JP2011041369A - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステッピングモータを含めた装置の高精度化及び低コスト化を図ることが可能
にする。
【解決手段】 駆動装置１は、スイッチング部１０、メモリ部２０、アドレス生成部３０、ＰＷＭ信号生成部と４０、相分配回路部５０、相励磁カウンタ部６０及び分解能設定部７０等を備えている。メモリ部２０については、実際に使用されるステッピングモータｍが均等分割角で回転可能するように電流データがマイクロステップ角毎に予め微調整されている。分解能設定部７０については、２相ステッピングモータとの間で進み角が共通する５相ステッピングモータの分解能ＲMが設定入力可能になっている。即ち、ステッピングモータｍとして２相ステッピングモータを使用しているが、５相ステッピングモータの進み角が実現可能になっている。
【選択図】図１

Description

本発明はステッピングモータをマイクロステップ駆動させるステッピングモータ駆動装
置に関する。

ステッピングモータは、位置センサを使用せずにオープンループで位置決め制御と確認が容易に行うことができる等の特性を生かして各種機器に広く利用されている。ステッピングモータを駆動する手法の一つとして、モータ巻線に供給する駆動電流を微細に増減させて、モータ固有の基本ステップ角に比べて微小な角度単位で駆動可能なマイクロステップ駆動方式がある。マイクロステップ駆動方式の駆動装置の従来例として、特許文献１等に開示されたものがある。

特開２００１−１９７７８３号公報

しかしながら、上記従来例による場合、ステッピングモータを高分解能で駆動することが可能であるが、実際には角度分割の均等性が保たれておらず、高精度化を図ることが困難という問題が指摘されている。また、使用するステッピングモータの相数については、機構系の減速比や制御対象の座標系により決定されるのが一般的であり、これに関連して他のものに比べて相対的に安価な２相、３相のステッピングモータを使用することができことがあり、この点で低コスト化を図ることが困難という別の問題も指摘されている。

本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、ステッピングモータを含めた装置の高精度化及び低コスト化を図ることが可能なステッピングモータ駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のステッピングモータ駆動装置は、ＰＷＭ電流制御方式のステッピングモータ駆動装置において、ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるのに必要な電流データがマイクロステップ角毎に順次的に予め記録されたメモリ部と、入力パルスの入力に従ってメモリ部上の電流データを順次読み出すアドレス生成部と、メモリ部から読み出された電流データに対応したデューティ比を有したＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、入力パルスの入力に従って励磁シーケンスのステップ数を計数する相励磁カウンタ部と、相励磁カウンタ部が示すステップ数に対応した相分配パターンで当該ＰＷＭ信号を相分配して各相励磁信号を生成する相分配回路部と、複数のスイッチング素子を有し且つ各スイッチング素子を前記相励磁信号に応じてオンオフさせてステッピングモータの各相電流を生成するスイッチング部とを備え、前記メモリ部は、実際に使用されるステッピングモータが均等分割角で回転可能するように電流データがマイクロステップ角毎に予め微調整されている。

上記した本発明によると、メモリ部に記録された電流データがマイクロステップ角毎に微調整されていることから、その結果、ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるに当たり、角度分割の均等性が保たれ、これに伴って、同モータの駆動の高精度化を図ることが可能になる。

上記装置の相分配回路部については、相励磁カウンタ部が示すステップ数に対応した相分配パターンでもってＰＷＭ信号生成部にて生成されたＰＷＭ信号の他、Ｈレベルの信号、Ｌレベルの信号を相分配して各相励磁信号を生成する構成とするのが好ましい。

上記した下位概念の発明によると、マイクロステップ駆動に必要な微細電流制御に係るスイッチング素子が全相ではなく一部だけであるので、微細電流制御に関する構成が簡素化される。また、他のスイッチング素子については、Ｈレベル又はＬレベルの信号が分配されているので、この点で高トルクが得られるという別の効果も奏する。

上記装置については、他のスイッチング素子がアクティブ状態、非アクティブ状態であるときのＨレベル、Ｌレベルの各電流値を微調整可能にする電流パランス調整部を備えることが好ましい。

