JP3044751B2 - 波動ステップモータの駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は超音波の振動を利用してステップ駆動を可
能にした波動ステップモータの駆動制御装置、特にその
駆動回路に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 従来の超音波の振動を利用した超音波モータは、特開
昭58-93477号公報、特公昭59-37673号公報、特開昭59-1
22385号公報、特開昭60-51478号公報等に開示されるよ
うに各種の方式が提案され実現されている。これらの超
音波モータはいずれの方式のものも駆動電圧を印加して
いる限りは連続に回転又は移動するものであった。

従って、従来の超音波モータにおいてはその回転数、
停止位置又は回転速度の制御をするためにはフィードバ
ック制御が必要であり、そのための制御回路を必須とし
ていた。このため、制御系が複雑にならざる得ないとい
う問題点があった。

このような問題点を解決するために、本出願人はいわ
ゆるステップモータとして動作する「波動ステップモー
タ」を平成１年10月20日付けで特願平1-273082号として
提案した。

しかし、この「波動ステップモータ」が駆動電源とし
て例えば電池で駆動される場合を考えると、低電力化が
必要であるがそのような構成については上記の出願には
十分に開示されていなかった。

この発明は、このような状況に鑑みてなされたもので
あり、低電力化を可能にした波動ステップモータの駆動
制御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］ この発明に係る波動ステップモータの駆動制御装置
（請求項１）は、複数の振動子が連続的に配置され、こ
の振動子により加振されるステータと、振動子が振動し
た際にステータ上に生成される定在波の節の数に対応し
た個数の凸部が設けられ、凸部を前記ステータと接する
ように配置した移動体とを有し、それぞれの振動子に印
加する駆動電圧の位相を順次選択的に切り換えることに
より、定在波の節の位置を順次移動させ、これに伴って
移動体の凸部が節の位置に順次移動することによって、
移動体をステップ駆動する波動ステップモータの駆動制
御装置において、移動体が有する凸部は、ステータに発
生する定在波の波長に比べて円周方向に短く、かつこれ
ら凸部はステータに発生する定在波の半波長の整数倍だ
け円周方向に離間していて、振動子及びステータの共振
周波数の近傍の周波数の駆動電圧を位相をずらして振動
子に印加する駆動回路と、各ステップ動作の開始後移動
体が次のステップ位置まで移動した時点で駆動電圧の振
動子への印加を阻止する駆動制御手段とを有する。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項２）は、各ステップ動作の開始後移動体
が、次のステップ位置まで移動したことを検出する回転
検出手段を有する。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項３）は、回転検出手段が、移動体に接続さ
れたエンコーダと、エンコーダの出力が、次のステップ
位置まで前記移動体が移動したことを示したとき駆動制
御手段を停止信号を送出するデコーダとを備えたもので
ある。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項４）は、回転検出手段が、振動子の最大誘
起電圧を検出するものである。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項５）は、各ステップ駆動開始後、移動体が
移動しないときには、誘起電圧検出用の振動子に駆動回
路からの駆動電圧を印加させる検出制御手段を有する。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項６）は、前記の駆動制御手段に代えて、振
動した際に生成される振動の腹の部分に位置する振動子
への駆動電圧の印加を阻止する駆動制御手段を有する。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項７）は、前記の駆動制御手段に代えて、振
動した際に生成される振動の腹の部分に位置する振動子
にのみ駆動電圧を印加させる駆動制御手段を有する。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御
装置（請求項８）は、前記の駆動制御手段に代えて、相
互に位相が反対の振動子を、駆動電圧の位相の反転のタ
イミングで短絡させる駆動制御手段を有する。

［作用］ この発明（請求項１記載）においては、各ステップ動
作の開始後移動体が次のステップ位置まで移動した時点
で駆動電圧の振動子への印加が阻止される。

また、この発明（請求項2,3,4記載）においては、例
えばエンコーダの出力又は振動子の誘起電圧に基づいて
次のステップ位置まで移動したことを検出して駆動電圧
の印加を阻止する。

この発明（請求項５記載）においては、各ステップ駆
動開始後、移動体が移動しないときには、誘起電圧検出
用の振動子に駆動電圧を印加して、全ての振動子を駆動
用に用いる。

この発明（請求項6,7記載）においては、振動した際
に生成される振動の腹の部分に位置する振動子のみ駆動
電圧の印加を阻止し或いはその部分にのみ駆動電圧を印
加させる等選択的に振動子を駆動する。

この発明（請求項８記載）においては、相互に位相が
反対の振動子を駆動電圧の位相の反転のタイミングで短
絡させて、一方の振動子の電荷の半分を他方の電荷に転
送することで低電力化が図られる。

［実施例］ この発明の実施例の説明に先立ってまず波動ステップ
モータの概要を明らかにする。

第20図は波動ステップモータ及びその駆動系の概要を
示すブロック図である。図において、100は水晶振動
子、101は水晶発振回路、102は水晶発振回路からの出力
信号を分周する分周回路である。103は制御回路であ
り、振動体107の共振周波数と同一の周波数で発振する
発振回路105の発振信号と、発振回路105の発振信号の位
相を反転する位相反転回路106からの信号とを入力して
処理することにより制御信号を送出する。104はドライ
バであり、制御回路103からの駆動制御信号を増幅して
振動体107に駆動電圧を印加する。108は振動子であり、
振動体107が４個の振動子からなる例を示しており、そ
れぞれが独立して振動し得るような構成になっている。

また、図においてイは発振回路105の出力信号、ロは
位相反転回路106の出力信号であり、これは出力信号イ
と逆位相になる。ハは分周回路102の出力信号であり、
出力信号イ及び逆位相ロを制御するための制御信号、ニ
は制御回路103の出力信号であり、振動体107を駆動する
ための駆動制御信号である。

第21図（ａ）〜（ｅ）は波動ステップモータの動作原
理を示す説明図であり、振動体として圧電素子を用いた
例に基づいて説明する。

第21図（ａ）は所定位相の振動モードの状態を示して
いる。図示のように、ロータ１には突起部1a,1b,1c,1d
が設けられており、ステータ２にはロータ１の反対側に
圧電素子３が取り付けられており、そして突起部1a,1c
はステータ２と部分的に接している。この圧電素子３は
４個の振動子からなり、Ａ、Ｂの２種類に分類されてお
り、Ａ、Ｂは相互に逆位相で変形している。Ｎはステー
タ２の振動モードの節を示している。

第21図（ｂ）は第21図（ａ）の逆位相の振動モードの
状態を示している。ここでは、突起部1b,1dがステータ
２と部分的に接している。

第21図（ａ），（ｂ）において、ステータ２の節Ｎの
間隔と同等又は数倍の間隔に位置するロータ１の凸部1
a,1b等のステータ２と接触している部分はそれぞれ矢印
に示す方向の力10,11を受ける。このとき力10,11は振動
モードの凸部から節Ｎの方向に分力を持つので、ステー
タ１は10a,11bの方向すなわち近い位置にある節Ｎの方
向の力を受ける。

第21図（ｃ），（ｄ）はステータ２とロータ１の位置
関係が第21図（ａ），（ｂ）とは異なる場合であり、こ
の場合には力12,13によってロータ１は矢印のの方向す
なわち近い方の位置にある節Ｎの方向の力12a,13a（10
a,11bとは反対方向）を受ける。

第21図（ｅ）は第21図（ａ）〜（ｄ）を重ねた図であ
る。いずれの場合にもロータ１の凸部1a〜1dはステータ
２の節Ｎに向かって移動するので、その節Ｎに位置決め
されることが分かる。従って、節Ｎの位置が段階的に移
動すればロータ１はステップ的に動き、ステップモータ
として動作する。

第22図は波動ステップモータを回転型のモータに適用
した場合の構成例を示す断面図であり、第23図は第22図
のロータ・ステータ部の平面図である。図において、４
はステータ２をネジ６で固定する地板、５はロータ１を
回転自由に案内する輪列受、７はロータ１の回転力を取
り出すピニオン、８は圧電素子３の電極パターン3aに電
圧を印加するリード線である。この実施例においては凸
部1a〜1dをロータ１にその厚み方向に部分的に設けてあ
る。

第24図は波動ステップモータを回転型のモータに適用
した場合の他の構成例を示す平面図であり、この実施例
ではステータ２に全周に厚み方向に凸部2aを設け、ま
た、ロータ１の直径方向に突起させて凸部ａ〜ｄを設け
ている。

第22図及び第24図の構成例では共に４個所でロータ１
とステータ２が接する場合の例（凸部４個所）を示し
た。また、圧電素子３は破線で示したように12個の振動
子からなっており、後述の説明のためにＡ、Ｂ、Ｃ、
、、の記号を付け、等しい記号には同じ駆動電圧
を印加する。また、振動モードの節になる位置に順次
〜の記号を付してある。なお、この実施例では節Ｎは
４個所生成され、節ができ得る位置は全周で12個所であ
る。

第25図は上記の波動ステップモータがステップ駆動さ
れる様子を示した説明図であり、記号は第９図に対応さ
せており、説明の便宜上リニア型に展開してある。破線
は振動モードの形を示し、その瞬間に各振動要素に加え
られている電圧の位相の状態を便宜上＋、−で示した。

の振動モードではＡ、Ｂ、Ｃと、、とがそれ
ぞれ組になり、互いに180°位相がずれて振動している
ため、ロータ１の凸部ａ、ｂ、ｃ、ｄは図示の位置にな
る。

の振動モードではＢ、Ｃ、Ａと、、が組、
の振動モードではＣ、Ａ、Ｂと、、とが組とな
り、以下順次〜の振動モードを繰り返していき、ロ
ータ１はステップ状に移動して行く。第24図の回転型で
は12ステップで１回転する。

また、図示の〜の振動モードに対して逆方向にス
テップを進めると、例えば、の振動モードの次にの
振動モードを得るように切り換えるとロータ１は上述の
場合とは逆方向に移動する。

なお、以上の第25図の説明から明らかなように、この
波動ステップモータはリニアモータとしても容易に構成
できることが分かる。

第26図は第25図に示した振動モードを作るための位相
のタイミングチャートである。例えばの振動モードを
作る場合にはＡ、Ｂ、Ｃに正（＋）の位相、、、
に負（−）の位相の駆動電圧を印加する。これらの制御
は前述の制御回路103で行い、発振回路105からの出力信
号イを正（＋）の位相とするならば、発振回路105の出
力信号イの逆位相の出力信号ロを負（−）の位相とし、
分周回路102の制御信号ハのタイミング（第11図の１点
鎖線）で切り換えを行う。なお、駆動制御信号ニはＡ、
Ｂ、Ｃ、、、の６種類が必要であるが、Ａと、
Ｂと、Ｃとは逆の関係になるので、分極の方向を逆
にすれば３種類で同等の動作が得られる。

第27図は振動子ＡとＢに印加される駆動電圧のタイミ
ングチャートを示したものであり、例えばの振動モー
ドは振動子Ａに逆位相の駆動電圧を印加し、また、の
振動モードは振動子ＡとＢに逆位相の駆動電圧を印加す
る。このときの各振動モードにおける駆動電圧は正弦波
であり、その周波数は振動子及びステータの共振周波数
と一致するようにしてある。

以上の説明から明らかなように、それぞれの振動要素
に加える駆動電圧の位相を適宜切り換える事により、１
回転12分割のステップ駆動が実現できる。

第28図は波動ステップモータの他の構成例を示す平面
図である。圧電素子３は４つの振動子Ａ、、Ｂ、か
らなりロータ１とステータ２は２個所の接触部ａ、ｂで
接し、節Ｎの数は２つで、節Ｎのでき得る位置は８個所
である。

第29図は振動モードと接触部ａ、ｂの位置関係を示す
説明図、第30図は第29図の振動モードを作るための駆動
電圧の位相のタイミングチャートであり、第31図は振動
子Ａ、Ｂに印加する駆動電圧のタイミングチャートであ
る。第30図において「＋」と「−」は逆位相の状態を示
し、「０」は駆動電圧を印加しない状態を示している。
従って、この実施例においては１回転８分割ステップ
（振動子の幅に対して1/2ステップ）の波動ステップモ
ータが実現できる。

なお、前述の実施例においては、回転型の代表例を示
したが、ロータを駆動の節に移行させ、振動子の駆動の
仕方を順次変えてロータをステップ的に移動させること
ができれば、その具体的な構造、振動モードの形状、振
動子の種類や構成等、何ら制限されない。更に、発振回
路105は水晶発振回路101の出力を利用しても良いし、振
動体107の振動を検出して最適条件で共振させる自励発
振回路であっても良いし、制御信号ハは水晶振動子100
の信号に基づくものでなくても何ら差しつかえない。

また、波動ステップモータは所望の位置に移動した後
は、ロータとステータの摩擦力との間に摩擦があるの
で、駆動を停止してもその停止位置が保持される。

以上の説明により波動ステップモータの概要が明らか
になったとこで、次にその駆動制御系について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例に係る駆動制御装置のブ
ロック図であり、第２図はその動作を示すタイミングチ
ャートである。図において、109はパワーセーブ回路、1
10は駆動制御回路である。

制御回路103は分周回路102（第20図参照）からの信号
と発振回路105（（第20図参照）からの発振信号ｄを入
力すると、ドライバ104に対して駆動信号を出力する。
ドライバ104はパワーセーブ回路109を介して振動子108
に駆動電圧を印加する。このとき、駆動制御回路110は
駆動信号が立ち上がりの一定時間後又はエンコーダ（図
示せず）からの出力により所定の回転量が得られたこと
を確認すると、パワーセーブ回路109のゲートを閉じて
振動体107への駆動電圧の印加を阻止する。

ロータが節の位置まで移動すればその後に駆動電圧を
印加することは意味がないので、このようにロータが１
ステップ移動するのに要する時間が予め分かっている場
合にはその時間だけ駆動し、或いはエンコーダ等により
移動量を検出して１ステップ移動したことを確認した後
に駆動電圧の印加を阻止するようにして駆動電力の低減
化を図っている。

第３図は第１図の実施例の具体例を示した回路図であ
る。制御回路103は、1/6分周回路121、シフトレジスタ1
22、排他的論理和回路123〜125及びインバータ126〜128
から構成されている。ドライバ104はバッファ129〜134
から構成されており、各バッファには正極及び負極の電
源電圧がそれぞれ供給されており、正極と負極との間で
振動する駆動電圧を出力する。振動体107はステータ２
に取り付けられ、複数の振動子108から構成されてい
る。パワーセーブ回路109はトラッシュミッションゲー
ト143〜148から構成されている。駆動制御回路110はモ
ノマルチ回路151及び微分回路152から構成されており、
パワーセーブ回路109のトラッシュミッションゲート143
〜148を開閉制御する。

この実施例は、１回転12分割ステップで２λの振動モ
ードを有する波動ステップモータを毎秒１ステップ（30
°）駆動する場合の回路例である。なお、第３図におい
ては省略したが、第20図における水晶発振回路101及び
分周回路102は従来の電子時計の回路構成と同等で良
く、発振回路105はCR発振回路や自励発振回路等を用い
る。

第４図は以上の構成からなる駆動制御回路の動作を示
すタイミングチャートである。第20図の分周回路102か
らの1Hzの制御信号Ｉが1/6分周回路121及びシフトレジ
スタ122にそれぞれ入力し、1/6分周回路121から1/6分周
された信号が出力してそれがシフトレジスタ122に供給
される。そして、シフトレジスタ122からは１秒ずつ位
相がずれ、３秒ずつで位相が反転する1/6Hzの信号a,b,c
が出力する。そして、信号ａは発振信号ｄと共に排他的
論理和回路123に入力し、その出力信号ｅはドライバ104
のバッファ129に入力すると共に、インバータ126で反転
されその信号ｈはバッファ132に入力する。信号b,cも同
様にして排他的論理和回路124,125において発振信号ｄ
と排他的論理和が求められ、その出力信号f,gは直接又
はインバータ127,128を介してドライバ104のバッファ13
0,131及び133,134に供給される。

一方、1Hzの制御信号Ｉはモノマルチ回路151にも供給
されており、モノマルチ回路151では制御信号Ｉのパル
スが入力する度に所定のパルス信号を生成してそれを微
分回路152に出力し、微分回路152は所定時間Ｈとなるゲ
ート制御信号ｋをパワーセーブ回路109に出力する。こ
のパワーセーブ回路109の開制御により、ドライバ104か
らの駆動電圧がステータ２の振動子108に順次印加され
て、ロータ１は１ステップ分移動する。そして、所定時
間の後ゲート制御信号ｋはＬになりパーワーセーブ回路
109の各ゲートは閉制御されてドライバ104からの駆動電
圧は阻止される。そして、再び次の１ステップ分移動さ
せるときには上述の動作を繰り返していく。

第５図はこの発明の他の実施例に係る駆動制御装置の
ブロック図であり、この実施例においてはロータの回転
量を検出した後に駆動電圧の印加を停止するようにして
いる。図において、111はロータの回転を検出する回転
検出手段である。駆動制御回路110は制御回路103からの
制御信号の立ち上がりから回転検出手段111からの所定
の信号が入力するまでの間パワーセーブ回路109のゲー
トを開にするゲート信号を送出する。これにより、ロー
タが１ステップ分移動した後は駆動電圧が印加されなく
なる。

第６図は第５図の具体例を示す回路図である。駆動制
御回路110はフリップフロップ回路153から構成されお
り、回転検出手段111はロータに機械的に接続された円
板154、投受光器155及びデコーダ156から構成されてい
る。

第７図は第６図の回路の動作を示すタイミングチャー
トである。制御信号Ｉはフリップフロップ回路153のセ
ット端子に入力し、１秒毎にセットされ、出力信号ｊは
Ｈとなりパワーセーブ回路109のゲートは開制御されて
上述の実施例と同様に振動子108に駆動電圧が印加され
て振動子が振動することで節が生成され、ロータがその
節に向かって移動して１ステップ分移動すると、円板15
4はその移動に伴って回転し投受光器155は円板154の回
転を検出する。投受光器155の出力はデコーダ156を介し
てフリップフロップ回路153のリセット端子に入力さ
れ、その出力信号ｊはＨからＬに変化してパワーセーブ
回路109のゲートは閉じられて駆動電圧の印加が阻止さ
れる。例えばバッファ129の出力ｋはトラッシュミッシ
ョンゲート143が開成状態にあるとき、即ちゲート信号
ｊがＨのときにのみ振動子Ａに印加されるので、振動子
Ａには図示のような駆動電圧ｌが印加される。

第８図は第５図の実施例の他の具体例の回路図であ
る。この実施例は振動子の誘起電圧が一定値に達したら
１ステップ分移動したものとみなして駆動を停止するよ
うにしたものである。回転検出手段112は、比較電圧設
定回路157及び比較器158から構成されている。

第９図は第８図の装置の動作を示すタイミングチャー
トである。この実施例の動作は第６図の実施例と基本的
には同一であるが、この実施例では振動子が振動すると
誘起電圧が発生するので、例えば振動子Ａの誘起電圧ｍ
を検出して、その誘起電圧ｍと比較電圧設定回路157の
設定電圧とを比較器158で比較して、誘起電圧ｍの方が
大であるとフリップフロップ回路153のリセット端子に
リセット信号ｉが入力し、出力信号ｊはＬになり、パワ
ーセーブ回路109の各ゲートが閉成されて駆動電圧が振
動子108に印加されなくなる。

なお、誘起電圧レベルは、ロータが移動中は不安定で
小さく、所望の位置に近づくに従って大きくなり安定す
る。従って、回転検出手段は、直前の誘起電圧レベルを
サンプルホールドし、現レベルと比較する等の構成によ
り、回転を検出するものであっても良い。

第10図はこの発明の他の実施例に係る駆動制御装置の
概念図を示すブロック図である。この実施例においては
一定時間を経過しても回転したと判断されないときには
検出用の振動子も駆動用の素子として利用するようにし
ており、第５図の実施例に対して検出制御回路113が付
加されている。

第11図は第10図の実施例の具体例を示す回路構成図で
ある。検出制御回路113はタイマー回路159、フリップフ
ロップ回路160、インバータ161トラッシュミッションゲ
ート162,163から構成されている。

第12図は第11図の実施例の動作を示すタイミングチャ
ートである。定常状態の動作は第８図の実施例と同様で
あるが、タイマ回路159が動作するとき、即ち駆動後所
定の時間を経過していないときには次のように動作す
る。フリップフロップ回路160は制御信号Ｉのパルスが
入力する度にセットされ、その出力信号ｎはＨになり、
これがそのままゲート信号としてトラッシュミッション
ゲート162に供給されるのでこのゲートは開となり、ト
ラッシュミッションゲート162にはインバータ161を介し
てゲート信号ｏが供給されるのでこのゲートは閉とな
る。従って、振動子Ａには駆動電圧が供給されず、振動
子Ａの誘起電圧ｍは回転検出手段112に供給され、第８
図の実施例と全く同様に作用する。

ところが、タイマ回路159がタイムアップするとフリ
ップフロップ回路160がリセットされ、その出力信号ｎ
はＬになり、トラッシュミッションゲート162は閉、ト
ラッシュミッションゲート163はその逆に開になり、振
動子Ａにはバッフア129からの駆動電圧ｌが印加され、
全ての振動子に駆動電圧が印加され、フルパワーで駆動
されることになる。

第13図はこの発明の他の実施例に係る駆動制御装置の
回路図である。この実施例においては振動モードの腹に
相当する振動子の駆動を停止して低電力駆動をするよう
にしたものである。駆動制御回路110は排他的論理和回
路164〜165、排他的否定論理和回路166、及びアンド回
路167〜169から構成されている。

第14図は第13図の実施例の動作を示すタイミングチャ
ートである。駆動制御回路110の例えば排他的論理和回
路165は信号b,cを入力してその出力信号ｍをアンド回路
168に出力する。パワーセーブ信号ｊがＨのときには出
力信号ｍがゲート信号としてトラッシュミッションゲー
ト143,146に供給され、図示のような駆動電圧r,iが得ら
れる。これらの駆動電圧r,iは信号ａの中央部分、即ち
振動モードの腹の部分に相当する部分が欠落しており、
振動子A,には駆動電圧を印加しないようにしている。
他の振動子B,,C,も全く同様である。

第15図はこの発明の他の実施例に係る駆動制御回路の
回路図である。この実施例においては、第13図の実施例
とは逆に振動モードの腹の部分のみに駆動電圧を印加す
るようにしたものである。駆動制御回路110は、第13図
の実施例の駆動制御回路にアンドゲート170〜175が付加
されている。

第16図は第15図の実施例の動作を示すタイミングチャ
ートである。例えば、アンドゲート170にはアンド回路1
67の出力ｊとアンド回路169の出力ｌとが入力する。そ
して、その出力信号ｍはゲート信号としてトラッシュミ
ッションゲート143に供給される。このときのゲート信
号ｍは図示のように信号ａの中央部分に相当し、振動モ
ードの腹の位置に対応する。この振動モードの腹の位置
に対応する振動子Ａにバッファ143からの駆動電圧が印
加される。振動子もその駆動電圧が印加されるタイミ
ングは同一である。振動子B,,C,も上述の場合と同
様に振動モードの腹の位置に対応する個所で駆動電圧が
印加される。

第13図又は第15図の実施例は、振動子の駆動を部分的
に停止して低電流化を図るものであり、駆動する振動子
の数に比例し出力トルク及び消費電流はそれぞれ増大す
る。従って、所望の振動モードを形成させるために駆動
する位置は前述のように制約を受けるが、駆動する振動
子の数は最低１個であっても振動は励起できるため、そ
の数は何ら制約するものではない。例をあげると、振動
子Ａ、Ｂ、Ｃと、、を２組ずつ逆位相で駆動した
時にできる振動モードは、第13図の実施例のようにＡ、
Ｃと、を２組ずつ駆動しても、或いは第15図の実施
例のようにＢとを２組ずつ駆動しても良いが、それぞ
れ１組ずつ駆動しても、例えば振動子Ａ、C1組のみ、又
は振動子Ｂのみ駆動しても同じ振動モードを励起でき
る。また、１組の振動子Ａ、Ｂと２組の振動子といっ
た組み合わせであっても同様である。更に、１組あるい
は２組の振動子Ａ、Ｂ、Ｃを駆動しても同じである。従
って、駆動する部分と停止させる部分との組み合わせは
多数考えられ、この発明は前述の実施例に限定するもも
のではない。

第17図はこの発明の他の実施例に係る駆動制御回路の
回路図である。この実施例においては、振動子に印加す
る駆動電圧の位相の反転のタイミングで相互に反対位相
にある振動子を短絡してその電荷を転送することにより
パワーセーブするようにしたものである。制御回路103
は、1/6分周回路121、シフトレジスタ122、インバータ1
80〜182アンド回路183〜188、オア回路189〜191から構
成されている。パワーセーブ回路109はトラッシュミッ
ションゲート192〜200から構成されている。駆動制御回
路110はモノマルチ回路201、微分回路202,203、オアゲ
ート204及びインバータ205から構成されている。

第18図及び第19図は第17図の実施例の動作を示すタイ
ミングチャートである。制御回路103は制御信号Ｉ及び
発振信号ｄを入力して上述の実施例と同様に位相制御さ
れた駆動制御信号e,f,g,h…を送出する。一方、駆動制
御回路110のモノマルチ回路201は発振信号ｄ及び位相反
転回路106の出力信号を入力して、その入力信号に基
づいたパルス信号ｉを微分回路202,203へ出力する。微
分回路202には発振信号ｄが入力しており微分信号ｊを
出力し、微分回路203には反転信号が入力しており微
分信号ｋを出力する。これらの信号i,jはオアゲート204
を介してゲート制御信号ｌとして出力される。このゲー
ト制御信号ｌは発振信号ｄの立ち上がり及び立ち下がり
に相当するタイミングに位置している。そしてゲート制
御信号ｌはトラッシュミッションゲート198〜200にゲー
ト制御信号として供給され、例えば振動子Ａと、Ｂと
、Ｃととが短絡して、その電荷の転送が行われる。
一方、ゲート制御信号ｌはインバータ205を介してトラ
ッシュミッションゲート192〜197にゲート制御信号とし
て供給されているので、上記の短絡がなされているとき
にはトラッシュミッションゲート192〜197は閉となって
おり、ドライバ104からの駆動電圧が供給されないよう
になっている。そして、上記の短絡期間を過ぎるとゲー
ト制御信号ｌが変化して上記のゲートの動作が反転して
各振動子に駆動電圧が印加されることになる。従って、
振動子の端子電圧、電流波形及び振動変位は図示のよう
になる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ロータが所定の量例
えば１ステップ分移動したことを確認すると駆動電圧の
印加を阻止し、部分的にのみ駆動し、或いは振動子の電
荷を位相反転のタイミングで短絡するようにしたので、
低電力運転が可能になっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る波動ステップモータ
の駆動制御装置のブロック図、第２図はその動作を示す
タイミングチャート、第３図は第１図の実施例の具体例
を示す回路図、第４図は第３図の実施例の動作を示すタ
イミングチャート、第５図はこの発明の他の実施例に係
る波動ステップモータの駆動制御装置のブロック図、第
６図は第５図の実施例の具体例を示す回路図、第７図は
第６図の実施例の動作を示すタイミングチャート、第８
図は第５図の実施例の他の具体的例を示す回路図、第９
図は第８図の実施例の動作を示すタイミングチャート、
第10図はこの発明の他の実施例に係る波動ステップモー
タの駆動制御装置のブロック図、第11図は第10図の実施
例の具体例を示す回路図、第12図は第11図の実施例の動
作を示すタイミングチャート、第13図はこの発明の他の
実施例に係る波動ステップモータの駆動制御装置の回路
図、第14図は第13図の実施例の動作を示すタイミングチ
ャート、第15図はこの発明の他の実施例に係る波動ステ
ップモータの駆動制御装置の回路図、第16図は第15図の
実施例の動作を示すタイミングチャート、第17図はこの
発明の他の実施例に係る波動ステップモータの駆動制御
装置の回路図、第18図及び第19図は第17図の実施例の動
作を示すタイミングチャートである。 第20図は波動ステップモータの概要を示すブロックダイ
ヤグラム、第21図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ）は波動ステップモータの説明図、第22図は波動ス
テップモータの構成例を示す断面図、第23図は第22図の
ステータ・ロータ部の平面部、第24図は波動ステップモ
ータの他の構成例を示す平面図、第25図は振動モードと
ステップ駆動の状態を示す説明図、第26図は駆動電圧の
位相のタイミングチャート、第27図は駆動電圧のタイミ
ングチャート、第28図は波動ステップモータの他の構成
例を示す平面図、第29図は振動モードと接触部の位置関
係を示す説明図、第30図は駆動電圧の位相のタイミング
チャート、第31図は駆動電圧のタイミングチャートであ
る。 １……ロータ、２……ステータ、３……圧電素子、103
……制御回路、104……ドライバ、105……発振回路、10
6……位相反転回路、107……振動体、108……振動子、1
09……パワーセーブ回路、110……駆動制御回路。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の振動子が連続的に配置され、この振
   動子により加振されるステータと、 前記振動子が振動した際に前記ステータ上に生成される
   定在波の節の数に対応した個数の凸部が設けられ、該凸
   部を前記ステータと接するように配置した移動体とを有
   し、 それぞれの振動子に印加する駆動電圧の位相を順次選択
   的に切り換えることにより、定在波の節の位置を順次移
   動させ、これに伴って前記移動体の凸部が該節の位置に
   順次移動することによって、移動体をステップ駆動する
   波動ステップモータの駆動制御装置において、 移動体が有する凸部は、ステータに発生する定在波の波
   長に比べて円周方向に短く、かつこれら凸部はステータ
   に発生する定在波の半波長の整数倍だけ円周方向に離間
   していて、 振動子及びステータの共振周波数の近傍の周波数の駆動
   電圧を位相をずらして振動子に印加する駆動回路と、 各ステップ動作の開始後移動体が次のステップ位置まで
   移動した時点で駆動電圧の振動子への印加を阻止する駆
   動制御手段とを有することを特徴とする波動ステップモ
   ータの駆動制御装置。
2. 【請求項２】各ステップ動作の開始後移動体が、次のス
   テップ位置まで移動したことを検出する回転検出手段を
   有することを特徴とする請求項１記載の波動ステップモ
   ータの駆動制御装置。
3. 【請求項３】前記回転検出手段は、移動体に接続された
   エンコーダと、該エンコーダの出力が、次のステップ位
   置まで前記移動体が移動したことを示したとき駆動制御
   手段に停止信号を送出するデコーダとを備えたものであ
   ることを特徴とする請求項２記載の波動ステップモータ
   の駆動制御装置。
4. 【請求項４】前記回転検出手段は、振動子の最大誘起電
   圧を検出するものであることを特徴とする請求項２記載
   の波動ステップモータの駆動制御装置。
5. 【請求項５】各ステップ駆動開始後、移動体が移動しな
   いときには、誘起電圧検出用の振動子に駆動回路からの
   駆動電圧を印加させる検出制御手段を有することを特徴
   とする請求項４記載の波動ステップモータの駆動制御装
   置。
6. 【請求項６】前記駆動制御手段に代えて、振動した際に
   生成される振動の腹の部分に位置する振動子への駆動電
   圧の印加を阻止する駆動制御手段を有する請求項１記載
   の波動ステップモータの駆動制御装置。
7. 【請求項７】前記駆動制御手段に代えて、振動した際に
   生成される振動の腹の部分に位置する振動子にのみ駆動
   電圧を印加させる駆動制御手段を有する請求項１記載の
   波動ステップモータの駆動制御装置。
8. 【請求項８】前記駆動制御手段に代えて、相互に位相が
   反対の振動子を、駆動電圧の位相の反転のタイミングで
   短絡させる駆動制御手段を有する請求項１記載の波動ス
   テップモータの駆動制御装置。