JPH0461593B2

JPH0461593B2 -

Info

Publication number: JPH0461593B2
Application number: JP58059603A
Authority: JP
Inventors: Tatsuzo Ujo; Naoya Kaneda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-04-04
Filing date: 1983-04-04
Publication date: 1992-10-01
Also published as: JPS59185178A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はモータ、特に個体を振動させて振動波
をつくりこれにより他の個体を駆動する、振動型
モータに関するものである。

（従来技術）従来の振動型モータに関して図面により説明す
る。第１図は従来知られている振動型モータの構
成を示す斜視図である。１は振動して駆動源とな
るリング板であり、複数個の加振用電気機械変換
素子、例えば、圧電セラミツク等（以下圧電セラ
ミツク）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが貼り付けられ
ている。この圧電セラミツク２ａ〜２ｄに対して
リング板１が共振するような周波数f₀で加振して
やるが、このとき、圧電セラミツク２ａ，２ｃと
圧電セラミツク２ｂ，２ｄで振動の位相をずらす
ことによりリング板１に共振した進行波の振動波
を形成してやる。４は被駆動体であり、リング板
１と摩擦する面に摩擦体３を貼り付けてある。５
はホルダー６に対して振動が伝搬しないようにす
るための吸振体である。ホルダー６に植立された
軸６ａに被駆動体４の円筒部４ａが係合し、圧着
ばね７がスラスト止め８により押されて、摩擦体
３とリング板１が圧着する。

このような状態で第２図に示すようにリング板
１の表面に振動波１ａが発生し点線で示した表面
波１ｂのように矢印Ｘ方向へ進行すると、表面で
のリング板１の質点の運動により摩擦体３および
被駆動体４が矢印Ｙ方向へ移動する。

振動の振巾Ａは一般に第３図に示すように共振
状態のとき最も大きくなるので、実際に加振する
ときの周波数f₁は、振動系の共振周波数f₀と一致
させている。また共振点f₀をずれるとほとんど振
動しないことがわかる。ところが使用する温度に
より機械的な共振点f₀が変化してしまうため、実
際には温度により駆動する周波数f₁を変化させな
ければならない。

第４図は別のタイプの振動型モータの例を示す
ものであり、軸９に対して圧電セラミツク１０，
１１が貼り付けられている。１２，１３は共に支
持体である。この軸９に対して共振周波数f₀に等
しい加振周波数f₁で圧電セラミツク１０，１１を
駆動し、更に、圧電セラミツク１０と１１の位相
を、一方を振動発生、他方を振動吸収と云う具合
いにする。これにより軸９に進行する振動波が発
生し、摩擦体１４を第２図と同様の原理により移
動させ被駆動体１５が駆動される。

共振点f₀に対しての振巾の変化は第３図と同様
な傾向を示す。この場合も温度により共振点がず
れるとともに被駆動体１５の位置によつても共振
点が移動する。

［目的］本発明は上記事項に鑑みなされたもので、振動
型モーターにおける共振点f₀の変化に対して加振
周波数f₁を追従させることを目的としており、そ
の構成として振動体の異なる位置に第１と第２の
電気・機械エネルギー変換素子（２ａ，２ｃ；２
ｂ，２ｄ）を配し、該第１と第２の電気・機械エ
ネルギー変換素子に対して異なる位相の周波信号
を印加して振動体に振動を形成し、該振動体に接
触する接触体と前記振動体間に相対移動を生じさ
せる振動型モーターにおいて、該モーターの駆動
に際し、前記周波信号の周波数を初期周波数から
徐々に共振周波数方向へシフトする周波数シフト
回路２４と、前記振動体の振動状態を検知して該
振動状態に応じた出力信号を発生する機械・電気
エネルギー変換素子（SA）と、該機械・電気エ
ネルギー変換素子の出力信号を所定の信号と比較
し、前記出力信号状態が共振周波数に近づいたこ
とを検出する比較回路２３と、該比較回路にて前
記出力信号状態が共振周波数に近づいたことが検
出された際に前記周波数シフト回路による周波数
の前記シフト動作を禁止し、前記比較回路の前記
比較動作によつて検出された前記出力信号状態を
維持する周波数に前記周波信号の周波数を設定す
る設定回路２５を設け、前記周波信号の周波数を
前記シフト回路により共振周波数方向へ移行させ
た後に周波信号の周波数を前記機械・電気エネル
ギー変換素子出力信号変化に連続的に追従させた
ものである。

（実施例）第５図は本発明の振動型モータの一実施例を示
すもので、これは、第１図のものに対して振動検
出用の機械電気変換素子SAを円筒板１に貼り付
けた構成を有している。この素子SAにより円筒
板１の振動状態、例えば、振巾を検出することが
できる。

第６図は第４図に示した別のタイプの振動型モ
ータに対する本発明の一実施例であり、第４図の
ものに対して機械電気変換素子SBを軸９に貼り
付けた構成を有している。これにより軸９の振動
状態、例えば、振巾を検出することができる。

第７図は素子SA或いはSBを使用した本発明の
駆動方法に従う駆動回路の一例のブロツク図を示
す。１６は電圧制御発振器（以下VCO）であり、
１７は周波数変調器、１８は増巾器、１９は移相
器、２０はピーク周波数検出器、２１はスイツチ
である。

次に動作を説明する。初めにVCO１６より所
定の周波数f₁の信号ａが出力される。これに対し
てスイツチ２１は２１ｂ側になつており、周波数
変調器１７によりf₁に対して所定の周波数偏差△
ｆをもつた、f₁±△ｆの間で掃引された信号ｂが
出力される。この信号ｂを増巾器１８により増巾
して信号ｃとして圧電セラミツク２ａ，２ｃへ、
又、移相器１９を介して信号ｃに対して位相を所
定量（例えば90度）ずらした信号ｄを圧電セラミ
ツク２ｂ，２ｄに附与され、信号ｃとｄにより所
定の進行波が形成される。この様にすることによ
り、温度変化により共振点f₀が変化しても駆動周
波数に於てこの変化した共振点f₀を捉えることが
出来る。勿論、この時の△ｆは予想される温度変
化に因る共振点f₀の変動巾をカバーし得る様に選
ばれるものである。この時の振動の振巾を検出素
子SAで検出する。この検出信号ｅと駆動信号ｂ
とをピーク周波数検出器２０に入力し、この時の
ピーク周波数に対応する電圧ｇをVCO１６に入
力して共振周波数f₀に対応した周波数f₁′で駆動す
る。即ち、上記検出信号ｅに基づき共振状態とな
つたか否か判定する。共振状態と判定された際の
駆動信号の周波数がf′₁の時はこのf′₁がその際の
共振周波数f₀であるので周波数f′₁にて駆動する。
ピーク周波数が検知された後は、スイツチ２１を
２１ａ側に切換えて共振周波数f₀に対応したf₁′で
駆動する。

斯くして、振動系の共振周波数が変化しても常
にそれに追従することが可能であり、温度や振動
系の変化があつても、モータを良好に駆動するこ
とが可能となる。

第８図は第７図で説明した回路系に於て共振周
波数を検出している状態、即ち、第７図でスイツ
チ２１が２１ｂにある時のピーク周波数検出器２
０の動作を更に詳細に説明するためのブロツク図
である。図において、ピーク周波数検出を開始す
る状態においてはカウンタ２４はリセツトされて
いる。ピーク検出開始とともにカウンタ２４が動
作し、その出力に応じた制御電圧ｇが制御電圧発
生器２５よりVCO１６に出力される。尚、図中、
２２は振巾検出回路、２３は比較及び記憶回路で
ある。

第９図はVCO１６の公知の回路例を示すもの
で、カウンタ２４の出力値と対応した制御電圧ｇ
によつて圧電セラミツク２ａ〜２ｄには前述の如
くf₁−△f₁からf₁＋△f₁の間の周波数を持つ電圧
が附与される。図中、R₁〜R₆は抵抗、D₁，D₂は
ダイオード、C₀はコンデンサ、Q₁〜Q₄はトラン
ジスタである。カウンタ２４のカウント値がｎの
時の制御電圧gnに対する駆動周波数をfn（f₁−△
ｆ≦fn≦f₁＋△f₁）とすると、この時の振巾は、
検出素子SAに接続された振巾検出回路２２によ
つて知ることができる。第１０図及び第１１図
は、この振巾検出回路２２の２つの例を示すもの
で、第１０図の例では、検出素子SAとしてはひ
ずみゲージ２６を用い、又第１１図に示した例で
は、圧電素子２７を用いてその出力からそのまま
検出するものである。尚、第１０，１１図中、
R₁₁〜R₁₅は抵抗、Ｅは電源、AMPは増巾器であ
る。

この様にして知つた、カウンタ２４のカウント
値がｎの時の振巾は比較及び記憶回路２３に送ら
れ記憶されるとともにｎ−１の時の振巾値An_-1
と比較される。又、カウンタ２４のカウント値が
ｎ＋１の時の振巾値An_-1がｎの時の振巾値Anと
比較される。この様にカウンタ２４の分解能に応
じたΔtごとの振巾を比較していくが、この時振
巾値Ａの変化は、第３図で示した共振周波数の左
側の状態から走査していくためピーク検出開始時
点では共振周波数がf₁±△f₁の間にある。即ち本
実施例で共振周波数の検出が可能な範囲において
は共振周波数f₀＝f₁−△f₁の時を除き、必ずｎ＝
１の時の振巾値よりｎ＝２の時の振巾値の方が大
である。

この様にして、カウンタ２４の出力値に対応し
て前回と今回の振巾値を順次比較していき、振巾
値がピークを越えて初めてｎの時の振巾値Anと
ｎ＋１の時の振巾値An₊₁の大小関係がAn₊₁＜An
となる。よつて、この振巾値の大小関係が反転し
た時のカウンタ出力ｎを記憶しておき、その値の
制御電圧gnでVCO１６を駆動することにより共
振点f₀を維持する。

第７図の回路系では、最初にf₁±△ｆの範囲で
掃引した後、切換えているが例えば、この切換え
を行わずに常に共振点f₀をサーチしながら駆動す
ることも可能であり、これは、特に被駆動体が移
動する第４図の様なタイプでは有効である。又、
温度変化のはげしい条件下の使用の場合にもこの
様な方法が有効である。更に時系列的にスイツチ
２１を切換えて一定時間サーチして、所定時間駆
動し、又、サーチしてという様な方法も持つて良
いものである。

（効果）以上の様に本発明によれば共振周波数のいかん
にかかわらずモーター駆動開始時の初期周波数か
ら徐々に周波数をシフトして共振周波数へ移行さ
せその周波数を維持出来るので、効率の良い振動
型モーターの駆動を可能にすることが出来るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動用モータの構成を示す斜視図であ
る。第２図は振動型モータの駆動原理を説明する
ための図である。第３図は共振特性を示す図であ
る。第４図は別の型の振動型モータの構成を示す
図である。第５図は本発明を第１図に示した如き
構成のモータに適用した場合の一実施例を示す斜
視図である。第６図は本発明を第４図に示した如
き構成のモータに適用した場合の一実施例を示す
図である。第７図は本発明の方法に従つた駆動回
路の一例を示すブロツク図である。第８図は第７
図示回路中の要部の詳細を説明するためのブロツ
ク図である。第９図、第１０図及び第１１図は第
８図示回路中の要部回路の具体的構成を示す部分
回路図である。１：１５……第１の個体、４：９……第２の個
体、２ａ〜２ｄ：１４……加振用電気・機械変換
素子（圧電セラミツク）、SA：SB……振動状態
（振巾）検出用素子、２６……ひずみゲージ、２
７……圧電素子、１６……電圧制御発振器、１７
……周波数変調器、１９……移相器、２０……ピ
ーク周波数検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

１振動体の異なる位置に第１と第２の電気・機
械エネルギー変換素子を配し、該第１と第２の電
気・機械エネルギー変換素子に対して異なる位相
の周波信号を印加して振動体に振動を形成し、該
振動体に接触する接触体と前記振動体間に相対移
動を生じさせる振動型モーターにおいて、該モー
ターの駆動に際し、前記周波信号の周波数を初期
周波数から徐々に共振周波数方向へシフトする周
波数シフト回路と、前記振動体の振動状態を検知
して該振動状態に応じた出力信号を発生する機
械・電気エネルギー変換素子と、該機械・電気エ
ネルギー変換素子の出力信号を所定の信号と比較
し、前記出力信号状態が共振周波数に近づいたこ
とを検出する比較回路と、該比較回路にて前記出
力信号状態が共振周波数に近づいたことが検出さ
れた際に前記周波数シフト回路による周波数の前
記シフト動作を禁止し、前記比較回路の前記比較
動作によつて検出された前記出力信号状態を維持
する周波数に前記周波信号の周波数を設定する設
定回路を設け、前記周波信号の周波数を前記シフ
ト回路により共振周波数方向へ移行させた後に周
波信号の周波数を前記機械・電気エネルギー変換
素子出力信号変化に連続的に追従させたことを特
徴とする振動型モーター。