上記した下位概念の発明によると、他のスイッチング素子がアクティブ状態、非アクティブ状態であるときのＨレベル、Ｌレベルの電流値が±方向に微調整されると、これに伴って微細電流制御に係るスイッチング素子の電流値も反対方向に微調整される。よって、２相ステッピングモータや駆動装置の出力段の特性等にバラツキがあっても、各スイッチング素子の間の電流のバランスを適切にすることが可能になる。よって、同モータの進み角を正確にすることかでき、その結果、マイクロステップ駆動の高精度化を図ることが可能になる。

上記装置において、ステッピングモータをマイクロステップ駆動するに当たっての分解能を設定入力するための分解能設定部を有した構成としても良い。この場合のアドレス生成部については、メモリ部から電流データを順次読み出すに当たり、読み出しアドレスを当該分解能に対応した飛び数Ｃだけ入力パルスの入力毎に変化させる構成とするものを使用すると良い。

上記した下位概念の発明によると、上記した角度分割の均等性を容易に実現することが可能となり、コスト面でメリットが得ちれる。

ステッピングモータ( フルステップ角：ｘ)の相数がＮ（Ｎ≧２）相である場合、分解能設定部については、Ｎ相ステッピングモータ（フルステップ角：ｙ）との間でステップ当たりの進み角が共通するＭ（Ｍ≠Ｎ）相ステッピングモータの当該進み角に対応する分解能ＲMが設定入力可能である構成とすると良い。アドレス生成部については、メモリ部から電流データを順次読み出すに当たり、読み出しアドレスを、分解能ＲMにｘ／ｙを乗じて得た分解能ＲＮに対応した飛び数Ｃだけ入力パルスの入力毎に変化させる構成とする。

上記した下位概念の発明によると、Ｎ相ステッピングモータを実際に使用しながらＭ相ステッピングモータの進み角が実現される構成となっているので、従来とは異なり制御対象の座標系や機械系の減速比等に応じて同モータの相数を選定する必要がなくなる。しかもあらゆる制御対象等に他のものに比べて相対的に安価な２相、３相のステッピングモータを使用することが可能となり、コスト面で大きなメリットが得られる。

上記装置のメモリ部については、電流データの数ＷがＭの倍数であり且つ分解能設定部の分解能に対応した飛び数Ｃで割り切ることが可能な値に設定されているものを用いると良い。好ましくは、電流データの数ＷがＭとＮとの公倍数であり且つＷの整数倍が分解能設定部の分解能に対応した飛び数Ｃで割り切ることが可能な値に設定されているものを用いると良い。

上記した下位概念の発明によると、メモリ部の容量を大きくすることなく分解能の設定範囲を大きくすることが可能になり、コスト面で大きなメリットが得られる。

本発明の実施の形態に係るステッピングモータ駆動装置の構成図である。 同装置のメモリ部に記録されたデータ内容を説明するための図である。 同装置のアドレス設定部の動作を説明するためのステッピングモータの分解能と進み角等の関係を示す図である。 同装置に採用される励磁シーケンスを示す図である。 同装置の各スイッチング素子をオンオフする各種励磁信号の波形を示す図である。 スイッチングモータに流れる電流の方向等をステップ毎に示す説明図である。 同ステッピングモータの各相コイルに流れる電流の変化を模式的に示した図である。 同装置の変形例に係るステッピングモータ駆動装置を説明するための図であって図４に対応する図である。 同装置の図５に対応する図である。

以下、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ駆動装置( 以下、単に駆動装置と称する。)を図１乃至図７を参照して説明する。

ここに例として挙げる駆動装置１については、図１に示すようにステッピングモータｍを入力パルスαに応じてＰＷＭ（パルス幅変調）電流方式によりマイクロステップ駆動する装置である。本実施形態においては、ステッピングモータｍとして２相ステッピングモータ（相数Ｎ＝２、フルステップ角ｘ＝1.8 °）を用いて５相ステッピングモータ（相数Ｍ＝５，フルステップ角ｙ＝0.72°） の進み角が得られるようになっている。図中１０はスイッチング部、２０はメモリ部、３０はアドレス生成部、４０はＰＷＮ信号生成部、５０は相分配回路部、６０は相励磁カウンタ部、７０は分解能設定部、９１は電流電源回路部、９２は定電流回路部である。これらの各部により駆動装置１が構成されている。

ステッピングモータｍについては、ロータ磁極数が５０、ＨＢのモータ構造を有した２相ステッピングモータであって、コイル接続方式がＡ，Ｂ相独立型であり、駆動装置１に対し4 本のリード線を用いて外付けされている。

電源回路部９１については、電源トランスや整流用ダイオードブリッジ等を組み合わせた回路であって、入力された商用交流を所定レベルの直流電圧に変換して各回路構成部に供給している。

定電流回路部９２については、電源回路部９１とスイッチング部１０との間に接続された回路であって、電源回路部９１からスイッチング部１０に供給される電源電流をトランジスタ等を用いて負帰還制御して定電流化している。

スイッチング部１０については、ＮＰＮ型のトランジスタであるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を用いたバイポーラ型の駆動回路であって、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のフルブリッジ回路１１とスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のフルブリッジ回路１２との２組を用いて、ステッピングモータＭのＡ相、Ｂ相コイルに流れる各電流を生成している。

なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８の各ベース
に入力される各励磁信号を図中Ａ＋，Ａ−，／Ａ＋，／Ａ−，Ｂ＋，Ｂ−，／Ｂ＋，／Ｂ
−として表している。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８をオンオフさせる励磁シーケンスは図４に示す通りである。この励磁シーケンスによりステッピングモータｍのＡ相コイル、Ｂ相コイルに実際に流れる電流は図６及び図７に示す通りとなる。

図４、図６及び図７中の上段に示された「０」〜「３」については、基本ステップのステップ数を示しており、その下段に示された「０−１」〜「３−２」については、ハーフステップのステップ数を示している。

図６中の「ＰＷＭ Ａ相→／Ａ相」については、Ａ相コイルのＡ端子から／Ａ端子に流れる電流がＰＷＭ制御されて刻々と変化していることを示している。「ＰＷＭ /Ａ相→Ａ相」、「ＰＷＭ Ｂ相→／Ｂ相」及び「ＰＷＭ ／Ｂ相→Ｂ相」についても同様の表現法となっている。図６中の「Ａ相→／Ａ相」は、Ａ相コイルのＡ端子から／Ａ端子に流れる電流が一定に制御されることを意味している。「／Ａ相→Ａ相」、「Ｂ相→／Ｂ相」及び「／Ｂ相→Ｂ相」についても同様の表現法となっている。図６にはステッピングモータｍの電気角が示されている。

即ち、図７に示すように基本ステップ０の期間にてＡ相コイルに流れる電流を正方向から負方向にかけて順次変化させ、Ｂ相コイルに流れる電流を正方向のＨレベルに維持し、基本ステップ１にてＡ相コイルに流れる電流を負方向のＨレベルに維持し、Ｂ相コイルに流れる電流を正方向から負方向にかけて順次変化させ、基本ステップ２の期間にてＡ相コイルに流れる電流を負方向から正方向にかけて順次変化させ、Ｂ相コイルに流れる電流を負方向のＨレベルに維持し、基本ステップ３にてＡ相コイルに流れる電流を正方 向のＨレベルに維持し、Ｂ相コイルに流れる電流を負方向から正方向にかけて順次変化させるようになっている。

このように基本ステップ０、２においては、ステッピングモータｍのＡ相コイルに流れる電流の大きさ及び方向が変化し、Ｂ相コイルに流れる電流の大きさがＨレベル又はＬレベルに維持される。一方、基本ステップ１、３においては、Ａ相コイルに流れる電流の大きさがＬレベル又はＨレベルに維持され、Ｂ相コイルに流れる電流の大きさ及び方向が変化する。

なお、ステッピングモータｍのＡ相、Ｂ相コイルのうち基本ステップ０〜３の各期間にてＨレベル又はＬレベルに電流を維持させる側のコイルを電流維持相コイルとし、基本ステップ０〜３の期間にて電流を変化させる側のコイルを電流変化相コイルとしている。

メモリ部２０については、ステッピングモータｍをマイクロステップ駆動させるのに必要な電流データがマイクロステップ角毎に順次的に予め記録されている。本実施形態においては、電流変化相に係るスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の出力電流をＰＷＭ制御するのに必要なＰＷＭ波形のデューティ比のデータがマイクロステップ角毎に記録されている。

図２はステッピングモータｍをフルステップ角（1.8 °）に対して1000で角度分割したマイクロステップ駆動を行う場合のメモリ２０に記録されたデータの内容を示したものである。図２中のグラフの横軸はマイクロステップ角、縦軸はＰＷＭ波形のデューティ比を各々示している。

図２中「Ｉ」及び「II」で示した各データ群については、図４に示す「ＰＷＭ（Ｉ）」及び「ＰＷＭ（II）」に係るＰＷＭ信号を生成するのに必要なデータであり、読み出しアドレス0〜499に記録された電流データが「Ｉ」のデータ群（マイクロステップ角θN＝0.000°〜0.900°の電流データ）に属する一方、読み出しアドレス500〜999に記録された電流データが「II」のデータ群（マイクロステップ角θN＝0.918°〜1.800°の電流データ）に属している。図６中には「ＰＷＭ（Ｉ）」及び「ＰＷＭ（II）」に係るＰＷＭ信号を生成するのに必要なメモリ２０上の電流データの読み出しアドレスが示されている。

メモリ部２０に記録された電流データは従来のような直線式で表されるようなものではなく、図２中の部分拡大図に示されるようにバラツキが見られる。具体的には、メモリ部２０上のＰＷＭ波形のデューティ比のデータについては、ステッピングモータｍを実際にマイクロステップ駆動させてその進み角を測定して得た実験データであって、ステッピングモータｍが実際上均等分割角で回転可能なようにマイクロステップ角（図示例では0.0018°）毎に微調整されたものである。

メモリ部２０上の電流データの数Ｗについては、メモリ容量や分解能設定部７０の分解能設定範囲の関係で決まり、本実施形態においては1000としている。

分解能設定部７０については、ステッピングモータｍをマイクロステップ駆動するに当たっての分解能を設定入力するためのスイッチ等である。本実施形態においては、２相ステッピングモータとの間でフルステップ当たりの進み角が共通する５相ステッピングモータの当該進み角に対応する分解能ＲMが設定入力可能であり、図３に示すように1 から400 まで多段階に設定入力可能になっている。図３中には５相ステッピングモータの分解能ＲMに対応する２相ステッピングモータの分解能ＲＮ及び進み角等が併せて示されている。

アドレス生成部３０については、図１に示すように入力パルスαの入力に従ってメモリ部２２上の電流データを順次読み出す回路部である。本実施形態においては、メモリ部２０から電流データを順次読み出すに当たり、読み出しアドレスを、分解能設定部７０により設定された分解能ＲMに2.5（ｘ／ｙ＝5／2）を乗じて得た分解能ＲＮに対応した飛び数Ｃ（＝W／ＲＮ）だけ入力パルスの入力毎に変化させる構成となっている。読み出しアドレスについては、方向信号βが正転を示すときには入力パルスαの入力に従って増加させる一方、方向信号βが逆転を示すときには入力パルスαの入力に従って減少させる。また、メモリ部２０の電流データの個数Ｗが1000であることから、読み出しアドレスのカウンタについても入力パルスαの1000個の入力によりオーバーフローするようになっている。

ところで、分解能設定部７０の分解能設定範囲とメモリ部２０の電流データの数Ｗとの間には密接な関係がある。メモリ部２０の電流データの数Wについては、ａ）5（＝Ｍ）の倍数であり且つ分解能設定部７０の分解能ＲM(又は分解能ＲＮ)に対応した飛び数Ｃで割り切ることが可能な値に設定されている、又は、ｂ）5（＝Ｍ）と2（＝Ｎ）との公倍数であり且つＷの整数倍（その整数値をＡとする）を分解能設定部７０の分解能ＲM(又は分解能ＲＮ)に対応した飛び数Ｃで割り切ることが可能な値に設定されている、というルールに沿って決定されている。逆に、メモリ部２０の電流データの数Ｗがメモリ容量等の関係で最初に決定された場合、分解設定部７０の分解能ＲM(又は分解能ＲＮ)の範囲については、上記ａ）又はｂ）のルールに沿って決定されることになる。

本実施形態において、図３で示された分解能ＲM＝2，4，8，10，16，20，40，50，80，100，200及び400については、上記ａ）のルールに沿って決定されたものであり、分解能ＲM＝1，2.5，5及び25については、上記ｂ）のルールに沿って決定されたものである。

図３で示す分解能ＲMについては一例であるが、上記ａ）のルールだけでなくｂ）のルールに従って決定することが可能であることから、この点で分解能設定部７０の分解能設定範囲が格段に広くなった。

なお、電流データの数Ｗ＝1000である場合、上記ａ）又はｂ）のルールの下では分解能ＲM＝3を対象に含めることが不可能となる。実現すべきステップ角の関係上、分解能ＲM＝3を対象に含めることが必要であるときには、メモリ部２０上の電流データの数Ｗ＝600又900 等に変更すると良い。

アドレス生成部３０の動作については次の通りである。例えば、分解能設定部７０を通じて分解能ＲM＝10が設定されたとすると、図３に示すようにステッピングモータｍの進み角が0.072°であり、読み出しアドレスの飛び数Cが40 となる。方向信号βが正転を示すときには、メモリ部２０の読み出しアドレスが入力パルスαの入力毎に飛び数Ｃ＝40だけ増加する。この過程でマイクロステップ角θNが0.072°，0.144°，0.216°，0.288°・・である電流データがメモリ部２０から順次読み出される。その後、マイクロステップ角θNが1.8°、3.6°、5.4°及び7.2°を超えた時点で、読み出しアドレスがリセットされる。一方、方向信号βが逆転を示すときには、メモリ部２０の読み出しアドレスが入力パルスαの入力毎に飛び数Ｃ＝40だけ減少し、上記と全く同様の動作となる。

相励磁カウンタ部６０は、入力パルスαの入力及び分解能設定値７０を通じて設定された分解能ＲMに従って図４、図６及び図７に示すステッピングモータｍの励磁シーケンスのハーフステップ数０−１〜３−２を計数するカウンタである。計数方向は方向信号βが示す方向であり、計数結果はＰＷＭ信号生成部４０及び相分配回路部５０に出力している。

ＰＷＭ信号生成部４０については、メモリ部２０から読み出された電流データに対応したデューティ比を有したＰＷＭ信号を生成する回路部である。即ち、アドレス生成部３０によりメモリ部２０上の電流データが読み出されると、読み出されたデータに等しいデューティ比を有したＰＷＭ波形を有したＰＷＭ信号（「ＰＷＭ（Ｉ）」又は「ＰＷＭ（II）」に係るＰＷＭ信号）を生成して相分配回路部５０に出力するようになっている。

相分配回路部５０は、相励磁カウンタ部６０が示す励磁シーケンスのハーフステップ数０−１〜３−２に対応した図４中に示す相分配パターンでＰＷＭ信号生成部２３から出力されたＰＷＭ信号の他、Ｈレベルの信号、Ｌレベルの信号を相分配するとともに相分配された励磁信号Ａ＋，Ａ−，／Ａ＋，／Ａ−，Ｂ＋，Ｂ−，／Ｂ＋，／Ｂ−によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８をオンオフさせる構成となっている。Ｈレベルの信号、Ｌレベルの信号については相分配回路部５０にて生成している。

ここでいうＨレベルの信号とは、スイッチング素子Ｑ１等を完全にアクティブ状態にするレベルの電圧を有した信号をいい、Ｌレベルの信号とは、スイッチング素子Ｑ１等を完全に非アクティブ状態にするレベルの電圧を有した信号をいう。

図４中の「Ｈ」については、Ｈレベルの信号がハーフステップ毎に各励磁信号に分配されることを示し、図２中の「Ｌ」については、Ｌレベルの信号がハーフステップ毎に各励磁信号に分配されることを示している。図４中の「ＰＷＭ（Ｉ）」及び「ＰＷＭ（II）」については、ＰＷＭ信号生成部４０により生成された「ＰＷＭ（Ｉ）」及び「ＰＷＭ（II）」に係るＰＷＭ信号が各励磁信号に分配されることを示している。図５はハーフステップ０−１の期間中の所定タイミングの各励磁信号の波形を示したものである。図５中のＴはＰＷＭ周期を示している。

上記のように構成された駆動装置１による場合、メモリ部２０に記録された電流データがマイクロステップ角毎に微調整されていることから、その結果、ステッピングモータｍをマイクロステップ駆動させるに当たり、角度分割の均等性が保たれ、これに伴って、同モータの駆動の高精度化を図ることが可能になる。また、マイクロステップ駆動に必要な微細電流制御に係るスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のうちＰＷＭ信号が分配されているのが一部だけであり、その他についてはＨレベル又はＬレベルの信号が分配されているので、微細電流制御に関する構成が簡素化されるとともに高トルクが得られる。さらに、２相ステッピングモータを実際に使用しながら５相ステッピングモータの進み角が実現されることから、ステッピングモータを含めた装置全体の大幅な低コスト化を図ることが可能になる。

次に、駆動装置１の励磁シーケンスの変形例を図８及び図９ を参照して説明する。図１等で示す例と異なる点を中心として説明するものとし、共通する部分についてはその説明を省略する。なお、図８、図９ は上記例の図４、図５に各々対応した図である。

相分配回路部５０ において採用されている励磁シーケンスは図８に示す通りであり、ハーフステップ０−０の期間中の所定タイミングでの各励磁信号の波形は図９に示す通りで ある。図９中ＴはＰＷＭ周期を示している。図８中の「Ｈad 」，「Ｌad 」については、Ｈレベルの信号、Ｌレベルの信号に近い信号であって、電圧のレベルが微調整された信号が割り当てられることを示している。

相励磁カウンタ部６０ が示す励磁シーケンスのハーフステップ数が０−０である場合、その期間では、「ＰＷＭ（Ｉ）」に係るＰＷＭ信号が励磁信号Ａ＋に分配され、Ｌレベルの信号が励磁信号Ａ−，／Ａ＋及び／Ａ−に各々分配され、「Ｈad」の信号が励磁信号Ｂ−，／Ｂ＋に各々分配され、「Ｌad 」の信号が励磁信号Ｂ＋，／Ｂ−に各々分配される。この場合、スイッチング素子Ｑ１がマイクロステップ毎に制御され、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ４はアクティブ状態又は非アクティブ状態であり、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８はアクティブ又は非アクティブに近い状態である。

相励磁カウンタ部６０ が示す励磁シーケンスのハーフステップ数が０−１である場合、その期間では、「ＰＷＭ（II）」に係るＰＷＭ信号が励磁信号／Ａ＋に分配され、Ｌレベルの信号が励磁信号Ａ＋，Ａ−及び／Ａ−に各々分配され、「Ｈad」の信号が励磁信号Ｂ−，／Ｂ＋に各々分配され、「Ｌad 」の信号が励磁信号Ｂ＋，／Ｂ−に各々分配される。この場合、スイッチング素子Ｑ３がマイクロステップ毎に制御され、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びＱ４はアクティブ状態又は非アクティブ状態であり、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８はアクティブ又は非アクティブに近い状態である。相励磁カウンタ部６０が示す励磁シーケンスのハーフスステップ数が１−１〜３−２である場合も上記と全く同様である。

励磁シーケンスがハーフステップ０−１ 、０−２ ・・・と順次的に変化して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８が励磁信号Ａ＋等によりスイッチングされる結果、ステッピングモータＭのＡ相、Ｂ相コイルに各々流れる電流の大きさとその変化については図６及び図７に示すものと全く同様になる。

このように相分配回路部５０については、図８に示すようにＨレベル、Ｌレベルの信号だけでなく、「Ｈad 」，「Ｌad 」の各信号も出力している。本実施形態においては、「Ｈad 」，「Ｌad 」の信号は「ＰＷＭ」と同じくＰＷＭ信号であるが、そのデューティ比がマイクロステップ角毎に調整されない点で「ＰＷＭ」の信号とは異なっている。「Ｈad 」，「Ｌad 」の各信号のデューティ比を図１中に示す電流バランス調整部８０により調整可能にしている。

電流バランス調整部８０については、「Ｈad」，「Ｌad 」の各信号のデューティ比を各々微調整するためのスイッチ等である。即ち、電流バランス調整部８０を通じて相分配回路部５０にて生成される「Ｈad 」，「Ｌad 」の各信号のデューティ比が微調整され、その結果、ステッピングモータｍのＡ相コイル又はＢ相コイルの電流維持相に係る電流の大きさが微調整可能になっている。

上記のように構成された変形例による場合、次のような効果が得られる。図１等に示す駆動装置１については、ステッピングモータｍの各相コイルの残留磁気特性、巻線抵抗及びインダクタンス等の特性のバラツキや駆動装置１の出力段の特性のバラツキにより、ステッピングモータｍの電流変化相に係る電流と電流維持相に係る電流との間のバランスが適切にすることができず、その結果、電流変化相に係る電流を制御するだけでは所望のステップ角が得られない場合がある。この点、変形例に係る駆動装置１による場合、定電流制御であり且つ電流維持相に係る電流が微調整可能であることから、電流維持相に係る電流を±方向に微調整すると、これに応じて電流変化相に係る電流が反対方向に変化する。これはステッピングモータｍの中点の接続の有無に無関係である。その結果、電流変化相に係る電流と電流維持相に係る電流との間のバランスを適切にすることができ、その結果、マイクロステップ駆動時の進み角が正確になる。よって、ステッピングモータｍの特性や駆動装置１の出力段のバラツキに大きく左右されず、マイクロステップ駆動の高精度化を図ることが可能になる。

なお、本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、ステッピングモータの相数や相コイルの結線方法、励磁シーケンス等が問われず、駆動対象等に応じて適宜変更すれば良い。特に２相ステッピングモータを用いて３相ステッピングモータの進み角を上記と同様の方法で実現することが可能である。即ち、使用するステッピングモータとは異なる相数を有したステッピングモータの進み角も同様に実現することが可能である。メモリ部については、ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるのに必要な電流データがマイクロステップ角毎に順次的に予め記録されている限り、電流データの数及び電流値等を適宜設計変更すれば良い。分解能設定部については、ステッピングモータをマイクロステップ駆動するに当たっての分解能を設定入力することが可能である構成である限り、設定入力法が問われず、相数が異なる２種類以上のステッピングモータの分解能が設定入力可能なようにしても良い。アドレス生成部については、入力パルスの入力に従ってメモリ部上の電流データを順次読み出す構成である限り、回路構成が問われずソフトウエアを用いて同様の機能を実現しても良い。また、実際に使用するステッピングモータの進み角を実現するときは、読み出しアドレスを、分解能設定部を通じて設定された分解能に対応した飛び数だけ入力パルスの入力毎に変化させる構成であっても良い。ＰＷＭ信号生成部については、メモリ部から読み出された電流データに対応したデューティ比を有したＰＷＭ信号を生成する限り、信号波形や回路構成が問われずソフトウエアを用いて同様の機能を実現しても良い。相励磁カウンタ部については、入力パルスの入力に従って励磁シーケンスのフルステップ、ハーフステップ又は分割ステップ等のステップ数を計数する限り、回路構成が問われずソフトウエアを用いて同様の機能を実現しても良い。相分配回路部については、相励磁カウンタ部が示すステップ数に対応した相分配パターンで当該ＰＷＭ信号を相分配して各相励磁信号を生成する限り、相分配する信号の種類、相分配パターン、回路構成が問われずソフトウエアを用いて同様の機能を実現しても良い。スイッチング部については、スイッチング素子を有し且つ各スイッチング素子を相励磁信号に応じてオンオフさせてステッピングモータの各相電流を生成することが可能である限り、スイッチング素子の種類や回路構成が問われない。

１ 駆動装置（ステッピングモータ駆動装置）
１０ スイッチング部
Ｑ１〜Ｑ８ スイッチング素子
２０ メモリ部
３０ アドレス生成部
４０ ＰＷＭ信号生成部
５０ 相分配回路部
６０ 相励磁カウンタ部
７０ 分解能設定部
８０ 電流バランス調整部
ｍ ステッピングモータ

Claims (7)

1. ＰＷＭ電流制御方式のステッピングモータ駆動装置において、ステッピングモータをマイクロステップ駆動させるのに必要な電流データがマイクロステップ角毎に順次的に予め記録されたメモリ部と、入力パルスの入力に従ってメモリ部上の電流データを順次読み出すアドレス生成部と、メモリ部から読み出された電流データに対応したデューティ比を有したＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、入力パルスの入力に従って励磁シーケンスのステップ数を計数する相励磁カウンタ部と、相励磁カウンタ部が示すステップ数に対応した相分配パターンで当該ＰＷＭ信号を相分配して各相励磁信号を生成する相分配回路部と、複数のスイッチング素子を有し且つ各スイッチング素子を前記該相励磁信号に応じてオンオフさせてステッピングモータの各相電流を生成するスイッチング部とを備え、前記メモリ部は、実際に使用されるステッピングモータが均等分割角で回転可能するように電流データがマイクロステップ角毎に予め微調整されていることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
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、前記相分配回路部は、前記相励磁カウンタ部が示すステップ数に対応した相分配パターンでもってＰＷＭ信号生成部にて生成されたＰＷＭ信号の他、Ｈレベルの信号、Ｌレベルの信号を相分配して各相励磁信号を生成する構成となってい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２記載の２相ステッピングモータ駆動装置において、前記スイッチング素子がアクティブ状態、非アクティブ状態であるときのＨレベル、Ｌレベルの各電流値を微調整可能にする電流パランス調整部を備えていることを特徴とする２相ステッピングモータ駆動装置。
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、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動するに当たっての分解能を設定入力するための分解能設定部を有し、前記アドレス生成部は、前記メモリ部から電流データを順次読み出すに当たり、読み出しアドレスを当該分解能に対応した飛び数Ｃだけ入力パルスの入力毎に変化させる構成となっていることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
5. 前記ステッピングモータの相数がＮ（Ｎ≧２）相である場合の請求項４記載のステッピングモータ駆動装置において、前記分解能設定部は、Ｎ相ステッピングモータとの間でステップ当たりの進み角が共通するＭ（Ｍ≠Ｎ）相ステッピングモータの当該進み角に対応する分解能ＲMが設定入力可能である構成となっており、Ｎ相ステッピングモータのフルステップ角をｘとし、Ｍ相ステッピングモータのフルステップ角をｙとするとき、前記アドレス生成部は、メモリ部から電流データを順次読み出すに当たり、読み出しアドレスを、分解能ＲMにｘ／ｙを乗じて得た分解能ＲＮに対応した飛び数Ｃだけ入力パルスの入力毎に変化させる構成とした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５記載のステッピングモータ駆動装置において、前記メモリ部は、電流データの数ＷがＭの倍数であり且つ分解能設定部の分解能に対応した飛び数Ｃで割り切ることが可能な値に設定されていることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
7. 請求項５記載のステッピングモータ駆動装置において、前記メモリ部は、電流データの数ＷがＭとＮとの公倍数であり且つＷの整数倍が分解能設定部の分解能に対応した飛び数Ｃで割り切ることが可能な値に設定されていることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。

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