JPH1028386A - Ultrasonic motor and method for controlling it - Google Patents

Ultrasonic motor and method for controlling it

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JPH1028386A
JPH1028386A JP8179490A JP17949096A JPH1028386A JP H1028386 A JPH1028386 A JP H1028386A JP 8179490 A JP8179490 A JP 8179490A JP 17949096 A JP17949096 A JP 17949096A JP H1028386 A JPH1028386 A JP H1028386A
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ultrasonic motor
vibrating
rotation
vibrating body
motor according
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JP8179490A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Nishikura
孝弘 西倉
Masanori Sumihara
正則 住原
Takashi Nojima
貴志 野島
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and cost of a rotation-detecting element, without deteriorating the detecting accuracy and characteristics of the element by providing the element on an elastic body which is elastically brought into contact with the projecting part of irregularities, provided in the rotational direction of either a vibrating body or vibrated body. SOLUTION: When AC voltages, having a 90 deg. phase difference between them, are respectively applied across two driving electrodes formed on a first piezoelectric body 2, primary or higher and tertiary or high elastic progressive waves are respectively excited in a vibrating body 3 in the radial and peripheral directions and a moving body 5 which is press-contacted with a projecting body 4 is frictionally driven by the wave fronts of the elastic progressive waves and makes revolving motions. The second piezoelectric body 14 of a rotation-detecting element 15 which is brought into contact with the irregularities of the moving body 15 generates induced charges, corresponding to the irregularities 12 due to the elastic deformation of a second elastic body 13 which is caused by the rotation of the moving body 5 and controls the rotating speed and rotational angle of the moving body 5, by using pulse signals obtained from the induced charges. Therefore, the information on the stoppage of rotation and the accuracy of rotating speed for the moving body 5 can be improved. In addition, the counting accuracy can also be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明に属する技術分野】この発明は、圧電体の圧電効
果により励振した弾性振動を利用して駆動力を発生する
超音波モータおよびその制御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor that generates a driving force by using elastic vibrations excited by a piezoelectric effect of a piezoelectric body, and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、圧電効果を有する圧電セラミック
等の圧電体を用いて振動体に弾性振動を励振し、これを
駆動力とした超音波モータが注目されている。図34
に、特開昭63−287376号公報に開示されている
従来の超音波モータの構造の一例を示す。この図は一部
断面側面図を示している。同図において、32は移動
体、33は電歪素子を有する振動体、34aは振動体3
3に多数設けられた振動片、34bは同じく振動片34
a間に形成された溝、35は位置検出装置として 移動
体32に固定された発光ダイオード・フォトトランジス
タである。
2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic motor that uses a piezoelectric body such as a piezoelectric ceramic having a piezoelectric effect to excite elastic vibrations in a vibrating body and uses this as a driving force has attracted attention. FIG.
FIG. 1 shows an example of the structure of a conventional ultrasonic motor disclosed in JP-A-63-287376. This figure shows a partial cross-sectional side view. In the figure, 32 is a moving body, 33 is a vibrating body having an electrostrictive element, 34a is a vibrating body 3
A number of vibrating reeds 34 b are provided on the vibrating reed 34.
The groove 35 formed between a is a light emitting diode phototransistor fixed to the moving body 32 as a position detecting device.

【0003】図35は、リング形状の超音波モータに用
いられる電歪素子の駆動電極構造の一例を示す図であ
る。同図には、円周方向に6波の弾性波が励振される電
極構造を示している。AおよびBはそれぞれ2分の1波
長相当の小領域から成る電極群で、Cは4分の3波長相
当、Dは4分の1波長相当の電極である。電極Cおよび
Dは電極群AとBを位置的に4分の1波長(=90度)
の位相差を生じさせるために設けている。電極AとB内
の隣り合う小電極部(a1〜a5、b1〜b5)は互い
に反対に厚み方向に分極されている。電歪素子の弾性体
との接着面は、図35に示された面と反対の面であり、
電極はベタ電極である。駆動時には、電極群AおよびB
は同図に斜線で示したように、それぞれ短絡して用いら
れる。
FIG. 35 is a diagram showing an example of a drive electrode structure of an electrostrictive element used in a ring-shaped ultrasonic motor. FIG. 1 shows an electrode structure in which six elastic waves are excited in the circumferential direction. A and B are electrode groups each composed of a small region corresponding to a half wavelength, C is an electrode corresponding to three quarter wavelengths, and D is an electrode corresponding to a quarter wavelength. The electrodes C and D position the electrode groups A and B in position by a quarter wavelength (= 90 degrees).
Is provided to cause a phase difference of The adjacent small electrode portions (a1 to a5, b1 to b5) in the electrodes A and B are polarized in the thickness direction opposite to each other. The bonding surface of the electrostrictive element with the elastic body is a surface opposite to the surface shown in FIG.
The electrodes are solid electrodes. During driving, the electrode groups A and B
Are short-circuited, as indicated by hatching in FIG.

【0004】以上のように構成された従来の超音波モー
タについて、以下その動作を説明する。まず、超音波モ
ータの電歪素子の電極AおよびBに(1)式、(2)式
で表される電圧V1およびV2をそれぞれ印加する。 V1=V0 ×sin(ωt) --- (1) V2=V0 ×cos(ωt) --- (2) ここで、V0は電圧の瞬時値、ωは角周波数、t は時間で
ある。
The operation of the conventional ultrasonic motor configured as described above will be described below. First, voltages V1 and V2 expressed by the equations (1) and (2) are applied to the electrodes A and B of the electrostrictive element of the ultrasonic motor, respectively. V1 = V0 × sin (ωt) --- (1) V2 = V0 × cos (ωt) --- (2) where V0 is the instantaneous value of voltage, ω is angular frequency, and t is time.

【0005】これにより、振動体には(3)式で表せる
円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励振される。 ξ=ξ0 ×{cos(ωt)×cos(kx)+sin(ωt)×sin(kx) } = ξ0 ×cos(ωt-kx) ---(3) ここで、ξは曲げ振動の振幅値、ξ0 は曲げ振動の瞬時
値、k は波数(2π/ λ) 、λは波長でx は位置である。
As a result, a traveling wave of a bending vibration traveling in the circumferential direction expressed by the equation (3) is excited in the vibrator. ξ = ξ0 × {cos (ωt) × cos (kx) + sin (ωt) × sin (kx)} = ξ0 × cos (ωt-kx) --- (3) where ξ is the amplitude value of the bending vibration, ξ0 is the instantaneous value of the bending vibration, k is the wave number (2π / λ), λ is the wavelength, and x is the position.

【0006】また以下の発明について説明する図5に示
すように、振動体の表面のA点が進行波の励振により得
られる、縦軸2w、横軸2uの楕円運動を示し、振動体
に加圧して設置された移動体が、楕円運動の頂点近傍で
接触し、摩擦力により波の進行方向とは逆方向に(4)
式の速度vで運動する。 v=ω×u ---(4) この時、移動体32の位置検出を、移動体32に設けた
発光ダイオード・フォトトランジスタ35間を相対的に
振動片34aが通過することによる、光のオンオフ信号
で行うものである。
Further, as shown in FIG. 5 for describing the invention described below, point A on the surface of the vibrating body indicates an elliptic motion of a vertical axis 2w and a horizontal axis 2u obtained by exciting a traveling wave, and is applied to the vibrating body. The moving body placed under pressure comes into contact near the apex of the elliptical motion, and in the direction opposite to the traveling direction of the wave due to frictional force (4)
Move at the speed v in the equation. v = ω × u --- (4) At this time, the position of the moving body 32 is detected by the vibrating piece 34 a relatively passing between the light emitting diode and the phototransistor 35 provided on the moving body 32. This is performed by an on / off signal.

【0007】また、上記以外の従来の別の超音波モータ
の回転数の検出方法として、特開平01−85585号
に示されているように、圧電体に入力される機械腕電流
によって振動体の振幅を推定して回転数を制御する方法
や、特開平03−117383号に示されているように
回転軸に取り付けたロータリーエンコーダまたは、特開
昭63−217980号に示されているような磁気抵抗
素子を用いた回転検出構成や特開平02−133078
号のように移動体に回折格子を直接形成し光学的に回転
を検出する方法等が開示されている。
As another method of detecting the number of revolutions of a conventional ultrasonic motor other than the above, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-85585, a mechanical arm current input to a piezoelectric body is used to detect the vibration of a vibrating body. A method of controlling the rotation speed by estimating the amplitude, a rotary encoder attached to a rotating shaft as disclosed in JP-A-03-117383, or a magnetic encoder as disclosed in JP-A-63-217980 Rotation detection configuration using a resistance element
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-209, a method of directly forming a diffraction grating on a moving body and optically detecting rotation is disclosed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の機械腕電流による回転検出方式を用いた超音波モー
タでは、移動体の回転数を直接検出していないために、
検出精度が悪く低速回転の制御が困難であったり、移動
体の回転が停止しても検出できない等の問題がある。
However, in the conventional ultrasonic motor using the rotation detection method based on the mechanical arm current, the rotation speed of the moving body is not directly detected.
There are problems that the detection accuracy is poor and it is difficult to control the low-speed rotation, and that detection is not possible even if the rotation of the moving body stops.

【0009】また、光学式のロータリーエンコーダなど
による回転検出方式を用いた超音波モータでは、装置の
大型化や発光素子による消費電力の増大という問題があ
り、さらにはエンコーダ自体が負荷トルクとなるため、
特性の低下や低コストさらには装置の小型化において、
特に大きな問題である。そして、磁気抵抗素子による回
転検出方式を用いた超音波モータでは、高コストであ
り、従来の電磁モータと同様に磁場中での使用が非常に
困難で、非磁性駆動である超音波モータの特長を生かす
ことができない等の問題がある。
Also, an ultrasonic motor using a rotation detection method using an optical rotary encoder or the like has a problem that the device becomes large and power consumption increases due to a light emitting element, and further, the encoder itself becomes a load torque. ,
Deterioration of characteristics, low cost, and miniaturization of equipment,
This is a particularly big problem. Ultrasonic motors that use a rotation detection method based on a magnetoresistive element are expensive, are very difficult to use in a magnetic field, and are nonmagnetic. There is a problem that it cannot be utilized.

【0010】したがって、この発明の目的は、上記課題
を解決し、検出精度がよく、特性の低下がなく、装置を
小型化でき、低コストにできる超音波モータを提供する
ことである。
It is therefore an object of the present invention to provide an ultrasonic motor which solves the above-mentioned problems, has a high detection accuracy, does not deteriorate the characteristics, can reduce the size of the apparatus, and can reduce the cost.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の超音波モ
ータは、第1の圧電体を有して電気信号を入力すること
により振動する振動体と、この振動体に接触する被振動
体と、振動体および被振動体の一方の回転方向に設けら
れた凹凸と、この凹凸の凸表面に弾接して振動体または
被振動体の回転により弾性変形する弾性体を有しこの弾
性体に設けられて弾性体の弾性変形により電荷を誘起す
る第2の圧電体を有する回転検出素子とを備え、振動体
の振動により振動体または被振動体の一方が回転するも
のである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic motor, comprising: a vibrating body having a first piezoelectric body and vibrating by inputting an electric signal; and a vibrating body coming into contact with the vibrating body. And an uneven body provided in one rotation direction of the vibrating body and the vibrated body, and an elastic body elastically deformed by rotation of the vibrating body or the vibrated body by elastically contacting the convex surface of the unevenness. A rotation detecting element provided with a second piezoelectric body that induces electric charge by elastic deformation of the elastic body, wherein one of the vibrating body and the vibrated body is rotated by the vibration of the vibrating body.

【0012】請求項1記載の超音波モータによれば、電
気信号が第1の圧電体に入力して振動体が振動すると、
被振動体または振動体が移動する。これに伴い凹凸が移
動するので回転検出素子の第2の弾性体が振動し、第2
の圧電体が変形して歪むことにより電荷が誘起される。
したがって、この電荷を検出し計測することにより回転
速度や回転角度を制御することができる。その結果、従
来と比較して検出精度がよく、特性の低下がなく、装置
を小型化でき、超音波モータよりも高価な検出装置を設
ける必要もなく低コストにできる。
According to the ultrasonic motor of the first aspect, when an electric signal is input to the first piezoelectric body and the vibrating body vibrates,
The vibrated body or the vibrating body moves. As a result, the irregularities move, so that the second elastic body of the rotation detecting element vibrates,
When the piezoelectric body is deformed and distorted, electric charges are induced.
Therefore, the rotation speed and the rotation angle can be controlled by detecting and measuring this charge. As a result, the detection accuracy is higher than before, the characteristics are not reduced, the device can be downsized, and the cost can be reduced without the need to provide a detection device more expensive than the ultrasonic motor.

【0013】請求項2記載の超音波モータは、請求項1
において、凹凸が回転軸の周面に形成されているもので
ある。請求項2記載の超音波モータによれば、請求項1
の効果のほか、回転半径の小さい回転軸に凹凸を形成し
ているので、凹凸に回転検出素子を接触することにより
回転抵抗を低減でき、振動体または被振動体の駆動トル
クへの影響が小さくなり、特性を低下させることなく、
回転速度や回転角度を制御できる。
The ultrasonic motor according to the second aspect is the first aspect of the invention.
In the above, the unevenness is formed on the peripheral surface of the rotating shaft. According to the ultrasonic motor described in claim 2, claim 1 is provided.
In addition to the above-mentioned effects, the unevenness is formed on the rotating shaft with a small radius of rotation. Without deteriorating the characteristics.
The rotation speed and rotation angle can be controlled.

【0014】請求項3記載の超音波モータは、請求項1
において、振動体および被振動体の回転するものが回転
軸を有し、振動体および被振動体の非回転のものは回転
軸に挿通されて軸方向の一端に凸面形状部を有する支持
部材を設け、凸面形状部を支持手段の凹部に摺動自在に
支持させたものである。請求項3記載の超音波モータに
よれば、請求項1の効果のほか、凸面形状部が凹部を摺
動することにより支持部材が支持手段に対して回動でき
振動体または被振動体を軸方向に対して傾けることがで
きるので、振動体または被振動体に加わる側圧などの外
部負荷に対して突起体とこれに接触する被振動体の接触
状態を均一にでき、また振動体または被振動体の固定側
と支持手段との間に介在する弾性部材が不要になるので
長期間の使用による弾性部材の経時的変化等を考慮する
必要がない。
The ultrasonic motor according to the third aspect is the first aspect of the invention.
In the above, the rotating member of the vibrating body and the vibrated body has a rotation axis, and the non-rotating body of the vibrating body and the vibrated body has a supporting member that is inserted into the rotating shaft and has a convex shape portion at one end in the axial direction. The convex portion is slidably supported by the concave portion of the support means. According to the ultrasonic motor of the third aspect, in addition to the effect of the first aspect, the convex member slides in the concave portion so that the support member can rotate with respect to the support means and the vibrating member or the vibrating member can be pivoted. Since it can be tilted with respect to the direction, the contact state between the protrusion and the vibrating body that comes into contact with the protruding body against external load such as lateral pressure applied to the vibrating body or the vibrated body can be uniform, and Since an elastic member interposed between the fixed side of the body and the support means is not required, it is not necessary to consider a temporal change of the elastic member due to long-term use.

【0015】請求項4記載の超音波モータの制御方法
は、請求項1、請求項2または請求項3記載の超音波モ
ータの制御方法であって、第2の圧電体に誘起される電
荷を電気信号に変換し、この電気信号を単位時間計数
し、この単位時間の計数値と速度あるいは回転角度の指
令値が等しくなるように制御するものである。請求項4
記載の超音波モータの制御方法によれば、安定な回転が
精度よく得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an ultrasonic motor according to the first, second or third aspect of the present invention, wherein the electric charge induced in the second piezoelectric body is reduced. This is converted into an electric signal, the electric signal is counted for a unit time, and control is performed so that the count value of the unit time is equal to the command value of the speed or the rotation angle. Claim 4
According to the control method of the ultrasonic motor described above, stable rotation can be obtained with high accuracy.

【0016】請求項5記載の超音波モータは、請求項
1、請求項2または請求項3において、凹凸の隣合う凸
間の間隔を相互に不均一としたものである。請求項5記
載の超音波モータによれば、請求項1、請求項2または
請求項3の効果のほか、凹凸の形成精度に制約されるこ
となく回転速度を検出制御できるため、生産性の向上が
望める。また、振動体もしくは被振動体または回転軸の
一回転にかかる時間で制御でき、高精度に回転を検出す
ることができる。
An ultrasonic motor according to a fifth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the first, second or third aspect, wherein the interval between adjacent projections is uneven. According to the ultrasonic motor of the fifth aspect, in addition to the effects of the first, second, and third aspects, the rotational speed can be detected and controlled without being restricted by the accuracy of forming the unevenness, thereby improving the productivity. Can be expected. In addition, control can be performed based on the time required for one rotation of the vibrating body, the vibrated body, or the rotating shaft, and the rotation can be detected with high accuracy.

【0017】請求項6記載の超音波モータは、請求項
1、請求項2または請求項3において、凹凸の隣合う凸
間の間隔が、振動体または被振動体の一回転内で単調増
加あるいは単調減少するものである。請求項6記載の超
音波モータによれば、請求項1、請求項2または請求項
3の効果のほか、振動体または被振動体の回転方向を検
出することが可能である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first, second, or third aspect, the interval between adjacent projections of the unevenness monotonically increases within one rotation of the vibrating body or the vibrating body. It decreases monotonically. According to the ultrasonic motor of the sixth aspect, in addition to the effects of the first, second, and third aspects, it is possible to detect the rotation direction of the vibrating body or the vibrated body.

【0018】請求項7記載の超音波モータの制御方法
は、請求項1、請求項2、請求項3、請求項5または請
求項6記載の超音波モータの制御方法であって、第2の
圧電体に誘起される電荷を電気信号に変換し、振動体ま
たは被振動体の一回転当たりの電気信号数により一回転
にかかる時間を計測し、一回転当たりの時間と速度ある
いは回転角度の指令値が等しくなるように制御するもの
である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an ultrasonic motor according to the first, second, third, fifth, or sixth aspect. The electric charge induced in the piezoelectric body is converted into an electric signal, and the time required for one rotation is measured based on the number of electric signals per rotation of the vibrating or vibrating body. Control is performed so that the values become equal.

【0019】請求項7記載の超音波モータの制御方法に
よれば、請求項4と同効果がある。請求項8記載の超音
波モータの制御方法は、少なくともN(N>4)個以上
の凸部を形成した凹凸を有する請求項6記載の超音波モ
ータの制御方法であって、回転に対応して回転検出素子
の第2の圧電体に誘起される電荷を電気信号に変換し、
少なくとも4以上のN−1個の連続する電気信号の時間
間隔を順次比較し、少なくとも2以上のN−2個の増加
あるいは減少の回数の検知により振動体または被振動体
の回転方向を検出し、回転方向を制御するものである。
According to the control method of the ultrasonic motor according to the seventh aspect, the same effect as the fourth aspect is obtained. An ultrasonic motor control method according to claim 8 is a method for controlling an ultrasonic motor according to claim 6, wherein the ultrasonic motor has at least N (N> 4) projections and depressions. To convert the electric charge induced in the second piezoelectric body of the rotation detecting element into an electric signal,
The time intervals of at least four or more N-1 consecutive electrical signals are sequentially compared, and the rotation direction of the vibrating body or the vibrated body is detected by detecting the number of times of increase or decrease of at least two or more N-2. , For controlling the rotation direction.

【0020】請求項8記載の超音波モータの制御方法に
よれば、別のセンサを付加することなく簡単な構成で、
振動体または被振動体の回転方向などの移動方向を検出
し制御できる超音波モータを実現することができる。請
求項9記載の超音波モータは、請求項1、請求項2、請
求項3、請求項5または請求項6において、第2の弾性
体の凹凸に接触する接触部分に凸形状部や湾曲部を有す
るものである。
According to the control method of the ultrasonic motor according to the present invention, a simple configuration can be achieved without adding another sensor.
An ultrasonic motor capable of detecting and controlling a moving direction such as a rotating direction of a vibrating body or a vibrated body can be realized. According to a ninth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first, second, third, fifth, and sixth aspects, the contact portion that contacts the unevenness of the second elastic body has a convex portion or a curved portion. It has.

【0021】請求項9記載の超音波モータによれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項5または請求項6
の効果のほか、第2の弾性体と凹凸との引っ掛かりを防
ぎ、凹凸の回転方向に対する接触による回転抵抗を低減
することができる。請求項10記載の超音波モータは、
請求項1、請求項2、請求項3、請求項5、請求項6ま
たは請求項9において、凹凸を有する歯車状の凹凸部材
を、振動体もしくは被振動体の回転するものまたは回転
軸に嵌着したものである。
According to the ultrasonic motor of the ninth aspect, the first, second, third, fifth or sixth aspect of the present invention is applicable.
In addition to the effects described above, it is possible to prevent the second elastic body from being caught by the irregularities, and to reduce the rotational resistance due to the contact of the irregularities in the rotation direction. The ultrasonic motor according to claim 10 is
In claim 1, claim 2, claim 3, claim 5, claim 6, or claim 9, the gear-shaped uneven member having unevenness is fitted to a rotating body or a rotating shaft of the vibrating body or the vibrated body. It is what I wore.

【0022】請求項10記載の超音波モータによれば、
請求項1、請求項2、請求項3、請求項5、請求項6ま
たは請求項9と同効果がある。請求項11記載の超音波
モータは、圧電体を有して電気信号を入力することによ
り振動する振動体と、この振動体に接触する被振動体
と、振動体および被振動体の一方の回転方向に列設され
たスリットにより形成された凹凸と、スリットの両端に
凹凸と非接触に対向した対向電極を有する回転検出素子
とを備え、振動体の振動により振動体または被振動体の
一方が回転するものである。
According to the ultrasonic motor of the tenth aspect,
It has the same effect as claim 1, claim 2, claim 3, claim 5, claim 6, or claim 9. An ultrasonic motor according to claim 11, wherein the vibrating body has a piezoelectric body and vibrates by inputting an electric signal, a vibrating body that contacts the vibrating body, and one of the vibrating body and the vibrating body. Equipped with unevenness formed by slits arranged in the direction, and a rotation detecting element having a counter electrode opposed to the unevenness at both ends of the slit, and one of the vibrating body and the vibrated body is caused by the vibration of the vibrating body. It rotates.

【0023】請求項11記載の超音波モータによれば、
回転検出素子の対向電極を凹凸と非接触で対向したた
め、駆動トルクの減少や側圧などの影響が無く突起体と
被振動体との均一接触を実現できる。請求項12記載の
超音波モータは、請求項11において、振動体および被
振動体の回転するものは回転軸を有し、振動体および被
振動体の非回転のものは回転軸に挿通されて軸方向の一
端に凸面形状部を有する支持部材を設け、凸面形状部を
支持手段の凹部に摺動自在に支持させたものである。
According to the ultrasonic motor of the eleventh aspect,
Since the opposing electrode of the rotation detecting element opposes the unevenness in a non-contact manner, uniform contact between the protruding body and the vibrated body can be realized without the influence of a decrease in driving torque or side pressure. According to a twelfth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the eleventh aspect, the vibrating body and the vibrating body have a rotating shaft, and the non-rotating vibrating body and the vibrating body are inserted through the rotating shaft. A support member having a convex shape portion is provided at one end in the axial direction, and the convex shape portion is slidably supported by a concave portion of the support means.

【0024】請求項12記載の超音波モータによれば、
請求項11の効果のほか、請求項3と同効果がある。請
求項13記載の超音波モータは、圧電体を有して電気信
号を入力することにより振動する振動体と、この振動体
に接触する被振動体と、振動体および被振動体の一方の
表面に形成されて回転方向に導体の存在しない部分を列
設した導電膜と、振動体または被振動体の回転により導
電膜の導体の存在しない部分と導体の存在する部分が交
互に通るように導電膜に非接触に対向した対向電極を有
する回転検出素子とを備え、導電膜が形成された振動体
または被振動体が高抵抗材料により形成され、かつ振動
体の振動により振動体または被振動体の一方が回転する
ものである。
According to the ultrasonic motor of the twelfth aspect,
In addition to the effect of claim 11, there is the same effect as claim 3. 14. The ultrasonic motor according to claim 13, wherein the vibrating body includes a piezoelectric body and vibrates by inputting an electric signal, a vibrating body that contacts the vibrating body, and one surface of the vibrating body and the vibrating body. And a conductive film in which portions without conductors are arranged in a row in the direction of rotation, and a conductive film is formed such that a portion where a conductor does not exist and a portion where a conductor exists alternately pass by rotation of a vibrating body or a vibrating body. A rotation detecting element having a counter electrode facing the film in a non-contact manner, wherein the vibrating body or the vibrating body on which the conductive film is formed is formed of a high-resistance material, and the vibrating body or the vibrating body is formed by the vibration of the vibrating body. Is one that rotates.

【0025】請求項13記載の超音波モータによれば、
請求項11の効果を有するほか、対向電極と導電膜との
間隔を極力小さくできるので、間隔に比例して増大する
検出容量を大きくできるとともに対向面積を増大するこ
ともできるので容量をさらに大きくでき、検出精度を改
善できる。請求項14記載の超音波モータは、請求項1
3において、振動体および被振動体の回転するものは回
転軸を有し、振動体および被振動体の非回転のものは回
転軸に挿通されて軸方向の一端に凸面形状部を有する支
持部材を設け、凸面形状部を支持手段の凹部に摺動自在
に支持させたものである。
According to the ultrasonic motor of the thirteenth aspect,
In addition to having the effect of claim 11, the distance between the counter electrode and the conductive film can be made as small as possible, so that the detection capacitance that increases in proportion to the distance can be increased and the facing area can be increased, so that the capacitance can be further increased. , Detection accuracy can be improved. An ultrasonic motor according to a fourteenth aspect is the first aspect.
In 3, the rotating member of the vibrating body and the vibrated member has a rotating shaft, and the non-rotating member of the vibrating member and the vibrating member has a supporting member that is inserted through the rotating shaft and has a convex shape portion at one end in the axial direction. And the convex-shaped portion is slidably supported by the concave portion of the supporting means.

【0026】請求項14記載の超音波モータによれば、
請求項13の効果のほか、請求項3と同効果がある。請
求項15記載の超音波モータは、請求項11または請求
項12において、スリットを形成する凹凸を振動体また
は被振動体の側面に形成し、その凸面に導体膜を形成
し、前記導体膜の存在する部分は互いに接続され、回転
検出素子の対向電極が前記凸面に対向するように設けら
れたものである。
According to the ultrasonic motor of claim 14,
In addition to the effect of claim 13, the same effect as in claim 3 is obtained. An ultrasonic motor according to a fifteenth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the eleventh or twelfth aspect, wherein the unevenness forming the slit is formed on a side surface of the vibrating body or the vibrating body, and a conductive film is formed on the convex surface. The existing portions are connected to each other, and provided so that a counter electrode of the rotation detecting element faces the convex surface.

【0027】請求項15記載の超音波モータによれば、
請求項11または請求項12と同効果がある。請求項1
6記載の超音波モータは、請求項11、請求項12また
は請求項15において、回転検出素子の対向電極が、凹
凸を有する振動体または被振動体の直径方向に対向する
ように設けられたものである。
According to the ultrasonic motor of claim 15,
This has the same effect as the eleventh or twelfth aspect. Claim 1
An ultrasonic motor according to claim 6, wherein the counter electrode of the rotation detecting element is provided so as to oppose the diametrical direction of the vibrating body or the vibrating body having irregularities in claim 11, 12 or 15. It is.

【0028】請求項16記載の超音波モータによれば、
請求項11、請求項12または請求項15と同効果があ
る。請求項17記載の超音波モータの制御方法は、請求
項11、請求項12、請求項13または請求項14記載
の超音波モータの制御方法であって、振動体または被振
動体の回転に対応して、回転検出素子に誘起される容量
変化を電気信号に変換し、電気信号を単位時間計数し、
単位時間の前記計数値と速度および回転角度の指令値が
等しくなるように制御することを特徴とするものであ
る。
According to the ultrasonic motor of the sixteenth aspect,
The same effect as that of claim 11, 12, or 15 is obtained. An ultrasonic motor control method according to a seventeenth aspect is the ultrasonic motor control method according to the eleventh aspect, the twelfth aspect, the thirteenth aspect, or the fourteenth aspect, wherein the method corresponds to rotation of a vibrating body or a vibrated body. Then, the capacitance change induced in the rotation detecting element is converted into an electric signal, and the electric signal is counted for a unit time.
The present invention is characterized in that control is performed so that the count value per unit time is equal to a command value of a speed and a rotation angle.

【0029】請求項17記載の超音波モータの制御方法
によれば、請求項4と同効果がある。請求項18記載の
超音波モータは、請求項11、請求項12または請求項
13において、凹凸のスリットの間隔を不均一としたも
のである。請求項18記載の超音波モータによれば、請
求項5と同効果がある。
According to the ultrasonic motor control method of the seventeenth aspect, the same effect as that of the fourth aspect is obtained. An ultrasonic motor according to an eighteenth aspect is the ultrasonic motor according to the eleventh aspect, the twelfth aspect, or the thirteenth aspect, wherein the interval between the uneven slits is made non-uniform. According to the ultrasonic motor of the eighteenth aspect, the same effect as that of the fifth aspect is obtained.

【0030】請求項19記載の超音波モータは、請求項
11、請求項12または請求項13において、凹凸のス
リットの隣合う間隔が、一回転内で単調に増加あるいは
減少するように構成したものである。請求項19記載の
超音波モータによれば、請求項6と同効果がある。請求
項20記載の超音波モータの制御方法は、請求項11、
請求項12、請求項13、請求項14、請求項18また
は請求項19記載の超音波モータの制御方法であって、
振動体または被振動体の回転に対応して、回転検出素子
に誘起される容量変化を電気信号に変換し、振動体また
は被振動体の一回転当たりの電気信号数から一回転にか
かる時間を計測し、一回転当たりの時間と速度および回
転角度の指令値が等しくなるように制御することを特徴
とするものである。
An ultrasonic motor according to a nineteenth aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the eleventh, twelfth, or thirteenth aspect, wherein an interval between adjacent slits of the unevenness monotonically increases or decreases within one rotation. It is. According to the ultrasonic motor of the nineteenth aspect, the same effect as the sixth aspect is obtained. The control method of the ultrasonic motor according to claim 20 is the method according to claim 11,
A control method of an ultrasonic motor according to claim 12, claim 13, claim 14, claim 18, or claim 19,
The capacitance change induced in the rotation detecting element is converted into an electric signal corresponding to the rotation of the vibrating body or the vibrated body, and the time required for one rotation is calculated from the number of electric signals per one rotation of the vibrating body or the vibrated body. It is characterized in that measurement is performed and control is performed so that the time per one rotation becomes equal to the command value of the speed and the rotation angle.

【0031】請求項20記載の超音波モータの制御方法
によれば、請求項7と同効果がある。請求項21記載の
超音波モータの制御方法は、少なくともN(N>4)個
以上の導電膜の導体の存在する部分を有する請求項19
記載の超音波モータの制御方法であって、回転に対応し
て回転検出素子に誘起される容量変化を電気信号に変換
し、少なくとも4以上のN−1個の連続する電気信号の
時間間隔を順次比較し、少なくとも2以上のN−2個の
増加あるいは減少の回数の検知により、振動体または被
振動体の回転方向を検出し、回転方向を制御することを
特徴とするものである。
According to the ultrasonic motor control method of the twentieth aspect, the same effect as the seventh aspect is obtained. The control method of an ultrasonic motor according to the present invention has a portion in which at least N (N> 4) or more conductive film conductors exist.
The method of controlling an ultrasonic motor according to claim 1, wherein a change in capacitance induced in the rotation detecting element in response to the rotation is converted into an electric signal, and a time interval between at least four or more N-1 consecutive electric signals is calculated. The rotational direction of the vibrating body or the vibrated body is detected by detecting the number of times of increase or decrease of at least N−2 by sequentially comparing, and controlling the rotational direction.

【0032】請求項21記載の超音波モータの制御方法
によれば、請求項8と同効果がある。請求項22記載の
超音波モータは、請求項1、請求項2または請求項11
において、振動体が弾性部材を介して支持手段に支持さ
れ、支持手段は加圧手段により振動体に加圧押圧される
ことにより、振動体を弾性部材の摩擦力により固定し、
弾性部材は空気層を包含する絶縁材料からなる弾性体と
したものである。
According to the ultrasonic motor control method of the twenty-first aspect, the same effect as that of the eighth aspect is obtained. An ultrasonic motor according to a twenty-second aspect is the ultrasonic motor according to the first, second, or eleventh aspect.
In, the vibrating body is supported by supporting means via an elastic member, the supporting means is pressed by the vibrating body by the pressing means, thereby fixing the vibrating body by the frictional force of the elastic member,
The elastic member is an elastic body made of an insulating material including an air layer.

【0033】請求項22記載の超音波モータによれば、
請求項1、請求項2または請求項11の効果がある。請
求項23記載の超音波モータは、請求項22において、
弾性部材がフェルト材からなるものである。請求項23
記載の超音波モータによれば、請求項22の効果があ
る。
According to the ultrasonic motor described in claim 22,
The effects of claim 1, claim 2 or claim 11 are obtained. The ultrasonic motor according to claim 23, according to claim 22,
The elastic member is made of a felt material. Claim 23
According to the ultrasonic motor described above, the effect of claim 22 is obtained.

【0034】請求項24記載の超音波モータは、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項11、請求項12、請
求項13または請求項14において、弾性体の突起体の
内周側の厚みを不均一にしたものである。請求項24記
載の超音波モータによれば、請求項1、請求項2、請求
項3、請求項11、請求項12、請求項13または請求
項14の効果のほか、弾性体の内周部の曲げ剛性の低減
により振動体の共振抵抗を低下させ、弾性体の厚みを不
均一としていない均一な振動体と同じ入力電力に対して
振動変位量が拡大でき、より効率の高い超音波モータを
実現できる。
The ultrasonic motor according to claim 24 is the ultrasonic motor according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 11, claim 12, claim 13, or claim 14, wherein The thickness on the side is not uniform. According to the ultrasonic motor of claim 24, in addition to the effects of claim 1, claim 2, claim 3, claim 11, claim 12, claim 13 or claim 14, the inner peripheral portion of the elastic body By reducing the bending stiffness of the vibrator, the resonance resistance of the vibrator can be reduced, and the amount of vibration displacement can be expanded for the same input power as a uniform vibrator that does not have an uneven thickness of the elastic body. realizable.

【0035】請求項25記載の超音波モータは、請求項
11または請求項12において、凹凸を有する歯車状の
凹凸部材を、振動体もしくは被振動体の回転するものに
嵌着したものである。請求項25記載の超音波モータに
よれば、請求項10と同効果がある。請求項26記載の
超音波モータは、請求項11または請求項12におい
て、振動体または被振動体に設けた凹凸の凹部に振動体
または被振動体の比誘電率と異なる物質を充填したもの
である。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the eleventh or twelfth aspect, a gear-shaped uneven member having unevenness is fitted to a vibrating member or a rotating member of a vibrating member. According to the ultrasonic motor of the twenty-fifth aspect, the same effect as the tenth aspect is obtained. An ultrasonic motor according to claim 26 is the ultrasonic motor according to claim 11 or 12, wherein the concave portion of the unevenness provided on the vibrating body or the vibrating body is filled with a substance having a relative permittivity different from that of the vibrating body or the vibrating body. is there.

【0036】請求項26記載の超音波モータによれば、
請求項11または請求項12と同効果がある。請求項2
7記載の超音波モータは、請求項3、請求項12または
請求項14において、支持手段の凹部が円錐形状であ
り、かつ、これに嵌合する凸面形状部を球面としたもの
である。
According to the ultrasonic motor of claim 26,
This has the same effect as the eleventh or twelfth aspect. Claim 2
An ultrasonic motor according to a seventh aspect of the present invention is the ultrasonic motor according to the third, twelfth, or fourteenth aspect, wherein the concave portion of the support means has a conical shape, and the convex shape portion fitted to the concave portion has a spherical shape.

【0037】請求項27記載の超音波モータによれば、
請求項3、請求項12、請求項14と同効果がある。請
求項28記載の超音波モータは、請求項3、請求項12
または請求項14において、支持手段の凹部が回転楕円
形状であり、かつ、これに嵌合する凸面形状部を回転楕
円形状としたものである。
According to the ultrasonic motor of claim 27,
The same effects as those of the third, twelfth and fourteenth aspects are obtained. The ultrasonic motor according to claim 28 is the third or twelfth aspect.
Alternatively, the concave portion of the supporting means has a spheroidal shape, and the convex-shaped portion fitted to the concave portion has a spheroidal shape.

【0038】請求項28記載の超音波モータによれば、
請求項3、請求項12、請求項14の効果のほか、振動
体または被振動体の回転反力を容易に阻止できる。請求
項29記載の超音波モータは、請求項1、請求項2、請
求項3、請求項11、請求項12、請求項13または請
求項14において、第1の圧電体によって弾性体に励振
される半径方向の振動変位分布の時間微分である速度分
布と、所望の出力トルクに対応して弾性体に加圧手段を
介して加えられる加圧力に対して、弾性体に反力として
生じる半径方向の発生力分布との積が最大となる弾性体
の円周上の位置に、複数個の突起体を配設したものであ
る。
According to the ultrasonic motor of the twenty-eighth aspect,
In addition to the effects of the third, twelfth, and fourteenth aspects, a rotational reaction force of the vibrating body or the vibrated body can be easily prevented. In the ultrasonic motor according to claim 29, in claim 1, claim 2, claim 3, claim 11, claim 12, claim 13, or claim 14, the elastic body is excited by the first piezoelectric body. The velocity distribution, which is the time derivative of the radial vibration displacement distribution, and the radial direction generated as a reaction force on the elastic body with respect to the pressing force applied to the elastic body via the pressing means corresponding to the desired output torque A plurality of protrusions are arranged at positions on the circumference of the elastic body where the product of the generated force distribution and the maximum is obtained.

