(57)【要約】【課題】  より優れた超音波モータの位置検出装置を提供すること。【解決手段】  超音波モータ１００のロータ１１０の回転位置を検出する位置検出装置において、ロータの回転運動を直線運動に変換するリンク機構と、リンク機構により直線運動をするリンク体２１０と、リンク体に設けられた透光部２１２と、リンク体の一方の側面と対向するように配置された導光体２２０と、導光体に光を投入する光源２３０と、リンク体の他方の側面と対向するように配置されたＰＳＤ２４０と、ＰＳＤの出力を処理してロータの位置を特定する信号処理回路３２０とを備え、導光体から透光部を通してＰＳＤの受光面にスポット光が照射され、ロータが回転するとスポット光がＰＳＤの受光面上を移動する構成を採用した。【選択図】図１
2005214773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波モータのロータの回転位置を検出する位置検出装置において、
前記ロータの回転運動を直線運動に変換するリンク機構と、前記リンク機構により直線運動をするリンク体と、前記リンク体に設けられた透光部と、前記リンク体の一方の側面と対向するように配置された導光体と、前記導光体に光を投入する光源と、前記リンク体の他方の側面と対向するように配置された位置検出素子と、前記位置検出素子の出力を処理して前記ロータの位置を特定する信号処理回路とを備え、
前記導光体から前記透光部を通して前記位置検出素子の受光面にスポット光が照射され、前記ロータが回転すると前記スポット光が前記位置検出素子の受光面上を移動することを特徴とする超音波モータの位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータのロータの回転位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの制御方法としては、ロータの回転位置を検出し、その検出情報に基づいてロータをフィードバック制御する方法が一般的である。ロータの位置を検出する位置検出装置としては、モータの種類や使用条件に応じて各種のものが知られている。いわゆるエンコーダをはじめ、特許文献１に開示されているように位置検出素子たるＰＳＤを用いたもの等が知られている。また近年では、例えば特許文献２乃至５に開示されているように、超音波モータに使用される位置検出装置も提案されている。
【特許文献１】特開平６−１８２８５号公報
【特許文献２】特開平５−４５１５０号公報
【特許文献３】特開平５−２７６７６７号公報
【特許文献４】特開２０００−７８８６４号公報
【特許文献５】特開２００２−１５６２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さて、モータの位置検出装置は、より小型で検出精度の高いものが望まれており、超音波モータに使用されるものについても、こうした要望に応じるべく一層の工夫が求められている。特に超音波モータは、セラミック等の圧電素子に装着した振動体にロータを密着させ、振動体を介して圧電素子の弾性振動をロータに伝えることによりこれを回転するものであるところ、圧電素子の振動数は２０ｋＨｚ以上であるため、圧電素子を印加するパルスの数をカウントして制御するのは困難である。また、パルス数に対してロータの位置ずれが発生することも問題となる。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より優れた超音波モータの位置検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願第１請求項に記載した発明は、超音波モータのロータの回転位置を検出する位置検出装置において、前記ロータの回転運動を直線運動に変換するリンク機構と、前記リンク機構により直線運動をするリンク体と、前記リンク体に設けられた透光部と、前記リンク体の一方の側面と対向するように配置された導光体と、前記導光体に光を投入する光源と、前記リンク体の他方の側面と対向するように配置された位置検出素子と、前記位置検出素子の出力を処理して前記ロータの位置を特定する信号処理回路とを備え、前記導光体から前記透光部を通して前記位置検出素子の受光面にスポット光が照射され、前記ロータが回転すると前記スポット光が前記位置検出素子の受光面上を移動する構成の超音波モータの位置検出装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、より優れた超音波モータの位置検出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１乃至図５に示すモータ装置１は、計器用の駆動ユニットであり、例えば自動車の速度計に使用されるものである。かかるモータ装置１は、超音波モータ１００と、超音波モータ１００のロータ１１０の回転位置を検出する位置検出装置２００と、超音波モータ１００を制御する制御回路３００と、これらを保持するケース体２とを備え、ロータ１１０に装着された針３の角度により、所定の計数表示がなされる構成となっている。
【０００７】
この超音波モータ１００は、圧電素子１２１に振動体１２２を装着してなるステータ１２０の外周をロータ１１０が回転する構成となっている。ロータ１１０は、振動体１２２に密着された所定の形状の金属板１１１を金属リング１１３にてパイプ状の回転軸部１１２に固定してなるものである。ロータ１１０は、ベアリング４を介してケース体２に回転可能に支持されており、振動体１２２から圧電素子１２１の弾性振動が伝わると、回転軸部１１２を中心に回転する。また、圧電素子１２１及び振動体１２２は、回転軸部１１２を貫通し且つケース体２にその基端部１２３ａを支持した支持体１２３に固定されている（図２参照）。つまり、ステータ１２０はケース体２に固定されている。また、圧電素子１２１は制御回路３００と配線されている。制御回路３００は、位置検出装置２００にて検出されたロータ１１０の回転位置に応じて圧電素子１２１の励振を制御することにより、ロータ１１０を目標とする位置に向って回転移動させる。すなわちロータ１１０は、位置検出装置２００の検出情報に基づいてフィードバック制御される。
【０００８】
本例の位置検出装置２００は、ロータ１１０の回転運動を直線運動に変換するリンク機構と、リンク機構により直線運動をするリンク体２１０と、リンク体２１０に設けられた透光部２１２と、リンク体２１０の一方の側面と対向するように配置された導光体２２０と、導光体２２０に光を投入する光源２３０と、リンク体２１０の他方の側面と対向するように配置された位置検出素子（以下、ＰＳＤと称す）２４０と、ＰＳＤ２４０の出力を処理してロータ１１０の位置を特定する信号処理回路３２０とを備えている。
【０００９】
リンク機構は、ロータ１１０の回転軸部１１２の先端にギア１１４を固定して設けるとともに、リンク体２１０にギア１１４と噛合するラック部２１１を設けて構成している。リンク体２１０は、ケース体２の要所にスライド可能に保持されており、ロータ１１０が回転すると、ロータ１１０の回転軸部１１２と直交する方向に直線移動する。図中の矢印は、ロータの回転方向ＣＷ及びＣＣＷに対応するリンク体２１０の移動方向をそれぞれ示している。
【００１０】
導光体２２０は、樹脂製の透明部材であり、リンク体２１０と対向する面には光源２３０からの光を外部に拡散するのための細かな凹凸が設けられている。この導光体２２０は、ケース体２の要所に固定して設けられている。また、本例の光源２３０は、ケース体２の要所に設けられた発光ダイオードである。
【００１１】
ＰＳＤ２４０は、フォトダイオードの表面抵抗を利用したスポット光の位置センサであり、本例では、帯状の受光面がリンク体２１０の移動方向と平行となるように配置されている。ＰＳＤ２４０の受光面には、導光体２２０から透光部２１２を通してスポット光が照射される。透光部２１２は、リンク体２１０の要所に設けられた小孔である。そして、ロータ１１０が回転するとスポット光がＰＳＤ２４０の受光面上を移動する。ＰＳＤ２４０からは、スポット光の位置信号として、スポット光の位置に対応する値の電流が出力される。
【００１２】
信号処理回路３２０は、制御回路３００に組み込まれている。制御回路３００は、信号処理回路３２０によって特定されたロータ１１０の位置に応じてモータ制御回路３１０が超音波モータ１００を制御する構成となっている。信号処理回路３２０は、ＰＳＤ２４０から出力された電流を抵抗器等からなる入力回路３２１にて電圧に変換し且つ増幅させ、更にＡ／Ｄコンバータ３２２にてデジタル信号とし、そのデジタル信号を演算装置３２３にて処理することによりこれをロータ１１０の位置の検出情報とする。
【００１３】
以上本例によれば、より小型で検出精度の高い優れた超音波モータの位置検出装置を得ることができる。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例したものに限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の位置検出装置は、超音波モータを用いるとともにそのロータをフィードバック制御するモータ装置において好適に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係り、モータ装置の正面内部を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例に係り、モータ装置の側面内部を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例に係り、ロータ及びリンク体の正面を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例に係り、リンク体、導光体、光源、及びＰＳＤの上面を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例に係り、ＰＳＤ及び信号処理回路を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    モータ装置
２    ケース体
３    針
４    ベアリング
１００    超音波モータ
１１０    ロータ
１１１    金属板
１１２    回転軸部
１１３    金属リング
１１４    ギア
１２０    ステータ
１２１    圧電素子
１２２    振動体
１２３    支持体
１２３ａ    支持体の基端部
２００    位置検出装置
２１０    リンク体
２１１    ラック部
２１２    透光部
２２０    導光体
２３０    光源
２４０    ＰＳＤ
３００    制御回路
３１０    モータ制御回路
３２０    信号処理回路
３２１    入力回路
３２２    Ａ／Ｄコンバータ
３２３    演算装置
【図１】
2005214773.tif 000003
【図２】
2005214773.tif 000004
【図３】
2005214773.tif 000005
【図４】
2005214773.tif 000006
【図５】
2005214773.tif 000007