JP2001346399A - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents

ステッピングモータ駆動装置

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JP2001346399A JP2000165297A JP2000165297A JP2001346399A JP 2001346399 A JP2001346399 A JP 2001346399A JP 2000165297 A JP2000165297 A JP 2000165297A JP 2000165297 A JP2000165297 A JP 2000165297A JP 2001346399 A JP2001346399 A JP 2001346399A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ステッピングモータの無通電からの起動時に起
こる逆回転による脱調を防止し、信頼性の高い省電力ス
テッピングモータ駆動装置を提供する。 【構成】ステップ信号の駆動パルスに応じてステッピン
グモータを駆動して停止後無通電とするステッピングモ
ータ駆動装置において、駆動パルスはステッピングモー
タを駆動する主パルスと、無通電前の停止位置に復帰す
る無通電後の初動の少なくとも1パルスである停止位置
復帰パルスとを設け、停止位置復帰パルスの周波数を主
パルスの周波数と異なるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータ駆
動装置に関するものである.
【0002】
【従来の技術】従来、この種のステッピングモータ駆動
装置は、省電力のために、ステッピングモータが停止状
態では通電を切るように構成されているものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ステッピングモータに通電している状態と、
通電を切った状態では、ステッピングモータの停止位置
が異なることがある。回転方向側に移動してステッピン
グモータが停止した場合、無通電前の停止位置に復帰す
るパルスにより、回転方向と逆回転となり、脱調が顕著
に発生する。このように通電状態からは起動できるスタ
ートパルスで無通電状態から駆動させた時に、ステッピ
ングモータが追従できず、脱調してしまう欠点があっ
た。
【0004】したがって、発明の目的は、ステッピング
モータの無通電からの起動時に起こる逆回転による脱調
を防止し、信頼性の高い省電力ステッピングモータ駆動
装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1に、ステップ信号の駆動パルスに応
じてステッピングモータを駆動して停止後無通電とする
ステッピングモータ駆動装置において、前記駆動パルス
はステッピングモータを駆動する主パルスと、無通電前
の停止位置に復帰する無通電後の初動の少なくとも1パ
ルスである停止位置復帰パルスとからなり、前記停止位
置復帰パルスの周波数は、前記主パルスの周波数と異な
ることを特徴とする。
【0006】上記構成において、前記停止位置復帰パル
スは前記ステッピングモータが前記主パルスに追従する
ように前記ステツピングモ−夕を移動させるように動作
する。
【0007】本発明では、第2に、前記停止位置復帰パ
ルスは、前記ステッピングモータの前記主パルスでの回
転方向と逆方向の期間のパルスであることを特徴とす
る。
【0008】上記構成において、前記停止位置復帰パル
スは前記ステッピングモータを前記主パルスでの回転方
向と一致する方向に回転移動させるように動作する。
【0009】本発明では、第3に、前記停止位置復帰パ
ルスの周波数が、前記ステッヒングモータのステップ応
答でのオーバーシュートの最大値までの周波数である振
動周波数より低い周波数であることを特徴とする。
【0010】上記構成において、前記停止位置復帰パル
スは前記ステッピングモータが前記主パルスに追従する
のが困難な期間を避けるようにステッピングモータを保
持するように動作する。
【0011】本究明では、第4に、前記停止位置復帰パ
ルスの周波数が、前記ステッピングモータの通電時の停
止位置から前記主パルスに追従可能な前記ステッピング
モータの最高速である最大自起動周波数のl/3以下の周
波数であることを特徴とする。
【0012】上記構成において、前記停止位置復帰パル
スは前記ステッピングモータが前記主パルスに追従する
のが困難な期間を避けるようにステッピングモータを移
動保持するように動作する。
【0013】本究明では、第5に、前記停止位置復帰パ
ルスの周波数が、前記ステッピングモータのステップ応
答でのオーバーシュートの最大値までの周波数である振
動周波数の1/2より高い周波数であることを特徴とす
る。
【0014】上記構成において、前記停止位置復帰パル
スは前記ステッピングモータが前記主パルスに追従する
のが困難な期間を避け、容易で速く前記主パルスに追従
できるようにステッピングモー夕を駆動させるように動
作する。
【0015】
【実施例】図1及び図2は本発明の特徴を最もよく表す図
面であり、図1および2において、31は2相のステッピ
ングモータ、32・33は駆動手段35の励磁パターンに従っ
てステッピングモータ31を励磁する駆動コイル、34は駆
動コイルに励磁されて不図示の御御対象を駆動するラジ
アル方向に2極に着磁されたロータマグネット、35は駆
動パルス発生手段36の駆動パルスに従って駆動コイル32
・33に図1に示すΦA・Φ/A・ΦB・Φ/Bの励磁パター
ン0・1・2・3・4を出力するとともに停止検出手投37の
通電制御信号に従って駆動コイル32・33への通電をON・
OFFする駆動手段、36は停止検出手段37の通電制御信号
に従ってステッピングモータ31を駆動するためのステッ
プパルスである主パルス7と停止位置復帰パルス8とから
なる駆動パルスを発生・停止させて駆動手殴35・停止検
出手段37に出力する駆動パルス発生手段、37は前記ステ
ップ数情報と前記駆動パルスとからステッピングモータ
31の駆動・停止を検出して駆動パルスの発生・停止を駆
動パルス発生手段36に通電ON・OFFを駆動手段35に指令
する通電制御信号を出力する停止検出手段、38はステッ
プ数設定情報を停止検出手段37に出力するステップ数設
定手段である。
【0016】1・2・3・4はこの順でCW回転方向の2相励
磁パターンであり、0は無通電の励磁パターン、7はステ
ッピングモータ31を駆動するための駆動パルスの主パル
ス、8はステッピングモータ31の無通電停止後の初動の1
パルスであり、ステッピングモータ31の無通電前の停止
位置に復帰するためのパルスで、主パルスとは周波数の
異なる停止位置復帰パルス、9は通電OFF指令の通電制御
信号で無通電の励磁パターン0が出力されるステッピン
グモー夕31の無通電停止期間である。
【0017】上記構成において、ステップ数設定手段38
のステップ数設定情報を受けて、停止検出手段37は駆動
パルス発生手段36に駆動パルス発生を指令するとともに
駆動手段35に通電ONの指令を出す。
【0018】駆動パルス発生手段36は、主パルス7とは
異なる周波数の停止位置復帰パルス8を駆動手段に出力
した後、主パルス7を駆動手段に出力し、駆動手段35は
停止位置復帰パルスを受けて主パルスに追従できるよう
にステッピングモータ31を通電停止位置に復帰させて、
次に主パルス7のタイミングに従って駆動コイル32・33
に励磁パターン1・2・3・4を出力し、ロータマグネット
34をCW方向に回転駆動させて制御対象を駆動する。
【0019】停止検出手段はステップ情報と駆動パルス
とからステッピングモータ31の停止を検出し、通電OFF
指令の通電制御信号9を駆動手段35に出力して駆動パル
ス発生手段36に駆動パルス停止指令を出す。
【0020】駆動パルス発生手段37は主パルスを停止
し、駆動手段35は無通電励磁パターン0を駆動コイル32
・33に出力し、ステッピングモータ31は無通電停止状態
となり、制御対象も停止する。
【0021】ステップ数設定手段38が次のステップ情報
を停止検出手段に出力すると、停止検出手段37は通電0I
Vの指令を出し、停止検出手段37は駆動パルス発生手投3
6に駆動パルス発生を指令するとともに駆動手段35に通
電ONの指令を出して上記動作を繰り返す。
【0022】ここで、図6は2相励磁パターン1・2・3・4
における2極に着磁されたロータマグネット34の停止位
置0°・90°・180°・270°(−90°)を示すモデル図
であり、5は励磁パターン1の通電停止位置から無通電後
のCCWの回転方向側の停止位置−45°、6はCWの回転方
向側への停止位置45°を示す。
【0023】停止位置復帰パルス8(励磁パターン1)が
出力された場合に1の停止位置0°に向かってロータマグ
ネット34は回転するが、CCW側の5の位置からは主パルス
7による回転方向と一致するCW側へ駆動しはじめるた
め、次の主パルス7に容易に追従できるが、CW側の6の
位置からは主パルス7による回転方向と逆方向のCCW方向
に回転をしはじめ、主パルス7での駆動に追従するのが
困難になる.従って停止位置復帰パルス8は、ステッピ
ングモータ31の主パルス7での回転方向と逆方向の期間
のパルスであれば主パルス7への追従が容易になる。
【0024】さらに無通電の停止位置は最悪2の90°の
場合があり、この状態からの停止位置復帰パルス8(励
磁パターン1)が出力された場合のステッピングモー夕3
4のステップ応答例の回転角度と時間のグラフ44を図3
に、角速度と時間のグラフ45を図4示す。
【0025】図3、図4の41はオーバーシュートの最大値
までの時間である振動周波数の周期で、この期間では角
速度は前記主パルス7での回転方向と逆方向の角速度の
期間の周期となり、従って、停止位置復帰パルス8は、
振動周波数より低い周波数とすることで、オーバーシュ
ートの最大値までの主パルス7での回転方向と逆方向の
期間であるステッピングモータ31が主パルス7に追従す
るのが困難な期間を避けてステッピングモータ31を停止
位置に移動保持できる。
【0026】図5はステッピングモータ31のトルクカー
ブを示し、励磁パターン1・2・3・4のトルクカーブは順
番に11・12・13・14の破線となり、実線15は2相励磁の
トルクカーブを示す。1の励磁パターン(11のトルクカ
ーブ)停止位置から2の励磁パターン(12のトルクカー
ブ)で起動したとき、次の励磁パターン3のトルクカー
ブ13に追従するためには最低限2相励磁のトルクカーブ
上にある16の位置の45°まで起動する必要がある。
【0027】したがって、45°までの起動時間は最大自
起動周波数の周期とほぼ一致する.また図3の42は最大
自起動周波数の周期を示し、最大自起動周波数の周期42
に対し90°→0°の最終日標到達時間であり、43は概略3
/2であらわされ、図3の振動周波数は最大自起動周波数
の1/3となる。従って停止位置復帰パルス8は最大自起
動周波数の1/3以下の周波数であれば、ステッピングモ
ー夕31が主パルス7に追従するのが困難な期間を避けて
ステッピングモータ31を停止位置に移動保持できる。
【0028】46はアンダーシュートの最小値の到達時間
であり、振動周波数の周期の2倍で、振動周波数との期
間では角速度45は主パルス7と一致するCW方向である。
したがって、停止位置復帰パルス8は振動周波数より低
く振動周波数の1/2より高い周波数にすれば、容易にス
テッピングモータ31が主パルス7に追従することができ
る。
【0029】上記の実施例は、使用した角度を電気角度
として、一般化されうるものである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステッピングモータの脱調を防止し、信頼性の高い駆動
制御と省電力を両立したステッピングモータ駆動装置を
実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例のタイミングチャート
図である。
【図2】図2は、本発明の実施例の構成ブロック図であ
る。
【図3】図3は、本発明の実施例のステップ過渡応答の
回転角度と時間のグラフである。
【図4】図4は、本発明の実施例のステップ過渡応答の
角速度と時間のグラフである。
【図5】図5は、ステッピングモータの2相励磁のトルク
カーブである。
【図6】図6は、ステッピングモータの2相励磁パターン
のモデル図である。
【符号の説明】
7 主パルス 8 停止位置復帰パルス 31 ステッピングモータ 34 ロータマグネット 35 駆動手段 36 駆動パルス発生手段 37 停止検出手段 38 ステップ数設定手段 41 振動周波数の周期 42 最大自起動周波数の周期 43 最終目標値到達時間 46 アンダーシュートの最小値

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステップ信号の駆動パルスに応じてステッ
    ピングモータを駆動して停止後無通電とするステッピン
    グモータ駆動装置において、 前記駆動パルスはステッピングモータを駆動する主パル
    スと、無通電前の停止位置に復帰する無通電後の初動の
    少なくとも1パルスである停止位置復帰パルスとからな
    り、 前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記主パルスの周
    波数と異なることを特徴とするステッビングモータ駆動
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のステッピングモータ駆動装置
    において、 前記停止位置復帰パルスは、前記ステッビングモータが
    前記主パルスでの回転方向と逆方向の期間のパルスであ
    ることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載のステッピングモータ駆動装置
    において、 前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッビング
    モータのステップ応答でのオーバーシュートの最大値ま
    での周波数である振動周波数より低い周波数であること
    を特徴とするステッピングモータ駆動装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載のステッピングモータ駆動装置
    において、 前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッピング
    モータの通電時の停止位置から前記主パルスに追従可能
    な前記ステッピングモータの最高速である最大自起動周
    波数の1/3以下の周波数であることを特徹とするステッ
    ピングモータ駆動装置。
  5. 【請求項5】請求項3記載のステッピングモータ駆動装置
    において、 前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッピング
    モータのステップ応答でのオーバーシュートの最大値ま
    での周波数である振動周波数の1/2より高い周波数であ
    ることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
  6. 【請求項6】ステッピングモータと、 該ステッピングモータを駆動する所定の励磁パターンを
    発生して前記ステッピングモータに供給する駆動手段
    と、 該駆動手段の励磁パターンを発生するための駆動パルス
    を発生する駆動パルス発生手段と、 該駆動パルス発生手段からの駆動パルス数と入力される
    ステップ数とから停止位置を検出して前記ステッピング
    モータのON・OFF制御するための通電制御信号を発
    生して前記駆動パルス発生手段に供給する停止検出手段
    と、 を有し、 前記駆動パルス発生手段によって発生される前記駆動パ
    ルスは、ステッピングモータを駆動する主パルスと、前
    記停止位置検出手段からの前記通電制御信号による通電
    再開時に、無通電前の停止位置に復帰する無通電後の初
    動の少なくとも1パルスである停止位置復帰パルスと、
    からなり、 前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記主パルスの周
    波数と異なる、 ことを特徴とするステッビングモータ駆動装置。
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