JPH03261385A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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JPH03261385A
JPH03261385A JP2060501A JP6050190A JPH03261385A JP H03261385 A JPH03261385 A JP H03261385A JP 2060501 A JP2060501 A JP 2060501A JP 6050190 A JP6050190 A JP 6050190A JP H03261385 A JPH03261385 A JP H03261385A
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JP
Japan
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phase
ultrasonic motor
speed
vibrator
load
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Application number
JP2060501A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Yamaguchi
昌樹 山口
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03261385A publication Critical patent/JPH03261385A/en
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Abstract

PURPOSE:To drive an ultrasonic motor with a required speed while a highly efficient operation is maintained by a method wherein a detecting means which detects the fluctuation information of a load and a phase control means which controls the phase of an input voltage applied to an oscillator in accordance with the output of the detecting means are provided. CONSTITUTION:The electrode 26 of a first piezoelectric unit 22 and the electrodes 27a and 27b of second piezoelectric units 23a and 23b are connected to amplifiers 60a and 60b. A phase detecting circuit 63 is electrically connected to the amplifiers 60a and 60b and phase information is supplied to a control circuit 64. Further, the speed variation of an ultrasonic motor 30 is detected by a speed detecting means such as an optical encoder 65a and, at the same time, speed information is supplied to the control circuit 63. If the load of the ultrasonic motor fluctuates, the phase of an input voltage applied to an oscillator is controlled in accordance with the fluctuation.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超音波振動エネルギを駆動源とする超音波モ
ータの駆動装置に関し、さらに詳しくはその速度制御を
可能とした超音波モータに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic motor drive device that uses ultrasonic vibration energy as a drive source, and more particularly to an ultrasonic motor whose speed can be controlled. It is.

[従来技術] 近年、超音波振動子の高周波機械振動エネルギを利用し
、摩擦力を駆動源とする超音波モータか種々開発され、
応用研究か進められている。これは、超音波振動子に可
動子を圧着し、その圧着力に起因する摩擦力により推力
を発生して相対運動を行なうものである。その従来例と
して、定在波型超音波モータを第8図に示す。
[Prior art] In recent years, various types of ultrasonic motors have been developed that utilize the high-frequency mechanical vibration energy of ultrasonic vibrators and use frictional force as a driving source.
Applied research is underway. In this method, a movable element is pressed against an ultrasonic vibrator, and thrust is generated by frictional force caused by the pressing force to perform relative motion. As a conventional example, a standing wave type ultrasonic motor is shown in FIG.

リニア超音波モータ1は、ヨーク2に超音波振動子3が
固定されており、該超音波振動子3の一端に駆動部4が
形成されている。該駆動部4には、可動子5がゴムロー
ラ6により圧着されており、該可動子5は前記ヨーク2
に固定されたリニアヘアリング7a及び7bによって支
持されている。
In the linear ultrasonic motor 1, an ultrasonic vibrator 3 is fixed to a yoke 2, and a drive section 4 is formed at one end of the ultrasonic vibrator 3. A movable element 5 is pressed onto the drive section 4 by a rubber roller 6, and the movable element 5 is attached to the yoke 2.
It is supported by linear hair rings 7a and 7b fixed to.

上述のように構成されたリニア超音波モータ1に於て、
超音波振動子3を励振すると、前記可動子5は該超音波
振動子3の略楕円運動振動による駆動力を受け、図中矢
印Aの方向に動く。この駆動力は、前記駆動部4と前記
可動子5との摩擦力によって発生するものである。
In the linear ultrasonic motor 1 configured as described above,
When the ultrasonic transducer 3 is excited, the movable element 5 receives a driving force due to the substantially elliptical vibration of the ultrasonic transducer 3, and moves in the direction of arrow A in the figure. This driving force is generated by the frictional force between the drive section 4 and the movable element 5.

このような超音波モータに於いては、高速度駆動或は定
速度駆動を行なうために、例えば特開昭59−2044
77号公報にみられるように、超音波振動子に振動状態
検出用の圧電素子を設け、該超音波振動子の振動振幅或
は駆動周波数等を制御して速度制御を行なうものが多か
った。
In order to perform high-speed drive or constant-speed drive in such an ultrasonic motor, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-2044
As seen in Japanese Patent No. 77, in many cases, an ultrasonic vibrator is provided with a piezoelectric element for detecting a vibration state, and speed control is performed by controlling the vibration amplitude or drive frequency of the ultrasonic vibrator.

[発明が解決しようとする課題] 上述の超音波モータにおいては、所望速度に応じて振動
振幅或は駆動周波数等を制御している。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned ultrasonic motor, the vibration amplitude, drive frequency, etc. are controlled according to the desired speed.

しかし、それだけでは最適な条件で超音波モータを駆動
できず、必ずしも高効率動作条件で制御しているとはい
えなかった。つまり、定在波型超音波モータに於いては
、負荷の変動によって最適な入力電圧位相が変化し、駆
動特性に影響を及ぼすという問題点があった。
However, this alone did not allow the ultrasonic motor to be driven under optimal conditions, and it could not necessarily be said that the ultrasonic motor was controlled under highly efficient operating conditions. In other words, the standing wave type ultrasonic motor has a problem in that the optimal input voltage phase changes due to load fluctuations, which affects the drive characteristics.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、定在波型超音波モータに於いて、負荷変動時
に、入力電圧の位相制御を行なうことにより、高効率動
作を維持しつつ所望の速度で駆動できる定在波型超音波
モータを得ることをその目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and maintains high efficiency operation in a standing wave type ultrasonic motor by controlling the phase of the input voltage during load fluctuations. The purpose of this invention is to obtain a standing wave type ultrasonic motor that can be driven at a desired speed.

[課題を解決するための手段] この目的を達成するために本発明の超音波モータの速度
制御装置では、振動方向が互いに略直交する少なくとも
2つの振動が励振される振動子を備えた定在波型超音波
モータに於いて、前記定在波型超音波モータの負荷の変
動情報を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に応
じて振動子に加わる入力電圧の位相を制御するための位
相制御手段とを備えている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the speed control device for an ultrasonic motor of the present invention includes a stationary vibrator that is excited with at least two vibrations whose vibration directions are substantially orthogonal to each other. In the wave type ultrasonic motor, a detection means for detecting load variation information of the standing wave type ultrasonic motor, and a detection means for controlling the phase of the input voltage applied to the vibrator according to the output of the detection means. and phase control means.

[作用コ 上記の構成を有する定在波型超音波モータの速度制御装
置は、起動時或は負荷変動時に複合振動子の振動姿態が
変化し、その結果該超音波モータの負荷が変動した時に
、その変動に応じて振動子に加わる入力電圧の位相を制
御する。
[Operation] The speed control device for a standing wave type ultrasonic motor having the above configuration changes when the vibration mode of the compound vibrator changes at startup or when the load fluctuates, and as a result, the load on the ultrasonic motor fluctuates. , the phase of the input voltage applied to the vibrator is controlled according to its fluctuation.

[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。
[Example] Hereinafter, an example embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に用いる複合振動子は、例えば特願平1−468
66号の願書に添付した明細書及び図面により提案され
ているような機械共振器を含んだ複合振動子を用いれば
よい。以下にその構成の一例を第1図を参照しつつ説明
する。
The composite vibrator used in the present invention is disclosed in Japanese Patent Application No. 1-468, for example.
A composite vibrator including a mechanical resonator as proposed in the specification and drawings attached to application No. 66 may be used. An example of the configuration will be described below with reference to FIG.

複合振動子11は、矩形角柱形状を有する弾性体21の
上面に、該弾性体21に曲げ振動を励振するための第1
圧電体22か着設されている。該弾性体21に於いて、
前記着設面と略直交する側面には、該弾性体21に縦振
動を励振するための第2圧電体23a及び23bが着設
されている。
The composite vibrator 11 has a first oscillator on the upper surface of an elastic body 21 having a rectangular prism shape for exciting bending vibration in the elastic body 21.
A piezoelectric body 22 is also attached. In the elastic body 21,
Second piezoelectric bodies 23a and 23b for exciting longitudinal vibration in the elastic body 21 are attached to the side surfaces substantially perpendicular to the attachment surface.

前記弾性体21の長手方向中心は、該弾性体21を固定
するための固定ボルト24a及び24bにより固定され
ている。該固定ボルト24a及び24bの他の一端は、
基台25a及び25bに固定されている。
The longitudinal center of the elastic body 21 is fixed by fixing bolts 24a and 24b for fixing the elastic body 21. The other ends of the fixing bolts 24a and 24b are
It is fixed to bases 25a and 25b.

前記第1圧電体22の上面には、電極27a及び27b
が着設されている。また前記弾性体21自身は、アース
電極を兼ねており、該弾性体は前記固定ボルト24a及
び24bを介して基台2Sa及び25bに接地されてい
る。
Electrodes 27a and 27b are provided on the upper surface of the first piezoelectric body 22.
has been installed. The elastic body 21 itself also serves as a ground electrode, and is grounded to the bases 2Sa and 25b via the fixing bolts 24a and 24b.

さらに該弾性体21は、その厚さ方向に所定の周波数f
に於いて両端自由端2次モードで曲げ振動し、且つ同一
の周波数fに於いて長さ方向に両端自由端1次モードで
縦振動するように形状寸法を調節されている。
Furthermore, the elastic body 21 has a predetermined frequency f in its thickness direction.
The shape and dimensions are adjusted so that it bends in a secondary mode at both free ends, and longitudinally vibrates in a primary mode at both free ends in the longitudinal direction at the same frequency f.

一般に、弾性体中を伝ばんする縦振動の共振周波数は、
弾性体の長さに依存する。また弾性体の厚さ方向の曲げ
振動の共振周波数は、前記長さ及び厚さに依存する。従
って、前述のような弾性体21を設計することは容易で
あるので、その詳細は省く。
Generally, the resonant frequency of longitudinal vibration propagating in an elastic body is
Depends on the length of the elastic body. Further, the resonance frequency of bending vibration in the thickness direction of the elastic body depends on the length and thickness. Therefore, since it is easy to design the elastic body 21 as described above, the details thereof will be omitted.

以上のように構成された複合振動子11の作用を以下に
説明する。まず、第1圧電体22に前記周波数fの交流
電圧を印加して振動させると、前記弾性体21は曲げ振
動2次モードで共振し、定在波が励振される。次に第2
圧電体23a及び23bに前記周波数fの交流電圧を印
加して振動させると、前記弾性体21は縦振動1次モー
ドで振動し、定在波が励振される。つまり、前記固定ボ
ルト24及び24で固定される位置は、各定在波の節と
なっている。
The operation of the composite vibrator 11 configured as described above will be explained below. First, when an alternating current voltage of the frequency f is applied to the first piezoelectric body 22 to cause it to vibrate, the elastic body 21 resonates in the second-order mode of bending vibration, and a standing wave is excited. Then the second
When the piezoelectric bodies 23a and 23b are vibrated by applying an alternating current voltage of the frequency f, the elastic body 21 vibrates in the first-order mode of longitudinal vibration, and a standing wave is excited. In other words, the positions fixed by the fixing bolts 24 and 24 are the nodes of each standing wave.

この時、前記第1圧電体22と第2圧電体23及び23
に印加する電圧の振幅及び位相を調節すると、前記弾性
体21には任意の形状の略楕円振動を発生することが可
能となる。
At this time, the first piezoelectric body 22 and the second piezoelectric bodies 23 and 23
By adjusting the amplitude and phase of the voltage applied to the elastic body 21, it is possible to generate approximately elliptical vibration of any shape in the elastic body 21.

尚、上記実施例では縦振動1次モードと曲げ振動2次モ
ードを励振し、その合成により略楕円運動振動を発生す
る複合振動子について説明したが、これに限定されるも
のではなく、縦振動、曲げ振動、せん断振動、ねじり振
動など、種々の振動の合成が考えられ、また高次モード
を利用してもよい。
In the above embodiment, a compound vibrator was described that excites the first-order mode of longitudinal vibration and the second-order mode of bending vibration, and generates substantially elliptical motion vibration by combining them, but the present invention is not limited to this. , bending vibration, shear vibration, torsional vibration, etc., can be considered, and higher-order modes may also be used.

上述の複合振動子11を好適に利用した超音波モータの
基本動作原理について、第2図及び第3図を参照しつつ
説明する。同図に於て、第1図と同じ符号の付された各
部材は、前記詳述した各構成部材と同一であることを示
している。
The basic operating principle of an ultrasonic motor that suitably utilizes the above-mentioned composite vibrator 11 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. In this figure, each member given the same reference numeral as in FIG. 1 indicates that it is the same as each component described in detail above.

第2図に於て、超音波モータ30は、前記複合振動子1
1の最大振幅を与える両端部に、駆動子32を形成し、
さらに第2弾性体であるレール34に当接されて構成さ
れている。
In FIG. 2, the ultrasonic motor 30 is connected to the composite vibrator 1.
A driver element 32 is formed at both ends giving a maximum amplitude of 1,
Furthermore, it is configured to be in contact with a rail 34 which is a second elastic body.

第3図は、複合振動子11の圧電体22及び23a、2
3bに印加する入力信号の電圧波形を示した図である。
FIG. 3 shows the piezoelectric bodies 22 and 23a, 2 of the composite vibrator 11.
3b is a diagram showing a voltage waveform of an input signal applied to the terminal 3b.

複合振動子11に交流電気信号を印加して励振させると
、該複合振動子11は第2図(a)乃至(d)に示され
るような縦及び曲げ振動を繰り返すことによって駆動力
を発生する。すなわち、第2図(a)では縦振動の伸縮
時に、駆動部32の左端がレール34に接するように両
振動の位相が調節されている。次に時間とともに第2図
(a)・(b)・(c)と該複合振動子11の形状が変
化することによって、今度は縦振動の収縮時に駆動部3
2の右端かレール34に接する。この駆動子32とレー
ル34とが接するときに、それらの摩擦力に起因する駆
動力を受け、所定方向に推力を発生するものである。
When an AC electric signal is applied to the composite vibrator 11 to excite it, the composite vibrator 11 generates a driving force by repeating vertical and bending vibrations as shown in FIGS. 2(a) to (d). . That is, in FIG. 2(a), the phases of both vibrations are adjusted so that the left end of the drive section 32 comes into contact with the rail 34 during expansion and contraction of the longitudinal vibration. Next, as the shape of the composite vibrator 11 changes as shown in FIGS. 2(a), (b), and (c) over time, the drive unit 3
The right end of 2 touches the rail 34. When the driver 32 and the rail 34 come into contact with each other, they receive a driving force due to the frictional force between them and generate thrust in a predetermined direction.

その方向は、同図中矢印A及びBで示されるように、常
に同一方向を向いている。該複合振動子11の速度は、
前記入力信号の電圧及び位相によって調節可能であり、
又その駆動方向は該位相により任意に変えられる。
The directions always point in the same direction, as shown by arrows A and B in the figure. The speed of the composite vibrator 11 is
adjustable by the voltage and phase of the input signal;
Further, the driving direction can be arbitrarily changed depending on the phase.

次に、リニア超音波モータ30を構成した具体例を、第
4図及び第5図を参照しつつ説明する。
Next, a specific example of the configuration of the linear ultrasonic motor 30 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図に於て、前記複合振動子11は、その節に於て支
持部材40か形成されている。該支持部材40は、ヨー
ク41に設けられた溝42で上下方向に自由度を有する
よう支持されている。前記ヨークは、2本のリニアベア
リング43a及び43bによって基台44上に固定され
、第4図中矢印へ方向に移動可動となっている。
In FIG. 4, the composite vibrator 11 has support members 40 formed at its nodes. The support member 40 is supported by a groove 42 provided in a yoke 41 so as to have a degree of freedom in the vertical direction. The yoke is fixed on a base 44 by two linear bearings 43a and 43b, and is movable in the direction of the arrow in FIG.

一方、前記複合振動子11の上部には、板バネ50、バ
ネ押え51、バネガイド52及びホルダ53より構成さ
れる圧着機構が形成されている。
On the other hand, on the upper part of the composite vibrator 11, a crimping mechanism is formed which includes a leaf spring 50, a spring presser 51, a spring guide 52, and a holder 53.

これらは、ホルダ53に支持されているバネガイド52
に形成されたスクリュウミゾに沿って、バネ押え51を
回転することにより、板バネ50の高さを調節し、圧着
力を制御するものである。
These are the spring guides 52 supported by the holder 53.
By rotating the spring presser 51 along the screw groove formed in the plate spring 50, the height of the leaf spring 50 is adjusted and the pressing force is controlled.

又、前記基台44上には、前記レール34が前記複合振
動子11の駆動子32に当接するように設置されている
。ただし、光学式エンコーダ65a及び65bについて
は後に詳しく述べるので、ここでは省略する。
Further, the rail 34 is installed on the base 44 so as to come into contact with the driver 32 of the composite vibrator 11. However, since the optical encoders 65a and 65b will be described in detail later, they will be omitted here.

以上のような構成をとっているので、上述の超音波モー
タ30に於いては、固定子側のレール34に構造上の制
限かなく、簡単な支持機構を設けるだけで、任意の曲率
の軌道を構成することができる。又、超音波モータは、
非駆動時には摩擦力で保持されており、その力は通常該
超音波モータの2倍から5倍以上の大きい値であるので
、0〜90度の任意の角度の坂も構成することかできる
ものである。
With the above configuration, the above-mentioned ultrasonic motor 30 has no structural restrictions on the rail 34 on the stator side, and can create a trajectory of any curvature by simply providing a simple support mechanism. can be configured. Also, the ultrasonic motor is
When not driven, it is held by frictional force, and this force is usually 2 to 5 times larger than that of the ultrasonic motor, so it can form slopes of any angle from 0 to 90 degrees. It is.

ここで、該超音波モータ30に設けられた速度制御装置
の構成につき、第6図を参照しつつ以下に説明する。
Here, the configuration of the speed control device provided in the ultrasonic motor 30 will be explained below with reference to FIG. 6.

前記第1圧電体22の電極26及び前記第2圧電体23
a及び23bの電極27a及び27bには、アンプ60
a及び60bに結線されており、該アンプ60a及び6
0bの入力端子にはフェーズシフタ61を通して発振器
62か接続されている。又、前記アンプ60a及び60
bには、位相検出回路63が電気的に接続され、制御回
路64に位相情報を送るよう構成されている。
The electrode 26 of the first piezoelectric body 22 and the second piezoelectric body 23
The amplifier 60 is connected to the electrodes 27a and 27b of a and 23b.
a and 60b, and the amplifiers 60a and 6
An oscillator 62 is connected to the input terminal 0b through a phase shifter 61. Moreover, the amplifiers 60a and 60
A phase detection circuit 63 is electrically connected to b and is configured to send phase information to a control circuit 64.

一方、前記2本のリニアベアリング43a及び43bの
一方である43bには、第4図に示されるように、光学
式エンコータのスリット65bか形成されており、該光
学式エンコーダの読み取り部65aは前記ヨーク41に
設けられている。その電気出力は、前記制御回路64に
接続されている。さらに、該制御回路64には、フェー
ズシフタ61が接続され、位相制御が可能となっている
On the other hand, as shown in FIG. 4, a slit 65b of an optical encoder is formed in 43b, which is one of the two linear bearings 43a and 43b. It is provided on the yoke 41. Its electrical output is connected to the control circuit 64. Furthermore, a phase shifter 61 is connected to the control circuit 64 to enable phase control.

超音波モータの速度と位相との関係は、実際には第7図
の速度−位相特性に示されるように、速度制御をまった
くしなければ、負荷がO〜0.3kgfに変化しただけ
で、その速度はかなり変化するとともに、位相に対して
も大きな依存性を示し、負荷によって最大速度が得られ
る位相も異なっている。すなわち、無負荷状態に於いて
最大速度が得られる位相θ=±90度で駆動すると、負
荷0゜3 kgfに於いては、位相を制御すれば約0.
1m/Sが得られるのに対して、制御しないと0.08
5m/sLか得られず、場合によってはまったく動作し
なくなると言う問題がある。よって、超音波モータでは
、起動時或は負荷変動時に位相調節を行なうことによっ
て、常に安定した速度で駆動できるとともに、負荷変動
があっても速度変化を小さくできる。
In reality, the relationship between the speed and phase of the ultrasonic motor is as shown in the speed-phase characteristics in Figure 7. If no speed control is performed, the load changes only from 0 to 0.3 kgf. The speed varies considerably and also shows a strong dependence on phase, with the phase at which maximum speed is obtained depending on the load. In other words, when driving at a phase θ = ±90 degrees that provides the maximum speed in a no-load state, at a load of 0°3 kgf, if the phase is controlled, the speed will be approximately 0.0°.
1m/S is obtained, whereas without control it is 0.08
There is a problem in that it is not possible to obtain 5 m/sL, and in some cases it does not work at all. Therefore, the ultrasonic motor can be driven at a stable speed at all times by adjusting the phase at startup or when the load fluctuates, and the speed change can be reduced even when the load fluctuates.

以下に、その速度制御方法につき説明する。The speed control method will be explained below.

初め、入力電圧位相θlに於いて速度v1で駆動されて
いた超音波モータ30は、負荷変動により、前記複合振
動子11と前記レール34との接触状態が変化するなど
種々の要因によって、該複合振動子11の振動姿態が変
化し、その結果超音波モータ30の速度が■1からV2
に変化する。この速度変化を、前記光学式エンコーダ6
5などの速度検出手段によって検出し、同時に制御回路
63に速度情報v1及びv2を送る。この時、該速度か
■1>v2と低下していると、該制御回路63は複合振
動子11の入力電圧位相θ1を初期位相値θ1の近傍に
於いて変化させるようにフェースシフタ61に信号を送
る。そして、該位相変化にともなう速度変化を再び前記
光学式エンコーダ65で検出し、前記制御回路64に再
び速度情報v3が送られる。その結果、該速度情報を比
較して、最大速度か得られるときの位相θ2か該制御回
路64によって検出される。そして、該制御回路64は
該位相θ2に於いて超音波モータ30が駆動されるよう
に、フェーズシフタ61の位相を決定する。
Initially, the ultrasonic motor 30, which was driven at a speed v1 with an input voltage phase θl, changes due to various factors such as changes in the contact state between the composite vibrator 11 and the rail 34 due to load fluctuations. The vibration mode of the vibrator 11 changes, and as a result, the speed of the ultrasonic motor 30 changes from ■1 to V2.
Changes to This speed change is detected by the optical encoder 6.
5 or the like, and simultaneously sends speed information v1 and v2 to the control circuit 63. At this time, if the speed is decreasing (1>v2), the control circuit 63 sends a signal to the face shifter 61 to change the input voltage phase θ1 of the composite vibrator 11 to near the initial phase value θ1. send. Then, the speed change accompanying the phase change is detected again by the optical encoder 65, and speed information v3 is sent to the control circuit 64 again. As a result, the speed information is compared and the control circuit 64 detects the phase θ2 when the maximum speed is obtained. Then, the control circuit 64 determines the phase of the phase shifter 61 so that the ultrasonic motor 30 is driven at the phase θ2.

該速度がyl<v2の時も、同様の動作をする。A similar operation is performed when the speed is yl<v2.

つまり、一般に負荷と速度は相関を有するので、負荷の
変動情報の一例として、超音波モータの速度変化を用い
ている。
In other words, since load and speed generally have a correlation, the change in speed of the ultrasonic motor is used as an example of load change information.

以上のような構成をとっているので、超音波モータ30
に於いては、負荷変動によらず常に所望の速度、ここで
は最大速度で駆動することが可能である。つまり、定在
波型超音波モータは進行波型超音波モータに比べ、入力
端子位相制御できると言う利点を有しているが、本発明
によりその利点を十分に生かすことができ、その結果、
優れた超音波モータを得ることができる。上述のような
速度と位相の関係は、構造が非常に簡単な角柱形複合共
振器を用いることによって、顕著に表われる。すなわち
、角柱形複合共振器11は、該速度制御に非常に適して
いると考えられる。逆に、複数の弾性体を組み合わせた
り、ボルト締め構造を用いたランジュバン型振動子に於
いては、その構造の複雑さから、位相以外の条件により
速度変化が起こりやすいと考えられる。
With the above configuration, the ultrasonic motor 30
In this case, it is possible to always drive at a desired speed, here the maximum speed, regardless of load fluctuations. In other words, a standing wave type ultrasonic motor has an advantage over a traveling wave type ultrasonic motor in that the input terminal phase can be controlled, and the present invention makes it possible to fully utilize this advantage, and as a result,
You can get an excellent ultrasonic motor. The above-mentioned relationship between speed and phase can be clearly expressed by using a prismatic composite resonator with a very simple structure. In other words, the prismatic composite resonator 11 is considered to be very suitable for this speed control. On the other hand, in a Langevin type vibrator that combines a plurality of elastic bodies or uses a bolted structure, speed changes are likely to occur due to conditions other than phase due to the complexity of the structure.

本実施例に於いては、速度情報に基つき位相制御を行な
う例について説明したが、それに限定されるものではな
く、前記複合振動子に振動状態検出用の圧電素子を、例
えば、たて振動を検出しやすい電極27a、bの上部に
着設するなどして、振幅の変化を検出し、振幅の大小は
速度の大小に相関するので、前述の速度制御と同様の制
御をして位相制御を行なうことも可能である。
In this embodiment, an example in which phase control is performed based on speed information has been described, but the present invention is not limited to this. The change in amplitude is detected by attaching the electrodes 27a and 27b above the electrodes 27a and 27b, which are easy to detect.Since the magnitude of the amplitude is correlated with the magnitude of the speed, the phase control is performed using the same control as the speed control described above. It is also possible to do this.

又、予め、負荷に応じて変わる速度−位相特性をメモリ
ーに記憶させて、負荷の値を検知して、その負荷の時に
、所望の速度が得られる位相をメモリーより呼び出して
位相を制御してもよい。
Also, the speed-phase characteristics that change depending on the load are stored in memory in advance, the load value is detected, and the phase that provides the desired speed at that load is recalled from the memory and the phase is controlled. Good too.

さらに、本実施例に於いては速度変化の検出手段として
、光学式エンコーダ63を例にとり説明したが、これに
限定されるものではなく、磁気式エンコーダなどその他
種々の方法が考えられる。
Furthermore, in this embodiment, the optical encoder 63 has been described as an example of a speed change detection means, but the present invention is not limited to this, and various other methods such as a magnetic encoder can be used.

一方、上記実施例に於いては、角柱形複合共振器を例に
とり説明したが、それに限定されるものではなく、略平
板形状の共振器を用いても同様な効果が得られる。
On the other hand, although the above embodiments have been described using a prismatic composite resonator as an example, the present invention is not limited thereto, and similar effects can be obtained by using a substantially flat resonator.

また、本実施例に於いて弾性体の励振源として圧電体を
用いたが、その形状は平板に限らず円板状、積層形状な
ど種々の形状が考えられる。
Further, in this embodiment, a piezoelectric body is used as an excitation source for the elastic body, but its shape is not limited to a flat plate, but various shapes such as a disk shape and a laminated shape can be considered.

またさらに、本実施例では圧着機構に於て板バネを例に
とり説明したが、それに限定されるものではなく、コイ
ルバネ等の種々のバネや、磁気力の応用などが考えられ
る。
Further, in this embodiment, the crimping mechanism has been described using a leaf spring as an example, but the present invention is not limited to this, and various springs such as coil springs, application of magnetic force, etc. can be considered.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が
考えられる。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

[発明の効果コ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、定在波型超音波モータに於いて負荷変動時に、位相制
御を行なうことにより、高効率動作を維持しつつ所望の
速度で速度制御を行なう定在波型超音波モータが実現で
きる。
[Effects of the Invention] As is clear from the detailed description above, according to the present invention, by performing phase control during load fluctuations in a standing wave type ultrasonic motor, high efficiency operation can be maintained. A standing wave type ultrasonic motor that performs speed control at a desired speed can be realized.

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

第1図から第7図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、 第1図は、本実施例に用いる複合振動子の説明図であり
、 第2図は、超音波モータの動作説明を示す図であり、 第3図は、複合振動子の圧電体に印加する入力信号の電
圧波形を示す図であり、 第4図は、本発明の超音波モータの上面及び側面を示す
図であり、 第5図は、第4図中におけるC−C−断面を示す図であ
り、 第6図は、超音波モータの速度制御装置を示す図であり
、 第7図は、超音波モータの速度−位相特性を示す図であ
る。 第8図は、超音波モータの従来例を示す図である。 1 複合振動子 1 2 23a及び23b 3 4 5 角柱形弾性体 第1圧電体 第2圧電体 位相検出手段 位相制御手段 速度検出手段 第3図
1 to 7 show embodiments embodying the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram of a composite vibrator used in this embodiment, and FIG. 2 is an illustration of an ultrasonic motor. FIG. 3 is a diagram showing the voltage waveform of the input signal applied to the piezoelectric body of the composite vibrator; FIG. 4 is a diagram showing the top and side views of the ultrasonic motor of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a CC cross section in FIG. 4, FIG. 6 is a diagram showing a speed control device for an ultrasonic motor, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing speed-phase characteristics of a motor. FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of an ultrasonic motor. 1 Composite vibrator 1 2 23a and 23b 3 4 5 Prismatic elastic body First piezoelectric body Second piezoelectric body Phase detection means Phase control means Speed detection means FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.振動方向が互いに略直交する少なくとも2つの振動
が励振される振動子を備えた定在波型超音波モータに於
いて、 前記定在波型超音波モータの負荷の変動情報を検出する
検出手段と、 前記検出手段の出力に応じ、振動子に加わる入力電圧の
位相を制御するための位相制御手段とを具備することを
特徴とする超音波モータ。
1. In a standing wave type ultrasonic motor equipped with a vibrator that is excited with at least two vibrations whose vibration directions are substantially orthogonal to each other, a detection means for detecting load fluctuation information of the standing wave type ultrasonic motor; and a phase control means for controlling the phase of the input voltage applied to the vibrator according to the output of the detection means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06178559A (en) * 1992-12-10 1994-06-24 Tamura Electric Works Ltd Method for driving ultrasonic motor
JP2020025465A (en) * 2013-11-27 2020-02-13 キヤノン株式会社 Vibration type actuator drive device, focus lens drive device, and imaging apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06178559A (en) * 1992-12-10 1994-06-24 Tamura Electric Works Ltd Method for driving ultrasonic motor
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