振動体が駆
動されると、前記圧電振動体が持つ固有振動数における
共振特性によって前記圧電振動体は固有振動数(共振周
波数)近傍で振動しようとするため、前記圧電振動体か
ら共振周波数を検出することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first aspect, the driving means for detecting a frequency due to the vibration of the piezoelectric vibrating body includes the two-phase motor based on a voltage signal detected from the piezoelectric vibrating body. It is provided to supply a voltage signal to the electrode. Here, when the piezoelectric vibrating body is driven by the driving means, the piezoelectric vibrating body tends to vibrate near the natural frequency (resonant frequency) due to resonance characteristics at the natural frequency of the piezoelectric vibrating body. The resonance frequency can be detected from the piezoelectric vibrator.

【0090】従来では、前記圧電振動体の温度変化や移
動体を押圧する負荷変動などに起因する前記圧電振動体
のアドミッタンス特性の変動による前記圧電振動体の共
振周波数の変化に対して、前記圧電振動体に供給される
電圧信号の電圧と電流の位相差を位相差検出手段によっ
て検出し、前記検出された位相差が一定値あるいは一定
範囲内の位相差値となるような共振周波数よりも高い周
波数の電圧信号を発振する発振手段を具備した他励振方
式であった。
Conventionally, in response to a change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrating body due to a change in the admittance characteristic of the piezoelectric vibrating body due to a change in temperature of the piezoelectric vibrating body or a change in a load pressing the moving body, The phase difference between the voltage and the current of the voltage signal supplied to the vibrating body is detected by a phase difference detection unit, and the detected phase difference is higher than a resonance frequency at which the phase difference becomes a constant value or a phase difference value within a certain range. This is a separately excited system provided with an oscillating means for oscillating a frequency voltage signal.

【0091】しかし本発明では、前記圧電振動体のアド
ミッタンス特性の変化による前記圧電振動体の共振周波
数の変化に追尾できる自励振方式の前記駆動手段を設け
る。すなわち、従来必要とされてきた発振手段及び前記
位相差検出手段と、さらに前記発振手段へのフィードバ
ック手段を除外することができる。
However, in the present invention, the self-excited driving means is provided which can track a change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator due to a change in the admittance characteristic of the piezoelectric vibrator. That is, the oscillation means and the phase difference detection means, which are conventionally required, and the feedback means to the oscillation means can be eliminated.

【0092】また、前記電圧信号の周波数を最大出力と
なる共振周波数fsにて維持できるように追尾している
ため、安定した出力を得ることができる。すなわち、温
度変化等により前記共振周波数fsが変化した場合での
速度安定化になり、前記電圧信号の位相差可変による速
度変化がより安定化するため、速度検出手段や前記速度
検出手段からのフィードバック手段が不要になり回路構
成の簡素化による速度制御の簡素化ができる効果があ
る。
Since the voltage signal is tracked so that the frequency of the voltage signal can be maintained at the resonance frequency fs at which the maximum output is obtained, a stable output can be obtained. That is, the speed is stabilized when the resonance frequency fs changes due to a temperature change or the like, and the speed change due to the variable phase difference of the voltage signal is further stabilized. There is an effect that means can be eliminated and speed control can be simplified by simplifying the circuit configuration.

【0093】請求項3では、請求項1の超音波モーター
であって、前記一方の電圧信号を固定し他方の電圧信号
の振幅を変化させる振幅制御手段を設けることによって
速度を変化させる。従来では、前記電圧信号の振幅可変
による速度変化を行う場合には前記2相の電圧信号の振
幅を2相同一に変化させていたが、この方法では振幅変
化に対して速度が線形的を持って変化せず安定した速度
制御を行うには複雑な速度制御が必要であった。
In the third aspect, the ultrasonic motor according to the first aspect is used.
The speed is changed by providing amplitude control means for fixing the one voltage signal and changing the amplitude of the other voltage signal. Conventionally, when changing the speed by changing the amplitude of the voltage signal, the amplitude of the two-phase voltage signal is changed to be the same for the two phases. However, in this method, the speed has a linear relationship with the amplitude change. In order to perform stable speed control without change, complicated speed control was required.

