JP3352192B2 - Ultrasonic motor driving method and ultrasonic motor driving circuit - Google Patents

Ultrasonic motor driving method and ultrasonic motor driving circuit

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JP3352192B2
JP3352192B2 JP31050393A JP31050393A JP3352192B2 JP 3352192 B2 JP3352192 B2 JP 3352192B2 JP 31050393 A JP31050393 A JP 31050393A JP 31050393 A JP31050393 A JP 31050393A JP 3352192 B2 JP3352192 B2 JP 3352192B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの駆動方
及び超音波モータの駆動回路、より詳しくは、超音波
振動を発生させる振動子とこの振動子に対して移動され
る被駆動体とからなる超音波モータの駆動方法及び超音
波モータの駆動回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor driving method and an ultrasonic motor driving circuit , and more particularly, to a vibrator for generating ultrasonic vibration and a driven body moved with respect to the vibrator. For driving ultrasonic motor and ultrasonic
The present invention relates to a drive circuit for a wave motor .

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子等の電気−機械エネルギー変換
素子を駆動源とする超音波モータは、従来より種々のも
のが提案されている。
2. Description of the Related Art Various ultrasonic motors using an electromechanical energy conversion element such as a piezoelectric element as a driving source have been proposed.

【0003】このようなものの一例としては、先に本出
願人が提案した特願平4−321096号公報に記載の
ものが上げられる。該公報に記載のものは、弾性体に固
定した2つの圧電素子を駆動源として、該弾性体に縦振
動および屈曲振動を発生させ、これらの振動を合成して
超音波楕円振動を起こす超音波振動子と、この振動子の
一部に押圧され、該振動子に対して相対的に移動する被
駆動部材とを備えた超音波リニアモータとなっている。
An example of such a device is disclosed in Japanese Patent Application No. 4-321096 proposed by the present applicant. The one described in this publication uses two piezoelectric elements fixed to an elastic body as driving sources, generates longitudinal vibration and bending vibration in the elastic body, and combines these vibrations to generate ultrasonic elliptical vibration. The ultrasonic linear motor includes a vibrator and a driven member that is pressed by a part of the vibrator and moves relatively to the vibrator.

【0004】この超音波リニアモータについて、図19
から図22を参照して、より詳しく説明する。この超音
波リニアモータは、超音波振動子に被駆動部材を圧接し
てなる。
FIG. 19 shows this ultrasonic linear motor.
This will be described in more detail with reference to FIG. This ultrasonic linear motor is formed by pressing a driven member against an ultrasonic vibrator.

【0005】上記振動子は、図19に示すように、弾性
体100の上端面に、2つの積層圧電素子101,10
2を3つの保持部材103,104,105により挟み
込んで固着し、また、上記弾性体100の下端面の両端
部に摺動部材106,107を接着により固定して構成
されている。
As shown in FIG. 19, the vibrator includes two laminated piezoelectric elements 101 and 10 on an upper end surface of an elastic body 100.
2 is sandwiched and fixed by three holding members 103, 104, and 105, and sliding members 106 and 107 are fixed to both ends of the lower end surface of the elastic body 100 by bonding.

【0006】この振動子を、図20に示すように、リニ
アガイド108,ガイドレール109,保持枠110,
ビス111,押圧力調整ネジ112,バネ113,摺動
子保持部材114により保持し、さらにこれらが摺動板
115を左右方向に直線移動可能なように保持しなが
ら、該振動子の上記摺動部材106,107が摩擦接触
するように押圧することで超音波リニアモータが構成さ
れている。
[0006] As shown in FIG. 20, a linear guide 108, a guide rail 109, a holding frame 110,
The vibrator is held by a screw 111, a pressing force adjusting screw 112, a spring 113, and a slider holding member 114, and the sliding plate 115 is moved linearly in the horizontal direction. An ultrasonic linear motor is configured by pressing the members 106 and 107 so as to make frictional contact.

【0007】そして、上記振動子の寸法を適当に調節し
て、積層圧電素子101,102に交番電圧を印加する
と、図21に示すような縦共振振動と図22に示すよう
な屈曲共振振動が同時に発生する。2つの積層圧電素子
101,102に印加する電圧の位相差を適当に調整す
ると、これら縦振動と屈曲振動が合成されて、屈曲振動
の腹位置に楕円振動が発生する。この楕円運動を行う部
分に摺動部材106,107を固定し、この摺動部材1
06,107に摺動板115を押圧することで、該摺動
板115に駆動力が発生する。
When the size of the vibrator is appropriately adjusted and an alternating voltage is applied to the laminated piezoelectric elements 101 and 102, a longitudinal resonance vibration as shown in FIG. 21 and a bending resonance vibration as shown in FIG. Occurs at the same time. When the phase difference between the voltages applied to the two laminated piezoelectric elements 101 and 102 is appropriately adjusted, these longitudinal vibration and bending vibration are combined, and elliptical vibration occurs at the antinode position of the bending vibration. The sliding members 106 and 107 are fixed to the portion that performs the elliptical movement,
When the sliding plate 115 is pressed against 06, 107, a driving force is generated on the sliding plate 115.

【0008】このような超音波リニアモータの従来の駆
動方法は次の通りである。すなわち、積層圧電素子に振
動子の縦振動および屈曲振動の共振周波数と一致する1
0V(ピークピーク)程度の交番電圧を印加し、この
際、2つの積層圧電素子に印加する交番電圧の位相差
を、一方の圧電素子に対して他方を+90度とした場合
に超音波リニアモータが一方へ移動し、また、一方の圧
電素子に対して他方の交番電圧の位相差を−90度とす
ることにより、超音波リニアモータの移動方向が反転す
るというものである。
A conventional driving method of such an ultrasonic linear motor is as follows. In other words, the resonance frequency of the longitudinal vibration and the bending vibration of the vibrator matches the resonance frequency of the laminated piezoelectric element.
An alternating voltage of about 0 V (peak to peak) is applied. At this time, when the phase difference between the alternating voltages applied to the two laminated piezoelectric elements is set to +90 degrees with respect to one piezoelectric element, the ultrasonic linear motor Moves to one side, and the moving direction of the ultrasonic linear motor is reversed by setting the phase difference between the alternating voltage of one piezoelectric element and the other to -90 degrees.

【0009】また、この超音波リニアモータは、実測に
より最高速度が100mm/s〜150mm/s程度に
達し、さらには、起動時の応答(速度0から所定の速度
に達するまで)や、停止時の応答(所定の速度から速度
0に達するまで)も速いという特徴が確認されている。
Further, the ultrasonic linear motor has a maximum speed of about 100 mm / s to 150 mm / s by actual measurement, furthermore, a response at the time of starting (from a speed of 0 to a predetermined speed) and a time of stopping. Is also fast (from a predetermined speed to a speed of 0).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に物体
を高速に動作・停止(ステップ応答)させると、図15
に示すように、停止位置を中心とする系固有の振動が発
生する。
However, in general, when an object is operated / stopped (step response) at a high speed, FIG.
As shown in (1), a vibration peculiar to the system centering on the stop position occurs.

【0011】このために、上記超音波リニアモータで単
純に電圧の印加をオン/オフするだけで位置決めを行う
と、移動体の応答が速いために大きい振動が発生すると
いう問題点がある。また、この移動体の動作の反作用に
より、固定部も振動する可能性があった。
For this reason, when positioning is performed by simply turning on / off the application of voltage by the ultrasonic linear motor, there is a problem that a large vibration is generated due to a quick response of the moving body. Further, there is a possibility that the fixed portion also vibrates due to a reaction of the operation of the moving body.

【0012】さらに上記超音波リニアモータでは、高速
応答ができる反面、低速動作が困難であった。そこで、
超音波リニアモータを低速に動作させるためには、例え
ば図14に示すような、破線で示す目標とする動きに対
して、実線で示す実際の動きは、動作と停止を微小量ず
つ繰り返す段階的な動作とせざるを得なかった。
Further, in the above-mentioned ultrasonic linear motor, high-speed response is possible, but low-speed operation is difficult. Therefore,
In order to operate the ultrasonic linear motor at low speed, for example, as shown in FIG. 14, the actual movement shown by the solid line is stepwise repeated in a small amount with respect to the target movement shown by the broken line. I had to do it.

【0013】この場合にも、各段階で微小な上記固有振
動が発生し、常に振動しながら動作することになるとい
う問題点があった。
In this case as well, there is a problem that the above-mentioned minute natural vibration is generated at each stage, and the device always operates while vibrating.

【0014】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、被駆動体に発生する不要な振動を極力抑制するこ
とができる効率の良い超音波モータの駆動方法及び超音
波モータの駆動回路を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an efficient ultrasonic motor driving method and an ultrasonic motor capable of minimizing unnecessary vibrations generated in a driven body.
It is an object of the present invention to provide a drive circuit for a wave motor .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による第1の超音波モータの駆動方法は、
弾性体及び該弾性体に固着された電気−機械エネルギー
変換素子とからなり、該電気−機械エネルギー変換素子
に駆動信号を印加することにより表面に超音波振動を発
生させる振動子と、該振動子の表面に圧接され、前記超
音波振動により前記振動子に対して移動される被駆動体
とからなる超音波モータの駆動方法において、前記被駆
動体が有する固有振動の周期の2分の1倍以下の周期で
断続的に、前記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信
号を印加すると共に、少なくとも停止時の固有振動を減
らすために停止時には減速制御を行うことを特徴とす
る。上記の目的を達成するために、本発明による第2の
超音波モータの駆動方法は、上記第1の超音波モータの
駆動方法において、前記電気−機械エネルギー変換素子
は2つの圧電素子であって、この2つの圧電素子は、そ
の伸縮方向が前記被駆動体の移動方向と平行となるよう
に配置されていることを特徴とする。上記の目的を達成
するために、本発明による第3の超音波モータの駆動方
法は、上記第1または第2の超音波モータの駆動方法に
おいて、前記駆動信号の電圧振幅を変化させることで前
記被駆動体の移動速度を制御することを特徴とする。上
記の目的を達成するために、本発明による第4の超音波
モータの駆動方法は、上記第1または第2の超音波モー
タの駆動方法において、前記駆動信号の印加時間デュー
ティー比を変化させることで前記移動速度を制御するこ
とを特徴とする。上記の目的を達成するために、本発明
による第5の超音波モータの駆動方法は、上記第1また
は第2の超音波モータの駆動方法において、前記駆動信
号の周波数を変化させることで前記移動速度を制御する
ことを特徴とする。上記の目的を達成するために、本発
明による第6の超音波モータの駆動方法は、弾性体及び
該弾性体に固着された電気−機械エネルギー変換素子と
からなり、該電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号
を印加することにより表面に超音波振動を発生させる振
動子と、該振動子の表面に圧接され、前記超音波振動に
より前記振動子に対して移動される被駆動体とからなる
超音波モータの駆動方法にお いて、前記被駆動体が有す
る固有振動の周期の2分の1倍以下の周期で、且つ段階
的に前記2分の1倍以下の周期より小さい周期で断続的
に前記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印加
すると共に、少なくとも停止時の固有振動を減らすため
に停止時には減速制御を行うことを特徴とする。上記の
目的を達成するために、本発明による第7の超音波モー
タの駆動方法は、上記第6の超音波モータの駆動方法に
おいて、前記減速制御は、前記駆動信号の印加時間デュ
ーティー比を25%、20%、15%、10%、5%と
変化させることを特徴とする。上記の目的を達成するた
めに、本発明による第1の超音波モータの駆動回路は、
弾性体及び該弾性体に固着された電気−機械エネルギー
変換素子とからなり、該電気−機械エネルギー変換素子
に駆動信号を印加することにより表面に超音波振動を発
生させる振動子と、該振動子の表面に圧接され、前記超
音波振動により前記振動子に対して移動される被駆動体
と備える超音波モータの駆動回路において、第1の発振
器と、前記第1の発振器の出力を受けて±90度の位相
差を発生させ、前記超音波モータの振動子を励振する周
波数の交番電圧を発生する移相器と、前記第1の発振器
の出力電圧を増幅する第1の電力増幅器と、前記移相器
の出力電圧を増幅する第2の電力増幅器と、前記第1及
び第2の電力増幅器からの出力電圧を振幅変調し、振幅
変調された出力電圧により超音波モータを駆動する第2
の発振器と、を備え、前記被駆動体が有する固有振動の
周期の2分の1倍以下の周期で断続的に前記電気−機械
エネルギー変換素子に駆動信号を印加すると共に、少な
くとも停止時の固有振動を減らすために停止時には減速
制御を行うことを特徴とする。上記の目的を達成するた
めに、本発明による第2の超音波モータの駆動回路は、
上記第1の超音波モータの駆動回路において、前記第2
の発振器は、前記駆動信号の電圧振幅を変化させること
で前記被駆動体の移動速度を制御することを特徴とす
る。上記の目的を達成するために、本発明による第3の
超音波モータの駆動回路は、上記第1の超音波モータの
駆動回路において、前記第2の発振器は、前記駆動信号
の印加時間デューティー比を変化させることで前記被駆
動体の移動速度を制 御することを特徴とする。上記の目
的を達成するために、本発明による第4の超音波モータ
の駆動回路は、上記第1の超音波モータの駆動回路にお
いて、前記第2の発振器は、前記駆動信号の周波数を変
化させることで前記被駆動体の移動速度を制御すること
を特徴とする。上記の目的を達成するために、本発明に
よる第5の超音波モータの駆動回路は、弾性体及び該弾
性体に固着された電気−機械エネルギー変換素子とから
なり、該電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印
加することにより表面に超音波振動を発生させる振動子
と、該振動子の表面に圧接され、前記超音波振動により
前記振動子に対して移動される被駆動体と備える超音波
モータの駆動回路において、発振器と、前記発振器の出
力を受けて±90度の位相差を発生させ、超音波リニア
モータの振動子を励振する周波数の交番電圧を発生する
移相器と、前記発振器の出力電圧を増幅する第1の電力
増幅器と、前記移相器の出力電圧を増幅する第2の電力
増幅器と、前記発振器の出力周波数を決定すると共に、
超音波モータの可動周波数を含む周波数帯域を任意に掃
引する周波数制御手段と、を備え、前記被駆動体が有す
る固有振動の周期の2分の1倍以下の周期で断続的に前
記電気−機械エネルギー変換素子に駆動信号を印加する
と共に、少なくとも停止時の固有振動を減らすために停
止時には減速制御を行うことを特徴とする。
Means for Solving the Problems To achieve the above object,
First, the driving method of the first ultrasonic motor according to the present invention is as follows.
Elastic body and electro-mechanical energy fixed to the elastic body
A conversion element, said electro-mechanical energy conversion element
Ultrasonic vibration is generated on the surface by applying a drive signal to
A vibrator to be produced, and a pressure contacting surface of the vibrator;
Driven body moved with respect to the vibrator by acoustic vibration
The method for driving an ultrasonic motor, comprising:
With a period of less than half the period of the natural vibration of the moving body
Intermittently, drive signals are transmitted to the electro-mechanical energy conversion element.
Signal and reduce at least the natural vibration at the time of stop.
The deceleration control is performed when stopping to
You. In order to achieve the above object, the second aspect of the present invention
The driving method of the ultrasonic motor is as follows.
In the driving method, the electro-mechanical energy conversion element
Are two piezoelectric elements, and these two piezoelectric elements are
So that the direction of expansion and contraction is parallel to the direction of movement of the driven body.
Characterized by being arranged in Achieve the above objectives
To drive the third ultrasonic motor according to the present invention.
The method is based on the driving method of the first or second ultrasonic motor.
By changing the voltage amplitude of the drive signal,