【0039】請求項29記載の超音波モータによれば、
請求項1、請求項2、請求項3、請求項11、請求項1
2、請求項13または請求項14の効果のほか、超音波
モータの出力を最大にすることができる。請求項30記
載の超音波モータの制御方法は、請求項4、請求項7、
請求項8、請求項17、請求項20または請求項21記
載の超音波モータの制御方法であって、第1の圧電体よ
り振幅を検出し、その振幅検出の信号と回転検出素子の
出力信号とにより、振動体または被振動体の回転速度お
よび回転角度を制御することを特徴とするものである。
According to the ultrasonic motor of claim 29,
Claim 1, Claim 2, Claim 3, Claim 11, Claim 1
2. In addition to the effects of claim 13 or claim 14, the output of the ultrasonic motor can be maximized. The control method of the ultrasonic motor according to claim 30 is a method for controlling an ultrasonic motor according to claim 4, claim 7,
22. The method of controlling an ultrasonic motor according to claim 8, claim 17, claim 20, or claim 21, wherein an amplitude is detected from the first piezoelectric body, a signal of the amplitude detection and an output signal of the rotation detecting element. Thus, the rotation speed and the rotation angle of the vibrating body or the vibrated body are controlled.

【0040】請求項30記載の超音波モータの制御方法
によれば、第1の圧電体への振動体の歪み限界を超えた
異常入力による破壊を未然に防止することができ、実用
上の効果が大きい。
According to the control method of the ultrasonic motor according to the thirtieth aspect, it is possible to prevent the destruction of the first piezoelectric body due to an abnormal input exceeding the distortion limit of the vibrating body beforehand, and the practical effect is obtained. Is big.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態につ
いて、図1ないし図7を用いて説明する。図1はこの発
明の第1の実施の形態の超音波モータの構成を示す断面
図、図2はこの第1の実施の形態に用いられる回転検出
手段の構成拡大図、図3は振動体の振動モードの一例を
示す図、図4は圧電体の電極構成図、図5は超音波モー
タの動作原理図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the configuration of a rotation detecting means used in the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a vibration mode, FIG. 4 is a diagram illustrating an electrode configuration of a piezoelectric body, and FIG. 5 is a diagram illustrating an operation principle of an ultrasonic motor.

【0042】図1おいて、1は例えば鉄系、ステンレス
系、銅系、黄銅系、アルミニウム系等の金属材料からな
る第1の弾性体、2は例えば圧電性セラミックスや圧電
性高分子材料からなる第1の圧電体、3は第1の弾性体
1を第1の圧電体2に固定してなる振動体である。第1
の弾性体1上には、突起体4が図3で示す径方向の振動
変位の最大位置近傍に設けられている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first elastic body made of a metal material such as iron, stainless steel, copper, brass, or aluminum, and reference numeral 2 denotes a piezoelectric ceramic or piezoelectric polymer material. The first piezoelectric body 3 is a vibrating body formed by fixing the first elastic body 1 to the first piezoelectric body 2. First
On the elastic body 1, a protrusion 4 is provided in the vicinity of the maximum position of the vibration displacement in the radial direction shown in FIG.

【0043】5は例えばテフロン、ジュラコン、PP
S、PES、PEEK等のプラスチック材料、またはそ
れらのプラスチックと炭素繊維、グラファイトおよびガ
ラス繊維等の複合材料や、これらを金属材料と貼り合わ
されたものからなる第1の弾性体1の突起体4に加圧接
触される被振動体である移動体、6は移動体5と一体に
固定された回転軸7を回転可能に支持するための軸受
け、8はばね押え9と軸受け6との間に圧縮状態で配設
された加圧手段である圧縮ばねであり、同図には皿ばね
を用いているがコイルばね等でもよい。この圧縮ばね8
の弾性力により、移動体5は振動体3に加圧接触させら
れる。振動体3は、絶縁性弾性材等からなる弾性部材1
0を介して支持台11に固定されている。
5 is, for example, Teflon, Duracon, PP
The protrusions 4 of the first elastic body 1 made of a plastic material such as S, PES, or PEEK, or a composite material of such a plastic and carbon fiber, graphite, and glass fiber, or a material obtained by bonding these with a metal material. A movable body 6 that is a vibrated body that is brought into contact with the pressure, a bearing 6 for rotatably supporting a rotating shaft 7 fixed integrally with the movable body 5, and a compression 8 between a spring retainer 9 and the bearing 6. This is a compression spring, which is a pressing means disposed in a state, and a disc spring is used in the drawing, but a coil spring or the like may be used. This compression spring 8
The moving body 5 is brought into pressure contact with the vibrating body 3 by the elastic force of. The vibrating body 3 is an elastic member 1 made of an insulating elastic material or the like.
0 and is fixed to the support base 11.

【0044】ここでは、移動体5を振動体3に加圧させ
る構造を示しているが、例えば、弾性部材10と支持台
11間に圧縮ばね8を配置し、振動体3を移動体5に加
圧する構成であってもよい。さらに、図2に示すよう
に、移動体5はその外周面に一定間隔に形成された凹凸
12を備え、凹凸12には移動体5の速度や移動量を検
出する検出手段である回転検出素子15が、その自由端
近傍で当接されている。この回転検出素子15は、例え
ば鉄系、ステンレス系、銅系、黄銅系、アルミニウム系
等の金属材料からなる第2の弾性体13と、第2の弾性
体13の片面に例えば圧電性セラミックスや圧電性高分
子材料からなる第2の圧電体14を貼り合わされ、一端
を保持部材15aに固定した片持ち梁構造からなるユニ
モルフタイプ、あるいは第2の弾性体13の両面に第2
の圧電体14を設けたバイモルフタイプである。
Here, a structure in which the moving body 5 is pressed against the vibrating body 3 is shown. For example, a compression spring 8 is arranged between the elastic member 10 and the support table 11 so that the vibrating body 3 is attached to the moving body 5. The structure which pressurizes may be sufficient. Further, as shown in FIG. 2, the moving body 5 is provided with irregularities 12 formed at regular intervals on its outer peripheral surface, and the irregularity 12 is a rotation detecting element which is a detecting means for detecting the speed and the moving amount of the moving body 5. 15 abuts near its free end. The rotation detecting element 15 includes, for example, a second elastic body 13 made of a metal material such as an iron-based, stainless-based, copper-based, brass-based, or aluminum-based material. A unimorph type having a cantilever structure in which a second piezoelectric body 14 made of a piezoelectric polymer material is attached and one end of which is fixed to a holding member 15a, or a second elastic body 13
Is a bimorph type in which the piezoelectric body 14 is provided.

【0045】上述のように構成された超音波モータにお
いて、図4に一例として示した第1の圧電体2に形成さ
れた2つの駆動電極のA,B相に、90度位相の異なる
交流電圧を印加すると、振動体3には径方向に1次以
上、周方向に3波以上の弾性進行波が励振され、図5に
示す駆動原理(突起体は不図示)に従って、突起体4に
加圧接触された移動体5は、弾性進行波の波頭4Aで摩
擦駆動され回転運動を行うものである。
In the ultrasonic motor constructed as described above, the A and B phases of the two drive electrodes formed on the first piezoelectric body 2 shown as an example in FIG. , Three or more elastic traveling waves are excited in the vibrating body 3 in the radial direction and three or more waves in the circumferential direction, and are applied to the protruding body 4 according to the driving principle shown in FIG. The moving body 5 in pressure contact performs frictional drive at the wave front 4A of the elastic traveling wave and performs rotational movement.

【0046】その時、移動体5の凹凸12に当接した回
転検出素子15の第2の圧電体14には、移動体5の回
転による第2の弾性体13の弾性変形によって凹凸12
に対応した誘起電荷(圧電効果)を発生し、それによっ
て得られるパルス信号によって移動体5の回転速度や回
転角度を制御するものである。次に、図6および図7を
用いて上述のように構成された超音波モータの制御方法
について説明する。図6は回転検出手段の制御方法を示
すブロック図であり、図7は回転速度を検出する原理を
説明するためのパルス信号列の一例を示している。
At this time, the second piezoelectric element 14 of the rotation detecting element 15 abutting on the irregularities 12 of the moving body 5 has the irregularities 12 due to the elastic deformation of the second elastic body 13 due to the rotation of the moving body 5.
In this case, a rotational speed and a rotational angle of the moving body 5 are controlled by a pulse signal obtained by generating an induced charge (piezoelectric effect) corresponding to. Next, a control method of the ultrasonic motor configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing a control method of the rotation detecting means, and FIG. 7 shows an example of a pulse signal train for explaining the principle of detecting the rotation speed.

【0047】図6において、101は回転検出素子15
の第2の圧電体12に移動体5の凹凸12に対応して誘
起された電荷を、例えば抵抗で電圧に変換し電界効果型
トランジスタでインピーダンス変換してパルス電圧を出
力する回路構成からなる変換回路、102は変換された
パルス列を単位時間ごとに計数する計数回路、103は
計数回路102から出力される計数値と指令値を比較す
る比較回路、104は比較回路103の結果に基づい
て、駆動電圧や駆動周波数によって移動体5の回転速度
を制御する制御回路、105は制御回路104に基づい
て、超音波モータの第1の圧電体2に印加する位相の異
なる交流電圧を発生する電力増幅器からなる駆動回路で
ある。
In FIG. 6, reference numeral 101 denotes the rotation detecting element 15.
The electric charge induced in the second piezoelectric body 12 corresponding to the irregularities 12 of the moving body 5 is converted into a voltage by, for example, a resistor, impedance-converted by a field-effect transistor, and a pulse voltage is output. A circuit 102 for counting the converted pulse trains per unit time; a comparison circuit 103 for comparing the count value output from the counter circuit 102 with a command value; and a driving circuit 104 based on the result of the comparison circuit 103. A control circuit 105 for controlling the rotation speed of the moving body 5 based on the voltage and the driving frequency. Based on the control circuit 104, a control circuit 105 generates a power amplifier for generating an AC voltage having a different phase to be applied to the first piezoelectric body 2 of the ultrasonic motor. Drive circuit.

【0048】すなわち、この超音波モータの制御方法
は、移動体5に一定間隔で形成した凹凸12により、回
転に対応して回転検出素子の第2の圧電体14に誘起さ
れる電荷を変換回路101により電気信号に変換し、電
気信号を計数回路102により単位時間計数し、単位時
間の計数回路102の計数値と速度あるいは回転角度の
指令値が等しくなるように制御する。
That is, the control method of the ultrasonic motor is such that the electric charge induced in the second piezoelectric element 14 of the rotation detecting element in response to the rotation is converted by the conversion circuit by the irregularities 12 formed on the moving element 5 at regular intervals. The electric signal is converted into an electric signal by 101, the electric signal is counted by a counting circuit 102 for a unit time, and control is performed so that the count value of the counting circuit 102 per unit time is equal to a command value of a speed or a rotation angle.

【0049】つまり、図7に示すように、一定間隔で形
成された移動体5の一周当たりの凹凸12の間隔と総数
は既知であるから、単位時間当たりの凹凸数を計数すれ
ば、回転検出手段により移動体5の回転角度や回転数を
求めることができ、その値と指令値(設定値)とを比較
制御すれば、超音波モータの回転を制御できるものであ
る。
That is, as shown in FIG. 7, since the interval and the total number of the irregularities 12 per one round of the moving body 5 formed at a constant interval are known, if the number of irregularities per unit time is counted, the rotation can be detected. The rotation angle and the number of rotations of the moving body 5 can be obtained by the means, and the rotation of the ultrasonic motor can be controlled by comparing and controlling the values with the command value (set value).

【0050】このように、この第1の実施の形態の超音
波モータは、円形の第1の弾性体1の片側の面には第1
の圧電体2を固定し、第1の弾性体1の他の片側の面に
は、複数個の突起体4を配設して構成され、中心部に貫
通孔3aを有する振動体3と、第1の弾性体1の突起体
4側に配設されて突起体4に加圧接触され、突起体4と
接触しない外周部で、少なくとも回転検出素子15が当
接する部分には存在するように一定間隔で凹凸12が形
成された移動体5と、第1の弾性体1の第1の圧電体2
側に配設され、振動体3を弾性部材10を介して支持す
るための、中心部に貫通孔11aを有する支持手段であ
る支持台11と、支持台11に保持部材15aで固定さ
れ、板状の第2の弾性体13と貼り合わされた第2の圧
電体14で構成された片持ち梁構造の回転検出素子15
と、この回転検出素子15と移動体5に形成した凹凸1
2とが移動体5の移動の接線方向で互いに接触すること
により発生する誘起電荷により移動体5の速度および回
転角度を検出する回転検出手段と、移動体5の中心部か
ら、振動体3の貫通孔3a並びに支持台11の中心部の
貫通孔11aを貫通するように延伸して、移動体5に固
定された回転軸7と、回転軸7を回転可能に支持して、
支持台11の貫通孔11aに配設された軸受け6と、回
転軸7に作用して、回転軸7にその軸方向の力を及ぼし
て、移動体5を突起体4に加圧接触せしめる加圧手段で
ある圧縮ばね8とを有し、移動体5は、第1の圧電体2
に印加された交流電圧により振動体3に励振された径方
向に1次以上の振動モード、周方向に3波以上の弾性進
行波で駆動し、回転検出手段により移動体5の速度およ
び回転角度を検出し制御可能にするものである。
As described above, in the ultrasonic motor according to the first embodiment, the circular first elastic body 1 has the first surface on one side.
A vibrating body 3 having a plurality of projections 4 disposed on the other side of the first elastic body 1 and having a through hole 3a at the center thereof; The first elastic body 1 is disposed on the side of the protrusion 4 and is brought into pressure contact with the protrusion 4, so that at least a portion of the outer peripheral portion that does not contact the protrusion 4 is in contact with the rotation detecting element 15. The moving body 5 having the irregularities 12 formed at regular intervals, and the first piezoelectric body 2 of the first elastic body 1
A support base 11 which is provided on the side and is a support means having a through-hole 11a at the center for supporting the vibrating body 3 via the elastic member 10, and is fixed to the support base 11 by a holding member 15a. Rotation detecting element 15 having a cantilever structure and comprising a second piezoelectric body 14 bonded to a second elastic body 13
And the irregularities 1 formed on the rotation detecting element 15 and the moving body 5
Rotation detecting means for detecting a speed and a rotation angle of the moving body 5 by induced charges generated when the moving body 5 and the moving body 5 come into contact with each other in a tangential direction of the movement of the moving body 5; The rotating shaft 7 fixed to the moving body 5 and the rotating shaft 7 are rotatably supported by extending through the through hole 3a and the through hole 11a at the center of the support base 11, and
Acting on the bearing 6 provided in the through hole 11a of the support base 11 and the rotating shaft 7 to exert an axial force on the rotating shaft 7 to bring the moving body 5 into pressure contact with the protrusion 4 The moving body 5 has a compression spring 8 as pressure means.
Is driven by the first or higher order vibration mode in the radial direction and the three or more elastic traveling waves in the circumferential direction excited by the vibrating body 3 by the AC voltage applied to the vibrating body 3, and the speed and the rotation angle of the moving body 5 by the rotation detecting means. Is detected and controllable.

【0051】第1の実施の形態によれば、移動体5の外
周に形成した凹凸12に回転検出素子15を当接すると
いう簡単な構成で、移動体5の回転速度を直接検出でき
るため、移動体5の回転停止の情報や回転速度の精度も
向上できる。さらに、凹凸12が一定間隔であるため単
位時間当たりの計数で制御可能であり、単位時間の間隔
を細かくすることで計数精度を向上することが可能であ
る。
According to the first embodiment, the rotation speed of the moving body 5 can be directly detected with a simple structure in which the rotation detecting element 15 is brought into contact with the irregularities 12 formed on the outer periphery of the moving body 5, so that the moving The information of the rotation stop of the body 5 and the accuracy of the rotation speed can also be improved. Further, since the irregularities 12 have a constant interval, control can be performed by counting per unit time, and by making the interval of the unit time smaller, counting accuracy can be improved.

【0052】また、回転検出素子15はユニモルフある
いはバイモルフ構造からなるため小型化でき、しかも圧
電効果によって回転検出素子15の変形歪みにより電圧
を発生するため、超音波モータの低消費電力の駆動を可
能とする。なお、第1の実施の形態では、回転検出素子
15を移動体5の外周に1つ設けた構成であるが、移動
体5の回転検出素子15の対向側に別の回転検出素子を
設けて、1つの回転検出素子15の構成による移動体5
にかかる側圧を防ぎ、移動体5と振動体3との均一接触
をより安定化する構成としてもよく、同様の効果を有す
る別の構成を採用することも可能である。
Further, since the rotation detecting element 15 has a unimorph or bimorph structure, the rotation detecting element 15 can be miniaturized. In addition, since a voltage is generated by the deformation distortion of the rotation detecting element 15 due to the piezoelectric effect, it is possible to drive the ultrasonic motor with low power consumption. And In the first embodiment, one rotation detecting element 15 is provided on the outer periphery of the moving body 5. However, another rotation detecting element is provided on the moving body 5 on the side opposite to the rotation detecting element 15. Moving body 5 having one rotation detecting element 15
And the uniform contact between the moving body 5 and the vibrating body 3 may be further stabilized, and another structure having the same effect may be adopted.

【0053】なお、被振動体である移動体5が固定し
て、振動体3が移動体5に対して相対移動する構成の場
合、回転検出素子15が弾接する凹凸12を振動体3の
側面に設ける。この発明の第2の実施の形態を図8によ
り説明する。図8はこの第2の実施の形態の移動体5の
回転速度を検出する原理を説明するためのパルス信号列
の一例を示している。
In the case where the moving body 5 which is the vibrated body is fixed and the vibrating body 3 is relatively moved with respect to the moving body 5, the unevenness 12 with which the rotation detecting element 15 elastically contacts the side surface of the vibrating body 3. To be provided. A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows an example of a pulse signal sequence for explaining the principle of detecting the rotation speed of the moving body 5 according to the second embodiment.

【0054】この第2の実施の形態の超音波モータの構
成は、第1の実施の形態において、移動体5の外周に形
成する凹凸12の周方向の間隔を不均一(ランダム)と
したもので(図示せず)、その他の構成は第1の実施の
形態と同じである。このように構成した超音波モータに
おける回転速度の計測原理は、移動体5に形成した一周
当たりの凹凸12の数は既知であるから、移動体5の一
回転に要する時間を、つまり規定の凹凸数の計数にかか
る時間を計測することにより、移動体5の回転速度を検
出し、指令値(設定値)と比較制御するものである。
The configuration of the ultrasonic motor according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the circumferential intervals of the irregularities 12 formed on the outer periphery of the moving body 5 are not uniform (random). (Not shown), and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The principle of measuring the rotational speed of the ultrasonic motor configured as described above is based on the fact that the number of irregularities 12 formed on the moving body 5 per rotation is known, and therefore the time required for one rotation of the moving body 5, that is, the specified irregularity By measuring the time required to count the number, the rotational speed of the moving body 5 is detected and compared with a command value (set value).