【0094】しかしながら、本発明では前記電圧信号の
一方を固定側電圧信号とし他方を調整側電圧信号とする
と前記調整側電圧信号の振幅の変化により、すなわち式
(8)における振幅A2のみを変化させることにより速
度を線形的に変化させる。従って、前記調整側電圧信号
の振幅のみを変化させることにより線形的に速度変化を
行うことができたため、速度指令信号の変化に対しても
線形的に速度変化できることから速度制御が電圧の上下
動のみで行えるため簡素化できる。
However, in the present invention, when one of the voltage signals is a fixed-side voltage signal and the other is an adjustment-side voltage signal, only the amplitude A2 in the equation (8) is changed by a change in the amplitude of the adjustment-side voltage signal. This changes the speed linearly. Therefore, since the speed can be changed linearly by changing only the amplitude of the adjustment-side voltage signal, the speed can be changed linearly with respect to the change of the speed command signal. It can be simplified because it can be performed only by using

【0095】[0095]

【0096】[0096]

【0097】[0097]

【0098】[0098]

【0099】すなわち、請求項3では、前記一方の電圧
信号を固定側電圧信号として固定し他方の電圧信号を調
整側電圧信号とし、前記調整側電圧信号の振幅を変化さ
せる振幅制御手段を設けることによって速度を変化させ
る手段と、前記固定側電圧信号に対する前記調整側電圧
信号の位相差を一括にて−π/2〜+π/2に変化させ
る位相差発生手段を合わせて設ける。ここで、前記位相
差の変化による速度変化については、広範囲で線形的な
速度制御ができ、また前記位相差可変による速度変化に
ついても線形的な速度制御ができる。
That is, in claim 3, the one voltage signal is fixed as a fixed-side voltage signal and the other voltage signal is used as an adjustment-side voltage signal, and amplitude control means for changing the amplitude of the adjustment-side voltage signal is provided. And a phase difference generating means for collectively changing the phase difference of the adjustment-side voltage signal with respect to the fixed-side voltage signal from -π / 2 to + π / 2 . Here, the speed change due to the change of the previous SL retardation can linear speed control over a wide range, and may be linear conformal speed control the speed change by the phase difference variable.

【0100】しかしながら、前記位相差可変のみによる
速度変化や前記振幅可変のみによる速度変化の場合、制
御モーターとしての超音波モーターの使用条件によって
は、前記位相差可変による位相差可変最小単位Δθに対
する速度変化及び前記振幅可変による振幅可変最小単位
ΔVに対する速度変化が必要とされる最小速度変化量よ
りも大きい場合が生じてくる。そのため、より細かい速
度変化を行う必要があり特に微速時における高い速度分
解能が必要になってくる場合がある。従って、前記振幅
可変と前記位相差可変を合わせて行うことにより、速度
指令信号に対して線形的に速度変化できることになり、
さらに微速時における速度分解能も細かく取れるだけで
なく、高速時を含めて広範囲において細かく安定した速
度制御ができる。
However, in the case of the speed change only by the phase difference variable or the speed change only by the amplitude variable, depending on the use condition of the ultrasonic motor as the control motor, the speed with respect to the phase difference variable minimum unit Δθ by the phase difference variable is changed. In some cases, the change in speed and the speed change with respect to the amplitude variable minimum unit ΔV due to the amplitude change are larger than the required minimum speed change amount. For this reason, it is necessary to make a finer speed change, and a high speed resolution may be required especially at a low speed. Therefore, by performing the variable amplitude and the variable phase difference together, the speed can be changed linearly with respect to the speed command signal,
Further, not only can the speed resolution at a very low speed be obtained finely, but also the speed can be finely and stably controlled over a wide range including at a high speed.

