JPH09289784A - 超音波モータの駆動装置 - Google Patents
超音波モータの駆動装置Info
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- JPH09289784A JPH09289784A JP8101684A JP10168496A JPH09289784A JP H09289784 A JPH09289784 A JP H09289784A JP 8101684 A JP8101684 A JP 8101684A JP 10168496 A JP10168496 A JP 10168496A JP H09289784 A JPH09289784 A JP H09289784A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、超音波モータの動作速度を任意
に調節可能な超音波モータ駆動装置を提供する。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換素子に交流の
駆動信号を供給することにより超音波振動を発生させ、
該超音波振動により被駆動体を駆動する超音波モータ駆
動装置において、前記超音波振動の周波数ｆ1 より高い
周波数ｆ2 を持った交番電圧を、バースト状に断続的に
出力するラッチ回路４と、このラッチ回路４からの前記
交番電圧を電力増幅するパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７乃至１
０と、このパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７乃至１０の出力を積
分し前記交番電圧に対応した駆動信号を前記電気−機械
エネルギー変換素子に供給する積分手段とを設けたこと
を特徴とするものである。
に調節可能な超音波モータ駆動装置を提供する。 【解決手段】 電気−機械エネルギー変換素子に交流の
駆動信号を供給することにより超音波振動を発生させ、
該超音波振動により被駆動体を駆動する超音波モータ駆
動装置において、前記超音波振動の周波数ｆ1 より高い
周波数ｆ2 を持った交番電圧を、バースト状に断続的に
出力するラッチ回路４と、このラッチ回路４からの前記
交番電圧を電力増幅するパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７乃至１
０と、このパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７乃至１０の出力を積
分し前記交番電圧に対応した駆動信号を前記電気−機械
エネルギー変換素子に供給する積分手段とを設けたこと
を特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動を駆動
源とし、この超音波振動に接する被駆動体を駆動する超
音波モータに関する。
源とし、この超音波振動に接する被駆動体を駆動する超
音波モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気−機械エネルギー変換素子に交番電
圧を印加することにより超音波振動を発生させ、この超
音波振動により被駆動体を駆動する超音波モータは、様
々な方式のものが提案されている。
圧を印加することにより超音波振動を発生させ、この超
音波振動により被駆動体を駆動する超音波モータは、様
々な方式のものが提案されている。
【０００３】この中の一例として、本願出願人が先に提
案し、特開平６−１０５５７１号公報により開示された
超音波リニアモータがある。
案し、特開平６−１０５５７１号公報により開示された
超音波リニアモータがある。
【０００４】この超音波リニアモータは、図９に示すよ
うに、弾性体４１に二つの電気−機械エネルギー変換素
子である積層型圧電素子４２，４３を固定して超音波振
動子を構成する。この積層型圧電素子４２，４３に、互
いに９０度位相の異なる交番電圧を印加すると、縦振動
と屈曲振動が同時に発生する。
うに、弾性体４１に二つの電気−機械エネルギー変換素
子である積層型圧電素子４２，４３を固定して超音波振
動子を構成する。この積層型圧電素子４２，４３に、互
いに９０度位相の異なる交番電圧を印加すると、縦振動
と屈曲振動が同時に発生する。
【０００５】そして、前記縦振動と屈曲振動が合成され
楕円振動が生成する位置に摺動部材４５を固定し、摺動
部材４５による楕円振動に物体（被駆動体）４６を接触
させると、超音波振動子と物体４６が互いに相対移動す
る。
楕円振動が生成する位置に摺動部材４５を固定し、摺動
部材４５による楕円振動に物体（被駆動体）４６を接触
させると、超音波振動子と物体４６が互いに相対移動す
る。
【０００６】この超音波リニアモータに印加する交番電
圧の振幅を変えて速度を測定した実験の結果を、グラフ
化して図１０に示す。図１０に示す結果から分かるよう
に、この超音波リニアモータの動作速度を調整するには
電圧振幅の大きさを変えればよい。
圧の振幅を変えて速度を測定した実験の結果を、グラフ
化して図１０に示す。図１０に示す結果から分かるよう
に、この超音波リニアモータの動作速度を調整するには
電圧振幅の大きさを変えればよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
リニアモータに印加する電圧の振幅を制御しようとする
と、一般にアナログ方式のパワーアンプが必要になる。
アナログ方式のパワーアンプは、発熱が大きく、エネル
ギー損失が大きい。また、ディジタル回路を使用する場
合に比べて、ＩＣ回路化するのに多大な費用がかかる。
リニアモータに印加する電圧の振幅を制御しようとする
と、一般にアナログ方式のパワーアンプが必要になる。
アナログ方式のパワーアンプは、発熱が大きく、エネル
ギー損失が大きい。また、ディジタル回路を使用する場
合に比べて、ＩＣ回路化するのに多大な費用がかかる。
【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決し、発熱
によるエネルギー損失が小さく、ディジタル処理により
超音波モータに印加する電気エネルギーの大きさを調節
し、これにより、超音波モータの動作速度を任意に調節
可能な超音波モータ駆動装置を提供することを目的とす
る。
によるエネルギー損失が小さく、ディジタル処理により
超音波モータに印加する電気エネルギーの大きさを調節
し、これにより、超音波モータの動作速度を任意に調節
可能な超音波モータ駆動装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
電気−機械エネルギー変換素子に交流の駆動信号を供給
することにより超音波振動を発生させ、該超音波振動に
より被駆動体を駆動する超音波モータにおいて、前記超
音波振動の周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 を持った交番
電圧を、バースト状に断続的に出力する手段と、この手
段からの前記交番電圧を電力増幅する電力増幅手段と、
この電力増幅手段の出力を積分し前記交番電圧に対応し
た駆動信号を前記電気−機械エネルギー変換素子に供給
する積分手段とを設けたことを特徴とするものである。
電気−機械エネルギー変換素子に交流の駆動信号を供給
することにより超音波振動を発生させ、該超音波振動に
より被駆動体を駆動する超音波モータにおいて、前記超
音波振動の周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 を持った交番
電圧を、バースト状に断続的に出力する手段と、この手
段からの前記交番電圧を電力増幅する電力増幅手段と、
この電力増幅手段の出力を積分し前記交番電圧に対応し
た駆動信号を前記電気−機械エネルギー変換素子に供給
する積分手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の超
音波モータの駆動装置において、前記バースト電圧のバ
ーストサイクル数ｎ，周波数ｆ2 ，パルス幅Ｔのいずれ
か一つ、又は複数を制御可能としたことを特徴とするも
のである。
音波モータの駆動装置において、前記バースト電圧のバ
ーストサイクル数ｎ，周波数ｆ2 ，パルス幅Ｔのいずれ
か一つ、又は複数を制御可能としたことを特徴とするも
のである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の超音波モータの駆動装置において、前記バースト電
圧の電圧波形パターンをディジタルメモリ手段に予め記
録し、該ディジタルメモリ手段から電圧波形パターンを
読み出すことにより、前記バースト電圧を生成すること
を特徴とするものである。
載の超音波モータの駆動装置において、前記バースト電
圧の電圧波形パターンをディジタルメモリ手段に予め記
録し、該ディジタルメモリ手段から電圧波形パターンを
読み出すことにより、前記バースト電圧を生成すること
を特徴とするものである。
【００１２】請求項１記載の発明によれば、前記超音波
振動の周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 を持った交番電圧
を、バースト状に断続的に出力し、電力増幅手段により
電力増幅した後、積分手段により電力増幅手段の出力を
積分し前記交番電圧に対応した駆動信号を前記電気−機
械エネルギー変換素子に供給するものであるから、超音
波モータに印加する駆動信号の大きさを調節し、これに
より、超音波モータの動作速度を任意に調節可能な超音
波モータ駆動装置を提供できる。
振動の周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 を持った交番電圧
を、バースト状に断続的に出力し、電力増幅手段により
電力増幅した後、積分手段により電力増幅手段の出力を
積分し前記交番電圧に対応した駆動信号を前記電気−機
械エネルギー変換素子に供給するものであるから、超音
波モータに印加する駆動信号の大きさを調節し、これに
より、超音波モータの動作速度を任意に調節可能な超音
波モータ駆動装置を提供できる。
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の超
音波モータの駆動装置において、前記バースト電圧のバ
ーストサイクル数ｎ，周波数ｆ2 ，パルス幅Ｔのいずれ
か一つ、又は複数を制御可能としたので、超音波モータ
に印加する駆動信号を多様に変化させて超音波モータの
動作速度を任意に調節可能な超音波モータ駆動装置を提
供できる。
音波モータの駆動装置において、前記バースト電圧のバ
ーストサイクル数ｎ，周波数ｆ2 ，パルス幅Ｔのいずれ
か一つ、又は複数を制御可能としたので、超音波モータ
に印加する駆動信号を多様に変化させて超音波モータの
動作速度を任意に調節可能な超音波モータ駆動装置を提
供できる。
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の超音波モータの駆動装置において、前記バースト電
圧の電圧波形パターンをディジタルメモリ手段に予め記
録し、該ディジタルメモリ手段から電圧波形パターンを
読み出すことにより、前記バースト電圧を生成するの
で、発熱によるエネルギー損失が小さく、ディジタル処
理により超音波モータを駆動できる超音波モータ駆動装
置を提供できる。
載の超音波モータの駆動装置において、前記バースト電
圧の電圧波形パターンをディジタルメモリ手段に予め記
録し、該ディジタルメモリ手段から電圧波形パターンを
読み出すことにより、前記バースト電圧を生成するの
で、発熱によるエネルギー損失が小さく、ディジタル処
理により超音波モータを駆動できる超音波モータ駆動装
置を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】［実施の形態１］ ［構成］図１は、本発明の実施の形態１の超音波モータ
駆動装置を示すものであり、この超音波モータ駆動装置
は、超音波振動子を励振する超音波周波数ｆ1 の２５６
倍の周波数のクロックを発生する発振器１の出力が、８
ビットカウンタ２に入力され、８ビットカウンタ２のカ
ウント値は８ビットのパラレル出力となって、波形メモ
リとしてのＲＯＭ３のアドレス端子の下位８ビットに入
力される。ＲＯＭ３のアドレスの上位５ビットには、波
形選択回路５をラッチ回路６を介して接続している。
駆動装置を示すものであり、この超音波モータ駆動装置
は、超音波振動子を励振する超音波周波数ｆ1 の２５６
倍の周波数のクロックを発生する発振器１の出力が、８
ビットカウンタ２に入力され、８ビットカウンタ２のカ
ウント値は８ビットのパラレル出力となって、波形メモ
リとしてのＲＯＭ３のアドレス端子の下位８ビットに入
力される。ＲＯＭ３のアドレスの上位５ビットには、波
形選択回路５をラッチ回路６を介して接続している。
【００１７】前記ＲＯＭ３の出力データのうちＤ0 とＤ
1 の２ビットが、ラッチ回路４によりラッチされる。ラ
ッチ回路４の一方の出力はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７，８
のゲートに接続される。ラッチ回路４の他方の出力はパ
ワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０のゲートに接続される。
1 の２ビットが、ラッチ回路４によりラッチされる。ラ
ッチ回路４の一方の出力はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ７，８
のゲートに接続される。ラッチ回路４の他方の出力はパ
ワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０のゲートに接続される。
【００１８】パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７，８は、それぞれ
ソースが正電位とＧＮＤに接続され、ドレインが互いに
接続されて、インダクタ１１を介して出力Ａ端子とな
る。
ソースが正電位とＧＮＤに接続され、ドレインが互いに
接続されて、インダクタ１１を介して出力Ａ端子とな
る。
【００１９】同様に、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０
は、それぞれソースが正電位とＧＮＤに接続され、ドレ
インが互いに接続されて、インダクタ１２を介して出力
Ｂ端子となる。出力Ａ端子及び出力Ｂ端子には、超音波
モータの圧電素子が接続されるが、この超音波モータに
関しては従来技術で述べたものと同様であり、ここでは
説明を省略する。
は、それぞれソースが正電位とＧＮＤに接続され、ドレ
インが互いに接続されて、インダクタ１２を介して出力
Ｂ端子となる。出力Ａ端子及び出力Ｂ端子には、超音波
モータの圧電素子が接続されるが、この超音波モータに
関しては従来技術で述べたものと同様であり、ここでは
説明を省略する。
【００２０】［作用］前記発振器１が超音波周波数ｆ1
の２５６倍の周波数のクロックを発生すると、カウンタ
２がこのクロックの立ち上がりエッジをカウントし、そ
のカウント値を８ビットのパラレルデータとして出力す
る。カウンタ２は、０から２５５までカウントすると、
再度０になり再びクロックをカウントする。つまり、絶
えず発振器１の発生するクロックを０から２５５の間で
カウントし続けることになる。
の２５６倍の周波数のクロックを発生すると、カウンタ
２がこのクロックの立ち上がりエッジをカウントし、そ
のカウント値を８ビットのパラレルデータとして出力す
る。カウンタ２は、０から２５５までカウントすると、
再度０になり再びクロックをカウントする。つまり、絶
えず発振器１の発生するクロックを０から２５５の間で
カウントし続けることになる。
【００２１】前記ＲＯＭ３には、図２に示すような波形
データが書き込まれている。図２はＲＯＭ３のデータＤ
0 ，Ｄ1 を、横軸をアドレスとして、００h からＦＦh
まで８ビット分づつ区切って示したものである。
データが書き込まれている。図２はＲＯＭ３のデータＤ
0 ，Ｄ1 を、横軸をアドレスとして、００h からＦＦh
まで８ビット分づつ区切って示したものである。
【００２２】前記カウンタ２の出力値をＲＯＭ３の下位
８ビットをアドレスとして入力すると、ＲＯＭ３は、予
め記録された波形データを繰り返し出力する。つまり、
発振器１の発生するクロックに同期して、波形データを
出力することになる。言い換えると、超音波振動子の駆
動周波数ｆ1 より高い周波数である、図２に示すような
周波数ｆ2 のパルス波形を、バースト状に周期１／ｆ1
で断続的に発生させることになる。
８ビットをアドレスとして入力すると、ＲＯＭ３は、予
め記録された波形データを繰り返し出力する。つまり、
発振器１の発生するクロックに同期して、波形データを
出力することになる。言い換えると、超音波振動子の駆
動周波数ｆ1 より高い周波数である、図２に示すような
周波数ｆ2 のパルス波形を、バースト状に周期１／ｆ1
で断続的に発生させることになる。
【００２３】また、ＲＯＭ３の上位５ビットアドレス
は、波形選択回路５がラッチ回路６を介して接続され、
波形選択回路５で選択した波形パターン(図２に示す各
波形パターン）に切り替える。波形選択回路５は、００
h から１Ｆh までデータが切り替えられるものであれば
何でもよく、例えばマイクロコンピュータやディップス
イッチ等を用いることができる。尚、ラッチ回路６は、
アドレスの切り替えをクロックに同期させるために必要
になる。
は、波形選択回路５がラッチ回路６を介して接続され、
波形選択回路５で選択した波形パターン(図２に示す各
波形パターン）に切り替える。波形選択回路５は、００
h から１Ｆh までデータが切り替えられるものであれば
何でもよく、例えばマイクロコンピュータやディップス
イッチ等を用いることができる。尚、ラッチ回路６は、
アドレスの切り替えをクロックに同期させるために必要
になる。
【００２４】前記ＲＯＭ３の出力は、ラッチ回路４によ
り、発振器１の発生するクロックの立ち下がりエッジで
ラッチされる。ラッチ回路４は、ＲＯＭ３にアドレスを
入力してから出力データが確定する間、データが不定に
なる時間があるが、この間だけ旧データを保持するため
に必要になる。
り、発振器１の発生するクロックの立ち下がりエッジで
ラッチされる。ラッチ回路４は、ＲＯＭ３にアドレスを
入力してから出力データが確定する間、データが不定に
なる時間があるが、この間だけ旧データを保持するため
に必要になる。
【００２５】前記ラッチ回路４の出力で、パワーＭＯＳ
−ＦＥＴ７，８及びパワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０をス
イッチングさせることにより電力増幅し、超音波モータ
を駆動する電力を得る。前記インダクタ１１，１２と、
超音波モータの電気−機械エネルギー変換素子としての
圧電素子との組み合わせにより、積分回路が構成され
る。つまり、一般に圧電素子は図３に示すコイルＬ，抵
抗Ｒ，コンデンサＣの直列回路と、コンデンサＣ0との
並列接続からなる等価回路で示され、その構造に由来す
るキャパシタ成分（Ｃｄ）を有する。
−ＦＥＴ７，８及びパワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０をス
イッチングさせることにより電力増幅し、超音波モータ
を駆動する電力を得る。前記インダクタ１１，１２と、
超音波モータの電気−機械エネルギー変換素子としての
圧電素子との組み合わせにより、積分回路が構成され
る。つまり、一般に圧電素子は図３に示すコイルＬ，抵
抗Ｒ，コンデンサＣの直列回路と、コンデンサＣ0との
並列接続からなる等価回路で示され、その構造に由来す
るキャパシタ成分（Ｃｄ）を有する。
【００２６】このような圧電素子にインダクタＬを直列
接続すると、図４に示すようになり、図４に破線で示し
た回路部分が積分回路として動作する。この結果、図５
に示すように、前記パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７，８及びパ
ワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０のスイッチング波形のパル
ス幅Ｔが小さいときには、出力Ａ，出力Ｂからの積分波
形である圧電素子に印加される電圧波形の振幅は、比較
的小さい振幅になる。
接続すると、図４に示すようになり、図４に破線で示し
た回路部分が積分回路として動作する。この結果、図５
に示すように、前記パワーＭＯＳ−ＦＥＴ７，８及びパ
ワーＭＯＳ−ＦＥＴ９，１０のスイッチング波形のパル
ス幅Ｔが小さいときには、出力Ａ，出力Ｂからの積分波
形である圧電素子に印加される電圧波形の振幅は、比較
的小さい振幅になる。
【００２７】一方、図５に示すように、パルス幅Ｔが大
きいときには出力Ａ，出力Ｂからの積分波形である圧電
素子に印加される電圧波形の振幅は大きくなる。このよ
うにして、波形選択回路５で波形を選択すると、結果的
に超音波モータの圧電素子に印加する電圧振幅が変化
し、超音波モータの動作速度を変化させることができ
る。
きいときには出力Ａ，出力Ｂからの積分波形である圧電
素子に印加される電圧波形の振幅は大きくなる。このよ
うにして、波形選択回路５で波形を選択すると、結果的
に超音波モータの圧電素子に印加する電圧振幅が変化
し、超音波モータの動作速度を変化させることができ
る。
【００２８】また、図２から類推できるように、波形選
択回路５の出力の上位１ビットにより、積分波形、即
ち、超音波モータに印加する２相の電圧の位相差が＋９
０度と−９０度とに変化し、この結果、超音波モータの
動作方向を変更することができる。
択回路５の出力の上位１ビットにより、積分波形、即
ち、超音波モータに印加する２相の電圧の位相差が＋９
０度と−９０度とに変化し、この結果、超音波モータの
動作方向を変更することができる。
【００２９】［効果］本実施の形態１によれば、前記波
形選択回路５で波形を選択して、超音波モータの超音波
振動周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 の出力パルスのパル
ス幅Ｔを変えることにより、モータの速度を容易に切り
替えることが可能となる。
形選択回路５で波形を選択して、超音波モータの超音波
振動周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 の出力パルスのパル
ス幅Ｔを変えることにより、モータの速度を容易に切り
替えることが可能となる。
【００３０】また、前記波形選択回路５により波形を選
択して超音波モータの動作方向も切り替えることができ
る。尚、本実施の形態１においては、波形メモリとして
ＲＯＭ３を用いたが、ＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等を用い
ても同様の構成を取りうることはいうまでもなく、他に
も例えばカウンタ２，メモリ３，ラッチ回路４等を１チ
ップのゲートアレイにする等の構成も採用可能である。
択して超音波モータの動作方向も切り替えることができ
る。尚、本実施の形態１においては、波形メモリとして
ＲＯＭ３を用いたが、ＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等を用い
ても同様の構成を取りうることはいうまでもなく、他に
も例えばカウンタ２，メモリ３，ラッチ回路４等を１チ
ップのゲートアレイにする等の構成も採用可能である。
【００３１】［実施の形態２］ ［構成］次に、図６を参照して実施の形態２の構成につ
いて説明する。図６に示す超音波モータ駆動装置は、超
音波振動子を励振する超音波周波数ｆ1 の２５６倍の周
波数のクロックを発生する発振器２１の出力が、８ビッ
トのカウンタ２２に入力され、このカウンタ２２のカウ
ント値は８ビットのパラレル信号となって、波形メモリ
としてのＲＯＭ２３のアドレス端子の下位８ビットに入
力される。
いて説明する。図６に示す超音波モータ駆動装置は、超
音波振動子を励振する超音波周波数ｆ1 の２５６倍の周
波数のクロックを発生する発振器２１の出力が、８ビッ
トのカウンタ２２に入力され、このカウンタ２２のカウ
ント値は８ビットのパラレル信号となって、波形メモリ
としてのＲＯＭ２３のアドレス端子の下位８ビットに入
力される。
【００３２】前記ＲＯＭ２３のアドレスの上位５ビット
には、マイクロコンピュータ２５のパラレル出力をラッ
チ回路２６を介して接統する。ＲＯＭ２３の出力データ
のうちＤ0 とＤ1 の２ビットが後段のラッチ回路２４に
接続され、ＲＯＭ２３の出力をラッチする。また、ラッ
チ回路２４の一方の出力はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ２７，
２８のゲートに接続される。
には、マイクロコンピュータ２５のパラレル出力をラッ
チ回路２６を介して接統する。ＲＯＭ２３の出力データ
のうちＤ0 とＤ1 の２ビットが後段のラッチ回路２４に
接続され、ＲＯＭ２３の出力をラッチする。また、ラッ
チ回路２４の一方の出力はパワーＭＯＳ−ＦＥＴ２７，
２８のゲートに接続される。
【００３３】前記ラッチ回路２４の他方の出力は、パワ
ーＭＯＳ−ＦＥＴ２９，３０のゲートに接続される。パ
ワーＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８は、それぞれソースが正
電位とＧＮＤに接続され、ドレインが互いに接続され
て、インダクタ３１を介して出力Ａ端子となる。同様
に、パワーＭＯＳＦＥＴ２９，３０は、それぞれソース
が正電位とＧＮＤに接続され、ドレインが互いに接続さ
れて、インダクタ３２を介して出力Ｂ端子となる。
ーＭＯＳ−ＦＥＴ２９，３０のゲートに接続される。パ
ワーＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８は、それぞれソースが正
電位とＧＮＤに接続され、ドレインが互いに接続され
て、インダクタ３１を介して出力Ａ端子となる。同様
に、パワーＭＯＳＦＥＴ２９，３０は、それぞれソース
が正電位とＧＮＤに接続され、ドレインが互いに接続さ
れて、インダクタ３２を介して出力Ｂ端子となる。
【００３４】前記マイクロコンピュータ２５には、Ａ／
Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器３３を接続して、サ
ーミスタ等の温度センサのアナログ値が取り込めるよう
にしている。また、前記発振器２１はその発信周波数を
マイクロコンピュータ２５の制御で変化させられるよう
な構成とっている。
Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器３３を接続して、サ
ーミスタ等の温度センサのアナログ値が取り込めるよう
にしている。また、前記発振器２１はその発信周波数を
マイクロコンピュータ２５の制御で変化させられるよう
な構成とっている。
【００３５】また、前記マイクロコンピュータ２５に
は、偏差カウンタ３４が接続されている。この偏差カウ
ンタ３４は、超音波モータの動作量をパルス列で出力す
る市販のエンコーダを接続するエンコーダ入力端子と、
超音波モータの移動量をパルス列で指令する市販のモー
タコントローラを接続する指令パルス入力端子を有して
いる。前記出力Ａ端子及び出力Ｂ端子には、超音波モー
タの圧電素子が接続されるが、この超音波モータに関し
ては従来技術で述べたものと同様であり、ここでは説明
を省略する。
は、偏差カウンタ３４が接続されている。この偏差カウ
ンタ３４は、超音波モータの動作量をパルス列で出力す
る市販のエンコーダを接続するエンコーダ入力端子と、
超音波モータの移動量をパルス列で指令する市販のモー
タコントローラを接続する指令パルス入力端子を有して
いる。前記出力Ａ端子及び出力Ｂ端子には、超音波モー
タの圧電素子が接続されるが、この超音波モータに関し
ては従来技術で述べたものと同様であり、ここでは説明
を省略する。
【００３６】［作用］一般に、超音波モータは、温度に
よりその最適駆動周波数が変化する。マイクロコンピュ
ータ２５は、Ａ／Ｄ変換器３３を介してサーミスタ等の
温度センサの温度データを取り込み、この温度計測結果
から超音波モータの最適駆動周波数ｆ1 を算出し発振器
２１の発振周波数がｆ1 ×２５６になるように周波数を
セットする。この動作は一定時間間隔で絶えず実行さ
れ、最適な駆動周波数ｆ1 の２５６倍に発振器２１の発
振周波数が更新される。
よりその最適駆動周波数が変化する。マイクロコンピュ
ータ２５は、Ａ／Ｄ変換器３３を介してサーミスタ等の
温度センサの温度データを取り込み、この温度計測結果
から超音波モータの最適駆動周波数ｆ1 を算出し発振器
２１の発振周波数がｆ1 ×２５６になるように周波数を
セットする。この動作は一定時間間隔で絶えず実行さ
れ、最適な駆動周波数ｆ1 の２５６倍に発振器２１の発
振周波数が更新される。
【００３７】前記発振器２１の発信出力をカウンタ２２
でカウントしてＲＯＭ２３の下位８ビットのアドレスを
発生させ、さらに、５ビットの上位アドレスをマイクロ
コンピュータ２５で発生させて、ラッチ回路２４を介し
てパワーＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８及びパワーＭＯＳ−
ＦＥＴ２９，３０をスイッチングする動作は、実施の形
態１と同様である。
でカウントしてＲＯＭ２３の下位８ビットのアドレスを
発生させ、さらに、５ビットの上位アドレスをマイクロ
コンピュータ２５で発生させて、ラッチ回路２４を介し
てパワーＭＯＳ−ＦＥＴ２７，２８及びパワーＭＯＳ−
ＦＥＴ２９，３０をスイッチングする動作は、実施の形
態１と同様である。
【００３８】前記偏差カウンタ３４の指令パルス入力端
子から、超音波モータの動作指令パルスが入力される
と、偏差カウンタ３４に偏差が発生し、これを打ち消す
ようにマイクロコンピュータ２５が５ビットの出力を発
生する。これがラッチ回路２６を介してＲＯＭ２３の上
位アドレスとなり、ＲＯＭ２３に予め記録した図８に示
すような波形パターンのデータが出力される。
子から、超音波モータの動作指令パルスが入力される
と、偏差カウンタ３４に偏差が発生し、これを打ち消す
ようにマイクロコンピュータ２５が５ビットの出力を発
生する。これがラッチ回路２６を介してＲＯＭ２３の上
位アドレスとなり、ＲＯＭ２３に予め記録した図８に示
すような波形パターンのデータが出力される。
【００３９】ＲＯＭ２３に予め記録した図８に示す波形
パターンのデータはパルス幅は固定しておき、パルス数
ｎと、周波数ｆ2（換言するとパルスとパルスの間隔）
を変化させている。ＲＯＭ２３で発生する波形でスイッ
チングされた波形は、実施の形態１と同じようにインダ
クタ３１又は３２と超音波モータの圧電素子の組み合わ
せからなる積分回路により積分される。
パターンのデータはパルス幅は固定しておき、パルス数
ｎと、周波数ｆ2（換言するとパルスとパルスの間隔）
を変化させている。ＲＯＭ２３で発生する波形でスイッ
チングされた波形は、実施の形態１と同じようにインダ
クタ３１又は３２と超音波モータの圧電素子の組み合わ
せからなる積分回路により積分される。
【００４０】図８の上欄に示すように、パルス数ｎが少
ない時には、積分された波形、即ち、超音波モータに印
加される電圧の振幅は小さく、反対にパルス数ｎが多い
ときには図８の下欄に示すように、振幅が大きくなる。
これにより超音波モータの速度も変化する。
ない時には、積分された波形、即ち、超音波モータに印
加される電圧の振幅は小さく、反対にパルス数ｎが多い
ときには図８の下欄に示すように、振幅が大きくなる。
これにより超音波モータの速度も変化する。
【００４１】出力Ａ端子及び出力Ｂ端子から超音波モー
タの駆動電圧が出力されると、超音波モータが動作し、
この超音波モータに取り付けられたエンコーダからその
動作量に比例したパルスが偏差カウンタ２４のエンコー
ダ入力端子に入力され、偏差カウンタ３４の偏差を減算
する。また、マイクロコンピュータ２５からラッチ回路
２６を介してＲＯＭ２３への出力は、偏差カウンタ３４
の偏差の大小によりその値が変化するように予めプログ
ラムされており、いわゆるＰＩＤ（比例積分微分）動作
による演算が行われる。これにより、偏差カウンタ３４
の指令パルス入力端子に入力された指令パルスにより制
