JP2000295873A - 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器 - Google Patents
超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器Info
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- JP2000295873A JP2000295873A JP11098728A JP9872899A JP2000295873A JP 2000295873 A JP2000295873 A JP 2000295873A JP 11098728 A JP11098728 A JP 11098728A JP 9872899 A JP9872899 A JP 9872899A JP 2000295873 A JP2000295873 A JP 2000295873A
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波モータの駆動回路を自励発振回路で構
成した時に生じる、異常発振による起動不良の問題を解
決した超音波モ−タを得ること。 【解決手段】 駆動回路から発生する発振信号の周波数
と基準周波数範囲あるいは電圧振幅値と基準電圧値を比
較し、前記基準周波数範囲を逸脱した時あるいは前記基
準電圧値以下の電圧が得られた時に発振回路を停止させ
る停止信号を発生するモータ動作判定指令手段14と、
再度発振回路を再起動させる信号を発生する再起動信号
発生手段15を設けたことにより超音波モータ1の再起
動が可能となる。また位相調整回路16の位相を調整す
ることにより、より確実に起動不良を解決できる。また
前記モータ動作判定指令手段14において、基準電圧値
を越えた時を超音波モータ1もしくは他の制御対象物の
駆動開始の基準とすることにより実際の動作を制御でき
る。
成した時に生じる、異常発振による起動不良の問題を解
決した超音波モ−タを得ること。 【解決手段】 駆動回路から発生する発振信号の周波数
と基準周波数範囲あるいは電圧振幅値と基準電圧値を比
較し、前記基準周波数範囲を逸脱した時あるいは前記基
準電圧値以下の電圧が得られた時に発振回路を停止させ
る停止信号を発生するモータ動作判定指令手段14と、
再度発振回路を再起動させる信号を発生する再起動信号
発生手段15を設けたことにより超音波モータ1の再起
動が可能となる。また位相調整回路16の位相を調整す
ることにより、より確実に起動不良を解決できる。また
前記モータ動作判定指令手段14において、基準電圧値
を越えた時を超音波モータ1もしくは他の制御対象物の
駆動開始の基準とすることにより実際の動作を制御でき
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータおよ
び超音波モータを用いた電子機器に係わり、特に超音波
モータの駆動回路に自励発振回路を用いた超音波モータ
及び超音波モータを用いた電子機器に関する。
び超音波モータを用いた電子機器に係わり、特に超音波
モータの駆動回路に自励発振回路を用いた超音波モータ
及び超音波モータを用いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、超音波モータの駆動回路として、
超音波モータを振動子として用い、自ら共振周波数で発
振する様に回路を構成した自励発振回路が用いられる。
例えば、水晶の発振回路として有名なコルピッツ発振回
路を超音波モータの駆動回路に応用した場合、温度や負
荷による共振周波数の移動に回路が自ずと対応するの
で、他励式のような周波数追尾回路は不要となる。従っ
て、部品点数が少なくシンプルに回路構成することがで
き、小型化が望まれる微小機器に用いられている。
超音波モータを振動子として用い、自ら共振周波数で発
振する様に回路を構成した自励発振回路が用いられる。
例えば、水晶の発振回路として有名なコルピッツ発振回
路を超音波モータの駆動回路に応用した場合、温度や負
荷による共振周波数の移動に回路が自ずと対応するの
で、他励式のような周波数追尾回路は不要となる。従っ
て、部品点数が少なくシンプルに回路構成することがで
き、小型化が望まれる微小機器に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自励発
振回路では発振回路を起動した際、超音波モータを駆動
する所定の駆動周波数で発振せずに所望の周波数以外の
周波数、例えば所望の共振以外の共振点で発振し、超音
波モータが起動しなくなる場合があるという問題点があ
った。また自励発振回路の起動命令信号に対して発振開
始までに時間的に遅れを生じたり、また、発振開始まで
の時間にバラツキが生じる為、実際の超音波モータの動
作は起動命令信号に同期せず、起動命令信号だけで超音
波モータの動作を制御しようとした場合、希望の動作が
得られなかったり、動作にバラツキが生じることがあっ
た。
振回路では発振回路を起動した際、超音波モータを駆動
する所定の駆動周波数で発振せずに所望の周波数以外の
周波数、例えば所望の共振以外の共振点で発振し、超音
波モータが起動しなくなる場合があるという問題点があ
った。また自励発振回路の起動命令信号に対して発振開
始までに時間的に遅れを生じたり、また、発振開始まで
の時間にバラツキが生じる為、実際の超音波モータの動
作は起動命令信号に同期せず、起動命令信号だけで超音
波モータの動作を制御しようとした場合、希望の動作が
得られなかったり、動作にバラツキが生じることがあっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
圧電素子を有する振動体と、増幅回路と位相設定回路と
からなり振動体を所定の共振モードで自励発振させる発