【0101】また、前記位相差をπ/2に固定した場合
には、前記位相差をπ/2にする手段とモーターの反転
を行うために前記位相差の±符号を逆にする手段がとも
手段がともに必要になるが、前記請求項1での前記位相
差による可変を行うと位相制御部分の回路構成上も簡潔
化できる。従って、全体の回路構成も簡素化され速度制
御も従来の速度可変の組み合わせによる速度制御とは異
なり複雑にすることなく高い速度分解能を得られる効果
がある。
[0101] In addition, in the case of fixing the previous Symbol phase difference to π / 2
In order to perform the inversion of the motor, both means for making the phase difference π / 2 and means for reversing the ± sign of the phase difference are required. By performing the variable by the phase difference, the circuit configuration of the phase control part can be simplified. Therefore, the overall circuit configuration is simplified, and the speed control is different from the conventional speed control based on the combination of variable speeds.

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

【図1】本発明に係る超音波モーター速度制御装置の要
部構成図(その1)である。
FIG. 1 is a main configuration diagram (part 1) of an ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図2】本発明に係る超音波モーターの要部斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view of a main part of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図3】本発明に係る超音波モーター速度制御装置にお
ける位相差発生手段の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a phase difference generating means in the ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図4】本発明に係る超音波モーター速度制御装置の要
部構成図(その2)である。
FIG. 4 is a main configuration diagram (part 2) of the ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図5】本発明に係る超音波モーター速度制御装置の要
部構成図(その3)である。
FIG. 5 is a main configuration diagram (part 3) of the ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図6】本発明に係る超音波モーター速度制御装置にお
ける振幅調整手段の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of an amplitude adjusting unit in the ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図7】本発明に係る超音波モーター速度制御装置の要
部構成図(その4)である。
FIG. 7 is a main configuration diagram (part 4) of the ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図8】本発明に係る超音波モーター速度制御装置の要
部構成図(その5)である。
FIG. 8 is a main part configuration diagram (part 5) of the ultrasonic motor speed control device according to the present invention.

【図9】従来の超音波モーター速度制御装置の要部構成
図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a main part of a conventional ultrasonic motor speed control device.

【図10】(A)圧電振動体における供給される電圧信
号の周波数とアドミッタンス特性との関係を示す図であ
る。 (B)圧電振動体における供給される電圧信号の周波数
とインピーダンスの対数値との関係および電圧信号の周
波数に対する電圧と電流の位相差との関係を示す図であ
る。
FIG. 10A is a diagram illustrating a relationship between the frequency of a voltage signal supplied to a piezoelectric vibrator and admittance characteristics. FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between a frequency of a voltage signal supplied to the piezoelectric vibrator and a logarithmic value of impedance, and a relationship between a frequency of the voltage signal and a phase difference between a voltage and a current.

【図11】超音波電圧信号の振幅と速度との関係を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the amplitude and the speed of an ultrasonic voltage signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超音波モーター 2 ローター 2a 回転体 2b ライニング材 3 ステータ 3a 弾性体 4 直流電源 6 発振手段 7a 位相差手段 7b 反転手段 7c 位相差検出手段 7d 位相差可変手段 7e 位相差発生手段 8a 振幅調整手段 8b 振幅調整手段 10 速度検出手段 11 圧電振動体 11a 電極 11b 電極 21 抵抗 22 抵抗 23 オペアンプ 24 コンデンサ 25 FET 31 トランジスタ 32 トランジスタ 33 抵抗 53 駆動手段 54 駆動手段 74 位相制御手段 84 振幅調整手段 92 フィードバック手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic motor 2 Rotor 2a Rotating body 2b Lining material 3 Stator 3a Elastic body 4 DC power supply 6 Oscillation means 7a Phase difference means 7b Inversion means 7c Phase difference detection means 7d Phase difference variable means 7e Phase difference generation means 8a Amplitude adjustment means 8b Amplitude adjusting means 10 Speed detecting means 11 Piezoelectric vibrator 11a Electrode 11b Electrode 21 Resistance 22 Resistance 23 Operational amplifier 24 Capacitor 25 FET 31 Transistor 32 Transistor 33 Resistance 53 Driving means 54 Driving means 74 Phase control means 84 Amplitude adjusting means 92 Feedback means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 2/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2相の電極からなる圧電振動体と、前記
2相の電極に各々互いに同一の周波数および振幅からな
る電圧信号を供給する駆動回路とを具備する超音波モー
ター制御装置において、 前記一方の電圧信号を基準として、前記一方の電圧信号
に対する他方の電圧信号の位相差を、一括にて−π/2
〜+π/2に変化させる位相差発生手段を設けことを
特徴とする超音波モーター制御装置。
1. An ultrasonic motor control device comprising: a piezoelectric vibrating body comprising two-phase electrodes; and a drive circuit for supplying a voltage signal having the same frequency and amplitude to each of the two-phase electrodes. The one voltage signal is based on the one voltage signal.
, The phase difference of the other voltage signal with respect to
Ultrasonic motor control apparatus characterized in that a phase difference generating means for varying a ~ + π / 2.
【請求項2】 前記圧電振動体の振動による周波数を振
動電圧信号として検出する駆動手段が、前記圧電振動体
から検出された前記振動電圧信号に基づいて前記圧電親
動体に電圧信号を供給することを特徴とする請求項1記
載の超音波モーター制御装置。
2. A driving unit for detecting a frequency due to the vibration of the piezoelectric vibrator as a vibration voltage signal supplies a voltage signal to the piezoelectric moving body based on the vibration voltage signal detected from the piezoelectric vibrator. The ultrasonic motor control device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記一方の電圧信号を固定してた方の電
圧信号の振幅を変化させる振幅制御手段を設けたことを
特徴とする請求項1記載の超音波モーター制御装置。
3. The power supply for fixing the one voltage signal.
That the amplitude control means for changing the amplitude of the pressure signal is provided.
The ultrasonic motor control device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記位相差発生手段は、オペアンプとコ
ンデンサと接合型FETとを含むと共に、FETの内部
抵抗をK1〜K3、コンデンサの電気容量をCとしてオ
ペアンプの+端子側直前における伝達関数を求めたとき
の位相角が、 ∠G(jω)=∠(K1(C)・jω)−(∠(1+K2(C)/jω) +∠(1+K3(C)/jω)) を満たすようにしたことを特徴とする請求項1記載の超
音波モーター制御装置。
4. The method according to claim 1, wherein said phase difference generating means is connected to an operational amplifier.
Capacitor and junction type FET, and inside the FET
The resistance is K1 to K3 and the capacitance of the capacitor is C.
When the transfer function immediately before the + terminal side of the pair amplifier is found
Is characterized by satisfying ∠G (jω) = ∠ (K1 (C) · jω)-(∠ (1 + K2 (C) / jω) + ∠ (1 + K3 (C) / jω)). The super according to claim 1,
Sonic motor controller.
【請求項5】 前記位相差発生手段は、−端子側に前記
一方の電圧信号が入力されると共に、+端子側に前記一
方の電圧信号がコンデンサを介して入力されるオペアン
プと、前記非反転入力端子とコンデンサとの間にドレイ
ンが、アースにソースがそれぞれ接続されると共に、ゲ
ートに速度指令信号が入力される接合型FETとからな
ることを特徴とする請求項1記載の超音波モーター制御
装置。
5. The phase difference generating means includes:
While one voltage signal is input, the one terminal is
Op signal is input through a capacitor
And a drain between the non-inverting input terminal and the capacitor.
The source is connected to ground,
And a junction type FET where the speed command signal is input to the
The ultrasonic motor control according to claim 1, wherein
apparatus.
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