JPH072027B2 - Vibration wave motor speed control circuit - Google Patents
Vibration wave motor speed control circuitInfo
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- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は振動波モーター、特に進行性振動波にて移動体
を駆動する振動波モーターの速度制御回路に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vibration wave motor, and more particularly to a speed control circuit for a vibration wave motor that drives a moving body with a progressive vibration wave.
〈従来の技術〉 振動波モーター(以下SSMと称す。)にあっては位相を
持って振動体(固定子)上に配された電歪素子の電気−
機械エネルギー変換素子にそれぞれ位相差(90°)異な
る周波電圧を印加して振動体上の進行性の振動波を発生
させ、該振動体に移動体を摩擦接触させ、該移動体を上
記振動波にて移動させている。<Prior Art> In a vibration wave motor (hereinafter referred to as SSM), the electricity of the electrostrictive element arranged on the vibrating body (stator) with a phase
Frequency voltages with different phase differences (90 °) are applied to the mechanical energy conversion elements to generate progressive vibration waves on the vibrating body, and the moving body is brought into frictional contact with the vibrating body. Is moved in.
該モーターにおける上記周波電圧を印加する駆動部とし
ては第9図示の如く構成されアンプ7,コイル10,電極1
−1を介して第1群の電歪素子に上記周波電圧を印加
し、又アンプ8、コイル11、電極1−2を介して上記第
1群の電歪素子に対して位相差を持って配される第2群
の電歪素子に上記周波電圧とは90°位相の異なる周波電
圧を印加している。該構成に係るSSMにおいてモーター
速度を可変となす方法としてはアンプ7,8の出力電圧レ
ベルを調定する方法がある。即ち、アンプ7,8の増巾率
を可変したり、電源電圧自体を可変となす方法がある
が、そのためには特別な附加回路を設ける必要が生じ構
成が複雑となる欠点がある。A drive unit for applying the above-mentioned frequency voltage in the motor is configured as shown in FIG. 9 and has an amplifier 7, a coil 10 and an electrode 1.
The frequency voltage is applied to the electrostrictive element of the first group via -1, and there is a phase difference with respect to the electrostrictive element of the first group via the amplifier 8, the coil 11 and the electrode 1-2. A frequency voltage having a phase difference of 90 ° from the frequency voltage is applied to the second group of electrostrictive elements arranged. As a method of making the motor speed variable in the SSM according to the configuration, there is a method of adjusting the output voltage levels of the amplifiers 7 and 8. That is, there is a method in which the amplification factor of the amplifiers 7 and 8 can be changed or the power supply voltage itself can be changed, but for that purpose, it is necessary to provide a special additional circuit, and there is a drawback that the configuration becomes complicated.
又、他の方法としては電歪素子に印加される周波電圧の
デユテイ比を調定する事が考えられるが、この方法によ
ると移動体が断続的な動きになるおそれがある。As another method, it is possible to adjust the duty ratio of the frequency voltage applied to the electrostrictive element, but this method may cause the moving body to move intermittently.
又、更に上記周波電圧の周波数をSSMの共振周波数から
ずらす方法があるが、該方法によると第9図に示したコ
イル10と固定子1及びコイル11と固定子1の各直列共振
回路が共振点よりずれ電極1−1,1−2の印加電圧が大
きくなり固定子1の破壊につながるおそれがある。There is also a method of shifting the frequency of the frequency voltage from the resonance frequency of the SSM. According to this method, the series resonance circuits of the coil 10 and the stator 1 and the coil 11 and the stator 1 shown in FIG. 9 resonate. The voltage applied to the offset electrodes 1-1 and 1-2 becomes larger than that of the point, and the stator 1 may be damaged.
〈目的〉 本発明は上述の事項に鑑みなされたもので、その構成と
して、振動体に配された第1及び第2群の電気−機械エ
ネルギー変換素子に対してそれぞれ位相の異なる周波信
号を印加して振動体を励振させ、振動体に振動波を形成
させ駆動力を得る振動波モーターの速度制御回路におい
て、 所定の周波数で発振する発振器と、該発振器からの出力
パルスを分周する分周回路と、該分周回路の出力端を入
力端に接続し、クロック端を前記発振器に接続する複数
段のシフトレジスター回路と、該シフトレジスター回路
の出力段を選択する選択手段とを設け、前記第1群の電
気−機械エネルギー変換素子に対して前記分周回路出力
を印加するとともに、前記第2群の電気−機械エネルギ
ー変換素子に前記選択手段にて選択された前記シフトレ
ジスター回路の出力段からの出力を印加し、前記シフト
レジスター回路の出力段の選択にて前記第1と第2群の
電気−機械エネルギー変換素子へ印加される周波信号の
位相を調定することによりモーターの速度調定を安定的
に高精度で行なわせた振動波モーターの速度制御回路を
提供するものである。<Purpose> The present invention has been made in view of the above matters, and as its configuration, applies frequency signals having different phases to the electromechanical energy conversion elements of the first and second groups arranged on the vibrating body. In the speed control circuit of the vibration wave motor that excites the vibration body to form a vibration wave in the vibration body to obtain the driving force, the oscillator that oscillates at a predetermined frequency and the frequency division that divides the output pulse from the oscillator A circuit, a shift register circuit having a plurality of stages for connecting an output terminal of the frequency dividing circuit to an input terminal and a clock terminal for connecting to the oscillator, and a selection unit for selecting an output stage of the shift register circuit, The shift register selected by the selecting means is applied to the electro-mechanical energy conversion element of the second group while applying the frequency-dividing circuit output to the electro-mechanical energy conversion element of the first group. Applying an output from the output stage of the shifter circuit, and adjusting the phase of the frequency signal applied to the electromechanical energy conversion elements of the first and second groups by selecting the output stage of the shift register circuit. Provides a speed control circuit for a vibration wave motor in which speed adjustment of the motor is stably and highly accurately performed.