The moving speed of the driven body is controlled. Up
To achieve the above object, a fourth ultrasonic wave according to the present invention
The method of driving the motor is the same as that of the first or second ultrasonic motor.
In the method for driving a motor, the application time
The moving speed can be controlled by changing the tee ratio.
And features. In order to achieve the above object, the present invention
The driving method of the fifth ultrasonic motor according to
Is a driving method of the second ultrasonic motor, wherein the driving signal is
The moving speed is controlled by changing the frequency of the signal
It is characterized by the following. To achieve the above objectives,
A sixth driving method of the ultrasonic motor according to Akira
An electro-mechanical energy conversion element fixed to the elastic body;
A driving signal is supplied to the electro-mechanical energy conversion element.
To generate ultrasonic vibrations on the surface by applying
The rotor and the surface of the vibrator are pressed against the ultrasonic vibration.
And a driven body that is moved with respect to the vibrator.
And have your method of driving the ultrasonic motor, the driven body is Yusuke
Cycle of less than half the cycle of natural vibration
Intermittently with a cycle smaller than the cycle of 1/2 or less
Drive signal to the electro-mechanical energy conversion element
And at least to reduce the natural vibrations when stopping
In addition, deceleration control is performed at the time of stop. above
To achieve an object, a seventh ultrasonic mode according to the present invention is provided.
The driving method of the motor is the same as the driving method of the sixth ultrasonic motor.
Here, the deceleration control includes an application time duration of the drive signal.
25%, 20%, 15%, 10%, 5%
It is characterized by changing. Achieve the above objectives
First, the driving circuit of the first ultrasonic motor according to the present invention includes:
Elastic body and electro-mechanical energy fixed to the elastic body
A conversion element, said electro-mechanical energy conversion element
Ultrasonic vibration is generated on the surface by applying a drive signal to
A vibrator to be produced, and a pressure contacting surface of the vibrator;
Driven body moved with respect to the vibrator by acoustic vibration
In the drive circuit of the ultrasonic motor having
And the phase of ± 90 degrees in response to the output of the first oscillator
A difference is generated to excite the vibrator of the ultrasonic motor.
A phase shifter for generating an alternating voltage having a wave number;
A first power amplifier for amplifying an output voltage of the phase shifter;
A second power amplifier for amplifying the output voltage of the first and second power amplifiers;
And the output voltage from the second power amplifier is amplitude-modulated,
The second driving the ultrasonic motor with the modulated output voltage
And an oscillator of the natural vibration of the driven body
Said electro-mechanical intermittently at a period of not more than half the period
While applying a drive signal to the energy conversion element,
At least decelerate at stop to reduce natural vibration at stop
The control is performed. Achieve the above objectives
First, the driving circuit of the second ultrasonic motor according to the present invention includes:
In the first ultrasonic motor drive circuit, the second ultrasonic motor
Changing the voltage amplitude of the drive signal
Controlling the moving speed of the driven body with
You. In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention
The drive circuit of the ultrasonic motor is the same as that of the first ultrasonic motor.
In the driving circuit, the second oscillator generates the driving signal
By changing the application time duty ratio,
Characterized in that control the moving speed of the moving object. Eyes above
Fourth ultrasonic motor according to the present invention to achieve the target
The drive circuit of the first embodiment is the same as the drive circuit of the first ultrasonic motor.
And the second oscillator changes the frequency of the drive signal.
Controlling the moving speed of the driven body by
It is characterized by. In order to achieve the above object, the present invention
The fifth ultrasonic motor drive circuit comprises an elastic body and the elastic body.
From electro-mechanical energy conversion element fixed to
A drive signal is applied to the electro-mechanical energy conversion element.
Vibrator that generates ultrasonic vibration on the surface by applying
Is pressed against the surface of the vibrator, and the ultrasonic vibration
Ultrasonic wave provided with driven body moved with respect to the vibrator
In a motor driving circuit, an oscillator and an output of the oscillator are provided.
Generates a phase difference of ± 90 degrees under the force
Generates an alternating voltage at a frequency that excites the motor oscillator
Phase shifter and first power for amplifying the output voltage of the oscillator
Amplifier and second power for amplifying the output voltage of the phase shifter
Determining the output frequency of the amplifier and the oscillator;
Arbitrarily sweep the frequency band including the operating frequency of the ultrasonic motor
Frequency control means for pulling, the driven body has
Intermittently at a period of less than half the period of the natural vibration
Applying a drive signal to the electro-mechanical energy conversion element
Together with at least
When the vehicle stops, deceleration control is performed.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1から図15は、本発明の第1実施例を示した
ものである。本実施例の超音波モータの駆動回路は、図
1のブロック図に示すようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 15 show a first embodiment of the present invention. The drive circuit of the ultrasonic motor according to the present embodiment is as shown in the block diagram of FIG.

【0017】すなわち、この超音波モータの駆動回路
は、第1の発振器1と、この第1の発振器1の出力を受
けて±90度の位相差を発生させる移相器2と、上記第
1の発振器1の出力電圧を増幅する電力増幅器3と、上
記位相器2の出力電圧を増幅する電力増幅器4と、これ
ら電力増幅器3,4からの出力電圧により駆動される超
音波リニアモータ5(以下モータ5という)とを備えて
いる。さらに、この超音波モータの駆動回路は、上記第
1の発振器1と移相器2の出力電圧を、第2の発振器6
により振幅変調(AM変調)するようになっている。
That is, the driving circuit of the ultrasonic motor includes a first oscillator 1, a phase shifter 2 which receives the output of the first oscillator 1 and generates a phase difference of ± 90 degrees, A power amplifier 3 for amplifying the output voltage of the oscillator 1, a power amplifier 4 for amplifying the output voltage of the phase shifter 2, and an ultrasonic linear motor 5 (hereinafter referred to as a drive) driven by the output voltages from the power amplifiers 3 and 4. Motor 5). Further, the drive circuit of the ultrasonic motor converts the output voltages of the first oscillator 1 and the phase shifter 2 into the second oscillator 6
To perform amplitude modulation (AM modulation).

【0018】なお、モータ5およびこのモータ5の駆動
に使われる図示しない超音波振動子は、図19から図2
2を参照して説明した上記従来例と同様である。
The motor 5 and an ultrasonic vibrator (not shown) used for driving the motor 5 are shown in FIGS.
This is the same as the conventional example described with reference to FIG.

【0019】次に、この実施例の作用を説明する。第1
の発振器1および移相器2により、モータ5の超音波振
動子を励振する周波数の交番電圧を発生する。このモー
タ5に印加される電圧の振幅は、第2の発振器6で振幅
変調させることができ、すなわち、第2の発振器6の出
力波形により任意に変化させることができる。つまり、
第2の発振器6の出力を、例えば図2(A)に示すよう
に、そのデューティーを任意に変化できる矩形波とする
ことにより、超音波振動子を励振する周波数電圧は、図
2(B)に示すようにパルス幅変調(PWM)される。
Next, the operation of this embodiment will be described. First
The oscillator 1 and the phase shifter 2 generate an alternating voltage having a frequency for exciting the ultrasonic vibrator of the motor 5. The amplitude of the voltage applied to the motor 5 can be amplitude-modulated by the second oscillator 6, that is, can be arbitrarily changed by the output waveform of the second oscillator 6. That is,
By setting the output of the second oscillator 6 to a rectangular wave whose duty can be arbitrarily changed, as shown in FIG. 2A, for example, the frequency voltage for exciting the ultrasonic vibrator becomes as shown in FIG. Are subjected to pulse width modulation (PWM) as shown in FIG.

【0020】ここでは第2の発振器6は、その周波数を
所定の値に固定して、そのデューティーを徐々に増減す
るような波形を出力するものとする。
Here, it is assumed that the second oscillator 6 outputs a waveform whose frequency is fixed to a predetermined value and whose duty is gradually increased or decreased.

【0021】上述のように超音波モータでは、高速応答
ができる反面、低速動作が困難であるので、低速に動作
させるために、図14に示すような、破線で示す目標と
する動きに対して、実線で示すように動作と停止を微小
量ずつ繰り返す段階的な動作を行うことにより、被駆動
体の低速移動を実現している。このために、モータ5に
は、パルス状に電圧を印加している。
As described above, in the ultrasonic motor, high-speed response is possible, but low-speed operation is difficult. Therefore, in order to operate the ultrasonic motor at a low speed, a target motion indicated by a broken line as shown in FIG. The low-speed movement of the driven body is realized by performing a stepwise operation in which the operation and the stop are repeated by a small amount as shown by a solid line. For this purpose, a voltage is applied to the motor 5 in a pulsed manner.

【0022】以下、実験結果に基づいて、本実施例の超
音波モータの駆動方法によるモータ5の動作を示す。図
3から図7は、電圧印加1回当たりの印加時間を約16
0μsに固定して、電圧を印加する周期(電圧を印加す
る時間間隔)を種々変えたときの、モータ5の変位の様
子をオシロスコープで観察したものである。電圧印加周
期は、図3は3.3ms,図4は2ms,図5は1.4
ms,図6は1.1ms,図7は0.9msにそれぞれ
設定されている。
The operation of the motor 5 according to the ultrasonic motor driving method according to the present embodiment will be described below based on experimental results. 3 to 7 show that the application time per one voltage application is about 16 times.
The state of displacement of the motor 5 when the voltage application cycle (voltage application time interval) is variously changed while being fixed to 0 μs is observed with an oscilloscope. The voltage application cycle is 3.3 ms in FIG. 3, 2 ms in FIG. 4, and 1.4 in FIG.
ms, FIG. 6 is set to 1.1 ms, and FIG. 7 is set to 0.9 ms.

【0023】各図において、上2段に表示されているパ
ルス状の波形はモータ5の印加電圧を、最下段に表示さ
れている細かく振動する波形は変位計の出力をそれぞれ
示している。
In each figure, the pulse-like waveforms shown in the upper two rows show the voltage applied to the motor 5, and the finely oscillating waveform shown in the lower row shows the output of the displacement meter.

【0024】なお、モータ5への印加電圧の波形は、よ
り詳細には、図8のような波形になっており、オシロス
コープの掃引時間のために図3から図7のようなパルス
状に見えるものである。また変位波形が太く見える部分
は、測定に使用した変位計の高周波ノイズに起因するも
のである。
More specifically, the waveform of the voltage applied to the motor 5 has a waveform as shown in FIG. 8, and looks like a pulse as shown in FIGS. 3 to 7 because of the oscilloscope sweep time. Things. The portion where the displacement waveform looks thick is due to high frequency noise of the displacement meter used for the measurement.

【0025】図3から図8までを観察すると、まず、図
3から図5まででは、電圧を印加する周期(電圧を印加
する時間間隔)に応じて、モータ5が変位方向に揺れて
いる様子が観察される。これが図6に示す状態になる
と、電圧を印加する周期に関らず、モータ5はほとんど
揺れることなく一定の移動を行う。さらに、図7に示す
状態においては、モータ5の駆動中は揺れることなく滑
らかに移動を行い、移動の最後の停止動作において、や
や揺れていることがわかる。このように各図から明らか
なように、電圧印加周期を1ms程度にすると、モータ
5を移動したときの振動がほぼなくなることがわかる。
When observing FIGS. 3 to 8, first, in FIGS. 3 to 5, the state in which the motor 5 oscillates in the displacement direction according to the voltage application cycle (voltage application time interval). Is observed. When this state is as shown in FIG. 6, the motor 5 performs a constant movement with almost no shaking regardless of the voltage application cycle. Further, in the state shown in FIG. 7, it can be seen that the motor 5 moves smoothly without shaking while the motor 5 is being driven, and that the motor 5 is slightly shaking in the last stop operation of the movement. As is clear from the figures, when the voltage application cycle is set to about 1 ms, the vibration when the motor 5 is moved is almost eliminated.

【0026】次に、このように振動がなくなる理由につ
いて説明する。モータ5に電圧を極めて短時間、図9に
示すように、1回だけ印加すると(図では印加電圧を1
相のみ示している。)、実験に使用したモータ5の移動
体(被駆動体)の場合には、同図9(あるいは、この図
9の要部を取り出した模式図は図15に示すようにな
る。)に示すように変位して、約500Hz(周期2m
s)の固有振動を行うことが観察される。
Next, the reason why the vibration disappears will be described. When a voltage is applied to the motor 5 only once, as shown in FIG.
Only phases are shown. In the case of the moving body (driven body) of the motor 5 used in the experiment, it is shown in FIG. 9 (or a schematic diagram in which the main part of FIG. 9 is taken out is as shown in FIG. 15). About 500Hz (period 2m
It is observed that the natural vibration of s) is performed.

【0027】この極めて短時間の電圧印加を繰り返した
場合、これらの電圧を印加する時間間隔、すなわち、図
10に示すように、変位開始位置1,変位開始位置2,
変位開始位置3のなす間隔(電圧印加周期)が、図10
(A)に示すように長ければ、変位開始位置1と変位開
始位置2の間においては減衰する固有振動を行ってい
て、以下、変位開始位置2と変位開始位置3との間など
でも順次同様に減衰する固有振動を行う。
When the voltage application for a very short time is repeated, a time interval for applying these voltages, that is, as shown in FIG.
The interval (voltage application cycle) between the displacement start positions 3 is shown in FIG.
If it is long as shown in (A), the natural vibration that attenuates is performed between the displacement start position 1 and the displacement start position 2, and the same applies sequentially between the displacement start position 2 and the displacement start position 3 in the following. The natural vibration is attenuated.

