JPH0755068B2 - Ultrasonic motor device - Google Patents
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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、超音波モータを連続的
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 continuously 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(以降VCOと記す。)に制御電圧として帰還し、前記V
COの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
転速度を検出する回転速度検出手段と回転速度設定手段
を設け、前記回転速度検出手段の出力信号が前記回転速
度設定手段の設定範囲内になるように前記整流増幅手段
の整流増幅のための基準電圧を可変制御し、超音波モー
タの回転速度を制御するものである。The present invention monitors a current flowing through a piezoelectric element of an ultrasonic motor, rectifies and amplifies the current waveform, and feeds it back to a voltage controlled oscillating means (hereinafter referred to as VCO) as a control voltage.
In an ultrasonic motor drive circuit that generates a drive signal for the ultrasonic motor from an output signal of CO, a rotational speed detection unit and a rotational speed setting unit that detect the rotational speed of the ultrasonic motor are provided, and the rotational speed detection unit The reference voltage for rectifying and amplifying the rectifying and amplifying means is variably controlled so that the output signal is within the setting range of the rotating speed setting means, and the rotation speed of the ultrasonic motor is controlled.
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、圧接するロータを駆動
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 drives a rotor that is in pressure contact with a piezoelectric element by applying a frequency voltage to excite a traveling wave or a standing wave on the surface of the elastic body. 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
信号を得る方法では、超音波モータの回転速度の制御は
不可能である。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、超音波モータの回
転速度は大きく変化してしまう。It is impossible to control the rotation speed of the ultrasonic motor by a method of measuring fr in advance and obtaining a drive signal using a reference oscillator or the like. Furthermore, if the drive frequency is fixed by the reference oscillator, if there is a change in fr or current consumption due to heat generation due to energy loss of the ultrasonic motor itself, environmental temperature, pressure contact force of moving body, change in applied signal magnitude, etc. The rotation speed of the sonic motor changes greatly.
特願昭63−271387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VCO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。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
ているが、超音波モータの回転速度の制御はできない。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 converted current waveform and the resistance for converting the current into a voltage signal. Is fed back to the VCO as a control voltage, and the ultrasonic motor is driven by setting a reference voltage for rectification amplification so that the output frequency of the VCO is near fr. This method allows the output frequency of the VCO to follow changes in fr and changes in current due to changes in environmental temperature and the magnitude of the applied signal, but it cannot control the rotation speed of the ultrasonic motor.
上記の課題を解決するために本発明においては、超音波
モータの回転速度を検出するための回転速度検出手段と
回転速度設定手段と、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、前記回転速度検出手段の
出力と前記回転速度設定手段の設定量を比較して、前記
回転速度検出手段の出力値が前記回転速度設定手段の設
定範囲内に入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 speed detection means for detecting the rotation speed of an ultrasonic motor, a rotation speed setting means, a rectification amplification means for a current waveform of the ultrasonic motor, and the rectification amplification. Reference voltage control means for controlling the reference voltage of the means is provided to compare the output of the rotation speed detection means with the set amount of the rotation speed setting means, and the output value of the rotation speed detection means is the rotation speed. The reference voltage is automatically adjusted to an optimum value so that it falls within the setting range of the setting means.
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や電流の変化によって超音
波モータの回転速度が変化しても、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、超音波モータの回転速度が所定の速度に設定され
る。According to the above configuration, the rotation speed of the ultrasonic motor changes due to changes in fr and current due to changes in heat generation due to energy loss of the ultrasonic motor itself, environmental temperature, pressure contact force of moving body, magnitude of applied signal, etc. Even if it changes, the reference voltage for rectifying and amplifying the current waveform of the ultrasonic motor is automatically controlled to the optimum value, and the rotation speed of the ultrasonic motor is set to a predetermined speed.
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
にいづれでも良い。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を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a typical embodiment of the present invention.
動作の説明の前に、第5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. 5 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.
第1図で、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2図にVCOの回路例と、第3図にVCOの出力特性
を示す。VCO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。In FIG. 1, the slope of the output frequency with respect to the control voltage of VCO4 may be positive or negative, but in the description, it is assumed that the VCO has a negative slope. Fig. 2 shows a VCO circuit example, and Fig. 3 shows the VCO output characteristics. If the output characteristic of VCO 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1
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. First
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
VCOの出力周波数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4図に示す。第11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, within one cycle of Vin
VCO output frequency fout changes according to Vin, but is 1/4
By dividing the frequency, the frequency f after the division becomes constant.
This is shown in FIG. FIG. 11 shows an example of the frequency dividing means for dividing the output frequency four by 1/4 in the driving means 5. Also, instead of the AC signal Vin, a signal obtained by smoothing Vin
The frequency f hardly changes even if Vm is input. 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.
次に第6図で、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, in FIG. 6, the case where the data of the up / down counter 72 is added from 0 will be extended.
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6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6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。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. 6 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.
(この様子が第6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。(This is shown in Fig. 6 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しても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6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 driving frequency f becomes lower than fr. In such a state, the ultrasonic motor stops rotating.
(This is shown in Fig. 6 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 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7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
て入力した場合、V1による超音波モータの回転数の制御
範囲が非常に狭いことがわかる。制御範囲が非常に狭い
とV1の設定分解能を上げなければならず、超高精度のDA
コンバータが必要になる。V1> Vr + An · imax · Rm / π (6) Formula In the present invention, the current of the ultrasonic motor is fed back to the control voltage of the VCO. As shown in FIG. 7, it can be seen that when V1 is directly input as a control voltage to the VCO without performing current feedback of the ultrasonic motor, the control range of the rotational speed of the ultrasonic motor by V1 is very narrow. If the control range is very narrow, the setting resolution of V1 must be increased, and ultra high precision DA
You need a converter.
本発明のように電流帰還をかけた場合には、第8図のよ
うにV1による超音波モータの回転数の制御範囲が広くな
り、V1の設定分解能は、前者より低くてよい。つまり、
回転速度の制御がしやすいということである。When current feedback is applied as in the present invention, the control range of the rotation speed of the ultrasonic motor by V1 becomes wider as shown in FIG. 8, and the setting resolution of V1 may be lower than the former. That is,
This means that it is easy to control the rotation speed.
つづいて本発明の主要動作を説明する。本発明の動作は
端的に言えば、超音波モータの回転速度に相当するアナ
ログ電圧値又はデジタル値が、あらかじめ設定した電圧
値又はデジタル値の範囲内に入るまでアップダウンカウ
ンタ72をカウントアップして行くものである。また、設
定電圧又はデジタル値を変化させたときや、環境温度や
負荷等の変化によって超音波モータの回転速度に相当す
る電圧値又はデジタル値が設定範囲外になったときには
アップダウンカウンタ72をカウントアップしたり、カウ
ントダウンしたりして常に設定範囲内に回転速度を制御
するものである。以下に詳細を延べる。Next, the main operation of the present invention will be described. In short, the operation of the present invention counts up the up / down counter 72 until the analog voltage value or digital value corresponding to the rotation speed of the ultrasonic motor falls within the preset voltage value or digital value range. It is something to go. The up / down counter 72 counts when the set voltage or digital value is changed, or when the voltage value or digital value corresponding to the rotation speed of the ultrasonic motor is outside the set range due to changes in environmental temperature or load. The rotation speed is always controlled within the set range by increasing or counting down. The details are given below.
第1図で回転速度検出手段6は超音波モータの回転速度
を検出する回路で、一例を第9図に示す。第9図では、
ロータと一体化され円周面上にスリットを有する回転検
出円盤61の面を挟んで、発光手段63と受光手段64が対向
して配置されている。発光手段63は、超音波モータの駆
動時に点灯するように制御される。超音波モータが回転
して、前記回転検出円盤61のスリット62が発光手段63を
通過すると発光手段63の光が受光手段64に透過される。
受光手段64は例えばフォトトランジスタなどの光感応素
子である。発光手段63の光を受けて受光手段64の出力a1
は第10図のように変化する。A1の信号を基準電圧Vaでコ
ンパレートした結果がコンパレータA2の出力a2である。
a2の周波数は超音波モータの回転速度に比例し、その周
波数に対応したアナログ電圧値又はデジタル値Aを出力
するのが周波数−電圧変換手段65である。The rotation speed detecting means 6 in FIG. 1 is a circuit for detecting the rotation speed of the ultrasonic motor, and an example is shown in FIG. In Figure 9,
A light emitting means 63 and a light receiving means 64 are arranged so as to face each other with the surface of a rotation detection disk 61 integrated with the rotor and having a slit on the circumferential surface sandwiched therebetween. The light emitting means 63 is controlled so as to turn on when the ultrasonic motor is driven. When the ultrasonic motor rotates and the slit 62 of the rotation detection disk 61 passes through the light emitting means 63, the light of the light emitting means 63 is transmitted to the light receiving means 64.
The light receiving means 64 is a light sensitive element such as a phototransistor. Output a1 of the light receiving means 64 in response to the light of the light emitting means 63
Changes as shown in FIG. The result of comparing the signal of A1 with the reference voltage Va is the output a2 of the comparator A2.
The frequency of a2 is proportional to the rotation speed of the ultrasonic motor, and the frequency-voltage converting means 65 outputs the analog voltage value or digital value A corresponding to the frequency.
回転速度検出信号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 rotational speed detection signal A and generates data for varying the reference signal V1 for rectification and amplification.
第13図に基準電圧制御手段7の中の回転速度設定手段73
の一例を示す回路図を示す。図ではボリューム抵抗Rvで
電圧Vcomp2を設定する。Vcomp1はVcomp2よりdVだけ低い
電圧となる。例ではVcomp1はVcomp2より0.1Vだけ低くな
っている。第14図はアップダウンカウンタ制御手段71の
回路例で、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12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。The rotation speed setting means 73 in the reference voltage control means 7 is shown in FIG.
The circuit diagram which shows an example is shown. In the figure, the voltage Vcomp2 is set by the volume resistance Rv. Vcomp1 becomes a voltage lower than Vcomp2 by dV. In the example, Vcomp1 is 0.1V lower than Vcomp2. FIG. 14 is a circuit example of the up / down counter control means 71, and FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG. FIG. 12 shows a circuit example of a DA converter that receives the counter data generated by the reference voltage control means 7 and generates the reference voltage V1 that matches 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のリセット解除や回
転速度検出手段6の中の発光手段61の点灯も行う。以下
に回路の動作を第14図と第15図で順番に説明する。In FIG. 14 and FIG. 15, the Reset signal is a drive enable signal for the motor, and the drive is started when it changes from 1 to 0.
Further, the reset of the up / down counter 72 and each FF is released, and the light emitting means 61 in the rotation speed detecting means 6 is turned on. The operation of the circuit will be described below in order with reference to FIGS. 14 and 15.
(a).Reset信号が立ち下がったら、アップダウンカウ
ンタ72を回転検出手段6の出力信号Aが、回転速度設定
手段73の設定電圧範囲内(Vcomp1<A<Vcomp2))には
いるまでカウントアップしていく。(A) When the Reset signal falls, the up / down counter 72 is counted up until the output signal A of the rotation detection means 6 is within the set voltage range of the rotation speed setting means 73 (Vcomp1 <A <Vcomp2). I will do it.
(b).回転速度信号Aが回転速度設定手段73の設定電
圧範囲内にはいったら、アップダウンカウン72のカウン
トアップをやめる。(B). When the rotation speed signal A falls within the set voltage range of the rotation speed setting means 73, the up-down count 72 stops counting up.
(c).回転速度信号AがVcomp2よりも高くなった場合
(回転数が高くなり過ぎた場合)、アップダウンカウン
タ72をカウントダウンする。(加減算制御信号UDをLow
にして計数信号CKを入力してやる。) (d).回転速度信号Aが回転速度設定手段73の設定電
圧範囲内にはいったら、アップダウンカウンタ72のカウ
ントダウンをやめる。(C). When the rotation speed signal A becomes higher than Vcomp2 (when the rotation speed becomes too high), the up / down counter 72 is counted down. (Addition / subtraction control signal UD is set to Low
Then, the count signal CK is input. ) (D). When the rotation speed signal A falls within the set voltage range of the rotation speed setting means 73, the up / down counter 72 stops counting down.
(e).回転速度信号AがVcomp1よりも低くなった場合
(回転数が遅くなり過ぎた場合)、アップダウンカウン
タ72を再度カウントアップする。(加減算制御信号UDを
Highにして計数信号CKを入力してやる。) (f).回転速度信号Aが回転速度設定手段73の設定電
圧範囲内にはいったら、アップダウンカウンタ72のカウ
ントアップをやめる。(E). When the rotation speed signal A becomes lower than Vcomp1 (when the rotation speed becomes too slow), the up / down counter 72 is counted up again. (Add / subtract control signal UD
The count signal CK is input to High. ) (F). When the rotation speed signal A falls within the set voltage range of the rotation speed setting means 73, the up / down counter 72 stops counting up.
本発明によれば、超音波モータの回転速度を容易に制御
することができ、安定した回転速度が得られる。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
によって回転速度が設定範囲外になっても、自動的に回
路の定数(整流増幅手段の基準電圧)が調整され、超音
波モータの回転速度の補正が行われる。According to the present invention, the rotation speed of the ultrasonic motor can be easily controlled, and a stable rotation speed can be obtained. In addition, even if the rotation speed is out of the setting range due to changes in fr and current due to temperature and drive voltage fluctuations, load fluctuations, etc., the circuit constants (reference voltage of the rectifying / amplifying means) are automatically adjusted, and the ultrasonic motor The rotation speed of is corrected.
第1図は本発明の代表的な実施例を示す回路図、第2図
は本発明で使用するVCOの一例を示す回路図、第3図は
第2図のVCOの出力特性を示す図、第4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5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6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の回転数を
示す図、第7図はVCOの制御電圧に超音波モータの電流
帰還をかけない場合の回転特性を示す図、第8図はVCO
の制御電圧に超音波モータ電流帰還をかけた場合の回転
特性を示す図、第9図は回転速度検出手段6の実施例を
示す回路図、第10図は超音波モータの回転数と回転速度
検出手段の出力の関係を示す図、第11図は駆動手段5の
中の分周手段51の一例を示す回路図、第12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13図は回転速度設定手段73の一例を示す
回路図、第14図は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と動作回転速度検出手段6の出力Aの変化
を示すタイミング図である。 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 circuit diagram showing a typical embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a VCO used in the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing output characteristics of the VCO of FIG. FIG. 4 is a diagram showing the current waveform Vi, the rectified waveform Vin, the output signal of the VCO and the signal after frequency division of the ultrasonic motor, and FIG. 5 shows the relationship between the driving frequency of the ultrasonic motor, the consumption current and the rotation speed. 6 and 6 show changes in V1 and Vm, drive frequency f, consumption current i, and rotation speed of the ultrasonic motor when the up / down counter 72 is added from 0, and FIG. 7 is a control voltage of the VCO. Fig. 8 shows the rotation characteristics of the ultrasonic motor without current feedback, Fig. 8 shows the VCO
Showing the rotation characteristics when the ultrasonic motor current feedback is applied to the control voltage of FIG. 9, FIG. 9 is a circuit diagram showing an embodiment of the rotation speed detecting means 6, and FIG. 10 is the rotation speed and rotation speed of the ultrasonic motor. FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the frequency dividing means 51 in the driving means 5, and FIG. 12 is a circuit diagram showing an output relationship of the detecting means. FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of a reference voltage generating means (DA converter) for generating the, FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of the rotation speed setting means 73, and FIG. FIG. 15 is a timing chart showing changes in the output A of the up-down counter control means 71 and the operation rotational speed detection means 6 of FIG. 1 ... Ultrasonic motor Rm ... Current monitor resistance C1 ... Coupling capacitors D1, D2 ... Rectifying diode L1, L2 ... Boost coil T1, T2 ... Switching transistor
Claims (5)
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回転速度を検出する回転速度検出手
段と、前記回転速度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し、
前記増幅手段は、前記基準電圧生成手段の基準信号を境
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 Of the output signal of the voltage control oscillation means, a driving means for generating a drive signal to be applied to the piezoelectric element from the output signal of the voltage control oscillation means, and a reference signal for amplification of the amplification means. Receiving the output signal of the rotation speed detecting means, the rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the ultrasonic motor based on the drive signal, and the reference voltage generating means. It has a reference voltage control means for controlling,
The ultrasonic wave motor device, wherein the amplifying means is a rectifying / amplifying means that amplifies the signal on one side of the reference signal of the reference voltage generating means.
ロータと一体化され、円周面上に多分割されたスリット
又は段差面を有する回転検出盤と、前記回転検出盤に透
過又は反射する光を出力する発光手段と、前記の透過光
又は反射光を受けて前記ロータの回転速度に応じた周波
数信号を出力する受光手段と、前記受光手段の出力から
前記ロータの回転速度に応じたアナログ電圧値又はデジ
タル値を出力する周波数−電圧変換手段からなる請求項
1記載の超音波モータ装置。2. The rotation speed detecting means is integrated with a rotor of an ultrasonic motor, and has a rotation detecting plate having slits or stepped faces which are multi-divided on a circumferential surface, and is transmitted or reflected by the rotation detecting plate. A light emitting means for outputting the light, a light receiving means for receiving the transmitted light or the reflected light and outputting a frequency signal corresponding to the rotation speed of the rotor, and an output from the light receiving means for changing the rotation speed of the rotor. The ultrasonic motor device according to claim 1, comprising frequency-voltage conversion means for outputting an analog voltage value or a digital value.
アップダウンカウンタと、前記ロータの回転速度を制御
するための回転速度設定手段と、前記回転速度設定手段
と前記回転速度検出手段の出力を受けて、前記アップダ
ウンカウンタ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2記載の超音波モータ装置。3. The reference voltage control means, an up / down counter for advancing a plurality of bits, a rotation speed setting means for controlling the rotation speed of the rotor, outputs of the rotation speed setting means and the rotation speed detecting means. 3. The ultrasonic motor device according to claim 2, further comprising an up-down counter control means for controlling the up-down counter.
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、前記回転速度検出手段の出力信号と前記回転速度
設定手段の出力信号を比較する比較手段からなる請求項
3記載の超音波モータ装置。4. 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. 4. The ultrasonic motor device according to claim 3, further comprising: means for comparing the output signal of the rotation speed detection means with a comparison means for comparing the output signal of the rotation speed setting means.
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3記載の超音波モータ
装置。5. The ultrasonic motor device according to claim 3, 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 |
|---|---|---|---|
| JP2054267A JPH0755068B2 (en) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | Ultrasonic motor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054267A JPH0755068B2 (en) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | Ultrasonic motor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256578A JPH03256578A (en) | 1991-11-15 |
| JPH0755068B2 true JPH0755068B2 (en) | 1995-06-07 |
Family
ID=12965799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2054267A Expired - Fee Related JPH0755068B2 (en) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | Ultrasonic motor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755068B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61295884A (en) * | 1985-06-25 | 1986-12-26 | Canon Inc | Vibration wave motor drive circuit |
| JPH0667233B2 (en) * | 1987-09-24 | 1994-08-24 | 松下電器産業株式会社 | Ultrasonic motor device |
| JPH01291676A (en) * | 1988-05-17 | 1989-11-24 | Olympus Optical Co Ltd | Drive circuit of oscillatory wave motor |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2054267A patent/JPH0755068B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03256578A (en) | 1991-11-15 |
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