JP3311490B2 - Ultrasonic motor drive - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの駆動装
置、詳しくは、電気−機械エネルギー変換素子に駆動信
号を印加することにより、縦振動と屈曲振動とを励起す
る超音波振動子を具備する超音波モータの駆動装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for an ultrasonic motor, and more particularly, to an ultrasonic vibrator for exciting longitudinal vibration and bending vibration by applying a driving signal to an electro-mechanical energy conversion element. The present invention relates to an ultrasonic motor driving device provided.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電磁型モータに代わる新しいモー
タとして超音波モータが注目されている。この超音波モ
ータは、従来の電磁型モータに比べ以下のような利点を
有している。2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic motor has attracted attention as a new motor replacing an electromagnetic motor. This ultrasonic motor has the following advantages over a conventional electromagnetic motor.
【0003】(1)ギヤーなしで低速高推力が得られ
る。(1) A low speed and high thrust can be obtained without a gear.
【0004】(2)保持力が大きい。(2) The holding force is large.
【0005】(3)ストロークが長く、高分解能であ
る。(3) The stroke is long and the resolution is high.
【0006】(4)静粛性にとんでいる。(4) Quietness is achieved.
【0007】(5)磁気的ノイズを発生せず、また、ノ
イズの影響も受けない。(5) No magnetic noise is generated, and there is no influence of noise.
【0008】ここで、本出願人が先に特願平5−390
11号において提案した、超音波リニアモータを、図を
参照して説明する。Here, the present applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 5-390.
The ultrasonic linear motor proposed in No. 11 will be described with reference to the drawings.
【0009】まず、超音波振動子の構成について説明す
る。First, the configuration of the ultrasonic transducer will be described.
【0010】図9は、該従来の超音波振動子の一例を示
した外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view showing an example of the conventional ultrasonic vibrator.
【0011】図中、符号100は超音波振動子であり、
基本弾性体101の上部には、二次の共振屈曲振動のほ
ぼ腹に対応する部分に積層型圧電素子103が配置され
ている。また、該積層型圧電素子103は、保持用弾性
体102により基本弾性体101の上部において固定さ
れている。さらに、図示はしないが上記基本弾性体10
1の上面には2か所にネジ用のタップが形成されてお
り、上記保持用弾性体102はビスにより基本弾性体1
01に固定される。これにより、上記積層型圧電素子1
03は保持用弾性体102によりつき当てて保持され
る。In the figure, reference numeral 100 denotes an ultrasonic transducer,
On the upper part of the basic elastic body 101, a laminated piezoelectric element 103 is disposed at a portion corresponding to substantially the antinode of the secondary resonance bending vibration. The multilayer piezoelectric element 103 is fixed above the basic elastic body 101 by a holding elastic body 102. Further, although not shown, the basic elastic body 10
On the upper surface of the base 1, two taps for screws are formed, and the holding elastic body 102 is made of a basic elastic body 1 with screws.
01 is fixed. Thereby, the multilayer piezoelectric element 1
03 is held in contact with the elastic body 102 for holding.
【0012】上記基本弾性体101の正面中央部には保
持用の突起部104が設けられている。また、該基本弾
性体101の積層型圧電素子103が配置されている面
に対して反対側の面(被駆動体と接触する側の面)の屈
曲振動振幅が極大となる位置には摺動部材105が、た
とえばエポキシ系の接着剤を用いて接合されている。At the center of the front face of the basic elastic body 101, a holding projection 104 is provided. Also, the sliding is performed at a position where the bending vibration amplitude of the surface of the basic elastic body 101 opposite to the surface on which the laminated piezoelectric element 103 is arranged (the surface on the side in contact with the driven body) is maximized. The member 105 is joined using, for example, an epoxy-based adhesive.
【0013】次に、上記超音波振動子100の動作につ
いて説明する。Next, the operation of the ultrasonic transducer 100 will be described.
【0014】該超音波振動子100の寸法を適当に設定
することで一次の共振縦振動、及び二次の共振屈曲振動
がほぼ同一周波数で励起できる。図9において左側の積
層型圧電素子103から取り出されている電気端子を
A,GND(A相と呼ぶ)とし、右側の積層型圧電素子
103から取り出されている電気端子をB,GND(B
相と呼ぶ)とする。そこで、A相に周波数Frで所定の
振幅の交番電圧を印加し、B相に同一周波数、同振幅で
同位相の交番電圧を印加すると、一次の共振縦振動が励
起できる。次に、A相に周波数Frで同振幅の交番電圧
を印加し、B相に同一周波数、同振幅で逆位相の交番電
圧を印加すると二次の共振屈曲振動が励起できる。By appropriately setting the dimensions of the ultrasonic transducer 100, the primary resonance longitudinal vibration and the secondary resonance bending vibration can be excited at almost the same frequency. In FIG. 9, electrical terminals taken out of the left multilayer piezoelectric element 103 are denoted by A and GND (referred to as A phase), and electrical terminals taken out of the right multilayer piezoelectric element 103 are denoted by B and GND (B
Phase). Therefore, when an alternating voltage having a predetermined amplitude at a frequency Fr is applied to the A phase and an alternating voltage having the same frequency, the same amplitude and the same phase is applied to the B phase, the primary resonance longitudinal vibration can be excited. Next, when an alternating voltage having the same frequency and the same amplitude is applied to the A phase and an alternating voltage having the same frequency and the same amplitude and the opposite phase is applied to the B phase, the secondary resonance bending vibration can be excited.
【0015】さて、A相及びB相に周波数Frで同振幅
の交番電圧を印加し、その位相差を90度又は−90度
にすると一次の縦振動と二次の屈曲振動を同時に励起で
き、摺動部材105の位置に於て時計廻りまたは反時計
廻りの超音波楕円振動が励起できる。このとき該摺動部
材105の位置に対してジルコニアセラミクス材からな
る被駆動体を圧接すると該被駆動体は右方向または左方
向に駆動される。By applying an alternating voltage of the same amplitude at the frequency Fr to the A phase and the B phase and setting the phase difference to 90 degrees or -90 degrees, the primary longitudinal vibration and the secondary bending vibration can be excited simultaneously. At the position of the sliding member 105, clockwise or counterclockwise ultrasonic elliptical vibration can be excited. At this time, when a driven body made of a zirconia ceramic material is pressed against the position of the sliding member 105, the driven body is driven rightward or leftward.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平5−39011号に記載された超音波リニアモータ
においては、超音波振動子を長時間駆動して振動子の温
度が上昇すると、モータの推力や速さが低下してしまう
虞があった。すなわち、温度が上昇すると積層型圧電素
子と保持用弾性体との間の接着層の実効的なヤング率が
小さくなり、該積層型圧電素子の振動が基本弾性体に伝
達しにくくなる。これにより、高次振動モードが発生し
てしまい、モータの推力や速さが低下してしまうという
問題点が生じる。However, in the ultrasonic linear motor described in Japanese Patent Application No. 5-39011, when the ultrasonic vibrator is driven for a long time and the temperature of the vibrator rises, the motor is not driven. Thrust and speed may be reduced. That is, when the temperature rises, the effective Young's modulus of the adhesive layer between the laminated piezoelectric element and the holding elastic body decreases, and the vibration of the laminated piezoelectric element is less likely to be transmitted to the basic elastic body. As a result, a high-order vibration mode is generated, which causes a problem that the thrust and the speed of the motor are reduced.
【0017】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、振動子の温度上昇にも拘らず、高次振動モー
ドを抑えて、推力や速さの低下が生じない超音波モータ
の駆動装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and is intended to suppress the high-order vibration mode and to reduce the thrust and speed of the ultrasonic motor in spite of the temperature rise of the vibrator. It is intended to provide a device.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による超音波モータの駆動装置は、少なくと
も2個の積層型電気ー機械エネルギー変換素子に交番駆
動信号を印加することにより、縦振動と屈曲振動とを励
起する超音波振動子と、前記超音波振動子の振動を検出
する振動検出手段と、前記振動検出手段の出力を基に、
上記超音波振動子の使用温度範囲において高次モード周
波数成分が発生しないレベルの直流電圧を、前記積層型
電気ー機械エネルギー変換素子に印加するDC電源とを
具備することを特徴とする。Driving device for an ultrasonic motor that by the present invention in order to achieve the above object In order to achieve the above, applying an alternating drive signal to at least two stacked electric over mechanical energy conversion element An ultrasonic transducer that excites longitudinal vibration and bending vibration, and detects vibration of the ultrasonic transducer
Vibration detection means , based on the output of the vibration detection means ,
Higher mode circumferential in an operating temperature range of the ultrasonic vibrator
DC voltage at a level where no wave number component is generated
A DC power supply applied to the electro-mechanical energy conversion element .
【0019】本発明による上記超音波モータの駆動装置
は、前記振動検出手段の出力を前記DC電源にフィード
バックするフィードバック手段を、さらに具備してい
る。 [0019] by that drive of the ultrasonic motor of the present invention, the feed output of the vibration detecting means to the DC power supply
Further comprising feedback means for backing up
You.
【0020】本発明による上記超音波モータの駆動装置
は、前記振動検出手段の出力を前記DC電源にフィード
バックするフィードバック手段を具備し、前記フィード
バック手段は、前記振動検出手段の出力から前記高次モ
ード周波数成分のみを抜き出すフィルターを備えてい
る。 [0020] by that drive of the ultrasonic motor of the present invention, the feed output of the vibration detecting means to the DC power supply
A feedback means for backing up the feed
The back means outputs the higher-order mode from the output of the vibration detecting means.
Equipped with a filter that extracts only the
You.
【0021】[0021]
【作 用】本発明による上記超音波モータの駆動装置
は、少なくとも2個の積層型電気ー機械エネルギー変換
素子に交番駆動信号を印加することにより、超音波振動
子に縦振動と屈曲振動とが励起される。振動検出手段
は、この振動を検出し、その出力を基に、上記超音波振
動子の使用温度範囲において高次モード周波数成分が発
生しないレベルの直流電圧を、前記積層型電気ー機械エ
ネルギー変換素子にDC電源より印加する。Drive device by that the ultrasonic motor to the work for the present invention, by applying an alternating drive signal to at least two stacked electric over mechanical energy conversion element, bending vibration and the longitudinal vibration to the ultrasonic vibrator Is excited. Vibration detection means
Detects the vibration and outputs a DC voltage of a level at which no higher-order mode frequency component occurs in the operating temperature range of the ultrasonic vibrator based on the output of the vibration.
A DC power supply is applied to the energy conversion element .
【0022】本発明による上記超音波モータの駆動装置
は、フィードバック手段により、前記振動検出手段の出
力を前記DC電源にフィードバックする。 [0022] by that drive of the ultrasonic motor in the present invention, the feedback means, out of said vibration detecting means
The force is fed back to the DC power supply.
【0023】本発明による上記超音波モータの駆動装置
において、前記フィードバック手段は、フィルターによ
り前記振動検出手段の出力から前記高次モード周波数成
分のみを抜き出す。 [0023] In the driving device of the ultrasonic motor that by the present invention, the feedback means, the filter
From the output of the vibration detecting means.
Extract only the minutes.
【0024】[0024]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0025】図1は、本発明の第1実施例である超音波
モータの駆動装置の構成を示したブロック図である。以
下、信号の流れに沿って該超音波モータの駆動装置を説
明する。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a driving apparatus for an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the driving device of the ultrasonic motor will be described along the flow of signals.
【0026】図中、符号1は発振器であり、所定の駆動
周波数の駆動信号(交番電圧)が送出されるようになっ
ている。該発振器1からの出力信号は、まず増幅器3に
入力されて所定の増幅度で増幅され、その後、超音波振
動子10のA相の入力端子Aに印加される。また、上記
発振器1からの出力信号は移相器2にも入力され、該移
相器2においてその位相が+90度または−90度に移相さ
れる。そして、同移相器2からの出力信号は増幅器4に
おいて所定の増幅度で増幅された後、該超音波振動子1
0のB相の入力端子Bに印加される。また、上記増幅器
3,4の出力端、すなわち、該超音波振動子10のA相
及びB相の入力端子には図に示すように並列にDC電源
5が接続されている。In the figure, reference numeral 1 denotes an oscillator, which is adapted to transmit a drive signal (alternating voltage) having a predetermined drive frequency. The output signal from the oscillator 1 is first input to the amplifier 3, amplified at a predetermined amplification degree, and then applied to the A-phase input terminal A of the ultrasonic transducer 10. The output signal from the oscillator 1 is also input to the phase shifter 2, where the phase is shifted to +90 degrees or -90 degrees. The output signal from the phase shifter 2 is amplified by the amplifier 4 at a predetermined amplification degree, and then the ultrasonic transducer 1
0 is applied to the B-phase input terminal B. A DC power supply 5 is connected in parallel to the output terminals of the amplifiers 3 and 4, that is, the A-phase and B-phase input terminals of the ultrasonic transducer 10, as shown in the drawing.
【0027】上記DC電源5は、所定の直流電圧を生成
して出力するようになっており、上記超音波振動子10
における積層型圧電素子13(詳しく後述する)に該直
流電圧を印加するようになっている。The DC power supply 5 generates and outputs a predetermined DC voltage.
The DC voltage is applied to the laminated piezoelectric element 13 (described later in detail).
【0028】図2は、本第1実施例における上記超音波
振動子10を示した外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view showing the ultrasonic vibrator 10 according to the first embodiment.
【0029】たとえば黄銅材からなる基本弾性体11
は、中央上面に突部11aが形成された矩形状を呈し、
本実施例では、その寸法は該突部11aを除き、幅30m
m、奥行4mm、高さ7.5mmとなっている。なお、以下、該
超音波振動子に関する寸法は好ましい大きさを示すもの
であって、示される寸法以外の形状を呈する超音波振動
子も利用可能であることはいうまでもない。上記突部1
1aの寸法は、幅4mm、奥行4mm、高さ2.5mmとなってい
て、また、該基本弾性体11の正面中央部で、かつ底面
から6mmの位置には、直径φ2mmのステンレス材からなる
ピン14が圧入されている。For example, a basic elastic body 11 made of brass material
Has a rectangular shape in which a protrusion 11a is formed on the center upper surface,
In this embodiment, the size is 30 m width except for the protrusion 11a.
m, depth 4mm, height 7.5mm. Hereinafter, the dimensions related to the ultrasonic vibrator indicate preferable dimensions, and it goes without saying that an ultrasonic vibrator having a shape other than the indicated dimensions can also be used. The protrusion 1
The dimensions of 1a are 4 mm in width, 4 mm in depth, and 2.5 mm in height. A pin made of stainless steel having a diameter of φ2 mm is provided at the center of the front surface of the basic elastic body 11 and at a position 6 mm from the bottom surface. 14 is press-fitted.
【0030】また、上記基本弾性体11上面における上
記突部11aの両端には、電極処理された圧電素子を数
十枚から数百枚積層した積層型圧電素子13が配設され
ている。なお、本実施例においては、該積層型圧電素子
13は、トーキン株式会社製の積層型圧電素子NLA−
2×3×9を採用しており、その寸法は、2mm×3.1mm×
9mmである。該積層型圧電素子13の、両端以外の各圧
電素子の端面には、エポキシ系樹脂等により被覆されて
いる。なお、本実施例においては、該被覆厚は約20μm
となっている。また、図中、右側の積層型圧電素子13
からは電気端子が取り出されており、入力端子Aおよび
アース端子GND(A相と呼ぶ)を構成している。一
方、左側の積層型圧電素子13からも電気端子が取り出
されており、入力端子Bおよびアース端子GND(B相
と呼ぶ)を構成している。At both ends of the protrusion 11a on the upper surface of the basic elastic body 11, there are provided laminated piezoelectric elements 13 in which several tens to several hundreds of electrode-treated piezoelectric elements are laminated. In the present embodiment, the multilayer piezoelectric element 13 is a multilayer piezoelectric element NLA-
2 × 3 × 9 is adopted and its dimensions are 2mm × 3.1mm ×
9 mm. The end face of each piezoelectric element other than both ends of the laminated piezoelectric element 13 is coated with an epoxy resin or the like. In this embodiment, the coating thickness is about 20 μm
It has become. Also, in the figure, the right side of the laminated piezoelectric element 13
, An electric terminal is taken out, and constitutes an input terminal A and a ground terminal GND (referred to as an A phase). On the other hand, electric terminals are also taken out from the left-side laminated piezoelectric element 13 and constitute an input terminal B and a ground terminal GND (referred to as phase B).
【0031】上記基本弾性体11の下面、すなわち上記
積層型圧電素子13が配置されている面に対して反対側
の面(被駆動体と接触する側の面)には、2つの矩形状
(寸法:幅3mm、奥行4mm、厚み1mm)の駆動子15が配
設されている。該2つの駆動子15は、該超音波振動子
の共振屈曲振動の振動振幅が極大値を示す2箇所にそれ
ぞれ配置されており、該位置は、本超音波振動子では下
面両端部から9mmの位置となっている。また、上記駆動
子15は、たとえば樹脂にアルミナの砥粒を分散させた
砥石材料で構成されており、エポキシ系等の接着剤を用
いて接合されている。The lower surface of the basic elastic body 11, that is, the surface opposite to the surface on which the laminated piezoelectric element 13 is disposed (the surface on the side in contact with the driven body) has two rectangular shapes ( A driver 15 having dimensions (width: 3 mm, depth: 4 mm, thickness: 1 mm) is provided. The two drivers 15 are respectively arranged at two positions where the vibration amplitude of the resonance bending vibration of the ultrasonic vibrator shows a maximum value, and the position is 9 mm from both ends of the lower surface in the present ultrasonic vibrator. Position. The driver 15 is made of, for example, a grindstone material in which alumina abrasive grains are dispersed in a resin, and is joined using an epoxy-based adhesive or the like.
【0032】次に上記超音波振動子10の組立方法につ
いて図2を参照して説明する。Next, a method of assembling the ultrasonic vibrator 10 will be described with reference to FIG.
【0033】まず、基本弾性体11の突部11aの両側
面に、それぞれ積層型圧電素子13の一端面を当接させ
つつ、該基本弾性体11の上面に載設する。そして、そ
れぞれの積層型圧電素子13の他端面に、それぞれ保持
用弾性部材12(幅4mm、奥行4mm、高さ2.5mm)を当接
させながら、該基本弾性体11の上面に載設する。な
お、図示はしないが上記基本弾性体11の上面の、該保
持用弾性体12が載設される箇所にはネジ用のタップ部
が形成されており、図2に示すように上記保持用弾性体
12は2本のビス12aによりそれぞれ基本弾性体11
に固定される。これにより、積層型圧電素子13は、基
本弾性体11の突部11aと保持用弾性体12との間で
圧縮力をかけた状態で保持固定される。First, the piezoelectric element 13 is placed on the upper surface of the basic elastic body 11 with one end surfaces of the laminated piezoelectric element 13 being in contact with both side surfaces of the projection 11a of the basic elastic body 11, respectively. The holding elastic members 12 (width 4 mm, depth 4 mm, height 2.5 mm) are mounted on the upper surface of the basic elastic body 11 while the holding elastic members 12 (width 4 mm, depth 4 mm, height 2.5 mm) are in contact with the other end surfaces of the respective laminated piezoelectric elements 13. Although not shown, a tap portion for a screw is formed on the upper surface of the basic elastic body 11 where the elastic body for holding 12 is mounted, and as shown in FIG. The body 12 is made up of two basic elastic bodies 11 by two screws 12a.
Fixed to Thereby, the multilayer piezoelectric element 13 is held and fixed in a state where a compressive force is applied between the protrusion 11 a of the basic elastic body 11 and the holding elastic body 12.
【0034】さらに、上記積層型圧電素子13の一端面
と基本弾性体11の突部11aにおける対向面および該
積層型圧電素子13の他端面と保持用弾性体12におけ
る対向面とは、エポキシ系等の接着剤で固定される。ま
た、上記積層型圧電素子13の下面と基本弾性体11に
おける対向面とも、エポキシ系樹脂等を用いて接着され
る。さらに、上記保持用弾性体12の下面と基本弾性体
11における対向面ともエポキシ系等の接着剤により接
合される。Further, the one end face of the laminated piezoelectric element 13 and the opposing face of the projection 11a of the basic elastic body 11 and the other end face of the laminated piezoelectric element 13 and the opposing face of the holding elastic body 12 are epoxy-based. It is fixed with an adhesive such as. In addition, the lower surface of the multilayer piezoelectric element 13 and the opposing surface of the basic elastic body 11 are also bonded using an epoxy resin or the like. Further, the lower surface of the holding elastic body 12 and the opposing surface of the basic elastic body 11 are also joined by an epoxy-based adhesive or the like.
【0035】次に、本実施例における上記超音波振動子
10の動作について説明する。Next, the operation of the ultrasonic vibrator 10 in this embodiment will be described.
【0036】上記超音波振動子10は、上述した寸法の
形状を呈するとき、最大長さ方向の一次の共振縦振動お
よび最大面積を有する面内の二次の共振屈曲振動がほぼ
同一周波数Fr(53kHz〜56kHz)で励起できる。これに
基づき、まず、上記発振器1において、該周波数Fr
(53kHz〜56kHz)の駆動信号を生成・出力し、該出力信
号の一方が上記増幅器3において、たとえば振幅10Vp
−p(ピークトゥーピーク)の信号に増幅される。ま
た、該出力信号は他方において上記移相器2を経て増幅
器4で、たとえば振幅10Vp−pの信号に増幅される。When the ultrasonic vibrator 10 has the shape of the dimensions described above, the primary resonance longitudinal vibration in the maximum length direction and the secondary resonance bending vibration in the plane having the maximum area have substantially the same frequency Fr ( 53kHz-56kHz). Based on this, first, in the oscillator 1, the frequency Fr
(53 kHz to 56 kHz), and one of the output signals is output from the amplifier 3 to, for example, an amplitude of 10 Vp.
The signal is amplified to a -p (peak-to-peak) signal. On the other hand, the output signal is amplified by the amplifier 4 via the phase shifter 2 to a signal having an amplitude of, for example, 10 Vp-p.
【0037】これにより、上記超音波振動子10の入力
端子A,B(図1参照)には、周波数Fr(53kHz〜56k
Hz)、振幅10Vp−p、位相差±90度の交番電圧が印加
される。そして、該交番電圧が印加されると該超音波振
動子10には、上記駆動子15の位置で右回りまたは左
回りの超音波楕円振動が励起できる。このとき、該駆動
子15に被駆動体を押圧すると、被駆動体は左右に移動
する。Thus, the input terminals A and B (see FIG. 1) of the ultrasonic vibrator 10 have the frequency Fr (53 kHz to 56 k).
Hz), an alternating voltage having an amplitude of 10 Vp-p and a phase difference of ± 90 degrees is applied. When the alternating voltage is applied, clockwise or counterclockwise ultrasonic elliptical vibration can be excited in the ultrasonic transducer 10 at the position of the driver 15. At this time, when the driven body is pressed against the driver 15, the driven body moves right and left.
【0038】次に、本実施例における上記DC電源5で
生成される直流電圧の好適値の設定方法について説明す
る。なお、該好適値は、本出願人の実験に基づいて設定
されたものであり、以下、該設定の手段を示す。Next, a method of setting a preferred value of the DC voltage generated by the DC power supply 5 in this embodiment will be described. The preferred values are set based on experiments performed by the present applicant, and the means for setting are described below.
【0039】図3は、上記第1実施例の超音波モータの
駆動装置において、上記DC電源で生成される直流電圧
の好適値を設定する際の、超音波振動子の(a)正面
図、(b)背面図、(c)一側面図である。FIG. 3 is an (a) front view of the ultrasonic vibrator when setting a suitable value of the DC voltage generated by the DC power supply in the ultrasonic motor driving device of the first embodiment. (B) is a rear view, and (c) is a side view.
【0040】同図に示すように、上記超音波振動子10
の正面および背面の下部に、縦横の寸法が3mm×5mmで厚
さ0.2mmの振動検出圧電素子20(電気−機械エネルギ
ー変換素子の一種)を接着する。このとき、該超音波振
動子10の正面側には、分極の向きが互いに同一となる
ように2枚の振動検出圧電素子20を図示の如く接着
し、直列にリード線を配して電気端子F1を設けた。一
方、該超音波振動子10の背面側には、分極の向きが互
いに異なるように2枚の振動検出圧電素子20を図示の
如く接着し、直列にリード線を配して電気端子F2を設
けた。また、上記端子F1,F2からの出力信号は、図
示しない検出装置に入力され、該装置においてモニタさ
れるようになっている。As shown in FIG.
A vibration detecting piezoelectric element 20 (a type of electro-mechanical energy conversion element) having a vertical and horizontal dimension of 3 mm × 5 mm and a thickness of 0.2 mm is adhered to the lower part of the front and back of the device. At this time, two vibration detecting piezoelectric elements 20 are adhered on the front side of the ultrasonic vibrator 10 so that the polarization directions are the same, F1 was provided. On the other hand, on the back side of the ultrasonic vibrator 10, two vibration detecting piezoelectric elements 20 are adhered as shown in the drawing so that the polarization directions are different from each other, and a lead wire is arranged in series to provide an electric terminal F2. Was. The output signals from the terminals F1 and F2 are input to a detection device (not shown) and monitored by the detection device.
【0041】このように上記振動検出圧電素子20を配
置した後、上述したように超音波振動子10を振動させ
ると、上記端子F1からは一次の縦振動に比例した電気
出力が得られ、また、端子F2からは二次の屈曲振動に
比例した電気出力が得られる。そして、この検出結果よ
り、以下に示す好適値が設定される。When the ultrasonic transducer 10 is vibrated as described above after the vibration detecting piezoelectric element 20 is arranged as described above, an electric output proportional to the primary longitudinal vibration is obtained from the terminal F1. And an electric output proportional to the secondary bending vibration is obtained from the terminal F2. Then, based on the detection result, the following suitable values are set.
【0042】図4は、該実験において、初期状態(超音
波振動子の温度が室温と同じときで、本出願人による実
験では25℃である)において、上記端子F1,F2か
らの出力信号を示した線図である。FIG. 4 shows the output signals from the terminals F1 and F2 in the initial state (when the temperature of the ultrasonic vibrator is the same as the room temperature and the temperature is 25 ° C. in the experiment by the present applicant). FIG.
【0043】該図4に示すように、上記超音波振動子1
0の屈曲振動、縦振動は、共にほぼ正弦波状の振動であ
る。なお、このとき、超音波リニアモータの起動推力と
して400gf、無負荷速度として300mm/secが得られ
た。As shown in FIG. 4, the ultrasonic vibrator 1
The bending vibration and the longitudinal vibration of 0 are both substantially sinusoidal vibrations. At this time, the starting thrust of the ultrasonic linear motor was 400 gf, and the no-load speed was 300 mm / sec.
【0044】一方、図5は、該実験において、上記超音
波振動子の連続運転後の、上記端子F1,F2からの出
力信号を示した線図である。FIG. 5 is a diagram showing the output signals from the terminals F1 and F2 after the continuous operation of the ultrasonic vibrator in the experiment.
【0045】該実験によると、上記超音波振動子10を
連続して振動させると、該超音波振動子10の温度が6
0℃まで上昇した。このとき、端子F1,F2からの信
号は図5に示すようになった。この図からも明かなよう
に、超音波振動子の振動波形は、屈曲振動及び縦振動と
もに駆動基本周波数の他に高次モードの振動が見られ
る。また、このとき、超音波リニアモータの起動推力と
無負荷速度は上記初期状態の1/10程度に低下した。According to the experiment, when the ultrasonic vibrator 10 is continuously vibrated, the temperature of the ultrasonic vibrator 10
The temperature rose to 0 ° C. At this time, the signals from the terminals F1 and F2 are as shown in FIG. As is clear from this figure, in the vibration waveform of the ultrasonic vibrator, in both the bending vibration and the longitudinal vibration, a vibration in a higher mode is observed in addition to the driving fundamental frequency. At this time, the starting thrust and the no-load speed of the ultrasonic linear motor were reduced to about 1/10 of the initial state.
【0046】ところで、この状態のとき、すなわち、上
記超音波振動子10を連続して振動させた後、積層型圧
電素子13に対して該積層型圧電素子13が伸びようと
する方向の直流電圧を印加し、徐々に該電圧を上昇させ
ていくと高次振動モードが減少していき、該直流電圧が
50Vになると完全に図4に示した初期状態の振動に戻っ
た。また、このとき、超音波モータの特性も初期状態に
戻った。In this state, that is, after the ultrasonic vibrator 10 is continuously vibrated, a DC voltage is applied to the laminated piezoelectric element 13 in a direction in which the laminated piezoelectric element 13 tends to extend. When the voltage is gradually increased, the higher-order vibration mode decreases, and the DC voltage becomes
When the voltage reached 50 V, the vibration completely returned to the initial state shown in FIG. At this time, the characteristics of the ultrasonic motor also returned to the initial state.
【0047】上記第1実施例の超音波モータの駆動装置
においては、以上の実験結果から、上記DC電源5から
出力する直流電圧値を50Vと設定した。また、このよう
に設定された該超音波モータの駆動装置においては、超
音波振動子の温度が室温から60℃の範囲において超音
波モータの起動推力として400gf、無負荷速度として
300mm/secが得られたことも確認されている。In the driving apparatus for the ultrasonic motor according to the first embodiment, the DC voltage output from the DC power supply 5 was set to 50 V based on the above experimental results. Further, in the ultrasonic motor driving device set as described above, when the temperature of the ultrasonic vibrator is in the range of room temperature to 60 ° C., the starting thrust of the ultrasonic motor is 400 gf, and the no-load speed is 300 mm / sec. It has also been confirmed that this was done.
【0048】本第1実施例では、上述した方法で直流電
圧値を決定し、DC電源からの直流電圧を積層型圧電素
子に対して印加することで、超音波振動子の連続運転を
行い、該超音波振動子の温度が上昇しても、モータ特性
が低下することなく、安定した動作を続けることが可能
となった。In the first embodiment, the direct current voltage value is determined by the above-described method, and the direct current voltage from the DC power source is applied to the laminated piezoelectric element, whereby the ultrasonic vibrator is continuously operated. Even if the temperature of the ultrasonic vibrator rises, stable operation can be continued without deteriorating the motor characteristics.
【0049】なお、本第1実施例においては、超音波振
動子の最高温度が60℃である場合について述べたが、
超音波モータの使用環境によっては、超音波振動子の温
度が70℃ないし80℃に達する場合もある。このよう
な場合においては、該超音波振動子の温度に対応する直
流電圧、すなわち、同超音波振動子の高次振動モードを
減衰させる直流電圧を選択して積層型圧電素子13に対
して印加すればよい。In the first embodiment, the case where the maximum temperature of the ultrasonic vibrator is 60 ° C. has been described.
Depending on the usage environment of the ultrasonic motor, the temperature of the ultrasonic vibrator may reach 70 ° C. to 80 ° C. In such a case, a DC voltage corresponding to the temperature of the ultrasonic vibrator, that is, a DC voltage that attenuates a higher-order vibration mode of the ultrasonic vibrator is selected and applied to the multilayer piezoelectric element 13. do it.
【0050】また、上記DC電源から出力される直流電
圧は、超音波振動子に対して常時印加しておいてもよい
し、超音波モータの駆動時のみに印加してもよい。The DC voltage output from the DC power supply may be constantly applied to the ultrasonic vibrator or may be applied only when the ultrasonic motor is driven.
【0051】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【0052】図6は、本第2実施例の超音波モータの駆
動装置の構成を示したブロック図である。なお、図中、
上記第1実施例と同一の構成要素に対しては同一の符号
を付与しており、重複を避けるためここでの説明は省略
する。また、本第2実施例における超音波振動子は、上
記第1実施例と同等の超音波振動子を使用しているた
め、ここでの図示および説明は省略する。以下、信号の
流れに沿って該第2実施例の超音波モータの駆動装置を
説明する。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic motor driving device according to the second embodiment. In the figure,
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted to avoid duplication. Since the ultrasonic vibrator according to the second embodiment uses the same ultrasonic vibrator as that of the first embodiment, illustration and description thereof will be omitted. Hereinafter, the driving device of the ultrasonic motor according to the second embodiment will be described along the flow of signals.
【0053】発振器1より、上記第1実施例と同様に駆
動周波数Fr(53kHz〜56kHzの間の周波数)の駆動信号
が送出され、移相器2および増幅器3,4を経て上記超
音波振動子の入力端子A,B(図1参照)に、駆動周波
数Fr(53kHz〜56kHz)、振幅10Vp−p、位相差±90
度の交番電圧が印加されるようになっている。また、上
記超音波振動子の入力端子A,Bには、上記第1実施例
におけるDC電源5の代わりに、後述するAC−DCコ
ンバータ型DC電源6が並列に接続されている。 本第
2実施例における超音波振動子には、上述した振動検出
圧電素子20が予め配設されていると共に、上記電気端
子F1,F2が配設されている。そして、該振動検出圧
電素子20からのフィードバック信号は該端子F1また
は端子F2を介して加算された後、増幅器8において所
定の増幅度で増幅される。該増幅器8で増幅されたフィ
ードバック信号は、その後、カットオフ周波数が60kHz
程度であるハイパスフィルター7に入力されるようにな
っている。そして、該フィードバック信号はハイパスフ
ィルター7によりその高次モード周波数成分のみが抜き
出され出力される。A drive signal of a drive frequency Fr (frequency between 53 kHz and 56 kHz) is transmitted from the oscillator 1 in the same manner as in the first embodiment, and is passed through the phase shifter 2 and the amplifiers 3 and 4 to the ultrasonic vibrator. Input terminals A and B (see FIG. 1), drive frequency Fr (53 kHz to 56 kHz), amplitude 10 Vp-p, phase difference ± 90
Alternate voltage is applied. Also, instead of the DC power supply 5 in the first embodiment, an AC-DC converter type DC power supply 6 described later is connected in parallel to the input terminals A and B of the ultrasonic transducer. In the ultrasonic transducer according to the second embodiment, the above-described vibration detecting piezoelectric element 20 is provided in advance, and the electric terminals F1 and F2 are provided. Then, the feedback signal from the vibration detecting piezoelectric element 20 is added via the terminal F1 or the terminal F2, and then amplified by the amplifier 8 at a predetermined amplification degree. The feedback signal amplified by the amplifier 8 has a cutoff frequency of 60 kHz.
The high-pass filter 7 is input to the high-pass filter 7. Then, only the high-order mode frequency component is extracted from the feedback signal by the high-pass filter 7 and output.
【0054】この後、該信号はフィードバック型の上記
AC−DCコンバータ型DC電源6に入力されるように
なっている。また、該AC−DCコンバータ型DC電源
6からの出力である直流電圧は、上記超音波振動子の入
力端子Aおよび入力端子Bに印加されるようになってい
る。Thereafter, the signal is input to the AC-DC converter type DC power source 6 of the feedback type. A DC voltage output from the AC-DC converter type DC power supply 6 is applied to an input terminal A and an input terminal B of the ultrasonic transducer.
【0055】上記AC−DCコンバータ型DC電源6で
は、その交番入力信号が実効値ゼロとなるまで、出力と
しての直流電圧を徐々に増加させる作用をする。すなわ
ち、超音波振動子の高次振動モードに対応した周波数成
分が除去されるように、該直流電圧を制御する。ただ
し、発振現象を無くすために、本実施例では、該AC−
DCコンバータ型DC電源6の応答時間は数十msecない
し数secとした。The AC-DC converter type DC power supply 6 functions to gradually increase the DC voltage as an output until the alternating input signal becomes an effective value of zero. That is, the DC voltage is controlled so that a frequency component corresponding to the higher-order vibration mode of the ultrasonic transducer is removed. However, in order to eliminate the oscillation phenomenon, in this embodiment, the AC-
The response time of the DC converter type DC power supply 6 was set to several tens msec to several seconds.
【0056】なお、本実施例に述べた超音波モータの駆
動装置によれば、超音波振動子の温度が室温から60℃
の範囲において超音波モータの起動推力として400g
f、無負荷速度として300mm/secが得られた。According to the ultrasonic motor driving device described in this embodiment, the temperature of the ultrasonic vibrator is changed from room temperature to 60 ° C.
400 g as the starting thrust of the ultrasonic motor in the range of
f, 300 mm / sec as a no-load speed was obtained.
【0057】上記第2実施例の超音波モータの駆動装置
においては、上記第1実施例における効果に加え、常に
超音波振動子の振動を検出して高次モードの振動を除去
するように直流電圧を印加し、超音波モータ特性の低下
を防止したので、必要最低限の直流電圧が印加されるこ
とになり、積層型圧電素子における負担が軽減されると
いう効果を奏する。In the ultrasonic motor driving apparatus according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the direct current is applied so that the vibration of the ultrasonic vibrator is always detected and the vibration of the higher mode is removed. Since the voltage is applied to prevent the deterioration of the ultrasonic motor characteristics, the minimum necessary DC voltage is applied, and the effect of reducing the load on the multilayer piezoelectric element is achieved.
【0058】図7は、上記第2実施例の変形例を示す、
超音波振動子の正面図である。FIG. 7 shows a modification of the second embodiment.
It is a front view of an ultrasonic vibrator.
【0059】この図に示すように、該変形例は、振動検
出圧電素子を2枚要した上記第2実施例において該振動
検出圧電素子を1枚にした例である。この変形例の場合
には、得られるフィードバック信号は縦振動と屈曲振動
が合成されたものとなるが、より簡単な構成で上記第2
実施例と同様な効果を得ることができる。As shown in this figure, the modification is an example in which the vibration detecting piezoelectric element is reduced to one in the second embodiment requiring two vibration detecting piezoelectric elements. In the case of this modified example, the obtained feedback signal is a signal obtained by synthesizing the longitudinal vibration and the bending vibration.
An effect similar to that of the embodiment can be obtained.
【0060】図8は、本発明の第3実施例の超音波モー
タの駆動装置の構成を示したブロック図である。なお、
図中、上記第1,第2実施例と同一の構成要素に対して
は同一の符号を付与しており、重複を避けるためここで
の説明は省略する。また、本第3実施例における超音波
振動子は、上記第1実施例と同等の超音波振動子を使用
しているため、ここでの図示および説明は省略する。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a driving apparatus for an ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention. In addition,
In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those in the first and second embodiments, and description thereof will be omitted here to avoid duplication. Since the ultrasonic vibrator according to the third embodiment uses the same ultrasonic vibrator as that of the first embodiment, the illustration and description thereof are omitted here.
【0061】図8に示すように、本第3実施例において
は、電流検出回路として、ホール素子25を用いて超音
波振動子の振動を検出するようになっている。すなわ
ち、本実施例は、上記超音波振動子の入力端子A,Bに
流れる電流が該超音波振動子の振動速度に比例すること
に着目し、該入力端子A,Bの近傍に該入力電流を検出
するホール素子25を配設している。以下、信号の流れ
に沿って該第3実施例の超音波モータの駆動装置を説明
する。As shown in FIG. 8, in the third embodiment, the Hall element 25 is used as a current detection circuit to detect the vibration of the ultrasonic transducer. That is, the present embodiment focuses on the fact that the current flowing through the input terminals A and B of the ultrasonic vibrator is proportional to the vibration speed of the ultrasonic vibrator. Is provided. Hereinafter, the driving device of the ultrasonic motor according to the third embodiment will be described along the flow of signals.
【0062】まず、発振器1より、上記第1,第2実施
例と同様に駆動周波数Fr(53kHz〜56kHzの間の周波
数)の駆動信号が送出され、移相器2および増幅器3,
4を経て超音波振動子の入力端子A,B(図1参照)
に、駆動周波数Fr(53kHz〜56kHz)、振幅10Vp−
p、位相差±90度の交番電圧が印加されるようになって
いる。また、上記超音波振動子の入力端子A,Bには、
上記第1実施例におけるDC電源5の代わりに、後述す
るフィードバック型DC電源21が並列に接続されてい
る。なお、該フィードバック型DC電源21は、上記第
2実施例におけるAC−DCコンバータ型DC電源6と
同様な働きを行うようになっており、ここでの詳しい説
明は省略する。First, a drive signal of a drive frequency Fr (frequency between 53 kHz and 56 kHz) is transmitted from the oscillator 1 in the same manner as in the first and second embodiments, and the phase shifter 2 and the amplifiers 3 and 3 are driven.
4, input terminals A and B of the ultrasonic transducer (see FIG. 1)
In addition, drive frequency Fr (53kHz-56kHz), amplitude 10Vp-
p, an alternating voltage having a phase difference of ± 90 degrees is applied. The input terminals A and B of the ultrasonic transducer are
Instead of the DC power supply 5 in the first embodiment, a feedback DC power supply 21 described later is connected in parallel. The feedback DC power supply 21 performs the same function as the AC-DC converter DC power supply 6 in the second embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
【0063】上記超音波振動子の入力端子A,Bの近傍
に配設された上記ホール素子25からの出力信号は、増
幅器23,24で増幅され、上記第2実施例と同様なハ
イパスフィルター7を経てフィードバック型DC電源2
1に入力される。このハイパスフィルター7およびフィ
ードバック型DC電源21の動作は、上記第2実施例と
同様であるので、ここでの説明は省略する。The output signal from the Hall element 25 disposed near the input terminals A and B of the ultrasonic vibrator is amplified by amplifiers 23 and 24, and a high-pass filter 7 similar to the second embodiment is used. Feedback type DC power supply 2
1 is input. The operations of the high-pass filter 7 and the feedback DC power supply 21 are the same as those in the second embodiment, and the description thereof is omitted.
【0064】この第3実施例によると、上記超音波振動
子の入力端子A,Bに流れる電流が該超音波振動子の振
動速度に比例することを利用し(但し、振動子の制動容
量分は除く)ているので、超音波振動子に振動検出圧電
素子を配設することなく、上記第2実施例と同様な効果
を得ることができる。According to the third embodiment, the fact that the current flowing through the input terminals A and B of the ultrasonic vibrator is proportional to the vibration speed of the ultrasonic vibrator (however, the braking capacity of the vibrator is not sufficient) ), The same effect as in the second embodiment can be obtained without disposing a vibration detecting piezoelectric element on the ultrasonic vibrator.
【0065】一方、上記第2,第3実施例において、上
述したDC電源6,21に出力インピーダンスの高い電
源を使用する場合は、以下に示す変形例を構成すること
ができる。すなわち、該実施例において、上記ハイパス
フィルター7を省略し、新たにDC電源の電圧検出回路
(図示しない)を設けて該DC電源の出力電圧波形をモ
ニタし、超音波振動子への印加電圧を制御するものであ
る。これは、DC電源からの出力電圧が該電源に入力す
る高調波振動成分に比例して歪むことを利用したもので
あり、この出力電圧をモニタすることで超音波振動子へ
の印加電圧を制御することを可能とするものである。On the other hand, in the second and third embodiments, when a power supply having a high output impedance is used as the DC power supplies 6 and 21, the following modified examples can be configured. That is, in the present embodiment, the high-pass filter 7 is omitted, a voltage detection circuit (not shown) of the DC power supply is newly provided, the output voltage waveform of the DC power supply is monitored, and the voltage applied to the ultrasonic vibrator is reduced. To control. This utilizes the fact that the output voltage from the DC power supply is distorted in proportion to the harmonic vibration component input to the power supply. By monitoring this output voltage, the voltage applied to the ultrasonic transducer is controlled. It is possible to do.
【0066】さらに別の変形例として、振動検出用の圧
電素子は、上記第2,第3実施例においては、基本弾性
体の側面に設けたが、積層型圧電素子と保持用弾性体と
の間に設けてもよい。As a further modification, the piezoelectric element for detecting vibration is provided on the side surface of the basic elastic body in the second and third embodiments. It may be provided between them.
【0067】このような実施例によると、上記第1実施
例では、単純な構成により、積層型圧電素子に適切な直
流電圧を印加することにより、広い温度範囲に亘り超音
波モータの適正な特性を維持することができる。According to such an embodiment, in the first embodiment, by applying a proper DC voltage to the laminated piezoelectric element with a simple structure, the proper characteristics of the ultrasonic motor can be obtained over a wide temperature range. Can be maintained.
【0068】また、上記第2ないし第3実施例による
と、超音波振動子の振動を常にモニタして、高次振動モ
ードを除去するように直流電圧を印加するので、積層型
圧電素子の絶縁破壊を防止できるとともに、広い温度範
囲に亘り超音波モータの適正な特性を維持することがで
きる。Further, according to the second and third embodiments, since the vibration of the ultrasonic vibrator is constantly monitored and a DC voltage is applied so as to eliminate the higher-order vibration mode, the insulation of the laminated piezoelectric element is prevented. Breakdown can be prevented, and proper characteristics of the ultrasonic motor can be maintained over a wide temperature range.
【0069】なお、以上説明した上記各実施例の駆動装
置は、その対象となる超音波モータとしてリニア型超音
波モータを採用したが、これに限ることなく超音波振動
子の移動体を回転体とすれば回転型の超音波モータにも
適用できる。The above-described driving apparatus of each of the above embodiments employs a linear type ultrasonic motor as an ultrasonic motor to be applied to the driving apparatus. However, the present invention is not limited to this. Then, the present invention can be applied to a rotary ultrasonic motor.
【0070】また、上記各実施例においては、直流電圧
の値を2つの積層型圧電素子で同一としたが、実施例に
述べた目的を達成するために異なる値とした方が効果が
ある場合には異なる値でもよい。In each of the above embodiments, the value of the DC voltage is the same for the two stacked piezoelectric elements, but it is more effective to use different values to achieve the object described in the embodiment. May have different values.
【0071】[付記]以上詳述した如き本発明の実施態様
によれば、以下の如き構成を得ることができる。即ち、
(1)少なくとも2個の電気−機械エネルギー変換素子
に駆動信号を印加することにより、縦振動と屈曲振動と
を励起する超音波振動子と、上記電気−機械エネルギー
変換素子に直流電圧を印加するDC電源と、を具備する
超音波モータの駆動装置において、上記直流電圧は、上
記超音波振動子の使用温度範囲において駆動周波数以外
の振動数の高次モードが発生しないレベルの直流電圧で
あることを特徴とする超音波モータの駆動装置。[Appendix] According to the embodiment of the present invention as described in detail above, the following configuration can be obtained. That is,
(1) By applying a drive signal to at least two electro-mechanical energy conversion elements, an ultrasonic transducer that excites longitudinal vibration and bending vibration, and applying a DC voltage to the electro-mechanical energy conversion elements. And a DC power supply, wherein the DC voltage is a DC voltage at a level that does not generate a higher-order mode of a frequency other than the drive frequency in the operating temperature range of the ultrasonic vibrator. A driving device for an ultrasonic motor, comprising:
【0072】(2)少なくとも2個の電気−機械エネル
ギー変換素子に駆動信号を印加することにより、縦振動
と屈曲振動とを励起する超音波振動子と、この超音波振
動子の振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手
段からの出力信号に基づいて上記電気−機械エネルギー
変換素子に直流電圧を印加するDC電源と、を具備し
た、上記(1)に記載の超音波モータの駆動装置。(2) By applying a drive signal to at least two electro-mechanical energy conversion elements, an ultrasonic vibrator that excites longitudinal vibration and bending vibration, and the vibration of the ultrasonic vibrator is detected. The ultrasonic motor driving device according to (1), further comprising: a vibration detection unit; and a DC power supply that applies a DC voltage to the electro-mechanical energy conversion element based on an output signal from the vibration detection unit. .
【0073】(3)上記振動検出手段は、上記超音波振
動子に設けられた電気−機械エネルギー変換素子であ
る、上記(2)に記載の超音波モータ駆動装置。(3) The ultrasonic motor driving device according to (2), wherein the vibration detecting means is an electro-mechanical energy conversion element provided in the ultrasonic vibrator.
【0074】(4)上記振動検出手段は、上記超音波振
動子に印加される電圧検出回路または超音波振動子に流
れる電流検出回路である、上記(2)に記載の超音波モ
ータ駆動装置。(4) The ultrasonic motor driving device according to (2), wherein the vibration detecting means is a voltage detecting circuit applied to the ultrasonic vibrator or a current detecting circuit flowing through the ultrasonic vibrator.
【0075】(5)上記超音波振動子の振動を検出する
電気−機械エネルギー変換素子は圧電素子である、上記
(3)に記載の超音波モータ駆動装置。(5) The ultrasonic motor driving device according to (3), wherein the electromechanical energy conversion element for detecting the vibration of the ultrasonic transducer is a piezoelectric element.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動子の温度上昇にも拘らず、高次振動モードを抑えて、
推力や速さの低下が生じない超音波モータの駆動装置を
提供できる。As described above, according to the present invention, high-order vibration modes can be suppressed despite the temperature rise of the vibrator.
It is possible to provide an ultrasonic motor driving device that does not cause a decrease in thrust or speed.
【図1】本発明の第1実施例である超音波モータの駆動
装置の構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a driving device of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】上記第1実施例の超音波モータの駆動装置にお
ける超音波振動子を示した外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view showing an ultrasonic vibrator in the ultrasonic motor driving device of the first embodiment.
【図3】上記第1実施例の超音波モータの駆動装置にお
いて、DC電源で生成される直流電圧の好適値を設定す
る際の、超音波振動子の(a)正面図、(b)背面図、
(c)一側面図である。3A and 3B are a front view and a back view of an ultrasonic vibrator when setting a preferable value of a DC voltage generated by a DC power supply in the ultrasonic motor driving device according to the first embodiment. Figure,
(C) It is one side view.
【図4】上記第1実施例の超音波モータの駆動装置にお
いて、DC電源で生成される直流電圧の好適値を設定す
る際の、初期状態における、モニタ端子からの出力信号
を示した線図である。FIG. 4 is a diagram showing an output signal from a monitor terminal in an initial state when a suitable value of a DC voltage generated by a DC power supply is set in the ultrasonic motor driving device according to the first embodiment. It is.
【図5】上記第1実施例の超音波モータの駆動装置にお
いて、DC電源で生成される直流電圧の好適値を設定す
る際の、超音波振動子の連続運転後の、モニタ端子から
の出力信号を示した線図である。FIG. 5 is an output from a monitor terminal after continuous operation of the ultrasonic vibrator when setting a suitable value of a DC voltage generated by a DC power supply in the ultrasonic motor driving device according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing signals.
【図6】本発明の第2実施例の超音波モータの駆動装置
の構成を示したブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a driving device of an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention.
【図7】上記第2実施例の超音波モータの駆動装置の変
形例における、超音波振動子の正面図である。FIG. 7 is a front view of an ultrasonic transducer in a modified example of the ultrasonic motor driving device according to the second embodiment.
【図8】本発明の第3実施例の超音波モータの駆動装置
の構成を示したブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a driving device for an ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention.
【図9】従来の超音波モータの駆動装置における超音波
振動子の一例を示した外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view showing an example of an ultrasonic vibrator in a conventional ultrasonic motor driving device.
1…発振器 2…移相器 3,4…増幅器 5…DC電源 10…超音波振動子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oscillator 2 ... Phase shifter 3, 4 ... Amplifier 5 ... DC power supply 10 ... Ultrasonic vibrator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02N 2/00
Claims (3)
ギー変換素子に交番駆動信号を印加することにより、縦
振動と屈曲振動とを励起する超音波振動子と、前記超音波振動子の振動を検出する振動検出手段と 、前記振動検出手段の出力を基に 、上記超音波振動子の使
用温度範囲において高次モード周波数成分が発生しない
レベルの直流電圧を、前記積層型電気ー機械エネルギー
変換素子に印加するDC電源と、 を具備することを特徴とする超音波モータの駆動装置。1. An ultrasonic vibrator for exciting longitudinal vibration and bending vibration by applying an alternating drive signal to at least two stacked electro-mechanical energy conversion elements, and a vibration of said ultrasonic vibrator. A vibration detecting means for detecting , based on an output of the vibration detecting means, a DC voltage at a level at which no higher-order mode frequency component is generated in a working temperature range of the ultrasonic vibrator , the laminated electric-mechanical energy
A driving device for an ultrasonic motor, comprising: a DC power source applied to a conversion element .
フィードバックするフィードバック手段を、さらに具備
したことを特徴とする請求項1記載の超音波モータの駆
動装置。2. An output of said vibration detecting means is supplied to said DC power supply.
Further comprising feedback means for providing feedback
Ultrasonic motor driving apparatus according to claim 1, characterized in that the.
手段の出力から前記高次モード周波数成分のみを抜き出
すフィルターを備えていることを特徴とする請求項2記
載の超音波モータの駆動装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein the feedback means detects the vibration.
Extract only the higher-order mode frequency component from the output of the means
3. The ultrasonic motor driving device according to claim 2, further comprising a filter .
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|---|---|---|---|
| JP10578094A JP3311490B2 (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Ultrasonic motor drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10578094A JP3311490B2 (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Ultrasonic motor drive |
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|---|---|
| JPH07322652A JPH07322652A (en) | 1995-12-08 |
| JP3311490B2 true JP3311490B2 (en) | 2002-08-05 |
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ID=14416670
Family Applications (1)
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| JP10578094A Expired - Fee Related JP3311490B2 (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Ultrasonic motor drive |
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|---|---|
| JP (1) | JP3311490B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4770043B2 (en) * | 2001-03-27 | 2011-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric actuator driving device, piezoelectric actuator driving method, timepiece, and portable device |
| JP4794897B2 (en) * | 2005-04-26 | 2011-10-19 | オリンパス株式会社 | Ultrasonic motor |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP10578094A patent/JP3311490B2/en not_active Expired - Fee Related
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