JP2003224998A - ステッピングモータ駆動方法 - Google Patents
ステッピングモータ駆動方法Info
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- JP2003224998A JP2003224998A JP2002019578A JP2002019578A JP2003224998A JP 2003224998 A JP2003224998 A JP 2003224998A JP 2002019578 A JP2002019578 A JP 2002019578A JP 2002019578 A JP2002019578 A JP 2002019578A JP 2003224998 A JP2003224998 A JP 2003224998A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ステッピングモータの使用方法として、高精度
の位置制御と高速駆動という相反する要求を同時に満足
することが必要とされるカメラの絞り開閉機構やレンズ
駆動機構等の被制御体からの要求を満足させる。 【構成】複数相に着磁されたローターが取り付けられた
シャフトと、ローターに磁界を与えて回転駆動するため
の第一の巻線と第一の複数の磁極とで構成される第一の
励磁機構と、第一の励磁機構とは所定の位相差を有する
磁界を与えて回転駆動するための第二の巻線と第二の複
数の磁極とで構成される第二の励磁機構とを有するステ
ッピングモータにおいて、マイクロステップ方式による
駆動と二相励磁駆動方式によって駆動を行う、複数の駆
動方式を併用する。
の位置制御と高速駆動という相反する要求を同時に満足
することが必要とされるカメラの絞り開閉機構やレンズ
駆動機構等の被制御体からの要求を満足させる。 【構成】複数相に着磁されたローターが取り付けられた
シャフトと、ローターに磁界を与えて回転駆動するため
の第一の巻線と第一の複数の磁極とで構成される第一の
励磁機構と、第一の励磁機構とは所定の位相差を有する
磁界を与えて回転駆動するための第二の巻線と第二の複
数の磁極とで構成される第二の励磁機構とを有するステ
ッピングモータにおいて、マイクロステップ方式による
駆動と二相励磁駆動方式によって駆動を行う、複数の駆
動方式を併用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの駆動方式に関するものであり、特に、高精度な位置
制御能力と高速な移動能力を一つのステッピングモータ
により実現することの出来る駆動方法に関するものであ
る。
タの駆動方式に関するものであり、特に、高精度な位置
制御能力と高速な移動能力を一つのステッピングモータ
により実現することの出来る駆動方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、モータ巻線に流す電流を一定
として、そのＯＮ−ＯＦＦ制御によって回転を行うステ
ッピングモータの分解能、すなわち、入力１パルスに対
して進むモータの角度は、一周期の励磁パターンの分割
数と励磁機構の磁極数によって決定する事が知られてい
る。ここで一周期というのはモータ巻線の励磁パターン
が同じになるステップ数をいう。実際のステッピングモ
ータの分解能すなわち入力１パルスに対して進むモータ
の角度は 分解能 ＝ ３６０／｛（励磁パターン分割数）×（励
磁機構の磁極数）｝ となることが知られている。この電流を一定としてその
ＯＮ−ＯＦＦ制御によって回転を行う方法では、二つの
励磁機構を持つステッピングモータの励磁パターン分割
数は１―２相励磁方式の８分割となり分解能に限界があ
る。ステッピングモータをさらに高分解能で駆動する駆
動方法として、特公平８−８７９６に開示される技術の
ように、ステッピングモータ各巻線に流す電流をそれぞ
れ、正弦波状、余弦波状に変化させ、前記電流パターン
の分解数に応じた分解能でローターの回転を制御するマ
イクロステップ駆動方式が知られている。
として、そのＯＮ−ＯＦＦ制御によって回転を行うステ
ッピングモータの分解能、すなわち、入力１パルスに対
して進むモータの角度は、一周期の励磁パターンの分割
数と励磁機構の磁極数によって決定する事が知られてい
る。ここで一周期というのはモータ巻線の励磁パターン
が同じになるステップ数をいう。実際のステッピングモ
ータの分解能すなわち入力１パルスに対して進むモータ
の角度は 分解能 ＝ ３６０／｛（励磁パターン分割数）×（励
磁機構の磁極数）｝ となることが知られている。この電流を一定としてその
ＯＮ−ＯＦＦ制御によって回転を行う方法では、二つの
励磁機構を持つステッピングモータの励磁パターン分割
数は１―２相励磁方式の８分割となり分解能に限界があ
る。ステッピングモータをさらに高分解能で駆動する駆
動方法として、特公平８−８７９６に開示される技術の
ように、ステッピングモータ各巻線に流す電流をそれぞ
れ、正弦波状、余弦波状に変化させ、前記電流パターン
の分解数に応じた分解能でローターの回転を制御するマ
イクロステップ駆動方式が知られている。
【０００３】従来、カメラの絞り制御等にはトルクが大
きく駆動速度が速いため二相励磁方式がよく用いられて
