JP2556403B2 - 超音波モータの位置検出方法 - Google Patents
超音波モータの位置検出方法Info
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- piezoelectric element
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Credit Cards Or The Like (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、搬送レール間に挾持
された振動子の移動位置を検出する超音波モータの位置
検出方法に関するものである。
された振動子の移動位置を検出する超音波モータの位置
検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、カードリーダは、駆動源としてＤ
Ｃモータを使用し、このＤＣモータに組み込まれたエン
コーダの出力パルスに基づきその回転角度位置を検出
し、精度の高い速度制御やパルスに同期したカードへの
データの書き込み・読み込みを行っている。近年、カー
ドリーダに、ＤＣモータに代えて、超音波モータを使用
しようと試みられている。この超音波モータを使用すれ
ば、搬送レール間に挾持されたセラミック振動子を駆動
信号に基づき超音波楕円振動させ、搬送レールに沿って
移動させることにより、カードを引き込んだり排出した
りすることが可能となる。カードリーダに超音波モータ
を使用するものとした場合、セラミック振動子の移動位
置を検出し、精度の高い速度制御やカードへのデータの
書き込み・読み込みを行うために、ＤＣモータの場合と
同様にエンコーダの組み込みが想定される。
Ｃモータを使用し、このＤＣモータに組み込まれたエン
コーダの出力パルスに基づきその回転角度位置を検出
し、精度の高い速度制御やパルスに同期したカードへの
データの書き込み・読み込みを行っている。近年、カー
ドリーダに、ＤＣモータに代えて、超音波モータを使用
しようと試みられている。この超音波モータを使用すれ
ば、搬送レール間に挾持されたセラミック振動子を駆動
信号に基づき超音波楕円振動させ、搬送レールに沿って
移動させることにより、カードを引き込んだり排出した
りすることが可能となる。カードリーダに超音波モータ
を使用するものとした場合、セラミック振動子の移動位
置を検出し、精度の高い速度制御やカードへのデータの
書き込み・読み込みを行うために、ＤＣモータの場合と
同様にエンコーダの組み込みが想定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンコ
ーダは比較的高価であり、超音波モータを使用したカー
ドリーダのコストダウンを阻害する要因となるものであ
った。
ーダは比較的高価であり、超音波モータを使用したカー
ドリーダのコストダウンを阻害する要因となるものであ
った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、搬送レールに圧電素
子を取り付け、駆動信号に基づく振動子の移動に伴う搬
送レールの振動を上記圧電素子によりモニタし、この圧
電素子のモニタ出力に基づき振動子の移動位置を検出す
るようにしたものである。
を解決するためになされたもので、搬送レールに圧電素
子を取り付け、駆動信号に基づく振動子の移動に伴う搬
送レールの振動を上記圧電素子によりモニタし、この圧
電素子のモニタ出力に基づき振動子の移動位置を検出す
るようにしたものである。
【０００５】
【作用】したがってこの発明によれば、例えば、圧電素
子を搬送レールに複数取り付けるものとすれば、最大モ
ニタ出力を出している圧電素子の近辺、すなわち最大振
動を検出している圧電素子の近辺に、振動子が移動位置
しているものと判断できる。また、例えば、圧電素子を
搬送レールの始端位置あるいは終端位置に取り付けるも
のとすれば、その圧電素子のモニタ出力の大きさ、すな
わち振動する搬送レールの振幅の大きさに比例して、振
動子の移動位置を検出することができる。
子を搬送レールに複数取り付けるものとすれば、最大モ
ニタ出力を出している圧電素子の近辺、すなわち最大振
動を検出している圧電素子の近辺に、振動子が移動位置
しているものと判断できる。また、例えば、圧電素子を
搬送レールの始端位置あるいは終端位置に取り付けるも
のとすれば、その圧電素子のモニタ出力の大きさ、すな
わち振動する搬送レールの振幅の大きさに比例して、振
動子の移動位置を検出することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明に係る超音波モータの位置検出
方法を詳細に説明する。
方法を詳細に説明する。
【０００７】図１はこの超音波モータの位置検出方法の
適用された超音波モータの要部を示す概略構造図であ
る。同図において、１はセラミック振動子、２−１，２
−２は搬送レール、３は振動子保持機構である。
適用された超音波モータの要部を示す概略構造図であ
る。同図において、１はセラミック振動子、２−１，２
−２は搬送レール、３は振動子保持機構である。
【０００８】振動子１は搬送レール２−１と２−２との
間に挾持されている。振動子保持機構３は、搬送レール
２−１側に接するローラ３−１，３−２と、搬送レール
２−２側に接するローラ３−３，３−４と、これらロー
ラ３−１〜３−４の軸支された保持板３−５とを備え、
図示Ａ，Ｂ方向へ搬送レール２−１，２−２に沿って振
動子１を移動自在に保持している。搬送レール２−１の
ローラ３−１，３−２と接する面には、振動子１の移動
方向へ所定間隔で、圧電素子として圧電セラミック４−
１〜４−３が埋設固定（接着）されている（図２参
照）。
間に挾持されている。振動子保持機構３は、搬送レール
２−１側に接するローラ３−１，３−２と、搬送レール
２−２側に接するローラ３−３，３−４と、これらロー
ラ３−１〜３−４の軸支された保持板３−５とを備え、
図示Ａ，Ｂ方向へ搬送レール２−１，２−２に沿って振
動子１を移動自在に保持している。搬送レール２−１の
ローラ３−１，３−２と接する面には、振動子１の移動
方向へ所定間隔で、圧電素子として圧電セラミック４−
１〜４−３が埋設固定（接着）されている（図２参
照）。
【０００９】図３はこの超音波モータ５に付設された駆
動制御回路を示すブロック構成図である。同図におい
て、６はＣＰＵ、７はプログラマブル発振器、８は移相
器、９−１，９−２はアンプ、１０−１〜１０−３はレ
ベル変換器である。
動制御回路を示すブロック構成図である。同図におい
て、６はＣＰＵ、７はプログラマブル発振器、８は移相
器、９−１，９−２はアンプ、１０−１〜１０−３はレ
ベル変換器である。
【００１０】この駆動制御回路により超音波モータ５は
その速度が制御される。すなわち、ＣＰＵ６の出力ポー
ト６−１からの指令を受けて、プログラマブル発振器７
が所定周波数の信号を出力する。この発振信号は、移相
器８，アンプ９を経て、駆動信号として超音波モータ５
へ与えられる。この駆動信号を受けて、振動子１が搬送
レール２−１と２−２との間で超音波楕円振動し、搬送
レール２−１，２−２に沿って移動する。Ａ方向への移
動中、ＣＰＵ６の出力ポート６−２から方向切り換え指
令を移相器８が受ければ、振動子１の移動方向はＢ方向
へ切り換わる。Ｂ方向への移動中、出力ポート６−２か
ら方向切り換え指令を移相器８が受ければ、振動子１の
移動方向はＡ方向へ切り換わる。
その速度が制御される。すなわち、ＣＰＵ６の出力ポー
ト６−１からの指令を受けて、プログラマブル発振器７
が所定周波数の信号を出力する。この発振信号は、移相
器８，アンプ９を経て、駆動信号として超音波モータ５
へ与えられる。この駆動信号を受けて、振動子１が搬送
レール２−１と２−２との間で超音波楕円振動し、搬送
レール２−１，２−２に沿って移動する。Ａ方向への移
動中、ＣＰＵ６の出力ポート６−２から方向切り換え指
令を移相器８が受ければ、振動子１の移動方向はＢ方向
へ切り換わる。Ｂ方向への移動中、出力ポート６−２か
ら方向切り換え指令を移相器８が受ければ、振動子１の
移動方向はＡ方向へ切り換わる。
【００１１】今、Ｂ方向への終端移動位置を始端位置と
し、この始端位置から振動子１がＡ方向へ移動するもの
とすると、圧電セラミック４−１，４−２，４−３は次
にような起電力を生じる。すなわち、搬送レール２−
１，２−２は、振動子１の超音波楕円振動を受けて、微
少振動（屈曲振動波＋表面波）する。ローラ３−１が通
過すると、圧電セラミック４−１，４−２，４−３は、
搬送レール２−１の振動およびその振動によるローラ３
−１の面接触圧の変化により、図４に（イ）で示すよう
なその振幅が大きく変動する起電力を生ずる。なお、図
４に示す（ロ）は、振動子１の通過時の起電力の振幅変
動を示す。
し、この始端位置から振動子１がＡ方向へ移動するもの
とすると、圧電セラミック４−１，４−２，４−３は次
にような起電力を生じる。すなわち、搬送レール２−
１，２−２は、振動子１の超音波楕円振動を受けて、微
少振動（屈曲振動波＋表面波）する。ローラ３−１が通
過すると、圧電セラミック４−１，４−２，４−３は、
搬送レール２−１の振動およびその振動によるローラ３
−１の面接触圧の変化により、図４に（イ）で示すよう
なその振幅が大きく変動する起電力を生ずる。なお、図
４に示す（ロ）は、振動子１の通過時の起電力の振幅変
動を示す。
【００１２】圧電セラミック４−１，４−２，４−３の
生ずる起電力は、レベル変換器１０−１，１０−２，１
０−３にてレベル交換され、ＣＰＵ６へ与えられる。Ｃ
ＰＵ６は、レベル変換器１０−１，１０−２，１０−３
を介して与えられる起電力に基づき、どの圧電セラミッ
ク４が最大起電力を出しているかを調べ、最大起電力を
出している圧電セラミック４の近辺を振動子１の現在の
移動位置と判断する。すなわち、ＣＰＵ６は、圧電セラ
ミック４−１，４−２，４−３の生ずる起電力をモニタ
出力として、振動子１の現在の移動位置を検出し、この
現在の移動位置とこれに対応する理想移動位置との比較
により、現在の移動位置が理想移動位置よりも前方にあ
れば振動子１の移動速度をアップし、後方にあれば振動
子１の移動速度をダウンする。
生ずる起電力は、レベル変換器１０−１，１０−２，１
０−３にてレベル交換され、ＣＰＵ６へ与えられる。Ｃ
ＰＵ６は、レベル変換器１０−１，１０−２，１０−３
を介して与えられる起電力に基づき、どの圧電セラミッ
ク４が最大起電力を出しているかを調べ、最大起電力を
出している圧電セラミック４の近辺を振動子１の現在の
移動位置と判断する。すなわち、ＣＰＵ６は、圧電セラ
ミック４−１，４−２，４−３の生ずる起電力をモニタ
出力として、振動子１の現在の移動位置を検出し、この
現在の移動位置とこれに対応する理想移動位置との比較
により、現在の移動位置が理想移動位置よりも前方にあ
れば振動子１の移動速度をアップし、後方にあれば振動
子１の移動速度をダウンする。
【００１３】図５は超音波モータ５に付設された駆動制
御回路の他の実施例を示すブロック構成図である。この
駆動制御回路においては、プログラマブル発振器７に代
えて電圧／周波数変換器（ＶＣＯ）１１を用いるものと
し、この電圧／周波数変換器１１より移相器８へ発振信
号を出力するものとしている。そして、レベル変換器１
０−１，１０−２，１０−３を介する圧電セラミック４
−１，４−２，４−３からのモニタ出力を電圧／周波数
変換器１１へ与えるものとし、このモニタ出力に基づく
振動子１の現在の移動位置とこれに対応する理想移動位
置との比較により、現在の移動位置が理想移動位置より
も前方にあれば振動子１の移動速度をアップし、後方に
あれば振動子１の移動速度をダウンする。
御回路の他の実施例を示すブロック構成図である。この
駆動制御回路においては、プログラマブル発振器７に代
えて電圧／周波数変換器（ＶＣＯ）１１を用いるものと
し、この電圧／周波数変換器１１より移相器８へ発振信
号を出力するものとしている。そして、レベル変換器１
０−１，１０−２，１０−３を介する圧電セラミック４
−１，４−２，４−３からのモニタ出力を電圧／周波数
変換器１１へ与えるものとし、このモニタ出力に基づく
振動子１の現在の移動位置とこれに対応する理想移動位
置との比較により、現在の移動位置が理想移動位置より
も前方にあれば振動子１の移動速度をアップし、後方に
あれば振動子１の移動速度をダウンする。
【００１４】なお、上述した各実施例においては、搬送
レール２−１側に圧電セラミック４−１〜４−３を設け
るものとしたが、搬送レール２−２側に設けるものとし
てもよい。また、圧電セラミック４は３つに限るもので
はなく、さらに圧電セラミック４の個数を増すことによ
り、移動位置の検出分解能を上げることができる。
レール２−１側に圧電セラミック４−１〜４−３を設け
るものとしたが、搬送レール２−２側に設けるものとし
てもよい。また、圧電セラミック４は３つに限るもので
はなく、さらに圧電セラミック４の個数を増すことによ
り、移動位置の検出分解能を上げることができる。
【００１５】図６は本発明に係る超音波モータの位置検
出方法の適用された超音波モータの他の実施例の要部を
示す概略構造図である。同図において、図１と同一符号
は同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略す
る。この実施例では、搬送レール２−１の図示Ｂ方向へ
の終端移動位置を始端位置とし、この始端位置にその一
端面を他へ固定しその他端面を搬送レール２−２に接触
させて、圧電セラミック１２を設けている。
出方法の適用された超音波モータの他の実施例の要部を
示す概略構造図である。同図において、図１と同一符号
は同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略す
る。この実施例では、搬送レール２−１の図示Ｂ方向へ
の終端移動位置を始端位置とし、この始端位置にその一
端面を他へ固定しその他端面を搬送レール２−２に接触
させて、圧電セラミック１２を設けている。
