JPH0662588A - 振動波モーター - Google Patents
振動波モーターInfo
- Publication number
- JPH0662588A JPH0662588A JP5159061A JP15906193A JPH0662588A JP H0662588 A JPH0662588 A JP H0662588A JP 5159061 A JP5159061 A JP 5159061A JP 15906193 A JP15906193 A JP 15906193A JP H0662588 A JPH0662588 A JP H0662588A
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- JP
- Japan
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- frequency
- vibration
- voltage
- vibrating body
- energy conversion
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 振動波モータにおいて簡単な構成により、共
振周波数をモニターし、その駆動周波数調定を行わせん
とするもの。 【構成】 振動体上にモニター用の圧電素子ＳＡを配し
て、共振状態を検知するとともに、検知出力に応じた電
圧を形成し、この電圧をＶＣＯ１６に入力して、駆動周
波数の調定を行うことを特徴とする。
振周波数をモニターし、その駆動周波数調定を行わせん
とするもの。 【構成】 振動体上にモニター用の圧電素子ＳＡを配し
て、共振状態を検知するとともに、検知出力に応じた電
圧を形成し、この電圧をＶＣＯ１６に入力して、駆動周
波数の調定を行うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動波モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の振動型モータに関して図面により
説明する。図１は従来知られている振動型モータの構成
を示す斜視図である。１は振動して駆動源となるリング
板であり、複数個の加振用電気機械変換素子、例えば、
圧電セラミック等（以下圧電セラミック）２ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄが貼り付けられている。この圧電セラミック
２ａ〜２ｄに対してリング板１が共振するような周波数
ｆ0 で加振してやるが、このとき、圧電セラミック２
ａ、２ｃと圧電セラミック２ｂ、２ｄで振動の位相をず
らすことによりリング板１に共振した進行波の振動波を
形成してやる。４は被駆動体であり、リング板１と摩擦
する面に摩擦体３を貼り付けてある。５はホルダー６に
対して振動が伝搬しないようにするための吸振体であ
る。ホルダー６に植立された軸６ａに被駆動体４の円筒
部４ａが係合し、圧着ばね７がスラスト止め８により押
されて、摩擦体３とリング板１が圧着する。
説明する。図１は従来知られている振動型モータの構成
を示す斜視図である。１は振動して駆動源となるリング
板であり、複数個の加振用電気機械変換素子、例えば、
圧電セラミック等（以下圧電セラミック）２ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄが貼り付けられている。この圧電セラミック
２ａ〜２ｄに対してリング板１が共振するような周波数
ｆ0 で加振してやるが、このとき、圧電セラミック２
ａ、２ｃと圧電セラミック２ｂ、２ｄで振動の位相をず
らすことによりリング板１に共振した進行波の振動波を
形成してやる。４は被駆動体であり、リング板１と摩擦
する面に摩擦体３を貼り付けてある。５はホルダー６に
対して振動が伝搬しないようにするための吸振体であ
る。ホルダー６に植立された軸６ａに被駆動体４の円筒
部４ａが係合し、圧着ばね７がスラスト止め８により押
されて、摩擦体３とリング板１が圧着する。
【０００３】このような状態で図２に示すようにリング
板１の表面に振動波１ａが発生し点線で示した振動波１
ｂのように矢印Ｘ方向へ進行すると、表面でのリング板
１の質点の運動により摩擦体３および被駆動体４が矢印
Ｙ方向へ移動する。
板１の表面に振動波１ａが発生し点線で示した振動波１
ｂのように矢印Ｘ方向へ進行すると、表面でのリング板
１の質点の運動により摩擦体３および被駆動体４が矢印
Ｙ方向へ移動する。
【０００４】振動の振巾Ａは一般に図３に示すように共
振状態のとき最も大きくなるので、実際に加振するとき
の周波数ｆ1 は、振動系の共振周波数ｆ0 と一致させて
いる。また共振点ｆ0 をずれるとほとんど振動しないこ
とがわかる。ところが使用する温度により機械的な共振
点ｆ0 が変化してしまうため、実際には温度により駆動
する周波数ｆ1 を変化させなければならない。
振状態のとき最も大きくなるので、実際に加振するとき
の周波数ｆ1 は、振動系の共振周波数ｆ0 と一致させて
いる。また共振点ｆ0 をずれるとほとんど振動しないこ
とがわかる。ところが使用する温度により機械的な共振
点ｆ0 が変化してしまうため、実際には温度により駆動
する周波数ｆ1 を変化させなければならない。
【０００５】図４は別のタイプの振動型モータの例を示
すものであり、軸９に対して圧電セラミック１０、１１
が貼り付けられている。１２、１３は共に支持体であ
る。この軸９に対して共振周波数ｆ0 に等しい加振周波
数ｆ1 で圧電セラミック１０、１１を駆動し、更に、圧
電セラミック１０と１１の位相を、一方を振動発生、他
方を振動吸収と云う具合いにする。これにより軸９に進
行する振動波が発生し、摩擦体１４を図２と同様の原理
により移動させ被駆動体１５が駆動される。
すものであり、軸９に対して圧電セラミック１０、１１
が貼り付けられている。１２、１３は共に支持体であ
る。この軸９に対して共振周波数ｆ0 に等しい加振周波
数ｆ1 で圧電セラミック１０、１１を駆動し、更に、圧
電セラミック１０と１１の位相を、一方を振動発生、他
方を振動吸収と云う具合いにする。これにより軸９に進
行する振動波が発生し、摩擦体１４を図２と同様の原理
により移動させ被駆動体１５が駆動される。
【０００６】共振点ｆ0 に対しての振巾の変化は図３と
同様な傾向を示す。この場合も温度により共振点がずれ
るとともに被駆動体１５の位置によっても共振点が移動
する。
同様な傾向を示す。この場合も温度により共振点がずれ
るとともに被駆動体１５の位置によっても共振点が移動
する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の様に振動波モー
タでは、共振状態となる様制御するのがむずかしく、
又、その制御において複雑な制御回路を必要となるもの
である。
タでは、共振状態となる様制御するのがむずかしく、
又、その制御において複雑な制御回路を必要となるもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事項に鑑
み、振動波モータの振動状態を機械・電気エネルギー変
換素子により検知し、この検知出力に応じた電圧に電圧
形成回路により形成し、この電圧形成回路にて形成され
た電圧を電圧・制御発振回路（ＶＣＯ）に入力し、上記
モータへの駆動周波信号を形成させ、上記の問題を解決
せんとするものである。
み、振動波モータの振動状態を機械・電気エネルギー変
換素子により検知し、この検知出力に応じた電圧に電圧
形成回路により形成し、この電圧形成回路にて形成され
た電圧を電圧・制御発振回路（ＶＣＯ）に入力し、上記
モータへの駆動周波信号を形成させ、上記の問題を解決
せんとするものである。
【０００９】
【実施例】図５は本発明の振動波モータの一実施例を示
すもので、これは、図１のものに対して振動検出用の機
械電気変換素子ＳＡを円筒板１に貼り付けた構成を有し
ている。この素子ＳＡにより円筒板１の振動状態、例え
ば、振巾を検出することができる。
すもので、これは、図１のものに対して振動検出用の機
械電気変換素子ＳＡを円筒板１に貼り付けた構成を有し
ている。この素子ＳＡにより円筒板１の振動状態、例え
ば、振巾を検出することができる。
【００１０】図６は図４に示した別のタイプの振動型モ
ータに対する本発明の一実施例であり、図４のものに対
して機械電気変換素子ＳＢを軸９に貼り付けた構成を有
している。これにより軸９の振動状態、例えば、振巾を
検出することができる。
ータに対する本発明の一実施例であり、図４のものに対
して機械電気変換素子ＳＢを軸９に貼り付けた構成を有
している。これにより軸９の振動状態、例えば、振巾を
検出することができる。
【００１１】図７は素子ＳＡ或いはＳＢを使用した本実
施例の駆動方法に従う駆動回路の一例のブロック図を示
す。１６は電圧制御発振器（以下ＶＣＯ）であり、１７
は周波数変調器、１８は増巾器、１９は移相器、２０は
ピーク周波数検出器、２１はスイッチである。
施例の駆動方法に従う駆動回路の一例のブロック図を示
す。１６は電圧制御発振器（以下ＶＣＯ）であり、１７
は周波数変調器、１８は増巾器、１９は移相器、２０は
ピーク周波数検出器、２１はスイッチである。
【００１２】次に動作を説明する。初めにＶＣＯ１６よ
り所定の周波数ｆ1 の信号ａが出力される。これに対し
てスイッチ２１は２１ｂ側になっており、周波数変換器
１７によりｆ1 に対して所定の周波数偏差Δｆをもっ
た、ｆ1 ±Δｆの間で掃引された信号ｂが出力される。
この信号ｂを増巾器１８により増巾して信号ｃとして圧
電セラミック２ａ、２ｃへ、又、移相器１９を介して信
号ｃに対して位相を所定量（例えば９０度）ずらした信
号ｄを圧電セラミック２ｂ、２ｄに附与され、信号ｃと
ｄにより所定の進行波が形成される。この様にすること
により、温度変化により共振点ｆ0 が変化しても駆動周
波数に於てこの変化した共振点ｆ0 を捉えることができ
る。勿論、この時のΔｆは予想される温度変化に因る共
振点ｆ0 の変動巾をカバーし得る様に選ばれるものであ
る。この時の振動の振巾を検出素子ＳＡで検出する。こ
の検出信号ｅと駆動信号ｂとをピーク周波数検出器２０
に入力し、この時のピーク周波数に対応する電圧ｇをＶ
ＣＯ１６に入力して共振周波数ｆ0 に対応した周波数ｆ
1 ′で駆動する。ピーク周波数が検知された後は、スイ
ッチ２１を２１ａ側に切換えて共振周波数ｆ0 に対応し
たｆ1 ′で駆動する。即ち、上記検出信号ｅに基づき共
振状態となったか否か判定する。共振状態と判定された
際の駆動信号の周波数ｆ1 ′の時はこのｆ1 ′がその際
の共振周波数ｆ0 であるので周波数ｆ1 ′にて駆動す
る。
り所定の周波数ｆ1 の信号ａが出力される。これに対し
てスイッチ２１は２１ｂ側になっており、周波数変換器
１７によりｆ1 に対して所定の周波数偏差Δｆをもっ
た、ｆ1 ±Δｆの間で掃引された信号ｂが出力される。
この信号ｂを増巾器１８により増巾して信号ｃとして圧
電セラミック２ａ、２ｃへ、又、移相器１９を介して信
号ｃに対して位相を所定量（例えば９０度）ずらした信
号ｄを圧電セラミック２ｂ、２ｄに附与され、信号ｃと
ｄにより所定の進行波が形成される。この様にすること
により、温度変化により共振点ｆ0 が変化しても駆動周
波数に於てこの変化した共振点ｆ0 を捉えることができ
る。勿論、この時のΔｆは予想される温度変化に因る共
振点ｆ0 の変動巾をカバーし得る様に選ばれるものであ
る。この時の振動の振巾を検出素子ＳＡで検出する。こ
の検出信号ｅと駆動信号ｂとをピーク周波数検出器２０
に入力し、この時のピーク周波数に対応する電圧ｇをＶ
ＣＯ１６に入力して共振周波数ｆ0 に対応した周波数ｆ
1 ′で駆動する。ピーク周波数が検知された後は、スイ
ッチ２１を２１ａ側に切換えて共振周波数ｆ0 に対応し
たｆ1 ′で駆動する。即ち、上記検出信号ｅに基づき共
振状態となったか否か判定する。共振状態と判定された
際の駆動信号の周波数ｆ1 ′の時はこのｆ1 ′がその際
の共振周波数ｆ0 であるので周波数ｆ1 ′にて駆動す
る。
【００１３】斯くして、振動系の共振周波数が変化して
も常にそれに追従することが可能であり、温度や振動系
の変化があっても、モータを良好に駆動することが可能
となる。
も常にそれに追従することが可能であり、温度や振動系
の変化があっても、モータを良好に駆動することが可能
となる。
【００１４】図８は図７で説明した回路系に於て共振周
波数を検出している状態、即ち、図７でスイッチ２１が
２１ｂにある時のピーク周波数検出器２０の動作を更に
詳細に説明するためのブロック図である。図において、
ピーク周波数検出を開始する状態においてはカウンタ２
４はリセットされている。ピーク検出開始とともにカウ
ンタ２４が動作し、その出力に応じた制御電圧ｇが制御
電圧発生器２５よりＶＣＯ１６に出力される。尚、図
中、２２は振巾検出回路、２３は比較及び記憶回路であ
る。
波数を検出している状態、即ち、図７でスイッチ２１が
２１ｂにある時のピーク周波数検出器２０の動作を更に
詳細に説明するためのブロック図である。図において、
ピーク周波数検出を開始する状態においてはカウンタ２
４はリセットされている。ピーク検出開始とともにカウ
ンタ２４が動作し、その出力に応じた制御電圧ｇが制御
電圧発生器２５よりＶＣＯ１６に出力される。尚、図
中、２２は振巾検出回路、２３は比較及び記憶回路であ
る。
【００１５】図９はＶＣＯ１６の公知の回路例を示すも
ので、カウンタ２４の出力値と対応した制御電圧ｇによ
って圧電セラミック２ａ〜２ｄには前述の如くｆ1 −Δ
ｆ1からｆ1 ＋Δｆ1 の間の周波数を持つ電圧が附与さ
れる。図中、Ｒ1 〜Ｒ6 は抵抗、Ｄ1 、Ｄ2 はダイオー
ド、Ｃ0 はコンデンサ、Ｑ1 〜Ｑ4 はトランジスタであ
る。カウンタ２４のカウント値がｎの時の制御電圧ｇｎ
に対する駆動周波数をｆｎ（ｆ1 −Δｆ1 ≦ｆｎ≦ｆ1
＋Δｆ1 ）とすると、この時の振巾は、検出素子ＳＡに
接続された振巾検出回路２２によって知ることができ
る。図１０及び図１１は、この振巾検出回路２２の２つ
の例を示すもので、図１０の例では、検出素子ＳＡとし
てはひずみゲージ２６を用い、又図１１に示した例で
は、電圧素子２７を用いてその出力からそのまま検出す
るものである。尚、図１０、図１１中、Ｒ11〜Ｒ15は抵
抗、Ｅは電源、ＡＭＰは増巾器である。
ので、カウンタ２４の出力値と対応した制御電圧ｇによ
って圧電セラミック２ａ〜２ｄには前述の如くｆ1 −Δ
ｆ1からｆ1 ＋Δｆ1 の間の周波数を持つ電圧が附与さ
れる。図中、Ｒ1 〜Ｒ6 は抵抗、Ｄ1 、Ｄ2 はダイオー
ド、Ｃ0 はコンデンサ、Ｑ1 〜Ｑ4 はトランジスタであ
る。カウンタ２４のカウント値がｎの時の制御電圧ｇｎ
に対する駆動周波数をｆｎ（ｆ1 −Δｆ1 ≦ｆｎ≦ｆ1
＋Δｆ1 ）とすると、この時の振巾は、検出素子ＳＡに
接続された振巾検出回路２２によって知ることができ
る。図１０及び図１１は、この振巾検出回路２２の２つ
の例を示すもので、図１０の例では、検出素子ＳＡとし
てはひずみゲージ２６を用い、又図１１に示した例で
は、電圧素子２７を用いてその出力からそのまま検出す
るものである。尚、図１０、図１１中、Ｒ11〜Ｒ15は抵
抗、Ｅは電源、ＡＭＰは増巾器である。
【００１６】この様にして知った、カウンタ２４のカウ
ント値がｎの時の振巾は比較及び記憶回路２３に送られ
記憶されるととともにｎ−１の時の振巾値Ａn-1 と比較
される。又、カウンタ２４のカウント値がｎ＋１の時の
振巾値Ａn+1 がｎの時の振巾値Ａｎと比較される。この
様にカウンタ２４の分解能に応じたΔｔごとの振巾を比
較していくが、この時振巾値Ａの変化は、図３で示した
共振周波数の左側の状態から走査していくためピーク検
出開始時点では共振周波数がｆ1 ±Δｆ1 の間にある。
即ち本実施例で共振周波数の検出が可能な範囲において
は共振周波数ｆ0 ＝ｆ1 −Δｆ1 の時を除き、必ずｎ＝
１の時の振巾値よりｎ＝２の時の振巾値の方が大であ
る。
ント値がｎの時の振巾は比較及び記憶回路２３に送られ
記憶されるととともにｎ−１の時の振巾値Ａn-1 と比較
される。又、カウンタ２４のカウント値がｎ＋１の時の
振巾値Ａn+1 がｎの時の振巾値Ａｎと比較される。この
様にカウンタ２４の分解能に応じたΔｔごとの振巾を比
較していくが、この時振巾値Ａの変化は、図３で示した
共振周波数の左側の状態から走査していくためピーク検
出開始時点では共振周波数がｆ1 ±Δｆ1 の間にある。
即ち本実施例で共振周波数の検出が可能な範囲において
は共振周波数ｆ0 ＝ｆ1 −Δｆ1 の時を除き、必ずｎ＝
１の時の振巾値よりｎ＝２の時の振巾値の方が大であ
る。
【００１７】この様にして、カウンタ２４の出力値に対
応して前回と今回の振巾値を順次比較していき、振巾値
がピークを越えて初めてｎの時の振巾ＡｎとＡn+1 の時
の振巾値Ａn+1 の大小関係がＡn+1 ＜Ａn となる。よっ
て、この振巾値の大小関係が反転した時のカウンタ出力
ｎを記憶しておき、その値の制御電圧ｇｎでＶＣＯ１６
を駆動することにより共振点ｆ0 を維持する。
応して前回と今回の振巾値を順次比較していき、振巾値
がピークを越えて初めてｎの時の振巾ＡｎとＡn+1 の時
の振巾値Ａn+1 の大小関係がＡn+1 ＜Ａn となる。よっ
て、この振巾値の大小関係が反転した時のカウンタ出力
ｎを記憶しておき、その値の制御電圧ｇｎでＶＣＯ１６
を駆動することにより共振点ｆ0 を維持する。
【００１８】図７の回路系では、最初にｆ1 ±Δｆの範
囲で掃引した後、切換えているが例えば、この切換えを
行わずに常に共振点ｆ0 をサーチしながら駆動すること
も可能であり、これは、特に被駆動体が移動する図４の
様なタイプでは有効である。又、温度変化のはげしい条
件下の使用の場合にもこの様な方法が有効である。更に
時系列的にスイッチ２１を切換えて一定時間サーチし
て、所定時間駆動し、又、サーチしてという様な方法も
持って良いものである。
囲で掃引した後、切換えているが例えば、この切換えを
行わずに常に共振点ｆ0 をサーチしながら駆動すること
も可能であり、これは、特に被駆動体が移動する図４の
様なタイプでは有効である。又、温度変化のはげしい条
件下の使用の場合にもこの様な方法が有効である。更に
時系列的にスイッチ２１を切換えて一定時間サーチし
て、所定時間駆動し、又、サーチしてという様な方法も
持って良いものである。
【００１９】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、環
境温度変化等に対しても常に良好な且つ効率の良い振動
型モータの駆動状態を保証できるモータ装置を極めて簡
単な構成により提供出来るものである。
境温度変化等に対しても常に良好な且つ効率の良い振動
型モータの駆動状態を保証できるモータ装置を極めて簡
単な構成により提供出来るものである。
【図１】振動用モータの構成を示す斜視図である。
【図２】振動型モータの駆動原理を説明するための図で
ある。
ある。
【図３】共振特性を示す図である。
【図４】別の型の振動型モータの構成を示す図である。
【図５】本発明を図１に示した如き構成のモータに適用
した場合の一実施例を示す斜視図である。
した場合の一実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明を図４に示した如き構成のモータに適用
した場合の一実施例を示す図である。
した場合の一実施例を示す図である。
【図７】本発明の方法に従った駆動回路の一例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】図７の回路中の要部の詳細を説明するためのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図９】図８の回路中の要部回路の具体的構成を示す部
分回路図である。
分回路図である。
【図１０】図８の回路中の要部回路の具体的構成を示す
部分回路図である。
部分回路図である。
【図１１】図８の回路中の要部回路の具体的構成を示す
部分回路図である。
部分回路図である。
１、１５ 第１の固体 ４、９ 第２の固体 ２ａ〜２ｄ、１４ 加振用電気・機械変換素子（圧電セ
ラミック） ＳＡ、ＳＢ 振動状態（振巾）検出用素子 ２６ ひずみゲージ ２７ 圧電素子 １６ 電圧制御発振器 １７ 周波数変調器 １９ 移相器 ２０ ピーク周波数検出器
ラミック） ＳＡ、ＳＢ 振動状態（振巾）検出用素子 ２６ ひずみゲージ ２７ 圧電素子 １６ 電圧制御発振器 １７ 周波数変調器 １９ 移相器 ２０ ピーク周波数検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 振動体上の異なる位置に第１と第２の電
気・機械エネルギー変換素子を配し、該第１と第２の電
気・機械エネルギー変換素子に対して異なる位相の周波
信号を印加して振動体に振動を形成し、該振動体に接触
する接触体と前記振動体間に相対移動を生じさせる振動
型モータにおいて、振動が与えられることにより電気信
号を形成し、前記振動体の振動状態を検知して該振動状
態に応じた出力信号を発生する機械・電気エネルギー変
換素子を前記振動体上であって、前記第１と第２の電気
・機械エネルギー変換素子が配される位置とは異なる位
置に配するとともに、更に該機械・電気エネルギー変換
素子出力に応じた制御電圧を形成する電圧形成回路と、 該電圧形成回路からの制御電圧を入力し、該入力電圧に
応じた周波数で発振する電圧制御発振回路を設け、該発
振回路出力により前記周波信号の周波数制御を行うこと
を特徴とする振動波モーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5159061A JPH0662588A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 振動波モーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5159061A JPH0662588A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 振動波モーター |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58059603A Division JPS59185178A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 振動型モ−タ及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0662588A true JPH0662588A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=15685369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5159061A Pending JPH0662588A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 振動波モーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0662588A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6625432B1 (en) | 1998-05-25 | 2003-09-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Receiver |
| JPWO2021246015A1 (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49128722A (ja) * | 1973-04-11 | 1974-12-10 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP5159061A patent/JPH0662588A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49128722A (ja) * | 1973-04-11 | 1974-12-10 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6625432B1 (en) | 1998-05-25 | 2003-09-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Receiver |
| JPWO2021246015A1 (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 |
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