JP2002064996A - ステッピングモーターの制御方法及び制御装置並びにモータードライバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステッピングモーターの駆動電流の変化を検出
して負荷を判断して信号を発生することで、現在正常に
回転しているか、脱調を起こす危険があるか等の判断を
行ない、且つ最適な制御を行なう。 【解決手段】制御装置は、ステッピングモーター１に制
御部３から与えられた指令パルスに基づく駆動信号を発
生するドライバ部21と、駆動電流を検出する電流検出部
22と、電流検出部21で検出した電流をパルス信号に変換
するパルス信号変換部23と、予めステッピングモーター
のトルクに対応するパルス幅の情報及びパルス幅に対応
させた制御プログラムを記憶しておき，前記パルス信号
変換部で変換されたパルス信号の幅を計測して前記記憶
したパルス幅と比較し，対応するパルス幅に応じた制御
信号を発生する制御部３とを有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
ターの駆動電流の変化を検出することで、該ステッピン
グモーターが正常に回転しているか、或いは脱調の危険
があるかを判定して制御し、更に、負荷を検出し得るよ
うに構成したステッピングモーターの制御方法と、制御
装置並びにモータードライバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモーターは、小形高トルク
で、与えられたパルス数に対応する角度だけ正確に回転
する。このため、オープン式の制御が可能であり、負荷
に関係なく単位時間当たりに与えられるパルス数によっ
て回転速度が決まるという特性を有する。

【０００３】上記の如く、ステッピングモーターは制御
が容易であり且つ高い精度を保証することが出来るた
め、プリンターや複写機に代表される事務機器の紙送り
モーターやキャリッジモーター等、小形ロボットの関節
用モーター、自動車エンジンの燃料噴射弁の角度制御用
モーター、小形搬送機の送りモーター等に広く利用され
ている。

【０００４】しかし、一定以上の過負荷が作用したと
き、回転が停止したり回転制御が不能になる所謂脱調が
生じる。この脱調は、交流モーターや直流モーターには
ない特性である。このため、ステッピングモーターを利
用する場合には脱調に対する対策が必要となる。

【０００５】脱調に対する対策としては、ステッピング
モーターによって駆動する目的の装置の駆動部にかかる
負荷に対し充分な余裕を持ったステッピングモーターを
選択する方法（第１方法）、外部にロータリーエンコー
ダーのような回転センサーを設けてステッピングモータ
ーの回転を監視する方法（第２方法）、脱調時の駆動電
流の乱れを検出する方法（第３方法）等の方法があり、
夫々目的の駆動部に対する信頼性等を考慮して選択的に
採用されている。

【０００６】例えば、自動車エンジンの燃料燃料噴射弁
の角度制御用モーターのように高い信頼性が要求される
場合、上記第１方法及び、又は第２方法が採用される。
またプリンター等の事務機器では第２方法或いは第３方
法が採用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記第１方法では、目
的の駆動部にかかる負荷に対し充分な余裕を持ったステ
ッピングモーターを選択したとしても、脱調を完全の防
止し得る保証はなく、駆動側のトラブルの発生等によ
り、大きな負荷が作用した場合には脱調を引き起こすこ
とがある。また目的の駆動部にかかる負荷よりも大きな
負荷に対応し得るステッピングモーターを採用すること
にるコスト上昇や大型化を避けることが出来ないという
問題も発生する。

【０００８】また第２方法では、外部の回転センサーに
よるフィードバック制御を行なうことになり、ステッピ
ングモーターの利点であるオープン式の制御を実現し得
なくなるという問題や、回転センサー分のコストが上昇
するという問題がある。

【０００９】また第３方法では、コストの上昇を防げる
ものの、ステッピングモーターが脱調した後、この脱調
を検出するものであり、目的の機器の精度の保証等に寄
与し得ないという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、ステッピングモーターの
駆動電流の変化を検出して負荷を判定して信号を発生す
ることで、現在正常に回転しているか、脱調を起こす危
険があるか等に応じた制御を行なうことが出来るステッ
ピングモーターの制御方法と制御装置並びにモータード
ライバを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本件発明者等は、ステッ
ピングモーターの特性を生かしてより効果的な利用法を
開発するために種々の実験によって、脱調になる際の挙
動を確認したところ、ステッピングモーターの駆動電流
は負荷の増減に比例して変化すること、即ち、トルクは
駆動電流に比例して増減すること、負荷が一定以上にな
ったとき、脱調が発生すること等が判明した。

【００１２】従って、駆動電流を監視して該駆動電流の
変化を検出することで、負荷の変化を知ることが出来る
こと、負荷が一定の値に接近したとき、脱調を予報し得
ること等が判明した。

【００１３】このため、上記課題を解決するための本発
明に係るステッピングモーターの制御方法は、ステッピ
ングモーターの駆動電流の変化を検出し、検出した変化
に応じた制御信号を発生することを特徴とするものであ
る。

【００１４】上記ステッピングモーターの制御方法で
は、ステッピングモーターの駆動電流を監視して変化を
検出し、検出した変化に応じた制御信号、例えば現在の
トルクの値の信号、ステッピングモーターが脱調する虞
があるか否かの信号等の制御信号を発生してステッピン
グモーターの駆動を制御し、或いは表示部に告知するこ
とが出来る。

【００１５】上記制御方法に於いて、ステッピングモー
ターの駆動電流の変化の検出が、ステッピングモーター
の駆動電流を電圧に変換して基準電圧と比較してパルス
信号に変換し、該パルス信号の幅を計測するものである
ことが好ましく、検出した変化に応じた信号を発生して
する制御が、ステッピングモーターの回転の停止，ステ
ッピングモーターの回転速度の調整，過負荷の告知，脱
調の告知，トルクの表示のうち少なくとも１つを含むも
のであることが好ましい。

【００１６】上記ステッピングモーターの制御方法で
は、駆動電流の変化をパルス信号の幅の変化に変換する
ことが出来るため、容易にパルス信号の幅を計測して変
化を認識することが出来る。そして、計測したパルス信
号の幅に応じて、ステッピングモーターが脱調する虞が
あると認識した場合、或いはステッピングモーターが直
ちに脱調することはないが可能性が高くなったと認識し
た場合には、回転を停止させ或いは回転速度の調整、過
負荷の告知、トルクの表示の何れか１つ或いは幾つかを
行い、更に、ステッピングモーターが脱調したと認識し
た場合には回転を停止させ或いは脱調を告知の何れか或
いは両者を行なうことにより、ステッピングモーターの
制御を行なうことが出来る。

【００１７】また本発明に係るステッピングモーターの
制御装置は、ステッピングモーターの駆動電流を検出す
る電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流をパル
ス信号に変換するパルス信号変換部と、予めステッピン
グモーターのトルクに対応するパルス幅の情報及びパル
ス幅に対応させた制御プログラムを記憶しておき，前記
パルス信号変換部で変換されたパルス信号の幅を計測し
て前記記憶したパルス幅と比較し，対応するパルス幅に
応じた制御信号を発生する制御部とを有して構成される
ものである。

【００１８】上記ステッピングモーターの制御装置で
は、電流検出部によってステッピングモーターの駆動電
流を検出することが出来る。パルス信号変換部では、検
出した駆動電流をパルス信号に変換することが出来る。
例えば、駆動電流を検出して検出した駆動電流に応じた
電流波形を基準電圧と比較し、電流波形に於ける基準電
圧よりも高い部位をハイ，低い部位をローとすること
で、駆動電流の大きさに対応させた幅を持ったパルス信
号とすることが出来る。

【００１９】また制御部には、予めステッピングモータ
ーのトルクとパルス幅との関係を記憶させると共にパル
ス幅に応じた制御プログラムを記憶させておき、パルス
信号変換部で変換したパルス信号の幅と予め記憶したパ
ルス幅を比較することで、検出した駆動電流によって、
現在ステッピングモーターに作用している負荷の値を知
ることが出来、且つ対応するパルス幅（トルクの値）に
応じた制御信号（ステッピングモーターの回転を停止さ
せる制御信号、ステッピングモーターの回転速度を調整
する制御信号、過負荷を告知する制御信号、トルクを表
示する制御信号等）を発生することが出来る。

【００２０】また本発明に係るステッピングモーターの
モータードライバは、ステッピングモーターの駆動電流
を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電
流をパルス信号に変換するパルス信号変換部とを有し、
ステッピングモーターに作用する負荷に応じたパルス信
号を発生する機能を有して構成されるものである。

【００２１】上記ステッピングモーターのモータードラ
イバでは、ステッピングモーターを駆動することが出
来、且つステッピングモーターが回転しているときの駆
動電流を、該駆動電流の大きさに対応する幅を持ったパ
ルス信号に変換して出力することが出来る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、上記ステッピングモーター
の制御方法と制御装置並びにモータードライバの好まし
い実施形態について説明する。本発明に係るステッピン
グモーターの制御方法は、ステッピングモーターに於け
るトルクと駆動電流とが略比例の関係で変化すること、
前記トルクは負荷の大きさに対応して変化すること、更
に、負荷が一定の値以上に大きくなるとステッピングモ
ーターがこの負荷に耐えることができなくなって脱調す
ること、等の知見に基づいてなされたものであり、ステ
ッピングモーターを駆動している間、駆動電流の変化及
び値を検出して監視すると共に、検出した変化及び値に
対応した制御信号を発生することで、ステッピングモー
ターの回転を継続するか、回転速度を低下させるか、回
転を停止させるかの制御を行い、或いはステッピングモ
ーターの現在の状態の告知、更には現在のトルクの値の
表示等の何れか、或いは複数の作業を行なわせるように
したものである。

【００２３】ステッピングモーターの駆動電流の変化を
検出する場合、該ステッピングモーターのモータードラ
イバから検出することが可能であるが、正確な値を安定
して検出するには、モータードライバから駆動電流を取
り出して電流波形とし、この電流波形を基準電圧と比較
してハイ，ローに分割し、ハイの部分からなるパルス信
号に変換することで、駆動電流の大きさに応じた幅を持
ったパルス信号を得ることが好ましい。

【００２４】上記の如く、ステッピングモーターの駆動
電流をパルス信号に変換することで、取り扱いが容易と
なり、種々の制御を正確に行なわせるための好ましい情
報となる。

【００２５】また駆動電流の変化を検出したとき、この
変化に応じて行なう制御の内容としては種々のものがあ
るが、その中で、ステッピングモーターの回転の停止、
回転速度の調整、脱調の可能性の告知、脱調の告知、ト
ルクの表示等の少なくとも１つ、或いは複数の作業を行
なうことが好ましい。しかし、制御内容としては必ずし
も前記した作業を対象とするものに限定するものではな
く、他の作業を対象とすることも可能であることは当然
である。

【００２６】従って、予めステッピングモーターに作用
する負荷とトルクの関係、トルクとパルス幅の関係、更
に脱調時のパルス幅等を調べておき、検出したステッピ
ングモーターの駆動電流から変換したパルス信号の幅と
予め調べたパルス幅とを比較することで、現在ステッピ
ングモーターが如何なる運転状態にあるかを認識するこ
とが可能であり、認識した運転状態に対して最適な制御
を行なうことが可能である。

【００２７】次に、ステッピングモーターの制御装置の
好ましい実施例について図を用いて説明し、合わせて制
御方法、及びモータードライバの構成について説明す
る。尚、図１は本実施例に係るステッピングモーターの
制御装置の構成をブロックとして説明する図である。図
２はステッピングモーターが正常に回転しているときの
駆動電流とパルス信号との関係を示す図である。図３は
負荷トルクが増加したときの駆動電流とパルス信号との
関係を示す図である。図４はステッピングモーターが脱
調したときの駆動電流とパルス信号との関係を示す図で
ある。図５はステッピングモーターによる駆動系の例を
説明する図である。

【００２８】先ず、図５によりステッピングモーターを
用いた駆動系の構成例について簡単に説明する。図に於
いて、ステッピングモーター１にはモータードライバ２
が接続されており、更に、モータードライバ２に制御部
３が接続されている。またステッピングモーター１の出
力軸４には被駆動体５が機械的に接続され、この被駆動
体５に負荷６が接続されている。

【００２９】被駆動体５，負荷６としては何ら限定する
ものではなく、従来からステッピングモーターによって
駆動される物体、例えば小形搬送機に於ける被搬送体、
事務機器に於ける紙送り用のプーリ、キャリッジ、小形
ロボットに於ける関節部、自動車エンジンに於ける燃料
噴射弁等を採用することが可能である。

【００３０】また出力軸４と被駆動体５を接続して駆動
力を伝達する伝導系の構成も限定するものではなく、適
用される部位に応じた最適な駆動系を選択することが可
能である。

【００３１】負荷６が変動しない場合、ステッピングモ
ーター１のトルクは略一定で変動することはない。しか
し、負荷６を積極的に変動させる場合、或いは予期しな
い理由により負荷６が変動した場合、負荷６の変動に応
じてステッピングモーター１の駆動電流が変動する。こ
のとき、駆動電流の変動は負荷６の変動に対して比例す
ること、を既に確かめてあり、この情報から駆動電流の
変動を検出して検出値から負荷６を知ることが可能であ
る。

【００３２】次に、図１によりステッピングモーターの
制御装置の構成について具体的に説明する。尚、ステッ
ピングモーター１は通常２相〜４相のモーターコイルを
有しており、夫々のコイル毎に直流電圧を印加するドラ
イバが設けられているが、同図にはこれらを代表して１
相分のコイル１ａとドライバ21ａが記載されている。

【００３３】モータードライバ２は、ステッピングモー
ターに対する通常のステッピングモータードライバであ
るドライバ部21と、ステッピングモーター１のコイル１
ａに印加される駆動電流を検出して電流波形を出力する
電流検出部22と、電流検出部22で検出した電流波形と基
準電圧を比較して駆動電流の電流波形に応じたパルス信
号に変換するパルス信号変換部23とを有して構成されて
いる。

【００３４】ドライバ部21はステッピングモーター１の
相数（コイル１ａの数）に対応した数のドライバ21ａを
有しており、制御部３から発生する指令パルスに応じた
時間、コイル１ａにモーター印加直流電圧を通電するも
のである。このドライバ部21はステッピングモーターに
対する通常のステッピングモータードライバを用いてい
る。

【００３５】電流検出部22はドライバ部21によってコイ
ル１ａに対して直流電圧を印加するのに伴って流れる電
流を検出する機能を有するものであり、電流検出抵抗22
ａを有して構成されている。そして電流を継続して検出
することにより、電流波形として検出することが可能で
ある。

【００３６】パルス信号変換部23は、電流検出部22で検
出した電流波形を基準電圧と比較してパルス信号に変換
する機能を有するものである。このため、パルス信号変
換部23は、所望の電圧を持った基準電圧を設定し得る基
準電圧設定器23ａと、電流検出部22からの電流波形と基
準電圧設定器23ａからの基準電圧を比較する比較増幅器
23ｂとを有して構成されている。

【００３７】基準電圧設定器23ａは、可変抵抗器として
構成されており、該可変抵抗器を操作することで所望の
値を持つ基準電圧を出力することが可能である。また比
較増幅器23ｂでは、電流波形に於ける基準電圧よりも高
い部分をハイ信号、低い部分をロー信号として出力し、
ハイ信号によってパルス信号を形成する。

【００３８】従って、パルス信号変換部23で形成された
パルス信号は、ステッピングモーター１のコイル１ａに
印加された電流の大きさに比例した幅を有することとな
る。そして形成されたパルス信号は制御部３に伝達され
る。

【００３９】制御部３は、ステッピングモーター１に作
用する負荷６の大きさに応じたトルク値と、このトルク
を発生する際の電流に応じたパルス幅の情報を記憶する
と共にパルス幅に応じた制御内容を記憶し、更に、ステ
ッピングモーター１の駆動プログラムや制御プログラム
を記憶する記憶部３ａと、パルス信号変換部23から伝達
されたパルス信号の幅を一次記憶する一次記憶部３ｂ
と、パルス信号変換部23から伝達されたパルス信号と記
憶部３ａに記憶したパルス幅の情報とを比較して対応す
る制御内容を判定する比較判定部３ｃと、比較判定部３
ｃに於ける判定結果としての制御信号を発生し、且つス
テッピングモーター１に対する駆動指令に基づいて予め
設定された駆動プログラムに対応する指令パルスをモー
タードライバ２に向けて発生する指令発生部３ｄと、制
御プログラムに従ってステッピングモーター１の状態を
告知し、或いはステッピングモーター１のトルクを表示
する表示部３ｅと、を有して構成されている。

【００４０】従って、図５に示す系を駆動するに際し、
制御部３に対し動作の開始指令を与えると、この制御部
３では駆動プログラムに従ってステッピングモーター１
のモータードライバ２に対して指令パルスが発生する。
前記指令パルスに基づいてドライバ部21からステッピン
グモーター１に直流電圧が印加され、負荷６に応じた駆
動電流が流れる。これにより、ステッピングモーター１
は、所定の方向に単位時間当たり発生したパルスの総数
に対応した角度回転して負荷６を駆動することが可能で
ある。

【００４１】またステッピングモーター１の回転状態
は、後述するようにして認識され、表示部３ｅに現在の
ステッピングモーター１の回転状態（即ち、正常に回転
しているか、脱調の寸前であるか、脱調しているか）に
基づく状態或いは告知、更には、トルクの値を表示する
ことが可能である。

【００４２】次に、上記の如く構成された制御装置によ
り、ステッピングモーター１の回転状態を判定し、或い
はトルクを判定する手順について説明する。

【００４３】ステッピングモーター１の駆動電流は、指
令パルスの発生と同時に立ち上がって所定の電流値まで
瞬時に到達するものではなく、指令パルスの発生と同時
に直流電圧が印加されて電流が流れ始める。その後、負
荷の大きさに応じて電流値が増加し、ステッピングモー
ター１が１指令パルスに対応した角度分だけ回転して停
止する。従って、指令パルスが連続して発生することに
よって、ステッピングモーター１は連続して回転する。

【００４４】このように、駆動電流は０の状態から経時
的に増加して最大値になり、最大値を保持した後０に戻
る、という波形（電流波形）を形成する。前記電流波形
は、モータードライバ２に於ける電流検出部22で検出さ
れた駆動電流の経時的変化によって電圧の波形として形
成される（以下「電流波形」という）。

【００４５】また指令パルスの幅は予め設定されたステ
ッピングモーター１の回転速度に応じて設定されるもの
であり、一義的に設定されるものではない。例えば、本
実施例では、回転数を毎分１０回転（10r.p.m.）とし、
この回転数を実現するために指令パルスの幅は 180μse
c.に設定されている。

【００４６】負荷６の大きさが変化した場合、この負荷
６を駆動するのに必要なトルクの値が変化する。このト
ルクの変化に伴って駆動電流が変化し、パルス信号変換
部23から出力されるパルス信号の幅の変化となって出力
される。

【００４７】電流波形をパルス信号に変換する場合、パ
ルス信号変換部23に於ける基準電圧設定器23ａを適宜選
択してステッピングモーター１の仕様に応じた最適な基
準電圧を選択して比較増幅器23ｂに入力して電流波形と
比較する。両者を比較した結果、電流波形の方が基準電
圧よりも高い場合ハイ信号として、低い場合ロー信号と
して出力される。

【００４８】図２（ａ）はステッピングモーター１に作
用する負荷６の値が適正である場合の電流波形11と基準
電圧12との関係を示し、同図（ｂ）は電流波形11と基準
電圧を比較して変換したパルス信号13を示すものであ
る。図に示すように、電流波形11は、０から直線的に上
昇して基準電圧12を越え、最大電流値を保持した後、０
に戻っている。この過程で基準電圧12を越えた部分がパ
ルス信号13として出力される。

【００４９】この場合、パルス信号13の幅はｔ１とな
り、指令パルスの幅 180μsec.からパルス信号の幅ｔ１
を引いた部分のロー信号14の幅がｔ１ローとなる。

【００５０】図３は負荷が増加して脱調に至る寸前の電
流波形15と基準電圧12との関係（同図（ａ））と、パル
ス信号13とロー信号14の関係（同図（ｂ））を示すもの
である。図に示すように、負荷が増大したときの電流波
形15は、０から急激に立ち上がると共に最大電流値に至
り、最大電流値を保持した後０に戻る。このように電流
波形15は、上に凸の直線の連なり、或いは曲線となり、
この過程で基準電圧12を越えた部分が幅ｔ１のパルス信
号13として出力され、指令パルスの幅からｔ１を引いた
部分がロー信号14となる。

【００５１】図４は負荷が更に増加してステッピングモ
ーター１が脱調した状態に於ける電流波形16と基準電圧
12との関係（同図（ａ））と、パルス信号13とロー信号
14との関係（同図（ｂ））を示すものである。図に示す
ように、ステッピングモーター１が脱調したとき、電流
波形は極めて幅の小さいパルス状に変化しており、これ
らのパルス部分であって基準電圧12を越えた部分が幅ｔ
１のパルス信号13として出力され、指令パルスの幅から
ｔ１を引いた部分がロー信号14となる。

【００５２】上記電流波形11，15，16とステッピングモ
ーター１の回転状態との関係は、ステッピングモーター
１の定格出力，トルク，駆動電流値等の仕様によって異
なるものであり、予め使用するステッピングモーター１
毎に調べておくことが必要である。

【００５３】そしてパルス信号13の幅と、ロー信号14の
幅とに対応させてステッピングモーター１の回転状態が
正常であるか、脱調の虞のある状態か、脱調したか、或
いはトルクが如何なる値か、を認識し得るようにチャー
ト化（表１，表２参照）して制御部３の記憶部３ａに記
憶させておくことで、現在のステッピングモーター１に
印加されている駆動電流を検出して得た電流波形に基づ
いて、現在のステッピングモーター１の回転状態、或い
はトルクを認識することが可能である。

【００５４】更に、予め実験等によってステッピングモ
ーター１に於ける負荷の変化と、この変化に対応して変
化する回転の状態と、脱調時の挙動を調べておき、この
結果に基づいて判定原理を作成しておくことで、ステッ
ピングモーター１が脱調する虞があるか否かを判定して
告知することが可能である。

【００５５】本件発明者は、実験によりステッピングモ
ーター１の回転状態とパルス信号13の幅とロー信号14と
の関係、及びトルクとパルス信号13の幅の関係を調べ、
この結果から、ステッピングモーター１の判定原理を作
成した。これらの結果を表１，表２に示し、判定原理を
表３に示す。尚、表１は回転状態とパルス信号13の幅と
ロー信号14との関係を、表２はトルクとパルス信号13の
幅の関係を示している。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１に示すようにパルス信号13の幅が30μ
sec.でロー信号14の幅が150μsec.である場合、ステッ
ピングモーター１は安定した正常な回転状態であり、パ
ルス信号13の幅が70μsec.でロー信号14び幅が110μse
c.である場合、ステッピングモーター１は脱調を引き起
こす寸前である虞が高い回転状態であり、更に、パルス
信号13の幅が10μsec.でロー信号14の幅が170μsec.で
ある場合、ステッピングモーター１は脱調している状態
であった。

【００５８】

【表２】

【００５９】表２に於いて、ステッピングモーターの回
転数を変化させた場合、この変化に応じてトルクも変化
するため、回転数を10r.p.m.に保持した状態でトルクと
パルス信号13の幅を測定している。

【００６０】表２に示すように、ステッピングモーター
１のトルクとパルス信号13の幅は略正比例の関係となっ
ており、駆動電流の電流波形からトルク信号13の幅を計
測することで、トルクを知ることが可能である。更に、
ステッピングモーター１の回転数が決まることから、負
荷の値を計算することも可能となる。即ち、本発明の目
的の一つであるトルクの表示を行なうことが可能であ
る。

【００６１】

【表３】

【００６２】表３は、表１に示す結果に基づいて、ステ
ッピングモーター１の制御の目的の一つであるステッピ
ングモーター１の回転の状態を判定する原理を示すもの
である。

【００６３】即ち、表１からステッピングモーター１が
脱調寸前となる状態ではパルス信号13の幅が70μsec.で
あり且つ脱調時のロー信号14の幅が170μsec.であるこ
とから、検出したパルス信号13の幅が70μsec.以下でロ
ー信号14の幅が170μsec.以下であれば、ステッピング
モーター１は正常に回転していると判定し、またパルス
信号13の幅が70μsec.以上でロー信号14の幅が170μse
c.以下の場合、ステッピングモーター１は回転を継続し
ているものの脱調寸前の状態であると判定し、更に、パ
ルス信号13の幅が10μsec.以下でロー信号14の幅が170
μsec.以上の場合、ステッピングモーター１は脱調して
いると判定することが可能である。

【００６４】特に、ステッピングモーター１が脱調して
いるときのパルス信号13の幅は10μsec.であり、正常に
回転しているときのパルス信号13の幅70μsec.の範囲に
入る。このため、パルス信号13の幅のみを計測したので
は正確な判定をし得ないため、パルス信号13の幅と、ロ
ー信号14の幅を同時に計測（脱調時170μsec.以上、正
常時170μsec.以下）することで、各状態を正確に判定
することが可能である。

【００６５】従って、予め表１〜表３の内容を制御部３
の記憶部３ａに記憶させておき、実際にステッピングモ
ーター１の回転に伴って検出したパルス信号13とロー信
号14を制御部３に伝達し、比較判定部３ｃに於いてパル
ス信号13とロー信号14の幅によって、ステッピングモー
ター１が如何なる回転状態にあるかを判定し、或いはス
テッピングモーター１に作用しているトルクが如何なる
値であるかを判定することが可能である。

【００６６】次に、ステッピングモーター１の回転状態
の判定に伴う制御内容について説明する。

【００６７】上記の如くして、比較判定部３ｃに於いて
ステッピングモーター１の回転状態を判定したとき、判
定した回転状態に応じて、そのままの状態を継続させる
場合と、回転の状態を変化させる必要が生じる場合とが
ある。例えば、ステッピングモーター１が正常に回転し
ているとして判定された場合、この状態を継続させてお
くことが好ましい。

【００６８】特に、ステッピングモーター１が脱調寸前
であると判定した場合には、指令トルクを制御して回転
速度を低下させて発生するトルクの値を大きくして負荷
に対応させるか、或いは回転を停止させ、更に、この状
態を表示部３ｅに表示し、或いは他の表示手段、例えば
パトライトやブザー等によって告知する。

【００６９】またステッピングモーター１が既に脱調し
ている場合には、指令トルクを停止させると共にこの状
態を表示部３ｅに表示し、或いは他の表示手段、例えば
パトライトやブザー等によって告知する。

【００７０】上記の如き制御内容は制御部３の記憶部３
ａに記憶させた制御プログラムに記載されており、比較
判定部３ｃに於ける判定結果に基づいて最適な制御指令
が指令発生部３ｄから発生して指令パルスの制御を行な
うと同時に表示部３ｅに表示或いは告知する。

【００７１】ステッピングモーターの制御装置を上記の
如く構成することによって、図５に示す系に於いてステ
ッピングモーター１を回転させて負荷６を駆動したと
き、ステッピングモーター１の駆動電流を検出してパル
ス信号に変換し、このパルス信号の幅を計測すること
で、ステッピングモーター１の回転状態を判定すると共
に判定した回転状態に応じた制御を行うと共に表示或い
は告知し、或いはトルクを表示することが可能である。

【００７２】またドライバ部21と、電流検出部22と、パ
ルス信号変換部23とを一体化してモータードライバ２を
構成することで、如何なるステッピングモーター１であ
っても、このモータードライバ２を採用することで、極
めて容易に回転状態を判定し得るステッピングモーター
を構成することが可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
ステッピングモーターの制御方法では、ステッピングモ
ーターの駆動電流を検出して最適な制御、例えばトルク
の値、脱調する虞があるか否か等の制御を行い、或いは
表示部に告知することが出来る。このため、ステッピン
グモーターの脱調を事前に防止することが出来る。

【００７４】またステッピングモーターの駆動電流を電
圧に変換して基準電圧と比較してパルス信号に変換して
該パルス信号の幅を計測し、且つ目的の制御が、ステッ
ピングモーターの回転の停止，ステッピングモーターの
回転速度の調整，過負荷の告知，脱調の告知，トルクの
表示のうち少なくとも１つとすることによって、駆動電
流の変化をパルス信号の幅の変化に変換することが出来
るため、容易にパルス信号の幅を計測して変化を認識す
ることが出来、計測したパルス信号の幅に応じて、ステ
ッピングモーターが脱調する虞があると認識した場合、
或いはステッピングモーターが直ちに脱調することはな
いが可能性が高くなったと認識した場合には、回転を停
止させ或いは回転速度の調整、過負荷の告知、トルクの
表示の何れか１つ或いは幾つかを行い、更に、ステッピ
ングモーターが脱調したと認識した場合には回転を停止
させ或いは脱調を告知の何れか或いは両者を行なうこと
により、ステッピングモーターの制御を行なうことが出
来る。

【００７５】また本発明に係る制御装置では、検出した
駆動電流によって、現在ステッピングモーターに作用し
ている負荷を知ることが出来、且つ対応するパルス幅に
応じた制御信号を発生することで、回転状態に応じた最
適な制御を行なうことが出来る。

【００７６】また本発明に係るモータードライバは、電
流検出部と、パルス信号変換部と、ステッピングモータ
ーに対する通常のドライバとを有するので、ステッピン
グモーターを駆動すると共にステッピングモーターが回
転しているときの駆動電流をパルス信号に変換して出力
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るステッピングモーターの制御装
置の構成をブロックとして説明する図である。

【図２】ステッピングモーターが正常に回転していると
きの駆動電流とパルス信号との関係を示す図である。

【図３】負荷トルクが増加したときの駆動電流とパルス
信号との関係を示す図である。

【図４】ステッピングモーターが脱調したときの駆動電
流とパルス信号との関係を示す図である。

【図５】ステッピングモーターによる駆動系の例を説明
する図である。

【符号の説明】

１ ステッピングモーター １ａ コイル ２ モータードライバ 21 ドライバ部 21ａ ドライバ 22 電流検出部 22ａ 電流検出抵抗 23 パルス信号変換部 23ａ 基準電圧設定器 23ｂ 比較増幅器 ３ 制御部 ３ａ 記憶部 ３ｂ 一次記憶部 ３ｃ 比較判定部 ３ｄ 指令発生部 ３ｅ 表示部 ４ 出力軸 ５ 被駆動体 ６ 負荷 11，15，16 電流波形 12 基準電圧 13 パルス信号 14 ロー信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモーターの駆動電流の変化
   を検出し、検出した変化に応じた制御信号を発生するこ
   とを特徴とするステッピングモーターの制御方法。
2. 【請求項２】 前記ステッピングモーターの駆動電流の
   変化の検出が、ステッピングモーターの駆動電流を電圧
   に変換して基準電圧と比較してパルス信号に変換し、該
   パルス信号の幅を計測するものであることを特徴とする
   請求項１に記載したステッピングモーターの制御方法。
3. 【請求項３】 前記検出した変化に応じた信号を発生し
   てする制御が、ステッピングモーターの回転の停止，ス
   テッピングモーターの回転速度の調整，過負荷の告知，
   脱調の告知，トルクの表示のうち少なくとも１つを含む
   ものであることを特徴とする請求項１又は２に記載した
   ステッピングモーターの制御方法。
4. 【請求項４】 ステッピングモーターの駆動電流を検出
   する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流をパ
   ルス信号に変換するパルス信号変換部と、予めステッピ
   ングモーターのトルクに対応するパルス幅の情報及びパ
   ルス幅に対応させた制御プログラムを記憶しておき，前
   記パルス信号変換部で変換されたパルス信号の幅を計測
   して前記記憶したパルス幅と比較し，対応するパルス幅
   に応じた制御信号を発生する制御部と、を有することを
   特徴とするステッピングモーターの制御装置。
5. 【請求項５】 ステッピングモーターの駆動電流を検出
   する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流をパ
   ルス信号に変換するパルス信号変換部とを有し、ステッ
   ピングモーターに作用する負荷に応じたパルス信号を発
   生する機能を有することを特徴とするステッピングモー
   ターのモータードライバ。