JPH08214570A

JPH08214570A - 振動型モーター装置

Info

Publication number: JPH08214570A
Application number: JP7016820A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Katsuragawa; 光広桂川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1996-08-20
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JP3382405B2; US5661359A

Abstract

(57)【要約】【目的】振動波モーターにおける駆動不能判定を効率
良く行なう。【構成】振動波モーターの駆動力にて移動される部材
の移動検知を行なうことで駆動不能判定を行なう判定手
段を設け、該判定手段による判定基準をモーターの振動
状態に応じて変更する変更手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動波（振動型）モータ
を駆動するための振動波（振動型）モータ駆動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータによる制御では過負荷等が原因で
駆動できなくなった時の判定方法として、一定時間以上
駆動部が駆動されなかったことをもって駆動不能と判断
する方法がよく用いられる。たとえば、電圧制御の直流
モータ等では最高電圧を印加した状態でこの判定を行え
ばよいが、近年実用化されている周波数制御による振動
波モータにおいてはその特性上、共振周波数付近は最も
高回転・高トルクを発生するが、一方この共振周波数は
温度等の環境により変化するので、駆動不能判定を行う
周波数が共振周波数から大きくずれていると負荷にかか
わりなく駆動できないことがあり、適切な駆動不能判定
ができない。

【０００３】このような問題を解決する為に、従来は駆
動不能判定の時間を長くとり、その間に周波数をスイー
プする方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記方
法では共振周波数に近い遠いにかかわらず、駆動不能判
定を一定時間に設定しているため、共振周波数近傍では
必要以上に長い時間駆動不能の判定がだされるまで通電
しっぱなしになり、消費電力が多くなるといった問題が
ある。

【０００５】本出願に係わる第１の発明の目的は、振動
波モータの振動状態信号を用い、駆動不能判定を適切な
周波数にて行うことである。

【０００６】本出願に係わる第２の発明の目的は、振動
波モータの振動状態信号を用い、駆動不能判定基準（時
間）を適切な基準で行なわせることにより無駄な電力の
消費を防ぐことである。

【０００７】本出願に係わる第３の発明の目的は、振動
波モータの振動状態信号と駆動量を用い、駆動不能判定
基準（時間）を適切な基準で行なわせることにより無駄
な電力の消費を防ぐことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】課題を解決するため請求
項１では、振動波モータ駆動装置において、振動波モー
タの振動状態を検知して、振動波モータが共振または共
振付近の駆動状態にあるか否かを出力する振動状態検知
手段と、振動波モータによって駆動される部材の駆動を
検出する駆動状態検出手段と、該検出手段結果に基づい
て振動波モータによる駆動不能を判定する駆動不能判別
手段とを有し、駆動不能判別手段は、前記振動状態検出
手段の出力に応じて、動作または不動作とする様構成し
たものである。又請求項２では共振近傍にて判別手段を
作動させたものであり、また、請求項３では駆動不能判
定手段は駆動検出手段からの出力が所定時間変化しなか
った時、駆動不能と判断する作用を有するものである。

【０００９】又、課題を解決するため請求項４では、振
動波モータ駆動装置において、振動波モータの振動状態
を検知して、振動波モータが共振または共振付近の駆動
状態にあるか否かを出力する振動状態検知手段と、振動
波モータによって駆動される部材の駆動を検出する駆動
検出手段と、振動波モータによる駆動不能を判定する駆
動不能判別手段とを有し、駆動不能判別手段は、前記振
動状態検出手段の出力に応じて、駆動不能判定基準を切
り替える様構成したものである。また、請求項５，６で
は駆動不能判定手段は駆動検出手段からの出力が所定時
間変化しなかった時、駆動不能と判断し、前記所定時間
は駆動状態検知手段の出力が振動波モータが共振または
共振付近の駆動状態にある時は第１の基準（第１の時
間）に、また駆動状態検知手段からの出力が振動波モー
タが共振または共振付近の駆動状態にない時は第２の基
準（第１の時間より短くない第２の時間）に切り替える
作用を有する。

【００１０】課題を解決するため請求項７では、振動波
モータにおいて、振動波モータの駆動状態を検知して、
振動波モータが共振または共振付近の駆動状態にあるか
否かを出力する駆動状態検知手段と、振動波モータによ
って駆動される部材の駆動量を検出する駆動量検出手段
と、振動波モータによる駆動不能を判定する駆動不能判
別手段とを有し、駆動不能判別手段は、前記駆動状態検
出手段の出力および駆動量検出手段の出力に応じて、駆
動不能判定基準を切り替える様構成したものである。ま
た、請求項８では駆動不能判定手段は駆動量検出手段か
らの出力が所定時間変化しなかった時、駆動不能と判断
し、前記所定時間は駆動状態検知手段の出力が振動波モ
ータが共振または共振付近の駆動状態にある時は第１の
時間に、また駆動状態検知手段からの出力が振動波モー
タが共振または共振付近の駆動状態にない時には駆動量
検出手段の出力が所定値以下なら第１の時間より短くな
い第２の時間に、駆動量検出手段の出力が所定値以下で
なかったら第２の時間よりも短い第３の時間に切り替え
る作用を有する。

【００１１】

【実施例】図１は第１の実施例にかかわる振動波（振動
型）モータの駆動回路構成図を示したものである。

【００１２】図１において、１は振動波（振動型）モー
タの固定子を示し、固定子１の表面には分極処理なされ
た２群の電歪素子又は圧電素子等の周波信号の印加にて
振動を起生する電気−機械エネルギー変換素子が配され
ている。１−１、および１−２は前記各群の電歪素子
（圧電素子）上に互いに９０度位相の異なる周波電圧を
印加するための駆動電極、１−３は固定子の振動状態を
検出するモニタ電極であり、モニタ電極１−３は、駆動
電極１−１、１−２とは電気的に絶縁された電歪素子
（圧電素子）上に配されている。１−４は１−１、１−
２、１−３の各電極に対する共通電極である。

【００１３】２は処理回路としてのマイクロコンピュー
タ（以下、ＣＰＵと記す）で、Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ５
・Ｐ６・Ｐ７・Ｐ１０・Ｐ１１は出力ポート、Ｐ４・Ｐ
８・Ｐ１２は入力ポート、またＰ９は入力ポートで入力
信号の立ち上がりエッジで割り込みを発生する。３はＤ
／Ａ変換器、４は電圧制御発振器（以下、ＶＣＯと記
す）である。すなわち、ＣＰＵ２の出力ポートＰ１から
出力されるのデジタル信号をＤ／Ａ変換器３でアナログ
信号に変換し、そのアナログ信号に応じた周波信号がＶ
ＣＯ４から出力される。本実施例ではＤ／Ａ変換器３の
入力は８ビットで構成されており、ＶＣＯ４は、入力電
圧が高いほど出力周波数が低くなるようにしてある。従
って出力ポートＰ１が００Ｈの時、ＶＣＯ４の出力周波
数が最も高くなり、逆にＦＦＨの時、ＶＣＯ４の出力周
波数は最も低くなる。

【００１４】５はＶＣＯ４の出力周波数を４分周する分
周回路、６はシフトレジスタで、シフトレジスタ６のデ
ータ入力端子には分周回路５の出力が入力され、またク
ロック入力端子にはＶＣＯ４の出力が入力されており、
出力端子Ｑからはデータ入力端子の入力信号に対して９
０度おくれ周波信号が出力される。

【００１５】７はエクスクルージブオア（以下、ＥＸＯ
Ｒと記す）でＥＸＯＲ７の一方の入力端子はシフトレジ
スタ６の出力端子Ｑに、他方の入力端子はＣＰＵ２の出
力ポートＰ２に接続されている。

【００１６】８、９はアンドゲート（以下、ＡＮＤと記
す）でＡＮＤ８の一方の入力端子は分周回路５の出力端
子に、ＡＮＤ９の一方の入力端子はＥＸＯＲ７の出力端
子に、またＡＮＤ８およびＡＮＤ９の他方の入力端子は
共にＣＰＵ２の出力ポートＰ３に接続されている。

【００１７】１０、１１は増幅回路で、増幅回路１０は
ＡＮＤ８の出力信号を、増幅回路１１はＡＮＤ９の出力
信号をそれぞれ増幅している。１２、１３はコイルで、
増幅回路１０の出力信号はコイル１２を通して駆動電極
１−１に印加され、増幅回路１１の出力信号はコイル１
３を通して駆動電極１−２に印加される。

【００１８】図２は、ＶＣＯ４の出力信号、ＣＰＵ２の
出力ポートＰ２およびＰ３の出力信号、増幅回路１０、
１１の入力信号の関係を示したタイミング図である。図
２のように、ＣＰＵ２の出力ポートＰ３の出力信号によ
り増幅回路１０、１１への周波信号の許可・禁止、すな
わち振動波モータへの通電の許可・禁止を制御してい
る。またＣＰＵ２の出力ポートＰ２の出力信号により増
幅回路１０と１１の入力信号の位相関係を＋９０度また
は−９０度に切り替えて振動波モータの回転方向を制御
している。本実施例ではＣＰＵ２のＰ２の出力信号がロ
ウレベルの時に振動波モータが時計回りの方向に回転
し、Ｐ２の出力信号がハイレベルの時に振動波モータが
反時計回りに回転するものとする。なお、印加される周
波信号の周波数はＶＣＯ４の出力信号の周波数は４分周
した周波数となる。

【００１９】１４は正入力端子を駆動電極１−１に、負
入力端子を基準電圧（以下、Ｖｒｅｆと記す）に接続さ
れたコンパレータ、１５は正入力端子をモニタ電極１−
３に、負入力端子をＶｒｅｆに接続されたコンパレータ
であり、コンパレータ１４、１５により駆動電極１−１
および、１−３の信号をデジタルレベルの周波信号に変
換している。１６は位相比較回路で、Ｓ入力端子はコン
パレータ１４の出力に、Ｒ入力端子はコンパレータ１５
の出力端子にそれぞれ接続されている。位相比較回路１
６は、Ｓ入力端子に立ち上がり信号が入力されると出力
端子はハイレベルとなり、Ｒ入力端子に立ち上がり信号
が入力されると出力端にはロウレベルが出力される。す
なわちコンパレータ１４の出力の立ち上がりから、コン
パレータ１５の出力信号の立ち上がりまでの期間、位相
比較回路１６の出力端子にはハイレベルが出力されるの
で、この時間が駆動電極１−１に対するモニタ電極１−
３の位相遅れ時間を示す事になる。１７は基準クロック
を出力するクロック発生回路、１８はアップカウンタ
で、カウンタ１８のクロック入力端子はクロック発生回
路１７に接続され、またカウント制御入力端子は位相比
較回路１６の出力端子に接続されている。本実施例では
カウンタ１８のカウント制御入力端子に立ち上がり信号
が入力されると、カウント値がクリアされると共にアッ
プカウンタが動作し、カウント制御端子に立ち下がり信
号が入力されるとカウントを停止すると共にカウント値
を出力にラッチするものとする。カウンタ１８の出力は
ＣＰＵ２の入力ポートＰ４に接続されているので、ＣＰ
Ｕ２は入力ポートＰ４により最新の位相遅れ時間をクロ
ック発生回路１７のクロック数として読むことができ
る。

【００２０】１９は固定子１の振動によって回転または
移動する部材と供に回転するパルス板で、このパルス板
１９は所定間隔の透光パターンが配されている。２０は
発光光源及びフォトトランジスタを含むフォトリフレク
タで、パルス板１９の回転により透光パターンがフォト
リフレクター２０を通過するごとに出力を形成し、パル
ス板１９の回転量に応じた信号を形成する。２１はコン
パレターで、コンパレータ２１はフォトリフレクター２
０の出力信号をデジタルレベルに変換している。

【００２１】２２はコンパレータ２１の出力をクロック
入力とするアップ／ダウンカウンタで、カウンタ２２の
リセット端子はＣＰＵ２の出力ポートＰ５に、カウンタ
２２のアップ／ダウン制御端子は出力ポートＰ６に、カ
ウント許可／禁止制御端子は出力ポートＰ７に接続され
ている。また、カウンタ２２の出力端子はＣＰＵ２の入
力ポートＰ８に接続されている。カウンタ２２はパルス
板１９の回転量をその出力パルス数の変換するためのも
のである。

【００２２】コンパレータ２１の出力信号はカウンタ２
２のクロック端子に接続されると供に、ＣＰＵ２の割り
込み入力端子Ｐ９にも接続されている。

【００２３】２３は基準クロックを出力するためのクロ
ック発生回路、２４はアップカウンタである。アップカ
ウンタ２４のクロック入力端子はクロック発生回路２３
に接続され、カウンタ２４のリセット端子はＣＰＵ２の
出力ポートＰ１０に、カウンタ２４のカウント許可／禁
止制御端子は出力ポートＰ１１に接続されている。ま
た、カウンタ２４の出力端子はＣＰＵ２の入力ポートＰ
１２に接続されている。

【００２４】カウンタ２４は振動波（振動型）モータ１
を駆動中に入力ポートＰ９に割り込みが発生する度にポ
ートＰ１２よりカウンタ値を入力、さらにポートＰ１０
でカウンタ２４をリセットすることで、コンパレータ２
１から出力されるパルス信号のエッジから次のエッジま
での時間をクロック発生回路２３のクロック数で得るた
めのものである。

【００２５】図３は本実施例で用いている振動波（振動
型）モータの周波数と回転数および駆動電極１−１に対
するモニタ電極１−３の位相遅れ量（以下、位相差と記
す）の関係を示したものである。横軸に周波数、縦軸に
回転数および位相差をとっている。図３より周波数を高
周波側から低周波側にスイープさせてやると、ある周波
数で起動しはじめ、さらに低周波側にスイープすると徐
々に回転数があがり、振動波（振動型）モータの共振周
波数よりさらに低周波となると、急激に回転数が低下す
る。一方、図３より位相差は周波数を低周波側へスイー
プするほど小さくなるので、この特性より加速時すなわ
ち低周波側へスイープ時、位相差を監視してやり、共振
周波数での位相差をより位相差が大きい範囲内で周波数
をスイープしてあげれば前記のような急激な回転数の低
下を防ぐ事ができる。本実施例では共振周波数での位相
差をθ０，また共振周波数より所定量高周波側での位相
差をθＡとし、駆動中の位相差がθ０より小さい時は、
駆動速度によらず周波数を上げ、また、位相差がθＡと
θ０の間にある時は加速の為の周波数低下を禁止するこ
とで、急激な回転数の低下を防いでいる。

【００２６】ところで、振動波モータにより駆動される
部材に大きな負荷等がかかり周波数数をスイープしても
駆動できない場合がある。この時はパルス板１９が回転
しないので、フォトリフレクター２０から信号が出力さ
れない。したがって、コンパレータ２１のパルス出力の
変化が所定時間なかった時には駆動不能と判断でき、振
動波モータ１への通電を切ることで無駄な電力を消費し
ないで済む。

【００２７】このときの駆動不能判定時間（以下、Ｔ０
と記す）は、電圧制御の直流モータ等ではフルパワー供
給状態でＴ０を設定しておけば良いが、周波数で制御さ
れる振動波モータでは共振周波数が環境等により変化す
るので、前述したような急激な回転数の低下する周波数
が特定できない。よって、駆動不能判定時間は現在振動
波モータに印加中の周波数が実際に十分駆動出来得る周
波数なのかによって変えてやる必要がある。すなわち本
来十分駆動可能な周波数であれば駆動不能判定時間Ｔ０
の判定ができ、そうでなければ、十分駆動可能な周波数
までスイープしてから駆動不能判定時間Ｔ０の判定をす
る必要がある。本実施例では、十分駆動可能な周波数で
あるかどうかを駆動電極１−１に対するモニタ電極１−
３の位相遅れ量（位相差）が図３のθＡより小さいかど
うかをもって判別している。

【００２８】ＣＰＵ２の持つメモリについて説明する。
メモリＤＲＶ＿ＤＡＴＡは目標駆動量をあらわし、目標
駆動量ＤＲＶ＿ＤＡＴＡの内容とカウンタ２２のカウン
ト値が一致した位置で振動波モータを停止させる。メモ
リＤＲＶ＿ＲＥＭＥは駆動残量を示し、駆動残量ＤＲＶ
＿ＲＥＭＥは目標駆動量ＤＥＶ＿ＤＡＴＡとカウンタ２
２のカウント値の差で表される。メモリＤＲＶ＿ＳＰＥ
Ｄは目標駆動速度を示し、目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥ
Ｄはコンパレータ２１の出力パルスのパルス間隔、すな
わちカウンタ２４のカウント値で表され、本実施例にお
けるシステムでは、各駆動残量ごとにＤＲＶ＿ＳＰＥＤ
が設定されている。メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯは現駆動残
量ＤＲＶ＿ＲＥＭＥに対応した目標駆動速度ＤＲＶ＿Ｄ
ＰＥＤの内容を格納するためのものである。メモリＤＲ
Ｖ＿ＴＯＵＴは駆動不能と判定するカウンタ２４のカウ
ント値で、カウンタ２４のカウント値がＤＥＶ＿ＴＯＵ
Ｔより大きい時、駆動不能と判断し振動波モータへの通
電を切る。

【００２９】図４および図５はそれぞれＣＰＵ２の動作
を説明するメインルーチンと割り込みルーチンのフロー
チャートである。図４より、ステップごとに説明する。

【００３０】ステップ５０：最初に各出力ポートをロウ
レベルに、またメモリＤＲＶ＿ＤＳＰＤＯ・ＤＲＶ＿Ｔ
ＯＵＴを零に初期化する。

【００３１】ステップ５１：振動波モータの駆動方向を
設定する。すなわち、振動波モータを時計回りの方向に
回転させる時は出力ポートＰ２にロウレベルを、逆に反
時計回りの方向に回転させる時はＰ２をハイレベルを出
力する。

【００３２】ステップ５２：出力ポートＰ５にハイレベ
ルを出力し、パルス板１９の回転量を示すカウンタ２２
の出力をクリアする。

【００３３】ステップ５３：カウンタ２２をアップカウ
ンタにするか、ダウンカウンタにするかを出力ポートＰ
６で設定する。本実施例では、振動波モータを時計回り
の方向に回転させるときはＰ６にハイレベルを出力して
アップカウンタとし、逆に反時計回りの方向に回転させ
る時はＰ６にロウレベルを出力してダウンカウンタとす
る。

【００３４】ステップ５４：出力ポートＰ５をロウレベ
ル、またＰ７をハイレベルにしてカウンタ２２のカウン
トを許可する。

【００３５】ステップ５５：出力ポートＰ３にハイレベ
ルを出力して振動波モータに通電を開始する。

【００３６】ステップ５６：振動波モータへの通電を開
始したので出力ポートＰ１０をロウレベルに、またＰ１
１をハイレベルにしてカウンタ２４のカウントを許可す
る。

【００３７】ステップ５８：目標駆動量ＤＲＶ＿ＤＡＴ
Ａおよびカウンタ２２のカウント値から駆動残量を計算
し、メモリＤＲＶ＿ＲＥＭＥに格納する。

【００３８】ステップ５９：駆動残量ＤＥＶ＿ＲＥＭＥ
が零ならば駆動終了なので、ステップ６９へ進む。

【００３９】ステップ６０：入力ポートＰ４よりカウン
タ１８のカウント値、すなわち位相差を読みθ０と比較
する。比較結果、θ０より小さければステップ６１にて
周波数を高周波側にずらす。位相差がθ０より小さくな
ければステップ６３に進む。

【００４０】ステップ６１：現在ポート１より出力され
ているデータを−１し、駆動周波数を高周波側にずらし
ステップ６６へ進む。

【００４１】ステップ６２：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭＥ
に対応する目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥＤを読みだし、
メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯに格納す。

【００４２】ステップ６３：メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯと
実際の現在のパルス間隔を示すカウンタ２４のカウント
値を比較し、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが小さければ、目
標に対して実際が遅いのでステップ６４へ進み、加速の
ための処理を行う。また、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが大
きければステップ６７へ進む。

【００４３】ステップ６４：ステップ６３にて目標速度
に対して実際の速度が遅いので加速する必要があるが、
図３の特性図で示した様に位相差がθＡより小さい時は
共振周波数に近いので周波数を変えずステップ６６へ進
む。また、位相差がθＡより小さくなかったら共振周波
数までまだ余裕があるのでステップ６５へ進み、加速を
実行する。

【００４４】ステップ６５：ポートＰ１に出力されてい
るデータを＋１し、周波数を下げて加速した後、ステッ
プ６７へ進む。

【００４５】ステップ６６：位相差がθ０よりも小さ
い、またはθＡより小さいので、振動波モータとしては
十分駆動できる周波数であるので、メモリＤＲＶ＿ＴＯ
ＵＴに駆動不能判定時間Ｔ０を格納する。

【００４６】ステップ６７：ステップ５０にてメモリＤ
ＲＶ＿ＴＯＵＴは０に初期化されるが、一度でも位相差
がθ０よりも小さい、またはθＡより小さくなると、メ
モリＤＲＶ＿ＴＯＵＴには駆動不能判定時間Ｔ０が格納
される。もし、ＤＲＶ＿ＴＯＵＴが０ならば、振動波モ
ータはまだ十分に駆動できる周波数に達していないので
駆動不能は行わずステップ５８へ戻る。

【００４７】ステップ６８：メモリＤＲＶ＿ＴＯＵＴと
パルス間隔を示すカウンタ２４のカウント値を比較し、
ＤＲＶ＿ＴＯＵＴのほうが小さければ、駆動不能と判断
し、ステップ６９へ進む。ＤＲＶ＿ＴＯＵＴのほうが小
さくなければステップ５８へ戻る。

【００４８】ステップ６９：目標駆動量に到達したか、
駆動不能と判定されたので、Ｐ３をロウレベルにして振
動波モータへの通電を終了する。

【００４９】図５は入力ポートＰ９に立ち上がりエッジ
が入力され割り込みが発生した時に実行される割り込み
ルーチンを説明するためのフローチャートである。

【００５０】ステップ７０：目標駆動量ＤＲＶ＿ＤＡＴ
Ａおよびカウンタ２２のカウント値から駆動残量を計算
し、メモリＤＲＶ＿ＲＥＭＥに格納する。

【００５１】ステップ７１：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭＥ
に対応する目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥＤを読みだし、
メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯに格納する。

【００５２】ステップ７２：メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯと
実際の現在のパルス間隔を示すカウンタ２４のカウント
値を比較し、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが大きければ、目
標に対して実際が速いのでステップ７３へ進み、減速の
ための処理を行う。また、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが小
さければステップ７４へ進む。

【００５３】ステップ７３：ポートＰ１に出力されてい
るデータを−１し、周波数を上げて減速する。

【００５４】ステップ７４：出力ポートＰ１０にハイレ
ベルを出力し、その後ロウレベルを出力して、次のパル
ス間隔測定のためにカウンタ２４をクリアし、割り込み
ルーチンを終了する。

【００５５】以上述べてきたように、位相差が共振周波
数より所定量高周波側のθＡより大きい時は、振動波モ
ータがまだ十分駆動できる周波数に達していないので、
速度が遅い場合は周波数をさらに下げてより電力の入る
様にし、位相差がθＡより小さくなったら、これ以上周
波数を下げると回転数が急激に低下するおそれがあるの
で、周波数を保持して、駆動不能判定時間Ｔ０時間経過
したら駆動不能と判断する。

【００５６】第２の実施例について図６の構成図、図７
および図８のフローチャートを用いて説明する。なお、
図６の構成図中、図１と同様な構成部分については同一
の番号を付し、詳細な説明は省略する。図６で３０はマ
イクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと記す）で、Ｐ１・
Ｐ２・Ｐ３・Ｐ５・Ｐ６・Ｐ７・Ｐ９・Ｐ１０・Ｐ１１
は出力ポート、Ｐ４・Ｐ８・Ｐ１２は入力ポート、また
Ｐ９は入力ポートで入力信号の立ち上がりエッジで割り
込みを発生する。

【００５７】続いて、図７のフローチャートにてＣＰＵ
３０の動作を説明する。

【００５８】ステップ８０：最初に各出力ポートをロウ
レベルに、またメモリＤＲＶ＿ＤＳＰＤＯ・ＤＲＶ＿Ｔ
ＯＵＴを零に初期化する。

【００５９】ステップ８１：振動波モータの駆動方向を
設定する。すなわち、振動波モータを時計回りの方向に
回転させる時は出力ポートＰ２にロウレベルを、逆に反
時計回りの方向に回転させる時はＰ２にハイレベルを出
力する。

【００６０】ステップ８２：出力ポートＰ５にハイレベ
ルを出力し、パルス板１９の回転量を示すカウンタ２２
の出力をクリアする。

【００６１】ステップ８３：カウンタ２２をアップカウ
ンタにするか、ダウンカウンタにするかを出力ポートＰ
６で設定する。本実施例では、振動波モータを時計回り
の方向に回転させるときはＰ６にハイレベルを出力して
アップカウンタとし、逆に反時計回りの方向に回転させ
る時はＰ６にロウレベルを出力してダウンカウンタとす
る。

【００６２】ステップ８４：出力ポートＰ５をロウレベ
ル、またＰ７をハイレベルにしてカウンタ２２のカウン
トを許可する。

【００６３】ステップ８５：メモリＤＲＶ＿ＴＯＵＴに
駆動不能判定時間Ｔ１を格納する。

【００６４】ステップ８６：出力ポートＰ３にハイレベ
ルを出力して振動波モータに通電を開始する。

【００６５】ステップ８７：振動波モータへの通電を開
始したので出力ポートＰ１０をロウレベルに、またＰ１
１をハイレベルにしてカウンタ２４のカウントを許可す
る。

【００６６】ステップ８８：目標駆動量ＤＲＶ＿ＤＡＴ
Ａおよびカウンタ２２のカウント値から駆動残量を計算
し、メモリＤＲＶ＿ＲＥＭＥに格納する。

【００６７】ステップ８９：駆動残量ＤＥＶ＿ＲＥＭＥ
が零ならば駆動終了なので、ステップ９９へ進む。

【００６８】ステップ９０：入力ポートＰ４よりカウン
タ１８のカウント値、すなわち位相差を読みθ０と比較
する。比較結果、φ０より小さければステップ９１にて
周波数を高周波側にずらす、位相差がθ０より小さくな
ければステップ９２に進む。

【００６９】ステップ９１：現在ポートＰ１より出力さ
れているデータを−１し、駆動周波数を高周波側にずら
してステップ９６へ進む。

【００７０】ステップ９２：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭＥ
に対応する目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥＤを読みだし、
メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯに格納する。

【００７１】ステップ９３：メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯと
実際の現在のパルス間隔を示すカウンタ２４のカウント
値を比較し、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが小さければ、目
標に対して実際が遅いのでステップ９４へ進み、加速の
ための処理を行う。また、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが大
きければステップ９７へ進む。

【００７２】ステップ９４：ステップ９３にて目標速度
に対して実際の速度が遅いので加速する必要があるが、
図３の特性図で示した様に位相差がθＡより小さい時は
共振周波数に近いので周波数を変えずステップ９６へ進
む。また、位相差がθＡより小さくなかったら共振周波
数までまだ余裕があるのでステップ９５へ進み、加速を
実行する。

【００７３】ステップ９５：ポートＰ１に出力されてい
るデータを＋１し、周波数を下げて加速した後、ステッ
プ９７へ進む。

【００７４】ステップ９６：位相差がθ０よりも小さ
い、またはθＡより小さいので、振動波モータとしては
十分駆動できる周波数であるので、メモリＤＲＶ＿ＴＯ
ＵＴに駆動不能判定時間Ｔ２を格納する（Ｔ₁＞Ｔ₂）。

【００７５】ステップ９７：ステップ８５にてメモリＤ
ＲＶ＿ＴＯＵＴには駆動不能判定時間Ｔ１が格納される
が、一度でも位相差がθ０よりも小さい、またはθＡよ
り小さくなると、メモリＤＲＶ＿ＴＯＵＴには駆動不能
判定時間Ｔ２が格納されている。メモリＤＲＶ＿ＴＯＵ
Ｔとパルス間隔を示すカウンタ２４のカウント値を比較
し、ＤＲＶ＿ＴＯＵＴのほうが小さければ、駆動不能と
判断し、ステップ９８へ進む。ＤＲＶ＿ＴＯＵＴのほう
が小さくなければステップ８８へ戻る。

【００７６】ステップ９８：目標駆動量に到達したか、
駆動不能と判定されたので、Ｐ３をロウレベルにして振
動波モータへの通電を終了する。

【００７７】図８は入力ポートＰ９に立ち上がりエッジ
が入力され割り込みが発生した時に実行される割り込み
ルーチンを説明するためのフローチャートである。

【００７８】ステップ１００：目標駆動量ＤＲＶ＿ＤＡ
ＴＡおよびカウンタ２２のカウント値から駆動残量を計
算し、メモリＤＲＶ＿ＲＥＭＥに格納する。

【００７９】ステップ１０１：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭ
Ｅに対応する目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥＤを読みだ
し、メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯに格納する。

【００８０】ステップ１０２：メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯ
と実際の現在のパルス間隔を示すカウンタ２４のカウン
ト値を比較し、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが大きければ、
目標に対して実際が速いのでステップ１０３へ進み、減
速のための処理を行う。また、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほう
が小さければステップ１０４へ進む。

【００８１】ステップ１０３：ポートＰ１に出力されて
いるデータを−１し、周波数を上げて減速する。

【００８２】ステップ１０４：出力ポートＰ１０にハイ
レベルを出力し、その後ロウレベルを出力して、次のパ
ルス間隔測定のためにカウンタ２４をクリアし、割り込
みルーチンを終了する。

【００８３】以上述べてきたように、第２の実施例で
は、位相差がθＡより小さくなったら、これ以上周波数
を下げると回転数が急激に低下するおそれがあるので、
周波数を保持して、駆動不能判定時間Ｔ２にて駆動不能
を判定し、位相差が共振周波数より所定量低周波側のθ
Ａより大きい時は、振動波モータがまだ十分駆動できる
周波数に達していないので、駆動不能判定時間は前記Ｔ
２時間より長いＴ１時間として駆動不能判定を行う。こ
のように位相差がθＡより大きいときも駆動不能判定時
間を設定しておくことで、事故によって駆動状態検知手
段、すなわち位相差が正しく出力されていなくても通電
が切れないといった事態が回避できる。

【００８４】第３の実施例について図９の構成図、図１
０および図１１のフローチャートを用いて説明する。な
お、図８の構成中、図１と同様な構成部分については同
一の番号を付し、詳細な説明は省略する。図９で３１は
マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと記す）で、Ｐ１
・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ５・Ｐ６・Ｐ７・Ｐ１０・Ｐ１１は出
力ポート、Ｐ４・Ｐ８・Ｐ１２は入力ポート、またＰ９
は入力ポートで入力信号の立ち上がりエッジで割り込み
を発生する。

【００８５】続いて、図１０のフローチャートにてＣＰ
Ｕ３１の動作を説明する。

【００８６】ステップ１１０：最初に各出力ポートをロ
ウレベルに、またメモリＤＲＶ＿ＤＳＰＤＯ・ＤＲＶ＿
ＴＯＵＴを零に初期化する。

【００８７】ステップ１１１：振動波モータの駆動方向
を設定する。すなわち、振動波モータを時計回りの方向
に回転させる時は出力ポートＰ２にロウレベルを、逆に
反時計回りの方向に回転させる時はＰ２にハイレベルを
出力する。

【００８８】ステップ１１２：出力ポートＰ５にハイレ
ベルを出力し、パルス板１９の回転量を示すカウンタ２
２の出力をクリアする。

【００８９】ステップ１１３：カウンタ２２をアップカ
ウンタにするか、ダウンカウンタにするかを出力ポート
Ｐ６で設定する。本実施例では、振動波モータを時計回
りの方向に回転させるときはＰ６にハイレベルを出力し
てアップカウンタとし、逆に反時計回りの方向に回転さ
せる時はＰ６にロウレベルを出力してダウンカウンタと
する。

【００９０】ステップ１１４：出力ポートＰ５をロウレ
ベル、またＰ７をハイレベルにしてカウンタ２２のカウ
ントを許可する。

【００９１】ステップ１１５：メモリＤＲＶ＿ＴＯＵＴ
に駆動不能判定時間Ｔ３を格納する。

【００９２】ステップ１１６：出力ポートＰ３にハイレ
ベルを出力して振動波モータに通電を開始する。

【００９３】ステップ１１７：振動波モータへの通電を
開始したので出力ポートＰ１０をロウレベルに、またＰ
１１をハイレベルにしてカウンタ２４のカウントを許可
する。

【００９４】ステップ１１８：パルス板１９の回転量を
示すカウンタ２２のカウント値の絶対値が所定値（以
下、Ｐ０と記す）以上かとうかを調べ、Ｐ０以上ならば
一度が駆動されたとみなし、ステップ１１９へ進む。ま
た、カウンタ２２のカウント値の絶対値がＰ０未満なら
十分駆動されていないとみなし、ステップ１２１へ進
む。

【００９５】ステップ１１９：メモリＤＲＶ＿ＴＯＵＴ
に格納されている駆動不能判定時間がＴ３なら位相差は
θＡより大きいのでステップ１２０へ進む。ＤＲＶ＿Ｔ
ＯＵＴに格納されている駆動不能判定時間がＴ３でなけ
れば、ステップ１２１へ進む。

【００９６】ステップ１２０：ここでは、位相差はθＡ
よりも大きい駆動が確認されたので、ＤＲＶ＿ＴＯＵＴ
の内容をＴ４時間に書き換える（Ｔ₃＞Ｔ₄）。

【００９７】ステップ１２１：目標駆動量ＤＲＶ＿ＤＡ
ＴＡおよびカウンタ２２のカウント値から駆動残量を計
算し、メモリＤＲＶ＿ＲＥＭＥに格納する。

【００９８】ステップ１２２：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭ
Ｅが零ならば駆動終了なので、ステップ１３１へ進む。

【００９９】ステップ１２３：入力ポートＰ４よりカウ
ンタ１８のカウント値、すなわち位相差を読みθ０と比
較する。比較結果、φ０より小さければステップ１２４
にて周波数を高周波側にずらす、位相差がθ０より小さ
くなければステップ１２５に進む。

【０１００】ステップ１２４１：現在ポートＰ１より出
力されているデータを−１し、駆動周波数を高周波側に
ずらしてステップ１２９へ進む。

【０１０１】ステップ１２５：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭ
Ｅに対応する目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥＤを読みだ
し、メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯに格納する。

【０１０２】ステップ１２６：メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯ
と実際の現在のパルス間隔を示すカウンタ２４のカウン
ト値を比較し、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが小さければ、
目標に対して実際が遅いのでステップ１２７へ進み、加
速のための処理を行う。また、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほう
が大きければステップ１３０へ進む。

【０１０３】ステップ１２７：ステップ１２６にて目標
速度に対して実際の速度が遅いので加速する必要がある
が、図３の特性図で示した様に位相差がθＡより小さい
時は共振周波数に近いので周波数を変えずステップ１２
９へ進む。また、位相差がθＡより小さくなかったら共
振周波数までまだ余裕があるのでステップ１２８へ進
み、加速を実行する。

【０１０４】ステップ１２８：ポートＰ１に出力されて
いるデータを＋１し、周波数を下げて加速した後、ステ
ップ１３０へ進む。

【０１０５】ステップ１２９：位相差がθ０よりも小さ
い、またはθＡより小さいので、振動波モータとしては
十分駆動できる周波数であるので、メモリＤＲＶ＿ＴＯ
ＵＴに駆動不能判定時間Ｔ５を格納する（Ｔ₄＞Ｔ₅）。

【０１０６】ステップ１３０：メモリＤＲＶ＿ＴＯＵＴ
に格納されている駆動不能判定時間とパルス間隔を示す
カウンタ２４のカウント値を比較し、ＤＲＶ＿ＴＯＵＴ
のほうが小さければ、駆動不能と判断し、ステップ１３
１へ進む。ＤＲＶ＿ＴＯＵＴのほうが小さくなければス
テップ１１８へ戻る。

【０１０７】ステップ１３１：目標駆動量に到達した
か、駆動不能と判定されたので、Ｐ３をロウレベルにし
て振動波モータへの通電を終了する。

【０１０８】図１１は入力ポートＰ９に立ち上がりエッ
ジが入力され割り込みが発生した時に実行される割り込
みルーチンを説明するためのフローチャートである。

【０１０９】ステップ１４０：目標駆動量ＤＲＶ＿ＤＡ
ＴＡおよびカウンタ２２のカウント値から駆動残量を計
算し、メモリＤＲＶ＿ＲＥＭＥに格納する。

【０１１０】ステップ１４１：駆動残量ＤＲＶ＿ＲＥＭ
Ｅに対応する目標駆動速度ＤＲＶ＿ＳＰＥＤを読みだ
し、メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯに格納する。

【０１１１】ステップ１４２：メモリＤＲＶ＿ＳＰＤＯ
と実際の現在のパルス間隔を示すカウンタ２４のカウン
ト値を比較し、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほうが大きければ、
目標に対して実際が速いのでステップ１４３へ進み、減
速のための処理を行う。また、ＤＲＶ＿ＳＰＤＯのほう
が小さければステップ１４４へ進む。

【０１１２】ステップ１４３：ポートＰ１に出力されて
いるデータを−１し、周波数を上げて減速する。

【０１１３】ステップ１４４：出力ポートＰ１０にハイ
レベルを出力し、その後ロウレベルを出力して、次のパ
ルス間隔測定のためにカウンタ２４をクリアし、割り込
みルーチンを終了する。

【０１１４】以上述べてきたように、第３の実施例で
は、位相差がθＡより小さくなったら、これ以上周波数
を下げると回転数が急激に低下するおそれがあるので、
周波数を保持して、駆動不能判定時間Ｔ５にて駆動不能
を判定し、位相差が共振周波数より所定量低周波側のθ
Ａより大きい時は、振動波モータが一度でも駆動してい
たら前記Ｔ５時間より短くないＴ４時間として駆動不能
判定を行い、まだ全く駆動できていない時は前記Ｔ４時
間より長いＴ３時間で駆動不能判定を行う。このように
位相差がθＡより大きい場合でも、一旦駆動されていた
時と全く駆動されていない時で駆動不能判定時間を変え
ることでより適切な駆動不能判定ができる。

【０１１５】尚、上記各実施例において、用いられるモ
ータとしては固定子（振動体）の振動にてローターを駆
動する型式のものでもよいし、接触物に対してモータ自
体が移動する型式でもよい。更にモータの駆動力にて移
動させられる対象は振動体の振動力にてローターを介せ
ずに直接に給送される紙等の部材も含まれるものであ
る。

【０１１６】

【発明の効果】本出願に係わる第１の発明の効果は、駆
動不能であるか否かの判定を振動波モータの振動状態検
出手段からの出力により共振に近く十分駆動出来得る周
波数になったら行うことで、確実な駆動不能の判定がで
きる振動波モータの駆動装置を提供するものである。

【０１１７】本出願に係わる本発明の他の効果は、第１
の発明の駆動不能判定手段として、駆動量検出手段から
の出力変化の時間間隔を用いることで、特に別回路を追
加する事なく簡単な振動波モータ駆動装置を提供するも
のである。

【０１１８】本出願に係わる本発明の他の効果は、駆動
不能であるか否かの判定を振動波モータの振動状態検出
手段からの出力により共振に近く十分駆動出来得る周波
数になったら行うと供に、事故等により駆動状態検出手
段からの出力が異常値を示しても、駆動不能判定ができ
るような振動波駆動装置を提供するものである。

【０１１９】本出願に係わる本発明の効果（第２発明の
効果）は、駆動不能であるか否かの判定基準を振動波モ
ータの振動状態検出手段からの出力のより共振に近く十
分駆動出来得る周波数の時と、最初から駆動できない時
と一度でも駆動できた時等の駆動状態に応じて切り替え
たので、より電力の無駄のない適切な振動波駆動装置を
提供することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動型モータ装置の第１の実施例
を示す回路図である。

【図２】図１実施例の動作を説明するための波形図であ
る。

【図３】振動型モータの特性を示す特性図である。

【図４】図１実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図５】図４とともに図１実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図６】本発明に係る振動型モータ装置の第２の実施例
を示す回路図である。

【図７】図６実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図８】図７とともに図６実施例の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図９】本発明に係る振動型モータ装置の第３の実施例
を示す回路図である。

【図１０】図９実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図１１】図１０とともに図９実施例の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

１固定子２、３０、３１コンピューター１６位相比較回路２２、２４カウンター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子に周波信
号を印加して振動体を励振させ駆動力を得る振動型モー
ター装置において、該モーター装置の駆動力によりモーター装置と相対的に
駆動される部材の駆動状態を検知する駆動状態検知手段
と、該駆動状態検知手段による検知結果に基づいて駆動
不能が否か判定する判定手段と、前記モーター装置の振
動状態を検知する振動状態検知手段と、該振動状態検知
手段にて検知されたモーター装置の振動状態に応じて前
記判定手段の作動不作動を制御する制御手段を設けたこ
とを特徴とする振動型モーター装置。
【請求項２】前記振動状態検知手段はモーター装置が
共振側の周波数で駆動されているか又は共振から離れた
周波数で駆動されているか否かを検知すると共に前記制
御手段は共振側の周波数で駆動されていると検知された
際に前記判定手段を作動させる請求項１に記載の振動型
モーター装置。
【請求項３】前記判定手段は所定時間前記部材が非駆
動状態のまま保持されている時駆動不能と判定する請求
項１又は２に記載の振動型モーター装置。
【請求項４】電気−機械エネルギー変換素子に周波信
号を印加して振動体を励振させ駆動力を得る振動型モー
ター装置において、該モーター装置の駆動力によりモーター装置と相対的に
駆動される部材の駆動状態を検知する駆動状態検知手段
と、該駆動状態検知手段による検知結果に基づいて駆動
不能が否か判定する判定手段と、前記モーター装置の振
動状態を検知する振動状態検知手段と、該振動状態検知
手段にて検知されたモーター装置の振動状態に応じて前
記判定手段による駆動不能判定基準を変更する変更手段
を設けたことを特徴とする振動型モーター装置。
【請求項５】前記振動状態検知手段はモーター装置が
共振側の周波数で駆動されているか又は共振から離れた
周波数で駆動されているか否かを検知するとともに前記
変更手段は共振側の周波数で駆動されていると検知され
た際に前記判定基準を低い第１の基準に設定し、共振か
ら離れた周波数で駆動されていると検知された際に前記
判定基準を高い第２の基準に設定する請求項４に記載の
振動型モーター装置。
【請求項６】前記判定手段は前記第１の基準が設定さ
れている時第１時間の間前記部材が非駆動状態のまま保
持されている時駆動不能と判定し、前記第２の基準が設
定されている時第１時間よりも長い第２時間の間前記部
材が非駆動状態のまま保持されている時駆動不能と判定
する請求項５に記載の振動型モーター装置。
【請求項７】振動型モータの駆動状態を検知して、振
動波モータが共振または共振付近の駆動状態にあるか否
かを出力する駆動状態検知手段と、振動波モータによっ
て駆動される部材の駆動量を検出する駆動量検出手段
と、振動波モータによる駆動不能を判定する駆動不能判
別手段とを有する振動波モータ駆動装置において、駆動不能判別手段は、前記駆動状態検出手段の出力およ
び駆動量検出手段の出力に応じて、駆動不能判定基準を
切り替える事を特徴とした振動波モータ駆動装置。
【請求項８】前記、駆動不能判定手段は駆動量検出手
段からの出力が所定時間変化しなかった時、駆動不能と
判断し、前記所定時間は駆動状態検知手段の出力が振動
波モータが共振または共振付近の駆動状態にある時は第
１の時間に、また駆動状態検知手段からの出力が振動波
モータが共振または共振付近の駆動状態にない時には駆
動量検出手段の出力が所定値以下なら第１の時間より短
くない第２の時間に、駆動量検出手段の出力が所定値以
下でなかったら第２の時間よりも短い第３の時間に切り
替える請求項７に記載の振動波モータ駆動装置。
【請求項９】前記周波信号の周波数を第１の周波数か
ら共振周波数方向の第２の周波数との間でシフトする周
波数シフト手段が設けられ、前記振動状態検知手段にて
共振から離れた周波数で駆動されていると検知されてい
る時にはシフト手段による周波数のシフト動作中に前記
判定手段を作動させ一方、前記検知手段にて共振側の周
波数で駆動されていると検知されている時はシフト手段
による周波数シフトを中止している状態で前記判定手段
を作動させる請求項５及び請求項６に記載の振動型モー
ター装置。