JP2811187B2 - パルスモータの低振動駆動方法とその回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パルスモータを極めて滑らかに駆動するた
めの駆動方法とその回路に関する。

（従来の技術） 現在パルスモータの使用方法は多種多様であり、これ
を使用した装置においてはその性能の高精度、高品質化
の要求が高まる一方である。

一方、パルスモータはステップ駆動するために、共
振、振動などの不安定現象が存在しているが、これらの
現象を取り除き、いかに滑らかに回転させるかによって
装置全体の性能が左右されると言っても過言ではない。
そこで、従来からパルスモータの円滑駆動方法が数多く
提案されてきた。

まず、過去に提案された方法の説明に入る前に、従来
のパルスモータ駆動方法の最も一般的なものに付いて説
明する。この方法は、パルスモータの基本ステップ角を
１パルス毎に１ステップ角駆動させる方法で、ある決め
られたシーケンスに従ってパルスモータの各相を励磁
し、ロータを回転させるものである。この場合シーケン
スは１パルス入力単位が分解能であるため、励磁電流は
シーケンスのみでしか変化しない事になる。ここで、シ
ーケンスが切替わった時、励磁電流が急激に変化するた
め、あるステップ位置から次のステップ位置に移動した
際に安定するまでロータは減衰運動を行う。（第１図） そして、ロータはこのような減衰運動を行いつつパル
ス入力毎に歩進していくのであるが、ステップ指令で相
が励磁された時にロータの減衰方向が指令と逆方向の運
動状態にある時、励磁方向と共振理論については未だ確
立されていないものの、パルスモータの重大の欠陥であ
る共振が発生すると言われている。

（発明が解決しようとする問題点） そこで、上記減衰運動を抑えて低振動化するための従
来方法として、 （１）１パルス入力による１基本ステップ角駆動におい
て、電流変化の過渡領域に時定数を持たせ、モーターコ
イルに流す電流変化を滑らかにすると言う方法が提案さ
れていたが、この方法では逆に時定数が電流制御に介在
するために他に悪影響を与えるので限界があった。

（２）他の方法として、パルスモータの基本ステップ間
に正弦波状の電流変化を与えるマイクロステップ方式
（又はバーニア方式と呼ばれる。）が提案されていた。
この方式は、微小電流変化により正弦波状を構築してい
るために電流変化の分解能が基本ステップ角より更に細
かい１ステップ角の分解能が得られ、又、微小変化によ
り減衰運動が抑制されるので滑らかな回転がえられ、こ
れにより現在パルスモータの低振動駆動方法として脚光
を浴びつつある。

しかしながら、１ステップ角の変化を与える信号が、
１パルスのため基本ステップ角の分割数を乗じたパルス
入力をしなければパルスモータの基本ステップ角運動が
出来ず、ある移動量を同じ時間で処理すると言う条件下
では基本ステップ角に対し分解数を乗じたスピードでパ
ルス入力しなければならず、分割数が上がるにつれてパ
ルス発振器側に負担を掛けざるを得ない事になると言う
欠点があった。

従って、現時点ではパルスを基本ステップ角でマイク
ロステップ駆動並に滑らかに回転させる理想的な制御方
法並びにこれを実現した実用的な回路は提案されていな
い。

（発明の目的） 本発明は、このような従来例の欠点に鑑みてなされた
もので、その目的とする処は、パルスモータの制御１パ
ルス当たりにテイ倍のパルスを発生させ、そのテイ倍の
パルスをマイクロステップ信号入力する事によりマイク
ロステップ駆動並の滑らかな駆動が可能なパルスモータ
の低振動駆動方法とその回路を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、第１項のパル
スモータの低振動駆動方法において、 正転用パルス（CW−Ｐ）又は逆転用パルス（CCW−
Ｐ）のパルス間隔を、固定発振器（OSC）の発振パルス
をカウントする事により計測し、この計測値をテイ倍数
で割ったテイ倍発振パルスを出力するテイ倍等間隔発振
において、 テイ倍発振パルス数を監視し、 正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力間隔が次第
に狭くなる加速領域では、正転又は逆転パルス（CW/CCW
−Ｐ）間に出力したテイ倍発振パルス数をカウントして
テイ倍発振パルス数が規定の数に達していない場合には
次の正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力時に残パ
ルスを高速出力してテイ倍発振パルスと残パルスの和で
あるテイ倍出力パルスを規定数だけパルスモータ駆動回
路に出力し、 正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が次第に伸
びて来る減速領域では、時間的余裕をもってテイ倍発振
パルスの出力を行って所定数のテイ倍出力パルスをパル
スモータ駆動回路に出力し、 正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が一定であ
る定速領域では、所定の数より１パルス少ないテイ倍発
振パルスを出力すると共に残りの１パルスを高速出力し
てテイ倍発振パルスモータと１つの残パルスの和である
テイ倍出力パルスをパルスモータ駆動回路に出力し、 正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が非常に長
い低速領域から停止状態になる場合又は停止状態から起
動１パルス目の領域では所定のパルス数だけテイ倍出力
パルスとしてパルスモータ駆動回路に高速出力する。

と言う技術的手段を採用しており、第２項のパルスモー
タの低振動駆動回路では； 正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）と固定発振器（OS
C）の発振出力とを同期させてタイミング信号（P1）と
し、 このタイミング信号をアンドゲート（G1）、商値記憶
レジスタ（RG）、等分／高速出力判別回路（F2）並びに
テイ倍パルス出力完了判別回路（F3）にそれぞれ入力す
るように接続し、 固定発振器（OSC）をアンドゲート（G1）に接続し、 アンドゲート（G1）のアンド出力をパルス間隔計測用
カウンタ（C1）とアンドゲート（G2）に接続し、 パルス間隔計測用カウンタ（C1）を等分／高速出力判
別回路（F2）と商値記憶レジスタ（RG）にそれぞれ接続
し、 前記商値記憶レジスタ（RG）と前記アンドゲート（G
2）とをテイ倍パルス出力カウンタ（C2）にそれぞれ接
続し、 ３個一組で並列に配置されたアンドゲート（G3）、
（G4）、（G5）の内のアンドゲート（G3）にテイ倍パル
ス出力カウンタ（C2）を接続し、 前記等速／高速出力判別回路（F2）を、前記アンドゲ
ート（G3）、（G4）に接続し、 テイ倍パルス出力計測用カウンタ（C3）をテイ倍パル
ス出力完了判別回路（F3）に接続し、 テイ倍パルス出力完了判別回路（F3）をアンドゲート
（G2）、アンドゲート（G3），（G4）並びにノット回路
（NOT）を介してアンドゲート（G5）にそれぞれ接続
し、 アンドゲート（G2）の出力をアンドゲート（G4），
（G5）にそれぞれ接続し、 アンドゲート（G3）（G4）（G5）をオアゲート（OG
2）にそれぞれ接続し、 オアゲート（OG2）をテイ倍パルス出力計測用カウン
タ（C3）に接続すると共にステッピングモータのマイク
ロステップ駆動回路に接続する。

；という技術的手段を採用している。

（作用） しかして、正転用パルス（CW−Ｐ）又は逆転用パルス
（CCW−Ｐ）のパルス間隔を、固定発振器（OSC）の発振
パルスをカウントする事により計測し、この計測値をテ
イ倍数で割ったテイ倍発振パルスを出力するのである
が、このテイ倍発振パルス数を監視する事により、加速
領域ではテイ倍発振パルス数をカウントしてテイ倍発振
パルス数が規定の数に達していない場合には次の正転又
は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力時に残パルスを高速
出力して出力パルス数を所定数にし、減速領域では時間
的余裕をもってテイ倍発振パルスの出力を行い、低速領
域では所定の数より１パルス少ないテイ倍発振パルスを
出力すると共に残りの１パルスを高速出力し、低速領域
から停止状態になる場合又は停止状態から起動１パルス
目の領域では所定のパルス数だけ高速出力するもので、
これにより、２相から多相パルスモータに至るまで極め
て安定的にマイクロステップによるパルス駆動を行う事
が出来るものである。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例に従って説明する。第９図
は本発明方法を実施するための駆動回路の一例である。

第９図中、（F1）はパルスモータの正転／逆転を判別
する回転方向判別回路であり、正転パルス（CW−Ｐ）又
は逆転パルス（CCW−Ｐ）が入力するようになってい
る。《以下、いずれのパルスが入力しても作用的には同
じことであるので、両者を合わせて正転／逆転パルス
（CW/CCW−Ｐ）とする。》 （F2）は後述するパルス間隔計測用カウンタ（C1）の
周期計測値によりテイ倍発振パルスを等分／高速出力す
る判別回路であり、 （F3）は、テイ倍パルス出力カウンタ（C2）と高速出
力パルスの和が所定数のテイ倍発振パルス数の出力を完
了したか否かを後述するテイ倍パルス出力数計測用カウ
ンタ（C3）により判定した事を受けてアンドゲート（G
2）、回転方向判別回路（F1）、アンドゲート（G3）（G
4）（G5）などを制御する回路であり、 （C1）は固定発振器（OSC）の発振パルスのカウント
により正転／逆転におけるパルス間隔計測用カウンタで
あり、 （C2）はパルス間隔計測用カウンタ（C1）をテイ倍数
分で割った数値を記憶した商値記憶レジスタ（RG）の内
容をロードし、この内容に基づいてテイ倍発振パルスを
出力するテイ倍パルス出力カウンタであり、 （C3）はテイ倍パルス出力カウンタ（C2）又は高速出力
パルスからのテイ倍発振パルスがいくつ出力されたか計
測するためのテイ倍パルス出力数計測用カウンタであ
り、 （RG）はパルス間隔計測用カウンタ（C1）の数値をテ
イ倍数分で割った値を記憶する商値記憶レジスタであ
り、 （OG1）、（OG2）はオアゲート回路であり、（G1）〜
（G7）はアンドゲート回路であり、（OSC）は高速の固
定発振器であり、（P1）は正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）が入力される毎に固定発振器（OSC）に同期して出
力されるタイミング信号である。

正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力ラインは回転
方向判別回路（F1）に入力すると共に分岐してオアゲー
ト回路（OG1）に入力している。この回転方向判別回路
（F1）の出力はテイ倍正転パルス信号をパルスモータ駆
動回路へと出力するアンドゲート回路（G6）とテイ倍逆
転パルス信号を同様にパルスモータ駆動回路へと出力す
るアンドゲート回路（G7）とにそれぞれ入力している。
前記オアゲート（OG1）の出力は固定発振器（OSC）の発
振出力と同期してタイミング信号（P1）となってアンド
ゲート（G1）、商値記憶レジスタ（RG）、等分／高速出
力判別回路（F2）並びにテイ倍パルス出力完了判別回路
（F3）にそれぞれ入力するようになっている。又、固定
発振器（OSC）の発振出力はアンドゲート（G1）に入力
していて、アンドゲート（G1）にアンド出力はパルス間
隔計測用カウンタ（C1）と、アンドゲート（G2）に入力
している。パルス間隔計測用カウンタ（C1）は等分／高
速出力判別回路（F2）と商値記憶レジスタ（RG）に入力
している。この商値記憶レジスタ（RG）の出力はそのま
まテイ倍パルス出力カウンタ（C2）に入力している。こ
のテイ倍パルス出力カウンタ（C2）には前記アンドゲー
ト（G2）も入力している。又、このアンドゲート（G2）
の出力はアンドゲート（G4）、（G5）とにも入力してい
る。さて、アンドゲート（G3）、（G4）、（G5）は３個
一組となっており、加速運動、等速運動、減速運動の三
状態に対応出来るようにするためで、後述するようにア
ンドゲート（G3）が等分パルス出力用、アンドゲート
（G4）が高速パルス出力用、アンドゲート（G5）が残パ
ルス処理用に用いられる。又、等速／高速出力判別回路
（F2）の出力は、アンドゲート（G3）、（G4）に入力し
ている。又、前述のテイ倍パルス出力カウンタ（C2）の
出力はアンドゲート（G3）に入力している。テイ倍パル
ス出力完了判別回路（F3）にはテイ倍パルス出力計測用
カウンタ（C3）が入力している。このテイ倍パルス出力
完了判別回路（F3）の出力はアンドゲート（G2）、回転
方向判別回路（F1）、アンドゲート（G3），（G4）並び
にノット回路（NOT）を介してアンドゲート（G5）にそ
れぞれ入力している。一組のアンドゲート（G3）（G4）
（G5）の出力はオアゲート（OG2）に入力しており、そ
の出力はテイ倍パルス出力計測用カウンタ（C3）とアン
ドゲート（G6）（G7）にそれぞれ入力している。アンド
ゲート（G6）（G7）からはテイ倍の正転／逆転のマイク
ロステップ信号が出力され、ステッピングモータのマイ
クロステップ駆動がなされる。

以下、本発明の作用に付いて説明する。まず、作用の
概略に付いて説明する。正転用パルス（CW−Ｐ）又は逆
転用パルス（CCW−Ｐ）《以下、両者を合わせて正転／
逆転用パルス（CW/CCW−Ｐ）と称する。》がオアゲート
（OG1）に入力すると固定発振器（OSC）の発振パルスと
同期してタイミング信号（P1）が出力される。このタイ
ミング信号（P1）は固定発振器（OSC）の発振パルスと
共にアンドゲート（G1）に入力し、パルス間隔計測用カ
ウンタ（C1）に出力される。パルス間隔計測用カウンタ
（C1）は正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔を計測
するためのもので、２つの正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）の間に固定発振器（OSC）の発振パルスが何個入力
するかをカウントし、正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）
のパルス間隔の長さ計測する。パルス間隔計測用カウン
タ（C1）に次の第２番目の正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）が入力されるとタイミング信号（P1）のタイミング
でアンドゲート（G1）を閉じてパルス間隔計測用カウン
タ（C1）による計測を停止し、前記固定発振器（OSC）
の発振パルス数のカウントの終了する。次にパルス間隔
計測用カウンタ（C1）のデータをテイ倍数で割った値を
商値記憶レジスタ（RG）に格納し、然る後、パルス間隔
計測用カウンタ（C1）の内容をクリヤすると共にテイ倍
パルス出力カウンタ（C2）に商値記憶レジスタ（RG）の
内容をロードする。そして再度アンドゲート（G1）をオ
ープンにしてパルス間隔計測用カウンタ（C1）による次
の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔の計測を始め
る。又、パルス間隔計測用カウンタ（C1）の計測と同時
に商値記憶レジスタ（RG）の内容をロードしたテイ倍パ
ルス出力カウンタ（C2）が固定発振器（OSC）のタイミ
ングで商値記憶レジスタ（RG）に格納されたテイ倍数の
パルス数をカウントし、テイ倍されたパルス信号（即
ち、テイ倍発振パルス）であるキャリー（またはボロ
ー）信号を等分パルス出力用アンドゲート（G3）に出力
する。商値記憶レジスタ（RG）には先の正転／逆転パル
ス（CW/CCW−Ｐ）間の固定発振器（OSC）の発振パルス
数をテイ倍で割った商値がまだ記憶されているので、こ
の商値記憶レジスタ（RG）に記憶されているテイ倍で割
った商値を再び商値記憶レジスタ（RG）からテイ倍パル
ス出力カウンタ（C2）にロードして前記同様、テイ倍パ
ルス出力カウンタ（C2）にて前記商値をカウントし、キ
ャリー信号として等分パルス出力用アンドゲート（G3）
に出力する。テイ倍パルス出力カウンタ（C2）はこれを
正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力毎にテイ倍回数
分繰り返し、テイ倍等間隔発振を行う。即ち、テイ倍パ
ルス出力カウンタ（C2）から出力されるテイ倍発振パル
スは、前段階の等分パルスで出力されるため、加速領域
ではテイ倍発振パルスの発振パルス数に不足が生じて残
パルスを出力しなければならず、又、減速領域ではテイ
倍発振パルスの出力が終了しても次の正転／逆転パルス
（CW/CCW−Ｐ）の入力がなく、余裕時間が発生するもの
である。そこで、テイ倍パルス出力計測用カウンタ（C
3）はテイ倍パルス出力カウンタ（C2）で出力されるテ
イ倍発振パルスの数を監視し、テイ倍パルス出力判別回
路（F3）がテイ倍パルス出力カウンタ（C2）によるテイ
倍発振パルスの出力状態を判断してテイ倍発振パルス信
号が出力されてしまうとアンドゲート（G2）をオフにし
てテイ倍パルス出力カウンタ（C2）又は高速パルス出力
ゲート（G4），（G5）から余分のテイ倍発振パルスが出
力されないようにする働きをなすものであり、次の正転
／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力迄にテイ倍発振パル
スの出力が完了しているか否かを判断してその状態に応
じた等分パルス出力用アンドゲート（G3）、高速パルス
出力アンドゲート（G4）、残パルス出力アンドゲート
（G5）を選択するようになっている。これは、パルスモ
ータが等速運動ばかりでなく、加速又は減速運動を行う
ものであり、前記のテイ倍等間隔発振だけでは不十分な
ためである。上記の内、定速運動状態が本回路の等速運
動における基本的な動作であるが、加速領域、減速領域
並びに停止からの起動又は低速領域からの停止ではそれ
に応じた修正が行なわれる。以下、入力パルス条件に分
けて本発明回路の作用を説明する。

加速領域 この領域では、正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入
力間隔が次第に狭くなるので、パルス間隔計測用カウン
タ（C1）の計測値（即ち、正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）間における固定発振器（OSC）の発振パルス数のカ
ウント数）が徐々に少なくなる。従って、商値記憶レジ
スタ（RG）の内容にてテイ倍パルス出力カウンタ（C2）
が出力するテイ倍発振パルスはテイ倍数分出力しない内
に次の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）を迎えてしまう
事になる。この場合、次の正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）の入力時には前の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）
でテイ倍パルス出力カウンタ（C2）から出力すべきテイ
倍発振パルスの一部が残ってしまうので、この残パルス
を出力してしまわなければマイクロステップの位置ずれ
を生じてしまい、パルスモータの基本角ステップ運転が
保証されない事になる。そこで、テイ倍パルス出力計測
用カウンタ（C3）にて次の正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）の入力時にタイミング信号（P1）のタイミングでテ
イ倍パルス出力カウンタ（C2）と高速パルス出力の出力
パルス数を確認し、残パルスが存在すればテイ倍パルス
出力計測用カウンタ（C3）の判定を受けてテイ倍パルス
出力完了判別回路（F3）が残パルス出力用アンドゲート
（G5）を選択し、残パルス分を無条件で固定発振器（OS
C）のタイミングで高速出力し、所定数のテイ倍出力パ
ルス（テイ倍発振パルスと残パルスの和）をパルスモー
タ駆動回路に出力する。残パルスが残パルス出力用アン
ドゲート（G5）から出力してしまうと既に入力している
次の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）のテイ倍発振パル
スの出力に移る。この判別をしているのがテイ倍パルス
出力完了判別回路（F3）であり、高速領域は残パルスが
あるために常時アンドゲート（G2）をオープンとし、前
段階の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）のテイ倍発振パ
ルスの出力完了後直ちに次の正転／逆転パルス（CW/CCW
−Ｐ）のテイ倍発振パルスの出力に取り掛かれるように
している。

この関係を波形的に示すと第５図の通りである。即
ち、第５図中第１番目のパルス間隔と第２番目のパルス
間隔と比較すると後ろになる程パルス間隔がつまって来
る。そこで、第２番目の正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）の力までは等分パルスがテイ倍パルス出力カウンタ
（C2）から出力しているが、第２番目の正転／逆転パル
ス（CW/CCW−Ｐ）の入力後は残パルスの処理を早急に行
わない事には第２から３番目にかけてのステップ駆動が
出来ない事になる。そこで、残パルス出力用アンドゲー
ト（G5）を選択してタイミング信号（P1）のタイミング
で残パルスを高速出力し、第１から２番目にかけてのテ
イ倍出力パルスをパルスモータ駆動回路に出力してしま
うのである。これを受けてパルスモータ駆動回路はロー
タを１ステップ駆動させる事になる。

減速領域 正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が次第に伸び
て来るためにパルス間隔計測用カウンタ（C1）の計測値
（カウントされた固定発振器（OSC）の発振パルス数が
次第に多くなる事）が徐々に多くなるのがこの領域であ
る。パルス間隔計測用カウンタ（C1）による固定発振器
（OSC）の発振パルスのカウント数をテイ倍数にて割
り、その商値を記憶している商値記憶レジスタ（RG）の
内容をロードし、そのロードした内容に基づいてテイ倍
パルス出力カウンタ（C2）が出力パルス数をカウント
し、テイ倍発振パルスを出力するのであるが、テイ倍パ
ルス出力カウンタ（C2）がテイ倍数出力し終えとして
も、次の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力迄には
レイト変化量分の時間的余裕があり、この時間的余裕を
以てテイ倍パルス出力カウンタ（C2）は次の正転／逆転
パルス（CW/CCW−Ｐ）を迎える事になる。テイ倍パルス
出力完了判別回路（F3）は正転／逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）の入力時にタイミング信号（P1）のタイミングでテ
イ倍パルス出力カウンタ（C2）のテイ倍発振パルス数を
監視しているため、減速領域では残パルスがなく残パル
ス出力用アンドゲート（G5）を選択しない。（加速領域
のように残パルスが存在する場合には前述の加速領域の
ように残パルス出力アンドゲート（G5）を選択する事に
なる。）又、テイ倍パルス出力完了判別回路（F3）はテ
イ倍パルス出力計測用カウンタ（C3）が次の正転／逆転
パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力前に既にテイ倍パルス出力
カウンタ（C2）がテイ倍発振パルスの出力を終えた事を
伝えて来るためにテイ倍発振パルスの出力完了信号をテ
イ倍パルスの出力計測用カウンタ（C3）から受け取ると
同時にテイ倍パルス出力完了判別回路（F3）は直ちにア
ンドゲード（G2）をオフし、テイ倍パルス出力カウンタ
（C2）から余分なテイ倍発振パルスの出力を阻止する。

この場合の波形関係を示すのが、第６図で第１から２
番目にかけての正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔
と第２から３番目にかけての正転／逆転パルス（CW/CCW
−Ｐ）の間隔とでは後者の方が長くなる。そこで、パル
ス間隔計測用カウンタ（C1）でカウントした固定発振器
（OSC）の発振パルスをテイ倍数で割り、その割った商
値に相当するパルス間隔で第２から３番目にかけての間
においてテイ倍パルス出力カウンタ（C2）からテイ倍発
振パルスを出力すると第３番目の正転／逆転パルス（CW
/CCW−Ｐ）の入力前にテイ倍パルス出力カウンタ（C2）
のテイ倍発振パルスの出力が終了し第３番目の正転／逆
転パルス（CW/CCW−Ｐ）入力までに時間的余裕が発生す
ると言う事になる。

定速領域 この領域では正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔
が一定であるためにパルス間隔計測用カウンタ（C1）の
計測値が常に同じ値である。この場合も加減速領域と同
様テイ倍パルス出力カウンタ（C2）はロードされた商値
記憶レジスタ（RG）の内容（即ち、固定発振器（OSC）
による発振パルスをテイ倍数で割った商値）でカウント
し、テイ倍発振パルスを出力する事になるが、パルス間
隔計測用カウンタ（C1）が同じ値であってもテイ倍発振
パルスは分周期分遅れて１パルス出力して所定数のテイ
倍出力パルスのパルスモータ駆動側への出力を完了する
事になる。即ち、遅れた１パルス分が出力出来ず、残パ
ルスとなって次パルス入力時、テイ倍パルス出力完了判
別回路（F3）の判定にて残パルス出力アンドゲート（G
5）から高速で１パルス出力する。その後次の正転／逆
転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力におけるテイ倍発振パル
スは前段階の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の残パル
ス出力アンドゲート（G5）による１パルス高速出力後、
等分パルス出力用アンドゲート（G3）を選択し、等分な
テイ倍パルス出力を行う。このように等速運動において
は等分なテイ倍パルス出力と高速１パルス出力とを繰り
返す。

この波形的関係を示すと第７図の通りである。

低速領域から停止状態になる場合 又は停止状態から起動１パルス目 この場合は、正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔
が非常に長いので、パルス間隔計測用カウンタ（C1）が
固定発振器（OSC）のカウントを進めて行くと次の正転
／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力までにパルス間隔計
測用カウンタ（C1）がオーバーフローを起こす。この場
合、オーバーフローに拘わらず、所定の数だけ固定発振
器（OSC）の発振パルスをカウントするようになってい
る。そこでパルス間隔計測用カウンタ（C1）がオーバー
フロー又は任意のカウント値が出力するとオーバーフロ
ー信号又は任意のカウント値出力が等分／高速出力する
判別回路（F2）に入力し、高速パルス出力アンドゲート
（G4）を選択してタイミング信号（P1）のタイミングで
所定のパルス数だけテイ倍出力パルスとしてパルスモー
タ駆動回路に高速出力させる。

この波形的間隔を示すと、第８図のようになる。この
ようにするのは、この領域で常に等分パルス発振させて
いる場合は、正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力が
停止しても前周期分の時間だけ勝手にパルスモータだけ
が回転していると言う不具合と、停止していた状態から
の正転／逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の第１発目は停止間
隔をテイ倍で割った周期以上のパルス入力があった場合
に第１発目が全くテイ倍パルスの出力なしとなる不具合
を解消する実用的意味から必要である。

以上の作用で、オアゲード（OG2）から出力された等
分パルス、高速パルス乃至残パルスは、回転方向判別回
路（F1）からの出力とテイ倍正転パルス出力用アンドゲ
ート（G6），テイ倍逆転パルスアンドゲート（G7）にお
いてアンドを取って正転テイ倍出力パルス信号又は逆転
テイ倍出力パルス信号となってパルスモータの駆動回路
に入力するものである。

（効果） 本発明は第１項の駆動方法において、正転用パルス
（CW−Ｐ）又は逆転用パルス（CCW−Ｐ）のパルス間隔
を、固定発振器（OSC）の発振パルスをカウントする事
により計測し、この計測値をテイ倍数で割ったテイ倍発
振パルスを出力するテイ倍等間隔発振において、テイ倍
発振パルス数を監視し、正転又は逆転パルス（CW/CCW−
Ｐ）の入力間隔が次第に狭くなる加速領域では、正転又
は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）間に出力したテイ倍発振パ
ルス数をカウントしてテイ倍発振パルス数が規定の数に
達していない場合には次の正転又は逆転パルス（CW/CCW
−Ｐ）の入力時に残パルスを高速出力してテイ倍発振パ
ルスと残パルスの和であるテイ倍出力パルスを規定数だ
けパルスモータ駆動回路に出力し、正転又は逆転パルス
（CW/CCW−Ｐ）の間隔が次第に伸びて来る減速領域で
は、時間的余裕をもってテイ倍発振パルスの出力を行っ
て所定数のテイ倍出力パルスをパルスモータ駆動回路に
出力し、正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が一
定である定速領域では、所定の数より１パルス少ないテ
イ倍発振パルスを出力すると共に残りの１パルスを高速
出力してテイ倍発振パルスモータと１つの残パルスの和
であるテイ倍出力パルスをパルスモータ駆動回路に出力
し、正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が非常に
長い低速領域から停止状態になる場合又は停止状態から
起動１パルス目の領域では所定のパルス数だけテイ倍出
力パルスとしてパルスモータ駆動回路に高速出力すると
言う技術的手段を採用しており、第２項の駆動回路にお
いて、正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）と固定発振着
（OSC）の発振出力とを同期させてタイミング信号（P
1）とし、このタイミング信号をアンドゲート（G1）、
商値記憶レジスタ（RG）、等分／高速出力判別回路（F
2）並びにテイ倍パルス出力完了判別回路（F3）にそれ
ぞれ入力するように接続し、固定発振器（OSC）をアン
ドゲート（G1）に接続し、アンドゲート（G1）のアンド
出力をパルス間隔計測用カウンタ（C1）とアンドゲート
（G2）に接続し、パルス間隔計測用カウンタ（C1）を等
分／高速出力判別回路（F2）と商値記憶レジスタ（RG）
にそれぞれ接続し、前記商値記憶レジスタ（RG）と前記
アンドゲート（G2）とをテイ倍パルス出力カウンタ（C
2）にそれぞれ接続し、アンドゲート（G2）の出力をア
ンドゲート（G4），（G5）に接続し、３個一組で並列に
配置されたアンドゲート（G3）、（G4）、（G5）の内の
アンドゲート（G3）にテイ倍パルス出力カウンタ（C2）
に接続し、前記等速／高速出力判別回路（F2）を、前記
アンドゲート（G3）、（G4）に接続し、テイ倍パルス出
力計測用カウンタ（C3）をテイ倍パルス出力完了判別回
路（F3）に接続し、テイ倍パルス出力完了判別回路（F
3）をアンドゲート（G2）、アンドゲート（G3），（G
4）並びにノット回路（NOT）を介してアンドゲート（G
5）にそれぞれ接続し、アンドゲート（G3）（G4）（G
5）をオアゲート（OG2）にそれぞれ接続し、オアゲート
（OG2）をテイ倍パルス計測用カウンタ（C3）とパルス
モータのマイクロステップ駆動回路に接続していると言
う技術的手段を採用しているので、加速領域、等速領域
並びに減速領域においてほぼ１基本角ステップ駆動がテ
イ倍に分割されたテイ倍発振パルスにて駆動される事に
なり、２相から多相のパルスモータのステップ駆動を極
めて円滑に行わせる事が出来ると言う利点がある。特に
２相パルスモータの場合は従来の駆動回路では共振が大
きく現れるが、本発明においては５相パルスモータに匹
敵するほどの円滑さで駆動する事が出来るものである。

尚、加速領域並びに減速領域における速度変化レイト
が過大であるとマイクロステップ駆動を行うテイ倍発振
パルスは正転／逆転パルスの間隔に対して等分でなくな
るが、実際のマイクロステップ駆動においては十分な追
従性を有しており、脱調現象の原因とならず、逆に速度
変化（レイト）が過大になるとパルスモータそのものの
追従性が追いつかない。又、低速領域など正転／逆転パ
ルスの間隔が非常に長い場合には通常の基本角ステップ
駆動となるが、この場合は正転／逆転パルス間隔が長い
ためにパルスモータの固有振動周波数帯には介在せず、
２相から多相のパルスモータにおいて、パルス駆動の全
領域において共振現象を解消する事が出来るものであ
る。

即ち、本発明方法はパルスモータの速度並びに位置決
め行う制御パルスは、基本ステップ角駆動と同様の速度
及びパルス数入力とし、加減速領域での正転／逆転ステ
ップ間隔の逐次変化に応じて等分にテイ倍発振させ、そ
のテイ倍されたテイ倍発振パルスによってパルスモータ
をマイクロステップ駆動するものであり、テイ倍数を上
げる事により、より滑らかな駆動が出来る。又、パルス
モータの１ステップ角分解能は、あくまでも基本ステッ
プ角であるためスピード、パルス数共発振器側の負担が
なく、基本ステップ角駆動とパルス制御は完全なコンパ
チブルであり、且つ、モータ回転はマイクロステップ駆
動のため滑らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図……従来のパルスステップ応答のグラフ 第２図……従来のステップ駆動におけるモータコイル電
流の遅れと指令パルスの関係を示すグラフ 第３図……従来のマイクロステップ駆動と基本角ステッ
プとの関係を示すグラフ 第４図……本発明における正転／逆転制御パルス、テイ
倍発振パルス、励磁シーケンスと従来の励磁電流との関
係を示すグラフ 第５図……本発明における加速領域での正転／逆転制御
パルス、残パルス、等分パルス、テイ倍出力パルス並び
にモータコイル電流制御波形との関係を示すグラフ 第６図……本発明における減速領域での正転／逆転制御
パルス、残パルス、等分パルス、テイ倍出力パルス並び
にモータコイル電流制御波形との関係を示すグラフ 第７図……本発明における等速領域での正転／逆転制御
パルス、残パルス、等分パルス、テイ倍出力パルス並び
にモータコイル電流制御波形との関係を示すグラフ 第８図……本発明における低速領域等での正転／逆転制
御パルス、残パルス、等分パルス、テイ倍出力パルス並
びにモータコイル電流制御波形との関係を示すグラフ 第９図……本発明方法を実施するための回路図 正転用パルス……（CW−Ｐ）、逆転用パルス……（CCW
−Ｐ） 固定発振器……（OSC）、タイミング信号……（P1） 商値記憶レジスタ……（RG）、回転方向判別回路……
（F1） 等分／高速出力判別回路……（F2） テイ倍パルス出力完了判別回路……（F3） アンドゲート……（G1）〜（G7） パルス間隔計測用カウンタ……（C1） テイ倍パルス出力カウンタ……（C2） テイ倍パルス出力計測用カウンタ……（C3） ノット回路……（NOT）、オアゲート……（OG1）〜（OG
2）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正転用パルス（CW−Ｐ）又は逆転用パルス
   （CCW−Ｐ）のパルス間隔を、固定発振器（OSC）の発振
   パルスをカウントする事により計測し、この計測値をテ
   イ倍数で割ったテイ倍発振パルスを出力するテイ倍等間
   隔発振において、テイ倍発振パルス数を監視し、正転又
   は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力間隔が次第に狭くな
   る加速領域では、正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）間
   に出力したテイ倍発振パルス数をカウントしてテイ倍発
   振パルス数が規定の数に達していない場合には次の正転
   又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の入力時が残パルス高速
   出力してテイ倍発振パルスと残パルスの和であるテイ倍
   出力パルスを規定数だけパルスモータ駆動回路に出力
   し、正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）の間隔が次第に
   伸びて来る減速領域では、時間的余裕をもってテイ倍発
   振パルスの出力を行って所定数のテイ倍出力パルスをパ
   ルスモータ駆動回路に出力し、正転又は逆転パルス（CW
   /CCW−Ｐ）の間隔が一定である定速領域では、所定の数
   より１パルス少ないテイ倍発振パルスを出力すると共に
   残りの１パルスを高速出力してテイ倍発振パルスモータ
   と１つの残パルスの和であるテイ倍出力パルスをパルス
   モータ駆動回路に出力し、正転又は逆転パルス（CW/CCW
   −Ｐ）の間隔が非常に長い低速領域から停止状態になる
   場合又は停止状態から起動１パルス目の領域では所定の
   パルス数だけテイ倍出力パルスとしてパルスモータ駆動
   回路に高速出力する事を特徴とするパルスモータの低振
   動駆動方法。
2. 【請求項２】正転又は逆転パルス（CW/CCW−Ｐ）と固定
   発振器（OSC）の発振出力とを同期させてタイミング信
   号（P1）とし、このタイミング信号（P1）をアンドゲー
   ト（G1）、商値記憶レジスタ（RG）、等分／高速出力判
   別回路（F2）並びにテイ倍パルス出力完了判別回路（F
   3）にそれぞれ入力するように接続し、固定発振器（OS
   C）をアンドゲート（G1）に接続し、アンドゲート（G
   1）のアンド出力をパルス間隔計測用カウンタ（C1）と
   アンドゲート（G2）に接続し、パルス間隔計測用カウン
   タ（C1）を等分／高速出力判別回路（F2）と商値記憶レ
   ジスタ（RG）にそれぞれ接続し、前記商値記憶レジスタ
   （RG）と前記アンドゲート（G2）とをテイ倍パルス出力
   カウンタ（C2）にそれぞれ接続し、３個一組で並列に配
   置されたアンドゲート（G3）、（G4）、（G5）の内のア
   ンドゲート（G3）にテイ倍パルス出力カウンタ（C2）を
   接続し、前記等速／高速出力判別回路（F2）を、前記ア
   ンドゲート（G3）、（G4）に接続し、テイ倍パルス出力
   計測用カウンタ（C3）をテイ倍パルス出力完了判別回路
   （F3）に接続し、テイ倍パルス出力完了判別回路（F3）
   をアンドゲート（G2）、アンドゲート（G3），（G4）並
   びにノット回路（NOT）を介してアンドゲート（G5）に
   それぞれ接続し、前記アンドゲート（G2）の出力をアン
   ドゲート（G4），（G5）にそれぞれ接続し、アンドゲー
   ト（G3）（G4）（G5）をオアゲート（OG2）にそれぞれ
   接続し、オアゲート（OG2）をテイ倍パルス出力計測用
   カウンタ（C3）に接続し、ステッピングモータのマイク
   ロステップ駆動回路に接続して成る事を特徴とするパル
   スモータの低振動駆動回路。