JPH072022B2 - 超音波モータ駆動方法 - Google Patents
超音波モータ駆動方法Info
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- JPH072022B2 JPH072022B2 JP59243692A JP24369284A JPH072022B2 JP H072022 B2 JPH072022 B2 JP H072022B2 JP 59243692 A JP59243692 A JP 59243692A JP 24369284 A JP24369284 A JP 24369284A JP H072022 B2 JPH072022 B2 JP H072022B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
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- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は弾性進行波を駆動力として利用する超音波モー
タ装置の駆動方法に関する。
タ装置の駆動方法に関する。
従来の技術 近年圧電セラミック等の圧電体を用いて、駆動体中に弾
性進行波を励起し、駆動体上に設置された動体を移動さ
せる超音波モータが発表され、構造が簡単、軽薄短小と
いう特徴のために話題になっている。（例えば日経メカ
ニカル′83年２月28日号 P44〜48） 以下、図面を参照しながら従来の超音波モータ装置につ
いて説明を行なう。
性進行波を励起し、駆動体上に設置された動体を移動さ
せる超音波モータが発表され、構造が簡単、軽薄短小と
いう特徴のために話題になっている。（例えば日経メカ
ニカル′83年２月28日号 P44〜48） 以下、図面を参照しながら従来の超音波モータ装置につ
いて説明を行なう。
第１図は、円環形の超音波モータの断面図である。同図
において、円環形の弾性体１の主面の一方に円環形圧電
セラミック２を貼合せて圧電駆動体３を構成している。
４は耐摩耗性材料のスライダで、５は弾性体であり、互
いに貼合せられて動体６を構成している。動体６はスラ
イダ４を介して駆動体３と接触している。圧電セラミッ
ク２に電界を印加すると駆動体３に曲げ振動の進行波が
励起され、動体６が回転する。
において、円環形の弾性体１の主面の一方に円環形圧電
セラミック２を貼合せて圧電駆動体３を構成している。
４は耐摩耗性材料のスライダで、５は弾性体であり、互
いに貼合せられて動体６を構成している。動体６はスラ
イダ４を介して駆動体３と接触している。圧電セラミッ
ク２に電界を印加すると駆動体３に曲げ振動の進行波が
励起され、動体６が回転する。
第２図は、第１図の超音波モータに使用している圧電セ
ラミック２の電極構造を示している。同図では、円周方
向に曲げ振動が９波長のように電極を構成している。
ラミック２の電極構造を示している。同図では、円周方
向に曲げ振動が９波長のように電極を構成している。
Ａ、Ｂはそれぞれ２分の１波長相当の８個の小領域から
成る電極群で、Ｃは４分の３波長、Ｄは４分の１波長相
当分の長さの電極である。電極群Ａ、Ｂ内の隣合う小電
極部分は、互いに反対方向に厚み方向に分極されてい
る。
成る電極群で、Ｃは４分の３波長、Ｄは４分の１波長相
当分の長さの電極である。電極群Ａ、Ｂ内の隣合う小電
極部分は、互いに反対方向に厚み方向に分極されてい
る。
第１図に示された面の反対面はベタ電極であり、弾性体
１と貼合せられる。従って弾性体１が導電体ならば、電
極の一方として弾性体１から端子を取出すこともでき
る。
１と貼合せられる。従って弾性体１が導電体ならば、電
極の一方として弾性体１から端子を取出すこともでき
る。
使用時には電極群Ａ、Ｂは第２図に斜線で示されたよう
に短絡されて、上記のベタ電極との間に電圧が印加され
る。
に短絡されて、上記のベタ電極との間に電圧が印加され
る。
上記の説明により電極群Ａ、Ｂはそれぞれ４分の１波長
相当分の位置的な位相ずれがある。
相当分の位置的な位相ずれがある。
以上のように構成された超音波モータについてその動作
を以下に説明する。前記圧電セラミック２の電極群Ａに Ｖ＝Vosin（ωｔ）……（１） Vo ：電圧Ｖの瞬時値 ω ：角周波数 ｔ ：時間 で表せる電圧Ｖを印加すると、駆動体３は円周方向に曲
げ振動をする。
を以下に説明する。前記圧電セラミック２の電極群Ａに Ｖ＝Vosin（ωｔ）……（１） Vo ：電圧Ｖの瞬時値 ω ：角周波数 ｔ ：時間 で表せる電圧Ｖを印加すると、駆動体３は円周方向に曲
げ振動をする。
第３図は第１図の超音波モータの駆動体３をモデル化し
た斜視図であり、同図上は圧電セラミック２に電圧を印
加する前の状態を、同図下は圧電セラミック２に電圧を
印加した時の状態を示す。
た斜視図であり、同図上は圧電セラミック２に電圧を印
加する前の状態を、同図下は圧電セラミック２に電圧を
印加した時の状態を示す。
第４図には、動体６と駆動体３の接触状況を拡大して描
いている。圧電セラミック２の電極群Ａに Ｖ＝Vosin（ωｔ）……（２） もう一方の電極群Ｂに Ｖ＝Vocos（ωｔ）……（３） の互いに時間的に位相がπ/2だけ異なる電圧を印加すれ
ば、２つの曲げ振動は重畳されて駆動体３の円周方向に
曲げ振動の進行波が作られる。
いている。圧電セラミック２の電極群Ａに Ｖ＝Vosin（ωｔ）……（２） もう一方の電極群Ｂに Ｖ＝Vocos（ωｔ）……（３） の互いに時間的に位相がπ/2だけ異なる電圧を印加すれ
ば、２つの曲げ振動は重畳されて駆動体３の円周方向に
曲げ振動の進行波が作られる。
何故なら、一般に進行波は振幅をξとすれば ξ＝ξｏcos（ωｔ−kx）……（４） ξｏ：振幅ξの瞬時値 ｋ ：波数（２π／λ）、λ：波長 ｘ ：位置（円周方向にとる） で表せる。
（４）式は ξ＝ξｏ〔cos ωt cos kx＋sin ωt sin kx〕……
（５） と書き直せ、（５）式は進行波が、時間的にπ/2だけ位
相のずれた波cos ωｔとsin ωｔ、および位置的にπ/2
だけ位相のずれたcos kxとsin kxとのそれぞれの積の和
で得られることを示している。
（５） と書き直せ、（５）式は進行波が、時間的にπ/2だけ位
相のずれた波cos ωｔとsin ωｔ、および位置的にπ/2
だけ位相のずれたcos kxとsin kxとのそれぞれの積の和
で得られることを示している。
前述の説明より、圧電セラミック２は互いに位置的にπ
/2だけ位相のずれた電極群Ａ、Ｂを有しており、それぞ
れに時間的にπ/2だけ位相のずれた電圧を印加すれば駆
動体３に曲げ振動の進行波が作れる。
/2だけ位相のずれた電極群Ａ、Ｂを有しており、それぞ
れに時間的にπ/2だけ位相のずれた電圧を印加すれば駆
動体３に曲げ振動の進行波が作れる。
第４図は、駆動体３のＡ点が進行波によって、長軸2w、
短軸2uの楕円運動をしている様子を示し、駆動体３上に
置かれた動体６が楕円の頂点で接触することにより、波
の進行方向とは逆方向に ｖ＝ω・ｕ……（６） の速度で運動する様子を示している。
短軸2uの楕円運動をしている様子を示し、駆動体３上に
置かれた動体６が楕円の頂点で接触することにより、波
の進行方向とは逆方向に ｖ＝ω・ｕ……（６） の速度で運動する様子を示している。
即ち動体６は、任意の静圧で駆動体３に押しつけられて
駆動体３の表面に接触し、動体６と駆動体３の間の摩擦
力で波の進行方向とは逆方向に速度ｕで駆動される。外
部に対してなす仕事がこの摩擦力に対して無視できない
時には、動体６と駆動体３の間に滑りが生じ速度はｖよ
りも小さくなる。
駆動体３の表面に接触し、動体６と駆動体３の間の摩擦
力で波の進行方向とは逆方向に速度ｕで駆動される。外
部に対してなす仕事がこの摩擦力に対して無視できない
時には、動体６と駆動体３の間に滑りが生じ速度はｖよ
りも小さくなる。
発明が解決しようとする問題点 以上述べたように、従来の超音波モータは外部に仕事を
しようとすれば駆動体と動体間にすべりが起こり、動体
の速度（６）式で決まる速度ｖよりも小さくなる。
しようとすれば駆動体と動体間にすべりが起こり、動体
の速度（６）式で決まる速度ｖよりも小さくなる。
また従来のように、２つの電極群に印加する電気信号の