〈実施例〉 第1図は本発明に係るSSMの固定子の電極形状を示す構
成図である。図中1は固定子を示し、該固定子表面には
分極処理がなされた2群の電歪素子が配され、各群の電
歪素子上に互いに90°位相が異なる周波電圧を印加する
ための駆動電極1−1,1−2が配されている。又1−3
は上記駆動電極1−1,1−2とは電気的に絶縁された分
極処理なされた電歪素子上に配され、該電歪素子出力に
て固定子の振動状態を検知するためのモニター電極であ
り、1−4は電極1−1,1−2,1−3の各電極に対する共
通電極を示している。<Embodiment> FIG. 1 is a configuration diagram showing an electrode shape of a stator of an SSM according to the present invention. In the figure, 1 indicates a stator, and two groups of polarized electrostrictive elements are arranged on the surface of the stator, and frequency voltages having 90 ° different phases are applied to the electrostrictive elements of each group. Drive electrodes 1-1 and 1-2 are arranged. Again 1-3
Is a monitor electrode which is disposed on the electrostrictive element which is electrically insulated from the drive electrodes 1-1 and 1-2 and which has been subjected to polarization processing, and which detects the vibration state of the stator by the output of the electrostrictive element. And 1-4 is a common electrode for each of the electrodes 1-1, 1-2 and 1-3.
第2図は本発明に係るSSMの駆動回路を示す回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing an SSM drive circuit according to the present invention.
図において、1は表面上に電歪素子が配される固定子、
1−1,1−2,1−3は第1図示の電極、10,11はコイル、
7,8はアンプである。In the figure, 1 is a stator on which an electrostrictive element is arranged,
1-1, 1-2, 1-3 are electrodes shown in the first figure, 10 and 11 are coils,
7 and 8 are amplifiers.
17は電極1−1に接続され、該電極の正弦波を整形して
ロジツクレベルのパルスに変換するコンパレーターであ
る。又2はモニター電極の出力波形(正弦波)をロジツ
クレベルのパルスに変換するコンパレーターである。12
はその一方の入力端を前記コンパレーター2の出力と接
続すると共に他方の入力端をインバーター18と接続する
フエイズコンパレーター(位相比較回路)で例えばUSP
4,291,274号等にて周知であり、その詳細な説明は省略
するが入力信号の位相差を検知して位相差が存在する場
合のみ出力を発生するものである。Reference numeral 17 is a comparator which is connected to the electrode 1-1 and shapes the sine wave of the electrode to convert it into a logic level pulse. Reference numeral 2 is a comparator for converting the output waveform (sine wave) of the monitor electrode into a logic level pulse. 12
Is a phase comparator which connects one input end thereof to the output of the comparator 2 and the other input end thereof to the inverter 18, for example, USP.
No. 4,291,274 and the like, and the detailed description thereof is omitted, but an output is generated only when the phase difference between the input signals is detected and the phase difference exists.
該コンパレーター12のブロツク構成及び入力出力特性は
第3図及び第4図に示す通りであり、入力端Rへの入力
パルス(立上り信号)が入力端Sへの立上り信号より先
に入力された場合には立上り信号差の期間のみ出力はVc
c(ハイレベル信号以下Hと称す。)となり、上記入力
端Sへの立上り信号の入力にて出力はオープン状態(高
インピーダンス状態)となる。The block configuration and the input output characteristic of the comparator 12 are as shown in FIGS. 3 and 4, and the input pulse (rising signal) to the input end R is input before the rising signal to the input end S. In the case, the output is Vc only during the rising signal difference.
When the rising signal is input to the input terminal S, the output becomes an open state (high impedance state).
又入力端Sへの入力パルス(立上り信号)が入力端Rへ
の立上り信号より先に入力された場合には立上り信号期
間出力はグランドレベル(ロウレベル以下Lと称す)と
なる。Further, when the input pulse (rising signal) to the input terminal S is inputted before the rising signal to the input terminal R, the rising signal period output becomes the ground level (hereinafter referred to as low level L).
又、出力がH又Lを示す場合以外はオープン状態となる
ものである。よって、位相差がゼロの時には出力はオー
プン状態のまま保持される。Further, it is in an open state except when the output shows H or L. Therefore, when the phase difference is zero, the output is kept open.
4はローパスフイルターでコンパレーター12の出力を平
滑化している。5はデユテイ比50%の信号を入力電圧に
応じた周波数で出力する電圧制御発振器(VCO)で、そ
の入力はローパスフイルター4の出力に接続されてい
る。該VCO5の入力電圧と出力周波数は1次関数の関係に
あり電圧が高くなる程高周波出力となる。A low-pass filter 4 smoothes the output of the comparator 12. Reference numeral 5 is a voltage controlled oscillator (VCO) that outputs a signal with a duty ratio of 50% at a frequency according to the input voltage, and its input is connected to the output of the low-pass filter 4. The input voltage and output frequency of the VCO 5 have a linear function relationship, and the higher the voltage, the higher the frequency output.
