JP2006129624A - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
パルス列指令で駆動するステッピングモータを一定周期でサンプリングする際に不要な振動成分が発生する。
【解決手段】
上記課題を解決するために,外部から印加するパルス列指令のステップ数を計数するカウンタと,前記カウンタの計数値を保持するラッチ回路と,前記ラッチ回路のラッチ信号及び基準クロック信号を発生する基準信号発生部と,パルス列指令の発生からラッチ信号発生までの時間間隔を基準クロック信号で計測する計数回路タイマと,パルス列指令のパルス間隔を基準クロック信号で計測する計数回路とを具備し,パルス列指令のステップ数と,パルス列指令のパルス間隔を計測する計数回路で計測した指令パルス間隔情報と,パルス列指令の発生からラッチ信号発生までの時間間隔を計測する計数回路で計測した時間差情報とを用いて位置指令を補正し,補正後の位置指令でマイクロステップ駆動を行う。
【選択図】 図1
Description
この対策として,ステッピングモータのパルス列指令に対して内部基準信号でパルス列指令のステップ数を一定周期で計数することでマイコン等の処理速度を一定周期で実行するサンプリング処理(以降サンプリング処理と称する)が行われているが,サンプリング処理の周期と外部から印加されるパルス列指令発生時刻の間に不規則な時間差が発生し,回転中においては,位置指令の変動を発生し,振動の原因となっていた。
なお,例えばパルス列指令θ*(n+1)が入力される前にサンプリングパルスt(n)’が発生した場合には,数1におけるT2(n)に対してT2(n)’を用いて,図4の(ウ)’で示す状態に補正するようにする。
図5に示す従来技術によるステッピングモータ制御装置に対して位置指令補正器が追加されている。
図1の動作を概説する。外部から位置指令が回転方向とパルス列の形で10a,10bに印加され,パルス列はカウンタ部1で位置指令θ*に変換される。端子10cは,マイクロステップの分割数を決定する信号の入力端子であり,1パルスあたりの回転量に比例する係数Msが設定される。位置指令補正部2は位置指令θ*と係数Msを入力として補正位置指令θ**を出力する。補正位置指令θ**の生成法の具体例については詳細を後述する。電流指令発生部3は,端子20a及び20bに設定される電流振幅指令Iαp*及びIβp*と,補正位置指令θ**を入力として電流指令iα*及びiβ*を出力する。
電流制御器4,インバータ7,電流検出器8a及び8bで電流制御部を構成し,ステッピングモータ9の通電電流iαf及びiβfを前記電流指令iα*及びiβ*に一致するようにモータ印加電圧が制御され,マイクロステップ駆動を実現している。
カウンタ部1はアップダウンカウンタ11とラッチ回路12で構成され,パルス列指令をアップダウンカウンタ11で計数し,基準信号発生部25で発生するラッチ信号(サンプリング信号に同期した信号)Tsによってラッチ回路12で一定周期毎に2進数値である位置指令θ*に変換される。
位置指令補正部2は,タイミングパルス発生部21,カウンタ22,加算器23,ラッチ回路24a,ラッチ回路24b,基準信号発生部25,除算器26,乗算器27,及び符号切替え部28で構成される。
位置指令補正部2の動作を図3と対比させながら説明する。基準信号発生部25は,タイミングパルス発生部21の制御信号として基準クロック信号CKsとラッチ信号Tsを発生し, タイミングパルス発生部21は,内部制御タイミング信号pt1,pt2及びpt3を生成する。
pt1は,パルス列指令P*をCKsでサンプリングした信号であり,pt2はCKsの1パルス分だけ時間的に遅れた信号である。また,pt3はpt1の立ち上がりエッジで“L”となり,ラッチ信号Tsの立ち上がりで“H”に戻る信号である。パルス列指令P*が入力された直後にpt2立ち上がりエッジでカウンタ22がクリアされ,以降次のpt2が発生するまでの期間をCKsで計数する。カウンタ22がクリアされる直前のpt1の立ち上がりエッジのタイミングでカウンタ22の値をラッチ回路24aで保持する。よって,ラッチ回路24aの出力T1はP*の時間間隔に相当する値を保持していることになる。
除算器26でラッチ回路24bの出力T2をラッチ回路24aの出力T1で除算し,符号切替え部28によって除算器26の出力を回転方向に対応した符号付情報に変換することで補正量Δθを得る。なお,数1におけるθdはパルス列指令1パルスあたりのステップ角であるからラッチ回路12の最小変化量に相当する。よって,ラッチ回路12の出力θ*と加算する際の数1におけるθdは1となるから,符号切替え部28の出力は数1の演算を実行した結果に相当する。
ラッチ回路12の出力である位置指令θ*と,符号切替え部28の出力である補正量Δθを加算器23で加算した値は,数2の演算結果であるθcに相当し,Δθはθ*の最小桁の更に下位桁で,θcはθ*の下位ビットを直線的に補間し拡張した値となっている。
なお,図1及び図2には明記していないが,基準信号発生部25のラッチ信号Tsは基準クロック信号CKsを分周したものであり,マイコン等のモータ制御周期と同期させることで,サンプリング処理に伴う振動成分を低減したモータ制御装置を構成することができる。
また,パルス列指令の形態は方向信号とパルス列で与えられる場合を例に示しているが,方向別パルス列指令や2相矩形波パルス列指令など,別の指令形態にも適用可能である。
また,本発明はマイコン等を用いて制御を行うモータ制御装置を対象としているが,外部から非同期に入力される信号に対してサンプリング処理を行う制御装置全般に適用可能である。
また,本発明はサンプリング処理を行う制御装置ではマイコン等を搭載してソフトウエア処理を行うことが多いが,ソフトウエアハードウエア処理装置だけに限らず,ハードウエア構成の装置にも適用可能である。
2 位置指令補正部
3 電流指令発生部
4 電流制御器
7 インバータ
8a,8b 第1相及び第2相の電流検出器
9 ステッピングモータ
10a 方向指令入力端子
10b パルス列指令入力端子
11 アップダウンカウンタ
20a,20b 第1相及び第2相の電流指令入力端子
21 タイミングパルス発生部
21a,21b,21c フリップフロップ
22 カウンタ
23 加算器
24a,24b ラッチ回路
25 基準信号発生部
26 除算器
27 乗算器
28 符号切替え部
51 アップダウンカウンタ
52a,52b ROM
53a,53b D/Aコンバータ
54a,54b 駆動アンプ
59 ステッピングモータ
Claims (2)
- 外部から印加されるパルス列指令に従い正弦波状階段電流を通電するステッピングモータの駆動装置において,前記パルス列指令のステップ数を計数し位置指令に変換するカウンタと,前記カウンタの計数値を保持するラッチ回路と,前記ラッチ回路のラッチ信号及び基準クロック信号を発生する基準信号発生部と,パルス列指令の発生からラッチ信号発生までの時間間隔を前記基準クロック信号で計測する計数回路と,パルス列指令のパルス間隔を前記基準クロック信号で計測する計数回路とを具備し,パルス列指令のステップ数と,パルス列指令のパルス間隔を計測する計数回路で計測した指令パルス間隔情報と,パルス列指令の発生からラッチ信号発生までの時間間隔を計測する計数回路で計測した時間差情報とを用いて位置指令を補正することを特徴とするステッピングモータの制御装置。
- 外部から印加されるパルス列指令に従い正弦波状階段電流を通電するステッピングモータの駆動装置において,前記パルス列指令のステップ数を計数し位置指令に変換するカウンタと,前記カウンタの計数値を保持するラッチ回路と,前記ラッチ回路のラッチ信号及び基準クロック信号を発生する基準信号発生部と,パルス列指令の発生からラッチ信号発生までの時間間隔を前記基準クロック信号で計測する計数回路と,パルス列指令のパルス間隔を前記基準クロック信号で計測する計数回路とを具備し,前記ラッチ回路のラッチタイミングを発生する基準タイミング発生部のラッチ信号に同期してステッピングモータのマイクロステップ制御を周期的に行うことを特徴とする1項記載のステッピングモータの制御装置。
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