(57)【要約】【課題】超音波モータの安定駆動を阻害する発熱その他の不安定事象の発生を聴覚的に警告することの可能な超音波モータ状態モニタリング装置を提供する。【解決手段】電流センサ３、温度センサ４、回転速度センサ５、回転角度センサ６などの各物理量センサで計測された物理量の値が閾値を上回ったときに、音響データ記憶装置１３から警告音に関する音響データを読み出す音響データ読出制御部１４と、その音響データに対応する音響信号により駆動用交流電圧の振幅を変調して被変調波信号を得る振幅変調回路１６とを具備させ、その被変調波信号が超音波モータ２の圧電振動子（第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３）に印加されて超音波が放出されたときに、当該超音波モータ２自身に、超音波の自己復調現象により被変調波信号から直接復調される警告音を放音させる。【選択図】図１
2005224030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波モータを構成する圧電振動子に駆動用交流電圧が印加されているときに、当該超音波モータの安定駆動を阻害する不安定事象の発生を聴覚的に警告するための超音波モータ状態モニタリング装置であって、
前記超音波モータに対して設置され、前記不安定事象の発生の判断指標となる物理量を定常的に計測する物理量センサと、
前記不安定事象の発生時に放音すべき警告音を示す音響信号を事前に記憶する音響信号記憶手段と、
前記物理量センサで計測された前記物理量の値が当該物理量に関して事前に設定された閾値を上回ったときに、前記音響信号記憶手段から該当する前記音響信号を読み出す音響信号読出制御手段と、
この音響信号読出制御手段により読み出された前記音響信号により前記駆動用交流電圧を所定の方式で変調して被変調波信号を得る変調手段と、を有してなり、
前記超音波モータは、
当該変調手段で得られた前記被変調波信号が前記圧電振動子に印加されたときに、当該超音波モータから放出される超音波の自己復調現象により、前記音響信号の電気的復調の過程を経ることなく当該被変調波信号から直接復調される前記警告音を外部に放音するよう機能する、
ことを特徴とする超音波モータ状態モニタリング装置。
【請求項２】
前記物理量センサは、
前記駆動用交流電圧により生じる電流を計測する電流センサ、
前記超音波モータの温度を計測する温度センサ、
当該超音波モータの回転速度を計測する回転速度センサ、及び
当該超音波モータの回転角度を計測する回転角度センサのうち２以上を含んでなり、
前記警告音を示す前記音響信号は、
当該２以上の物理量センサにより計測される前記物理量の種類を聴覚的に識別可能な相異なる２以上の音響内容からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ状態モニタリング装置。
【請求項３】
前記変調手段は、
前記超音波モータが多自由度の回転駆動を実現するための複数系統の圧電振動子を具備する場合において、当該複数系統の圧電振動子における一の系統の圧電振動子が当該超音波モータの駆動制御に関与しない期間を生じたときに、
当該期間において、当該一の系統の圧電振動子に印加すべき一定の振幅をもつ前記駆動用交流電圧を選択的に変調するよう構成される、
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状態モニタリング装置。
【請求項４】
前記変調手段は、
前記駆動用交流電圧の振幅を前記音響信号の波形に応じて変調する振幅変調手段である、
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の超音波モータ状態モニタリング装置。
【請求項５】
前記振幅変調手段は、
前記超音波モータの性能制御に供される制御信号が前記駆動用交流電圧に重畳されている場合、
当該制御信号による前記超音波モータの安定制御を確保しうる水準の変調率を得るための強度設定を施された前記音響信号により、前記駆動用交流電圧を振幅変調するよう構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波モータ状態モニタリング装置。
【請求項６】
前記警告音を示す前記音響信号は、
前記不安定事象の発生を有意表現してなる可聴の音声信号である、
ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の超音波モータ状態モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータ状態モニタリング装置に関し、詳しくは、超音波モータの安定駆動を阻害する不安定事象の発生を警告するための超音波モータ状態モニタリング装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、低速域での高トルク性能や駆動時の静粛性に優れたモータとして、超音波モータが注目されている。
【０００３】
一般に、超音波モータは、互いに振動方向が異なる複数の圧電振動子を積層してなる固定子（ステータ）と、この固定子上に与圧を付与された状態で載置された回転子（ロータ）とを有して構成される。この種の超音波モータにおける固定子の圧電振動子に、周波数が等しく位相が異なる駆動用交流電圧を印加すると、各圧電振動子に固有振動が励起されて超音波が発生し、この超音波に伴う固定子の共鳴振動により、当該固定子上に密着して載置された回転子が右又は左方向に回転するようになる。
【０００４】
なお、上記超音波モータの更なる詳細については、例えば下記の非特許文献１に開示されている。
【非特許文献１】Kentaro Nakamura, Minoru Kurosawa, Sadayuki Ueha,‘Characteristics of a Hybrid Transducer-Type Ultrasonic Motor,’IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, May 1991, Vol. 38, No. 3, Pages 188-193.
【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、上述した超音波モータは、その原理構成上、駆動中に発熱しやすく、その特性も短時間のうちに著しく変化するという欠点がある。しかも、このような発熱や特性変化の状態を超音波モータの外観から視覚的に判断することは、実際上不可能であるため、当該超音波モータが危険な状態に陥ったことに気付かないまま、それを破壊に至らしめてしまうことが頻繁に生じる。
【０００６】
また、実際に超音波モータを機械製品に組み込む場合、その多くは、当該機械製品の構造部材により殆ど隠蔽された状態で使用されるため、当該超音波モータの状態を外部から視覚的に確認すること自体、極めて困難である。
【０００７】
ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は、次のとおりである。
【０００８】
即ち、本発明の第１の目的は、超音波モータの安定駆動を阻害する発熱その他の不安定事象の発生を聴覚的に警告することの可能な超音波モータ状態モニタリング装置を提供せんとするものである。
【０００９】
本発明の第２の目的は、超音波モータの性能を低下させることなく上記不安定事象の発生警告を確実に行うことの可能な超音波モータ超音波モータ状態モニタリング装置を提供せんとするものである。
【００１０】
本発明の他の目的は、明細書、図面、特に特許請求の範囲の各請求項の記載から、自ずと明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明装置においては、不安定事象の発生の判断指標となる物理量を計測する物理量センサと、不安定事象の発生時に放音すべき警告音を示す音響信号を記憶する音響信号記憶手段と、前記物理量センサで計測された物理量の値が閾値を上回ったときに前記音響信号記憶手段から警告音に関する音響信号を読み出す音響信号読出制御手段と、その音響信号により駆動用交流電圧を変調して被変調波信号を得る変調手段とを具備させ、その被変調波信号が超音波モータの圧電振動子に印加されて超音波が放出されたときに、当該超音波モータ自身に、超音波の自己復調現象により被変調波信号から直接復調される警告音を放音させる、という特徴的構成手段を講じる。
【００１２】
さらに、具体的詳細に述べると、当該課題の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念に亙る新規な特徴的構成手段を採用することにより、前記目的を達成するよう為される。
【００１３】
即ち、本発明装置の第１の特徴は、超音波モータを構成する圧電振動子に駆動用交流電圧が印加されているときに、当該超音波モータの安定駆動を阻害する不安定事象の発生を聴覚的に警告するための超音波モータ状態モニタリング装置であって、前記超音波モータに対して設置され、前記不安定事象の発生の判断指標となる物理量を定常的に計測する物理量センサと、前記不安定事象の発生時に放音すべき警告音を示す音響信号を事前に記憶する音響信号記憶手段と、前記物理量センサで計測された前記物理量の値が当該物理量に関して事前に設定された閾値を上回ったときに、前記音響信号記憶手段から該当する前記音響信号を読み出す音響信号読出制御手段と、この音響信号読出制御手段により読み出された前記音響信号により前記駆動用交流電圧を所定の方式で変調して被変調波信号を得る変調手段とを有してなり、前記超音波モータは、当該変調手段で得られた前記被変調波信号が前記圧電振動子に印加されたときに、当該超音波モータから放出される超音波の自己復調現象により、前記音響信号の電気的復調の過程を経ることなく当該被変調波信号から直接復調される前記警告音を外部に放音するよう機能してなる、超音波モータ状態モニタリング装置の構成採用にある。
【００１４】
本発明装置の第２の特徴は、上記本発明装置の第１の特徴における前記物理量センサが、前記駆動用交流電圧により生じる電流を計測する電流センサ、前記超音波モータの温度を計測する温度センサ、当該超音波モータの回転速度を計測する回転速度センサ、及び当該超音波モータの回転角度を計測する回転角度センサのうち２以上を含んでなり、前記警告音を示す前記音響信号が、当該２以上の物理量センサの種類を聴覚的に識別可能な相異なる２以上の音響内容からなる、超音波モータ状態モニタリング装置の構成採用にある。
【００１５】
本発明装置の第３の特徴は、上記本発明装置の第１又は第２の特徴における前記変調手段が、前記超音波モータが多自由度の回転駆動を実現するための複数系統の圧電振動子を具備する場合において、当該複数系統の圧電振動子における一の系統の圧電振動子が当該超音波モータの駆動制御に関与しない期間を生じたときに、当該期間において、当該一の系統の圧電振動子に印加すべき一定の振幅をもつ前記駆動用交流電圧を選択的に変調するよう構成されてなる、超音波モータ状態モニタリング装置の構成採用にある。
【００１６】
本発明装置の第４の特徴は、上記本発明装置の第１、第２又は第３の特徴における前記変調手段が、前記駆動用交流電圧の振幅を前記音響信号の波形に応じて変調する振幅変調手段である、超音波モータ状態モニタリング装置の構成採用にある。
【００１７】
本発明装置の第５の特徴は、上記本発明装置の第４の特徴における前記振幅変調手段が、前記超音波モータの性能制御に供される制御信号が前記駆動用交流電圧に重畳されている場合、当該制御信号による前記超音波モータの安定制御を確保しうる水準の変調率を得るための強度設定を施された前記音響信号により、前記駆動用交流電圧を振幅変調するよう構成されてなる、超音波モータ状態モニタリング装置の構成採用にある。
【００１８】
本発明装置の第６の特徴は、上記本発明装置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前記警告音を示す前記音響信号が、前記不安定事象の発生を有意表現してなる可聴の音声信号である、超音波モータ状態モニタリング装置の構成採用にある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、音響信号により駆動用交流電圧を変調してなる被変調波信号から超音波の自己復調現象により直接復調される警告音を、超音波モータ自身に放音させるようにしたことから、例えば画像表示装置やスピーカなどを別途付加することなく、極めて簡易な構成により、超音波モータの安定駆動を阻害する過電流、発熱、過回転などの不安定事象の発生を聴覚的に警告することが可能となる。この結果、超音波モータが、例えば、機械製品の構造部材により隠蔽された状態で使用される場合でも、当該超音波モータが危険な状態に陥ったことを、その使用者に聴覚的に知得させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、駆動用交流電圧の変調方式として振幅変調を採用し、かつ、超音波モータの性能制御に供される制御信号の波形に歪みが生じることのないよう、そのときの変調率を当該制御信号による安定制御を確保しうる水準に設定したことから、超音波モータの性能を低下させることなく上記不安定事象の発生警告を確実に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態につき、添付図面を参照しつつ、一装置例を挙げて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一装置例に係る超音波モータ状態モニタリング装置の構成をその適用形態と共に示す図である。
【００２３】
同図に示すように、本装置例に係る超音波モータ状態モニタリング装置１は、その本体に、駆動用交流電圧電源１１と、制御信号生成部１２と、音響データ記憶装置１３（音響信号記憶手段）と、音響データ読出制御部１４（音響信号読出制御手段）と、Ｄ／Ａ変換器（デジタル／アナログ変換器）１５と、振幅変調回路１６（（振幅）変調手段）とを具備して構成され、さらに、当該超音波モータ２の安定駆動を阻害する過電流、発熱、過回転などの不安定事象の発生の判断指標となる物理量を定常的に計測する物理量センサとして、それぞれ超音波モータ２の固定子２ａ又は回転子２ｂに対して設置される電流センサ３と、温度センサ４と、回転速度センサ５と、回転角度センサ６とを具備して構成される（各物理量センサの詳細は後述）。
【００２４】
なお、本例に示す超音波モータ２には、回転子２ｂの多自由度の回転駆動を実現するための複数系統の圧電振動子として、それぞれ方向の異なる超音波振動を固定子２ａに与えるための第１、第２及び第３系統の圧電振動子２１，２２及び２３が具備され、さらに、回転子２ｂから延伸されたシャフト７の先端部には、回転駆動の対象物となる負荷重量物８が固定されているものとする。また、超音波モータ２から放出される超音波の音圧は、１００ｄＢＳＰＬ（ＳＰＬ：Sound Pressure Level）程度にまで達するものとする。
【００２５】
ここで、駆動用交流電圧電源１１は、超音波モータ２の固定子２ａを構成する第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３にそれぞれ定常的に印加すべき超音波領域（約２０ｋＨｚ前後の周波数）の駆動用交流電圧を発生するものであり、制御信号生成部１２は、超音波モータ２の回転子２ｂに対する回転開始、停止、速度調整、方向転換などの性能制御に供される各種制御信号を生成し、これら制御信号を、駆動用交流電圧電源１１から与えられた駆動用交流電圧を系統分離してなる３つの駆動用交流電圧にそれぞれ付与して、これら３つの駆動用交流電圧の振幅や周波数、或いは、２つの駆動用交流電圧間の位相差を変化させるよう機能するものである。この結果、３方向の超音波振動を固定子２ａにそれぞれ与えるための３つの駆動用交流電圧が得られる。
【００２６】
即ち、上記駆動用交流電圧電源１１及び制御信号生成部１２は、超音波モータ２の駆動制御及びこれに伴う性能制御を行うための「超音波モータ駆動装置」の基本機能を提供するものである。
【００２７】
一方、音響データ記憶装置１３は、前述した不安定事象の発生時に放音すべき各事象毎の警告音を示す音響信号をデジタルの音響データとして事前に記憶するものであり、音響データ読出制御部１４は、電流センサ３、温度センサ４、回転速度センサ５、及び回転角度センサ６で計測された各物理量の値が当該物理量に関して事前に設定された閾値を上回ったときに、音響データ記憶装置１３から、該当する音響信号に関してデータ化された音響データを読み出すよう機能するものである。
【００２８】
なお、上記警告音を示す音響信号は、対応する物理量センサ（３〜６）により計測される物理量の種類を聴覚的に識別可能な音響内容からなることが条件であり、好ましくは、上記不安定事象の発生を有意表現してなる可聴の「音声信号」とするのがよい。この音声信号の具体例としては、それが温度センサ４に適用されるものの場合、例えば「モータの温度が急激に上昇しています．直ちにモータを停止して下さい」などのメッセージ文を、サンプリングや音声合成などの手法により表現すればよい。また、この音声信号以外にも、人にとって快適とされる自然音、楽音、合成音などからなる各種音響信号を適用してもよい。
【００２９】
他方、Ｄ／Ａ変換器１５は、音響データ読出制御部１４により読み出されたデジタルの音響データ（音声データ）をアナログに変換して、対応する音響信号（音声信号）を得るものであり、振幅変調回路１６は、Ｄ／Ａ変換器１５で得られた音響信号により、制御信号生成部１２から与えられた３つの駆動用交流電圧のうちの１つの駆動用交流電圧の振幅を変調して被変調波信号を得ると共に、当該被変調波信号を、図示の制御線９を通じて、超音波モータ２の固定子２ａを構成する第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３のうちの該当する一の系統の圧電振動子に印加するものである（他の系統の２つの圧電振動子に対しては、振幅変調を施していない駆動用交流電圧をそのまま印加する）。
【００３０】
ここで、上記振幅変調回路１６は、第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３における一の系統の圧電振動子が超音波モータ２の駆動制御に関与しない期間を生じたときに、当該期間において、当該一の系統の圧電振動子に印加すべき一定の振幅をもつ駆動用交流電圧を選択的に変調するよう構成される。
【００３１】
また、同振幅変調回路１６は、制御信号生成部１２から与えられた全ての駆動用交流電圧に超音波モータ２の性能制御に供される制御信号（駆動用交流電圧の振幅を数Ｈｚ程度の周波数により変化させる制御信号）が重畳されている場合、当該制御信号による超音波モータ２の安定制御を確保しうる水準の変調率（詳細は後述）を得るための強度設定を施された音響信号（音声信号）により、任意の何れか１つの駆動用交流電圧を選択的に振幅変調するよう構成される。
【００３２】
なお、以上に示した振幅変調回路１６は、アナログ方式により駆動用交流電圧を振幅変調するものであるが、これに代えて、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを用いたデジタル信号処理により所要の変調機能を得るよう構成してもよい。この場合、ＤＳＰは、音響データ読出制御部１４により読み出されたデジタルの音響データを直接入力して処理することができるため、Ｄ／Ａ変換器１５は構成上不要となる。
【００３３】
これに対し、物理量センサを構成する電流センサ３は、駆動用交流電圧により生じる電流を制御線９上で定常的に計測し、さらに、そのときの計測値を、図示のデータ線１０を通じて音響データ読出制御部１４に取得させることにより、当該音響データ読出制御部１４に、前述した不安定事象の１つである「過電流」の発生有無を検知させるためのものである。なお、この電流センサ３としては、例えばホール素子などを適用することができる。
【００３４】
また、温度センサ４は、超音波モータ２の温度を固定子２ａ上で定常的に計測し、さらに、そのときの計測値を、データ線１０を通じて音響データ読出制御部１４に取得させることにより、当該音響データ読出制御部１４に、不安定事象の１つである「発熱」の発生有無を検知させるためのものである。この温度センサ４としては、例えばサーミスタや熱電対などを適用することができる。
【００３５】
さらに、回転速度センサ５は、超音波モータ２の回転子２ｂの回転速度を負荷重量物８（或いは回転子２ｂ自身やシャフト７）を媒介としながら定常的に計測し、さらに、そのときの計測値を、データ線１０を通じて音響データ読出制御部１４に取得させることにより、当該音響データ読出制御部１４に、不安定事象の１つである「過回転」の発生有無を検知させるためのものである。この回転速度センサ５としては、例えば光学式又は磁気式のロータリーエンコーダなどを適用することができる。
【００３６】
さらにまた、回転角度センサ６は、超音波モータ２の回転子２ｂの回転角度を負荷重量物８を媒介としながら定常的に計測し、さらに、そのときの計測値を、データ線１０を通じて音響データ読出制御部１４に取得させることにより、当該音響データ読出制御部１４に、上記「過回転」の発生有無を検知させるためのものである。この回転角度センサ６としては、例えばレーザ測距装置などを適用することができる。但し、このレーザ測距装置から出力される一次計測値は「距離」を表すデータであるため、所要の回転角度を音響データ読出制御部１４に知得させるには、当該音響データ読出制御部１４自身に、計測された距離を回転角度に換算するための数値演算を行わせるなどすればよい。
【００３７】
そして、以上により、超音波モータ２を構成する第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２２に駆動用交流電圧が印加されているときに、当該超音波モータ２の安定駆動を阻害する不安定事象の発生を聴覚的に警告することを可能とする超音波モータ状態モニタリング装置１が得られる。
【００３８】
続いて、以上のように構成された超音波モータ状態モニタリング装置１の動作を一例を挙げて説明する。
【００３９】
まず、超音波モータ２の安定駆動を阻害する不安定事象が発生する前の定常状態において、超音波モータ状態モニタリング装置１の制御信号生成部１２は、超音波モータ２の性能制御に供するための各種制御信号を生成すると共に、これら制御信号を、駆動用交流電圧電源１１から与えられる駆動用交流電圧を系統分離してなる３つの駆動用交流電圧にそれぞれ付与し、この結果得られる３方向の超音波振動を固定子２ａにそれぞれ与えるための３つの駆動用交流電圧を、振幅変調回路１６に定常的に与えている。これに対し、振幅変調回路１６は、制御信号生成部１２から与えられている３つの駆動用交流電圧を、無変調の状態のまま、それぞれ対応する制御線９を通じながら、超音波モータ２の固定子２ａを構成する第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３に対して定常的に印加している。
【００４０】
ここで、以上の定常状態において、例えば、超音波モータ２の温度を固定子２ａ上で定常的に計測している温度センサ４の当該温度計測値が上昇し、その温度計測値の変化が、データ線１０を通じて音響データ読出制御部１４により取得されたとする。すると、音響データ読出制御部１４は、不安定事象の１つである発熱の発生有無を検知するために、取得した現在の温度計測値が、許容される最大温度に関して自身に予め設定されている閾値を上回ったか否かを判別する。そして、現在の温度計測値が当該閾値を上回ったと判別された場合、音響データ読出制御部１４は、音響データ記憶装置１３に対しデータ読出制御を行って、同音響データ記憶装置１３から、発熱の発生を警告するための警告音を示す音響信号に関してデータ化された音響データ（例えば、例示に係るメッセージ文を表現した音声信号に関する音声データ）を読み出し、当該音響データをＤ／Ａ変換器１５に与える。
【００４１】
これに応じ、Ｄ／Ａ変換器１５は、与えられた音響データを対応するアナログの音響信号に変換し、当該音響信号を振幅変調回路１６に与える。そして、振幅変調回路１６は、与えられた音響信号により、制御信号生成部１２から与えられている３つの駆動用交流電圧のうちの１つの駆動用交流電圧の振幅を所定の変調率で変調して被変調波信号を得ると共に、当該被変調波信号を、制御線９を通じて、超音波モータ２の固定子２ａを構成する第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３のうちの該当する一の系統の圧電振動子に印加する。また、同振幅変調回路１６は、他の系統の２つの圧電振動子に印加すべき２つの駆動用交流電圧に対しては振幅変調を施さず、それらを元来の状態のまま通過させる。
【００４２】
ここで、上記振幅変調回路１６は、被変調波信号を得るために選定した１つの駆動用交流電圧が、当該駆動用交流電圧の振幅を数Ｈｚ程度の周波数により変化させる制御信号を重畳してなるものである場合、振幅変調時における所要の変調率の水準を、当該制御信号による超音波モータ２の安定制御を確保しうる水準に選定する。以下、その原理を図面により説明する。
【００４３】
図２は、図１に示した振幅変調回路１６で得られる被変調波信号の波形の一例を示す図である。
【００４４】
同図に示すように、振幅変調回路１６で得られる被変調波信号の時間変化を示す被変調波信号波形Ｍの態様は、数Ｈｚ程度の周波数成分からなる制御信号の時間変化を示す制御信号波形Ｃを第１の包絡として重畳し、かつ、数１００Ｈｚ〜数ｋＨｚの周波数成分をもつ音響信号の時間変化を示す音響信号波形Ｓを第２の包絡として重畳したものとなる。
【００４５】
ここで、仮に振幅変調時の変調率を高くして、音響信号による駆動用交流電圧の振幅変調の度合いを深くすると、上記第２の包絡を形成する音響信号波形Ｓの振幅が優位になりすぎるため、第１の包絡を形成する制御信号波形Ｃが、その原形をとどめない程に大きな歪みを受ける結果となって、制御信号として効果が殆ど失われてしまう。このため、上記変調率は、その制御信号による超音波モータ２の安定制御を確保しうる水準にまで低くする必要があり、具体的には、音響信号の振幅の時間変化量が被変調波信号の振幅の時間変化量に比べ十分小さな値に設定されるよう、当該音響信号の強度設定を行えばよい。
【００４６】
そして、以上の変調率に関する必要条件が満足されれば、音響信号の周波数成分は数１００Ｈｚ〜数ｋＨｚと比較的高く、これに対し、制御信号の周波数成分は数Ｈｚ程度と十分に低いため、その音響信号が制御信号に与える影響は、巨視的なタイムスケールで見れば殆ど無視することができる。
【００４７】
なお、第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３における一の系統の圧電振動子が超音波モータ２の駆動制御に関与しない期間を生じた場合、上記振幅変調回路１６は、当該期間において、当該一の系統の圧電振動子に印加すべき一定の振幅をもつ駆動用交流電圧（例えば、当該一の系統の圧電振動子による超音波振動の発生を無効化するために、その周波数を上方又は下方に偏移させ、又は他との位相差を無振動オフセット値に設定した一定振幅の駆動用交流電圧）を選択的に変調する。この場合、振幅変調回路１６で得られる被変調波信号波形Ｍには、第１の包絡を形成する制御信号波形Ｃは重畳されず、第２の包絡を形成する音響信号波形Ｓのみが重畳されることになるため、上述した変調率に対する特段の考慮は一切不要となる。
【００４８】
次に、振幅変調回路１６で得られた被変調波信号が、制御線９を通じて、超音波モータ２の固定子２ａを構成する第１〜第３系統の圧電振動子２１〜２３のうちの該当する一の系統の圧電振動子に印加されると、当該超音波モータ２から放出される超音波の自己復調現象により、その被変調波信号に含まれる音響信号の電気的復調の過程を何ら経ることなく、当該被変調波信号から警告音が直接復調されて、当該警告音が、例えば「モータの温度が急激に上昇しています．直ちにモータを停止して下さい」の如く外部に放音される。
【００４９】
なお、上記自己復調現象の理論等に関する詳細については、例えば次の参考文献に開示されている。
［参考文献］青木茂明，鎌倉友男，池谷和夫，「平面波の自己復調 −広帯域信号伝送のための１次波変調方式の検討−」，日本音響学会誌，１９８４年，４０巻５号，ｐｐ．３４９−３５６．
【００５０】
ここで、超音波モータ２から放出される超音波の音圧は、１００ｄＢＳＰＬに達する程の非常に大きな値をとり、その高い音圧エネルギーをもつ超音波により自己復調現象が顕著に現れるようになるため、前述のように、振幅変調回路１６における変調率が、制御信号による超音波モータ２の安定制御を確保しうる水準にまで十分低く設定されていても、所要の警告音は、超音波モータ２から十分な音量で放音されるようになる。また、振幅変調回路１６において、一定振幅の駆動用交流電圧に音響信号のみによる振幅変調を施した場合、これにより得られる被変調波信号には、当該音響信号を僅かながらも歪ませる要因となる制御信号が存在しないため、超音波モータ２において、全く歪みのない警告音が復調されて放音されるようになる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態につき一装置例を挙げて説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段にのみ限定されるものではなく、前述した効果を有する範囲内において、適宜、変更実施することが可能なものである。
【００５２】
例えば、本装置例では、回転子の多自由度の回転駆動を実現するための複数系統の圧電振動子を具備する超音波モータに適用した場合を例に挙げたが、本発明は、一定振幅の駆動用交流電圧に対する選択的変調手段により特徴付けられる一部発明要素に関するものを除き、回転子の１自由度の回転駆動のみが可能な超音波モータに対しても、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一装置例に係る超音波モータ状態モニタリング装置の構成をその適用形態と共に示す図である。
【図２】図１に示した振幅変調回路で得られる被変調波信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…超音波モータ状態モニタリング装置（本体）
１１…駆動用交流電圧電源
１２…制御信号生成部
１３…音響データ記憶装置
１４…音響データ読出制御部
１５…Ｄ／Ａ変換器
１６…振幅変調回路
２…超音波モータ
２ａ…固定子
２ｂ…回転子
２１〜２３…第１〜第３系統の圧電振動子
３…電流センサ
４…温度センサ
５…回転速度センサ
６…回転角度センサ
７…シャフト
８…負荷重量物
９…制御線
１０…データ線
Ｃ…制御信号波形
Ｓ…音響信号波形
Ｍ…被変調波信号波形
【図１】
2005224030.tif 000003
【図２】
2005224030.tif 000004