JPH0213277A - Drive circuit for ultrasonic linear motor - Google Patents

Drive circuit for ultrasonic linear motor

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Publication number
JPH0213277A
JPH0213277A JP63160504A JP16050488A JPH0213277A JP H0213277 A JPH0213277 A JP H0213277A JP 63160504 A JP63160504 A JP 63160504A JP 16050488 A JP16050488 A JP 16050488A JP H0213277 A JPH0213277 A JP H0213277A
Authority
JP
Japan
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vibrator
frequency
drive
voltage
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP63160504A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Yoshioka
茂樹 吉岡
Shoichi Maeda
昭一 前田
Masayuki Toda
正之 任田
Satoshi Ichikawa
聡 市川
Hideyuki Shibuya
渋谷 秀幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP63160504A priority Critical patent/JPH0213277A/en
Publication of JPH0213277A publication Critical patent/JPH0213277A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve resonance efficiency of a piezoelectric vibrator by additionally providing a drive circuit with a circuit, which applies voltage of a frequency out of the resonance frequency to the piezoelectric vibrator in a condition that its temperature is always raised to a saturation temperature and stops the drive. CONSTITUTION:A driving circuit of an ultrasonic linear motor is provided with a select switch 11, frequency select circuit 13, high frequency oscillator 15 and a power amplifier 17, and an output line 18 of the driving circuit is connected to a vibrator 1 constituting a mover 4. A frequency voltage applying circuit, which applies voltage of a frequency out of the resonance frequency to advance drive legs 3a, 3b to right and left driving and stopping the vibrator 1 in a condition that its temperature is always raised to a saturation temperature, is built in said frequency select circuit 13. Hence in a stop position of the select switch 11, the voltage of frequency is applied to the vibrator 1 through the high frequency oscillator 15 from said applying circuit, when a vibrator temperature reaches the saturation temperature, the select switch 11 is placed, for instance, in a right advance position, and drive is started.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は交流又は直流パルス電源により駆動される振動
子と、この振動子に連結された弾性体で成る駆動足とに
よって構成された超音波リニアモータの駆動回路に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an ultrasonic linear motor comprising a vibrator driven by an alternating current or direct current pulse power source and a drive leg made of an elastic body connected to the vibrator. The present invention relates to a drive circuit.

従来の技術 従来から超音波振動子を用いた各種モータ例が提案され
ているが、その−例として特開昭60−148384号
公報には、振動子により振動を加えられる振動片及び該
振動子と面接触する接触体とから成る構成における前記
振動子が、前記接触体と振動子との接触面の法線方向に
振動を加える振動子と、前記法線方向に対して一定の角
度をなす方向に振動を加える別の振動子とから成る振動
波モータの構成例が開示されている。このような構成に
よれば、異なる2方向の振動の合成によって振動片に楕
円運動を発生させて、走行面と振動片の相対移動を行わ
せることが出来る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Various examples of motors using ultrasonic vibrators have been proposed in the past, and as an example, Japanese Patent Laid-Open No. 148384/1984 describes a vibrating piece to which vibration is applied by a vibrator and the vibrator. and a contact body in surface contact with the vibrator, the vibrator applying vibration in a direction normal to a contact surface between the contact body and the vibrator, and forming a constant angle with respect to the normal direction. A configuration example of a vibration wave motor including another vibrator that applies vibration in a direction is disclosed. According to such a configuration, it is possible to generate elliptical motion in the vibrating element by combining vibrations in two different directions, and to cause relative movement between the running surface and the vibrating element.

更に他の超音波振動子を用いたりニアモータの例として
、第15図に示した如く、表面に圧電振動子又は電歪振
動子lが接着固定された弾性体で成る基部2と、該基部
2の裏面側両端部から垂直方向で且つ前記振動子1と逆
方向に突設された一対の弾性体で成る駆動足3a、3b
とによって移動子4を形成した構造が考えられる。図中
5a。
Furthermore, as an example of using another ultrasonic vibrator or a near motor, as shown in FIG. drive legs 3a, 3b formed of a pair of elastic bodies protruding from both ends of the back side in a vertical direction and in a direction opposite to the vibrator 1;
A structure in which the mover 4 is formed by the following can be considered. 5a in the figure.

5bは」二足の振動子1に特定の周波電圧を印加するた
めのリード線である。
5b is a lead wire for applying a specific frequency voltage to the bipedal vibrator 1.

このような構成によれば、リード線5a、5bを介して
図外の駆動回路から振動子1に対して特定の周波電圧を
印加すると、この振動子lに縦振動が励起されて、この
縦振動が弾性体で成る基部2を介して一対の駆動足3a
、3bに伝えられ、該駆動足3a、3bに弾性体のたわ
み振動と前記縦振動とが合成された楕円振動が励起され
る。この時、一対の駆動足3a、3bの共振周波数を異
ならしめておくことによって、両駆動足3a、3bの振
動に位相差が発生し、前記済円振動は一対の駆動足から
走行面6に伝達されて、該駆動足3a、3bと走行面6
との摩擦力によって移動子4を走行面6に沿って走行さ
せることができる。図示例の場合、駆動足3a、3bは
その厚みE、  Fがそれぞれ異なっており、これによ
り両駆動足3a、3bの共振周波数を異ならしめている
。又移動子4の走行方向は交流電源の周波数及び電圧を
変化させることによって、左右何れかの方向に変更され
るので、希望する任意の方向に移動子を走行させること
ができる。
According to such a configuration, when a specific frequency voltage is applied to the vibrator 1 from a drive circuit (not shown) via the lead wires 5a and 5b, longitudinal vibration is excited in the vibrator 1, and this longitudinal vibration is excited. The vibration is transmitted through the base 2 made of an elastic body to the pair of drive legs 3a.
, 3b, and an elliptical vibration, which is a combination of the flexural vibration of the elastic body and the longitudinal vibration, is excited in the drive legs 3a, 3b. At this time, by making the resonance frequencies of the pair of driving legs 3a and 3b different, a phase difference occurs in the vibrations of both driving legs 3a and 3b, and the circular vibration is transmitted from the pair of driving legs to the running surface 6. The drive legs 3a, 3b and the running surface 6
The movable element 4 can be caused to travel along the running surface 6 by the frictional force between the movable element 4 and the travel surface 6. In the illustrated example, the driving legs 3a and 3b have different thicknesses E and F, respectively, which makes the resonance frequencies of the driving legs 3a and 3b different. Furthermore, since the moving direction of the moving element 4 can be changed to either the left or right by changing the frequency and voltage of the AC power source, the moving element 4 can be moved in any desired direction.

発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来の超音波リニアモータ、特
に特開昭60−148384号公報に記載された構成例
にあっては、異なる方向に振動を与える2個の振動子を
設け、且つ夫々の振動子に位相の異なる電圧を印加しな
ければならないため、コストが高騰してしまうという難
点がある外、駆動のための回路構成が;g雑となり、製
作に要する工程が煩瑣であるという難点があった。
Problems to be Solved by the Invention However, such conventional ultrasonic linear motors, particularly the configuration example described in Japanese Patent Application Laid-open No. 148384/1984, have two vibrators that vibrate in different directions. In addition to the disadvantage that the cost increases because it is necessary to set up a vibrator and apply voltages with different phases to each vibrator, the circuit configuration for driving becomes complicated and the manufacturing process is complicated. There was a problem with this.

一方、第15図に示した構成例の場合、前記振動子1を
右行又は左行させるための駆動周波数の温度依存性が高
いため、移動子4を全ての温度条件下で直ちに走行駆動
させることができない場合があるという課題があった。
On the other hand, in the case of the configuration example shown in FIG. 15, since the drive frequency for moving the vibrator 1 to the right or left has a high temperature dependence, the mover 4 is immediately driven to run under all temperature conditions. The problem was that there were times when it was not possible to do so.

即ち前記振動子lは、所定の周波電圧を印加した直後か
ら外気温度から自己発熱により特定の速度で昇温を開始
するとともに、前記移動子4を走行させるための共振周
波数も温度とともに変化するため、振動子1に印加する
共振周波数も温度と適合して変化するように予め駆動回
路を設定しなければならず、従って駆動回路1体の構成
が複雑になってしまうとともに所定の温度範囲以外では
移動子4の走行動作が行われなくなるという難点がある
。換言すれば振動子1に所定の周波電圧を印加してから
一定時間経過して、振動子lが所定の温度以上に昇昌し
た後でないと移動子4が走行を開始せず、又走行を継続
させるためには、前記共振周波数と温度との関係が予め
設定した所定の領域内にあることが要求されるものであ
って、上記の領域以外での移動子4の走行が不可能であ
る。
That is, the vibrator 1 starts to raise its temperature from the outside air temperature at a specific speed due to self-heating immediately after applying a predetermined frequency voltage, and the resonant frequency for driving the movable element 4 also changes with the temperature. , the drive circuit must be set in advance so that the resonant frequency applied to the vibrator 1 changes in accordance with the temperature. Therefore, the configuration of the drive circuit becomes complicated and it cannot be used outside of a predetermined temperature range. There is a drawback that the moving operation of the mover 4 is no longer performed. In other words, the mover 4 will not start running unless a certain period of time has elapsed since the application of a predetermined frequency voltage to the vibrator 1 and the temperature of the vibrator l has risen to a predetermined temperature or higher. In order to continue, the relationship between the resonance frequency and the temperature is required to be within a predetermined range, and it is impossible for the mover 4 to run outside the above range. .

更に振動子1に通常の正負正弦電圧を長時間印加すると
、プラスマイナスの電圧によって振動子1を構成する圧
電素子の急激な分極及び反転作動が誘起されて、振動子
lの自己発熱作用が大となり、且つ高温度における残留
変位量が小さくなって、共振効率の低下をもたらすとい
う難点を有している。
Furthermore, if normal positive and negative sinusoidal voltages are applied to the vibrator 1 for a long period of time, the positive and negative voltages induce rapid polarization and reversal of the piezoelectric element that constitutes the vibrator 1, and the self-heating effect of the vibrator 1 becomes large. In addition, the amount of residual displacement at high temperatures becomes small, resulting in a reduction in resonance efficiency.

そこで本発明はこのような従来の超音波リニアモータの
駆動手段が有している課題を解消して、移動子の走行時
における振動子の温度依存性をなくすことができるとと
もに、該振動子に対して所定の周波電圧を印加すると同
時に移動子の走行が開始され、しかも長時間の走行時に
あっても振動子の発熱量を小さく抑えて、圧電素子の残
留変位量を大きく保ち、共振効率を向上させることがで
きる超音波リニアモータの駆動回路を提供することを目
的とするものである。
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional driving means of an ultrasonic linear motor, eliminates the temperature dependence of the vibrator when the moving element is running, and makes it possible to As soon as a predetermined frequency voltage is applied, the moving element starts running, and even during long running, the amount of heat generated by the transducer is kept small, the residual displacement of the piezoelectric element is kept large, and the resonance efficiency is improved. It is an object of the present invention to provide a drive circuit for an ultrasonic linear motor that can be improved.

問題点を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、弾性体で成る基
部と、該基部の両端部から垂直方向に突設されて相互に
共振周波数の異なる一対の駆動足と、前記基部もしくは
一対の駆動足間に固定されて、上記一対の駆動足の振動
を励起する圧電振動子又は電歪振動子とによって移動子
を構成するとともに、前記圧電振動子又は電歪振動子に
所定の周波電圧を印加することにより、共振周波数の相
異に基づいて前記駆動足を右行もしくは左行させる駆動
回路を具備した構成において、先ず請求項1により、上
記駆動回路に、駆動足が右行もしくは左行する共振周波
数からはずれた周波電圧を印加して、圧電振動子又は電
歪振動子を常時飽和温度にまで昇温させた状態で移動子
の走行を停止させる周波電圧印加回路を付設した超音波
リニアモータの駆動回路の構成にしてあり、請求項2に
より、圧電振動子又は電歪振動子への周波電圧の印加時
における該振動子の温度値を検出する手段を設ける一方
、前記駆動回路に、検出された温度値に基づいてこの温
度条件下で駆動足が右行もしくは左行する共振周波数に
適合する周波電圧をセレクトする周波電圧選択回路を付
設した構成にしである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention includes a base made of an elastic body, and a pair of drive legs that project vertically from both ends of the base and have mutually different resonance frequencies. and a piezoelectric vibrator or an electrostrictive vibrator that is fixed to the base or between the pair of driving legs and excites the vibration of the pair of driving legs, and the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator In a configuration comprising a drive circuit that moves the drive leg to the right or to the left based on the difference in resonance frequency by applying a predetermined frequency voltage to the child, first, according to claim 1, the drive circuit includes a drive circuit. Applying a frequency voltage that deviates from the resonance frequency at which the foot moves to the right or left to stop the movement of the mover while keeping the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator constantly heated to its saturation temperature. It is configured as a drive circuit for an ultrasonic linear motor with an attached circuit, and according to claim 2, means for detecting a temperature value of a piezoelectric vibrator or an electrostrictive vibrator when a frequency voltage is applied to the vibrator is provided. On the other hand, the drive circuit has a configuration in which a frequency voltage selection circuit is attached to the drive circuit to select a frequency voltage suitable for a resonance frequency at which the drive foot moves to the right or left under the temperature condition based on the detected temperature value. .

更に請求項3により、上記駆動回路に、圧電振動子又は
電歪振動子への周波電圧の印加停止時に該圧Ti振動子
又は電歪振動子の残留変位量を高めるための正電圧を供
給する電圧発生器を付設した構成にしてあり、請求項4
により、上記駆動回路に、圧電振動子又は電歪振動子へ
常時圧の直流バイアス電圧を印加して、高温時における
前記圧電振動子又は電歪振動子の残留歪量を保持する周
波電圧印加回路を付設した駆動回路の構成にしである。
Furthermore, according to claim 3, a positive voltage is supplied to the drive circuit for increasing the amount of residual displacement of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator when application of the frequency voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator is stopped. Claim 4: The structure includes a voltage generator.
A frequency voltage application circuit that applies a constant DC bias voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator to the drive circuit to maintain the amount of residual strain in the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator at high temperatures. The configuration of the drive circuit is as follows.

作用 前記請求項1記載の超音波リニアモータの駆動回路によ
れば、周波電圧印加回路から圧電振動子もしくは電歪振
動子に対して、駆動足が右行もしくは左行する共振周波
数からはずれた周波電圧が印加されて、該圧電振動子ま
たは電歪振動子が常時飽和温度にまで昇温された状態で
移動子の走行が停止されているので、圧電振動子もしく
は電歪振動子が常時飽和温度に達しており、従って該振
動子に対して駆動足を走行させるための周波電圧を印加
した際には、電圧の印加と同時に移動子を直ちに走行開
始させることができる。
According to the drive circuit for an ultrasonic linear motor according to claim 1, the frequency voltage application circuit applies a frequency deviating from the resonant frequency at which the drive foot moves to the right or left to the piezoelectric vibrator or the electrostrictive vibrator. Since the movement of the mover is stopped while the voltage is applied and the temperature of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator is constantly raised to the saturation temperature, the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator is always kept at the saturation temperature. Therefore, when a frequency voltage for causing the drive leg to run is applied to the vibrator, the movable element can immediately start running at the same time as the voltage is applied.

又前記請求項2.?8載のMi音波リニアモータの駆動
囲路によれば、圧電振動子又は電歪振動子へ周波電圧を
印加した際の該振動子の〆温度値が前記検出手段により
検出され、周波電圧選択回路にこの検出された温度値に
基づいてこの4度条件下で移動子を構成する駆動足が右
行もしくは左行する共振周波数に適合する周波電圧がセ
レクトされ、このセレクトされた周波電圧を振動子に供
給することができるので、振動子の作動時における温度
値の大きさに拘わらず、希望する走行動作が直ちに得ら
れて、圧電振動子もしくは電歪振動子の温度依存性をな
くすことができるという作用がもたらされる。
Moreover, the above-mentioned claim 2. ? According to the drive circuit of the Mi sonic linear motor No. 8, when a frequency voltage is applied to the piezoelectric vibrator or the electrostrictive vibrator, the final temperature value of the vibrator is detected by the detection means, and the frequency voltage selection circuit Based on this detected temperature value, a frequency voltage that matches the resonance frequency at which the driving leg constituting the transducer moves to the right or left under this 4 degree condition is selected, and this selected frequency voltage is applied to the transducer. Therefore, regardless of the magnitude of the temperature value during operation of the vibrator, the desired running motion can be obtained immediately, and the temperature dependence of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator can be eliminated. This effect is brought about.

更に前記請求項3記載の駆動回路によれば、振動子への
周波電圧の印加停止時には、常時正の電圧を発生する電
圧発生器から得られる電圧が振動子に印加されることに
より、該振動子の残留変位ユを高めることができて、移
動子の共振効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the drive circuit according to claim 3, when the application of the frequency voltage to the vibrator is stopped, a voltage obtained from a voltage generator that always generates a positive voltage is applied to the vibrator, thereby suppressing the vibration. The residual displacement of the child can be increased, and the resonance efficiency of the mover can be improved.

又、前記請求項4記載の駆動回路によれば、振動子へは
常時正の直流バイアス電圧が印加されているため、通常
の正弦波のようにプラスマイナス方向の電圧が交互に印
加されるものに比して振動子自体の発熱mが小となり、
周波電圧が所定の周波数の範囲から逸脱しにくくなると
いう作用の外、低温時及び高温時における振動子の歪量
が前記正のバイアス電圧を中心としてプラスマイナス方
向に略同じ量だけ歪むので、モータの正常な動作が維持
されるという作用がもたらされる。
Further, according to the drive circuit according to claim 4, since a positive DC bias voltage is always applied to the vibrator, voltages in the plus and minus directions are alternately applied like a normal sine wave. Compared to , the heat generation m of the vibrator itself is small,
In addition to the effect of making it difficult for the frequency voltage to deviate from a predetermined frequency range, the amount of distortion in the vibrator at low and high temperatures is approximately the same amount in the positive and negative directions centering on the positive bias voltage. This has the effect of maintaining normal operation.

実施例 以下図面を参照して本発明にかかる超音波リニアモータ
の駆動回路の各種実施例を、前記従来の構成と同一の構
成部分に同一の符号を付して詳述する。
Embodiments Hereinafter, various embodiments of an ultrasonic linear motor drive circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, with the same reference numerals assigned to the same components as in the conventional structure.

第1図は特許請求の範囲第1項に記載の本発明の一実施
例を示しており、図中11はセレクトスイッチ、13は
周波数選択回路、15は高周波発信器117は電力増幅
器であって、該電力増幅器17から導出された出力ライ
ン18.18が移動子4を構成する振動子lに接続され
ている。尚、第1図に示した移動子4は、弾性体で成る
基部2の両端部から垂直方向に突設されて相互に共振周
波数の異なる一対の駆動足3a、3bと、この駆動17
3a、3b間に固定された圧電振動子又は−歪振動子l
(以下振動子1と略称する)とがら構成されているが、
移動子4の構造は前記第15図に示した構造のものであ
っても良い。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention as set forth in claim 1, in which 11 is a select switch, 13 is a frequency selection circuit, 15 is a high frequency oscillator 117 is a power amplifier, , an output line 18.18 derived from the power amplifier 17 is connected to a vibrator l constituting the mover 4. The movable element 4 shown in FIG.
Piezoelectric vibrator or strain vibrator l fixed between 3a and 3b
(hereinafter abbreviated as oscillator 1).
The structure of the mover 4 may be that shown in FIG. 15 above.

上記基部2及び駆動足3a、3bは、弾性材料、例えば
アルミニウム、黄銅、ステンレス、鉄、ガラス材料、ジ
ュラルミン或はこれらを複合した材料等の振動を良好に
伝達し得る弾性材料から構成される。
The base portion 2 and the drive legs 3a, 3b are made of an elastic material that can transmit vibrations well, such as aluminum, brass, stainless steel, iron, glass material, duralumin, or a composite material thereof.

又振動子1は積層型の圧電素子、又は電歪素子から構成
されており、上記以外にも単板の圧電、電歪振動子、又
は単板の圧電、電歪振動子と弾性振動体を組み合わせた
所謂ランジュバン振動子等を用いることが出来る。この
振動子1に駆動周波電圧を加えると、その周波電圧の周
波数に応じた周波数で振動し、この振動が駆動足3a、
3bに伝えられて該駆動足3a、3bを走行面6に沿っ
て走行させることが出来る。
In addition, the vibrator 1 is composed of a laminated piezoelectric element or an electrostrictive element, and in addition to the above, a single plate piezoelectric or electrostrictive vibrator, or a single plate piezoelectric or electrostrictive vibrator and an elastic vibrator can be used. A combination of so-called Langevin oscillators or the like can be used. When a driving frequency voltage is applied to this vibrator 1, it vibrates at a frequency corresponding to the frequency of the frequency voltage, and this vibration causes the driving legs 3a,
3b, the driving legs 3a, 3b can be caused to travel along the running surface 6.

前記セレクトスイッチ11は移動子4の右行。The select switch 11 is on the right row of the mover 4.

停止、左行の何れかを選択するスイッチであり、周波数
選択回路13は前記セレクトスイッチ11の指示により
振動子lへ供給する駆動周波数を決・ビする機能を何し
ている。又高周波発振器15は前記周波数選択回路13
で選択された周波数の正弦波を発振するものであり、電
力増幅器17は該高周波発振器17からの正弦波発振出
力を増幅して、この発振出力を前記振動子lに供給する
This is a switch for selecting either stop or left row, and the frequency selection circuit 13 has the function of determining the drive frequency to be supplied to the vibrator l according to the instruction from the selection switch 11. Further, the high frequency oscillator 15 is connected to the frequency selection circuit 13.
The power amplifier 17 amplifies the sine wave oscillation output from the high frequency oscillator 17 and supplies this oscillation output to the vibrator l.

−力筒2図は、移動子4を走行させる際の温度と、前記
高周波発振器15から出力される正弦波の周波数との関
係を示すグラフであり、グラフ■は移動子4を右行させ
る際の周波数特性を示すものであって、振動子lの温度
がao’cでは周波数が98KIIz、 100℃で8
8KIIzとなっていて、温度の上昇とともに周波数と
温度とが逆比例の関係にある。
- Figure 2 is a graph showing the relationship between the temperature when moving the moving element 4 and the frequency of the sine wave output from the high-frequency oscillator 15, and the graph ■ is when moving the moving element 4 to the right. It shows the frequency characteristic of
8KIIz, and as the temperature rises, the frequency and temperature are in an inversely proportional relationship.

又グラフ■は移動子4を左行させる際の周波数特性を示
すものであって、同様に振動子1の温度が30℃で71
Kllz、 iQQ℃で57KIlzとなっていて、右
行時の場合と同様に温度上昇とともに共振周波数と温度
とが逆比例の関係にある。図中の破線8.8は移動子4
を走行駆動させることが可能な領域を示している。
Graph ■ shows the frequency characteristics when moving the movable element 4 to the left. Similarly, when the temperature of the vibrator 1 is 30°C,
Kllz, iQQ is 57KIlz at °C, and as with the case of rightward movement, the resonant frequency and temperature are in an inversely proportional relationship as the temperature rises. The broken line 8.8 in the figure is the mover 4
It shows the area where it is possible to drive the vehicle.

一方、第3図は前記振動子1に所定の周波電圧を印加し
てから経過する時間(分)と、該振動子lの温度との関
係を示すグラフであり、同図によれば周波電圧を印加開
始後の時間が1分経過した際に振動子1の温度が90°
Cに達し、約3分後には100°C(飽和温度)に達す
る。従って振動子1に特定の周波電圧を印加した際に、
印加開始時点がら一定時間が経過して振動子1のt温度
が所定の温度(図示例では30°C)から飽和温度(図
示例では100°C)の範囲内で前記振動子lに対して
前記第2図に示した所定の周波電圧を印加することによ
り、移動子4を右行または左行させることができる。
On the other hand, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the time (minutes) that elapses after a predetermined frequency voltage is applied to the vibrator 1 and the temperature of the vibrator l. When 1 minute has passed after the start of application, the temperature of vibrator 1 reaches 90°.
The temperature reaches 100°C (saturation temperature) in about 3 minutes. Therefore, when applying a specific frequency voltage to the vibrator 1,
After a certain period of time has elapsed since the start of application, the t temperature of the vibrator 1 is within the range of a predetermined temperature (30°C in the illustrated example) to the saturation temperature (100°C in the illustrated example) for the vibrator l. By applying the predetermined frequency voltage shown in FIG. 2, the moving element 4 can be moved to the right or left.

上記第2図、第3図に示した振動子lの周波特性及び温
度特性に鑑み、本第1実施例における周波数選択回路1
3には、移動子4を構成する駆動足3a、3bが右行も
しくは左行する共振周波数からはずれた周波電圧を印加
して、振動子lが常時飽和温度にまで昇温させた状態で
駆動停止する周波電圧印加回路が内蔵されている。
In view of the frequency characteristics and temperature characteristics of the vibrator l shown in FIGS. 2 and 3 above, the frequency selection circuit 1 in the first embodiment
3, a frequency voltage that is different from the resonance frequency at which the drive legs 3a and 3b constituting the mover 4 move to the right or left is applied, and the vibrator l is driven with the temperature raised to the saturation temperature at all times. It has a built-in frequency voltage application circuit that stops it.

かかる構成を有する実施例の作用を以下に説明する。即
ちセレクトスイッチ11が停止位置にある際には、周波
数選択回路13に内蔵されている前記周波電圧印加回路
から高周波発振器15を介して振動子1に対して20K
Hzの周波電圧が印加される。この20KHzとは、振
動子lが固定された前記駆動足3a、3bが右行もしく
は左行する際の共振周波数からはずれた周波電圧である
(第2図の破線8,8外の領域)。このような場合であ
っても前記振動子1の温度は第3図に示したごとく急上
昇して、印加開始後の時間が1分経過した際に90℃に
達し、約3分後には飽和)!!変である100℃に達す
るが、前記したように20Kllzの周波電圧が第2図
の破線8,8に示した共振周波数領域に入っていないの
で、移動子4は停止された状態を保っている。
The operation of the embodiment having such a configuration will be explained below. That is, when the select switch 11 is in the stop position, a voltage of 20K is applied to the vibrator 1 from the frequency voltage application circuit built in the frequency selection circuit 13 via the high frequency oscillator 15.
A frequency voltage of Hz is applied. This 20 KHz is a frequency voltage that deviates from the resonance frequency when the drive legs 3a, 3b to which the vibrator 1 is fixed moves to the right or left (the area outside the broken lines 8, 8 in FIG. 2). Even in such a case, the temperature of the vibrator 1 rises rapidly as shown in Fig. 3, reaching 90°C one minute after the start of application, and saturating after about three minutes.) ! ! However, as mentioned above, the frequency voltage of 20 Kllz does not fall within the resonant frequency region shown by the broken lines 8 and 8 in Fig. 2, so the mover 4 remains in a stopped state. .

次にセレクトスイッチ11を右行位置に倒した場合を想
定すると、その時点で既に振動子lが飽和温度である1
00°Cに達しているので、前記周波数選択回路13が
高周波発振器15に対して88 K II2の周波電圧
を出力するように指示する。すると該高周波発振器15
から86HIzの周波電圧が出力され、この周波電圧が
電力増幅器17で増幅されて移動子4の振動子lに印加
されて、移動子4が直ちに右行を開始する。この時の作
動は、先ず振動子lの振動が駆動足3a、3bに対して
たわみ振動として伝達され、該駆動足3a、3bの先端
部に前記振動とたわみ振動とが合成された楕円振動が励
起されるとともに両駆動足3a、3bの共振周波数が異
なっているため、両駆動足3a、3b間には振動の位相
差が発生して、前記楕円振動及び駆動足3a、3bと走
行面6間の摩擦力によって、移動子1が右行を開始する
。尚、移動子4の移動連関は、印加する周波電圧の電圧
値を変えることによって調節可能である。
Next, suppose that the select switch 11 is turned to the right position.
Since the temperature has reached 00°C, the frequency selection circuit 13 instructs the high frequency oscillator 15 to output a frequency voltage of 88K II2. Then, the high frequency oscillator 15
A frequency voltage of 86 HIz is outputted from the oscilloscope, and this frequency voltage is amplified by the power amplifier 17 and applied to the vibrator l of the movable element 4, so that the movable element 4 immediately starts moving to the right. In this operation, the vibration of the vibrator l is first transmitted to the drive legs 3a and 3b as a deflection vibration, and an elliptical vibration, which is a combination of the vibration and the deflection vibration, is generated at the tips of the drive legs 3a and 3b. Since the driving legs 3a, 3b are excited and have different resonance frequencies, a phase difference in vibration occurs between the driving legs 3a, 3b, causing the elliptical vibration and the driving legs 3a, 3b and the running surface 6. Due to the frictional force between them, the mover 1 starts moving to the right. Note that the movement relationship of the mover 4 can be adjusted by changing the voltage value of the applied frequency voltage.

次にセレクトスイッチ11を左行位置に倒した場合には
、前記と同様にその時点で振動子lが飽和温度である1
00°Cに達しているので、前記周波数選択回路13が
高周波発振器15に対して57KI!7の周波電圧を出
力するように指示する。すると該高周波発振器15から
57KIIzの周波電圧が出力され、この周波電圧が電
力増幅器17で増幅されて移動子4の振動子lに印加さ
れ、これにより移動子4を構成する前記駆動足3a、3
bが前記駆動原理に基づいて直ちに左行を開始する。
Next, when the select switch 11 is turned to the left position, the oscillator 1 is at the saturation temperature 1 as described above.
Since the temperature has reached 00°C, the frequency selection circuit 13 outputs 57KI to the high frequency oscillator 15! 7 frequency voltage to be output. Then, a frequency voltage of 57 KIIz is output from the high frequency oscillator 15, and this frequency voltage is amplified by the power amplifier 17 and applied to the vibrator l of the moving element 4, thereby causing the driving legs 3a, 3 that constitute the moving element 4 to
b immediately starts moving to the left based on the driving principle described above.

セレクトスイッチ11が停止位置にある際に振動子1に
印加する周波電圧は前Fa20Kllzに限定されるも
のではなく、駆動ff13a、3bの走行可能な共振周
波数からはずれた値であれば他の周波電圧であっても良
いことはいうまでもない。
The frequency voltage applied to the vibrator 1 when the select switch 11 is in the stop position is not limited to the front Fa20Kllz, but may be any other frequency voltage as long as it is a value that deviates from the resonant frequency at which the driving ff13a, 3b can run. Needless to say, it is fine.

第4図は特許請求の範囲第2項に記載の本発明の一実施
例を示すものであり、前記特許請求の範囲第1項に記載
された発明の実施例と同一の構成部分に同一の符号を付
して表示しである。即ち11はセレクトスイッチ、40
は振動子lへ供給する周波電圧を決定するCPU (マ
イクロコンピュータ)、19はCPU40で選択された
周波電圧の周波数をアナログ信号に変換するD/A変換
器。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention as set forth in claim 2, and shows the same constituent parts as the embodiment of the invention as set forth in claim 1. It is indicated with a symbol. That is, 11 is a select switch, 40
19 is a CPU (microcomputer) that determines the frequency voltage to be supplied to the vibrator l, and 19 is a D/A converter that converts the frequency of the frequency voltage selected by the CPU 40 into an analog signal.

15は高周波発信器、17は電力増幅器であって。15 is a high frequency oscillator, and 17 is a power amplifier.

該電力増幅器17から導出された出力ライン1818が
移動子4を構成する振動子1に接続されている。更に該
振動子lには熱電対21が取り付けられていて、この熱
電対21から導出された出力ライン23.23が熱電対
増幅器25に入力され、更に信号ライン27を経由して
CPU40にフィードバックされている。即ち熱電対2
1と熱電対増幅器25とによって、振動子1への周波電
圧印加時における該振動子lの温度値を検出する手段が
形成される。
An output line 1818 derived from the power amplifier 17 is connected to the vibrator 1 constituting the mover 4. Furthermore, a thermocouple 21 is attached to the vibrator l, and an output line 23.23 derived from this thermocouple 21 is input to a thermocouple amplifier 25, and further fed back to the CPU 40 via a signal line 27. ing. That is, thermocouple 2
1 and the thermocouple amplifier 25 form means for detecting the temperature value of the vibrator 1 when a frequency voltage is applied to the vibrator 1.

上記のCPIJ40には、振動子1の各種昌度条外下で
駆動足が右行もしくは左行する共振周波数に適合する周
波電圧をセレクトする周波電圧選択回路が内蔵されてい
る。
The above-mentioned CPIJ 40 has a built-in frequency voltage selection circuit that selects a frequency voltage suitable for the resonance frequency at which the drive leg moves to the right or left under various degrees of rotation of the vibrator 1.

かかる実施例の構成による作用は以下の通りである。即
ち熱電対21は振動子1の温度値を常時検出しており、
この温度値が熱電対増幅器25を介してCPU40にフ
ィードパ、りされる。一方CPU40には、振動子1に
印加する周波数と温度値との関係(前記第2図にて説明
したグラフ)がテーブルデータとして予めインプットさ
れていて、熱電対21により検出された振動子1の温度
値に対応して移動子4を右行もしくは左行させるための
周波電圧を前記テーブルデータの中から選択してD/A
変換器19に出力する。するとこの周波電圧がD/A変
換器19によりアナログ信号に変換された後、高周波発
信器15に入力され、前記CPU40で選択された周波
数の正弦波を発振し、電力増幅)317は該高周波発振
器17の発振出力を増幅して、この発振出力を振動子l
に供給する。これにより振動子1の振動が開始され、前
記した駆動原理に基づいて移動子4を右行又は左行させ
ることができる。従って振動子lの作動時における温度
値の大小に拘わらず、希望する走行動作が直ちに行われ
て、作動時における振動子1の温度依存性をな(すこと
ができるという作用がもたらされる。
The effects of the configuration of this embodiment are as follows. That is, the thermocouple 21 constantly detects the temperature value of the vibrator 1,
This temperature value is fed to the CPU 40 via the thermocouple amplifier 25. On the other hand, the relationship between the frequency applied to the vibrator 1 and the temperature value (the graph explained in FIG. A frequency voltage for moving the mover 4 to the right or left in accordance with the temperature value is selected from the table data and the D/A is performed.
Output to converter 19. Then, after this frequency voltage is converted into an analog signal by the D/A converter 19, it is input to the high frequency oscillator 15, which oscillates a sine wave of the frequency selected by the CPU 40, and the power amplification 317 is the high frequency oscillator. The oscillation output of 17 is amplified and this oscillation output is sent to the oscillator l.
supply to. As a result, the vibration of the vibrator 1 is started, and the movable element 4 can be moved to the right or left based on the driving principle described above. Therefore, regardless of the magnitude of the temperature value when the vibrator 1 is in operation, the desired running operation is immediately performed, and the temperature dependence of the vibrator 1 in the operation can be made.

第5図は特許請求の範囲第3項記載の本発明の実施例を
示すものであり、前記特許請求の範囲第2項に記載され
た発明の実施例と同一の構成部分に同一の符号を付して
表示しである。即ち11はセレクトスイッチ、40は振
動子lへ供給する周波電圧を選択するCPU、19はC
PU40で選択された周波電圧の周波数をアナログ信号
に変換するD/Δ変換器、15は高周波発信器、17は
電力増幅器、29は常時正電圧を供給する電圧発生器で
あって、前記電力増幅器17と高周波発振器15及び電
圧発生器29との間に切換スイッチ31が設けられてい
る。この切換スイッチ31は前記CPU40から出力さ
れる制御ライン33によりオンオフ制御される。又電力
増幅器17から導出された出力ライン18.18が移動
子4を構成する振動子1に接続されている。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention as set forth in claim 3, and the same components as in the embodiment of the invention as set forth in claim 2 are given the same reference numerals. It is attached and displayed. That is, 11 is a select switch, 40 is a CPU that selects the frequency voltage to be supplied to the vibrator l, and 19 is a C
A D/Δ converter that converts the frequency of the frequency voltage selected by the PU 40 into an analog signal, 15 a high frequency oscillator, 17 a power amplifier, 29 a voltage generator that always supplies a positive voltage, and the power amplifier A changeover switch 31 is provided between the high frequency oscillator 15 and the voltage generator 29. This changeover switch 31 is controlled on/off by a control line 33 output from the CPU 40. Further, an output line 18.18 led out from the power amplifier 17 is connected to the vibrator 1 constituting the mover 4.

−力筒6図は振動子1の温度と、該温度に対応する振動
子1の残留変位量との関係を示すグラフである。即ち振
動子1を構成する圧電素子は、通常正負の電圧を印加し
て駆動することによって分極方向が乱れることが知られ
ており、特に正負の正弦波を長時間印加した際には、第
6図に示すマイナス側温度での残留変位量が大きいもの
の、振動子lの温度が上昇するに伴って残留変位量が極
めて少なくなり、移動子4の動きが悪化してしまうもの
である。第6図の例では振動子1が100℃に達すると
残留変位量がOとなる。従って本第3実施例にあっては
、前記した動作原理に基づいて移動子4を右行又は左行
させる場合には、セレクトスイッチ11を右行又は左行
側に倒すとともに、CPU40から制御ライン33を介
して切換スイッチ31を高周波発振器15側へ切換え、
CPU40で選択された周波電圧をD/A変換器19に
よりアナログ信号に変換した後、高周波発振器15によ
り前記選択された周波数の正弦波を発振し、この正弦波
を電力増幅器17により増幅して振動子1に供給する一
方、移動子4へ周波電圧の印加停止時には、セレクトス
イッチ11を停止位置にセットすると同時にCPU40
から制御ライン33を介して切換スイッチ31を電圧発
生器29側へ切換える。すると該電圧発生器から供給さ
れる正電圧が電力増幅器17を介して振動子1に入力さ
れて、正弦波による前記分極の乱れが矯正され、振動子
lの残留変位量を高めて、移動子4の作動を正常化させ
ることができる。即ち本第3実施例の動作を要約すると
、振動子1への周波電圧の印加停止時には、電圧発生′
a29から得られる正電圧が振動子lに印加されること
により、該振動子1の残留変位量を高められて、共振効
率を高めることができるという作用がもたらされる。
Figure 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the vibrator 1 and the amount of residual displacement of the vibrator 1 corresponding to the temperature. That is, it is known that the polarization direction of the piezoelectric element constituting the vibrator 1 is normally disturbed when driven by applying positive and negative voltages, and in particular, when a positive and negative sine wave is applied for a long period of time, the direction of polarization is disturbed. Although the amount of residual displacement at the minus side temperature shown in the figure is large, as the temperature of the vibrator 1 increases, the amount of residual displacement becomes extremely small, and the movement of the movable element 4 deteriorates. In the example of FIG. 6, when the vibrator 1 reaches 100° C., the residual displacement becomes O. Therefore, in the third embodiment, when moving the mover 4 to the right or to the left based on the above-described operating principle, the select switch 11 is moved to the right or to the left, and the control line from the CPU 40 is 33, switch the changeover switch 31 to the high frequency oscillator 15 side,
After converting the frequency voltage selected by the CPU 40 into an analog signal by the D/A converter 19, the high frequency oscillator 15 oscillates a sine wave of the selected frequency, and this sine wave is amplified by the power amplifier 17 to generate vibrations. While supplying the frequency voltage to the moving element 1, when stopping the application of the frequency voltage to the moving element 4, the select switch 11 is set to the stop position and at the same time the CPU 40
The selector switch 31 is switched to the voltage generator 29 side via the control line 33. Then, the positive voltage supplied from the voltage generator is input to the vibrator 1 via the power amplifier 17, the disturbance in polarization due to the sine wave is corrected, the residual displacement of the vibrator I is increased, and the movable element 4 can be normalized. That is, to summarize the operation of the third embodiment, when the application of the frequency voltage to the vibrator 1 is stopped, the voltage generation '
By applying the positive voltage obtained from a29 to the vibrator 1, the amount of residual displacement of the vibrator 1 can be increased, and the resonance efficiency can be increased.

第7図は特許請求の範囲第4項に記載された発明の実施
例を示すものであって、前記第1実施例と同一の構成部
分に同一の符号を付して表示しである。即ち11はセレ
クトスイッチ、13は周波数選択回路、15は高周波発
信器、35は常時上の直流バイアス電圧を発生する直流
バイアス発生器、37は前記高周波発振器15の出力と
直流バイアス発生器35の出力とを加算する加算器であ
る。又17は電力増幅器であって、該電力増幅器17か
ら導出された出力ライン18.18が移動子4を構成す
る振動子1に接続されている。
FIG. 7 shows an embodiment of the invention as set forth in claim 4, and the same components as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. That is, 11 is a select switch, 13 is a frequency selection circuit, 15 is a high frequency oscillator, 35 is a DC bias generator that always generates the above DC bias voltage, and 37 is the output of the high frequency oscillator 15 and the output of the DC bias generator 35. This is an adder that adds Reference numeral 17 denotes a power amplifier, and output lines 18 and 18 derived from the power amplifier 17 are connected to the vibrator 1 constituting the movable element 4.

このような構成によれば、移動子4を右行又は左行させ
る際には、セレクトスイッチ11を右行又は左行側へ倒
すと、前記各実施例と同様に周波数選択回路13によっ
て所定の周波電圧が選択され、高周波発振PJ15から
第8図に示す通常の正弦波41が供給される。一方直流
バイアス発生器35からは、常時第9図に示す正の直流
バイアス電圧39が出力されている。従ってこの直流バ
イアス電圧39と前記正弦波41とを加算器37で加算
すると、第10図に示した如く正のバイアス電圧43が
得られる。このバイアス電圧43が電力増幅器17を介
して振動子1に印加され、移動子4が右行又は左行を開
始する。
According to such a configuration, when the mover 4 is moved to the right or to the left, when the select switch 11 is turned to the right or to the left, the frequency selection circuit 13 selects a predetermined value as in each of the above embodiments. A frequency voltage is selected and a normal sine wave 41 shown in FIG. 8 is supplied from the high frequency oscillation PJ15. On the other hand, the DC bias generator 35 always outputs a positive DC bias voltage 39 shown in FIG. Therefore, when this DC bias voltage 39 and the sine wave 41 are added by an adder 37, a positive bias voltage 43 is obtained as shown in FIG. This bias voltage 43 is applied to the vibrator 1 via the power amplifier 17, and the movable element 4 starts moving to the right or to the left.

上記実施例の作用は以下の通りである。即ち従来から普
通に用いられている正弦波41は、振動子1に対してプ
ラスマイナス方向の電圧が交互に印加されるものである
から、振動子1を構成する圧電素子の分極反転が急激に
行われ、振動子lの発熱が増大する一方、振動子1の低
温時には第13図に示した如く駆動電圧がOである時の
振動子lの残留歪ff1(μ@)が大であるものの、振
動子1の高温時には第14図に示した如く駆動電圧Oに
おける残留歪量が小となってしまい、マイナス電圧では
逆に伸び方向になったりして高温時における移動子4の
動きが悪化してしまうという難点があるのに反して、本
実施例の場合には第11図に示した如く、低温時におけ
る振動子1の全潰が同図の太線Gで示したように前記正
のバイアス1圧43を中心としてプラスマイナス方向に
略同し量だけ歪んでいる一方、振動子1の高温時にあっ
ても第12図に示したように振動子1の歪量が同図の太
線して示したように、正のバイアス電圧43を中心とし
てプラスマイナス方向に略同じmだけ歪んでいるので、
共振効率を高め、モータの動きを活発化して正常な動作
を維持することができる。従って本第4実施例の場合、
高温時における振動子lの残留歪量を高めることができ
るとともに、振動子41が前記正のバイアス電圧43の
形状通りに伸縮して、移動子4の作動を正常化させると
いう作用がある。又印加する電圧が通常の正弦波のよう
にプラスマイナス方向の電圧が交互に印加されるもので
ないため、振動子1自体の発熱量も小であり、印加する
周波電圧が所定の周波数の範囲から逸脱しにくくなり、
移動子4の走行動作がスムーズに進行するという作用が
もたらされる。
The operation of the above embodiment is as follows. In other words, in the sine wave 41 that has been commonly used in the past, since voltages in the positive and negative directions are alternately applied to the vibrator 1, the polarization of the piezoelectric element constituting the vibrator 1 is rapidly reversed. As shown in Fig. 13, the residual strain ff1 (μ@) of the vibrator l is large when the driving voltage is O, as shown in Fig. 13, while the heat generation of the vibrator l increases. When the vibrator 1 is at a high temperature, the amount of residual strain at the driving voltage O becomes small as shown in FIG. 14, and when the voltage is negative, it becomes elongated, and the movement of the movable element 4 at high temperatures deteriorates. However, in the case of this embodiment, as shown in FIG. 11, the complete collapse of the vibrator 1 at low temperatures is caused by the positive bias, as shown by the bold line G in the same figure. 1, the amount of distortion in the transducer 1 is approximately the same amount in the plus and minus directions with the pressure 43 as the center, and even when the transducer 1 is at high temperature, the amount of distortion in the transducer 1 is as shown in the thick line in the figure, as shown in Fig. 12. As shown, since it is distorted by approximately the same m in the plus and minus directions around the positive bias voltage 43,
It can increase the resonance efficiency and activate the motor movement to maintain normal operation. Therefore, in the case of the fourth embodiment,
The amount of residual strain in the vibrator 1 at high temperatures can be increased, and the vibrator 41 expands and contracts in accordance with the shape of the positive bias voltage 43, thereby normalizing the operation of the movable element 4. Furthermore, since the applied voltage is not one in which positive and negative voltages are applied alternately like a normal sine wave, the amount of heat generated by the vibrator 1 itself is small, and the applied frequency voltage is not within a predetermined frequency range. It becomes difficult to deviate,
This brings about the effect that the moving operation of the mover 4 proceeds smoothly.

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明にかかる超音波リニア
モータの駆動回路によれば、弾性体で成る基部と、該基
部の両端部から垂直方向に突設されて相互に共振周波数
の異なる一対の駆動足と、前記基部もしくは一対の駆動
足間に固定されて、上記一対の駆動足の振動を励起する
圧電振動子又は電歪振動子とによって移動子を構成する
とともに、前記圧電振動子又は電歪振動子に所定の周波
電圧を印加することにより、共振周波数の相異に基づい
て前記駆動足を右行もしくは左行させる駆動回路を具備
した構成において、先ず請求項1により、上記駆動回路
に、駆動足が右行もしくは左行する共振周波数からはず
れた周波電圧を印加して、圧電振動子又は電歪振動子を
常時飽和温度にまで昇温させた状態で駆動停止する周波
電圧印加回路を付設した超音波リニアモータの駆動回路
の構成にしてあり、請求項2により、圧電振動子又は電
歪振動子への周波電圧の印加時における該振動子の温度
値を検出する手段を設ける一方、前記駆動回路に、検出
された温度値がフィードパ・7りされて、この温度条件
下で駆動足が右行もしくは左行する共振周波数に適合す
る周波電圧をセレクトする周波電圧選択回路を付設した
構成にしてあり、更にan請求項により、上記駆動回路
に、圧電振動子又は電歪振動子への周波電圧の印加停止
時に該圧電振動子又は電歪振動子の残留変位量を高める
ための正電圧を供給する電圧発生器を付設した構成にし
てあり、請求項4により、上記駆動回路に、圧電振動子
又は電歪振動子へ常時圧の直流バイアス電圧を印加して
、高温時における前記圧電振動子又は電歪振動子の残留
歪量を保持する周波電圧印加回路を付設した駆動回路の
構成にしたので、以下に記す作用効果がもたらされる。
Effects of the Invention As explained in detail above, the drive circuit for an ultrasonic linear motor according to the present invention has a base made of an elastic body, and a motor that protrudes vertically from both ends of the base and that mutually has a resonant frequency. A movable element is constituted by a different pair of drive legs and a piezoelectric vibrator or an electrostrictive vibrator fixed to the base or between the pair of drive legs to excite vibration of the pair of drive legs, and the piezoelectric vibration According to claim 1, first of all, according to claim 1, there is provided a drive circuit which moves the drive leg to the right or to the left based on a difference in resonance frequency by applying a predetermined frequency voltage to a child or an electrostrictive vibrator. A frequency voltage that stops driving the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator by constantly raising the temperature of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator to the saturation temperature by applying a frequency voltage that is different from the resonance frequency at which the drive leg moves to the right or left to the drive circuit. The drive circuit for an ultrasonic linear motor is configured with an application circuit, and according to claim 2, means for detecting a temperature value of a piezoelectric vibrator or an electrostrictive vibrator when a frequency voltage is applied to the vibrator. At the same time, the drive circuit is provided with a frequency voltage selection circuit which selects a frequency voltage suitable for a resonance frequency at which the drive foot moves to the right or left under this temperature condition by feeding the detected temperature value. Further, according to claim an, the drive circuit is configured to increase the amount of residual displacement of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator when the application of a frequency voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator is stopped. According to a fourth aspect of the present invention, the drive circuit is configured to apply a constant DC bias voltage to the piezoelectric vibrator or the electrostrictive vibrator, so that Since the drive circuit is configured to include a frequency voltage application circuit that maintains the amount of residual strain in the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator, the following effects are brought about.

即ち前記請求項1記載の超音波リニアモータの駆動回路
によれば、周波電圧印加回路から圧電振動子もしくは電
歪振動子に対して、常時駆動足が右行もしくは左行する
共振周波数からはずれた周波電圧が印加されるので、該
圧電振動子または電歪振動子を常時飽和温度にまで昇温
された状態で駆動停止されており、従って該振動子に対
して駆動足を走行させるための周波電圧を印加した際に
は、電圧の印加と同時に移動子を直ちに走行開始させる
ことができる。
That is, according to the ultrasonic linear motor drive circuit according to claim 1, when the frequency voltage application circuit is applied to the piezoelectric vibrator or the electrostrictive vibrator, the driving leg is always shifted from the resonant frequency at which it moves to the right or to the left. Since a frequency voltage is applied, the drive of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator is stopped with the temperature raised to the saturation temperature at all times. When a voltage is applied, the moving element can immediately start running at the same time as the voltage is applied.

又前記請求項2記載の超音波リニアモータの駆動回路に
よれば、振動子への周波電圧の印加時における該振動子
の温度値が周波電圧選択回路にフィードバックされるこ
とにより、該周波電圧選択回路がこの温度条件下で移動
子を構成する駆動足が右行もしくは左行する共振周波数
に適合する周波電圧をセレクトし、このセレクトされた
周波電圧を振動子に供給するので、振動子の作動時にお
ける温度値の高低に拘わらず、希望する走行動作が直ち
に行われて前記温度依存性をなくすことができるという
作用効果が得られる。
According to the drive circuit for an ultrasonic linear motor according to the second aspect, the temperature value of the vibrator when the frequency voltage is applied to the vibrator is fed back to the frequency voltage selection circuit, thereby selecting the frequency voltage. Under these temperature conditions, the circuit selects a frequency voltage that matches the resonant frequency of the driving legs that make up the moving element moving to the right or left, and supplies this selected frequency voltage to the oscillator, so that the oscillator operates. Regardless of whether the temperature value is high or low at the time, the desired running operation can be performed immediately and the temperature dependence can be eliminated.

更に前記請求項3記載の駆動回路によれば、移動子を右
行又は左行させる場合には、高周波発振器により選択さ
れた周波数の正弦波を発振させて、この正弦波を振動子
に供給する一方、移動子の走行を停止した際には、電圧
発生器から得られる正電圧を振動子に人力することによ
って、正弦波による前記分極の乱れが矯正され、且つ振
動子の残留変位mを高めて移動子の作動を正常化させる
ことができる。これにより移動子の共振効率を向上させ
ることができる。
Further, according to the drive circuit according to the third aspect, when moving the movable element to the right or left, a sine wave of a selected frequency is oscillated by a high frequency oscillator, and this sine wave is supplied to the vibrator. On the other hand, when the moving element stops running, by manually applying a positive voltage obtained from a voltage generator to the vibrator, the disturbance in polarization due to the sine wave is corrected, and the residual displacement m of the vibrator is increased. It is possible to normalize the operation of the mover. Thereby, the resonance efficiency of the mover can be improved.

又、前記請求項4記載の駆動回路によれば、振動子へ印
加する周波電圧が正の直流バイアス電圧であるため、通
常の正弦波のようにプラスマイナス方向の電圧が交互に
印加されるものに比して振動子自体の発熱量が小となり
、周波電圧が所定の周波数の範囲から逸脱しにくくなる
という効果の外、低温時及び高温時における振動子の歪
量が前記圧のバイアス電圧を中心としてプラスマイナス
方向に略同じ量だけ歪むので、モータの正常な動作を維
持することができるという大きな効果が得られる。
Further, according to the drive circuit according to claim 4, since the frequency voltage applied to the vibrator is a positive DC bias voltage, voltages in the plus and minus directions are applied alternately like a normal sine wave. In addition to the effect that the amount of heat generated by the vibrator itself is small compared to the above voltage, making it difficult for the frequency voltage to deviate from the predetermined frequency range, the amount of strain in the vibrator at low and high temperatures increases the bias voltage of the pressure. Since the distortion is approximately the same amount in the plus and minus directions around the center, a great effect can be obtained in that the normal operation of the motor can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる超音波リニアモータの駆動回路
の特許請求の範囲第1項に係る実施例を示すブロック回
路図、第2図は本発明で採用した振動子の周波数特性を
示すグラフ、第3図は同振動子の昇温特性を示すグラフ
、第4図は本発明の特許請求の範囲第2項に係る実施例
を示すブロック回路図、第5図は本発明の特許請求の範
囲第3項に係る実施例を示すブロック回路図、第6図は
振動子の温度と残留変位量の関係を示すグラフ、第7図
は本発明の特許請求の範囲第4項に係る実施例を示すブ
ロック回路図、第8図、第9図、第10図は上記第4項
記載の実施例における印加電圧例を示すグラフ、第11
図、第12図は上記第4項記載の実施例の温度特性を示
すグラフ、第13図、第14図は従来装置の同様な温度
特性を示すグラフ、第15図は移動子の一例を示す正面
図である。 1・・・振動子、2・・・基部、3a、3b・・・駆動
足、4・・・移動子、5a、5b・・・リード線、6・
・・走行面、11・・・セレクトスイッチ、13・・・
周波数選択回路、15・・・高周波発信器、17・・・
電力増幅器、19・・・D/A変換器、21・・・熱電
対、25・・・熱電対増幅器、29・・・電圧発生器、
31・・・切換スイッチ、35・・・直流バイアス発生
器、37・・・加算2g、40・・・cpu。 第1図 第2図 温 度 第3図 経過時11J!(分) 第4図 第5図 第6図 残 =50 ! (℃) 第7図 第8図 □を 第9図 v 第10図 第11図 駆 動 電 圧 (V) (イ) 低 時 第12図 駆 動 電 圧 (V) (ロ) 高 時 第13図 歪 150  TOO50050TOO150駆動電圧(V
) (イ) 低 時 第14図 駆 動 電 圧 (V) (ロ) 高 時
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of the ultrasonic linear motor drive circuit according to claim 1 of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the frequency characteristics of the vibrator employed in the present invention. , FIG. 3 is a graph showing the temperature rise characteristics of the same vibrator, FIG. 4 is a block circuit diagram showing an embodiment according to claim 2 of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing the temperature rise characteristic of the same vibrator. A block circuit diagram showing an embodiment according to claim 3, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the vibrator and the amount of residual displacement, and FIG. 7 is an embodiment according to claim 4 of the present invention. 8, 9, and 10 are graphs showing examples of applied voltage in the embodiment described in item 4 above, and 11.
Figures 12 and 12 are graphs showing the temperature characteristics of the embodiment described in item 4 above, Figures 13 and 14 are graphs showing similar temperature characteristics of the conventional device, and Figure 15 shows an example of the mover. It is a front view. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vibrator, 2... Base, 3a, 3b... Drive leg, 4... Mover, 5a, 5b... Lead wire, 6...
... Running surface, 11... Select switch, 13...
Frequency selection circuit, 15... High frequency oscillator, 17...
Power amplifier, 19... D/A converter, 21... Thermocouple, 25... Thermocouple amplifier, 29... Voltage generator,
31... Changeover switch, 35... DC bias generator, 37... Addition 2g, 40... CPU. Figure 1 Figure 2 Temperature Figure 3 Elapsed time 11J! (Minutes) Figure 4 Figure 5 Figure 6 Remaining = 50! (℃) Fig. 7 Fig. 8 □ Fig. 9 v Fig. 10 Fig. 11 Driving voltage (V) (a) Fig. 12 driving voltage (V) when low (b) Fig. 13 when high Distortion 150 TOO50050TOO150 Drive voltage (V
) (a) When low, Figure 14 Drive voltage (V) (b) When high

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)弾性体で成る基部と、該基部の両端部から垂直方
向に突設されて相互に共振周波数の異なる一対の駆動足
と、前記基部もしくは一対の駆動足間に固定されて、上
記一対の駆動足の振動を励起する圧電振動子又は電歪振
動子とによって移動子を構成するとともに、前記圧電振
動子又は電歪振動子に所定の周波電圧を印加することに
より、共振周波数の相異に基づいて前記駆動足を右行も
しくは左行させる駆動回路を具備した構成において、  上記駆動回路に、駆動足が右行もしくは左行する共振
周波数からはずれた周波電圧を印加して、圧電振動子ま
たは電歪振動子を常時飽和温度にまで昇温させた状態で
移動子の走行を停止させる周波電圧印加回路を付設した
ことを特徴とする超音波リニアモータの駆動回路。
(1) a base made of an elastic body; a pair of drive legs that protrude vertically from both ends of the base and have mutually different resonance frequencies; A moving element is configured with a piezoelectric vibrator or an electrostrictive vibrator that excites the vibration of the drive foot of the drive foot, and by applying a predetermined frequency voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator, the difference in resonance frequency can be adjusted. In a configuration including a drive circuit that moves the driving leg to the right or left based on the above, a frequency voltage that is different from the resonance frequency at which the drive leg moves to the right or left is applied to the drive circuit, and the piezoelectric vibrator Alternatively, a drive circuit for an ultrasonic linear motor, characterized in that it is equipped with a frequency voltage application circuit that stops the travel of the mover while the temperature of the electrostrictive vibrator is constantly raised to the saturation temperature.
(2)弾性体で成る基部と、該基部の両端部から垂直方
向に突設されて相互に共振周波数の異なる一対の駆動足
と、前記基部もしくは一対の駆動足間に固定されて、上
記一対の駆動足の振動を励起する圧電振動子又は電歪振
動子とによって移動子を構成するとともに、前記圧電振
動子又は電歪振動子に所定の周波電圧を印加することに
より、共振周波数の相異に基づいて前記駆動足を右行も
しくは左行させる駆動回路を具備した構成において、  圧電振動子又は電歪振動子への周波電圧の印加時にお
ける該振動子の温度値を検出する手段を設ける一方、前
記駆動回路に、検出された温度値に基づいてこの温度条
件下で駆動足が右行もしくは左行する共振周波数に適合
する周波電圧をセレクトする周波電圧選択回路を付設し
たことを特徴とする超音波リニアモータの駆動回路。
(2) a base made of an elastic body; a pair of drive legs that project vertically from both ends of the base and have mutually different resonance frequencies; and a pair of drive legs fixed to the base or between the pair of drive legs, A moving element is configured with a piezoelectric vibrator or an electrostrictive vibrator that excites the vibration of the drive foot of the drive foot, and by applying a predetermined frequency voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator, the difference in resonance frequency can be adjusted. In a configuration including a drive circuit that moves the driving foot to the right or left based on the above, the piezoelectric vibrator or the electrostrictive vibrator is provided with means for detecting a temperature value of the vibrator when a frequency voltage is applied to the vibrator. , the drive circuit is characterized in that a frequency voltage selection circuit is attached to the drive circuit to select a frequency voltage matching a resonance frequency at which the drive foot moves to the right or to the left under this temperature condition based on the detected temperature value. Ultrasonic linear motor drive circuit.
(3)上記駆動回路に、圧電振動子又は電歪振動子への
周波電圧の印加停止時に該圧電振動子又は電歪振動子の
残留変位量を高めるための正電圧を供給する電圧発生器
を付設したことを特徴とする請求項2記載の超音波リニ
アモータの駆動回路。
(3) A voltage generator is provided in the drive circuit to supply a positive voltage to increase the amount of residual displacement of the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator when the application of the frequency voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator is stopped. 3. The driving circuit for an ultrasonic linear motor according to claim 2, further comprising: a drive circuit for an ultrasonic linear motor.
(4)上記駆動回路に、圧電振動子又は電歪振動子へ常
時正の直流バイアス電圧を印加して、高温時における前
記圧電振動子又は電歪振動子の残留歪量を保持する周波
電圧印加回路を付設したことを特徴とする請求項1,2
記載の超音波リニアモータの駆動回路。
(4) A frequency voltage is applied to the drive circuit to maintain the amount of residual strain in the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator at high temperatures by constantly applying a positive DC bias voltage to the piezoelectric vibrator or electrostrictive vibrator. Claims 1 and 2 characterized in that a circuit is attached.
Drive circuit for the ultrasonic linear motor described.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04208081A (en) * 1990-11-30 1992-07-29 Tamura Electric Works Ltd Piezoelectric element temperature controller
JP2008301698A (en) * 2007-05-01 2008-12-11 Panasonic Corp Drive apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04208081A (en) * 1990-11-30 1992-07-29 Tamura Electric Works Ltd Piezoelectric element temperature controller
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