振回路により、振動体に発生する振動波で移動体を駆動
する超音波モータにおいて、発振回路から発生される発
振信号の周波数と基準周波数範囲あるいは電圧振幅値と
基準電圧範囲とを比較し、前記発信信号の周波数が前記
周波数範囲を外れた時、あるいは前記基準電圧範囲を外
れた時に発振回路を停止させる停止信号を発生するモー
タ動作判定指令手段を設けたことを特徴とする。請求項
1の発明によれば、発振回路にモータ動作判定指令手段
を設けたことによって、発振回路から発生する発振信号
の状態を知る情報が得られ、基準信号と比較して所定の
値に至らない時に発振回路を停止させることを特徴と
し、異常発振による超音波モータの起動不良を停止させ
ることができる。
圧電素子を有する振動体と、増幅回路と位相設定回路と
からなり振動体を所定の共振モードで自励発振させる発
振回路により、振動体に発生する振動波で移動体を駆動
する超音波モータにおいて、発振回路から発生される発
振信号の周波数と基準周波数範囲あるいは電圧振幅値と
基準電圧範囲とを比較し、前記発信信号の周波数が前記
周波数範囲を外れた時、あるいは前記基準電圧範囲を外
れた時に発振回路を停止させる停止信号を発生するモー
タ動作判定指令手段を設けたことを特徴とする。請求項
1の発明によれば、発振回路にモータ動作判定指令手段
を設けたことによって、発振回路から発生する発振信号
の状態を知る情報が得られ、基準信号と比較して所定の
値に至らない時に発振回路を停止させることを特徴と
し、異常発振による超音波モータの起動不良を停止させ
ることができる。
【0005】請求項2記載の発明は、請求項1記載の超
音波モータにおいて、前記モータ動作判定手段の停止信
号を受けて発振回路を停止させた後に再度発振回路を起
動させる信号を前記モータ動作判定指令手段に出力する
モータ再起動信号発生手段を設けたことを特徴とする。
請求項2の発明によれば、モータ再起動信号発生手段を
設けたことによって、異常発振により超音波モータに起
動不良が生じた際、発振回路を停止させ再度発振回路を
作動させ正常な発振が得られるまで回路が自動的に再起
動される。
音波モータにおいて、前記モータ動作判定手段の停止信
号を受けて発振回路を停止させた後に再度発振回路を起
動させる信号を前記モータ動作判定指令手段に出力する
モータ再起動信号発生手段を設けたことを特徴とする。
請求項2の発明によれば、モータ再起動信号発生手段を
設けたことによって、異常発振により超音波モータに起
動不良が生じた際、発振回路を停止させ再度発振回路を
作動させ正常な発振が得られるまで回路が自動的に再起
動される。
【0006】請求項3記載の発明は、請求項2記載の超
音波モータにおいて、位相設定回路で設定された位相を
調整する位相調整回路と、位相調整信号を発生する位相
調整信号発生回路を設け、前記モータ動作判定指令手段
の停止信号を受けて発振回路を停止させた後に位相調整
することを特徴とする。請求項3記載の発明によれば、
位相調整回路および位相調整信号発生回路を設けたこと
により、発振回路が停止した後、フィルタ部を構成する
位相設定回路の位相を調整することができ、発振回路が
発振し易い状態に変えることができる為、発振回路の再
起動がより容易にすることが可能となる。
音波モータにおいて、位相設定回路で設定された位相を
調整する位相調整回路と、位相調整信号を発生する位相
調整信号発生回路を設け、前記モータ動作判定指令手段
の停止信号を受けて発振回路を停止させた後に位相調整
することを特徴とする。請求項3記載の発明によれば、
位相調整回路および位相調整信号発生回路を設けたこと
により、発振回路が停止した後、フィルタ部を構成する
位相設定回路の位相を調整することができ、発振回路が
発振し易い状態に変えることができる為、発振回路の再
起動がより容易にすることが可能となる。
【0007】請求項4記載の発明は、圧電素子を有する
振動体と、増幅回路と位相設定回路とからなり振動体を
所定の共振モードで自励発振させる発振回路により、振
動体に発生する振動波で移動体を駆動する超音波モータ
において、発振回路から発生される発振信号の周波数と
基準周波数範囲あるいは発振信号の電圧振幅値と基準電
圧範囲と比較するモータ動作判定指令手段と、位相設定
回路で設定された位相を調整する位相調整回路と、前記
位相調整回路を動作させる為の位相調整信号を発生する
位相調整信号発生回路を設け、前記モータ動作判定指令
手段において、前記発振信号の周波数が前記基準周波数
範囲内にある様に、あるいは前記発振信号の電圧振幅値
が前記基準電圧範囲内にある様に発振回路を停止させな
いで前記位相調整回路の位相調整をすることを特徴とす
る。請求項4の発明によれば、前記モータ動作判定指令
手段において、発振回路を停止させないで位相調整する
ことにより超音波モータの起動不良を解決することがで
きる。
振動体と、増幅回路と位相設定回路とからなり振動体を
所定の共振モードで自励発振させる発振回路により、振
動体に発生する振動波で移動体を駆動する超音波モータ
において、発振回路から発生される発振信号の周波数と
基準周波数範囲あるいは発振信号の電圧振幅値と基準電
圧範囲と比較するモータ動作判定指令手段と、位相設定
回路で設定された位相を調整する位相調整回路と、前記
位相調整回路を動作させる為の位相調整信号を発生する
位相調整信号発生回路を設け、前記モータ動作判定指令
手段において、前記発振信号の周波数が前記基準周波数
範囲内にある様に、あるいは前記発振信号の電圧振幅値
が前記基準電圧範囲内にある様に発振回路を停止させな
いで前記位相調整回路の位相調整をすることを特徴とす
る。請求項4の発明によれば、前記モータ動作判定指令
手段において、発振回路を停止させないで位相調整する
ことにより超音波モータの起動不良を解決することがで
きる。
【0008】請求項5記載の発明は、前記モータ動作判
定指令手段で前記基準電圧以上の電圧が得られた時に基
準信号を発生することを特徴とする。請求項5の発明に
よれば、これまで不明確であった超音波モータの駆動開
始を予測し、これを超音波モータもしくは制御対象物の
駆動開始の基準とすることができる。請求項6記載の発
明は、請求項5記載の超音波モータにおいて、前記モー
タ動作判定指令手段の動作基準信号を受けて、超音波モ
ータの動作時間を制御することを特徴とする。請求項6
の発明によれば、動作基準信号に基づいて超音波モータ
の動作時間を設定することにより、制御指令と実際の動
作が一致すると共に超音波モータの確実な動作が実現で
きる。
定指令手段で前記基準電圧以上の電圧が得られた時に基
準信号を発生することを特徴とする。請求項5の発明に
よれば、これまで不明確であった超音波モータの駆動開
始を予測し、これを超音波モータもしくは制御対象物の
駆動開始の基準とすることができる。請求項6記載の発
明は、請求項5記載の超音波モータにおいて、前記モー
タ動作判定指令手段の動作基準信号を受けて、超音波モ
ータの動作時間を制御することを特徴とする。請求項6
の発明によれば、動作基準信号に基づいて超音波モータ
の動作時間を設定することにより、制御指令と実際の動
作が一致すると共に超音波モータの確実な動作が実現で
きる。
【0009】請求項7記載の発明は、請求項5記載の超
音波モータにおいて、前記モータ動作判定指令手段のモ
ータの動作基準信号を受けて、制御対象物を動作させる
制御信号発生回路を設けたことを特徴とする。請求項7
の発明によれば、前記モータ動作判定指令手段の動作基
準信号を受けて動作する制御信号発生回路を設けたこと
によって、超音波モータの動作と同期させて、制御対象
物を制御することが可能となる。
音波モータにおいて、前記モータ動作判定指令手段のモ
ータの動作基準信号を受けて、制御対象物を動作させる
制御信号発生回路を設けたことを特徴とする。請求項7
の発明によれば、前記モータ動作判定指令手段の動作基
準信号を受けて動作する制御信号発生回路を設けたこと
によって、超音波モータの動作と同期させて、制御対象
物を制御することが可能となる。
【0010】請求項8記載の発明は、請求項1から請求
項7のいずれか1項に記載の超音波モータを有し、移動
体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づ
いて動作する出力機構とを有する超音波モータ付き電子
機器を提供することが可能となる。
項7のいずれか1項に記載の超音波モータを有し、移動
体と一体に動作する伝達機構と、伝達機構の動作に基づ
いて動作する出力機構とを有する超音波モータ付き電子
機器を提供することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明を適用した実施の形態を図
1から図8を参照して詳細に説明する。 [実施の形態1]図1は、本発明の実施の形態1におけ
る超音波モータ1の駆動回路および制御回路ブロック図
を示す。発振回路の発振信号の周波数と予め決められた
基準周波数範囲あるいは電圧振幅値と予め決められた基
準電圧範囲とを比較し、発振不具合を検出し超音波モー
タ1の起動不良を予測して発振回路を停止させ再度発振
回路を起動させる、あるいは発振回路の位相を調整した
後に再度発振回路を起動させることで確実に所定の周波
数で発振させる様にしたものである。以下、図面に基づ
いて説明する。
1から図8を参照して詳細に説明する。 [実施の形態1]図1は、本発明の実施の形態1におけ
る超音波モータ1の駆動回路および制御回路ブロック図
を示す。発振回路の発振信号の周波数と予め決められた
基準周波数範囲あるいは電圧振幅値と予め決められた基
準電圧範囲とを比較し、発振不具合を検出し超音波モー
タ1の起動不良を予測して発振回路を停止させ再度発振
回路を起動させる、あるいは発振回路の位相を調整した
後に再度発振回路を起動させることで確実に所定の周波
数で発振させる様にしたものである。以下、図面に基づ
いて説明する。
【0012】超音波モータ1は、少なくとも圧電素子2
を有する振動体3と振動体3の振動波によって駆動され
る移動体4と振動体3と移動体4に加圧力を与える加圧
手段6で構成される。図2に本発明の超音波モータ1の
断面図を示す。超音波モータ1は、円板状の振動体3の
中心を支持板8に固定された中心軸9によって支持さ
れ、振動体3の片側には圧電素子2が接合され、もう片
側にはてこの原理を利用して振動体3の変位拡大を促す
突起3aが設けられている。移動体4の中心には軸受け
10が設けられ、中心軸9で案内されている。
を有する振動体3と振動体3の振動波によって駆動され
る移動体4と振動体3と移動体4に加圧力を与える加圧
手段6で構成される。図2に本発明の超音波モータ1の
断面図を示す。超音波モータ1は、円板状の振動体3の
中心を支持板8に固定された中心軸9によって支持さ
れ、振動体3の片側には圧電素子2が接合され、もう片
側にはてこの原理を利用して振動体3の変位拡大を促す
突起3aが設けられている。移動体4の中心には軸受け
10が設けられ、中心軸9で案内されている。
【0013】移動体4の上面に設けられたピポット5を
台座7に固定された押さえバネ6で加圧することで移動
体4の摺動面と振動体3の突起3aとの間に適度な摩擦
力を与える。図3に超音波モータの動作原理を説明した
図を示す。振動体3に接合される圧電素子2は図3
(a)に示すように円周方向に4分の1波長毎に分割さ
れ、一つおきに分極方向が反対になるように厚み方向に
分極処理されている。各電極パターンは斜線部11aと
非斜線部11bの二つの電極パターン群を形成する。図
(b)に示すようにこの電極を施した圧電素子2は振動
体3の突起3aが電極パターンの境界に位置するように
接合される。振動体3との接合面は全体に渡って電極1
1cが設けられている。斜線部11aの電極群に所定の
周波数の信号が印加されると振動体3には図(c)のよ
うな定在波が発生する。具体的には、例えば周方向に三
つの波を有し、径方向に一つの節円を有する振動モード
が励振される。この時上昇した突起3aは右に傾くため
移動体4は右に移動する。非斜線部11bの電極群に信
号を印加すると図(d)のような定在波が発生し上昇し
た突起3aは左に傾き移動体4を左に移動させる。この
ように定在波の腹と節の中間部に振動体3の突起3aを
配置し、所定の駆動周波数を有する信号を印加する電極
パターンを選択することにより移動体4の正転、逆転の
切替を可能としている。
台座7に固定された押さえバネ6で加圧することで移動
体4の摺動面と振動体3の突起3aとの間に適度な摩擦
力を与える。図3に超音波モータの動作原理を説明した
図を示す。振動体3に接合される圧電素子2は図3
(a)に示すように円周方向に4分の1波長毎に分割さ
れ、一つおきに分極方向が反対になるように厚み方向に
分極処理されている。各電極パターンは斜線部11aと
非斜線部11bの二つの電極パターン群を形成する。図
(b)に示すようにこの電極を施した圧電素子2は振動
体3の突起3aが電極パターンの境界に位置するように
接合される。振動体3との接合面は全体に渡って電極1
1cが設けられている。斜線部11aの電極群に所定の
周波数の信号が印加されると振動体3には図(c)のよ
うな定在波が発生する。具体的には、例えば周方向に三
つの波を有し、径方向に一つの節円を有する振動モード
が励振される。この時上昇した突起3aは右に傾くため
移動体4は右に移動する。非斜線部11bの電極群に信
号を印加すると図(d)のような定在波が発生し上昇し
た突起3aは左に傾き移動体4を左に移動させる。この
ように定在波の腹と節の中間部に振動体3の突起3aを
配置し、所定の駆動周波数を有する信号を印加する電極
パターンを選択することにより移動体4の正転、逆転の
切替を可能としている。
【0014】ここでは、本発明に適用できる超音波モー
タ1として図2に示した様な構造および図3に示した原
理について説明したがこれに限るものではない。超音波
モータ1を駆動する自励発振回路23は、超音波モータ
1と増幅回路12と位相設定回路13から成り、例えば
図4の様に構成される。増幅回路12は例えばトライス
テートのインバータ17と抵抗18とトライステートの
バッファ19a,19bとで構成され、位相設定回路1
3は抵抗20と二つのコンデンサ21,22で構成され
る。二つのバッファ19a、19bの出力には圧電素子
2の電極パターン群の斜線群11a、と非斜線部11b
にそれぞれ独立に接続される。外部からの信号で能動状
態となるバッファ19を選択することにより移動体4の
正転、逆転を実現する。また同様にインバータ17を能
動状態とするかによって自励発振回路23の動作と停止
が制御される。
タ1として図2に示した様な構造および図3に示した原
理について説明したがこれに限るものではない。超音波
モータ1を駆動する自励発振回路23は、超音波モータ
1と増幅回路12と位相設定回路13から成り、例えば
図4の様に構成される。増幅回路12は例えばトライス
テートのインバータ17と抵抗18とトライステートの
バッファ19a,19bとで構成され、位相設定回路1
3は抵抗20と二つのコンデンサ21,22で構成され
る。二つのバッファ19a、19bの出力には圧電素子
2の電極パターン群の斜線群11a、と非斜線部11b
にそれぞれ独立に接続される。外部からの信号で能動状
態となるバッファ19を選択することにより移動体4の
正転、逆転を実現する。また同様にインバータ17を能
動状態とするかによって自励発振回路23の動作と停止
が制御される。
【0015】自励発振回路23は、起動信号を例えばイ
ンバータ17の制御端子にHighレベルの信号を入力した
時、インバータ17の出力電圧はインバータ17の入力
と出力を接続しているフィードバック抵抗18によりVd
d/2を中心に交流信号を増幅する増幅回路を構成する。
その後電源投入時、超音波モータ1と位相設定回路13
を構成する抵抗20、コンデンサ21、22、位相調整
回路を構成する可変容量ダイオード16からなる共振回
路および増幅回路であるインバータ17、バッファ19
間で特定周波数の信号が選択、かつ増幅され発振が持続
することで目的の信号を得る。自励発振回路23は、圧
電素子が持つ温度による共振点の移動に自ずと対応し発
振するので他励式のような周波数自動追尾回路が不要と
なり駆動回路の簡素化が実現される。
ンバータ17の制御端子にHighレベルの信号を入力した
時、インバータ17の出力電圧はインバータ17の入力
と出力を接続しているフィードバック抵抗18によりVd
d/2を中心に交流信号を増幅する増幅回路を構成する。
その後電源投入時、超音波モータ1と位相設定回路13
を構成する抵抗20、コンデンサ21、22、位相調整
回路を構成する可変容量ダイオード16からなる共振回
路および増幅回路であるインバータ17、バッファ19
間で特定周波数の信号が選択、かつ増幅され発振が持続
することで目的の信号を得る。自励発振回路23は、圧
電素子が持つ温度による共振点の移動に自ずと対応し発
振するので他励式のような周波数自動追尾回路が不要と
なり駆動回路の簡素化が実現される。
【0016】本発明の実施の形態1のブロック図の詳細
を以下に説明する。図4より、発振回路を起動させる起
動信号をモータ動作判定指令手段14よりインバータ1
7の制御端子に入力し発振回路を起動させる。本発明に
おける動作判定指令手段14の機能は、発振回路によっ
て発生する発振信号の周波数と基準周波数あるいは電圧
振幅値と基準電圧範囲をある一定時間比較し、その結果
に基づいて信号を発生するものであり、例えばオペアン
プやコンパレータ、マイコン等で構成される。発振回路
の出力は、波形整形回路であるインバータ25より出力
され、モータ動作判定指令手段14に入力される。入力
インピーダンスが高いインバータ25を介することで発
振回路に悪影響を与えず、安定に発振信号を検出できる
が必ずしもなくてはならないものではない。インバータ
25から出力される発振信号の周波数が基準周波数範囲
に入っていない時、あるいは電圧振幅値が基準電圧範囲
に入っていた場合は発振不具合と判断し発振回路を停止
させる停止信号をインバータ17の制御端子に入力し、
発振回路を停止させる。停止信号を受けたモータ再起動
信号発生手段15は発振回路を起動させる例えばHighレ
ベルの再起動信号をモータ動作判定指令手段14入力し
発振回路を再駆動させる。発振回路から発生する発振信
号を再びモータ動作判定指令手段14にて基準信号と比
較される。以後、駆動回路が正常に動作し所定の電圧振
幅値あるいは周波数が得られるまで自動的に再起動され
る。
を以下に説明する。図4より、発振回路を起動させる起
動信号をモータ動作判定指令手段14よりインバータ1
7の制御端子に入力し発振回路を起動させる。本発明に
おける動作判定指令手段14の機能は、発振回路によっ
て発生する発振信号の周波数と基準周波数あるいは電圧
振幅値と基準電圧範囲をある一定時間比較し、その結果
に基づいて信号を発生するものであり、例えばオペアン
プやコンパレータ、マイコン等で構成される。発振回路
の出力は、波形整形回路であるインバータ25より出力
され、モータ動作判定指令手段14に入力される。入力
インピーダンスが高いインバータ25を介することで発
振回路に悪影響を与えず、安定に発振信号を検出できる
が必ずしもなくてはならないものではない。インバータ
25から出力される発振信号の周波数が基準周波数範囲
に入っていない時、あるいは電圧振幅値が基準電圧範囲
に入っていた場合は発振不具合と判断し発振回路を停止
させる停止信号をインバータ17の制御端子に入力し、
発振回路を停止させる。停止信号を受けたモータ再起動
信号発生手段15は発振回路を起動させる例えばHighレ
ベルの再起動信号をモータ動作判定指令手段14入力し
発振回路を再駆動させる。発振回路から発生する発振信
号を再びモータ動作判定指令手段14にて基準信号と比
較される。以後、駆動回路が正常に動作し所定の電圧振
幅値あるいは周波数が得られるまで自動的に再起動され
る。
【0017】また、さらに本発明では、位相設定回路1
3で設定された位相を調整する位相調整回路16を設け
ている。位相調整回路16は例えば可変容量ダイオード
で示され、位相調整信号発生回路26は例えば電圧を可
変する可変電源である。上記発振不具合時にモータ動作
判定指令手段14の停止信号を受けて発振回路を停止さ
せた後、位相調整信号発生回路26は、例えば発振しや
すい位相になるように電圧を可変させ、可変容量ダイオ
ード16の容量値を調整する。その後モータ再起動信号
発生手段15により再度発振回路の再起動が行われる。
ここで、位相調整信号発生回路26によって可変される
素子は、位相設定回路13を構成するコンデンサ21,
22および抵抗20のいずれであってもよく、また素子
としてはコイル等を用いても良い。起動し易い位相に調
整された自励発振回路23は、より安定な発振回路を構
成することが可能となり、異常発振を防止し超音波モー
タ1を確実に再駆動することができる。
3で設定された位相を調整する位相調整回路16を設け
ている。位相調整回路16は例えば可変容量ダイオード
で示され、位相調整信号発生回路26は例えば電圧を可
変する可変電源である。上記発振不具合時にモータ動作
判定指令手段14の停止信号を受けて発振回路を停止さ
せた後、位相調整信号発生回路26は、例えば発振しや
すい位相になるように電圧を可変させ、可変容量ダイオ
ード16の容量値を調整する。その後モータ再起動信号
発生手段15により再度発振回路の再起動が行われる。
ここで、位相調整信号発生回路26によって可変される
素子は、位相設定回路13を構成するコンデンサ21,
22および抵抗20のいずれであってもよく、また素子
としてはコイル等を用いても良い。起動し易い位相に調
整された自励発振回路23は、より安定な発振回路を構
成することが可能となり、異常発振を防止し超音波モー
タ1を確実に再駆動することができる。
【0018】また、発振不具合時に、発振回路を停止さ
せずに発振信号の周波数あるいは電圧振幅値が所定の値
になるまで位相調整信号発生回路26により位相調整回
路16の位相を調整しても構わない。このように、モー
タ動作判定指令手段14とその停止信号に応じて動作す
るモータ再起動信号発生手段15を設けたことにより、
発振不具合による超音波モータ1の起動不良を検出し発
振回路を再起動させることが可能となり、またさらに位
相調整回路16により発振回路の発振状態を可変するこ
とが可能となり安定で信頼性の高い発振回路が得られる
為、発振不具合による超音波モータ1の起動不良をなく
すことができる。
せずに発振信号の周波数あるいは電圧振幅値が所定の値
になるまで位相調整信号発生回路26により位相調整回
路16の位相を調整しても構わない。このように、モー
タ動作判定指令手段14とその停止信号に応じて動作す
るモータ再起動信号発生手段15を設けたことにより、
発振不具合による超音波モータ1の起動不良を検出し発
振回路を再起動させることが可能となり、またさらに位
相調整回路16により発振回路の発振状態を可変するこ
とが可能となり安定で信頼性の高い発振回路が得られる
為、発振不具合による超音波モータ1の起動不良をなく
すことができる。
【0019】尚、自励発振回路23は本実施の形態に示
したものに限らない。 [実施の形態2]次にモータ動作判定指令手段14で、
発振回路の電圧振幅値と基準電圧値を比較して、基準電
圧に至った時を超音波モータ1の起動と認識し、そこを
基準時間として、超音波モータ1を制御する例を示す。
図5は、起動時からの自励発振回路23の電圧振幅値の
変化の状態を示したものであり、例えばインバータ25
の出力信号である。
したものに限らない。 [実施の形態2]次にモータ動作判定指令手段14で、
発振回路の電圧振幅値と基準電圧値を比較して、基準電
圧に至った時を超音波モータ1の起動と認識し、そこを
基準時間として、超音波モータ1を制御する例を示す。
図5は、起動時からの自励発振回路23の電圧振幅値の
変化の状態を示したものであり、例えばインバータ25
の出力信号である。
【0020】図4において、インバータ17の制御端子
にHighレベルの起動信号が入力されると時間t1後に発振
信号が生まれ、時間と共に電圧振幅が成長しt3後に電圧
振幅は飽和し安定する。実際の超音波モータ1の動作
は、振動体3の振幅がある一定値以上になってから開始
し、電圧振幅値A2に相当する、すなわち起動信号入力後
t2経過してからである。また、時間t1、t2、t3の値は起
動させる度、あるいは環境によってもバラツキが生じ
る。従って、自励発振回路23への起動信号を基準とし
た時間だけで超音波モータ1の動作を制御しようとする
と目的の動作が得られなかったり、動作にバラツキが生
じる場合がある。そこで本発明では、所定の電圧レベル
A2を検出し、そこを制御上の時間的な基準とし、そこか
ら一定時間駆動させて停止させたり、一定時間後に逆転
動作をさせるものである。
にHighレベルの起動信号が入力されると時間t1後に発振
信号が生まれ、時間と共に電圧振幅が成長しt3後に電圧
振幅は飽和し安定する。実際の超音波モータ1の動作
は、振動体3の振幅がある一定値以上になってから開始
し、電圧振幅値A2に相当する、すなわち起動信号入力後
t2経過してからである。また、時間t1、t2、t3の値は起
動させる度、あるいは環境によってもバラツキが生じ
る。従って、自励発振回路23への起動信号を基準とし
た時間だけで超音波モータ1の動作を制御しようとする
と目的の動作が得られなかったり、動作にバラツキが生
じる場合がある。そこで本発明では、所定の電圧レベル
A2を検出し、そこを制御上の時間的な基準とし、そこか
ら一定時間駆動させて停止させたり、一定時間後に逆転
動作をさせるものである。
【0021】この様な制御方法とすることで、制御命令
に確実に従う超音波モータ1が実現できる。 [実施の形態3]図6は、本発明を適用した実施の形態
3の超音波モータ1の動作開始信号と同期させて制御対
象物29を駆動させるブロック図を示したものであり、
発振信号の電圧振幅値を基準として、制御対象物29を
駆動する制御信号発生回路28を設けたことを特徴とす
る。
に確実に従う超音波モータ1が実現できる。 [実施の形態3]図6は、本発明を適用した実施の形態
3の超音波モータ1の動作開始信号と同期させて制御対
象物29を駆動させるブロック図を示したものであり、
発振信号の電圧振幅値を基準として、制御対象物29を
駆動する制御信号発生回路28を設けたことを特徴とす
る。
【0022】図6の構成は基本的には実施の形態2に示
したものと同様であり、自励発振回路23も実施の形態
1,2に示したものと同様である。図7にその詳細を示
す。前記モータ動作判定指令手段14において、発振信
号の電圧振幅値よりモータの動作開始信号を予測し制御
対象物29に制御信号発生回路28から動作信号を発生
する。即ち、超音波モータ1の動作に同期させ、センサ
やデバイス等の制御対象物29を制御することを特徴と
する。当然、超音波モータ1が起動する電圧振幅値と制
御対象物29を制御する基準となる電圧振幅値を変えて
も構わない。例えば、超音波モータ1の起動開始より少
し前に制御対象物29を動作させること等が考えられ
る。超音波モータ1が動作していないときの制御対象物
29の消費電流を抑えることができると共に制御対象物
29の動作を超音波モータ1の動作と同期させることが
できる。 [実施の形態4]図8は、本発明を超音波モータ1を駆
動源とする電子機器に適用したブロック図を示したもの
であり、圧電素子2と圧電素子2に接合される振動体3
と振動体3に加圧機構6により加圧接触される移動体4
と移動体4と一体に動作する伝達機構30の動作に基づ
いて可動される出力機構31から構成される超音波モー
タ付き電子機器である。
したものと同様であり、自励発振回路23も実施の形態
1,2に示したものと同様である。図7にその詳細を示
す。前記モータ動作判定指令手段14において、発振信
号の電圧振幅値よりモータの動作開始信号を予測し制御
対象物29に制御信号発生回路28から動作信号を発生
する。即ち、超音波モータ1の動作に同期させ、センサ
やデバイス等の制御対象物29を制御することを特徴と
する。当然、超音波モータ1が起動する電圧振幅値と制
御対象物29を制御する基準となる電圧振幅値を変えて
も構わない。例えば、超音波モータ1の起動開始より少
し前に制御対象物29を動作させること等が考えられ
る。超音波モータ1が動作していないときの制御対象物
29の消費電流を抑えることができると共に制御対象物
29の動作を超音波モータ1の動作と同期させることが
できる。 [実施の形態4]図8は、本発明を超音波モータ1を駆
動源とする電子機器に適用したブロック図を示したもの
であり、圧電素子2と圧電素子2に接合される振動体3
と振動体3に加圧機構6により加圧接触される移動体4
と移動体4と一体に動作する伝達機構30の動作に基づ
いて可動される出力機構31から構成される超音波モー
タ付き電子機器である。
【0023】ここで、伝達機構30は例えば歯車列、摩
擦車等の伝達車を用いる。出力機構31としては、プリ
ンタにおいて紙送り機構、カメラにおいてはシャッタ駆
動機構、レンズ駆動機構、フィルム巻き上げ機構等を、
また電子時計や計測器においては指針等を、ロボットに
おいてはアーム機構、工作機械においては、歯具送り機
構や加工部材送り機構等を用いる。なお、本実施の形態
における電子機器としては、電子時計、計測器、カメ
ラ、プリンタ、印刷機、ロボット、工作機、ゲーム機、
移動装置等を実現できる。さらに移動体に出力軸を設
け、出力軸からのトルクを伝達するための動力伝達機構
を有する構成とすれば、超音波モータ駆動装置を実現で
きる。
擦車等の伝達車を用いる。出力機構31としては、プリ
ンタにおいて紙送り機構、カメラにおいてはシャッタ駆
動機構、レンズ駆動機構、フィルム巻き上げ機構等を、
また電子時計や計測器においては指針等を、ロボットに
おいてはアーム機構、工作機械においては、歯具送り機
構や加工部材送り機構等を用いる。なお、本実施の形態
における電子機器としては、電子時計、計測器、カメ
ラ、プリンタ、印刷機、ロボット、工作機、ゲーム機、
移動装置等を実現できる。さらに移動体に出力軸を設
け、出力軸からのトルクを伝達するための動力伝達機構
を有する構成とすれば、超音波モータ駆動装置を実現で
きる。
【0024】本発明の超音波モータ1を用いることによ
り、小型で信頼性が高く、制御性に優れ、省電力の駆動
装置が実現できる。
り、小型で信頼性が高く、制御性に優れ、省電力の駆動
装置が実現できる。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、発振回路にモ
ータ動作判定指令手段を設けたことによって、発振回路
から発生する発振信号の状態を知る情報が得られ、基準
信号と比較して所定の値に至らない時に発振回路を停止
させることを特徴とし、異常発振による超音波モータの
起動不良を停止させることができ、無駄な電力の削減を
可能とし、また不具合の発生を知らせることも可能とな
る。
ータ動作判定指令手段を設けたことによって、発振回路
から発生する発振信号の状態を知る情報が得られ、基準
信号と比較して所定の値に至らない時に発振回路を停止
させることを特徴とし、異常発振による超音波モータの
起動不良を停止させることができ、無駄な電力の削減を
可能とし、また不具合の発生を知らせることも可能とな
る。
【0026】請求項2の発明によれば、請求項1記載の
発明の効果に加えて、再度発振回路を起動させる信号を
発生するモータ再起動信号発生手段を設けたことによ
り、正常な発振が得られるまで自動的に再起動をかける
ことができる為、確実に超音波モータを起動できる。請
求項3記載の発明によれば、位相調整回路および位相調
整信号発生回路を設けたことにより、発振回路が停止し
た後、フィルタ部を構成する位相設定回路の位相を調整
することができ、発振回路の再起動がより容易な回路状
態にすることが可能となる為、より安定した自励発振回
路を構成することができる。
発明の効果に加えて、再度発振回路を起動させる信号を
発生するモータ再起動信号発生手段を設けたことによ
り、正常な発振が得られるまで自動的に再起動をかける
ことができる為、確実に超音波モータを起動できる。請
求項3記載の発明によれば、位相調整回路および位相調
整信号発生回路を設けたことにより、発振回路が停止し
た後、フィルタ部を構成する位相設定回路の位相を調整
することができ、発振回路の再起動がより容易な回路状
態にすることが可能となる為、より安定した自励発振回
路を構成することができる。
【0027】請求項4の発明によれば、前記モータ動作
判定指令手段において、発振回路を停止させないで所望
の周波数の発振が得られるまで位相調整することにより
不具合発生から短い時間で所定の発振が得られるように
なる。請求項5の発明によれば、これまで不明確であっ
た超音波モータの駆動開始を予測し、これを超音波モー
タもしくは他の制御対象物の駆動開始の基準とすること
ができる。
判定指令手段において、発振回路を停止させないで所望
の周波数の発振が得られるまで位相調整することにより
不具合発生から短い時間で所定の発振が得られるように
なる。請求項5の発明によれば、これまで不明確であっ
た超音波モータの駆動開始を予測し、これを超音波モー
タもしくは他の制御対象物の駆動開始の基準とすること
ができる。
【0028】請求項6の発明によれば、動作基準信号に
基づいて超音波モータの動作時間を設定することによ
り、制御指令と実際の動作が一致すると共に、超音波モ
ータの確実な動作が実現できる。請求項7の発明によれ
ば、前記モータ動作判定指令手段の動作基準信号を受け
て動作する制御信号発生回路を設けたことによって、超
音波モータの動作と同期させて、制御対象物を制御する
ことが可能となる。
基づいて超音波モータの動作時間を設定することによ
り、制御指令と実際の動作が一致すると共に、超音波モ
ータの確実な動作が実現できる。請求項7の発明によれ
ば、前記モータ動作判定指令手段の動作基準信号を受け
て動作する制御信号発生回路を設けたことによって、超
音波モータの動作と同期させて、制御対象物を制御する
ことが可能となる。
【0029】請求項8記載の発明は、本発明を適用した
超音波モータにより駆動される電子機器を実現すること
ができる。
超音波モータにより駆動される電子機器を実現すること
ができる。
【図1】本発明の実施の形態1にかかわる超音波モータ
の駆動回路および制御回路を示す動作ブロック図であ
る。
の駆動回路および制御回路を示す動作ブロック図であ
る。
【図2】本発明の超音波モータを示す断面図である。
【図3】本発明の超音波モータの動作原理を示す図であ
る。
る。
【図4】本発明の実施の形態1にかかわる超音波モータ
の駆動回路および制御回路を示す図である。
の駆動回路および制御回路を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態2にかかわる自励発振信号
の時間に対する電圧振幅値の大きさを示す図である。
の時間に対する電圧振幅値の大きさを示す図である。
【図6】本発明の実施の形態3にかかわる超音波モータ
の制御回路を示すブロック図である。
の制御回路を示すブロック図である。
【図7】本発明の実施の形態3にかかわる超音波モータ
の制御回路を示す図である。
の制御回路を示す図である。
【図8】本発明に実施の形態4にかかわる超音波モータ
を電子機器に適用した例を示すブロック図である。
を電子機器に適用した例を示すブロック図である。
2 圧電素子 3 振動体 4 移動体 12 増幅回路 13 位相設定回路 14 モータ動作判定指令手段 15 モータ再起動信号発生手段 16 位相調整回路 23 自励発振回路 27 動作時間設定回路 28 制御信号発生回路 29 制御対象物 30 伝達機構 31 出力機構
Claims (8)
- 【請求項1】 圧電素子を有する振動体と、増幅回路と
位相設定回路とからなり振動体を所定の共振モードで自
励発振させる発振回路により、振動体に発生する振動波
で移動体を駆動する超音波モータにおいて、 発振回路から発生される発振信号の周波数と基準周波数
範囲あるいは前記発振信号の電圧振幅値と基準電圧範囲
とを比較し、前記発振信号の周波数が前記基準周波数範
囲を外れた時あるいは前記発振信号の電圧振幅値が前記
基準電圧範囲を外れた時に発振回路を停止させる停止信
号を発生するモータ動作判定指令手段を設けたことを特
徴とする超音波モータ。 - 【請求項2】 請求項1記載の超音波モータにおいて、 前記モータ動作判定指令手段の停止信号を受けて発振回
路を停止させた後に、再度発振回路を起動させる為の指
令信号を前記モータ動作判定指令手段に出力するモータ
再起動信号発生手段を設けたことを特徴とする超音波モ
ータ。 - 【請求項3】 請求項2記載の超音波モータにおいて、
位相設定回路で設定された位相を調整する位相調整回路
と、前記位相調整回路を動作させる為の位相調整信号を
発生する位相調整信号発生回路を設け、前記モータ動作
判定指令手段の停止信号を受けた後に位相調整すること
を特徴とする超音波モータ。 - 【請求項4】 圧電素子を有する振動体と、増幅回路と
位相設定回路とからなり振動体を所定の共振モードで自
励発振させる発振回路により、振動体に発生する振動波
で移動体を駆動する超音波モータにおいて、 発振回路から発生される発振信号の周波数と基準周波数
範囲あるいは発振信号の電圧振幅値と基準電圧範囲とを
比較するモータ動作判定指令手段と、位相設定回路で設
定された位相を調整する位相調整回路と、前記位相調整
回路を動作させる為の位相調整信号を発生する位相調整
信号発生回路を設け、前記モータ動作判定指令手段にお
いて、前記発振信号の周波数が前記基準周波数範囲内に
ある様に、あるいは前記発振信号の電圧振幅値が基準電
圧範囲内にある様に、前記位相調整回路の位相調整をす
ることを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項5】 圧電素子を有する振動体と、増幅回路と
位相設定回路とからなり振動体を所定の共振モードで自
励発振させる発振回路により、振動体に発生する振動波
で移動体を駆動する超音波モータにおいて、 モータ動作判定指令手段は発振回路から発生される発振
信号の電圧振幅値と基準電圧値とを比較し、前記電圧振
幅値が基準電圧値と略一致、あるいは基準電圧値を上回
った時、前記超音波モータもしくは制御対象物の動作時
間を管理する動作時間設定回路に動作基準信号を出力す
ることを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項6】 請求項5記載の超音波モータにおいて、 前記モータ動作判定指令手段から動作基準信号を受け
て、前記動作時間設定回路は前記超音波モータの動作時
間を管理することを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項7】 請求項5記載の超音波モータにおいて、 前記モータ動作判定指令手段からの動作基準信号を基に
制御対象物に制御信号を出力する、制御信号発生回路を
設けたことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項8】 請求項1から請求項7のいずれか1項に
記載の超音波モータを有し、移動体と一体に動作する伝
達機構と、伝達機構の動作に基づいて動作する出力機構
とを有する超音波モータ付き電子機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098728A JP2000295873A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098728A JP2000295873A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000295873A true JP2000295873A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14227593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11098728A Pending JP2000295873A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000295873A (ja) |
-
1999
- 1999-04-06 JP JP11098728A patent/JP2000295873A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
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