19はVCO5の出力を32分周する分周回路で、該分周回路野
出力はアンプ7、コイル10を介して電極1−1に印加さ
れる。又分周回路19の出力は8段のシフトレジスター20
のD入力端に接続されている。該レジスター20のクロツ
ク端子には上記VCO5の出力がクロツクパルスとして入力
されている。分周回路19の出力パルスに対するVCO5の周
波数は32倍となっているため、レジスター20に対するD
入力とクロツクパルスとの関係も32倍となっているた
め、シフトレジスター20の出力Q1〜Q8はD入力信号に対
して0°から90°まで11,25°ずつずれた(遅れた)パ
ルスが出力されることとなる。尚VCO5の発振周波数はSS
Mの共振周波数の32倍に設定している。該シフトレジス
ター20の出力Q1〜Q8はそれぞれ速度選択スイツチ30の端
子30−1〜30−8に接続され、該スイツチ30を介して選
択されたレジスター20の出力がアンプ8、コイル11を介
して電極1−2に印加される。Reference numeral 19 is a frequency dividing circuit for dividing the output of the VCO 5 by 32, and the output of the frequency dividing circuit is applied to the electrode 1-1 via the amplifier 7 and the coil 10. The output of the frequency divider circuit 19 is an 8-stage shift register 20.
It is connected to the D input terminal of. The output of the VCO 5 is input as a clock pulse to the clock terminal of the register 20. Since the frequency of VCO5 with respect to the output pulse of the frequency divider circuit 19 is 32 times, D for the register 20
Since the relationship between the input and the clock pulse is also 32 times, the output Q 1 to Q 8 of the shift register 20 is a pulse which is deviated (delayed) by 1125 ° from 0 ° to 90 ° with respect to the D input signal. Will be output. The oscillation frequency of VCO5 is SS
It is set to 32 times the resonance frequency of M. The outputs Q 1 to Q 8 of the shift register 20 are connected to the terminals 30-1 to 30-8 of the speed selection switch 30, respectively, and the output of the register 20 selected via the switch 30 outputs the amplifier 8 and the coil 11. It is applied to the electrodes 1-2 through the electrodes.
25は8段のシフトレジスターで、該レジスターのD入力
端には上記コンパレーター17の出力が入力され、又クロ
ツク入力には上記VCO5の出力が入力されているため、出
力端Q8からはD入力端への入力信号に対して90°遅れた
パルスが出力される。即ち、分周回路19の出力パルスと
コンパレーター17の出力パルスは同一の位相関係のパル
スとなるため、該パルスをD入力として入力し、VCO5の
出力をクロツクとして入力するシフトレジスター25の8
段目の出力Q8としてはD入力信号、即ち電極1−1の信
号に対して90°遅れたパルスとなる。上記シフトレジス
ター25の出力Q8はインバーター18を介してフエーズコン
パレーター12のS入力に入力されている。尚、電極1−
1と電極1−3の配置関係としては90°ずれた位置関係
にあるものとする。25 is an 8-stage shift register, the output of the comparator 17 is input to the D input terminal of the register, and the output of the VCO 5 is input to the clock input, so the output terminal Q 8 outputs D A pulse delayed by 90 ° with respect to the input signal to the input end is output. That is, since the output pulse of the frequency divider circuit 19 and the output pulse of the comparator 17 have the same phase relationship, the pulse is input as the D input and the output of the VCO 5 is input as the clock.
The output Q 8 of the stage is a pulse delayed by 90 ° with respect to the D input signal, that is, the signal of the electrode 1-1. The output Q 8 of the shift register 25 is input to the S input of the phase comparator 12 via the inverter 18. The electrode 1-
The positional relationship between the electrode 1 and the electrode 1-3 is 90 ° apart.
次いで、該第2図実施例の動作について説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be described.
不図示の電源スイツチを投入すると回路への給電がなさ
れVCO5はある周波数で発振を開始する。該VCO5の出力
(第5図(a))はシフトレジスター20,25のシフトク
ロツクとなると同時に分周回路19に伝わるため32分周し
たパルス(第5図(b)が分周回路19の出力としてアン
プ7に入力する。該パルスはコイル10、電極1−1等か
ら成る共振回路にて正弦波となり駆動電極1−1に印加
されることとなり、その結果電極1−1には第5図
(b)に示したパルスと同位相で、かつ同周波数の正弦
波が印加される。When a power switch (not shown) is turned on, power is supplied to the circuit and VCO5 starts oscillating at a certain frequency. The output of the VCO 5 (Fig. 5 (a)) becomes the shift clock of the shift registers 20, 25, and at the same time, it is transmitted to the frequency dividing circuit 19, so that a pulse divided by 32 (Fig. 5 (b) is output as the frequency dividing circuit 19). The pulse is input to the amplifier 7. The pulse becomes a sine wave in the resonance circuit composed of the coil 10, the electrode 1-1, etc., and is applied to the drive electrode 1-1. A sine wave having the same phase and the same frequency as the pulse shown in b) is applied.
一方、分周回路19の出力はシフトレジスター20のD入力
端に伝わり、かつ該レジスター20のシフトクロツクとし
てはVCO5の出力パルスが印加されているので、シフトレ
ジスター20のQ1〜Q8出力は第5図(c)〜(j)の如く
分周回路19の出力をそれぞれVCO出力1パルス分遅らせ
たパルスとなる。上記の如く分周回路19はVCO出力に対
して32分周しているので、レジスター20の各出力は前段
の出力に対して360°/32=11.25°遅れることとなり、
出力Q8からは上記分周回路出力も第5図(b)に対して
11.25×8=90°遅れたパルスとなる。On the other hand, the output of the frequency dividing circuit 19 is transmitted to the D input terminal of the shift register 20, and so as the Shifutokurotsuku of the register 20 output pulse of VCO5 being applied, Q 1 to Q 8 output of the shift register 20 is first As shown in FIGS. 5 (c) to 5 (j), the output of the frequency dividing circuit 19 is delayed by one VCO output pulse. Since the divider circuit 19 divides the VCO output by 32 as described above, each output of the register 20 is delayed by 360 ° / 32 = 11.25 ° with respect to the output of the previous stage.
