JPH0458793A

JPH0458793A - 波動ステップモータの駆動制御装置

Info

Publication number: JPH0458793A
Application number: JP2166860A
Authority: JP
Inventors: Osamu Miyazawa; 修宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-02-25
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JP3044752B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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５９−３７８７３号公報、特
開昭５９（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１−２７３０８
２号として提案した。しかし、この出願においてはまだ
この「波動ステップモータ」の駆動制御系において、例
えば駆動電圧の周波数が振動子の共振周波数からずれる
と、振動子が適切に振動せず、モータの駆動力が低減す
るという問題点があった。

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、駆動電圧の周波数を振動子を添付したステータの共
振周波数に追随できるよう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記載）においては、振動子に所定の周波数の駆動
電圧を所定の位相パターンで印加する駆動回路と、振動
子の誘起電圧を検出してその最大電圧との差電圧を出力
する誘起電圧比較回路と、駆動回路の出力の全部又は一
部を所定のタイミングで遮断し、その遮断された出力に
対応する振動子の誘起電圧を前記誘起電圧比較回路に出
力する駆動検出切換回路と、誘起電圧比較回路の出力に
基づいて駆動回路から出力される駆動電圧の周波数を調
整する周波数追尾回路とを有する。

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記載）は前記誘起電圧比較回路に代えて、
駆動電圧の位相と振動子の誘起電圧の位相との位相差を
検出し、その位相差と位相９０°との差を求める位相比
較回路を有する。

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記載）は、周波数追尾回路は、誘起電圧比
較回路の出力を駆動信号として入力し、発振信号を計数
する計数器と、この計数器の出力に基づいて駆動回路か
ら出力される駆動電圧の周波数を調整する発振器とを有
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４記載）は、駆動検出切換回路は振動子の振
動の腹の部分で駆動回路と誘起電圧比較回路とを切換え
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記載）は、誘起電圧か所定の大きさに達す
るとそれを検出して周波数追尾回路に駆動信号を送出す
る駆動追尾制御回路を有する。

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記載）は、各ステップの駆動開始後所定の
時間後に周波数追尾回路に駆動信号を送出する駆動追尾
制御回路を有する。

また、この発明に係る波動ステップモータの駆動制御袋
Ｗ（請求項７記載）は、現在の周期の誘起電圧と前の周
期の誘起電圧との差を検出して、その差が所定の大きさ
以下になると周波数追尾回路に駆動信号を送出する駆動
追尾制御回路を有する。

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記載）は、各ステップにおいて現在の周期
の誘起電圧と前の周期の誘起電圧との差を検出して、そ
の差が所定の大きさ以下になると駆動検出切換回路に駆
動回路の出力を遮断させるラッチ回路と、このラッチ回
路の出力を計数して所定の値に達すると周波数追尾回路
に駆動信号を送出する計数器とを備えた駆動追尾制御回
路を有する。

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９記載）は、各ステップにおいて現在の周期
の誘起電圧と前の周期の誘起電圧との差を検出して、そ
の差が所定の大きさ以下になるとリセットされるラッチ
回路と、各ステップ動作の開始後所定の時間を計測する
と出力するタイマー回路と、ラッチ回路の出力とタイマ
ー回路の出力とを入力し、周波数追尾回路に駆動信号を
送出するアンドゲートとを備えた駆動追尾制御回路を有
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１０記載）は、各ステップにおいて現在の周
期の誘起電圧と前の周期の誘起電圧との差を検出して、
その差が所定の大きさ以下になるとリセットされ、駆動
検出切換回路に駆動回路の出力を遮断させるラッチ回路
と、各ステップ動作の開始後所定の時間を計測すると出
力するタイマー回路と、ラッチ回路の出力とタイマー回
路の圧力とを入力し、周波数追尾回路に駆動信号を送出
するアンドゲートとを備えた駆動追尾制御回路を有する
。