御されるサーボ回路が構成される。
タの駆動電圧が出力されると、超音波モータが動作し、
この超音波モータに取り付けられたエンコーダからその
動作量に比例したパルスが偏差カウンタ２４のエンコー
ダ入力端子に入力され、偏差カウンタ３４の偏差を減算
する。また、マイクロコンピュータ２５からラッチ回路
２６を介してＲＯＭ２３への出力は、偏差カウンタ３４
の偏差の大小によりその値が変化するように予めプログ
ラムされており、いわゆるＰＩＤ（比例積分微分）動作
による演算が行われる。これにより、偏差カウンタ３４
の指令パルス入力端子に入力された指令パルスにより制
御されるサーボ回路が構成される。
【００４２】［効果］本実施の形態２により、マイクロ
コンピュータ２５で波形を選択して、パルス数ｎとパル
ス周波数ｆ2 を変えることにより、超音波モータの速度
と動作方向を切り替えながら動作する、超音波モータの
駆動装置（サーボモータドライバ）が実現する。尚、本
実施の形態２ではパルス数ｎとパルス周波数ｆ2 を変え
ているが、図９に示すようにパルス幅Ｔも変化させても
よい。
コンピュータ２５で波形を選択して、パルス数ｎとパル
ス周波数ｆ2 を変えることにより、超音波モータの速度
と動作方向を切り替えながら動作する、超音波モータの
駆動装置（サーボモータドライバ）が実現する。尚、本
実施の形態２ではパルス数ｎとパルス周波数ｆ2 を変え
ているが、図９に示すようにパルス幅Ｔも変化させても
よい。
【００４３】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、超音波モ
ータの動作速度を任意に調節可能な超音波モータ駆動装
置を提供できる。
ータの動作速度を任意に調節可能な超音波モータ駆動装
置を提供できる。
【００４４】請求項２記載の発明によれば、超音波モー
タに印加する駆動信号を多様に変化させて超音波モータ
の動作速度を任意に調節可能な超音波モータ駆動装置を
提供できる。
タに印加する駆動信号を多様に変化させて超音波モータ
の動作速度を任意に調節可能な超音波モータ駆動装置を
提供できる。
【００４５】請求項３記載の発明によれば、駆動装置を
ディジタル回路化でき、発熱によるエネルギー損失が小
さく、ディジタル処理により超音波モータを駆動できる
超音波モータ駆動装置を提供できる。
ディジタル回路化でき、発熱によるエネルギー損失が小
さく、ディジタル処理により超音波モータを駆動できる
超音波モータ駆動装置を提供できる。
【図１】本発明の実施の形態１の超音波モータ駆動装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１のＲＯＭの記憶データを
示す波形図である。
示す波形図である。
【図３】本発明の実施の形態１の圧電素子の等価回路図
である。
である。
【図４】本発明の実施の形態１の積分回路を示す回路図
である。
である。
【図５】本発明の実施の形態１の超音波モータ駆動装置
の出力波形を示す図である。
の出力波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２の超音波モータ駆動装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２のＲＯＭの記憶データを
示す波形図である。
示す波形図である。
【図８】本発明の実施の形態２の超音波モータ駆動装置
の出力波形を示す図である。
の出力波形を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２の超音波モータ駆動装置
の出力波形の他例を示す図である。
の出力波形の他例を示す図である。
【図１０】従来の超音波モータを示す概略図である。
【図１１】従来の超音波モータの駆動電圧と速度との関
係を示す説明図である。
係を示す説明図である。
１ 発振器 ２ カウンタ ３ ＲＯＭ ４ ラッチ回路 ５ 波形選択回路 ７ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ８ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ９ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ １０ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ２１ 発振器 ２２ カウンタ ２３ ＲＯＭ ２４ ラッチ回路 ２５ マイクロコンピュータ ２６ ラッチ回路 ２７ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ２８ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ２９ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ３０ パワーＭＯＳ−ＦＥＴ ３４ 偏差カウンタ
Claims (3)
- 【請求項１】 電気−機械エネルギー変換素子に交流の
駆動信号を供給することにより超音波振動を発生させ、
該超音波振動により被駆動体を駆動する超音波モータに
おいて、 前記超音波振動の周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 を持っ
た交番電圧を、バースト状に断続的に出力する手段と、
この手段からの前記交番電圧を電力増幅する電力増幅手
段と、この電力増幅手段の出力を積分し前記交番電圧に
対応した駆動信号を前記電気−機械エネルギー変換素子
に供給する積分手段とを設けたことを特徴とする該超音
波モータの駆動装置。 - 【請求項２】 前記バースト電圧のバーストサイクル数
ｎ、周波数ｆ2 、パルス幅Ｔのいずれか一つ、又は複数
を制御可能としたことを特徴とする請求項１記載の超音
波モータの駆動装置。 - 【請求項３】 前記バースト電圧の電圧波形パターンを
ディジタルメモリ手段に予め記録し、該ディジタルメモ
リ手段から電圧波形パターンを読み出すことにより、前
記バースト電圧を生成することを特徴とする請求項１又
は２記載の超音波モータの駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10168496A JP3808932B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 超音波モータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10168496A JP3808932B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 超音波モータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289784A true JPH09289784A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3808932B2 JP3808932B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=14307176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10168496A Expired - Fee Related JP3808932B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 超音波モータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3808932B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19825210A1 (de) * | 1998-04-23 | 1999-10-28 | Gsg Elektronik Gmbh | Schaltungsanordnung zur dynamischen Ansteuerung von keramischen Festkörperaktoren |
| JP2007244181A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置 |
| JP2007274865A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Casio Comput Co Ltd | 圧電アクチュエータ、これを用いた搬送装置及び手ぶれ補正装置 |
| JP2008236834A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Olympus Corp | 超音波モータの駆動装置およびその方法 |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP10168496A patent/JP3808932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19825210A1 (de) * | 1998-04-23 | 1999-10-28 | Gsg Elektronik Gmbh | Schaltungsanordnung zur dynamischen Ansteuerung von keramischen Festkörperaktoren |
| DE19825210C2 (de) * | 1998-04-23 | 2003-09-25 | Gsg Elektronik Gmbh | Schaltungsanordnung zur dynamischen Ansteuerung von keramischen Festkörperaktoren |
| JP2007244181A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置 |
| JP2007274865A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Casio Comput Co Ltd | 圧電アクチュエータ、これを用いた搬送装置及び手ぶれ補正装置 |
| JP2008236834A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Olympus Corp | 超音波モータの駆動装置およびその方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3808932B2 (ja) | 2006-08-16 |
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