【0028】電圧印加周期が図10(B)に示すように
少し短くなって中程度になると、固有振動の周期は約5
00Hzと一定であるために、一回の減衰振動の際の揺
れの回数が少なくなる。
As shown in FIG. 10B, when the voltage application cycle becomes slightly short and becomes medium, the cycle of the natural vibration becomes about 5
Since the frequency is constant at 00 Hz, the number of times of vibration during one damping vibration is reduced.

【0029】電圧印加周期をさらに短くすると、図10
(C)に示すように、減衰する固有振動が発生する前に
次の変位動作が行われるために、結果的に移動中には振
動が発生しないことになる。このときの電圧印加周期
は、変位開始位置1,2,3と変位(振動)のピーク位
置1’,2’,3’の間隔、つまり固有振動の周期の1
/2以下であり、実験では固有振動周期2msの1/2
である1msが振動が発生しにくくなる条件になること
が観察された。
When the voltage application cycle is further shortened, FIG.
As shown in (C), the next displacement operation is performed before the damping natural vibration occurs, and consequently, no vibration occurs during the movement. The voltage application cycle at this time is the interval between the displacement start positions 1, 2, 3 and the peak positions 1 ', 2', 3 'of the displacement (vibration), that is, one cycle of the natural vibration period
/ 2 or less, and in experiments, 1/2 of the natural oscillation period of 2 ms
It was observed that 1 ms, which is a condition under which vibration hardly occurs, was satisfied.

【0030】しかしこの場合においても、上記図7に見
られるように最終ステップ(停止する時)の振動は依然
として残ることになる。これについては、この最終ステ
ップに至るまでに、減速を徐々に行えば良い。つまり、
移動を開始するとき、あるいは停止する際の固有振動を
減らすためには、加減速を徐々に行えば良いことは一般
に公知である。
However, even in this case, as shown in FIG. 7, the vibration at the final step (when stopped) still remains. In this regard, deceleration may be gradually performed before reaching the final step. That is,
It is generally known that acceleration and deceleration should be gradually performed to reduce natural vibration when starting or stopping movement.

【0031】そこで速度を何等かの手段で制御する必要
があるが、モータ5に印加する駆動パルスの幅を変化さ
せることにより、速度制御を行うことを試みた。これを
実験で確認した結果を図11に示す。
Therefore, it is necessary to control the speed by some means. However, an attempt was made to control the speed by changing the width of the drive pulse applied to the motor 5. FIG. 11 shows the results of this experiment.

【0032】図示のように、実験的にパルス幅が小さい
ほど速度が小さくなることが確認され、つまり、パルス
幅の増加に従って被駆動体の移動速度は単調に増加し
て、滑らかな曲線で結ばれることがわかった。
As shown in the figure, it has been experimentally confirmed that the smaller the pulse width, the lower the speed. That is, the moving speed of the driven body monotonically increases with the increase of the pulse width, and is connected by a smooth curve. I found out.

【0033】これらの結果を踏まえて、パルスのデュー
ティーを5%,10%,15%,20%,25%,25
%,20%,15%,10%,5%と変えながら変位さ
せたとき(つまり、被駆動体を徐々に加速して、また徐
々に減速させたとき)の様子を、図12に示す。図を見
ると明らかなように、停止時の振動が減って、極めて滑
らかな変位が得られていることがわかる。
Based on these results, the duty of the pulse is set to 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 25%.
FIG. 12 shows a state when the displacement is made while changing the percentage (%, 20%, 15%, 10%, 5%) (that is, when the driven body is gradually accelerated and gradually decelerated). As is clear from the figure, it can be seen that the vibration at the time of stop is reduced, and an extremely smooth displacement is obtained.

【0034】以上に説明したように、このような第1実
施例によれば、移動体が有する固有振動の周期の1/2
倍以下の周期で断続的に超音波モータに駆動電圧を印加
し、かつ、その断続的電圧印加の一回当たりの電圧印加
時間を調節し、モータに印加するエネルギーを制御して
被駆動体を徐々に加減速することにより、不要な振動を
大幅に減らすことができて、効率の良い超音波モータと
することができる。
As described above, according to the first embodiment, a half of the period of the natural vibration of the moving body is set.
The drive voltage is applied to the ultrasonic motor intermittently at a cycle of twice or less, and the voltage application time per one time of the intermittent voltage application is adjusted, and the energy applied to the motor is controlled to drive the driven body. By gradually accelerating and decelerating, unnecessary vibration can be greatly reduced, and an efficient ultrasonic motor can be obtained.

【0035】また、上述では被駆動体の移動速度をパル
ス幅を変化させることにより制御したが、この変形とし
て、パルス幅を一定にして電圧振幅を変化させることで
制御することも可能である。電圧振幅と移動速度との関
係は、図13に示すようになっていて、振幅が小さいと
移動することはないが、ある一定の振幅を越えると、振
幅の増加に従って速度が単調に増加するようになる。そ
こで、この振幅と速度が単調増加の関係にある部分を用
いて、電圧を印加する時間(パルス幅)を固定として、
断続的に印加する電圧の振幅を変えることで、速度を制
御することができ、上述と同様な結果を得ることができ
る。
In the above description, the moving speed of the driven body is controlled by changing the pulse width. As a modification, it is possible to control the moving speed of the driven body by changing the voltage amplitude while keeping the pulse width constant. The relationship between the voltage amplitude and the moving speed is as shown in FIG. 13. When the amplitude is small, the speed does not move. However, when the amplitude exceeds a certain value, the speed monotonically increases as the amplitude increases. become. Therefore, by using the portion where the amplitude and the speed are monotonically increasing, the time (pulse width) for applying the voltage is fixed,
The speed can be controlled by changing the amplitude of the voltage applied intermittently, and the same result as described above can be obtained.

【0036】図16から図18は、本発明の第2実施例
を示したものである。この第2実施例において、上述の
第1実施例と同様である部分については説明を省略し、
主として異なる点についてのみ説明する。この第2実施
例の超音波モータの駆動回路は、図16に示すように、
発振器11と、この発振器11の出力を受けて±90度
の位相差を発生させる移相器12と、上記発振器11の
出力電圧を増幅する電力増幅器13と、上記位相器12
の出力電圧を増幅する電力増幅器14と、これら電力増
幅器13,14からの出力電圧により駆動される超音波
リニアモータ15(以下モータ15という)とを備えて
いる。さらに、この超音波モータの駆動回路は、上記発
振器11の出力周波数は、周波数制御手段16で決定さ
れるようになっている。
FIGS. 16 to 18 show a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the description of the same parts as those in the first embodiment is omitted,
Only the differences will be mainly described. The drive circuit of the ultrasonic motor according to the second embodiment, as shown in FIG.
An oscillator 11, a phase shifter 12 for generating a phase difference of ± 90 degrees upon receiving an output of the oscillator 11, a power amplifier 13 for amplifying an output voltage of the oscillator 11,
And an ultrasonic linear motor 15 (hereinafter, referred to as a motor 15) driven by the output voltages from the power amplifiers 13 and 14. Further, in the drive circuit of the ultrasonic motor, the output frequency of the oscillator 11 is determined by the frequency control means 16.