電圧値を一定にしておいても、温度や駆動体にかかる機
械的負荷が変化すれば、圧電セラミックの電極群Ａ、Ｂ
の電気インピーダンスがそれぞれ変わり、圧電セラミッ
クの電極群Ａ、Ｂに流入する電流値がそれぞれ変わる。
電圧値を一定にしておいても、温度や駆動体にかかる機
械的負荷が変化すれば、圧電セラミックの電極群Ａ、Ｂ
の電気インピーダンスがそれぞれ変わり、圧電セラミッ
クの電極群Ａ、Ｂに流入する電流値がそれぞれ変わる。
駆動体の弾性体表面上の質点の楕円運動の短軸2uは ｕ∝ξｏ∝Ｉ……（７） となり、弾性体の曲げ振動の振幅最大値ξｏ電流Ｉに比
例する。故に（７）式より、動体の速度が変化する。
例する。故に（７）式より、動体の速度が変化する。
即ち、圧電駆動体の２つの電極に印加する電気信号の電
圧値および印加時間、位相を一定にしておいても、超音
波モータの負荷がかわったり、温度が変化すれば、超音
波モータの速度が変わってしまう。
圧値および印加時間、位相を一定にしておいても、超音
波モータの負荷がかわったり、温度が変化すれば、超音
波モータの速度が変わってしまう。
そして、超音波モータの速度を制御するため、従来のよ
うに圧電体に印加する２つの電気信号の電圧値を同時に
同様に変えるのでは、２つの駆動端子から見たインピー
ダンスが異なった変化をする時には、制御性が悪くなっ
たり、制御範囲が狭くなり、超音波モータが負荷変動の
影響を受けるという問題を有する。
うに圧電体に印加する２つの電気信号の電圧値を同時に
同様に変えるのでは、２つの駆動端子から見たインピー
ダンスが異なった変化をする時には、制御性が悪くなっ
たり、制御範囲が狭くなり、超音波モータが負荷変動の
影響を受けるという問題を有する。
また、２つの電気信号の電圧値を同様に変える方法とし
て、圧電駆動体の駆動電気信号を作る電力増幅器のゲイ
ンを変えるか、電源電圧を変える方法があるが、これら
の方法では超音波モータの駆動回路が複雑になり、コス
トも高くなるという問題もある。
て、圧電駆動体の駆動電気信号を作る電力増幅器のゲイ
ンを変えるか、電源電圧を変える方法があるが、これら
の方法では超音波モータの駆動回路が複雑になり、コス
トも高くなるという問題もある。
本発明は、上記した従来例の課題である超音波モータの
速度変動を、周囲温度の変化、あるいは負荷の変動に拘
らず、正確に、または簡単に修正して一定の速度で超音
波モータを駆動することのできる超音波モータの駆動方
法を提供することを目的とする。
速度変動を、周囲温度の変化、あるいは負荷の変動に拘
らず、正確に、または簡単に修正して一定の速度で超音
波モータを駆動することのできる超音波モータの駆動方
法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記の問題を解決するために、本願の第１の発明は、弾
性体と互いに位置的に４分の１波長だけが位相がずれた
２つの電極群を有する圧電体を貼合わせて構成した圧電
駆動体と、前記圧電体の電極群に駆動電気信号を印加す
る駆動電気信号印加手段と、前記駆動体の弾性体上に設
置された可動体を有した超音波モータにおいて、前記駆
動電気信号印加手段によって前記電極群に印加された駆
動電気信号により前記駆動体に曲げ振動の進行波を励起
させて、前記可動体を移動させる超音波モータ駆動方法
であって、 前記駆動電気信号印加手段により、前記駆動電極群に
は、位相差はπ/2だけずれ且つ一方の駆動電気信号のみ
が１周期中での信号印加時間が制御された、個々に制御
された２つの駆動電気信号が印加されることを特徴とす
る超音波モータ駆動方法である。
性体と互いに位置的に４分の１波長だけが位相がずれた
２つの電極群を有する圧電体を貼合わせて構成した圧電
駆動体と、前記圧電体の電極群に駆動電気信号を印加す
る駆動電気信号印加手段と、前記駆動体の弾性体上に設
置された可動体を有した超音波モータにおいて、前記駆
動電気信号印加手段によって前記電極群に印加された駆
動電気信号により前記駆動体に曲げ振動の進行波を励起
させて、前記可動体を移動させる超音波モータ駆動方法
であって、 前記駆動電気信号印加手段により、前記駆動電極群に
は、位相差はπ/2だけずれ且つ一方の駆動電気信号のみ
が１周期中での信号印加時間が制御された、個々に制御
された２つの駆動電気信号が印加されることを特徴とす
る超音波モータ駆動方法である。
また本願の第２の発明は、弾性体と互いに位置的に４分
の１波長だけ位相がずれた２つの電極群を有する圧電体
を貼合わせて構成した圧電駆動体と、前記圧電体の電極
群に駆動電気信号を印加する駆動電気信号印加手段と、
前記駆動体の弾性体上に設置された可動体を有した超音
波モータにおいて、前記駆動電気信号印加手段によって
前記電極群に印加された駆動電気信号により前記駆動体
に曲げ振動の進行波を励起させて、前記可動体を移動さ
せる超音波モータ駆動方法であって、 前記駆動電気信号印加手段により、前記２つの駆動電極
群に印加する駆動電気信号の位相差をπ/2を基準として
可変に制御することを特徴とする超音波モータ駆動方法
である。
の１波長だけ位相がずれた２つの電極群を有する圧電体
を貼合わせて構成した圧電駆動体と、前記圧電体の電極
群に駆動電気信号を印加する駆動電気信号印加手段と、
前記駆動体の弾性体上に設置された可動体を有した超音
波モータにおいて、前記駆動電気信号印加手段によって
前記電極群に印加された駆動電気信号により前記駆動体
に曲げ振動の進行波を励起させて、前記可動体を移動さ
せる超音波モータ駆動方法であって、 前記駆動電気信号印加手段により、前記２つの駆動電極
群に印加する駆動電気信号の位相差をπ/2を基準として
可変に制御することを特徴とする超音波モータ駆動方法
である。
作用 上記の手段によれば、以下に述べる通り、曲げ振動の進
行波の振幅値を変化させることができ、もって動体の速
度を制御することができる。
行波の振幅値を変化させることができ、もって動体の速
度を制御することができる。
駆動体を構成する圧電セラミックに形成された２つの電
極群Ａ、Ｂに振幅の等しい、互いに時間的に位相のπ/2
だけずれた電気信号を印加すれば、（７）式より圧電セ
ラミックに流れた電流値に比例して曲げ振動の進行波が
励起され、進行波の最大振幅値ξｏに比例した楕円運動
の横成分2uが生じ（６）式で示された速度ｖで動体が運
動する。
極群Ａ、Ｂに振幅の等しい、互いに時間的に位相のπ/2
だけずれた電気信号を印加すれば、（７）式より圧電セ
ラミックに流れた電流値に比例して曲げ振動の進行波が
励起され、進行波の最大振幅値ξｏに比例した楕円運動
の横成分2uが生じ（６）式で示された速度ｖで動体が運
動する。
従って、駆動体中に励起された曲げ振動の振幅の瞬時値
ξｏを変えれば動体の速度は変わる。
ξｏを変えれば動体の速度は変わる。
従って、圧電セラミックに形成された２つの電極群に印
加される駆動電気信号のうち、一方の駆動電気信号の１
周期中での印加時間を変化させる本願の第１の発明によ
れば、駆動電気信号の電圧値を実効的に変えることがで
き、もって曲げ振動の振幅の瞬時値ξｏを変えて動体の
速度を制御することができるのである。
加される駆動電気信号のうち、一方の駆動電気信号の１
周期中での印加時間を変化させる本願の第１の発明によ
れば、駆動電気信号の電圧値を実効的に変えることがで
き、もって曲げ振動の振幅の瞬時値ξｏを変えて動体の
速度を制御することができるのである。
以下、この作用を詳述する。
第５図に示された信号波形の上に描かれたものは、一周
期中電圧を印加する時の波形で、下は上の波形よりも印
加時間を短かくしている。下の波形の駆動周波数成分は
上の波形の同成分より小さくなり、電圧値を実効的に変
えたこととなる。
期中電圧を印加する時の波形で、下は上の波形よりも印
加時間を短かくしている。下の波形の駆動周波数成分は
上の波形の同成分より小さくなり、電圧値を実効的に変
えたこととなる。
今、圧電セラミックの電極群のインピーダンスをZA、ZB
とし、それぞれに印加している電圧をVA、VBとすれば、 ξ＝Ｋ・（VA／ZA）・cos ωｔ・cos kx ＋Ｋ・（VB／ZB）・sin ωｔ・sin kx ＝ＫξＡcos ωt cos kx＋ＫξＢsin ωt sin kx ＝Ｋξ０cos（ωｔ−kx）……（８） K:比例定数 ＫξＡ＝KAVA／ZA、ＫξＢ＝KBVB／ZB ξｏ＝ξＡ＝ξＢとしている。
とし、それぞれに印加している電圧をVA、VBとすれば、 ξ＝Ｋ・（VA／ZA）・cos ωｔ・cos kx ＋Ｋ・（VB／ZB）・sin ωｔ・sin kx ＝ＫξＡcos ωt cos kx＋ＫξＢsin ωt sin kx ＝Ｋξ０cos（ωｔ−kx）……（８） K:比例定数 ＫξＡ＝KAVA／ZA、ＫξＢ＝KBVB／ZB ξｏ＝ξＡ＝ξＢとしている。
である。（６）、（７）式より動体の速度ｖは ｖ∝ω・ξｏ……（９） である。
今、一方の電極群の印加電圧VBを、１周期中の通電時間
をΔｔだけ短くすることにより、実効的にΔＶだけ小さ
くすれば、（８）式より ξ＝Ｋξｏcos ωｔ・cos kx＋Ｋ（ξｏ−Δξ０）si
n ωｔ・sin kx ＝Ｋ（ξｏ−Δξｏ）cos（ωｔ−kx）＋ＫΔξｏ
cos ωｔ・cos kx……（10） ΔξｏはΔＶによって減少した振幅 Δξｏ＝ＫΔV/ZB となり、（９）式よりω・Δξｏに比例した分だけ動体
の速度が低下する。（10）式の第２項は駆動体中にたつ
定在波であり動体の速度には寄与しない。
をΔｔだけ短くすることにより、実効的にΔＶだけ小さ
くすれば、（８）式より ξ＝Ｋξｏcos ωｔ・cos kx＋Ｋ（ξｏ−Δξ０）si
n ωｔ・sin kx ＝Ｋ（ξｏ−Δξｏ）cos（ωｔ−kx）＋ＫΔξｏ
cos ωｔ・cos kx……（10） ΔξｏはΔＶによって減少した振幅 Δξｏ＝ＫΔV/ZB となり、（９）式よりω・Δξｏに比例した分だけ動体
の速度が低下する。（10）式の第２項は駆動体中にたつ
定在波であり動体の速度には寄与しない。
しかし、定在波成分があまり大きくなると超音波モータ
の動作が不安定になるので、精密な制御が必要なときに
は定在波成分が小さくなるように、インピーダンスZA、
ZBのそれぞれの変化に応じて、１周期中の通電時間を制
御して印加電圧を実効的に変えて駆動する。
の動作が不安定になるので、精密な制御が必要なときに
は定在波成分が小さくなるように、インピーダンスZA、
ZBのそれぞれの変化に応じて、１周期中の通電時間を制
御して印加電圧を実効的に変えて駆動する。
次に、２つの電極群Ａ、Ｂに印加する２つの電気信号の
位相差をπ/2を基準として可変に制御する本願の第２の
発明では、以下に示す通り、曲げ振動の振幅の瞬時値ξ
ｏを可変でき、もって動体の速度を制御する。
位相差をπ/2を基準として可変に制御する本願の第２の
発明では、以下に示す通り、曲げ振動の振幅の瞬時値ξ
ｏを可変でき、もって動体の速度を制御する。
今、電極群Ｂに印加する電気信号の位相を、基準のπ/2
より−φだけずらせれば、 ξ＝ξｏcos ωｔ・cos kx＋ξｏ sin（ωｔ−φ）・
sin kx ＝ξｏ〔cosφ・cos（ωｔ−kx）＋cos ωｔ ｛cos kx−cos（kx−φ）｝〕……（12） となる。（12）式は進行波の振幅の瞬時値がξｏcosφ
になったことを意味し、動体の速度ｖがcosφ倍（Ｏc
os φ１）になる。
より−φだけずらせれば、 ξ＝ξｏcos ωｔ・cos kx＋ξｏ sin（ωｔ−φ）・
sin kx ＝ξｏ〔cosφ・cos（ωｔ−kx）＋cos ωｔ ｛cos kx−cos（kx−φ）｝〕……（12） となる。（12）式は進行波の振幅の瞬時値がξｏcosφ
になったことを意味し、動体の速度ｖがcosφ倍（Ｏc
os φ１）になる。
以上、述べたように、本願の第１及び第２の発明によれ
ば、制御精度の高い、もしくは制御が簡単に行える超音
波モータ駆動方法が実現できる。
ば、制御精度の高い、もしくは制御が簡単に行える超音
波モータ駆動方法が実現できる。
実施例 以下、本発明の実施例について図に従って説明を行な
う。
う。
（実施例１） 本願の第１の発明を、その一実施例に基づいて説明す
る。
る。
本実施例は、例えば外部負荷の変動や温度変化などによ
り圧電セラミックの電気インピーダンスが変わって動体
の速度が変化した時に、２つの電極群に印加する２つの
電気信号の一方の電気信号について、一周期中での電圧
印加時間を可変することにより動体の速度を制御するも
のである。
り圧電セラミックの電気インピーダンスが変わって動体
の速度が変化した時に、２つの電極群に印加する２つの
電気信号の一方の電気信号について、一周期中での電圧
印加時間を可変することにより動体の速度を制御するも
のである。
第６図は、本実施例の駆動方法を具現化した制御回路の
ブロック図である。同図および以下で使用する超音波モ
ータは電気的な役目がよくわかるように、駆動体を構成
する圧電セラミックのみを図示している。また圧電セラ
ミックの裏面は金属等の弾性体と接着されており、全面
アース電位としている。
ブロック図である。同図および以下で使用する超音波モ
ータは電気的な役目がよくわかるように、駆動体を構成
する圧電セラミックのみを図示している。また圧電セラ
ミックの裏面は金属等の弾性体と接着されており、全面
アース電位としている。
また第７図は、第６図のブロック図の働きを説明するた
めのタイミングチャートである。
めのタイミングチャートである。
第６図において、電極群Ａ、Ｂに印加された信号によっ
て励振された曲げ振動の進行波は、圧電効果を介して電
極Ｃによって検出され、駆動周波数成分のみを通過させ
るバンドパスフィルタ８を通して電力増幅器７に帰還す
る。このループによって駆動体はその共振周波数近傍で
自励発振をする。
て励振された曲げ振動の進行波は、圧電効果を介して電
極Ｃによって検出され、駆動周波数成分のみを通過させ
るバンドパスフィルタ８を通して電力増幅器７に帰還す
る。このループによって駆動体はその共振周波数近傍で
自励発振をする。
この発振信号は、90°位相器９を通って第７図の信号ａ
となる。信号ａは、絶対値回路11を通って信号ｂとな
り、電極Ｃの出力波形の定在波成分が小さくなるよう
に、比較回路12の制御端子（−端子）にある電圧レベル
が印加されると、比較回路12の出力は信号ｃとなり、信
号ｃでスイッチ回路13を制御すれば信号ｄが得られる。
となる。信号ａは、絶対値回路11を通って信号ｂとな
り、電極Ｃの出力波形の定在波成分が小さくなるよう
に、比較回路12の制御端子（−端子）にある電圧レベル
が印加されると、比較回路12の出力は信号ｃとなり、信
号ｃでスイッチ回路13を制御すれば信号ｄが得られる。
即ち、電極群Ｂに印加する信号は信号ｄとなり、第７図
で示されるように１周期について２t1だけ通電時間（電
圧印加時間）を短かくすることにより、圧電体の電極群
Ｂに印加する電気信号の動体の駆動に有効な駆動周波数
成分を小さくしている。
で示されるように１周期について２t1だけ通電時間（電
圧印加時間）を短かくすることにより、圧電体の電極群
Ｂに印加する電気信号の動体の駆動に有効な駆動周波数
成分を小さくしている。
この構成では電力増幅器10のゲインは一定でよく、簡単
な回路構成で超音波モータの動体の速度制御が可能であ
る。
な回路構成で超音波モータの動体の速度制御が可能であ
る。
（実施例２） 本願の第２の発明を、その一実施例を表す第８図に基づ
き説明する。
き説明する。
第６図に示した実施例は自励発振方式の場合を示してい
るが、他励発振方式でも同様に成立する。
るが、他励発振方式でも同様に成立する。
第８図は、他励発振方式の場合を示したものであり発振
回路14を有している。発振回路14は、駆動体の共振周波
数で発振するように調整される。15は可変移相器であ
り、電極群Ｂに印加する信号の位相を、π/2を基準にし
て可変位相器15の制御端子に電圧を印加することにより
可変している。
回路14を有している。発振回路14は、駆動体の共振周波
数で発振するように調整される。15は可変移相器であ
り、電極群Ｂに印加する信号の位相を、π/2を基準にし
て可変位相器15の制御端子に電圧を印加することにより
可変している。
これにより動体の速度を簡単に制御することができる。
本実施例においても電極Ｃの出力により、動体の速度が
安定になるように制御しているのは言うまでもない。
本実施例においても電極Ｃの出力により、動体の速度が
安定になるように制御しているのは言うまでもない。
発明の効果 以上述べたように、駆動電極群に、位相差はπ/2だけず
れ且つ一方の駆動電気信号のみが１周期中での信号印加
時間が制御された、個々に制御された２つの駆動電気信
号を印加する、あるいは２つの駆動電極群に印加する駆
動電気信号の位相差をπ/2を基準として可変に制御する
ことにより、速度制御精度の高いあるいは速度制御手段
の構成が簡単な超音波モータ装置の駆動方法を実現でき
るものである。
れ且つ一方の駆動電気信号のみが１周期中での信号印加
時間が制御された、個々に制御された２つの駆動電気信
号を印加する、あるいは２つの駆動電極群に印加する駆
動電気信号の位相差をπ/2を基準として可変に制御する
ことにより、速度制御精度の高いあるいは速度制御手段
の構成が簡単な超音波モータ装置の駆動方法を実現でき
るものである。
第１図は、従来の超音波モータの断面図 第２図は、同従来例モータに使用されている圧電セラミ
ックの形状と電極構造を示す平面図 第３図は、超音波モータの駆動体の振動状態を示すモデ
ル図 第４図は、超音波モータの動作原理の説明図 第５図は、電極群へ印加する電気信号の印加時間の制御
例を示す波形図 第６図は、本願の第１の発明の一実施例における制御系
のブロック図 第７図は、同実施例の制御系の主要ブロックにおける信
号波形図 第８図は、本願の第２の発明の一実施例における制御系
のブロック図である。 ７、10……電力増幅器、８……バンドパスフィルタ、９
……90°移相器、11……絶対値回路、12……比較回路、
13……スイッチ回路、14……発振回路、15……可変移相
器。
ックの形状と電極構造を示す平面図 第３図は、超音波モータの駆動体の振動状態を示すモデ
ル図 第４図は、超音波モータの動作原理の説明図 第５図は、電極群へ印加する電気信号の印加時間の制御
例を示す波形図 第６図は、本願の第１の発明の一実施例における制御系
のブロック図 第７図は、同実施例の制御系の主要ブロックにおける信
号波形図 第８図は、本願の第２の発明の一実施例における制御系
のブロック図である。 ７、10……電力増幅器、８……バンドパスフィルタ、９
……90°移相器、11……絶対値回路、12……比較回路、
13……スイッチ回路、14……発振回路、15……可変移相
器。
フロントページの続き (72)発明者 徳島 晃 同門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 大内 宏 同門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−176470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−216482（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】弾性体と互いに位置的に４分の１波長だけ
位相がずれた２つの電極群を有する圧電体を貼合わせて
構成した圧電駆動体と、前記圧電体の電極群に駆動電気
信号を印加する駆動電気信号印加手段と、前記駆動体の
弾性体上に設置された可動体を有した超音波モータにお
いて、前記駆動電気信号印加手段によって前記電極群に
印加された駆動電気信号により前記駆動体に曲げ振動の
進行波を励起させて、前記可動体を移動させる超音波モ
ータ駆動方法であって、 前記駆動電気信号印加手段により、前記駆動電極群に
は、位相差はπ/2だけずれ且つ一方の駆動電気信号のみ
が１周期中での信号印加時間が制御された、個々に制御
された２つの駆動電気信号が印加されることを特徴とす
る超音波モータ駆動方法。 - 【請求項２】弾性体と互いに位置的に４分の１波長だけ
位相がずれた２つの電極群を有する圧電体を貼合わせて
構成した圧電駆動体と、前記圧電体の電極群に駆動電気
信号を印加する駆動電気信号印加手段と、前記駆動体の
弾性体上に設置された可動体を有した超音波モータにお
いて、前記駆動電気信号印加手段によって前記電極群に
印加された駆動電気信号により前記駆動体に曲げ振動の
進行波を励起させて、前記可動体を移動させる超音波モ
ータ駆動方法であって、 前記駆動電気信号印加手段により、前記２つの駆動電極
群に印加する駆動電気信号の位相差をπ/2を基準として
可変に制御することを特徴とする超音波モータ駆動方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243692A JPH072022B2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 超音波モータ駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243692A JPH072022B2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 超音波モータ駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124275A JPS61124275A (ja) | 1986-06-12 |
| JPH072022B2 true JPH072022B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17107565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59243692A Expired - Lifetime JPH072022B2 (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 超音波モータ駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072022B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072027B2 (ja) * | 1986-06-18 | 1995-01-11 | キヤノン株式会社 | 振動波モ−タ−の速度制御回路 |
| JP2601268B2 (ja) * | 1987-03-09 | 1997-04-16 | セイコー電子工業株式会社 | 超音波モータ |
| JPH01148079A (ja) * | 1987-12-03 | 1989-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータの駆動装置 |
| JP2537996B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1996-09-25 | 松下電器産業株式会社 | 超音波モ―タ駆動装置 |
| EP0442469B1 (en) * | 1990-02-14 | 1995-07-26 | Nikon Corporation | Driving device for ultrasonic wave motor |
| JPH0937574A (ja) * | 1995-05-12 | 1997-02-07 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ及びその制御方法 |
| JP4529237B2 (ja) * | 2000-05-31 | 2010-08-25 | 株式会社ニコン | 振動アクチュエータ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59216482A (ja) * | 1983-05-20 | 1984-12-06 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モーター用入力電圧制御装置 |
| JPS60176470A (ja) * | 1984-02-21 | 1985-09-10 | Canon Inc | 振動波モータ用駆動装置 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP59243692A patent/JPH072022B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61124275A (ja) | 1986-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |