JPH0755067B2 - Ultrasonic motor device - Google Patents
Ultrasonic motor deviceInfo
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- JPH0755067B2 JPH0755067B2 JP2040613A JP4061390A JPH0755067B2 JP H0755067 B2 JPH0755067 B2 JP H0755067B2 JP 2040613 A JP2040613 A JP 2040613A JP 4061390 A JP4061390 A JP 4061390A JP H0755067 B2 JPH0755067 B2 JP H0755067B2
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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、圧電素子を利用した超音波モータの駆動回路
に関するものである。とりわけ、超音波モータを間欠的
に駆動する回路に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drive circuit for an ultrasonic motor using a piezoelectric element. In particular, it relates to a circuit for intermittently driving an ultrasonic motor.
本発明は、超音波モータの圧電素子に流れる電流をモニ
ターし、前記電流波形を整流増幅して、電圧制御発振手
段に制御電圧として帰還し、前記電圧制御発振手段の出
力信号から前記超音波モータの駆動信号を生成する超音
波モータ駆動回路において、超音波モータの回転停止を
検出する回転停止検出手段を設け、前記回転停止検出手
段の出力信号と間欠駆動信号から、前記回転停止検出手
段の出力信号が、間欠駆動終了付近で発生するように前
記整流増幅のための基準電圧を可変制御し、間欠駆動終
了付近で超音波モータのほぼ最高回転数を得ようとする
ものである。The present invention monitors a current flowing through a piezoelectric element of an ultrasonic motor, rectifies and amplifies the current waveform, feeds it back to a voltage controlled oscillator as a control voltage, and outputs the ultrasonic motor from an output signal of the voltage controlled oscillator. In the ultrasonic motor drive circuit for generating the drive signal of, the rotation stop detection means for detecting the rotation stop of the ultrasonic motor is provided, and the output of the rotation stop detection means is output from the output signal of the rotation stop detection means and the intermittent drive signal. The reference voltage for the rectification and amplification is variably controlled so that a signal is generated near the end of the intermittent drive, and an almost maximum rotation speed of the ultrasonic motor is obtained near the end of the intermittent drive.
超音波モータは圧電素子に周波電圧を印加して弾性体表
面に進行波又は定在波を励起し、圧接する移動体を駆動
するものである。印加信号の周波数は超音波モータの共
振周波数(以降frと記す。)か、これに近い周波数でな
ければならない。従来は、frの測定をあらかじめ行い、
基準発振器等を用いて駆動信号を超音波モータに印加し
ていた。The ultrasonic motor applies a frequency voltage to a piezoelectric element to excite a traveling wave or a standing wave on the surface of an elastic body to drive a moving body that is in pressure contact. The frequency of the applied signal must be the resonance frequency of the ultrasonic motor (hereinafter referred to as fr) or a frequency close to this. Conventionally, fr is measured in advance,
The drive signal was applied to the ultrasonic motor using a reference oscillator or the like.
また、超音波モータを安定に駆動するための装置とし
て、特願昭63−271387号、超音波モータ装置として本出
願人より提案されている。Further, as a device for stably driving an ultrasonic motor, Japanese Patent Application No. 63-271387 and an ultrasonic motor device have been proposed by the present applicant.
frの測定をあらかじめ行い、基準発振器等を用いて駆動
信号を得る方法は現実的でない。なぜならfrにあった発
振器を構成するのは、電気素子の定数がバラツキをもつ
ことから量産性に乏しくなり、更に基準発振器で駆動周
波数を固定すると、超音波モータ自体のエネルギ損失に
よる発熱や環境温度、移動体の圧接力、印加信号の大き
さ等の変化によるfrや消費電流の変化があった場合、間
欠駆動時に超音波モータの最高回転数が得られないから
である。It is not practical to measure fr in advance and obtain a drive signal using a reference oscillator or the like. This is because the oscillator that fits in fr is not suitable for mass production because the constants of electric elements vary, and if the drive frequency is fixed by the reference oscillator, heat generation and environmental temperature due to energy loss of the ultrasonic motor itself will occur. This is because the maximum rotation speed of the ultrasonic motor cannot be obtained during intermittent driving when there is a change in fr or current consumption due to changes in the pressure contact force of the moving body or the magnitude of the applied signal.
特願昭63−271387号の超音波モータ装置は、圧電素子に
流れる電流がfrで最大になることを利用して、前記電流
を電圧信号に変換する抵抗と、変換された電流波形を整
流増幅して電圧制御発振手段(以降VCOと記す。)に制
御電圧として帰還入力し、前記VCOの出力周波数がfr近
傍になるように整流増幅の基準電圧を設定して超音波モ
ータを駆動するものである。またこの方法は環境温度、
印加信号の大きさ等の変化によるfrの変化や電流の変化
にVCOの出力周波数が追従できるようになっており、例
えば負荷変動の少ない据置型の超音波モータの駆動に適
している。しかし、移動体の圧接力の変化(例えば腕時
計等に応用された場合の不意の落下による衝撃など)に
よるfrの変化や電流の変化にはVCOの出力周波数は追従
できず、場合によってはVCOの出力周波数がfrからずれ
たところで安定してしまい、超音波モータが停止しっぱ
なしとなる場合があり得る。更に、環境温度や印加信号
の大きさ等の変化によるfrの電流の変化特性は、超音波
モータ毎に異なるため、個別にVCOの追従特性を合わせ
込まなければならないという作業が必要となっていた。
この方式で超音波モータを間欠的に駆動し、さらに間欠
駆動時間の間欠駆動終了付近で超音波モータの最高回転
数を得ようとする場合、上記の問題により、超音波モー
タの駆動状態が変化した場合、超音波モータの最高回転
数を得ることができない場合がある。The ultrasonic motor device of Japanese Patent Application No. 63-271387 utilizes the fact that the current flowing through the piezoelectric element is maximized at fr, and rectifies and amplifies the resistance for converting the current into a voltage signal and the converted current waveform. Then, it is fed back to the voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) as a control voltage, and the ultrasonic motor is driven by setting the reference voltage for rectification amplification so that the output frequency of the VCO is near fr. is there. In addition, this method
The output frequency of the VCO can follow changes in fr and changes in current due to changes in the magnitude of the applied signal, and is suitable for driving stationary ultrasonic motors, for example, where load fluctuations are small. However, the output frequency of the VCO cannot follow the change in fr or the change in current due to the change in the pressure contact force of the moving body (for example, the shock caused by an unexpected drop when applied to a wristwatch etc.), and in some cases the VCO When the output frequency deviates from fr, the output frequency becomes stable and the ultrasonic motor may remain stopped. Furthermore, since the changing characteristics of the fr current due to changes in the environmental temperature and the magnitude of the applied signal are different for each ultrasonic motor, it is necessary to individually combine the VCO tracking characteristics. .
When the ultrasonic motor is driven intermittently by this method, and when the maximum number of rotations of the ultrasonic motor is to be obtained near the end of intermittent driving of the intermittent driving time, the driving state of the ultrasonic motor changes due to the above problems. In that case, the maximum rotation speed of the ultrasonic motor may not be obtained.
上記の問題点を解決するために本発明においては、超音
波モータの回転停止を検出するための回転停止検出手段
と、超音波モータの電流波形の整流増幅手段と、前記整
流増幅手段の基準電圧を制御するための基準電圧制御手
段を設けて、超音波モータの停止を検出して、間欠駆動
終了時に超音波モータ回転停止が発生するように前記基
準電圧を最適なものに自動的に調整するようにしたもの
である。In order to solve the above problems, in the present invention, a rotation stop detection means for detecting rotation stop of an ultrasonic motor, a rectification amplification means for a current waveform of the ultrasonic motor, and a reference voltage of the rectification amplification means. A reference voltage control means for controlling the ultrasonic motor is detected, and the reference voltage is automatically adjusted to an optimum one so that the ultrasonic motor rotation is stopped at the end of the intermittent driving. It was done like this.
上記のような構成によれば、超音波モータ自体のエネル
ギ損失による発熱や環境温度、移動体の圧接力、印加信
号の大きさ等の変化によるfrの変化や電流の変化によっ
て超音波モータの停止が発生しても、自動的に超音波モ
ータの電流波形の整流増幅の基準電圧が最適なものに制
御され、間欠駆動終了付近で超音波モータの回転停止が
発生するため、常に間欠駆動終了付近で超音波モータの
ほぼ最高回転が得られる。According to the above-mentioned configuration, the ultrasonic motor is stopped due to the heat generation due to the energy loss of the ultrasonic motor itself, the environmental temperature, the pressure contact force of the moving body, the change of fr due to the change of the magnitude of the applied signal and the change of the current. Even if occurs, the reference voltage for rectifying and amplifying the current waveform of the ultrasonic motor is automatically controlled to the optimum voltage, and the rotation of the ultrasonic motor stops near the end of intermittent driving. With this, almost the maximum rotation of the ultrasonic motor can be obtained.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、圧電素子を利用した超音波モータについては定在波
方式や進行波方式など種々考えられるが(例えば「新方
式/新原理モータ開発・実用化の要点」昭和59年に日本
工業技術センター発行を参照)、本発明の超音波モータ
はいづれでも良い。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. There are various possible ultrasonic wave motors that use piezoelectric elements, such as the standing wave method and the traveling wave method (for example, “Points of new system / principle motor development / practical application” published by Japan Industrial Technology Center in 1984). ), Any of the ultrasonic motors of the present invention may be used.
第1図は本発明の代表的な実施例で、機能ブロック図で
示してある。第2図は第1図の機能ブロック図の実施例
である。FIG. 1 is a typical embodiment of the present invention and is shown in a functional block diagram. FIG. 2 is an embodiment of the functional block diagram of FIG.
動作の説明の前に、第6図に超音波モータ1の印加周波
数fと電流iの関係を示しておく。図に示すように超音
波モータは共振周波数frで電流iが最大となり、回転数
も最大となる。また、frより高い駆動周波数でないと超
音波モータは駆動しない。Before explaining the operation, FIG. 6 shows the relationship between the applied frequency f of the ultrasonic motor 1 and the current i. As shown in the figure, the ultrasonic motor has the maximum current i at the resonance frequency fr and the maximum rotation speed. Also, the ultrasonic motor is not driven unless the driving frequency is higher than fr.
VCO4の制御電圧に対する出力周波数の傾きは正負どちら
でも良いが、説明では負の傾きをもつVCOとする。第3
図にVCOの回路例と、第4図にVCOの出力特性を示す。VC
Oの出力特性を1次式で近似とすると、(1)式であら
わすことができる。The slope of the output frequency with respect to the control voltage of VCO4 may be either positive or negative, but in the description, it is assumed that the VCO has a negative slope. Third
The VCO circuit example is shown in the figure, and the VCO output characteristic is shown in FIG. VC
If the output characteristic of O is approximated by a linear equation, it can be expressed by equation (1).
f=a・Vin+b ……(1)式 ここで、 f =VCO4の出力信号を1/4分周して超音波モータ1に印
加する信号の周波数 Vin=VCOの周波数制御電圧 a =傾き係数 b =オフセット周波数 である。ここでf=frとなる制御電圧をVrとする。第2
図で超音波モータ1の電流iは、電流検出手段2の抵抗
Rmにより電圧信号に変換され、カップリングコンデンサ
C1を通って増幅手段3に入力される。整流増幅手段3は
電流波形を基準電圧V1を境に整流増幅を行う。整流増幅
された信号VinがVCO4に制御電圧として入力される。こ
のときのVinは次の(2)式であらわすことが出来る。f = a · Vin + b Equation (1) where, f is the frequency of the signal applied to the ultrasonic motor 1 by dividing the output signal of VCO4 by 1/4 Vin = VCO frequency control voltage a = Slope coefficient b = Offset frequency. Here, the control voltage for f = fr is Vr. Second
In the figure, the current i of the ultrasonic motor 1 is the resistance of the current detecting means 2.
Converted to voltage signal by Rm, coupling capacitor
It is input to the amplification means 3 through C1. The rectifying / amplifying means 3 rectifies and amplifies the current waveform with the reference voltage V1 as a boundary. The rectified and amplified signal Vin is input to VCO4 as a control voltage. Vin at this time can be expressed by the following equation (2).
Vin=V1−An・i・Rm ……(2)式 ここで、Anは増幅手段の増幅度である。整流増幅された
交流信号VinがVCO4に入力されると、Vinの1周期内では
出力周波数foutはVinに合わせて変化するが、1/4分周す
ることにより、分周後の周波数fは一定となる。この様
子を第5図に示す。第12図に、駆動手段5の中で出力周
波数fourを1/4分周するための分周手段の一例を示す。
また、交流信号Vinの代りに、Vinを平滑した信号Vmを入
力してやっても、周波数fはほとんどかわらない。以
降、VCOの制御電圧はVmをもって説明する。Vmは次の
(3)式であらわすことが出来る。Vin = V1−An · i · Rm (2) Here, An is the amplification degree of the amplification means. When the rectified and amplified AC signal Vin is input to VCO4, the output frequency fout changes according to Vin within one cycle of Vin, but by dividing by 1/4, the frequency f after division is constant. Becomes This is shown in FIG. FIG. 12 shows an example of the frequency dividing means for dividing the output frequency four by 1 in the driving means 5.
Further, even if the signal Vm obtained by smoothing Vin is input instead of the AC signal Vin, the frequency f hardly changes. Hereinafter, the VCO control voltage will be described as Vm. Vm can be expressed by the following equation (3).
Vm=V1−An・i・Rm/π ……(3)式 (3)式を(1)式に代入する。Vm = V1−An · i · Rm / π (3) Expression (3) is substituted into Expression (1).
f=a(V1−An・i・Rm/π)+b ……(4)式 ここでAn・i・Rm/π項は、超音波モータの電流による
帰還項である。f = a (V1−An · i · Rm / π) + b Equation (4) where the An · i · Rm / π term is a feedback term due to the current of the ultrasonic motor.
次に、アップダウンカウンタ72のデータを0から加算し
ていった場合について延べる。Next, the case where the data of the up / down counter 72 is added from 0 will be postponed.
アップダウンカウンタ72のデータが増えるに従い、基準
電圧生成手段8の出力電圧V1は上昇していく。As the data of the up / down counter 72 increases, the output voltage V1 of the reference voltage generating means 8 increases.
アップダウンカウンタ72のデータが0のときV1は0Vであ
るから、fはfrよりも十分高く、電流iは非常に小さ
い。そのためfの変化はほとんどV1の変化に従う。(こ
の様子が第7図の の領域である。) V1の変化とともにVmはVrに近づいていき、fもfrに近づ
いていく。それにつれ第7図に示す通り電流iが増えて
いく。電流iが増えると(4)式から、VmはV1よりもAn
・i・Rm/πだけ小さくなるため、V1がVrより高くなっ
てもVCOの制御電圧VmはVrより低い電圧となる。(この
様子が第7図の の領域である。) ここで、アップダウンカウンタ72をさらに加算しV1を上
昇させていくと、fはfrにさらに近付き、電流iも増
え、f=frとなったときに電流iによる帰還量は最大と
なる。このとき(5)式が成立する。When the data of the up / down counter 72 is 0, V1 is 0V, so f is sufficiently higher than fr and the current i is very small. Therefore, the change of f almost follows the change of V1. (This is shown in Fig. 7 Area. ) As V1 changes, Vm approaches Vr and f also approaches fr. Accordingly, the current i increases as shown in FIG. When the current i increases, Vm is larger than V1 from Equation (4).
・ Since i · Rm / π becomes smaller, the control voltage Vm of VCO becomes lower than Vr even if V1 becomes higher than Vr. (This is shown in Fig. 7 Area. Here, if the up-down counter 72 is further added to increase V1, f becomes closer to fr, the current i also increases, and the feedback amount by the current i becomes maximum when f = fr. At this time, the expression (5) is established.
Vr=Vm=V1−An・imax・Rm/π ……(5)式 ここでimaxは、超音波モータの最大電流である。また、
このとき超音波モータの回転数もほぼ最大となる。Vr = Vm = V1−An · imax · Rm / π (5) where imax is the maximum current of the ultrasonic motor. Also,
At this time, the number of rotations of the ultrasonic motor becomes almost maximum.
さらに、V1を上昇させていくと、Vmは超音波モータの電
流による最大帰還量をもってもVrよりも高くなってしま
い、駆動周波数fはfrより低くなってしまう。このよう
な状態になると、超音波モータは回転停止に至る。(こ
の様子が第7図の の領域である。) つまり、整流増幅の基準電圧V1が(6)式のような関係
になると、超音波モータは停止してしまうということで
ある。Further, as V1 is increased, Vm becomes higher than Vr even with the maximum feedback amount due to the current of the ultrasonic motor, and the drive frequency f becomes lower than fr. In such a state, the ultrasonic motor stops rotating. (This is shown in Fig. 7 Area. That is, when the reference voltage V1 for rectification and amplification has a relationship as shown in equation (6), the ultrasonic motor stops.
V1>Vr+An・imax・Rm/π ……(6)式 間欠駆動時に、一回毎の駆動終了付近で超音波モータの
最高回転を得たいときには、駆動終了時の制御電圧が
(5)式となるようにV1を変化させてやれば良い。V1> Vr + An ・ imax ・ Rm / π ・ ・ ・ Equation (6) When you want to obtain the maximum rotation of the ultrasonic motor near the end of each driving during intermittent driving, the control voltage at the end of driving is Change V1 so that
本発明では、VCOの制御電圧に超音波モータの電流の帰
還をかけている。これは第8図に示すとおり、超音波モ
ータの電流帰還を行わずにV1を直接VCOに制御電圧とし
て一定の速度で変化させていった場合、V1に従って駆動
周波数fが変化するため、超音波モータの駆動範囲を通
過する時間が短くなってしまい、超音波モータの回転数
はロータの慣性モーメント等の影響により、あまり高く
ならない。本発明のように電流帰還をかけた場合には、
第9図のようにV1を一定の速度で変化させてやっても、
実際にVCOにかかる制御電圧Vmは、電流の増加によりそ
の変化速度が鈍る。このため、駆動周波数fの変化も緩
やかとなり、超音波モータの駆動時間が長くなるため、
超音波モータの回転数は、ほぼ最高回転数まで立ち上が
ることができる つづいて本発明の主要動作を第2図を用いて説明する。
本発明の動作は端的に言えば、駆動周波数をfrより高い
方から低い方へスイープさせ、超音波モータの回転停止
があった場合のアップダウンカウンタ72のデータを記憶
し、間欠駆動の休止時間内で所定データ数だけカウント
データを減算し、間欠駆動時間で前記の停止記憶データ
に達するようにカウンタをカウントアップするものであ
る。また、駆動時間内に回転停止が有った場合にはカウ
ンタを1だけ減算し、駆動時間内に回転停止がなかった
場合にはカウンタを1だけ加算するというように、常に
駆動終了付近で超音波モータのほぼ最高回転数が得られ
るようにしたものである。以下に詳細に延べる。In the present invention, the control voltage of the VCO is fed back with the current of the ultrasonic motor. As shown in FIG. 8, when V1 is directly changed to VCO as a control voltage at a constant speed without performing current feedback of the ultrasonic motor, the driving frequency f changes according to V1. The time required to pass through the drive range of the motor is shortened, and the number of rotations of the ultrasonic motor does not become so high due to the influence of the moment of inertia of the rotor. When current feedback is applied as in the present invention,
Even if V1 is changed at a constant speed as shown in Fig. 9,
The control voltage Vm actually applied to the VCO has a slower rate of change due to an increase in current. Therefore, the change in the drive frequency f also becomes gentle and the drive time of the ultrasonic motor becomes long,
The rotation speed of the ultrasonic motor can rise to almost the maximum rotation speed. Next, the main operation of the present invention will be described with reference to FIG.
Briefly, the operation of the present invention sweeps the drive frequency from higher to lower than fr, stores the data of the up / down counter 72 when the rotation of the ultrasonic motor is stopped, and pauses the intermittent drive. The count data is subtracted by a predetermined number of times, and the counter is counted up so as to reach the above-mentioned stopped storage data in the intermittent drive time. In addition, the counter is decremented by 1 when the rotation is stopped within the driving time, and the counter is incremented by 1 when the rotation is not stopped within the driving time. This is designed to obtain almost the maximum number of rotations of the sonic motor. Details are given below.
第2図で回転検出手段6は、超音波モータの停止状態を
検出する回路で、整流増幅手段3で整流増幅された電圧
波形信号Vinをボルテージフォロワで受け、抵抗R4とコ
ンデンサC3で平滑するのが平滑手段61である。平滑され
た信号Vmを微分するのが微分手段62である。そしてVmの
急峻な変化があった場合にパルス信号を出力する。第7
図にあるとおり、超音波モータが停止に至った場合には
Vmの変化は急峻であるから、微分手段62の出力信号から
超音波モータの停止を検出することができる。超音波モ
ータが回転停止に至った場合のVmの変化と回転停止検出
手段6の出力信号を第7図に示す。このときの回転停止
検出手段6の出力信号をAとする。In FIG. 2, the rotation detecting means 6 is a circuit for detecting the stopped state of the ultrasonic motor, and receives the voltage waveform signal Vin rectified and amplified by the rectifying / amplifying means 3 by the voltage follower and smoothes it by the resistor R4 and the capacitor C3. Is the smoothing means 61. Differentiating means 62 differentiates the smoothed signal Vm. Then, when there is a sharp change in Vm, a pulse signal is output. 7th
As shown in the figure, when the ultrasonic motor stops,
Since the change of Vm is abrupt, the stop of the ultrasonic motor can be detected from the output signal of the differentiating means 62. FIG. 7 shows the change in Vm and the output signal of the rotation stop detecting means 6 when the ultrasonic motor stops rotating. The output signal of the rotation stop detecting means 6 at this time is A.
回転停止検出信号Aを受けて、整流増幅の基準信号V1を
可変するためのデータFを生成するのが、基準電圧制御
手段7である。The reference voltage control means 7 receives the rotation stop detection signal A and generates data F for varying the reference signal V1 for rectification and amplification.
また第10図は回転停止検出手段6の別な実施例を示す回
路図であり、第11図は第10図の回転停止検出手段6にお
ける、回転停止検出信号Aの出力タイミング等の条件を
しめす図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another embodiment of the rotation stop detecting means 6, and FIG. 11 shows conditions such as the output timing of the rotation stop detecting signal A in the rotation stop detecting means 6 of FIG. It is a figure.
第14図に基準電圧制御手段7の中のアップダウンカウン
タ制御手段71の回路例と、第15図に第14図の回路の動作
を示すタイミング図を示す。第13図は基準電圧制御手段
7で生成されたカウンタデータを受けて、カウンタデー
タにあった基準電圧V1を生成するDAコンバータの回路例
を示してある。FIG. 14 shows a circuit example of the up / down counter control means 71 in the reference voltage control means 7, and FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG. FIG. 13 shows a circuit example of a DA converter which receives the counter data generated by the reference voltage control means 7 and generates the reference voltage V1 according to the counter data.
第14図と第15図で、Reset信号はモータの駆動イネーブ
ル信号で、1から0へ変ったときから間欠駆動を開始す
る。またアップダウンカウンタ72や各FFのリセット解除
も行う。以下に回路の動作を順番に説明する。In FIGS. 14 and 15, the Reset signal is a drive enable signal for the motor, and intermittent drive is started when the drive signal changes from 1 to 0. It also resets the up / down counter 72 and each FF. The operation of the circuit will be described below in order.
(a).最初の駆動信号では、アップダウンカウンタ72
を超音波モータの回転停止信号Aが出力されるまでカウ
ントアップしていく。(A). For the first drive signal, the up / down counter 72
Is counted up until the rotation stop signal A of the ultrasonic motor is output.
(b).回転停止信号Aが出力されたら駆動を停止し、
アップダウンカウンタ72から1だけ減算し、そのデータ
を記憶手段73に記憶(ラッチ)する。記憶のタイミング
はLatch信号でラッチされる。(B). When the rotation stop signal A is output, drive is stopped,
Only 1 is subtracted from the up / down counter 72, and the data is stored (latched) in the storage means 73. The storage timing is latched by the Latch signal.
(c).ラッチ後アップダウンカウンタ72から所定数N
だけ減ずる。例では−16している。(C). After latching Up-down counter 72 to a predetermined number N
Just reduce. In the example, it is -16.
(d).以降、駆動信号がONになったらON時間内でN
(例ではN=16)だけカウントアップする周波数でカウ
ントアップしていく。例では駆動ON時間が1秒、N=16
なので16Hzでカウントアップしている。(D). After that, if the drive signal is turned ON, it will be N within the ON time.
Count up at a frequency that counts up only (N = 16 in the example). In the example, drive ON time is 1 second, N = 16
So it is counting up at 16Hz.
(e).駆動時間内に停止信号Aが出力されなかった場
合には、アップダウンカウンタ72のカウントデータが記
憶手段73に記憶されたデータと一致したとき、比較手段
74から一致信号を出力し駆動を停止する。駆動停止時に
カウンタ72を1だけ加算し、記憶手段73に記憶(ラッ
チ)する。(E). When the stop signal A is not output within the driving time, when the count data of the up / down counter 72 matches the data stored in the storage unit 73, the comparison unit
The 74 outputs a coincidence signal and stops driving. When the driving is stopped, the counter 72 is incremented by 1 and stored (latched) in the storage means 73.
(f).(c)と同じ。(F). Same as (c).
(g).(d)と同じ。(G). Same as (d).
(h).駆動時間内に停止信号Aが出力された場合に
は、駆動停止時にカウンタ72から1だけ減算し、記憶手
段73に記憶(ラッチ)する。(H). When the stop signal A is output within the drive time, the counter 72 is decremented by 1 when the drive is stopped and stored (latched) in the storage means 73.
(i)、(j)、(k).以降(c)から繰り返す。(I), (j), (k). After that, it is repeated from (c).
第16図は記憶手段73の一例を示す回路図、第17図は比較
手段74の一例を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of the storage means 73, and FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of the comparison means 74.
本発明によれば、間欠駆動終了付近で超音波モータの最
高回転数が得られる。また、温度や駆動電圧の変動、負
荷変動等によるfrや電流の変化があっても、間欠駆動終
了付近で超音波モータの最高回転数が得られるように自
動的に超音波モータが駆動するるように回路の定数(整
流増幅手段の基準電圧)が調整される。According to the present invention, the maximum rotation speed of the ultrasonic motor can be obtained near the end of intermittent driving. In addition, even if there is a change in fr or current due to temperature, drive voltage fluctuations, load fluctuations, etc., the ultrasonic motor is automatically driven so that the maximum rotation speed of the ultrasonic motor is obtained near the end of intermittent driving. Thus, the circuit constant (reference voltage of the rectifying / amplifying means) is adjusted.
第1図は本発明の代表的な実施例を示す機能ブロック
図、第2図は本発明の具体的な例を示す回路図、第3図
は本発明で使用するVCOの一例を示す回路図、第4図は
第3図のVCOの出力特性を示す図、第5図は超音波モー
タの電流波形Viと整流波形VinとVCOの出力信号と分周後
の信号を示す図、第6図は超音波モータの駆動周波数と
消費電流及び、回転数の関係を示す図、第7図はアップ
ダウンカウンタ72を0から加算したときのV1とVmと駆動
周波数fと消費電流iの変化と、超音波モータが停止し
たときの回転停止検出信号Aの発生を示す図、第8図は
VCOの制御電圧に超音波モータ電流帰還をかけない場合
の回転特性を示す図、第9図はVCOの制御電圧に超音波
モータ電流帰還をかけた場合の回転特性を示す図、第10
図は回転停止検出手段の別な実施例を示す回路図、第11
図は第10図の回転停止検出手段の回転停止検出信号Aを
示す図、第12図は駆動手段5の中の分周手段の一例を示
す回路図、第13図はアップダウンカウンタ72のカウンタ
データを受けて、基準電圧V1を生成する基準電圧生成手
段(DAコンバータ)の一例を示す回路図、第14図は基準
電圧制御手段7の中のアップダウンカウンタ制御手段71
の一例を示す回路図、第15図は第14図のアップダウンカ
ウンタ制御手段71の動作と基準電圧V1の変化を示すタイ
ミング図、第16図は基準電圧制御手段7の中の記憶手段
73の一例を示す回路図、第17図は基準電圧制御手段7の
中の比較手段74の一例を示す回路図である。 1……超音波モータ Rm……電流モニター抵抗 C1……カップリングコンデンサ D1,D2……整流用ダイオード L1,L2……昇圧コイル T1,T2……スイッチングトランジスタFIG. 1 is a functional block diagram showing a typical embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a concrete example of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a VCO used in the present invention. 4, FIG. 4 is a diagram showing the output characteristics of the VCO of FIG. 3, FIG. 5 is a diagram showing the current waveform Vi of the ultrasonic motor, the rectified waveform Vin, the output signal of the VCO, and the signal after frequency division, FIG. Is a diagram showing the relationship between the driving frequency of the ultrasonic motor, the current consumption, and the number of revolutions, and FIG. 7 is the change of V1 and Vm, the driving frequency f, and the current consumption i when the up-down counter 72 is added from 0, FIG. 8 shows the generation of the rotation stop detection signal A when the ultrasonic motor is stopped.
The figure which shows the rotation characteristic when not applying the ultrasonic motor current feedback to the control voltage of the VCO, and FIG. 9 is the figure which shows the rotation characteristic when applying the ultrasonic motor current feedback to the control voltage of the VCO.
FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the rotation stop detecting means, 11th
10 is a diagram showing the rotation stop detection signal A of the rotation stop detecting means of FIG. 10, FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of the frequency dividing means in the driving means 5, and FIG. 13 is a counter of the up / down counter 72. FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of reference voltage generation means (DA converter) for receiving the data and generating the reference voltage V1, and FIG. 14 is an up / down counter control means 71 in the reference voltage control means 7.
FIG. 15 is a circuit diagram showing an example, FIG. 15 is a timing diagram showing the operation of the up / down counter control means 71 and the change of the reference voltage V1 in FIG. 14, and FIG. 16 is a storage means in the reference voltage control means 7.
FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of 73, and FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of a comparison unit 74 in the reference voltage control unit 7. 1 ... Ultrasonic motor Rm ... Current monitor resistance C1 ... Coupling capacitors D1, D2 ... Rectifying diode L1, L2 ... Boost coil T1, T2 ... Switching transistor
Claims (6)
素子に周波電圧を印加することにより、前記弾性体の表
面に進行波又は定在波を励起し、前記進行波又は定在波
によって前記弾性体に圧接される移動体を駆動せしめる
超音波モータにおいて、前記圧電素子の消費電流を検出
する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力信号を増
幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号により出力
周波数が変化する電圧制御発振手段と、前記電圧制御発
振手段の出力信号から前記圧電素子に印加する駆動信号
を間欠的に生成する駆動手段と、前記増幅手段の増幅用
の基準信号を生成する基準電圧生成手段と、前記駆動信
号による前記超音波モータの間欠駆動の回転停止を検出
する回転停止検出手段と、前記回転停止検出手段の出力
信号を受けて、前記基準電圧生成手段を制御する基準電
圧制御手段を有することを特徴とする超音波モータ装
置。1. A traveling wave or a standing wave is excited on the surface of the elastic body by applying a frequency voltage to a piezoelectric element of a vibrating body in which the piezoelectric element is attached to the elastic body, and the traveling wave or the standing wave is excited. In an ultrasonic motor for driving a moving body that is pressed against the elastic body by waves, current detecting means for detecting current consumption of the piezoelectric element, amplifying means for amplifying an output signal of the current detecting means, and the amplifying means Voltage-controlled oscillation means whose output frequency changes in accordance with the output signal, drive means for intermittently generating a drive signal to be applied to the piezoelectric element from the output signal of the voltage-controlled oscillation means, and a reference for amplification by the amplification means. A reference voltage generating means for generating a signal, a rotation stop detecting means for detecting a rotation stop of the intermittent drive of the ultrasonic motor by the drive signal, and an output signal of the rotation stop detecting means, Ultrasonic motor apparatus characterized by having a reference voltage control means for controlling the reference voltage generating means.
基準信号を境に、片側に信号を増幅する整流増幅手段で
ある請求項1記載の超音波モータ装置。2. The ultrasonic motor device according to claim 1, wherein the amplifying means is a rectifying / amplifying means for amplifying a signal on one side of a reference signal of the reference voltage generating means.
出力信号を平滑する平滑手段を有し、前記平滑手段の出
力信号を微分する微分手段か、前記平滑手段の出力信号
を前記基準電圧生成手段の基準信号を分圧した第2の基
準電圧とを比較する比較手段のいづれか一方を有する請
求項1記載の超音波モータ装置。3. The rotation stop detecting means has a smoothing means for smoothing an output signal of the amplifying means, and a differentiating means for differentiating an output signal of the smoothing means or an output signal of the smoothing means for the reference voltage. The ultrasonic motor device according to claim 1, further comprising one of comparison means for comparing the reference signal of the generation means with a second reference voltage obtained by dividing the reference signal.
アップダウンカウンタと、前記アップダウンカウンタの
出力データを記憶する記憶手段と、前記アップダウンカ
ウンタの出力データと前記記憶手段の記憶データを比較
して一致した場合に一致信号を出力する比較手段と、前
記アップダウンカウンタや前記記憶手段を制御するアッ
プダウンカウンタ制御手段を有する請求項1記載の超音
波モータ装置。4. The reference voltage control means stores an up / down counter of a multi-bit increment, a storage means for storing output data of the up / down counter, an output data of the up / down counter and storage data of the storage means. The ultrasonic motor device according to claim 1, further comprising a comparing unit that outputs a coincidence signal when they are compared with each other and an up-down counter control unit that controls the up-down counter and the storage unit.
晶発振器等の基準信号生成手段と、前記アップダウンカ
ウンタの加減算を制御する加減算制御手段と、前記アッ
プダウンカウンタの計数信号を生成する計数信号生成手
段と、前記超音波モータを間欠的に駆動する駆動信号を
生成する間欠駆動信号生成手段からなる請求項4記載の
超音波モータ装置。5. The up / down counter control means includes reference signal generation means such as a crystal oscillator, addition / subtraction control means for controlling addition / subtraction of the up / down counter, and count signal generation for generating a count signal of the up / down counter. 5. The ultrasonic motor device according to claim 4, comprising: means and an intermittent drive signal generation means for generating a drive signal for intermittently driving the ultrasonic motor.
ンカウンタのカウントデータにより、出力電圧が制御さ
れるDAコンバータを有する請求項4記載の超音波モータ
装置。6. The ultrasonic motor device according to claim 4, wherein said reference voltage generating means has a DA converter whose output voltage is controlled by the count data of said up / down counter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040613A JPH0755067B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Ultrasonic motor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040613A JPH0755067B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Ultrasonic motor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243184A JPH03243184A (en) | 1991-10-30 |
| JPH0755067B2 true JPH0755067B2 (en) | 1995-06-07 |
Family
ID=12585380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2040613A Expired - Fee Related JPH0755067B2 (en) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Ultrasonic motor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755067B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01321876A (en) * | 1988-06-23 | 1989-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic motor drive device |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP2040613A patent/JPH0755067B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03243184A (en) | 1991-10-30 |
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