CN101951214A - 步进电动机的励磁电流切换方法和励磁电流切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及励磁电流切换方法和励磁电流切换装置，能够大幅度地抑制步进电动机停止时的衰减振动的不均。励磁电流切换装置(100)具备：控制器(11)、指令脉冲发生器(12)、电动机驱动器(13)、和同步电路(15)。在驱动机构(34)内设置同步电路(15)，与励磁电流(A)的上升同步地生成指令脉冲信号(22)，将指令脉冲信号(22)的上升作为起点设定起动期间(T1)，因此总是能够在起动期间(T1)内将至开始励磁电流(AB)的生成为止的间隔作为一定。因此，起动、加速和减速的各期间内的励磁电流的总量分别变为一定，能够大幅度抑制步进电动机停止时的衰减振动的不均。

Description

步进电动机的励磁电流切换方法和励磁电流切换装置

技术领域

本发明涉及通过以决定了的顺序切换在多个线圈中流过的励磁电流而被旋转驱动的步进电动机的励磁电流切换方法以及励磁电流切换装置。

背景技术

步进电动机是与脉冲功率同步地进行工作的同步电动机，其运动量(旋转角度)与驱动脉冲的数量成比例。因此，与数字控制电路的配合良好，能够通过简易的电路结构实现正确的位置决定。

这种步进电动机例如为了对编带(taping)装置的搬送工作台进行位置决定而使用，该编带装置进行电容器等的片式电子部件(以下，称为工件)的编带。图6是表示现有的编带装置30的一个例子的平面图。图6的编带装置30具备：工作台底座31、搬送工作台32、工件收纳孔33、驱动机构34、中心轴35、直线送料器36、分离供给部37、第一检查部38、第一排出部39、第二检查部40、第二排出部41、插入部42、带式载体43、和空腔44。

搬送工作台32是圆形的工作台，水平地设置在工作台底座31上。沿着搬送工作台32的周缘部以一定间隔设置有多个工件收纳孔33。各工件收纳孔33朝向搬送工作台32的外周开孔，能够收纳长方体形状的工件。搬送工作台32按工件收纳孔33的间隔的每一个间歇地被旋转驱动。

搬送工作台32以在间歇旋转时在工件收纳孔33内的工件不会由于离心力向外侧飞出的方式，除了分离供给部37的附近，在搬送工作台32的周围设置有未图示的保护壁。

在分离供给部37连接有直线送料器36。该直线送料器36依次将工件送入分离供给部37。第一检查部38、第一排出部39、第二检查部40、以及第二排出部41沿着搬送工作台32的周缘部依次配置。带式载体43配置在插入部42的下侧。在带式载体43上以一定间隔设置有空腔44，经由插入部42在空腔44中依次收纳工件。

接着，使用图6概略地说明现有的编带装置30的工作。工件从未图示的零件送料器被投入直线送料器(parts feeder)36。被投入的工件一边振动一边在直线送料器36内呈一列被搬送，到达分离供给部37。分离供给部37将工件一个一个地收纳到被旋转驱动的搬送工作台32的各工件收纳孔33。驱动机构34将搬送工作台32的中心轴35作为基准，顺时针(图6的箭头F的方向)地使搬送工作台32间歇旋转。

在工件收纳孔33中收纳的各工件通过搬送工作台32的间歇旋转而被搬送，依次到达第一检查部38。在第一检查部38中进行第一检查。在第一检查中判断为不良的工件当通过间歇旋转到达第一排出部39时，被排出到外部。另一方面，在第一检查中被判断为良品的工件通过间歇旋转而通过第一排出部39，到达第二检查部40。

在第二检查部40中，进行第二检查。在第二检查中判断为不良的工件当通过间歇旋转到达第二排出部41时，被排出到外部。另一方面，在第二检查中被判断为良品的工件通过间歇旋转而通过第二排出部41，到达插入部42。插入部42将各工件一个一个地依次插入空腔44。

为了使上述搬送工作台32间歇旋转，能够使用步进电动机。图7是表示2相步进电动机(以下，仅称为电动机)70的一个例子的立体图，图8(a)是图7的电动机70的平面图。如图7所示，电动机70具备：转子71，具有上部转子71a和下部转子71b；以及轴72，贯通转子71。上部转子71a具有被磁化为S极的齿51a～65a，下部转子71b具有被磁化为N极的齿51b～65b。

上部转子71a的齿51a～65a，和下部转子71b的齿51b～65b错开1/2间距而相互不同地配置。例如，下部转子71b的齿51b配置在上部转子71a的齿51a和52a之间。再有，在图7中，图示了上部和下部转子71a、71b分别具备15个齿的例子，但齿的数量也可以是任意的。齿的数量越多，电动机70的间歇旋转角度变小。

此外，如图8(a)所示，与转子71相向地配置有定子73a、73b(图7中未图示)。在定子73a的表面卷绕有线圈74a、74a’。线圈74a的一端连接于端子A，另一端连接于共同端子COM_A。线圈74a’的一端连接于端子A’，另一端连接于共同端子COM_A。

在以下，将从线圈74a的端子A朝向共同端子COM_A流过的电流表现为励磁电流A，将从线圈74a’的端子A’朝向共同端子COM_A流过的电流表现为励磁电流A’。励磁电流A和A’的电流的方向彼此相反。

同样地，在定子73b的表面卷绕有线圈74b、74b’。线圈74b的一端连接于端子B，另一端连接于共同端子COM_B。线圈74b’的一端连接于端子B’，另一端连接于共同端子COM_B。

在以下，将从线圈74b的端子B朝向共同端子COM_B流过的电流表现为励磁电流B，将从线圈74b’的端子B’朝向共同端子COM_B流过的电流表现为励磁电流B’。励磁电流B和B’的电流的方向彼此相反。

图7和图8(a)所示的电动机70在端子AA’间和端子BB’间的2组端子之间连接有线圈74a～74b’，因此被称为2相步进电动机。如后面详细叙述的那样，能够以在这些线圈74a～74b’中依次流过励磁电流AB(同时生成励磁电流A和励磁电流B，以下相同)、A’B、A’B’、AB’这4种励磁电流，即所谓2相励磁方式使转子71间歇旋转。由此，图6所示的编带装置30的搬送工作台32间歇旋转。再有，在本说明书中将一次的量的间歇旋转称为1步的旋转。

图9是表示图6的驱动机构34的内部结构的一个例子的框图。驱动机构34具备：控制器11、指令脉冲发生器121、电动机驱动器13、以及以图7和图8所示的2相电动机70构成的电动机单元14。

控制器11控制电动机70的旋转。更具体地，控制器11为了使搬送工作台32旋转1步，生成开始信号21。开始信号21以从高向低的下降意味着使电动机70起动。

当开始信号21下降时，指令脉冲发生器121以预先决定的时间间隔生成包含4个指令脉冲X1～X4的指令脉冲信号22。该4个指令脉冲信号X1～X4对应于上述4种励磁电流，当指令脉冲信号22从低向高上升时，意味着励磁电流的种类以上述顺序切换。

每当指令脉冲信号22上升时，电动机驱动器13对在电动机单元14内的4个线圈74a～74b’中的、2个线圈中流过的励磁电流以预定顺序切换。

电动机驱动器13和电动机单元14的内部结构如下。图10是表示电动机驱动器13和电动机单元14的内部结构的一个例子的框图。电动机驱动器13具有：电动机驱动器控制电路81、被电动机驱动器控制电路81控制的励磁电流生成电路82a～82b’、开关75a、75b、电流检测电阻76a、76b、电压比较电路92a、92b。电动机单元14具有线圈74a～74b’。

励磁电流生成电路82a～82b’的内部结构和工作相同，因此在以下，针对励磁电流生成电路82a说明其结构和工作。

励磁电流生成电路82a将用于在线圈74a中流过励磁电流A的电压向线圈74a的两端供给。励磁电流生成电路82a具有：开关91a、二极管93a、和开关控制电路94a。开关91a连接于电源端子Vcc(例如100V)和端子A之间。电压比较电路92a对开关75a和电流检测电阻76a的连接点的电压与基准电压Vref进行比较，输出电压比较结果。在二极管93a中，阴极连接于端子A，阳极连接于接地端子。开关控制电路94a对应于电压比较电路92a的输出结果对开关91a进行导通/截止控制。开关75a、91a例如能够以双极晶体管、MOS晶体管来实现。此外，共同端子COM_A经由开关75a和电流检测电阻76a，在励磁电流生成电路82a中连接于接地端子。

当检测到指令脉冲信号22的上升的电动机驱动器控制电路81发出指令，在励磁电流生成电路82a中产生励磁电流A时，首先电压比较电路92a对开关75a和电流检测电阻76a的连接点(以下，仅称为连接点)的电压与基准电压Vref进行比较。在线圈74a中没有流过电流的状态下，连接点的电压比基准电压Vref小。在该情况下，开关控制电路94a将开关91a设定为导通(on)。由此，电源电压Vcc经由开关91a和驱动信号231被供给到端子A，在线圈74a中流过电流。

当电流在线圈74a中流过时，不久连接点的电压变得比基准电压Vref大。在该情况下，开关控制电路94a将开关91a设定为截止(off)。由此，电流不再在线圈74a中流过。这时，端子A的电压变为0V(低)。通过反复该工作，在线圈74a中生成反复进行导通和截止的脉冲状的波形的励磁电流A。将对线圈供给这样的脉冲状的励磁电流的情况称为斩波器控制(chopper control)。在斩波器控制中，通过以短周期反复励磁电流流过的状态和不流过的状态，能够任意地控制在线圈中流过的励磁电流的总量。该总量是在时间上对励磁电流进行积分后的值。

之后，当电动机驱动器控制电路81检测出下一个指令脉冲信号22的上升，发出指令以使励磁电流生成电路82a的励磁电流A停止时，开关91a截止，电流不再在线圈74a中流动。之后，其它的励磁电流生成电路(例如82a’)开始励磁电流的生成。

实际上，电动机驱动器控制电路81在2个励磁电流生成电路中同时生成励磁电流。例如电动机驱动器控制电路81使电流从励磁电流生成电路82a、82b流到线圈74a、74b，生成励磁电流AB。然后，每当指令脉冲信号22上升时，对流过电流的2个线圈中的1个进行切换，依次生成励磁电流AB、A’B、A’B’、AB’。

图11(a)是表示电动机70的工作的一个例子的时序图。横轴是时间，开始信号21和指令脉冲信号22的纵轴是电压，励磁电流AB’～A’B’的纵轴是电流，电动机70的位移的纵轴是位置。电动机70的位移表示电动机70从“初始位置”起旋转1步而到达“目标位置”的样子。使用图8～图11，详细说明电动机70从初始位置到达目标位置的工作。再有，在图8(b)～(e)中，省略线圈74a等。

在图11(a)中，在时刻t0以前，电动机70是停止在初始位置的状态，图9的电动机驱动器13生成励磁电流AB’。图8(a)表示这时的样子。通过在线圈74a中流过的励磁电流A而在定子73a的转子71侧产生N极，通过在线圈74b’中流过的励磁电流B’而在定子73b的转子71侧产生S极。在该状态下，在定子73a(N极)、和上部转子71a的齿51a(S极)相向的位置，通过两者的引力，转子71稳定地停止。

假设当在停止状态下使励磁电流AB’断开时，该引力消失，由于有连接于电动机70的负载(例如图6的搬送工作台32)导致电动机70旋转的可能性，因此即使在停止状态下也需要使励磁电流AB’持续流过。

在图11(a)中，在时刻t0控制器11将开始信号21设定为高，进而在时刻t1设定为低。同步于该开始信号21的下降，指令脉冲发生器121将指令脉冲信号22设定为低，在时刻t2将指令脉冲信号22设定为高。对应于该第一个指令脉冲X1，电动机驱动器13停止励磁电流AB’。然后，在从停止励磁电流AB’经过规定时间的时刻t3，电动机驱动器13开始励磁电流AB的生成。在定子73a，与图8(a)同样地在转子71侧产生N极，但通过在线圈74b中流过的励磁电流B，定子73b的转子71侧切换到N极。于是，通过定子73b(N极)和齿62a(S极)的引力，和定子73b(N极)和齿62b(N极)的斥力，转子71开始顺时针(箭头F的方向)地旋转。然后，如图8(b)所示，到达定子73b和齿62a相向的位置。将该从图11(a)的时刻t2的指令脉冲信号22的上升起，到在接下来的时刻t4的指令脉冲信号22的上升为止的电动机70的工作称为“起动”。

进而，指令脉冲发生器121将指令脉冲22设定为低，在从时刻t2起经过了起动期间T 1的时刻t4将指令脉冲22设定为高。对应于该第二个指令脉冲X2，电动机驱动器13停止励磁电流AB。然后，在停止励磁电流AB经过规定时间的时刻t5，电动机驱动器13开始励磁电流A’B的生成。通过在线圈74a’中流过的励磁电流A’，定子73a的转子71侧切换为S极，但在定子73b中与图8(b)同样地在转子71侧产生N级。于是，通过定子73a(S极)和齿51a(S极)的斥力，和定子73a(S极)和齿65b(N极)的引力，转子71顺时针地旋转。然后，如图8(c)所示，到达定子73a和齿65b相向的位置。

上述的起动时间T1以下述方式设定。图11(b)是时刻t5附近的电动机70的位移的扩大图。如同图的曲线g2所示那样，在时刻t5之前，转子71暂时到达定子73b和齿62a相向的位置p，但发生越过位置p前进到目标位置侧的过冲(overshoot)。之后，返回位置p，这次发生越过位置p前进到初始位置侧的下冲(undershoot)。然后，在再次朝向位置p的途中的时刻t5(位置q)开始励磁电流A’B的生成。像这样，在从下冲了的位置q朝向位置p的顺时针旋转的途中，进行根据上述励磁电流A’B的相同方向的旋转工作，因此电动机70被加速。由此，电动机70从起动转移到加速。

以电动机70在起动时的结束时间点被加速的方式，对应于电动机70从初始位置起到达上述位置q的时间，预先通过实验等设定起动时间T1。到达位置q为止的时间，根据安装在电动机70的负载(在该情况下，是编带装置30的搬送工作台32)而不同，因此需要按负载的每一个来设定起动时间。

将从图11(a)中的起动期间T1结束的时刻t4的指令脉冲信号22的上升起，到在接下来的时刻t6的指令脉冲信号22的上升为止的电动机70的工作称为“加速”。通过加速电动机70，能够缩短到达目标位置的时间。

接着，指令脉冲发生器121将指令脉冲22设定为低，在从时刻t4起经过了加速期间T2的时刻t6将指令脉冲22设定为高。对应于该第三个指令脉冲X3，电动机驱动器13停止励磁电流A’B。然后，在停止励磁电流A’B经过规定时间的时刻t7，电动机驱动器13开始励磁电流A’B’的生成。在定子73a，与图8(c)同样地在转子71侧产生S极，但通过在线圈74b’中流过的励磁电流B’，定子73b的转子71侧切换到S极。于是，通过定子73b(S极)和齿62a(S极)的斥力、以及定子73b(S极)极和齿61b(N极)的引力，转子71顺时针旋转。然后，如图8(d)所示，到达定子73b和齿61b相向的位置。

上述的加速时间T2以下述方式设定。图11(c)是时刻t7附近的电动机70的位移的扩大图。如同图的曲线g3所示那样，在时刻t7之前，转子71暂且到达定子73a和齿65b相向的位置r，但发生越过位置r前进到目标位置侧的过冲。之后，在返回位置r的途中的时刻t7(位置s)开始励磁电流A’B’的生成。通过这样，在进行从过冲了的位置朝向位置r的逆时针旋转的途中，进行根据上述励磁电流A’B’的顺时针旋转工作，因此旋转速度抵消，电动机70减速。

以电动机70在这样的定时被驱动的方式，对应于电动机70到达上述位置s为止的时间，预先通过实验等设定加速期间T2。到达位置s为止的时间，根据安装在电动机70的负载(在该情况下，是编带装置30的搬送工作台32)而不同，因此需要按负载的每一个来设定加速期间T2。将从图11(a)的时刻t6的指令脉冲信号22的上升起，到在接下来的时刻t8的指令脉冲信号22的上升为止的电动机70的工作称为“减速”。通过对加速了一次的电动机70进行减速，能够减小在后述的目标位置的衰减振动的振幅。

接着，指令脉冲发生器121将指令脉冲22设定为低，在从时刻t6起经过了减速期间T3的时刻t8将指令脉冲22设定为高。对应于该第四个指令脉冲X4，电动机驱动器13停止励磁电流A’B’。然后，在停止励磁电流A’B’经过规定时间的时刻t9，电动机驱动器13开始励磁电流AB’的生成。通过在线圈74a中流动的励磁电流A，定子73a的转子71侧切换为N极，但在定子73b中与图8(d)同样地在转子71侧产生S级。于是，通过定子73a(N极)和齿65b(N极)的斥力，和定子73a(N极)和齿65a(S极)的引力，转子71顺时针地旋转。于是，如图8(e)所示，到达作为定子73a和齿65b相向的位置的目标位置。

如图11(a)的虚线曲线g0所示那样，理想的是在目标位置没有振动地停止，但实际上是如实线曲线g1那样一边反复过冲和下冲，一边经过衰减振动而在目标位置停止。

再有，在图8中表示了在2个定子73a、73b使转子71旋转的例子，但也可以作为进一步设置了分别被卷绕了线圈的定子的2相步进电动机70，该线圈在端子A、A’和共同端子COM_A，或端子B、B’与共同端子COM_B之间连接。通过以较多的定子驱动转子，能够稳定地使更大的负载旋转。

图12是总结了励磁电流和电动机70的工作的关系的图。像这样，通过从图8(a)的停止状态起，经过起动、加速、减速，在图8(e)停止的1循环的工作，电动机70旋转1个齿的量。利用该旋转，能够使图6所示的编带装置30的搬送工作台32进行1次间歇旋转。

对于编带装置，要求间歇旋转的位置决定是正确的。当位置精度不正确时，有例如在工件收纳孔33从第一检查部38偏移了的位置进行第一检查的担忧，在该情况下，有不能正确地进行第一检查的可能性。如图11(a)的实线曲线g1所示那样，因为电动机70在衰减振动后到达目标位置，所以优选在电动机70到达目标位置而完全停止的时刻t11开始检查、排出等的处理。

另一方面，为了提高编带装置30的检查等的处理吞吐量(throughput)，要求使搬送工作台32高速地间歇旋转。如果在时刻t9中指令脉冲信号X4上升之后，到时刻t10为止，衰减振动的振幅可靠地收敛到容许范围Z(例如，能正确地进行第一检查的位置)内的话，能够不在时刻t11而在时刻t10开始处理，能够使编带装置30的处理吞吐量提高。

可是，在图9所示的现有的驱动机构34中，在至衰减振动收敛到容许范围Z中的时间中存在较大的不均。图13是表示观测到的在现有的驱动机构34中的电动机70的位移的结果的图。图13中表示有位置波形，该位置波形表示指令脉冲信号22的电压波形和电动机70的变位，分别表示观测了5次电动机70的位移的结果。图13的横轴是时间，指令脉冲信号22的波形的纵轴是电压，电动机70的位移波形No.1～No.5的纵轴是位置。作为测定器的显示功能上的特征，电动机70的位移波形No.1～No.5的波形暂且超过纵轴方向的上方，之后从下方再次显现，实际上，电动机70从初始位置朝向目标位置旋转。

在时刻t2以前，电动机70在初始位置停止。当在时刻t2指令脉冲信号22上升时电动机70起动，经过加速和减速，在时刻t8指令脉冲信号22上升之后在目标位置附近衰减振动，最终在目标位置停止。从图13可知，在No.1的情况下至电动机70停止为止的时间比较短，但在No.5的情况下至电动机70停止为止的时间长。当在衰减振动中存在不均时，不得不在考虑至衰减振动的振幅收敛到图11(a)的目标位置表示的容许范围Z内为止的时间最长的情况，对搬送工作台32进行旋转驱动，在此基础上使编带装置30中的检查、排出处理开始。

像这样，在现有的驱动机构34中，由于在目标位置的衰减振动较大地不均，所以存在不能使编带装置30的处理吞吐量提高的问题。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够大幅度地抑制步进电动机在停止时的衰减振动的不均的励磁电流切换方法和励磁电流切换装置。

根据本发明的一个方式，提供一种步进电动机的励磁电流切换方法，该步进电动机通过以决定了的顺序切换在多个线圈中流过的励磁电流而被旋转驱动，其特征在于，具备：在上述多个线圈中，检测出在至少一个线圈中流过的上述励磁电流变化的定时，生成与上述定时同步的变化定时信号的步骤；在生成与上述变化定时信号同步的第一指令脉冲之后，以规定的时间间隔间歇地生成第二指令脉冲的步骤；以及与上述第一和第二指令脉冲同步地，以决定了的顺序切换在上述多个线圈中流过的上述励磁电流的步骤。

此外，根据本发明的一个方式，提供一种步进电动机的励磁电流切换装置，该步进电动机通过以决定了的顺序切换在多个线圈中流过的励磁电流而被旋转驱动，其特征在于，具备：同步电路，在上述多个线圈中，检测出在至少一个线圈中流过的上述励磁电流变化的定时，生成与上述定时同步的变化定时信号；指令脉冲发生器，在生成与上述变化定时信号同步的第一指令脉冲之后，以规定的时间间隔间歇地生成第二指令脉冲；以及电动机驱动器，与上述第一和第二指令脉冲同步地，以决定了的顺序切换在上述多个线圈中流过的上述励磁电流。

根据本发明，能够大幅度抑制步进电动机在停止时的衰减振动。

附图说明

图1是表示编带装置30的驱动机构34的概略结构的一个例子的框图。

图2是表示同步电路15的内部结构的一个例子的电路图。

图3是表示指令脉冲发生器12的处理工作的一个例子的流程图。

图4是表示图1的驱动机构34中的、励磁电流、开始信号21、上升检测信号24以及指令脉冲信号22的关系的时序图。

图5是表示观测到的在图1的驱动机构34中的步进电动机70的位移的结果的图。

图6是表示编带装置30的一个例子的平面图

图7是表示2相步进电动机70的一个例子的立体图。

图8是表示2相步进电动机70的一个例子的平面图。

图9是表示内置有图7和图8所示的2相步进电动机70的、现有的驱动机构34的概略结构的一个例子的框图。

图10是表示电动机驱动器13和电动机单元14的内部结构的一个例子的框图。

图11是表示步进电动机70的工作的一个例子的时序图。

图12是总结了励磁电流和步进电动机70的工作的关系的图。

图13是表示观测到的在现有的驱动机构34中的步进电动机70的位移的结果的图。

图14是表示图9的驱动机构34中的、励磁电流、开始信号21以及指令脉冲信号22的关系的时序图。

附图标记说明

12  指令脉冲发生器

13  电动机驱动器

15  同步电路

21  开始信号

22  指令脉冲信号

24  上升检测信号

70  步进电动机

74a～74b’线圈

100  励磁电流切换装置

具体实施方式

首先在最初，对在电动机70的衰减振动至收敛为止的时间中产生不均的理由进行说明。图14是表示图9的驱动机构34中的、励磁电流、开始信号21以及指令脉冲信号22的关系的时序图。横轴是时间，纵轴针对励磁电流AB’、AB是电流，针对其它是电压。

在时刻t10，图9的控制器11将开始信号21设定为低。与其同步，指令脉冲发生器121生成指令脉冲信号22中的最初的指令脉冲X1。该指令脉冲X1与开始信号21同步地变为低，进而在时刻t12变为高。

由于开始信号21与励磁电流AB’非同步，所以在现有的励磁电流切换方法中，与励磁电流AB’非同步地生成指令脉冲。

图14(a)表示在指令脉冲发生器121将指令脉冲信号22设定为高的时刻t12，励磁电流AB’不流动的例子。在该情况下，图9的电动机驱动器13在从不再生成励磁电流AB’的时刻t11起经过规定的时间T0后的时刻t13起开始生成励磁电流AB。

另一方面，图14(b)表示在指令脉冲发生器121将指令脉冲信号22设定为高的时刻t12，励磁电流AB’流动的例子。在该情况下，电动机驱动器13在从不再生成励磁电流AB’的时刻t15起经过规定的时间T0后的时刻T16起开始生成励磁电流AB。

因为指令脉冲22与励磁电流AB’非同步地上升，其上升定时完全不被控制，所以有时在图14(a)的定时切换励磁电流，有时在同图(b)的定时切换。比较图14(a)和同图(b)，起动期间T1内的励磁电流AB的总量(以时间积分励磁电流AB后的量)不同。更具体地，由于图14(b)的一方从指令脉冲信号22变为高起到开始生成励磁电流AB的时间长，所以起动期间T1内的励磁电流AB的总量变少。

假设，当考虑图14(a)的情况决定了起动期间T1、加速期间T2、减速期间T3时，图14(a)的情况能够再现图11(a)～(c)的轨迹。可是，在图14(b)的情况下，由于励磁电流AB的生成开始时刻比图14(a)迟，所以到图11(b)的时刻t5为止流过的励磁电流AB的总量比图14(a)的情况少。结果，时刻t5中的、表示电动机70的位移的曲线g2(图11(b))上的位置与图14(a)的情况不一致。由于在该情况下，电动机驱动器13也在时刻t5将励磁电流从AB(起动)向A’B(加速)切换，因此时刻t7的、表示电动机70的位移的曲线g3(图11(c))上的位置也与图14(a)的情况不一致。在该情况下当电动机驱动器13在时刻t7将励磁电流从A’B(加速)向A’B’(减速)切换时，图14(b)的情况与图11(a)的实线曲线g1不同。结果，在目标位置的衰减振动与图11(a)表示的不同。

像这样，由于励磁电流AB’与指令脉冲信号22非同步，所以在起动期间T1内的励磁电流AB的总量中产生不均。同样地，在加速期间T2内的励磁电流A’B、加速期间T3内的励磁电流A’B’的总量中也产生不均。这些在各期间中的励磁电流的总量的不均，成为图13所示那样的、电动机70的衰减振动不均的原因。

以下，针对本发明的电动机70的励磁电流切换方法和励磁电流切换装置的实施方式，一边参照附图一边具体地进行说明。

图1是表示编带装置30的驱动机构34的概略结构的一个例子的框图。图1的驱动机构34具备：本发明的一个实施方式的电动机70的励磁电流切换装置100；和以电动机70构成的电动机单元14。在图1中，对与图9共同的结构部分赋予同一附图标记，以下以相异点为中心进行说明。

图1的励磁电流切换装置100具备：控制器11、指令脉冲发生器12、电动机驱动器13、电动机单元14、同步电路15。

与图9比较，图1的驱动机构34还具备同步电路15，并且，指令脉冲发生器12的工作与图9的指令脉冲发生器121的工作不同。其它的结构和工作与图9同样，因此省略说明。

首先，针对同步电路15进行说明。同步电路15通过检测出对图8(a)表示的线圈74a的一端供给的驱动信号231的电压的上升，检测出在线圈74a中流过的励磁电流A的上升，生成上升检测信号24。更具体地，同步电路15当励磁电流A上升时，将上升检测信号24设定为低，当励磁电流A下降时，将上升检测信号24设定为高。此外，同步电路15也发挥电平(level)变换作用，即将驱动信号231的电压(电压振幅例如是100V)变换为与指令脉冲发生器12的电源电压(例如5V)对应的电压振幅的上升检测信号24。

图2是表示同步电路15的内部结构的一个例子的电路图。图2的同步电路15具备光电耦合器(photocoupler)151。光电耦合器151具有：发光二极管152，阳极连接于电源端子V1(例如是与驱动信号231的电压相同的100V)，阴极连接于驱动信号231；和光电晶体管(phototransistor)153，集电极连接于电源端子V2(例如是与指令脉冲发生器12的电源电压相同的5V)，从发射极输出上升检测信号24。发光二极管152和光电晶体管153相互电绝缘，能够抑制漏电流的发生。

当驱动信号231被设定为高时，由于发光二极管152的阳极和阴极的电位差消失，所以发光二极管152不发光。由此，光电晶体管153不导通，作为发射极的上升检测信号24成为低。另一方面，当驱动信号231被设定为低时，发光二极管152发光。因此，光电晶体管153导通，作为发射极的上升检测信号24成为高。如在图10中说明的那样，当驱动信号231成为电源电压Vcc即成为高时，同步地流过励磁电流A，所以同步电路15每当检测出驱动信号231的上升，即，检测出励磁电流A的上升时，将上升检测信号24设定为低。

像这样，以图2表示的简易的同步电路15，能够检测出励磁电流A的上升，生成指令脉冲X1。再有，图2仅是例示，同步电路15的具体电路结构并不限定于此。

图3是表示指令脉冲发生器12的处理工作的一个例子的流程图。以下，使用图3说明指令脉冲发生器12的处理工作。

指令脉冲发生器12当开始信号21变为低(步骤S1)、并且在同步电路15生成的上升检测信号24下降(步骤S2)时，将指令脉冲信号22设定为低(步骤S3)。之后，待机规定的时间(步骤S4)。在待机后，当上升检测信号24下降时(步骤S5)，指令脉冲发生器12将指令脉冲信号22设定为高。因为上升检测信号24的下降与励磁电流A的上升同步，所以如上述那样，指令脉冲发生器12能够作为与励磁电流A同步的第一指令脉冲生成包含指令脉冲X1的指令脉冲信号22。

再有，根据图12，励磁电流A流动的是停止和起动的期间，但在停止状态下将开始信号21设定为低，所以与励磁电流A同步地生成意味着起动的第一个指令脉冲X1。

之后，指令脉冲发生器12不参照上升检测信号24，对应于以图11(b)、(c)那样驱动的方式预先设定的起动期间T1、加速期间T2、减速期间T3，作为第二指令脉冲生成指令脉冲X2、X3、X4(步骤S7)。为了计测该各期间T1～T3，例如也可以在指令脉冲发生器12内设置定时器(未图示)，也可以通过对输入到指令脉冲发生器12中的时钟信号(未图示)进行计数来计测。

这样的指令脉冲发生器12可以以硬件来实现，也可以以软件来实现。

图4是表示图1的驱动机构34中的、励磁电流、开始信号21、上升检测信号24以及指令脉冲信号22的关系的时序图。横轴是时间，纵轴针对上升检测信号24是电压，其它与图14相同。

首先，在时刻t30，图1的控制器11将开始信号21设定为低。接着，由于励磁电流A在时刻t31上升，所以同步电路15将上升检测信号24设定为低(图3的步骤S3)。由此，指令脉冲发生器12在时刻t31将指令脉冲信号22设定为低。之后，在经过了待机时间(步骤S4)之后，由于励磁电流A在时刻t32上升，所以同步电路15将上升检测信号24设定为低。由此，指令脉冲发生器12在时刻t32将指令脉冲信号22设定为高(步骤S6)。

之后，励磁电流A在图4的时刻t33下降。由于指令脉冲信号22在时刻t32上升，所以在时刻t33后，电动机驱动器13不生成励磁电流AB’。像这样，电动机驱动器13在开始励磁电流AB’的生成之后，当指令脉冲信号22上升时，停止励磁电流AB’的生成。

之后，从时刻t33起经过了规定的时间T0的时刻t34起，电动机驱动器13开始生成励磁电流AB。像这样，在图1的驱动机构34中，从作为指令脉冲信号22的上升的时刻t32到生成励磁电流AB的时刻t34的时间差总是不变动。这是通过图3的处理，通过指令脉冲发生器12使指令脉冲信号22的指令脉冲X1的上升定时与励磁电流A的上升定时同步而获得的效果。

在这里，比较根据现有的驱动机构34的图14、和根据本实施方式的驱动机构34的图4。在图14(a)中，在时刻t13开始励磁电流AB的生成，但在图14(b)中，在比时刻t13迟的时刻t16开始励磁电流AB的生成。像这样，在励磁电流AB的生成开始时间存在不均，结果，在起动期间T1内流过的励磁电流AB的总量中产生不均。这是如上述那样由于励磁电流A与指令脉冲信号22不同步的原因。

相对于此，在图4中，指令脉冲信号22与励磁电流A的上升同步地上升，因此总是在时刻t34生成励磁电流AB。也就是说，在起动期间T1内流过的励磁电流AB的总量总是一定的。

由此，电动机70在图11(b)表示的时刻t5到达位置q，电动机驱动器13能够可靠地在该定时将励磁电流从AB(起动)切换到A’B(加速)。因此，从时刻t5起经过了加速时间T2之后的时刻t7中的电动机的位置也不会不均，电动机70在图11(c)所示的时刻t7到达位置s，电动机驱动器13能够可靠地在该定时将励磁电流从A’B(加速)切换到A’B’(减速)。同样地，在电动机70处于一定位置的定时，电动机驱动器13能够可靠地将励磁电流从A’B’(减速)切换到AB’(停止)。结果，电动机70总是以在图11(a)中作为电动机的位移而表示的轨迹从初始位置移动到目标位置，在时刻t9以后的衰减振动中不产生不均。

图5是表示观测到的在图1的驱动机构34中的电动机70的位移的结果的图。省略与图13共同的说明。由凸可知，No.1～5的任一个都进行大致相同的衰减振动，与图13相比较，能够大幅度地抑制衰减振动的不均。

结果，在以图1的驱动机构34使图6的编带装置30的搬送工作台32间歇旋转的情况下，能够在一定的时间内，可靠地将衰减振动的振幅抑制到图11(a)的目标位置所示的容许范围Z内，能够将编带装置30中的检查、排出等的处理的开始加快到图11(a)中的时刻t10。由此，能够使搬送工作台32的旋转速度高速化，能够使编带装置30的处理吞吐量提高。通过本实施方式所示的驱动机构34驱动电动机70，能够例如以10ms的周期(开始信号21下降的周期)使搬送工作台32间歇旋转。

像这样，在本实施方式中，在驱动机构34内设置同步电路15，与励磁电流A的上升同步地生成指令脉冲信号22，将指令脉冲信号22的上升作为起点设定起动期间T1，因此，能够在起动期间T1内使至开始生成励磁电流AB的间隔总是为一定。因此，在起动、加速和减速的各期间内的励磁电流的总量分别成为一定，能够大幅度抑制电动机70停止时的衰减振动的不均。结果，能够使以电动机70被间歇旋转的编带装置30的处理吞吐量提高。

在上述的实施方式中，同步电路15检测励磁电流A的上升，但也可以是检测励磁电流A的下降而生成下降检测信号，与该下降检测信号同步地，指令脉冲发生器12生成脉冲信号22。该情况下，同步电路15、指令脉冲发生器12的基本工作相同。即，同步电路15检测出作为励磁电流A的上升或下降的变化定时，与此同步地生成作为上升检测信号或下降检测信号的变化定时检测信号即可。

此外，在上述实施方式中，以电动机70的线圈是2相，励磁电流的种类是4为例进行了说明，但通常，在线圈为N相的情况下，指令脉冲发生器12生成2N的整数倍个的指令脉冲，将励磁电流的种类作为2N的整数倍，由此能够使电动机停止时的位置决定精度提高。例如，如果电动机的线圈是3相(在端子AA’间、和端子BB’间、和端子CC’间设置线圈)的话，指令脉冲发生器12生成6的整数倍个的指令脉冲，励磁电流的种类是6的整数倍。同样地，如果电动机的线圈是5相的话，指令脉冲发生器12生成10的整数倍个的指令脉冲，励磁电流的种类是10的整数倍。在这些情况下，也能够使第一个指令脉冲X1与励磁电流的变化定时同步，由此大幅度地抑制衰减振动的不均。

在这里，指令脉冲发生器12也可以使第二个以后的指令脉冲与励磁电流的变化定时同步，生成第一指令脉冲。在该情况下，同步的指令脉冲以后的励磁电流的总量变得不再不均，与上述实施方式同样地，能够减少衰减振动的不均。此外，指令脉冲发生器12也可以使多个指令脉冲与励磁电流的变化定时同步，生成第一指令脉冲。

进而，在上述实施方式中，在线圈是2相的情况下，对应于4种励磁电流，使电动机70从停止、经过起动、加速、减速而停止，但电动机70的驱动方式并不一定限定于此。例如，也可以从停止起经过起动、等速移动、等速移动而使其停止也可。此外，在线圈是3相，以6种励磁电流驱动电动机的情况下，对应于6种励磁电流，从停止起经过第一加速、第二加速、第一减速、第二减速而使其停止也可，经过起动、等速移动、等速移动、等速移动、等速移动而使其停止也可。

此外，图1的同步电路15的作用如上述那样，是励磁电流的变化定时的检测和电平变换，与电动机驱动器13、电动机单元14的内部结构没有关系，因此能够在不同种类的电动机驱动器13、电动机单元14连接图1的同步电路15。

在上述实施方式中，说明了为了使编带装置30的搬送工作台32间歇旋转而使用电动机70的例子，但电动机70的用途并不局限于此。

基于上述的记载，如果是本领域技术人员的话，可能能够想到本发明的追加效果、各种变形，但本发明的方式并不局限于上述的各个实施方式。在不脱离由本技术方案要求的范围所规定的内容或其同等物导出的本发明的概念的思想和主旨的范围中，能够进行各种追加、变更、以及部分的删除。

Claims (16)

1.一种励磁电流切换方法，是步进电动机的励磁电流切换方法，该步进电动机通过以决定了的顺序切换在多个线圈中流过的励磁电流而被旋转驱动，其特征在于，具备：

在所述多个线圈中，检测出在至少一个线圈中流过的所述励磁电流变化的定时，生成与所述定时同步的变化定时信号的步骤；

在生成与所述变化定时信号同步的第一指令脉冲之后，以规定的时间间隔间歇地生成第二指令脉冲的步骤；以及

与所述第一和第二指令脉冲同步地，以决定了的顺序切换在所述多个线圈中流过的所述励磁电流的步骤。

2.根据权利要求1所述的励磁电流切换方法，其特征在于，在所述生成第一和第二指令脉冲的步骤中，设定所述第一指令脉冲的生成定时，以使所述第一指令脉冲的生成结束的定时、与之后在所述至少一个线圈中开始流过所述励磁电流的定时之间的时间差不变动。

3.根据权利要求1或2所述的励磁电流切换方法，其特征在于，在所述以决定了的顺序切换在多个线圈中流过的所述励磁电流的步骤中，设定在所述多个线圈中流过励磁电流的定时，以使在从生成所述第一或第二指令脉冲起，到生成下一个所述第二指令脉冲为止的期间中，在所述多个线圈中的至少一个中流过的所述励磁电流的总量成为一定。

4.根据权利要求1所述的励磁电流切换方法，其特征在于，在所述生成指令脉冲的步骤中，在使停止状态的所述步进电动机旋转并再次成为停止状态的1个循环的期间中，生成2Nn个所述指令脉冲，其中，N是所述步进电动机的相数，n是正的整数。

5.根据权利要求4所述的励磁电流切换方法，其特征在于，所述步进电动机的相数N是2。

6.根据权利要求1所述的励磁电流切换方法，其特征在于，所述第一指令脉冲，与在指示所述步进电动机的起动开始的开始信号刚被输入后在所述励磁电流中显现规定的边缘的定时、和从该定时起经过规定期间后在所述励磁电流中显现规定的边缘的定时同步地生成。

7.根据权利要求1所述的励磁电流切换方法，其特征在于，所述间歇地生成的第二指令脉冲各自与其稍前的所述第一或第二指令脉冲的生成结束的定时、和从该定时起经过规定期间后的定时同步地生成。

8.根据权利要求1所述的励磁电流切换方法，其特征在于，在所述生成变化定时信号的步骤中，检测出供给到所述至少一个线圈的一端的电压变化的定时，生成与所述电压不同电压电平的所述变化定时信号。

9.一种励磁电流切换装置，是步进电动机的励磁电流切换装置，该步进电动机通过以决定了的顺序切换在多个线圈中流过的励磁电流而被旋转驱动，其特征在于，具备：

同步电路，在所述多个线圈中，检测出在至少一个线圈中流过的所述励磁电流变化的定时，生成与所述定时同步的变化定时信号；

指令脉冲发生器，在生成与所述变化定时信号同步的第一指令脉冲之后，以规定的时间间隔间歇地生成第二指令脉冲；以及

电动机驱动器，与所述第一和第二指令脉冲同步地，以决定了的顺序切换在所述多个线圈中流过的所述励磁电流。

10.根据权利要求9所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述指令脉冲发生器设定所述第一指令脉冲的生成定时，以使所述第一指令脉冲的生成结束的定时、与之后在所述至少一个线圈中开始流过所述励磁电流的定时之间的时间差不变动。

11.根据权利要求9或10所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述电动机驱动器设定在所述多个线圈中流过励磁电流的定时，以使在从所述指令脉冲发生器生成所述第一或第二指令脉冲起，到生成下一个所述第二指令脉冲为止的期间中，在所述多个线圈中的至少一个中流过的所述励磁电流的总量成为一定。

12.根据权利要求9所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述指令脉冲发生器在使停止状态的所述步进电动机旋转并再次成为停止状态的1个循环的期间中，生成2Nn个所述指令脉冲，其中，N是所述步进电动机的相数，n是正的整数。

13.根据权利要求12所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述步进电动机的相数N是2。

14.根据权利要求9所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述指令脉冲发生器，与在指示所述步进电动机的起动开始的开始信号刚被输入后在所述励磁电流中显现规定的边缘的定时、和从该定时起经过规定期间后在所述励磁电流中显现规定的边缘的定时同步地，生成所述第一指令脉冲。

15.根据权利要求9所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述指令脉冲发生器分别与稍前的所述第一或第二指令脉冲的生成结束的定时、和从该定时起经过规定期间后的定时同步地，间歇地生成所述第二指令脉冲。

16.根据权利要求9所述的励磁电流切换装置，其特征在于，所述同步电路检测出供给到所述至少一个线圈的一端的电压变化的定时，生成与所述电压不同电压电平的所述变化定时信号。

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