【0037】なおモータ15およびこのモータ15の駆
動に使われる図示しない超音波振動子は、図19から図
22を参照して説明した上記従来例と同様である。
The motor 15 and the ultrasonic vibrator (not shown) used for driving the motor 15 are the same as those in the above-described conventional example described with reference to FIGS.

【0038】次に、このような第2実施例の作用を説明
する。発振器11および移相器12により、モータ15
の振動子を励振する周波数の交番電圧を発生する。これ
を周波数制御手段16で、モータ15の可動周波数を含
む周波数帯域を任意に掃引させることができる。
Next, the operation of the second embodiment will be described. The motor 15 is controlled by the oscillator 11 and the phase shifter 12.
Generates an alternating voltage having a frequency that excites the vibrator. The frequency band including the movable frequency of the motor 15 can be arbitrarily swept by the frequency control means 16.

【0039】図18に、駆動周波数を掃引した場合のモ
ータ15の移動速度の実験結果を示す。図18(A)は
低周波数から高周波数へ掃引した場合の速度曲線を示
し、周波数55kHz付近で急激なピークを有する以外
は、移動速度は0となっていて、パルス状の移動速度が
得られている。そして、ピークの両端部はほぼ漸近的に
移動速度0に収束している。
FIG. 18 shows an experimental result of the moving speed of the motor 15 when the driving frequency is swept. FIG. 18 (A) shows a speed curve when sweeping from a low frequency to a high frequency. The moving speed is 0 except for a sharp peak near a frequency of 55 kHz, and a pulse-like moving speed is obtained. ing. Then, both ends of the peak are almost asymptotically converged to the moving speed 0.

【0040】図18(B)は高周波数から低周波数に掃
引した場合の速度曲線を示し、上記図18(A)と同様
に、周波数55kHz付近で急激なピークを有する以外
は、移動速度は0となっていて、ピークの両端部はほぼ
漸近的に移動速度0に収束している。
FIG. 18B shows a speed curve when the frequency is swept from a high frequency to a low frequency. As shown in FIG. 18A, the moving speed is 0 except for a sharp peak near a frequency of 55 kHz. And both ends of the peak are almost asymptotically converged to the moving speed 0.

【0041】こうして、図18(A),(B)のいずれ
の場合でも、モータ15は特定の周波数帯域でのみ動作
することがわかる。従って、発振器10の発振周波数の
掃引を所定の時間間隔で行うことにより、モータ15に
断続的に駆動力を発生させることができる。
Thus, in any case of FIGS. 18A and 18B, it can be seen that the motor 15 operates only in a specific frequency band. Therefore, by sweeping the oscillation frequency of the oscillator 10 at predetermined time intervals, it is possible to cause the motor 15 to generate a driving force intermittently.

【0042】このようなモータ15が特定の周波数付近
でのみ動作する性質を用いて、周波数帯域を掃引するこ
とによりモータ15を駆動する方法において、移動速度
の制御は、掃引速度を変化させることにより行うことが
できる。
In the method of driving the motor 15 by sweeping the frequency band using such a property that the motor 15 operates only near a specific frequency, the moving speed is controlled by changing the sweep speed. It can be carried out.

【0043】すなわち、図17(A)に示すように、掃
引速度を遅くすることにより、モータ5の有効な駆動時
間(可動時間)を長くすることができて、これによって
移動速度を早くすることができる。
That is, as shown in FIG. 17A, by reducing the sweep speed, the effective drive time (movable time) of the motor 5 can be increased, thereby increasing the moving speed. Can be.

【0044】反対に、図17(B)に示すように、掃引
速度を速くすることにより、モータ5の有効な駆動時間
を短くすることができて、これによって移動速度を遅く
することができる。
Conversely, as shown in FIG. 17B, by increasing the sweep speed, the effective driving time of the motor 5 can be shortened, and thereby the moving speed can be reduced.

【0045】以上説明したようにこのような第2実施例
によれば、移動体の固有振動周期の1/2以下の周期
(掃引を行う時間間隔)で周波数掃引を行い、かつ掃引
速度を徐々に変えることにより、第1実施例で説明した
ような駆動電圧を断続的に印加して1回当たりの駆動時
間を徐々に変える方法とほぼ同様の効果を得ることがで
き、不要な振動を低減することができて、効率の良い超
音波モータとすることができる。
As described above, according to the second embodiment, the frequency sweep is performed at a cycle (time interval for performing the sweep) equal to or less than 1/2 of the natural oscillation cycle of the moving body, and the sweep speed is gradually reduced. In this case, almost the same effect as the method of intermittently applying the driving voltage and gradually changing the driving time per one operation as described in the first embodiment can be obtained, and unnecessary vibration can be reduced. And an efficient ultrasonic motor can be obtained.

【0046】さらに、モータ15の振動子の共振周波数
が温度変動等により変動しても、周波数掃引幅をその変
動を考慮して広くとることにより、動作しなくなること
がなくなる。
Further, even if the resonance frequency of the vibrator of the motor 15 fluctuates due to temperature fluctuation or the like, the frequency sweep width is widened in consideration of the fluctuation, so that the operation is not stopped.

【0047】なお、周波数掃引を終了して次の掃引を行
うまでの時間に、発振器11の出力を停止するようにす
れば、消費電力をより少なくすることができて、より一
層効率の良い超音波モータとすることができる。
If the output of the oscillator 11 is stopped during the time from the end of the frequency sweep to the start of the next sweep, the power consumption can be further reduced, and the efficiency can be further improved. It can be a sound wave motor.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
駆動体に発生する不要な振動を極力抑制することができ
る効率の良い超音波モータの駆動方法及び超音波モータ
の駆動回路を提供することができる
As described above, according to the present invention, an efficient ultrasonic motor driving method and an ultrasonic motor capable of minimizing unnecessary vibration generated in a driven body.
Can be provided .

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

【図1】本発明の第1実施例の超音波モータの駆動回路
を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a driving circuit of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施例の超音波モータの駆動におい
て、(A)第2の発振器の出力,(B)超音波振動子を
励振する周波数電圧をそれぞれ示す線図。
FIG. 2 is a diagram showing (A) an output of a second oscillator and (B) a frequency voltage for exciting an ultrasonic vibrator in driving the ultrasonic motor according to the first embodiment.

【図3】上記第1実施例の超音波モータに電圧印加周期
3.3msの駆動パルスを印加したときの変位の様子を
示す線図。
FIG. 3 is a diagram showing a state of displacement when a drive pulse having a voltage application period of 3.3 ms is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図4】上記第1実施例の超音波モータに電圧印加周期
2msの駆動パルスを印加したときの変位の様子を示す
線図。
FIG. 4 is a diagram showing a state of displacement when a drive pulse having a voltage application cycle of 2 ms is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図5】上記第1実施例の超音波モータに電圧印加周期
1.4msの駆動パルスを印加したときの変位の様子を
示す線図。
FIG. 5 is a diagram showing a state of displacement when a drive pulse having a voltage application cycle of 1.4 ms is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図6】上記第1実施例の超音波モータに電圧印加周期
1.1msの駆動パルスを印加したときの変位の様子を
示す線図。
FIG. 6 is a diagram showing a state of displacement when a drive pulse having a voltage application period of 1.1 ms is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図7】上記第1実施例の超音波モータに電圧印加周期
0.9msの駆動パルスを印加したときの変位の様子を
示す線図。
FIG. 7 is a diagram showing a state of displacement when a drive pulse having a voltage application cycle of 0.9 ms is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図8】上記第1実施例の超音波モータに印加する駆動
パルスを拡大して詳細を示した線図。
FIG. 8 is an enlarged diagram showing details of a drive pulse applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図9】上記第1実施例の超音波モータに1パルスの駆
動電圧を印加した際に発生する固有振動を示す線図。
FIG. 9 is a diagram showing a natural vibration generated when a one-pulse drive voltage is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図10】上記第1実施例の超音波モータに電圧を印加
する際の周期が、(A)長いとき,(B)中程度のと
き,(C)短いときのそれぞれの固有振動の発生状態を
示す線図。
FIG. 10 is a diagram showing a state in which a natural vibration is generated when a voltage is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment at a long period (A), a medium period (B), and a short period (C). FIG.

【図11】上記第1実施例の超音波モータに印加するパ
ルス電圧のパルス幅を変化させたときの被駆動体の速度
の変化を示す線図。
FIG. 11 is a diagram showing a change in speed of a driven body when a pulse width of a pulse voltage applied to the ultrasonic motor of the first embodiment is changed.

【図12】上記第1実施例の超音波モータに印加するパ
ルス電圧のパルス幅を、最初は段々広くして次に狭くし
ていったときの被駆動体の変位の様子を示す線図。
FIG. 12 is a diagram showing a state of displacement of a driven body when a pulse width of a pulse voltage applied to the ultrasonic motor according to the first embodiment is first gradually increased and then reduced.

【図13】上記第1実施例の超音波モータに印加するパ
ルス電圧の振幅を変化させたときの被駆動体の速度の変
化を示す線図。
FIG. 13 is a diagram showing a change in the speed of the driven body when the amplitude of the pulse voltage applied to the ultrasonic motor of the first embodiment is changed.

【図14】上記第1実施例の超音波モータに緩やかな変
位を起こさせるときの、目標とする動きと実際の動きと
を示す線図。
FIG. 14 is a diagram showing a target movement and an actual movement when a gentle displacement is caused in the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図15】上記第1実施例の超音波モータに電圧を印加
する際に発生する固有振動の状態を模式的に示す線図。
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a state of natural vibration generated when a voltage is applied to the ultrasonic motor of the first embodiment.

【図16】本発明の第2実施例の超音波モータの駆動回
路を示すブロック図。
FIG. 16 is a block diagram showing a driving circuit of an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention.

【図17】上記第2実施例の超音波モータに印加する電
圧の周波数を、(A)緩やかに掃引した場合,(B)急
激に掃引した場合におけるそれぞれの可動時間の変化を
示す線図。
FIG. 17 is a diagram showing changes in the movable time when the frequency of the voltage applied to the ultrasonic motor of the second embodiment is (A) gently swept and (B) suddenly swept.

【図18】上記第2実施例の超音波モータに印加する電
圧を、(A)低周波数から高周波数へ掃引した場合,
(B)高周波数から低周波数に掃引した場合の速度曲線
をそれぞれ示す線図。
FIG. 18 (A) When the voltage applied to the ultrasonic motor of the second embodiment is swept from low frequency to high frequency,
(B) The diagram which shows the speed curve at the time of sweeping from a high frequency to a low frequency, respectively.

【図19】従来の超音波振動子を示す斜視図。FIG. 19 is a perspective view showing a conventional ultrasonic transducer.

【図20】従来の超音波リニアモータを示す正面図。FIG. 20 is a front view showing a conventional ultrasonic linear motor.

【図21】従来の超音波振動子の縦共振振動を示す図。FIG. 21 is a view showing longitudinal resonance vibration of a conventional ultrasonic transducer.

【図22】従来の超音波振動子の屈曲共振振動を示す
図。
FIG. 22 is a view showing bending resonance vibration of a conventional ultrasonic transducer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の発振器 2,12…位相器 3,4,13,14…電力増幅器 5,15…モータ 6…第2の発振器 11…発振器 16…周波数制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... First oscillator 2, 12 ... Phase shifter 3, 4, 13, 14 ... Power amplifier 5, 15 ... Motor 6 ... Second oscillator 11 ... Oscillator 16 ... Frequency control means

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】弾性体及び該弾性体に固着された電気−機
械エネルギー変換素子とからなり、該電気−機械エネル
ギー変換素子に駆動信号を印加することにより表面に超
音波振動を発生させる振動子と、該振動子の表面に圧接
され、前記超音波振動により前記振動子に対して移動さ
れる被駆動体とからなる超音波モータの駆動方法におい
て、 前記被駆動体が有する固有振動の周期の2分の1倍以下
の周期で断続的に、前記電気−機械エネルギー変換素子
に駆動信号を印加すると共に、少なくとも停止時の固有
振動を減らすために停止時には減速制御を行うことを特
徴とする超音波モータの駆動方法。
A vibrator comprising an elastic body and an electro-mechanical energy conversion element fixed to the elastic body, and applying a drive signal to the electro-mechanical energy conversion element to generate ultrasonic vibration on the surface. And a driven body that is pressed against the surface of the vibrator and is moved with respect to the vibrator by the ultrasonic vibration. The driving method of the ultrasonic motor, comprising: A drive signal is intermittently applied to the electro-mechanical energy conversion element at a cycle of 1/2 or less , and at least
A method for driving an ultrasonic motor, comprising: performing deceleration control when stopped to reduce vibration .
【請求項2】前記電気−機械エネルギー変換素子は2つ
圧電素子であって、 この2つの圧電素子は、その伸縮方向が前記被駆動体の
移動方向と平行となるように配置されていることを特徴
とする請求項1に記載の超音波モータの駆動方法。
2. The electro-mechanical energy conversion element is two piezoelectric elements , and the two piezoelectric elements are arranged such that their expansion and contraction directions are parallel to the moving direction of the driven body. The method for driving an ultrasonic motor according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記駆動信号の電圧振幅を変化させること
で前記被駆動体の移動速度を制御することを特徴とする
請求項1または2に記載の超音波モータの駆動方法。
3. The method of driving an ultrasonic motor according to claim 1, wherein a moving speed of the driven body is controlled by changing a voltage amplitude of the driving signal.
【請求項4】前記駆動信号の印加時間デューティー比を
変化させることで前記被駆動体の移動速度を制御するこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の超音波モータ
の駆動方法。
4. An application time duty ratio of the drive signal,
The moving speed of the driven body can be controlled by changing
The ultrasonic motor according to claim 1 or 2, wherein
Drive method.
【請求項5】前記駆動信号の周波数を変化させることで
前記被駆動体の移動速度を制御することを特徴とする請
求項1または2に記載の超音波モータの駆動方法。
5. The method according to claim 5, wherein a frequency of the driving signal is changed.
A moving speed of the driven body is controlled.
3. A method for driving an ultrasonic motor according to claim 1 or 2.
【請求項6】弾性体及び該弾性体に固着された電気−機
械エネルギー変換素子とからなり、該電気−機械エネル
ギー変換素子に駆動信号を印加することにより表面に超
音波 振動を発生させる振動子と、該振動子の表面に圧接
され、前記超音波振動により前記振動子に対して移動さ
れる被駆動体とからなる超音波モータの駆動方法におい
て、 前記被駆動体が有する固有振動の周期の2分の1倍以下
の周期で、且つ段階的に前記2分の1倍以下の周期より
小さい周期で断続的に前記電気−機械エネルギー変換素
子に駆動信号を印加すると共に、少なくとも停止時の固
有振動を減らすために停止時には減速制御を行うことを
特徴とする超音波モータの駆動方法。
6. An elastic body and an electric machine fixed to said elastic body.
The electro-mechanical energy conversion element.
By applying a drive signal to the energy conversion element,
A vibrator for generating sonic vibrations and pressure contact with the surface of the vibrator
Moved with respect to the vibrator by the ultrasonic vibration.
Method for driving an ultrasonic motor comprising a driven body to be driven
Te, following 1 times the half of the period of natural vibration the driven body has
With a period of less than half the period
The electro-mechanical energy conversion element intermittently in small cycles
The drive signal is applied to the
When stopping, perform deceleration control to reduce vibration.
Characteristic driving method of ultrasonic motor.
【請求項7】前記減速制御は、前記駆動信号の印加時間
デューティー比を25%、20%、15%、10%、5
%と変化させることを特徴とする請求項6に記載の超音
波モータの駆動方法。
7. The deceleration control according to claim 6, wherein the deceleration control includes an application time of the drive signal.
Duty ratio 25%, 20%, 15%, 10%, 5
%.
Drive method of wave motor.
【請求項8】弾性体及び該弾性体に固着された電気−機
械エネルギー変換素子とからなり、該電気−機械エネル
ギー変換素子に駆動信号を印加することにより表面に超
音波振動を発生させる振動子と、該振動子の表面に圧接
され、前記超音波振動により前記振動子に対して移動さ
れる被駆動体と備える超音波モータの駆動回路におい
て、 第1の発振器と、 前記第1の発振器の出力を受けて±90度の位相差を発
生させ、前記超音波モータの振動子を励振する周波数の
交番電圧を発生する移相器と、 前記第1の発振器の出力電圧を増幅する第1の電力増幅
器と、 前記移相器の出力電圧を増幅する第2の電力増幅器と、 前記第1及び第2の電力増幅器からの出力電圧を振幅変
調し、振幅変調された出力電圧により超音波モータを駆
動する第2の発振器と、 を備え、 前記被駆動体が有する固有振動の周期の2分の1倍以下
の周期で断続的に前記電気−機械エネルギー変換素子に
駆動信号を印加すると共に、少なくとも停止時の固有振
動を減らすために停止時には減速制御を行うことを特徴
とする超音波モータの駆動回路。
8. An elastic body and an electric machine fixed to the elastic body.
The electro-mechanical energy conversion element.
By applying a drive signal to the energy conversion element,
A vibrator for generating sonic vibrations and pressure contact with the surface of the vibrator
Moved with respect to the vibrator by the ultrasonic vibration.
Of the ultrasonic motor drive circuit provided with the driven body
Te, a first oscillator, a phase difference of 90 degrees ± receiving the output of said first oscillator originating
Of the frequency for exciting the vibrator of the ultrasonic motor.
A phase shifter for generating an alternating voltage, and a first power amplifier for amplifying an output voltage of the first oscillator
, A second power amplifier for amplifying an output voltage of the phase shifter , and an amplitude changer for output voltages from the first and second power amplifiers.
Drive the ultrasonic motor with the amplitude-modulated output voltage.
It comprises a second oscillator for movement, the following 1 times the half of the period of natural vibration the driven body has
Intermittently at the cycle of
Apply the drive signal and at least the
It features deceleration control when stopped to reduce movement
The driving circuit of the ultrasonic motor.
【請求項9】前記第2の発振器は、前記駆動信号の電圧
振幅を変化させることで前記被駆動体の移動速度を制御
することを特徴とする請求項8に記載の超音波モータの
駆動回路。
9. The driving circuit according to claim 8, wherein the second oscillator is configured to control a voltage of the driving signal.
Controlling the moving speed of the driven body by changing the amplitude
The ultrasonic motor according to claim 8, wherein
Drive circuit.
【請求項10】前記第2の発振器は、前記駆動信号の印
加時間デューティー比を変化させることで前記被駆動体
の移動速度を制御することを特徴とする請求項8に記載
の超音波モータの駆動回路。
10. The driving circuit according to claim 5, wherein the second oscillator is configured to output the signal of the driving signal.
The driven body is changed by changing an additive duty ratio.
The moving speed of the object is controlled.
Ultrasonic motor drive circuit.
【請求項11】前記第2の発振器は、前記駆動信号の周
波数を変化させることで前記被駆動体の移動速度を制御
することを特徴とする請求項8に記載の超音波モータの
駆動回路。
11. The driving circuit according to claim 1, wherein the second oscillator is configured to control a frequency of the driving signal.
Controlling the moving speed of the driven body by changing the wave number
The ultrasonic motor according to claim 8, wherein
Drive circuit.
【請求項12】弾性体及び該弾性体に固着された電気−
機械エネルギー変換素子とからなり、該電気−機械エネ
ルギー変換素子に駆動信号を印加することにより表面に
超音波振動を発生させる振動子と、該振動子の表面に圧
接され、前記超音波振動により前記振動子に対して移動
される被駆動体と備える超音波モータの駆動回路におい
て、 発振器と、 前記発振器の出力を受けて±90度の位相差を発生さ
せ、超音波リニアモータの振動子を励振する周波数の交
番電圧を発生する移相器と、 前記発振器の出力電圧を増幅する第1の電力増幅器と、 前記移相器の出力電圧を増幅する第2の電力増幅器と、 前記発振器の出力周波数を決定すると共に、超音波モー
タの可動周波数を含む周波数帯域を任意に掃引する周波
数制御手段と、 を備え、 前記被駆動体が有する固有振動の周期の2分の1倍以下
の周期で断続的に前記電気−機械エネルギー変換素子に
駆動信号を印加すると共に、少なくとも停止時の固有振
動を減らすために停止時には減速制御を行うことを特徴
とする超音波モ ータの駆動回路。
12. An elastic body and electricity fixed to said elastic body.
The electrical-mechanical energy conversion element.
By applying a drive signal to the
A vibrator for generating ultrasonic vibration and pressure applied to the surface of the vibrator
Touched and moved with respect to the vibrator by the ultrasonic vibration
In the drive circuit of the ultrasonic motor provided with the driven body
Receiving the output of the oscillator and the oscillator, and generating a phase difference of ± 90 degrees.
Of the frequency to excite the vibrator of the ultrasonic linear motor.
A phase shifter for generating a second voltage, a first power amplifier for amplifying the output voltage of the oscillator , a second power amplifier for amplifying the output voltage of the phase shifter, and determining an output frequency of the oscillator. With ultrasonic mode
Frequency arbitrarily sweeps the frequency band including the movable frequency of the
Number control means, and is not more than half the period of the natural vibration of the driven body
Intermittently at the cycle of
Apply the drive signal and at least the
It features deceleration control when stopped to reduce movement
Ultrasonic motors of the drive circuit to.
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