JPH01234071A - 磁気式エンコーダ装置付き超音波モータ - Google Patents

磁気式エンコーダ装置付き超音波モータ

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JPH01234071A
JPH01234071A JP63060997A JP6099788A JPH01234071A JP H01234071 A JPH01234071 A JP H01234071A JP 63060997 A JP63060997 A JP 63060997A JP 6099788 A JP6099788 A JP 6099788A JP H01234071 A JPH01234071 A JP H01234071A
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JP
Japan
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rotor
tracks
ultrasonic motor
magnetic encoder
magnetic
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JP63060997A
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Hirozo Tagami
博三 田上
Noriyuki Harao
則行 原尾
Kenichiro Takahashi
健一郎 高橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163—Motors with ring stator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気式エンコーダ装置付き超音波モータに関
するものである。
従来の技術 近年、超音波モータはＯＡ、ＨＡ、ＦＡ、音響映像機器
、カメラ及び自動車用電装品など従来のモータが使用さ
れているほとんどすべての分野での対応が可能であり、
高度な制御技術や構造の小形、軽量、薄形化などの要望
が一段と高まってきている。
以下に従来の磁気式エンコーダ装置付き超音波モータに
ついて説明する。
第３図は従来の磁気式エンコーダ装置付き超音波モータ
の構成を示すものである。
第３図において、３′は中心軸１ａ’を有する円盤型の
回転体１′とステータの振動を回転力に換えるリング形
のライニング材２で構成される円盤型のロータである。
７はリング状にくし歯をならべた突起部４ａを上面に持
つ円盤型の弾性体４と二枚の円盤型の圧電体５，６を厚
み方向に重ねて弾性体４に接合して構成されるステータ
である。
８はロータ３′、ステータ７を支持する円盤型の固定台
であり、取付台９に設置されている。１０はステータ７
の中心部に設けられたベアリングで回転体１′の軸１ａ
’がはまり込むようになっている。１１はスプリングワ
ッシャ、１２はナツトであり、ライニング材２と弾性体
４の上面に設けられたリング状の突起部４ａが適当な荷
重で接触し加圧されるよう締めつける構造になっている
。１６は回転体１′の外周部に３ケ所取りつけられた永
久磁石であり、１７は永久磁石１６と対向するよう取付
台９に設置されたホール素子又は磁気抵抗素子のような
磁気感応素子である。
以上のように構成された磁気式エンコーダ装置付き超音
波モータについて、以下その動作について説明する。
まず、機械的に互いに９０”ずらして弾性体４に接合さ
れた２枚の圧電体５，６にそれぞれ時間的に９０”位相
のずれた交流電圧を印加すると２枚の圧電体５，６は定
在波振動を起こし、その２つの定在波を合成した波すな
わち弾性体４の振動は時間と′共に進む進行波となる。
従って、弾性体４の突起部４ａと加圧接触しているロー
タ３′は、波の頂点でのみ接触し、進行波の進む方向と
は逆の方向に動かされ、回転力が発生する。ロータ３′
が回転運動を始めると回転体１′の外周部に取り付けら
れた永久磁石１６も回転し、磁気感応素子１７に対する
磁束が連続的に変化し、それを磁気感応素子１７が検出
して、制御回路部で処理を行う。その結果、停止命令が
制御回路部から出されると圧電体５及び６に印加されて
いる二相交流電圧は回路的に遮断され、弾性体４に進行
波が発生しなくなりライニング材２とリング状の突起部
４ａは全面に渡って接触し、大きな摩擦力を発生して、
ロータ３′を瞬時に停止する。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の磁気式エンコーダ装置付き超
音波モータでは、回転体の外周部に永久磁石が所定間隔
毎に設けられているため、ロータの１回転当たりの磁気
感応素子から得られる出力変化が少な（、精密な位置制
御、速度制御を行う上であまり適していなかった。
また、従来から各種モータに速度・位置検出を行う磁気
式エンコーダ装置を備えたものはあったが、モータの出
力軸方向にエンコーダ部を別に設けていたために、モー
タ部及びエンコーダ部を含む駆動装置全体の厚みを小さ
（することが難しく、用途に限りがあった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、超音波
モータの位置制御及び速度制御の精度を向上させ、かつ
軸方向の厚みを小さくして、小形、軽量、薄形の磁気式
エンコーダ装置付き超音波モータを提供することを目的
とする。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の磁気式１ンコーダ
装置付き超音波モータは、弾性体に圧電体が接合された
ステータと回転体に前記ステータの振動を回転力に換え
るライニング材が貼られたロータと、前記回転体の外周
部又は、外周近辺の上面あるいは下面の円周部に沿って
、磁極を交互に連続的に着磁してなる第一のトラックと
少なくとも一個の磁極を一箇所に着磁してなる第二のト
ラックを無着磁部を介して設け、前記第一、第二のトラ
ックに対向して、前記ロータの回転位置及び速度を検出
する磁気感応素子からなる磁気式エンコーダ装置を備え
たものである。又、外周部に半径方向と垂直な方向へ突
出する壁面を設けた回転体の壁面外周部に沿って、前記
第一、第二のトラックを設け、前記磁気感応素子からな
る磁気式エンコーダ装置を備えたものである。
作用 この構成によって磁気感応素子はロータの回転により生
ずる第１のトラック及び第２のトラック磁束の変化を検
出し位置制御回路部及び速度制御回路部へ信号・を送り
その結果、各制御回路部がら出される指令信号により、
超音波モータの位置・速度制御の精度向上を図ることが
できる。
また、前記構成により、超音波モータの構造が小形で軽
量、薄形化となる。
実施例 以下本発明の一実施例について、第１図及び第２図を参
照しながら説明する。
第１図は本発明の第１の実施例における超音波モータの
構成断面図を示すものであり、第２図はロータと磁気感
応素子の斜視図を示すものである。
なお、従来例と同一構成要素には同一符号を付しその説
明を省略する。
第１図において、３は中心軸１ａを有し、外周部に半径
方向と垂直な方向へ突出する壁面を設けた回転体１とス
テータの振動を回転力に換えるリング形のライニング材
２で構成されるロータである。１５は前記ロータの外周
部と適当な間隙を設けて取付台９に設置された磁気感応
素子取付台である。次に第２図において、Ｉ３は前記ロ
ータの壁面外周部に磁極を交互に連続的に変えて、着磁
してなる第１のトラック１３ｂと互いに相異なる磁極を
一箇所に着磁してなる第２のトラック１３ｃを凹溝状に
形成した無着磁部１３ａをはさんで、一体内に形成して
なる樹脂成形磁石である。１４は磁気感応素子取付台１
５に設けられ、第１のトラック１３ｂにおける磁束変化
を検出するＦＧ部センサ１４ａと第２のトラック１３ｃ
における磁束変化を検出するインデックス部センサ１４
ｂａび各センサと回路部の入出力を行う入出力リード線
１４ｃからなる磁気感応素子である。
以上のように構成された超音波モータについて、以下そ
の動作を説明する。ただし、超音波モータの動作原理に
ついては、従来例と同じであるため省略し、位置・速度
制御動作について説明する。
まず、ロータ３の回転運動が始まると磁気感応素子１４
に対する第１のトラック１３ｂ及び第２のトラック１３
ｃに設けられた磁極から発する磁束が変化し、その磁束
の変化は磁気感応素子１４に設けられたＦＣ部センサ１
４ａとインデックス部センサ１４ｂにより検出され、検
出された信号はフィードバック信号として位置制御回路
部及び速度制御回路部へ入出力リード腺１４ｃを介して
送られる。その結果、各制御回路部から超音波モータ本
体に指令信号が出され、超音波モータの位置・速度制御
が行われる。
以上のように本実施例によれば中心軸を有し、外周部に
半径方向と垂直な方向へ突出する壁面を設けた回転体と
リング形のライニング材で構成されるロータの壁面外周
部に磁極を交互に連続的に変えて着磁してなる第１のト
ラックと互いに相異なる磁極を一箇所に着磁してなる第
２のトラックを無着磁部をはさんで一体形成して設け、
この第１、第２のトラックに対向して設けた磁気感応素
子から構成される磁気式エンコーダ装置を超音波モータ
に利用することで、位置・速度制御の精度を向上させる
ことができ、かつ従来のエンコーダ部を出力軸方向に別
に設けていたのと比べ、構造が小形で軽量、薄形化にな
るため、幅広い用途の超音波モータが実現可能となる。
発明の効果 以上のように本発明は、回転体の外周部に磁極を交互に
連続的に着磁してなる第１のトラックと少なくとも一個
の磁極を一箇所に着磁してなる第２のトラックを無着磁
部をはさんで設け、この第１、第２のトラックに対向し
て設けた磁気感応素子から構成される磁気式エンコーダ
装置を備えたことにより、位置・速度制御の精度を向上
させることができ、構造が小形で軽量、薄形となるため
、プリンタ、電子タイプライタＰＰＣ，ＦＡＸ、カード
リーグ等のＯＡ機器はもちろん、ＨＡ分野及び音響・映
像機器を含めた各種分野への利用が可能となる優れた磁
気式エンコーダ装置付き超音波モータを実現できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例における磁気式エンコー
ダ装置付き超音波モータの構成断面図、第２図はロータ
と磁気感応素子の斜視図、第３図は従来の磁気式エンコ
ーダ装置付き超音波モータの構成断面図である。 ３・・・・・・ロータ、７・・・・・・ステータ、１３
・・・・・・樹脂成形磁石、１４・・・・・・磁気感応
素子。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第２図 Ｌ 第３図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 　（１）弾性体に進行波を発生させる圧電体が接合され
    たステータと円形の外周を有する回転体に前記ステータ
    の振動を回転力に換えるライニング材が貼られたロータ
    と前記回転体の外周部に沿って、磁極を交互に連続的に
    着磁してなる第一のトラックと少なくとも一個の磁極を
    一箇所に着磁してなる第二のトラックを無着磁部を介し
    て設け、前記第一，第二のトラックに対向して前記ロー
    タの回転位置及び速度を検出する磁気感応素子からなる
    磁気式エンコーダ装置を備えた磁気式エンコーダ装置付
    き超音波モータ。
  2. 　（２）外周部に半径方向と垂直な方向へ突出する壁面
    を設けた回転体の壁面外周部に沿って、磁極を交互に連
    続的に着磁してなる第一のトラックと少なくとも一個の
    磁極を一箇所に着磁してなる第二のトラックを設け、前
    記第一，第二のトラックに対向して、前記ロータの回転
    位置及び速度を検出する磁気感応素子からなる磁気式エ
    ンコーダ装置を備えた特許請求の範囲第一項記載の磁気
    式エンコーダ装置付き超音波モータ。
JP63060997A 1988-03-15 1988-03-15 磁気式エンコーダ装置付き超音波モータ Pending JPH01234071A (ja)

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JP63060997A JPH01234071A (ja) 1988-03-15 1988-03-15 磁気式エンコーダ装置付き超音波モータ
DE19893990206 DE3990206C2 (de) 1988-03-15 1989-03-14 Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung
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PCT/JP1989/000273 WO1989008945A1 (en) 1988-03-15 1989-03-14 Supersonic motor with magnetic encoder

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