JPH02151284A - Drive controller for ultrasonic motor - Google Patents

Drive controller for ultrasonic motor

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JPH02151284A
JPH02151284A JP63305196A JP30519688A JPH02151284A JP H02151284 A JPH02151284 A JP H02151284A JP 63305196 A JP63305196 A JP 63305196A JP 30519688 A JP30519688 A JP 30519688A JP H02151284 A JPH02151284 A JP H02151284A
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vibration
ultrasonic motor
voltage
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detection means
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Abstract

PURPOSE:To escape an ultrasonic motor rapidly from a vibration deviating state and to recover it to a normal vibrating state by altering the applied pressure of a rotor by an actuator if the ultrasonic motor becomes the vibration deviating state. CONSTITUTION:When a high frequency voltage is supplied from a power supply circuit 20 to a piezoelectric element 1b, the piezoelectric element 1b is vibrated to form a traveling vibration wave at an elastic element 1a. When a rotor 2 is brought into pressure contact with a stator 1 in which the traveling vibration wave is generated by a pressurizing unit 100, the rotor 2 is rotated by a frictional drive while vibrating. When a vibration deviating state discrimination circuit 40 judges the vibration deviating state, it inputs a vibration deviating state signal to a vibration recovering unit 50. The vibration recovering unit 50 elongates or contracts a piezoelectric actuator 51 by its drive circuit 52 to alter an applied pressure by an energizing member 6 thereby to vary the resonance characteristic of an ultrasonic motor MT. Thus, the ultrasonic motor MT is recovered from the vibration deviating state to a normal vibrating state.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、圧電体により弾性°体に発生した進行性振動
波によってロータを駆動する超音波モータの駆動制御装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a drive control device for an ultrasonic motor that drives a rotor using progressive vibration waves generated in an elastic body by a piezoelectric body.

B、従来の技術 進行性振動波型の超音波モータは、特開昭59−111
609号公報にも開示されているように。
B. Conventional technology A progressive vibration wave type ultrasonic motor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-111.
As also disclosed in Publication No. 609.

圧電体に交流電圧を印加して圧電体に屈曲振動を生ぜし
ぬ、圧電体が貼付けられた弾性体に進行性振動波を生じ
させ、この弾性体に回転子を加圧接触させ摩擦駆動する
モータである。
By applying an alternating current voltage to the piezoelectric body, a progressive vibration wave is generated in the elastic body to which the piezoelectric body is attached without causing bending vibration in the piezoelectric body, and the rotor is brought into pressurized contact with this elastic body to drive the rotor by friction. It's a motor.

この超音波モータには、電子情報通信学会誌Vo1.7
0.No、7.pP717−pp7201987年7月
号で示されているように、負荷が定格値を超えると共振
を逸脱して停止するという特性がある。このような状態
で停止した場合には、入力電圧とモニタ電圧(圧電体の
変形によって発生する電圧)の位相差が正常な回転時の
値から逸脱し、ステータの振動がほとんど無くなる。本
明細書ではこのような状態を振動逸脱状態と呼ぶ、した
がって、進行性振動波型超音波モータでは、このような
特性により過負荷に対するリミッタを必然的に備えるこ
とになるが、−度共振状態を逸脱すると、正常の共振状
態にするために、■負荷を解除し、■駆動周波数を共振
周波数より高い再始動周波数にシフトするなどの措置に
より、正規の駆動点に再設定している。
This ultrasonic motor has the following characteristics: IEICE Journal Vol. 1.7
0. No, 7. As shown in pP717-pp720 July 1987 issue, there is a characteristic that when the load exceeds the rated value, it deviates from resonance and stops. If the motor stops in such a state, the phase difference between the input voltage and the monitor voltage (voltage generated by the deformation of the piezoelectric body) deviates from the value during normal rotation, and the stator hardly vibrates. In this specification, such a state is referred to as a vibration deviation state. Therefore, a progressive vibration wave type ultrasonic motor is inevitably equipped with a limiter against overload due to such characteristics. If the motor deviates from the normal resonance state, the normal driving point is reset by taking measures such as: (1) removing the load, and (2) shifting the drive frequency to a restart frequency higher than the resonance frequency.

C0発明が解決しようとする課題 ところで、このような特性を持つ超音波モータは、温度
、湿度の変化、加圧力の変動、あるいは軸受は中の潤滑
油の粘度の変化などにより負荷変動が生じると、振動逸
脱状態に陥りやすく、その結果突然停止する可能性があ
り動作の信頼性が低い、その上、振動逸脱状態から脱出
するには、上述した■7■の措置を行って正規の駆動周
波数に再設定する必要があり、正常状態に回復するまで
に時間がかかる。また負荷を解除する場合を考えると、
実際の製品ではクラッチ機構等が必要となるので大型で
複雑な装置となってしまう。
Problems to be Solved by the C0 Invention By the way, ultrasonic motors with such characteristics are susceptible to load fluctuations due to changes in temperature, humidity, changes in pressurizing force, or changes in the viscosity of the lubricating oil inside the bearings. , it is easy to fall into a vibration deviation state, and as a result, there is a possibility of a sudden stop, resulting in low operation reliability.Furthermore, in order to escape from a vibration deviation state, it is necessary to take the measures described in 7. It is necessary to reset the settings, and it takes time to recover to normal state. Also, considering the case of releasing the load,
In an actual product, a clutch mechanism and the like are required, resulting in a large and complicated device.

本発明の技術的課題は、負荷を解除することなく簡単に
振動逸脱状態から正常の振動状態に回復させることにあ
る。
A technical object of the present invention is to easily recover from a vibration deviation state to a normal vibration state without removing the load.

00課題を解決するための手段 一実施例を示す第1図および第2図により説明すると、
本発明に係る駆動制御装置は、圧電体1bの励振により
弾性体1aに進行性振動波を発生するステータ1と、該
ステータ1に加圧手段100により加圧接触され、進行
性振動波により駆動されるロータ2とを具備する超音波
モータMTの駆動制御に用いられる。
To explain with FIG. 1 and FIG. 2 showing an example of means for solving the problem,
The drive control device according to the present invention includes a stator 1 that generates progressive vibration waves in an elastic body 1a by excitation of a piezoelectric body 1b, and a stator 1 that is pressed into contact with the stator 1 by a pressurizing means 100 and is driven by the progressive vibration waves. The ultrasonic motor MT is used for drive control of an ultrasonic motor MT having a rotor 2.

本発明に係る駆動制御装置の加圧手段100はその加圧
力を調節するアクチュエータ51を有する。そして、圧
電体1bを励振するため該圧電体1bに位相の異なる少
なくとも一対の周波電圧を印加する1!源回路20と、
ステータ1の振動逸脱状態を判別する判別手段4oと、
アクチュエータ51による加圧力を調節する調節手段5
oとをさらに備え、判別手段40で振動逸脱状態と判別
されると調節手段50によりアクチュエータ51を制御
して加圧手段100の加圧力を変更することにより、上
述した技術的課題が解決される。
The pressurizing means 100 of the drive control device according to the present invention has an actuator 51 that adjusts the pressurizing force. Then, in order to excite the piezoelectric body 1b, at least a pair of frequency voltages having different phases are applied to the piezoelectric body 1b (1!). source circuit 20;
Discrimination means 4o for determining the vibration deviation state of the stator 1;
Adjustment means 5 for adjusting the pressure applied by the actuator 51
o, and when the determining means 40 determines that the vibration deviation state is present, the adjusting means 50 controls the actuator 51 to change the pressurizing force of the pressurizing means 100, thereby solving the above-mentioned technical problem. .

振動逸脱状態判別手段40に、■圧電体1bに印加され
る周波電圧の電圧値を検出する印加電圧値検出手段と、
■超音波モータMTの回転数を検出する回転数検出手段
と、■圧電体1bの変形に伴って発生するモニタ電圧を
検出するモニタ電圧値検出手段と、■圧電体1bへ印加
される周波電圧とモニタ電圧との位相差を検出する位相
差検出手段とからの各検出出力を入力することにより。
The vibration deviation state determination means 40 includes: (1) applied voltage value detection means for detecting the voltage value of the frequency voltage applied to the piezoelectric body 1b;
■Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the ultrasonic motor MT, ■Monitor voltage value detection means for detecting the monitor voltage generated as the piezoelectric body 1b deforms, and ■Frequency voltage applied to the piezoelectric body 1b. and a phase difference detection means for detecting the phase difference between the voltage and the monitor voltage.

周波電圧が所定値以上であること、回転数が零であるこ
と、モニタ電圧が所定値以下であること、かつ位相差が
所定値以下であることが検出されると振動逸脱状態と判
別するようにすることが好ましい。
If it is detected that the frequency voltage is above a predetermined value, the rotation speed is zero, the monitor voltage is below a predetermined value, and the phase difference is below a predetermined value, it is determined that the vibration deviation state is occurring. It is preferable to

E6作用 振動逸脱状態が判別されるとアクチュエータ51でロー
タ2の加圧力を変更する。これにより。
When the E6 action vibration deviation state is determined, the actuator 51 changes the pressing force on the rotor 2. Due to this.

超音波モータは正常の振動状態にすぐに回復できる。The ultrasonic motor can quickly recover to its normal vibration state.

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびE項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
In the above-mentioned sections and section E, which describe the present invention in detail, figures of embodiments are used to make the present invention easier to understand, but the present invention is not limited to the embodiments.

F、実施例 第1図〜第7図により本発明の一実施例を説明する。F. Example An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

まず、超音波モータについて第2図により説明する。第
2図において、ステータ1は、リング状弾性体1aとこ
のリング状弾性体1aに接着されたリング状圧電体1b
とから構成される。弾性体1aには、後述するロータ2
との接触面側に櫛歯状の溝が形成されている。ステータ
1には、その中立軸近傍から径方向に突出したフランジ
状の支持部材1cが形成され、その支持部材1cが、ス
テータ1の外径と略等しい内径を有するリング状ステー
タ支持部材3に接着されて支持される。ステータ支持部
材3の外縁は設置筒4と固定筒5とに挟持され、これに
よりステータ1が設置筒4に設置される。なお、固定筒
5は設置筒4に螺合される。
First, the ultrasonic motor will be explained with reference to FIG. In FIG. 2, the stator 1 includes a ring-shaped elastic body 1a and a ring-shaped piezoelectric body 1b bonded to the ring-shaped elastic body 1a.
It consists of The elastic body 1a includes a rotor 2, which will be described later.
A comb-shaped groove is formed on the contact surface side. A flange-shaped support member 1c is formed on the stator 1 and protrudes in the radial direction from near the neutral axis thereof, and the support member 1c is bonded to a ring-shaped stator support member 3 having an inner diameter approximately equal to the outer diameter of the stator 1. be supported. The outer edge of the stator support member 3 is sandwiched between the installation tube 4 and the fixed tube 5, so that the stator 1 is installed in the installation tube 4. Note that the fixed tube 5 is screwed onto the installation tube 4.

一方、ロータ2は、リング状ロータ母材2aと、このロ
ータ母材2aに接着されたスライダ材2bとから構成さ
れる。ロータ母材2aには、この中立軸近傍から延びて
加圧を受ける支持部材2Cが一体成形されている。この
ロータ2は、設置筒4の内部に設置され、設置筒4に設
置されたステータ1の弾性体1aに加圧接触させられる
。すなわち、付勢部材6による加圧力が加圧伝達部材7
を介してロータ2に伝達され、これによりロータ2が弾
性体1aに加圧接触する。ボールベアリング8は、この
加圧接触時に加圧力伝達部材7とロータ2との回転の抵
抗を低減する。
On the other hand, the rotor 2 is composed of a ring-shaped rotor base material 2a and a slider material 2b bonded to the rotor base material 2a. A support member 2C that extends from the vicinity of the neutral axis and receives pressure is integrally formed on the rotor base material 2a. This rotor 2 is installed inside the installation tube 4 and is brought into pressure contact with the elastic body 1a of the stator 1 installed in the installation tube 4. That is, the pressing force from the urging member 6 is transferred to the pressure transmitting member 7.
is transmitted to the rotor 2 via the rotor 2, whereby the rotor 2 comes into pressure contact with the elastic body 1a. The ball bearing 8 reduces the rotational resistance between the pressurizing force transmitting member 7 and the rotor 2 during this pressurizing contact.

付勢部材6による加圧力は例えば積層型圧電体から構成
されるアクチュエータ51の伸縮により変更可能とされ
ている。この圧電体アクチュエータ51は、設置筒4に
螺合された固定筒9に保持され、印加される電圧を制御
することにより伸縮して付勢部材6の付勢力を調節し、
ロータ加圧力を変更する。ここで、付勢部材6、加圧力
伝達部材7、固定筒9および圧電体アクチュエータS1
により加圧装置100を構成する。圧電式に代えて電磁
式あるいは油圧式の7クチユエータを用いてもよい。
The pressing force applied by the biasing member 6 can be changed by expanding and contracting an actuator 51 made of, for example, a laminated piezoelectric body. This piezoelectric actuator 51 is held by a fixed tube 9 screwed into the installation tube 4, and expands and contracts by controlling the applied voltage to adjust the biasing force of the biasing member 6.
Change the rotor pressure. Here, the biasing member 6, the pressing force transmission member 7, the fixed cylinder 9, and the piezoelectric actuator S1
The pressurizing device 100 is configured as follows. In place of the piezoelectric type, an electromagnetic or hydraulic type 7-cut unit may be used.

第1図はこのように構成された超音波モータの駆動制御
装置のブロック図である。駆動制御装置は、超音波モー
タMTに印加する高周波電圧を発生する電源回路20と
、超音波モータMTの回転数を検出する回転数検出器3
0と、振動逸脱状態を検出する振動逸脱状態判別回路(
判別手段)40と、ロータ2の加圧力を変更する振動回
復装置(調節手段)50とを備える。
FIG. 1 is a block diagram of a drive control device for an ultrasonic motor configured as described above. The drive control device includes a power supply circuit 20 that generates a high frequency voltage to be applied to the ultrasonic motor MT, and a rotation speed detector 3 that detects the rotation speed of the ultrasonic motor MT.
0 and a vibration deviation state determination circuit (
(discrimination means) 40, and a vibration recovery device (adjustment means) 50 for changing the pressurizing force of the rotor 2.

電源回路20は高周波信号発生器21を備え。The power supply circuit 20 includes a high frequency signal generator 21.

高周波信号発生器21の出力は2つに分岐され。The output of the high frequency signal generator 21 is branched into two.

一方は増幅器22に、他方は移相器23に各々入力され
る。移相器23は超音波モータMTの回転方向に応じて
一方の入力電圧に対して他方の入力電圧の位相を+π/
2もしくは−π/2ずらせた後に増幅器24に入力する
。両槽幅器22.24から出力される高周波電圧V i
na 、 V inbは超音波モータの圧電体1bに入
力される。
One is input to the amplifier 22, and the other is input to the phase shifter 23. The phase shifter 23 changes the phase of one input voltage to the other input voltage according to the rotational direction of the ultrasonic motor MT.
After being shifted by 2 or −π/2, the signal is input to the amplifier 24. High frequency voltage V i output from both tank width transducers 22 and 24
na and Vinb are input to the piezoelectric body 1b of the ultrasonic motor.

超音波モータMTのステータ1に貼着された圧電体1b
の表面には、第1図に示すように、1b−L、1b−R
,1b−G、lb−Mの4つの電極が設けられている。
Piezoelectric body 1b affixed to stator 1 of ultrasonic motor MT
As shown in FIG.
, 1b-G, and lb-M are provided.

電極1b−L、1b−Rはそれぞれ増幅器22.24と
接続され、電極1b−Gはグランドに接地され、さらに
電極1b−Mは振動逸脱状態判別回路40に接続されて
いる。
Electrodes 1b-L and 1b-R are connected to amplifiers 22, 24, respectively, electrodes 1b-G are grounded, and electrodes 1b-M are connected to a vibration deviation state determination circuit 40.

尚、ここで、電極1b−L、1b−Rに電源回路20か
ら入力される電圧の周波数を電源周波数と呼ぶ。
Note that here, the frequency of the voltage input from the power supply circuit 20 to the electrodes 1b-L and 1b-R is referred to as a power supply frequency.

超音波モータにおける電極の位置関係や電極下の分極状
態等に関しては1日経メカニカル1983年2月28日
号第44〜49頁をはじめとする多くの文献や、特開昭
59−204476号公報等により公知であるため、こ
こではその説明を省略する。
Regarding the positional relationship of electrodes in an ultrasonic motor, the polarization state under the electrodes, etc., there are many documents such as 1st Nikkei Mechanical, February 28, 1983 issue, pages 44-49, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-204476, etc. Since this method is well known, its explanation will be omitted here.

電極1b−Mは入力電圧が印加されていない部分であっ
て、この部分の圧電体1bからはステータ1の振動振幅
に対応した電圧Vm(モニタ電圧Vmと呼ぶ)を検出す
ることができる。これは圧電体1bの圧電現象によるも
ので、詳則は特開昭59−204477号公報に開示さ
れているので説明は省略する。上述したとおりこのモニ
タ電圧Vmは、振動逸脱状態判別回路40に入力されて
振動逸脱状態検出に用いられる。
The electrodes 1b-M are portions to which no input voltage is applied, and a voltage Vm (referred to as monitor voltage Vm) corresponding to the vibration amplitude of the stator 1 can be detected from the piezoelectric body 1b in this portion. This is due to the piezoelectric phenomenon of the piezoelectric body 1b, and the detailed rules are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-204477, so the explanation will be omitted. As described above, this monitor voltage Vm is input to the vibration deviation state determination circuit 40 and used for detecting the vibration deviation state.

回転数検出器30は、超音波モータMTの回転を検出し
て回転数信号Rと方向信号CW/CCVを出力し、回転
数信号R2方向信号CW/CCVのそれぞれが振動逸脱
状態判別回路4oに入力するように結線される。
The rotation speed detector 30 detects the rotation of the ultrasonic motor MT and outputs a rotation speed signal R and a direction signal CW/CCV, and each of the rotation speed signal R2 and direction signal CW/CCV is sent to the vibration deviation state determination circuit 4o. Wired to input.

振動逸脱状態判別回路40は、入力される回転数信号R
2方向信号CW/CCW、入力電圧V ina 、 V
 inb 、モニタ電圧Vmにより超音波モータMTの
振動逸脱状態を検出し、振動回復装置50に振動逸脱状
態状態を示す信号(振動逸脱状態信号と呼ぶ)を入力す
る。
The vibration deviation state determination circuit 40 receives the input rotation speed signal R.
Two-way signal CW/CCW, input voltage Vina, V
inb, the vibration deviation state of the ultrasonic motor MT is detected using the monitor voltage Vm, and a signal indicating the vibration deviation state (referred to as a vibration deviation state signal) is input to the vibration recovery device 50.

ここで、振動逸脱状態判別回路40の構成を第3図によ
り説明する。
Here, the configuration of the vibration deviation state determination circuit 40 will be explained with reference to FIG.

振動逸脱状態判別回路40は、方向信号CW /CCW
により入力電圧V ina 、 V inbのいずれか
一方を選択する入力電圧選択回路41と、この入力電圧
選択回路41により選択された一方の入力電圧とモニタ
電圧Vmの位相差を示す信号を出力する位相差出力回路
42と、回転数信号Rを電圧値に変換するF/V変換器
43と、モニタ電圧VmをDC電圧に変換するモニタ電
圧変換器44と、このモニタ電圧変換器44の出力を基
準電圧と比較する比較器45−1と、入力電圧選択回路
41により選択された入力電圧をDC電圧に変換する入
力電圧変換器46と、入力電圧変換器46の出力を基準
電圧と比較する比較器45−2と、位相差出力回路42
の出力を基準電圧と比較する比較器45−3と、F/V
変換器43の出力を基準電圧と比較する比較器45−4
と、比較器45−1〜45−4の各々の比較結果信号に
より振動逸脱状態を判定し、振動逸脱状態信号を出力す
る振動逸脱状態判定信号発生回路47とから構成される
The vibration deviation state determination circuit 40 receives a direction signal CW/CCW.
an input voltage selection circuit 41 that selects either one of the input voltages V ina or V inb; and an input voltage selection circuit 41 that outputs a signal indicating the phase difference between one of the input voltages selected by the input voltage selection circuit 41 and the monitor voltage Vm. A phase difference output circuit 42, an F/V converter 43 that converts the rotation speed signal R into a voltage value, a monitor voltage converter 44 that converts the monitor voltage Vm into a DC voltage, and the output of the monitor voltage converter 44 as a reference. A comparator 45-1 that compares the voltage, an input voltage converter 46 that converts the input voltage selected by the input voltage selection circuit 41 into a DC voltage, and a comparator that compares the output of the input voltage converter 46 with a reference voltage. 45-2 and phase difference output circuit 42
a comparator 45-3 for comparing the output of F/V with a reference voltage;
Comparator 45-4 that compares the output of converter 43 with a reference voltage
and a vibration deviation state determination signal generation circuit 47 that determines the vibration deviation state based on the comparison result signals of the comparators 45-1 to 45-4 and outputs a vibration deviation state signal.

振動逸脱状態判定信号発生回路47は例えば第4図のよ
うにソフトウェアの形で構成できる。
The vibration deviation state determination signal generation circuit 47 can be configured in the form of software, for example, as shown in FIG.

第4図において、ステップS1では、比較器45−2の
信号に基づいて、入力電圧Vinが設定値であるか否か
を判定し、設定値であればステップS2に進み、ステッ
プS1で入力電圧が設定値でないと判定されると、ステ
ップS7において振動逸脱状態信号の発信を停止する。
In FIG. 4, in step S1, it is determined whether the input voltage Vin is the set value based on the signal of the comparator 45-2. If it is the set value, the process proceeds to step S2, and in step S1, the input voltage Vin is If it is determined that is not the set value, the transmission of the vibration deviation state signal is stopped in step S7.

ステップS2では、比較器45−4の信号で回転数を判
定し、回転が認められなければステップS3に進む。ま
たステップS2において、比較器45−4の信号で回転
が認められれば、ステップS7に進み、振動逸脱状J源
信号の発信を停止する。ステップS3においては、比較
器45−1の信号でモニタ電圧Vmが設定値を越えてい
るかを判定し、モニタ電圧Vmが設定値を越えていない
場合はステップS4に進む。ステップS3において、モ
ニタ電圧Vmが設定値を越えている場合は、ステップS
7に進み、振動逸脱状態信号の発信を停止する。ステッ
プS4では、比較器45−3の信号に基づいて位相差が
設定条件内にあるか否かを判定し、このステップS4が
否定されるとステップS5において振動逸脱状態信号を
発信し、位相差が設定条件内にあってステップS4が肯
定されると、ステップS7に進んで振動逸脱状態信号の
発信を停止する。そしてステップS6で終了と判別され
るとこの手順を終了し、終了でなければ再びステップS
1に戻る。
In step S2, the number of rotations is determined based on the signal from the comparator 45-4, and if no rotation is detected, the process proceeds to step S3. Further, in step S2, if rotation is recognized by the signal from the comparator 45-4, the process proceeds to step S7, and the transmission of the vibration deviation J source signal is stopped. In step S3, it is determined based on the signal from the comparator 45-1 whether the monitor voltage Vm exceeds the set value, and if the monitor voltage Vm does not exceed the set value, the process proceeds to step S4. In step S3, if the monitor voltage Vm exceeds the set value, step S3
Proceed to step 7 and stop transmitting the vibration deviation state signal. In step S4, it is determined whether the phase difference is within the set conditions based on the signal of the comparator 45-3, and if this step S4 is negative, a vibration deviation state signal is transmitted in step S5, and the phase difference If it is within the setting conditions and step S4 is affirmed, the process proceeds to step S7 and the transmission of the vibration deviation state signal is stopped. If it is determined in step S6 that the procedure is finished, this procedure is finished, and if it is not finished, step S6 is again carried out.
Return to 1.

振動回復装置50は、第1図に示すとおり、上述した圧
電体アクチュエータ51とこの圧電体アクチュエータ5
1の駆動回路52とから成り、振動逸脱状態判別回路4
0から振動逸脱状態信号が駆動回路52に入力されると
、圧電体アクチュエータ51が駆動され、ロータ2の加
圧力が変更される。
As shown in FIG. 1, the vibration recovery device 50 includes the piezoelectric actuator 51 and the piezoelectric actuator 5 described above.
1 drive circuit 52, and a vibration deviation state determination circuit 4.
When the vibration deviation state signal from 0 is input to the drive circuit 52, the piezoelectric actuator 51 is driven and the pressurizing force of the rotor 2 is changed.

ここで、加圧力を変更すると超音波モータMTの共振特
性は第7図に示すように変化する。第7図は、横軸に電
源周波数fを、縦軸にモニタ電圧Vmをとったもので、
実線FHが加圧力が高い場合の共振特性線図を、−点鎖
線FLが加圧力が低い場合の共振特性線図を示す。この
図から加圧力を変更することにより超音波モータMTの
共振特性が変わることが分かる。
Here, when the pressing force is changed, the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT change as shown in FIG. 7. In Figure 7, the horizontal axis shows the power supply frequency f, and the vertical axis shows the monitor voltage Vm.
A solid line FH shows a resonance characteristic diagram when the pressing force is high, and a dashed-dotted line FL shows a resonance characteristic diagram when the pressing force is low. It can be seen from this figure that the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT change by changing the pressing force.

次に第1の実施例の動作を説明する。Next, the operation of the first embodiment will be explained.

第1図に示すlt源回路20により圧電体1bに高周波
電圧を供給すると、圧電体1bが振動して弾性体1aに
進行性振動波が形成される。この進行性振動波が発生し
ているステータ1に加圧装置100によりロータ2を加
圧接触させると、ロータ2は振動しつつ摩擦駆動により
回転する。
When a high frequency voltage is supplied to the piezoelectric body 1b by the lt source circuit 20 shown in FIG. 1, the piezoelectric body 1b vibrates and progressive vibration waves are formed in the elastic body 1a. When the rotor 2 is brought into pressure contact with the stator 1 in which the progressive vibration waves are generated by the pressurizing device 100, the rotor 2 is rotated by friction drive while vibrating.

ここで、回転時の入力電圧V ina 、 V inb
 、モニタ電圧Vmの関係を第5図により説明する。第
5図(a)はロータ2が時計回転方向CWに回転する場
合、(b)は反時計回転方向CCWに回転する場合を示
す、入力電圧V ina 、 V inbは、移相器2
3により位相が+π/2.−π/2ずれている。モニタ
電圧Vmは、第5図(a)ではVinaと約π/2の位
相差を持ち、第5図(b)ではV inbと約−π/2
の位相差を持っている。
Here, the input voltages V ina and V inb during rotation are
, monitor voltage Vm will be explained with reference to FIG. FIG. 5(a) shows the case where the rotor 2 rotates in the clockwise direction CW, and FIG. 5(b) shows the case when the rotor 2 rotates in the counterclockwise direction CCW.
3, the phase is +π/2. It is shifted by -π/2. The monitor voltage Vm has a phase difference of about π/2 from Vina in FIG. 5(a), and about −π/2 from V inb in FIG. 5(b).
It has a phase difference of

温度、湿度の変化、加圧力の変動、潤滑油の粘度の変化
などにより負荷変動が生じ超音波モータが振動逸脱状態
に陥ると、入力電圧Vina、 Vinbには変化はな
いが1回転数倍号Rが零になり、第6図に示すように、
モニタ電圧Vmも著しく減少し、かつ入力電圧との位相
差も大きく変化する。これらのパラメータに基づいて振
動逸脱状態判別回路40が振動逸脱状態と判定すると、
振動回復装置50に振動逸脱状態信号を入力する。振動
回復装置50は、圧電体アクチュエータ51をその駆動
回路52により伸長または収縮させて付勢部材6による
加圧力を変更する。これにより、第7図にて説明したよ
うに超音波モータMTの共振特性が変わり、超音波モー
タMTは振動逸脱状態から正常の振動状態に回復する。
If the ultrasonic motor falls into a state of vibration deviation due to load fluctuations due to changes in temperature, humidity, pressurizing force, viscosity of lubricating oil, etc., there will be no change in the input voltages Vina and Vinb, but the number of revolutions will increase. When R becomes zero, as shown in Figure 6,
The monitor voltage Vm also decreases significantly, and the phase difference with the input voltage also changes significantly. When the vibration deviation state determination circuit 40 determines that the vibration deviation state is based on these parameters,
A vibration deviation state signal is input to the vibration recovery device 50. The vibration recovery device 50 changes the pressing force applied by the biasing member 6 by expanding or contracting the piezoelectric actuator 51 using its drive circuit 52. As a result, the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT change as explained with reference to FIG. 7, and the ultrasonic motor MT recovers from the vibration deviation state to the normal vibration state.

第8図により本発明の第2の実施例を説明するゆ ステータ1の支持部材3は、設r11筒4に摺動可能に
内挿された可動筒61とこの可動筒61に螺合された固
定筒62との間に挟持され、これによりステータ1がf
f[筒4内にその軸方向にrIlo可能に内設されてい
る。可動筒61の突部61aは設ぽ筒4の直進溝4aに
嵌合しており、ステータ1は設置筒4に対して回転不可
とされている。また、設置筒4に螺合さ九た保持筒63
に圧電体アクチュエータ64が複数個設置され、ステー
タ1を軸方向に移動可能に支持している。一方、この実
施例では、付勢部材6と加圧力伝達部材7とが、設置筒
4に螺合された固定筒65とベアリング8との間に介装
されており、したがって、アクチュエータ64を伸縮す
ることにより付勢部材6による加圧力が変更される。
The supporting member 3 of the stator 1, which will explain the second embodiment of the present invention with reference to FIG. The stator 1 is held between the fixed cylinder 62 and the stator 1 at f.
f[It is installed inside the cylinder 4 so that it can move in the axial direction. The protrusion 61a of the movable cylinder 61 fits into the straight groove 4a of the installation cylinder 4, and the stator 1 cannot rotate with respect to the installation cylinder 4. In addition, a retaining cylinder 63 is screwed onto the installation cylinder 4.
A plurality of piezoelectric actuators 64 are installed to support the stator 1 so as to be movable in the axial direction. On the other hand, in this embodiment, the biasing member 6 and the pressing force transmission member 7 are interposed between the fixed cylinder 65 screwed into the installation cylinder 4 and the bearing 8, so that the actuator 64 can be expanded and contracted. By doing so, the pressing force by the biasing member 6 is changed.

そして、第1の実施例と同様に振動逸脱状態が判定され
たときに圧電体アクチュエータ64を駆動して加圧力を
変更せしめ、超音波モータMTの共振特性を変化させて
超音波モータMTを正常な振動状態に回復させるもので
ある。その他の構成は第1の実施例と全く同様であり説
明を省略する。
Then, as in the first embodiment, when a vibration deviation state is determined, the piezoelectric actuator 64 is driven to change the pressing force, and the resonance characteristics of the ultrasonic motor MT are changed to normalize the ultrasonic motor MT. This is to restore the vibration state to normal. The other configurations are completely the same as those in the first embodiment, and their explanation will be omitted.

なお、この実施例においても圧電体アクチュエータ64
を電磁式あるいは;重圧式アクチュエータとしてもよい
Note that also in this embodiment, the piezoelectric actuator 64
The actuator may be an electromagnetic type or a pressure type actuator.

さらに以上では、 ■入力電圧が設定値に等しいこと ■ロータ2の回転数が零でないこと ■モニタ電圧Vmが設定値以下であること■入力電圧と
モニタ電圧Vmの位相差が所定値以下であること の全てが成立したときに振動逸脱状態と判定したが、簡
易的には■、■、■ガ成立するとき、または■、■、■
が成立するときに振動逸脱状態と判定してもよい。
Furthermore, in the above, ■The input voltage is equal to the set value.■The rotation speed of the rotor 2 is not zero.■The monitor voltage Vm is below the set value.■The phase difference between the input voltage and the monitor voltage Vm is below the predetermined value. It was determined that the vibration deviation state occurred when all of the following conditions were true, but simply, when ■, ■, ■ hold, or ■, ■, ■
The vibration deviation state may be determined when the following is true.

G0発明の効果 本発明によれば、温度、湿度の変化、加圧力の変動、潤
滑油の粘度の変化などにより負荷変動が生じ超音波モー
タが振動逸脱状態になった場合には、アクチュエータに
よってロータの加圧力を変更するだけで、超音波モータ
をすばやく振動逸脱状態から脱出させて正常の振動状態
に回復でき、信頼性が高い超音波モータを提供できる。
G0 Effects of the Invention According to the present invention, when the ultrasonic motor enters a state of vibration deviation due to load fluctuations due to changes in temperature, humidity, changes in pressurizing force, changes in the viscosity of lubricating oil, etc., the actuator By simply changing the pressurizing force, the ultrasonic motor can quickly escape from the vibration deviation state and return to the normal vibration state, making it possible to provide a highly reliable ultrasonic motor.

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

第1図は本発明の全体構成を示すブロック図である。 第2図は本発明の第1の実施例の超音波モータの断面図
である。 第3図は振動逸脱状態判別回路の詳細を示すブロック図
である。 第4図は振動逸脱状態判定信号発生回路の動作を示すフ
ローチャートである。 第5図は超音波モータの入力電圧とモニタ電圧Vmの関
係を示す図である。 第6図は正常時と振動逸脱状態のモニタ電圧Vmの変化
を示した図である。 第7図は電源周波数とモニタ電圧との関係を示すグラフ
である。 第8図は第2の実施例の超音波モータを示す断面図であ
る。 1:ステータ      2:ロータ 3:支持部材     4:設置筒 5:固定筒      6:付勢部材 7:加圧力伝達部材  8:ベアリング9:固定@  
    30 :回転数検出器40・振動逸脱状態判定
回路 50:振動回復装置 51.64:圧電体アクチュエータ 1oO:加圧装置
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing details of the vibration deviation state determination circuit. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the vibration deviation state determination signal generation circuit. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the input voltage of the ultrasonic motor and the monitor voltage Vm. FIG. 6 is a diagram showing changes in the monitor voltage Vm in a normal state and in a vibration deviation state. FIG. 7 is a graph showing the relationship between power supply frequency and monitor voltage. FIG. 8 is a sectional view showing the ultrasonic motor of the second embodiment. 1: Stator 2: Rotor 3: Support member 4: Installation cylinder 5: Fixed cylinder 6: Biasing member 7: Pressure force transmission member 8: Bearing 9: Fixed @
30: Rotation speed detector 40/Vibration deviation state determination circuit 50: Vibration recovery device 51.64: Piezoelectric actuator 1oO: Pressure device

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1) 圧電体の励振により弾性体に進行性振動波を発生
するステータと、加圧手段により該ステータに加圧接触
され、前記進行性振動波により駆動されるロータとを具
備する超音波モータの駆動制御に用いられ、 前記圧電体を励振するため該圧電体に位相の異なる少な
くとも一対の周波電圧を印加する電源回路を備えた駆動
制御装置において、 前記加圧手段はその加圧力を調節するアクチュエータを
有し、前記駆動制御装置は、前記ステータの振動逸脱状
態を判別する判別手段と、前記アクチュエータによる加
圧力を調節する調節手段とを備え、前記判別手段で前記
振動逸脱状態と判別されると前記調節手段により前記ア
クチュエータを制御して加圧手段の加圧力を変更するこ
とを特徴とする超音波モータの駆動制御装置。 2) 前記振動逸脱状態判別手段は、前記圧電体に印加
される周波電圧を検出する印加電圧検出手段と、 前記圧電体の変形に伴って発生するモニタ電圧を検出す
るモニタ電圧検出手段と、 前記圧電体へ印加される周波電圧と前記モニタ電圧との
位相差を検出する位相差検出手段とを具備し、 該位相差が所定範囲外であることが検出されるとこの判
別手段が振動逸脱状態と判別す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制御装置。 3) 前記振動逸脱状態判別手段は、前記圧電体に印加
される周波電圧の印加電圧値を検出する印加電圧値検出
手段と、 前記超音波モータの回転数を検出する回転数検出手段と
、 前記圧電体の変形に伴って発生するモニタ電圧の電圧値
を検出するモニタ電圧値検出手段とを具備し、 これらの各検出手段により、前記周波電圧が所定値以上
であること、回転数が零であること、かつモニタ電圧が
所定値以下であることが検出されるとこの判別手段が振
動逸脱状態と判別す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制御装置。 4) 前記振動逸脱状態判別手段は、前記圧電体に印加
される周波電圧の電圧値を検出する印加電圧値検出手段
と、 前記超音波モータの回転数を検出する回転数検出手段と
、 前記圧電体へ印加される周波電圧と前記モニタ電圧との
位相差を検出する位相差検出手段とを具備し、 これらの各検出手段により、前記周波電圧が所定値以上
であること、回転数が零であること、かつ位相差が所定
値以下であることが検出されるとこの判別手段が振動逸
脱状態と判別することを特徴とする請求項1に記載の超
音波モータの駆動制御装置。
[Scope of Claims] 1) A stator that generates progressive vibration waves in an elastic body by excitation of a piezoelectric body, and a rotor that is brought into pressure contact with the stator by a pressure means and is driven by the progressive vibration waves. In the drive control device, the drive control device is used for drive control of an ultrasonic motor, and includes a power supply circuit that applies at least a pair of frequency voltages having different phases to the piezoelectric body in order to excite the piezoelectric body, The drive control device includes an actuator that adjusts a pressing force, and the drive control device includes a determining unit that determines whether the stator is in a vibration deviation state, and an adjusting unit that adjusts the pressing force by the actuator, and the determining unit determines whether the vibration deviation is A drive control device for an ultrasonic motor, characterized in that when it is determined that the state is the same, the adjusting means controls the actuator to change the pressing force of the pressing means. 2) The vibration deviation state determining means includes: applied voltage detection means for detecting a frequency voltage applied to the piezoelectric body; monitor voltage detection means for detecting a monitor voltage generated as the piezoelectric body deforms; A phase difference detection means for detecting a phase difference between a frequency voltage applied to the piezoelectric body and the monitor voltage is provided, and when it is detected that the phase difference is outside a predetermined range, the discrimination means detects a vibration deviation state. 2. The drive control device for an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the ultrasonic motor drive control device determines that: 3) The vibration deviation state determining means includes: applied voltage value detection means for detecting the applied voltage value of the frequency voltage applied to the piezoelectric body; rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the ultrasonic motor; and monitor voltage value detection means for detecting the voltage value of the monitor voltage generated as the piezoelectric body deforms, and each of these detection means detects whether the frequency voltage is a predetermined value or more and whether the rotation speed is zero or not. 2. The drive control device for an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the determining means determines that the vibration deviation state exists when it is detected that the monitor voltage is equal to or lower than a predetermined value. 4) The vibration deviation state determining means includes: applied voltage value detection means for detecting the voltage value of a frequency voltage applied to the piezoelectric body; rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the ultrasonic motor; It is equipped with phase difference detection means for detecting a phase difference between a frequency voltage applied to the body and the monitor voltage, and each of these detection means detects whether the frequency voltage is a predetermined value or more and whether the rotation speed is zero or not. 2. The drive control device for an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the determining means determines that the vibration deviation state exists when it is detected that the phase difference is equal to or less than a predetermined value.
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