JPS63206169A - 超音波モータの駆動回路 - Google Patents

超音波モータの駆動回路

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JPS63206169A
JPS63206169A JP62036175A JP3617587A JPS63206169A JP S63206169 A JPS63206169 A JP S63206169A JP 62036175 A JP62036175 A JP 62036175A JP 3617587 A JP3617587 A JP 3617587A JP S63206169 A JPS63206169 A JP S63206169A
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一之 風見
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英洋 小川
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    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、電歪素子により少なくとも進行性振動波が形
成される弾性体と、この弾性体に所定の押圧力により押
圧されこの進行性振動波により駆動される移動体とを有
する超音波モータの駆動装置に関する。
B、従来の技術およびその問題点 この種の超音波モータは、電歪素子に周波駆動信号(交
流駆動信号等)を供給して振動させ、これにより弾性体
に進行性振動波を形成せしめ移動体を駆動するものであ
る。この時、移動体が弾性体に所定の押圧力で接触して
いるため、移動体の負荷が大きくなると両者が摺動接触
して摩耗し、超音波モータの寿命が低下するという問題
がある。
本発明の目的は、超音波モータに大きな負荷が作用した
ことを検出して弾性体と移動体との間の摩耗を防止した
超音波モータの駆動装置を提供することにある。
C6問題点を解決するための手段 実施例を示す第1図および第2図(a)。
(b)により本発明を説明する。本発明に係わる超音波
モータ10は、少なくとも周波駆動信号(交流駆動信号
等)が印加される電歪素子13により弾性体11に進行
性振動波が形成され、その弾性体11の進行性振動波に
より移動体12が駆動されるものである。そしてその駆
動装置は、第1の周波駆動信号を電歪素子13に印加す
ることにより弾性体11に進行性振動波を形成せしめ該
弾性体11の進行性振動波により移動体12を駆動する
一方、第1の周波駆動信号に代え第2の周波駆動信号を
電歪素子13に印加することにより弾性体11に定在性
振動波を形成せしめ該定在性振動波により弾性体11と
移動体12との間の摩擦力を低減して移動体12の駆動
を停止する駆動信号形成手段100を備える。
そして上述の問題は、第1の周波駆動信号に関し、電歪
素子13に印加される電圧と電歪素子13へ流入する電
流との間の位相差を検出する位相差検出手段25と、そ
の位相差に基づいて、第1の周波駆動信号により駆動さ
れている移動体12の負荷が大きくなったことを判別し
て判定信号を出力する判定手段28とを具備するととも
に、駆動信号形成手段100を、判定信号が出力される
と第1の周波駆動信号に代えて第2の周波駆動信号を電
歪素子13に印加するように構成して解決される。
01作用 位相差検出手段25により、周波信号の電圧位相と電歪
素子13に流入する電流の位相との差が検出される。移
動体12に作用する負荷が大きくなると電圧位相と電流
位相との差が大きくなり、位相差検出手段25の出力に
基づき、進行性振動波により駆動されている移動体12
の負荷が太きくなったことが判定手段28で判定され判
定信号が出力される。この判定信号により周波駆動信号
形成手段100が第1の周波駆動信号に代えて第2の周
波駆動信号を出力するから、弾性体11には電歪素子1
3により定在性振動波が形成され、弾性体11と移動体
12との間の摩擦力が低減され移動体12が停止する。
E、実施例 第1図ないし第4図により本発明の詳細な説明する。
第1図において、1oが超音波モータであり。
この実施例では回転型の超音波モータを示している。こ
の超音波モータ10は、第2図(a)。
(b)に示すように、環状の弾性体11に同形状の移動
体12を不図示のばね部材により所定の押圧力で押圧し
て構成されている。弾性体11の裏面には電歪素子13
が貼着され、その電歪素子13の表面13aにはセグメ
ント電極14a〜14dが形成されている。セグメント
電極14bと14dの下の電歪素子13は交互に互い違
いに分極されている。
第1図において、交流電源21の出力は90度位相遅延
回路22と、この90度位相遅延回路22に後続するス
イッチ23と、電流位相検出回路24と、位相差検出回
路25とに入力されている。90度位相遅延回路22は
、入力される交流信号の位相を90度遅延させて出力し
、その出力はスイッチ23の接点す、cを介しアンプ2
6で増幅されてセグメント電極14dに交流駆動信号(
周波駆動信号)として供給される。電流位相検出回路2
4は、入力される交流信号の電流位相を検出するもので
、その出力は位相差検出回路25に入力されるとともに
、アンプ27で増幅されてセグメント電極14bにも交
流駆動信号(周波駆動信号)として入力される。位相差
検出回路25は、電歪素子13に印加される電圧の位相
と電歪素子13に流入する電流の位相との位相差を検出
する。検出された位相差は判定回路28に入力され、所
定値以上の位相差と判定されると端子29に判定信号が
出力される。端子29には、判定信号をラッチするラッ
チ回路30が後続し、そのラッチ出力によりスイッチ2
3が接点aまたはbに切り換えられる。すなわち、両位
相の差が所定以上のときにスイッチ23が接点a側に切
り換えられ、所定未満のときに接点す側に切り換えられ
る。
ラッチ回路3oにはリセットスイッチ31が接続され、
このスイッチ31によりラッチ回路30がリセットされ
る。なお、本発明にラッチ回路30は必須ではない。
スイッチ23が接点す側に切り換えられているとき、交
流電源21からアンプ26.27を介して電歪素子13
のセグメント電極14b、14dに90度位相のずれた
交流信号(第1の周波駆動信号)が供給される。このた
め、弾性体11の表面には進行性振動波が生じ、移動体
12を回転駆動せしめる。スイッチ22が接点a側に切
り換えられると、電歪素子13へは同位相の交流駆動信
号(第2の周波駆動信号)が供給されるので、電歪素子
13により弾性体11に定在性振動波が形成され、弾性
体11と移動体12との間の摩擦力が低減されて移動体
12の回転が停止される。
以上の構成の実施例において、交流電源21゜90度位
相遅延回路22.スイッチ23.アンプ26.27が駆
動信号形成手段100を構成し、アンプ26およびアン
プ27から電歪素子13に供給される互いに90度ずれ
た駆動信号が第1の周波駆動信号であり、アンプ26お
よびアンプ27から電歪素子13に供給される同位相の
駆動信号が第2の周波駆動信号である。なお、スイッチ
23の接点a側と交流電源21との給電線を省略し接点
aを開放にしてもよく、この場合、接点すが閉じアンプ
26およびアンプ27から電歪素子13に供給される互
いに90度ずれた駆動信号が第1の周波駆動信号であり
、接点すが開きアンプ27からのみ電歪素子13に供給
される駆動信号が第2の周波駆動信号なる。
位相差検出回路25と判定回路28の詳細を第3図に示
す。第3図において、位相差検出回路25は2つの入力
端子INIおよびIN2を有し、入力端子INIには電
圧位相が、入力端子IN2には電流位相がそれぞれ入力
される。入力端子INIはアンドゲートANDとインバ
ータINVIとに接続され、入力端子IN2はインバー
タINV2に接続されている。アンド出力は抵抗REを
介してコンパレータCOMの非反転入力端子に接続され
る一方、コンデンサCONおよびトランジスタTRを介
して接地されている。抵抗REとコンデンサCOHによ
り積分回路が構成される。インバータINVIの出力は
トランジスタTRのベースに入力されている。またコン
パレータCOMの反転入力端子は電源BAに接続されV
baで示される基準電圧が印加されている。
第4図を参照して位相差検出回路25及び判定回路28
の動作を説明する。なお、ラッチ回路30が低レベルな
ラッチ信号を出力しスイッチ22が接点す側に切り換わ
っており、電歪素子13のセグメント電極14b、14
dには90度位相のずれた交流駆動信号が供給され、弾
性体11に進行性振動波が形成されて移動体12が回転
駆動されているものとする。
入力端子INIには電圧位相Aが、入力端子IN2には
電流位相Bがそれぞれ入力される。両位相の差は超音波
モータ10の負荷に相応して大きくなる。移動体12に
負荷が作用して両位相にずれが生じると、電圧位相Aが
立ち上がって電流位相Bが立ち下がっている間だけアン
ド出力Cが立ち上がる。このときそのアンド出力Cによ
りコンデンサCONが放電される。したがって、コンパ
レータCOMの非反転入力端子の入力電圧りは第4図に
示すようになる。いま、コンパレータCOMの非反転入
力端子の基準電圧がVbaに設定されているので、非反
転入力端子の入力電圧りがVbaを越えるとコンパレー
タCOMの出力Eがハイレベルとなり、その出力Eが端
子29から取り出されラッチ回路30でラッチされる。
ラッチ回路30はハイレベルなラッチ信号を出力するか
ら、スイッチ23が接点a側に切り換わる。この結果。
電歪素子13へは同位相の交流駆動信号が供給され、弾
性体11に定在性振動波が形成される。このため、弾性
体11と移動体12との間の摩擦力が低減されて移動体
12の回転が停止し超音波モータ10が停止する。移動
体12の負荷を解放してリセットスイッチ31によりラ
ッチ回路30をリセットすればスイッチ22が接点す側
に切り換わり、再び超音波モータ10に同位相の交流駆
動信号が給電され超音波モータ10が進行性振動波にて
起動される。
なお、以上の説明では、交流駆動信号により電歪素子を
駆動することとしたが、パルス状の駆動信号等、周期的
に電圧が変動する周波信号ならばどのような信号で電歪
素子を駆動してもよい。また、コンパレータがハイレベ
ル信号を出力すると超音波モータを定在性振動波により
駆動して移動体を停止させたが、このとき警告灯や警告
音により移動体の負荷が大きくなったことを同時に報知
せしめても良い。更に、基準電圧Vbaのコンパレータ
を1つだけ用いたが、基準電圧がそれぞれ異なるコンパ
レータを複数個設けて、移動体の負荷が第1の大きさま
で大きくなるとまず警告音等で警告し、その後筒1の大
きさよりも大きい第2の大きさになったときに定在性振
動波を形成せしめて移動体を停止させるようにしても良
い。さらにまた、回転型超音波モータ以外、リニア型超
音波モータにもこの発明を適用できる。
F1発明の効果 本発明によれば、移動体に作用する負荷を電歪素子へ供
給する周波駆動信号の電圧位相と電流位相との差に基づ
いて検出し、負荷が大きくなると弾性体に定在性振動波
を形成して弾性体と移動体との間の摩擦力を低減して移
動体を停止するようにしたので、負荷が大きい時に移動
体との間の不所望な摩擦が防止され長寿命の超音波モー
タが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を説明する図であり
、第1図は全体構成を示すブロック図、第2図(a)は
超音波モータの平面図、第2図(b)はそのb−b断面
図、第3図は位相差検出回路および判定回路の詳細図、
第4図は各部の信号のタイムチャートである。 10:超音波モータ     11:弾性体12:移動
体        13:電歪素子21:交流電源 22 : 90度位相遅延回路  23:スイッチ24
:電流位相検出回路 25:位相差検出回路    28:判定回路30:ラ
ッチ回路 特許出願人  日本光学工業株式会社 代理人弁理士   永 井 冬 紀 第1図 1z 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  第1の周波駆動信号を電歪素子に印加することにより
    弾性体に進行性振動波を形成せしめ該弾性体の前記進行
    性振動波により移動体を駆動する一方、前記第1の交流
    駆動信号に代え第2の交流駆動信号を前記電歪素子に印
    加することにより前記弾性体に定在性振動波を形成せし
    め該定在性振動波により前記弾性体と移動体との間の摩
    擦力を低減して前記移動体の駆動を停止する駆動信号形
    成手段を備えた超音波モータの駆動信号において、前記
    第1の周波駆動信号に関し、前記電歪素子に印加される
    電圧と当該電歪素子へ流入する電流との間の位相差を検
    出する位相差検出手段と、その位相差に基づいて、前記
    第1の周波駆動信号により駆動されている前記移動体の
    負荷が大きくなったことを判別して判定信号を出力する
    判定手段とを有するとともに、 前記駆動信号形成手段は、前記判定信号が出力されると
    前記第1の周波駆動信号に代えて前記第2の周波駆動信
    号を前記電歪素子に印加するように構成されていること
    を特徴とする超音波モータの駆動装置。
JP62036175A 1986-11-11 1987-02-19 超音波モータの駆動回路 Expired - Lifetime JP2595953B2 (ja)

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US07/117,328 US4812699A (en) 1986-11-11 1987-11-06 Drive control device in an ultrasonic vibration motor

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS567669A (en) * 1979-06-29 1981-01-26 Tohoku Metal Ind Ltd Ultrasonic oscillating circuit
JPS6139870A (ja) * 1984-07-27 1986-02-26 Marcon Electronics Co Ltd 圧電形直線モ−タ

Patent Citations (2)

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