［作　用］この発明（請求項１記載）においては、振動子に所定の
周波数の駆動電圧が印加されて振動子が振動し、ロータ
がステップ移動する。その後所定のタイミングで駆動検
出切換回路を切換えて振動子の誘起電圧を検出する。そ
して、その最大電圧との差電圧を求め、その差電圧に基
づいて駆動回路から出力される駆動電圧の周波数を調整
する。

即ち共振状態においては振動子の誘起電圧が最大電圧に
なるので、最大電圧が得られるように駆動電圧の周波数
を調整する。

また、この発明（請求項２記載）においては、共振状態
においては駆動電圧の位相と誘起電圧の位相との位相差
が９０°になることを利用して、駆動電圧の位相と振動
子の誘起電圧の位相との位相差を求め、その位相差と位
相９０°との差に基づいて駆動電圧の周波数を調整して
いる。

また、この発明（請求項３記載）においては、誘起電圧
比較回路から出力がある間、即ち誘起電圧が最大値に達
するまでの間発振信号を計数し、この計数出力に基づい
て駆動回路から出力される駆動電圧の周波数を調整する
。

また、この発明（請求項４記載）においては、駆動検出
切換回路は振動子の振動の腹の部分で駆動回路と誘起電
圧比較回路とを切換える。

また、この発明（請求項５，６記載）おいては、誘起電
圧か所定の大きさに達するとそれを検出して或いは各ス
テップの駆動開始後所定の時間後に周波数追尾をする。

また、この発明（請求項７記載）においては、現在の周
期の誘起電圧と前の周期の誘起電圧との差を検出して、
その差が所定の大きさ以下になると周波数追尾をする。

以上のようにこの発明（請求項３〜７記載）においては
ロータが１ステップ分移動した後に振動子の誘起電圧を
検出して周波数追尾をさせるようにしている。

また、この発明（請求項８記載）においては、各ステッ
プにおいて現在の周期の誘起電圧と前の周期の誘起電圧
との差を検出して、その差が所定の大きさ以下になると
駆動電圧の印加を停止し、また、この停止の回数を計数
して所定の値に達すると周波数追尾をする。即ちロータ
が１ステ・ツブ分移動すると駆動電圧の印加を停止し、
また、定の周期で周波数追尾をするようにしている。

また、この発明（請求項９記載）においては、各ステッ
プにおいて現在の周期の誘起電圧と前の周期の誘起電圧
との差を検出して、その差が所定の大きさ以下になると
ラッチ回路がリセットされ、またタイマー回路か各ステ
ップ動作の開始後所定の時間を計測すると出力する。そ
して、ラッチ回路の出力とタイマー回路の出力とかアン
ドゲートに入力し、例えば各ステップ動作の開始後所定
の時間後にラッチ回路かりセットされないと、アンドゲ
ートは周波数追尾回路に駆動信号を送出して周波数追尾
を行なわせる。すなわち所定時間か経過しても誘起電圧
が高くならない場合にその駆動電圧の周波数が適当でな
いものとして周波数追尾をする。

また、この発明（請求項１０記載）においては、上記（
請求項９記載）のようにして周波数追尾を行わせる他に
、ラッチ回路は誘起電圧と前の周期の誘起電圧との差が
所定の大きさ以下になると、駆動検出切換回路に駆動回
路の出力を遮断させる。

［実施例コこの発明の詳細な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１７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を共振させる周波数と同一の周
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。

１０ｇ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、それぞれか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、口は
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。）＼は分周回路１０２の出力信号で
あり、出力信号イ及び逆位相口を制御するだめの制御信
号、二は制御回路１０３の出力信号であり、振動体１０
７を駆動するための駆動制御信号である。

第１８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、振動子として圧電素子を用いた
例に基づいて説明する。

第１８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、ｌｂ、
ｌｃ、ｌｄ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、Ｉｃはステ−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、ＡＳＢ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１８図（ｂ）は第１８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１８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１ａ、ｌｂ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１８図（ｃ）　、　（ｄ）はステータ２とロータ１の
位置関係が第６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　　（１０ａ、　ｌｌｂとは反対方
向）を受ける。

第１８図（ｅ）は第１８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
モータして動作する。

第１９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２０図は第１
９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て固定する地板、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
設けである。

第２１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１９図及び第２１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、振動体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，Ａ
ＳＢ、での記号を付け、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■〜
■の記号を付しである。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２２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２１図に対応
させており、説明の便宜上リニア型に展開しである。破
線は振動モードの形を示し、その瞬間に各振動子に加え
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λ、百、Ｃ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と百、σ、Ｘが組、■の
振動モードではＣ，Ａ、ＢとＵ、λ、百とか組となり、
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２１図の回転型では
１２ステツプで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２２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２３図は第２２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、Ａ、Ｂ、
Ｃ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口を負（−）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
御回路二はＡ、Ｂ、Ｃ，Ａ、百、Ｃの６種類が必要であ
るか、ＡとＡＳＢと百、Ｃとσ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２４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を添付したステータの共振
周波数と一致するようにしである。

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

第２５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。振動体３は４つの振動子ＡＳＡ、Ｂ、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つて、節Ｎのでき得る位置は８個所で
ある。

第２６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２７図は第１４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２８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１５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（１／２ステツプ）の波動ステップモータか実現
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かあるので、
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、次にこの発明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
ック図である。図において、１０９は駆動検出切換回路
、１１０は駆動制御回路、１１２は周波数追尾装置であ
る。この追尾装置１１２は誘起電圧比較回路１１３及び
周波数追尾回路１１４から構成されている。この実施例
においては駆動検出切換回路１０９により振動子１０Ｂ
に対する駆動電圧の印加と振動子１０８の誘起電圧の検
出とを切換えており、その誘起電圧を誘起電圧比較回路
１１３で所定の基準電圧と比較する。そして、その比較
結果に基づいて周波数追尾回路１１４の発振周波数を制
御する。

すなわち共振状態では誘起電圧が高くなるので、最も誘
起電圧が高くなるように発振周波数即ち駆動電圧の周波
数を調整している。

第２図はこの発明の他の実施例に係る駆動制御装置のブ
ロック図である。この実施例においては周波数追尾装置
１１２が位相比較回路１１５及び周波数追尾回路１１４
から構成されている。駆動電圧と誘起電圧との位相のず
れを検出することにより共振状態（共振状態では９０°
）が得られるように発振周波数即ち駆動電圧の周波数を
調整している。

第３図は第１図の実施例の具体例を示す回路構成図であ
る。制御回路１０３は、１７６分周回路１２１、シフト
レジスタ１２２、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１２９〜１８４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、正電圧と負電圧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。駆動検出
切換回路１０９はトラッシュミッションゲート１４０〜
１４５及びインバータ１４６〜１４８から構成されてい
る。駆動制御回路１１０は排他的論理和回路１５０　、
１５１及び排他的否定論理和回路１５２から構成されて
いる。誘起電圧比較回路１１３は比較電圧設定回路１５
３及び減算器１５４から構成されている。この比較電圧
設定回路１５３は前周期のピーク電圧を順次記憶してお
くものである。周波数追尾回路１１４は制御電圧発生回
路１５５及び発振器１５６から構成され、制御電圧発生
回路１５５は増幅器１５７、オシレータ１５８、カウン
タ１５９及びＤ／Ａ変換器１６０から構成されている。

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ステツプ（３
０°）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１７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装置の動作を示す
タイミングチャートである。第１７図の分周回路１０２
からのＩＨｚの制御信号■が１７６分周回路１２１及び
シフトレジスタ１２２に人力すると、１／６分周回路１
２１から１／６分周された信号か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秒ずつで位相か反
転する１７６Ｈｚ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】２３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りはバッファ１３２に
入力する。信号す、ｃも同様にして排他的論理和回路１
２３　、１２５において発振信号ｄと排他的論理和か求
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１４４　、１４７及び１４５　、
１４１１に供給される。

一方、駆動制御回路１１０には信号ａ、ｂ、ｃが入力し
ており、それぞれ信号に、Ｊ７．ｍを出力する。この信
号に、ｉｔ、ｍはトラッシュミッションゲート１４０　
、１４２　、１４４に直接ゲート信号として供給され、
また、トラッシュミッションゲート１４１　、１４３　
、１４５にインバータ１４６　、１４７　、１４８を介
してゲート信号として供給される。そして、信号に、ｉ
）、ｍは図示のように２秒間Ｈでその後１秒間りになる
ので、最初の２秒間はトラッシュミッションゲート１４
０　、１４２　、１４４か開となり振動子１０ｇに駆動
電圧が印加されて振動し、その後の１秒間はトラッシュ
ミッションゲート１４１，１４３゜１４５が開になりそ
の振動による誘起電圧を検出することになる。この誘起
電圧は例えば振動子Ａの端子電圧ｊに明らかなように、
これは信号ａの中央部において誘起電圧を検出するよう
にしているので、振動モードの腹の部分で検出している
ことになる。

誘起電圧比較回路１１３は比較電圧設定回路１５３の前
周期のピーク電圧とトラッシュミッションゲート１４１
　１４３　１４５か開になったときの誘起電圧との差を
減算器１５４により求め、その差信号を周波数追尾回路
１１４に送出する。

その差信号は増幅回路１５７において増幅された後カウ
ンタ１５９に出力し、カウンタ１５９はオシレータ１５
８の発振信号を計数し、誘起電圧か最大になって差信号
が０になるとカウンタ１５９の計数を停止る。カウンタ
１５９の出力はＤ／Ａ変換器１６０でアナログ信号に変
換された後発振器１５６に制御信号として供給され、発
振器１５６はその制御信号に応じた発振周波数の発振信
号ｄを出力する。従って、振動子１０８にこの発振信号
ｄすなわち共振周波数の駆動電圧が印加され、効率よく
振動することになる。

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回路構成図である。

この実施例においては回転中は振動子の誘起電圧のレベ
ルが変動するので、エンコーダ等の回転検出手段を用い
て回転が終了したことを検出してから周波数追尾を開始
するようにしている。

図において、１１５は回転検出手段であり、ロータに機
械的に接続される。１１６は駆動追尾制御回路であり、
回転検出手段１１５の出力に基づいて周波数追尾回路１
１４の駆動を開始させる。

第６図は振動子１０８の誘起電圧のタイミングチャート
である。回転が開始すると、誘起電圧が発生し始め、１
ステツプ分駆動すると誘起電圧が変化しなくなり一定に
なる。従って、駆動追尾制御回路１１６は回転検出手段
１１５の回転出力に基づいて１ステツプ分移動したこと
を確認した後に、周波数追尾回路１１４を駆動させてい
る。この周波数追尾回路１１４が駆動を開始した後の各
回路の動作は第３図の実施例と同様である。

第７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構成図である。

この実施例においては、所定の時間毎に周波数追尾回路
１１４を駆動するようにしている。図において、１６１
は駆動追尾回路１１Ｂとしてのタイマー回路であり、制
御信号Ｉを入力して所定の時間間隔で周波数の追尾動作
をさせるようにしている。

第８図は第７図の実施例の動作を示すタイミングチャー
トである。制御信号■を入力して所定の時間間隔、この
実施例においては３秒間の内１秒間すなわち３ステツプ
の内１ステップの開局波数追尾装置１１４を駆動して周
波数を追尾している。

誘起電圧比較回路１１３の出力信号ｊは共振点からずれ
ると誘起電圧が下がり、比較電圧との差が大になり、制
御電圧発生回路１５５はその差が零になるように発振器
１５６を制御する。

第９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構成図である。

この実施例においては、前周期の誘起電圧との差が小さ
くなったら１分ステップ移動したものと判断して制御電
圧発生回路１５５を駆動するようにしている。図におい
て、駆動追尾制御回路１１６は基準電圧設定回路１６２
、比較回路１６３、微分回路１６４及びフリップフロッ
プ回路１６５から構成されている。

第１０図は第９図の実施例の動作を示すタイミングチャ
ートである。微分回路１６４は制御信号工を入力してそ
の微分信号をフリップフロップ回路１［ｉ５のリセット
端子に入力してその出力をリセットする。また、比較器
１６３は誘起電圧比較回路１１３の出力と基準電圧設定
回路１６２の設定電圧とを比較して後者の方が大になっ
たときに、フリップフロップ回路１６５のセット端子に
セット信号ｋを入力する。これによりフリップフロップ
回路１６５の出力はＨになり、制御電圧発生回路１５５
に駆動信号ｇが入力すると制御電圧発生回路１５５は追
尾動作を開始する。誘起電圧比較回路１１５の出力信号
ｊか制御電圧発生回路１５５に制御信号として入力し、
その制御信号に基づいて発振器１５６の発振周波数が制
御される。

第１１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構成図である。

この実施例においては、１ステツプ分移動したものと判
断されると駆動電圧の印加を停止し、また周波数追尾は
適当な周期で行うようにしたものである。駆動追尾制御
回路１１６は、基準電圧発生回路１６２、比較器１６３
、微分回路１６４及びフリップフロップ回路１６５の他
に、計数回路１６６、インバータ１６７、オアゲート１
６ｇから構成されている。

微分回路１６４は制御信号Ｉを入力し、その制御信号ｌ
を微分してその微分出力Ｐをフリップフロップ回路１６
５のリセット端子に入力する。これによりその出力はＬ
になり、インバータ１６７及びオアゲート１６８を介し
てゲート制御信号Ｓをゲート回路１０４に供給し、これ
により各トラッシュミッションゲート２０１〜２０６が
開になり振動子１０８にドライバ１０４からの駆動電圧
が印加される。そして、ロータか回転して振動子の誘起
電圧ｉが大となり、誘起電圧比較回路１１５の出力が小
となり、比較器１６３の出力がＨになると、それがフリ
ップフロップ１６１のセット端子にセット信号として入
力し、その出力はＨになる。このため、ゲート制御信号
ＳはＨからＬになり各トラッシュミッションゲートが閉
になり、振動子１０８に対する駆動電圧の印加は停止す
る。以上のようにして、振動子の誘起電圧が所定の太さ
になると、駆動電圧の供給を停止している。

一方、計数回路１６２はフリップフロップ回路１５９の
出力を計数し、予め設定された値に達すると出力信号を
送出する。この出力信号はオアゲート１６８を介してゲ
ート回路１０４の各トラツシュミッションゲート２０１
〜２０Ｂにゲート制御信号Ｓとして供給されると共に、
制御電圧発生回路１５５に駆動信号として供給される。

制御電圧発生回路１５５は誘起電圧比較回路１１３の出
力信号に基づいて発振器１５Ｂの発振周波数を制御する
。そして、発振器１５Ｂの発振信号ｄは制御回路１０３
、ドライバ１０４及びトラッシュミッションゲート２０
１〜２０６を介して駆動電圧として振動子１０８に供給
されるので振動子１０８はこの発振周波数の駆動電圧が
印加される。

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構成図である。

この実施例は所定の時間内に回転しないと周波数追尾を
するようにしたものである。駆動追尾制御回路１１Ｂは
基準電圧発生回路１６２、比較器１６３、タイマー回路
１６１、フリップフロップ回路１６５及びアンドゲート
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フローチャー
トである。フリップフロップ回路１６５は制御信号Ｉを
セット端子に入力し、その出力信号ｇはＨになる。また
、タイマー回路１６１は制御信号Ｉを入力すると所定の
時間を経過するまではその出力信号ｊはしてあり、従っ
て、アンドゲート１６９の出力信号ｍはＬのままとなっ
ている。そして、タイマー回路１６１の出力信号ｊかＨ
になる前に、ロータが回転して誘起電圧が所定の大きさ
になると、比較器１６３の出力信号がＨになり、それが
フリップフロップ回路１６５のリセット端子に入力する
ので、その出力信号ｇはＬになり、アンドゲート１６９
の出力ｍはＬのままで周波数追尾の動作は行われない。

ところが、所定時間経過してタイマー回路１６１の出力
ｊがＨになっても誘起電圧が所定の大きさにならない場
合には、タイマー回路１６１の出力信号」かＨて、フリ
ップフロップ回路１６５の出力信号ｇがＨのままなので
、アンドゲート１６９の出力信号ｍはＨになり、これが
駆動信号として制御電圧発生回路１５５に出力される。

制御電圧発生回路１５５は誘起電圧比較回路１３３の出
力信号ｉに基づいて制御信号ｎを生成して発振器１５Ｂ
の発振周波数を制御する。

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構成図である。

この実施例は誘起電圧が基準電圧に達すると、ロータが
１ステップ分移動したものとして駆動を停止し、また所
定の時間内に回転しなかったときに周波数追尾をするよ
うにしたものである。駆動追尾制御回路１１６はタイマ
ー回路１６１、基準電圧発生回路１６２、比較器１１３
３及びアンドゲート１６９から構成されている。

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。フリップフロップ回路１６５は制御信号
Ｉをセット端子に入力し、その出力信号をＨにして駆動
検出切換回路１０９にゲート制御信号Ｓとして供給し、
各トラッションゲート２０１〜２０６を開にして各振動
子１０８に駆動電圧を印加する。また、タイマー回路１
６１は制御信号Ｉを入力して時間を計測するが所定の時
間を計測するまではその出力信号ｊはしてあり、従って
アンドゲート１６９の出力信号ｍもＬのままであり周波
数追尾回路１１４は動作しない。

そして、タイマー回路１６１か所定の時間を計測してＨ
になる前にロータが回転して振動子１０８の誘起電圧が
基準電圧発生回路１６２の基準電圧より小になると、比
較器１６３の出力はＨになりそれはフリップフロップ回
路１［ｉｌのリセット端子に入力してその出力信号はＬ
になり、このため各トラッションゲート２０１〜２０６
が閉に制御され各振動子１０８に対する駆動電圧の印加
が停止する。また、アンドゲート１６９にはタイマー回
路１６１の出力信号ｊ　　（Ｈ）及びフリップフロップ
回路１６５の出力信号ｓ　（Ｌ）か入力するので、その
出力信号ｍはＬのままであり、周波数追尾回路１１４は
動作しない。

ところか、タイマー回路１６１が所定の時間を計測して
その出力がＨになっても振動子１０８の誘起電圧が基準
電圧発生回路ＩＥｉ２の基準電圧より大にならないと、
比較器１５９の出力はＬのままでフリップフロップ回路
１６１にリセットがかけられないので、その出力はＨの
ままであり、従って、アンドゲート１６９の出力はＨに
なり、それは駆動信号ｍとして周波数追尾回路１１４に
供給され、制御電圧発生回路１５５は誘起電圧比較回路
１１３の出力信号を入力してその信号に基づいて発振器
１５６に制御電圧を供給する。発振器１５６はその制御
電圧に基づいた発振周波数の信号を制御回路１０３に送
出する。これにより発振器１５Ｂの発振周波数の駆動電
圧か振動要素１０８に印加されて駆動される。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、振動子の実際の振動状
態を検出して駆動電圧の周波数を調整するようにしたの
で、振動子を添付したステータがその共振周波数で振動
し、適切な駆動力が得られる。

【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３図は第１図の実施例の回路構成図、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
の動作を示すタイミングチャート、第７図、第９図、第
１１図、第１３図及び第１５図はそれぞれこの発明の他
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
路構成図、第８図、第１Ｏ図、第１２図、第１４図及び
第１６図は第７図、第９図、第１１図、第１３図及び第
１５図の実施例の動作を示すタイミングチャートである
。第１７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１８図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）　、
（ｄ）　、（ｅ）は波動ステップモータの説明図、第１
９図は波動ステップモータの構成例を示す断面図、第２
０図は第７図のステータ・ロータ部の平面図、第２１図
は波動ステップモータの他の構成例を示す平面図、第２
２図は振動モードとステップ駆動の状態を示す説明図、
第２３図は駆動電圧の位相のタイミングチャート、第２
４図は駆動電圧のタイミングチャート、第２５図は波動
ステップモータの他の構成例を示す平面図、第２６図は
振動モードと接触部の位置関係を示す説明図、第２７図
は駆動電圧の位相のタイミングチャート、第２８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、ｌＤ４・・・ドライバ、１０
５・・・発振回路、１０Ｂ・・・位相反転回路、１０７
・・・振動体、１０８・・・振動子。

Claims

【特許請求の範囲】

（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
生成される節の数に対応した個数の凸部が設けられ、こ
の凸部を前記ステータと接するように配置したロータと
を有する波動ステップモータの駆動制御装置において、振動子に所定の周波数の駆動電圧を所定の位相パターン
で印加する駆動回路と、振動子の誘起電圧を検出してそ
の最大電圧との差電圧を出力する誘起電圧比較回路と、
駆動回路の出力の全部又は一部を所定のタイミングで遮
断し、その遮断された出力に対応する振動子の誘起電圧
を前記誘起電圧比較回路に出力する駆動検出切換回路と
、誘起電圧比較回路の出力に基づいて駆動回路から出力
される駆動電圧の周波数を調整する周波数追尾回路とを
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）前記誘起電圧比較回路に代えて、駆動電圧の位相
と振動子の誘起電圧の位相との位相差を検出し、その位
相差と位相９０゜との差を求める位相比較回路を有する
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）周波数追尾回路は、誘起電圧比較回路の出力を駆
動信号として入力し、発振信号を計数する計数器と、こ
の計数器の出力に基づいて駆動回路から出力される駆動
電圧の周波数を調整する発振器と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
。
（４）駆動検出切換回路は振動子の振動の腹の部分で駆
動回路と誘起電圧比較回路とを切換えるものであること
を特徴とする請求項３記載の波動ステップモータの駆動
制御装置。
（５）振動子の誘起電圧が所定の大きさに達するとそれ
を検出して周波数追尾回路に駆動信号を送出する駆動追
尾制御回路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。
（６）各ステップの駆動開始後所定の時間後に周波数追
尾回路に駆動信号を送出する駆動追尾制御回路を有する
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。
（７）現在の周期の誘起電圧と前の周期の誘起電圧との
差を検出して、その差が所定の大きさ以下になると周波
数追尾回路に駆動信号を送出する駆動追尾制御回路を有
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。
（８）各ステップにおいて現在の周期の誘起電圧と前の
周期の誘起電圧との差を検出して、その差が所定の大き
さ以下になると駆動検出切換回路に駆動回路の出力を遮
断させるラッチ回路と、このラッチ回路の出力を計数し
て所定の値に達すると周波数追尾回路に駆動信号を送出
する計数器とを備えた駆動追尾制御回路を有することを
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。
（９）各ステップにおいて現在の周期の誘起電圧と前の
周期の誘起電圧との差を検出して、その差が所定の大き
さ以下になるとリセットされるラッチ回路と、各ステッ
プ動作の開始後所定の時間を計測すると出力するタイマ
ー回路と、ラッチ回路の出力とタイマー回路の出力とを
入力し、周波数追尾回路に駆動信号を送出するアンドゲ
ートとを備えた駆動追尾制御回路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
。
（１０）各ステップにおいて現在の周期の誘起電圧と前
の周期の誘起電圧との差を検出して、その差が所定の大
きさ以下になるとリセットされ、駆動検出切換回路に駆
動回路の出力を遮断させるラッチ回路と、各ステップ動
作の開始後所定の時間を計測すると出力するタイマー回
路と、ラッチ回路の出力とタイマー回路の出力とを入力
し、周波数追尾回路に駆動信号を送出するアンドゲート
とを備えた駆動追尾制御回路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。