(57)【要約】【課題】共振周波数の異なる複数の超音波モータを単独駆動及び同時駆動させるための駆動方法及び駆動装置を提供する。【解決手段】共振周波数の異なる超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０が、駆動装置１００の出力に接続される。駆動装置１００は、超音波モータＡ１０を単独駆動させる際には「超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内、且つ超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲外」の周波数を出力し、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０を同時駆動させる際には「超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内、且つ超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内」の周波数を出力し、超音波モータＢ２０を単独駆動させる際には「超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲外、且つ超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内」の周波数を出力する。【選択図】図２
2010016978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数の異なる複数の超音波モータの駆動方法であって、
前記超音波モータの個数は２つであり、
前記２つの超音波モータの内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、前記２つの超音波モータの内のいずれか一方を単独駆動させ、
前記２つの超音波モータを同時駆動させる際には、前記２つの超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として用いて、前記２つの超音波モータを同時駆動させる
ことを特徴とする超音波モータの駆動方法。
【請求項２】
共振周波数の異なる複数の超音波モータの駆動方法であって、
前記超音波モータの個数は３つ以上であり、
前記３つ以上の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、前記３つ以上の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させ、
前記３つ以上の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として用いて、前記３つ以上の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる
ことを特徴とする超音波モータの駆動方法。
【請求項３】
前記同時駆動周波数は、同時駆動させる各超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波モータの駆動方法。
【請求項４】
前記単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動方法。
【請求項５】
前記単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータの共振周波数であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動方法。
【請求項６】
共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動方法であって、
前記圧電素子部の個数は２つであり、
前記２つの圧電素子部の内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、前記２つの圧電素子部の内のいずれか一方を単独駆動させ、
前記２つの圧電素子部を同時駆動させる際には、前記２つの圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として用いて、前記２つの圧電素子部を同時駆動させる
ことを特徴とする多自由度超音波モータの駆動方法。
【請求項７】
共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動方法であって、
前記圧電素子部の個数は３つ以上であり、
前記３つ以上の圧電素子部の内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、前記３つ以上の圧電素子部の内のいずれか一つを単独駆動させ、
前記３つ以上の圧電素子部の内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として用いて、前記３つ以上の圧電素子部の内の少なくとも２つを同時駆動させる
ことを特徴とする多自由度超音波モータの駆動方法。
【請求項８】
共振周波数の異なる複数の超音波モータのための駆動装置であって、
前記超音波モータの個数は２つであり、
前記駆動装置は、
前記２つの超音波モータの内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、前記２つの超音波モータに出力し、
前記２つの超音波モータを同時駆動させる際には、前記２つの超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として、前記２つの超音波モータに出力する
ことを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項９】
共振周波数の異なる複数の超音波モータのための駆動装置であって、
前記超音波モータの個数は３つ以上であり、
前記駆動装置は、
前記３つ以上の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、前記３つ以上の超音波モータに出力し、
前記３つ以上の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として、前記３つ以上の超音波モータに出力する
ことを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項１０】
前記同時駆動周波数は、同時駆動させる各超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあることを特徴とする請求項８又は９に記載の超音波モータの駆動装置。
【請求項１１】
前記単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動装置。
【請求項１２】
前記単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータの共振周波数であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動装置。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動装置であって、
前記複数の超音波モータを駆動させる前記各周波数を予め記憶していることを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動装置であって、
前記複数の超音波モータの各アドミタンス特性を測定する測定手段を備え、
前記駆動装置は、前記測定手段で測定された前記複数の超音波モータの各アドミタンス特性に基づいて、前記複数の超音波モータを駆動させる前記各周波数を更新することを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項１５】
請求項８〜１３のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動装置であって、
前記複数の超音波モータの各アドミタンス特性、及び各々の駆動可能な周波数の範囲を測定する測定手段を備え、
前記駆動装置は、前記測定手段で測定された前記複数の超音波モータの各アドミタンス特性、及び各々の駆動可能な周波数の範囲に基づいて、前記複数の超音波モータを駆動させる前記各周波数を更新することを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の超音波モータの駆動装置であって、
前記駆動装置は、発振周波数設定部と発振回路とを備え、
前記発振周波数設定部は、前記複数の超音波モータを駆動させる前記各周波数を記憶する機能、及び前記記憶している各周波数の内から一つを選択して前記発振回路の発振周波数として設定する機能を有し、
前記発振回路は、前記発振周波数として設定された周波数の信号を発生させる機能を有する
ことを特徴とする超音波モータの駆動装置。
【請求項１７】
共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動装置であって、
前記圧電素子部の個数は２つであり、
前記駆動装置は、
前記２つの圧電素子部の内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、前記２つの圧電素子部に出力し、
前記２つの圧電素子部を同時駆動させる際には、前記２つの圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として、前記２つの圧電素子部に出力する
ことを特徴とする多自由度超音波モータの駆動装置。
【請求項１８】
共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動装置であって、
前記圧電素子部の個数は３つ以上であり、
前記駆動装置は、
前記３つ以上の圧電素子部の内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、前記３つ以上の圧電素子部に出力し、
前記３つ以上の圧電素子部の内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として、前記３つ以上の圧電素子部に出力する
ことを特徴とする多自由度超音波モータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータの駆動方法及び駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動を利用して回転子を回転させる超音波モータが実用化されている。この超音波モータは圧電素子を用いて固定子の表面に定在波又は進行波を発生させ、固定子に回転子を加圧接触させることにより、これら両者間の摩擦力を介して回転子を回転させるものである。
【０００３】
超音波モータには、それぞれ固有の共振周波数というものが存在し、共振周波数の交流電圧を印加した際に最も効率よく駆動させることができる。この共振周波数は、超音波モータの固定子の長さ等の機械的な形状、回転子に与える予圧、或いは超音波モータにより駆動される負荷等の条件により変化する。それゆえ、共振周波数の異なる複数の超音波モータを各共振周波数の付近で単独駆動及び同時駆動させるためには、各超音波モータの共振周波数に合わせた駆動装置が個別に必要になる。図１１に示される例では、超音波モータＡ１０の共振周波数はｆａであり、超音波モータＢ２０の共振周波数はｆｂである。そして、超音波モータＡ１０を周波数ｆａの交流電圧を出力する駆動装置３０によって駆動させ、超音波モータＢ２０を周波数ｆｂの交流電圧を出力する駆動装置４０によって駆動させることにより、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の単独駆動及び同時駆動を実現している。
或いは、超音波モータの設計パラメータを工夫することにより、各超音波モータの共振周波数が同一になるようにすると共に駆動装置と各超音波モータとの間にスイッチ回路を設けることにより、複数の超音波モータの単独駆動及び同時駆動を実現する方法もある。図１２に示される例では、設計パラメータを工夫することにより、超音波モータＡ’５０と超音波モータＢ’６０の共振周波数を共にｆｃとし、周波数ｆｃの交流電圧を出力する駆動装置７０、スイッチ回路８０、及びスイッチ回路９０により、超音波モータＡ’５０と超音波モータＢ’６０の単独駆動及び同時駆動を実現している。
また、特許文献１には、共振周波数の異なる複数の超音波モータを単一の駆動装置で駆動させるために、駆動装置の内部にそれぞれ各超音波モータの共振周波数を出力する複数の駆動周波数出力部を備え、周波数の異なる交流電圧を混合器により重畳させて出力させることにより、共振周波数の異なる複数の超音波モータの単独駆動及び同時駆動を実現する事項が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、共振周波数の異なる複数の超音波モータを各共振周波数の付近で単独駆動及び同時駆動させるために、各超音波モータの共振周波数に合わせた個別の駆動装置を用いる方法では、超音波モータの数に比例して駆動装置の数が増加するため、駆動装置の配置スペースが増大するという問題があった。
また、設計パラメータを工夫することにより、各超音波モータの共振周波数が同一になるようにすると共に駆動装置と各超音波モータとの間にスイッチ回路を設けることにより、複数の超音波モータの単独駆動及び同時駆動を実現する方法では、超音波モータの数に比例してスイッチ回路の数が増加するため、スイッチ回路の配置スペースが増大するという問題があった。
さらに、特許文献１に開示されているような単一の駆動装置の内部に複数の駆動周波数出力部を備え、周波数の異なる交流電圧を重畳して出力させることにより、共振周波数の異なる複数の超音波モータの単独駆動及び同時駆動を実現する方法においても、超音波モータの数に比例して駆動装置内部の駆動周波数出力部の数が増加するため、駆動装置が大型化するという問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、共振周波数の異なる複数の超音波モータを簡便に単独駆動及び同時駆動させるための超音波モータの駆動方法を提供することを目的とする。
また、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる複数の超音波モータを単独駆動及び同時駆動させるための超音波モータの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る超音波モータの駆動方法は、共振周波数の異なる複数の超音波モータの駆動方法であって、超音波モータの個数が２つの場合、２つの超音波モータの内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、２つの超音波モータの内のいずれか一方を単独駆動させ、２つの超音波モータを同時駆動させる際には、２つの超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として用いて、２つの超音波モータを同時駆動させる。
これにより、共振周波数の異なる２つの超音波モータを単独駆動及び同時駆動させることができる。
【０００７】
また、本発明に係る超音波モータの駆動方法は、共振周波数の異なる複数の超音波モータの駆動方法であって、超音波モータの個数が３つ以上の場合、３つ以上の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、３つ以上の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させ、３つ以上の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として用いて、３つ以上の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる。
これにより、共振周波数の異なる３つ以上の超音波モータを単独駆動及び同時駆動させることができる。
【０００８】
同時駆動周波数は、同時駆動させる各超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあってもよい。
これにより、共振周波数の異なる複数の超音波モータを効率よく同時駆動させることができる。
【０００９】
単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあってもよい。
これにより、共振周波数の異なる複数の超音波モータを各々効率よく単独駆動させることができる。
【００１０】
単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータの共振周波数であってもよい。
これにより、共振周波数の異なる複数の超音波モータを各々最も効率よく単独駆動させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る多自由度超音波モータの駆動方法は、共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動方法であって、圧電素子部の個数が２つの場合、２つの圧電素子部の内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、２つの圧電素子部の内のいずれか一方を単独駆動させ、２つの圧電素子部を同時駆動させる際には、２つの圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として用いて、２つの圧電素子部を同時駆動させる。
これにより、複数の多自由度超音波モータにおける共振周波数の異なる２つの圧電素子部を、単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る多自由度超音波モータの駆動方法は、共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動方法であって、圧電素子部の個数が３つ以上の場合、３つ以上の圧電素子部の内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として用いて、３つ以上の圧電素子部の内のいずれか一つを単独駆動させ、３つ以上の圧電素子部の内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として用いて、３つ以上の圧電素子部の内の少なくとも２つを同時駆動させる。
これにより、複数の多自由度超音波モータにおける共振周波数の異なる３つ以上の圧電素子部を、単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る超音波モータの駆動装置は、共振周波数の異なる複数の超音波モータのための駆動装置であって、超音波モータの個数が２つの場合、駆動装置は、２つの超音波モータの内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、２つの超音波モータに出力し、２つの超音波モータを同時駆動させる際には、２つの超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として、２つの超音波モータに出力する。
これにより、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる２つの超音波モータを単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る超音波モータの駆動装置は、共振周波数の異なる複数の超音波モータのための駆動装置であって、超音波モータの個数が３つ以上の場合、駆動装置は、３つ以上の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、３つ以上の超音波モータに出力し、３つ以上の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として、３つ以上の超音波モータに出力する。
これにより、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる３つ以上の超音波モータを単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００１５】
同時駆動周波数は、同時駆動させる各超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあってもよい。
これにより、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる複数の超音波モータを効率よく同時駆動させることができる。
【００１６】
単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータのアドミタンス特性におけるアドミタンス値が共振周波数におけるアドミタンス値の５０％以上である範囲内にあってもよい。
これにより、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる複数の超音波モータを各々効率よく単独駆動させることができる。
【００１７】
単独駆動周波数は、単独駆動させる超音波モータの共振周波数であってもよい。
これにより、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる複数の超音波モータを各々最も効率よく単独駆動させることができる。
【００１８】
駆動装置は、複数の超音波モータを駆動させる各周波数を予め記憶していてもよい。
【００１９】
駆動装置は、複数の超音波モータの各アドミタンス特性を測定する測定手段を備え、測定手段で測定された複数の超音波モータの各アドミタンス特性に基づいて、複数の超音波モータを駆動させる各周波数を更新してもよい。
これにより、負荷を接続したことにより各超音波モータの共振周波数等の特性が変化したとしても、その変化を把握してより適切な周波数で各超音波モータを駆動させることができる。
【００２０】
駆動装置は、複数の超音波モータの各アドミタンス特性、及び各々の駆動可能な周波数の範囲を測定する測定手段を備え、測定手段で測定された複数の超音波モータの各アドミタンス特性、及び各々の駆動可能な周波数の範囲に基づいて、複数の超音波モータを駆動させる各周波数を更新してもよい。
これにより、負荷を接続したことにより各超音波モータの共振周波数等の特性が変化したとしても、その変化を把握してより適切な周波数で各超音波モータを駆動させることができる。
【００２１】
駆動装置は、発振周波数設定部と発振回路とを備え、発振周波数設定部は、複数の超音波モータを駆動させる各周波数を記憶する機能、及び記憶している各周波数の内から一つを選択して発振回路の発振周波数として設定する機能を有し、発振回路は、発振周波数として設定された周波数の信号を発生させる機能を有してもよい。
【００２２】
また、本発明に係る多自由度超音波モータの駆動装置は、共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動装置であって、圧電素子部の個数が２つの場合、駆動装置は、２つの圧電素子部の内のいずれか一方を単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他方の圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、２つの圧電素子部に出力し、２つの圧電素子部を同時駆動させる際には、２つの圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内である周波数を同時駆動周波数として、２つの圧電素子部に出力する。
これにより、複数の多自由度超音波モータにおける２つの圧電素子部を、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る多自由度超音波モータの駆動装置は、共振周波数の異なる複数の圧電素子部を有する複数の多自由度超音波モータの駆動装置であって、圧電素子部の個数が３つ以上の場合、駆動装置は、３つ以上の圧電素子部の内のいずれか一つを単独駆動させる際には、単独駆動させる圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ他の各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を単独駆動周波数として、３つ以上の圧電素子部に出力し、３つ以上の圧電素子部の内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、同時駆動させる各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲内であり且つ同時駆動させない各圧電素子部の駆動可能な周波数の範囲外である周波数を同時駆動周波数として、３つ以上の圧電素子部に出力する。
これにより、複数の多自由度超音波モータにおける３つ以上の圧電素子部を、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、単独駆動及び同時駆動させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る超音波モータの駆動方法によれば、共振周波数の異なる複数の超音波モータの内のいずれか一つを単独駆動させる際には、「単独駆動させる超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内、且つ他の各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外」である周波数を単独駆動周波数として用いる。また、共振周波数の異なる複数の超音波モータの内の少なくとも２つを同時駆動させる際には、「同時駆動させる各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲内、且つ同時駆動させない各超音波モータの駆動可能な周波数の範囲外」である周波数を同時駆動周波数として用いる。これにより、共振周波数の異なる複数の超音波モータを簡便に単独駆動及び同時駆動させることができる。
また、本発明に係る超音波モータの駆動装置によれば、小型で単一の駆動装置により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数の異なる複数の超音波モータを単独駆動及び同時駆動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る超音波モータの駆動装置の構成について、図１を用いて説明する。
図１に示されるように、共振周波数の異なる超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０が駆動装置１００の出力に接続されている。ここで、超音波モータＡ１０の共振周波数ｆａと超音波モータＢ２０の共振周波数ｆｂとが元々異なっている場合には問題ないが、２つの共振周波数が同一（或いは差が僅か）の場合には、後述する方法により２つの共振周波数をずらす。
駆動装置１００は、発振周波数設定部１００ａ、発振回路１００ｂ、及び増幅回路１００ｃから構成されている。
発振周波数設定部１００ａは、超音波モータＡ１０の単独駆動周波数ｆ１、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の同時駆動周波数ｆ２、及び超音波モータＢ２０の単独駆動周波数ｆ３という３つの周波数を記憶しており、その出力は発振回路１００ｂに接続されている。発振周波数設定部１００ａは、自身が記憶するこれら３つの周波数の中から一つを選択して発振回路１００ｂの発振周波数に設定する。発振回路１００ｂに設定する周波数はいつでも自由に切り替えることができる。
発振回路１００ｂは、発振周波数設定部１００ａにより設定された周波数の信号を発生させる回路であり、その出力は増幅回路１００ｃに接続されている。
増幅回路１００ｃは、発振回路１００ｂから入力される信号を増幅する。増幅回路１００ｃから出力される交流電圧が駆動装置１００の出力となる。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の定め方は後述する。
【００２６】
本発明の実施の形態１に係る超音波モータの駆動装置における、超音波モータＡ１０の単独駆動周波数ｆ１、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の同時駆動周波数ｆ２、及び超音波モータＢ２０の単独駆動周波数ｆ３の定め方について説明する。
【００２７】
まず、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の各々のアドミタンス特性（「周波数−アドミタンス特性」）を測定する。また、これより各々の共振周波数を求める。
【００２８】
アドミタンス特性の測定は、例えばインピーダンスアナライザを用いて行うことができる。インピーダンスアナライザにより、超音波モータに一定電圧の交流を印加して、印加電圧の周波数を所定の周波数範囲内で掃引してアドミタンスの特性を測定する。また、アドミタンスが最大になった周波数が共振周波数を示している。実際にインピーダンスアナライザにより測定した超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０のアドミタンス特性の一例を図２に示す。
図２に示される例では、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０は、共に同様の傾向のアドミタンス特性を示すが、超音波モータＡ１０の共振周波数ｆａと超音波モータＢ２０の共振周波数ｆｂとは異なっている。
【００２９】
次に、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲をそれぞれ測定する。
例えば、超音波モータＡ１０に一定電圧の交流を印加して、印加電圧の周波数を所定の測定範囲内で掃引する。このときの超音波モータＡ１０が駆動される最小周波数ｆａ_ｍｉｎ、及び最大周波数ｆａ_ｍａｘを測定する。
同様に、超音波モータＢ２０に一定電圧の交流を印加して、印加電圧の周波数を所定の測定範囲内で掃引する。このときの超音波モータＢ２０が駆動される最小周波数ｆｂ_ｍｉｎ、及び最大周波数ｆｂ_ｍａｘを測定する。
【００３０】
このようにして測定された各値に基づいて、超音波モータＡ１０の単独駆動周波数ｆ１、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の同時駆動周波数ｆ２、及び超音波モータＢ２０の単独駆動周波数ｆ３を定める。
超音波モータＡ１０の単独駆動周波数ｆ１は、「超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内、且つ超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲外」にある周波数に定める。
図２に示される例では、周波数ｆ１は、
ｆａ_ｍｉｎ≦ｆ１＜ｆｂ_ｍｉｎ  ………………………………………  式（１）
の範囲内に定める。すなわち、式（１）の範囲内にある周波数の交流電圧が印加された場合、超音波モータＡ１０は駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動されるが、超音波モータＢ２０は駆動可能な周波数の範囲内でないため駆動されない。また、この例では、周波数ｆ１は超音波モータＡ１０の共振周波数ｆａの付近（アドミタンス値が共振周波数ｆａにおけるアドミタンス値の５０％以上である範囲）に定めることが好ましい。さらに、アドミタンス値の９０％以上である範囲に定めればより一層好ましく、共振周波数ｆａに定めれば最も好ましい。
超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の同時駆動周波数ｆ２は、「超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内、且つ超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内」にある周波数に定める。
図２に示される例では、周波数ｆ２は、
ｆｂ_ｍｉｎ≦ｆ２≦ｆａ_ｍａｘ  ………………………………………  式（２）
の範囲内に定める。すなわち、式（２）の範囲内にある周波数の交流電圧が印加された場合、超音波モータＡ１０は駆動可能な周波数の範囲内であるために駆動される。また、超音波モータＢ２０も駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動される。また、この例では、周波数ｆ２は超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の各々のアドミタンス特性の交点付近に定めることが好ましい。さらに、周波数ｆ２をそのように定めた場合に、超音波モータＡ１０のアドミタンス特性における周波数ｆ２のアドミタンス値が共振周波数ｆａにおけるアドミタンス値の５０％以上であり、且つ超音波モータＢ２０のアドミタンス特性における周波数ｆ２のアドミタンス値が共振周波数ｆｂにおけるアドミタンス値の５０％以上であればより一層好ましく、９０％以上であればさらに一層好ましい。
超音波モータＢ２０の単独駆動周波数ｆ３は、「超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲外、且つ超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内」にある周波数に定める。
図２に示される例では、周波数ｆ３は、
ｆａ_ｍａｘ＜ｆ３≦ｆｂ_ｍａｘ  ………………………………………  式（３）
の範囲内に定める。すわわち、式（３）の範囲内にある周波数の交流電圧が印加された場合、超音波モータＡ１０は駆動可能な周波数の範囲内でないため駆動されないが、超音波モータＢ２０は駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動される。また、この例では、周波数ｆ３は超音波モータＢ２０の共振周波数ｆｂの付近（アドミタンス値が共振周波数ｆｂにおけるアドミタンス値の５０％以上である範囲）に定めることが好ましい。さらに、アドミタンス値の９０％以上である範囲に定めればより一層好ましく、共振周波数ｆｂに定めれば最も好ましい。
以上のようにして定められた周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を、駆動装置１００の発振周波数設定部１００ａに記憶させる。
【００３１】
本発明の実施の形態１に係る超音波モータ及び駆動装置の動作について説明する。
まず、超音波モータＡ１０を単独駆動させる際には、駆動装置１００の交流出力電圧の周波数をｆ１に設定する。すなわち、発振周波数設定部１００ａにより、発振回路１００ｂの発振周波数として周波数ｆ１を設定する。これにより、駆動装置１００からは周波数ｆ１の交流電圧が出力され、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０に共に入力される。超音波モータＡ１０は、周波数ｆ１が超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動されるが、超音波モータＢ２０は、周波数ｆ１が超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内でないため駆動されない。従って、超音波モータＡ１０が単独で駆動される。
また、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０を同時駆動させる際には、駆動装置１００の交流出力電圧の周波数をｆ２に設定する。すなわち、発振周波数設定部１００ａにより発振回路１００ｂの発振周波数として周波数ｆ２を設定する。これにより、駆動装置１００からは周波数ｆ２の交流電圧が出力され、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０に共に入力される。超音波モータＡ１０は、周波数ｆ２が超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動される。また、超音波モータＢ２０も、周波数ｆ２が超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動される。従って、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０が同時駆動される。
さらに、超音波モータＢ２０を単独駆動させる際には、駆動装置１００の交流出力電圧の周波数をｆ３に設定する。すわわち、発振周波数設定部１００ａにより、発振回路１００ｂの発振周波数として周波数ｆ３を設定する。これにより、駆動装置１００からは周波数ｆ３の交流電圧が出力され、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０に共に入力される。超音波モータＡ１０は、周波数ｆ３が超音波モータＡ１０の駆動可能な周波数の範囲内でないため駆動されないが、超音波モータＢ２０は、周波数ｆ３が超音波モータＢ２０の駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動される。従って、超音波モータＢ２０が単独で駆動される。
尚、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０を両方とも駆動させない場合には、駆動装置１００の出力自体をオフにすればよい。
【００３２】
以上説明されるように、本発明の実施の形態１に係る超音波モータの駆動装置によれば、小型で単一の駆動装置１００により、且つスイッチ回路を用いることなく、共振周波数ｆａの超音波モータＡ１０と共振周波数ｆｂの超音波モータＢ２０を効率良く単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００３３】
尚、本発明の実施の形態１に係る超音波モータの駆動装置により超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０を単独駆動及び同時駆動する際には、図２に示されるアドミタンス特性の一例の様に、超音波モータＡ１０の共振周波数ｆａと超音波モータＢ２０の共振周波数ｆｂとが異なっている必要がある。２つの共振周波数が元々異なっている場合には問題はないが、２つの共振周波数が同一（或いは差が僅か）である場合には、超音波モータの固定子の長さ等の機械的な形状を変化させる、回転子に与える予圧を変化させる、或いは駆動させる負荷の量を変化させる等の手段により、超音波モータの共振周波数をずらすことができる。
図３に超音波モータの回転子に与える予圧を変化させることにより、共振周波数がどの様に変化するかの一例を示す（図３には、保持トルクと共振周波数の関係が示されているが、超音波モータでは予圧を変化させることにより保持トルクを変化させるので、予圧と共振周波数の関係が示されているといえる）。回転子に与える予圧を高めることにより、共振周波数が高域側にシフトしている様子が見て取れる。
【００３４】
実施の形態２
本発明の実施の形態２に係る超音波モータの駆動装置の構成について、図４を用いて説明する。尚、実施の形態１と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図４に示されるように、本発明の実施の形態２に係る超音波モータの駆動装置は、上述した実施の形態１に係る超音波モータの駆動装置において、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の圧電素子部（図示せず）にアドミタンス特性測定回路１１０を接続すると共に、アドミタンス特性測定回路１１０の各出力を駆動装置１００の発振周波数設定部１００ａに接続したものである。
【００３５】
一般に、超音波モータを何らかの負荷を接続して駆動させた際には、その反作用により超音波モータの共振周波数等の特性が変化する。いま、図４に示されるように、負荷を接続したことにより超音波モータＡ１０の共振周波数がｆａからｆａ’に、超音波モータＢ２０の共振周波数がｆｂからｆｂ’に変化したとする。
アドミタンス特性測定回路１１０は、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の各圧電素子部に一定電圧の交流を印加し、印加電圧の周波数を所定の測定範囲内で掃引することにより各々のアドミタンス特性を測定する。その後、測定された各々のアドミタンス特性より超音波モータＡ１０の負荷接続時の共振周波数ｆａ’、超音波モータＢの負荷接続時の共振周波数ｆｂ’、及び超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の負荷接続時のアドミタンス特性の交点の周波数ｆｎ’を算出する。最後に、駆動装置１００の発振周波数設定部１００ａに記憶されている超音波モータＡ１０の単独駆動周波数ｆ１、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の同時駆動周波数ｆ２、及び超音波モータＢの単独駆動周波数ｆ３の値を、それぞれｆａ’、ｆｎ’、ｆｂ’に更新する。
【００３６】
これにより、負荷を接続したことにより超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の共振周波数等の特性が変化したとしても、その変化を把握してより適切な周波数で超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０を単独駆動及び同時駆動させることができる。
尚、ｆ１、ｆ２、ｆ３の更新値として、それぞれｆａ’、ｆｂ’、ｆｎ’以外の値を用いたい場合には、アドミタンス特性測定回路１１０は、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の各々のアドミタンス特性を測定する際に、各々が駆動可能な周波数の範囲を併せて測定し、それらに基づいてｆ１、ｆ２、ｆ３の更新値を決定してもよい。
【００３７】
以上説明されるように、本発明の実施の形態２に係る超音波モータの駆動装置によれば、負荷を接続したことにより各超音波モータの共振周波数等の特性が変化したとしても、その変化を把握してより適切な周波数で各超音波モータを単独駆動及び同時駆動させることができる。
【００３８】
実施の形態３．
実施の形態３では、本発明に係る超音波モータの駆動装置により、共振周波数の異なる３つの圧電素子部を有する２つの多自由度超音波モータを駆動させる例を示す。
図５に、本発明の実施の形態３に係る多自由度超音波モータの構成を示す。多自由度超音波モータ１２０では、基部ブロック１２１と固定子１２２との間に振動体１２３が挟持されており、これらによりほぼ円柱状の外形を有する振動子１２４が形成されている。固定子１２２には、振動体１２３に接する面とは反対側に凹部１２５が形成されており、この凹部１２５内に略球体状の回転子１２６のほぼ下半部が収容され回転可能に支持されている。
固定子１２２の上部には、支持部材１２７が配置されている。この支持部材１２７は、固定子１２２の上面の上に固定される環状部１２８と、環状部１２８から上方に延びる逆Ｌ字形のアングル部１２９を有し、アングル部１２９の先端に予圧部１３０が支持されている。
【００３９】
ここで、説明の便宜上、基部ブロック１２１から固定子１２２に向かう振動子１２４の中心軸をＺ軸と規定し、Ｚ軸に対して垂直方向にＸ軸が、Ｚ軸及びＸ軸に対して垂直にＹ軸がそれぞれ延びているものとする。
予圧部１３０は、回転子１２６の＋Ｚ軸方向の最高点である頂点付近に接触している。支持部材１２７のアングル部１２９は弾性を有し、これにより予圧部１３０が回転子１２６に加圧され、回転子１２６に−Ｚ軸方向の予圧を付与している。
【００４０】
振動体１２３は、固定子１２２に超音波の振動を発生させて回転子１２６をＸ、Ｙの２軸の回りに各々回転させるためのものであり、各々ＸＹ平面上に位置し且つ互いに重ね合わされた平板状の第１〜第３の圧電素子部１２３１〜１２３３を有している。
【００４１】
図６に示されるように、第１の圧電素子部１２３１の一対の圧電素子板１２３１ａ及び１２３１ｂは、Ｙ軸方向に２分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれＺ軸方向（厚み方向）に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板１２３１ａと圧電素子板１２３１ｂは互いに裏返しに配置されている。
第２の圧電素子部１２３２の一対の圧電素子板１２３２ａ及び１２３２ｂは、２分割されることなく全体がＺ軸方向（厚み方向）に膨張あるいは収縮の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板１２３２ａと圧電素子板１２３２ｂは互いに裏返しに配置されている。
第３の圧電素子部１２３３の一対の圧電素子板１２３３ａ及び１２３３ｂは、Ｘ軸方向に２分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれＺ軸方向（厚み方向）に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板１２３３ａと圧電素子板１２３３ｂは互いに裏返しに配置されている。
【００４２】
本発明の実施の形態３に係る多自由度超音波モータの駆動装置の構成について、図７を用いて説明する。
図７に示されるように、駆動装置１４０の出力端子１４０ｆに、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１の圧電素子部１２３１及び第３の圧電素子部１２３３が各々接続されている。また、駆動装置１４０の出力端子１４０ｇに多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第２の圧電素子部１２３２が各々接続されている。尚、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂは、同一の形状及びアドミタンス特性を有する。
駆動装置１４０は、発振周波数設定部１４０ａ、発振回路１４０ｂ、移相回路１４０ｃ、増幅回路１４０ｄ、増幅回路１４０ｅ、出力端子１４０ｆ、及び出力端子１４０ｇから構成されている。
発振周波数設定部１４０ａは、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６を、Ｘ軸及びＹ軸の回りに同時回転させる周波数ｆ１０１、及びＸ軸の回りに回転させる周波数ｆ１０２という２つの周波数を記憶しており、その出力は発振回路１４０ｂに接続されている。
発振回路１４０ｂは、発振周波数設定部１４０ａにより設定された周波数の信号を発生させる回路であり、その出力は移相回路１４０ｃ及び増幅回路１４０ｄに接続されている。
増幅回路１４０ｄは、発振回路１４０ｂから入力される信号を増幅する。増幅回路１４０ｄから出力される交流電圧が駆動装置１４０の出力端子１４０ｆの出力となる。
移相回路１４０ｃは、発振回路１４０ｂから入力される信号の位相を９０度遅らせる回路であり、その出力は増幅回路１４０ｅに接続されている。
増幅回路１４０ｅは、移相回路１４０ｃから入力される信号を増幅する。増幅回路１４０ｅから出力される交流電圧が駆動装置１４０の出力端子１４０ｇの出力となる。ここで、移相回路１４０ｃから入力される信号は、増幅回路１４０ｄに入力される信号よりも位相が９０度遅れているため、出力端子１４０ｇから出力される交流電圧は、出力端子１４０ｆから出力される交流電圧と同一周波数であるが位相が９０度遅れている。
発振周波数設定１４０ａが記憶している２つの周波数の中から一つを選択することにより、駆動装置１４０の出力端子１４０ｆ及び出力端子１４０ｇからは、周波数ｆ１０１又はｆ１０２であり位相が９０度ずれた交流電圧が出力される。周波数ｆ１０１、ｆ１０２の定め方は後述する。
【００４３】
本発明の実施の形態３に係る多自由度超音波モータの駆動装置における、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６をＸ軸及びＹ軸の回りに同時回転させる周波数ｆ１０１、及びＸ軸の回りに回転させる周波数ｆ１０２の定め方について説明する。
【００４４】
まず、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１〜第３の圧電素子部１２３１〜１２３３のアドミタンス特性（「周波数−アドミタンス特性」）を各々測定する。これは実施の形態１と同様に、例えばインピーダンスアナライザを用いて行うことができる。実際にインピーダンスアナライザにより測定した多自由度超音波モータ１２０ａの第１〜第３の圧電素子部１２３１〜１２３３のアドミタンス特性の一例を図８に示す（前述したように、多自由度超音波モータ１２０ｂも、同一のアドミタンス特性を有することに留意されたい）。また、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１〜第３の圧電素子部１２３１〜１２３３の駆動可能な周波数の範囲を各々測定する。
【００４５】
多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６をＸ軸及びＹ軸の回りに同時回転させる周波数ｆ１０１は、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの「第１の圧電素子部１２３１の駆動可能な周波数の範囲内、且つ第２の圧電素子部１２３２の駆動可能な周波数の範囲内、且つ第３の圧電素子部１２３３の駆動可能な周波数の範囲内」にある周波数に定める。すなわち、周波数ｆ１０１は、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１の圧電素子部１２３１、第２の圧電素子部１２３２、及び第３の圧電素子部１２３３の同時駆動周波数である。
多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６をＸ軸の回りに回転させる周波数ｆ１０２は、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの「第１の圧電素子部１２３１の駆動可能な周波数の範囲内、且つ第２の圧電素子部１２３２の駆動可能な周波数の範囲内、且つ第３の圧電素子部１２３３の駆動可能な周波数の範囲外」にある周波数に定める。すなわち、周波数ｆ１０２は、第１の圧電素子部１２３１及び第２の圧電素子部１２３２の同時駆動周波数である。
【００４６】
以上のようにして定められた周波数ｆ１０１、ｆ１０２を、駆動装置１４０の発振周波数設定部１４０ａに記憶させる。
【００４７】
本発明の実施の形態３に係る多自由度超音波モータ及び駆動装置の動作について説明する。
まず、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６をＸ軸及びＹ軸の回りに同時回転させる際には、駆動装置１４０の交流出力電圧の周波数をｆ１０１に設定する。これにより、駆動装置１４０の出力端子１４０ｆからは周波数ｆ１０１の交流電圧が出力され、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１の圧電素子部１２３１及び第３の圧電素子部１２３３に各々入力される。また、駆動装置１４０の出力端子１４０ｇからは周波数ｆ１０１であり出力端子１４０ｆから出力される交流電圧よりも位相が９０度遅れた交流電圧が出力され、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第２の圧電素子部１２３２に各々入力される。このとき、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１の圧電素子部１２３１、第２の圧電素子部１２３２、及び第３の圧電素子部１２３３は、周波数ｆ１０１が駆動可能な周波数の範囲内であるため各々駆動される。
これにより、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂは、第１の圧電素子部１２３１によるＹ軸方向のたわみ振動と第２の圧電素子部１２３２によるＺ軸方向の縦振動とが組み合わされて回転子１２６と接触する固定子１２２にＹＺ面内の楕円振動が発生すると共に、第３の圧電素子部１２３３によるＸ軸方向のたわみ振動と第２の圧電素子部１２３２によるＺ軸方向の縦振動とが組み合わされて回転子１２６と接触する固定子１２２にＸＺ面内の楕円振動が発生し、各回転子１２６がＸ軸及びＹ軸の回りに回転する。
【００４８】
また、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６をＸ軸の回りに回転させる際には、駆動装置１４０の交流出力電圧の周波数をｆ１０２に設定する。これにより、駆動装置１４０の出力端子１４０ｆからは周波数ｆ１０２の交流電圧が出力され、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１の圧電素子部１２３１及び第３の圧電素子部１２３３に各々入力される。また、駆動装置１４０の出力端子１４０ｇからは周波数ｆ１０２であり出力端子１４０ｆから出力される交流電圧よりも位相が９０度遅れた交流電圧が出力され、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第２の圧電素子部１２３２に各々入力される。このとき、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの第１の圧電素子部１２３１及び第２の圧電素子部１２３２は、周波数ｆ１０２が駆動可能な周波数の範囲内であるため駆動されるが、第３の圧電素子部１２３３は、周波数ｆ１０２が駆動可能な周波数の範囲内でないため駆動されない。
これにより、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂは、第１の圧電素子部１２３１によるＹ軸方向のたわみ振動と第２の圧電素子部１２３２によるＺ軸方向の縦振動とが組み合わされて回転子６と接触する固定子２にＹＺ面内の楕円振動が発生し、各回転子１２６がＸ軸の回りに回転する。
【００４９】
以上説明されるように、従来技術において多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂにおける上記２種類の駆動を行おうとする場合には、駆動装置の内部には３つの増幅回路が必要であるが、本発明の実施の形態３に係る多自由度超音波モータの駆動装置によれば、駆動装置１４０内に２つの増幅回路のみを備えていればよく、駆動装置が小型化される。
【００５０】
実施の形態１及び２では、単一の駆動装置１００により、共振周波数がｆａの超音波モータＡ１０と共振周波数がｆｂの超音波モータＢ２０とを単独駆動及び同時駆動させていた。このときさらに、図９に示されるように、超音波モータＡ１０と同一の共振周波数ｆａを有する超音波モータＣ１５０を駆動装置１００の出力に接続してもよい。この場合、駆動装置１００から周波数ｆ１の交流電圧が出力された際には、超音波モータＡ１０及び超音波モータＣ１５０が同時駆動され、周波数ｆ２の交流電圧が出力された際には、超音波モータＡ１０、超音波モータＢ２０、及び超音波モータＣ１５０が同時駆動され、周波数ｆ３の交流電圧が出力された際には、超音波モータＢ２０が単独駆動される。
【００５１】
実施の形態１では、駆動装置１００の発振周波数設定部１００ａは、超音波モータＡ１０の単独駆動周波数ｆ１、超音波モータＡ１０と超音波モータＢ２０の同時駆動周波数ｆ２、及び超音波モータＢ２０の単独駆動周波数ｆ３という３つの周波数のみを記憶していた。また、実施の形態３では、多自由度超音波モータ１２０ａ、１２０ｂの各回転子１２６をＸ軸及びＹ軸の回りに同時回転させる周波数ｆ１０１、及びＸ軸の回りに回転させる周波数ｆ１０２という２つの周波数のみを記憶していた。
変形例として、図１０に示されるような各超音波モータ（多自由度超音波モータの場合には各圧電素子部）の定電圧条件下における「周波数−回転速度特性」を測定し、発振周波数設定部に各回転速度を生じる周波数を記憶させることにより、回転子の回転速度を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る、超音波モータの駆動装置の構成の一例を示す。
【図２】本発明の実施の形態１に係る、超音波モータＡと超音波モータＢのアドミタンス特性の一例を示す。
【図３】超音波モータにおける、回転子に与える予圧とアドミタンス特性の関係の一例を示す。
【図４】本発明の実施の形態２に係る、超音波モータの駆動装置の構成の一例を示す。
【図５】本発明の実施の形態３に係る、多自由度超音波モータの構成の一例を示す。
【図６】本発明の実施の形態３に係る、多自由度超音波モータの第１〜第３の圧電素子部の分極方向の一例を示す。
【図７】本発明の実施の形態３に係る、多自由度超音波モータの駆動装置の構成の一例を示す。
【図８】本発明の実施の形態３に係る、多自由度超音波モータの第１〜第３の圧電素子部のアドミタンス特性の一例を示す。
【図９】本発明の実施の形態１及び２の変形例に係る、超音波モータの駆動装置の構成の一例を示す。
【図１０】本発明の実施の形態１及び３の変形例に係る、超音波モータの「周波数−回転速度特性」の一例を示す。
【図１１】従来技術における、共振周波数の異なる複数の超音波モータの単独駆動及び同時駆動を行うための駆動装置の構成の一例を示す。
【図１２】従来技術における、共振周波数の等しい複数の超音波モータの単独駆動及び同時駆動を行うための駆動装置の構成の一例を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１０  超音波モータＡ、２０  超音波モータＢ、１００  駆動装置、１１０  アドミタンス特性測定回路、１２０  多自由度超音波モータ、１２３１  第１の圧電素子部、１２３２  第２の圧電素子部、１２３３  第３の圧電素子部、１４０  超音波モータＣ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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