The output of the frequency divider circuit from output Q 8 is also shown in Fig. 5 (b).
11.25 × 8 = pulse delayed by 90 °.
今、スイツチ30を接点30−8と選択的に接続していると
すると、レジスター20の出力Q8のパルスがアンプ8、コ
イル11を介して電極1−2に正弦波として印加される。
よって、この状態では電極1−1と電極1−2間には90
°位相の異なる周波電圧が印加されることとなる。Assuming that the switch 30 is selectively connected to the contacts 30-8, pulse amplifier 8 outputs Q 8 of the register 20 is applied as a sine wave to the electrodes 1-2 via the coil 11.
Therefore, in this state, 90 between the electrodes 1-1 and 1-2.
° Frequency voltages with different phases will be applied.
一方SSMにおいては、第1群の電歪素子への印加電圧と
第2群の電歪素子への印加電圧間の位相角が90°の時に
その電気−回転変換効率が最も高く、位相核が狭くなれ
ばなるほど効率が低下し、O′の時には効率が0、即ち
SSMは停止する。On the other hand, in the SSM, when the phase angle between the voltage applied to the electrostrictive element of the first group and the voltage applied to the electrostrictive element of the second group is 90 °, the electro-rotational conversion efficiency is highest and the phase nucleus is The narrower it becomes, the lower the efficiency becomes, and when it is O ′, the efficiency becomes 0, that is,
SSM stops.
従って、上記の如くスイツチ30を接点30−8と接続した
時には最大効率でSSMは回転し、スイツチ30を接点30−
7、30−6、30−5、30−4、30−3、30−2、30−1
に切換え接続することにより回転効率が低くなりSSMの
回転スピードが低下する。この様に構成されているた
め、本発明ではスイツチ30と接点30−1〜30−8の任意
の接点とを接続することにてSSMの回転スピードを可変
とすることが出来る。Therefore, when the switch 30 is connected to the contact 30-8 as described above, the SSM rotates at maximum efficiency, and the switch 30 is connected to the contact 30-8.
7, 30-6, 30-5, 30-4, 30-3, 30-2, 30-1
By switching and connecting to, the rotation efficiency decreases and the rotation speed of the SSM decreases. With such a configuration, in the present invention, the rotation speed of the SSM can be made variable by connecting the switch 30 and any of the contacts 30-1 to 30-8.
以上の動作にてSSMの回転スピード調定がなされると共
に本実施例にあっては常にSSMが共振回転数にて駆動さ
れる様周波数制御がなされる。With the above operation, the rotation speed of the SSM is adjusted, and in the present embodiment, the frequency control is performed so that the SSM is always driven at the resonance rotation speed.
以下に該周波数制御動作について説明する。The frequency control operation will be described below.
一般にSSMにおいては、その共振状態では駆動電極1−
1又は1−2とモニター電極1−3の位置関係に応じて
電極1−1又は1−2への駆動信号の位相とモニター電
極1−3からの信号の位相が特定の関係、即ち電極間の
位置的位相関係と電極における信号の位相関係が同一位
相差関係を示すものであり、SSMを共振駆動するために
は上記位相関係を保持させれば常に共振駆動することが
出来る。該実施例にあっては電極1−1と電極1−3と
は90°ずれて配設されているため該実施例にあっては電
極1−1と電極1−3の波形も90°ずれる様制御すれば
共振駆動することが出来る。Generally, in SSM, the drive electrode 1-
1 or 1-2 and the monitor electrode 1-3 have a specific relationship between the phase of the drive signal to the electrode 1-1 or 1-2 and the phase of the signal from the monitor electrode 1-3, that is, between the electrodes. The positional phase relationship of the above and the phase relationship of the signals at the electrodes show the same phase difference relationship, and in order to drive the SSM in resonance, if the above phase relationship is held, resonance drive can always be performed. In this embodiment, the electrodes 1-1 and 1-3 are arranged so as to be offset by 90 °, so that the waveforms of the electrodes 1-1 and 1-3 are also shifted by 90 ° in this embodiment. With such control, resonance drive can be performed.
該実施例にあっては、コンパレーター12にて電極1−3
と、電極1−1における波形の位相を検知して常にこの
位相が90°ずれる様制御している。In this embodiment, the comparator 12 has electrodes 1-3.
Then, the phase of the waveform at the electrode 1-1 is detected, and the phase is controlled so as to be always shifted by 90 °.
以下、この動作につき詳細に説明する。電極1−3の出
力はコンパレーター2にてパルスに変換した上コンパレ
ーター12のR入力に伝えられる。一方電極1−1の波形
はコンパレーター17にてパルスに変換し、レジスター25
のD入力に伝えられる。該レジスター25のシフトクロツ
クパルスは上記VCO5の出力であるため、シフトレジスタ
ー25の出力Q8からは電極1−1の波形に対して90°位相
の遅れたパルスとなる。Hereinafter, this operation will be described in detail. The output of the electrodes 1-3 is converted into a pulse by the comparator 2 and transmitted to the R input of the comparator 12. On the other hand, the waveform of the electrode 1-1 is converted into a pulse by the comparator 17, and the register 25
Is transmitted to the D input of. Since the shift clock pulse of the register 25 is the output of the VCO 5, the output Q 8 of the shift register 25 is a pulse delayed by 90 ° in phase from the waveform of the electrode 1-1.
該レジスター25の出力Q8からのパルスはインバーター18
にて反転されフエーズコンパレーター12のS入力に伝わ
る。上記の如くレジスター25の出力Q8のパルス2はアン
プ7への印加パルスを第6図(a)とすると第6図
(b)の如く90°遅れたパルスとなり、該パルスがイン
バーター18にて反転の上コンパレーター12のS入力に伝
わるので該コンパレーター12のS入力へのパスルは第6
図(c)の如く第6図(a)のパルスに対して90°進ん
だパルスとなる。The pulse from the output Q 8 of the register 25 is the inverter 18
It is inverted by and is transmitted to the S input of phase comparator 12. As described above, the pulse 2 of the output Q 8 of the register 25 becomes a pulse delayed by 90 ° as shown in FIG. 6 (b) when the pulse applied to the amplifier 7 is shown in FIG. 6 (a). Since it is inverted and transmitted to the S input of the comparator 12, the pulse to the S input of the comparator 12 is the sixth pulse.
As shown in FIG. 6 (c), the pulse is advanced by 90 ° with respect to the pulse in FIG. 6 (a).
よって、該コンパレーター12のS入力へのパルスとコン
パレーター12のR入力へのパスルとの位相が一致すれば
電極1−3と電極1−1間に90°位相差が生じているこ
ととなり、共振状態であることが検知されることとな
る。又、コンパレーター12はその入力端RとSへの入力
信号位相が一致していればその出力をオープン状態に保
持しているのでVCO5はその発振状態を保持し続けること
となり、共振周波数で駆動され続ける。Therefore, if the phase of the pulse to the S input of the comparator 12 and the phase of the pulse to the R input of the comparator 12 match, there is a 90 ° phase difference between the electrode 1-3 and the electrode 1-1. Therefore, the resonance state is detected. Further, the comparator 12 holds the output in the open state if the input signal phases to the input terminals R and S match each other, so that the VCO 5 continues to hold the oscillation state and is driven at the resonance frequency. Continue to be done.
又、SSMが共振状態にない場合には電極1−3からの信
号が電極1−1の信号に対して90°位相づれ状態から前
後にづれることとなる。よって、この場合にはコンパレ
ーター12のR及びS入力端へのパルス位相は一致しなく
なり、例えば第4図に示す如くコンパレーター12のR入
力端へのパルスの立ち上り信号がS入力端へのパルスの
立ち上り信号よりも先に発生している場合は上記立ち上
り信号差分コンパレーター12の出力はHとなり、又逆に
S入力端への立ち上り信号がR入力端への立ち上り信号
よりも先に発生している場合は立ち上り信号差分コンパ
レーター12の出力はLとなる。よって、コンパレーター
2のパルス、即ち電極1−3からの波形の位相がインバ
ーター18からのパルスの位相に対して進んだ状態となる
と、即ち、電極1−1と1−3の波形の位相差が90°以
上となるとその位相差期間分コンパレーター12の出力は
Hとなり該Hはローパスフイルター4を介してVOC5に入
力され、VOC5への入力電圧増加し、その分VOC5の発振周
波数が高くなる。VOC5の発振周波数、即ち、電極1−1,
1−2への駆動周波数が高くなる程電極1−1に入力さ
れる信号は電極1−3に発生する信号よりも位相が進む
方向に変化する特性を有しているため、上記電極1−1
と1−3との位相差が90°方向へ制御される。Further, when the SSM is not in the resonance state, the signal from the electrode 1-3 is shifted from the signal of the electrode 1-1 by 90 ° to the front and back. Therefore, in this case, the pulse phases to the R and S input terminals of the comparator 12 do not match, and, for example, as shown in FIG. 4, the rising signal of the pulse to the R input terminal of the comparator 12 is sent to the S input terminal. When the pulse rising signal is generated earlier, the output of the rising signal difference comparator 12 becomes H, and conversely, the rising signal to the S input terminal is generated before the rising signal to the R input terminal. When it is, the output of the rising signal difference comparator 12 becomes L. Therefore, when the pulse of the comparator 2, that is, the phase of the waveform from the electrode 1-3 is advanced with respect to the phase of the pulse from the inverter 18, that is, the phase difference between the waveforms of the electrodes 1-1 and 1-3. Becomes 90 ° or more, the output of the comparator 12 becomes H for the phase difference period, and the H is input to VOC5 via the low-pass filter 4, the input voltage to VOC5 increases, and the oscillation frequency of VOC5 increases correspondingly. . Oscillation frequency of VOC5, that is, electrodes 1-1,
As the drive frequency to 1-2 becomes higher, the signal input to the electrode 1-1 has a characteristic of changing in the phase advancing direction than the signal generated at the electrode 1-3. 1
The phase difference between 1 and 3 is controlled in the 90 ° direction.
又、逆に電極1−1と1−3の位相差が90°以内となる
とコンパレーター12のS入力端への立ち上り信号の方が
R入力端への立ち上り信号に比して先に発生するため、
その位相差分コンパレーター12の出力はLとなりVCO5の
発振周波数が低下するため電極1−1,1−2への駆動周
波数も低くなり、電極1−1と1−3の波形の位相が増
大し電極1−1と1−3との位相差が90°方向へ移行す
る。On the contrary, when the phase difference between the electrodes 1-1 and 1-3 is within 90 °, the rising signal to the S input terminal of the comparator 12 is generated earlier than the rising signal to the R input terminal. For,
The output of the phase difference comparator 12 becomes L, and the oscillation frequency of VCO5 decreases, so the drive frequency to the electrodes 1-1 and 1-2 also decreases, and the phase of the waveform of electrodes 1-1 and 1-3 increases. The phase difference between the electrodes 1-1 and 1-3 shifts to the 90 ° direction.
この様に電極1−1と1−3の波形の位相差検知がなさ
れ、この位相差が常に90°となる様SSMの駆動周波数が
制御され、SSMは常に共振状態にて駆動制御されること
となる。In this way, the phase difference between the waveforms of the electrodes 1-1 and 1-3 is detected, the drive frequency of the SSM is controlled so that this phase difference is always 90 °, and the drive control of the SSM is always in the resonance state. Becomes
第7図は本発明の第2実施例を示す回路図である。第7
図において第2図実施例と同一構成部には同一記号が附
してある。FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. 7th
In the figure, the same symbols are attached to the same components as in the second embodiment.
図において、21はシフトレジスター20の出力Q1〜Q8をそ
の入力D0〜D7に入力し、制御端子A,B,Cへのコード入力
信号に応じて入力D0〜D7のうち一つを選択し選択された
入力へ印加されているレジスター20の出力を送出するマ
ルチプレクサーである。該マルチプレクサー21はその端
子A,B,Cへの入力コードとしてのバイナリー信号が増加
すればするほど、レジスター20の後段の出力を択一的に
選択する様構成されている。In FIG, 21 receives the output Q 1 to Q 8 of the shift register 20 to the input D 0 to D 7, the control terminals A, B, among the input D 0 to D 7 in response to the code input signal to the C It is a multiplexer that selects one and sends the output of register 20 applied to the selected input. The multiplexer 21 is configured to selectively select the output of the latter stage of the register 20 as the binary signal as the input code to the terminals A, B and C increases.
41はモーター回転スピード設定用の可変抵抗50を有する
パルス発振回路で、その出力パルスの周波数が上記抵抗
値に基づいて可変となる。Reference numeral 41 is a pulse oscillating circuit having a variable resistor 50 for setting the motor rotation speed, and the frequency of the output pulse thereof is variable based on the resistance value.
43はSSMの固定子に発生する進行性振動波にて回転駆動
される移動体、44は移動体の回転にともなって回転する
パルス板で、該パルス板44には所定間隔透光パターンが
配される。45は発光光源及びフオートトランジスターを
含むフオートリフレクターで上記パルス板44の回転にて
透光パターンがリフレクター45を通過するごとに出力を
形成し、パルス板の回転速度に応じた数の信号を形成す
る。42はリフレクター45からの信号をパルスに変換する
ためのコンパレーター、24は入力Rin、Sinを有するフエ
ーズコンパレーターで、該フエーズコンパレーターは第
8図の如く入力Rinへの立ち上り信号の方が入力Sinへの
立ち上り信号よりも先に給供された時にはその立ち上り
信号の位相差期間出力R0をLとなし、逆に入力Sinへの
立ち上り信号の方が入力Rinへの立ち上り信号よりも先
に供給された時にはその立ち上り信号の位相差期間出力
S0をLとなすものである。43 is a moving body that is rotationally driven by progressive vibration waves generated in the stator of the SSM, and 44 is a pulse plate that rotates with the rotation of the moving body. To be done. 45 is a reflector including a light-emitting source and a transistor, which forms an output each time the translucent pattern passes through the reflector 45 by the rotation of the pulse plate 44, and outputs a number of signals corresponding to the rotation speed of the pulse plate. Form. 42 is a comparator for converting the signal from the reflector 45 into a pulse, 24 is a phase comparator having inputs Rin and Sin, and the phase comparator is a rising signal to the input Rin as shown in FIG. Is supplied earlier than the rising signal to the input Sin, the phase difference period output R 0 of the rising signal is set to L, and conversely, the rising signal to the input Sin is more than the rising signal to the input Rin. Output the phase difference period of the rising signal when supplied first
S 0 is taken as L.
22はオアゲート33,34を介して前記フエーズコンパレー
ターの出力R0,S0に接続されるアツプダウンカウンター
で該カウンターは入力の立ち上り信号に応答して作動す
る。An up-down counter 22 is connected to the outputs R 0 and S 0 of the phase comparator through OR gates 33 and 34, and operates in response to a rising signal at the input.
31はカウンター22の出力Q0〜Q2を入力とするアンドゲー
ト、32は反転入力アンドゲート、35,36はインバータ
ー、37,38は発光ダイオードである。Reference numeral 31 is an AND gate that receives the outputs Q 0 to Q 2 of the counter 22, 32 is an inverting input AND gate, 35 and 36 are inverters, and 37 and 38 are light emitting diodes.
次いで、該第7図実施例の動作について説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 7 will be described.
不図示の電源スイツチをオンとするとカウンター22には
不図示のパワーアツプセツト回路にて電源投入動作にて
所定値がセツトされマルチプレクサー21はレジスター20
の所定の出力端からのパルスが選択されアンプ8に伝え
られる。When a power switch (not shown) is turned on, a predetermined value is set in the counter 22 by a power up operation circuit (not shown) and the multiplexer 21 is set to the register 20.
The pulse from the predetermined output terminal of is selected and transmitted to the amplifier 8.
又、電源投入にて回路は作動状態となり、上述の第2図
実施例にて述べた如くして駆動電極1−1,1−2への駆
動信号として共振周波数で、上記分周回路19の出力並び
にマルチプレクサー21の出力パルスの位相関係を有する
正弦波が印加されSSMの回転する。該SSMの回転はリフレ
クター45にて検知されコンパレーター42を介して回転ス
ピードに応じた周波数のパルスがコンパレーター24の入
力Sinに伝わる。一方抵抗50には設定スピード値が設定
され、該設定値に応じた周波数のパルスがパルス発振回
路41から送出されコンパレーター24のRinに入力する。
ここでSSMの回転スピードが設定値よりも遅い場合につ
いて説明する。Further, when the power is turned on, the circuit is in an operating state, and as described in the embodiment of FIG. 2, as a drive signal to the drive electrodes 1-1 and 1-2, at the resonance frequency, the frequency dividing circuit 19 is operated. A sine wave having a phase relationship between the output and the output pulse of the multiplexer 21 is applied to rotate the SSM. The rotation of the SSM is detected by the reflector 45, and a pulse having a frequency corresponding to the rotation speed is transmitted to the input Sin of the comparator 24 via the comparator 42. On the other hand, a set speed value is set in the resistor 50, and a pulse having a frequency corresponding to the set value is sent from the pulse oscillation circuit 41 and input to Rin of the comparator 24.
Here, the case where the rotation speed of the SSM is slower than the set value will be described.
この場合はパルス発振回路からのパルスの周波数に比し
てコンパレーター42からのパルスの周波数が低いため、
コンパレーター24への入力Rinへのパルスの方が入力Sin
へのパルスに比して多くなり、その結果コンパレーター
24は出力R0からLを送出し、カウンター22のアツプカウ
ントさせ、その結果マルチプレクサー22はレジスター20
の後段の出力端からのパルスを選択してアンプ8へ伝え
る。このため、SSMは回転速度を増加させる。この様に
してSSMの回転速度が増加して行く経過においてリフレ
クター45からのパルスの周波数とパルス発振回路41から
のパルスの周波数が一致すると、コンパレーター24への
入力Rin,Sinへのパルスの位相が一致するのでコンパレ
ーター24の出力R0,S0はオープン状態となりカウンター
22はその設定状態に保持され、その時点で選択されてい
るジレスター20の出力端からのパルスがアンプ8に印加
され続け、SSMは抵抗50にて設定したスピードにて回転
制御される。In this case, the frequency of the pulse from the comparator 42 is lower than the frequency of the pulse from the pulse oscillation circuit,
Input to comparator 24 Pulse to Rin is input Sin
More than the pulse to the resulting comparator
24 sends out the outputs R 0 to L, causing the counter 22 to count up, so that the multiplexer 22 causes the register 20 to count.
The pulse from the output terminal of the latter stage is selected and transmitted to the amplifier 8. Therefore, the SSM increases the rotation speed. In this way, when the frequency of the pulse from the reflector 45 and the frequency of the pulse from the pulse oscillation circuit 41 match in the course of the increase in the rotation speed of the SSM, the phase of the pulse to the input Rin, Sin to the comparator 24 Since the outputs match, the outputs R 0 and S 0 of the comparator 24 are in the open state and the counter
22 is held in that setting state, the pulse from the output end of the Gilester 20 selected at that time is continuously applied to the amplifier 8, and the SSM is rotationally controlled at the speed set by the resistor 50.
又、逆にSSMの回転速度が設定値よりも速い場合にはコ
ンパレーター24の出力SからLが送出されるのでカウン
ター22はダウンカウントされレジスター25の前段の出力
端が選択されるのでSSMの回転スピードが低下し、その
スピードが設定値と一致した際にはカウンター22のダウ
ンカウントが停止し、以後その状態で回転制御される。On the contrary, when the rotation speed of the SSM is faster than the set value, the output S of the comparator 24 outputs L, so that the counter 22 is down-counted and the output end of the previous stage of the register 25 is selected. When the rotation speed decreases, and the speed matches the set value, the counter 22 stops counting down, and thereafter the rotation is controlled in that state.
尚、上記の回転スピード制御において、カウンター22の
出力Q0〜Q2から全てHが送出された時、即ちレジスター
20の出力Q8が選択されSSMが最高速駆動されている状態
ではアンドゲート31からHが送出され発光ダイオード37
を点灯させ、これを警告すると共にカウンター22のアツ
プ入力をHに保持し、以後カウンター22をコンパレータ
ー24の出力によって影響されない様なす。Incidentally, in the above rotation speed control, when all the outputs H from the outputs Q 0 to Q 2 of the counter 22, that is, the register
When the output Q 8 of 20 is selected and the SSM is driven at the highest speed, H is sent from the AND gate 31 and the light emitting diode 37.
Is turned on to warn of this, and the up input of the counter 22 is held at H so that the counter 22 is not affected by the output of the comparator 24 thereafter.
又、逆にカウンター22の出力Q0〜Q2が全てLとなった時
にはナンドゲート32からHが送出され発光ダイオード38
を点灯させ、これを警告すると共にカウンター23のダウ
ン入力をHに保持し、以後カウンター22をコンパレータ
ー24の出力によって影響されない様なす。On the contrary, when all the outputs Q 0 -Q 2 of the counter 22 become L, H is sent from the NAND gate 32 and the light emitting diode 38
Is turned on to warn of this, and the down input of the counter 23 is held at H so that the counter 22 is not affected by the output of the comparator 24 thereafter.
以上の如く、本発明にあってはSSMにおける第1の電気
−機械エネルギー変換素子への印加周波信号を発振器出
力を分周回路にて分周して得るとともに、この分周回路
出力を発振器出力をクロックとしてシフトレジスターに
てシフトし、このレジスターの出力段を選択し、この出
力段からの出力を第2の電気−機械エネルギー変換素子
への印加することで、各エネルギー変換素子へ印加され
る周波信号の位相差を調定し、回転速度制御を行なった
ものであるので、高精度で、任意の回転数にて回動し得
る効果を奏するものである。As described above, according to the present invention, the frequency signal applied to the first electro-mechanical energy conversion element in the SSM is obtained by dividing the oscillator output by the frequency dividing circuit, and the frequency dividing circuit output is output by the oscillator. Is used as a clock to shift in a shift register, an output stage of this register is selected, and an output from this output stage is applied to the second electro-mechanical energy conversion element, thereby being applied to each energy conversion element. Since the phase difference of the frequency signal is adjusted and the rotation speed is controlled, the present invention has the effect of rotating at any rotation speed with high accuracy.
尚、実施例にあっては電歪素子の分極処理の上固定子に
形成しているが、個々の電歪素子を固定子上に附しても
良い。又電歪素子の田に圧電素子等の電気−機械エネル
ギー変換素子を用いても良い。Although in the embodiment, the electrostrictive element is polarized and then formed on the stator, individual electrostrictive elements may be provided on the stator. Further, an electromechanical energy conversion element such as a piezoelectric element may be used as the electrostrictive element.
第1図は本発明に係る振動波モーターの固定子の電極形
状を示す構成図、第2図は本発明に係る振動波モーター
の駆動回路の一実施例を示す回路図、第3図は第2図示
のコンパレーター12のブロツク構成を示すブロツク図、
第4図は第3図示のコンパレーター12の入力出力特性を
示す波形図、第5図(a)〜(j)は第2図示のVCO5、
分周回路19、及びシフトレジスター20の出力波形を示す
波形図、第6図(a)〜(d)は第2図の駆動回路の動
作を説明する波形図、第7図は本発明に係る振動波モー
ターの駆動回路の他の一実施例を示す回路図、第8図は
第7図示のコンパレーター24の動作を説明するための波
形図、第9図は振動波モーターの駆動部の構成を示す回
路図である。 5……VCO 19……分周回路 20,25……シフトレジスター 30……スイツチ 7,8……アンプ 1−1,1−2……電極 1……固定子FIG. 1 is a configuration diagram showing an electrode shape of a stator of a vibration wave motor according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a drive circuit for the vibration wave motor according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the block configuration of the illustrated comparator 12,
FIG. 4 is a waveform diagram showing the input / output characteristics of the comparator 12 shown in FIG. 3, and FIGS. 5 (a) to 5 (j) are VCO5 shown in FIG.
Waveform diagrams showing the output waveforms of the frequency divider circuit 19 and the shift register 20, FIGS. 6 (a) to 6 (d) are waveform diagrams for explaining the operation of the drive circuit of FIG. 2, and FIG. 7 is related to the present invention. FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the drive circuit of the vibration wave motor, FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the comparator 24 shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a configuration of the drive section of the vibration wave motor. It is a circuit diagram showing. 5 …… VCO 19 …… divider circuit 20,25 …… shift register 30 …… switch 7,8 …… amplifier 1-1,1-2 …… electrode 1 …… stator
Claims (1)
機械エネルギー変換素子に対してそれぞれ位相の異なる
周波信号を印加して振動体を励振させ、振動体に振動波
を形成させ駆動力を得る振動波モーターの速度制御回路
において、 所定の周波数で発振する発振器と、該発振器からの出力
パルスを分周する分周回路と、該分周回路の出力端を入
力端に接続し、クロック端を前記発振器に接続する複数
段のシフトレジスター回路と、該シフトレジスター回路
の出力段を選択する選択手段とを設け、前記第1群の電
気−機械エネルギー変換素子に対して前記分周回路出力
を印加するとともに、前記第2群の電気−機械エネルギ
ー変換素子に前記選択手段にて選択された前記シフトレ
ジスター回路の出力段からの出力を印加し、前記シフト
レジスター回路の出力段の選択にて前記第1と第2群の
電気−機械エネルギー変換素子へ印加される周波信号の
位相を調定することを特徴とする振動波モーターの速度
制御回路。1. Electricity of first and second groups arranged on a vibrating body.
Oscillation at a predetermined frequency in a speed control circuit of a vibration wave motor that applies frequency signals of different phases to the mechanical energy conversion element to excite the vibration body and generate a vibration wave in the vibration body to obtain a driving force. An oscillator, a frequency dividing circuit for dividing an output pulse from the oscillator, a plurality of stages of shift register circuits for connecting an output terminal of the frequency dividing circuit to an input terminal and a clock terminal for the oscillator, and the shift circuit. Selecting means for selecting the output stage of the register circuit, and applying the frequency divider circuit output to the first group of electro-mechanical energy conversion elements, and to the second group of electro-mechanical energy conversion elements. The output from the output stage of the shift register circuit selected by the selecting means is applied, and the electric power of the first and second groups is selected by selecting the output stage of the shift register circuit. A speed control circuit for a vibration wave motor, characterized by adjusting the phase of a frequency signal applied to a mechanical energy conversion element.
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1986
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