JP2002171794A

JP2002171794A - ステッピングモータの駆動装置

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Publication number: JP2002171794A
Application number: JP2000356314A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yamada; 和彦山田
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ステッピングモータの負荷の変動叉は異種の
ステッピングモータに対し、配線叉は構成を変更するこ
となく、それらのステッピングモータを駆動できる駆動
装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、ステッピングモータ２の
駆動電流を制御するための駆動パルス信号を出力するロ
ジック回路３と、それぞれトランジスタＴ₁〜Ｔ₄，Ｔ₅
〜Ｔ₈を有するブリッジ回路４，５とを備える。さら
に、駆動装置１には、スイッチ１０のオン／オフに応じ
て、リレーＲ₁〜Ｒ₆を導通叉は遮断状態に切り替えるリ
レー制御回路１１が設けられている。これにより、スイ
ッチ１０のオン／オフにより、コイル２ａ，２ｂに流れ
る電流を共通端子Ｔａ，Ｔｂからコイル２ａ，２ｂの両
端のいずれかに流れる経路と、コイル２ａ，２ｂの全長
にわたって流れる経路とのいずれか一方に選択できる。

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
タの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のステッピングモータの駆動装置
は、ステッピングモータの相励磁方式或いはパルス入力
方式を選択的に切り替えることができるよう構成されて
いた。すなわち、励磁方式については、例えば１相励磁
方式、２相励磁方式、及び１−２相励磁方式、さらには
マイクロステップ方式のいずれかとなるように、駆動装
置に設けられたディップスイッチ等を用いて切り替える
ことが可能である。また、パルス入力方式についても同
様に、ディップスイッチ等により、モータの回転方向を
時計周り（clock-wise；ＣＷ）と反時計周り（counter
clock-wise；ＣＣＷ）とに選択的に切り替えることがで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッピン
グモータの駆動方式については、高速運転領域での応答
性に優れた方式と、高トルク運転が可能な方式とがあ
る。よって、モータの負荷に応じて、高速運転に適した
駆動装置と高トルク運転に適した駆動装置のいずれかを
選択し、選択されたいずれかの駆動装置を用いてステッ
ピングモータを駆動するようにしていた。

【０００４】これにより、例えば負荷の変動等によって
大きなトルクで負荷を駆動する必要が生じた場合には、
高トルク運転に適した駆動装置に交換したり、或いは、
駆動装置の配線を変更しなければならなかった。こうな
ると、手間やコストが増大する傾向にあった。また、必
要とされるトルクの異なる多種の負荷を駆動する際に
も、上述のような駆動装置の交換叉は変更が適宜必要な
ことがあり、この場合にも手間やコストが増大する傾向
にあった。

【０００５】また、従来は、ステッピングモータの種
類、型式等に合わせて駆動装置を選択することが多かっ
たため、ステッピングモータを異種のものに交換すると
きには、交換後のステッピングモータに適した駆動装置
を用意しなければならず、汎用性が十分ではなかった。

【０００６】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、ステッピングモータの負荷の変
動叉は異種のステッピングモータに対し、配線叉は構成
を変更することなく、それらのステッピングモータを駆
動できる駆動装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるステッピングモータの駆動装置は、
回動可能なロータ部と、ロータ部の周囲に配置されコイ
ルを有するステータ部と、コイルの両端間の所定位置に
接続された第１の端子とを備えており、且つ、電源に接
続されたステッピングモータを駆動する装置であって、
ステッピングモータと電源との間に設けられ、且つ、第
１の端子とコイルの一方端叉はコイルの他方端との間の
部位に電流を流す第１の動作と、一方端と他方端との間
（コイル全長）の部位に電流を流す第２の動作と、を任
意に切り替える動作切替部を備えることを特徴とする。

【０００８】このように構成されたステッピングモータ
の駆動装置においては、第１の動作と第２の動作とを任
意に切り替えることにより、ステータ部に設けられたコ
イルに流れる電流の経路を、第１の端子とコイルの一方
端叉は他方端との間、及び、その一方端と他方端との間
のいずれかに切り替える。これにより、電流が流れるコ
イルの巻線長が調節される。よって、コイルに電流が流
れることによりロータ部の周囲に発生する磁界の強度を
広範囲にわたって調整できる。従って、ロータ部の回転
駆動力、換言すればステッピングモータの発生トルクの
ダイナミックレンジが拡張される。

