JPH11150962A - Drive circuit for ultrasonic motor - Google Patents

Drive circuit for ultrasonic motor

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Publication number
JPH11150962A
JPH11150962A JP9312178A JP31217897A JPH11150962A JP H11150962 A JPH11150962 A JP H11150962A JP 9312178 A JP9312178 A JP 9312178A JP 31217897 A JP31217897 A JP 31217897A JP H11150962 A JPH11150962 A JP H11150962A
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JP
Japan
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ultrasonic motor
drive
speed
driving
applied voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9312178A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichiro Matsuo
祐一郎 松尾
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11150962A publication Critical patent/JPH11150962A/en
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive circuit which makes it possible to control the speed of an ultrasonic motor, over a wide speed range from minute smooth operation up to powerful high-speed operation. SOLUTION: On the basis of a command speed value inputted from a speed commanding section 42 for issuing a command speed for an ultrasonic motor 11, the number of driving pulses is outputted from a driving-pulse-number storing table 43, and a voltage of each driving pulse is outputted from an applied- voltage-value storing table 44. Using both of these, the number of the driving pulses and the applied voltage of each driving pulse, the speed of the ultrasonic motor 11 is controlled by an ultrasonic-motor-drive control unit 45.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、精密機械や光学機
器の各種駆動装置として用いられる超音波モータの駆動
回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving circuit for an ultrasonic motor used as various driving devices for precision machines and optical instruments.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、精密機械や光学機器の各種駆動装
置、例えば、顕微鏡の視野下で操作針を使用して被検体
を微細操作するマイクロマニュレータの駆動源などに
は、超音波モータが用いられている。
2. Description of the Related Art Recently, an ultrasonic motor is used as a driving source of various driving devices for precision machines and optical instruments, for example, a driving source of a micromanipulator for finely manipulating a subject using an operating needle under a visual field of a microscope. Used.

【0003】このような超音波モータには、回転型とリ
ニア型のものに大別されるが、いずれのものも、これま
での電磁型モータと比べて小型でありながら高トルクが
得られるなどの利点を有している。
[0003] Such ultrasonic motors are broadly classified into rotary type and linear type motors, and both types are capable of obtaining high torque while being smaller in size than conventional electromagnetic motors. Has the advantage of

【0004】しかして、従来、この種の超音波モータの
駆動回路に関しては、特開平8−130889号公報に
開示されるものが知られている。この公報は、弾性体お
よびこの弾性体に固着された電気−機械エネルギー変換
素子を有するとともに、この電気−機械エネルギー変換
素子に駆動信号を印加することで表面に超音波振動を発
生させる振動子と、この振動子の表面に圧接され超音波
振動により振動子に対して移動される被駆動体からなる
超音波モータの駆動回路を示すもので、図15に示すよ
うに超音波モータ8の変移量を指示されると駆動回路内
部で処理できるデータ形式に解析する指令解析部1、指
令に応じた印加量がテーブル内に格納されている印加パ
ターン格納部2、超音波モータ8の変位方向を決める位
相決定部3、超音波モータ8内の超音波振動子を共振さ
せる発信器4、位相決定部3により決められた変位方向
で印加パターン格納部2により得られた印加量だけ出力
するサイクルパルス発生部5、サイクルパルス発生部5
の出力電圧を増幅する電力増幅器6、7、これら電力増
幅器6、7からの出力電圧により駆動される超音波モー
タ8から構成している。
[0004] Conventionally, as a driving circuit of this kind of ultrasonic motor, there is known a driving circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-130889. This publication discloses a vibrator having an elastic body and an electro-mechanical energy conversion element fixed to the elastic body, and applying a driving signal to the electro-mechanical energy conversion element to generate ultrasonic vibration on the surface. FIG. 15 shows a driving circuit of an ultrasonic motor composed of a driven body which is pressed against the surface of the vibrator and is moved with respect to the vibrator by ultrasonic vibration. As shown in FIG. Is specified, a command analysis unit 1 that analyzes data into a data format that can be processed in the drive circuit, an application pattern storage unit 2 in which an application amount according to the command is stored in a table, and a displacement direction of the ultrasonic motor 8 are determined. The phase determining unit 3, the oscillator 4 for resonating the ultrasonic transducer in the ultrasonic motor 8, and the amount of application obtained by the application pattern storage unit 2 in the displacement direction determined by the phase determining unit 3. Cycle pulse generator 5 to force, cycle pulse generator 5
The power amplifiers 6 and 7 amplify the output voltage of the power amplifier 6 and the ultrasonic motor 8 driven by the output voltages from the power amplifiers 6 and 7.

【0005】そして、このような構成において、いま、
図示しないコントローラから位置指令が出力されると、
その指令が指令解析部1に入力され、指令解析部1は、
位置指令を符号付きのデータに変換するとともに、位置
指令が入力されたタイミングをサイクルパルス発生部5
に知らせる。この符号付き位置指令データは、指令解析
部1から印加パターン格納部2と位相決定部3とに入力
される。印加パターン格納部2では、入力された位置指
令データを符号なしの整数データに変換した後、その整
数データをアドレスとして、例えば、図16に示すよう
なデータテーブルを参照し、データテーブル内のアドレ
スに対応したデータをサイクルパルス発生部5に入力す
る。そして、このサイクルパルス発生部5により、デー
タテーブル内のアドレスに対応したデータに基づいて駆
動パルス数を決定することにより超音波モータ8に所望
する動作を得るようにしている。
[0005] In such a configuration,
When a position command is output from a controller (not shown),
The command is input to the command analysis unit 1, and the command analysis unit 1
The position command is converted into signed data, and the timing at which the position command is input is determined by the cycle pulse generator 5.
Inform The signed position command data is input from the command analysis unit 1 to the applied pattern storage unit 2 and the phase determination unit 3. The application pattern storage unit 2 converts the input position command data into unsigned integer data, and refers to the integer data as an address, for example, a data table as shown in FIG. Is input to the cycle pulse generator 5. The cycle pulse generator 5 determines the number of drive pulses based on the data corresponding to the address in the data table, so that the desired operation of the ultrasonic motor 8 is obtained.

【0006】また、特開平8−98568号公報は、超
音波モータの駆動装置として、超音波モータが、その超
音波振動子と移動体との押圧力のアンバランスにより移
動方向の変位量にアンバランスが発生することを利用し
て、駆動パルス数を移動方向によって変えたり、超音波
モータの圧電素子に印加する電圧値を移動方向により変
えるなどして超音波モータに所望する動作を得るように
している。
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-98568 discloses an ultrasonic motor driving device in which an ultrasonic motor has an imbalance in the displacement amount in the moving direction due to the imbalance of the pressing force between the ultrasonic vibrator and the moving body. By utilizing the occurrence of balance, the desired operation of the ultrasonic motor can be obtained by changing the number of drive pulses depending on the moving direction or changing the voltage value applied to the piezoelectric element of the ultrasonic motor according to the moving direction. ing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
超音波モータを作動させるための駆動パルスのみを変化
させることによって所望する推力と速度を得たり、ある
いは超音波モータの超音波振動子に印加する電圧のみを
変化させるようにして所望する推力と速度を得るように
したものでは、次のような問題が発生する。
However, the desired thrust and speed can be obtained by changing only the driving pulse for operating the ultrasonic motor as described above, or applied to the ultrasonic vibrator of the ultrasonic motor. The following problems occur when the desired thrust and speed are obtained by changing only the applied voltage.

【0008】まず、超音波モータを作動させるのに駆動
パルスのみを変化させるものでは、超音波モータの共振
点近傍周波数の駆動パルスを与えることによって振動子
が振動励起され、振動子表面に圧接される駆動体を移動
するようになる。この場合の共振点の周波数は、超音波
の領域であるので、例えば、55.5KHz程度の周波
数が用いられるとすると、超音波モータの動作速度を上
げていく、つまり、超音波モータに印加する駆動パルス
のパルス数を増やしても、その最大値は、超音波振動子
の共振周波数分のパルス数が上限となるため、この時の
最大パルス数は、1秒間に55,500パルスとなる。
First, in a method in which only a drive pulse is changed to operate an ultrasonic motor, a vibrator is vibrated by applying a drive pulse having a frequency near a resonance point of the ultrasonic motor, and is pressed against the surface of the vibrator. Move the driving body. Since the frequency of the resonance point in this case is in the ultrasonic range, for example, if a frequency of about 55.5 KHz is used, the operating speed of the ultrasonic motor is increased, that is, the frequency is applied to the ultrasonic motor. Even if the number of drive pulses is increased, the maximum value is limited to the number of pulses corresponding to the resonance frequency of the ultrasonic vibrator. Therefore, the maximum number of pulses at this time is 55,500 pulses per second.

【0009】超音波モータは、適切な印加電圧によって
駆動される場合、単位時間当たりに印加される駆動パル
ス数が多いほど動作量が多くなり、単位時間当たりの移
動距離すなわち速度が増加していく。しかし、1秒間に
55,500パルスを出力するような制御では、例え
ば、ロータリーエンコーダを用いて動作指示を与えるよ
うな場合、ロータリーエンコーダの1パルスに対して動
作量が余りにも大きすぎ、次のロータリーエンコーダか
らの1パルスに対する超音波モータの反応が遅くなり、
実用的でなくなる。
When the ultrasonic motor is driven by an appropriate applied voltage, the operation amount increases as the number of drive pulses applied per unit time increases, and the moving distance per unit time, that is, the speed, increases. . However, in a control in which 55,500 pulses are output per second, for example, when an operation instruction is given using a rotary encoder, the operation amount is too large for one pulse of the rotary encoder, and the following operation is performed. The response of the ultrasonic motor to one pulse from the rotary encoder slows down,
It becomes impractical.

【0010】また、このような超音波モータを顕微鏡の
視野下で操作針を使用して被検体を微細操作するマイク
ロマニピュレータに適用した場合、超音波モータは、操
作針の極めて微細で滑らかな動きから、高速で動作させ
る粗動動作までカバーしなければならず、細胞を操作す
るときの微細な動作では、いかなる操作針のぶれも許さ
ないため、超音波モータには、ごく僅かな駆動パルス数
が印加することになる。しかし、このように、ごく僅か
な駆動パルス数が印加しても、操作針のぶれが許されな
いレベルにある場合は、駆動回路の回路を修正して超音
波モータの駆動パルスの印加電圧を下げるなどしなけれ
ばならないが、これでは、高速で動作させる粗動動作に
対応できなくなる可能性があり、使い勝手が悪いものに
なってしまう。
Further, when such an ultrasonic motor is applied to a micromanipulator for finely manipulating a subject using an operating needle under the field of view of a microscope, the ultrasonic motor has an extremely fine and smooth movement of the operating needle. To the coarse movement operation that operates at high speed, and because the fine operation when operating the cell does not allow any movement of the operation needle, the ultrasonic motor has a very small number of drive pulses. Will be applied. However, even if a very small number of drive pulses are applied, if the movement of the operation needle is at an unacceptable level, the circuit of the drive circuit is modified to reduce the applied voltage of the drive pulse of the ultrasonic motor. However, in this case, there is a possibility that it is impossible to cope with the coarse movement operation that operates at a high speed, and the usability is deteriorated.

【0011】一方、超音波モータに印加する駆動パルス
のパルス数を固定して、印加電圧のみを変化するような
場合は、超音波モータに印加する駆動パルス数を予め少
なく設定し、駆動パルスの印加電圧を下げることで、細
胞を操作する際の微細動作状態の操作針のぶれを少なく
することが可能になる。しかし、駆動パルス数は少なく
固定され、超音波モータに印加できる電圧の最大定格も
決まっているので、高速で操作針を動作させる粗動動作
において、超音波モータに印加する電圧を最大定格にし
ても、所望する動作速度を得られなければ、それ以上の
動作速度は諦めるしかなかった。
On the other hand, when the number of drive pulses applied to the ultrasonic motor is fixed and only the applied voltage is changed, the number of drive pulses applied to the ultrasonic motor is set in advance to be small, and By lowering the applied voltage, it is possible to reduce the movement of the operation needle in the fine operation state when operating the cell. However, the number of drive pulses is fixed at a small value, and the maximum rating of the voltage that can be applied to the ultrasonic motor is also determined.In the coarse movement operation that operates the operation needle at high speed, the voltage applied to the ultrasonic motor is set to the maximum rating. However, if the desired operating speed cannot be obtained, the operating speed higher than that can only be given up.

【0012】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、超音波モータを微細で滑らかな動作からパワーのあ
る高速動作まで幅広い動作速度の制御を実現できる超音
波モータの駆動回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a drive circuit for an ultrasonic motor that can realize a wide range of operation speed control from a fine and smooth operation to a high-speed operation with power. The purpose is to:

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
圧電素子を駆動源として直方体形状の弾性体の長手方向
に沿って伸縮動作および屈曲振動を励起することにより
被駆動体を並進運動させる超音波モータの駆動回路にお
いて、前記超音波モータの動作速度を指示する動作速度
指示手段と、この動作速度指示手段より入力される速度
指示値に基づいて前記超音波モータに入力される駆動パ
ルス数および駆動パルスの印加電圧値に変換する変換手
段と、この変換手段より出力される駆動パルス数および
駆動パルスの印加電圧値により前記超音波モータの動作
速度を制御する超音波モータ制御手段とにより構成して
いる。
According to the first aspect of the present invention,
In the drive circuit of the ultrasonic motor that translates the driven body by exciting the expansion and contraction operation and the bending vibration along the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped elastic body using the piezoelectric element as a drive source, the operation speed of the ultrasonic motor is adjusted. Operating speed instructing means for instructing, converting means for converting the number of driving pulses input to the ultrasonic motor and an applied voltage value of the driving pulse based on the speed indicating value input from the operating speed indicating means; And an ultrasonic motor control means for controlling the operation speed of the ultrasonic motor based on the number of drive pulses output from the means and the applied voltage value of the drive pulse.

【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載にお
いて、前記変換手段は、前記動作速度指示手段より入力
される速度指示値をアドレスとして対応する駆動パルス
数および駆動パルスの印加電圧値を出力するテーブルか
らなっている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the conversion means uses the speed instruction value input from the operation speed instruction means as an address to correspond to the number of driving pulses and the applied voltage value of the driving pulse. It consists of a table to be output.

【0015】請求項3記載の発明は、請求項2記載にお
いて、前記テーブルは、速度指示値に対する駆動パルス
数および駆動パルスの印加電圧値の変化の度合の異なる
領域を複数設けている。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the table is provided with a plurality of regions in which the number of drive pulses with respect to the speed instruction value and the degree of change in the applied voltage value of the drive pulse are different.

【0016】この結果、請求項1記載の発明によれば、
超音波モータに入力される駆動パルス数と駆動パルスの
印加電圧値を組み合わせて可変することにより、超音波
モータを微細で滑らかな動作からパワーのある高速動作
まで幅広い動作速度の制御を実現できる。
As a result, according to the first aspect of the present invention,
By varying the number of drive pulses input to the ultrasonic motor and the applied voltage value of the drive pulse in combination, it is possible to realize a wide range of operation speed control of the ultrasonic motor from fine and smooth operation to high-speed operation with power.

【0017】請求項2記載の発明によれば、動作速度指
示手段からの速度指示値に対しテーブルから出力される
駆動パルス数および駆動パルスの印加電圧値を用いるこ
とにより、安定した動作速度の制御を実現できる。
According to the second aspect of the present invention, a stable operation speed control is performed by using the number of drive pulses output from the table and the applied voltage value of the drive pulse for the speed instruction value from the operation speed instruction means. Can be realized.

【0018】請求項3記載の発明によれば、超音波モー
タの使用目的に応じてテーブル内の領域を選択すること
により、所望する超音波モータの動作速度を得ることが
できる。
According to the third aspect of the present invention, a desired operation speed of the ultrasonic motor can be obtained by selecting an area in the table according to the purpose of use of the ultrasonic motor.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に従い説明する。図1乃至図3は、本発明に適用され
る超音波モータを説明するもので、図1は、超音波モー
タの概略構成を示す側面図、図2は、超音波モータの伸
縮運動動作を模式的に示す図、図3は、超音波モータの
屈曲動作を模式的に示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 illustrate an ultrasonic motor applied to the present invention. FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of the ultrasonic motor, and FIG. FIG. 3 schematically shows a bending operation of the ultrasonic motor.

【0020】図1において、11は超音波モータで、こ
の超音波モータ11は、電気−機械変換素子である圧電
素子を駆動源として並進運動を発生するもので、直方体
形状をなす基本弾性体12の上面に一対の圧電素子13
1、131を保持用弾性体14を介して配設するととも
に、基本弾性体12の下面に一対の摺動部材151、1
51を配設してなり、圧電素子131、131に正弦波
電圧が印加されると、図2に示すように基本弾性体12
の長手方向に沿って伸縮動作が励起され、これと同時
に、図3に示すように基本弾性体12の長手方向に伝搬
する二次の定在波からなる横波の屈曲振動が励起される
ようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an ultrasonic motor. The ultrasonic motor 11 generates a translational motion by using a piezoelectric element, which is an electromechanical conversion element, as a drive source. The basic elastic body 12 has a rectangular parallelepiped shape. A pair of piezoelectric elements 13
1 and 131 are arranged via the holding elastic body 14, and a pair of sliding members 151 and 1 are provided on the lower surface of the basic elastic body 12.
When a sine wave voltage is applied to the piezoelectric elements 131, 131, the basic elastic body 12 is provided as shown in FIG.
Is excited along the longitudinal direction of the elastic body, and at the same time, as shown in FIG. 3, the bending vibration of the transverse wave composed of the secondary standing wave propagating in the longitudinal direction of the basic elastic body 12 is excited. Has become.

【0021】この場合、基本弾性体12は、伸縮振動の
一時共振周波数と横波である二次屈曲振動の周波数が一
致するように、その長さおよび幅の寸法が設定されてお
り、二次の定在波の最大屈曲点(振動の腹の位置)で
は、伸縮振動および屈曲振動の変位が合成され、基本弾
性体12上の質点が楕円形の軌跡に沿って移動するのに
対し、この時の最大屈曲点に摺動部材151、151を
配置していることにより、これら摺動部材151、15
1に押圧される図示しない被駆動体を並進運動させるこ
とができるようになる。なお、16は、超音波モータ1
1の基本弾性体12の超音波振動の節となる位置に植設
した支持ピンである。
In this case, the length and width dimensions of the basic elastic body 12 are set so that the temporary resonance frequency of the stretching vibration and the frequency of the secondary bending vibration, which is a transverse wave, coincide with each other. At the maximum bending point of the standing wave (the position of the antinode of the vibration), the displacement of the stretching vibration and the bending vibration is combined, and the mass point on the basic elastic body 12 moves along the elliptical trajectory. Of the sliding members 151, 151 at the maximum bending point of
The driven body (not shown) pressed by 1 can be translated. 16 is the ultrasonic motor 1
The support pins are planted at positions of the basic elastic body 12 that serve as nodes of ultrasonic vibration.

【0022】図4は、このような超音波モータに適用さ
れるマイクロマニピュレータの概略構成を示している。
図において、21は、倒立型の顕微鏡で、この顕微鏡2
1は、ステージ22上方に照明用光源23、ステージ2
2下方に対物レンズ24をそれぞれ配置し、ステージ2
2上の容器25に収容された被検体、例えば細胞Sに対
して照明用光源23より照明光を照射するとともに、細
胞Sの観察像をステージ22下方から対物レンズ24に
取り込み、図示しない光学系を介して接眼レンズに導く
ことにより、目視観察可能にしている。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a micromanipulator applied to such an ultrasonic motor.
In the figure, reference numeral 21 denotes an inverted microscope.
Reference numeral 1 denotes an illumination light source 23 above the stage 22 and a stage 2
2 and the objective lens 24 is disposed below the
An illumination light from the illumination light source 23 is radiated to the subject, for example, the cells S contained in the container 25 on the top 2, and an observation image of the cells S is taken into the objective lens 24 from below the stage 22, and an optical system (not shown) The eyepiece can be visually observed by being guided to an eyepiece through the lens.

【0023】このような顕微鏡21に対しマイクロマニ
ピュレータ27を設けている。このマイクロマニピュレ
ータ27は、操作針272の基端部をマニピュレータ本
体271に固定したもので、このマニピュレータ本体2
71を図示しない治具によりステージ22の近傍に設
け、操作針272により容器25内の細胞Sを操作可能
にしている。
A micromanipulator 27 is provided for such a microscope 21. The micromanipulator 27 has a base end portion of an operation needle 272 fixed to a manipulator body 271.
71 is provided near the stage 22 by a jig (not shown), and the cells S in the container 25 can be operated by the operation needle 272.

【0024】図5および図6は、このようなマイクロマ
ニピュレータ27をさらに説明するもので、図5は、分
解斜視図、図6は、斜視図を示している。図5におい
て、マニピュレータ本体271は、断面コ字状をなすと
ともに、対向する側面の正面から背面に向けて切り欠き
部280を形成した枠体28を有し、このような枠体2
8内に超音波モータ11を配置している。
FIGS. 5 and 6 further illustrate such a micromanipulator 27. FIG. 5 is an exploded perspective view, and FIG. 6 is a perspective view. In FIG. 5, the manipulator body 271 has a frame 28 having a U-shaped cross section and a cutout 280 formed from the front to the back of the opposing side surface.
The ultrasonic motor 11 is arranged in the inside 8.

【0025】超音波モータ11は、基本弾性体12の超
音波振動の節となる位置に植設した支持ピン16を支持
体29に設けた一対の挟持体301、301の間に回動
可能に支持されている。この支持体29は、基本弾性体
12の支持方向に一対のガイド柱311、311を有
し、これらガイド柱311、311を枠体28上面に形
成した穴281、281にボールブッシュ321、32
1を介して挿入することで、超音波モータ11を付勢す
る方向にのみ並進運動自在にしている。
The ultrasonic motor 11 has a support pin 16 implanted at a position of the basic elastic body 12 which serves as a node of ultrasonic vibration so as to be rotatable between a pair of holding bodies 301 provided on a support 29. Supported. The support 29 has a pair of guide pillars 311, 311 in the support direction of the basic elastic body 12, and these guide pillars 311, 311 are provided in holes 281, 281 formed on the upper surface of the frame 28, and ball bushes 321, 32.
By inserting the ultrasonic motor 1 through the first motor 1, the ultrasonic motor 11 can be translated only in the direction in which the ultrasonic motor 11 is urged.

【0026】枠体28の背面には、支持アーム33を設
けている。この支持アーム33は、その先端を90°に
折り曲げ、支持体29上面と対向するよう配置してい
る。そして、この支持アーム33の先端部に台座34を
設けるとともに、この台座34と支持体29上面との間
にコイルスプリング35を介挿し、このコイルスプリン
グ35により支持体29を介して超音波モータ11の基
本弾性体12を後述する可動部36側に付勢する押圧力
を与えるとともに、台座34により、この時の押圧力を
調整できるようにしている。
On the back surface of the frame 28, a support arm 33 is provided. The support arm 33 has its tip bent at 90 ° and is arranged to face the upper surface of the support 29. A pedestal 34 is provided at the tip of the support arm 33, and a coil spring 35 is inserted between the pedestal 34 and the upper surface of the support 29, and the ultrasonic motor 11 is inserted by the coil spring 35 through the support 29. In addition to applying a pressing force for urging the basic elastic body 12 to the movable portion 36 described later, the pressing force at this time can be adjusted by the pedestal 34.

【0027】枠体28の切り欠き部280に可動部36
を可動可能に設けている。この可動部36は、長方形の
板状をなすもので、下面中央部の長手方向に沿って凸部
361を有し、この凸部361をリニアガイド37に支
持され、同リニアガイド37に沿って直線移動可能にし
ている。また、可動部36上面の長手方向に沿って摺動
板38を設けている。この摺動板38には、超音波モー
タ11の基本弾性体12の摺動部材151、151がコ
イルスプリング35の押圧力により押付けられ、摺動部
材151、151の楕円振動により摩擦駆動するように
なっている。
The notch 280 of the frame 28 has a movable portion 36
Is movably provided. The movable portion 36 has a rectangular plate shape, and has a convex portion 361 along the longitudinal direction of the lower surface center portion. The convex portion 361 is supported by the linear guide 37, and extends along the linear guide 37. It is possible to move linearly. Further, a sliding plate 38 is provided along the longitudinal direction of the upper surface of the movable portion 36. The sliding members 151 of the basic elastic body 12 of the ultrasonic motor 11 are pressed against the sliding plate 38 by the pressing force of the coil spring 35 so that the sliding members 151 and 151 are frictionally driven by the elliptical vibration of the sliding members 151. Has become.

【0028】そして、このように構成したマイクロマニ
ピュレータ27のマニピュレータ本体271は、図6に
示すように可動部36側が上方を向くように配置され、
可動部36に取り付けた操作針272を駆動するように
している。
The manipulator main body 271 of the micromanipulator 27 thus configured is disposed so that the movable portion 36 faces upward as shown in FIG.
The operation needle 272 attached to the movable portion 36 is driven.

【0029】図4に戻って、マイクロマニピュレータ2
7は、マニピュレータ本体271に駆動回路40を接続
し、この駆動回路40に、入力部41および動作速度指
示部42を接続している。
Returning to FIG. 4, the micromanipulator 2
7, a drive circuit 40 is connected to the manipulator body 271, and an input unit 41 and an operation speed instruction unit 42 are connected to the drive circuit 40.

【0030】入力部41は、回転運動を電気信号に変換
するロータリエンコーダ411を内蔵し、このロータリ
エンコーダ411の軸に設けられた回転つまみ(ダイヤ
ル)412を回転することで、その回転角に対応したパ
ルスと駆動方向を示す信号を出力するようにしている。
動作速度指示部42は、ロータリスイッチ421を内蔵
している。このロータリスイッチ421は、例えば6ビ
ットの出力端子を有するもので、ロータリスイッチ42
1の軸に設けられた回転つまみ422を1回転すること
で、「0」〜「63」の64段階の速度指示値を6ビッ
トのデータとして出力するようになっている。また、こ
のロータリスイッチ421は、図示しないクリック機構
を有し、回転つまみ422を回転させると各段階ごとに
クリック機構が働き、所望の回転位置を設定できるよう
になっている。駆動回路40は、マイクロマニピュレー
タ27を駆動するためのもので、入力部41と速度指示
部42により速度指示値に基づき超音波モータ11に対
して変位を発生させるための駆動信号を出力するように
なっている。
The input unit 41 has a built-in rotary encoder 411 for converting a rotary motion into an electric signal. By rotating a rotary knob (dial) 412 provided on a shaft of the rotary encoder 411, the input unit 41 can correspond to the rotation angle. A pulse indicating the driving direction and a signal indicating the driving direction are output.
The operation speed instruction unit 42 has a built-in rotary switch 421. The rotary switch 421 has, for example, a 6-bit output terminal.
One rotation of the rotary knob 422 provided on one axis outputs 64-step speed instruction values "0" to "63" as 6-bit data. The rotary switch 421 has a click mechanism (not shown). When the rotary knob 422 is rotated, the click mechanism operates at each stage, and a desired rotation position can be set. The drive circuit 40 is for driving the micromanipulator 27, and outputs a drive signal for causing the ultrasonic motor 11 to generate displacement based on the speed instruction value by the input unit 41 and the speed instruction unit 42. Has become.

【0031】図7は、駆動回路40の概略構成を示して
いる。この場合、駆動回路40は、駆動パルス数格納テ
ーブル43、印加電圧値格納テーブル44、超音波モー
タ駆動制御部45、DAC46、ドライブ回路47から
なっている。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the drive circuit 40. In this case, the drive circuit 40 includes a drive pulse number storage table 43, an applied voltage value storage table 44, an ultrasonic motor drive control unit 45, a DAC 46, and a drive circuit 47.

【0032】駆動パルス数格納テーブル43は、図8
(a)(b)(c)に示すようにROMアドレスと駆動
バルス数の関係をテーブルにして格納したROMからな
るもので、動作速度指示部42より出力される超音波モ
ータ11を所望の速度で駆動するための速度指示値をR
OMアドレスとして、これに対応する駆動パルス数を出
力するようにしている。印加電圧値格納テーブル44
は、図9(a)(b)(c)に示すようにROMアドレ
スと印加電圧値の関係をテーブルにして格納したROM
からなるもので、動作速度指示部42より出力される超
音波モータ11を所望の速度で駆動するための速度指示
値をROMアドレスとして、これに対応する駆動パルス
の印加電圧値を出力するようにしている。超音波モータ
駆動制御部45は、図示しない水晶発振器、超音波モー
タ11の共振周波数を微調整するためのロータリディッ
プスイッチ、超音波モータ11の共振周波数発生の基と
なるPLL回路、全ての動作をコントロールするFPG
Aなどを有していて、駆動パルス数格納テーブル43お
よび印加電圧値格納テーブル44から出力される駆動パ
ルス数および駆動パルスの印加電圧値のデータをFPG
A内部のレジスタにラッチするとともに、駆動パルス数
をカウントする図示しないダウンカウンタにロードし、
さらに、入力部41より送られてくる超音波モータ11
の駆動方向と動作スタートの指示信号によりドライブ回
路47にCMOSレベルの4相の駆動パルスを出力する
とともに、DAC48に対し、超音波モータ11に印加
する駆動パルスの印加電圧のデジタルデータを出力する
ようにしている。
The driving pulse number storage table 43 is shown in FIG.
(A) As shown in (b) and (c), the table is composed of a ROM in which the relation between the ROM address and the number of driving pulses is stored in a table. The speed instruction value for driving with R
The number of drive pulses corresponding to the OM address is output. Applied voltage value storage table 44
Is a ROM in which the relationship between the ROM address and the applied voltage value is stored in a table as shown in FIGS. 9 (a), 9 (b) and 9 (c).
The speed instruction value for driving the ultrasonic motor 11 output from the operation speed instruction unit 42 at a desired speed is used as a ROM address, and the applied voltage value of the corresponding drive pulse is output. ing. The ultrasonic motor drive control unit 45 includes a crystal oscillator (not shown), a rotary dip switch for finely adjusting the resonance frequency of the ultrasonic motor 11, a PLL circuit serving as a basis for generating the resonance frequency of the ultrasonic motor 11, and all operations. FPG to control
A and the like, and the data of the number of drive pulses and the applied voltage value of the drive pulse output from the drive pulse number storage table 43 and the applied voltage value storage table 44 are stored in the FPG
A is latched in a register inside A, and is loaded into a down counter (not shown) for counting the number of driving pulses,
Further, the ultrasonic motor 11 sent from the input unit 41
In accordance with the driving direction and the operation start instruction signal, a CMOS level four-phase drive pulse is output to the drive circuit 47 and digital data of the applied voltage of the drive pulse applied to the ultrasonic motor 11 is output to the DAC 48. I have to.

【0033】DAC48は、超音波モータ駆動制御部4
5より超音波モータ11に印加される駆動パルスの印加
電圧のデジタルデータをアナログ信号に変換してドライ
ブ部47に出力するもので、ここでは、12ビットのも
のを使用している。ドライブ部47は、図示しないFE
Tアレイ、高周波トランジスタ、パワートランジスタで
構成されるもので、超音波モータ駆動制御部45からの
駆動パルスおよびDAC48からの印加電圧のアナログ
データに基づいて超音波モータ11にドライブ信号を出
力するようにしている。
The DAC 48 includes an ultrasonic motor drive controller 4
5 converts the digital data of the applied voltage of the drive pulse applied to the ultrasonic motor 11 into an analog signal and outputs it to the drive unit 47. Here, a 12-bit one is used. The drive unit 47 includes an FE (not shown).
A drive signal is output to the ultrasonic motor 11 based on a drive pulse from the ultrasonic motor drive control unit 45 and analog data of an applied voltage from the DAC 48. ing.

【0034】図10(a)(b)(c)は、超音波モー
タ駆動制御部45から出力される4相の駆動パルスとド
ライブ回路47により生成されるドライブ信号の関係を
示すもので、同図(a)は、超音波モータ駆動制御部4
5から出力される駆動パルス数が3個の場合のP1 〜P
4 からなる4相の駆動パルスを示している。ここでは、
各相の周波数は55.5KHzで、1周期が18μsに
なっている。また、これら4相の駆動パルスP1 〜P4
は、同図(b)(c)に示すように駆動パルスP1 とP
2 、P3 とP4 がそれぞれ組になって、超音波モータ1
1の圧電素子131、131を超音波振動させるための
ドライブ信号AS、BSを生成するようにしている。
FIGS. 10A, 10B and 10C show the relationship between the four-phase drive pulses output from the ultrasonic motor drive controller 45 and the drive signals generated by the drive circuit 47. FIG. 4A shows an ultrasonic motor drive control unit 4.
P1 to P in the case where the number of drive pulses output from 5 is three
4 shows four-phase drive pulses. here,
The frequency of each phase is 55.5 KHz, and one cycle is 18 μs. Further, these four-phase driving pulses P1 to P4
Are the driving pulses P1 and P1 as shown in FIGS.
2, P3 and P4 are paired, and the ultrasonic motor 1
Drive signals AS and BS for generating ultrasonic vibration of one of the piezoelectric elements 131 are generated.

【0035】なお、ここでの駆動パルスの1パルスと
は、図10(a)のP1 〜P4 がそれぞれ1パルスのみ
出力される状態で、これが超音波モータ11を励起させ
る最小パルス数となる。また、図10(b)(c)にお
けるドライブ信号AS、BSは、DAC48から出力さ
れるアナログデータの大きさにしたがって波高値が変化
する。
Here, one drive pulse is the minimum number of pulses for exciting the ultrasonic motor 11 in a state in which each of P1 to P4 in FIG. In addition, the peak values of the drive signals AS and BS in FIGS. 10B and 10C change according to the magnitude of the analog data output from the DAC 48.

【0036】次に、以上のように構成した実施の形態の
動作を説明する。まず、動作速度指示部42の回転つま
み422を回転し、「0」〜「63」の64段階の速度
指示値の中から所望する動作速度値を指示する。例え
ば、速度指示値として「9」を指示したとすると、動作
速度指示部42から駆動回路40に6ビットの2進数
「001001」のデータが出力される。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. First, the user turns the rotary knob 422 of the operation speed instruction unit 42 to specify a desired operation speed value from among 64 speed instruction values of “0” to “63”. For example, if “9” is instructed as the speed instruction value, 6-bit binary number “001001” data is output from the operation speed instruction unit 42 to the drive circuit 40.

【0037】駆動回路40では、動作速度指示部42か
ら速度指示値が入力されると、この速度指示値をROM
アドレスとして、駆動パルス数格納テーブル43の図8
に示すテーブルから対応する駆動パルス数を出力すると
同時に、印加電圧値格納テーブル44の図9に示すテー
ブルから対応する印加電圧値を出力し、これら出力デー
タを超音波モータ駆動制御部45に入力する。
In the drive circuit 40, when a speed instruction value is input from the operation speed instruction section 42, the speed instruction value is stored in the ROM.
FIG. 8 of the drive pulse number storage table 43 as an address
9 and the corresponding applied voltage value is output from the table shown in FIG. 9 of the applied voltage value storage table 44, and these output data are input to the ultrasonic motor drive control unit 45. .

【0038】この場合、駆動パルス数格納テーブル43
に格納される駆動パルス数は、図11に示すように、速
度指示値Aに対する駆動パルス数Cの変化の度合の異な
る領域を複数(3箇所)有している。同様に、印加電圧
値格納テーブル44に格納される印加電圧値について
も、図12に示すように、速度指示値Aに対する印加電
圧値Bの変化の度合の異なる領域を複数(3箇所)有し
ている。、これにより、使用者がマイクロマニピュレー
タ27の操作針272を細胞Sに接触させたり、細胞膜
を突き破ったりするような微小操作をする場合には、図
11および図12において、速度指示値Aが図示X−D
の領域に入るように指示する。
In this case, the driving pulse number storage table 43
As shown in FIG. 11, the number of drive pulses stored in the area has a plurality of (three) areas in which the degree of change in the number of drive pulses C with respect to the speed instruction value A is different. Similarly, as shown in FIG. 12, the applied voltage value stored in the applied voltage value storage table 44 has a plurality of (three) areas where the degree of change of the applied voltage value B with respect to the speed instruction value A is different. ing. Accordingly, when the user performs a small operation such as bringing the operation needle 272 of the micromanipulator 27 into contact with the cell S or piercing the cell membrane, the speed instruction value A is shown in FIGS. X-D
To enter the area.

【0039】このように指示すれば、操作針272の振
動が、ほとんど見られないレベルまで押さえ込むことが
できる。この状態を保ったままで操作針272の移動速
度を微調整するような場合、超音波モータ11に印加す
る電圧を変化させずに、駆動パルス数を僅かに変化させ
るようにできるので、操作針272の振動を押さえたま
まで速度の調整が可能となり、操作針272に極めて微
細で滑らかな動きを得られる。
With such an instruction, the vibration of the operation needle 272 can be suppressed to a level where it is hardly seen. When the moving speed of the operation needle 272 is finely adjusted while maintaining this state, the number of drive pulses can be slightly changed without changing the voltage applied to the ultrasonic motor 11. The speed can be adjusted while suppressing the vibration of the operation needle 272, and an extremely fine and smooth movement of the operation needle 272 can be obtained.

【0040】また、使用者が操作針272により高倍率
の視野内で目的の細胞を探すような場合で、振動を低め
にしておき、かつX−D間よりも速い速度を必要とする
場合は、図11および図12において、速度指示値Aが
図示D−Eの領域に入るように指示する。
In a case where the user searches for a target cell in a high-magnification visual field by using the operating needle 272, if the vibration is kept low and a speed higher than that between X and D is required, 11 and 12, an instruction is given so that the speed instruction value A falls within the area indicated by DE in the figure.

【0041】このように指示すれば、超音波モータ11
への印加電圧が、低めの状態で緩やかに上昇していくよ
うになるので、振動が低めに抑えられ、さらに倍率が高
いために操作針272が視野から飛び出してしまうよう
なことがなくなる。
By giving such an instruction, the ultrasonic motor 11
Since the applied voltage gradually rises in a low state, the vibration is suppressed to a low level, and the operating needle 272 does not jump out of the field of view due to a high magnification.

【0042】また、使用者が操作針272により低倍率
の視野内で目的の細胞を探すような場合で、多少の振動
が許され、かつD−E間よりも速い操作針272の動き
が要求されるような場合は、図11および図12におい
て、速度指示値Aが図示E−F間に入るように指示す
る。
In the case where the user searches for a target cell in a low magnification field of view with the operation needle 272, a slight vibration is allowed and the movement of the operation needle 272 is required to be faster than between D and E. In such a case, in FIG. 11 and FIG. 12, an instruction is given so that the speed instruction value A falls between the illustrated EF.

【0043】このように指示すれば、超音波モータ11
の印加電圧の上昇が急になり、また、駆動パルス数の増
加も急になって、操作針272に多少の振動が加わる
が、速い操作針272の動きが得られる。
By giving such an instruction, the ultrasonic motor 11
, And the number of drive pulses also increases sharply, and some vibration is applied to the operation needle 272, but a quick movement of the operation needle 272 is obtained.

【0044】また、使用者が操作針272を交換すると
きなどの、細胞操作時では使用しない極めて高速な動作
を必要とする場合は、図11および図12において、速
度指示値Aが図示F−Gの領域に入るように指示する。
When an extremely high-speed operation that is not used during cell operation, such as when the user replaces the operation needle 272, is required, the speed instruction value A is shown in FIGS. Instruct to enter the area of G.

【0045】このように指示すれば、超音波モータ11
に印加する電圧の上昇が急になり、操作針272を高速
で移動できる。つまり、このような場合、動作速度指示
部42の速度指示値Aにより印加電圧値格納テーブル4
4のROMアドレスを最大「63」まで上げる。する
と、DAC46への入力値は「4095」になり、超音
波モータ11に最大定格の電圧が印加される。ここで、
超音波モータ11に印加できる電圧範囲を0V〜10V
とすれば、DAC46の出力電圧は、速度指示値が
「0」の場合は0V、「4095」の場合10Vにな
る。勿論、動作速度指示部42の速度指示値Aが最大
「63」なると、駆動パルス数格納テーブル43による
駆動パルス数の上昇も急になる。
By giving such an instruction, the ultrasonic motor 11
, The operating needle 272 can move at high speed. That is, in such a case, the applied voltage value storage table 4 is determined by the speed instruction value A of the operation speed instruction unit 42.
4 is increased to a maximum of "63". Then, the input value to the DAC 46 becomes “4095”, and the maximum rated voltage is applied to the ultrasonic motor 11. here,
The voltage range that can be applied to the ultrasonic motor 11 is 0 V to 10 V
Then, the output voltage of the DAC 46 becomes 0 V when the speed instruction value is “0”, and becomes 10 V when the speed instruction value is “4095”. Of course, when the speed instruction value A of the operation speed instruction unit 42 becomes “63” at the maximum, the number of drive pulses in the drive pulse number storage table 43 also increases rapidly.

【0046】なお、動作速度指示部42の速度指示値A
が最大「63」になり、超音波モータ11に印加する電
圧値がDAC46の入力値で「4095」になっても、
更に速い動作速度を必要とするならば、駆動パルス数格
納テーブル43の駆動パルス数を現状よりも増やすこと
によって実現できる。
The speed instruction value A of the operation speed instruction section 42
Becomes maximum “63” and the voltage value applied to the ultrasonic motor 11 becomes “4095” as the input value of the DAC 46,
If a higher operation speed is required, it can be realized by increasing the number of drive pulses in the drive pulse number storage table 43 from the current level.

【0047】このようにして、操作針272の使用目的
に応じて動作速度指示部42の速度指示値Aを与えるこ
とにより、駆動パルス数格納テーブル43および印加電
圧値格納テーブル44の同一アドレスから読み出される
駆動パルス数と駆動パルスの印加電圧の各データから超
音波モータ11の動作速度が決定される。
In this way, by giving the speed instruction value A of the operation speed instruction unit 42 according to the purpose of use of the operation hand 272, the drive pulse number storage table 43 and the applied voltage value storage table 44 are read from the same address. The operating speed of the ultrasonic motor 11 is determined from the data of the driving pulse number and the applied voltage of the driving pulse.

【0048】一方、入力部41の回転つまみ412を回
転すると、入力部41より、例えば、図13(a)
(b)に示すような2相の駆動パルスが出力し、超音波
モータ駆動制御部45に入力される。この場合、図13
(a)と(b)では、A相とB相の位相関係が逆転して
いる。ここで、同図(a)に示すようにA相パルスに対
してB相パルスが遅れている場合は、操作針272を細
胞Sに近付ける方向の駆動を指示し、逆に、同図(b)
に示すようにA相パルスがB相パルスに対して遅れてい
る場合は、操作針272を細胞Sから遠ざける方向の駆
動を指示することになる。つまり、図13(a)の場合
を述べると、A相パルスの立上がりを超音波モータ駆動
制御部45が検出すると、この時のB相パルスのレベル
を確認する。この場合は、B相パルスのレベルはLであ
るので、B相パルスが遅れているとして、操作針272
を細胞Sに近付ける方向に超音波モータ11を駆動する
ことになる。
On the other hand, when the rotary knob 412 of the input section 41 is rotated, the input section 41 outputs, for example, the signal shown in FIG.
A two-phase drive pulse as shown in (b) is output and input to the ultrasonic motor drive controller 45. In this case, FIG.
In (a) and (b), the phase relationship between the A phase and the B phase is reversed. Here, when the B-phase pulse is delayed from the A-phase pulse as shown in FIG. 7A, an instruction to drive the operating needle 272 in a direction to approach the cell S is given. )
When the A-phase pulse lags behind the B-phase pulse as shown in (1), an instruction to drive the operation needle 272 away from the cell S is issued. That is, in the case of FIG. 13A, when the ultrasonic motor drive control unit 45 detects the rising of the A-phase pulse, the level of the B-phase pulse at this time is confirmed. In this case, the level of the B-phase pulse is L.
The ultrasonic motor 11 is driven in a direction to bring the cell closer to the cell S.

【0049】この状態で、現在の動作速度指示部42の
速度指示値を「9」とすると、駆動パルス数格納テーブ
ル43から駆動パルス数「13」が、同時に印加電圧値
格納テーブル44から印加電圧値「150」がそれぞれ
読み出され、超音波モータ駆動制御部45より、図10
で述べた要領で、A相パルスの信号の立上がりごとに駆
動パルス数「13」だけP1 〜P4 の駆動パルスが出力
されるとともに、印加電圧値「150」(=0.56
V)に応じたドライブ信号がDAC46より出力され、
これにより、ドライブ回路47を介して超音波モータ1
1が駆動され、マイクロマニピュレータ27の操作針2
72は、細胞Sに対し所定の速度で駆動される。
In this state, assuming that the current speed instruction value of the operation speed instruction section 42 is “9”, the number of drive pulses “13” from the drive pulse number storage table 43 and the applied voltage value The value “150” is read out, and the ultrasonic motor drive control unit 45 reads the value
In the manner described above, the drive pulses P1 to P4 are output by the number of drive pulses "13" every time the signal of the A-phase pulse rises, and the applied voltage value is "150" (= 0.56).
A drive signal corresponding to V) is output from the DAC 46,
As a result, the ultrasonic motor 1
1 is driven, and the operation needle 2 of the micromanipulator 27 is
The reference numeral 72 drives the cell S at a predetermined speed.

【0050】図14(a)は、操作針272が細胞Sに
近付いていく場合の超音波モータ11の4相の駆動パル
スの位相関係、図14(b)に操作針272が細胞Sか
ら遠ざかる場合の超音波モータ11の4相の駆動パルス
の位相関係を示している。
FIG. 14A shows the phase relationship between the four driving pulses of the ultrasonic motor 11 when the operation needle 272 approaches the cell S. FIG. 14B shows the operation needle 272 moving away from the cell S. The phase relationship between the four-phase drive pulses of the ultrasonic motor 11 in the case is shown.

【0051】なお、駆動パルス数格納テーブル43に書
き込まれている駆動パルス数の最大値は、A相パルスの
立上がり周期に対して十分に小さい時間で出力が終了す
るように設定されており、通常の使用で考えられる入力
部41の回転つまみ412の回転数はまったく問題がな
いようになっている。
The maximum value of the number of drive pulses written in the drive pulse number storage table 43 is set so that the output is completed in a sufficiently short time with respect to the rising cycle of the A-phase pulse. The number of rotations of the rotary knob 412 of the input unit 41, which can be considered by the use of, is not problematic at all.

【0052】従って、このようにすれば超音波モータ1
1の動作速度を指示する動作速度指示部42より入力さ
れる速度指示値に基づいて駆動パルス数格納テーブル4
3より駆動パルス数および印加電圧値格納テーブル44
より駆動パルスの印加電圧値が出力され、これら駆動パ
ルス数および駆動パルスの印加電圧値の両方を用いて超
音波モータ駆動制御部45により音波モータ11の動作
速度を制御するようになるので、超音波モータ11を微
細で滑らかな動作からパワーのある高速動作まで幅広い
動作速度の制御を実現できる。
Accordingly, the ultrasonic motor 1
Drive pulse number storage table 4 based on the speed instruction value input from operation speed instruction unit 42 for instructing the operation speed 1
3, the driving pulse number and applied voltage value storage table 44
Since the applied voltage value of the drive pulse is output, the operation speed of the ultrasonic motor 11 is controlled by the ultrasonic motor drive control unit 45 using both the number of drive pulses and the applied voltage value of the drive pulse. It is possible to realize a wide range of operation speed control of the ultrasonic motor 11 from fine and smooth operation to high-speed operation with power.

【0053】また、動作速度指示部42より入力される
速度指示値に基づいて駆動パルス数格納テーブル43お
よび印加電圧値格納テーブル44より出力される駆動パ
ルス数および駆動パルスの印加電圧値を用いることによ
り、安定した動作速度の制御を実現できる。
The number of drive pulses and the applied voltage value of the drive pulse output from the drive pulse number storage table 43 and the applied voltage value storage table 44 based on the speed instruction value input from the operation speed instruction section 42 are used. Thus, stable operation speed control can be realized.

【0054】さらに、駆動パルス数格納テーブル43お
よび印加電圧値格納テーブル44は、速度指示値に対す
る駆動パルス数および駆動パルスの印加電圧値の変化の
度合の異なる領域を複数設けているので、超音波モータ
11の使用目的に応じて、最適な領域を選択することに
より、所望する超音波モータ11の動作速度を簡単に得
ることができる。
Further, since the drive pulse number storage table 43 and the applied voltage value storage table 44 are provided with a plurality of areas having different degrees of change in the number of drive pulses and the applied voltage value of the drive pulse with respect to the speed instruction value, By selecting an optimal area according to the purpose of use of the motor 11, a desired operation speed of the ultrasonic motor 11 can be easily obtained.

【0055】なお、上述した実施の形態では、マイクロ
マニピュレータ27の操作針272の動作速度、つまり
超音波モータ11の動作速度を動作速度指示部42で所
望の値にセットすることで、最適なマイクロマニピュレ
ータ動作を実現したが、例えば、動作速度指示部42
に、駆動パルス数と、駆動パルスの印加電圧値をそれぞ
れ個別に設定するような手段を設けることができる。こ
のようにすれば、マイクロマニピュレータ27のZ軸、
すなわち多少の振動は許されるが、ゆっくりと動かした
く、かつ動きが標本に対して垂直方向になるので、かな
りの推力を必要とする場合などに、駆動パルスを数パル
ス程度と少なくし、駆動パルスの印加電圧を非常に高い
値にすることにより、所望の動作を実現できる。また、
これを超音波モータを用いた顕微鏡の電動ステージに応
用すれば、ステード上に乗せる標本の重さが変動しても
動作フィーリングが変わらないような設定を簡単に実現
できるなど、マイクロマニピュレータの場合と同様に幅
広い速度範囲と推力でステージを動作させることができ
る。
In the above-described embodiment, the operation speed of the operation needle 272 of the micromanipulator 27, that is, the operation speed of the ultrasonic motor 11 is set to a desired value by the operation speed instruction unit 42, so that the optimum micro-manipulator 27 is set. The manipulator operation has been realized.
Means for individually setting the number of drive pulses and the applied voltage value of the drive pulse can be provided. By doing so, the Z-axis of the micromanipulator 27,
In other words, although some vibrations are allowed, if you want to move slowly and the movement is vertical to the sample, reduce the drive pulse to a few pulses when you need a considerable thrust, etc. By setting the applied voltage to a very high value, a desired operation can be realized. Also,
If this is applied to the motorized stage of a microscope using an ultrasonic motor, it is possible to easily realize a setting that does not change the operation feeling even if the weight of the sample placed on the stud fluctuates. The stage can be operated in a wide speed range and thrust as in the case of.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、超
音波モータに入力される駆動パルス数と駆動パルスの印
加電圧値を組み合わせて可変することにより、超音波モ
ータを振動の少ない極めて微細で滑らかな動作からパワ
ーのある高速動作まで幅広く対応させることができる。
As described above, according to the present invention, by changing the number of driving pulses input to the ultrasonic motor and the applied voltage value of the driving pulse to be variable, the ultrasonic motor can be extremely reduced in vibration. A wide range of operations from fine and smooth operation to high-speed operation with power can be supported.

【0057】また、動作速度指示手段からの速度指示値
に対しテーブルから出力される駆動パルス数および駆動
パルスの印加電圧値を用いているので、安定した動作速
度の制御を実現できる。さらに、超音波モータの使用目
的に応じてテーブル内の領域を選択することにより、所
望する超音波モータの動作速度を簡単に得ることができ
る。
Further, since the number of drive pulses output from the table and the applied voltage value of the drive pulse are used for the speed instruction value from the operation speed instruction means, stable operation speed control can be realized. Furthermore, by selecting a region in the table according to the purpose of use of the ultrasonic motor, a desired operation speed of the ultrasonic motor can be easily obtained.

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

【図1】本発明の一実施の形態に適用される超音波モー
タの概略構成を示す側面図。
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an ultrasonic motor applied to an embodiment of the present invention.

【図2】一実施の形態に適用される超音波モータの伸縮
運動動作を模式的に示す図。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a telescopic movement operation of the ultrasonic motor applied to one embodiment.

【図3】一実施の形態に適用される超音波モータの屈曲
動作を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a bending operation of the ultrasonic motor applied to one embodiment.

【図4】一実施の形態に適用されるマイクロマニピュレ
ータの概略構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a micromanipulator applied to one embodiment;

【図5】一実施の形態に適用されるマイクロマニピュレ
ータの分解斜視図。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the micromanipulator applied to the embodiment;

【図6】一実施の形態に適用されるマイクロマニピュレ
ータの斜視図。
FIG. 6 is a perspective view of a micromanipulator applied to one embodiment.

【図7】一実施の形態に適用される駆動回路の概略構成
を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a driver circuit applied to one embodiment;

【図8】一実施の形態に適用される駆動パルス数格納テ
ーブルを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a driving pulse number storage table applied to one embodiment;

【図9】一実施の形態に適用される印加電圧値格納テー
ブルを示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an applied voltage value storage table applied to one embodiment;

【図10】一実施の形態に適用される超音波モータ駆動
制御部の出力波形を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an output waveform of an ultrasonic motor drive control unit applied to one embodiment.

【図11】一実施の形態に適用される駆動パルス数格納
テーブルでの速度指示値Aに対する駆動パルス数Cの関
係を示す図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a speed instruction value A and a drive pulse number C in a drive pulse number storage table applied to one embodiment;

【図12】一実施の形態に適用される印加電圧値格納テ
ーブルでの速度指示値Aに対する印加電圧値Bの関係を
示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a speed instruction value A and an applied voltage value B in an applied voltage value storage table applied to one embodiment;

【図13】一実施の形態に適用される入力部の出力波形
を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing an output waveform of an input unit applied to one embodiment.

【図14】一実施の形態の超音波モータの4相の駆動パ
ルスの位相関係を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a phase relationship between four-phase drive pulses of the ultrasonic motor according to the embodiment;

【図15】従来の超音波モータの駆動回路の概略構成を
示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a driving circuit of a conventional ultrasonic motor.

【図16】従来の超音波モータの駆動回路に用いられる
データテーブルを示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a data table used in a drive circuit of a conventional ultrasonic motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…超音波モータ、 12…基本弾性体、 131…圧電素子、 14…保持用弾性体、 151…摺動部材、 16…支持ピン、 21…顕微鏡、 22…ステージ、 23…照明用光源、 24…対物レンズ、 25…容器、 27…マイクロマニピュレータ、 271…マニピュレータ本体、 272…操作針、 28…枠体、 280…切り欠き部、 281…穴、 29…支持体、 301…挟持体、 311…ガイド柱、 321…ボールブッシュ、 33…支持アーム、 34…台座、 35…コイルスプリング、 36…可動部、 361…凸部、 37…リニアガイド、 38…摺動板、 40…駆動回路、 41…入力部、 411…ロータリエンコーダ、 412…回転つまみ、 42…動作速度指示部、 421…ロータリスイッチ、 422…回転つまみ、 43…駆動パルス数格納テーブル、 44…印加電圧値格納テーブル、 45…超音波モータ駆動制御部、 46…DAC、 47…ドライブ回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Ultrasonic motor, 12 ... Basic elastic body, 131 ... Piezoelectric element, 14 ... Elastic body for holding, 151 ... Sliding member, 16 ... Support pin, 21 ... Microscope, 22 ... Stage, 23 ... Light source for illumination, 24 ... Objective lens, 25 ... Container, 27 ... Micromanipulator, 271 ... Manipulator main body, 272 ... Operation needle, 28 ... Frame, 280 ... Notch, 281 ... Hole, 29 ... Support, 301 ... Holding body, 311 ... Guide pillar, 321, ball bush, 33, support arm, 34, pedestal, 35, coil spring, 36, movable part, 361, convex part, 37, linear guide, 38, sliding plate, 40, drive circuit, 41 ... Input unit, 411: rotary encoder, 412: rotary knob, 42: operating speed instruction unit, 421: rotary switch, 422: rotary knob, 4 ... driving pulse number storage table 44 ... applied voltage value storage table, 45 ... ultrasonic motor drive control unit, 46 ... DAC, 47 ... drive circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子を駆動源として直方体形状の弾
性体の長手方向に沿って伸縮動作および屈曲振動を励起
することにより被駆動体を並進運動させる超音波モータ
の駆動回路において、 前記超音波モータの動作速度を指示する動作速度指示手
段と、 この動作速度指示手段より入力される速度指示値に基づ
いて前記超音波モータに入力される駆動パルス数および
駆動パルスの印加電圧値に変換する変換手段と、 この変換手段より出力される駆動パルス数および駆動パ
ルスの印加電圧値により前記超音波モータの動作速度を
制御する超音波モータ制御手段とを具備したことを特徴
とする超音波モータの駆動回路。
1. A driving circuit for an ultrasonic motor that translates a driven body by exciting a stretching operation and a bending vibration along a longitudinal direction of a rectangular parallelepiped elastic body using a piezoelectric element as a driving source, Operating speed instructing means for instructing the operating speed of the motor; and conversion for converting the number of driving pulses input to the ultrasonic motor and the applied voltage value of the driving pulse based on the speed indicating value input from the operating speed indicating means. Means for controlling the operation speed of the ultrasonic motor according to the number of drive pulses output from the conversion means and the applied voltage value of the drive pulse. circuit.
【請求項2】 前記変換手段は、前記動作速度指示手段
より入力される速度指示値をアドレスとして対応する駆
動パルス数および駆動パルスの印加電圧値を出力するテ
ーブルからなることを特徴とする請求項1記載の超音波
モータの駆動回路。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the conversion means comprises a table for outputting the number of driving pulses and the applied voltage value of the driving pulse corresponding to the speed instruction value input from the operation speed instruction means as an address. 2. A drive circuit for the ultrasonic motor according to claim 1.
【請求項3】 前記テーブルは、速度指示値に対する駆
動パルス数および駆動パルスの印加電圧値の変化の度合
の異なる領域を複数設けたことを特徴とする請求項2記
載の超音波モータの駆動回路。
3. The drive circuit for an ultrasonic motor according to claim 2, wherein the table has a plurality of regions in which the number of drive pulses and the degree of change in the applied voltage value of the drive pulse with respect to the speed instruction value are different. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7154209B2 (en) 2002-12-18 2006-12-26 Hephaist Seiko Co. Ltd Control method and apparatus of an ultrasonic motor, and an ultrasonic motor driver and controller

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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