JP2874765B2 - 振動型モーター装置 - Google Patents
振動型モーター装置Info
- Publication number
- JP2874765B2 JP2874765B2 JP1156557A JP15655789A JP2874765B2 JP 2874765 B2 JP2874765 B2 JP 2874765B2 JP 1156557 A JP1156557 A JP 1156557A JP 15655789 A JP15655789 A JP 15655789A JP 2874765 B2 JP2874765 B2 JP 2874765B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- vibration
- phase
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はOA機器や、カメラのAF機構等に用いられる振
動型(超音波)モータに関する。
動型(超音波)モータに関する。
振動型(超音波)モータによる位置制御、速度制御や
加速度制御等に用いられる制御手段は従来、該振動型
(超音波)モータの応答特性(ステップ応答,周波数応
答等)から制御手段のパラメータ(移送補償要素、比例
要素、積分要素、微分要素他)が制御理論に基づいて決
定される通常のDCモータの制御手段等と同様の機能構成
になっている。
加速度制御等に用いられる制御手段は従来、該振動型
(超音波)モータの応答特性(ステップ応答,周波数応
答等)から制御手段のパラメータ(移送補償要素、比例
要素、積分要素、微分要素他)が制御理論に基づいて決
定される通常のDCモータの制御手段等と同様の機能構成
になっている。
しかしながら、具体的な制御方法及びこれを実施する
制御回路は異なり、振動発生用の電気−機械エネルギー
変換素子に印加する交流電圧を変調(振幅,周波数,位
相,パルス幅変調等)することによって振動型(超音
波)モータの制御が行なわれる場合には、変調理論によ
り印加する該交流電圧の周波数(f0)の側波帯(変調周
波数の周波数帯域幅をf1としたときに、f0−f1からf0+
f1の範囲、また場合によってはf0−mf1からf0+mf1(m
=2.3.…)の範囲)に変調周波数成分及びその整数倍の
周波数成分が現われる。
制御回路は異なり、振動発生用の電気−機械エネルギー
変換素子に印加する交流電圧を変調(振幅,周波数,位
相,パルス幅変調等)することによって振動型(超音
波)モータの制御が行なわれる場合には、変調理論によ
り印加する該交流電圧の周波数(f0)の側波帯(変調周
波数の周波数帯域幅をf1としたときに、f0−f1からf0+
f1の範囲、また場合によってはf0−mf1からf0+mf1(m
=2.3.…)の範囲)に変調周波数成分及びその整数倍の
周波数成分が現われる。
超音波モータの制御に関する従来技術においては制御
ループ内に1次のローパスフィルタを設けるだけである
から高周波成分の減衰が不十分であり前述の該側波帯の
周波数成分の影響が制御量に現われ、このために以下に
述べる問題が生じていた。
ループ内に1次のローパスフィルタを設けるだけである
から高周波成分の減衰が不十分であり前述の該側波帯の
周波数成分の影響が制御量に現われ、このために以下に
述べる問題が生じていた。
本発明適用する振動型(超音波)モータの構成例を第
3図に示す。従来技術における上記問題点を第3図によ
って説明する。
3図に示す。従来技術における上記問題点を第3図によ
って説明する。
第3図において1は円環状振動体であり、金属材料な
どでできた、振動板1−bとPZTなどの電気−機械エネ
ルギー変換素子である1−aとの接合によって構成され
ている。そして、円環状振動体1の、円環のn次面外固
有振動数に等しい交流電気信号を電気−機械エネルギー
変換素子1−aに加え強制励振すると、この円環に共振
変位が発生し、この振動変位は振動体1に押圧されたロ
ータ2を摩擦駆動する。
どでできた、振動板1−bとPZTなどの電気−機械エネ
ルギー変換素子である1−aとの接合によって構成され
ている。そして、円環状振動体1の、円環のn次面外固
有振動数に等しい交流電気信号を電気−機械エネルギー
変換素子1−aに加え強制励振すると、この円環に共振
変位が発生し、この振動変位は振動体1に押圧されたロ
ータ2を摩擦駆動する。
電気−機械エネルギー変換素子1−aに印刷された6
波駆動用の電極パターンを第4図に示す。このとき、交
流電圧を変調する従来方式ではこのパターン上に円環の
5次面外固有振動数に等しい周波数と前述の側波帯の周
波数成分を含む交流電気信号が加わるので、設計駆動波
(6波)の波の位置からわずかに位置のずれた5次(5
波)及び7次(7波)の面外振動が励起されることにな
る。
波駆動用の電極パターンを第4図に示す。このとき、交
流電圧を変調する従来方式ではこのパターン上に円環の
5次面外固有振動数に等しい周波数と前述の側波帯の周
波数成分を含む交流電気信号が加わるので、設計駆動波
(6波)の波の位置からわずかに位置のずれた5次(5
波)及び7次(7波)の面外振動が励起されることにな
る。
一般に、このような(n−1)次、(n+1)次の振
動の励起により生ずる問題が騒音の発生である。
動の励起により生ずる問題が騒音の発生である。
すなわち、(n−1)次,(n+1)次の機械的振動
変位が、0.01μm程度であっても、その周波数が可聴域
にあれば、十分音として聞こえるレベルであり、又、そ
の周波数が可聴域(20kHz以下)になくても、n次駆動
周波数との差分周波数或いは加算周波数が可聴域にある
場合には、移動体2と振動体1とを接触させることによ
り鳴きと呼ばれる騒音が発生する。
変位が、0.01μm程度であっても、その周波数が可聴域
にあれば、十分音として聞こえるレベルであり、又、そ
の周波数が可聴域(20kHz以下)になくても、n次駆動
周波数との差分周波数或いは加算周波数が可聴域にある
場合には、移動体2と振動体1とを接触させることによ
り鳴きと呼ばれる騒音が発生する。
したがって、強制振動により、n−1次,n+1次の面
外振動モードが発生した場合、人間の耳に鳴きとして聞
こえないためには、n−1,n,n+1次の各振動周波数
が、可聴域にないとともに、それら周波数の各差分
{(n次−n−1次)周波数,(n+1次−n次)周波
数等}も、可聴域にないことが必要である。もちろん、
解決手段として振動子設計の段階で、n,n−1,n+1次振
動数及び、その差分周波数を可聴域外にもっていくこと
は可能である。例えば3波駆動(f3=60KHz)、2波
(n−1次)27KHz,4波n+1次120KHzとすれば各振動
数及び、その差分周波数は可聴域外に出るので一応鳴き
は発生しない様に出来るが振動子径φ50mmでは、厚みが
数cmとなって、振動型(超音波)モータの特徴である薄
型のメリットがなくなってしまうことになる。
外振動モードが発生した場合、人間の耳に鳴きとして聞
こえないためには、n−1,n,n+1次の各振動周波数
が、可聴域にないとともに、それら周波数の各差分
{(n次−n−1次)周波数,(n+1次−n次)周波
数等}も、可聴域にないことが必要である。もちろん、
解決手段として振動子設計の段階で、n,n−1,n+1次振
動数及び、その差分周波数を可聴域外にもっていくこと
は可能である。例えば3波駆動(f3=60KHz)、2波
(n−1次)27KHz,4波n+1次120KHzとすれば各振動
数及び、その差分周波数は可聴域外に出るので一応鳴き
は発生しない様に出来るが振動子径φ50mmでは、厚みが
数cmとなって、振動型(超音波)モータの特徴である薄
型のメリットがなくなってしまうことになる。
本出願に係わる第1の発明の目的は、鳴き等の発生を
防止しできる振動がモータ装置を提供することにある。
防止しできる振動がモータ装置を提供することにある。
本出願に関わる第2の発明の目的は、第1の発明の目
的の実現を可能とするとともに、高精度の位置制御を可
能とする振動型モータ装置を提供することにある。
的の実現を可能とするとともに、高精度の位置制御を可
能とする振動型モータ装置を提供することにある。
本出願に係わる第1の発明の目的を実現する構成は、
振動体に電気−機械エネルギー変換素子部を配し、該変
換素子部に駆動用周波信号を印加して振動体を励振さ
せ、駆動力を得る振動型モータ装置において、前記駆動
用周波信号の特性値を変調信号に応答して変調する変調
回路と、制御信号に応答して前記変調回路に前記変調信
号を供給するフィルター手段を設けるとともに、該フィ
ルター手段の周波数特性としてn次のモードで駆動する
際に、(n−1)次のモードにおける固有周波数とn次
のモードにおける固有周波数との差の絶対値と、(n+
1)次のモードにおける固有周波数とn次のモードにお
ける固有周波数との差の絶対値のうち、小さい方の値以
下の周波数を上限とするローパス特性に設定したことを
特徴とする振動型モーター装置にある。
振動体に電気−機械エネルギー変換素子部を配し、該変
換素子部に駆動用周波信号を印加して振動体を励振さ
せ、駆動力を得る振動型モータ装置において、前記駆動
用周波信号の特性値を変調信号に応答して変調する変調
回路と、制御信号に応答して前記変調回路に前記変調信
号を供給するフィルター手段を設けるとともに、該フィ
ルター手段の周波数特性としてn次のモードで駆動する
際に、(n−1)次のモードにおける固有周波数とn次
のモードにおける固有周波数との差の絶対値と、(n+
1)次のモードにおける固有周波数とn次のモードにお
ける固有周波数との差の絶対値のうち、小さい方の値以
下の周波数を上限とするローパス特性に設定したことを
特徴とする振動型モーター装置にある。
本出願に係わる第2の発明の目的を実現する構成は、
上記した構成において、前記モーター装置の動作または
モーター装置により駆動される対象の動作状態を表すセ
ンシング信号と参照信号を検出し、該センシング信号と
参照信号の関係に応じて前記制御信号を形成する制御信
号形成手段が設けられていることを特徴とする振動型モ
ーター装置にある。
上記した構成において、前記モーター装置の動作または
モーター装置により駆動される対象の動作状態を表すセ
ンシング信号と参照信号を検出し、該センシング信号と
参照信号の関係に応じて前記制御信号を形成する制御信
号形成手段が設けられていることを特徴とする振動型モ
ーター装置にある。
本発明によれば、超音波モータを用いた各種制御手段
による位相制御、速度制御、加速度制御等の制御装置に
於いて、電気−機械エネルギー変換素子に印加する交流
電圧の周波数の側波帯に該各種制御手段による変調操作
によって発生する周波数成分を含むとき、これらをフィ
ルタ回路で直接減衰させるのではなく、駆動に用いる定
在波のモードをn次としたとき該交流電圧を変調する変
調信号の(n−1)次又は(n+1)次のモードの周波
数とn次のモードの周波数とのそれぞれの周波数差のう
ち絶対値の小さな方の周波数(fd)以上の周波数成分を
フィルタによって減衰させたものとすることによって、
該側波帯の周波数成分が(n−1)次から(n+1)次
のモードの周波数の範囲の内側で、急峻なカットオフ特
性をもつフィルタにより(n−1)次及び(n+1)次
のモードの周波数成分をほとんど含まないようにするも
のである。
による位相制御、速度制御、加速度制御等の制御装置に
於いて、電気−機械エネルギー変換素子に印加する交流
電圧の周波数の側波帯に該各種制御手段による変調操作
によって発生する周波数成分を含むとき、これらをフィ
ルタ回路で直接減衰させるのではなく、駆動に用いる定
在波のモードをn次としたとき該交流電圧を変調する変
調信号の(n−1)次又は(n+1)次のモードの周波
数とn次のモードの周波数とのそれぞれの周波数差のう
ち絶対値の小さな方の周波数(fd)以上の周波数成分を
フィルタによって減衰させたものとすることによって、
該側波帯の周波数成分が(n−1)次から(n+1)次
のモードの周波数の範囲の内側で、急峻なカットオフ特
性をもつフィルタにより(n−1)次及び(n+1)次
のモードの周波数成分をほとんど含まないようにするも
のである。
第1図は本発明の思想をブロック図に表わしたもので
あり、25は振動型(超音波)モータの振動体を駆動する
ために該振動体の固有モード周波数の交流電圧を発生す
る発振器、26は変調信号によって搬送波の振幅、位相、
周波数、パルス幅等の各種パラメータを、一般に変調と
言われる操作によって変化させるための変調器、27は振
動型(超音波)モータ本体で、第3図及び第4図に示す
振動体1、移動体としてのロータ2、電気−機械エネル
ギー変換素子1−a中に設けられる振動検出素子等の公
知の部材を含み、28は制御信号の高周波成分をカットす
るためのローパスフィルタ(L.P.F.)、29はコンピュー
タ(図示せず)等の指令装置からの例えば回転速度信号
等の指令信号と、振動型(超音波)モータ本体27からの
例えば回転速度信号等のセンシング信号とを比較し、そ
の結果に応じて変調器26にローパスフィルタ28を通して
制御信号を与えるためのコントローラである。
あり、25は振動型(超音波)モータの振動体を駆動する
ために該振動体の固有モード周波数の交流電圧を発生す
る発振器、26は変調信号によって搬送波の振幅、位相、
周波数、パルス幅等の各種パラメータを、一般に変調と
言われる操作によって変化させるための変調器、27は振
動型(超音波)モータ本体で、第3図及び第4図に示す
振動体1、移動体としてのロータ2、電気−機械エネル
ギー変換素子1−a中に設けられる振動検出素子等の公
知の部材を含み、28は制御信号の高周波成分をカットす
るためのローパスフィルタ(L.P.F.)、29はコンピュー
タ(図示せず)等の指令装置からの例えば回転速度信号
等の指令信号と、振動型(超音波)モータ本体27からの
例えば回転速度信号等のセンシング信号とを比較し、そ
の結果に応じて変調器26にローパスフィルタ28を通して
制御信号を与えるためのコントローラである。
第13図(A)は振動型(超音波)モータの駆動信号周
波数に対する振動体の振動振幅の特性例であり、同図
(b)は、ローパスフィルタ28によって周波数帯域を制
限した変調信号の周波数帯域及び搬送波の周波数、及び
該変調信号を変調器26に入力し、搬送波を振幅変調した
場合の駆動信号の周波数帯域と、これらに対する各信号
の電圧特性をあらわしている。この様に急峻なカットオ
フ特性を持つローパスフィルタ28によって変調信号の周
波数帯域(第13図(b)の左部分の特性参照)を制限す
れば、駆動信号は(n−1)次及び(n+1)次の固有
周波数を含まなくなる。その結果、振動体1に(n−
1)次及び(n+1)次の振動を励起しないで振動型
(超音波)モータを駆動することが可能となる。また、
振幅制御時には、駆動信号は搬送波の周波数を中心とす
る変調信号の周波数帯域の倍の周波数帯域を持つが、周
波数、位相、パルス幅等の変調時には無限の周波数成分
を含んでしまう。しかし、周波数、位相、パルス幅等の
変動幅が十分小さくても該振動型(超音波)モータが制
御可能な場合には、駆動信号は、搬送波の周波数を中心
とする変調信号の周波数帯域の倍の周波数帯域以上で
は、振幅が非常に小さくなるため、振幅変調の場合と同
様のことが言える。
波数に対する振動体の振動振幅の特性例であり、同図
(b)は、ローパスフィルタ28によって周波数帯域を制
限した変調信号の周波数帯域及び搬送波の周波数、及び
該変調信号を変調器26に入力し、搬送波を振幅変調した
場合の駆動信号の周波数帯域と、これらに対する各信号
の電圧特性をあらわしている。この様に急峻なカットオ
フ特性を持つローパスフィルタ28によって変調信号の周
波数帯域(第13図(b)の左部分の特性参照)を制限す
れば、駆動信号は(n−1)次及び(n+1)次の固有
周波数を含まなくなる。その結果、振動体1に(n−
1)次及び(n+1)次の振動を励起しないで振動型
(超音波)モータを駆動することが可能となる。また、
振幅制御時には、駆動信号は搬送波の周波数を中心とす
る変調信号の周波数帯域の倍の周波数帯域を持つが、周
波数、位相、パルス幅等の変調時には無限の周波数成分
を含んでしまう。しかし、周波数、位相、パルス幅等の
変動幅が十分小さくても該振動型(超音波)モータが制
御可能な場合には、駆動信号は、搬送波の周波数を中心
とする変調信号の周波数帯域の倍の周波数帯域以上で
は、振幅が非常に小さくなるため、振幅変調の場合と同
様のことが言える。
〔実施例1〕 前記第1図は、本発明の思想を表わすブロック図であ
り、これを具体化した振動型(超音波)モータに対する
速度制御回路のブロック図を第2図に示す。
り、これを具体化した振動型(超音波)モータに対する
速度制御回路のブロック図を第2図に示す。
1は公知の振動体で、金属材料等でできた振動板1−
bにPZT等の電気−機械エネルギー変換素子1−aが接
合されて構成されている。2はロータであって、振動体
1に適度な圧力で押圧され、振動体に励起される進行性
振動波によって摩擦駆動される移動体である。3はプリ
ンタのプラテンローラであり、振動体1及びロータ2に
よって構成された振動型(超音波)モータに連結され本
制御回路によって速度が制御される制御対象である。4
は振動型(超音波)モータ本体に接続された回転軸3Aの
反対側でローラ3に接続された速度検出用のロータリー
エンコーダである。5は振動型(超音波)モータの駆動
用交流電圧を発生するための公知の発振器、6は発振器
5の出力信号の位相を90゜シフトするための公知の90゜
移相器、7は発振器5の出力信号の振幅を後述の振幅制
御信号に応じて変化させ上記電気−機械エネルギー変換
素子1−aのA相に印加する交流電圧を生成するための
公知の電圧制御増幅器(V.C.A),8は90゜位相器6の出
力信号の振幅を振幅制御信号に応じて変化させて上記電
気−機械エネルギー変換素子1−aのB相に印加する交
流電圧を生成するための公知の電圧制御増幅器(V.C.
A)、9は速度制御のための基準周期パルスを発生する
水晶発振器、10は公知のP.L.L(フェーズ・ロックド・
ループ)を構成するためにロータリーエンコーダ4の出
力と、水晶発振器9の出力の位相を比較する位相比較
器、11は位相比較器10の出力ノイズを減衰させ、且つPL
Lの同期特性や応答特性を決定するための公知のループ
フィルタであり、回路10、11によりP.L.Lが構成され
る。12はループフィルタ11の出力信号の周波数成分のう
ち前述した小さい方の周波数差(fd)以上の周波数成分
を急峻な特性で除去して振動制御信号を出力するための
ローパスフィルタ(L.P.F)である。第5図(a)にル
ープフィルタ11のゲインの周波数特性例を、同図(b)
にローパスフィルタ12のゲインの周波数特性例を、第6
図(a)に振動板1−bの振動変位振幅の周波数特性例
を、同図(b)に振動体1に印加する交流電圧に含まれ
る周波数成分例を示す。
bにPZT等の電気−機械エネルギー変換素子1−aが接
合されて構成されている。2はロータであって、振動体
1に適度な圧力で押圧され、振動体に励起される進行性
振動波によって摩擦駆動される移動体である。3はプリ
ンタのプラテンローラであり、振動体1及びロータ2に
よって構成された振動型(超音波)モータに連結され本
制御回路によって速度が制御される制御対象である。4
は振動型(超音波)モータ本体に接続された回転軸3Aの
反対側でローラ3に接続された速度検出用のロータリー
エンコーダである。5は振動型(超音波)モータの駆動
用交流電圧を発生するための公知の発振器、6は発振器
5の出力信号の位相を90゜シフトするための公知の90゜
移相器、7は発振器5の出力信号の振幅を後述の振幅制
御信号に応じて変化させ上記電気−機械エネルギー変換
素子1−aのA相に印加する交流電圧を生成するための
公知の電圧制御増幅器(V.C.A),8は90゜位相器6の出
力信号の振幅を振幅制御信号に応じて変化させて上記電
気−機械エネルギー変換素子1−aのB相に印加する交
流電圧を生成するための公知の電圧制御増幅器(V.C.
A)、9は速度制御のための基準周期パルスを発生する
水晶発振器、10は公知のP.L.L(フェーズ・ロックド・
ループ)を構成するためにロータリーエンコーダ4の出
力と、水晶発振器9の出力の位相を比較する位相比較
器、11は位相比較器10の出力ノイズを減衰させ、且つPL
Lの同期特性や応答特性を決定するための公知のループ
フィルタであり、回路10、11によりP.L.Lが構成され
る。12はループフィルタ11の出力信号の周波数成分のう
ち前述した小さい方の周波数差(fd)以上の周波数成分
を急峻な特性で除去して振動制御信号を出力するための
ローパスフィルタ(L.P.F)である。第5図(a)にル
ープフィルタ11のゲインの周波数特性例を、同図(b)
にローパスフィルタ12のゲインの周波数特性例を、第6
図(a)に振動板1−bの振動変位振幅の周波数特性例
を、同図(b)に振動体1に印加する交流電圧に含まれ
る周波数成分例を示す。
以下に第2図、第5図及び第6図を用いて本発明の速
度制御の制御動作を説明する。まず、動作中にもしプラ
テンローラ3の回転速度が低くなると、水晶発振器9の
出力である速度制御用の速度基準パルス信号の位相に対
してロータリーエンコーダ4の出力パルスの位相が遅れ
てゆき、このため、位相比較器10の出力の平均値が大き
くなり、ループフィルタ11及びローパスフィルタ12を通
過して得られる振幅制御信号も大きくなる。したがって
電圧制御増幅器(V.C.A)7及び8によって電気−機械
エネルギー変換素子1−aのA相及びB相に印加される
交流電圧の振幅が増大してゆき、振動体1の振動変位振
幅も増大し、超音波モータの回転速度が増加してゆき、
ローラ3の回転速度が該基準パルス信号に対応する回転
速度となる様に自動的に制御される。この様な速度制御
回路における、本発明の要旨を以下に、更に詳細に述べ
る。
度制御の制御動作を説明する。まず、動作中にもしプラ
テンローラ3の回転速度が低くなると、水晶発振器9の
出力である速度制御用の速度基準パルス信号の位相に対
してロータリーエンコーダ4の出力パルスの位相が遅れ
てゆき、このため、位相比較器10の出力の平均値が大き
くなり、ループフィルタ11及びローパスフィルタ12を通
過して得られる振幅制御信号も大きくなる。したがって
電圧制御増幅器(V.C.A)7及び8によって電気−機械
エネルギー変換素子1−aのA相及びB相に印加される
交流電圧の振幅が増大してゆき、振動体1の振動変位振
幅も増大し、超音波モータの回転速度が増加してゆき、
ローラ3の回転速度が該基準パルス信号に対応する回転
速度となる様に自動的に制御される。この様な速度制御
回路における、本発明の要旨を以下に、更に詳細に述べ
る。
一般に振動型(超音波)モータに対する高精度の速度
制御系を設計する場合には速度検出用ロータリーエンコ
ーダの一回転当りのパルス数が多くなるようにするため
にエンコーダからの出力パルスの周波数は数KHz以上に
設定されるが、この様なロータリーエンコーダを第2図
のロータリーエンコーダ4に用いた場合、位相比較器10
の出力信号の周波数成分には、位相比較器10の動作原理
に基づいて発生する高周波成分やローラ3の回転変動の
周波数成分も考慮すると、数10KHz以上の周波数成分を
含むことになる。このような場合、第5図(a)の特性
から明らかなように、P.L.Lで通常使用されるループフ
ィルタだけでは、前述の小さい方の周波数差fdにおける
ループゲインを下げようとすれば全周波域のゲインを下
げ、従って速度制御特性(例えば応答特性)を悪化させ
る等の犠牲をともなわない限り高周波成分の十分な減衰
が得られない。
制御系を設計する場合には速度検出用ロータリーエンコ
ーダの一回転当りのパルス数が多くなるようにするため
にエンコーダからの出力パルスの周波数は数KHz以上に
設定されるが、この様なロータリーエンコーダを第2図
のロータリーエンコーダ4に用いた場合、位相比較器10
の出力信号の周波数成分には、位相比較器10の動作原理
に基づいて発生する高周波成分やローラ3の回転変動の
周波数成分も考慮すると、数10KHz以上の周波数成分を
含むことになる。このような場合、第5図(a)の特性
から明らかなように、P.L.Lで通常使用されるループフ
ィルタだけでは、前述の小さい方の周波数差fdにおける
ループゲインを下げようとすれば全周波域のゲインを下
げ、従って速度制御特性(例えば応答特性)を悪化させ
る等の犠牲をともなわない限り高周波成分の十分な減衰
が得られない。
本発明の特徴は、ローパスフィルタ12の急峻な高域減
衰特性によって低周波に於ける制御特性を犠牲にするこ
となく高周波成分の十分な減衰が得られることにある。
すなわち、AM変調の原理によって搬送波の周波数をf0と
し、変調波の周波数をf1としたときに(f0+f1)及び
(f0−f1)の側波帯の信号が発生するためf1の周波数帯
域すなわち第1図の振幅制御信号の同波数帯域をフィル
タ12のゲインの周波数特性によって第5図(b)に示し
た様に周波数差fdを境として制限すれば、電気−機械エ
ネルギー変換素子1−aのA相及びB相にそれぞれ印加
される交流電圧の周波数成分は第6図(b)中の斜線で
示す特性の様になり、(n−1)次及び(n+1)次の
モードの周波数成分Fn-1,Fn+1(第6図参照)が非常に
小さくなり(n−1)次及び(n+1)次のモードの振
動が発生しないため速度制御特性が悪化することなく、
騒音の発生しない振動型(超音波)モータ制御を行なう
ことが可能となる。
衰特性によって低周波に於ける制御特性を犠牲にするこ
となく高周波成分の十分な減衰が得られることにある。
すなわち、AM変調の原理によって搬送波の周波数をf0と
し、変調波の周波数をf1としたときに(f0+f1)及び
(f0−f1)の側波帯の信号が発生するためf1の周波数帯
域すなわち第1図の振幅制御信号の同波数帯域をフィル
タ12のゲインの周波数特性によって第5図(b)に示し
た様に周波数差fdを境として制限すれば、電気−機械エ
ネルギー変換素子1−aのA相及びB相にそれぞれ印加
される交流電圧の周波数成分は第6図(b)中の斜線で
示す特性の様になり、(n−1)次及び(n+1)次の
モードの周波数成分Fn-1,Fn+1(第6図参照)が非常に
小さくなり(n−1)次及び(n+1)次のモードの振
動が発生しないため速度制御特性が悪化することなく、
騒音の発生しない振動型(超音波)モータ制御を行なう
ことが可能となる。
なお、ローパスフィルタ12の特性は、第5図(b)の
様に、周波数差fdを境として高周波成分を急峻に減衰さ
せることが望ましいが、約fd/50の周波数を境として急
峻に減衰させることも可能である。
様に、周波数差fdを境として高周波成分を急峻に減衰さ
せることが望ましいが、約fd/50の周波数を境として急
峻に減衰させることも可能である。
この場合、振動体1に印加される交流電圧の周波数成
分は第6図(b)の点線で示される特性のように、より
狭い通過帯域となり、騒音の発生の可能性はより少なく
なる。しかし勿論、この場合には速度制御特性(例えば
速度応答特性)は周波数差が小さくなったために低下す
るが実用上問題にならない。
分は第6図(b)の点線で示される特性のように、より
狭い通過帯域となり、騒音の発生の可能性はより少なく
なる。しかし勿論、この場合には速度制御特性(例えば
速度応答特性)は周波数差が小さくなったために低下す
るが実用上問題にならない。
又、説明の都合でループフィルタ11とローパスフィル
タ(L.P.F)12を分割して示したが1つのフィルタ回路
で第5図(b)の特性を持つ様にすることも可能であ
る。
タ(L.P.F)12を分割して示したが1つのフィルタ回路
で第5図(b)の特性を持つ様にすることも可能であ
る。
更に又、電圧制御増幅器(V.C.A)7,8の振幅制御信号
に対応する応答特性をローパスフィルタ(L.P.F)12を
入れた場合と同様な周波数特性としてローパスフィルタ
(L.P.F)12を省くことも可能なことは明らかである。
に対応する応答特性をローパスフィルタ(L.P.F)12を
入れた場合と同様な周波数特性としてローパスフィルタ
(L.P.F)12を省くことも可能なことは明らかである。
〔実施例2〕 第1実施例に於いては電気−機械エネルギー変換素子
1−aに印加する交流電圧の振幅を変化させて速度を制
御する制御回路に本発明を適用したものであるが、該交
流電圧の周波数を変化させて速度を制御する制御回路に
本発明を適用することが可能であり、以下にこれを説明
する。第7図に実施例2の制御方式をブロック図で示
す。13は、周波数制御信号に対応した周波数の交流電圧
を発生する電圧制御発振器(V.C.O),14,15は適当な増
幅率で電圧制御発信器(V.C.O)13及び90゜移送器6の
出力信号を増幅して電気−機械エネルギー変換素子1−
aのA相及びB相に交流電圧を印加するための増幅器で
ある。簡単に制御動作を説明すると、実施例1が電気−
機械エネルギー変換素子に印加する交流電圧の振幅を大
きくすると速度が増大するのに対し本実施例では、該交
流電圧の周波数を振動体1の振動モードより上側の周波
数範囲で共振周波数に近付けると速度が増大する。すな
わち該周波数範囲に於いて該交流電圧の周波数を低くす
ると速度が増大するため、位相比較器10の入力の符号を
逆にしてあるので第1実施例と同様な動作で速度が制御
される。
1−aに印加する交流電圧の振幅を変化させて速度を制
御する制御回路に本発明を適用したものであるが、該交
流電圧の周波数を変化させて速度を制御する制御回路に
本発明を適用することが可能であり、以下にこれを説明
する。第7図に実施例2の制御方式をブロック図で示
す。13は、周波数制御信号に対応した周波数の交流電圧
を発生する電圧制御発振器(V.C.O),14,15は適当な増
幅率で電圧制御発信器(V.C.O)13及び90゜移送器6の
出力信号を増幅して電気−機械エネルギー変換素子1−
aのA相及びB相に交流電圧を印加するための増幅器で
ある。簡単に制御動作を説明すると、実施例1が電気−
機械エネルギー変換素子に印加する交流電圧の振幅を大
きくすると速度が増大するのに対し本実施例では、該交
流電圧の周波数を振動体1の振動モードより上側の周波
数範囲で共振周波数に近付けると速度が増大する。すな
わち該周波数範囲に於いて該交流電圧の周波数を低くす
ると速度が増大するため、位相比較器10の入力の符号を
逆にしてあるので第1実施例と同様な動作で速度が制御
される。
この様な周波数の操作を行なう場合の該交流電圧の周
波数成分は周波数変調(以下FM変調とよぶ)の理論によ
っては無限の周波数成分を含むことになる。しかし、速
度を一定に保つ制御の様に周波数の変化の幅が小さい場
合の該交流電圧の周波数帯域は、前述の第1実施例と同
様な帯域、すなわち第6図で示すFn-1〜Fn+1nの帯域と
なる。そこで前述の場合と同様に、ローパスフィルタ
(L.F.P)12により前述の小さい方の周波数差(fd)以
上の周波数成分を急峻な遮断特性によって除去して周波
数制御信号をV.C.O.13に与えればV.C.O.13から出力され
る交流電圧の周波数成分はほぼ第6図(b)中の斜線で
示す周波数特性の様になり、該交流電圧中の(n−1)
次及び(n+1)次のモードに応じた周波数成分が非常
に小さくなり、これらのモードの振動が発生しないため
第1実施例と同等の効果が得らえる。
波数成分は周波数変調(以下FM変調とよぶ)の理論によ
っては無限の周波数成分を含むことになる。しかし、速
度を一定に保つ制御の様に周波数の変化の幅が小さい場
合の該交流電圧の周波数帯域は、前述の第1実施例と同
様な帯域、すなわち第6図で示すFn-1〜Fn+1nの帯域と
なる。そこで前述の場合と同様に、ローパスフィルタ
(L.F.P)12により前述の小さい方の周波数差(fd)以
上の周波数成分を急峻な遮断特性によって除去して周波
数制御信号をV.C.O.13に与えればV.C.O.13から出力され
る交流電圧の周波数成分はほぼ第6図(b)中の斜線で
示す周波数特性の様になり、該交流電圧中の(n−1)
次及び(n+1)次のモードに応じた周波数成分が非常
に小さくなり、これらのモードの振動が発生しないため
第1実施例と同等の効果が得らえる。
〔実施例3〕 本実施例は第1実施例の方式に対して、振動体1に印
加する交流電圧の周波数を振動体の固有振動数とするた
めの周波数制御回路を付加したもので第8図にそのブロ
ック図を示す。以下に簡単に該周波数制御回路の動作に
ついて述べる。振動体1には圧電素子等の電気−機械エ
ネルギー変換素子1−aが接合されており、さらに電気
−機械エネルギー変換素子1−aには第4図に示した様
に、A相,B相の2相からなる駆動用電極と、振動体1の
振動状態を実時間で検出するためのS相電極がある。こ
こで、振動体1を前記固有振動数近傍の交流電圧を印加
して振動させているときに、該交流電圧の周波数を上昇
させてゆくと、A相あるいはB相に印加する交流電圧の
時間的位相に対するS相電極の出力信号の時間的位相が
遅れてゆくことに着目し、A相に印加する交流電圧とS
相から検出される交流信号との間の時間的位相差を位相
差検出器30で検出し電池或いはその他の基準電位設定器
20で設定される位相差指令との差を差動増幅器19で求
め、アンプ21で増幅し、ローパスフィルタ(L.P.F)22
を通して電圧制御発振器(V.C.O)13に入力することに
より周波数を制御しており、もしここで、位相差検出器
30の出力が該位相差指令より大きくなると、差動増幅器
19の出力電圧は負の値となり、ローパスフィルタ(L.P.
F)22の出力電圧は減少してゆくため、電圧制御発振器
(V.C.O)13の出力信号の周波数は下がってゆき、A相
に印加される交流電圧の時間的位相に対しS相で検出さ
れる信号の時間的位相差が少なくなってゆく。従ってこ
のループによって位相差検出器30の出力が位相差指令と
等しくなるように該周波数が制御される。このとき実施
例1における、ローパスフィルタ(L.P.F)12と同等の
効果を得ることができる。
加する交流電圧の周波数を振動体の固有振動数とするた
めの周波数制御回路を付加したもので第8図にそのブロ
ック図を示す。以下に簡単に該周波数制御回路の動作に
ついて述べる。振動体1には圧電素子等の電気−機械エ
ネルギー変換素子1−aが接合されており、さらに電気
−機械エネルギー変換素子1−aには第4図に示した様
に、A相,B相の2相からなる駆動用電極と、振動体1の
振動状態を実時間で検出するためのS相電極がある。こ
こで、振動体1を前記固有振動数近傍の交流電圧を印加
して振動させているときに、該交流電圧の周波数を上昇
させてゆくと、A相あるいはB相に印加する交流電圧の
時間的位相に対するS相電極の出力信号の時間的位相が
遅れてゆくことに着目し、A相に印加する交流電圧とS
相から検出される交流信号との間の時間的位相差を位相
差検出器30で検出し電池或いはその他の基準電位設定器
20で設定される位相差指令との差を差動増幅器19で求
め、アンプ21で増幅し、ローパスフィルタ(L.P.F)22
を通して電圧制御発振器(V.C.O)13に入力することに
より周波数を制御しており、もしここで、位相差検出器
30の出力が該位相差指令より大きくなると、差動増幅器
19の出力電圧は負の値となり、ローパスフィルタ(L.P.
F)22の出力電圧は減少してゆくため、電圧制御発振器
(V.C.O)13の出力信号の周波数は下がってゆき、A相
に印加される交流電圧の時間的位相に対しS相で検出さ
れる信号の時間的位相差が少なくなってゆく。従ってこ
のループによって位相差検出器30の出力が位相差指令と
等しくなるように該周波数が制御される。このとき実施
例1における、ローパスフィルタ(L.P.F)12と同等の
効果を得ることができる。
〔実施例4〕 第9図は速度制御における周波数応答特性を改善する
ために実施例1に変形を施した実施例4のブロック図で
ある。同図においてS相(振動検出用電極)で検出され
る振動体1の振動に対応する信号の振幅を、AC−DC変換
器16によって直流信号に変換してフィードバックするマ
イナーループ制御によって、振動体1の振動変位振幅が
ループフィルタ11の出力信号に対応する振幅となる様に
制御する回路を設けている。実施例1では、速度差に応
じて直接A相,B相に印加する交流電圧の振幅を制御して
いたが、本実施例4では、速度差に応じて、振動体1の
振動振幅に関する指定信号をマイナーループ中の振動体
1の振動変位振幅制御回路に与え、該マイナーループに
よって該振動変位振幅を高速に制御するものである。
ために実施例1に変形を施した実施例4のブロック図で
ある。同図においてS相(振動検出用電極)で検出され
る振動体1の振動に対応する信号の振幅を、AC−DC変換
器16によって直流信号に変換してフィードバックするマ
イナーループ制御によって、振動体1の振動変位振幅が
ループフィルタ11の出力信号に対応する振幅となる様に
制御する回路を設けている。実施例1では、速度差に応
じて直接A相,B相に印加する交流電圧の振幅を制御して
いたが、本実施例4では、速度差に応じて、振動体1の
振動振幅に関する指定信号をマイナーループ中の振動体
1の振動変位振幅制御回路に与え、該マイナーループに
よって該振動変位振幅を高速に制御するものである。
以下にこの方式の動作を簡単に説明する。もし、振動
型(超音波)モータの速度が遅くなると、振動変位振幅
指令に相当するループフィルタ11の出力電圧が上昇す
る。すると、差動増幅器17の出力が増加するため、この
出力電圧をアンプ18で増幅した後で更にローパスフィル
タ(L.P.F)12で高周波成分を除去した信号が電圧制御
型増幅器(V.C.A)7,8に入力され、A相,B相に印加され
る交流電圧の振幅が増加し、振動体1の振動変位振幅が
増加し、S相(振動検出用電極)の出力信号振幅が増加
し、AC−DC変換器16によって直流信号に変換された振動
体1の振動変位振幅に対応する信号が増加し、差動増幅
器17の正、負の入力信号が等しくなる様に高速に制御さ
れる。この様なマイナーループを含む回路でも、A相,B
相に印加する交流電圧の振幅を制御する電圧制御型増幅
器(V.C.A)7,8に入力される振幅指令信号をローパスフ
ィルタ(L.P.F)12に通すことによって、実施例1と同
等の効果が得られる。
型(超音波)モータの速度が遅くなると、振動変位振幅
指令に相当するループフィルタ11の出力電圧が上昇す
る。すると、差動増幅器17の出力が増加するため、この
出力電圧をアンプ18で増幅した後で更にローパスフィル
タ(L.P.F)12で高周波成分を除去した信号が電圧制御
型増幅器(V.C.A)7,8に入力され、A相,B相に印加され
る交流電圧の振幅が増加し、振動体1の振動変位振幅が
増加し、S相(振動検出用電極)の出力信号振幅が増加
し、AC−DC変換器16によって直流信号に変換された振動
体1の振動変位振幅に対応する信号が増加し、差動増幅
器17の正、負の入力信号が等しくなる様に高速に制御さ
れる。この様なマイナーループを含む回路でも、A相,B
相に印加する交流電圧の振幅を制御する電圧制御型増幅
器(V.C.A)7,8に入力される振幅指令信号をローパスフ
ィルタ(L.P.F)12に通すことによって、実施例1と同
等の効果が得られる。
〔実施例5〕 第1から第4実施例までは、環状の振動体を用いた例
であるが、第10図の様な棒状の振動体を利用した超音波
モータについても同様の効果を有することを以下に述べ
る。第11図は回転型モータに該棒状振動体を応用した場
合の構成例である。以下に第10図、第11図を用いてこの
構成例の動作原理について説明する。棒状振動体23は、
x軸方向の振動用に用いる電気−機械エネルギー変換素
子23−a、Z軸方向の振動用に用いる電気−機械エネル
ギー変換素子23−bと金属性の角棒23−cとからなって
いる。ここで、電気−機械エネルギー変換素子23−aに
角棒23の3次の固有モードの周波数の交流電圧を印加す
ると、第10図(b)のようにx軸方向に棒状振動体23が
振動し、さらに電気−機械エネルギー変換素子23−bに
該3次の固有モードの周波数で且つ電気−機械エネルギ
ー変換素子23−aに印加する交流電圧と時間的に90゜位
相をずらした交流電圧を印加すると、棒状振動体23は第
10図(b)の矢印の方向に円運動をする。そこで第11図
の様に棒状振動体23を、ローラ24に加圧接触させれば、
両者間に生ずる摩擦力によって、ローラ24は図中の矢印
の様に、棒状振動体の振動の回転方向と反対方向に回転
する。第12図は棒状振動体によるモータの速度制御系を
示す。制御動作の原理は実施例1と同じであり、ローパ
スフィルタ(L.P.F)12が、棒状振動体の3次の固有モ
ードの周波数と、2次及び4次の固有モードの周波数と
の差の絶対値の小さい方の周波数差以下のカットオフ周
波数を持ち、急峻な遮断特性で該小さい方の周波数差以
上の周波数成分を除去すれば実施例1と同等の効果が得
られる。
であるが、第10図の様な棒状の振動体を利用した超音波
モータについても同様の効果を有することを以下に述べ
る。第11図は回転型モータに該棒状振動体を応用した場
合の構成例である。以下に第10図、第11図を用いてこの
構成例の動作原理について説明する。棒状振動体23は、
x軸方向の振動用に用いる電気−機械エネルギー変換素
子23−a、Z軸方向の振動用に用いる電気−機械エネル
ギー変換素子23−bと金属性の角棒23−cとからなって
いる。ここで、電気−機械エネルギー変換素子23−aに
角棒23の3次の固有モードの周波数の交流電圧を印加す
ると、第10図(b)のようにx軸方向に棒状振動体23が
振動し、さらに電気−機械エネルギー変換素子23−bに
該3次の固有モードの周波数で且つ電気−機械エネルギ
ー変換素子23−aに印加する交流電圧と時間的に90゜位
相をずらした交流電圧を印加すると、棒状振動体23は第
10図(b)の矢印の方向に円運動をする。そこで第11図
の様に棒状振動体23を、ローラ24に加圧接触させれば、
両者間に生ずる摩擦力によって、ローラ24は図中の矢印
の様に、棒状振動体の振動の回転方向と反対方向に回転
する。第12図は棒状振動体によるモータの速度制御系を
示す。制御動作の原理は実施例1と同じであり、ローパ
スフィルタ(L.P.F)12が、棒状振動体の3次の固有モ
ードの周波数と、2次及び4次の固有モードの周波数と
の差の絶対値の小さい方の周波数差以下のカットオフ周
波数を持ち、急峻な遮断特性で該小さい方の周波数差以
上の周波数成分を除去すれば実施例1と同等の効果が得
られる。
〔実施例6〕 第1〜第5実施例に於いて、ローパスフィルタ(L.P.
F)12の動作をディジタル的な手法で置き換えることも
できる。例えば、(1/2fd)(fdは第13図に図示)より
長い時間の間隔で出力のタイミングを行なえば、fd以上
の周波数成分が減衰し、実施例1と同等の効果を得るこ
とができる。
F)12の動作をディジタル的な手法で置き換えることも
できる。例えば、(1/2fd)(fdは第13図に図示)より
長い時間の間隔で出力のタイミングを行なえば、fd以上
の周波数成分が減衰し、実施例1と同等の効果を得るこ
とができる。
請求項1に係わる発明によれば、駆動用周波信号以外
の振動が振動体に発生することを無くし、鳴き等の可聴
音の発生を減少させることができる。
の振動が振動体に発生することを無くし、鳴き等の可聴
音の発生を減少させることができる。
請求項2に係わる発明によれば、鳴き等の可聴音の発
生を生じることなく、速度、位置等の各種制御が安定
し、ワウフラッタの減少が図れ、高精度の位置制御が可
能となる。
生を生じることなく、速度、位置等の各種制御が安定
し、ワウフラッタの減少が図れ、高精度の位置制御が可
能となる。
第1図は本発明の思想を示すブロック図,第2図は振動
体に印加する交流電圧の振幅により速度を制御する回路
のブロック図、第3図は本発明を適用する振動型(超音
波)モータの構成例、第4図は振動モードの説明図、第
5図(a),(b)はループフィルタとローパスフィル
タの特性例、第6図(a),(b)は振動体の振動特性
と振動体に印加する交流電圧の周波数成分の例、第7図
は振動体に印加する交流電圧の周波数で速度を制御する
本発明実施例2のブロック図、第8図は第2図の回路
に、振動体の安定制御用に振動体の固有周波数で駆動出
来る様に、周波数制御回路を付加した本発明実施例3の
ブロック図、第9図は第2図の回路に振動体の振幅制御
用のマイナーループ制御の回路を付加した本発明実施例
4を示すブロック図、第10図(a),(b)は棒状振動
体動体の構成例、第11図は棒状振動体によるモータ構成
例、第12図は棒状振動体によるモータの速度制御系であ
る本発明実施例5を示すブロック図、第13図(a),
(b)は振動体の振動特性と、変調信号、搬送波、駆動
信号の周波数帯域例を示す図である。 1……振動体、2……ロータ 3……ローラ、4……エンコーダ 5,25……発振器、6……90゜移相器 7,8……電圧制御型増幅器(V.C.A) 9……水晶発振器、10……位相比較器 11……ループフィルタ 12,22,28……ローパスフィルタ(L.P.F) 13……電圧制御発振器(V.C.O) 30……位相差検出器、23……棒状振動体 24……ローラ、26……変調器 27……振動型(超音波)モータ、29……コントローラ
体に印加する交流電圧の振幅により速度を制御する回路
のブロック図、第3図は本発明を適用する振動型(超音
波)モータの構成例、第4図は振動モードの説明図、第
5図(a),(b)はループフィルタとローパスフィル
タの特性例、第6図(a),(b)は振動体の振動特性
と振動体に印加する交流電圧の周波数成分の例、第7図
は振動体に印加する交流電圧の周波数で速度を制御する
本発明実施例2のブロック図、第8図は第2図の回路
に、振動体の安定制御用に振動体の固有周波数で駆動出
来る様に、周波数制御回路を付加した本発明実施例3の
ブロック図、第9図は第2図の回路に振動体の振幅制御
用のマイナーループ制御の回路を付加した本発明実施例
4を示すブロック図、第10図(a),(b)は棒状振動
体動体の構成例、第11図は棒状振動体によるモータ構成
例、第12図は棒状振動体によるモータの速度制御系であ
る本発明実施例5を示すブロック図、第13図(a),
(b)は振動体の振動特性と、変調信号、搬送波、駆動
信号の周波数帯域例を示す図である。 1……振動体、2……ロータ 3……ローラ、4……エンコーダ 5,25……発振器、6……90゜移相器 7,8……電圧制御型増幅器(V.C.A) 9……水晶発振器、10……位相比較器 11……ループフィルタ 12,22,28……ローパスフィルタ(L.P.F) 13……電圧制御発振器(V.C.O) 30……位相差検出器、23……棒状振動体 24……ローラ、26……変調器 27……振動型(超音波)モータ、29……コントローラ
Claims (2)
- 【請求項1】振動体に電気−機械エネルギー変換素子部
を配し、該変換素子部に駆動用周波信号を印加して振動
体を励振させ、駆動力を得る振動型モータ装置におい
て、前記駆動用周波信号の特性値を変調信号に応答して
変調する変調回路と、制御信号に応答して前記変調回路
に前記変調信号を供給するフィルター手段を設けるとと
もに、該フィルター手段の周波数特性としてn次のモー
ドで駆動する際に、(n−1)次のモードにおける固有
周波数とn次のモードにおける固有周波数との差の絶対
値と、(n+1)次のモードにおける固有周波数とn次
のモードにおける固有周波数との差の絶対値のうち、小
さい方の値以下の周波数を上限とするローパス特性に設
定したことを特徴とする振動型モーター装置。 - 【請求項2】前記モーター装置の動作またはモーター装
置により駆動される対象の動作状態を表すセンシング信
号と参照信号を検出し、該センシング信号と参照信号の
関係に応じて前記制御信号を形成する制御信号形成手段
が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の振
動型モーター装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1156557A JP2874765B2 (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | 振動型モーター装置 |
EP90111477A EP0404023B1 (en) | 1989-06-19 | 1990-06-18 | Control apparatus for vibration driven motor |
US07/539,344 US5004964A (en) | 1989-06-19 | 1990-06-18 | Control apparatus for vibration driven motor |
DE69024267T DE69024267T2 (de) | 1989-06-19 | 1990-06-18 | Steuerungsgerät für einen durch Vibrationen angetriebenen Motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1156557A JP2874765B2 (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | 振動型モーター装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0322881A JPH0322881A (ja) | 1991-01-31 |
JP2874765B2 true JP2874765B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=15630400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1156557A Expired - Fee Related JP2874765B2 (ja) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | 振動型モーター装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5004964A (ja) |
EP (1) | EP0404023B1 (ja) |
JP (1) | JP2874765B2 (ja) |
DE (1) | DE69024267T2 (ja) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155418A (en) * | 1989-10-16 | 1992-10-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Actuator device |
JP2998967B2 (ja) * | 1990-01-10 | 2000-01-17 | キヤノン株式会社 | 振動型モータを有する装置 |
US5254988A (en) * | 1990-01-26 | 1993-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Data communication system with card mounting portion |
US5285134A (en) * | 1990-03-09 | 1994-02-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device for vibration type motor |
US6031316A (en) * | 1990-10-25 | 2000-02-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration actuator apparatus |
EP0537384A1 (en) * | 1991-08-22 | 1993-04-21 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Rotation control system for ultrasonic motor |
JP3107903B2 (ja) * | 1992-04-24 | 2000-11-13 | キヤノン株式会社 | 振動波モータのための駆動装置 |
JPH05328757A (ja) * | 1992-05-21 | 1993-12-10 | Canon Inc | 振動波アクチュエータの駆動装置 |
JP3245214B2 (ja) * | 1992-06-02 | 2002-01-07 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ制御装置 |
JP2872862B2 (ja) * | 1992-06-12 | 1999-03-24 | キヤノン株式会社 | 振動型モータの駆動装置 |
KR0151745B1 (ko) * | 1993-02-08 | 1999-04-15 | 모리시타 요이찌 | 초음파모터 및 초음파모터의 제어방법 |
FR2724787B1 (fr) * | 1994-09-16 | 1997-01-24 | Crouzet Automatismes | Machine a ondes acoustiques de surface |
US5949178A (en) * | 1995-04-26 | 1999-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driving apparatus and a vibration member, and manufacturing method of the apparatus and the member |
US6054795A (en) * | 1996-04-24 | 2000-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for vibration type actuator device |
JP3423158B2 (ja) * | 1996-09-20 | 2003-07-07 | ユニ・チャーム株式会社 | 掃除用具 |
JPH10178792A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-06-30 | Canon Inc | 駆動制御装置およびこれを用いた装置、複写機 |
JP3789017B2 (ja) * | 1996-12-27 | 2006-06-21 | キヤノン株式会社 | 位置制御装置 |
JP3727153B2 (ja) * | 1997-09-22 | 2005-12-14 | ユニ・チャーム株式会社 | 清掃用モップ |
JP3347654B2 (ja) * | 1997-10-29 | 2002-11-20 | キヤノン株式会社 | 駆動装置 |
JP3332832B2 (ja) | 1997-12-12 | 2002-10-07 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ装置 |
DE69836311T2 (de) * | 1997-12-12 | 2007-04-05 | Canon K.K. | Anregungsvorrichtung für einen Vibrationswellenantrieb |
JP2000184759A (ja) | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Canon Inc | 振動型アクチュエ―タ駆動装置 |
JP4428747B2 (ja) | 1999-02-22 | 2010-03-10 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ駆動制御装置、駆動制御方法、及び記憶媒体 |
JP2002204585A (ja) | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Canon Inc | 振動型アクチュエータの制御装置 |
JP3526298B2 (ja) * | 2001-01-22 | 2004-05-10 | キヤノン株式会社 | 振動体および振動波駆動装置 |
US6930436B2 (en) * | 2001-01-22 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration element and vibration wave driving apparatus |
JP2002362250A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-18 | Nippon Pop Rivets & Fasteners Ltd | モール取付装置及びモールクリップ |
JP4834243B2 (ja) * | 2001-06-01 | 2011-12-14 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御装置 |
JP2003289681A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Canon Inc | 振動型アクチュエータの制御装置 |
US7089823B2 (en) * | 2002-05-29 | 2006-08-15 | Caterpillar Paving Products Inc. | Vibratory mechanism controller |
US7129618B2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Control apparatus capable of low-speed driving of vibration type driving apparatus, actuating apparatus using the control apparatus, control method capable of low-speed driving of vibration type driving apparatus, and storage medium storing program including program codes capable of realizing the control method |
JP2007336705A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Fanuc Ltd | モータ制御装置 |
US7800743B1 (en) * | 2006-10-24 | 2010-09-21 | At&T Corp. | Method and apparatus for fiber optic signature recognition |
DE502007007086D1 (de) * | 2007-12-19 | 2011-06-09 | Klingelnberg Ag | Fertigungsanlage oder Automatisierungsanlage mit Signalerzeugung mittels Direktantrieb und Verfahren zum Erzeugung von Signalen in einer solchen Anlage |
US20110027110A1 (en) * | 2008-01-31 | 2011-02-03 | Schlumberger Technology Corporation | Oil filter for downhole motor |
JP5704826B2 (ja) | 2010-03-19 | 2015-04-22 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの駆動装置 |
JP5792951B2 (ja) * | 2010-12-16 | 2015-10-14 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御装置 |
JP5796955B2 (ja) | 2010-12-24 | 2015-10-21 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータの制御装置 |
JP2014003731A (ja) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Canon Inc | 振動型アクチュエータの駆動装置及びこれを用いた医用システム |
US9054606B2 (en) | 2012-06-15 | 2015-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving device and driving circuit for a vibration actuator |
JP6602044B2 (ja) | 2015-05-08 | 2019-11-06 | キヤノン株式会社 | 振動型駆動装置、制御装置及び医用システム |
US10766624B2 (en) * | 2016-01-20 | 2020-09-08 | Honeywell International Inc. | Algorithm for efficiently breaking a material |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58112822A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 自動車用フアンコントロ−ラ |
DE3381036D1 (de) * | 1982-09-21 | 1990-02-01 | Nat Res Dev | Stromversorgung und ueberstromschutz fuer induktive last. |
US4637307A (en) * | 1983-09-13 | 1987-01-20 | Genicom Corporation | Automatic mechanical resonant frequency detector and driver for shuttle printer mechanism |
JPS60106370A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-11 | Fuji Electric Co Ltd | Vvvfインバ−タ |
US4659969A (en) * | 1984-08-09 | 1987-04-21 | Synektron Corporation | Variable reluctance actuator having position sensing and control |
US4700148A (en) * | 1986-04-23 | 1987-10-13 | Ling Electronics, Inc. | Shaker table amplifier |
KR900007413B1 (ko) * | 1986-08-26 | 1990-10-08 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 초음파 모우터구동 방법 |
JPH0789748B2 (ja) * | 1986-10-28 | 1995-09-27 | 松下電器産業株式会社 | 超音波モ−タ駆動法 |
JPS63299788A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ駆動装置 |
JP2814241B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1998-10-22 | 株式会社ブリヂストン | 振動制御装置 |
US4935651A (en) * | 1987-12-04 | 1990-06-19 | Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. | Automatically controlled dynamic absorber |
US4810922A (en) * | 1988-01-19 | 1989-03-07 | Sundstrand Data Control, Inc. | Damping decoupled oscillator using a high impedance crystal |
-
1989
- 1989-06-19 JP JP1156557A patent/JP2874765B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-06-18 US US07/539,344 patent/US5004964A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-18 DE DE69024267T patent/DE69024267T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-18 EP EP90111477A patent/EP0404023B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69024267T2 (de) | 1996-05-15 |
EP0404023A2 (en) | 1990-12-27 |
US5004964A (en) | 1991-04-02 |
JPH0322881A (ja) | 1991-01-31 |
DE69024267D1 (de) | 1996-02-01 |
EP0404023A3 (en) | 1991-06-26 |
EP0404023B1 (en) | 1995-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2874765B2 (ja) | 振動型モーター装置 | |
JP4032681B2 (ja) | 同期検波方法及び装置並びにセンサ信号検出装置 | |
JP4610012B2 (ja) | 物理量測定装置 | |
JP2009229152A (ja) | 角速度センサ | |
JP4535989B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
JP4080590B2 (ja) | 超音波モータ装置および超音波モータ装置付き電子機器 | |
JP2995789B2 (ja) | 超音波モータの駆動装置 | |
US5493164A (en) | Surface acoustic wave motor | |
US5872416A (en) | Surface acoustic wave machine | |
JP2986654B2 (ja) | 圧電体振動制御装置 | |
JPS59185178A (ja) | 振動型モ−タ及びその駆動方法 | |
JP3060081B2 (ja) | 超音波モータ | |
JP2967599B2 (ja) | 振動モータの駆動装置 | |
JP2506895B2 (ja) | 超音波モ―タの制御装置 | |
JPH0914969A (ja) | 振動子駆動装置 | |
JP2006250643A (ja) | 角速度センサの異常検出装置 | |
JPH02101975A (ja) | 超音波モータの駆動回路 | |
JP3487650B2 (ja) | 電磁加振器の制御方法およびその装置 | |
JPH1189255A (ja) | 振動アクチュエータの駆動装置 | |
JPH04347588A (ja) | 単相共振モード超音波モータの駆動回路 | |
JP3189434B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
JPH01174281A (ja) | 振動波モータ | |
JPH07177771A (ja) | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 | |
JPH0191678A (ja) | 超音波モータの速度制御装置 | |
JPH1118455A (ja) | 振動アクチュエータの駆動装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |