JPH02276481A - 超音波リニアアクチュエータの駆動回路 - Google Patents
超音波リニアアクチュエータの駆動回路Info
- Publication number
- JPH02276481A JPH02276481A JP1098457A JP9845789A JPH02276481A JP H02276481 A JPH02276481 A JP H02276481A JP 1098457 A JP1098457 A JP 1098457A JP 9845789 A JP9845789 A JP 9845789A JP H02276481 A JPH02276481 A JP H02276481A
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- JP
- Japan
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- frequency
- linear actuator
- drive circuit
- oscillator
- ultrasonic linear
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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」
この発明は、安定な速度および推力を発生することがで
きる超音波リニアアクチュエータの駆動回路に関する。
きる超音波リニアアクチュエータの駆動回路に関する。
「従来の技術」
従来のこの種の超音波リニアアクチュエータとしては、
特願昭６３−６０７１４号の技術を挙げることができる
。この超音波リニアアクチュエータは、第４図に示すよ
うに、一対の脚１１ａ、ｌｂとこの脚部１ａ、ｌｂを連
結する胴部ＩＣとを有するコ字状振動体ｌと、この振動
体ｌの両角部に取り付けられ、脚部１ ａ、 １ ｂお
よび胴部ＩＣの双方に振動を付与する２個の圧電素子２
．３と、脚部１ａ。
特願昭６３−６０７１４号の技術を挙げることができる
。この超音波リニアアクチュエータは、第４図に示すよ
うに、一対の脚１１ａ、ｌｂとこの脚部１ａ、ｌｂを連
結する胴部ＩＣとを有するコ字状振動体ｌと、この振動
体ｌの両角部に取り付けられ、脚部１ ａ、 １ ｂお
よび胴部ＩＣの双方に振動を付与する２個の圧電素子２
．３と、脚部１ａ。
ｌｂの下端部が当接されるレール４とから構成されてい
る。
る。
そして、上記リニアアクチュエータの駆動は、圧電素子
２．３に高周波電圧を印加することによって行っていた
。すなわち、２個の圧電素子２．３に、同一周波数で、
かつ、９０度位相の異なる高周波電圧を各々印加すると
、振動体ｌがレール４上を一方向に直線走行する。
２．３に高周波電圧を印加することによって行っていた
。すなわち、２個の圧電素子２．３に、同一周波数で、
かつ、９０度位相の異なる高周波電圧を各々印加すると
、振動体ｌがレール４上を一方向に直線走行する。
「発明が解決しようとする課題」
上述した超音波リニアアクチュエータのインピーダンス
−周波数特性を第５図に示す。この図において、実線で
示す波形Ａはレール４上のある位置におけるインピーダ
ンス−周波数特性であり、図から明らかなように、周波
数に対応してインピーダンスの低くなる点がいくつか存
在する。そして、これら低インピーダンスの中の最低イ
ンピーダンス（以下、最適駆動インピーダンスと称する
）Ｚｒに対応する周波数ｆｒによってリニアアクチュエ
ータを駆動すれば、圧電素子２．３からの振動が振動体
ｌへ効率よく伝達されるので、従来、その周波数（以下
、最適駆動周波数と称する）ｆｒの信号によってリニア
アクチュエータを駆動していた。
−周波数特性を第５図に示す。この図において、実線で
示す波形Ａはレール４上のある位置におけるインピーダ
ンス−周波数特性であり、図から明らかなように、周波
数に対応してインピーダンスの低くなる点がいくつか存
在する。そして、これら低インピーダンスの中の最低イ
ンピーダンス（以下、最適駆動インピーダンスと称する
）Ｚｒに対応する周波数ｆｒによってリニアアクチュエ
ータを駆動すれば、圧電素子２．３からの振動が振動体
ｌへ効率よく伝達されるので、従来、その周波数（以下
、最適駆動周波数と称する）ｆｒの信号によってリニア
アクチュエータを駆動していた。
しかしながら、この固定周波数ｆｒによってリニアアク
チュエータを駆動すると、レール４上の各走行位置にお
いて、振動体ｌの速度が変化したり、極端な場合には振
動体ｌがひっかかったりする問題が発生する。これは、
振動体ｌの脚部１ ａ、 １ ｂの下端面とレール４の
上面との接触状態（例えば、レール４上面の加工精度１
脚部１ ａ、 １ ｂ下端面の摩耗度等）がレール４上
の各位置によって各々異なっているために、各走行位置
における上記インピーダンス−周波数特性が変化してし
まい、これにより、上記最適駆動周波数ｒｒが変化して
してしまうためである。
チュエータを駆動すると、レール４上の各走行位置にお
いて、振動体ｌの速度が変化したり、極端な場合には振
動体ｌがひっかかったりする問題が発生する。これは、
振動体ｌの脚部１ ａ、 １ ｂの下端面とレール４の
上面との接触状態（例えば、レール４上面の加工精度１
脚部１ ａ、 １ ｂ下端面の摩耗度等）がレール４上
の各位置によって各々異なっているために、各走行位置
における上記インピーダンス−周波数特性が変化してし
まい、これにより、上記最適駆動周波数ｒｒが変化して
してしまうためである。
この解決策としては、最適駆動周波数ｆｒが変化する毎
に、その変化に追随させて駆動周波数を変化させればよ
いが、このようにすると、インピーダンス検出手段を必
要とするとともに、リニアアクチュエータの速度および
推力をも変化させてしまうという問題がある。
に、その変化に追随させて駆動周波数を変化させればよ
いが、このようにすると、インピーダンス検出手段を必
要とするとともに、リニアアクチュエータの速度および
推力をも変化させてしまうという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、リニ
アアクチュエータのインピーダンス特性が変化しても、
常に安定した速度および推力を発生することができる超
音波リニアアクチュエータの駆動回路を提供することを
目的としている。
アアクチュエータのインピーダンス特性が変化しても、
常に安定した速度および推力を発生することができる超
音波リニアアクチュエータの駆動回路を提供することを
目的としている。
「課題を解決するｋめの手段」
この発明は、レールとの接触状態に応じて最適駆動周波
数が第１の周波数から第２の周波数の範囲において変化
する超音波リニアアクチュエータを駆動する駆動回路に
おいて、前記第１の周波数と第２の周波数のほぼ中間の
周波数の信号を発生する第１の発振器と、前記超音波リ
ニアアクチュエータの機械的時定数より短い周期の正弦
波信号を発生する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号を前記第２の発振器の出力信号によって周波数
変調する混合器とを具備し、前記混合器の出力に基づい
て前記超音波リニアアクチュエータを駆動することを特
徴としている。
数が第１の周波数から第２の周波数の範囲において変化
する超音波リニアアクチュエータを駆動する駆動回路に
おいて、前記第１の周波数と第２の周波数のほぼ中間の
周波数の信号を発生する第１の発振器と、前記超音波リ
ニアアクチュエータの機械的時定数より短い周期の正弦
波信号を発生する第２の発振器と、前記第１の発振器の
出力信号を前記第２の発振器の出力信号によって周波数
変調する混合器とを具備し、前記混合器の出力に基づい
て前記超音波リニアアクチュエータを駆動することを特
徴としている。
「作用」
この発明によれば、周波数が、第１〜第２の周波数の範
囲において常時規則的に変化する信号によってリニアア
クチュエータを駆動する。これにより、最適駆動周波数
が第１〜第２の周波数の範囲において変化しても、その
影響がリニアアクチュエータの速度あるいは推力に表れ
ることがない。
囲において常時規則的に変化する信号によってリニアア
クチュエータを駆動する。これにより、最適駆動周波数
が第１〜第２の周波数の範囲において変化しても、その
影響がリニアアクチュエータの速度あるいは推力に表れ
ることがない。
「実施例」
以下、図面を参照してこの発明の一実施例にっいて説明
する。第１図はこの発明の一実施例によるリニアアクチ
ュエータの駆動回路の構成を示すブロック図である。こ
の図において、１はリニアアクチュエータの振動体であ
り、２．３は振動体ｌに取り付けられた圧電素子である
。５は周波数１００ＫＨｚの正弦波信号（第２図（ａ）
参照）を発生する発振器であり、出力レベルがＴＴＬレ
ベルに設定されている。６は周波数２ＫＨｚの正弦波信
号（第２図（ｂ）参照）を発生する発振器である。７は
発振器５から出力される正弦波信号を発振器６から出力
される正弦波信号によって周波数変調して出力する混合
器であり、この出力信号を第２図（ｃ）に示す。
する。第１図はこの発明の一実施例によるリニアアクチ
ュエータの駆動回路の構成を示すブロック図である。こ
の図において、１はリニアアクチュエータの振動体であ
り、２．３は振動体ｌに取り付けられた圧電素子である
。５は周波数１００ＫＨｚの正弦波信号（第２図（ａ）
参照）を発生する発振器であり、出力レベルがＴＴＬレ
ベルに設定されている。６は周波数２ＫＨｚの正弦波信
号（第２図（ｂ）参照）を発生する発振器である。７は
発振器５から出力される正弦波信号を発振器６から出力
される正弦波信号によって周波数変調して出力する混合
器であり、この出力信号を第２図（ｃ）に示す。
ここで、上記発振器５の周波数、発振器６の周波数およ
び振幅レベルについて説明する。
び振幅レベルについて説明する。
０発振器５の周波数
前述したように、リニアアクチュエータ１のインピーダ
ンス−周波数特性（第５図参照）はリニアアクチュエー
タ１がレール４上のどの位置にあるかによって変化し、
したがって、最適駆動周波数ｆｒもリニアアクチュエー
タ１のいる場所に応じて異なった値となる。いま、リニ
アアクチュエータＩの走行範囲において最適駆動周波数
ｆｒの最小値をｆｒｔ、最大値をｆｒ、とすると（第５
図参照）、発振器５の周波数ｆａは、周波数ｆｒ＋と周
波数ｆｒ、の中央の周波数として決められる。そして、
この実施例においては、実験の結果 ｆｒ＋＝ ９９ ＫＨｚ、 ｆｒｔ＝ １０１ ＫＨ
ｚであったことから、 ｆａ＝ １００ＫＨｚ に設定されている。
ンス−周波数特性（第５図参照）はリニアアクチュエー
タ１がレール４上のどの位置にあるかによって変化し、
したがって、最適駆動周波数ｆｒもリニアアクチュエー
タ１のいる場所に応じて異なった値となる。いま、リニ
アアクチュエータＩの走行範囲において最適駆動周波数
ｆｒの最小値をｆｒｔ、最大値をｆｒ、とすると（第５
図参照）、発振器５の周波数ｆａは、周波数ｆｒ＋と周
波数ｆｒ、の中央の周波数として決められる。そして、
この実施例においては、実験の結果 ｆｒ＋＝ ９９ ＫＨｚ、 ｆｒｔ＝ １０１ ＫＨ
ｚであったことから、 ｆａ＝ １００ＫＨｚ に設定されている。
■発振器６の振幅レベル
混合器７の出力信号は、第２図（ｃ）に示すように、発
振器６の出力レベルが最大の時その周波数が最大となり
、発振器６の出力レベルが最小の時その周波数が最小と
なる。そして、発振器６の出力レベルは、混合器７の出
力信号周波数がｆｒ、〜ｆｒ、の範囲で周期的に変化す
るように定められている（第３図参照）。
振器６の出力レベルが最大の時その周波数が最大となり
、発振器６の出力レベルが最小の時その周波数が最小と
なる。そして、発振器６の出力レベルは、混合器７の出
力信号周波数がｆｒ、〜ｆｒ、の範囲で周期的に変化す
るように定められている（第３図参照）。
０発振器６の周波数（周期）
発振器６の出力信号の周期はリニアアクチュエータｌの
機械的時定数τｍの１／１０に定められている。この実
施例においては、リニアアクチュエータｌの機械的時定
数が５１ａｓｅｃであったので、発振器６の出力信号の
周期を５００μｓｅｃに、すなわち、周波数を２ＫＨｚ
に設定している。
機械的時定数τｍの１／１０に定められている。この実
施例においては、リニアアクチュエータｌの機械的時定
数が５１ａｓｅｃであったので、発振器６の出力信号の
周期を５００μｓｅｃに、すなわち、周波数を２ＫＨｚ
に設定している。
次に、第１図において、８は混合器７の出力信号の位相
を９０度ずらして出力する移相器、９゜ｌＯは混合器７
の出力信号および移相器８の出力信号を各々電力増幅し
て出力するドライブ回路、１１．１２はドライブ回路９
．１０の各出力をさらに増幅して、上記圧電素子２．３
に各々出力するドライバである。
を９０度ずらして出力する移相器、９゜ｌＯは混合器７
の出力信号および移相器８の出力信号を各々電力増幅し
て出力するドライブ回路、１１．１２はドライブ回路９
．１０の各出力をさらに増幅して、上記圧電素子２．３
に各々出力するドライバである。
このような構成によれば、圧電素子２．３に、周波数が
９９ＫＨｚ〜１０１ＫＨｚの範囲で繰り返し変化する正
弦波交流信号が印加される。ここで、変化の周期がリニ
アアクチエエータｌの機械的時定数よりはるかに小さい
ので、周波数の変化に応答してリニアアクチュエータｌ
が動作することはない。他方、リニアアクチュエータ１
に印加される周波数が常に変化しているので、リニアア
クチュエータｌのインピーダンスが変化し、このため、
最適駆動周波数ｆｒが変化しても、リニアアクチュエー
タｌの速度、推力に影響を与えることがない。
９９ＫＨｚ〜１０１ＫＨｚの範囲で繰り返し変化する正
弦波交流信号が印加される。ここで、変化の周期がリニ
アアクチエエータｌの機械的時定数よりはるかに小さい
ので、周波数の変化に応答してリニアアクチュエータｌ
が動作することはない。他方、リニアアクチュエータ１
に印加される周波数が常に変化しているので、リニアア
クチュエータｌのインピーダンスが変化し、このため、
最適駆動周波数ｆｒが変化しても、リニアアクチュエー
タｌの速度、推力に影響を与えることがない。
「発明の効果」
以上説明したように、この発明によれば、周波数が、第
１〜第２の周波数の範囲において常時規則的に変化する
信号によってリニアアクチュエータを駆動するようにし
たので、最適駆動周波数が第１〜第２の周波数の範囲に
おいて変化しても、その影響がリニアアクチュエータの
速度あるいは推力に表れることがなく、安定した速度お
よび推力を得ることができる効果がある。
１〜第２の周波数の範囲において常時規則的に変化する
信号によってリニアアクチュエータを駆動するようにし
たので、最適駆動周波数が第１〜第２の周波数の範囲に
おいて変化しても、その影響がリニアアクチュエータの
速度あるいは推力に表れることがなく、安定した速度お
よび推力を得ることができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による超音波リニアアクチ
ュエータの駆動回路の構成を示すブロック図、第２図（
ａ）は同実施例に用いられる発振器５の出力信号の波形
図、第２図（ｂ）は同実施例に用いられる発振器６の出
力信号の波形図、第２図（ｃ）は同実施例に用いられる
混合器７の出力信号の波形図、第３図は混合器７の出力
信号の周波数範囲を説明するための図、第４図は超音波
リニアアクチュエータの構成を示す側面図、第５図は超
音波リニアアクチュエータのインピーダンス−周、波数
特性を示す図である。 ４・・・・・・レール、５・・・・・・第１の発振器、
６・・・・・・第２の発振器、７・・・・・・４合器。
ュエータの駆動回路の構成を示すブロック図、第２図（
ａ）は同実施例に用いられる発振器５の出力信号の波形
図、第２図（ｂ）は同実施例に用いられる発振器６の出
力信号の波形図、第２図（ｃ）は同実施例に用いられる
混合器７の出力信号の波形図、第３図は混合器７の出力
信号の周波数範囲を説明するための図、第４図は超音波
リニアアクチュエータの構成を示す側面図、第５図は超
音波リニアアクチュエータのインピーダンス−周、波数
特性を示す図である。 ４・・・・・・レール、５・・・・・・第１の発振器、
６・・・・・・第２の発振器、７・・・・・・４合器。
Claims (1)
- レールとの接触状態に応じて最適駆動周波数が第１の
周波数から第２の周波数の範囲において変化する超音波
リニアアクチュエータを駆動する駆動回路において、前
記第１の周波数と第２の周波数のほぼ中間の周波数の信
号を発生する第１の発振器と、前記超音波リニアアクチ
ュエータの機械的時定数より短い周期の正弦波信号を発
生する第２の発振器と、前記第１の発振器の出力信号を
前記第２の発振器の出力信号によって周波数変調する混
合器とを具備し、前記混合器の出力に基づいて前記超音
波リニアアクチュエータを駆動することを特徴とする超
音波リニアアクチュエータの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098457A JP2665253B2 (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 超音波リニアアクチュエータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098457A JP2665253B2 (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 超音波リニアアクチュエータの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02276481A true JPH02276481A (ja) | 1990-11-13 |
| JP2665253B2 JP2665253B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=14220234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1098457A Expired - Lifetime JP2665253B2 (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | 超音波リニアアクチュエータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2665253B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6433461B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-08-13 | Minolta Co., Ltd. | Driving apparatus and method using electromechanical conversion elements |
| JP2009207603A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59148583A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-25 | Sony Corp | 圧電振動子の駆動回路 |
| JPS6292782A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ装置 |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP1098457A patent/JP2665253B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59148583A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-25 | Sony Corp | 圧電振動子の駆動回路 |
| JPS6292782A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6433461B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-08-13 | Minolta Co., Ltd. | Driving apparatus and method using electromechanical conversion elements |
| JP2009207603A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2665253B2 (ja) | 1997-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |