JPH04347588A - Circuit for driving single-phase resonance mode ultrasonic motor - Google Patents

Circuit for driving single-phase resonance mode ultrasonic motor

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JPH04347588A
JPH04347588A JP3148046A JP14804691A JPH04347588A JP H04347588 A JPH04347588 A JP H04347588A JP 3148046 A JP3148046 A JP 3148046A JP 14804691 A JP14804691 A JP 14804691A JP H04347588 A JPH04347588 A JP H04347588A
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JP
Japan
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frequency
ultrasonic motor
phase
vibrating body
oscillator
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Application number
JP3148046A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimi Kikuchi
良巳 菊池
Masao Yajima
正男 矢島
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Nidec Sankyo Corp
Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To automatically track an optimum driving frequency, to reduce variation in rotation and to obtain arbitrarily set dynamic characteristic. CONSTITUTION:A frequency signal synchronized with rotation of a moving element such as a rotor, is obtained by a detected frequency generator 5, phase- compared with a frequency signal representing set rotation of an ultrasonic motor to be output from set frequency generating means 1 by a phase comparator 6, and an oscillator 8 which outputs a driving frequency is controlled by altering the frequency in a direction in which its difference becomes '0'. Eventually, the driving frequency is altered by an amount corresponding to a variation in rotation of the rotor, i.e., f, and brought into coincidence with a resonance frequency.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は超音波モータに関する。 更に詳述すると、本発明は単相共振モード超音波モータ
の最適な駆動周波数を自動的に追尾する駆動回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ultrasonic motors. More specifically, the present invention relates to a drive circuit that automatically tracks the optimum drive frequency of a single-phase resonant mode ultrasonic motor.

【0002】0002

【従来の技術】超音波モータにおいては、振動体(圧電
振動子を含む)の温度が変化すると、共振周波数が変化
してあらかじめ設定された駆動周波数との間にずれが生
じ、動特性の低下を惹き起こす。そこで、これを防止す
るため、駆動発振器の周波数の温度変化率を圧電体の共
振周波数の変化率に等しくなるように補正回路を設ける
ことによって、温度に応じて発振器の周波数を変えて発
振周波数の温度変化を駆動周波数の温度変化に一致させ
るようにした技術が従来提案されている(特開昭63−
171175 号)。
[Prior Art] In an ultrasonic motor, when the temperature of the vibrating body (including the piezoelectric vibrator) changes, the resonance frequency changes, causing a deviation from the preset drive frequency, resulting in a decrease in dynamic characteristics. cause Therefore, in order to prevent this, a correction circuit is provided so that the rate of change in the frequency of the drive oscillator with temperature is equal to the rate of change in the resonant frequency of the piezoelectric material, and the oscillation frequency is changed by changing the frequency of the oscillator according to the temperature. A technique has been proposed in which the temperature change is made to match the temperature change of the drive frequency (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999).
No. 171175).

【0003】また、圧電体に入力される入力電圧と、入
力電圧が印加されていない圧電体の部分から励振により
生じるモニター電圧との位相差を算出することにより、
入力電圧の周波数の最適値に対するずれ方向とずれ量と
を知り、これに基づいて入力電圧の周波数を制御するこ
とにより超音波モータの駆動を常時最適状態に維持し得
るようにした技術も提案されている(特開昭61−25
1490号)。
[0003] Furthermore, by calculating the phase difference between the input voltage input to the piezoelectric body and the monitor voltage generated by excitation from the part of the piezoelectric body to which no input voltage is applied,
A technology has also been proposed in which the direction and amount of deviation from the optimum value of the frequency of the input voltage is known, and the frequency of the input voltage is controlled based on this knowledge, thereby making it possible to maintain the drive of the ultrasonic motor in the optimum state at all times. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 61-25
No. 1490).

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の従来技術の駆動回路も2相駆動方式であって、本発明
が対象としている単相共振モード超音波モータに適用で
きる駆動方式ではなかった。即ち、従来においては、単
相共振モード超音波モータの駆動方式は提案されていな
かった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, all of the prior art drive circuits are of a two-phase drive type, which is not a drive type that can be applied to the single-phase resonant mode ultrasonic motor that is the object of the present invention. That is, conventionally, no driving method for a single-phase resonant mode ultrasonic motor has been proposed.

【0005】本発明は、単相共振モード超音波モータに
おいて、最適な駆動周波数を自動的に設定できる駆動回
路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a drive circuit that can automatically set the optimum drive frequency for a single-phase resonant mode ultrasonic motor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の単相共振モード超音波モータの駆動回路は
、超音波振動子により駆動される振動体と、該振動体の
端部と接触して振動体の振動によって移動する移動体と
から構成される単相共振モード超音波モータにおいて、
前記移動体の移動と同期した周波数信号を発生させる検
出周波数発生器と、超音波モータの設定速度を示す周波
数信号を発生させる設定周波数発生手段と、この設定周
波数発生手段と上記検出周波数発生器とから夫々出力さ
れる信号の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器
の出力に基づいて超音波モータの駆動周波数を出力する
発振器とを備え、上記発振器の出力を上記振動体に加え
て上記移動体を移動させるようにしている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a drive circuit for a single-phase resonant mode ultrasonic motor of the present invention includes a vibrating body driven by an ultrasonic vibrator, an end portion of the vibrating body, In a single-phase resonant mode ultrasonic motor consisting of a moving body that is in contact and moved by the vibration of the vibrating body,
a detection frequency generator that generates a frequency signal synchronized with the movement of the moving body; a set frequency generation means that generates a frequency signal indicating a set speed of the ultrasonic motor; the set frequency generation means and the detection frequency generator; and an oscillator that outputs a drive frequency of the ultrasonic motor based on the output of the phase comparator, the output of the oscillator being applied to the vibrating body. The above moving body is moved.

【0007】[0007]

【作用】圧電セラミックスを含む振動体は、負荷変動等
によりその温度が上昇または下降して共振周波数が変動
し、駆動周波数から外れる現象が生じる。例えば図3に
示すように、温度がAからBへと上がると、共振周波数
がfからf1へと移り、△f(=f−f1 )のずれを
生じる。この△fのずれは図3に示すように、モータの
回転数の変化(N→N1 )となって表れるので、回転
体の回転に同期した周波数信号を求め、それを超音波モ
ータの設定回転を表わす周波数信号と位相比較し、その
差が0となる方向に周波数を変えて駆動周波数として出
力する発振器を制御する。そして、最終的には駆動周波
数を回転体の回転むらに相当する分、即ち△fだけ変化
させて、共振周波数に合致させる。
[Operation] The temperature of a vibrating body containing piezoelectric ceramics rises or falls due to changes in load, etc., causing the resonance frequency to fluctuate and deviate from the driving frequency. For example, as shown in FIG. 3, when the temperature increases from A to B, the resonance frequency shifts from f to f1, resulting in a shift of Δf (=f-f1). As shown in Fig. 3, this deviation of △f appears as a change in the motor rotation speed (N→N1), so a frequency signal synchronized with the rotation of the rotating body is obtained, and it is used to rotate the ultrasonic motor at the set rotation speed. The oscillator is controlled to change the frequency in a direction in which the difference becomes 0 and output it as a drive frequency. Finally, the drive frequency is changed by an amount corresponding to the rotational unevenness of the rotating body, that is, Δf, to match the resonance frequency.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the structure of the present invention will be explained in detail based on embodiments shown in the drawings.

【0009】まず、本発明にかかる単相共振モード超音
波モータの原理について説明しておく。
First, the principle of the single-phase resonant mode ultrasonic motor according to the present invention will be explained.

【0010】図5において、符号11で示す角柱状の部
材は弾性体で作られた振動体である。ここでは、振動体
11の長さLを40mm、高さHを10mmとした。振
動体11の上面及び下面には、圧電セラミックスから成
る超音波振動子12,12が貼り合せられている。超音
波振動子12,12の表裏両面には金属薄膜から成る電
極13,14が設けられており、一方の電極膜13若し
くは14が振動体11に貼り合せられている。尚、超音
波振動子12,12は振動体11の一面にのみ貼着され
ることもある。超音波振動子12,12の長さをa、超
音波振動子12,12からの振動体11の突出量(オー
バーハング量)をbとしたとき、aとbの関係が、a:
b=2:1の関係になるように(即ちL=a+2bとな
るように)設定した。
In FIG. 5, a prismatic member indicated by reference numeral 11 is a vibrating body made of an elastic material. Here, the length L of the vibrating body 11 was 40 mm, and the height H was 10 mm. Ultrasonic vibrators 12 and 12 made of piezoelectric ceramics are bonded to the upper and lower surfaces of the vibrating body 11. Electrodes 13 and 14 made of metal thin films are provided on both the front and back surfaces of the ultrasonic vibrators 12 and 12, and one electrode film 13 or 14 is bonded to the vibrating body 11. Note that the ultrasonic transducers 12, 12 may be attached only to one surface of the vibrating body 11. When the length of the ultrasonic transducers 12, 12 is a, and the amount of protrusion (overhang amount) of the vibrating body 11 from the ultrasonic transducers 12, 12 is b, the relationship between a and b is a:
The relationship was set so that b=2:1 (that is, L=a+2b).

【0011】いま、超音波振動子12,12の電極13
,14の間に、所定の駆動回路を介して交番信号を印加
し、この交番信号の周波数を連続的に変化させると、特
定の周波数で超音波振動子12,12のアドミッタンス
が急激に増大してピーク値を示す。これを実測して示し
たのが図4であり、周波数f0 とf1 とf2 とで
アドミッタンスが急激に増大し、ピークを示している。 アドミッタンスが急激に増大しているということは大電
流が流れているということであり、それぞれが共振モー
ドとなる。これら共振モードのうち、f1 の共振モー
ドでは図6に示すように、超音波振動子12,12から
突出した部分の振動体11が上下方向でかつ互いに逆方
向に撓み、波打つように振動し、f2 の共振モードに
おける振動体11は図7に示すように、振動体1の長手
方向に伸縮するように振動する。この場合の振幅は印加
する電圧によって変化するが、通常振動体11の先端部
は数μm程度の振幅で振動する。尚、f0 は定在波モ
ードである。
Now, the electrodes 13 of the ultrasonic transducers 12, 12
, 14, an alternating signal is applied via a predetermined drive circuit, and the frequency of this alternating signal is continuously changed, so that the admittance of the ultrasonic transducers 12, 12 increases rapidly at a specific frequency. shows the peak value. This is actually measured and shown in FIG. 4, where the admittance rapidly increases and peaks at frequencies f0, f1, and f2. A rapid increase in admittance means that a large current is flowing, and each becomes a resonance mode. Among these resonance modes, in the f1 resonance mode, as shown in FIG. 6, the parts of the vibrating body 11 that protrude from the ultrasonic transducers 12, 12 are bent in the vertical direction and in mutually opposite directions, vibrating in a undulating manner. The vibrating body 11 in the f2 resonance mode vibrates so as to expand and contract in the longitudinal direction of the vibrating body 1, as shown in FIG. Although the amplitude in this case changes depending on the applied voltage, the tip of the vibrating body 11 usually vibrates with an amplitude of about several μm. Note that f0 is a standing wave mode.

【0012】単相共振モード超音波モータは、上述の振
動体11の共振モードの違いによる挙動の違いを利用し
、共振モードを切り変えることにより移動体の移動方向
を正方向および逆方向に任意に切り変えることを可能に
したものである。
[0012] The single-phase resonance mode ultrasonic motor utilizes the difference in behavior due to the resonance mode of the vibrating body 11 described above, and by switching the resonance mode, the moving direction of the moving body can be arbitrarily moved in the forward direction or the reverse direction. This made it possible to switch to

【0013】即ち、図6に示すように、上記振動体11
の一方の端縁部Xに接触する移動体15が設置され、こ
の移動体15と振動体11とで超音波モータが構成され
ている。移動体15は本実施例の場合、回転軸15Aを
中心に回転可能な回転体であり、回転体15の周面と移
動体1の端縁部Xとは平行となるように配置されている
。更に、好ましくは端縁部Xと回転体15の回転軸15
Aを結ぶ線と、振動体1の超音波振動子12が貼着され
ている面との成す角度θがほぼ45°となるように配置
されている。
That is, as shown in FIG.
A movable body 15 is installed that contacts one end edge X of the movable body 15, and the movable body 15 and the vibrating body 11 constitute an ultrasonic motor. In the case of this embodiment, the moving body 15 is a rotating body that can rotate around a rotation axis 15A, and is arranged so that the circumferential surface of the rotating body 15 and the end edge X of the moving body 1 are parallel to each other. . Furthermore, preferably, the edge portion X and the rotating shaft 15 of the rotating body 15
The arrangement is such that the angle θ formed by the line connecting A and the surface of the vibrating body 1 to which the ultrasonic transducer 12 is attached is approximately 45°.

【0014】また、回転体15には同軸上に周波数ゼネ
レータ板(FG板)15Bが固着され、回転体15と一
体的に回転し、駆動回路の一部を構成する周波数ゼネレ
ータ(図示省略:FG)によって回転体15の回転に同
期したパルスが得られるように設けられている。FG板
15Bは具体的に図示していないが、例えば光学的検出
のためのスリットや磁気検出のための磁気パターン等を
有する円板である。
A frequency generator plate (FG plate) 15B is coaxially fixed to the rotating body 15, and rotates integrally with the rotating body 15, forming a part of the drive circuit. ) is provided so that a pulse synchronized with the rotation of the rotating body 15 can be obtained. Although not specifically illustrated, the FG plate 15B is a disk having, for example, a slit for optical detection, a magnetic pattern for magnetic detection, and the like.

【0015】超音波振動子12,12は、例えば圧電セ
ラミックスのようなもので、図1に示す駆動回路から交
番信号が印加されることによって振動させられる。この
駆動回路は、超音波モータの設定速度を示す周波数信号
を発生させる設定周波数発生手段1と、回転体15の回
転と同期した周波数信号を発生させる検出周波数発生器
5と、設定周波数発生手段1と検出周波数発生器5から
夫々出力される信号Aと信号Bの位相を比較する位相比
較器6と、ローパスフィルタ7を経て高周波雑音の影響
が除去された位相比較器6の出力に基づいて超音波モー
タの駆動周波数を出力する発振器8とから主に成り、発
振器8の出力を電力増幅器9で増幅してから超音波モー
タ10の振動体11の超音波振動子12,12に印加し
て回転体15を回転させるフィードバック系を構成して
いる。
The ultrasonic vibrators 12, 12 are made of piezoelectric ceramics, for example, and are caused to vibrate by applying an alternating signal from the drive circuit shown in FIG. This drive circuit includes a set frequency generating means 1 which generates a frequency signal indicating the set speed of the ultrasonic motor, a detection frequency generator 5 which generates a frequency signal synchronized with the rotation of a rotating body 15, and a set frequency generating means 1. and a phase comparator 6 that compares the phases of signals A and B output from the detection frequency generator 5, respectively, and a low-pass filter 7 to remove the influence of high frequency noise. The output of the oscillator 8 is amplified by a power amplifier 9 and then applied to the ultrasonic vibrators 12, 12 of the vibrating body 11 of the ultrasonic motor 10 to rotate it. It constitutes a feedback system that rotates the body 15.

【0016】設定周波数発生手段1は、一定の周波数の
信号を出力する発振器2と、マイクロコンピュータ等の
外部制御手段からIOポート3を経て入力される整数n
のデジタル信号によって発振器1から入力される周波数
信号を1/nに分周し、超音波モータの設定速度を示す
周波数信号Aを出力する分周器4とから成る。この信号
Aの位相はWrで示される。一方、検出周波数発生器5
としては、本実施例の場合、超音波モータ10を構成す
る回転体15と一体的に回転するFG板15Bの回転を
検出する周波数発生器(FG)が採用されている。この
検出周波数発生器5の出力信号Bはモータ回転と同期し
た周波数と位相Wdとから成る。
The set frequency generating means 1 includes an oscillator 2 that outputs a signal of a constant frequency, and an integer n inputted from an external control means such as a microcomputer through an IO port 3.
The frequency divider 4 divides the frequency signal input from the oscillator 1 into 1/n using a digital signal of 1, and outputs a frequency signal A indicating the set speed of the ultrasonic motor. The phase of this signal A is indicated by Wr. On the other hand, the detection frequency generator 5
In the case of this embodiment, a frequency generator (FG) that detects the rotation of an FG plate 15B that rotates integrally with the rotating body 15 constituting the ultrasonic motor 10 is employed. The output signal B of the detection frequency generator 5 consists of a frequency and phase Wd synchronized with the motor rotation.

【0017】また、位相比較器6は信号Aの位相Wrと
信号Bの位相Wdの位相差を比較し、それらの周波数差
及び位相差に比例した直流電圧を出力する。そして、発
振器8としては、位相比較器6から出力される誤差電圧
によって出力周波数を制御する電圧制御発振器が採用さ
れている。電圧制御発振器8から出力された交番信号は
増幅器9で増幅され、二つの超音波振動子12,12の
各電極13,14間に印加される。二つの超音波振動子
12の各電極13,14は電源たる駆動回路増幅器9に
対し並列に接続されている。駆動回路から印加される交
番信号は、振動体11と超音波振動子12,12とを含
めた全体の弾性的性質から決まるf1 共振モードとf
2 共振モードとなる周波数の電気信号である。
Further, the phase comparator 6 compares the phase difference between the phase Wr of the signal A and the phase Wd of the signal B, and outputs a DC voltage proportional to the frequency difference and phase difference. As the oscillator 8, a voltage controlled oscillator whose output frequency is controlled by the error voltage output from the phase comparator 6 is employed. The alternating signal output from the voltage controlled oscillator 8 is amplified by the amplifier 9 and applied between the electrodes 13 and 14 of the two ultrasonic transducers 12 and 12. Each electrode 13, 14 of the two ultrasonic transducers 12 is connected in parallel to a drive circuit amplifier 9 serving as a power source. The alternating signal applied from the drive circuit is determined by the elastic properties of the entire vibrating body 11 and the ultrasonic transducers 12, 12, and the f1 resonance mode and f1.
2 This is an electrical signal with a frequency that becomes a resonance mode.

【0018】以上のように構成された超音波モータによ
ると、次のように作動する。
The ultrasonic motor constructed as described above operates as follows.

【0019】いま、共振モードf1 の周波数が設定周
波数発生手段1において設定されると、これが超音波モ
ータの設定速度を示す周波数の信号Aとして出力され、
振動体11を駆動させて回転体15を所定方向に回転さ
せる。
Now, when the frequency of the resonance mode f1 is set in the set frequency generating means 1, this is outputted as a signal A with a frequency indicating the set speed of the ultrasonic motor.
The vibrating body 11 is driven to rotate the rotating body 15 in a predetermined direction.

【0020】一方、モータ10によって回転される回転
体15の回転速度が、FG5の出力により信号Bとして
出力される。ここで、振動体11の共振周波数に変化が
起こり、駆動周波数から外れた場合、設定速度信号Aと
実際の速度信号Bとに位相差が生じ、これが位相比較器
6において位相比較され、その位相差が電圧に変換され
て電圧制御発振器8へ出力される。例えば、設定速度を
決めている周波数信号は固定であるがモータの共振周波
数は変化することから、前述の固定信号を基準に位相差
をエンコーダ等から得られる周期性の信号と比較して得
る。即ち、信号は電圧値の大きさではなく、ずれ量(位
相差)で比べられる。そして、この誤差電圧を0とする
ように、電圧制御発振器8から周波数差及び位相差を少
なくする方向へ周波数を変えモータ10への駆動周波数
Sig.cとして超音波振動子12,12へ与えられる
。そして、基準信号Aの位相Wrとモータ10によって
回転される回転体15の回転信号Bの位相Wdに位相差
がなくなった時点で、フィードバック系にフェイズロッ
クが働き、信号Aの示す速度で超音波モータ10がむら
なく回転することになる。斯様にして、共振周波数に合
致するように駆動周波数を変化させながら振動体11を
波打ち状に振動させる。これによって振動体11の端縁
部Xが図6に矢印Aで示す斜め方向のストローク範囲で
振動する。そして、振動体11の斜め上方への変形時に
端縁部Xが回転体15の周面に対して食い込む向きとな
って回転体15を時計方向に押し回す。一方、振動体1
1が斜め下方へ変形する時は端縁部Xが回転体15の周
面に対して逃げる向きとなるため回転体15に対し何ら
回転力を与えない。結局、f1 共振モードでは回転体
5は図6において時計方向に回転駆動されることになる
On the other hand, the rotational speed of the rotating body 15 rotated by the motor 10 is output as a signal B by the output of the FG5. Here, when a change occurs in the resonant frequency of the vibrating body 11 and deviates from the driving frequency, a phase difference occurs between the set speed signal A and the actual speed signal B, and this is phase-compared in the phase comparator 6. The phase difference is converted into a voltage and output to the voltage controlled oscillator 8. For example, the frequency signal that determines the set speed is fixed, but the resonant frequency of the motor changes, so the phase difference is obtained by comparing the phase difference with a periodic signal obtained from an encoder or the like using the above-mentioned fixed signal as a reference. That is, signals are compared based on the amount of shift (phase difference) rather than the magnitude of the voltage value. Then, in order to set this error voltage to 0, the drive frequency Sig. c to the ultrasonic transducers 12, 12. Then, when there is no longer a phase difference between the phase Wr of the reference signal A and the phase Wd of the rotation signal B of the rotating body 15 rotated by the motor 10, a phase lock is activated in the feedback system, and the ultrasonic wave is transmitted at the speed indicated by the signal A. The motor 10 will rotate evenly. In this manner, the vibrating body 11 is vibrated in a undulating manner while changing the driving frequency to match the resonant frequency. As a result, the end edge X of the vibrating body 11 vibrates in the diagonal stroke range shown by arrow A in FIG. Then, when the vibrating body 11 is deformed obliquely upward, the edge portion X is oriented to bite into the circumferential surface of the rotating body 15, thereby pushing the rotating body 15 clockwise. On the other hand, vibrator 1
When the rotor 1 deforms diagonally downward, the end edge X runs away from the circumferential surface of the rotor 15, so that it does not apply any rotational force to the rotor 15. As a result, in the f1 resonance mode, the rotating body 5 is rotated clockwise in FIG. 6.

【0021】次に、f2 共振モードの周波数が設定周
波数発生手段1において設定されると、前述の動作と同
じく共振周波数に合致するように駆動周波数を変化させ
ながら振動体11を図7に示すように、伸縮方向に振動
させる。これによって振動体1の端縁部Xが伸長時に回
転体15の周面に対して食い込み回転体15を反時計方
向に押し回す。一方、振動体11が収縮する時には端縁
部Xが回転体15の周面に対して逃げる向きとなるため
、振動体11と回転体15との間の摩擦力が減って回転
体15は連動しない。結局、f2 共振モードでは、回
転体15は図示の場合反時計方向に回転駆動されること
になる。
Next, when the frequency of the f2 resonance mode is set in the set frequency generating means 1, the vibrating body 11 is moved as shown in FIG. , vibrate in the direction of expansion and contraction. As a result, the end edge X of the vibrating body 1 bites into the circumferential surface of the rotating body 15 when it is extended, pushing the rotating body 15 counterclockwise. On the other hand, when the vibrating body 11 contracts, the edge portion X runs away from the circumferential surface of the rotary body 15, so the frictional force between the vibrating body 11 and the rotary body 15 is reduced, and the rotary body 15 is interlocked. do not. As a result, in the f2 resonance mode, the rotating body 15 is rotationally driven in the counterclockwise direction in the illustrated case.

【0022】以上のように構成された超音波モータによ
れば、回転体15の回転速度を変えるには、超音波振動
子12,12に印加する信号の電圧を変えて、あるいは
共振周波数f1 ,f2 の微調整によって振動体11
の振動振幅を変えればよい。また、移動体5の回転方向
を正逆方向に任意に切り換えることは、振動体11を異
なるモードf1 あるいはf2 に共振させるという極
めて簡単な手段によって達成される。
According to the ultrasonic motor configured as described above, the rotational speed of the rotating body 15 can be changed by changing the voltage of the signal applied to the ultrasonic transducers 12, 12, or by changing the resonance frequency f1, Vibrating body 11 by fine adjustment of f2
All you have to do is change the vibration amplitude. Furthermore, arbitrarily switching the rotational direction of the movable body 5 between forward and reverse directions can be achieved by an extremely simple means of causing the vibrating body 11 to resonate in a different mode f1 or f2.

【0023】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である
。例えば、回転体の回転数を検出する以外に、回転体の
速度を検出しても良いし、また振動体の温度を検出して
補正するようにしても良い。また、図1の駆動回路9、
位相比較器6とローパスフィルタ7及び電圧制御発振器
8に代えて、デジタルローパスフィルタ及びデジタル発
振器を採用することによって、デジタルサーボを構成し
ても良い。更に、本実施例では移動体15として回転す
るものを採用しているが、特にこれに限定されるもので
はなく、直線移動する物体を採用したリニア式モータに
実施することも可能である。
[0023] Although the above-described embodiment is an example of a preferred implementation of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in addition to detecting the rotational speed of the rotating body, the speed of the rotating body may be detected, or the temperature of the vibrating body may be detected and corrected. Further, the drive circuit 9 of FIG.
A digital servo may be configured by employing a digital low-pass filter and a digital oscillator instead of the phase comparator 6, low-pass filter 7, and voltage-controlled oscillator 8. Further, in this embodiment, a rotating object is used as the moving object 15, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a linear motor that uses an object that moves in a straight line.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、振動体から共振周波数のずれ量を負帰還させて常に
モータ設定速度を示す周波数と位相比較し、駆動周波数
を制御するようにしているので、単相共振モード超音波
モータの最適な駆動周波数を自動的に追尾でき、回転む
らを低下させると共に任意の設定動特性を得ることがで
きる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, the present invention controls the driving frequency by giving negative feedback of the deviation of the resonance frequency from the vibrating body and constantly comparing the phase with the frequency indicating the motor setting speed. Therefore, the optimal drive frequency of the single-phase resonance mode ultrasonic motor can be automatically tracked, rotational unevenness can be reduced, and arbitrary set dynamic characteristics can be obtained.

【0025】また、従来の駆動回路では第一次モード共
振周波数についての補正方法であるが、本発明の駆動回
路はn次共振モードまでもカバーすることができる。
Further, although the conventional drive circuit corrects the first-order mode resonance frequency, the drive circuit of the present invention can cover even the n-order resonance mode.

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

【図1】本発明の単相共振モード超音波モータの駆動回
路の一実施例を示すブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a drive circuit for a single-phase resonant mode ultrasonic motor of the present invention.

【図2】共振周波数と回転数の関係を示すグラフである
FIG. 2 is a graph showing the relationship between resonance frequency and rotation speed.

【図3】温度と共振周波数数との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between temperature and resonant frequency number.

【図4】振動体の共振モードを説明するための超音波振
動子に印加する信号の周波数とアドミッタンスとの関係
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the frequency of a signal applied to an ultrasonic transducer and admittance for explaining the resonance mode of a vibrating body.

【図5】本発明の単相共振モード超音波モータの振動体
と超音波振動子との配置関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the arrangement relationship between the vibrating body and the ultrasonic vibrator of the single-phase resonance mode ultrasonic motor of the present invention.

【図6】本発明が対象とする単相共振モード超音波モー
タの構成を示す概略図で、f1 共振モード時の挙動を
示すものである。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a single-phase resonance mode ultrasonic motor to which the present invention is directed, and shows behavior in the f1 resonance mode.

【図7】同じくf2 共振モード時の挙動を示す概略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing behavior in the f2 resonance mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  設定周波数発生手段 5  検出周波数発生器 6  位相比較器 8  駆動信号発振器 10  超音波モータ 11  振動体 12  超音波振動子 13  超音波振動子 15  回転体(移動体) 15B  検出周波数発生器を構成する周波数ゼネレー
タ板
1 Setting frequency generation means 5 Detection frequency generator 6 Phase comparator 8 Drive signal oscillator 10 Ultrasonic motor 11 Vibrating body 12 Ultrasonic vibrator 13 Ultrasonic vibrator 15 Rotating body (moving body) 15B Configuring the detection frequency generator frequency generator board

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  超音波振動子により駆動される振動体
と、該振動体の端部と接触して振動体の振動によって移
動する移動体とから構成される単相共振モード超音波モ
ータにおいて、前記移動体の移動と同期した周波数信号
を発生させる検出周波数発生器と、超音波モータの設定
速度を示す周波数信号を発生させる設定周波数発生手段
と、この設定周波数発生手段と上記検出周波数発生器と
から夫々出力される信号の位相を比較する位相比較器と
、該位相比較器の出力に基づいて超音波モータの駆動周
波数を出力する発振器とを備え、上記発振器の出力を上
記振動体に加えて上記移動体を移動するようにした単相
共振モード超音波モータの駆動回路。
1. A single-phase resonant mode ultrasonic motor comprising a vibrating body driven by an ultrasonic vibrator, and a moving body that comes into contact with an end of the vibrating body and moves by the vibration of the vibrating body, a detection frequency generator that generates a frequency signal synchronized with the movement of the moving body; a set frequency generating means that generates a frequency signal indicating a set speed of the ultrasonic motor; the set frequency generating means and the detected frequency generator; a phase comparator that compares the phases of signals respectively output from the oscillator, and an oscillator that outputs a driving frequency of the ultrasonic motor based on the output of the phase comparator, and adds the output of the oscillator to the vibrating body. A drive circuit for a single-phase resonant mode ultrasonic motor that moves the above-mentioned moving body.
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