JPS63206170A - 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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JPS63206170A
JPS63206170A JP62036176A JP3617687A JPS63206170A JP S63206170 A JPS63206170 A JP S63206170A JP 62036176 A JP62036176 A JP 62036176A JP 3617687 A JP3617687 A JP 3617687A JP S63206170 A JPS63206170 A JP S63206170A
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一之 風見
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英洋 小川
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/142Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
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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
モータの負荷検出回路に関する。
B、従来の技術 この種の超音波モータは、電歪素子に周波信号(例えば
交流信号)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、移動体は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する
ことになる。
したがって、両者の摩耗を防止して寿命を向上させるた
め、移動体の負荷が大きい場合には超音波モータを停止
させるのが好ましい。
C0発明が解決しようとする問題点 そこで、移動体側にロータリーエンコーダ等のセンサを
設は移動体の動きから大きな負荷が作用していることを
検知して超音波モータを停止させることも考えられるが
、モータ構成部品とは別設のセンサが必要であり、構成
が複雑となり好ましくない。従来のり、Cモータのよう
に過電流を検出してモータ負荷を検出することもできな
い。
本発明の目的は、センサ等を別設することなく超音波モ
ータに大きな負荷が作用したことを検出することのでき
る超音波モータの負荷検出回路を提供することにある。
D1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、周波信号(例えば交流信号等)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1
2が駆動されるものである。そして上述の問題は、周波
信号の電圧位相と電歪素子13へ流入する電流の位相と
の差を検出する位相差検出手段25と、進行性振動波に
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、検出された位相差に基づき判別する判定手段28
とを具備する負荷検出回路により解決される。
E0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へ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
の負荷が大きくなったことが判定手段28で判定される
F、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、10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の出力はスイッチ22を
介して90度位相遅延回路23と、電流位相検出回路2
4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23は、入力される交流信号の位相を90
度遅延させて出力し。
その出力はアンプ26を介してセグメント電極14dに
供給される。電流位相検出回路24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を介して
セグメント電極14bにも入力される。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該電圧
の印加により電歪素子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22が開閉される。
すなわち、面位相の差が所定以上のときにスイッチ22
が開放される。なお、本発明にラッチ回路30は必須で
はない。
スイッチ22が開成しているとき、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
開放すると、電歪素子13への給電が停止されるので電
歪素子13が振動せず移動体12が停止する。
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一人
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のべ一不に入力されている。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
Vba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、電歪素子13のセグメント電
極14b、14dには90度位相のずれた交流信号が供
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が充電される。そして、電圧位相A
が立ち下がるとINVIからハイレベル出力が得られ、
トランジスタTRがオンするからコンデンサ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22が開放さ
れる。この結果、電歪素子13への給電が中止され超音
波モータ10が停止される。
移動体12の負荷を解放して不図示のリセットスイッチ
によりラッチ回路30をリセットすればスイッチ22が
閉じ、再び超音波モータ10に給電され超音波モータ1
0が起動される。
なお、以上の説明では、交流信号により電歪素子を駆動
することとしたが、パルス信号等、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への給電を停止したが、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、移動体の負荷の大きさを、どのコン
パレータから出力があったかにより判定することもでき
る。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。
G0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
給する周波信号(例えば交流信号)の電圧位相と電流位
相との差に基づいて検出するようにしたので、別設のセ
ンサを用いることなく簡素な構成の負荷検出回路を提供
できる。また、実施例のように、負荷が所定以上になる
と超音波モータへの給電を停止して超音波モータを停止
させることにより、大負荷時に移動体と弾性体との間の
不所望な摩擦を防止して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:スイッチ23:90度位相遅延回路 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 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  周波信号が印加される電歪素子により弾性体に進行性
    振動波を形成し、その進行性振動波により移動体を駆動
    する超音波モータの負荷検出回路において、 前記周波信号の電圧位相と前記電歪素子へ流入する電流
    の位相との差を検出する位相差検出手段と、 前記進行性振動波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、前記検出された位相差に基づ
    き判別する判定手段とを具備することを特徴とする超音
    波モータの負荷検出回路。
JP62036176A 1986-11-11 1987-02-19 超音波モ―タの駆動回路 Expired - Lifetime JP2522286B2 (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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