【０００９】或いは、本発明によるステッピングモータ
の駆動装置は、回動可能なロータ部と、ロータ部の周囲
に配置されコイルを有するステータ部と、コイルの両端
間の所定位置に接続された第１の端子とを備えており、
且つ、電源に接続されたステッピングモータを駆動する
ステッピングモータの駆動装置であって、ステッピング
モータと電源との間に設けられ、且つ、第１の端子とコ
イルの一方端叉はコイルの他方端との間に電圧を印加す
る第３の動作と、一方端と他方端との間に電圧を印加す
る第４の動作とを任意に切り替える動作切替部を備える
ことを特徴としてもよい。

【００１０】このように構成しても、第３の動作と第４
の動作とを切り替えることにより、ステッピングモータ
の駆動力の調整範囲が拡大されるようにステータ部に設
けられたコイルに流れる電流経路を選択的に変更でき
る。

【００１１】また、動作切替部が、ステッピングモータ
の負荷叉はステッピングモータの種類に応じて第１の動
作と第２の動作とを、叉は、第３の動作と第４の動作と
を切り替えるものであると好ましい。これにより、ステ
ッピングモータの負荷が変動した場合、或いは異種のス
テッピングモータを用いた場合、叉はステッピングモー
タの型式等を変更した場合でも、第１若しくは第２の動
作、叉は、第３若しくは第４の動作の切り替えのみで対
応可能である。

【００１２】さらに、動作切替部が、（１）コイルの一
方端及び他方端に接続された一対の第２の端子、電源に
接続された一対の第３の端子、及び、第２及び第３の端
子を構成する各端子間にそれぞれ配設された複数のスイ
ッチング部を有し、且つ、閉ループを構成するブリッジ
回路部と、（２）各スイッチング部に接続され、各スイ
ッチング部にパルス信号を送出する論理回路部と、
（３）複数のスイッチング部と論理回路部との間に設け
られ、且つ、パルス信号を独立に遮断可能な論理信号開
閉部と、（４）第１の端子と電源との間において電源か
らコイルへの電力の供給を遮断可能に設けられた電力開
閉部とを備えると好適である。

【００１３】ここで、スイッチング部としては、電流の
導通及び遮断が可能な、例えば、トランジスタやリレー
等の装置が挙げられる。また、パルス信号とは、具体的
には、そのスイッチング部の動作を切り替える指令信号
である。

【００１４】このように構成すれば、論理信号開閉部及
び電力開閉部を導通状態或いは遮断状態に適宜設定する
ことにより、電源からコイルに対して出力される電流
を、コイルに設けられた第１の端子からコイルの一方端
若しくはその他方端へ、叉は、コイルの一方端から他方
端、或いは、その逆へと流し得る。このような各開閉器
の導通及び遮断状態の切替えに際し、論理回路部から各
スイッチング部に対して出力されるパルス信号の出力タ
イミングを調節すれば、ステッピングモータの負荷の変
動、叉はステッピングモータの種類、定格出力、定格ト
ルク等に応じた駆動を実現し得る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるステッピング
モータの駆動装置の好適な実施形態について添付図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、同一の要素には同
一の符号を用い、重複する説明を省略する。また、上下
左右等の位置関係は、特に断りのない限り、図面に示す
位置関係に基づくものとする。

【００１６】図１は、本発明によるステッピングモータ
駆動装置の好適な一実施形態の構成を模式的に示す回路
図である。駆動装置１（ステッピングモータの駆動装
置）は、ステッピングモータ２の駆動電流を制御する駆
動パルス信号を生成して出力するロジック回路３（論理
回路部）と、それぞれ４つのトランジスタＴ₁〜Ｔ₄，Ｔ
₅〜Ｔ₈（スイッチング部）を有するブリッジ回路４，５
（ブリッジ回路部）とを備える。

【００１７】ステッピングモータ２としては、特に限定
されないが、２相ハイブリッド型ステッピングモータを
例示した。このステッピングモータ２は、１歯構成のロ
ータ２ｃ（ロータ部）に対向して、互いに９０°間隔で
設けられた４つの固定子歯（図示せず）を有している。
対向する一方対の固定子歯には、共通端子Ｔａ（第１の
端子）を有するコイル２ａが設けられ、他方対の固定子
歯には共通端子Ｔｂ（第１の端子）を有するコイル２ｂ
が設けられている。これらのコイル２ａ，２ｂにより、
対向する２組の固定子歯対がそれぞれＡ相及びＢ相を形
成する。

【００１８】また、ロジック回路３は、駆動装置１の外
部に設けられたクロック回路（図示せず）と入力端子３
ａにおいて接続されており、この入力端子３ａを介して
クロック回路からのクロック信号が入力される。また、
ロジック回路３には、ステッピングモータ２の回転方向
を決定するための信号が入力される入力端子３ｂが設け
られている。さらに、ロジック回路３は、ステッピング
モータ２のオン／オフを切り替える図示しないスイッチ
に接続された入力端子３ｃを有している。

【００１９】このロジック回路３は、クロック回路から
入力されたクロック信号に基づいて駆動パルス信号を生
成するものであり、その信号をブリッジ回路４，５のト
ランジスタＴ₁〜Ｔ₈のベースに対して出力端子３ｄ〜３
ｇを通して出力するように設けられている。

【００２０】他方、ブリッジ回路４は、ｎｐｎ型のトラ
ンジスタＴ₁〜Ｔ₄を備えている。トランジスタＴ₁のベ
ースは、増幅器６が設けられた電線４ａを介してロジッ
ク回路３の出力端子３ｄに接続されている。これによ
り、ロジック回路３で生成された駆動パルス信号がトラ
ンジスタＴ₁に入力され、トランジスタＴ₁のオン／オ
フ、すなわち、コレクタからエミッタへの電流の導通／
遮断が切り替えられる。また、トランジスタＴ₁，Ｔ₄の
ベースは電線４ｂを介して互いに接続されている。

【００２１】さらに、電線４ａ，４ｂとの接続部とトラ
ンジスタＴ₁のベースとの間にリレーＲ₁（論理信号開閉
部）が設けられている。このリレーＲ₁が導通状態にあ
る場合には、出力端子３ｄから駆動パルス信号が出力さ
れたときに、トランジスタＴ ₁，Ｔ₄がオンとなり、同信
号が出力されていないときには、オフとなる。一方、リ
レーＲ₁が遮断状態にある場合には、トランジスタＴ₁は
常時オフであり、出力端子３ｄから駆動パルス信号が出
力されたときにはトランジスタＴ₄のみがオンとなる。

【００２２】また、トランジスタＴ₂のベースは、増幅
器７が設けられた電線４ｃを介してロジック回路３の出
力端子３ｅに接続されている。これにより、ロジック回
路３で生成された駆動パルス信号が出力端子３ｅからト
ランジスタＴ₂に入力され、トランジスタＴ₂のオン／オ
フが制御される。また、トランジスタＴ₂，Ｔ₃のベース
は電線４ｄを介して互いに接続されている。さらに、電
線４ｃ，４ｄの接続部とトランジスタＴ₃のベースとの
間にリレーＲ₂（論理信号開閉部）が設けられている。
このリレーＲ₂が導通状態にあるときには、出力端子３
ｅからの駆動パルス信号によりトランジスタＴ₂，Ｔ₃が
ともにオンとなり、遮断状態にあるときには、出力端子
３ｅからの駆動パルス信号によりトランジスタＴ₂のみ
がオンとなる。

【００２３】また、トランジスタＴ₁のエミッタとトラ
ンジスタＴ₂のコレクタとの間の接続部Ｃ₁（第２の端
子）、及びトランジスタＴ₃のエミッタとトランジスタ
Ｔ₄のコレクタとの間の接続部Ｃ₂（第２の端子）に、コ
イル２ａが結線されている。さらに、ブリッジ回路４の
トランジスタＴ₁，Ｔ₃のコレクタの間には端子Ｃ₃（第
３の端子）が設けられている。この端子Ｃ₃は端子Ｖ₄と
接続され、端子Ｖ₄には図示しない電源の正極が接続さ
れている。また、同ブリッジ回路のトランジスタＴ₂，
Ｔ₄のエミッタは互いに接続されており、さらに、これ
ら２つのエミッタ間に設けられた端子Ｃ₄（第３の端
子）は、電源の負極に接続されている。さらにまた、コ
イル２ａの共通端子Ｔａは、リレーＲ₃（電力開閉部）
が設けられた電線を介して、端子Ｃ₃と端子Ｖ₄との間に
接続されている。

【００２４】他方、ブリッジ回路５は、ロジック回路３
の出力端子３ｆ，３ｇから出力される駆動パルス信号が
入力され、この駆動パルス信号に基づいてコイル２ｂに
流れる電流を制御するものである。このブリッジ回路５
の回路構成は、ブリッジ回路４と同様であり、ここでの
説明は省略する。

【００２５】ステッピングモータ駆動装置１は、また、
スイッチ１０と、このスイッチ１０のオン／オフにより
リレーＲ₁〜Ｒ₆の導通状態を切り替えるリレー制御回路
１１を有する。リレーＲ₁，Ｒ₂及びＲ₄，Ｒ₅の導通及び
遮断状態は共に等しく、また、リレーＲ₃，Ｒ₆の導通及
び遮断状態は、それぞれリレーＲ₁，Ｒ₂及びリレー
Ｒ ₄，Ｒ₅の導通状態と逆となるように、リレー制御回路
１１により制御される。

【００２６】このように構成されたステッピングモータ
駆動装置１の駆動方法の一例について以下に説明する。
図２は、ロジック回路３の出力端子３ｄ〜３ｇから駆動
パルス信号が出力されている状態と、その状態において
ステッピングモータ２の固定子歯Ａ，Ａ^*，Ｂ，Ｂ^*が励
磁されている状態を示す模式図である。図中の符号Ｓ及
びＮは、各固定子歯Ａ，Ａ^*，Ｂ，Ｂ^*がそれぞれＳ極及
びＮ極に励磁されていることを示す。また、各固定子歯
に設けられているコイルの図示は省略した。

【００２７】〈動作Ａ〉この動作Ａでは、まず、スイッ
チ１０をオンとし、リレー制御回路１１から指令信号を
リレーＲ₁〜Ｒ₆に出力する。これにより、ブリッジ回路
４のリレーＲ₁，Ｒ₂が遮断状態となり、リレーＲ₃が導
通状態となる。また、ブリッジ回路５においては、リレ
ーＲ₄，Ｒ₅が遮断状態となり、リレーＲ₆が導通状態と
なる。次いで、例えば以下の手順で操作を実施する。

【００２８】（１）ロジック回路３の出力端子３ｄから
駆動パルス信号を出力し、そのパルス幅に相当する時
間、トランジスタＴ₄をオンとする。このとき、電流が
端子Ｖ₄からリレーＲ₃、コイル２ａの共通端子Ｔａ、接
続部Ｃ₂、トランジスタＴ₄を順次通過して流れ、接地に
至る。この電流により、固定子歯ＡがＳ極に、固定子歯
Ａ^*がＮ極に励磁される。そして、ロータ２ｃの極性が
Ｎ極である歯と極性がＳ極である歯とが、それぞれの固
定子歯Ａ，Ａ^*に引き付けられるように移動し、ロータ
２ｃは図２のＪ₁で示す状態となる。

【００２９】（２）次に、出力端子３ｄから駆動パルス
信号を出力し、所定時間経過した後、出力端子３ｆから
パルス信号をトランジスタＴ₈に対して出力する。これ
により、パルス幅に相当する時間、トランジスタＴ₈を
オンとする。このとき、電流が端子Ｖ₅からリレーＲ₆、
コイル２ｂの共通端子Ｔｂ、接続部Ｃ₆、トランジスタ
Ｔ₈を順次通過し、接地へと流れる。この電流によっ
て、固定子歯ＢがＳ極に、固定子歯Ｂ^*がＮ極に励磁さ
れる。そして、ロータ２ｃのＮ極が固定子歯Ｂに、Ｓ極
が固定子歯Ｂ^*に引き付けられるように移動する。こう
して、ロータ２ｃは、図２の状態Ｊ₂に示すように９０
°回転した状態となる。

【００３０】（３）続けて、出力端子３ｆから駆動パル
ス信号を出力し、所定時間経過した後、出力端子３ｅか
ら駆動パルス信号をトランジスタＴ₂出力する。これに
より、トランジスタＴ₂がオンとなり、電流が端子Ｖ₄か
らリレーＲ₃、コイル２ａの共通端子Ｔａ、接続部Ｃ₁、
トランジスタＴ₂を順次流れ、接地に至る。この電流
は、共通端子Ｔａから接続部Ｃ₁へと流れるため、上述
の（１）における共通端子Ｔａから接続部Ｃ₂へと流通
する電流の向きに対して逆向きに流れる。故に、Ａ相に
励磁される極性もまた逆となる。すなわち、固定子歯Ａ
がＮ極に、固定子歯Ａ^*がＳ極に励磁される。そして、
この励磁により、ロータ２ｃは、図２の状態Ｊ₃に示す
ように更に９０°回転した状態となる。

【００３１】（４）次に、出力端子３ｅから駆動パルス
信号を出力し、所定時間経過した後、出力端子３ｇから
駆動パルス信号を出力すると、トランジスタＴ₆がオン
となる。これにより、電流は端子Ｖ₅からリレーＲ₆、共
通端子Ｔｂ、接続部Ｃ₅、トランジスタＴ₆へと流れる。
この場合にも、（２）の場合とは電流の向きが逆となる
ので、励磁される極性も逆、すなわち、固定子歯ＢがＮ
極に、固定子歯Ｂ^*がＳ極に励磁される。この励磁によ
り、ロータ２ｃは、図２の状態Ｊ₄に示すように更に９
０°回転した状態となる。

【００３２】上記の（１）〜（４）で述べた操作を繰り
返すことにより、ロータ２ｃは回転を続け、ステッピン
グモータ２が駆動される。なお、回転方向を決定するた
めの入力端子３ｂに入力する指令信号に応じて、ロータ
２ｃを図２に図示した回転方向とは反対の方向に回転さ
せることも可能である。なお、この動作Ａは、第１の動
作及び第３の動作を兼ねるものである。

【００３３】〈動作Ｂ〉この動作Ｂでは、まず、スイッ
チ１０をオフとする。これにより、リレー制御回路１１
から指令信号が出力され、ブリッジ回路４のリレー
Ｒ₁，Ｒ₂が導通状態となり、リレーＲ₃が遮断状態とな
る。また、ブリッジ回路５のリレーＲ₄，Ｒ₅は導通状態
となり、リレーＲ₆は遮断状態となる。この状態にて、
ロジック回路３から出力される駆動パルス信号の順序、
及びステッピングモータ２が駆動される状況は、概ね上
述の動作Ａと略同じであり、例えば以下の手順で操作を
実施する。

【００３４】（１）ロジック回路３の出力端子３ｄから
駆動パルス信号を出力し、そのパルス幅に相当する時
間、トランジスタＴ₁，Ｔ₄がオンとする。このとき、電
流が端子Ｖ₄、トランジスタＴ₁、接続部Ｃ₁、コイル２
ａ（全長）、接続部Ｃ₂、トランジスタＴ₄を順次通過し
て流れ、接地に至る。この電流により、固定子歯Ａ，Ａ
^*がそれぞれＳ極、Ｎ極に励磁される。そして、ロータ
２ｃのＮ極が固定子歯Ａに、Ｓ極が固定子歯Ａ^*に引き
付けられるように移動し、ロータ２ｃは図２の状態Ｊ₁
に示す状態となる。

【００３５】（２）次に、出力端子３ｄから駆動パルス
信号を出力し、所定時間経過した後、出力端子３ｆから
パルス信号をトランジスタＴ₅，Ｔ₈に出力する。これに
より、パルス幅に相当する時間、トランジスタＴ₅，Ｔ₈
がオンとなる。このとき、電流が端子Ｖ₅、トランジス
タＴ₅、接続部Ｃ₅、コイル２ｂ（全長）、接続部Ｃ₆、
トランジスタＴ₈を順次通過して流れ、接地に至る。こ
の電流によって、ロータ２ｃの固定子歯Ｂ，Ｂ^*がそれ
ぞれＳ極、Ｎ極に励磁される。その結果、ロータ２ｃが
９０°回転した状態となる（図２の状態Ｊ₂参照）。

【００３６】（３）続けて、出力端子３ｆから駆動パル
ス信号を出力し、所定時間経過した後、出力端子３ｅか
ら駆動パルス信号をトランジスタＴ₂，Ｔ₃に対して出力
する。これにより、パルス幅に相当する時間、トランジ
スタＴ₂，Ｔ₃がオンになり、電流が端子Ｖ₄、トランジ
スタＴ₃、接続部Ｃ₂、コイル２ａ（全長）、接続部
Ｃ₁、トランジスタＴ₂を順次通過して流れ、接地に至
る。この電流は、接続部Ｃ₂からコイル２ａの全長を経
て接続部Ｃ₁へ流れるため、上述の動作Ｂの（１）にお
ける電流の向きと逆向きに流れる。従って、固定子歯
Ａ，Ａ^*がそれぞれＮ極、Ｓ極に励磁される。そして、
この励磁により、ロータ２ｃが更に９０°回転した状態
となる（図２の状態Ｊ₃参照）。

【００３７】（４）次に、出力端子３ｅから駆動パルス
信号を出力し、所定時間経過した後、出力端子３ｇから
駆動パルス信号をトランジスタＴ₆，Ｔ₇に対して出力す
る。これにより、トランジスタＴ₆，Ｔ₇がオンとなり、
電流が端子Ｖ₅、トランジスタＴ₇、接続部Ｃ₆、コイル
２ｂ（全長）、接続部Ｃ₅、トランジスタＴ₆を順次通過
して流れ、接地に至る。このとき、電流の向きは、動作
Ｂの（２）の場合に対して逆向きとなるので、励磁され
る極性も逆、すなわち、固定子歯Ｂ，Ｂ^*がそれぞれＮ
極、Ｓ極に励磁される。この励磁により、ロータ２ｃが
更に９０°回転した状態となる（図２の状態Ｊ₄参
照）。

【００３８】上記（１）〜（４）で述べた操作を繰り返
すことにより、ロータ２ｃは回転を続け、ステッピング
モータ２が駆動される。なお、動作Ａの場合と同様、回
転方向を決定するための入力端子３ｂに入力する指令信
号に応じて、ロータ２ｃを図２に図示した回転方向とは
反対の方向に回転させることも可能である。なお、この
動作Ｂは第２の動作及び第４の動作を兼ねるものであ
る。

【００３９】このような動作Ａ及びＢは、各固定子歯
Ａ，Ａ^*，Ｂ，Ｂ^*が励磁される順序、及びその極性は同
一であるが、動作Ｂにおいては、リレーＲ₁，Ｒ₂，
Ｒ₄，Ｒ₅は導通状態となり、リレーＲ₃，Ｒ₆は遮断状態
であるため、ロジック回路３からの駆動パルス信号の出
力によって、電流がコイル２ａ，２ｂの巻線の全長にわ
たって流れる。よって、動作Ａの場合と同一の電流値の
電流を流しても、発生する磁界の強度が大きくなり、よ
り高いトルクでステッピングモータ２を駆動できる。従
って、負荷の運転状況等に応じて動作Ａで発現可能なト
ルクに比して、より高いトルクが必要となった場合に
は、スイッチ１０により動作Ａから動作Ｂへ切り替える
のみで、ステッピングモータ２の高負荷運転つまり高ト
ルク運転を行うことができる。

【００４０】このように構成された駆動装置１によれ
ば、スイッチ１０のオン／オフによってブリッジ回路
４，５に設けられた各リレーＲ₁〜Ｒ₆の導通叉は遮断状
態を適宜切り替えることにより、コイルに流れる電流の
経路を、共通端子Ｔａ，Ｔｂとコイル２ａ，２ｂの一方
端叉は他方端との間、及び、その一方端と他方端との間
のいずれかに切り替える。これにより、電流が流れるコ
イル２ａ，２ｂの巻線長が切り替えられる。よって、コ
イル２ａ，２ｂに電流が流れることによりロータ部の周
囲に発生する磁界の強度を広範囲にわたって調整でき
る。その結果、ステッピングモータ２を負荷の運転状況
等に応じて駆動することができる。また、定格出力及び
定格トルク等が異なる異種のステッピングモータに対し
ても、配線や構成を変更することなく、駆動装置１のみ
で十分に対応可能である。

【００４１】なお、本発明による駆動装置１は、３相、
４相、５相のステッピングモータに適用してもよい。こ
の場合、使用するステッピングモータの相数と同一数の
ブリッジ回路を設けるとともに、各ブリッジ回路に対し
て駆動パルス信号を出力できるようロジック回路等を構
成する。また、上記のステッピングモータの駆動装置１
を例えば５相式のハイブリッド型ステッピングモータを
駆動できるように構成し、他の相数のステッピングモー
タに対応できるようにロジック回路３等を構成しても有
用である。

【００４２】さらに、ステッピングモータとしては、永
久磁石（Permanent Magnet；ＰＭ）型ステッピングモー
タ及び可変レラクタンス（Variable Reluctance；Ｖ
Ｒ）型のものにも対応できる。ＰＭ型ステッピングモー
タに対しては、先述した動作Ａ，Ｂを適用して駆動でき
る。

【００４３】一方、ＶＲ型ステッピングモータの場合
は、以下のようにして駆動できる。例えば、各コイルが
共通端子を有する３相のＶＲ型ステッピングモータであ
れば、ブリッジ回路をそれぞれ向かい合う固定子歯Ａ，
Ａ^*（Ａ相）、固定子歯Ｂ，Ｂ^*（Ｂ相）、固定子歯Ｃ，
Ｃ^*（Ｃ相）に対して１つずつ設けるとともに、各相に
対して駆動パルス信号を出力できるようロジック回路に
出力端子を備えて駆動装置１を構成すると好ましい。

【００４４】そして、ロジック回路の出力端子からの駆
動パルス信号の出力により、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の順で繰
り返し励磁する。このとき、各固定子歯が励磁される場
合には、固定子歯Ａ，Ｂ，Ｃは常にＳ極（或いはＮ極）
とし、固定子歯Ａ^*，Ｂ^*，Ｃ ^*は常にＮ極（或いはＳ
極）とするようにしてもよい。こうすれば、スイッチ１
０のオン／オフにより、各相のコイルに対して共通端子
からコイルの一方の端部に電流を流す動作と、各相のコ
イルの全長にわたって電流を流す動作とに切り替えるこ
とができる。これにより、ステッピングモータの出力ト
ルクの大きさを適宜調整できる。

【００４５】またさらに、トランジスタＴ₁〜Ｔ₄のベー
スとロジック回路３との間にリレーを１つずつ（計４
個）設けるようにしても良い。この場合には、リレー制
御回路１１と同様な手段により、リレーＲ₃と併せ、こ
れら４個のリレーを導通状態或いは遮断状態のいずれか
に適宜制御すればよい。

【００４６】さらにまた、ロジック回路３にブリッジ回
路４用の４つの出力端子を設け、それぞれの出力端子を
トランジスタＴ₁〜Ｔ₄のベースに接続すると共に、４つ
のトランジスタＴ₁〜Ｔ₄に対して独立に駆動パルス信号
を供給してもよい。この場合には、駆動パルス信号の出
力シーケンスを適宜設定できる。

【００４７】また、共通端子Ｔａを電源の負極叉は接地
に接続し、共通端子Ｔａと電源の負極叉は接地の間とに
リレーＲ₃を設けてもよい。この場合には、出力端子３
ｄから駆動パルス信号が出力されたときにトランジスタ
Ｔ₁がオン、トランジスタＴ₄がオフとなるように、また
出力端子３ｅから駆動パルス信号が出力されたときに、
トランジスタＴ₂がオフ、トランジスタＴ₃がオンとなる
ようリレーを設けることが望ましい。これにより、例え
ば、端子Ｖ₄からトランジスタＴ₁、接続部Ｃ₁、コイル
２ａの共通端子Ｔａを通して接地に至るように電流を流
すことができる。

【００４８】さらに、コイル２ａ，２ｂを流れる電流の
電流値、或いはブリッジ回路４，５と接地との間に抵抗
器を設け、この抵抗器間に生じる電位差をモニタし、こ
のモニタ結果に応じてリレー制御回路１１から指令信号
を出力して各リレーを切り替えるようにしても構わな
い。こうすれば、負荷のトルク変動に対応し易くなる利
点がある。

【００４９】また、本発明による駆動装置１は、上述の
如く、負荷が変動し易い場合、或いはトルクの異なる多
種類の負荷を駆動する場合に好ましく使用できる。例え
ば、半導体集積回路素子の製造工場等では、ポットと呼
ばれるウエハを保護するための蓋部を有する箱状のウエ
ハキャリアが使用されるが、このポットの蓋部には蓋部
を固定する固定具が設けられている。この固定具を開閉
する治具に駆動装置１を備えたステッピングモータを用
いると有用である。このポットの蓋部の固定具は、ポッ
トの型式、サイズ、中に収めるウエハの種類等により様
々なトルクでロックされる。よって、負荷変動に対応し
易い駆動装置１を用いたステッピングモータを有する治
具を使用すれば、様々な種類のポットを一つの治具で開
閉できる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステッピ
ングモータの駆動装置によれば、ステッピングモータの
負荷の変動叉は異種のステッピングモータに対し、配線
叉は構成を変更することなく、それらのステッピングモ
ータを駆動できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステッピングモータ駆動装置の好
適な一実施形態の構成を模式的に示す回路図である。

【図２】ロジック回路の出力端子から駆動パルス信号が
出力されている状態と、その状態においてステッピング
モータの固定子歯が励磁されている状態を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１…駆動装置（ステッピングモータの駆動装置）、２…
ステッピングモータ、２ａ，２ｂ…コイル、２ｃ…ロー
タ（ロータ部）、３…ロジック回路（論理回路部）、３
ａ〜３ｃ…入力端子、３ｄ〜３ｇ…出力端子、４，５…
ブリッジ回路（ブリッジ回路部）、１０…スイッチ、１
１…リレー制御回路、Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₅，Ｃ₆…接続部（第
２の端子）、Ｃ₃，Ｃ₄，Ｃ₇，Ｃ₈…接続部（第３の端
子）、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₄，Ｒ₅…リレー（論理信号開閉
部）、Ｒ₃，Ｒ₆…リレー（電力開閉部）、Ｔ₁〜Ｔ₈…ト
ランジスタ（スイッチング部）、Ｔａ，Ｔｂ…共通端子
（第１の端子）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田和彦千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 5H580 BB10 CA01 CA02 CA03 CA12 CB02 EE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回動可能なロータ部と、該ロータ部の周
囲に配置されコイルを有するステータ部と、該コイルの
両端間の所定位置に接続された第１の端子とを備えてお
り、且つ、電源に接続されたステッピングモータを駆動
するステッピングモータの駆動装置であって、前記ステッピングモータと前記電源との間に設けられ、
且つ、前記第１の端子と前記コイルの一方端叉は該コイ
ルの他方端との間の部位に電流を流す第１の動作と、前
記一方端と前記他方端との間の部位に電流を流す第２の
動作と、を任意に切り替える動作切替部を備えるステッ
ピングモータの駆動装置。
【請求項２】回動可能なロータ部と、該ロータ部の周
囲に配置されコイルを有するステータ部と、該コイルの
両端間の所定位置に接続された第１の端子とを備えてお
り、且つ、電源に接続されたステッピングモータを駆動
するステッピングモータの駆動装置であって、前記ステッピングモータと前記電源との間に設けられ、
且つ、前記第１の端子と前記コイルの一方端叉は該コイ
ルの他方端との間に電圧を印加する第３の動作と、前記
一方端と前記他方端との間に電圧を印加する第４の動作
と、を任意に切り替える動作切替部を備えるステッピン
グモータの駆動装置。
【請求項３】前記動作切替部は、前記ステッピングモ
ータの負荷叉は前記ステッピングモータの種類に応じて
前記第１の動作と前記第２の動作とを、叉は、前記第３
の動作と前記第４の動作とを、切り替えるものである、
請求項１叉は２に記載のステッピングモータの駆動装
置。
【請求項４】前記動作切替部は、前記コイルの前記一方端及び前記他方端に接続された一
対の第２の端子、前記電源に接続された一対の第３の端
子、及び、該第２及び第３の端子を構成する各端子間に
それぞれ配設された複数のスイッチング部を有し、且
つ、閉ループを構成するブリッジ回路部と、前記各スイッチング部に接続され、該各スイッチング部
にパルス信号を送出する論理回路部と、前記複数のスイッチング部と前記論理回路部との間に設
けられ、且つ、前記パルス信号を独立に遮断可能な論理
信号開閉部と、前記第１の端子と前記電源との間において該電源から前
記コイルへの電力の供給を遮断可能に設けられた電力開
閉部と、を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の
ステッピングモータの駆動装置。