JPH01243862A - 超音波モータのロータ回転角度測定装置 - Google Patents
超音波モータのロータ回転角度測定装置Info
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- JPH01243862A JPH01243862A JP63071237A JP7123788A JPH01243862A JP H01243862 A JPH01243862 A JP H01243862A JP 63071237 A JP63071237 A JP 63071237A JP 7123788 A JP7123788 A JP 7123788A JP H01243862 A JPH01243862 A JP H01243862A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 7
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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、進行波型超音波モータのステータ外周面の進
行波とその表面振動変位を非接触で検出する光学式微小
振動センサを利用した超音波モータのロータ回転角度測
定装置に関するものである。
行波とその表面振動変位を非接触で検出する光学式微小
振動センサを利用した超音波モータのロータ回転角度測
定装置に関するものである。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕超音波振
動により回転力を得る超音波モータは、小型・軽量、低
速・大トルクという特徴を持っているため、ダイレクト
ドライブモータ、精密位置決めモータ等のアクチュエー
タとして非常に注目されている。
動により回転力を得る超音波モータは、小型・軽量、低
速・大トルクという特徴を持っているため、ダイレクト
ドライブモータ、精密位置決めモータ等のアクチュエー
タとして非常に注目されている。
しかしながら超音波モータを上記目的で使用する場合、
フィードバック制御を行なうため、通常ロータの回転角
度を測定するために独立にロータリーエンコーダーを設
ける必要があり、装置の小型化及びコストの低減等にお
いて問題があった。
フィードバック制御を行なうため、通常ロータの回転角
度を測定するために独立にロータリーエンコーダーを設
ける必要があり、装置の小型化及びコストの低減等にお
いて問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので一１上記問題
点を除去し、独立したロータリーエンコーダを設けるこ
となく、ロータの回転角度を測定可能とした超音波モー
タのロータ回転角度測定装置を提供することにある。
点を除去し、独立したロータリーエンコーダを設けるこ
となく、ロータの回転角度を測定可能とした超音波モー
タのロータ回転角度測定装置を提供することにある。
進行波型の超音波モータのロータ回転角度を測定するロ
ータ回転角度測定装置において、第１図に示すように、
超音波モータのステータ２の外周面の進行波に伴う表面
振動変位を検出するための光学式微小振動センサ本体６
を具備する光学式微小振動センサを設け、この光学式微
ノ」１振動センサの反射ミラー８、集光レンズ９及び反
射ミラー１０からなるプローブ光集光レンズ系をロータ
１と一体に回転できるように固定し、ステータ２の外周
部の表面変位検出部のステーク２の表面にプローブ光反
射膜１６を形成許せ、光学式微小振動センサ本体６から
の出力信号と進行波を励振するための圧電セラミックス
素子３の励振信号との間の位相差を位相差検出回路１３
により検出することによってロータ回転角度を測定する
ように構成した。
ータ回転角度測定装置において、第１図に示すように、
超音波モータのステータ２の外周面の進行波に伴う表面
振動変位を検出するための光学式微小振動センサ本体６
を具備する光学式微小振動センサを設け、この光学式微
ノ」１振動センサの反射ミラー８、集光レンズ９及び反
射ミラー１０からなるプローブ光集光レンズ系をロータ
１と一体に回転できるように固定し、ステータ２の外周
部の表面変位検出部のステーク２の表面にプローブ光反
射膜１６を形成許せ、光学式微小振動センサ本体６から
の出力信号と進行波を励振するための圧電セラミックス
素子３の励振信号との間の位相差を位相差検出回路１３
により検出することによってロータ回転角度を測定する
ように構成した。
上記の如く、超音波モータのロータ回転角度測定装置を
構成することにより、ステーク外周面の進行波を一種の
分度器と考え、その表面振動変位を検出することによっ
て、超音波モータの外形寸法を殆ど大きくすることなく
、ロータとステータの相対回転角度を測定することが可
能となる。
構成することにより、ステーク外周面の進行波を一種の
分度器と考え、その表面振動変位を検出することによっ
て、超音波モータの外形寸法を殆ど大きくすることなく
、ロータとステータの相対回転角度を測定することが可
能となる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る超音波モータのロータ回転角度測
定装置の構成を示すブロック図である。
定装置の構成を示すブロック図である。
同図において、１は超音波モータのロータ、２は超音波
モータのリング状のステータ、３はステータ２の外周面
に進行波を発生させる圧電セラミックス素子である。４
は前記圧電セラミックス素子３の駆動信号発生回路、５
は前記駆動信号発生回路回路からの駆動信号を適当なレ
ベルに増幅する圧電セラミックス素子３の駆動回路であ
る。６は前記ステータ２の外周面に生じる進行波の表面
振動変位を光学的に非接触で検出する光学式微小振動セ
ンサの本体、７は前記光学式微小振動センサ本体６から
のプローブレーザ光である。このプローブレーザ光７は
中空のロータ１の軸中を通り、先ず反射ミラー８によっ
て光路がロータ１の円板外周に向けられ、次にステータ
２の表面において、プローブレーザ光７をスポット状に
球光許せるための集光レンズ９を通り、最後に反射ミラ
ー１０によってプローブレーザ光７がステータ表面に対
して垂直に入射するように９０＠光路が変換される。こ
れら反射ミラー８、集光レンズ９及び反射ミラー１０は
ロータ１に埋め込み固定され、ロータ１と一体に回転す
る。
モータのリング状のステータ、３はステータ２の外周面
に進行波を発生させる圧電セラミックス素子である。４
は前記圧電セラミックス素子３の駆動信号発生回路、５
は前記駆動信号発生回路回路からの駆動信号を適当なレ
ベルに増幅する圧電セラミックス素子３の駆動回路であ
る。６は前記ステータ２の外周面に生じる進行波の表面
振動変位を光学的に非接触で検出する光学式微小振動セ
ンサの本体、７は前記光学式微小振動センサ本体６から
のプローブレーザ光である。このプローブレーザ光７は
中空のロータ１の軸中を通り、先ず反射ミラー８によっ
て光路がロータ１の円板外周に向けられ、次にステータ
２の表面において、プローブレーザ光７をスポット状に
球光許せるための集光レンズ９を通り、最後に反射ミラ
ー１０によってプローブレーザ光７がステータ表面に対
して垂直に入射するように９０＠光路が変換される。こ
れら反射ミラー８、集光レンズ９及び反射ミラー１０は
ロータ１に埋め込み固定され、ロータ１と一体に回転す
る。
上記光学式微小振動センサ本体６としては、例えば特願
昭６２−７９２１３号に開示されたものを用いる。光学
式微小振動センサ本体６によって検出された進行波表面
振動変位信号１１は、増幅回路１２で適当なレベルに増
幅され、位相差検出回路１３に送られる。この位相差検
出回路１３では前記駆動信号発生回路４からの参照信号
１４を受は取り、この参照信号１４と光学式微小振動セ
ンサ６で検出された進行波表面振動変位信号１１との間
の位相差が測定される。これらの測定データは回転角度
演算部１５に送られ、最終的にはロータ１の回転角度が
算出される。以下、上記構成の本発明に係る超音波モー
タのロータ回転角度測定装置で回転角度算出する方法を
説明する。
昭６２−７９２１３号に開示されたものを用いる。光学
式微小振動センサ本体６によって検出された進行波表面
振動変位信号１１は、増幅回路１２で適当なレベルに増
幅され、位相差検出回路１３に送られる。この位相差検
出回路１３では前記駆動信号発生回路４からの参照信号
１４を受は取り、この参照信号１４と光学式微小振動セ
ンサ６で検出された進行波表面振動変位信号１１との間
の位相差が測定される。これらの測定データは回転角度
演算部１５に送られ、最終的にはロータ１の回転角度が
算出される。以下、上記構成の本発明に係る超音波モー
タのロータ回転角度測定装置で回転角度算出する方法を
説明する。
今、ステータ２の外周面のある点にプローブレーザ光７
のスポットが位置し、その点での参照信号１４と進行波
表面振動変位信号１１との間の位相差をΦ。（但し１Φ
。Ｉ≦１８０°）とする。
のスポットが位置し、その点での参照信号１４と進行波
表面振動変位信号１１との間の位相差をΦ。（但し１Φ
。Ｉ≦１８０°）とする。
そして、今のロータ１の回転角度を仮の基準角度とする
と、この基準角度からの相対角度θは、θ＝（Φ−Φ。
と、この基準角度からの相対角度θは、θ＝（Φ−Φ。
）×λ／（３ｓＯＸＲ）（度）・・・・・・・・（１）
で与えられる。ここでΦ （度）はロータ１の新しい回
転角度における位相差、λは進行波の波長、Ｒは進行波
の表面振動変位の検出点半径である。
転角度における位相差、λは進行波の波長、Ｒは進行波
の表面振動変位の検出点半径である。
検出信号の信号対雑音比が高い場合、その参照信号に対
する位相差の測定精度は、−周期３６００の数百分の１
から１／１０００程度は比較的容易に得られる。今例え
ばステーク外周面に１００λの進行波が生じているとす
れば、ロータ１の角度」１１定分解能は１／（１００Ｘ
１００Ｏ）となり、非常に高分解能の角度測定が可能と
なる。
する位相差の測定精度は、−周期３６００の数百分の１
から１／１０００程度は比較的容易に得られる。今例え
ばステーク外周面に１００λの進行波が生じているとす
れば、ロータ１の角度」１１定分解能は１／（１００Ｘ
１００Ｏ）となり、非常に高分解能の角度測定が可能と
なる。
なお、Φの参照信号に対する進み遅れ（ロータ１の回転
方向）の判別は、参照信号として互いに９０°位相の異
なる２つの参照信号を用意し、この２つの参照信号に対
する検出変位信号の位相差測定を行なうことによって可
能である。また、進行波の伝搬波長大は、使用するステ
ータ２、圧電セラミックス素子３の特性によって異なる
。相対角度θを独立に他の高精度角度センサで校正する
ことによって逆に得るのが望ましい。
方向）の判別は、参照信号として互いに９０°位相の異
なる２つの参照信号を用意し、この２つの参照信号に対
する検出変位信号の位相差測定を行なうことによって可
能である。また、進行波の伝搬波長大は、使用するステ
ータ２、圧電セラミックス素子３の特性によって異なる
。相対角度θを独立に他の高精度角度センサで校正する
ことによって逆に得るのが望ましい。
ステータ２の外周部表面のプローブレーザ光７の焦点近
傍の全円周部は、プローブレーザ光７の反射率を高める
ため、例えば保護膜Ｍ ｇ Ｆ ｘ付きのアルミニウム
蒸着膜で作ったレーザ光反射膜１６が付されている。
傍の全円周部は、プローブレーザ光７の反射率を高める
ため、例えば保護膜Ｍ ｇ Ｆ ｘ付きのアルミニウム
蒸着膜で作ったレーザ光反射膜１６が付されている。
なお、本発明に係る超音波モータのロータ回転角度測定
装置は上記実施例の構成に限定されるものではなく、い
くつかの変形が考えられる。例えば、光学式微小振動セ
ンサ６からの反射ミラー８へのプローブレーザ光７の導
光に偏波面保存光ファイバーを用いることができる。こ
のようにすれば、超音波モータと光学式微小振動センサ
６が分離され、外見上超音波モータの寸法を殆ど大きく
することなくロータ１の回転角度を測定することが可能
となる。
装置は上記実施例の構成に限定されるものではなく、い
くつかの変形が考えられる。例えば、光学式微小振動セ
ンサ６からの反射ミラー８へのプローブレーザ光７の導
光に偏波面保存光ファイバーを用いることができる。こ
のようにすれば、超音波モータと光学式微小振動センサ
６が分離され、外見上超音波モータの寸法を殆ど大きく
することなくロータ１の回転角度を測定することが可能
となる。
以上説明したように本発明によれば、ステータ外周面の
進行波を一種の分度器と考え、その表面振動変位を検出
することによって、超音波モータの外形寸法を殆ど大き
くすることなく、ロータとステータの相対回転角度を測
定できる優れた効果が得られる。
進行波を一種の分度器と考え、その表面振動変位を検出
することによって、超音波モータの外形寸法を殆ど大き
くすることなく、ロータとステータの相対回転角度を測
定できる優れた効果が得られる。
第１図は本発明に係る超音波モータのロータ回転角度測
定装置の構成を示すブロック図である。 図中、１・・・・ロータ、２・・・・ステータ、３・・
・・圧電セラミックス素子、４・・・・駆動信号発生回
路、５・・・・駆動回路、６・・・・光学式微小振動セ
ンサ本体、７・・・・プローブレーザ光、８・・・・反
射ミラー、９・・・・集光レンズ、１ｏ・・・・反射ミ
ラー、１１・・・・進行波表面振動変位信号、１２・・
・・増幅回路、１３・・・・位相差検出回路、１４・・
・・参照信号、１５・・・・回転角度演算部。
定装置の構成を示すブロック図である。 図中、１・・・・ロータ、２・・・・ステータ、３・・
・・圧電セラミックス素子、４・・・・駆動信号発生回
路、５・・・・駆動回路、６・・・・光学式微小振動セ
ンサ本体、７・・・・プローブレーザ光、８・・・・反
射ミラー、９・・・・集光レンズ、１ｏ・・・・反射ミ
ラー、１１・・・・進行波表面振動変位信号、１２・・
・・増幅回路、１３・・・・位相差検出回路、１４・・
・・参照信号、１５・・・・回転角度演算部。
Claims (1)
- 進行波型の超音波モータのロータ回転角度を測定する
ロータ回転角度測定装置において、ステータ外周面の進
行波に伴う表面振動変位を検出するための光学式微小振
動センサを設け、前記光学式微小振動センサのプローブ
光集光レンズ系を前記ロータと一体に回転できるように
固定し、前記ステータ外周部の表面変位検出部のステー
タ表面にプローブ光反射膜を形成させ、前記光学式微小
振動センサからの出力信号と前記進行波を励振するため
の圧電素子励振信号との間の位相差を検出することによ
ってロータ回転角度を測定することを特徴とする超音波
モータのロータ回転角度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071237A JPH0732612B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 超音波モータのロータ回転角度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071237A JPH0732612B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 超音波モータのロータ回転角度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243862A true JPH01243862A (ja) | 1989-09-28 |
| JPH0732612B2 JPH0732612B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=13454889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071237A Expired - Fee Related JPH0732612B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 超音波モータのロータ回転角度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732612B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108512338A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-07 | 西安创联超声技术有限责任公司 | 一体式高精度大力矩旋转行波超声波电机系统 |
| CN109590494A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-09 | 河南理工大学 | 一种超声纵弯车刀的设计方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6258886A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62254668A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波モ−タ |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63071237A patent/JPH0732612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6258886A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62254668A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波モ−タ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108512338A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-07 | 西安创联超声技术有限责任公司 | 一体式高精度大力矩旋转行波超声波电机系统 |
| CN108512338B (zh) * | 2018-04-09 | 2024-03-19 | 西安创联超声技术有限责任公司 | 一体式高精度大力矩旋转行波超声波电机系统 |
| CN109590494A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-09 | 河南理工大学 | 一种超声纵弯车刀的设计方法 |
| CN109590494B (zh) * | 2018-11-28 | 2020-09-04 | 河南理工大学 | 一种超声纵弯车刀的设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732612B2 (ja) | 1995-04-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |