JP2913596B2 - ステッピングモータの制御装置 - Google Patents

ステッピングモータの制御装置

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JP2913596B2 JP32030294A JP32030294A JP2913596B2 JP 2913596 B2 JP2913596 B2 JP 2913596B2 JP 32030294 A JP32030294 A JP 32030294A JP 32030294 A JP32030294 A JP 32030294A JP 2913596 B2 JP2913596 B2 JP 2913596B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータの
制御装置に係り、特に電源投入時のステッピングモータ
に発生しがちな衝撃の低減に好適なステッピングモータ
の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より実施されているステッピングモ
ータ制御装置では、任意の停止位置にある回転子が、電
源投入時に、制御装置によって規定された電源投入直後
の通電シーケンスに基づく各相の通電状態に対応する回
転子位置へ移動するとき、または、ステッピングモータ
がステップ動作を継続し、任意の通電状態で電源を遮断
した後、再投入した時に回転子が回転する場合の衝撃に
ついては、特に配慮されていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のステッ
ピングモータ制御装置を、例えば、設備機器装置等に組
み込み、電源を投入すると、任意の停止位置にある回転
子が、ステッピングモータ制御装置により規定された電
源投入直後の通電シーケンスに基づく各相の通電状態に
対応する回転子位置へ回転子が移動するとき、または、
ステッピングモータがステップ動作を継続し、任意の通
電状態で電源を遮断した後、再投入した時に回転子が急
激に始動することにより、ステッピングモータに大きな
衝撃を与えるという問題点がある。本発明は、上記の問
題点の解決に好適なステッピングモータの制御装置を提
供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載のように、直列に配置した1対のトランジスタ列を整
流電源に対し並列に3組接続し、前記各トランジスタ列
の中点を3相ステッピングモータの各相に接続してなる
3相フルブリッジインバータと、この3相フルブリッジ
インバータを駆動する通電指令パターン発生回路と、パ
ルス幅変調パターン発生回路とを備え、回転子の位置検
出手段を有しないステッピングモータの制御装置におい
て、前記制御装置の電源投入時に、初期通電シーケンス
に基づいた電流値となるように、前記ステッピングモー
タの各相の通電率を初期には小さく、終期は所定通電率
となるように逐次変化させるよう制御し、以後は終期の
所定通電率を維持するよう制御する初期電流制御手段を
有することを特徴とするステッピングモータの制御装
置、もしくは、請求項2に記載のように、直列に接続し
た3組のトランジスタ回路の中点を3相ステッピングモ
ータの各相に接続した3相フルブリッジインバータと、
この3相フルブリッジインバータを駆動する通電指令パ
ターン発生回路と、パルス幅変調パターン発生回路とを
備え、回転子の位置検出手段を有しないステッピングモ
ータの制御装置において、前記ステッピングモータをス
テップ動作せしめた後、任意の通電シーケンスの時に電
源を遮断し、電源を再投入する時に、前記ステッピング
モータの各相の通電率を、初期には小さく、終期は前記
電源遮断直前の通電シーケンスに基づいた電流値となる
所定通電率に逐次変化させるよう制御し、以後は終期の
前記所定通電率を維持するよう制御する初期電流制御手
段を有することを特徴とするステッピングモータの制御
装置である。また、請求項1若しくは請求項2に記載の
初期電流制御手段は、前記3相フルブリッジインバータ
を構成する各相のトランジスタの上アームと下アームの
通電率をそれぞれ別に定めたステップ毎に逐次変化させ
ることにより行い、最終ステップにおいて各相の電流が
前記通電シーケンスに基づいた電流値に達すると、前記
初期電流制御手段はその出力信号を停止するように構成
されているものである。
【0005】
【作用】上記の構成により、ステッピングモータの電源
投入時、または、前記ステッピングモータをステップ動
作せしめた後の任意の通電シーケンスの時に電源を遮断
し、電源を再投入する時において、各相を流れる電流値
は急激に増加することなく、初期通電シーケンスに基づ
いた位置に達するまで、所定時間をかけて回転子が移動
