JPH0446573A - 波動モータ - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明の波動モータは、連続駆動とステップ駆動の切り
換えが容易な超音波モータに関する。

［従来の技術］ 従来の超音波モータは特開昭５８−９３４７７号公報、
特公昭５９−３７６７３号公報、特開昭５９−１２２３
８５号公報、特開昭６０−５１４７８号公報等、多くの
構成が提案されているが、それらは進行波でステータを
励振するものがほとんどで、間欠的に駆動する場合には
検出手段を付加し、駆動を「断」　・「続」する事によ
って実現していた。一方、特願平１−２７３０８２の如
く、定在波の振動の節を利用したステップ駆動方式も提
案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の進行波を用いた超音波モータでは回転
角を規定する用途において、前述の検出手段が必要であ
り、小型、低コスト化の妨げになっていた。また、単に
ステップ駆動するだけでは、特に定速で滑らかな駆動が
できないし、連続の高速送りが難しい為、用途に制約が
あった。

そこで本発明の波動モータの目的は、進行波による連続
駆動と、定在波によるステップ駆動を簡単に選択できる
構成を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の波動モータは、複数の振動要素から成る振動子
を添付したステータの微小振動により、前記ステータと
接触するロータを摩擦力で駆動する波動モータにおいて
、前記振動要素の駆動波形の位相を切り換える事により
、前記ステータの振動モードを定在波と進行波に選択可
能にした事を特徴とする。

［実　施　例］ 第１図は本発明の概要を示すブロック図であり、１００
は、波動モータのステップ駆動と制御する制御回路、１
０１は振動子３を添付したステータを振動させる信号を
作り出す発振回路、１０２は同じく位相を９０°ずらす
位相シフタ、１０３はステップ駆動の駆動波形を作り出
す波形形成回路Ａ、１０４は進行波の駆動波形を作り出
す波形形成回路Ｂである。

切換回路１０５は、ステップ駆動の場合は波形形成回路
Ａの出力を、連続駆動の場合は波形形成回路Ｂの出力を
、ドライバー回路１０６に送出し、ステータ２を加振す
る。

第２図は本発明の波動モータの構成例を示す断面図、第
３図は第２図におけるロータ、ステータ振動子、振動要
素の関係を示す平面図である。

点鎖線で示したｌは例えば圧電素子からなる振動子３を
添付したステータ２と凸部２ａで接するロータであり、
電極パターン３ａにリード綿８を介して電圧を印加する
事により、ステータ２が撓み振動をし、ロータ１が回転
する。７はロータに嵌合し輪列受５によって位置決めさ
れ、外部に回転力を取り出す歯形を有するピニオン９は
ロータ１をステータ２に押し付ける押えばねである。ス
テータ２は止めネジ６によってフレーム４に固定されて
いる。ロータ１は半径方向に、複数の突起部１ａを有し
、破線で示した振動子３は複数の振動要素３０から成っ
ている。尚、本実施例では突起部１ａが４ケで振動要素
３０が１２ケの場合について示したが、本実施例に限定
するものではない。

第４図は前述のステータに定在波で２んの振動モード（
２波長の振動姿態）を励起する場合の励振の方法を示す
説明図であり、十と−でそれぞれ逆の位相で３ケずつ変
形させる事によって一点鎖線の方向に振動のノード（節
）ができる。ステップ振動の場合は、ロータの突起部が
ノードの位１に吸引される為、同時に駆動する振動要素
の組み合わせを徐々にずらす事によって、実現できる。

＋、−の変形は、電圧の正、負または分極の方向の正逆
等によって可能である。

第５図は前述のステータに３λの振動モードを励起する
場合の説明図で、２ケずつ駆動する事により、３本の節
が形成される。

第６図は前述のステータに３えの進行波の振動モードを
励起する場合の例を示す説明図であり、Ａ部を基準とし
た場合、１／４え分離れたＢ部に位相が９０°ずれた波
形とその逆相の波形を印加する事により実現できる。

尚、本発明の意図は進行波と定在波を切り換える事にあ
るので、振動モードは前述の実施例のモードに限定する
ものではない。

第７図は本発明の波動モータの駆動回路の一例を示す回
路図であり２えの定在波と３えの進行波を切り換える場
合について説明する。この場合、発振回路は、２入用１
０１ａと３入用１０１ｂの２ケを有し、位相シフタ１０
２は発振回路ＢＩＯ１ｂの波形に対し、９０°位相がず
れた波形を形成している。

以下、定在波の振動モードでステップ送りをする場合に
ついて説明する。第８区は第７図の■〜■の部分の信号
状態を示すタイミングチャートである。切換回路１０５
はステータ２に添付した振動子３の振動要素ａ−ρ、及
びそれらを駆動するドライバー回路１０６内のドライバ
ー１９〜３０に対応したスイッチ３１〜４２を有してい
る。スイッチ３１〜４２は連動しており、ステップ駆動
の場合は全てａ側、即ち波形形成回路ＡｌＯ３の側に倒
れている。制御回路１００の出力信号■はステップ送り
をするタイミングであり、シフトレジスタ１０７と１／
６分周回路１０８により◎、◎、■の様に位相がずれた
信号を作り出している。発振回路Ａ１０１ａはステータ
２を共振させる為の信号のを送出しイクスクルーシブ素
子１１．１２．１３によって順次位相を反転させた信号
の、Ｇ、［Ｆ］を形成している０本実施例においては第
４図に示した様な組み合わせをしており、例えば振動要
素３０のｄ、ｅ、ｆ、ｊ、ｈ、Ｉ２に対し、ａ、ｂ、ｃ
、ｇ、ｈ、ｉを逆相で駆動する事に対応している。１ス
テツプ送る場合にはｅ、ｆ、ｇｔ　ｈ、　Ｉ２、ａに対
し、ｈ、１、Ｊ、ｂ、ｃ、ｄは逆位相で駆動すれば良く
、順次組み合わせをずらしていく事により、ステップ駆
動が実現する。この場合、どの様な組み合わせてあって
も、対向する位置の振動要素、例えばａとｇは同相で、
９０゛ずれた位置、例えばｄとｊは常に逆相になってい
る。この様な関係をインバータ１４．１５．１６を用い
た接続で実現している。

したがって本構成においては■のタイミングで３０°ず
つステップ送りが可能であるが、振動要素の数とそれら
を駆動するタイミングを変更する事により異なった角度
で駆動する事もてきるので本実施例の組み合わせに限定
するものではない。

次に進行波の振動モードで連続回転をさせる場合につい
て説明する０発振回路Ｂ１０１ｂはステータ２に３λの
共振周波数で発振し、位相シック１０２は９０°ずれた
信号を形成している。切換回路１０５のスイッチ３１〜
４２は連動してｂの側に倒れている。波形形成回路Ｂ１
０４はインバータ１７．１８を有し、発振回路Ｂ１０１
ｂ及び位相シフタ１０２０反転波形を作り振動要素３０
に供給している。したがって３尤の進行波の振動モード
が実現し、ロータは連続で回転するが、進行波の作り方
については各種方式が提案されており、本実施例に限定
するものではない。また本実施例においては定在波が２
え、進行波が３λの組み合わせについて詳述したが、定
在波と進行波が切り換えて励振できれば良いのであって
何らこの組み合わせに限定するものではない。

また、ステップ駆動の場合はノードの位置を移動させる
方向を逆にし、連続駆動の場合は、一方に印加する駆動
波形の位相を逆転して進行波の方向を逆にすれば逆転も
容易に実現できる。

［発明の効果１ 以上詳述した様に本発明によれば、フィードバック手段
等が不要なシーケンス制御でステップ駆動が可能な為、
回転位置制御が容易である。また、進行波による連続駆
動もできる為、滑らかな回転及び高速送りも可能である
。したがって、本発明の効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すブロック図。 第２図は本発明の波動モータの構成例を示す断面図。 第３図は第２図におけるロータ、ステータ、振動子、振
動要素の関係を示す平面図。 第４図は２λの振動モードを励起する場合の励振の方法
を示す説明図。 第５図は３尤の振動モードを励起する場合の説明図。 第６図は、３尤の進行波の振動モードを励起する場合の
一例を示す説明図。 第７図は本発明の波動モータの駆動回路の一例を示す回
路図。 第８図は第７図の駆動回路のタイミングチャト。 １００　・　・ １０１　・　・ １０２　・　・ １０３　・　・ １０６　・　・ ３　・ ］　・　・ ａ ２　ａ　・ ・制御回路 ・発振回路 ・位相シック ・波形形成回路へ 波形形成回１ｉＪＢ 切換回路 ドライバ回路 ・ステータ ・振動子 振動要素 ・ロータ ・突起部 ・凸部 以上 第 図 第 図 第４ 図 第 図 第５ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の振動要素から成る振動子を添付したステータの
   微小振動により、前記ステータと接触するロータを摩擦
   力で駆動する波動モータにおいて、前記振動要素の駆動
   波形の位相を切り換える事により、前記ステータの振動
   モードを定在波と進行波に選択可能にした事を特徴とす
   る波動モータ。