【0055】この第2の実施の形態の超音波モータの制
御方法は、第1の実施の形態における計数回路102が
時間計測回路であって、一回転当たりの電気信号数によ
り一回転にかかる時間を計測し、一回転当たりの時間
と、速度あるいは回転角度の指令値が等しくなるように
制御するものであり、その他は第1の実施の形態と同様
である。
In the control method of the ultrasonic motor according to the second embodiment, the counting circuit 102 in the first embodiment is a time measuring circuit, and the time required for one rotation is determined by the number of electric signals per rotation. Is measured, and control is performed so that the time per one rotation becomes equal to the command value of the speed or the rotation angle, and the other components are the same as those of the first embodiment.

【0056】第2の実施の形態によれば、第1の実施の
形態と比較して、移動体5に形成する凹凸12の形成精
度に制約されることなく回転速度を検出制御できるた
め、生産性の向上が望める。また、移動体5の一回転に
かかる時間で制御するため、凹凸12の1つの凸部間隔
にかかる時間のみが測定誤差であるので、高精度に回転
を検出することができるものである。
According to the second embodiment, the rotational speed can be detected and controlled without being restricted by the accuracy of forming the irregularities 12 formed on the moving body 5 as compared with the first embodiment. The improvement of the property can be expected. In addition, since the control is performed based on the time required for one rotation of the moving body 5, only the time required for one protrusion interval of the unevenness 12 is a measurement error, so that the rotation can be detected with high accuracy.

【0057】もちろん、第1の実施の形態またはその変
形形態に第2の実施の形態の検出方法を適用してもよい
ことは言うまでもない。この発明の第3の実施の形態を
図9ないし図11により説明する。図9は第3の実施の
形態の移動体5の回転速度を検出する原理を説明するた
めの移動体5の外周部の展開図、図10は図9の移動体
5を用いて超音波モータの制御方法を示すブロック図、
図11は超音波モータの断面図である。
Of course, it goes without saying that the detection method of the second embodiment may be applied to the first embodiment or a modification thereof. A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a developed view of the outer periphery of the moving body 5 for explaining the principle of detecting the rotation speed of the moving body 5 according to the third embodiment, and FIG. 10 is an ultrasonic motor using the moving body 5 of FIG. Block diagram showing a control method of
FIG. 11 is a sectional view of the ultrasonic motor.

【0058】この第3の実施の形態において、超音波モ
ータの構成は、移動体5の外周に形成する凹凸12の間
隔を図9に示すように、移動体5が一回転する間に単調
に増加あるいは減少するように形成したもので、他の構
成は第1の実施の形態や第2の実施の形態と同様であ
る。また、この超音波モータの制御方法は、図10に示
すように、第1の実施の形態の図6のブロック図に回転
方向判別回路106を付加して回転方向を判別し、制御
する構成となっている。
In the third embodiment, the structure of the ultrasonic motor is such that the interval between the irregularities 12 formed on the outer periphery of the moving body 5 is monotonously adjusted during one rotation of the moving body 5 as shown in FIG. It is formed so as to increase or decrease, and the other configuration is the same as that of the first embodiment or the second embodiment. As shown in FIG. 10, this ultrasonic motor control method includes a configuration in which a rotation direction determination circuit 106 is added to the block diagram of FIG. 6 of the first embodiment to determine a rotation direction and control. Has become.

【0059】この第3の実施の形態では、移動体5の回
転速度や回転角度は、第1の実施の形態および第2の実
施の形態の制御方法によって検出できるが、回転方向が
判別できないと言う課題を解決するものである。つま
り、少なくともN個以上の凸部を有する移動体におい
て、凹凸12によって連続して発生するパルス電圧列の
時間間隔を連続して、最大N(N>3)回計測し、順次
前の凸部間にかかった時間と比較し、(N−2回)の増
加または減少の結果に基づいて、移動体5の回転方向を
判別するものである。
In the third embodiment, the rotation speed and rotation angle of the moving body 5 can be detected by the control methods of the first and second embodiments, but if the rotation direction cannot be determined. It is to solve the problem. In other words, in a moving object having at least N or more convex portions, the time interval of the pulse voltage train continuously generated by the irregularities 12 is continuously measured up to N (N> 3) times, and the previous convex portion is sequentially measured. The rotation direction of the moving body 5 is determined based on the result of the increase or decrease of (N−2 times) in comparison with the time taken in between.

【0060】図9を用いて、N=4を例に具体的に説明
する。図中の矢印方向に移動体5が回転すると仮定すれ
ば、△t1〜△t4の各間隔の時間関係は、 △t1<△t2、△t2>△t3、△t3<△t4 となり、N−2=2回増加したことで回転方向を判断で
き、矢印と逆方向の場合は、上記の関係が反対となり、
2回減少したことで反対の回転であることが判断でき
る。このような原理に基づいて、回転方向を判断するも
のである。
A specific description will be made with reference to FIG. 9 by taking N = 4 as an example. Assuming that the moving body 5 rotates in the direction of the arrow in the drawing, the time relationship between the intervals Δt1 to Δt4 is as follows: Δt1 <Δt2, Δt2> Δt3, Δt3 <Δt4, and N− The rotation direction can be determined by increasing 2 = 2 times, and in the case of the direction opposite to the arrow, the above relationship is reversed,
It can be determined that the rotation has been reversed by decreasing twice. The rotation direction is determined based on such a principle.

【0061】第3の実施の形態によれば、簡単な構成で
別のセンサを付加することなく、移動体の回転方向を検
出制御できる超音波モータが実現できる。この点、従来
では2つの駆動電圧の位相関係を変えることで弾性進行
波の方向を変え、移動体5の回転方向を変えることはで
きるが、配線の間違いや圧電体の分極方向などによっ
て、同じ駆動でも回転方向が逆転するため、回転方向を
検出して制御することができず、別の回転方向を判断す
るセンサが必要であった。
According to the third embodiment, it is possible to realize an ultrasonic motor that can detect and control the rotation direction of a moving body with a simple configuration without adding another sensor. In this respect, in the related art, the direction of the elastic traveling wave can be changed by changing the phase relationship between the two drive voltages, and the rotation direction of the moving body 5 can be changed. Even in driving, the rotation direction is reversed, so that the rotation direction cannot be detected and controlled, and a sensor for determining another rotation direction is required.

【0062】図11はさらに第1の実施の形態および第
2の実施の形態において、超音波モータの振動体3の第
1の弾性体1の突起体4が形成されている面の半径方向
において段差1aが形成され、第1の弾性体1の厚みを
不均一としたものであり、第1の実施の形態と共通する
部分に同一符号を付している。この構成によって、第1
の弾性体1の内周部の曲げ剛性の低減により振動体3の
共振抵抗を低下させ、第1の弾性体1の厚みを不均一と
していない均一な振動体と同じ入力電力に対して振動変
位量が拡大できるため、より効率の高い超音波モータを
実現できる。
FIG. 11 further shows the first and second embodiments in the radial direction of the surface of the vibrating body 3 of the ultrasonic motor 3 on which the projections 4 of the first elastic body 1 are formed. The step 1a is formed, and the thickness of the first elastic body 1 is made non-uniform, and the same reference numerals are given to parts common to the first embodiment. With this configuration, the first
The resonance resistance of the vibrating body 3 is reduced by reducing the bending stiffness of the inner peripheral portion of the elastic body 1, and the vibration displacement with respect to the same input power as the uniform vibrating body without the thickness of the first elastic body 1 being non-uniform. Since the amount can be increased, a more efficient ultrasonic motor can be realized.

【0063】なお、この第3の実施の形態の振動体3の
構造を以下に記載する各実施の形態に適用してもよいこ
とは言うまでもない。さらに、第1の弾性体3の厚み
を、図11では2つの部分で異なる例を示したが、径方
向において連続的に変化したり複数の箇所で板厚が変化
しても良い。この発明の第4の実施の形態を図12ない
し図14に基づいて説明する。図12は、第4の実施の
形態の超音波モータを示す断面図である。この第4の実
施の形態は、第1の実施の形態ないし第3の実施の形態
を、図13に示すように径方向に2次の振動モードの振
動体、あるいは図3に示す径方向1次の振動モードで励
振される振動体、を小型化した時にモータからの出力を
最大に取り出すことを可能とする位置に突起体17を形
成した振動体16に適用したものである。
It goes without saying that the structure of the vibrating body 3 according to the third embodiment may be applied to each of the following embodiments. Further, although the example in which the thickness of the first elastic body 3 is different in the two portions in FIG. 11 is shown, the thickness may be continuously changed in the radial direction or may be changed in a plurality of places. A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a sectional view showing an ultrasonic motor according to the fourth embodiment. This fourth embodiment is different from the first to third embodiments in that a vibrator having a secondary vibration mode in the radial direction as shown in FIG. This is applied to a vibrating body 16 having a projection 17 formed at a position where the output from the motor can be taken out to a maximum when the vibrating body excited in the next vibration mode is miniaturized.

【0064】つまり、径方向に2次の振動モードの場
合、図13に示す最大変位位置に突起体17を形成し、
ノード(節)や振動体16の圧電体側全面を弾性部材1
0で支持できる構造の振動体である。また、径方向1次
の振動モードで駆動される小型超音波モータの場合の突
起体17の位置の決定については、図14を用いて説明
する。
That is, in the case of the secondary vibration mode in the radial direction, the projection 17 is formed at the maximum displacement position shown in FIG.
The entire surface of the node (node) or the vibrating body 16 on the piezoelectric body side is elastic member 1
The vibrator has a structure that can be supported by zero. The determination of the position of the projection 17 in the case of a small ultrasonic motor driven in the primary vibration mode in the radial direction will be described with reference to FIG.

【0065】図14(b)は、径方向に1次の振動モー
ドを励振した時、径方向の振動変位曲線θ1 と、圧縮ば
ね8によって振動体16に加圧力が加えられた状態にお
いて、振動体16が反力として発生する径方向の力の分
布すなわち、外部負荷に対する相対発生力曲線θ2 を示
している。なお、圧縮ばね8によって振動体16に印加
される加圧力は、超音波モータの特性として要求される
出力トルクにより定められる。
FIG. 14B shows that, when the primary vibration mode is excited in the radial direction, the vibration displacement curve θ 1 in the radial direction and the pressing force applied to the vibrating body 16 by the compression spring 8 are shown. The distribution of a radial force generated by the vibrating body 16 as a reaction force, that is, a relative generated force curve θ 2 to an external load is shown. The pressing force applied to the vibrating body 16 by the compression spring 8 is determined by the output torque required as a characteristic of the ultrasonic motor.

【0066】さて、振動体16が出し得る出力は以下の
関係から求めることができる。 出力=速度×力 よって、速度は振動変位の時間微分であるから、同図
(b)の振動変位曲線(速度曲線)θ1 と発生力分布
(外部負荷に対する相対発生力曲線)θ2 との積から出
力曲線θ3 が求められる。その出力曲線θ3 の最大点P
に突起体17を配設すれば、必要なトルクによって一義
的に決まる加圧力に対して、超音波モータの出力を最大
にすることができる突起体17の位置が決定できるもの
である。
The output that the vibrating body 16 can output can be obtained from the following relationship. Output = speed × force Since the speed is the time derivative of the vibration displacement, the vibration displacement curve (velocity curve) θ 1 and the generated force distribution (relative generated force curve with respect to an external load) θ 2 in FIG. The output curve θ 3 is obtained from the product. The maximum point P of the output curve θ 3
If the projections 17 are provided, the position of the projections 17 at which the output of the ultrasonic motor can be maximized with respect to the pressing force uniquely determined by the required torque can be determined.

【0067】上記方法によって決定された突起体17を
有する超音波モータに、第1の実施の形態ないし第3の
実施の形態を適用することによって、振動変位のノード
位置による支持固定が確実にできる振動体および、小型
超音波モータから最大の出力を取り出すことのできる振
動体を具備した超音波モータの回転速度や回転角度およ
び回転方向を任意に制御できるものである。
By applying the first to third embodiments to the ultrasonic motor having the protrusion 17 determined by the above method, it is possible to reliably support and fix the vibration displacement at the node position. It is possible to arbitrarily control the rotation speed, the rotation angle, and the rotation direction of an ultrasonic motor including a vibrating body and a vibrating body capable of extracting maximum output from a small ultrasonic motor.

【0068】なお、圧縮ばね8により支持台11が押圧
されて弾性部材10を介して振動体3を加圧押圧し、振
動体3は弾性部材10との摩擦力により支持台11に固
定されているが、支持台11に固定される弾性部材10
としては、第1の圧電体2により励振される弾性振動を
阻害することなく、支持台11との電気的絶縁を保ちつ
つ、振動体16を支持台11に固定することができる空
気層を内包する絶縁体からなる緩衝材を用いるのが好適
である。なかでも緩衝材としてフェルトを用いるのが一
層好ましく、第4の実施の形態に限定されず他の各実施
の形態のいずれにも適用できることは言うまでもない。
The support 11 is pressed by the compression spring 8 to press the vibrator 3 via the elastic member 10, and the vibrator 3 is fixed to the support 11 by the frictional force with the elastic member 10. The elastic member 10 fixed to the support base 11
An air layer that can fix the vibrating body 16 to the support 11 while maintaining electrical insulation from the support 11 without hindering the elastic vibration excited by the first piezoelectric body 2 is included. It is preferable to use a buffer made of an insulating material. Above all, it is more preferable to use felt as the cushioning material, and it goes without saying that the present invention is not limited to the fourth embodiment and can be applied to any of the other embodiments.

【0069】この発明の第5の実施の形態を図15に基
づいて説明する。図15は、この発明の第5の実施の形
態を示す超音波モータの断面図である。同図において、
第4の実施の形態と異なるのは、振動体16が回転軸7
と直交する方向に回転可能に支持されていること、具体
的には支持部材18を用いた点である。この支持部材1
8は、軸方向の一端が第1の弾性体1の内周部で固定さ
れ、他端は半球面をなす凸面形状部18bを有してい
る。そして、この支持部材18の凸面形状部18bは、
図示の通り支持台19の中央部に形成されたテーパ状の
逆円錐状をなす凹部19aに当接している。
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a sectional view of an ultrasonic motor according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure,
The difference from the fourth embodiment is that the vibrating body 16 is
That is, the supporting member 18 is rotatably supported in a direction perpendicular to the direction, specifically, a point that a supporting member 18 is used. This support member 1
8 has one end in the axial direction fixed to the inner peripheral portion of the first elastic body 1 and the other end having a convex-shaped portion 18b forming a hemispherical surface. The convex shape portion 18b of the support member 18
As shown in the figure, it is in contact with a tapered inverted conical recess 19 a formed in the center of the support base 19.

【0070】支持部材18の中心部には、回転軸7の直
径よりも少し大きな内径を有する貫通孔18aが形成さ
れ、この貫通孔18aを貫く回転軸7は、軸受けにより
回転可能に保持されている。第5の実施の形態では、第
4の実施の形態とは異なり、振動体16と支持台19と
の間に緩衝材が用いられておらず、両者は非接触状態に
ある。
A through hole 18a having an inner diameter slightly larger than the diameter of the rotating shaft 7 is formed at the center of the supporting member 18, and the rotating shaft 7 passing through the through hole 18a is rotatably held by a bearing. I have. In the fifth embodiment, unlike the fourth embodiment, no cushioning material is used between the vibrating body 16 and the support 19, and both are in a non-contact state.

【0071】このように、この第5の実施の形態の超音
波モータは、円形の第1の弾性体1の片側の面には第1
の圧電体2を固定し、第1の弾性体1の他方の面には複
数個の突起体17を配設して構成された、中心部に貫通
孔16aを有する振動体16と、第1の弾性体1の突起
体17側に配設されて突起体17に加圧接触され、突起
体17と接触しない外周部で、少なくとも回転検出素子
15が当接する部分には存在するように一定間隔で凹凸
12が形成された移動体5と、第1の弾性体1の第1の
圧電体2側に配設され、中心部に貫通孔19bを有し、
振動体16に対向する側の端部には、徐々に孔径が拡大
する、テーパ状の斜面を有する凹部19aが形成された
支持手段である支持台19と、第1の弾性体1の第1の
圧電体2側に配設され、中心部に回転軸7が貫通するた
めの貫通孔18aを有し、その一方の端部において、弾
性体1に固定され、他方の端部には支持手段である支持
台19の凹部19aに整合する凸面形状部18bが形成
されて振動体16を固定支持するための支持部材18
と、支持台19に保持部材15aで固定され、板状の第
2の弾性体13と貼り合わされた第2の圧電体14で構
成された片持ち梁構造の回転検出素子15と、この回転
検出素子15と移動体5に形成した凹凸12とが移動体
5の移動の接線方向で互いに接触することにより発生す
る誘起電荷により移動体5の速度および回転角度を検出
する回転検出手段と、移動体5の中心部から、振動体1
6の貫通孔16a並びに支持台19の中心部の貫通孔1
9bを貫通するように延伸する、移動体5に固定された
回転軸7と、回転軸7を回転可能に支持する、支持台1
9の貫通孔19bに配設された軸受け6と、回転軸7に
作用して、回転軸7にその軸方向の力を及ぼして、移動
体5を突起体4に加圧接触せしめる加圧手段である圧縮
ばね8と、圧縮ばね8の力により、支持部材18の凸面
形状部18bが支持台19の凹部19bに加圧接触され
て、振動体16が支持台19に支持され、移動体5は、
圧電体2に印加された交流電圧により振動体16に励振
された径方向に1次以上の振動モード、周方向に3波以
上の弾性進行波で駆動し、回転検出手段により移動体5
の速度および回転角度を制御するものである。
As described above, in the ultrasonic motor according to the fifth embodiment, the circular first elastic body 1 has the first surface on one side.
A vibrating body 16 having a through-hole 16a at the center, comprising a plurality of projections 17 disposed on the other surface of the first elastic body 1; The elastic body 1 is disposed on the side of the projection 17 and is brought into pressure contact with the projection 17, and at an outer peripheral portion that does not come into contact with the projection 17, at least at a portion where the rotation detecting element 15 abuts, so as to have a predetermined interval. A movable body 5 having irregularities 12 formed thereon, and a first elastic body 1 disposed on the first piezoelectric body 2 side, and having a through hole 19b at the center thereof;
At the end on the side facing the vibrating body 16, a support base 19, which is a supporting means in which a concave portion 19 a having a tapered inclined surface whose hole diameter gradually increases, is formed. Is provided on the piezoelectric body 2 side, and has a through hole 18a at the center portion through which the rotating shaft 7 passes. One end of the through hole 18a is fixed to the elastic body 1, and the other end is provided with support means. A support member 18 for fixing and supporting the vibrating body 16 is formed with a convex-shaped portion 18b which is aligned with the concave portion 19a of the support base 19 which is
A rotation detecting element 15 having a cantilever structure, which is fixed to a support base 19 by a holding member 15a and is composed of a second piezoelectric body 14 bonded to a plate-like second elastic body 13; Rotation detecting means for detecting a speed and a rotation angle of the moving body 5 by induced charges generated when the element 15 and the unevenness 12 formed on the moving body 5 come into contact with each other in a tangential direction of the movement of the moving body 5; 5 from the center
6 and the through hole 1 at the center of the support base 19.
A rotating shaft 7 fixed to the moving body 5 extending so as to penetrate through the rotating shaft 9b, and a support base 1 rotatably supporting the rotating shaft 7;
Pressurizing means which acts on the bearing 6 disposed in the through hole 19 b of the ninth embodiment 9 and the rotating shaft 7 to exert a force in the axial direction on the rotating shaft 7 to bring the moving body 5 into pressure contact with the protrusion 4. And the convex shape portion 18b of the support member 18 is brought into pressure contact with the concave portion 19b of the support base 19 by the force of the compression spring 8, and the vibrating body 16 is supported by the support base 19, and the moving body 5 Is
The vibration body 16 is driven by a vibration mode of first or more order in the radial direction excited by the vibrating body 16 by the AC voltage applied to the piezoelectric body 2, and three or more elastic traveling waves in the circumferential direction.
This controls the speed and the rotation angle.

【0072】この第5の実施の形態によれば、第1の実
施の形態ないし第4の実施の形態の振動体3,16が緩
衝材からなる弾性部材10を介して支持台11と接触す
る構成では、振動エネルギの吸収による損失が発生する
のに対して、第5の実施の形態では、図3および図13
に示したように振動しない位置で振動体16を支持する
構成のため、振動エネルギの損失がほとんどなく、振動
体16から有効に振動エネルギを取り出し、超音波モー
タの効率を向上させることができる。
According to the fifth embodiment, the vibrating bodies 3 and 16 of the first to fourth embodiments come into contact with the support base 11 via the elastic member 10 made of a cushioning material. In the configuration, a loss occurs due to absorption of vibration energy, whereas in the fifth embodiment, FIGS.
Since the vibrating body 16 is supported at a position where it does not vibrate as shown in (1), there is almost no loss of vibration energy, the vibration energy can be effectively extracted from the vibrating body 16, and the efficiency of the ultrasonic motor can be improved.

【0073】更に、支持部材18の凸面形状部18bが
支持台19の凹部19aに当接する構成であるから、支
持部材18は凹部19aと当接した状態で自由に傾斜す
ることが可能である。従って、この支持部材18に固定
された振動体16も自由に傾くことができ、その結果移
動体5に加わる側圧などの外部負荷に対して、移動体5
と第1の弾性体1の突起体17との接触状態を均一なも
のとすることができる。
Further, since the convex-shaped portion 18b of the support member 18 is in contact with the concave portion 19a of the support base 19, the support member 18 can be freely inclined in a state of contact with the concave portion 19a. Therefore, the vibrating body 16 fixed to the supporting member 18 can also be freely tilted, and as a result, the moving body 5 is not affected by an external load such as a lateral pressure applied to the moving body 5.
The contact state between the first elastic body 1 and the projection 17 can be made uniform.

【0074】しかも、各部の形状寸法関係を適切に設定
すること、例えば支持部材18の内径と回転軸7の外径
との差を適当に大きく設定しておく等により、支持部材
18の傾斜可能な角度範囲を大きくできるため、移動体
5と振動体16との均一な接触状態を実現する上で一層
好ましい。また、第4の実施の形態では、緩衝材からな
る弾性部材10には、長期間の使用において、加圧力に
よる影響で、支持部材18の厚みの経時的変化が不可避
であるが、第5の実施の形態では、この様な寸法変形も
発生することがなく、更に一層信頼性の高い超音波モー
タを実現できる。
In addition, the support member 18 can be tilted by appropriately setting the shape and size relationship of each part, for example, by setting the difference between the inner diameter of the support member 18 and the outer diameter of the rotating shaft 7 appropriately large. Since the angle range can be widened, it is more preferable to realize a uniform contact state between the moving body 5 and the vibrating body 16. In the fourth embodiment, the elastic member 10 made of the cushioning material is inevitably changed with time in the thickness of the supporting member 18 due to the influence of the pressing force in long-term use. In the embodiment, such a dimensional deformation does not occur, and an even more reliable ultrasonic motor can be realized.

【0075】なお、第1の実施の形態で述べたと同様に
振動体16の外周部に突起体17を形成した構成にして
もよいことは言うまでもない。さらに、この発明の第5
の実施の形態における支持台19の凹部19aは、図1
6(a)および図16(b)に示すようにテーパ形状で
あるが、逆四角錐状の凹部19bや逆三角錐状の凹部1
9cであってもよく、少なくとも支持部材18の球面状
の凸面形状部18bと3点以上で接触する形状で有れ
ば、特にその形状が限定されるものではない。
It is needless to say that the projection 17 may be formed on the outer peripheral portion of the vibrator 16 in the same manner as described in the first embodiment. Further, the fifth aspect of the present invention.
The recess 19a of the support base 19 in the embodiment of FIG.
6 (a) and FIG. 16 (b), it has a tapered shape, but an inverted quadrangular pyramid-shaped concave portion 19b and an inverted triangular pyramid-shaped concave portion 1
9c, as long as it has a shape that contacts at least three points with the spherical convex shape portion 18b of the support member 18, the shape is not particularly limited.

【0076】また、第5の実施の形態において、図17
に示すように支持部材18の凸面形状部20を略半回転
楕円形状とし、支持台19の凹部21を長軸aと短軸b
からなる略半回転楕円形状として相嵌合させるようにし
ても良い。なぜなら、振動体16は、回転する移動体5
から、振動体3,16を移動体5の回転方向とは逆方向
に回転させようとする力を反作用として受ける。この反
作用の力は、支持部材18の凸面形状部18bと凹部1
9aとの加圧接触部において発生する摩擦力で打ち消さ
れるのであるが、上記のように凸面形状部20と凹部2
1とを、互いに整合する回転楕円形状とすると、支持部
材18は回転不能となるから、上記の反作用に基づく振
動体3の逆方向の回転を完全に阻止できる。
In the fifth embodiment, FIG.
As shown in FIG. 3, the convex shape portion 20 of the support member 18 has a substantially half-spheroidal shape, and the concave portion 21 of the support base 19 has a long axis a and a short axis b.
May be fitted to each other as a substantially semi-spheroidal shape. This is because the vibrating body 16 is
Therefore, a force for rotating the vibrators 3 and 16 in a direction opposite to the rotation direction of the moving body 5 is received as a reaction. This reaction force is applied to the convex shape portion 18 b of the support member 18 and the concave portion 1.
9a is canceled out by the frictional force generated at the pressure contact portion with the convex shape portion 20 and the concave portion 2 as described above.
If 1 is a spheroidal shape that matches each other, the support member 18 cannot rotate, so that the rotation of the vibrating body 3 in the reverse direction due to the above-described reaction can be completely prevented.

【0077】そして、第1の実施の形態ないし第5の実
施の形態においては、移動体5の外周面に貫通するよう
に凹凸12を設けたが、特に貫通構造は必要でなく、回
転検出素子15との当接する部分に凹凸12が設けられ
ていれば同様の機能は実現できる。また、図18に示す
ように、移動体5の突起体4,17と接しない面に凹凸
12を形成し、その凹凸12に回転検出素子15を当接
してもよいことは言うまでもなく、突起体4,17に接
触しなければ、移動体5の下面または外周部に凹凸12
を形成してもよい。
In the first to fifth embodiments, the unevenness 12 is provided so as to penetrate the outer peripheral surface of the moving body 5, but a penetrating structure is not particularly required, and the rotation detecting element is not required. The same function can be realized if the unevenness 12 is provided in a portion where it comes into contact with 15. Also, as shown in FIG. 18, it is needless to say that the unevenness 12 may be formed on the surface of the moving body 5 which is not in contact with the projections 4 and 17, and the rotation detecting element 15 may contact the unevenness 12. If they do not come into contact with the moving body 5, the irregularities 12
May be formed.

【0078】そしてまた、第1の実施の形態ないし第5
の実施の形態の回転検出素子15の第2の弾性体13に
おいて、図19(a)に示すように、移動体15の凹凸
12と当接する面に凸形状部22を形成したり、図19
(b)に示すように湾曲部23を形成して、移動体15
の回転方向に対する接触による回転抵抗の低減や先端部
と凹凸12との引っかかりを防ぐ構成としてもよい。
Further, the first embodiment to the fifth embodiment
In the second elastic body 13 of the rotation detecting element 15 according to the embodiment, as shown in FIG. 19A, a convex portion 22 is formed on a surface of the moving body 15 which comes into contact with the unevenness 12, or as shown in FIG.
The curved portion 23 is formed as shown in FIG.
The rotation resistance may be reduced due to the contact in the rotation direction, and the tip portion may be prevented from being caught by the irregularities 12.

【0079】さらにまた、第1の実施の形態ないし第5
の実施の形態のように移動体5に直接凹凸12を形成す
る必要は特になく、図20に示すように凹凸部材24を
移動体5に嵌合することによって、凹凸12の上記機能
を実現する構成としてもよい。なお、移動体5側を回転
軸7と直交する方向に回動できるように構成してもよ
い。
Further, the first embodiment to the fifth embodiment
It is not particularly necessary to form the unevenness 12 directly on the moving body 5 as in the embodiment described above, and the above-described function of the unevenness 12 is realized by fitting the unevenness member 24 to the moving body 5 as shown in FIG. It may be configured. The moving body 5 may be configured to be rotatable in a direction orthogonal to the rotation shaft 7.

【0080】この発明の第6の実施の形態を図21およ
び図22に基づいて説明する。図21は、この発明の第
6の実施の形態の超音波モータの構成を示す断面図、図
22はその回転検出手段の構成拡大図を示す図である。
同図において、第1の実施の形態と異なるのは回転軸7
に凹凸12を形成した構成であり、他の構成および制御
方法は第1の実施の形態と同様である。
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a sectional view showing the configuration of an ultrasonic motor according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 22 is an enlarged view showing the configuration of the rotation detecting means.
In the figure, the difference from the first embodiment is that
The configuration and the control method are the same as those of the first embodiment.

【0081】この第6の実施の形態によれば、回転半径
の小さい回転軸7に凹凸12を形成し、回転検出素子1
5を凹凸12に当接する構造により、回転検出素子15
の接触による回転抵抗を低減できるため、移動体5の駆
動トルクへの影響が小さく、特性を低下させることな
く、移動体5の回転速度や回転角度を制御できるもので
ある。
According to the sixth embodiment, the unevenness 12 is formed on the rotating shaft 7 having a small rotating radius, and the rotation detecting element 1
5 is brought into contact with the irregularities 12 so that the rotation detecting element 15
Since the rotation resistance due to the contact of the moving body 5 can be reduced, the influence on the driving torque of the moving body 5 is small, and the rotation speed and the rotation angle of the moving body 5 can be controlled without deteriorating the characteristics.

【0082】同様に、図23および図24には、第6の
実施の形態を第4の実施の形態および第5の実施の形態
の構造に適用したときの構成断面図を示しており、共通
箇所に同一符号を付しているが、同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。なお、回転軸7に凹凸12を設
け、移動体5の外周部の凹凸12を削除して第1の実施
の形態ないし第5の実施の形態を第6の実施の形態に適
用できることは当然である。さらに、図20に示したと
同様に、回転軸7に凹凸部材24を直接嵌着する構成で
もよい。
Similarly, FIGS. 23 and 24 are sectional views showing the configuration when the sixth embodiment is applied to the structures of the fourth and fifth embodiments. Although the same reference numerals are given to the portions, it goes without saying that the same effect can be obtained. It should be noted that the irregularities 12 are provided on the rotating shaft 7 and the irregularities 12 on the outer peripheral portion of the moving body 5 are deleted, so that the first to fifth embodiments can be applied to the sixth embodiment. is there. Further, as shown in FIG. 20, a configuration in which the concavo-convex member 24 is directly fitted to the rotating shaft 7 may be employed.

【0083】この発明の第7の実施の形態を図25およ
び図26に示す。図25は、この発明の第7の実施の形
態の超音波モータの構成を示す断面図、図26はその回
転検出素子の構成拡大図を示す図である。これらの図に
おいて、移動体5の外周部に凹凸形状のスリット25を
形成し、少なくともスリット25の両端を覆うように移
動体5の上下面に対向して配置された対向電極26a,
26bからなる回転検出素子26を備えた超音波モータ
構成であり、その他の構成は第1の実施の形態と同様で
ある。
FIG. 25 and FIG. 26 show a seventh embodiment of the present invention. FIG. 25 is a sectional view showing the configuration of an ultrasonic motor according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 26 is an enlarged view of the configuration of the rotation detecting element. In these figures, a concave / convex slit 25 is formed in the outer peripheral portion of the moving body 5, and opposing electrodes 26 a, which are arranged opposite to the upper and lower surfaces of the moving body 5 so as to cover at least both ends of the slit 25.
This is an ultrasonic motor configuration including a rotation detecting element 26 composed of 26b, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0084】そして、回転検出素子26の対向電極26
a,26b間を凹凸形状のスリット25が通過すること
により対向電極26a,26b間に生じる、スリット2
5の間の凸部があるときと凸部の無いスリット25のと
きの電極間隔の変化や誘電率の異なる物質の有無などに
起因する容量の回転に伴う変化によって、移動体5の回
転速度や回転角度を検出し制御する。
The counter electrode 26 of the rotation detecting element 26
a, 26b formed between the opposing electrodes 26a, 26b by passing the uneven slit 25 between
The rotation speed of the moving body 5 and the rotation speed of the moving body 5 are changed due to a change in the electrode spacing between the case where the protrusions 5 are provided and the slit 25 where the protrusions are not provided, and a change due to the rotation of the capacitance due to the presence or absence of a substance having a different dielectric constant. Detect and control the rotation angle.

【0085】このように、この超音波モータは、円形の
弾性体1の片側の面には圧電体2を固定し、弾性体1の
他方の面には、複数個の突起体4を配設して構成され
た、中心部に貫通孔3aを有する振動体3と、弾性体1
の突起体4側に配設されて突起体4に加圧接触され、突
起体4と接触する位置より外周部に厚み方向に一定間隔
で凹凸のスリット25を形成した移動体5と、弾性体1
の圧電体2側に配設された、振動体3を弾性部材10を
介して支持するための、中心部に貫通孔11aを有する
支持手段である支持台11と、支持台11に保持部材2
6aで固定され、移動体5に形成された凹凸のスリット
25の厚み方向の上下で非接触に対向した対向電極26
a,26bからなる回転検出素子26で、移動体5の速
度および回転角度を検出する回転検出手段と、移動体5
の中心部から、振動体3の貫通孔並びに支持台11の中
心部の貫通孔11aを貫通するように延伸する、移動体
5に固定された回転軸7と、回転軸7を回転可能に支持
する、支持台11の貫通孔11aに配設された軸受け6
と、回転軸7に作用して、回転軸7にその軸方向の力を
及ぼして、移動体5を突起体4に加圧接触せしめる加圧
手段である圧縮ばね8とを有し、移動体5は、圧電体2
に印加された交流電圧により振動体3に励振された径方
向に1次以上の振動モード、周方向に3波以上の弾性進
行波で駆動し、回転検出手段により移動体5の速度およ
び回転角度を制御するものである。
As described above, in this ultrasonic motor, the piezoelectric body 2 is fixed to one surface of the circular elastic body 1 and the plurality of projections 4 are arranged on the other surface of the elastic body 1. Vibrating body 3 having a through hole 3a at the center, and elastic body 1
A moving body 5 which is provided on the side of the protrusion 4 and is press-contacted with the protrusion 4 and has slits 25 of irregularities formed at regular intervals in a thickness direction on an outer peripheral portion from a position where the protrusion 4 contacts the elastic body; 1
A support base 11 which is provided on the side of the piezoelectric body 2 for supporting the vibrating body 3 via the elastic member 10 and which is a support means having a through hole 11a in the center, and a holding member 2 provided on the support base 11
The counter electrode 26 fixed at 6a and opposed to the upper and lower slits 25 formed in the movable body 5 in a non-contact manner in the thickness direction.
a rotation detecting means for detecting the speed and rotation angle of the moving body 5 by a rotation detecting element 26 comprising
A rotating shaft 7 fixed to the moving body 5 and extending from a central portion of the vibrating body 3 so as to pass through the through hole of the vibrating body 3 and the through hole 11a of the central portion of the support base 11, and rotatably supports the rotating shaft 7. Bearing 6 disposed in the through hole 11a of the support base 11
And a compression spring 8 acting as pressure means for acting on the rotation shaft 7 to exert a force in the axial direction on the rotation shaft 7 to press the moving body 5 against the projection 4. 5 is a piezoelectric body 2
Is driven by the first or higher order vibration mode in the radial direction and the three or more elastic traveling waves in the circumferential direction excited by the vibrating body 3 by the AC voltage applied to the vibrating body 3, and the speed and the rotation angle of the moving body 5 by the rotation detecting means. Is controlled.

【0086】この第7の実施の形態によれば、回転検出
素子26が移動体5と非接触で回転検出ができるため、
駆動トルクの減少や側圧などの影響が無く、移動体5と
突起体4との均一接触を実現した超音波モータを得るこ
とができる。なお、移動体5の材質に導電性材料を用い
たたり、あるいは移動体5の上下面に導電性膜を形成し
て短絡する構造としてもよい。これらの構造によれば、
凸部の容量が無くなるため回転検出素子26の電極間隔
に反比例する容量の変化をさらに拡大でき、信号のS/
N比の向上による検出精度の向上が実現でき、より好ま
しい形態となる。
According to the seventh embodiment, since the rotation detecting element 26 can detect rotation without contacting the moving body 5,
An ultrasonic motor that achieves uniform contact between the moving body 5 and the projection 4 without being affected by a decrease in driving torque or side pressure can be obtained. Note that a structure may be used in which a conductive material is used as the material of the moving body 5 or a conductive film is formed on the upper and lower surfaces of the moving body 5 to short-circuit. According to these structures,
Since the capacitance of the protrusion is eliminated, the change in capacitance inversely proportional to the electrode interval of the rotation detecting element 26 can be further increased, and the S / S
Improvement of the detection accuracy can be realized by improvement of the N ratio, which is a more preferable embodiment.

【0087】また、第7の実施の形態では、回転検出素
子26を移動体5の外周に形成した凹凸の上下方向に対
向電極26a,26bを配置する構成としたが、移動体
5の直径方向に対向して対向電極26a,26bを有す
る回転検出素子構造としてもよいことは言うまでもな
い。さらに、移動体5に形成した凹凸のスリット25
に、高誘電率材料からなる物質を充填した構造でも何ら
問題はなく、もちろん移動体5自体を高誘電率物質で形
成し、スリット25に充填しない構造でもよい。
In the seventh embodiment, the counter electrodes 26a and 26b are arranged above and below the unevenness formed on the outer periphery of the moving body 5 in the rotation detecting element 26. Needless to say, a rotation detecting element structure having opposing electrodes 26a and 26b opposite to the above may be used. Further, the uneven slit 25 formed in the moving body 5
There is no problem with a structure in which a substance made of a high dielectric constant material is filled. Of course, a structure in which the moving body 5 itself is formed of a high dielectric substance and the slit 25 is not filled may be used.

【0088】第7の実施の形態の超音波モータの制御方
法について以下に説明する。基本構成は、第1の実施の
形態から第3の実施の形態と同様であり、変換回路10
1により容量を電圧に変換することが異なっている。具
体的な方法としては、一般的な平衡ブリッジ回路等を用
いて電圧に変換後、同様の制御方法で移動体5の回転速
度を制御するものである。すなわち、超音波モータの制
御方法は、移動体5の回転に対応して、回転検出素子2
6に誘起される容量変化を変換回路により電気信号に変
換し、その電気信号を計数回路により単位時間計数し、
単位時間の計数回路の計数値と速度および回転角度の指
令値が等しくなるように制御するものである。
A control method of the ultrasonic motor according to the seventh embodiment will be described below. The basic configuration is the same as that of the first to third embodiments, and the conversion circuit 10
1 is different in that the capacitance is converted into a voltage. As a specific method, after converting into a voltage using a general balanced bridge circuit or the like, the rotation speed of the moving body 5 is controlled by the same control method. That is, the control method of the ultrasonic motor is such that the rotation detecting element 2
6 is converted into an electric signal by a conversion circuit, and the electric signal is counted for a unit time by a counting circuit;
The control is performed so that the count value of the counting circuit per unit time is equal to the command value of the speed and the rotation angle.

【0089】また、第2の実施の形態のように凹凸のス
リットの間隔が不均一である場合に対応して、移動体5
の回転に対応して、回転検出素子26に誘起される容量
変化を電気信号に変換する変換回路と、移動体5の一回
転当たりの電気信号数から一回転にかかる時間を計測す
る時間計測回路と、一回転当たりの時間と速度および回
転角度の指令値が等しくなるように制御するものであ
る。
In addition, as in the case of the second embodiment, when the interval between the uneven slits is not uniform, the moving body 5
A conversion circuit for converting a change in capacitance induced in the rotation detecting element 26 into an electric signal corresponding to the rotation of the moving body 5, and a time measuring circuit for measuring a time required for one rotation from the number of electric signals per rotation of the moving body 5 The control is performed such that the time per one rotation becomes equal to the command value of the speed and the rotation angle.

【0090】さらに、第3の実施の形態のように凹凸の
スリットの隣合う間隔が、一回転内で単調に増加あるい
は減少する場合に対応して、回転方向判別回路を設けて
回転方向を検出し制御するものである。図27および図
28に、第7の実施の形態を第4の実施の形態と第5の
実施の形態に適用したときの構成断面図を示す。これら
の構成においても同様の効果が得られることは言うまで
もない。
Further, a rotation direction discriminating circuit is provided to detect the rotation direction in response to the case where the interval between adjacent slits of the concavo-convex increases or decreases within one rotation as in the third embodiment. Control. FIG. 27 and FIG. 28 are sectional views of the configuration when the seventh embodiment is applied to the fourth and fifth embodiments. Needless to say, the same effects can be obtained with these configurations.

【0091】すなわち、図28の超音波モータは、円形
の弾性体1の片側の面には圧電体2を固定し、弾性体1
の他方の面には、複数個の突起体17を配設して構成さ
れた、中心部に貫通孔16aを有する振動体16と、弾
性体1の突起体17側に配設されて突起体17に加圧接
触され、突起体17と接触する位置より外周部に一定間
隔に凹凸のスリット25を形成した移動体5と、弾性体
1の圧電体2側に配設され、中心部に貫通孔19aを有
し、振動体16に対向する側の端部には、徐々に孔径が
拡大する、テーパ状の斜面を有する凹部19aが形成さ
れた支持台19と、弾性体1の圧電体2側に配設され、
中心部に回転軸7が貫通するための貫通孔18aを有
し、その一方の端部において、弾性体1に固定され、他
方の端部には、支持台19の凹部19aに整合する凸面
形状部18bが形成されて振動体16を固定支持するた
めの支持部材18と、支持台19に保持部材26aで固
定され、移動体5に形成された凹凸のスリット25の厚
み方向の上下で非接触に対向した対向電極26a,26
bからなる回転検出素子26で、移動体5の速度および
回転角度を検出する回転検出手段と、移動体5の中心部
から、振動体16の貫通孔16a並びに支持台19の中
心部の貫通孔19bを貫通するように延伸する、移動体
5に固定された回転軸7と、回転軸7を回転可能に支持
する、支持台19の貫通孔19bに配設された軸受け6
と、回転軸7に作用して、回転軸7にその軸方向の力を
及ぼして、移動体5を突起体17に加圧接触せしめる加
圧手段である圧縮ばね8と、圧縮ばね8の力により、支
持部材18の凸面形状部18bが支持台19の凹部19
aに加圧接触されて、振動体16が支持台19に支持さ
れ、移動体5は、圧電体2に印加された交流電圧により
振動体16に励振された径方向に1次以上の振動モー
ド、周方向に3波以上の弾性進行波で駆動し、回転検出
手段により移動体5の速度および回転角度を制御するも
のである。
That is, in the ultrasonic motor shown in FIG. 28, the piezoelectric body 2 is fixed to one surface of the circular elastic body 1 and the elastic body 1
A vibrating body 16 having a plurality of projections 17 disposed on the other surface thereof and having a through hole 16a in the center, and a projection disposed on the projection 17 side of the elastic body 1. The moving body 5 is provided on the piezoelectric body 2 side of the elastic body 1 and is provided with a concave and convex slit 25 at regular intervals on the outer peripheral portion from the position where the moving body 5 is in contact with the projecting body 17. A support base 19 having a hole 19a and having a concave portion 19a having a tapered slope formed at an end on the side facing the vibrating body 16 and having a gradually increasing hole diameter, and a piezoelectric body 2 of the elastic body 1 Arranged on the side,
The center portion has a through hole 18a through which the rotating shaft 7 penetrates. One end of the through hole 18a is fixed to the elastic body 1 and the other end has a convex shape matching the concave portion 19a of the support base 19. A support member 18 having a portion 18b formed therein for fixing and supporting the vibrating body 16 is fixed to a support base 19 by a holding member 26a, and is not in contact with the upper and lower slits 25 formed in the moving body 5 in the thickness direction. Electrodes 26a, 26 facing the
b, a rotation detecting means for detecting the speed and rotation angle of the moving body 5, and a through hole 16 a of the vibrating body 16 and a through hole at the center of the support base 19 from the center of the moving body 5. A rotating shaft 7 fixed to the moving body 5 extending so as to penetrate through the base 19b, and a bearing 6 disposed in a through hole 19b of the support base 19 for rotatably supporting the rotating shaft 7.
Acting on the rotating shaft 7 to exert a force in the axial direction on the rotating shaft 7 to press the moving body 5 against the protruding body 17. As a result, the convex shape portion 18 b of the support member 18 is
a, the vibrating body 16 is supported by the support base 19, and the moving body 5 is driven in the radial direction excited by the vibrating body 16 by the AC voltage applied to the piezoelectric body 2. , And is driven by three or more elastic traveling waves in the circumferential direction, and the speed and the rotation angle of the moving body 5 are controlled by the rotation detecting means.

【0092】この発明の第8の実施の形態を図29およ
び図30に示す。図29は、この発明の第8の実施の形
態の超音波モータの構成を示す断面図、図30はその回
転検出手段の構成拡大図である。図30において、移動
体5の突起体4と反対表面に凹凸形状の導電性膜27を
被着形成し、導電性膜27の凹部に相当する未被着部2
8を少なくとも覆うように移動体5の上面に対向して配
置された第1の対向電極29と少なくとも導電性膜27
の凸部27aの間隔を隔てて配置した第2の対向電極3
0からなる回転検出素子31を備えた超音波モータ構成
であり、他の構成は第1の実施の形態と同様であり、制
御方法は第7の実施の形態と同様である。
FIG. 29 and FIG. 30 show an eighth embodiment of the present invention. FIG. 29 is a sectional view showing the configuration of an ultrasonic motor according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 30 is an enlarged view of the configuration of the rotation detecting means. In FIG. 30, a conductive film 27 having an uneven shape is formed on the surface of the moving body 5 opposite to the protrusion 4, and the uncoated portion 2 corresponding to the concave portion of the conductive film 27 is formed.
A first opposing electrode 29 and at least a conductive film 27 which are disposed so as to cover at least
Of the second opposing electrode 3 which is arranged with a space between the projections 27a
This is an ultrasonic motor configuration including a rotation detection element 31 made of zero, the other configuration is the same as that of the first embodiment, and the control method is the same as that of the seventh embodiment.

【0093】そして、回転検出素子31の第1の対向電
極29と第2の対向電極30と導電性膜27間の容量
と、第1の対向電極29と第2の対向電極30の未被着
部28との対向時の対向電極29,30間の解放時の容
量との回転に伴う変化によって、移動体5の回転速度や
回転角度を検出し制御するものである。つまり、第1の
対向電極29が導電性膜27の凸部27aと対向すると
きには第2の対向電極30も別の導電性膜27の凸部2
7aと対向しているので、第1の対向電極29と導電性
膜27間および第2の対向電極30と導電性膜27間の
2つの容量が直列接続されることになる。次に、第1の
対向電極29と第2の対向電極30が導電性膜27の凹
部に相当する未被着部28と対向するときは、第1の対
向電極29と第2の対向電極30間は電気的にオープン
状態となり容量を生じない。この2つの状態により、移
動体5の回転速度および回転角度を検出し制御するもの
である。
Then, the capacitance between the first opposing electrode 29, the second opposing electrode 30 and the conductive film 27 of the rotation detecting element 31, and the non-adhesion of the first opposing electrode 29 and the second opposing electrode 30 The rotation speed and the rotation angle of the moving body 5 are detected and controlled based on a change accompanying the rotation with the capacitance when the opposing electrodes 29 and 30 are released when opposing the unit 28. That is, when the first opposing electrode 29 faces the protruding portion 27 a of the conductive film 27, the second opposing electrode 30 also protrudes from the protruding portion 2 of another conductive film 27.
7a, two capacitors are connected in series between the first counter electrode 29 and the conductive film 27 and between the second counter electrode 30 and the conductive film 27. Next, when the first opposing electrode 29 and the second opposing electrode 30 face the uncoated portion 28 corresponding to the concave portion of the conductive film 27, the first opposing electrode 29 and the second opposing electrode 30 During that time, the capacitor is electrically open and no capacity is generated. Based on these two states, the rotation speed and rotation angle of the moving body 5 are detected and controlled.

【0094】このように、この超音波モータは、円形の
弾性体1の片側の面には圧電体2を固定し、弾性体1の
他方の面には、複数個の突起体4を配設して構成され
た、中心部に貫通孔3aを有する振動体3と、弾性体1
の突起体4側に配設されて突起体4に加圧接触され、突
起体4と接触する面の反対面には一定間隔で複数の導電
体の存在しない部分とする部分を有する導電膜27を形
成した、抵抗率の高い材料で構成された移動体5と、弾
性体1の圧電体5側に配設された、振動体3を弾性部材
10を介して支持するための、中心部に貫通孔11aを
有する支持手段である支持台11と、支持台11に保持
部材31aで固定され、移動体5に形成された導電膜2
7と非接触で、対向して設けられた一対の対向電極2
9,30を有する回転検出素子31で、移動体の速度を
検出する回転検出手段と、移動体5の中心部から、振動
体3の貫通孔3a並びに支持台11の中心部の貫通孔1
1aを貫通するように延伸する、移動体5に固定された
回転軸7と、回転軸7を回転可能に支持する、支持台1
1の貫通孔11aに配設された軸受け6と、前記回転軸
7に作用して、回転軸7にその軸方向の力を及ぼして、
移動体5を突起体4に加圧接触せしめる加圧手段である
圧縮ばね8とを有し、移動体5は、圧電体2に印加され
た交流電圧により振動体3に励振された径方向に1次以
上の振動モード、周方向に3波以上の弾性進行波で駆動
し、回転検出手段により移動体5の速度および回転角度
を制御するものである。
As described above, in this ultrasonic motor, the piezoelectric body 2 is fixed to one surface of the circular elastic body 1 and the plurality of protrusions 4 are provided on the other surface of the elastic body 1. Vibrating body 3 having a through hole 3a at the center, and elastic body 1
And a conductive film 27 having a plurality of conductor-free portions at regular intervals on the surface opposite to the surface that comes into contact with the protrusion 4 under pressure. And a center portion for supporting the vibrating body 3 disposed on the piezoelectric body 5 side of the elastic body 1 via the elastic member 10 and a moving body 5 formed of a material having a high resistivity. A support base 11 which is a support means having a through hole 11a, and a conductive film 2 fixed to the support base 11 by a holding member 31a and formed on the moving body 5
7 and a pair of opposing electrodes 2 provided in opposition to each other.
A rotation detection element 31 for detecting the speed of the moving body with a rotation detecting element 31 having a through-hole 3a of the vibrating body 3 and a through-hole 1 at the center of the support base 11;
1a, a rotating shaft 7 fixed to the moving body 5 extending therethrough, and a support base 1 rotatably supporting the rotating shaft 7.
Acting on the bearing 6 disposed in the through hole 11a and the rotating shaft 7 to exert a force in the axial direction on the rotating shaft 7,
A compression spring 8 which is a pressing means for bringing the moving body 5 into pressure contact with the protrusion 4, and the moving body 5 is moved in the radial direction excited by the vibrating body 3 by the AC voltage applied to the piezoelectric body 2. It is driven by three or more elastic traveling waves in the circumferential direction in the first or higher vibration mode, and the speed and the rotation angle of the moving body 5 are controlled by the rotation detecting means.

【0095】またこの超音波モータの制御方法として、
第1の実施の形態ないし第3の実施の形態をとることが
でき、たとえば第3の実施の形態と同様に、導電膜27
の導体の存在する部分と導体の存在しない部分が一回転
内で単調増加または単調減少するように構成し、移動体
5に形成した導電膜27の少なくともN(N>4)個以
上の導体の存在する部分で、移動体5の回転に対応し
て、回転検出素子31に誘起される容量変化を変換回路
により電気信号に変換し、連続する電気信号の少なくと
も4以上N−1個の時間間隔を比較回路により順次比較
し、少なくとも2以上N−2個の増加あるいは減少の回
数の検知により、移動体5の回転方向を検出し、回転方
向を制御する。
As a method of controlling the ultrasonic motor,
The first to third embodiments can be adopted. For example, similarly to the third embodiment, the conductive film 27 can be used.
The portion where the conductor exists and the portion where the conductor does not exist are configured to monotonically increase or decrease within one rotation, and at least N (N> 4) or more conductors of the conductive film 27 formed on the moving body 5 are formed. In the existing part, the capacitance change induced in the rotation detecting element 31 is converted into an electric signal by a conversion circuit in accordance with the rotation of the moving body 5, and at least four or more N-1 time intervals of the continuous electric signal are used. Are sequentially compared by a comparison circuit, and the rotation direction of the moving body 5 is detected and the rotation direction is controlled by detecting at least two or more N−2 increase or decrease times.

【0096】この第8の実施の形態によれば、第7の実
施の形態の効果が得られるとともに、対向電極29,3
0と導電性膜27の間隔を極力小さく構成できるため、
間隔に反比例して増大する検出容量が大きくなり検出精
度を改善できる。また、凹凸のスリット25の上下での
対向電極面積に比較して、面積を大きくすることが可能
で検出容量をさらに大きくすることができるものであ
る。
According to the eighth embodiment, the effects of the seventh embodiment can be obtained, and the opposing electrodes 29 and 3 can be obtained.
Since the distance between 0 and the conductive film 27 can be made as small as possible,
The detection capacity that increases in inverse proportion to the interval increases, and the detection accuracy can be improved. Further, the area can be increased as compared with the area of the counter electrode above and below the uneven slit 25, and the detection capacity can be further increased.

【0097】この場合、移動体5は非導電性材料で構成
されることが好ましいが、導電性膜27と比較して、抵
抗率が大きく異なるものであればこれに限定されるもの
では無い。なお、導電性膜27を移動体5の上面に形成
する構成としたが、これに限らず、図31に示すよう
に、例えば第7の実施の形態と同様に移動体5に凹凸の
スリット25を形成して移動体5の外周側面の凸部の表
面と移動体5の上面に導電性膜27を形成し、移動体5
の凸部間と対向するように第1の対向電極29と第2の
対向電極30を並設した構成や、移動体5の外周側面に
導電性膜27の被着部と未被着部を交互に設ける構成で
もよく、また移動体5の直径方向に回転検出素子31の
対向電極29,30を対向させる構成でもよく各種応用
構造を適用できることは言うまでもない。
In this case, the moving body 5 is preferably made of a non-conductive material. However, the moving body 5 is not limited to this as long as it has a large difference in resistivity as compared with the conductive film 27. Although the conductive film 27 is formed on the upper surface of the moving body 5, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. To form a conductive film 27 on the surface of the protrusion on the outer peripheral side surface of the moving body 5 and on the upper surface of the moving body 5.
A configuration in which the first opposing electrode 29 and the second opposing electrode 30 are arranged side by side so as to face between the convex portions, It is needless to say that a configuration in which the counter electrodes 29 and 30 of the rotation detecting element 31 are opposed to each other in the diameter direction of the moving body 5 may be adopted.

【0098】図32および図33に、第8の実施の形態
を第4の実施の形態と第5の実施の形態に適用したとき
の構成断面図を示す。これらの構成においても第7の実
施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもな
い。たとえば図33の超音波モータは、円形の弾性体1
の片側の面には圧電体2を固定し、弾性体1の他方の面
には、複数個の突起体17を配設して構成された、中心
部に貫通孔16aを有する振動体16と、弾性体1の突
起体17側に配設されて突起体17に加圧接触され、突
起体17と接触する面の反対面には一定間隔で複数の導
電体の存在しない部分とする部分を有する導電膜27を
形成した、抵抗率の高い材料で構成された移動体5と、
弾性体1の圧電体2側に配設され、中心部に貫通孔19
bを有し、振動体16に対向する側の端部には、徐々に
孔径が拡大する、テーパ状の斜面を有する凹部19aが
形成された支持手段である支持台19と、弾性体1の圧
電体2側に配設され、中心部に回転軸7が貫通するため
の貫通孔18aを有し、その一方の端部において、弾性
体1に固定され、他方の端部には、支持台19の凹部1
9aに嵌合整合する凸面形状部18bが形成されて振動
体19を固定支持するための支持部材18と、支持台1
9に保持部材26aで固定され、移動体5に形成された
導電膜27と非接触で、対向して設けられた一対の対向
電極29,30を有する回転検出素子31で、移動体5
の速度および回転角度を検出する回転検出手段と、移動
体5の中心部から、振動体16の貫通孔16a並びに支
持台19の中心部の貫通孔19bを貫通するように延伸
する、移動体5に固定された回転軸7と、回転軸7を回
転可能に支持する、支持手台19の貫通孔19bに配設
された軸受け6と、回転軸7に作用して、回転軸7にそ
の軸方向の力を及ぼして、移動体5を突起体17に加圧
接触せしめる加圧手段である圧縮ばね8と、加圧手段の
力により、支持部材18の凸面形状部18bが支持台1
9の凹部19aに加圧接触されて、振動体16が支持台
19に支持され、移動体5は、圧電体2に印加された交
流電圧により振動体16に励振された径方向に1次以上
の振動モード、周方向に3波以上の弾性進行波で駆動
し、回転検出手段により移動体5の速度および回転角度
を制御するものである。
FIGS. 32 and 33 are sectional views showing the configuration when the eighth embodiment is applied to the fourth and fifth embodiments. It is needless to say that the same effects as those of the seventh embodiment can be obtained in these configurations. For example, the ultrasonic motor shown in FIG.
A vibrating body 16 having a through-hole 16a at the center formed by fixing the piezoelectric body 2 on one surface of the elastic body 1 and arranging a plurality of protrusions 17 on the other surface of the elastic body 1. A portion which is disposed on the protrusion 17 side of the elastic body 1 and is brought into pressure contact with the protrusion 17 and has a plurality of conductor-free portions at regular intervals on the surface opposite to the surface in contact with the protrusion 17. A moving body 5 formed of a material having a high resistivity, on which a conductive film 27 having
The elastic body 1 is provided on the piezoelectric body 2 side, and a through hole 19 is provided at the center.
b, a support base 19 which is a support means in which a concave portion 19 a having a tapered slope is formed at an end portion on a side facing the vibrating body 16, the diameter of which gradually increases. It is provided on the piezoelectric body 2 side, and has a through hole 18a at the center portion through which the rotating shaft 7 penetrates. One end of the through hole 18a is fixed to the elastic body 1, and the other end is provided with a support base. 19 recesses 1
A support member 18 for fixing and supporting the vibrating body 19 is formed with a convex-shaped portion 18b fitted and aligned with the support base 9a.
9, a rotation detecting element 31 having a pair of opposed electrodes 29 and 30 provided opposite to each other without contacting the conductive film 27 formed on the moving body 5 with the holding member 26a.
Rotation detecting means for detecting the speed and rotation angle of the moving body 5, and the moving body 5 extending from the center of the moving body 5 so as to pass through the through hole 16a of the vibrating body 16 and the through hole 19b of the center of the support base 19. , A bearing 6 disposed in a through hole 19b of a support stand 19 for rotatably supporting the rotating shaft 7, and acting on the rotating shaft 7 so that the rotating shaft 7 The compression spring 8 is a pressing means for applying a force in the direction to press the moving body 5 against the projection 17, and the convex-shaped portion 18 b of the support member 18 is moved by the force of the pressing means.
9, the vibrating body 16 is supported by the support base 19, and the moving body 5 is first-order or higher in the radial direction excited by the vibrating body 16 by the AC voltage applied to the piezoelectric body 2. Is driven by three or more elastic traveling waves in the circumferential direction, and the speed and rotation angle of the moving body 5 are controlled by the rotation detecting means.

【0099】上記の各実施の形態において、各種の回転
検出手段について述べてきたが、各実施の形態に用いら
れる第1の圧電体2に、例えば図35に示したC部やD
部などに振動検出電極を形成し、回転検出素子15等を
移動体5の回転検出に用い、同時に第1の圧電体2の振
動検出電極で振動体3等の振幅をモニタし、移動体5の
回転異常時、例えば回転検出素子15等が回転停止状態
を検出した時、指令値を実現するために印加される第1
の圧電体2への異常入力を制限するように制御する構成
とすることも可能である。このような構成とすれば、第
1の圧電体2への振動体3等の歪み限界を超えた異常入
力による破壊を未然に防止することが可能であり、実用
上非常に効果の大きいものである。
In each of the above embodiments, various rotation detecting means have been described. For example, the first piezoelectric member 2 used in each of the embodiments may be provided with a C portion or a D portion shown in FIG.
A vibration detecting electrode is formed in a portion or the like, and the rotation detecting element 15 or the like is used for detecting the rotation of the moving body 5, and at the same time, the amplitude of the vibrating body 3 or the like is monitored by the vibration detecting electrode of the first piezoelectric body 2. When the rotation is abnormal, for example, when the rotation detecting element 15 or the like detects the rotation stop state, the first applied to realize the command value
It is also possible to adopt a configuration in which the abnormal input to the piezoelectric body 2 is controlled so as to be restricted. With such a configuration, it is possible to prevent damage to the first piezoelectric body 2 due to an abnormal input exceeding the distortion limit of the vibrating body 3 or the like beforehand, which is extremely effective in practice. is there.

【0100】[0100]

【発明の効果】請求項1記載の超音波モータによれば、
電気信号が第1の圧電体に入力して振動体が振動する
と、被振動体または振動体が移動する。これに伴い凹凸
が移動するので回転検出素子の第2の弾性体が振動し、
第2の圧電体が変形して歪むことにより電荷が誘起され
る。したがって、この電荷を検出し計測することにより
回転速度や回転角度を制御することができる。その結
果、従来と比較して検出精度がよく、特性の低下がな
く、装置を小型化でき、超音波モータよりも高価な検出
装置を設ける必要もなく低コストにできる。
According to the ultrasonic motor of the first aspect,
When an electric signal is input to the first piezoelectric body and the vibrating body vibrates, the vibrated body or the vibrating body moves. As a result, the second elastic body of the rotation detecting element vibrates because the unevenness moves,
An electric charge is induced by the deformation and distortion of the second piezoelectric body. Therefore, the rotation speed and the rotation angle can be controlled by detecting and measuring this charge. As a result, the detection accuracy is higher than before, the characteristics are not reduced, the device can be downsized, and the cost can be reduced without the need to provide a detection device more expensive than the ultrasonic motor.

【0101】請求項2記載の超音波モータによれば、請
求項1の効果のほか、回転半径の小さい回転軸に凹凸を
形成しているので、凹凸に回転検出素子を接触すること
により回転抵抗を低減でき、振動体または被振動体の駆
動トルクへの影響が小さくなり、特性を低下させること
なく、回転速度や回転角度を制御できる。請求項3記載
の超音波モータによれば、請求項1の効果のほか、凸面
形状部が凹部を摺動することにより支持部材が支持手段
に対して回動でき振動体または被振動体を軸方向に対し
て傾けることができるので、振動体または被振動体に加
わる側圧などの外部負荷に対して突起体とこれに接触す
る被振動体の接触状態を均一にでき、また振動体または
被振動体の固定側と支持手段との間に介在する弾性部材
が不要になるので長期間の使用による弾性部材の経時的
変化等を考慮する必要がない。
According to the ultrasonic motor of the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, the unevenness is formed on the rotating shaft having a small rotation radius. , The influence on the driving torque of the vibrating body or the vibrated body is reduced, and the rotation speed and the rotation angle can be controlled without deteriorating the characteristics. According to the ultrasonic motor of the third aspect, in addition to the effect of the first aspect, the convex member slides in the concave portion so that the support member can rotate with respect to the support means and the vibrating member or the vibrating member can be pivoted. Since it can be tilted with respect to the direction, the contact state between the protrusion and the vibrating body that comes into contact with the protruding body against external load such as lateral pressure applied to the vibrating body or the vibrated body can be uniform, and Since an elastic member interposed between the fixed side of the body and the support means is not required, it is not necessary to consider a temporal change of the elastic member due to long-term use.

【0102】請求項4記載の超音波モータの制御方法に
よれば、安定な回転が精度よく得られる。請求項5記載
の超音波モータによれば、請求項1、請求項2または請
求項3の効果のほか、凹凸の形成精度に制約されること
なく回転速度を検出制御できるため、生産性の向上が望
める。また、振動体もしくは被振動体または回転軸の一
回転にかかる時間で制御でき、高精度に回転を検出する
ことができる。
According to the control method of the ultrasonic motor according to the fourth aspect, stable rotation can be obtained with high accuracy. According to the ultrasonic motor of the fifth aspect, in addition to the effects of the first, second, and third aspects, the rotational speed can be detected and controlled without being restricted by the accuracy of forming the unevenness, thereby improving the productivity. Can be expected. In addition, control can be performed based on the time required for one rotation of the vibrating body or the vibrated body or the rotating shaft, and rotation can be detected with high accuracy.

【0103】請求項6記載の超音波モータによれば、請
求項1、請求項2または請求項3の効果のほか、振動体
または被振動体の回転方向を検出することが可能であ
る。請求項7記載の超音波モータの制御方法によれば、
請求項4と同効果がある。請求項8記載の超音波モータ
の制御方法によれば、別のセンサを付加することなく簡
単な構成で、振動体または被振動体の回転方向などの移
動方向を検出し制御できる超音波モータを実現すること
ができる。
According to the ultrasonic motor of the sixth aspect, in addition to the effects of the first, second and third aspects, it is possible to detect the rotational direction of the vibrating body or the vibrated body. According to the control method of the ultrasonic motor according to claim 7,
This has the same effect as the fourth aspect. According to the ultrasonic motor control method of the eighth aspect, an ultrasonic motor capable of detecting and controlling a moving direction such as a rotating direction of a vibrating body or a vibrated body with a simple configuration without adding another sensor is provided. Can be realized.

【0104】請求項9記載の超音波モータによれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項5または請求項6
の効果のほか、第2の弾性体と凹凸との引っ掛かりを防
ぎ、凹凸の回転方向に対する接触による回転抵抗を低減
することができる。請求項10記載の超音波モータによ
れば、請求項1、請求項2、請求項3、請求項5、請求
項6または請求項9と同効果がある。
According to the ultrasonic motor of claim 9, claim 1, claim 2, claim 3, claim 5, or claim 6
In addition to the effects described above, it is possible to prevent the second elastic body from being caught by the irregularities, and to reduce the rotational resistance due to the contact of the irregularities in the rotation direction. According to the ultrasonic motor of the tenth aspect, the same effect as the first, second, third, fifth, sixth or ninth aspects is obtained.

【0105】請求項11記載の超音波モータによれば、
回転検出素子の対向電極を凹凸と非接触で対向したた
め、駆動トルクの減少や側圧などの影響が無く突起体と
被振動体との均一接触を実現できる。請求項12記載の
超音波モータによれば、請求項11の効果のほか、請求
項3と同効果がある。
According to the ultrasonic motor of the eleventh aspect,
Since the opposing electrode of the rotation detecting element opposes the unevenness in a non-contact manner, uniform contact between the protruding body and the vibrated body can be realized without the influence of a decrease in driving torque or side pressure. According to the ultrasonic motor of the twelfth aspect, in addition to the effect of the eleventh aspect, there is the same effect as that of the third aspect.

【0106】請求項13記載の超音波モータによれば、
請求項11の効果を有するほか、対向電極と導電膜との
間隔を極力小さくできるので、間隔に比例して増大する
検出容量を大きくできるとともに対向面積を増大するこ
ともできるので容量をさらに大きくでき、検出精度を改
善できる。請求項14記載の超音波モータによれば、請
求項13の効果のほか、請求項3と同効果がある。
According to the ultrasonic motor of the thirteenth aspect,
In addition to having the effect of claim 11, the distance between the counter electrode and the conductive film can be made as small as possible, so that the detection capacitance that increases in proportion to the distance can be increased and the facing area can be increased, so that the capacitance can be further increased. , Detection accuracy can be improved. According to the ultrasonic motor of the fourteenth aspect, in addition to the effect of the thirteenth aspect, the same effect as the third aspect is obtained.

【0107】請求項15記載の超音波モータによれば、
請求項11または請求項12と同効果がある。請求項1
6記載の超音波モータによれば、請求項11、請求項1
2または請求項15と同効果がある。請求項17記載の
超音波モータの制御方法によれば、請求項4と同効果が
ある。
According to the ultrasonic motor of the fifteenth aspect,
This has the same effect as the eleventh or twelfth aspect. Claim 1
According to the ultrasonic motor described in claim 6, claim 11 and claim 1
2 or the same effect as in claim 15. According to the ultrasonic motor control method of the seventeenth aspect, the same effect as that of the fourth aspect is obtained.

【0108】請求項18記載の超音波モータによれば、
請求項5と同効果がある。請求項19記載の超音波モー
タによれば、請求項6と同効果がある。請求項20記載
の超音波モータの制御方法によれば、請求項7と同効果
がある。請求項21記載の超音波モータの制御方法によ
れば、請求項8と同効果がある。
According to the ultrasonic motor of the eighteenth aspect,
This has the same effect as the fifth aspect. According to the ultrasonic motor of the nineteenth aspect, the same effect as the sixth aspect is obtained. According to the ultrasonic motor control method of the twentieth aspect, the same effect as that of the seventh aspect can be obtained. According to the ultrasonic motor control method of the twenty-first aspect, the same effect as the eighth aspect is obtained.

【0109】請求項22記載の超音波モータによれば、
請求項1、請求項2または請求項11の効果がある。請
求項23記載の超音波モータによれば、請求項22の効
果がある。請求項24記載の超音波モータによれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項11、請求項1
2、請求項13または請求項14の効果のほか、弾性体
の内周部の曲げ剛性の低減により振動体の共振抵抗を低
下させ、弾性体の厚みを不均一としていない均一な振動
体と同じ入力電力に対して振動変位量が拡大でき、より
効率の高い超音波モータを実現できる。
According to the ultrasonic motor of the twenty-second aspect,
The effects of claim 1, claim 2 or claim 11 are obtained. According to the ultrasonic motor of the twenty-third aspect, the effect of the twenty-second aspect is obtained. According to the ultrasonic motor described in claim 24, claim 1, claim 2, claim 3, claim 11, or claim 1
2. In addition to the effects of claim 13 or claim 14, the same as a uniform vibrating body that reduces the resonance resistance of the vibrating body by reducing the bending stiffness of the inner peripheral portion of the elastic body and does not make the thickness of the elastic body non-uniform. The amount of vibration displacement can be increased with respect to the input power, and a more efficient ultrasonic motor can be realized.

【0110】請求項25記載の超音波モータによれば、
請求項10と同効果がある。請求項26記載の超音波モ
ータによれば、請求項11または請求項12と同効果が
ある。請求項27記載の超音波モータによれば、請求項
3、請求項12、請求項14と同効果がある。
According to the ultrasonic motor of claim 25,
This has the same effect as the tenth aspect. According to the ultrasonic motor of the twenty-sixth aspect, the same effect as the eleventh or twelfth aspect is obtained. According to the ultrasonic motor of the twenty-seventh aspect, the same effects as those of the third, twelfth, and fourteenth aspects are obtained.

【0111】請求項28記載の超音波モータによれば、
請求項3、請求項12、請求項14の効果のほか、振動
体または被振動体の回転反力を容易に阻止できる。請求
項29記載の超音波モータによれば、請求項1、請求項
2、請求項3、請求項11、請求項12、請求項13ま
たは請求項14の効果のほか、超音波モータの出力を最
大にすることができる。
According to the ultrasonic motor of the twenty-eighth aspect,
In addition to the effects of the third, twelfth, and fourteenth aspects, a rotational reaction force of the vibrating body or the vibrated body can be easily prevented. According to the ultrasonic motor of claim 29, in addition to the effects of claim 1, claim 2, claim 3, claim 11, claim 12, claim 13 or claim 14, the output of the ultrasonic motor is Can be maximized.

【0112】請求項30記載の超音波モータの制御方法
によれば、第1の圧電体への振動体の歪み限界を超えた
異常入力による破壊を未然に防止することができ、実用
上の効果が大きい。
According to the ultrasonic motor control method of the thirtieth aspect, it is possible to prevent the vibrating body from being broken by an abnormal input exceeding the distortion limit of the first piezoelectric body, thereby realizing a practical effect. Is big.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施の形態を示す超音波モー
タの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施の形態の回転検出手段を
示す拡大斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a rotation detecting unit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】超音波モータの径方向1次の振動変位分布を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a radial primary vibration displacement distribution of an ultrasonic motor.

【図4】超音波モータに用いられる圧電体の電極構成図
である。
FIG. 4 is an electrode configuration diagram of a piezoelectric body used in an ultrasonic motor.

【図5】超音波モータの動作原理を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation principle of the ultrasonic motor.

【図6】この発明の第1の実施の形態の超音波モータの
制御方法を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a control method of the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第1の実施の形態の超音波モータの
制御方法の原理説明図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of a method of controlling the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第2の実施の形態の超音波モータの
制御方法の原理説明図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of a method of controlling an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第3の実施の形態の超音波モータの
制御方法の原理説明図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of a method for controlling an ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第3の実施の形態の超音波モータ
の制御方法を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a control method of an ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention.

【図11】この発明の第1の実施の形態等の変形例を示
す超音波モータの断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an ultrasonic motor showing a modification of the first embodiment or the like of the present invention.

【図12】この発明の第4の実施の形態を示す超音波モ
ータの断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of an ultrasonic motor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】超音波モータの径方向2次の振動変位分布を
示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view showing a secondary vibration displacement distribution in the radial direction of the ultrasonic motor.

【図14】振動体の突起体位置を決めるための原理説明
図であり、(a)は振動体の斜視図、(b)は半径に対
する相対値である。
FIGS. 14A and 14B are explanatory diagrams of the principle for determining the position of the protrusion of the vibrating body, wherein FIG. 14A is a perspective view of the vibrating body, and FIG.

【図15】この発明の第5の実施の形態を示す超音波モ
ータの断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of an ultrasonic motor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】第5の実施の形態に使用可能な別の支持台の
構造を示す斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing the structure of another support base that can be used in the fifth embodiment.

【図17】第5の実施の形態に使用可能な回転止め機構
を設けた別の支持台の斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view of another support base provided with a rotation stop mechanism usable in the fifth embodiment.

【図18】この発明の第1の実施の形態から第5の実施
の形態に使用可能な別の移動体の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 18 is a perspective view showing a configuration of another moving body that can be used in the first to fifth embodiments of the present invention.

【図19】この発明の第1の実施の形態から第5の実施
の形態に使用可能な別の回転検出素子の構成を示す斜視
図である。
FIG. 19 is a perspective view showing a configuration of another rotation detecting element usable in the first to fifth embodiments of the present invention.

【図20】この発明の第1の実施の形態から第5の実施
の形態に使用可能な凹凸部材を嵌合した移動体の構成を
示す斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view showing a configuration of a moving body fitted with a concave-convex member usable in the first to fifth embodiments of the present invention.

【図21】この発明の第6の実施の形態を示す超音波モ
ータの断面図である。
FIG. 21 is a sectional view of an ultrasonic motor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図22】この発明の第6の実施の形態の回転検出手段
を示す拡大斜視図である。
FIG. 22 is an enlarged perspective view showing a rotation detecting means according to a sixth embodiment of the present invention.

【図23】この発明の第6の実施の形態の変形例を示す
超音波モータの断面図である。
FIG. 23 is a sectional view of an ultrasonic motor showing a modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図24】この発明の第6の実施の形態の別の変形例を
示す超音波モータの断面図である。
FIG. 24 is a sectional view of an ultrasonic motor showing another modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図25】この発明の第7の実施の形態を示す超音波モ
ータの断面図である。
FIG. 25 is a sectional view of an ultrasonic motor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図26】この発明の第7の実施の形態の回転検出手段
を示す拡大斜視図である。
FIG. 26 is an enlarged perspective view showing a rotation detecting means according to a seventh embodiment of the present invention.

【図27】この発明の第7の実施の形態の変形例を示す
超音波モータの断面図である。
FIG. 27 is a sectional view of an ultrasonic motor showing a modification of the seventh embodiment of the present invention.

【図28】この発明の第7の実施の形態の別の変形例を
示す超音波モータの断面図である。
FIG. 28 is a sectional view of an ultrasonic motor showing another modification of the seventh embodiment of the present invention.

【図29】この発明の第8の実施の形態を示す超音波モ
ータの断面図である。
FIG. 29 is a sectional view of an ultrasonic motor according to an eighth embodiment of the present invention.

【図30】この発明の第8の実施の形態の回転検出手段
を示す拡大斜視図である。
FIG. 30 is an enlarged perspective view showing a rotation detecting means according to an eighth embodiment of the present invention.

【図31】この発明の第8の実施の形態の別の回転検出
手段を示す拡大斜視図である。
FIG. 31 is an enlarged perspective view showing another rotation detecting means according to the eighth embodiment of the present invention.

【図32】この発明の第8の実施の形態の変形例を示す
超音波モータの断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view of an ultrasonic motor showing a modification of the eighth embodiment of the present invention.

【図33】この発明の第8の実施の形態の別の変形例を
示す超音波モータの断面図である。
FIG. 33 is a sectional view of an ultrasonic motor showing another modification of the eighth embodiment of the present invention.

【図34】従来の超音波モータを示す一部断面側面図で
ある。
FIG. 34 is a partial sectional side view showing a conventional ultrasonic motor.

【図35】リング型超音波モータに用いられる駆動電極
の一例を示す説明図である。
FIG. 35 is an explanatory diagram illustrating an example of a drive electrode used in a ring-type ultrasonic motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の弾性体 2 第1の圧電体 3,16 振動体 4,17 突起体 5 移動体 6 軸受け 7 回転軸 8 加圧手段 10 弾性部材 11,19 支持台 12 凹凸 13 第2の弾性体 14 第2の圧電体 15,26,31 回転検出素子 18 支持部材 22 凸形形状部 23 湾曲部 24 凹凸部材 101 変換回路 102 計数回路 103 比較回路 106 回転方向判別回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st elastic body 2 1st piezoelectric body 3, 16 vibrating body 4, 17 protrusion 5 moving body 6 bearing 7 rotation axis 8 pressurizing means 10 elastic member 11, 19 support base 12 unevenness 13 2nd elastic body 14 Second piezoelectric body 15, 26, 31 Rotation detecting element 18 Support member 22 Convex-shaped part 23 Curved part 24 Uneven member 101 Conversion circuit 102 Counting circuit 103 Comparison circuit 106 Rotation direction discrimination circuit

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の圧電体を有して電気信号を入力す
ることにより振動する振動体と、この振動体に接触する
被振動体と、前記振動体および前記被振動体の一方の回
転方向に設けられた凹凸と、この凹凸の凸表面に弾接し
て前記振動体または前記被振動体の回転により弾性変形
する弾性体を有しこの弾性体に設けられて前記弾性体の
弾性変形により電荷を誘起する第2の圧電体を有する回
転検出素子とを備え、前記振動体の振動により前記振動
体または前記被振動体の一方が回転する超音波モータ。
A vibrating body having a first piezoelectric body and vibrating by inputting an electric signal, a vibrating body that comes into contact with the vibrating body, and rotation of one of the vibrating body and the vibrating body And an elastic body elastically deformed by the rotation of the vibrating body or the vibrating body in elastic contact with the convex surface of the unevenness, provided on the elastic body, and by the elastic deformation of the elastic body. An ultrasonic motor, comprising: a rotation detecting element having a second piezoelectric body that induces electric charge; and wherein one of the vibrating body and the vibrated body is rotated by vibration of the vibrating body.
【請求項2】 凹凸は回転軸の周面に形成されている請
求項1記載の超音波モータ。
2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the unevenness is formed on a peripheral surface of the rotating shaft.
【請求項3】 振動体および被振動体の回転するものは
回転軸を有し、振動体および被振動体の非回転のものは
前記回転軸に挿通されて軸方向の一端に凸面形状部を有
する支持部材を設け、前記凸面形状部を支持手段の凹部
に摺動自在に支持させた請求項1記載の超音波モータ。
3. A vibrating member and a vibrating member that rotate have a rotating shaft, and a non-rotating member of the vibrating member and the vibrating member are inserted through the rotating shaft and have a convex-shaped portion at one end in the axial direction. 2. The ultrasonic motor according to claim 1, further comprising a supporting member having the convex shape portion slidably supported by the concave portion of the supporting means.
【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3記載
の超音波モータの制御方法であって、第2の圧電体に誘
起される電荷を電気信号に変換し、この電気信号を単位
時間計数し、この単位時間の計数値と速度あるいは回転
角度の指令値が等しくなるように制御することを特徴と
する超音波モータの制御方法。
4. The method of controlling an ultrasonic motor according to claim 1, wherein the electric charge induced in the second piezoelectric body is converted into an electric signal, and the electric signal is converted into a unit. A method of controlling an ultrasonic motor, comprising counting time, and controlling the count value per unit time to be equal to a command value of a speed or a rotation angle.
【請求項5】 凹凸の隣合う凸間の間隔が相互に不均一
である請求項1、請求項2または請求項3記載の超音波
モータ。
5. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein an interval between adjacent protrusions is uneven.
【請求項6】 凹凸の隣合う凸間の間隔が、振動体また
は被振動体の一回転内で単調増加あるいは単調減少する
請求項1、請求項2または請求項3記載の超音波モー
タ。
6. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein an interval between adjacent protrusions of the unevenness monotonically increases or decreases within one rotation of the vibrating body or the vibrating body.
【請求項7】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
5または請求項6記載の超音波モータの制御方法であっ
て、第2の圧電体に誘起される電荷を電気信号に変換
し、振動体または被振動体の一回転当たりの電気信号数
により一回転にかかる時間を計測し、一回転当たりの時
間と速度あるいは回転角度の指令値が等しくなるように
制御する超音波モータの制御方法。
7. An ultrasonic motor control method according to claim 1, wherein the electric charge induced in the second piezoelectric body is converted into an electric signal. An ultrasonic motor that converts and measures the time required for one rotation based on the number of electrical signals per rotation of the vibrating or vibrating body, and controls the time per rotation and the command value of speed or rotation angle to be equal. Control method.
【請求項8】 少なくともN(N>4)個以上の凸部を
形成した凹凸を有する請求項6記載の超音波モータの制
御方法であって、回転に対応して回転検出素子の第2の
圧電体に誘起される電荷を電気信号に変換し、少なくと
も4以上のN−1個の連続する電気信号の時間間隔を順
次比較し、少なくとも2以上のN−2個の増加あるいは
減少の回数の検知により振動体または被振動体の回転方
向を検出し、回転方向を制御する超音波モータの制御方
法。
8. The method of controlling an ultrasonic motor according to claim 6, wherein the control means has at least N (N> 4) or more projections and depressions. The electric charge induced in the piezoelectric body is converted into an electric signal, the time intervals of at least 4 or more N-1 consecutive electric signals are sequentially compared, and the number of times of increase or decrease of at least 2 or more N-2 is calculated. A method for controlling an ultrasonic motor that detects a rotation direction of a vibrating body or a vibrated body by detection and controls the rotation direction.
【請求項9】 第2の弾性体の凹凸に接触する接触部分
に凸形状部や湾曲部を有する請求項1、請求項2、請求
項3、請求項5または請求項6記載の超音波モータ。
9. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the second elastic body has a convex portion or a curved portion at a contact portion that contacts the unevenness. .
【請求項10】 凹凸を有する歯車状の凹凸部材を、振
動体もしくは被振動体の回転するものまたは回転軸に嵌
着した請求項1、請求項2、請求項3、請求項5、請求
項6または請求項9記載の超音波モータ。
10. A gear-shaped uneven member having unevenness is fitted to a rotating member or a rotating shaft of a vibrating member or a vibrating member. An ultrasonic motor according to claim 6 or claim 9.
【請求項11】 圧電体を有して電気信号を入力するこ
とにより振動する振動体と、この振動体に接触する被振
動体と、前記振動体および前記被振動体の一方の回転方
向に列設されたスリットにより形成された凹凸と、スリ
ットの両端に前記凹凸と非接触に対向した対向電極を有
する回転検出素子とを備え、前記振動体の振動により前
記振動体または前記被振動体の一方が回転する超音波モ
ータ。
11. A vibrating body that has a piezoelectric body and vibrates by inputting an electric signal, a vibrating body that comes into contact with the vibrating body, and a row in the rotational direction of one of the vibrating body and the vibrating body. And a rotation detecting element having opposing electrodes at both ends of the slit in non-contact with the unevenness, and one of the vibrating body or the vibrated body is provided by vibration of the vibrating body. Ultrasonic motor that rotates.
【請求項12】 振動体および被振動体の回転するもの
は回転軸を有し、振動体および被振動体の非回転のもの
は前記回転軸に挿通されて軸方向の一端に凸面形状部を
有する支持部材を設け、前記凸面形状部を支持手段の凹
部に摺動自在に支持させた請求項11記載の超音波モー
タ。
12. A vibrating member and a vibrating member that rotate have a rotating shaft, and a non-rotating member of the vibrating member and the vibrating member are inserted into the rotating shaft and have a convex-shaped portion at one end in the axial direction. The ultrasonic motor according to claim 11, further comprising a supporting member having the convex shape portion slidably supported by the concave portion of the supporting means.
【請求項13】 圧電体を有して電気信号を入力するこ
とにより振動する振動体と、この振動体に接触する被振
動体と、前記振動体および前記被振動体の一方の表面に
形成されて回転方向に導体の存在しない部分を列設した
導電膜と、前記振動体または前記被振動体の回転により
前記導電膜の前記導体の存在しない部分と前記導体の存
在する部分が交互に通るように前記導電膜に非接触に対
向した対向電極を有する回転検出素子とを備え、前記導
電膜が形成された前記振動体または前記被振動体が高抵
抗材料により形成され、かつ前記振動体の振動により前
記振動体または前記被振動体の一方が回転する超音波モ
ータ。
13. A vibrating body having a piezoelectric body and vibrating by inputting an electric signal, a vibrating body in contact with the vibrating body, and a vibrating body formed on one surface of the vibrating body and the vibrating body. The conductive film in which the conductor-free portion is arranged in the rotational direction, and the conductive-free portion and the conductive-containing portion of the conductive film alternately pass by rotation of the vibrating body or the vibrated body. A rotation detecting element having a counter electrode opposed to the conductive film in a non-contact manner, wherein the vibrating body or the vibrated body on which the conductive film is formed is formed of a high-resistance material, and the vibration of the vibrating body is An ultrasonic motor in which one of the vibrating member and the vibrating member rotates.
【請求項14】 振動体および被振動体の回転するもの
は回転軸を有し、振動体および被振動体の非回転のもの
は前記回転軸に挿通されて軸方向の一端に凸面形状部を
有する支持部材を設け、前記凸面形状部を支持手段の凹
部に摺動自在に支持させた請求項13記載の超音波モー
タ。
14. A vibrating member and a vibrating member that rotate have a rotating shaft, and a non-rotating member of the vibrating member and the vibrating member are inserted through the rotating shaft and have a convex-shaped portion at one end in the axial direction. 14. The ultrasonic motor according to claim 13, further comprising a supporting member having the convex shape portion slidably supported by the concave portion of the supporting means.
【請求項15】 スリットを形成する凹凸を振動体また
は被振動体の側面に形成し、その凸面に導体膜を形成
し、前記導体膜の存在する部分は互いに接続され、回転
検出素子の対向電極が前記凸面に対向するように設けら
れた請求項11または請求項12記載の超音波モータ。
15. An unevenness forming a slit is formed on a side surface of a vibrating body or a vibrating body, a conductive film is formed on the convex surface, and portions where the conductive film exists are connected to each other, and a counter electrode of a rotation detecting element is provided. The ultrasonic motor according to claim 11 or 12, wherein the motor is provided so as to face the convex surface.
【請求項16】 回転検出素子の対向電極が、凹凸を有
する振動体または被振動体の直径方向に対向するように
設けられた請求項11、請求項12または請求項15記
載の超音波モータ。
16. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein the counter electrode of the rotation detecting element is provided so as to face in a diametrical direction of the vibrating body having irregularities or the vibrating body.
【請求項17】 請求項11、請求項12、請求項13
または請求項14記載の超音波モータの制御方法であっ
て、振動体または被振動体の回転に対応して、回転検出
素子に誘起される容量変化を電気信号に変換し、前記電
気信号を単位時間計数し、単位時間の前記計数値と速度
および回転角度の指令値が等しくなるように制御するこ
とを特徴とする超音波モータの制御方法。
17. The method of claim 11, claim 12, or claim 13.
15. The control method of an ultrasonic motor according to claim 14, wherein a change in capacitance induced in the rotation detecting element is converted into an electric signal in response to rotation of the vibrating body or the vibrated body, and the electric signal is converted into a unit. A method for controlling an ultrasonic motor, comprising counting time and controlling the count value of a unit time to be equal to a command value of a speed and a rotation angle.
【請求項18】 凹凸のスリットの間隔が不均一である
請求項11、請求項12または請求項13記載の超音波
モータ。
18. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein an interval between the concave and convex slits is not uniform.
【請求項19】 凹凸のスリットの隣合う間隔が、一回
転内で単調に増加あるいは減少するように構成した請求
項11、請求項12または請求項13記載の超音波モー
タ。
19. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein an interval between adjacent concave and convex slits monotonically increases or decreases within one rotation.
【請求項20】 請求項11、請求項12、請求項1
3、請求項14、請求項18または請求項19記載の超
音波モータの制御方法であって、振動体または被振動体
の回転に対応して、回転検出素子に誘起される容量変化
を電気信号に変換し、振動体または被振動体の一回転当
たりの電気信号数から一回転にかかる時間を計測し、一
回転当たりの時間と速度および回転角度の指令値が等し
くなるように制御することを特徴とする超音波モータの
制御方法。
20. Claim 11, Claim 12, Claim 1
3. The method of controlling an ultrasonic motor according to claim 14, claim 18, or claim 19, wherein the capacitance change induced in the rotation detecting element corresponding to the rotation of the vibrating member or the vibrating member is represented by an electric signal. To measure the time required for one revolution from the number of electrical signals per revolution of the vibrating or vibrating body, and control the time per revolution to be equal to the command value of speed and rotation angle. Characteristic ultrasonic motor control method.
【請求項21】 少なくともN(N>4)個以上の導電
膜の導体の存在する部分を有する請求項19記載の超音
波モータの制御方法であって、回転に対応して回転検出
素子に誘起される容量変化を電気信号に変換し、少なく
とも4以上のN−1個の連続する電気信号の時間間隔を
順次比較し、少なくとも2以上のN−2個の増加あるい
は減少の回数の検知により、振動体または被振動体の回
転方向を検出し、回転方向を制御することを特徴とする
超音波モータの制御方法。
21. The control method of an ultrasonic motor according to claim 19, wherein the control method includes a portion where at least N (N> 4) or more conductive films exist. The capacitance change is converted into an electric signal, and the time intervals of at least 4 or more N-1 consecutive electric signals are sequentially compared, and by detecting at least 2 or more N-2 increase or decrease times, A method for controlling an ultrasonic motor, comprising detecting a rotation direction of a vibrating body or a vibrated body, and controlling the rotation direction.
【請求項22】 振動体は弾性部材を介して支持手段に
支持され、前記支持手段は加圧手段により前記振動体に
加圧押圧されることにより、前記振動体を前記弾性部材
の摩擦力により固定し、前記弾性部材は空気層を包含す
る絶縁材料からなる弾性体である請求項1、請求項2ま
たは請求項11記載の超音波モータ。
22. The vibrating body is supported by a supporting means via an elastic member, and the supporting means is pressed against the vibrating body by a pressing means, whereby the vibrating body is moved by the frictional force of the elastic member. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the elastic member is fixed, and the elastic member is an elastic body made of an insulating material including an air layer.
【請求項23】 弾性部材がフェルト材からなる請求項
22記載の超音波モータ。
23. The ultrasonic motor according to claim 22, wherein the elastic member is made of a felt material.
【請求項24】 弾性体の突起体の内周側の厚みを不均
一にした請求項1、請求項2、請求項3、請求項11、
請求項12、請求項13または請求項14記載の超音波
モータ。
24. The elastic member according to claim 1, wherein the thickness of the inner peripheral side of the protrusion is made non-uniform.
The ultrasonic motor according to claim 12, 13 or 14.
【請求項25】 凹凸を有する歯車状の凹凸部材を、振
動体もしくは被振動体の回転するものに嵌着した請求項
11または請求項12記載の超音波モータ。
25. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein a gear-shaped uneven member having unevenness is fitted to a rotating one of the vibrating body and the vibrating body.
【請求項26】 振動体または被振動体に設けた凹凸の
凹部に前記振動体または前記被振動体の比誘電率と異な
る物質を充填した請求項11または請求項12記載の超
音波モータ。
26. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein the concave portion of the unevenness provided on the vibrating body or the vibrated body is filled with a substance having a different dielectric constant from the vibrating body or the vibrated body.
【請求項27】 支持手段の凹部は円錐形状であり、か
つ、これに嵌合する凸面形状部が球面である請求項3、
請求項12または請求項14記載の超音波モータ。
27. The supporting means according to claim 3, wherein the concave portion has a conical shape, and the convex-shaped portion fitted to the concave portion has a spherical shape.
An ultrasonic motor according to claim 12 or claim 14.
【請求項28】 支持手段の凹部は回転楕円形状であ
り、かつ、これに嵌合する凸面形状部が回転楕円形状で
ある請求項3、請求項12または請求項14記載の超音
波モータ。
28. The ultrasonic motor according to claim 3, wherein the concave portion of the supporting means has a spheroidal shape, and the convex-shaped portion fitted to the concave portion has a spheroidal shape.
【請求項29】 第1の圧電体によって弾性体に励振さ
れる半径方向の振動変位分布の時間微分である速度分布
と、所望の出力トルクに対応して弾性体に加圧手段を介
して加えられる加圧力に対して、前記弾性体に反力とし
て生じる半径方向の発生力分布との積が最大となる前記
弾性体の円周上の位置に、複数個の突起体を配設した請
求項1、請求項2、請求項3、請求項11、請求項1
2、請求項13または請求項14記載の超音波モータ。
29. A speed distribution, which is a time derivative of a radial vibration displacement distribution excited by the first piezoelectric body to the elastic body, and a pressure distribution applied to the elastic body in response to a desired output torque. A plurality of projections are arranged at positions on the circumference of the elastic body where the product of the applied pressure and the distribution of radially generated force generated as a reaction force on the elastic body is maximum. Claim 1, Claim 2, Claim 3, Claim 11, Claim 1
2. The ultrasonic motor according to claim 13 or claim 14.
【請求項30】 請求項4、請求項7、請求項8、請求
項17、請求項20または請求項21記載の超音波モー
タの制御方法であって、第1の圧電体より振幅を検出
し、その振幅検出の信号と回転検出素子の出力信号とに
より、振動体または被振動体の回転速度および回転角度
を制御することを特徴とする超音波モータの制御方法。
30. A method of controlling an ultrasonic motor according to claim 4, claim 7, claim 8, claim 17, claim 20, or claim 21, wherein the amplitude is detected from the first piezoelectric body. A method for controlling a rotation speed and a rotation angle of a vibrating body or a vibrating body based on a signal of the amplitude detection and an output signal of a rotation detecting element.
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