【００１６】この超音波モータ１３では、駆動信号を受
けて、振動子１が搬送レール２−１と２−２との間で超
音波楕円振動し、搬送レール２−１，２−２に沿って移
動する。図示Ａ方向への移動中、方向切り換え指令がで
れば、振動子１の移動方向は図示Ｂ方向へ切り換わる。
Ｂ方向への移動中、方向切り換え指令がでれば、振動子
１の移動方向はＡ方向へ切り換わる。
けて、振動子１が搬送レール２−１と２−２との間で超
音波楕円振動し、搬送レール２−１，２−２に沿って移
動する。図示Ａ方向への移動中、方向切り換え指令がで
れば、振動子１の移動方向は図示Ｂ方向へ切り換わる。
Ｂ方向への移動中、方向切り換え指令がでれば、振動子
１の移動方向はＡ方向へ切り換わる。
【００１７】今、上記始端位置から振動子１がＡ方向へ
移動するものとすると、振動子１の超音波楕円振動の影
響を受ける搬送レール２−２の振動に応じて、圧電セラ
ミック１２が起電力を生ずる。すなわち、搬送レール２
−１，２−２は、振動子１の超音波楕円振動を受けて、
微少振動（屈曲振動波＋表面波）する。この微少振動に
より、例えば、振動子１が図７に示すｔ1 点に移動位置
する場合には、図８（ａ）に示すような小さい振幅で変
動する起電力が圧電セラミック１２に生ずる。そして、
振動子１が図７に示すｔ2 点，ｔ3 点へと移動位置する
につれて、図８（ｂ），（ｃ）に示すように圧電セラミ
ック１２に生ずる起電力の振幅変動は大きくなる。
移動するものとすると、振動子１の超音波楕円振動の影
響を受ける搬送レール２−２の振動に応じて、圧電セラ
ミック１２が起電力を生ずる。すなわち、搬送レール２
−１，２−２は、振動子１の超音波楕円振動を受けて、
微少振動（屈曲振動波＋表面波）する。この微少振動に
より、例えば、振動子１が図７に示すｔ1 点に移動位置
する場合には、図８（ａ）に示すような小さい振幅で変
動する起電力が圧電セラミック１２に生ずる。そして、
振動子１が図７に示すｔ2 点，ｔ3 点へと移動位置する
につれて、図８（ｂ），（ｃ）に示すように圧電セラミ
ック１２に生ずる起電力の振幅変動は大きくなる。
【００１８】つまり、振動子１が始端位置から遠ざかる
のに比例して、圧電セラミック１２に生ずる起電力の振
幅変動は大きくなる。ここで、圧電セラミック１２に生
ずる起電力をモニタ出力としてレベル変換し、ＣＰＵ内
部に構成したＡ／Ｄコンバータへ与える。この場合、Ａ
／Ｄコンバータのレベルは、振動子１の始端位置からの
移動距離Ｌに比例して図９に示すようになる。
のに比例して、圧電セラミック１２に生ずる起電力の振
幅変動は大きくなる。ここで、圧電セラミック１２に生
ずる起電力をモニタ出力としてレベル変換し、ＣＰＵ内
部に構成したＡ／Ｄコンバータへ与える。この場合、Ａ
／Ｄコンバータのレベルは、振動子１の始端位置からの
移動距離Ｌに比例して図９に示すようになる。
【００１９】したがって、ＣＰＵ内部のタイマを利用
し、振動子１の移動開始と同時にタイマーをスタートさ
せると共に現在のＡ／Ｄコンバータのレベルを記憶し
（図１０に示すステップ１０１）、タイマーの値と刻々
のＡ／Ｄコンバータのレベルとを比較し（ステップ１０
２）、タイマーの値よりもＡ／Ｄコンバータのレベルが
小さければ振動子１の移動速度をアップし（ステップ１
０３）、タイマーの値よりもＡ／Ｄコンバータのレベル
が大きければ振動子１の移動速度をダウンする（ステッ
プ１０４）ものとすれば、超音波モータ１３の精度の高
い速度制御が実現できる。
し、振動子１の移動開始と同時にタイマーをスタートさ
せると共に現在のＡ／Ｄコンバータのレベルを記憶し
（図１０に示すステップ１０１）、タイマーの値と刻々
のＡ／Ｄコンバータのレベルとを比較し（ステップ１０
２）、タイマーの値よりもＡ／Ｄコンバータのレベルが
小さければ振動子１の移動速度をアップし（ステップ１
０３）、タイマーの値よりもＡ／Ｄコンバータのレベル
が大きければ振動子１の移動速度をダウンする（ステッ
プ１０４）ものとすれば、超音波モータ１３の精度の高
い速度制御が実現できる。
【００２０】なお、上述した実施例においては、圧電セ
ラミック１２を搬送レール２−１の始端位置に取り付け
るものとしたが、終端位置に取り付けるものとしてもよ
く、搬送レール２−２側へ取り付けるものとしてもよ
い。
ラミック１２を搬送レール２−１の始端位置に取り付け
るものとしたが、終端位置に取り付けるものとしてもよ
く、搬送レール２−２側へ取り付けるものとしてもよ
い。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、搬送レールに圧電素子を取り付け、駆動
信号に基づく振動子の移動に伴う搬送レールの振動を上
記圧電素子によりモニタし、この圧電素子のモニタ出力
に基づき振動子の移動位置を検出するようにしたので、
エンコーダを用いることなく精度の高い速度制御を実現
することができ、またカードへのデータの書き込み・読
み込みを行うことも可能であり、超音波モータを使用し
たカードリーダのコストダウンを促進することができる
ようになる。
発明によれば、搬送レールに圧電素子を取り付け、駆動
信号に基づく振動子の移動に伴う搬送レールの振動を上
記圧電素子によりモニタし、この圧電素子のモニタ出力
に基づき振動子の移動位置を検出するようにしたので、
エンコーダを用いることなく精度の高い速度制御を実現
することができ、またカードへのデータの書き込み・読
み込みを行うことも可能であり、超音波モータを使用し
たカードリーダのコストダウンを促進することができる
ようになる。
【図１】本発明に係る超音波モータの位置検出方法の適
用された超音波モータの要部を示す概略構成図。
用された超音波モータの要部を示す概略構成図。
【図２】図１におけるII−II線断面図。
【図３】この超音波モータに付設された駆動制御回路を
示すブロック構成図。
示すブロック構成図。
【図４】この超音波モータにおいてその圧電セラミック
に生じる起電力の振幅変動を示す図。
に生じる起電力の振幅変動を示す図。
【図５】この超音波モータに付設された駆動制御回路の
他の実施例を示すブロック構成図。
他の実施例を示すブロック構成図。
【図６】本発明に係る超音波モータの位置検出方法の適
用された超音波モータの他の実施例を示す概略構成図。
用された超音波モータの他の実施例を示す概略構成図。
【図７】この超音波モータにおける振動子の移動状況を
示す図。
示す図。
【図８】この振動子の移動状況に対応して圧電セラミッ
クに生ずる起電力の振幅変動を示す図。
クに生ずる起電力の振幅変動を示す図。
【図９】振動子の始端位置からの移動距離Ｌに比例した
Ａ／Ｄのコンバータのレベル変化を示す図。
Ａ／Ｄのコンバータのレベル変化を示す図。
【図１０】この超音波モータの速度制御の流れを示すフ
ローチャート。
ローチャート。
１ セラミック振動子 ２−１，２−２ 搬送レール ３−１〜３−４ ローラ ４−１〜４−３ 圧電セラミック ５ 超音波モータ ６ ＣＰＵ ７ プログラマブル発振器 １０−１〜１０−３ レベル変換器
Claims (1)
- 【請求項１】 搬送レール間に挾持された振動子と、前
記搬送レールに取り付けられた圧電素子とを備え、駆動
信号に基づく前記振動子の移動に伴う前記搬送レールの
振動を前記圧電素子によりモニタし、この圧電素子のモ
ニタ出力に基づき前記振動子の移動位置を検出するよう
にしたことを特徴とする超音波モータの位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225328A JP2556403B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 超音波モータの位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225328A JP2556403B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 超音波モータの位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545150A JPH0545150A (ja) | 1993-02-23 |
| JP2556403B2 true JP2556403B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=16827633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3225328A Expired - Fee Related JP2556403B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 超音波モータの位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556403B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3225328A patent/JP2556403B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545150A (ja) | 1993-02-23 |
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