JPS61124276A - 圧電型超音波リニアモ−タ - Google Patents
圧電型超音波リニアモ−タInfo
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- JPS61124276A JPS61124276A JP59245580A JP24558084A JPS61124276A JP S61124276 A JPS61124276 A JP S61124276A JP 59245580 A JP59245580 A JP 59245580A JP 24558084 A JP24558084 A JP 24558084A JP S61124276 A JPS61124276 A JP S61124276A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/062—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. for removing hysteresis
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は圧電型超音波リニアモータに係る。
［発明の技術的背景とその問題点］
第５図につき従来の圧電型超音波リニアモータの構成を
説明する。第５図において、弾性体からなるレール１に
は虐勅体２が係合され、弾性体レール１の両端にはそれ
ぞれ圧電振動子３の出力端３ａが当接されている。また
、摺動体２の速度を検知する速度センサ４が設けられ、
その出力は圧電振動子３を駆動する駆動回路５にフィー
ドバックされている。
説明する。第５図において、弾性体からなるレール１に
は虐勅体２が係合され、弾性体レール１の両端にはそれ
ぞれ圧電振動子３の出力端３ａが当接されている。また
、摺動体２の速度を検知する速度センサ４が設けられ、
その出力は圧電振動子３を駆動する駆動回路５にフィー
ドバックされている。
弾性体レール１には、圧電振動子３によって印加される
振動により超音波の表面波が発生し、これと接触してい
る摺動体はレール１に沿って（買初される。而して、前
記の摺動体２の運動は弾性体レール１と慴動体２との間
の摩擦力に依存しているので、それらの摩漂による摩耗
は避けることができない。また、弾性体レール１と１習
肋休２との間の摩擦力は弾性体レール１や因初体２の機
械的な曲りや歪があるため、弾性体レール１全般にわた
って一定とすることは困離であり、摺動体２の摺動速度
に′ａ度ムラを生しる。
振動により超音波の表面波が発生し、これと接触してい
る摺動体はレール１に沿って（買初される。而して、前
記の摺動体２の運動は弾性体レール１と慴動体２との間
の摩擦力に依存しているので、それらの摩漂による摩耗
は避けることができない。また、弾性体レール１と１習
肋休２との間の摩擦力は弾性体レール１や因初体２の機
械的な曲りや歪があるため、弾性体レール１全般にわた
って一定とすることは困離であり、摺動体２の摺動速度
に′ａ度ムラを生しる。
さらに、圧電振動子の駆動はそのその固有共振周波数の
電圧で行わなければならない。ところが、圧電型超音波
リニアモータを駆動できる共振周波数幅は非常に狭く、
２８ＫＨｚ付近の共振周波数で駆動する場合でも、駆動
周波数の許容変動幅は±１％以下である。上記の駆動共
振周波数は温度や機械的外力によっても変化する等の問
題もあり、圧電型超音波リニアモータを安定に駆動する
ことをさらに困難にしている。そのため、従来は速度セ
ンサ４の出力を駆動回路５にフィードバックして、これ
により１言動体の移動速度に応じて圧電振動子の駆動電
圧を制御し、移動速度を一定に保持するようにしている
。また、共振周波数の変動に対しては第６図に示すよう
に駆動回路の出力電圧を検知する電圧検知回路６、電流
を検知する電流検知回路７を設け、それらの検知出力を
位相弁別回路８に入力させ、前記電圧、電流の位相差に
よって共振周波数の変動を検知し、その検知結果により
制御発信回路９を介して駆動回路５を制御して、駆動周
波数を所定に保持する。さらに、共１辰周波数の変動に
対しては、第７図に示すように駆動電流の変動から共振
周波数の変動を検知し、これにより制御発振回路９を介
して駆動回路を制御するもの、第８図に示すように移動
速度を検出し、その変動から共振周波数の変動を検知し
、制？Ｉ１発信回路９を介して駆動回路を制御するもの
がある。
電圧で行わなければならない。ところが、圧電型超音波
リニアモータを駆動できる共振周波数幅は非常に狭く、
２８ＫＨｚ付近の共振周波数で駆動する場合でも、駆動
周波数の許容変動幅は±１％以下である。上記の駆動共
振周波数は温度や機械的外力によっても変化する等の問
題もあり、圧電型超音波リニアモータを安定に駆動する
ことをさらに困難にしている。そのため、従来は速度セ
ンサ４の出力を駆動回路５にフィードバックして、これ
により１言動体の移動速度に応じて圧電振動子の駆動電
圧を制御し、移動速度を一定に保持するようにしている
。また、共振周波数の変動に対しては第６図に示すよう
に駆動回路の出力電圧を検知する電圧検知回路６、電流
を検知する電流検知回路７を設け、それらの検知出力を
位相弁別回路８に入力させ、前記電圧、電流の位相差に
よって共振周波数の変動を検知し、その検知結果により
制御発信回路９を介して駆動回路５を制御して、駆動周
波数を所定に保持する。さらに、共１辰周波数の変動に
対しては、第７図に示すように駆動電流の変動から共振
周波数の変動を検知し、これにより制御発振回路９を介
して駆動回路を制御するもの、第８図に示すように移動
速度を検出し、その変動から共振周波数の変動を検知し
、制？Ｉ１発信回路９を介して駆動回路を制御するもの
がある。
しかし乍ら、これらの駆動手段は定速運転をさせるため
の対処法が、摩擦力の変動に対するものと、共振周波数
の変動に対するものとは別個独立のものであり、その双
方に対処するためには、第５図に示した回路と、第６図
、第７図に示した回路の何れかと、第８図に示した回路
を組合せた構成とする必要があり、駆動系の回路等の複
雑化を招き、コストの上昇、信頼性の低下を招く欠点が
あった。
の対処法が、摩擦力の変動に対するものと、共振周波数
の変動に対するものとは別個独立のものであり、その双
方に対処するためには、第５図に示した回路と、第６図
、第７図に示した回路の何れかと、第８図に示した回路
を組合せた構成とする必要があり、駆動系の回路等の複
雑化を招き、コストの上昇、信頼性の低下を招く欠点が
あった。
［発明の目的］
本発明は上記の事情に基きなされたちので、弾性体レー
ルと活動体との間の摩擦力の変動、圧電振動子やその駆
動系の共振周波数の変動があっＣも、活動体を常に一定
速度で駆動することができ、しかもコスト高とならず、
信頼性の高い圧電型超音波リニアモータを得ることを目
的としている。
ルと活動体との間の摩擦力の変動、圧電振動子やその駆
動系の共振周波数の変動があっＣも、活動体を常に一定
速度で駆動することができ、しかもコスト高とならず、
信頼性の高い圧電型超音波リニアモータを得ることを目
的としている。
［発明の概要］
本発明の圧電型超音波リニアモータは、弾性体からなる
レールにｒＪ動体を係合させ、これを前記レールに出力
端を当接した圧電振動子により印加された超音波振動に
より前記レールに沿って活動させるものにおいて、前記
活動体の速度を検知する速度センサと、この速度センサ
の出力により発振周波数を制御できる自走周波数制御回
路を備えた制御発振回路と、このｔＩＩ制御発振回路の
出力を受け前記圧電振動子を駆動する駆動回路とを設け
、前記自走周波数制御回路により前記制御発振回路の自
走周波数ｆを、前記圧電振動子の共振周波数をｒＯとし
て、ｆ ｆ−Ｔｏで、しかも０．９９ｘｆＯ＜ｆ ＜１
．０１ｘｆｏ が成立つように設定したことを特徴とす
る。
レールにｒＪ動体を係合させ、これを前記レールに出力
端を当接した圧電振動子により印加された超音波振動に
より前記レールに沿って活動させるものにおいて、前記
活動体の速度を検知する速度センサと、この速度センサ
の出力により発振周波数を制御できる自走周波数制御回
路を備えた制御発振回路と、このｔＩＩ制御発振回路の
出力を受け前記圧電振動子を駆動する駆動回路とを設け
、前記自走周波数制御回路により前記制御発振回路の自
走周波数ｆを、前記圧電振動子の共振周波数をｒＯとし
て、ｆ ｆ−Ｔｏで、しかも０．９９ｘｆＯ＜ｆ ＜１
．０１ｘｆｏ が成立つように設定したことを特徴とす
る。
［発明の実施例］
前記各図と同一部分には同一符号を付した第１図は本発
明の一実施例を示す。この実施例においては、制御発振
回路９に自走周波数制御回路１０の出力が印加さ札てい
る。自走周波数制御回路１０は、制御発振回路９に（ｂ
ける自走周波数を「 、圧電振動子の共振周波数または
系の共振周波ｏヲｔｏ トシｔ、ニーｒｐ、ｒｆ＝ｆ
ｏｒ：、かつ、０．９９ｘｒｏ ＜−ｆ ＜１．０１ｘ
ｒｏ の関係が成立つように、制御発振回路９の自走
周波数を設定する。
明の一実施例を示す。この実施例においては、制御発振
回路９に自走周波数制御回路１０の出力が印加さ札てい
る。自走周波数制御回路１０は、制御発振回路９に（ｂ
ける自走周波数を「 、圧電振動子の共振周波数または
系の共振周波ｏヲｔｏ トシｔ、ニーｒｐ、ｒｆ＝ｆ
ｏｒ：、かつ、０．９９ｘｒｏ ＜−ｆ ＜１．０１ｘ
ｒｏ の関係が成立つように、制御発振回路９の自走
周波数を設定する。
このような構成の本発明の圧電型超音波リニアモータに
おいては、次のようにして一定速度の運転が確保される
。第２図は圧電＠動子の駆動周波数と１言動体２の移動
推力との関係を示す。 この図から分るように、移動推
力または速度は駆ｌＪ問波数ｆｏ で最大となる。自
走周波数制御回路１０で制御発振回路９の自走周波数を
第２図におけるｆｌ、：設定しておくと、摺動体２は３
’ｊ１１度Ｖで移動する。ここで、レール１と（買初体
２どの間のｌ１ｊｔｘ、ｂの変動や、摺動体２に対する
負荷の変動等で尉動体の速度が低下すると、速度センリ
ー４の出力（ｈ舅が変動して、制御発振回路９の光振出
力周波数をｒ′とし１言動体２の速度を上昇させる方向
に作用し、摺動体２の速度を一定に保持する。一方、摺
動体２の速度が上昇しすぎると、速度センサ４の出力信
号が前記とは逆方向に変化して、制御発信回路９の発振
周波数は「“ となり、摺動体２の移動速度を下降させ
る方向に作用するので、摺動体２の移動速度は一定に保
持される。なお、第３図に示すように自走周波数を摺動
体速度−駆動周波数曲線の他のスロープに設定しても前
記とまったく同様の効果が得られる。
おいては、次のようにして一定速度の運転が確保される
。第２図は圧電＠動子の駆動周波数と１言動体２の移動
推力との関係を示す。 この図から分るように、移動推
力または速度は駆ｌＪ問波数ｆｏ で最大となる。自
走周波数制御回路１０で制御発振回路９の自走周波数を
第２図におけるｆｌ、：設定しておくと、摺動体２は３
’ｊ１１度Ｖで移動する。ここで、レール１と（買初体
２どの間のｌ１ｊｔｘ、ｂの変動や、摺動体２に対する
負荷の変動等で尉動体の速度が低下すると、速度センリ
ー４の出力（ｈ舅が変動して、制御発振回路９の光振出
力周波数をｒ′とし１言動体２の速度を上昇させる方向
に作用し、摺動体２の速度を一定に保持する。一方、摺
動体２の速度が上昇しすぎると、速度センサ４の出力信
号が前記とは逆方向に変化して、制御発信回路９の発振
周波数は「“ となり、摺動体２の移動速度を下降させ
る方向に作用するので、摺動体２の移動速度は一定に保
持される。なお、第３図に示すように自走周波数を摺動
体速度−駆動周波数曲線の他のスロープに設定しても前
記とまったく同様の効果が得られる。
さらに、第４図に示すように圧電振動子３または系の共
振周波数が周囲温度や外力の作用によって変動しｆｏ
からＴｏ になった時、移動速度はＶからＶに下降
するので、速度センサの出力信号によって制御発振回路
９の発振周波数はｆｌ となり、摺動体２の移動速度
は一定に保持される。
振周波数が周囲温度や外力の作用によって変動しｆｏ
からＴｏ になった時、移動速度はＶからＶに下降
するので、速度センサの出力信号によって制御発振回路
９の発振周波数はｆｌ となり、摺動体２の移動速度
は一定に保持される。
なお、本発明は上記説明したところに限定されない。例
えば、速度センサに替え、圧電振動子によってレール上
に発生さけられる超音波の振幅を検知する圧電型や静電
容量型の超音波センサを設置し、その出力を制御発振回
路に印加ケるようにしてもよい。
えば、速度センサに替え、圧電振動子によってレール上
に発生さけられる超音波の振幅を検知する圧電型や静電
容量型の超音波センサを設置し、その出力を制御発振回
路に印加ケるようにしてもよい。
［発明の効果１
上記から明らかなように、本発明においては、摺動体の
速度の変動が摩擦等の機械的な要因によるにせよ、共振
周波数の変動等の電気的要因によるにせよ、同一回路で
これに対処して店初体の移動速度を一定に保持すること
ができるので、駆動回路を簡単化することができ、コス
ト高をａｔ−＋ることができると共に、信頼性の高い実
用的な汁電型超音波リニアモータ構成することが可能と
なるつ
速度の変動が摩擦等の機械的な要因によるにせよ、共振
周波数の変動等の電気的要因によるにせよ、同一回路で
これに対処して店初体の移動速度を一定に保持すること
ができるので、駆動回路を簡単化することができ、コス
ト高をａｔ−＋ることができると共に、信頼性の高い実
用的な汁電型超音波リニアモータ構成することが可能と
なるつ
第１図は本発明一実施例のブロックダイヤグラム、第２
図乃至第４図は前記実施例の作動を説明するための線図
、第５図乃至第８図は従来の圧電型超音波リニアモータ
４例のブロックダイヤグラムである。 １・・・レール ２・・・Ｍ動体３・・・圧電振
動子 ４・・・速度センサ５・・・駆動回路 ９
・・・・・・制御発振回路１０・・・自走周波数制御回
路
図乃至第４図は前記実施例の作動を説明するための線図
、第５図乃至第８図は従来の圧電型超音波リニアモータ
４例のブロックダイヤグラムである。 １・・・レール ２・・・Ｍ動体３・・・圧電振
動子 ４・・・速度センサ５・・・駆動回路 ９
・・・・・・制御発振回路１０・・・自走周波数制御回
路
Claims (1)
- 弾性体からなるレールに摺動体を係合させ、これを前記
レールに出力端を当接した圧電振動子により印加された
超音波振動により前記レールに沿つて摺動させるものに
おいて、前記摺動体の速度を検知する速度センサと、こ
の速度センサの出力により発振周波数を制御できる自走
周波数制御回路を備えた制御発振回路と、この制御発振
回路の出力を受け前記圧電振動子を駆動する駆動回路と
を設け、前記自走周波数制御回路により前記制御発振回
路の自走周波数ｆを、前記圧電振動子の共振周波数をｆ
＿０として、ｆ≠ｆ＿０で、しかも０．９９×ｆ＿０＜
ｆ＜１．０１×ｆ＿０が成立つように設定したことを特
徴とする圧電型超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59245580A JP2663380B2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 圧電型超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59245580A JP2663380B2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 圧電型超音波リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124276A true JPS61124276A (ja) | 1986-06-12 |
| JP2663380B2 JP2663380B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17135838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59245580A Expired - Lifetime JP2663380B2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 圧電型超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663380B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62203575A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-09-08 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波振動を利用した表面波モ−タ− |
| JPS6356178A (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ駆動方法 |
| JPS63154076A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-27 | Canon Inc | 振動波モ−タの駆動回路 |
| JPS63209482A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-31 | Canon Inc | 振動型駆動装置用制御回路 |
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| JP2012182925A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Seiko Epson Corp | 圧電モーターの制御方法及び圧電モーター |
| US20130104314A1 (en) * | 2001-08-13 | 2013-05-02 | Wagic, Inc. | Multi-tasking utility tool |
| JP2013198189A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Nikon Corp | 振動アクチュエータの駆動装置、レンズ鏡筒 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996881A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-04 | Toshio Sashita | 平板型超音波モータ装置 |
| JPS59185178A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | Canon Inc | 振動型モ−タ及びその駆動方法 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP59245580A patent/JP2663380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| US9919436B2 (en) | 2001-08-13 | 2018-03-20 | Wagic, Inc. | Multi-tasking utility tool |
| US10093028B2 (en) | 2001-08-13 | 2018-10-09 | Wagic, Inc. | Multi-tasking utility tool |
| JP2012182925A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Seiko Epson Corp | 圧電モーターの制御方法及び圧電モーター |
| JP2013198189A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Nikon Corp | 振動アクチュエータの駆動装置、レンズ鏡筒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2663380B2 (ja) | 1997-10-15 |
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