JPH03239168A - Ultrasonic motor drive system - Google Patents

Ultrasonic motor drive system

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JPH03239168A
JPH03239168A JP2033460A JP3346090A JPH03239168A JP H03239168 A JPH03239168 A JP H03239168A JP 2033460 A JP2033460 A JP 2033460A JP 3346090 A JP3346090 A JP 3346090A JP H03239168 A JPH03239168 A JP H03239168A
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JP
Japan
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drive
frequency
output
voltage
ultrasonic motor
Prior art date
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Application number
JP2033460A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Suganuma
亮一 菅沼
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Priority to DE69131208T priority patent/DE69131208T2/en
Priority to DE69111481T priority patent/DE69111481T2/en
Publication of JPH03239168A publication Critical patent/JPH03239168A/en
Priority to US07/970,956 priority patent/US5376855A/en
Priority to US08/319,867 priority patent/US5767609A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase a drive efficiency of an ultrasonic motor by controlling an drive frequency setting device to output a drive frequency for the muximum drive efficiency of the ultrasonic motor or by controlling a drive voltage setting device to output a drive voltage for the muximum drive efficiency of the ultrasonic motor. CONSTITUTION:An output frequency of a drive frequency setting device 2 corresponds to a drive frequency of an ultrasonic motor and is controlled by an output from a drive condition detector 1. A drive voltage setting device 4 supplies an output from a phase shifting device 3 to the ultrasonic motor after amplifying it to the drive voltage needed for driving the ultrasonic motor. The drive voltage setting device 4 also varies the drive voltage and changes the drive speed of the ultrasonic motor. A drive condition detector 1 watches if the ultrasonic motor is driven in an antiresonance condition and controls the drive frequency setting device 2 by its output so that the ultrasonic motor may be kept driven in an antiresonance condition.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超音波モータの駆動装置に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an ultrasonic motor drive device.

[従来の技術] 従来に於いて、超音波モータの駆動装置は、幾つかの方
式が提案されている。
[Prior Art] In the past, several systems have been proposed for driving devices for ultrasonic motors.

ここで、まず簡単に超音波モータの構造を図面により説
明する。第34図は、超音波モータの断面図であり、ロ
ータ母材100−1と、摺動材100−2により、移動
子(ロータ)を形成し、ロータ母材と摺動材は、互いに
接着されている。弾性体100−3と圧電体100−4
は、接着されて、固定子を形成している。前記移動子と
前記固定子には、加圧接触した状態で、前記超音波モー
タが形成される。
First, the structure of the ultrasonic motor will be briefly explained with reference to the drawings. FIG. 34 is a sectional view of the ultrasonic motor, in which a rotor base material 100-1 and a sliding material 100-2 form a moving element (rotor), and the rotor base material and sliding material are bonded to each other. has been done. Elastic body 100-3 and piezoelectric body 100-4
are glued together to form a stator. The ultrasonic motor is formed on the mover and the stator in a pressurized contact state.

次に、第35図は、前記圧電体100−4の電極の配置
を示した図面である。電極100−4a、100−4b
は、入力電極であり、相互にπ/2の位相差を持った交
流の駆動電圧が入力される。
Next, FIG. 35 is a drawing showing the arrangement of electrodes of the piezoelectric body 100-4. Electrodes 100-4a, 100-4b
are input electrodes, into which AC drive voltages having a mutual phase difference of π/2 are input.

電極100−4cは、共通電極であり、アースに接続さ
れる。1i極10(14dは、モニター電極と呼ばれ、
該圧電体のうちで、弾性体の励振には寄与しない部分で
あり、固定子の振動状態に応した、交流出力電圧が得ら
れる。
Electrode 100-4c is a common electrode and is connected to ground. 1i pole 10 (14d is called a monitor electrode,
This is a portion of the piezoelectric body that does not contribute to the excitation of the elastic body, and provides an AC output voltage that corresponds to the vibration state of the stator.

以上の、前記ロータ母材、摺動材、弾性体、圧電体によ
り、超音波モータ100が構成されている。
The ultrasonic motor 100 is constituted by the rotor base material, sliding material, elastic body, and piezoelectric body described above.

これらの構成、及び動作については、日経メカニカル 
19B3.2.28号、特開昭541204417、特
開昭61251490などにより、周知であるので詳し
い説明は省略するが、前記圧電体の前記電極100−4
a、100−4bに駆動電圧を入力することにより、該
圧電体を励振し、前記弾性体に進行性振動波を発生せし
め、図示していない加圧手段により、前記固定子に加圧
接触された前記移動子を駆動する。
Regarding the configuration and operation of these, please refer to Nikkei Mechanical
19B3.2.28, JP-A No. 541204417, JP-A No. 61251490, etc., the electrode 100-4 of the piezoelectric material is well known, so a detailed explanation will be omitted.
By inputting a driving voltage to a and 100-4b, the piezoelectric body is excited to generate a progressive vibration wave in the elastic body, and the piezoelectric body is brought into pressure contact with the stator by a pressure means (not shown). The movable element is driven.

従来、超音波モータの駆動装置としては、本出願人によ
り、特開昭59−204477、特開昭61−2514
90などが提案されている。これらの駆動装置は、前者
においてはモニター電極の出力電圧により、あるいは、
後者においては前記圧電素子に入力される駆動電圧波形
と前記モニター電極の出力波形との位相差により、それ
ぞれ駆動電圧の周波数、すなわち、駆動周波数を制御す
ることにより、安定した前記超音波モータの駆動を行う
ようにしたものである。
Conventionally, as a drive device for an ultrasonic motor, the present applicant discloses Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-204477 and 61-2514.
90 etc. have been proposed. These driving devices are driven by the output voltage of the monitor electrode in the former case;
In the latter case, the ultrasonic motor can be driven stably by controlling the frequency of the drive voltage, that is, the drive frequency, based on the phase difference between the drive voltage waveform input to the piezoelectric element and the output waveform of the monitor electrode. It was designed to do this.

この他にも、前記超音波モータの駆動を行うための提案
としては、例えば、特開昭61−124275、および
特開昭62−19276に示すように、駆動電圧を可変
とし、駆動を制御する方法、あるいは、駆動電圧を可変
とし、かつ、駆動周波数を可変として、駆動を制御する
方法が提案されている。
In addition, there are other proposals for driving the ultrasonic motor, for example, as shown in JP-A-61-124275 and JP-A-62-19276, the drive voltage is made variable and the drive is controlled. Alternatively, a method has been proposed in which the drive is controlled by making the drive voltage variable and the drive frequency variable.

しかしながら、従来、提案されている超音波モータの駆
動装置に於いては、安定した駆動状態は得られるが、常
に高効率な駆動効率が得られないという問題点が有った
。これを図を用いて説明する。第2図は、超音波モータ
に入力する駆動電圧を25 (VRMS)に保ち、負荷
トルク900gcmとして、駆動周波数を変化した場合
の、駆動電流と駆動速度と駆動効率の関係を発明者によ
って独自に調べたものである。駆動周波数の低いほうか
ら見て行くと駆動電流は、駆動周波数F1で最高値とな
り同じ<F2まで減少して行き、F2で最低値となり、
F2よりも高周波数では徐々に増加して行く、一方、駆
動速度はFl’を最高速度とし、それよりも高周波数側
、低周波数側でも減速して行く、ここで通常、前記超音
波モータの駆動に使用される駆動周波数帯域は前記駆動
周波数Fl’よりも高周波数である。ここで駆動効率を
見ると前記駆動電流が最低値となる駆動周波数F2近傍
に於いて最高効率を示す。この事から分かるように駆動
効率が良好となるのは、駆動周波数Fl’よりも高い駆
動周波数の内の駆動周波数F2近傍であり、従来の超音
波モータの駆動装置においては、駆動周波数を最高駆動
効率となる駆動周波数に制御されるのでは無いため、常
に高駆勤勉率が得られないという問題点があった。
However, conventionally proposed driving devices for ultrasonic motors have the problem that although stable driving conditions can be obtained, high driving efficiency cannot always be obtained. This will be explained using a diagram. Figure 2 shows the relationship between drive current, drive speed, and drive efficiency when the drive voltage input to the ultrasonic motor is maintained at 25 (VRMS), the load torque is 900gcm, and the drive frequency is varied. This is what I researched. Starting from the lowest drive frequency, the drive current reaches its highest value at drive frequency F1, decreases to the same <F2, and reaches its lowest value at F2.
At frequencies higher than F2, the driving speed gradually increases.On the other hand, the driving speed is set at the maximum speed at Fl', and is decelerated on the higher and lower frequency sides.Here, usually, the driving speed of the ultrasonic motor The driving frequency band used for driving is higher than the driving frequency Fl'. Looking at the drive efficiency here, the efficiency is highest near the drive frequency F2 where the drive current has its lowest value. As can be seen from this, the drive efficiency is good near the drive frequency F2 among the drive frequencies higher than the drive frequency Fl', and in conventional ultrasonic motor drive devices, the drive frequency is set to the highest drive frequency. Since the driving frequency is not controlled to be efficient, there is a problem in that a high driving efficiency cannot always be obtained.

[発明が解決しようとする課B] 本発明は、上記問題点を解決せんとするものであり、超
音波モータの駆動効率を高めしむる超音波モータ駆動装
πを提供することを目的とする。
[Problem B to be Solved by the Invention] The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and aims to provide an ultrasonic motor drive device π that increases the driving efficiency of an ultrasonic motor. .

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明においては、超音波モ
ータの駆動状態を駆動状態検出手段により常に検出し、
駆動周波数設定手段が超音波モータの駆動周波数を駆動
効率が最大となる周波数に設定し、または、駆動電圧設
定手段が超音波モータの駆動電圧を駆動効率が最大とな
る電圧に設定するようにした。すなわち、本発明は、弾
性体と、該弾性体を励振させる少なくとも一対の入力電
極部を有する圧電体とを有する超音波振動を利用した超
音波モータ(100)と、前記超音波モータの駆動周波
数を設定する駆動周波数設定手段(2)と、 前記駆動周波数設定手段の出力に基づいて互に位相差を
有する周波信号を出力する移相手段(3)と、 前記移相手段から出力された周波信号を前記超音波モー
タを駆動するのに必要な電圧に設定する駆動電圧設定手
段(4)と、 を有する超音波モータ駆動装置において、前記超音波モ
ータの駆動状態を検出し、その出力を前記駆動周波数設
定手段へ入力する駆動状態検出手段(1)を備え、当該
駆動状態検出手段の出力により、前記駆動周波数設定手
段が、前記超音波モータの駆動周波数を、前記電圧に対
して、当該超音波モータの駆動効率が最大となる周波数
に設定すること、または 弾性体と、該弾性体を励振させる少なくとも一対の入力
電極部を有する圧電体とを有する超音波振動を利用した
超音波モータ(100)と、前記超音波モーフの駆動周
波数を設定する駆動周波数設定手段(2)と、 前記駆動周波数設定手段の出力に基づいて互に位相差を
有する周波信号を出力する移相手段(3)と、 前記移相手段から出力された周波信号を前記超音波モー
タを駆動するのに必要な電圧に設定する駆動電圧設定手
段(4)と、 を有する超音波モータ駆動装置において、前記超音波モ
ータの駆動状態を検出し、その出力を前記駆動電圧設定
手段へ入力する駆動状態検出手段(1)を備え、当該駆
動状態検出手段の出力により、前記駆動電圧設定手段が
、前記超音波モータの駆動電圧を、前記周波信号に対し
て、当該超音波モータの駆動効率が最大となる電圧に設
定すること、 をその構成上の特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention constantly detects the driving state of the ultrasonic motor by a driving state detection means,
The drive frequency setting means sets the drive frequency of the ultrasonic motor to a frequency that maximizes drive efficiency, or the drive voltage setting means sets the drive voltage of the ultrasonic motor to a voltage that maximizes drive efficiency. . That is, the present invention provides an ultrasonic motor (100) that utilizes ultrasonic vibration and includes an elastic body and a piezoelectric body that has at least one pair of input electrode sections that excite the elastic body, and a driving frequency of the ultrasonic motor. a drive frequency setting means (2) for setting a frequency signal; a phase shift means (3) for outputting frequency signals having a phase difference with each other based on the output of the drive frequency setting means; and a frequency signal output from the phase shift means. An ultrasonic motor drive device comprising: drive voltage setting means (4) for setting a signal to a voltage necessary to drive the ultrasonic motor; detects the driving state of the ultrasonic motor; A driving state detecting means (1) is provided for inputting an input to a driving frequency setting means, and based on the output of the driving state detecting means, the driving frequency setting means changes the driving frequency of the ultrasonic motor to the ultrasonic motor with respect to the voltage. An ultrasonic motor (100 ), a driving frequency setting means (2) for setting the driving frequency of the ultrasonic morph, and a phase shifting means (3) for outputting frequency signals having a mutual phase difference based on the output of the driving frequency setting means. , a driving voltage setting means (4) for setting the frequency signal output from the phase shifting means to a voltage necessary for driving the ultrasonic motor. The driving state detecting means (1) detects a driving state and inputs its output to the driving voltage setting means, and the driving voltage setting means adjusts the driving voltage of the ultrasonic motor based on the output of the driving state detecting means. is set to a voltage that maximizes the driving efficiency of the ultrasonic motor with respect to the frequency signal.

[作用] 前述したように、超音波モータを常に高駆動効率で駆動
するには、その駆動周波数を第2図における駆動周波数
F2となるようにすれば良いことが発明者の実験によっ
て判った。駆動周波数F2は、駆動電流が最小となり駆
動効率が最大となる駆動周波数である。ここで、前記超
音波モータの等価回路図を第3図に示す、COは自己容
量であり、L、C,Rにより直列共振回路を形成してい
る。ここで、超音波モータが共振状態にあるとき、前記
直列共振回路も共振状態であると考えられ、この場合に
は、周知のようにインピーダンスは最小となり前記等価
回路に流入する電流は最大値となる。また、前記直列共
振回路には周知のように反共振周波数が存在し、この反
共振周波数の入力を加えた場合には、周知のように、そ
のインピーダンスは最大となり流入電流は最小値となる
。この事から、前記駆動周波数Flは、前記超音波モー
タの共振周波数であると考えられ、前記駆動周波数F2
は、駆動電流が最小になる事から、前記超音波モータの
反共振周波数であると考えられる。
[Operation] As described above, the inventor's experiments have revealed that in order to drive the ultrasonic motor with high drive efficiency at all times, the drive frequency should be set to the drive frequency F2 in FIG. 2. The drive frequency F2 is the drive frequency at which the drive current is minimum and the drive efficiency is maximum. Here, an equivalent circuit diagram of the ultrasonic motor is shown in FIG. 3. CO is a self-capacitance, and L, C, and R form a series resonant circuit. Here, when the ultrasonic motor is in a resonant state, the series resonant circuit is also considered to be in a resonant state, and in this case, as is well known, the impedance becomes minimum and the current flowing into the equivalent circuit reaches its maximum value. Become. Further, as is well known, the series resonant circuit has an anti-resonant frequency, and when an input of this anti-resonant frequency is applied, as is well known, its impedance becomes maximum and the inflow current becomes a minimum value. From this, it is considered that the drive frequency Fl is the resonant frequency of the ultrasonic motor, and the drive frequency F2 is considered to be the resonance frequency of the ultrasonic motor.
is considered to be the anti-resonant frequency of the ultrasonic motor, since the driving current is the minimum.

以上より前記超音波モータを高駆動効率で駆動するため
にはその駆動周波数を前記超音波モータ開存の反共振周
波数とすれば良い事となる。すなわち、ここでは、反共
振周波数とは、上記したように、前記超音波モータの駆
動時における、その時点での駆動電圧にて駆動電流が最
小となる周波数を意味する。
From the above, in order to drive the ultrasonic motor with high drive efficiency, it is sufficient to set the driving frequency to the anti-resonance frequency at which the ultrasonic motor is open. That is, as described above, the anti-resonance frequency herein means the frequency at which the drive current is the minimum at the drive voltage at that time when the ultrasonic motor is driven.

上述したように、超音波モータを常に効率よく駆動する
ためには、常に前記超音波モータの駆動周波数を反共振
周波数に一致させるようにすれば良い。ただし、完全に
駆動周波数と反共振周波数を一致させることが難しい場
合には、駆動周波数が完全に反共振周波数と一致しなく
とも、反共振周波数の近傍に、例えば、前記第2図に示
す、区間aの範囲に前期駆動周波数を設定すれば、かな
り高い駆動効率が得られる。ここで、aの範囲は最大効
率×0.8程度とすれば良い。
As described above, in order to always drive the ultrasonic motor efficiently, it is sufficient to always make the drive frequency of the ultrasonic motor match the anti-resonance frequency. However, if it is difficult to completely match the driving frequency and the anti-resonant frequency, even if the driving frequency does not completely match the anti-resonant frequency, the driving frequency may be set near the anti-resonant frequency, for example, as shown in FIG. 2 above. If the early drive frequency is set within the range of section a, considerably high drive efficiency can be obtained. Here, the range of a may be about maximum efficiency x 0.8.

当然、ただ1つの駆動周波数点に設定するのでは無く、
反共振周波数F2を含む、前記区間aに対応する駆動周
波数範囲に駆動周波数を設定してもよい。
Naturally, instead of setting it at just one driving frequency point,
The drive frequency may be set in a drive frequency range corresponding to the section a, including the anti-resonance frequency F2.

また、本出願人の実験によれば駆動電圧を変えると、前
記超音波モータの駆動電流が最小となり駆動効率が最高
効率きなる駆動周波数F2が駆動電圧により変化してし
まうことが確認された。第4図は駆動電圧を15 (V
RMS)から35(VRMS)まで変化したときの駆動
周波数と駆動速度の関係を示したグラフであり、駆動電
圧が高電圧である程、駆動速度は高速駆動が可能になる
ことを示している。第5図は、第4図の各駆動電圧での
共振周波数F1と反共振周波数F2の変化を示したグラ
フであり、駆動電流が最小となり、高駆動効率が得られ
る駆動周波数F2は、駆動電圧が高電圧になるほど低周
波数に変化し、駆動電流が最大となる駆動周波数F1は
、駆動電圧が変化してもあまり変化をせず、FlとF2
の周波数差は駆動電圧が高くなるほど小さくなる。この
現象については、現時点では明確に説明することは出来
ないが、駆動電圧により超音波モータの共振特性が変化
しているためと考えられる。また、駆動電流が最大とな
る駆動周波数F1での駆動速度が最高駆動速度とならな
いことについても、その原因は不明であるが共振周波数
付近では前記振動体の動作が不安定となること、前記圧
電素子の2つの駆動電極のばらつき、位置的な誤差など
によると推測される。第6図は、第4図の各駆動電圧に
於ける駆動周波数F2での駆動速度の関係をグラフとし
た図である。第5図から判るように駆動電圧を変化する
場合には、駆動周波数を一定にしていたのでは常時、高
駆動効率を得ることは出来熱いため、駆動周波数をその
時の駆動電圧での反共振周波数F2に設定するようにす
れば、安定した前記超音波モータの駆動が得られると供
に、常に高駆動効率が得られる事となる。
Further, according to experiments conducted by the present applicant, it has been confirmed that when the drive voltage is changed, the drive frequency F2 at which the drive current of the ultrasonic motor becomes the minimum and the drive efficiency is the highest changes with the drive voltage. Figure 4 shows the driving voltage of 15 (V
This is a graph showing the relationship between drive frequency and drive speed when changing from 35 (VRMS) to 35 (VRMS), and shows that the higher the drive voltage, the faster the drive speed becomes possible. FIG. 5 is a graph showing changes in the resonant frequency F1 and anti-resonant frequency F2 at each drive voltage in FIG. 4. The drive frequency F2 at which the drive current is minimum and high drive efficiency is obtained is As the voltage becomes higher, the frequency changes to lower, and the driving frequency F1 at which the driving current is maximum does not change much even if the driving voltage changes, and Fl and F2
The frequency difference becomes smaller as the driving voltage becomes higher. Although it is not possible to clearly explain this phenomenon at present, it is thought that it is because the resonance characteristics of the ultrasonic motor change depending on the drive voltage. Furthermore, the reason why the drive speed at drive frequency F1, where the drive current is maximum, is not the maximum drive speed is that although the cause is unknown, the operation of the vibrating body becomes unstable near the resonance frequency, and the piezoelectric It is presumed that this is due to variations in the two drive electrodes of the element, positional errors, etc. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the driving speed at the driving frequency F2 at each driving voltage shown in FIG. As can be seen from Figure 5, when changing the drive voltage, it is impossible to always obtain high drive efficiency by keeping the drive frequency constant. By setting it to F2, not only stable driving of the ultrasonic motor can be obtained, but also high driving efficiency can always be obtained.

以上より前記超音波モータの駆動を行う場合に、該超音
波モータの駆動電圧を可変として、駆動周波数を該駆動
電圧に対応した反共振周波数とすれば、その駆動速度を
任意に変化させることが可能になるとともに、任意に設
定した駆動速度で常に高効率な前記超音波モータの駆動
を行うことが出来る事となる。
From the above, when driving the ultrasonic motor, if the driving voltage of the ultrasonic motor is made variable and the driving frequency is set to an anti-resonance frequency corresponding to the driving voltage, the driving speed can be changed arbitrarily. In addition, it becomes possible to always drive the ultrasonic motor with high efficiency at an arbitrarily set drive speed.

また、駆動周波数を、変化することにより、駆動速度を
可変として、駆動電圧を、該駆動周波数が反共振周波数
となるように制御すれば、常に、高駆動効率が得られる
こととなる。
Further, by changing the drive frequency, the drive speed is made variable and the drive voltage is controlled so that the drive frequency becomes the anti-resonance frequency, whereby high drive efficiency can always be obtained.

ここで駆動周波数を常に反共振周波数F2とするための
方法を説明する。
Here, a method for always setting the drive frequency to the anti-resonance frequency F2 will be explained.

第一番目の方法として超音波モータの駆動電圧波形と前
記モニター電極100−4 dの出力電圧波形の位相差
φmにより駆動周波数を制御すれば可能となる。このこ
とを図を用いて説明すると、第7図は駆動周波数と駆動
速度と該位相差φmの関係を示したものである。駆動電
圧及び負荷トルクは第2図の場合と同様である。φm1
は、前記超音波モータの2つの入力電極に印加する駆動
電圧の位相差関係が、第35図における前記1OO−4
aの入力端子波形カ月0O−4bの入力電圧波形に対し
て90(deg)進み位相の場合である。前記位相差φ
m1は入力電極100−4aに印加される駆動電圧波形
と前記モニター電極の出力電圧波形の位相差である。前
記φm2は、100−4bの駆動電圧波形が100−4
aの駆動電圧波形よりも90(deg)進み位相となっ
た場合であり、駆動方向は、先程と逆方向である0反共
振駆動周波数F2は駆動効率が最大となる駆動周波数で
あり、φmll、φm21は、駆動周波数F2に於ける
位相差である。この図よりφm1−φmll、または、
φm2=φrn21となるように駆動周波数を制御すれ
ば、駆動周波数=反共振周波数となるように制御するこ
とが可能である。
The first method is possible by controlling the driving frequency using the phase difference φm between the driving voltage waveform of the ultrasonic motor and the output voltage waveform of the monitor electrode 100-4d. To explain this using a diagram, FIG. 7 shows the relationship between the driving frequency, the driving speed, and the phase difference φm. The driving voltage and load torque are the same as in the case of FIG. φm1
is, the phase difference relationship between the drive voltages applied to the two input electrodes of the ultrasonic motor is 1OO-4 in FIG. 35.
This is a case where the phase of the input terminal waveform of a is 90 (deg) ahead of the input voltage waveform of month 00-4b. The phase difference φ
m1 is the phase difference between the drive voltage waveform applied to the input electrode 100-4a and the output voltage waveform of the monitor electrode. The above φm2 has a driving voltage waveform of 100-4b.
This is a case where the phase is 90 (deg) ahead of the drive voltage waveform of a, and the drive direction is the opposite direction to the previous one. The 0 anti-resonance drive frequency F2 is the drive frequency at which the drive efficiency is maximum, and φmll, φm21 is the phase difference at the driving frequency F2. From this figure, φm1-φmll, or
If the drive frequency is controlled so that φm2=φrn21, it is possible to control the drive frequency so that the anti-resonance frequency is satisfied.

第8図は駆動電圧を変えた場合の反共振周波数での位相
差φmを調べたものであり、駆動電圧が変化しても、反
共振周波数での駆動電圧波形と前記モニター電極の出力
電圧波形の位相差φmは、はぼ一定の値φmll、φm
21を示すことが判る。
Fig. 8 shows the investigation of the phase difference φm at the anti-resonant frequency when the driving voltage is changed, and even if the driving voltage is changed, the driving voltage waveform at the anti-resonant frequency and the output voltage waveform of the monitor electrode are The phase difference φm is approximately constant value φmll, φm
21.

この図から明らかなように駆動電圧が異なっても、駆動
電圧波形と前記モニター電極の出力電圧波形の位相差φ
mは、反共振周波数F2では、はぼ同一の値φmll、
φrn21を示すので、φml=φmll、φm2=φ
m21となるように駆動周波数を制御すれば、常時、駆
動周波数を反共振周波数とすることが可能であり、効率
よく超音波モータの駆動を行うことが可能となる。
As is clear from this figure, even if the driving voltages are different, there is a phase difference φ between the driving voltage waveform and the output voltage waveform of the monitor electrode.
m has almost the same value φmll at the anti-resonant frequency F2,
Since φrn21 is shown, φml=φmll, φm2=φ
By controlling the drive frequency so that m21 is achieved, the drive frequency can always be set to the anti-resonance frequency, and the ultrasonic motor can be driven efficiently.

第2番目の方法として、前記モニター電極の出力の出力
電圧VMにより駆動周波数を反共振周波数に制御する方
法を述べる。第9図は、前記超音波モータの駆動周波数
と駆動速度と前記モニター電極の出力電圧VMの関係を
示した図であり、駆動電圧、負荷トルクは題1番目の方
法と同様に第2図の場合と同じである。該vMは、駆動
周波数により変化し、図に於けるVMNは、反共振周波
数F2に於けるVMO値である。この事がらVM=VM
Nとなるように駆動周波数を制御すれば駆動周波数−反
共振周波数とすることが可能となる。
As a second method, a method will be described in which the drive frequency is controlled to the anti-resonance frequency by the output voltage VM of the output of the monitor electrode. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the driving frequency and driving speed of the ultrasonic motor and the output voltage VM of the monitor electrode, and the driving voltage and load torque are as shown in FIG. 2 as in the first method. Same as in case. The vM changes depending on the driving frequency, and VMN in the figure is the VMO value at the anti-resonant frequency F2. In this case, VM=VM
If the drive frequency is controlled so that N is achieved, it becomes possible to set the drive frequency to the anti-resonance frequency.

ただし、前記超音波モータの駆動速度が最大となる駆動
周波数よりも、低い駆動周波数においても、VM=VM
Nとなる駆動周波数が存在する場合があるため、少なく
とも駆動速度が最大となる駆動周波数である駆動周波数
Fl’よりも高い駆動周波数でVM−VMNとすれば良
い。第1O図は駆動電圧を変化した場合の前記VMNの
変化を示したものであり、駆動電圧により変化する。こ
の様に駆動電圧と前記VMNの関係をあらかじめ調べて
おけば、前記VMを該駆動電圧に対応した電圧となるよ
うに駆動周波数を制御することにより、駆動電圧が変化
しても常に反共振周波数で前記超音波モータの駆動を行
うことが可能となり、高効率な駆動が可能となる。
However, even at a drive frequency lower than the drive frequency at which the drive speed of the ultrasonic motor is maximum, VM=VM
Since there may be a drive frequency equal to N, VM-VMN may be set at a drive frequency higher than at least the drive frequency Fl' that is the drive frequency at which the drive speed is maximum. FIG. 1O shows the change in VMN when the driving voltage is changed, and it changes depending on the driving voltage. If the relationship between the drive voltage and the VMN is investigated in advance in this way, the drive frequency can be controlled so that the VM has a voltage corresponding to the drive voltage, so that even if the drive voltage changes, the anti-resonance frequency will always be This makes it possible to drive the ultrasonic motor with a high efficiency.

第3番目の方法として、第11図に示すように、誘導性
素子を前記入力を橿100−4a、1004bに接続し
該誘導性素子を介して、前記超音波モータに駆動電力を
供給する場合には、該誘導性素子の両端の電圧波形の位
相差φVを検出することによって、駆動周波数が反共振
周波数となるように制御することが可能である。第12
図は、駆動周波数と駆動速度と前記φVの関係を調査し
た一例である。駆動電圧、負荷トルクは第2図の場合と
同様である。ただし、後述するように前記誘導性素子に
加える電圧値VLを一定としても前記入力電極に加わる
駆動電圧Vlは一定とはならないため、前記誘導性素子
に加える電圧VLを15Vpeak  to  pea
kの方形波とし、負荷トルクは第2回の場合と同じ90
0gcmである。また前記誘導性素子は、各々の超音波
モータに合わせて、その値を決める必要がある。ここで
は、実験により3.9mHとした。この図から判るよう
に、反共振周波数F2で前記位相差φVは、φV1を示
す。これより、φV=φv1となるように駆動周波数を
制御すれば良いことが判る。しかし、駆動周波数をF2
よりも低周波数に変化して行くとφVが最大の位相差と
なる周波数よりも低い駆動周波数にて、再度φV−φV
1となる駆動周波数が存在するため、駆動周波数は前記
φVが最大の位相差となる駆動周波数よりも低い周波数
とならないようにしたほうが好ましい。また、前記V 
Lを変化すれば前記Vlも変化するので第13図に前記
VLを変化した場合の反共振周波数での位相差φvlの
変化を調べた結果を示す。ここではとくに図示しないが
前記VLを変化した場合の反共振周波数F2の変化につ
いては、前記第5図と同様な変化を示し、V Lが高電
圧となれば、F2は低周波数に変化し、VLが低電圧と
なれば、高周波数に変化する。第13図から、前記VL
を変化しても、反共振周波数での前記誘導性素子の両端
の電圧波形の位相差φVは、はとんど変化がなくφV1
を示すことが判った0以上より、前記移相差φV=φv
1となるように駆動周波数を制御すれば、常に前記超音
波モータの駆動周波数を反共振周波数として駆動を行う
ことが可能となり、高駆動効率が得られることとなる。
As a third method, as shown in FIG. 11, the input of an inductive element is connected to the rods 100-4a and 1004b, and driving power is supplied to the ultrasonic motor through the inductive element. In this case, by detecting the phase difference φV between the voltage waveforms at both ends of the inductive element, it is possible to control the driving frequency to be the anti-resonant frequency. 12th
The figure is an example of investigating the relationship between drive frequency, drive speed, and the above-mentioned φV. The driving voltage and load torque are the same as in the case of FIG. However, as will be described later, even if the voltage value VL applied to the inductive element is constant, the driving voltage Vl applied to the input electrode is not constant, so the voltage VL applied to the inductive element is set to 15Vpeak to pea.
k square wave, and the load torque is 90, the same as in the second case.
It is 0gcm. Further, it is necessary to determine the value of the inductive element according to each ultrasonic motor. Here, it was set to 3.9 mH by experiment. As can be seen from this figure, the phase difference φV exhibits φV1 at the anti-resonant frequency F2. From this, it can be seen that the driving frequency should be controlled so that φV=φv1. However, if the driving frequency is changed to F2
As the frequency changes to a lower frequency than
Since there is a driving frequency where the phase difference is 1, it is preferable that the driving frequency is not lower than the driving frequency at which the φV has the maximum phase difference. In addition, the V
If L changes, Vl also changes, so FIG. 13 shows the results of examining changes in the phase difference φvl at the anti-resonant frequency when changing VL. Although not particularly shown here, the change in anti-resonant frequency F2 when VL is changed shows the same change as in FIG. 5, and when VL becomes a high voltage, F2 changes to a low frequency, When VL becomes a low voltage, it changes to a high frequency. From FIG. 13, it can be seen that the VL
Even if φV1 is changed, the phase difference φV between the voltage waveforms at both ends of the inductive element at the anti-resonant frequency remains unchanged.
From 0 or more, which was found to show, the phase shift difference φV=φv
If the drive frequency is controlled to be 1, it becomes possible to always drive the ultrasonic motor with the drive frequency set as the anti-resonance frequency, and high drive efficiency can be obtained.

第4番目の方法として、第3番目の方法の場合と同様に
、誘導側素子を介して前記超音波モータの2つの前記入
力電極に駆動電力を供給する場合においては、前記誘導
性素子に印加する電圧波形の電圧値V Lを一定として
も、前記入力電極に入力される駆動電圧波形の電圧値V
lは、駆動周波数によって変化する事が実験によって判
明した。
As a fourth method, similarly to the third method, in the case where driving power is supplied to the two input electrodes of the ultrasonic motor via an inductive side element, the driving power is applied to the inductive element. Even if the voltage value VL of the voltage waveform is constant, the voltage value V of the drive voltage waveform input to the input electrode
It has been found through experiments that l changes depending on the driving frequency.

これは、前記超音波モータのインピーダンスの変化に拠
るものと考えられる。前記超音波モータが反共振周波数
で駆動されている場合には、前述したように超音波モー
タのインピーダンスは最大となっているため、前記入力
電極に流入する駆動電流は最小となるため前記誘導性素
子に流れる電流も同様に最小となるため前記誘導性素子
における電圧降下が最小となるためと考えることができ
る。
This is considered to be due to the change in impedance of the ultrasonic motor. When the ultrasonic motor is driven at an anti-resonant frequency, the impedance of the ultrasonic motor is at its maximum as described above, and therefore the drive current flowing into the input electrode is at a minimum, so that the inductive This can be considered to be because the voltage drop across the inductive element is minimized because the current flowing through the element is also minimized.

第14図に駆動周波数と駆動速度と前記Vlの関係を調
べた結果の一例を示す、前記誘導性素子に加える電圧値
VLおよび負荷トルクは第3番目の方法と同様であり、
該誘導性素子は2mHである。
FIG. 14 shows an example of the results of investigating the relationship between the driving frequency, driving speed, and the Vl. The voltage value VL and load torque applied to the inductive element are the same as in the third method,
The inductive element is 2mH.

駆動周波数を反共振周波数F2としたとき、前記■1は
最低電圧VILを示す。また、前記誘導性素子に印加す
る電圧を変化したときの、VILの変化を第15図に示
す、前記VILは、誘導性素子に印加される電圧値によ
って変化するので、あらかじめ前記誘導性素子に印加す
る電圧値V LとVILの関係を確認しておけば駆動周
波数を制御することにより、VJ=lLとすることが可
能であり、駆動周波数=反共振周波数とすることが可能
となる。
When the driving frequency is set to the anti-resonance frequency F2, the symbol (1) above indicates the lowest voltage VIL. FIG. 15 shows the change in VIL when the voltage applied to the inductive element is changed. Since the VIL changes depending on the voltage value applied to the inductive element, By checking the relationship between the applied voltage value VL and VIL, it is possible to set VJ=IL by controlling the drive frequency, and it is possible to set the drive frequency=anti-resonance frequency.

第5番目の方法として、2つの前記入力電極に入力され
る駆動電圧波形と、該入力電極に流入する電流波形を検
出し、その位相差φiによっても同様に、駆動周波数を
反共振周波数に制御することが可能である。これは第1
6図に示すような関係を、駆動周波数と前記φiが示す
ためである。
As a fifth method, the driving voltage waveform input to the two input electrodes and the current waveform flowing into the input electrode are detected, and the driving frequency is similarly controlled to the anti-resonant frequency by the phase difference φi. It is possible to do so. This is the first
This is because the driving frequency and the above-mentioned φi exhibit a relationship as shown in FIG.

駆動周波数が反共振周波数F2となったとき、φiはφ
iNを示す。駆動電圧を変化した場合のφiNの変化を
第17図に示す、この様に駆動電圧を変化しても、φi
Nは、はぼ一定値を示す。以上より、φi=φiNとな
るよう駆動周波数を制御すれば、常に前記超音波モータ
の駆動周波数を反共振周波数とすることが可能となるこ
とが明らかとなった。
When the driving frequency becomes anti-resonant frequency F2, φi becomes φ
Indicates iN. Figure 17 shows the change in φiN when the driving voltage is changed.
N indicates a nearly constant value. From the above, it has become clear that if the driving frequency is controlled so that φi=φiN, the driving frequency of the ultrasonic motor can always be set to the anti-resonant frequency.

以上のような方法を用いることにより、前記超音波モー
タの駆動周波数を反共振周波数に制御することが可能と
なり、該超音波モータの駆動効率を常に高駆動効率とす
ることが可能となった。
By using the method described above, it has become possible to control the drive frequency of the ultrasonic motor to an anti-resonance frequency, and it has become possible to always maintain high drive efficiency of the ultrasonic motor.

[実施例] 第1図は、本発明の概略構成図である。N単に説明する
と、駆動状態検出手段1と駆動周波数設定手段2と移相
手段3と駆動電圧設定手段4とにより、超音波モータの
駆動装置を構成する。前記駆動周波数設定手段2の出力
は周波信号であり、その出力周波数は超音波モータの駆
動周波数と対応しており、前記駆動状態検出手段1の出
力により制御される。前記移相手段3は、前記駆動周波
数設定手段2の出力周波信号を分周すると共に相互にπ
/2だけの位相差を持つ周波信号とし、前記駆動電圧設
定手段4に出力する。該駆動電圧設定手段4は前記移相
手段3の出力を、前記超音波モータを駆動するに必要な
駆動電圧に増幅し前記超音波モータに供給すると供に、
該駆動電圧の電圧を可変とし、超音波モータの駆動速度
を変化させる。前記駆動状態検出手段1は前記超音波モ
ータが反共振状態で駆動されているか検出し、その出力
により前述したように前記駆動周波数設定手段2を制御
し、常に前記超音波モータが反共振周波数で駆動される
ように制御する。この欅に駆動状態検出手段により、超
音波モータの駆動が反共振周波数で行われているかを検
出し、駆動周波数が常に反共振周波数となるように制御
することにより、前記駆動周波電圧を変化させ駆動速度
を任意の速度に設定しても常に高効率な駆動効率が得ら
れる様にする。
[Example] FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the present invention. N To simply explain, the driving state detecting means 1, the driving frequency setting means 2, the phase shifting means 3, and the driving voltage setting means 4 constitute an ultrasonic motor driving device. The output of the drive frequency setting means 2 is a frequency signal, the output frequency of which corresponds to the drive frequency of the ultrasonic motor, and is controlled by the output of the drive state detection means 1. The phase shifting means 3 divides the output frequency signal of the driving frequency setting means 2 and mutually
A frequency signal having a phase difference of /2 is outputted to the drive voltage setting means 4. The driving voltage setting means 4 amplifies the output of the phase shifting means 3 to a driving voltage necessary to drive the ultrasonic motor and supplies it to the ultrasonic motor.
The driving voltage is made variable to change the driving speed of the ultrasonic motor. The driving state detecting means 1 detects whether the ultrasonic motor is being driven in an anti-resonant state, and uses its output to control the driving frequency setting means 2 as described above, so that the ultrasonic motor is always at an anti-resonant frequency. Control to be driven. The driving state detecting means detects whether the ultrasonic motor is being driven at the anti-resonant frequency, and controls the driving frequency so that it is always at the anti-resonant frequency, thereby changing the driving frequency voltage. To always obtain high driving efficiency even if the driving speed is set to an arbitrary speed.

次に図を用いて、本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第18A図は、第1の実施例であり、超音波モータの駆
動電圧波形とモニター電極の出力電圧波形の前記位相差
φmにより、駆動周波数を前記超音波モータの反共振周
波数に制御するようにした駆動装置である。起動人力は
、ハイレベルで前記超音波モータが駆動状態となり、ロ
ーレー・ルで停止状態となる。方向入力はハイレベルが
入力されるか、ローレベルが入力されるかにより、超音
波モータの2つの入力電極に加わる駆動電圧の位相差関
係が反転し、駆動方向が切り替えられる。駆動状態検出
手段1は、波形整形器101と、マルチプレクサ102
(以後MPXI)と、位相比較器103(以後φ1)と
、抵抗104と、コンデンサ105と、電圧制御発振ヤ
106(以後V COl)と、107から122の16
個のDフリップフロップからなる周知のシフトレジスタ
とで構成する第1のフェイズロックl゛ループと、波形
整形器123と、マルチプレクサ124(以後MPX2
)とマルチプレクサ125(以後MPX3)と、発振″
:AI 26と、位相比較器I27(以後φ2)とで構
成される。駆動周波数設定手段2は抵抗201とコンデ
ンサ202と電圧制御発拡開203 (以後VCO2)
とで構成される。分周移相手段3は、2つのDフリップ
フロップ301.302と、EXORゲート303で構
成される。駆動電圧設定手段4は、可変抵抗器401と
該可変抵抗器の出力電圧により、出力電圧を可変とする
可変出力電源402と、該可変出力電源の出力を供給さ
れる、2つの電力増幅器403で構成される。該電力増
幅器は、起動入力がローレベルのときには、その出力を
遮断し、起動入力がハイレベルの時には、その入力を増
幅して出力する。前記超音波モータの2つの入力電極と
、前記2つの電力増幅器の間には、誘導性素子5がそれ
ぞれ接続されている。該第18A図では、超音波モータ
の入力電極と電力増幅器403の間に誘導性素子5を介
しているが、この様な場合にあっても、前記電力増幅器
の出力電圧VLを一定の値としていれば、駆動周波数と
駆動速度、及び、駆動電圧波形とモニター電極の出力電
圧波形との位相差φm1.4m2の関係は第7図と同じ
様な関係となり、電力増幅器の出力電圧を可変した場合
の反共振周波数での前記位相差も第8図と同様に電力増
幅器の出力電圧に拠らず、はぼ一定となり、前記VLを
上昇すれば、第5図に示したのと同様に、反共振周波数
F2は、低い周波数に変化し、VLを低下すれば、高い
周波数に変化する。ここでは、第7図、第8図の関係と
して説明する。今、起動入力がローレベルで、方向入力
がハイレベルであるとして説明をして行く、この場合、
起動入力がローレベルであるため、前記電力増幅器の出
力は、オフしており、前記超音波モータの入力電極には
駆動電圧は印加されておらず、超音波モータは停止状態
にある。前記MPXIは、制御端子CTLに起動入力が
接続されており、該CT Lがローレベルにある場合、
2つの入力のうちA入力を選択し出力する。、X9人力
には前記Dフリップフロップ302Q出力が接続され、
8人力には前記波形整形器+01の出力が接続されてい
る。これにより、前記Dフリップフロップ302Q出力
が前記φ1のS!G入力に接続されることとなる。前記
φ1の片側のCOMP入力には、Dフリップフロップ1
07のD入力と接続されている。該φ1は、周知の位相
差比較器である位相周波数比較器(以後PFC)であり
、その構成と動作を簡単に説明する。第19図は、前記
PFCの回路図の一例である。J−にフリップフロップ
128.129とNANDゲート130とインバーター
131.132とツアーゲート133.134とインバ
ーター135とMOS)ランシスター136.137で
構成され、前記2つのJ−にフリップフロップのCP端
子がSIG人力、COMP入力となつており、SIG入
力信号がCOMP入力信号よりも進み位相である場合に
は、MOS)ランシスター136が、その位相差の間だ
け、オンとなりφlの出力には、電源電圧が出力される
。逆に、COMP入力信号がSIG入力信号よりも進み
位相であるときは、その位相差の間だけ、MOS)ラン
シスター137がオンするので0 (V)が出力される
。双方の入力信号が同位相のばあいは、MOSトランジ
スター136.137ともオフとなり、出力は絶縁状態
となる。抵抗104とコンデンサ105は、ローパスフ
ィルターを構成し、前記φlの出力を積分しVCOIに
接続されている、第20図にこれらの関係を示す。図中
の一点鎖線は、前記PFCの出力が絶縁状態であること
を示す。尚、該p F Cは2つの人力の周波数差によ
っても動作し、SIG入力信号がCOMP入力信号より
も、高周波数である場合には、前記ローパスフィルター
の出力電圧を上昇させ、COMP入力信号がSIG入力
信号よりも高周波数である場合には、下降させるよう動
作する。VCOIは、周知の電圧11J御発振語で、そ
の出力は周波信号であり、入力電圧と出力周波数の関係
は、第21図のようになっている。入力電圧が高電圧に
なれば、出力周波数は高周波数に変化し、入力電圧が低
くなれば出力周波数は低周波数に変化する Bg■CO
Iの出力周波信号は、周知のシフトレジスタを構成する
Dフリンブフロソブ107から122のクロック端子G
Kに接続されている。該シフトレジスタは、vcoiの
出力周波信号を周知のように1/(Dフリップフロップ
の数×2)、つまり、ここでは、1/32の周波数に分
周する。この結果、第1のフェイズロックドループは前
記φ1のSIG入力の周波信号にCOMP入力の周波信
号が周波数、位相とも等しくなるように帰還動作をする
。このためvcoiの出力周波数はφ1のSIG入力周
波数、この場合には前記302のQ出力の32倍の周波
数となり、前記シフトレジスタを構成するDフリップフ
ロップのそれぞれのQ及びQからは、第22図に示すよ
うに、S■G入力と同一周波数で、前記107のD入力
が同位相となり、J亥107のQ出力は360/32 
= 11.25 (deg)の遅れ位相となり、以後、
前記122Q出力まで11.25 (deg)ずつ遅れ
位相となっていく、前記107Q出力は180(deg
)の位相差となり、以後のQ出力は、同様に11.25
 (deg)ずつ遅れ位相となっていく。
FIG. 18A shows a first embodiment, in which the drive frequency is controlled to the anti-resonance frequency of the ultrasonic motor by the phase difference φm between the drive voltage waveform of the ultrasonic motor and the output voltage waveform of the monitor electrode. It is a drive device with a When the starting human power is at a high level, the ultrasonic motor is in a driving state, and at a low level, it is in a stopped state. Depending on whether the direction input is high level or low level, the phase difference relationship between the drive voltages applied to the two input electrodes of the ultrasonic motor is reversed, and the drive direction is switched. The drive state detection means 1 includes a waveform shaper 101 and a multiplexer 102.
(hereinafter referred to as MPXI), phase comparator 103 (hereinafter referred to as φ1), resistor 104, capacitor 105, voltage controlled oscillator 106 (hereinafter referred to as V COl), and 16 of 107 to 122.
A first phase-locked loop consisting of a well-known shift register consisting of D flip-flops, a waveform shaper 123, and a multiplexer 124 (hereinafter referred to as MPX2
), multiplexer 125 (hereinafter referred to as MPX3), and oscillation''
:AI 26 and a phase comparator I27 (hereinafter referred to as φ2). The drive frequency setting means 2 includes a resistor 201, a capacitor 202, and a voltage control development expansion 203 (hereinafter referred to as VCO 2).
It consists of The frequency division phase shift means 3 is composed of two D flip-flops 301 and 302 and an EXOR gate 303. The drive voltage setting means 4 includes a variable resistor 401 and a variable output power source 402 that makes the output voltage variable depending on the output voltage of the variable resistor, and two power amplifiers 403 that are supplied with the output of the variable output power source. configured. The power amplifier cuts off its output when the starting input is at a low level, and amplifies and outputs the input when the starting input is at a high level. Inductive elements 5 are connected between the two input electrodes of the ultrasonic motor and the two power amplifiers, respectively. In FIG. 18A, an inductive element 5 is interposed between the input electrode of the ultrasonic motor and the power amplifier 403, but even in such a case, the output voltage VL of the power amplifier is set to a constant value. If so, the relationship between the drive frequency and drive speed, and the phase difference φm1.4m2 between the drive voltage waveform and the output voltage waveform of the monitor electrode will be similar to that shown in Figure 7, and when the output voltage of the power amplifier is varied. The phase difference at the anti-resonant frequency of is also almost constant regardless of the output voltage of the power amplifier as shown in FIG. 8, and if the VL is increased, the anti-resonant The resonance frequency F2 changes to a lower frequency, and if VL is lowered, it changes to a higher frequency. Here, the relationship between FIGS. 7 and 8 will be explained. Now, let's explain that the startup input is low level and the direction input is high level. In this case,
Since the starting input is at a low level, the output of the power amplifier is off, no driving voltage is applied to the input electrode of the ultrasonic motor, and the ultrasonic motor is in a stopped state. The MPXI has a start input connected to a control terminal CTL, and when the CTL is at a low level,
Out of the two inputs, input A is selected and output. , the D flip-flop 302Q output is connected to X9,
The output of the waveform shaper +01 is connected to the 8-man power. As a result, the output of the D flip-flop 302Q becomes the S! of the φ1. It will be connected to the G input. A D flip-flop 1 is connected to the COMP input on one side of φ1.
It is connected to the D input of 07. φ1 is a phase frequency comparator (hereinafter referred to as PFC) which is a well-known phase difference comparator, and its configuration and operation will be briefly explained. FIG. 19 is an example of a circuit diagram of the PFC. J- consists of a flip-flop 128, 129, a NAND gate 130, an inverter 131, 132, a tour gate 133, 134, an inverter 135, and a MOS) run sister 136, 137, and the CP terminal of the flip-flop is connected to the two J-. The SIG input signal is input to COMP, and if the SIG input signal is ahead of the COMP input signal, the MOS run sister 136 is turned on only during the phase difference, and the output of φl is supplied with power. Voltage is output. Conversely, when the COMP input signal is ahead of the SIG input signal in phase, the MOS run sister 137 is turned on only during the phase difference, and 0 (V) is output. When both input signals have the same phase, both MOS transistors 136 and 137 are turned off, and the output is in an insulated state. A resistor 104 and a capacitor 105 constitute a low-pass filter, which integrates the output of φl and is connected to the VCOI. Their relationship is shown in FIG. 20. A dashed-dotted line in the figure indicates that the output of the PFC is in an insulated state. Note that the pFC also operates based on the frequency difference between two manual input signals, and when the SIG input signal has a higher frequency than the COMP input signal, it increases the output voltage of the low-pass filter and causes the COMP input signal to rise. If the frequency is higher than that of the SIG input signal, it operates to lower the frequency. The VCOI is a well-known voltage 11J oscillator, and its output is a frequency signal, and the relationship between the input voltage and the output frequency is as shown in FIG. When the input voltage becomes high, the output frequency changes to a high frequency, and when the input voltage becomes low, the output frequency changes to a low frequency.Bg■CO
The output frequency signal of I is applied to the clock terminals G of the D-flimb flow controllers 107 to 122 constituting a well-known shift register.
connected to K. The shift register divides the output frequency signal of the vcoi into a frequency of 1/(number of D flip-flops x 2), that is, 1/32 here, as is well known. As a result, the first phase-locked loop performs a feedback operation so that the frequency signal of the COMP input becomes equal in frequency and phase to the frequency signal of the SIG input of φ1. Therefore, the output frequency of vcoi is the SIG input frequency of φ1, which in this case is 32 times the frequency of the Q output of 302, and from the Q and Q of each of the D flip-flops constituting the shift register, as shown in FIG. As shown in , the D input of the above 107 has the same frequency and the same phase as the S G input, and the Q output of the J 107 is 360/32.
= 11.25 (deg) delay phase, and from then on,
The 107Q output has a phase delay of 11.25 (deg) to the 122Q output, and the 107Q output has a phase delay of 180 (deg).
), and the subsequent Q output is similarly 11.25
The phase becomes delayed by (deg).

次に、MPX2は制御端子CTLに方向入力が接続され
、前記超音波モータの駆動方向によって、A入力、B入
力を選択出力する。MPX3は周知の2系統のマルチプ
レクサ−であり制御端子CTLに起動入力が接続されて
おり、IA大入力は発振81.26の出力が、2B入力
にはMPX2の出力が接続される。2A入力には前記D
フリップフロップ302Qが接続され、IB大入力は波
形整形器123の出力が接続されている。この状態では
、前記CTLがローレベルであるためIA、2Aが、そ
れぞれ選択され出力される。これにより前記φ2のSI
G入力には前記発振器126の出力が、COMP入力に
は、Dフリップフロップ302Q出力が入力される。φ
2は前記t1と同様の構成を持つPFCである。該φ2
の出力は抵抗201とコンデンサー202で構成される
積分器を介してVCO2に入力される。該VcO2は前
記vcotと同様な電圧制御発振晶であり、その出力周
波数帯域が異なっている。該VCO2の出力周波信号は
、Dフリップフロップ301.302で構成される周知
の位相分周器のクロック端子CKに接続されており、該
2つのDフリップフロップのQ、Q出力には、周知のよ
うに、各々が90(deg)の位相差を持ち、前記VC
O2の出力周波数の174の周波数の出力信号が得られ
る。ここでは、301Q出力が、302Q出力に対し9
0 (d e g)進み位相である0以上により第2の
フェイズロックドループとして動作し、前記第1のフェ
イズロックドループと同様な動作により、前記発振器1
26の出力とDフリップフロップ302Q出力が同周波
数、同位相となるように動作し、前記VCO2の出力周
波数は前記発振器の4倍の周波数となり、前記301.
302のQ出力は、前記発振器126の出力周波数と同
周波数となる。ここで前記発振H126は起動時の前記
超音波モータの駆動周波数を設定するための手段であり
、起動が可能な駆動周波数に設定しておけばよい、前記
Dフリップフロノブ302のQ出力は周知の電力増幅器
403の1つに接続され、同じ<301(7)Q出力L
i E X ORゲート303の片側の入力端子に接続
され、他の1つの入力には方向人力が接続される。これ
により、31 EX ORゲートの出力は、方向入力が
ハイレベルであれば前記301のQ出力の反転信号とな
り、ローレベルであればそのまま前記電力増幅器403
の他の1つに出力され、超音波モータの駆動方向を切り
替える。該電力増幅器403は起動入力がローレベルに
ある時は、その出力は遮断されており、起動入力がハイ
レベルのときには、その入力を増幅して出力する。該電
力増幅器には可変抵抗2S401にて、その出力電圧が
制御される周知の可変出力電源402の出力が供給され
ており、可変抵抗器により該可変出力電源の出力電圧を
可変することにより前記電力増幅器の出力電圧■I、を
可変する。電力増幅器の出力は各々誘導性素子5を介し
て、前記超音波モータの2つの入力TL極に接続される
が、現時点では、起動入力がローレベルであるため、超
音波モータには、駆動電圧は印加されないため、駆動は
されていない。
Next, the direction input is connected to the control terminal CTL of MPX2, and the A input and the B input are selectively outputted depending on the driving direction of the ultrasonic motor. MPX3 is a well-known two-system multiplexer, and its start input is connected to the control terminal CTL, the IA large input is connected to the output of the 81.26 oscillation, and the 2B input is connected to the output of MPX2. For 2A input, the above D
A flip-flop 302Q is connected, and the IB large input is connected to the output of the waveform shaper 123. In this state, since the CTL is at a low level, IA and 2A are selected and output. As a result, the SI of φ2
The output of the oscillator 126 is input to the G input, and the output of the D flip-flop 302Q is input to the COMP input. φ
2 is a PFC having the same configuration as t1. The φ2
The output is input to the VCO 2 via an integrator composed of a resistor 201 and a capacitor 202. The VcO2 is a voltage controlled oscillation crystal similar to the Vcot, but its output frequency band is different. The output frequency signal of the VCO2 is connected to the clock terminal CK of a well-known phase frequency divider composed of D flip-flops 301 and 302, and the Q and Q outputs of the two D flip-flops are connected to the well-known , each has a phase difference of 90 (deg), and the VC
An output signal with a frequency of 174 of the output frequency of O2 is obtained. Here, the 301Q output is 9
0 (d e g) The oscillator 1 operates as a second phase-locked loop due to the leading phase of 0 or more, and operates in the same manner as the first phase-locked loop.
26 and the D flip-flop 302Q output have the same frequency and phase, and the output frequency of the VCO 2 is four times the frequency of the oscillator, and the output frequency of the VCO 2 is four times that of the oscillator.
The Q output of 302 has the same frequency as the output frequency of the oscillator 126. Here, the oscillation H126 is a means for setting the drive frequency of the ultrasonic motor at the time of startup, and it is sufficient to set it to a drive frequency that allows startup.The Q output of the D flip-flow knob 302 is well known. is connected to one of the power amplifiers 403 of the same <301(7)Q output L
i EX is connected to one input terminal of the OR gate 303, and the other input is connected to the direction input. As a result, if the direction input is at a high level, the output of the EX OR gate 31 becomes an inverted signal of the Q output of the above-mentioned 301, and if the direction input is at a low level, it is directly transmitted to the power amplifier 403.
is output to the other one, and switches the drive direction of the ultrasonic motor. The power amplifier 403 has its output cut off when the starting input is at a low level, and amplifies and outputs the input when the starting input is at a high level. The power amplifier is supplied with the output of a well-known variable output power source 402 whose output voltage is controlled by a variable resistor 2S401, and by varying the output voltage of the variable output power source with the variable resistor, the power amplifier is The output voltage of the amplifier ■I is varied. The outputs of the power amplifiers are each connected to the two input TL poles of the ultrasonic motor via an inductive element 5, but at the moment the starting input is at a low level, so the ultrasonic motor has no drive voltage. is not applied, so it is not driven.

この状態から、前記可変抵抗r&401で前記可変出力
電源402の出力電圧を設定し、起動入力をハイレベル
とすると、前記電力増幅!1s403は出力を開始し、
前記超音波モータに駆動電圧の印加が開始され、前記発
振iA l 26の出力周波数に等しい駆動周波数で駆
動が開始されると同時に、前記MPXI、MPX3の入
力の選択が切り替えられる。MPXIはB入力が選択さ
れるため、IrI記波形整形器101の出力が選択され
る。該波形整形器は、前記入力電極100−4aに加わ
る駆動電圧波形を必要な大きさの方形波に変換し出力す
る。これにより、第1のフェイズロックドロープは、前
記超音波モータの停止時に於ける動作と、同し動作によ
り、前記超音波モータの入力電極1、00−4 aに入
力される駆動電圧波形に同期した動作をし、前記シフト
レジスタ107〜122からは、駆動電圧波形と同周波
数で、定まった位相差を持つ周波信号が得られることと
なる。ここで、該第1のフェイズロックドロープは、超
音波モータの停止時には、前記発振器の出力周波数に同
月しているため、起動に際し、迅速に駆動電圧波形に追
従することが出来る。前記第2のフェイズロックドロー
プは、前記Ml”X3がIB及び2B入力を選択出力す
るように切り替わるため、前記φ2には、SIG入力に
前記波形整形器123の出力が人力される。該波形整形
器123は、前記モニター電極f極の出力電圧波形を、
必要な大きさの方形波に変換し出力する。COMP人力
には、前記MPX2の出力が接続されることとなる。該
MPX2は、方向人力が、ローレベルでA入力を、ハイ
レベルでB入力を選択出力する。この実施例においては
、現在、方向入力がハイレベルであるため、前記入力を
極100−4aに印加される駆動電圧波形が、100−
4bに印加される駆動電圧波形よりも進み位相となって
いる。このため、MPX2のA入力には、第7図、第8
図に於ける、φm21に対応したシフトレジスタの出力
を接続し、B入力にはφmllに対応した出力を接続す
る。これにより、第2のフェイズロックドロープは、前
記φmll、または、φm21と、対応した周波信号と
前記モニター電極の出力波形が、同位相となるように帰
還動作をするような構成となる。φmll、2]に完全
に一致した信号が無いlは、一番近いシフトレジスタの
出力信号を選べば、かなり良い駆動効率が得られる。ま
たは、前記シフトレジスタを構成するDフリップフロノ
ブを増加し、位相の分割数を増加させて対応しても良い
、この結果、前記φ2は、前記モニター電極の出力波形
と、駆動電圧波形とφmll、または、φm210位相
差を持った周波信号とを比較することになる。 該M 
P X 2は、現在、方向入力がハイレベルであるため
、B入力を選択し、前記100−4aの駆動電圧波形と
φmllだけ位相差を持った周波信号が出力される。こ
のため、前記φ2の出力は、φmllに対応した前記周
波信号よりも、前記モニター電極の出力波形が遅れ位相
、つまり、前記第7図において、φml>φm11であ
り、駆動周波数が反共振周波数F2よりも高周波数であ
るならば、その位相差に対応した間、0(■)を出力す
るため、前記ローパスフィルタの出力電圧は下降し、V
CO2の出力周波数は低周波数に変化していき、駆動周
波数は当然、低周波数に変化して行き、反共振周波数F
2に近付いて行く。このため、位相差φmlは小さくな
る方向に変化して行く、この時、第1のフェイズロック
ドループは、常に駆動電圧波形に同期するよう動作して
いるため、駆動周波数が変化しても、前記MPX2の出
力からは、駆動電圧波形とφmllだけ位相の異なった
周波信号が得られ続ける。この動作により、駆動周波数
が反共振周波数と等しくなり、前記駆動電圧波形とφm
llだけ位相の異なった周波信号と、前記モニター電極
出力波形の位相差が無くなると、前記φ2の出力は絶縁
状態となり、前記ローパスフィルタの出力は変化を停止
し、駆動周波数の変化は停止し、駆動周波数が反共振周
波数となるように制御Iされる0反対に、モニター電極
の出力電圧波形が進み位相である場合は、φml<φm
l!であるため、駆動周波数は、反共振周波数よりも低
周波数の状態であり、前記φ2のSIG入力がCOMP
入力よりも進み位相となるので、その出力は、位相差に
応じた間、電源電圧を出力するので、vC02の出力周
波数は高周波数に変化して行き、駆動周波数が高周波数
に変化して行くこととなり、φm1は、大きくなる方向
に変化してゆき、駆動周波数は、反共振周波数に近付い
ていく、そして、駆動周波数が反共振周波数と等しくな
り、前記φmllに対応した周波信号とモニター電圧波
形が同位相となると、前記φ2の出力が絶縁状態となり
駆動周波数の変化は停止し、駆動周波数が反共振周波数
となる。この様な動作により駆動周波数が反共振周波数
となるように制御nされる。この様子を第23図に示す
、尚、前記φl、φ2は他の形式の位相比較器を使用し
て、フェイズロックドループを構成するようにしても良
い。
From this state, when the output voltage of the variable output power supply 402 is set by the variable resistor r&401 and the startup input is set to high level, the power amplification! 1s403 starts outputting,
Application of a drive voltage to the ultrasonic motor is started, and at the same time driving is started at a drive frequency equal to the output frequency of the oscillation iA 1 26, the selection of the inputs of the MPXI and MPX3 is switched. Since the B input of MPXI is selected, the output of the IrI waveform shaper 101 is selected. The waveform shaper converts the drive voltage waveform applied to the input electrode 100-4a into a square wave of a required size and outputs the square wave. As a result, the first phase-locked rope changes the drive voltage waveform input to the input electrodes 1, 00-4a of the ultrasonic motor by the same operation when the ultrasonic motor is stopped. The shift registers 107 to 122 operate in synchronization, and a frequency signal having the same frequency as the driving voltage waveform and a fixed phase difference is obtained from the shift registers 107 to 122. Here, the first phase-locked rope is at the same frequency as the output frequency of the oscillator when the ultrasonic motor is stopped, so it can quickly follow the drive voltage waveform when starting. In the second phase-locked rope, the Ml" The shaper 123 converts the output voltage waveform of the monitor electrode f into
Convert it to a square wave of the required size and output it. The output of the MPX2 will be connected to the COMP manual power. The MPX 2 selects and outputs the A input when the direction is low level and the B input when the direction is high level. In this embodiment, since the direction input is currently at a high level, the drive voltage waveform applied to the pole 100-4a is 100-4a.
The driving voltage waveform applied to 4b has a leading phase. For this reason, the A input of MPX2 is
In the figure, the output of the shift register corresponding to φm21 is connected, and the output corresponding to φmll is connected to the B input. Thereby, the second phase-locked rope is configured to perform a feedback operation so that the frequency signal corresponding to φmll or φm21 and the output waveform of the monitor electrode are in the same phase. If there is no signal that completely matches φmll,2], fairly good driving efficiency can be obtained by selecting the output signal of the nearest shift register. Alternatively, the number of D flip-flop knobs constituting the shift register may be increased to increase the number of phase divisions. As a result, φ2 is equal to the output waveform of the monitor electrode, the drive voltage waveform, and φmll. , or a frequency signal having a phase difference of φm210. The M
Since the direction input of PX2 is currently at a high level, the B input is selected, and a frequency signal having a phase difference of φmll from the drive voltage waveform of 100-4a is output. Therefore, in the output of φ2, the output waveform of the monitor electrode is delayed in phase than the frequency signal corresponding to φmll, that is, in FIG. If the frequency is higher than V, the output voltage of the low-pass filter decreases and V
The output frequency of CO2 changes to a lower frequency, and the drive frequency naturally changes to a lower frequency, and the anti-resonance frequency F
Approaching 2. Therefore, the phase difference φml changes in the direction of decreasing.At this time, since the first phase-locked loop always operates in synchronization with the drive voltage waveform, even if the drive frequency changes, the From the output of MPX2, a frequency signal whose phase differs from the driving voltage waveform by φmll continues to be obtained. Due to this operation, the drive frequency becomes equal to the anti-resonance frequency, and the drive voltage waveform and φm
When the phase difference between the frequency signal having a phase difference of ll and the monitor electrode output waveform disappears, the output of φ2 becomes insulated, the output of the low-pass filter stops changing, and the driving frequency stops changing, On the other hand, if the output voltage waveform of the monitor electrode has a leading phase, φml<φm
l! Therefore, the drive frequency is lower than the anti-resonance frequency, and the SIG input of φ2 is COMP
Since the phase leads the input, the output outputs the power supply voltage for a period according to the phase difference, so the output frequency of vC02 changes to a high frequency, and the drive frequency changes to a high frequency. Therefore, φm1 changes in the direction of increasing, and the driving frequency approaches the anti-resonant frequency, and then the driving frequency becomes equal to the anti-resonant frequency, and the frequency signal and monitor voltage waveform corresponding to φmll are When they become in phase, the output of φ2 becomes insulated, the drive frequency stops changing, and the drive frequency becomes the anti-resonance frequency. Through such an operation, the driving frequency is controlled to be the anti-resonant frequency. This situation is shown in FIG. 23. Note that φl and φ2 may use other types of phase comparators to form a phase-locked loop.

前記可変抵抗器401により前記可変出力電源402の
出力電圧を変えた場合には、反共振周波数が変化するた
め、φmllとφmlが位相ずれを発生するため、前記
第1、第2のフェイズロックドループが上述した動作を
行い、駆動周波数を反共振周波数となるように前記駆動
周波数設定手段2を制御し、常に高駆動効率で前記超音
波モータの駆動を行う。
When the output voltage of the variable output power supply 402 is changed by the variable resistor 401, the anti-resonance frequency changes and a phase shift occurs between φmll and φml, so that the first and second phase-locked loops performs the operation described above, controls the drive frequency setting means 2 so that the drive frequency becomes the anti-resonance frequency, and always drives the ultrasonic motor with high drive efficiency.

方向人力を、ローレベルとし、駆動方向を変えた場合に
は、前記MPX2がB入力を選択出力し、前記第7図、
第8図に於ける、φm21に対応した周波信号を選択出
力するため、今まで述べてきたのと同様な動作を行い、
駆動周波数を反共振周波数きなるよう制御することとな
る。
When the directional human power is set to a low level and the drive direction is changed, the MPX2 selects and outputs the B input, and as shown in FIG.
In order to selectively output the frequency signal corresponding to φm21 in FIG. 8, the same operation as described above is performed,
The drive frequency is controlled to be equal to the anti-resonance frequency.

次に、第2図に示した、反共振周波数を含む、区間aの
範囲に駆動周波数を制御する場合の実施例を、第18B
図を、用いて説明する。なお、第18A図と異なる部分
のみを図示し、説明する。
Next, an example of controlling the driving frequency within the range a including the antiresonance frequency shown in FIG. 2 will be described in 18B.
This will be explained using figures. Note that only the parts that are different from FIG. 18A will be illustrated and explained.

第18A図とは、駆動状態検出手段1のみが異なってい
る。前述した、第1のフェイズロックドループについて
は、同じであるため省略した。したがって、第1のフェ
イズロックドループと、マルチプレクサ140 (MP
X4)と、Dフリップフロップ141.142、周知の
アナログマルチプレクサ143、同じくアナログマルチ
プレクサ144、可変抵抗器145と、前記波形整形器
123により反共振状態検出手段1が構成されている、
前記MPX4は、前記MPX3と同様であり、制御端子
CTLに、方向入力が接続されており、該方向入力がロ
ーレベルでは、IA、2A入力を、各々選択し出力し、
方向入力がハイレベルでは、IB、2B入力を選択し出
力する。第2図に於ける区間aを、第7図に対応させた
場合の、前記φml、φm2に於ける低周波数側、高周
波数側の対応する位相差を、それぞれ、φm12.φm
13、φm22、φm23とする。該IA大入力、φm
22に、2A入力は、φm23に、IB大入力、φm1
2に、2B入力は、φm13に対応した前記シフトレジ
スタの出力を接続する。該MPX4の2つの出力は、各
々DフリップフロップのD入力に接続され、該Dフリッ
プフロップのクロック端子であるCKには、前記波形整
形器123の出力が接続されている。前記Dフリップフ
ロップの各々のQ出力は、MPX5の制御端子であるC
TLI、CTL2に接続されている。H亥MPX5は、
CTLI、CTL2が共にローレベルのときA入力を選
択し、CTLIがハイレベルで、CTL2がローレベル
の場合には、B入力を選択し、CTLI、CTL2が共
にハイレベルの場合は、C入力を選択し出力する。該M
PX5のA入力は、電源に接続され、8人力は、絶縁状
態となっている。C人力は、0■に接続される。AiM
PX5の出力は、MPX6のB入力に接続され、A入力
には、可変抵抗器145の出力が接続される、該MPX
6の出力は、駆動周波数設定手段2に接続され、該MP
X6の制御端子CTLには、起動入力が接続されており
、起動人力がローレベルでは、六入力を、ハイレベルで
は、B入力を選択し出力する。起動入力がローレベルの
場合には、MPX6は、六入力を選択し出力するので、
前記可変抵抗器145を可変することにより、前記駆動
周波数設定手段2の出力周波数を可変することが可能で
あり、超音波モータの起動が可能な駆動周波数となるよ
うに、該可変抵抗器145を設定しておく。ここで、第
18A図の説明の場合と同様に、方向信号をハイレベル
として、起動人力をハイレベルにして、超音波モータを
駆動すると、前記MPX6は、B入力を選択する。また
、前記MPX4は、CTI、端子がハイレベルであるの
で、IB、2B入力を選択しそれぞれ出力している。こ
れにより、Dフリップフロップ141のD入力には、4
m12に対応した周波信号が、Dフリップフロップ14
2のD入力には、φm13に対応した周波信号が入力さ
れる。一方、CK端子には、前記波形整形器123の出
力が接続されているため、モニター電極の出力電圧波形
よりも、それぞれのD入力に入力される周波信号が進み
位相か、遅れ位相かが判別できることになる。D入力が
モニター電極の出力波形よりも進み位相の場合は、それ
ぞれの出力は、ハイレベルとなり、遅れ位相の場合は、
ローレベルとなる。141のQ出力、142のQ出力が
共に、ハイレベルである場合には、駆動周波数は、前述
の区間aよりも高い駆動周波数となっているため、MP
X5は、C入力を選択し出力するので、前記VCO2の
入力電圧は、下降していくため、駆動周波数は、低周波
数に変化し、区間aに近付いて行く9次に、141のQ
出力がハイレベルで、142のQ出力がローレベルの場
合は、駆動周波数が前記区間aの範囲内にある場合であ
る。この場合は、MPX5は、絶縁されたB入力を選択
するため、前記■C02の入力は、変化せず、駆動周波
数は、保持される。双方のQ出力が、ローレベルにある
場合は、駆動周波数が、区間aよりも、低周波数である
The only difference from FIG. 18A is the drive state detection means 1. The first phase-locked loop described above is omitted because it is the same. Therefore, the first phase-locked loop and the multiplexer 140 (MP
X4), D flip-flops 141 and 142, a well-known analog multiplexer 143, an analog multiplexer 144, a variable resistor 145, and the waveform shaper 123 constitute the anti-resonance state detection means 1.
The MPX4 is similar to the MPX3, and has a direction input connected to the control terminal CTL, and when the direction input is at a low level, selects and outputs the IA and 2A inputs, respectively.
When the direction input is at a high level, the IB and 2B inputs are selected and output. When section a in FIG. 2 corresponds to FIG. 7, the corresponding phase differences on the low frequency side and high frequency side in φml and φm2 are respectively expressed as φm12. φm
13, φm22, and φm23. The IA large input, φm
22, 2A input, φm23, IB large input, φm1
2, the 2B input connects the output of the shift register corresponding to φm13. The two outputs of the MPX4 are each connected to the D input of the D flip-flop, and the output of the waveform shaper 123 is connected to the clock terminal CK of the D flip-flop. The Q output of each of the D flip-flops is connected to the control terminal C of MPX5.
Connected to TLI and CTL2. H Pig MPX5 is
When CTLI and CTL2 are both low level, select the A input, when CTLI is high level and CTL2 is low level, select the B input, and when both CTLI and CTL2 are high level, select the C input. Select and output. The M
The A input of PX5 is connected to the power supply, and the 8-power input is in an isolated state. C human power is connected to 0■. AiM
The output of PX5 is connected to the B input of MPX6, and the output of variable resistor 145 is connected to the A input of the MPX.
6 is connected to the drive frequency setting means 2, and the output of the MP
A starting input is connected to the control terminal CTL of X6, and when the starting power is at a low level, the 6 inputs are selected, and when the starting power is at a high level, the B input is selected and output. When the startup input is low level, MPX6 selects and outputs six inputs, so
By varying the variable resistor 145, it is possible to vary the output frequency of the drive frequency setting means 2, and the variable resistor 145 is adjusted so that the drive frequency is such that the ultrasonic motor can be started. Set it. Here, as in the case of the explanation of FIG. 18A, when the direction signal is set to a high level and the starting human power is set to a high level to drive the ultrasonic motor, the MPX 6 selects the B input. Furthermore, since the CTI terminal of the MPX4 is at a high level, the IB and 2B inputs are selected and outputted, respectively. As a result, the D input of the D flip-flop 141 has 4
The frequency signal corresponding to m12 is applied to the D flip-flop 14.
A frequency signal corresponding to φm13 is input to the D input of No.2. On the other hand, since the output of the waveform shaper 123 is connected to the CK terminal, it is possible to determine whether the frequency signal input to each D input has a lead phase or a lag phase compared to the output voltage waveform of the monitor electrode. It will be possible. If the D input is ahead of the output waveform of the monitor electrode in phase, each output will be at a high level, and if it is behind the output waveform, the output will be at a high level.
becomes low level. When the Q output of 141 and the Q output of 142 are both at high level, the driving frequency is higher than the above-mentioned section a, so the MP
Since X5 selects and outputs the C input, the input voltage of the VCO2 decreases, so the drive frequency changes to a low frequency and approaches the section a.
When the output is high level and the Q output of 142 is low level, the driving frequency is within the range a. In this case, since the MPX5 selects the isolated B input, the input of the C02 does not change and the drive frequency is maintained. When both Q outputs are at a low level, the driving frequency is lower than that in section a.

この場合、MPX5は、A入力を選択するため、前記V
CO2の入力電圧は、上昇していき、駆動周波数は、高
周波数に変化していく。この結果駆動周波数は、区間a
に向かって変化する。この様にして、駆動周波数が、前
記区間aに含まれる駆動周波数よりも、高周波数の場合
、低周波数の場合には、区間aの駆動周波数となるよう
に制御され、区間aの駆動周波数となると、駆動周波数
は、保持されることとなる。駆動方向信号をローレベル
としたときには、MPX4が、IA、2A入力をそれぞ
れ選択し出力し、同様な動作をする。
In this case, MPX5 selects the A input, so the V
The input voltage of CO2 increases and the driving frequency changes to a higher frequency. As a result, the driving frequency is the section a
change towards. In this way, when the drive frequency is higher or lower than the drive frequency included in the section a, the drive frequency is controlled to be the drive frequency of the section a, and the drive frequency is the same as the drive frequency of the section a. Then, the drive frequency will be maintained. When the drive direction signal is set to low level, the MPX4 selects and outputs the IA and 2A inputs, and performs the same operation.

この様にして、常に、駆動周波数を反共振周波数を含む
区間aに入るように制御され、高駆動効率が得られる。
In this way, the driving frequency is always controlled to fall within the section a that includes the anti-resonant frequency, and high driving efficiency can be obtained.

前記可変出力電源402は、可変出力のDCDCコンバ
ーターで構成しても良い。この例を、第24図に示す、
簡単に説明すると、該D C/DCコンバーターの出力
電圧を抵抗410.411で分圧し可変抵抗412で基
準電圧源413の出力電圧を分圧し設定した電圧と電圧
比較器409で比較し、該出力電圧が基準電圧に達して
いれば、発振器415の出力をANDゲート414で停
止させる事により、スイッチングトランジスター406
のスイッチングを停止し、基準電圧に達していない場合
は、前記ANDゲートを介して前記発拡工の出力により
、前記スイッチングトランジスターをスイッチングし、
該Dc/DCコンバーターの出力電圧を基準電圧に等し
くなるまで上昇させる。ここで、前記可変抵抗器412
により、基準電圧を変化させれば、容易に前記出力電圧
を可変する事が出来る。この様な、D C−D Cコン
バーターを用いると、簡単に可変出力電源を構成するこ
とができる。
The variable output power source 402 may be configured with a variable output DC/DC converter. An example of this is shown in FIG.
Briefly, the output voltage of the DC/DC converter is divided by resistors 410 and 411, the output voltage of the reference voltage source 413 is divided by the variable resistor 412, and the voltage comparator 409 compares the output voltage with the set voltage. If the voltage has reached the reference voltage, the output of the oscillator 415 is stopped by the AND gate 414, and the switching transistor 406
If the reference voltage has not been reached, the switching transistor is switched by the output of the expander via the AND gate;
The output voltage of the DC/DC converter is increased until it becomes equal to the reference voltage. Here, the variable resistor 412
Therefore, by changing the reference voltage, the output voltage can be easily varied. By using such a DC-DC converter, a variable output power source can be easily configured.

他の方法として、前記可変出力電源を固定比カフi1源
に置き換え、前記電力増幅器の増幅度を制御しても、同
様な結果を得ることが出来る。
Alternatively, similar results can be obtained by replacing the variable output power supply with a fixed ratio cuff i1 source and controlling the amplification degree of the power amplifier.

また、第25図に示すような、方法によっても良い。こ
れは、前記可変出力型a402を固定出力電源421と
し、パワートランジスター418.419の、各々のオ
ン時間とオフ時間の比をデユーティ−比制御手段417
にて可変制御することにより、駆動電圧を変化させ、駆
動速度を可変とする方法である。前記デユーティ−比制
御手段417の出力周波信号により前記トランジスター
が駆動されるが、該トランジスターのオン時間は最大5
0%以下に設定する。前記デユーティ−比制御手段41
7の制御端子に入力される制御端子電圧を可変抵抗42
0によって、低電圧とすれば、オン時間の比率が小さ(
なり、駆動電圧は低電圧となる0反対に高電圧とすれば
、オン時間の比率が大となり駆動電圧は、高電圧となる
。該オン時間の比率を一定として、駆動周波数を変化し
た場合の、最大駆動効率が得られる駆動周波数は、前述
したと同様に反共振周波数と、同一周波数となる。また
、前記デユーティ−比制御手段により、前記トランジス
ターのオン時間の比率を変化した場合の、反共振周波数
の変化は、オン時間の比率が大きくなれば低い周波数に
変化し、反共振周波数での駆動速度の関係も、オン時間
の比率が大きいほど駆動電圧が高電圧となり、高速度と
なるので、前記可変抵抗420により前記制御端子に入
力される電圧値を可変とすることで駆動速度を任意に可
変することができ、これまでに述べてきた駆動周波数の
制御方法により、高駆動効率が得られる。
Alternatively, a method as shown in FIG. 25 may be used. This uses the variable output type a402 as a fixed output power source 421, and sets the ratio of the on time and off time of each of the power transistors 418 and 419 to the duty ratio control means 417.
This is a method in which the drive voltage is varied by variable control, and the drive speed is made variable. The transistor is driven by the output frequency signal of the duty ratio control means 417, and the on time of the transistor is at most 5.
Set to 0% or less. The duty ratio control means 41
The control terminal voltage input to the control terminal of 7 is controlled by the variable resistor 42.
0, if the voltage is low, the on-time ratio is small (
Therefore, the drive voltage becomes a low voltage. Conversely, if the voltage is set to a high voltage, the on-time ratio becomes large and the drive voltage becomes a high voltage. When the driving frequency is changed while keeping the on-time ratio constant, the driving frequency at which the maximum driving efficiency is obtained is the same frequency as the anti-resonant frequency, as described above. Further, when the duty ratio control means changes the on-time ratio of the transistor, the anti-resonant frequency changes to a lower frequency as the on-time ratio increases, and the drive at the anti-resonant frequency Regarding the relationship between speeds, the larger the on-time ratio, the higher the drive voltage and the higher the speed. Therefore, by varying the voltage value input to the control terminal by the variable resistor 420, the drive speed can be arbitrarily set. The drive frequency can be varied, and high drive efficiency can be obtained by the drive frequency control method described above.

なお、超音波モータは、その駆動電圧が、高すぎたり、
低すぎたりすると、異音が発生したり、動作が不安定に
なるなどの不都合が発生する。この様な不都合の発生を
防ぐため、前記駆動電圧設定手段4において、駆動電圧
の上限と下限を設定しておくと良い、駆動電圧の上限値
、下限値は、実験により求めればよい、また、前記モニ
ター電極の出力電圧VMは、はぼ、固定子の振幅に比例
した出力を発生しているので、駆動電圧が大きくなれば
、当然、VMは大きくなり、駆動電圧が小さくなれば、
VMは小さくなる。この関係を使用して駆動電圧設定手
段4を制jIIlするようにしてもよい。前記VMがあ
らかじめ、設定しておいた最大電圧値に達したら、それ
以上、駆動電圧が上昇しないように駆動電圧設定手段4
の出力電圧の上昇を停止するようにし、VMが、あらか
じめ設定した最小の電圧値に達したら、それ以下に駆動
電圧が変化することを禁止するように駆動電圧設定手段
4を制御すればよい。
Note that the driving voltage of the ultrasonic motor may be too high or
If it is too low, problems such as abnormal noise and unstable operation may occur. In order to prevent the occurrence of such inconvenience, it is preferable to set an upper limit and a lower limit of the drive voltage in the drive voltage setting means 4. The upper and lower limits of the drive voltage may be determined by experiment. The output voltage VM of the monitor electrode generates an output proportional to the amplitude of the stator, so as the drive voltage increases, VM naturally increases, and as the drive voltage decreases,
VM becomes smaller. This relationship may be used to control the drive voltage setting means 4. When the VM reaches a preset maximum voltage value, the drive voltage setting means 4 is configured to prevent the drive voltage from increasing any further.
When VM reaches a preset minimum voltage value, the drive voltage setting means 4 may be controlled to prevent the drive voltage from changing below that value.

当然の事であるが、前記駆動電圧設定手段において、駆
動電圧を設定するための、可変抵抗器の変わりに、超音
波モータの移動子にタコジェネレータ、パルスエンコー
ダ等の速度検出手段を設定し、所望の速度と対応する基
準速度信号と、前記速度検出手段の出力と比較演算し、
その出力により駆動電圧設定手段による駆動電圧を制御
すれば、容易に、任意の駆動速度が得られる帰還制御が
可能となる。
Naturally, in the drive voltage setting means, instead of a variable resistor for setting the drive voltage, a speed detection means such as a tacho generator or a pulse encoder is set on the mover of the ultrasonic motor, Comparing and calculating a reference speed signal corresponding to the desired speed with the output of the speed detection means,
By controlling the drive voltage by the drive voltage setting means based on the output, feedback control to easily obtain an arbitrary drive speed becomes possible.

第26図は、第25図に示す回路の動作のタイミングを
表わした図である。
FIG. 26 is a diagram showing the timing of the operation of the circuit shown in FIG. 25.

次に第2の実施例を、第27図を用いて簡単に説明する
。第2の実施例は、前記モニター電極100−4dの出
力電圧により、前記超音波モータの駆動周波数を反共振
周波数に制御するようにした例である0図に示した駆動
状態検出手段1以外の部分については、第1の実施例と
同じであるため、図示するのを省略している。前記駆動
状態検出手段はモニター電圧検出手段150と駆動電圧
検出手段151と周知の誤差増幅器152で構成される
。前記モニター電圧検出手段150は前記モニター1!
8iloO−4dの出力周波電圧を直流に変換し適正な
出力レベルにして出力する。前記駆動電圧検出手段15
1は、前記可変出力11iti?!402の出力電圧を
検出し適正なレベルに変換出力する。前記誤差増幅器1
52は、前記モニター電圧検出手段、駆動電圧検出手段
の出力が入力され、双方の差を増幅して出力する。ここ
では、前記電力増幅器と前記超音波モータの人力電極の
間に、誘導性素子が介在しているため、前記可変出力電
源の出力を一定としても、駆動周波数により、前記入力
電極に印加される駆動電圧の電圧値が変化するため、前
記可変出力電源の出力電圧を検出するようにしている。
Next, a second embodiment will be briefly described using FIG. 27. The second embodiment is an example in which the drive frequency of the ultrasonic motor is controlled to an anti-resonance frequency by the output voltage of the monitor electrode 100-4d. Since the parts are the same as those in the first embodiment, illustration thereof is omitted. The driving state detecting means includes a monitor voltage detecting means 150, a driving voltage detecting means 151, and a well-known error amplifier 152. The monitor voltage detection means 150 is the monitor 1!
The output frequency voltage of 8iloO-4d is converted to direct current and output at an appropriate output level. The drive voltage detection means 15
1 is the variable output 11it? ! The output voltage of 402 is detected and converted to an appropriate level. The error amplifier 1
Reference numeral 52 receives the outputs of the monitor voltage detection means and drive voltage detection means, and amplifies and outputs the difference between the two. Here, since an inductive element is interposed between the power amplifier and the human-powered electrode of the ultrasonic motor, even if the output of the variable output power source is constant, the voltage applied to the input electrode varies depending on the driving frequency. Since the voltage value of the drive voltage changes, the output voltage of the variable output power source is detected.

また、可変抵抗401の可変出力端子の電圧を検出して
も良い。当然のことであるが、前記誘導性素子が介在し
ない場合には、駆動電圧を検出しても良い。前記誘導性
素子が電力増幅器と入力電極の間に介在する場合におい
ても、前記可変出力電源の出力電圧と、反共振周波数で
の前記モニター電極の出力電圧の関係は、前記第10図
の場合と同様になる。つまり、可変出力電源の出力電圧
が大となるほど反共振周波数でのモニター電極出力電圧
VMNは大となる。この関係を第28図に示すや 該駆動状態検出手段の動作を、簡単に説明すると、前記
駆動電圧検出手段の出力電圧と、前記モニター電圧検出
手段の出力の関係を、前記第28図の関係を満足するよ
うに設定しておく、つまり、前記可変出力電源の出力電
圧に対する、駆動電圧検出手段の出力電圧と、その可変
出力電源の出力での前記VMNに対するモニター電圧検
出手段の出力が一致するように設定しておく、前記駆動
電圧検出手段の出力と前記モニター電圧検出手段の出力
を前記誤差増幅器で比較し、駆動周波数が反共振周波数
よりも高周波数である場合には、モニター電圧検出手段
の出力のほうが駆動電圧検出手段の出力よりも低電圧と
なるので、該誤差増幅器の出力電圧は低下し、駆動周波
数は低周波数に変化して行き、モニター電極の出力電圧
VMNは、増大していく、逆に駆動周波数が反共振周波
数よりも低周波数である場合には、モニター電圧検出手
段の出力が駆動電圧検出手段の出力よりも高電圧となり
、前記誤差増幅器の出力電圧は増大し、駆動周波数は高
周波数に変化していき、モニター電極の出力電圧VMN
は低下していく、この様な動作により、前記駆動電圧検
出手段とモニター電圧検出手段の出力が一致するように
、前記駆動周波数設定手段2を制御することになり、そ
の結果、駆動周波数が反共振周波数に一致するよう制御
される。第28図の場合には、前記可変出力電源の出力
と前記VMNの関係が、はぼ直線的な比例関係となって
いるので、前記可変抵抗器により、駆動速度を、変化さ
せても、簡単に駆動周波数を、反共振周波数に制御する
ことが可能である。
Alternatively, the voltage at the variable output terminal of the variable resistor 401 may be detected. Of course, if the inductive element is not present, the driving voltage may be detected. Even when the inductive element is interposed between the power amplifier and the input electrode, the relationship between the output voltage of the variable output power source and the output voltage of the monitor electrode at the anti-resonant frequency is the same as in the case of FIG. It will be similar. In other words, as the output voltage of the variable output power supply increases, the monitor electrode output voltage VMN at the anti-resonance frequency increases. This relationship is shown in FIG. 28. To briefly explain the operation of the drive state detection means, the relationship between the output voltage of the drive voltage detection means and the output of the monitor voltage detection means is shown in FIG. In other words, the output voltage of the drive voltage detection means with respect to the output voltage of the variable output power supply matches the output of the monitor voltage detection means with respect to the VMN at the output of the variable output power supply. The error amplifier compares the output of the drive voltage detection means and the output of the monitor voltage detection means, and if the drive frequency is higher than the anti-resonance frequency, the monitor voltage detection means Since the output of the error amplifier becomes a lower voltage than the output of the drive voltage detection means, the output voltage of the error amplifier decreases, the drive frequency changes to a lower frequency, and the output voltage VMN of the monitor electrode increases. Conversely, when the drive frequency is lower than the anti-resonance frequency, the output of the monitor voltage detection means becomes a higher voltage than the output of the drive voltage detection means, the output voltage of the error amplifier increases, and the drive The frequency changes to a high frequency, and the output voltage VMN of the monitor electrode
By such an operation, the drive frequency setting means 2 is controlled so that the outputs of the drive voltage detection means and the monitor voltage detection means match, and as a result, the drive frequency is reversed. Controlled to match the resonant frequency. In the case of FIG. 28, the relationship between the output of the variable output power supply and the VMN is approximately linearly proportional, so even if the driving speed is changed by the variable resistor, it is easy to It is possible to control the driving frequency to the anti-resonant frequency.

また、可変出力電源の出力と前記VMNの関係が直線的
な変化となら無い場合においても、あらかじめ実験によ
り、第28図、第10図の関係を調べておけば、容易に
駆動周波数を反共振周波数に制御することが可能である
Furthermore, even if the relationship between the output of the variable output power supply and the VMN does not change linearly, it is possible to easily adjust the drive frequency to anti-resonance by examining the relationships shown in Figures 28 and 10 through experiments in advance. It is possible to control the frequency.

次に、第3の実施例として、電力増幅器と前記超音波モ
ータの入力電極の間に誘導性素子が直列に接続されてい
る場合に、該誘導性素子の両端の電圧波形、つまり、電
力増幅器の出力電圧波形と駆動電圧波形の位相差により
、駆動周波数を反共振周波数となるように制御する実施
例を第29図を用いて説明する。
Next, as a third example, when an inductive element is connected in series between a power amplifier and the input electrode of the ultrasonic motor, the voltage waveform across the inductive element, that is, the power amplifier An embodiment in which the drive frequency is controlled to be an anti-resonance frequency based on the phase difference between the output voltage waveform and the drive voltage waveform will be described with reference to FIG. 29.

第29図は、第1の実施例で説明した第18A図とは、
駆動状態検出手段1が異なっており、他の部分は、同一
の構成である。その相違点を説明すると、波形整形器1
01の入力は、入力1iFi100−4aに電力を供給
する前記電力増幅器の出力に接続され、波形整形器12
3の入力は、前記入力電極100−4aに接続されてい
る。該実施例では、第1の実施例の場合と異なり、駆動
方向を切り替えることにより、前記誘導性素子の両端の
電圧波形の位相差が異なることは無いので、MPX2は
、省略している。起動入力がローレベルで前記超音波モ
ータが停止状態にある場合の動作については、第1の実
施例と同一である。起動入力をハイレベルとし、超音波
モータを起動すると、発振型126の出力周波数を駆動
周波数として、超音波モータに駆動電圧が印加されると
共に、MPXI、MPX3の入力が、各々B、IB、2
B入力に切り替えられる。第1のフェイズロンクドルー
ブは、前記電力増幅器の出力電圧波形に同期した動作を
行うこととなり、Dフリップフロ。
FIG. 29 is different from FIG. 18A described in the first embodiment.
The drive state detection means 1 is different, and the other parts have the same configuration. To explain the difference, waveform shaper 1
The input of 01 is connected to the output of said power amplifier that supplies power to input 1iFi 100-4a, and the input of waveform shaper 12
No. 3 input is connected to the input electrode 100-4a. In this embodiment, unlike the first embodiment, the phase difference between the voltage waveforms at both ends of the inductive element does not change by switching the drive direction, so MPX2 is omitted. The operation when the starting input is at a low level and the ultrasonic motor is in a stopped state is the same as in the first embodiment. When the starting input is set to high level and the ultrasonic motor is started, a driving voltage is applied to the ultrasonic motor using the output frequency of the oscillation type 126 as the driving frequency, and the inputs of MPXI and MPX3 are set to B, IB, and 2, respectively.
Can be switched to B input. The first phase long droop operates in synchronization with the output voltage waveform of the power amplifier, and is a D flip-flop.

ブ107〜122で構成されるシフトレジスタの107
のD入力の入力波形は、前記波形整形器lO1の出力波
形と同位相となるように動作し、前記ンフトレジスタを
構成するDフリソプフロンブの各々の出力からは、第1
の実施例で説明したように特定の位相差を持った周波信
号が得られる。
107 of the shift register consisting of blocks 107 to 122
The input waveform of the D input of the waveform shaper IO1 operates so as to be in the same phase as the output waveform of the waveform shaper lO1.
As explained in the embodiment, a frequency signal with a specific phase difference can be obtained.

該周波信号の中から第121Dに於ける、φV1に対応
した出力信号を選択し、前記MPX3のIB大入力接続
しておく。完全に一致する信号の無い場合については、
第1の実施例と同様にすれば良い。前記MPX3の2B
入力には、波形整形器123の出力が接続される。これ
により、第2のフエイズロンクドルーブは、前記φv1
に対応した周波信号と前記波形整形器123の出力波形
、つまり前記入力電極100−4aに印加される駆動電
圧波形との位相差が無くなるように動作する。
An output signal corresponding to φV1 in the 121D is selected from among the frequency signals and connected to the IB large input of the MPX3. For cases where there is no completely matching signal,
This may be done in the same manner as in the first embodiment. 2B of said MPX3
The output of the waveform shaper 123 is connected to the input. As a result, the second phase long droop becomes the φv1
It operates so that there is no phase difference between the frequency signal corresponding to the waveform and the output waveform of the waveform shaper 123, that is, the drive voltage waveform applied to the input electrode 100-4a.

例えば、前記φv1に対応した周波信号よりも波形整形
器123の出力波形が進み位相の場合には、φVくφV
1であり、駆動周波数は、反共振周波数よりも高周波数
であるが、この場合、位相比較器φ2は、その位相差に
応じて0■を出力するので、抵抗201とコンデンサー
203で構成するローパスフィルターの出力電圧は、低
下していき、駆動周波数は低周波数に変化し、反共振周
波数に近すいていく、双方の位相が一致すると前記φ2
の出力は、絶縁状態となり、前記ローパスフィルターの
出力電圧は、変化しなくなり、駆動周波数は、反共振周
波数に保持される。逆に、駆動電圧波形が前記φv1に
対応した周波信号よりも遅れ位相である場合には、φV
〉φV1であり、駆動周波数は、反共振周波数よりも低
周波数でとなっている。この場合においては、前記φ2
の出力は、その位相差に応じて電源電圧を出力するため
、前記ローパスフィルターの出力電圧は、上昇していき
、駆動周波数も高周波数に変化していく。双方の位相が
一致すると上述したのと同様に、ローパスフィルターの
出力電圧は、その時点で保持されることになり、駆動周
波数は、反共振周波数に保持される。また、駆動中に、
環境変化等により、反共振周波数が変動した場合におい
ても、同様な動作により常時、駆動周波数を反共振周波
数となるように制御する。
For example, if the output waveform of the waveform shaper 123 is ahead in phase than the frequency signal corresponding to φv1, φV
1, and the drive frequency is higher than the anti-resonance frequency, but in this case, the phase comparator φ2 outputs 0 according to the phase difference, so the low-pass The output voltage of the filter decreases, and the driving frequency changes to a lower frequency and approaches the anti-resonance frequency. When the two phases match, the φ2
The output of the low-pass filter becomes insulated, the output voltage of the low-pass filter does not change, and the driving frequency is maintained at the anti-resonant frequency. Conversely, when the drive voltage waveform is delayed in phase than the frequency signal corresponding to φv1, φV
>φV1, and the driving frequency is lower than the anti-resonance frequency. In this case, the φ2
Since the output of the low-pass filter outputs a power supply voltage according to the phase difference, the output voltage of the low-pass filter increases and the driving frequency also changes to a high frequency. When both phases match, as described above, the output voltage of the low-pass filter will be held at that point, and the drive frequency will be held at the anti-resonant frequency. Also, while driving,
Even if the anti-resonance frequency fluctuates due to environmental changes, etc., the driving frequency is always controlled to be the anti-resonance frequency by the same operation.

次に、第3の実施例と同じく、電力増幅器と超音波モー
タの入力電極の間に誘導性素子を接続して、前記超音波
モータを駆動する場合の、駆動電圧の変化により、駆動
周波数を反共振周波数に制御する第4の実施例を第30
図により説明する。
Next, as in the third embodiment, when driving the ultrasonic motor by connecting an inductive element between the power amplifier and the input electrode of the ultrasonic motor, the driving frequency can be adjusted by changing the driving voltage. The fourth example of controlling to the anti-resonant frequency is shown in the 30th example.
This will be explained using figures.

第30図は、第1の実施例に於ける、第18A図と分周
移相手段3、駆動電圧設定手段4については、同一であ
るため省略した。駆動状態検出手段lと駆動周波数設定
手段2は、それぞれ、A/Dコンバーター160とマイ
クロコンピュータ−(CPU)161、プログラマブル
オシレーター(PO3C)162で構成される。前記C
PUは、前記A/Dコンバーターにより前記入力11f
t8ilOO−4aに印加される駆動電圧波形をデジタ
ルデーターとして受は取る。前記PO3C162は、前
記CPU161とバスで接続されており、該CPUの指
示により出力周波数が決定される。駆動周波数は、前記
CPUI 61により制御されることになる。ここで、
CPU161により、PO5C162の出力周波数を、
少しずつ変化させ、前記A/Dコンバーター160より
受は取る駆動電圧波形の電圧値が最低値となるように、
前記PO3Cを制御すれば、第14図において、駆動電
圧波形の電圧値VlをVILにすることになり、その時
、駆動周波数は、反共振周波数に制御されることとなる
FIG. 30 is omitted because the frequency division phase shift means 3 and drive voltage setting means 4 are the same as those in FIG. 18A in the first embodiment. The driving state detecting means 1 and the driving frequency setting means 2 each include an A/D converter 160, a microcomputer (CPU) 161, and a programmable oscillator (PO3C) 162. Said C
The PU receives the input 11f by the A/D converter.
The driving voltage waveform applied to t8ilOO-4a is received as digital data. The PO3C 162 is connected to the CPU 161 via a bus, and the output frequency is determined by instructions from the CPU. The driving frequency will be controlled by the CPUI 61. here,
The CPU 161 sets the output frequency of PO5C162 to
The voltage is changed little by little so that the voltage value of the drive voltage waveform received from the A/D converter 160 becomes the lowest value.
If PO3C is controlled, the voltage value Vl of the drive voltage waveform will be set to VIL in FIG. 14, and at that time, the drive frequency will be controlled to the anti-resonance frequency.

また、図示しないが、前記誘導性素子に印加される電圧
値VLを、もう1つのA/Dコンバーターを設けること
により、CPUによって検出し、第15図に示した関係
から前記VILの値を求めて、その時点での■Iに対応
したVTLが得られる駆動周波数となるよう、CPUに
より、前記P0SCを制御しても良い。
Although not shown, the voltage value VL applied to the inductive element is detected by the CPU by providing another A/D converter, and the value of VIL is determined from the relationship shown in FIG. Then, the P0SC may be controlled by the CPU so that the driving frequency is such that the VTL corresponding to I at that time is obtained.

次に、第5の実施例として、前記入力電極に流入する電
流と、駆動電圧波形の位相差により制御する場合を説明
する。この場合に、第31図に示すように、入力iSt
極と電力増幅器、成るいは、誘導性素子とを接続する配
線部に、ホール素子等の電流検出素子170を取り付け
、該入力電極への流入電流波形を検出し、第1の実施例
の場合と同様な方法により、第16図に於ける位相差φ
1がφiNとなるように、駆動周波数を制御すれば良い
、この場合は、駆動方向により、該位相差φiが変化す
ることは無いので駆動方向により前記φiNに対応する
信号を切り替える必要が無いため、MPX2は省略して
いる。171は、ホール素子の出力用の増幅器であり、
その出力は、波形整形器123に接続される。動作につ
いては、前述してきた実施例の場合と同様であるので、
省略する。
Next, as a fifth embodiment, a case will be described in which control is performed using a phase difference between the current flowing into the input electrode and the drive voltage waveform. In this case, as shown in FIG.
In the case of the first embodiment, a current detection element 170 such as a Hall element is attached to the wiring part connecting the pole and the power amplifier, or the inductive element, and the waveform of the current flowing into the input electrode is detected. By a method similar to that, the phase difference φ in FIG.
It is only necessary to control the driving frequency so that 1 becomes φiN. In this case, the phase difference φi does not change depending on the driving direction, so there is no need to switch the signal corresponding to φiN depending on the driving direction. , MPX2 are omitted. 171 is an amplifier for the output of the Hall element;
Its output is connected to waveform shaper 123. The operation is the same as in the embodiment described above, so
Omitted.

第6の実施例を第32.33図に示す、第32図は、概
略構成図であり、上述してきた実施例と異なり、駆動周
波数設定手段2により、駆動周波数を可変することによ
り、駆動速度を可変し、駆動電圧設定手段4を駆動状態
検出手段1より制御し、駆動電圧を可変することにより
、該駆動周波数を反共振周波数と一致するようにした例
であるここでは、前記モニター電極の出力電圧波形と駆
動電圧波形の位相差φmにより、反共振状態を検出する
ようにしている。第7図において、反共振周波数での位
相差φml<φmll、または、φm2<φm21の場
合は、駆動周波数が反共振周波数よりも低周波数となっ
ているので、第5図に示した印加電圧と反共振周波数の
関係により、駆動電圧を、より高電圧にすれば、反共振
周波数が低周波数に変化し、駆動周波数が変化していな
くとも、前記位相差φml、φm2は、その位相差が大
きくなっていき、φml=φmll、または、φm2=
φm21とすることができる。逆に、φml>φmll
、または、φm2>φm21の場合は、駆動周波数が反
共振周波数よりも高周波数となっている場合であるので
、同様に駆動電圧を低下すれば、反共振周波数は、高周
波数に変化しφml、φm2は、駆動周波数は、変化し
ていなくとも、小さくなりφml−φmll、または、
φm2=φm21とすることが可能であ利、該駆動周波
数を反共振周波数に一致させることが可能となる。
The sixth embodiment is shown in Figs. 32 and 33. Fig. 32 is a schematic diagram of the configuration. This is an example in which the driving voltage setting means 4 is controlled by the driving state detecting means 1 to make the driving frequency coincide with the anti-resonance frequency by varying the driving voltage. The anti-resonance state is detected based on the phase difference φm between the output voltage waveform and the drive voltage waveform. In FIG. 7, if the phase difference at the anti-resonance frequency is φml<φmll or φm2<φm21, the driving frequency is lower than the anti-resonance frequency, so the applied voltage shown in FIG. Due to the relationship between anti-resonance frequencies, if the drive voltage is made higher, the anti-resonance frequency will change to a lower frequency, and even if the drive frequency does not change, the phase differences φml and φm2 will be large. φml=φmll, or φm2=
It can be set to φm21. Conversely, φml>φmll
, or if φm2>φm21, the driving frequency is higher than the anti-resonant frequency, so if the driving voltage is similarly lowered, the anti-resonant frequency changes to a higher frequency and φml, φm2 becomes smaller even if the driving frequency does not change, φml−φmll, or
It is possible to set φm2=φm21, and it is possible to make the driving frequency match the anti-resonance frequency.

簡単に説明すると、駆動周波数設定手段2は、可変抵抗
204.205と、周知のアナログマルチプレクサ20
6 (MPX7)と、抵抗207とコンデンサー208
と、VCO2とで構成され、該VCO2は、第1の実施
例と同じである。該MPX7は、起動入力がローレベル
の場合には、可変抵抗器204の出力を選択出力し、起
動入力がハイレベルとなる駆動時には、可変抵抗器20
5の出力を選択し、後述する駆動電圧検出手段430.
431の出力により、電源に接続されるC入力、または
、アースに接続されるD入力を選択する。前記可変抵抗
器204は、起動時の駆動周波数を設定するための可変
抵抗器であり、起動可能な駆動周波数となるように、V
CO2の出力周波数を設定すれば良い。具体的には、駆
動電圧が最低の場合で、駆動速度が最大となる駆動周波
数よりも、高周波数でり、駆動電圧が最大の場合で、駆
動速度が最大となる駆動周波数よりも高周波数の、駆動
速度がOとなる駆動周波数よりも低周波数とするのが良
い。さらに、反共振周波数に一致させておけば、なお良
い。駆動時においては、可変抵抗器205の出力が選択
されるため、該可変抵抗器を操作することにより、駆動
速度を設定する。該駆動周波数設定手段2の出力は、分
周移相手段3により1/4の周波数に分周され、駆動周
波数となるため、前記VCO2の出力周波数は、駆動周
波数の4倍となるように設定しておく。
Briefly, the drive frequency setting means 2 includes variable resistors 204 and 205 and a well-known analog multiplexer 20.
6 (MPX7), resistor 207 and capacitor 208
and a VCO2, and the VCO2 is the same as in the first embodiment. The MPX7 selects and outputs the output of the variable resistor 204 when the starting input is at a low level, and outputs the output from the variable resistor 204 when the starting input is at a high level.
5 is selected, and the drive voltage detection means 430.5, which will be described later, is selected.
Depending on the output of 431, the C input connected to the power supply or the D input connected to the ground is selected. The variable resistor 204 is a variable resistor for setting the drive frequency at startup, and is set so that V
All you have to do is set the output frequency of CO2. Specifically, when the drive voltage is the lowest, the drive frequency is higher than the drive frequency where the drive speed is the maximum, and when the drive voltage is the maximum, the drive frequency is higher than the drive frequency where the drive speed is the maximum. , it is preferable to set the frequency to be lower than the driving frequency at which the driving speed becomes O. Furthermore, it is even better if it matches the anti-resonance frequency. During driving, since the output of the variable resistor 205 is selected, the driving speed is set by operating the variable resistor. The output of the drive frequency setting means 2 is divided into 1/4 frequency by the frequency dividing and phase shifting means 3 to obtain the drive frequency, so the output frequency of the VCO 2 is set to be four times the drive frequency. I'll keep it.

駆動電圧設定手段4の構成で、第1の実施例である第1
8A図と異なっているのは、可変出力電′rA402の
入力と前記駆動状態検出手段1の出力の間に、アナログ
マルチプレクサ405(MPX8)と、抵抗407とコ
ンデンサー408で構成するローパスフィルターが接続
され、IMpxaは起動人力がローレベルの場合は、可
変延抗23406の出力を選択出力し、起動入力がハイ
レベルの場合には、駆動状態検出手段1の出力を選択す
る。前記可変抵抗器409は、起動時における可変出力
電源402の出力電圧を設定する。前記駆動状態検出手
段1は、前記第1の実施例の場合と同様の動作をし、駆
動電圧波形とφmll、または、4m21だけ位相の異
なった周波信号を形成する第1のフェイズロンクドルー
プと、該2つの周波信号を駆動方向により選択出力する
MPX2と、該MPX2で選択された前記周波信号と前
記モニター電極の出力電圧波形との、位相差を比較する
位相差比較器φ2とで構成される。波形整形器+01.
123については、第18A図と同じである。前記φ2
のSIG入力には、前記波形整形器123の出力が接続
され、COMP人力には、前記MPX2の出力が接続さ
れる。これにより、前述した、駆動電圧波形とモニター
電極の出力電圧波形の位相差φml、または、φm2が
、φml<φrnll、または、φm2<4m21なら
ば、駆動周波数は、反共振周波数よりも低周波数であり
、前記φ2のSIG入力がCOMP入力よりも進み位相
となるため、その位相差に応じて該φ2の出力は、電源
電圧を出力し、前記ローパスフィルターの出力電圧が上
昇し、前記可変出力電源の出力電圧が上昇するので、前
記超音波モータの駆動電圧が上昇し、反共振周波数は、
低周波数に変化しでいく。逆の場合は、前記φ2の出力
は、位相差に応じてOvを出力するため、前記可変出力
電源の出力電圧は下降し、駆動電圧が低電圧に変化する
ため、反共振周波数が高周波数に変化していく。このよ
うに動作し、φml=φmll、φm2−φm21とな
ったとき、前記φ2の出力は、絶縁状態となり、駆動電
圧は、一定値に保持される。この結果、駆動周波数−反
共振周波数となるように制御されることとなる。
In the configuration of the drive voltage setting means 4, the first
The difference from Fig. 8A is that a low-pass filter consisting of an analog multiplexer 405 (MPX8), a resistor 407, and a capacitor 408 is connected between the input of the variable output voltage rA402 and the output of the drive state detection means 1. , IMpxa selects and outputs the output of the variable extension resistor 23406 when the starting human power is at a low level, and selects the output of the drive state detection means 1 when the starting input is at a high level. The variable resistor 409 sets the output voltage of the variable output power supply 402 at startup. The drive state detection means 1 operates in the same manner as in the first embodiment, and includes a first phase long loop that forms a frequency signal having a phase difference from the drive voltage waveform by φmll or 4m21; Consisting of an MPX2 that selects and outputs the two frequency signals depending on the driving direction, and a phase difference comparator φ2 that compares the phase difference between the frequency signal selected by the MPX2 and the output voltage waveform of the monitor electrode. . Waveform shaper +01.
123 is the same as in FIG. 18A. Said φ2
The output of the waveform shaper 123 is connected to the SIG input of , and the output of the MPX 2 is connected to the COMP input. As a result, if the aforementioned phase difference φml or φm2 between the drive voltage waveform and the output voltage waveform of the monitor electrode is φml<φrnll or φm2<4m21, the drive frequency is lower than the anti-resonance frequency. Since the SIG input of the φ2 leads the phase of the COMP input, the output of the φ2 outputs the power supply voltage according to the phase difference, and the output voltage of the low-pass filter rises, causing the output of the variable output power supply As the output voltage of the ultrasonic motor increases, the driving voltage of the ultrasonic motor increases, and the anti-resonance frequency becomes
It changes to a lower frequency. In the opposite case, the output of φ2 outputs Ov according to the phase difference, so the output voltage of the variable output power supply decreases, and the drive voltage changes to a low voltage, so the anti-resonance frequency becomes a high frequency. It's changing. When it operates in this manner and φml=φmll, φm2-φm21, the output of φ2 is in an insulated state and the drive voltage is held at a constant value. As a result, the driving frequency is controlled to be equal to the anti-resonance frequency.

ここで、超音波モータは、共振周波数の極近傍、あるい
は、本来駆動に用いる周波数と大きく相違した駆動周波
数で駆動した場合、駆動電圧が高電圧となり過ぎた場合
、駆動電圧が低くなり過ぎた場合に、異音の発生、動作
が不安定になる等の不都合を生じることがあるため、該
VCO2の出力周波数の帯域は、少なくとも、前記可変
出力電源の出力電圧が最小となったときの駆動速度が最
大となる周波数よりも高(、前記可変出力電源の出力電
圧が最大の場合の駆動速度が最大となる駆動周波数より
も高周波数で駆動速度がOとなる周波数よりも低い駆動
周波数に対応するようにしておけば、不必要に高い駆動
電圧や、低い駆動電圧が印加されることは無く、安定し
た動作が得られる。しかし、この様な条件を、満足する
電圧制御21発振器とすることが困難な場合には、VC
O2の出力周波数を検出して、上記条件を満たすように
該VCO2の入力を、制御するか、本実施例に示すよう
な方法を実施すれば良い。
Here, if the ultrasonic motor is driven very close to the resonance frequency or at a driving frequency that is significantly different from the frequency originally used for driving, if the driving voltage becomes too high, or if the driving voltage becomes too low, This may cause inconveniences such as generation of abnormal noise and unstable operation. Therefore, the output frequency band of the VCO 2 is at least as long as the driving speed when the output voltage of the variable output power supply is at its minimum. higher than the frequency at which the output voltage of the variable output power source is maximum (corresponds to a drive frequency higher than the drive frequency at which the drive speed is maximum when the output voltage of the variable output power source is maximum and lower than the frequency at which the drive speed becomes O). By doing so, stable operation can be obtained without applying unnecessarily high or low drive voltages.However, it is not possible to create a voltage controlled 21 oscillator that satisfies these conditions. In difficult cases, VC
The output frequency of O2 may be detected and the input of VCO2 may be controlled so as to satisfy the above conditions, or the method shown in this embodiment may be implemented.

簡単に説明すると、駆動電圧設定手段4によって得られ
る、最大の駆動電圧に達した場合には、その時の駆動周
波数よりも低い駆動周波数にならないように、前記VC
O2の入力電圧を制御すれば前記超音波モータの駆動周
波数が動作が不安定となる共振周波数の極近傍に至るこ
とを防止できる。このため、電圧比較器430.431
にて前述した駆動電圧検出手段を形成し、該駆動電圧検
出手段の出力にて、M P X’ 7を制御l!シ、前
記超音波モータの駆動中に上記したような不都合が発生
しないようにした。電圧比較器430にて、前記可変出
力iit源402の出力電圧が上限値に達したことを検
出し、該電圧比較器の出力の変化により、前記MPX7
が、電源に接続されている、C入力を選択することによ
り、VCO2の入力電圧は、上昇することとなり、駆動
周波数は、高周波数に変化し、前記可変出力電源の出力
電圧は、低電圧に変化し、その結果、駆動電圧は、低電
圧に変化していくことになる。可変出力電源の出力が低
下したことにより、前記電圧比較器430の出力が反転
し、前記MPX7が、再び、可変抵抗器205を選択す
ると、駆動周波数は、低周波数に変化していき、それに
伴い、可変出力電源の出力が上昇していく。この動作に
より、再度、可変出力電源の出力が上限値に達すると、
上述した動作を繰り返すこととなり、駆動周波数が、反
共振周波数の極近傍となることを防止する。
Briefly, when the maximum drive voltage obtained by the drive voltage setting means 4 is reached, the VC is adjusted so that the drive frequency does not become lower than the drive frequency at that time.
By controlling the input voltage of O2, it is possible to prevent the drive frequency of the ultrasonic motor from reaching close to the resonance frequency, which would cause unstable operation. For this reason, the voltage comparator 430.431
The above-described drive voltage detection means is formed, and the output of the drive voltage detection means controls M P X' 7! B. The above-mentioned inconvenience is prevented from occurring during driving of the ultrasonic motor. The voltage comparator 430 detects that the output voltage of the variable output IIT source 402 has reached the upper limit value, and due to the change in the output of the voltage comparator, the MPX7
However, by selecting the C input connected to the power supply, the input voltage of VCO2 will increase, the driving frequency will change to a high frequency, and the output voltage of the variable output power supply will become a low voltage. As a result, the driving voltage changes to a lower voltage. As the output of the variable output power supply decreases, the output of the voltage comparator 430 is inverted, and when the MPX7 selects the variable resistor 205 again, the drive frequency changes to a lower frequency, and accordingly , the output of the variable output power supply increases. Due to this operation, when the output of the variable output power supply reaches the upper limit value again,
The above-described operation is repeated to prevent the drive frequency from becoming extremely close to the anti-resonance frequency.

次に、駆動速度を、低速度とするため、前記可変抵抗器
205により、駆動周波数を高い周波数に変化した場合
においても、前記駆動電圧設定手段による、最低駆動電
圧を設定し、駆動電圧が、該最低駆動電圧に達した場合
には、駆動周波数が、それ以上高周波数にならないよう
に、前記■C02の入力を制御すれば良い、これは、電
圧比較器431により、前記可変出力電源の出力電圧が
、下限値に達したことを検出し、前記MPX7の入力を
、0(v)に接続されるD入力を選択するように切り替
えることで、駆動周波数を低周波数に変化させ、それに
ともない、駆動電圧を、上昇させるようにした。この方
法を実施することにより、共振周波数の極近傍での不安
定な動作を防止することと、駆動周波数が高周波数で、
駆動速度が低速度の場合の動作限界を設定できることと
なり、常に安定した駆動状態が得られる。なお、図中に
おいて、前記電圧比較器430.431の片側の入力に
接続されている、Vu、Vlは、各々可変出力電源の出
力電圧の上限、下限値を設定する基準電圧源である。
Next, in order to make the drive speed low, even when the drive frequency is changed to a high frequency by the variable resistor 205, the drive voltage setting means sets the lowest drive voltage, so that the drive voltage is When the minimum drive voltage is reached, the input of C02 may be controlled so that the drive frequency does not become any higher. By detecting that the voltage has reached the lower limit value and switching the input of the MPX 7 to select the D input connected to 0 (v), the driving frequency is changed to a low frequency, and accordingly, The driving voltage was increased. By implementing this method, it is possible to prevent unstable operation near the resonant frequency, and also to prevent unstable operation when the driving frequency is high.
Since the operating limit can be set when the drive speed is low, a stable drive state can always be obtained. In the figure, Vu and Vl connected to one input of the voltage comparators 430 and 431 are reference voltage sources that respectively set the upper and lower limits of the output voltage of the variable output power supply.

また、超音波モータは、駆動電圧が、高すぎる場合、低
すぎる場合にも、異音を発生したり、動作が不安定にな
るなどの不都合を発生することがある。この様なことも
、防止することが可能となる。
Furthermore, if the drive voltage of the ultrasonic motor is too high or too low, problems such as abnormal noise and unstable operation may occur. This kind of thing can also be prevented.

なお、上述してきた実施例は、駆動効率が最大となるよ
うに制御されるのであるが、前記超音波モーターの出力
トルクが常に最大となるように制御する、あるいは、前
記超音波モーターの出力が最大となるように制御するこ
とも可能である。
In addition, in the embodiments described above, the drive efficiency is controlled to be maximum, but the output torque of the ultrasonic motor is always controlled to be the maximum, or the output of the ultrasonic motor is controlled to be the maximum. It is also possible to control it to the maximum.

前記超音波モーターの出力トルクが、最大となる駆動周
波数は、前記駆動電圧によって変化する、常に最大の周
波数トルクを発生することが可能な駆動周波数で駆動す
るには、前記駆動状態検出手段により前記超音波モータ
ーの駆動状態を検出し、前記超音波モーターの出力トル
クが最大トルクとなる様に駆動周波数を制御することも
可能である。
The drive frequency at which the output torque of the ultrasonic motor is maximum varies depending on the drive voltage.In order to drive at a drive frequency that can always generate the maximum frequency torque, the drive state detection means determines the drive frequency at which the output torque of the ultrasonic motor is maximum. It is also possible to detect the driving state of the ultrasonic motor and control the driving frequency so that the output torque of the ultrasonic motor becomes the maximum torque.

また、前記超音波モーターの出力が最大となる駆動周波
数は、通常、駆動効率が最大となる駆動周波数よりも低
周波数である。該出力が最大となる駆動周波数は、駆動
電圧を変化することにより変化するが、前記駆動状態検
出手段により、前記超音波モーターの駆動状態を検出し
、駆動周波数を制御する事により、常に、最大出力とな
る駆動周波数で超音波モーターを駆動することが可能で
ある。
Further, the driving frequency at which the output of the ultrasonic motor is maximum is usually lower than the driving frequency at which driving efficiency is maximum. The drive frequency at which the output is maximum changes by changing the drive voltage, but by detecting the drive state of the ultrasonic motor by the drive state detection means and controlling the drive frequency, the drive frequency at which the output is maximum is always maintained at the maximum. It is possible to drive the ultrasonic motor with the drive frequency that is the output.

そのほかにも、上述した最大効率、最大出力トルク、最
大出力となる場合に限定される物ではなく、その他、希
望とする駆動状態が得られる駆動周波数への制御を行な
うことが可能である。また、希望とする駆動状態を、場
合によって切り替えて用いても良い。
In addition, the drive frequency is not limited to the maximum efficiency, maximum output torque, and maximum output as described above, and it is possible to control the drive frequency to obtain a desired drive state. Further, the desired driving state may be switched and used depending on the case.

このように、駆動状態検出手段により、前記超音波モー
ターの駆動状態を検出することにより、前記超音波モー
ターの駆動状態を、希望する状態に制御することが可能
となる。
In this way, by detecting the driving state of the ultrasonic motor by the driving state detection means, it becomes possible to control the driving state of the ultrasonic motor to a desired state.

もちろん、第32図に示す、実施例についても同様な制
御が可能である。
Of course, similar control is possible for the embodiment shown in FIG.

[発明の効果] 本発明によれば、超音波モータの駆動に際して、常に、
高駆動効率が得られるばかりでなく、駆動周波数が前記
超音波モータの共振周波数から動れた、反共振周波数に
制御されるため、常に安定した駆動状態が得られる。ま
た、本発明の実施例は、反共振周波数に駆動周波数を制
御する目的だけでは無く、例えば、第1の実施例におい
て、駆動電圧波形と、モニター電極の出力波形の位相差
を、φmll以外の値にしても、十分な制御を行うこと
が可能であり、安定した駆動が得られ、環境条件等の変
化による前記超音波モータの特性の変動に対応して、安
定な駆動を得ることができる
[Effects of the Invention] According to the present invention, when driving the ultrasonic motor, always
Not only can high driving efficiency be obtained, but the driving frequency is controlled to an anti-resonant frequency that is shifted from the resonant frequency of the ultrasonic motor, so a stable driving state can always be obtained. In addition, the embodiments of the present invention are not limited to controlling the drive frequency to the anti-resonance frequency; for example, in the first embodiment, the phase difference between the drive voltage waveform and the output waveform of the monitor electrode is It is possible to perform sufficient control even when the value is set, and stable drive can be obtained, and stable drive can be obtained in response to fluctuations in the characteristics of the ultrasonic motor due to changes in environmental conditions, etc.

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

第1図は、本発明の1実施例の概略をしめす、ブロック
図、第2図は、超音波モータの駆動周波数と、駆動速度
、駆動効率、駆動電流の関係のl例を示す図である。第
3図は、超音波モータの等価回路を示す図である。第4
図は、駆動電圧を変えた場合の、駆動周波数と、駆動速
度の関係の1例を、示す図である。第5図は、駆動電圧
を、変えた場合の、超音波モータの共振周波数と反共振
周波数の変化を示す図である。第6図は、駆動電圧を変
えた場合に於ける、反共振周波数に於ける駆動速度の変
化を示す図である。第7図は、駆動周波数、駆動速度、
および駆動電圧波形とモニター電極の出力電圧波形との
位相差の関係のグラフである。第8図は、駆動電圧を変
えた場合の反共振周波数に於ける、駆動電圧波形とモニ
ター電極の出力電圧波形との位相差の変化を示す図であ
る。第9図は、駆動周波数と、駆動速度と、モニター電
極の出力電圧の関係を示した図である。第1O図は、駆
動電圧を変化した場合の、反共振周波数に於けるモニタ
ー電極の出力電圧の変化を示すグラフである。第11図
は、超音波モータを構成する圧電体の入力電極に誘導性
素子を、接続した図である。第12図は、駆動周波数と
、駆動速度と、誘導性素子の両端の電圧波形の位相差の
関係の1例を示した図である。第13図は、誘導性素子
に印加する電圧を変化した場合の、反共振周波数に於け
る該誘導性素子の両端の電圧波形の位相差の変化を示す
グラフである。第14図は、誘導性素子を介して駆動電
力を供給した場合の、駆動周波数と駆動速度と、超音波
モータの入力電極に於ける印加電圧の関係の1例を示す
グラフである。第15図は、反共振周波数において、誘
導性素子に印加する電圧値を、変化した場合の第14図
に於ける印加電圧の変化を示す図である。第16図は、
駆動周波数、駆動速度、および駆動電圧波形と入力電極
に流入する電流波形との位相差の関係を示すグラフであ
る。第17図は、駆動電圧を変化した場合の、反共振周
波数に於ける、駆動電圧と流入電流の移相差の関係を示
すグラフである、第18A、18B図は、本発明の第1
の実施例を示した図である。第19図は、位相周波数比
較器の回路図の1例を示した図である。第20図は、位
相周波数比較器の動作を示した図である。第21図は、
電圧制御発振器の入力電圧と、出力周波数の関係を示し
た図である。第22図は、シフトレジスタの動作を、説
明するタイミングチャートである。第23図は、第18
a図に示した実施例の動作を示したタイミングチャート
である。第24図は、可変出力電源の回路図の1例を示
した図である。第25図は、駆動電圧設定手段の1例を
示す回路図である。第26図は、第25図の回路の動作
を示す、タイミングチャートである。第27図は、第2
の実施例を示した図である。第28図は、第2の実施例
に於ける反共振周波数での、可変出力電源の出力電圧と
モニター電極の出力電圧の関係を示すグラフである。第
29図は、第3の実施例を示した図である。第30図は
、第4の実施例を示した図である。第31図は、第5の
実施例を示した図である。第32図および第33図は、
第6の実施例を示した図である。第34図は、超音波モ
ータの断面図、第35図は、圧電体の電極の配置を示す
図である。 [主要部分の符号の説明] ■・・・・・・・・・・・・駆動状態検出手段2・・・
・・・・・・・・・駆動周波数設定手段3・・・・・・
・・・・・・移相手段 4・・・・・・・・・・・・駆動電圧設定手段100・
・・・・・超音波モーター
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the driving frequency, driving speed, driving efficiency, and driving current of an ultrasonic motor. . FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of an ultrasonic motor. Fourth
The figure is a diagram showing an example of the relationship between drive frequency and drive speed when the drive voltage is changed. FIG. 5 is a diagram showing changes in the resonant frequency and anti-resonant frequency of the ultrasonic motor when the driving voltage is changed. FIG. 6 is a diagram showing the change in driving speed at the anti-resonant frequency when the driving voltage is changed. Figure 7 shows the driving frequency, driving speed,
and a graph of the relationship between the phase difference between the drive voltage waveform and the output voltage waveform of the monitor electrode. FIG. 8 is a diagram showing changes in the phase difference between the drive voltage waveform and the output voltage waveform of the monitor electrode at the anti-resonance frequency when the drive voltage is changed. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between drive frequency, drive speed, and output voltage of the monitor electrode. FIG. 1O is a graph showing the change in the output voltage of the monitor electrode at the anti-resonant frequency when the driving voltage is changed. FIG. 11 is a diagram in which an inductive element is connected to an input electrode of a piezoelectric body constituting an ultrasonic motor. FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between drive frequency, drive speed, and phase difference between voltage waveforms at both ends of an inductive element. FIG. 13 is a graph showing changes in the phase difference between the voltage waveforms across the inductive element at the anti-resonance frequency when the voltage applied to the inductive element is changed. FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between drive frequency, drive speed, and voltage applied to the input electrode of the ultrasonic motor when drive power is supplied through an inductive element. FIG. 15 is a diagram showing changes in the applied voltage in FIG. 14 when the voltage value applied to the inductive element is changed at the anti-resonance frequency. Figure 16 shows
7 is a graph showing the relationship between drive frequency, drive speed, and phase difference between the drive voltage waveform and the current waveform flowing into the input electrode. FIG. 17 is a graph showing the relationship between the drive voltage and the phase shift difference of the inflow current at the anti-resonance frequency when the drive voltage is changed.
It is a figure showing an example of. FIG. 19 is a diagram showing an example of a circuit diagram of a phase frequency comparator. FIG. 20 is a diagram showing the operation of the phase frequency comparator. Figure 21 shows
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the input voltage and output frequency of a voltage controlled oscillator. FIG. 22 is a timing chart illustrating the operation of the shift register. Figure 23 shows the 18th
3 is a timing chart showing the operation of the embodiment shown in FIG. FIG. 24 is a diagram showing an example of a circuit diagram of a variable output power supply. FIG. 25 is a circuit diagram showing an example of drive voltage setting means. FIG. 26 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG. 25. Figure 27 shows the second
It is a figure showing an example of. FIG. 28 is a graph showing the relationship between the output voltage of the variable output power source and the output voltage of the monitor electrode at the anti-resonant frequency in the second embodiment. FIG. 29 is a diagram showing the third embodiment. FIG. 30 is a diagram showing the fourth embodiment. FIG. 31 is a diagram showing the fifth embodiment. Figures 32 and 33 are
It is a figure showing a 6th example. FIG. 34 is a sectional view of the ultrasonic motor, and FIG. 35 is a diagram showing the arrangement of piezoelectric electrodes. [Explanation of symbols of main parts] ■・・・・・・・・・Drive state detection means 2...
...... Drive frequency setting means 3...
. . . Phase shifting means 4 . . . Drive voltage setting means 100.
・・・・・・Ultrasonic motor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)弾性体と、該弾性体を励振させる少なくとも一対
の入力電極部を有する圧電体とを有する超音波振動を利
用した超音波モータ(100)と、前記超音波モータの
駆動周波数を設定する駆動周波数設定手段(2)と、 前記駆動周波数設定手段の出力に基づいて互に位相差を
有する周波信号を出力する移相手段(3)と、 前記移相手段から出力された周波信号を前記超音波モー
タを駆動するのに必要な電圧に設定する駆動電圧設定手
段(4)と、 を有する超音波モータ駆動装置において、 前記超音波モータの駆動状態を検出し、その出力を前記
駆動周波数設定手段へ入力する駆動状態検出手段(1)
を備え、当該駆動状態検出手段の出力により、前記駆動
周波数設定手段が、前記超音波モータの駆動周波数を、
前記電圧に対して、当該超音波モータの駆動効率が最大
となる周波数に設定することを特徴とする超音波モータ
駆動装置。
(1) An ultrasonic motor (100) that uses ultrasonic vibration and includes an elastic body and a piezoelectric body that has at least one pair of input electrodes that excites the elastic body, and a driving frequency of the ultrasonic motor is set. drive frequency setting means (2); phase shifting means (3) for outputting frequency signals having a phase difference with each other based on the output of the driving frequency setting means; An ultrasonic motor drive device comprising: a drive voltage setting means (4) for setting a voltage necessary to drive the ultrasonic motor; detecting the drive state of the ultrasonic motor; and adjusting the output to the drive frequency setting; Drive state detection means (1) input to the means
Based on the output of the drive state detection means, the drive frequency setting means sets the drive frequency of the ultrasonic motor to:
An ultrasonic motor drive device characterized in that the voltage is set to a frequency that maximizes the driving efficiency of the ultrasonic motor.
(2)弾性体と、該弾性体を励振させる少なくとも一対
の入力電極部を有する圧電体とを有する超音波振動を利
用した超音波モータ(100)と、前記超音波モータの
駆動周波数を設定する駆動周波数設定手段(2)と、 前記駆動周波数設定手段の出力に基づいて互に位相差を
有する周波信号を出力する移相手段(3)と、 前記移相手段から出力された周波信号を前記超音波モー
タを駆動するのに必要な電圧に設定する駆動電圧設定手
段(4)と、 を有する超音波モータ駆動装置において、 前記超音波モータの駆動状態を検出し、その出力を前記
駆動電圧設定手段へ入力する駆動状態検出手段(1)を
備え、当該駆動状態検出手段の出力により、前記駆動電
圧設定手段が、前記超音波モータの駆動電圧を、前記周
波信号に対して、当該超音波モータの駆動効率が最大と
なる電圧に設定することを特徴とする超音波モータ駆動
装置。
(2) Setting an ultrasonic motor (100) using ultrasonic vibration that includes an elastic body and a piezoelectric body having at least one pair of input electrode parts that excites the elastic body, and a driving frequency of the ultrasonic motor. drive frequency setting means (2); phase shifting means (3) for outputting frequency signals having a phase difference with each other based on the output of the driving frequency setting means; An ultrasonic motor drive device comprising: drive voltage setting means (4) for setting a voltage necessary to drive the ultrasonic motor; detecting the drive state of the ultrasonic motor; and setting the output to the drive voltage setting; The drive voltage setting means includes a drive state detection means (1) for inputting an input to the drive state detection means, and the drive voltage setting means sets the drive voltage of the ultrasonic motor to the frequency signal according to the output of the drive state detection means. An ultrasonic motor drive device characterized in that the voltage is set to maximize drive efficiency.
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