JPS63294275A - Ultrasonic wave servo-motor of rotary-magnetic-encoder-integral type - Google Patents
Ultrasonic wave servo-motor of rotary-magnetic-encoder-integral typeInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の産業上の利用分野］
本発明は、超音波振動を利用して超音波振動子の往復運
動を可動子の走行方向の運動に変換させるようにしたも
のて、特にザーホ用に適するようにロータリ磁気エンコ
ーダ一体型の超音波ザーポモータに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field of the Invention] The present invention utilizes ultrasonic vibration to convert reciprocating motion of an ultrasonic vibrator into motion of a movable element in the running direction. The present invention relates to an ultrasonic zarpo motor with an integrated rotary magnetic encoder, which is particularly suitable for zero motors.
［従来技術とその問題点］
超音波モータは、超音波の持つ強力な振動エネルギーを
利用して機械エネルギーを得るようにしたアクチュエー
タであり、近年、この種のモータが実用化されるに至っ
ている。[Prior art and its problems] An ultrasonic motor is an actuator that uses the powerful vibrational energy of ultrasonic waves to obtain mechanical energy, and in recent years, this type of motor has come into practical use. .
この種の超音波モータとしては、固定子と可動子と備え
、これらの固定子と可動子のうち少なくとも一方は、複
数の電歪素子で駆動される一つの振動子を含み、前記電
歪素子の引き出しリード線は駆動電源に接続され、固定
子と可動子はＩ・ルクを伝達する為に振動子の表面上の
少なくとも一点において互いに押し合い、そして電歪素
子に加える超音波エネルギーを機械振動エネルギーに変
換させ、該機械的振動エネルギーを可動子の一方向運動
に変換できるようにした技術が特開昭５２−２９１９２
号公報等に開示されている。This type of ultrasonic motor includes a stator and a movable element, at least one of the stator and the movable element includes one vibrator driven by a plurality of electrostrictive elements, and the electrostrictive element The extraction leads of the are connected to a drive power source, the stator and mover press against each other at at least one point on the surface of the vibrator to transmit I-lux, and the ultrasonic energy applied to the electrostrictive element is converted into mechanical vibration energy. JP-A-52-29192 discloses a technology that converts the mechanical vibration energy into unidirectional motion of the mover.
It is disclosed in the publication number etc.
なお、ここでは２機械的振動エネルギーとして、進行振
動波（弾性表面波）を用い、該振動波によって可動子を
摩擦駆動するようにし、かつ。Note that here, a traveling vibration wave (surface acoustic wave) is used as the mechanical vibration energy, and the movable element is frictionally driven by the vibration wave.
その際少なくとも、一つの電歪素子の振動によって定在
波を発生させるような構成の超音波モータについて述べ
る。In this case, an ultrasonic motor configured to generate a standing wave by the vibration of at least one electrostrictive element will be described.
夕 第１図は、この種の超音波モータの原理を示すハ もので、１は可動子、２は弾性振動子とする。evening Figure 1 shows a diagram showing the principle of this type of ultrasonic motor. 1 is a movable element, and 2 is an elastic vibrator.
Ｘ軸は、振動子２の表面上に起きる表面波（進行振動波
）の進行方向を示し、Ｚ軸はその法線方向とする。The X-axis indicates the traveling direction of a surface wave (traveling vibration wave) occurring on the surface of the vibrator 2, and the Z-axis indicates the normal direction thereof.
弾性振動子２には１図示しない電歪素子により、振動を
与えると、進行振動波が発生し、振動子２の表面上を伝
搬していく。この振動波は、縦波と横波を伴った振動波
で、その質点の運動は。When vibration is applied to the elastic vibrator 2 by an electrostrictive element (not shown), a traveling vibration wave is generated and propagates on the surface of the vibrator 2. This vibration wave is a vibration wave accompanied by longitudinal waves and transverse waves, and the motion of the mass point is.
楕円軌道を描く振動となる。The vibration follows an elliptical orbit.
質点Ａについて着目すると、短軸幅Ｕ、長軸幅Ｗの楕円
運動を行っており、振動波の進行方向を＋Ｘ方向とする
と楕円運動は反時計方向に回転している。Focusing on the mass point A, it is performing an elliptical motion with a minor axis width U and a major axis width W, and if the traveling direction of the vibration wave is the +X direction, the elliptical motion is rotating counterclockwise.
この振動波は、−波長ごとに頂点Ａ、Ａ′。This vibration wave has peaks A and A' for each wavelength.
・・・を有し、その頂点速度は、Ｘ成分のみであって、
Ｖ−２πｆｕ（ただし、ｆは振動振動数）である。そこ
で、この表面に可動子〕の表面を加圧接触させると、可
動子１の表面は、頂点Ａ、Ａ’ 、 ・・・のみに接
触するから、可動子１は振動子２との摩擦力により矢印
Ｎ方向に駆動されることになる。..., whose apex velocity is only the X component,
V-2πfu (where f is the vibration frequency). Therefore, when the surface of the movable element is brought into pressure contact with this surface, the surface of the movable element 1 contacts only the vertices A, A', . This results in driving in the direction of arrow N.
矢印Ｎ方向の可動子１の移動速度は、振動数ｆに比例す
る。また、加圧接触による摩擦駆動を行うため、短軸幅
Ｕばかりでなく、長軸幅Ｗにも依存する。すなわち、可
動子］の移動速度は、楕円運動の大きさに比例し、楕円
振動の大きい方が速度が速いことになる。したがって、
可動子１の速度は、電歪素子に加える電圧に比例する。The moving speed of the movable element 1 in the direction of arrow N is proportional to the frequency f. Furthermore, since frictional drive is performed by pressurized contact, it depends not only on the short axis width U but also on the long axis width W. That is, the moving speed of the mover is proportional to the magnitude of the elliptical motion, and the larger the elliptical vibration, the faster the speed. therefore,
The speed of the movable element 1 is proportional to the voltage applied to the electrostrictive element.
第１６図は９回転形超音波モータにおける弾性振動子と
電歪素子の分解斜視図で、同図に示すように電歪素子３
は、電歪素子３ａ群と電歪素子３ｂ群とからなる。複数
の電歪素子３ａ群は、振動波の波長λの２分の１のピッ
チで配列され７複数の電歪素子３ｂ群も同じく＾／２ピ
ッチで配列されている。FIG. 16 is an exploded perspective view of an elastic vibrator and an electrostrictive element in a 9-rotation ultrasonic motor.
consists of an electrostrictive element 3a group and an electrostrictive element 3b group. The plurality of electrostrictive elements 3a groups are arranged at a pitch of 1/2 of the wavelength λ of the vibration wave, and the seven plurality of electrostrictive elements 3b groups are also arranged at a pitch of ^/2.
なお、電歪素子３は、このように複数並べず。Note that a plurality of electrostrictive elements 3 are not arranged in this way.
第１７図に示すように環状の単体の素子３にし。As shown in FIG. 17, form a ring-shaped single element 3.
それを上記ピッチに分極処理し１分極処理部３ａと３ｂ
とにしてもよい。電歪素子３ａと３ｂの相互のピッチは
、（ｎｏ＋１／４）λ（但し＋ｎ０−０．１，２．
・・・）ずれた位相差的配列がなされる。It is polarized to the above pitch and one polarization processing section 3a and 3b
You can do it. The mutual pitch between the electrostrictive elements 3a and 3b is (no+1/4)λ (+n0-0.1, 2.
...) A shifted phase difference arrangement is made.
電歪素子３ａの各々には、リード線４が接続され、電歪
素子３ｂの各々にはリード線５が接続されて、その各々
は、電源７と９０’位相器８に接続される（第１８図参
照）。また振動子２には。A lead wire 4 is connected to each of the electrostrictive elements 3a, a lead wire 5 is connected to each of the electrostrictive elements 3b, and each of them is connected to a power source 7 and a 90' phase shifter 8. (See Figure 18). Also for vibrator 2.
リード線６が接続され、交流電源７に接続される。A lead wire 6 is connected and connected to an AC power source 7.
このように構成された超音波モータの動作原理は、第１
８図に示すようになる。The operating principle of the ultrasonic motor configured in this way is as follows:
The result is as shown in Figure 8.
上記したように電歪素子３ａ及び３ｂは１弾性振動子２
の共振周波数から最も効率が良く進行振動波を得ること
のできるような間隔で弾性振動子２に貼着した２例えば
ＰｚＴ等の電歪素子であり、第１８図においては、振動
子２に接着された電歪素子３ａ、３ｂは、説明の便宜上
、隣接して現れているが、上記のλ／４の位相ずれの条
件を満足しているため、第１６図に示す電歪素子３ａ、
Ｂｂ群の配列と実質的に等価なものである。As described above, the electrostrictive elements 3a and 3b include 1 elastic vibrator 2
Electrostrictive elements such as PzT are attached to the elastic vibrator 2 at intervals such that a traveling vibration wave can be obtained most efficiently from the resonance frequency of the elastic vibrator 2. Although the electrostrictive elements 3a and 3b shown in FIG.
This is substantially equivalent to the arrangement of group Bb.
電歪素子３ａはリード線４に、電歪素子３ｂはリード線
５に接続されている。第１８図において、電歪素子３ａ
、３ｂ中の＋は、交流電源が正側の周期にあるとき伸び
、−は正側の周期で縮む状態になっていることを示して
いる。The electrostrictive element 3a is connected to a lead wire 4, and the electrostrictive element 3b is connected to a lead wire 5. In FIG. 18, the electrostrictive element 3a
, 3b indicates that the AC power supply extends when the cycle is on the positive side, and - indicates that it contracts during the cycle on the positive side.
振動子２を電歪素子３ａ及び３ｂの一方の電極にし、電
歪素子３ａには交流電源７がら、Ｖ−Ｖｏｓｉｎωｔと
いう交流電圧を供給しており。The vibrator 2 is used as one electrode of the electrostrictive elements 3a and 3b, and an AC voltage V-Vosinωt is supplied to the electrostrictive element 3a from an AC power supply 7.
図からも明らかなように、リード線４にはＶ−Ｖ（Ｉｓ
ｉｎωｔの交流電圧が加わる。電歪素子３ｂには９０°
位相器８によりＶ−ＶＯｓｉｎ（ωｔ±π／２）の交流
電圧が加えられる。As is clear from the figure, the lead wire 4 has V-V (Is
An AC voltage of inωt is applied. 90° for electrostrictive element 3b
The phase shifter 8 applies an AC voltage of V-VOsin (ωt±π/2).
式中の＋、−は、可動子１の移動Ｔ４仝って位−６−〇
ｊ′ぐ、）
相器８によって切り換える。ずなわち、９０°位相器８
によって＋側に切り換えると＋９０°位相がずれて正方
向に動き、−側に切り換えると一９０°位相がずれて逆
方向に動く。+ and - in the equation are switched by the phase shifter 8 as a result of the movement T4 of the movable element 1. That is, 90° phase shifter 8
When switched to the + side, the phase shifts by +90 degrees and moves in the positive direction; when switched to the - side, the phase shifts by 190 degrees and moves in the opposite direction.
いま１位相器８を一側に切り換えてあり、電歪素子３ｂ
には、 Ｖ−Ｖ（、ｓ ｉ ｎ （ωｔ −ｙｒ／２＞
の交流電圧が印加されるとする。電歪素子３ａが、単独
で電圧Ｖ−Ｖ、）ｓｉｎω、により振動した場合は、同
図（ａ）に示すような定在波による振動が起こり、電歪
素子３ｂが、単独で電圧Ｖ−Ｖ（，５ｉｎ（ω、−π／
２）により振動した場合は、同図（ｂ）に示すような定
在波による振動が起こる。上記位相のずれた２つの交流
を同時に各々の電歪素子３ａ、３ｂに印加すると、振動
波は進行性になる。The first phase shifter 8 has now been switched to one side, and the electrostrictive element 3b
For, V−V(, sin (ωt −yr/2>
Assume that an alternating current voltage of is applied. When the electrostrictive element 3a vibrates independently due to the voltage V-V, ) sin ω, vibrations occur due to standing waves as shown in FIG. V(,5in(ω,-π/
When vibration occurs due to 2), vibration occurs due to standing waves as shown in FIG. 2(b). When the two phase-shifted alternating currents are simultaneously applied to each of the electrostrictive elements 3a and 3b, the vibration waves become progressive.
同図くイ）〜（ニ）は１時間に応じた振動子２の振動状
態を示し、（イ）は時間ｔ＝２ｎπ／ω、（ロ）はｔ−
π／２ω＋２ｎπ／ω、（ハ）はｔ−π／２＋２ｎπ／
ω、（ニ）はｔ＝３π／２ωの時のもので、振動波の波
面はＸ方向に進行する。In the figure, A) to (D) show the vibration state of the vibrator 2 according to one hour, where (A) shows the time t=2nπ/ω, and (B) shows the t-
π/2ω+2nπ/ω, (c) is t-π/2+2nπ/
ω, (d) is when t=3π/2ω, and the wavefront of the vibration wave advances in the X direction.
このような進行性の振動波は、縦波と横波を伴っており
、第１５図に示すように振動子２の駆動面の任意の質点
は反時計方向の楕円運動を行う。したがって、駆動面に
圧接される可動子１がＮ方向に移動する。Such progressive vibration waves are accompanied by longitudinal waves and transverse waves, and as shown in FIG. 15, an arbitrary mass point on the drive surface of the vibrator 2 makes an elliptical motion in the counterclockwise direction. Therefore, the movable element 1 pressed against the drive surface moves in the N direction.
ここで、９０°位相器８によって、±９０°位相をずら
せば、振動波は−Ｘ方向に進行し、駆動面に圧接される
可動子１はＮ方向と逆方向に移動する。Here, if the phase is shifted by ±90° by the 90° phase shifter 8, the vibration wave advances in the -X direction, and the movable element 1 pressed against the drive surface moves in the opposite direction to the N direction.
このように進行性振動波によって駆動される超音波モー
タは、極めて簡単な構成で正逆転の切換が可能となって
いる。The ultrasonic motor driven by progressive vibration waves as described above can be switched between forward and reverse directions with an extremely simple configuration.
しかし、このように有用な超音波モータにおいて、これ
をサーボをかけて各種の速度制御１位置制御を行うには
、エンコーダ等の各種の変移量検出手段が必要になる。However, in such a useful ultrasonic motor, various types of displacement detection means such as an encoder are required in order to perform various types of speed control and position control by applying servo control to the ultrasonic motor.
特に超音波モータでは、微妙なミクロン単位の回転送り
等の偏位か可能なため、用いるエンコーダも高精度のも
のを用いれば、より高精度の位置決め制御等が可能にな
る。しかしながら、この超音波モータに高精度のエンコ
ーダを付設すると。In particular, ultrasonic motors are capable of subtle deviations such as rotational feed in micron units, so if a highly accurate encoder is used, more accurate positioning control, etc. is possible. However, if a high-precision encoder is attached to this ultrasonic motor.
このエンコーダ等が大きくなり、また超音波モータは振
動を利用していることから、エンコーダとのカップリン
グ精度もシビアに要求され、大型且つ高価なエンコーダ
付き超音波モータになる欠点があった。また上記のよう
に単体としてのエンコーダを用いる変わりに、エンコー
ダの構成要素をなすロータリエンコーダ用メインスケー
ルを回転軸に固定し、該メインスケールに対向して固定
側にインデックススケールを固定して対向させ、これら
２つのスケールを介して発光素子と受光素子を設けて光
学式エンコーダを内蔵する方法があるが７この方法によ
っても超音波モータを大きくするのみならず、超音波モ
ータから発生する摩耗粉によって、エンコーダ信号に誤
差をきたずので。Since the encoder and the like have become larger and the ultrasonic motor uses vibration, severe coupling accuracy with the encoder is required, resulting in a large and expensive ultrasonic motor with an encoder. In addition, instead of using a single encoder as described above, the main scale for a rotary encoder, which is a component of the encoder, is fixed to the rotating shaft, and an index scale is fixed on the fixed side opposite to the main scale. There is a method of installing a light-emitting element and a light-receiving element via these two scales and incorporating an optical encoder, but this method not only increases the size of the ultrasonic motor, but also reduces the amount of wear particles generated by the ultrasonic motor. , because it causes an error in the encoder signal.
信頼性に乏しいものとなっていた。It had become unreliable.
［発明の課題］
本発明は、高価且つ大型のエンコーダを用いることなく
、超音波モータの構成要素をロータリ磁気エンコーダの
構成要素と兼用させることで、磁気エンコーダ一体型と
し、超音波モータを超音波サーボモータに構成し、当該
超音波サーボモータを安価且つ小型に構成できるように
したものである。特に、磁気エンコーダ一体型としてい
るので、光学式エンコーダを内蔵した場合のように超音
波モータの可動子と振動子との摩擦接触によって発生す
る粉塵等による悪影響が全く生じない。[Problems to be solved by the invention] The present invention has an integrated magnetic encoder by combining the components of an ultrasonic motor with the components of a rotary magnetic encoder, without using an expensive and large encoder. The ultrasonic servo motor is constructed as a servo motor, and the ultrasonic servo motor can be constructed at low cost and in a small size. In particular, since the magnetic encoder is integrated, unlike the case where an optical encoder is built-in, there is no adverse effect caused by dust or the like generated by frictional contact between the movable element and the vibrator of the ultrasonic motor.
また、ロータリ磁気エンコーダの磁気センサとして磁気
抵抗素子を用いることで、磁気抵抗素子から得られるエ
ンコーダ信号を電気的に分解能を上げることによって、
高精度なロータリ磁気エンコーダを安価に一体型構成で
きる。In addition, by using a magnetoresistive element as a magnetic sensor of a rotary magnetic encoder, the electrical resolution of the encoder signal obtained from the magnetoresistive element can be increased.
A high-precision rotary magnetic encoder can be constructed as an inexpensive, integrated structure.
更に磁気エンコーダ一体型としても、その為に当該超音
波サーボモータを特別に大型且つコストの高いものにす
ることなく、ロータリ磁気エンコーダ一体型の超音波サ
ーボモータを小型且つ安価に量産できるようにすること
。Furthermore, even if the magnetic encoder is integrated, the ultrasonic servo motor with an integrated rotary magnetic encoder can be mass-produced in a small size and at low cost, without making the ultrasonic servo motor particularly large and expensive. thing.
本発明は、上記の効用を発揮させることができる超音波
サーボモータを得ることを課題に成され＝１０−
たものである。The present invention was made with the object of obtaining an ultrasonic servo motor that can exhibit the above-mentioned effects.
［発明の課題達成手段］
かかる本発明の課題は、振動子に進行弾性波を発生させ
、これによりロータを駆動する超音波モータにおいて、
ロータとしてマグネットロータを用い、該マグネットロ
ータに周方向に沿ってＮ極、Ｓ極の磁極を交互等間隔に
微細ピッチで多極着磁した円環状のロータリ磁気エンコ
ーダ磁極を形成し、該ロータリ磁気エンコーダ磁極と空
隙を介して少なくともＡ相及びＢ相の磁気エンコーダ信
号が得られるように磁気エンコーダ用磁気センサを対向
配設したロータリ磁気エンコーダ一体型超音波サーボモ
ータを提供することによって達成される。[Means for Achieving the Object of the Invention] The object of the present invention is to provide an ultrasonic motor that generates traveling elastic waves in a vibrator and thereby drives a rotor.
A magnetic rotor is used as the rotor, and an annular rotary magnetic encoder magnetic pole is formed on the magnetic rotor by magnetic poles of N and S poles alternately magnetized at a fine pitch along the circumferential direction. This is achieved by providing a rotary magnetic encoder-integrated ultrasonic servo motor in which magnetic encoder magnetic sensors are arranged facing each other so that at least A-phase and B-phase magnetic encoder signals can be obtained through an air gap with the encoder magnetic poles.
［発明の実施例］
第１図は１本発明の第１実施例を示すロータリ磁気エン
コーダ一体型超音波サーボモータ９の縦断面図、第２図
は同超音波サーボモータ９の一部切欠斜視図である。[Embodiments of the Invention] Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a rotary magnetic encoder integrated ultrasonic servo motor 9 showing a first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a partially cutaway perspective view of the ultrasonic servo motor 9. It is a diagram.
主に、第１図及び第２図を用いて本発明の一実施例とし
てのロータリ磁気エンコーダ一体型超音波サーボモータ
９を説明していく。A rotary magnetic encoder-integrated ultrasonic servo motor 9 as an embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIGS. 1 and 2.
ロータリ磁気エンコーダ一体型用音波す−ボモータ９は
軸方向接触型となっており、アルミニウムや磁性体等の
適宜な材質で構成された固定体１０と、この固定体１ｏ
に固定された同じくアルミニウム等の適宜な材質で構成
されたカップ型ケーシング１１によってロータリ磁気エ
ンコーダ一体型超音波サーボモータ本体１２を形成して
いる。固定体１０の下部には１図示しない透孔が形成さ
れ、リード線を通すようにしている。The rotary magnetic encoder integrated sonic motor 9 is of an axial contact type, and includes a fixed body 10 made of a suitable material such as aluminum or a magnetic material, and this fixed body 1o.
A rotary magnetic encoder-integrated ultrasonic servo motor body 12 is formed by a cup-shaped casing 11 which is also made of a suitable material such as aluminum and which is fixed to the rotary magnetic encoder. A through hole (not shown) is formed in the lower part of the fixed body 10, through which a lead wire is passed.
固定体］Ｏの内周部には、リング状突起１３が一体形成
され、その内周部にはベアリングハウス１４が固定され
、ベアリングハウス１４に装着されたベアリング１５に
よって回転軸１６が回動自在に支持されている。Fixed body] A ring-shaped protrusion 13 is integrally formed on the inner circumference of O, a bearing house 14 is fixed to the inner circumference, and a rotating shaft 16 is rotatable by a bearing 15 attached to the bearing house 14. is supported by
また固定体］０の上には２円環状の磁性体等からなる振
動吸収体１７が固定され、該振動吸収体１７の上には当
該吸収体１７側の面に上記第１６図又は第１７図に示し
たと同じょうな電歪素子３を接着した第３図に示すよう
な円環状のリン青銅等の金属等によって形成された弾性
振動子１８が固定されている。この弾性振動子１８の内
周下面は、上記リング状突起１３の上面に固定されてい
る。Further, a vibration absorber 17 made of a two-ring-shaped magnetic material is fixed on the fixed body]0, and on the vibration absorber 17, the surface on the side of the absorber 17 is shown in FIG. 16 or 17. An annular elastic vibrator 18 made of a metal such as phosphor bronze as shown in FIG. 3 and having an electrostrictive element 3 similar to that shown in the figure bonded thereto is fixed. The lower inner surface of the elastic vibrator 18 is fixed to the upper surface of the ring-shaped projection 13.
回転軸１６の上部は、上記ケーシング１１の凸部１つの
内周に固定されたベアリングハウス２゜ｌニ
ハ装着された４アリング２１によ°て回動自在に支持さ
れている。回転軸１６には、プラスチックマグネット等
で形成されたマグネットロータ２２が固定され２回転軸
１６と一体回動するようになっている。なお、このプラ
スチックマグネットで形成された円板状のマグネットロ
ータ２２は、これを所定の形状にプラスチックマグネッ
トのモールド成形時に回転軸１６と一体化して互いの位
置決めを行い、マグネットロータ２２のダイナミックバ
ランスを予め収っている。The upper part of the rotating shaft 16 is rotatably supported by a four-ring 21 fixed to the inner periphery of one of the protrusions of the casing 11 and mounted on a bearing house 2. A magnet rotor 22 formed of a plastic magnet or the like is fixed to the rotating shaft 16 so as to rotate integrally with the rotating shaft 16. The disc-shaped magnet rotor 22 made of this plastic magnet is integrated with the rotating shaft 16 during molding of the plastic magnet into a predetermined shape, and mutual positioning is performed to maintain the dynamic balance of the magnet rotor 22. It is stored in advance.
また、このマグネットロータ２２は、必ずしもプラスチ
ックマクネッＩ・で形成する必要はなく。Furthermore, this magnet rotor 22 does not necessarily have to be made of plastic material.
他の種類のマグネットでも良く、またマグネットを直接
１回転軸１６と一体化する必要はなく、他の部材を用い
てマグネットロータ２２と回転軸１６とを一体化しても
良い。更にまた。マグネットロータ２２を、特にプラチ
ックマグネットで形成するような場合には、ヨーク材や
ガラス繊維等の適宜な部材を用いて一体形成して、補強
されたものを用いることが望ましい。Other types of magnets may be used, and it is not necessary to directly integrate the magnet with the rotating shaft 16, and the magnet rotor 22 and the rotating shaft 16 may be integrated using another member. Yet again. In particular, when the magnet rotor 22 is made of a plastic magnet, it is desirable to use one that is integrally formed and reinforced using an appropriate member such as a yoke material or glass fiber.
マグネットロータ２２の外周には、上下に突出する円環
状突起２３が一体形成され１円環状突起２３の下面には
厚みの薄い耐摩耗性に優れた円環状の樹脂〈または硬質
ゴム）２４が固定され、上記弾性振動子１８と摩擦接触
するようになっている。マグネジ１〜ロータ２２の上面
には、樹脂（または硬質ゴム）２５を介して金属円板２
６が固定され、この金属円板２６を板バネ２７が下方向
に押圧付勢し、マグネットロータ２２と弾性振動子１８
が樹脂２４を介して圧接している。An annular projection 23 that projects vertically is integrally formed on the outer periphery of the magnet rotor 22, and a thin annular resin (or hard rubber) 24 with excellent wear resistance is fixed to the lower surface of the annular projection 23. and comes into frictional contact with the elastic vibrator 18. A metal disc 2 is attached to the upper surface of the magnetic screw 1 to the rotor 22 via a resin (or hard rubber) 25.
6 is fixed, and a plate spring 27 presses and urges the metal disc 26 downward, and the magnet rotor 22 and the elastic vibrator 18
are pressed together via the resin 24.
上記弾性振動子１８は、第１図乃至第３図がら明らかな
ように円板状の円環体になっているが。As is clear from FIGS. 1 to 3, the elastic vibrator 18 has a disk-like toric body.
中央部は内外周に比較して厚みの薄い凹部１８ ａに形
成され、振動効率を高めるようにしてる。また内周部］
、 ８ ｂを比較的厚みを持たせて形成しているのは、
当該弾性振動子１−８を固定体１０に堅固に固定できる
ようにするためで、外゛周部１８ｃを更に厚みのあるも
のに形成しているのは、この部分］、 ８ ｃに振動が
かかるために強度性を持たせるため、並びに弾性率を高
めて振動効率を上げるためである。なお、外周部１８ｂ
は、半径外側方向に至るに従って高さが高くなるように
形成しておくと、駆動効率が良くなると共に回転むらが
少なくなるので望ましい。The center portion is formed into a recessed portion 18a which is thinner than the inner and outer peripheries to increase vibration efficiency. Also, the inner circumference]
, 8 b is formed relatively thick because
In order to securely fix the elastic vibrator 1-8 to the fixed body 10, the outer circumferential portion 18c is made thicker in this portion. This is to provide strength and to increase the modulus of elasticity to increase vibration efficiency. Note that the outer peripheral portion 18b
It is preferable that the height increases toward the outer radial direction, since this improves drive efficiency and reduces rotational unevenness.
第２図及び第３図に示すように弾性振動子１８の外周部
１８ｃの上記樹脂２４と摺接する面には、多数のスリッ
ト２８を形成している。これは１弾性振動子１８と樹脂
２４とが、摩擦接触することにより生ずる樹脂２４の摩
耗粉を接触面から逃がすためと、振動効率を高めるため
である。As shown in FIGS. 2 and 3, a large number of slits 28 are formed on the surface of the outer peripheral portion 18c of the elastic vibrator 18 that comes into sliding contact with the resin 24. As shown in FIGS. This is to release the abrasion powder of the resin 24 caused by the frictional contact between the first elastic vibrator 18 and the resin 24 from the contact surface, and to improve the vibration efficiency.
マグネットロータ２２の外周には、第４図に示すように
周方向に沿ってＮ極、Ｓ極の磁極を交互に微細なピッチ
（第４図では１図面の便宜上、Ｎ極、Ｓ極の磁極は比較
的大きく描いている）で。On the outer periphery of the magnet rotor 22, N-pole and S-pole magnetic poles are alternately arranged at fine pitches along the circumferential direction as shown in FIG. is drawn relatively large).
例えば、２００μｍピッチで交互に微細着磁してロータ
リ磁気エンコーダの為のロータリ磁気エンコーダ磁極３
１を形成している。For example, the rotary magnetic encoder magnetic poles 3 for a rotary magnetic encoder are finely magnetized alternately at a pitch of 200 μm.
1 is formed.
該磁気エンコーダ磁極３１と径方向の微細な空隙を介し
て、上記ケーシング１１の内周に配設された少なくとも
Ａ相、Ｂ相のエンコーダ信号を得ることのできる磁気抵
抗素子３２を対向させている。尚、上記ケーシング１１
がアルミニウム等の非磁性体で形成されている場合には
、磁気抵抗素子３２の上記磁気エンコーダ磁極３１と対
向する反対側の背面に磁性体２例えば、パーマロイを配
設して、外界の磁界からの影響を受けにくくすると良い
。A magnetoresistive element 32, which is disposed on the inner periphery of the casing 11 and is capable of obtaining at least A-phase and B-phase encoder signals, is opposed to the magnetic encoder magnetic pole 31 via a fine gap in the radial direction. . In addition, the above casing 11
is made of a non-magnetic material such as aluminum, the magnetic material 2, for example, permalloy, is disposed on the back surface of the magnetoresistive element 32 on the opposite side facing the magnetic encoder magnetic pole 31 to prevent external magnetic fields. It is better to make it less susceptible to the effects of
また、この磁気抵抗素子３２の変わりに、ポール素子、
ホールＩＣ，磁気ヘッド等の他の磁気センサを用いても
良いが、磁気エンコーダ磁極３１は、微細なピッチでＮ
ｉ、Ｓ極が交互に形成されているため、Ａ相、Ｂ相の磁
気エンコーダ信号を得るには、２個の磁気センサを互い
に電気角で９０°位相をずらせて配設しなくてはならな
いため２組立調整が厄介になるので、できれば磁気セン
サとしては磁気抵抗素子３２を用いるのが望ましい。Moreover, instead of this magnetoresistive element 32, a pole element,
Although other magnetic sensors such as a Hall IC or a magnetic head may be used, the magnetic encoder magnetic poles 31 are
Since the i and S poles are formed alternately, in order to obtain the A-phase and B-phase magnetic encoder signals, the two magnetic sensors must be placed with a 90° electrical phase shift. Therefore, if possible, it is desirable to use the magnetoresistive element 32 as the magnetic sensor, since the two assembly adjustments become troublesome.
特にこの磁気抵抗素子３２は、一つの磁気センサであり
ながら、Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号が得られる
のみならず、磁気抵抗素子３２のパターンの設計仕様に
よってはＺ相の信号まで得ることができて望ましいもの
となる。したがって、この実施例では、磁気センサとし
て、磁気抵抗素子３２を用いている。In particular, although this magnetoresistive element 32 is a single magnetic sensor, it can obtain not only A-phase and B-phase magnetic encoder signals, but also a Z-phase signal depending on the design specifications of the pattern of the magnetoresistive element 32. This makes it desirable. Therefore, in this embodiment, a magnetoresistive element 32 is used as the magnetic sensor.
上記磁気エンコーダ磁極３１と磁気抵抗素子３２とで、
ロータリ磁気エンコーダ３３を形成している。The magnetic encoder magnetic pole 31 and the magnetic resistance element 32,
A rotary magnetic encoder 33 is formed.
第５図及び第６図は２発明の第２実施例を示すもので、
第１図と共通の箇所には、同一符号を用いてその説明を
省略し、異なる箇所についてのみ説明すると、このロー
タリ磁気エンコーダ一体型超音波サーボモータ９゛は、
マグネットロータ２２の下面に第７図に示すように円環
状にＮ極。5 and 6 show a second embodiment of the two inventions,
The same reference numerals will be used for the same parts as in FIG. 1, and the explanation will be omitted, and only the different parts will be explained. This rotary magnetic encoder integrated ultrasonic servo motor 9' is
As shown in FIG. 7, there is an annular N pole on the bottom surface of the magnet rotor 22.
８極の磁極を交互に微細ピッチで多極着磁してロータリ
磁気エンコーダ磁極３１′を形成している。この場合の
磁気エンコーダ磁極３１′は、アキシャル配向の着磁と
なっている。The rotary magnetic encoder magnetic pole 31' is formed by alternately magnetizing eight magnetic poles at a fine pitch. The magnetic encoder magnetic pole 31' in this case is magnetized in an axial orientation.
上記磁気エンコーダ磁極３１′と軸方向の空隙を介して
対向する弾性振動子１８の凹部１８ａに磁気抵抗素子３
２を配設して上記磁気エンコーダ磁極３１′を検出して
いる。A magnetoresistive element 3 is placed in the recess 18a of the elastic vibrator 18 facing the magnetic encoder magnetic pole 31' through an axial gap.
2 is provided to detect the magnetic encoder magnetic pole 31'.
第８図は２発明の第３実施例のロータリ磁気エンコーダ
一体型超音波サーボモータ９″′の縦断面図を示すもの
で、マグネットロータ２２の上面に上記磁気エンコーダ
磁極３１′同様のエンコーダ磁極３１′を着磁形成し、
該磁極３１゛に軸方向の空隙を介して対向するケーシン
グ１１の内面に磁気抵抗素子３２を配設したものとなっ
ている。FIG. 8 shows a longitudinal sectional view of a rotary magnetic encoder integrated ultrasonic servo motor 9'' according to a third embodiment of the second invention, in which an encoder magnetic pole 31 similar to the magnetic encoder magnetic pole 31' is provided on the upper surface of the magnet rotor 22. ′ is magnetized and formed,
A magnetic resistance element 32 is disposed on the inner surface of the casing 11 facing the magnetic pole 31' with an axial gap therebetween.
第９図は、上記磁気エンコーダ磁極３１と磁気抵抗素子
３２とで構成されるロータリ磁気式エンコーダ３３の説
明図で、マグネットロータ２２の外周には、上記したよ
うにＮ極３４．Ｎ、Ｓ極３４Ｓの磁極を交互等間隔に微
細ピッチで多極着磁した磁気エンコーダ磁極３１が形成
され、径方向の空隙３５を介して対向する固定側（上記
ケーシング１１）位置に磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）３
２を対向配設して形成している（第１実施例の場合）。FIG. 9 is an explanatory diagram of the rotary magnetic encoder 33 composed of the magnetic encoder magnetic poles 31 and the magnetoresistive element 32. On the outer periphery of the magnet rotor 22, as described above, there are N poles 34. A magnetic encoder magnetic pole 31 is formed by magnetizing N and S poles 34S at a fine pitch alternately and at equal intervals, and a magnetic resistance element is placed on the fixed side (the casing 11) opposite to each other with a radial gap 35 interposed therebetween. (MR sensor) 3
2 are arranged facing each other (in the case of the first embodiment).
上記磁気エンコーダ磁極３１のＮ極３４Ｎ、Ｓ極３４Ｓ
それぞれの磁極幅は、λ（電気角で２πで表される幅に
等しい）幅で着磁されている。N pole 34N and S pole 34S of the above magnetic encoder magnetic pole 31
Each magnetic pole width is magnetized to a width of λ (equal to the width expressed by 2π in electrical angle).
また磁気抵抗素子３２は１例えば強磁性体磁気抵抗効果
素子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ３３の原理を
説明するために、磁気抵抗素子３２を構成する強磁性体
薄膜で形成された素線である磁気抵抗エレメント３６に
ついて第１０図を用いて説明する。In addition, the magnetoresistive element 32 is assumed to be a ferromagnetic magnetoresistive effect element, for example. First, in order to explain the principle of the magnetic encoder 33, it is a wire formed of a ferromagnetic thin film that constitutes the magnetoresistive element 32. The magnetoresistive element 36 will be explained using FIG. 10.
この磁気抵抗エレメント３６は、数千Ａ単位程度の厚み
でＮｉ−Ｃｏ系の金属薄膜（強磁性金属薄膜）をガラス
等の基板に真空蒸着やエツチング等の手段で形成するこ
とで上記磁気抵抗素子３２を形成できる。This magnetoresistive element 36 is formed by forming a Ni-Co metal thin film (ferromagnetic metal thin film) on a substrate such as glass to a thickness of several thousand amps by means of vacuum deposition, etching, etc. 32 can be formed.
磁気抵抗エレメント３６は、第１１図に示すように、こ
れに流れる電流■と磁界（磁束）３７との方向か垂直と
なるように配設しておくと、磁束３７は、Ｎ極３４Ｎか
らＳ極３４Ｓに向かう。As shown in FIG. 11, if the magnetoresistive element 36 is arranged so that the direction of the current flowing through it and the magnetic field (magnetic flux) 37 are perpendicular to each other, the magnetic flux 37 will be directed from the north pole 34N to the south pole. Head towards Pole 34S.
この磁気抵抗エレメント３６は、第１１図に示すように
磁界３７内において横方向の磁束３７Ｘによって、抵抗
値の減少をきたず。尚、３７Ｙは、縦方向の磁束を示す
。As shown in FIG. 11, this magnetoresistive element 36 causes a decrease in resistance value due to a lateral magnetic flux 37X within a magnetic field 37. Note that 37Y indicates the magnetic flux in the vertical direction.
このときの磁気抵抗エレメント３６の抵抗の変化率は、
数％で、磁気エンコーダ磁極３１の一磁極の幅をλとし
たとき、λ／４及び３λ／４の位置における時の磁気抵
抗エレメント３６の抵抗値をＲ２抵抗の変化値をΔｒと
すると、磁極（３４Ｎまたは３４Ｓ）と磁気抵抗エレメ
ント３６の位相θ（−磁極幅３４Ｎ、３４Ｓをそれぞれ
電気角で２πとしたときの位相θとする）における抵抗
値Ｒ（θ）は。The rate of change in resistance of the magnetoresistive element 36 at this time is:
When the width of one magnetic pole of the magnetic encoder magnetic pole 31 is λ, the resistance value of the magnetoresistive element 36 at the positions of λ/4 and 3λ/4 is R2, and the change value of the resistance is Δr. (34N or 34S) and the resistance value R(θ) at the phase θ of the magnetoresistive element 36 (the phase θ is when the −magnetic pole widths 34N and 34S are respectively set to 2π in electrical angle).
Ｒ（θ）−Ｒ−Δｒ−ｃｏｓθ （１）で表すことが
てきる。It can be expressed as R(θ)-R-Δr-cosθ (1).
横方向の磁束（磁界）３７Ｘは２位相θ、磁気抵抗エレ
メント３６及び磁気エンコーダ磁極３１の距離に関係し
、磁気抵抗エレメント３６も、それに応じた抵抗値Ｒを
とる。The lateral magnetic flux (magnetic field) 37X is related to the two phases θ and the distance between the magnetoresistive element 36 and the magnetic encoder magnetic pole 31, and the magnetoresistive element 36 also takes a resistance value R corresponding thereto.
尚、磁気抵抗素子３２の場合、ホール素子等の他の磁気
センサと異なり、磁界中心（Ｎ極３４Ｎ、Ｓ極３４Ｓそ
れぞれの中間部のところの磁界状態）では、無磁界（Ｎ
極３４ＮとＳ極３４Ｓの境界部のところの磁界状態）と
同様に出力信号が変化しないという特徴がある。In addition, in the case of the magnetoresistive element 32, unlike other magnetic sensors such as Hall elements, at the center of the magnetic field (the magnetic field state at the intermediate part of the N pole 34N and the S pole 34S), no magnetic field (N
Similar to the magnetic field state at the boundary between the pole 34N and the south pole 34S, the output signal does not change.
上記した１本の磁気抵抗エレメント３６を有する磁気抵
抗素子３２によっては、Ａ相及びＢ相の磁気エコーダ信
号を得ることができないので、第１２図に示すように４
本の磁気抵抗エレメント３６ａ、３６ｂ、３６ａ’ 、
３６ｂ’ をそれぞれ順次にλ／４だけずらして形成し
、Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号を得るようにして
いる。Since it is not possible to obtain the A-phase and B-phase magnetic echoer signals using the magnetoresistive element 32 having the single magnetoresistive element 36 described above, four
Book magnetoresistive elements 36a, 36b, 36a',
36b' are formed by shifting each other by λ/4 in order to obtain A-phase and B-phase magnetic encoder signals.
この磁気抵抗素子３２は、Ａ相の磁気エンコーダ信号を
得るために２つの磁気抵抗エレメント３６ａ、３６ａ’
と、Ｂ相の磁気エンコーダ信号を得るなめに磁気抵抗
エレメント３６ｂ。This magnetoresistive element 32 includes two magnetoresistive elements 36a and 36a' to obtain an A-phase magnetic encoder signal.
and a magnetoresistive element 36b to obtain a B-phase magnetic encoder signal.
３６ｂ′を形成したものとなっている。36b'.
磁気抵抗エメント３６ａと３６ａ′は、互いに逆位相と
なるように、磁気エンコーダ磁極３１の一磁極（Ｎ極３
４ＮまたはＳ極３４ｓ）の幅をλ（電気角で２π）とす
るとき、λ／２幅ずらせて形成している。The magnetoresistive elements 36a and 36a' are connected to one magnetic pole (the north pole 3) of the magnetic encoder magnetic pole 31 so as to have opposite phases to each other.
When the width of the 4N or S pole 34s is λ (2π in electrical angle), they are formed to be shifted by λ/2 width.
同様に磁気抵抗エレメント３６ｂと３６ｂ′とは、互い
に逆位相となるように、λ／２幅ずらせて形成している
。Similarly, the magnetoresistive elements 36b and 36b' are formed to be shifted by λ/2 so as to have opposite phases.
また磁気抵抗エレメント３６ａと３６ｂ、及び３６ａ′
と３６ｂ″とは、互いにλ／４幅ずらして形成されてい
る。Also, magnetoresistive elements 36a and 36b, and 36a'
and 36b'' are formed to be shifted by λ/4 width from each other.
従って、磁気抵抗素子３２は、＾／４ピッチずれて順次
、磁気抵抗エレメント３６ａ、３６ｂ。Therefore, the magnetoresistive element 32 is sequentially arranged with magnetoresistive elements 36a and 36b shifted by ^/4 pitch.
３６ａ’ 、３６ｂ’を形成している。36a' and 36b' are formed.
このように形成された磁気抵抗素子３２がらの磁気エン
コーダ信号を処理する回路としては１例えば第１３図に
示すようなものを用いる。As a circuit for processing the magnetic encoder signal from the magnetoresistive element 32 formed in this manner, a circuit as shown in FIG. 13, for example, is used.
この磁気エンコーダ信号処理回Ｈ＠３８は、抵抗器３９
−１ 、 ・・・、３９−４により７ブリツジを構成
して抵抗変化を電圧変化に変換し、コンパレータ４Ｃ）
−１，，４０−２により、第１４図（ａ）、（ｂ）に示
すような９０°位相が異なる２つの矩形波のエンコーダ
信号４１１．４１−２を得ることができるようにしてい
る。This magnetic encoder signal processing circuit H@38 has a resistor 39
-1, ..., 39-4 constitute 7 bridges to convert resistance changes into voltage changes, and comparator 4C)
-1, , 40-2, it is possible to obtain two rectangular wave encoder signals 411, 41-2 having phases different by 90 degrees as shown in FIGS. 14(a) and 14(b).
この矩形波のエンコーダ信号４１−１．４１−２をカウ
ンタによって計数すれば、ロータリ磁気エンコーダ３３
の回転角を計測できる。If the rectangular wave encoder signals 41-1 and 41-2 are counted by a counter, the rotary magnetic encoder 33
The rotation angle of the can be measured.
この矩形波のエンコーダ信号４１−１．４１−２は、２
逓倍形回転方向弁別回路４２に加えることで、右回転パ
ルス及び左回転パルスを得て。This rectangular wave encoder signal 41-1.41-2 is 2
By adding it to the multiplier rotation direction discrimination circuit 42, a clockwise rotation pulse and a counterclockwise rotation pulse are obtained.
このアップ信号またはダウン信号を、アップダウンカウ
ンタ４３に加えることで、現在の回転角を得る。By adding this up signal or down signal to the up/down counter 43, the current rotation angle is obtained.
したがって１本発明の超音波サーボモータ９によると、
上記したように電歪素子３に位相のずれた２つの交流を
同時に印加して、進行性振動波を発生させることによっ
て、マグネットロータ２２を所定方向に回転させること
ができ、該ロータ２２が回転するとこの外周に形成され
た磁気エンコーダ磁極３１も回転するので、これを磁気
抵抗素子３２で検出すれば１回転角１回転方向１回転速
度等が判別し、フィードバックループして図示しないコ
ントローラを介して、電歪素子３への通電をコントロー
ルすることにより、当該超音波サーボモータ９の回転速
度１回転方向１位置決め等をサーボすることができる。Therefore, according to the ultrasonic servo motor 9 of the present invention,
As described above, by simultaneously applying two phase-shifted alternating currents to the electrostrictive element 3 to generate progressive vibration waves, the magnet rotor 22 can be rotated in a predetermined direction, and the rotor 22 is rotated. Then, the magnetic encoder magnetic pole 31 formed on the outer periphery also rotates, so if this is detected by the magnetoresistive element 32, one rotation angle, one rotation direction, one rotation speed, etc. are determined, and in a feedback loop, the rotation is performed via a controller (not shown). By controlling the energization to the electrostrictive element 3, it is possible to servo the rotation speed, one rotation direction, and one position of the ultrasonic servo motor 9.
他のモータ９′。Another motor 9'.
９′′についても同様である。The same applies to 9''.
［発明の効果］
以上から明らかなように１本発明の超音波サーボモータ
は、従来の超音波モータをほとんど大きくすることなく
、磁気エンコーダを超音波モータと一体型に構成できる
ため、小型高精度のロータロ磁気エンコーダ一体型の超
音波サーボモータを安価且つ容易に量産てきる。本発明
では、ロータの外周に磁気エンコーダ磁極を形成し、該
磁極を磁気抵抗素子で検出するようにした高精度のロー
タリ磁気エンコーダ信号を形成しているので、精度の良
いサーボを行うことができる。[Effects of the Invention] As is clear from the above, the ultrasonic servo motor of the present invention is compact and highly accurate because the magnetic encoder can be integrated with the ultrasonic motor without increasing the size of the conventional ultrasonic motor. Ultrasonic servo motors with built-in rotary magnetic encoders can be mass-produced inexpensively and easily. In the present invention, a magnetic encoder magnetic pole is formed on the outer periphery of the rotor, and the magnetic pole is detected by a magnetic resistance element to form a highly accurate rotary magnetic encoder signal, so that highly accurate servo can be performed. .
また磁気抵抗素子からのエンコーダ信号は、電気的な手
段によって分解能を非常に上げることができるので、特
に従来の市販されている高価なレゾルバやエンコーダ等
の回転角計測装置を使用する必要がないので、サーボモ
ータとして適する超音波サーボモータを得ることができ
、その利用分野も格段と広げることができる効果がある
。Furthermore, since the resolution of the encoder signal from the magnetoresistive element can be greatly increased by electrical means, there is no need to use conventional commercially available expensive rotation angle measuring devices such as resolvers and encoders. , it is possible to obtain an ultrasonic servo motor suitable as a servo motor, and the field of use thereof can be greatly expanded.
第１図は本発明の第１実施例としてのロータリ磁気エン
コーダ一体型超音波サーボモータの縦断面図、第２図は
同超音波サーボモータの一部縦断切欠斜視図、第３図は
同超音波サーボモータの弾性振動子の一部縦断切欠斜視
図、第４図は同超音波サーボモータのロータリ磁気エン
コーダ磁極を形成したマグネットロータの斜視図、第５
図は本発明の第２実施例としてのロータリ磁気エンコー
ダ一体型超音波サーボモータの縦断面図、第６図は同超
音波サーボモータの一部縦断切欠斜視図。
第７図は同超音波サーボモータのロータリ磁気エンコー
ダ磁極を形成したマグネットロータの斜視図、第８図は
本発明の第３実施例としてのロータリ磁気エンコーダ一
体型超音波サーボモータの縦断面図、第９図はマグネッ
トロータのロータリ磁気エンコーダ磁極と磁気抵抗素子
で構成されるロータリ磁気エンコーダの概略説明図、第
１０図乃至第１２図はロータリ磁気エンコーダ磁極と磁
気抵抗素子との関係説明図、第１３図はロータリ磁気エ
ンコーダ信号処理回路の説明図、第１４図は同磁気エン
コーダ信号処理回路から得られるエンコーダ信号の波形
図、第１５図は超音波モータの原理の説明図、第１６図
は弾性振動子と電歪素子の分解図、第１７図は電歪素子
の別の実施例の平面図、第１８図は超音波モータの駆動
原理の説明図である。
［符号の説明］
１・・・可動子、２・・・弾性振動子。
３．３ａ、３ｂ・・・電歪素子。
４．５．６・・・リード線、７・・・交流電源。
８・・・９０°位相器。
９．９’ 、９°′ ・・・ロータリ磁気エンコーダ一
体型超音波サーボモータ、１０・・・固定体。
１１・・・カップ型ケーシング、１２・・・ロータリ磁
気エンコーダ一体型超音波サーボモータ本体、１３・・
・リング状突起、１４・・・ベアリングハウス、１５・
・・ベアリング。
１６・・・回転軸、１７・・・振動吸収体。
１８・・・弾性振動子、１つ ・・凸部。
２０・・・ベアリンクハウス、２１・・・ベアリング、
２２・・・円板状ロータ、２３・・・円環状突起、２４
．２５・・・樹脂、２６・・・金属円板、２７・・・板
バネ、２８・・・スリット。
３１．３１’ ・・・ロータリ磁気エンコーダ磁極、
３２・・・磁気抵抗素子、３３・・・ロータリ磁気エン
コーダ、３４Ｎ・・・Ｎ極。
３４Ｓ・・・Ｓ極、３５・・・空隙。
３６．３６ａ、３６ａ’ 、３６ｂ、３６ｂ’ −−・
・・磁気抵抗エレメント。
３７・・・磁界、３７Ｘ・・・横方向の磁束。
３７Ｙ・・・縦方向の磁束、３８・・・磁気エンコーダ
信号処理回路。
３９−１・・・、３９−４・・・抵抗器。
４０−１．４０−２・・・コンパレータ。
４１−１．４１−２・・・エンコーダ信号。
４２・・・２逓倍形方向弁別回路、４３・・・アップダ
ウンカウンタ。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an ultrasonic servo motor with an integrated rotary magnetic encoder as a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially vertical cutaway perspective view of the same ultrasonic servo motor, and FIG. FIG. 4 is a perspective view with a partial vertical cutaway of an elastic vibrator of the ultrasonic servo motor; FIG.
The figure is a vertical sectional view of an ultrasonic servo motor with an integrated rotary magnetic encoder as a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a partially vertical cutaway perspective view of the same ultrasonic servo motor. FIG. 7 is a perspective view of a magnet rotor forming rotary magnetic encoder magnetic poles of the same ultrasonic servo motor, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an ultrasonic servo motor integrated with a rotary magnetic encoder as a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of a rotary magnetic encoder composed of rotary magnetic encoder magnetic poles of a magnet rotor and a magnetoresistive element. Figure 13 is an explanatory diagram of the rotary magnetic encoder signal processing circuit, Figure 14 is a waveform diagram of the encoder signal obtained from the magnetic encoder signal processing circuit, Figure 15 is an explanatory diagram of the principle of the ultrasonic motor, and Figure 16 is the elastic FIG. 17 is a plan view of another embodiment of the electrostrictive element, and FIG. 18 is an explanatory diagram of the driving principle of the ultrasonic motor. [Explanation of symbols] 1...Mover, 2...Elastic vibrator. 3.3a, 3b...electrostrictive elements. 4.5.6... Lead wire, 7... AC power supply. 8...90° phase shifter. 9.9', 9°'...Rotary magnetic encoder integrated ultrasonic servo motor, 10...Fixed body. 11...Cup-shaped casing, 12...Rotary magnetic encoder integrated ultrasonic servo motor body, 13...
・Ring-shaped projection, 14...Bearing house, 15・
··bearing. 16... Rotating shaft, 17... Vibration absorber. 18...Elastic vibrator, one...Convex part. 20...Bear link house, 21...Bearing,
22... Disc-shaped rotor, 23... Annular projection, 24
．． 25... Resin, 26... Metal disc, 27... Leaf spring, 28... Slit. 31.31'...Rotary magnetic encoder magnetic pole,
32... Magnetoresistive element, 33... Rotary magnetic encoder, 34N... N pole. 34S...S pole, 35... air gap. 36.36a, 36a', 36b, 36b' ---
...Magnetic resistance element. 37... Magnetic field, 37X... Lateral magnetic flux. 37Y...Vertical magnetic flux, 38...Magnetic encoder signal processing circuit. 39-1..., 39-4...Resistor. 40-1.40-2...Comparator. 41-1.41-2...Encoder signal. 42...Double multiplier type direction discrimination circuit, 43...Up/down counter.
Claims (1)
駆動する超音波モータにおいて，ロータとしてマグネッ
トロータを用い，該マグネットロータに周方向に沿って
Ｎ極，Ｓ極の磁極を交互等間隔に微細ピッチで多極着磁
した円環状のロータリ磁気エンコーダ磁極を形成し，該
ロータリ磁気エンコーダ磁極と空隙を介して少なくとも
Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号が得られるように磁
気エンコーダ用磁気センサを対向配設してなる，ロータ
リ磁気エンコーダ一体型超音波サーボモータ。In an ultrasonic motor that generates traveling elastic waves in a vibrator and drives a rotor, a magnetic rotor is used as the rotor, and magnetic poles of N and S poles are alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction of the magnet rotor. An annular rotary magnetic encoder magnetic pole is formed with multipole magnetization at a pitch, and a magnetic sensor for the magnetic encoder is opposed to the rotary magnetic encoder magnetic pole so that at least A-phase and B-phase magnetic encoder signals can be obtained through an air gap. Ultrasonic servo motor with integrated rotary magnetic encoder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127436A JPS63294275A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Ultrasonic wave servo-motor of rotary-magnetic-encoder-integral type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62127436A JPS63294275A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Ultrasonic wave servo-motor of rotary-magnetic-encoder-integral type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294275A true JPS63294275A (en) | 1988-11-30 |
Family
ID=14959902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62127436A Pending JPS63294275A (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | Ultrasonic wave servo-motor of rotary-magnetic-encoder-integral type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63294275A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04187U (en) * | 1990-04-16 | 1992-01-06 |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62127436A patent/JPS63294275A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04187U (en) * | 1990-04-16 | 1992-01-06 |
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