いるが、ステップ角が大きいため絞り分解能を細かく制
御するために、ステッピングモータの出力軸に減速機構
を介して絞り開閉機構へ連結する方法がとられている。
きく駆動速度が速いため二相励磁方式がよく用いられて
いるが、ステップ角が大きいため絞り分解能を細かく制
御するために、ステッピングモータの出力軸に減速機構
を介して絞り開閉機構へ連結する方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ステッピングモータを
二相励磁駆動方式で駆動して高精度の位置制御を行うた
めには減速機構を介して被制御体を駆動する方法が必要
となるため、部品点数が増加して生産コストが高くなる
だけでなく、減速機構のバックラッシュによる絞り値の
誤差や各歯車間の摩擦によるエネルギー損失が問題とな
る。
二相励磁駆動方式で駆動して高精度の位置制御を行うた
めには減速機構を介して被制御体を駆動する方法が必要
となるため、部品点数が増加して生産コストが高くなる
だけでなく、減速機構のバックラッシュによる絞り値の
誤差や各歯車間の摩擦によるエネルギー損失が問題とな
る。
【０００５】また、モータ制御手段によって高精度の位
置制御を行うためにマイクロステップ駆動方式を用いた
場合には、モータへ送り出すパルスを制御するＣＰＵの
能力により出力パルス周波数に限界があるため、出力パ
ルス周波数が一定のときにはモータの回転速度は分解能
が高いほど遅くなる。また、正弦波、余弦波の電流を分
割したマイクロステップ駆動方式のトルクは二相励磁駆
動方式の７０％程度に低下する。このため、マイクロス
テップ駆動方式は高速駆動には適さない。
置制御を行うためにマイクロステップ駆動方式を用いた
場合には、モータへ送り出すパルスを制御するＣＰＵの
能力により出力パルス周波数に限界があるため、出力パ
ルス周波数が一定のときにはモータの回転速度は分解能
が高いほど遅くなる。また、正弦波、余弦波の電流を分
割したマイクロステップ駆動方式のトルクは二相励磁駆
動方式の７０％程度に低下する。このため、マイクロス
テップ駆動方式は高速駆動には適さない。
【０００６】ステッピングモータの使用方法として、高
精度の位置制御と高速駆動という相反する要求を同時に
満足することが必要とされるカメラの絞り開閉機構やレ
ンズ駆動機構等の被制御体からの要求を満足させること
が、本発明の目的である。
精度の位置制御と高速駆動という相反する要求を同時に
満足することが必要とされるカメラの絞り開閉機構やレ
ンズ駆動機構等の被制御体からの要求を満足させること
が、本発明の目的である。
【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、本発明は、第１に、高精度な位置制御が求められる
駆動時にはマイクロステップ駆動方式によって駆動を行
い、高速駆動が必要となる駆動時には二相励磁駆動方式
によって駆動を行うことを特徴とする。
め、本発明は、第１に、高精度な位置制御が求められる
駆動時にはマイクロステップ駆動方式によって駆動を行
い、高速駆動が必要となる駆動時には二相励磁駆動方式
によって駆動を行うことを特徴とする。
【０００８】また上記構成において、被制御体に高精度
な位置制御が求められない条件においては二相励磁駆動
方式によって駆動を行うことで高速な位置制御を行うこ
とが可能となる。
な位置制御が求められない条件においては二相励磁駆動
方式によって駆動を行うことで高速な位置制御を行うこ
とが可能となる。
【０００９】さらに上記構成において、被制御体に高精
度な位置制御を求められる条件においてはマイクロステ
ップ駆動方式によって駆動を行うことで高精度な位置制
御を行うことが可能となる。
度な位置制御を求められる条件においてはマイクロステ
ップ駆動方式によって駆動を行うことで高精度な位置制
御を行うことが可能となる。
【００１０】本発明は、第２に、上記励磁機構に加える
励磁電圧をパルス幅変調方式によって制御するコントロ
ーラを有することで、高精度な位置制御能力を持つマイ
クロステップ駆動方式による駆動と、高速駆動が必要と
なる駆動時には二相励磁駆動方式によって駆動を行う
等、複数の駆動方式を併用することを特徴とする。
励磁電圧をパルス幅変調方式によって制御するコントロ
ーラを有することで、高精度な位置制御能力を持つマイ
クロステップ駆動方式による駆動と、高速駆動が必要と
なる駆動時には二相励磁駆動方式によって駆動を行う
等、複数の駆動方式を併用することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るステッピング
モータ駆動方法の実地例について説明する。図２はステ
ッピングモータを駆動するためのドライバのブロック図
である。ステッピングモータ駆動制御部はＣＰＵ及びメ
モリ部分からなるマイクロコンピュータから構成されて
いる制御部２と、ステッピングモータ４に対して４相駆
動パルスを切り替えて出力するモータドライバ３によっ
て構成されている。このマイクロコンピュータから構成
されている制御部２は、パルス幅変調方式によって制御
を行うことで単一のモータドライバ３を用いて２相励磁
駆動方式とマイクロステップ駆動方式を実現可能であっ
てもよい。駆動制御部には、被制御体の制御に必要なデ
ータ１が入力される。
モータ駆動方法の実地例について説明する。図２はステ
ッピングモータを駆動するためのドライバのブロック図
である。ステッピングモータ駆動制御部はＣＰＵ及びメ
モリ部分からなるマイクロコンピュータから構成されて
いる制御部２と、ステッピングモータ４に対して４相駆
動パルスを切り替えて出力するモータドライバ３によっ
て構成されている。このマイクロコンピュータから構成
されている制御部２は、パルス幅変調方式によって制御
を行うことで単一のモータドライバ３を用いて２相励磁
駆動方式とマイクロステップ駆動方式を実現可能であっ
てもよい。駆動制御部には、被制御体の制御に必要なデ
ータ１が入力される。
【００１２】図１は本発明によるステッピングモータ駆
動方法を、実際の被制御体の動作として通常動作に二相
励磁駆動方式を用い最終位置制御にマイクロステップ駆
動方式を用いる場合を想定したフロー図である。図１に
おいて、ステップ数データとして入力されるデータは被
制御体の位置移動量として必要な移動ステップ数をマイ
クロステップにて実現した場合のステップ数を入力す
る。このステップ数のカウントを減算して、０となった
位置が停止位置となる。さらに、マイクロステップ位置
で停止しているステッピングモータを二相励磁駆動方式
にて始動させるための開始励磁相の決定を行うために、
前回停止位置の励磁状態データを制御部に入力する。
動方法を、実際の被制御体の動作として通常動作に二相
励磁駆動方式を用い最終位置制御にマイクロステップ駆
動方式を用いる場合を想定したフロー図である。図１に
おいて、ステップ数データとして入力されるデータは被
制御体の位置移動量として必要な移動ステップ数をマイ
クロステップにて実現した場合のステップ数を入力す
る。このステップ数のカウントを減算して、０となった
位置が停止位置となる。さらに、マイクロステップ位置
で停止しているステッピングモータを二相励磁駆動方式
にて始動させるための開始励磁相の決定を行うために、
前回停止位置の励磁状態データを制御部に入力する。
【００１３】次に、図１のフローチャートの内容を詳細
に説明する。図１において、ステップ数データを入力し
(ステップＳ１)、開始励磁ステップ数計算を行い、二相
励磁を開始する（ステップＳ２）。二相励磁駆動の１ス
テップを実行し、ステップ数のカウントを所定数（本実
施例の場合、１６）を減算する（ステップＳ４）。
に説明する。図１において、ステップ数データを入力し
(ステップＳ１)、開始励磁ステップ数計算を行い、二相
励磁を開始する（ステップＳ２）。二相励磁駆動の１ス
テップを実行し、ステップ数のカウントを所定数（本実
施例の場合、１６）を減算する（ステップＳ４）。
【００１４】次に、ステップ数のカウントが１５以下に
なったか否かを判断し（ステップＳ５）、１５以下でな
い場合は、まだ高速駆動の二相励磁駆動を続行すべきで
あるので、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３、ステッ
プＳ４、ステップＳ５を繰り返す。ステップＳ５に戻っ
た際、ステップ数のカウントが１５以下であると判断さ
れると、カウント数が０か否かを判断し（ステップＳ
６）、０の場合には、停止位置にきているので、モータ
駆動を終了する。
なったか否かを判断し（ステップＳ５）、１５以下でな
い場合は、まだ高速駆動の二相励磁駆動を続行すべきで
あるので、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３、ステッ
プＳ４、ステップＳ５を繰り返す。ステップＳ５に戻っ
た際、ステップ数のカウントが１５以下であると判断さ
れると、カウント数が０か否かを判断し（ステップＳ
６）、０の場合には、停止位置にきているので、モータ
駆動を終了する。
【００１５】ステップＳ６で０でないと判断された場
合、高精度の位置制御のマイクロステップ方式に移行
し、マイクロステップ駆動の１ステップを実行し（ステ
ップＳ７）、ステップのカウントを１減算し（ステップ
Ｓ８）、ステップ数のカウントが０となったか否かを判
断し、０でない場合、０になるまで、ステップＳ７〜９
を繰り返し、０となった時点で停止位置にきているの
で、モータの駆動を終了する。
合、高精度の位置制御のマイクロステップ方式に移行
し、マイクロステップ駆動の１ステップを実行し（ステ
ップＳ７）、ステップのカウントを１減算し（ステップ
Ｓ８）、ステップ数のカウントが０となったか否かを判
断し、０でない場合、０になるまで、ステップＳ７〜９
を繰り返し、０となった時点で停止位置にきているの
で、モータの駆動を終了する。
【００１６】図３に、正弦波，余弦波の６４分割にてマ
イクロステップ駆動を実現する場合の励磁状態管理の設
定データを示す。励磁状態を管理するため、６４パター
ン存在するマイクロステップの励磁ステップの二相励磁
に対応したある励磁パターン（例えば両相に正方向通電
状態）を０として、そこからステッピングモータが時計
周り方向（ＣＷ方向）に回転するのに必要な励磁パター
ンにそれぞれの励磁パターンに対して連続した番号を割
り当て、その番号を励磁パターン０〜１５ステップ，励
磁パターン１６〜３１ステップ，励磁パターン３２〜４
７ステップ，励磁パターン４８〜６３ステップの４つの
区域に分ける。
イクロステップ駆動を実現する場合の励磁状態管理の設
定データを示す。励磁状態を管理するため、６４パター
ン存在するマイクロステップの励磁ステップの二相励磁
に対応したある励磁パターン（例えば両相に正方向通電
状態）を０として、そこからステッピングモータが時計
周り方向（ＣＷ方向）に回転するのに必要な励磁パター
ンにそれぞれの励磁パターンに対して連続した番号を割
り当て、その番号を励磁パターン０〜１５ステップ，励
磁パターン１６〜３１ステップ，励磁パターン３２〜４
７ステップ，励磁パターン４８〜６３ステップの４つの
区域に分ける。
【００１７】その各区域の情報と回転方向の組み合わせ
から、図３にある設定値Ｎを選び出し、（Ｎ−励磁パタ
ーン番号）の計算を行う事で開始励磁を行うのに必要な
移動ステップ数が設定される。この時、回転方向が反時
計周り方向（ＣＣＷ方向）の時には計算結果が負とな
る。開始励磁を行った後は通常の二相励磁駆動にて駆動
を行い、ステップ数データのカウントはマイクロステッ
プを６４分割で設定している場合なので、１６ステップ
づつ減算する。減算するカウント数が１６よりも小さな
値になった場合には駆動方法をマイクロステップ駆動に
変更してカウントが０になるまで駆動を行う。
から、図３にある設定値Ｎを選び出し、（Ｎ−励磁パタ
ーン番号）の計算を行う事で開始励磁を行うのに必要な
移動ステップ数が設定される。この時、回転方向が反時
計周り方向（ＣＣＷ方向）の時には計算結果が負とな
る。開始励磁を行った後は通常の二相励磁駆動にて駆動
を行い、ステップ数データのカウントはマイクロステッ
プを６４分割で設定している場合なので、１６ステップ
づつ減算する。減算するカウント数が１６よりも小さな
値になった場合には駆動方法をマイクロステップ駆動に
変更してカウントが０になるまで駆動を行う。
【００１８】このように制御したときに得られる電流波
形を図４に示す。なお、上述した実施例では励磁開始時
から二相励磁駆動を開始しているが、本発明はそれに限
るものではなく、ステッピングモータを用いて高速且つ
高精度の位置制御を必要とする被制御体の制御において
適用することが可能である。
形を図４に示す。なお、上述した実施例では励磁開始時
から二相励磁駆動を開始しているが、本発明はそれに限
るものではなく、ステッピングモータを用いて高速且つ
高精度の位置制御を必要とする被制御体の制御において
適用することが可能である。
【００１９】
【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が制御を行う被制御体の駆動に対し
て、高精度な位置制御能力を持つマイクロステップ駆動
方式による駆動と、高速駆動が必要となる駆動時には二
相励磁駆動方式によって駆動を行う等、複数の駆動方式
を併用することが可能となる。このため、高精度の位置
制御と高速駆動という要求を同時に満足することが可能
となる。
ステッピングモータが制御を行う被制御体の駆動に対し
て、高精度な位置制御能力を持つマイクロステップ駆動
方式による駆動と、高速駆動が必要となる駆動時には二
相励磁駆動方式によって駆動を行う等、複数の駆動方式
を併用することが可能となる。このため、高精度の位置
制御と高速駆動という要求を同時に満足することが可能
となる。
【図１】図１は図２に示す制御部における本発明の一実
施形態を示す動作のフロー図である。
施形態を示す動作のフロー図である。
【図２】図２はステッピングモータを駆動するためのド
ライバのブロック図である。
ライバのブロック図である。
【図３】図３は開始励磁時にステップ数を計算するため
の励磁状態管理を行うための設定データ図である。
の励磁状態管理を行うための設定データ図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態を用いた場合のコイ
ル電流の波形を表す波形図である。
ル電流の波形を表す波形図である。
１・・・ステッピングモータ駆動用データ
２・・・制御部（ＣＰＵ，メモリ）
３・・・モータドライバ
４・・・ステッピングモータ
Claims (6)
- 【請求項１】複数相に着磁されたローターが取り付けら
れたシャフトと、前記ローターに磁界を与えて回転駆動
するための第一の巻線と第一の複数の磁極とで構成され
る第一の励磁機構と、前記第一の励磁機構とは所定の位
相差を有する磁界を与えて回転駆動するための第二の巻
線と第二の複数の磁極とで構成される第二の励磁機構と
を有するステッピングモータにおいて、マイクロステッ
プ方式による駆動と二相励磁駆動方式によって駆動を行
う、複数の駆動方式を併用することを特徴とするステッ
ピングモータ駆動方法。 - 【請求項２】請求項１記載の駆動方法において、上記励
磁機構に加える励磁電圧をパルス幅変調方式によって制
御するコントローラを有することで、複数の駆動方式を
併用することを特徴とするステッピングモータ駆動方
法。 - 【請求項３】請求項１、請求項２記載の駆動方法におい
て、被制御体がカメラの絞り開閉機構であることを特徴
とするステッピングモータ駆動方法。 - 【請求項４】請求項１、請求項２記載の駆動方法におい
て、被制御体がカメラのフォーカスもしくはズーム調節
用レンズ駆動機構であることを特徴とするステッピング
モータ駆動方法。 - 【請求項５】請求項１、請求項２記載の駆動方法におい
て、被制御体の駆動停止時にマイクロステップ方式を用
いた後に二相励磁駆動方式によって駆動を開始すること
を特徴とするステッピングモータ駆動方法。 - 【請求項６】複数相に着磁されたローターが取り付けら
れたシャフトと、前記ローターに磁界を与えて回転駆動
するための第一の巻線と第一の複数の磁極とで構成され
る第一の励磁機構と、前記第一の励磁機構とは所定の位
相差を有する磁界を与えて回転駆動するための第二の巻
線と第二の複数の磁極とで構成される第二の励磁機構と
を有するステッピングモータにおいて、二相励磁駆動を
実行し、二相励磁駆動のステップ数のカウントが所定値
以下になるまで二相励磁駆動を継続して行い、ステップ
数のカウントが所定値以下になったときマイクロステッ
プ駆動に移行することを特徴とするステッピングモータ
駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002019578A JP2003224998A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | ステッピングモータ駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002019578A JP2003224998A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | ステッピングモータ駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003224998A true JP2003224998A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27743371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002019578A Pending JP2003224998A (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | ステッピングモータ駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003224998A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006081356A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Canon Inc | モータ制御装置、撮像装置、モータ制御方法、モータ制御プログラムおよび記録媒体 |
| JP2010102085A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Acutelogic Corp | アイリス制御装置及びアイリス制御方法 |
| JP2012002985A (ja) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP2013008017A (ja) * | 2011-05-26 | 2013-01-10 | Canon Inc | 光量調節装置およびそれを備える光学機器 |
| JP2013145128A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Shimadzu Corp | 回転駆動機構及び該回転駆動機構を備える分光装置 |
| JP2016119814A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | キヤノン株式会社 | ステッピングモータ制御装置、交換レンズ、ステッピングモータ制御方法、プログラムおよび記憶媒体 |
| JP2016177145A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 日本電産コパル株式会社 | 羽根駆動装置、光学装置及び羽根駆動方法 |
| JP2017090651A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | キヤノン株式会社 | レンズ装置及びそれを有する撮像装置 |
-
2002
- 2002-01-29 JP JP2002019578A patent/JP2003224998A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Effective date: 20050117 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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Effective date: 20070725 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20071127 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |