JPH03285576A - ロータリ磁気エンコーダ一体形超音波サーボモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野コ 本発明は、超音波振動を利用して超音波振動子の往復運
動を回転子の回転方間の運動に変換させるようにしたも
ので１特にサーボ用に適するようにロータリ磁気エンコ
ーダー体形とした超音波サーボモータに関し１別個新た
に高価且つ大型のエンコーダを用いることなく、超音波
モータの構成要素を利用してロータリ磁気エンコーダー
体形とすることで、超音波モータを超音波サーボモータ
に構成し、信義性に優れた高精度のロータリ磁気エンコ
ーダー体形超音波サーボモータを安価且つ小型に構成で
きるようにしたものである。

［従米技術とその問題点］ 超音波モータは、超音波の持つ強力な振動エネルギを利
用して機械エネルギを得るようにしたアクチュエータで
あり、近年、この種のモータが実用化されるに至ってい
る。

この種の超音波モータとしては、固定子と回転子と備え
、これらの固定子と回転子のうち少なくとも一方は、複
数の電歪素子で駆動される一つの振動子を含み、前配電
歪素子の引き出しリード線は駆動を源に接続され、固定
子と回転子はトルクを伝達する為に振動子の表面上の少
なくとも一点において互いに押し合い、そして電歪素子
に加える超音波エネルギを機械振動エネルギに変換させ
、該機械的振動エネルギを回転子の一方向運動に変換で
きるようにした技術が特開昭５２−２９１９２号公報等
に開示されている。

なお、ここでは２機械的振動エネルギとして表面弾性波
（進行振動波）を用い、該弾性波によって回転子を摩擦
駆動するようにし、がっ、その際少なくとも、一つの電
歪素子の振動によって定在波を発生させるような構成の
超音波モータについて述べる。

第１３図は、この種の超音波モータの原理を示すもので
、１は回転子、２は弾性振動子とする。

Ｘ軸は、＠動子２の表面上に起きる表面波（進行振動波
）の進行方向を示し、２載はその法線方向とする。

弾性振動子２には１図示しない電歪素子により、振動を
与えると、進行振動波が発生し、振動子２の表面上を伝
搬していく。この振動波は、縦波と横波を伴った振動波
で、その質点の運動は楕円軌道を描く振動となる。

質点Ａについて着目すると、短載福Ｕ、長軸幅Ｗの楕円
運動を行っており、振動波の進行方向を−Ｘ方向とする
と楕円運動は反時計方向に回転している。

この振動波は、−波長ごとに頂点Ａ、Ａ’・を有し、そ
の頂点速度は、Ｘ成分のみであって、■＝２πｆｕ（た
だし、では振動振動数）である、そこで、この表面に回
転子１の表面を加圧接触させると１回転子１の表面は、
頂点Ａ　　Ａ’　　　・　　のみに接触するから１回転
子１は振動子２との摩擦力により矢印＼方向に駆動され
ることになる。

矢印＼方向の回転子１の回転速度は、振動数ｆに比例す
る。また、加圧接触によるｒ′Ｊ擦駆動駆動うため、短
軸幅Ｕばかっでなく、長軸幅Ｗにも依存する。すなわち
１回転子１の回転速度は、楕円運動の大きさに比例１−
１楕円振動の大きい方が速度が速いことになる。したが
って１回転子１の速度は、電歪素子に加える電圧に比例
する。

第１４図は１回転形超音波モータにおける弾性振動子と
電歪素子の分解斜視図で、同図に示すように電歪素子３
は、電歪素子３ａ群と電歪素子３ｂ群とからなる。複数
の電歪素子３ａ群は、振動波の波長＾の２分の１のピッ
チで配列され、複数の電歪素子３ｂ群も同じく＾／２ピ
ッチで配列されている。

なお、電歪素子３は、このように複数並べず第１５図に
示すように環状の単体の素子３にし。

それを上記ピッチに分極処理し１分極処理部３ａと３ｂ
とにしてもよい。電歪素子３ａと３ｂの相互のピッチは
、（ｎｏ　　　１／′４）　λ　（但し。

ｎＱ　＝Ｑ、１．２．　　・・　）すれた位相差的配列
がなされる。

電歪素子３ａの各々には、リード線４か接続され、＠歪
素子３ｂの各々にはリード線５か接続されて、その各々
は、電源７と９０°位相器８に接続される（第１６図参
照）。

また振動子２には、リード線６が接続され、交流電源７
に接続される。

このように構成された超音波モータの動作原理は、第１
６図に示すようになる。

上記したように電歪素子３ａ及び３ｂは１弾性振動子２
の共振周波数から最も効率の良く進行振動波を得ること
のできるような間隔で弾性振動子２に貼着した９例えば
ＰｚＴ等の電歪素子であり、第１６図においては、振動
子２に接着された電歪素子３ａ、３ｂは、説明の便宜上
、隣接して現れているが、上記のλ／４の位相ずれの条
件を満足しているため、第１４図に示す電歪素子３ａ、
３ｂ群の配列と実質的に等価なものである。

電歪素子３ａはリード線４に、電歪素子３ｂはリードｍ
５に接続されている。

第１６図において１電歪素子３ａ、３ｂ中の−は、交流
電源が正側の周期にあるとき伸び、−は正側の周期で縮
む状態になっていることを示している。

振動子２を電歪素子３ａ及び３ｂの一方のｔ極にし、を
歪素子３ａには交流電源７から、■−ＶｏＳ１ｎω、と
いう交流電圧を供給しており図からも明らかなように、
リード線４には■＝ＶＯｓｉｎωｔの交流電圧が加わる
。を歪素子３ｂには９０°位相器８によつＶ　＝　Ｖ　
（３Ｓ　Ｌ　ｎ（ωｔ：π／２）の交流電圧が加えられ
る。

式中の−、−は１回転子１の回転方向に従って位相器８
によって切り換える。すなわち、９０゜位相器８によっ
て７＠に切り換えると一９０゛位相がずれて正方向に動
き、−側に切り換えると一９０°位相がずれて逆方向に
動く。

いま、位相器８を一側に切り換えてあり、を歪素子３ｂ
には、　Ｖ＝Ｖ（、ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ　−π／　２）
の交流電圧が印加されるとする。電歪素子３ａが、単独
で電圧Ｖ＝Ｖｇｓｉｎωｔにより振動した場合は、同図
（ａ＞に示すような定在波による振動が起こり、電歪素
子３ｂが、単独で電圧Ｖ−Ｖ、）ｓｉｎ（ωを一π／２
）により振動した場合は、同図（ｂ）に示すような定在
波による振動が起こる。上記位相のずれた２つの交流を
同時に各々の電歪素子３ａ、３ｂに印加すると、振動波
は進行性になる。

同図（イ）〜（ニ）は１時間に応じた振動子２の振動状
態を示し、（イ）は時間ｔ＝２ｎπ／ω、（ロ）はｔ＝
π／２ω−２ｎπ／ω。

（ハ）はｔ＝π／ω工２ｎπ／ω、（ニ）はｔ＝３π／
２ωの時のもので、振動波の波面はχ方向に進行する。

このような進行性の振動波は、縦波と横波を件っており
、第１３図に示すように振動子２の駆動面の任意の質点
は反時計方向の楕円運動を行う。したがって、駆動面に
圧接される回転子１がＮ方向に回転する。

ここで、９０°位相器８によって、−９０”位相をずら
せば、振動波は−Ｘ方向に進行し、駆動面に圧接される
回転子１はＮ方向と逆方向に回転する。

このように進行性振動波によって駆動される超音波モー
タは、極めて簡単な構成で正逆転の切換が可能となって
いる。

しかし、このように有用な超音波モータにおいて、これ
をサーボをめ）けて各種の速度制御１位置制御を行うに
は、エンコーダ等の各種の回転量検出手段が必要になる
。

特に超音波モータでは、微妙なミクロン単位の回転送り
等の偏位が可能なため、用いるニンニクも高精度のもの
を用いれば、より高精度の位置決め制御等が可能になる
。しかしながら、この超音波モータに高精度のエンコー
ダを付設すると。

このエンコーダ等が大きくなり、また超音波モータは振
動を利用していることから、エンコーダとのカップリン
グ精度もシビアに要求され、大型且つ高価なエンコーダ
付き超音波モータになる欠点があった。また上記のよう
に単体としてのエンコーダを用いる変わりに、エンコー
ダの構成要素　例えばロータの上面あるいは外周にロー
タリ磁気エンコーダスケールを固定し、空隙を介して該
ロータリ磁気エンコーダスケールのＸｉ、Ｓ極の磁極を
検出する磁気センサを固定側に配設固定したロータリ磁
気エンコーダ一体形超音波すボモータを提供してロータ
リ磁気エンコーダを具備しても小型且つ安価に形成でき
る超音波サーボモータを提供した。

このロータリ磁気エンコーダー体形超音波サーボモータ
によると、従来の超音波モータにおいて特別大きなスペ
ースを必要とすることがなく、わずかな改良を施すのみ
で、磁気エンコーダー体形の超音波サーボモータを小型
且つ安価に量産できるため有用なものとなっている。

［従来技術の問題点〕 しかしながら、ロータ部の上面あるいは外周」にロータ
リ磁気エンコーダスケールを固定して一部するため、及
び該ロータリ磁気エンコーダスケールと対向して空隙を
介して該ロータリ磁気エンコダスケールのＸｉ、Ｓ極の
磁極を検出する磁気センサを固定側に配設固定する必要
があるため、この分だけ当該ロータリ磁気エンコーダー
体形超音波サーボモータが大型化する欠点がある。

さらに超音波サーボモータは、超音波振動を発生させて
ロータを回転運動させるものであるため１発生振動が大
きく、上記ロータリ磁気エンコーダスケールと微小空隙
を介して該ロータリ磁気エンコーダスケールのＮｕ、Ｓ
極の磁極を検出する磁気センサを固定側にｌｔ１！ｉ′
Ｂシて固定するのが厄介で、その調整に手間がかかつ、
あるいは品質特性に問題を起こす惧れがあることは従来
同様で、高精度のものを得るのが厄介という問題があっ
た。

［発明の課題］ 本発明は、ロータリ磁気エンコーダー体形超音波サーボ
モータを構成しても、当該超音波サーボモータが大型化
することなく、シかも大きな振動が発生しても微調節す
ることなく、磁気センサを上記ロータリ磁気エンコーダ
スケールと所定の間隔離して配役できるようにすること
で、信頼性に優れ且つ小型且つ安価に形成できる高精度
のロークリ磁気エンコーダー体形超音波サーボモータを
得ることを課題になされたものである。

［発明の課題達成手段］ かかる本発明の課題は、固定側弾性体に接触するロータ
部に円環状のロータリ磁気エンコーダスケール収納溝を
形成し１周方向に沿ってＮ極、Ｓ極の磁極を交互等間隔
に微細ピッチで多極着磁して形成した円環状のロータリ
磁気エンコーダスケールを上記ロータリ磁気エンコーダ
スケール収納溝に上記固定側弾性体と接触しないように
収納配設し、上記ロータリ磁気エンコーダスケールと対
向する固定側弾性体部に磁気センサ収納凹部を形成し、
該磁気センサ収納凹部に上記ロータリ磁気エンコーダス
ケールのロータリ磁気エンコーダ磁極を検出して少なく
とも電気角で９０度位相のずれたＡ相及びＢ相の磁気エ
ンコーダ信号が得られるようにロータリ磁気エンコーダ
用磁気センサを上記ロータと接触しないように収納配設
して上記ロータリ磁気エンコーダスケールと対同配設し
たロータリ磁気エンコーダー体形超音波サーボモータを
提供することによって達成できる６［発明の作用］ 本発明の超音波サーボモータ９によると、電歪素子３に
位相のずれた２つの交流を同時に印加して、進行性振動
波を発生させることによって９円板状ロータ２２を所定
方向に回転させることができ、該ロータ２２が回転する
とこれに設けたロータリ磁気エンコーダスケール３１も
回転するので、該ロータリ磁気エンコーダスケール３１
のロータリ磁気エンコーダ磁極３４と対向する固定側の
弾性振動子１８内に収納配設した磁気抵抗素子３２が上
記ロータリ磁気エンコーダ磁極３４を検出するため、当
該超音波サーボモータ９の回転角１回転方向１回転速度
等か判別し、フィードバックループして図示しないコン
トローラを介して、電歪素子３への通電をコントロール
することにより、当該超音波サーボモータ９の回転速度
。

回転方向１位置決め等をサーボすることができる。

［発明の冥旅例コ 第１図は１本発明のロータリ磁気エンコーダー体形超音
波サーボモータ９の縦断面図、第２図は同超音波サーボ
モータ９の一部切欠斜視図、第３図は同超音波サーボモ
ータ９の磁気センサ３２を収納配設した固定側の弾性振
動子１８の一部切欠斜視図　第４図はロータリ磁気エン
コーダスケル収納溝３０を形成した円板状ロータ２２の
下面斜視図、第５図はロータリ磁気エンコーダスケール
３１の下面斜視図、第６図はロータリ磁気エンコーダス
ケール収納溝３０にロータリ磁気エンコーダスケール３
１を収納配設したした円板状ロータ２２の下面斜視図、
第７図はロータリ磁気エンコーダ３３部を示すロータリ
磁気エンコーダー体形超音波サーボモータ９の部分拡大
図である。

以下、主に、第１図乃至第７図を用いて本発明の一実施
例としてのロータリ磁気エンコーダー体形超音波サーボ
モータ９を説明していく。

ロータリ磁気エンコーダー体形超音波サーボモータ９は
、アルミニウム等で構成された固定体１０と、この固定
体１０に固定された同じ（アルミニウム等で構成された
カップ型ケーシング１１によって超音波サーボモータ本
体１２を形成している。固定体１０の下部には１図示し
ない透孔が形成され、リード線を通すようにしている。

固定体１０の内周部には、同心状にリング状突起１３が
一体形成され、その内周部にはベアリングハウス１４が
固定され、ベアリングハウス１４に装着されたベアリン
グ１５によって回転軸１６が回動自在に支持されている
。

また固定体１０の上には１円環状の振動吸収体１７が固
定され、該振動吸収体１７の土には当該吸収体１７側の
面に上記第１４図又は第１５図に示したと同じような電
歪素子３を接着した第３図に示すようなリン青銅等の金
属によって形成された円環状の弾性振動子こ固定側弾性
体ろ１８か固定されている。この弾性振動子１８の内周
下面は、上記リング状突起１３の上面に固定されている
。

上記弾性振動子１８は、後記するロータ２２に設けられ
た樹脂２４と対向する上面部に磁気センサ収納用凹部２
９を切欠形成している。この磁気センサ収納用凹部２９
は、この凹部２９に少なくとも電気角で９０度位相のず
れた２相の、ｌ１ｌｌちＡ相及びＢ相のロータリ磁気エ
ンコーダ信号を得るためのロータリ磁気エンコーダ用磁
気センサ３２を収納配設した場合、この磁気センサ３２
がロータ２２１例えば上記樹脂２４と接触しない程度の
深さのものに形成している。

この実施例では、磁気センサ３２としては、後記するロ
ータリ磁気エンコーダスケール３１と軸方向の微細な空
隙を介して対向して上記ケーシング１１の内周に配設さ
れた少なくとも電気角で９０度位相のずれた２相の、即
ちＡ相及びＢ相のロータリ磁気エンコーダ信号を得るこ
とのできる磁気抵抗素子３２を用いている。尚、磁気抵
抗素子３２の上記磁気エンコーダスケール３１の下面部
には１図示しない磁性体１例えば、パーマロイか配設さ
れていて、外界の磁界からの影響を受けに＜＜シている
。

また、この磁気抵抗素子３２の変わつに、ホル素子、ホ
ールＩＣ，磁気ヘッド等の他の磁気センサを用いても良
い。しがし、ロータリ磁気エンコーダスケール３１は、
微細なピッチで１例えば１００μｍ〜２００μｍの微細
な幅で、Ｎ極３４Ｎ、５ｉ３４ＳＬニア）磁極を交互に
軸方向配向に多極に着磁形成したロータリ磁気エンコー
ダ磁８ｉ！３４を形成しているため、Ａ相、Ｂ相の磁気
エンコーダ信号を得るには、２個の磁気センサを互いに
電気角で９０°位相の幅の微細な角度分ずらせて配設す
る必要があり１組立調整が厄介になる。従って　できれ
ば磁気センサ３２としては磁気抵抗素子３２を用いるの
が望ましい、特にこの磁気抵抗素子３２は、一つの磁気
センサでありながら、を気負で９０度位相差のＡ相及び
Ｂ相の磁気エンコーダ信号が得られるのみならず、磁気
抵抗素子３２のパターンの設計仕様によってはＺ相の信
号まで得ることができて望ましいものとなる。したがっ
て２この実施例では、磁気センサ３２として、磁気抵抗
素子３２を用いている。

上記弾性振動子１８は、第１図乃至第３図から明らかな
ように円板状の円環体になっているが中央部は内外周に
比較して厚みの薄い凹部１８ａに形成され、振動効率を
高めるようにしてる。また内周部１８ｂを比較的厚みを
持たせて形成しているのは、当該弾性振動子１８を固定
体１０に堅固に固定できるようにするためである。また
外周部１８ｃを更に厚みのあるものに形成しているのは
、この部分１８ｃに振動がかかるために強度性を持たせ
るため、並びに弾性率を高めて振動効率を上げるためで
ある。

また第２図及び第３図に示すように弾性振動子１８の外
周部１８ｃの上記樹脂２４と摺接する面には、多数の半
径方向に延びたスリ・ント２８を形成している。これは
１弾性振動子１８と樹脂２４とが、摩擦接触することに
より生ずる樹脂２４の摩耗粉を接触面から逃がすためと
１振動効率を高めるためである。

上記回転軸１６の上部は、上記ケーシング１１の凸部１
９の内周に固定されたベアリングハウス２０に装着され
たベアリング２１によって回動自在に支持されている０
回転軸１６には、金属で形成された円板状ロータ２２が
固定され１回転軸１６と一体回動するようになっている
。

円板状ロータ２２の外周には、上下に突出する円環状突
起２３が一体形成され１円環状突起２３の下面には厚み
の薄い耐摩耗性に優れた円環状の樹脂２４が固定され、
上記弾性振動子１８と摩擦接触するようになっている０
円板状ロータ２２の上面には、樹脂２５を介して金属円
板２６が固定され、この金属円板２６を板バネ２７が下
方向に押圧付勢し１円板状ロータ２２と弾性振動子１８
が樹脂２４を介して圧接している。

円板状ロータ２２の下面の上記弾性振動子１８に配設し
た磁気抵抗素子３２と対向する部分には、第４図に示す
ように円環状のロータリ磁気エンコーダスケール収納溝
３０を形成している。

このロータリ磁気エンコーダスケール収納溝３０ば、こ
の溝３０に第５図に示すような円環状のロータリ磁気エ
ンコーダスケール３１を第６図に示すように収納配設し
た場合、該ロータリ磁気エンコーダスケール３１が磁気
抵抗素子３２や弾性振動子１８に接触しない程度の深さ
のものに形成している。該円環状のロータリ磁気エンコ
ーダスケール収納溝３０には、プラスチックマグネット
、ゴムマグネットなどの被着磁用円環状磁性体に第５図
に示すように周方向に沿ってＮ極３４Ｎ、Ｓ極３４Ｓの
磁極を交互に微細なピッチ（第５図では９図面の便宜上
、Ｎ４１３４Ｎ、Ｓ極３４Ｓの磁極は比較的大きく描い
ている）で１例えば　１００μｍ〜２００μｍピッチで
交互に微細に軸方向配向に多極着磁して形成したロータ
リ磁気エンコーダ磁極３４を有するロータリ磁気エンコ
ーダスケール３１を収納配設している（第６図及び第７
図参照）。

尚、上記ロータリ磁気エンコーダスケール収納溝３０は
、上記のような深さに設計する必要があるため、該収納
溝３０を形成するのに十分な厚みのある樹脂２４を用い
る場合には、該樹脂２４に形成しても良く、あるいはロ
ータ２２の突極２３の下面にロータリ磁気エンコーダス
ケール３１を固定した後、該ロータリ磁気エンコーダス
ケール３１が磁気抵抗素子３２や弾性振動子１８に接触
しないような高さを持つ厚みの樹脂２４を当該ロータ２
２の突極２３の下面に接着等の手段を用いて固定しても
良い。

この実施例では、十分な厚みを持たない樹脂２４を用い
ているので第７図に示すように突起２３の下面に上記ロ
ータリ磁気エンコーダスヶル収納溝３０を形成し、該収
納１３０にロータリ磁気エンコーダスケール３１を収納
固定し、該ロータリ磁気エンコーダスケール３１と対向
する部分を閉じないようにその両側に円環状の樹脂２４
を接着等の手段を用いて固定している。

上記ロータリ磁気エンコーダスケール３１と磁気抵抗素
子３２とで、ロータリ磁気エンコーダ３３を形成してい
る。

いま上記ロータリ磁気エンコーダスケール３１に形成し
たロータリ磁気エンコーダ磁極３４のＮ極３４Ｎ、５ｉ
３４Ｓそれぞれの一磁極の福は。

λ（電気角で２πで表される幅に等しい）幅で着磁され
ている。

また磁気抵抗素子３２は２例えば強磁性体磁気抵抗効果
素子を用いるとして、先ずロータリ磁気エンコーダ３３
の原理を説明するために、磁気抵抗素子３２を構成する
強磁性体薄膜で形成された素線である磁気抵抗エレメン
ト３６について第８図を用いて説明する。

この磁気抵抗エレメント３６は、数千人単位程度の厚み
でＮｉ−Ｃｏ系の金属薄膜（強磁性金属薄膜）をガラス
等の基板に真空蒸着やエツチング等の手段で形成するこ
とで上記磁気抵抗素子３２を形成できる。

磁気抵抗エレメント３６は、第８図に示すように、これ
に流れる電流Ｉと磁束３７どの方向が垂直となるように
配設しておくと、磁束３７は　Ｎｉ　３４　Ｎ　カＩＩ
−，Ｓ極３４Ｓに向かう。

この磁気抵抗エレメント３６は、第９図に示すように磁
束３７内における横方向の磁束３７Ｘによって、抵抗値
の減少をきたす。尚、３７Ｙは。

縦方向の磁束を示す。

このときの磁気抵抗エレメント３６の抵抗の変化率は、
数％で、ロータリ磁気エンコーダ磁極３４の一磁極の幅
をλとしたとき、λ／４及び３λ／４の位置における時
の磁気抵抗エレメント３６の抵抗値をＲ１抵抗の変化値
をΔｒとすると、磁極（３４Ｎまたは３４ｓ）と磁気抵
抗エレメント３６の位相θ（磁１３４Ｎ、３４Ｓそれぞ
れの一磁極の幅をそれぞれ電気角で２πとしたときの位
相θとする）における抵抗値Ｒ（θ）は。

Ｒ（θ）＝Ｒ−Δｒ−ｃｏｓθ　　（１）で表すことが
できる。

横方向の磁束３７Ｘは２位相θ、磁気抵抗エレメント３
６及び磁気エンコーダスケール３１の距離に関係し、磁
気抵抗エレメント３６も、それに応じた抵抗値Ｒをとる
。

尚、磁気抵抗素子３２の場合、ホール素子等の他の磁気
センサと異なり、磁界中心（Ｎ極３４Ｎ、Ｓ極３４Ｓそ
れぞれの中間部のところの磁束状Ｒ）では、圧力信号が
変化しないという特徴がある。

上記した１本の磁気抵抗エレメント３６を有する磁気抵
抗素子３２によっては、Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ
信号を得ることができないので。

第１０図に示すように４本の磁気抵抗エレメント３６ａ
、３６ｂ、３６ａ’　、３６ｂ’　をそれぞれ順次にλ
／４だけずらして形成し１人相及びＢ相の磁気エンコー
ダ信号を得るようにしている。

この磁気抵抗素子３２は、Ａ相の磁気エンコーダ信号を
得るために２つの磁気抵抗エレメント３６ａ、３６ａ“
と９Ｂ相の磁気エンコーダ信号を得るために磁気抵抗エ
レメント３６ｂ３６ｂ゛を形成したものとなっている。

磁気抵抗エメント３６ａと３６ａ°は、互いに逆位相と
なるように、磁気エンコーダスケール３１　ノーｌａｕ
　（Ｎｉ３４　Ｎまたは５ｉ３４Ｓ）の幅をλ（電気角
で２π）とするとき、λ／２幅ずらせて形成している。

同様に磁気抵抗エレメント３６ｂと３６ｂ′とは、互い
に逆位相となるように、λ／２幅ずらせて形成している
。

また磁気抵抗エレメント３６ａと３６ｂ、　及び３６ａ
　　と３６ｂ°とは、互いにλ／４幅ずらして形成され
ている。

従って、磁気抵抗素子３２は、λ／４ピッチずれて順次
、磁気抵抗エレメント３６ａ、３６ｂ。

３６ａ’　、３６ｂ’を形成している。

このように形成された磁気抵抗素子３２がらの磁気エン
コーダ信号を処理する回路としては１例えば第１１図に
示すようなものを用いる。

この磁気エンコーダ信号処理回路３８は、抵抗器３９−
１．　　・　・、３９−４により、ブリッジを構成して
抵抗変化を電圧変化に変換し、コンパレータ４０−１．
４０−２により１第１２図（ａ＞、（ｂ）に示すような
９０°位相が異なる２つの矩形波のエンコーダ信号４１
−１，４１２を得ることができるようにしている。

この矩形波のエンコーダ信号４１−１．４１２をカウン
タによって計数すれば、ロータリ磁気エンコーダ３３の
回転角を計測できる。

この矩形波のエンコーダ信号４１−１，４１２は、２逓
倍形回転方向弁別回路４２に加えることで、右回転パル
ス及び左回転パルスを得て、このアップ信号またはダウ
ン信号を、アップダウンカウンタ４３に加えることで、
現在の回転角を得る。

したがって１本発明の超音波サーボモータ９によると、
上記したように電歪素子３に位相のずれた２つの交流を
同時に印加して、進行性振動波を発生させることによっ
て９円板状ロータ２２を所定方向に回転させることがで
き、該ロータ２２が回転するとこの外周に形成された磁
気エンコーダスケール３１も回転するので、これを磁気
抵抗素子３２で検出すれば１回転角１回転方向１回転速
度等が判別し、フィードバックループして図示しないコ
ントローラを介して、を歪素子３への通電をコントロー
ルすることにより、当該超音波サボモータ９の回転速度
１回転方向９位置決め等をサーボすることができる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように１本発明の超音波サーボモータ
は、ロータリ磁気エンコーダー体形超音波サーボモータ
としても当該超音波サーボモータが大型化することなく
、シかも大きな振動が発生しても磁気センサとロータリ
磁気エンコーダスケール間の空隙長を微調節することな
く、磁気センサを上記ロータリ磁気エンコーダスケール
と所定の間隔離して配役できるため、信頼性に優れ及び
高精度のものに形成でき、しかも小型且つ安価に形成で
きるロータリ磁気エンコ〜ダ一体形超音波サーボモータ
を得ることができ、その利用分野も格段と広げることが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのロータリ磁気エンコ
ーダー体形超音波サーボモータの縦断面図、第２図は同
超音波サーボモータの一部切欠斜視図、第３図は同超音
波サーボモータの磁気センサを収納配設した固定側の弾
性振動子の一部切欠斜視図、第４図はロータリ磁気エン
コーダスヶル収納溝を形成した円板状ロータの下面斜視
図。 第５図はロータリ磁気エンコーダスケールの下面斜視図
、第６図はロータリ磁気エンコーダスヶル収納渭にロー
クリ磁気エンコーダスケール収納配設した円板状ロータ
の下面斜視図、第７図はロータリ磁気エンコーダ部を示
す超音波サーボモータの部分拡大図、第８図乃至第１０
図はロタリ磁気エンコーダスケールと磁気抵抗素子との
関係説明図、第１１図はロータリ磁気エンコーダ信号処
理回路の説明図、第１２図は同磁気エンコーダ信号処理
回路から得られるエンコーダ信号の波形図、第１３図は
超音波モータの原理の説明図、第１４図は弾性振動子と
電歪素子の分解図。 第１５図は電歪素子の別の実施例の平面図、第１６図は
超音波モータの駆動原理の説明図である。 ［符号の説明］ １・・・回転子、２・・・弾性振動子 ３．３ａ、３ｂ・・・電歪素子。 ４．５．６・・・リード線、７・・・交流電源。 ８・・・９０°位相器、９・・・ロータリ磁気エンコー
ダー体形超音波サーボモータ、１０・・・固定体、１１
・・・カップ型ケーシング。 １２・・・超音波サーボモータ本体　１３・・・リング
状突起、１４・・・ベアリングハウス。 １５・・・ベアリング、１６・・・回転軸。 １７・・・振動吸収体、１８・・・弾性振動子二固定側
弾性体−１１８ａ　・・凹部。 １８ｂ・・　内周部、１８ｃ・・・外周部１つ・・・凸
部、２０・・・ベアリングハウス２１・・・ベアリング
、２２・・・円板状ロタ、２３・・　円環状突起、２４
．２５・・・樹脂、２６・・・金属円板、２７・・　板
バネ。 ２８・・・スリット、２９・・・磁気センサ収納用凹部
、３０・・・ロータリ磁気エンコーダスケール収納溝、
３１・・・ロータリ磁気エンコーダスケール、３２　　
・磁気抵抗素子。 ３３・　・ロータリ磁気エンコーダ。 ３４−　　ロータリ磁気エンコーダ磁極３４へ・・　Ｎ
極、３４ｓ・・・Ｓ極 ３５・・・空隙。 ３６．３６ａ、３６ａ’　、３６ｂ、３６ｂ’・・磁気
抵抗エレメント ３７・　・磁束、３７Ｘ・・・横方向の磁束３７Ｙ・・
・縦方向の磁束、３８・・・磁気エンコーダ信号処理回
路。 ３９−１・・・、３９−４１・抵抗器。 ０ １ ０ コンバレ タ ４１−１．４１ 、エンコーダ信号 ２逓倍形方向弁別回路 ４３　・ アップダウンカウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　振動子に進行弾性波を発生させ，これによりロータを
   駆動する超音波モータにおいて，この固定側弾性体に接
   触するロータ部に円環状のロータリ磁気エンコーダスケ
   ール収納溝を形成し，周方向に沿ってＮ極，Ｓ極の磁極
   を交互等間隔に微細ピッチで多極着磁して形成した円環
   状のロータリ磁気エンコーダスケールを上記ロータリ磁
   気エンコーダスケール収納溝に上記固定側弾性体と接触
   しないように収納配設し，上記ロータリ磁気エンコーダ
   スケールと対向する固定側弾性体部に磁気センサ収納凹
   部を形成し，該磁気センサ収納凹部に上記ロータリ磁気
   エンコーダスケールのロータリ磁気エンコーダ磁極を検
   出して少なくとも電気角で９０度位相のずれたＡ相及び
   Ｂ相の磁気エンコーダ信号が得られるようにロータリ磁
   気エンコーダ用磁気センサを上記ロータと接触しないよ
   うに収納配設して上記ロータリ磁気エンコーダスケール
   と対向配設したことを特徴とするロータリ磁気エンコー
   ダー体形超音波サーボモータ。