するため、ステッピングモータに過大な衝撃を与えるこ
となく、回転子の始動動作を完了させることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例の構成および動作に
ついて説明する。図1は本発明のステッピングモータ制
御装置の構成を示す回路図である。図1において10は
Y結線の3相ステッピングモータ、11は、3相ステッ
ピングモータ10の各相の巻線に接続した一般的な主回
路構成を持つ3相フルブリッジインバータ、12は3相
通電指令パターン発生器13からの出力信号に基づい
て、フルブリッジインバータ11にパルス幅変調(パル
ス・ウィズ・モジュレーション;Pulse widthmodulatio
n;以下PWMと記す)方式でゲート信号を供給するパ
ルス幅変調パターン発生器、14は、フルブリッジイン
バータ11に直流電力を供給する整流電源、15は電源
スイッチ、16は電源スイッチ15のオン、オフを検出
して信号を出力する電源検出器、17は電源検出器16
の出力を受けてステッピングモータ10の各相巻線の電
流を、電源投入時の初期値から初期通電シーケンスに基
づく電流値に変化するよう制御する初期電流制御装置で
あって、PWM信号をPWMパターン発生器12に送る
機能を有する。20は制御回路の要部を構成するマイク
ロコンピュータである。図1に示すように3相フルブリ
ッジインバータ11はトランジスタQ1、Q2、Q3がブ
リッジの上アームを、またトランジスタQ4、Q5、Q6
が下アームを構成し、トランジスタQ1とQ4とを直列に
接続してその接続点をステッピングモータ10のY結線
された3相巻線のU相に、トランジスタQ2とQ5とを直
列に接続してその接続点をV相に、トランジスタQ3
6とを直列に接続しその接続点をW相にそれぞれ接続
し、各トランジスタのベースにPWMパターン発生器1
2からゲート信号が送られるように構成されている。
【0007】図1に示す本発明のステッピングモータの
制御装置の回路図によって制御動作を説明する。 〈実施例1〉図1において電源スイッチ15をオンする
と、電源整流器14により3相フルブリッジインバータ
11に直流が供給されると共に、電源検出器16により
電源オンを検出した信号が初期電流制御装置17に送ら
れ、初期電流制御装置17によりPWMパターン発生器
12に、ステッピングモータ10の各相巻線の電流を電
源投入直後の初期値から、緩やかに初期通電シーケンス
に基づいた電流値となるように変化させる信号を送る。
図2および図3は、図1に示した3相フルブリッジイン
バータ11におけるU相、V相、W相の上アーム、また
は、下アームをオン・オフさせるためトランジスタQ1
〜Q6のベースに対して供給するゲート信号を示す図で
ある。信号値がH(ハイ)状態で上アームはオン、下ア
ームはオフし、信号値がL(ロー)状態で上アームはオ
フ、下アームはオンを意味する。電流を変化させるステ
ップ数は煩雑さを避けるため、便宜上初期値から最終値
まで5段階のステップによって変化するように示されて
いるが、本実施例では電流の変化を円滑化するためステ
ップ数を多くしてある。
【0008】図2は通電時のロータの初期位置となる励
磁コイルの組合わせで、3相励磁の場合としてU相から
V及びW相に電流が流れるようになっている。図2にお
いて電源の投入直後をステップ1とし、U相、V相、W
相の全ての相は、負荷順序と持続時間の動作様式を示す
割合、すなわち、Duty(デューティ)が50%となるよ
うに制御されており、各相の通電率は直列に接続された
相のDuty%の数値の差で表わされるので、この状態では
ステッピングモータ10の巻線には電流は流れない。そ
してこの値を初期値とする。また、U相の通電率はV相
とW相の通電率の和となる。次のステップ2において
は、U相が60%、V相が45%、W相が45%のDuty
となり、V相とW相の通電率はそれぞれ15%に、U相
の通電率は30%となり、ステップ3においてはU相が
70%、V相とW相がそれぞれ40%のDutyとなり、V
相とW相の通電率がそれぞれ30%、U相の通電率が6
0%となる。同様にステップ4へ進み、ステップ5の最
終値はU相が90%、V相とW相がそれぞれ30%のDu
ty、V相とW相の通電率がそれぞれ60%、U相の通電
率が120%となり、最終値すなわち初期通電シーケン
スで指定された電流値に達する。初期値から最終値に達
する時間は、実施例では約0.5秒程度になるように設
定してある。初期通電シーケンスに指定された電流値に
達したときに、初期通電制御装置17は出力信号を停止
し、かつ、電源検出器16の入力信号をリセットし次の
電源投入の時に備え、PWMパターン信号発生器12に
より発生する信号は通常の駆動信号に戻る。
【0009】図4は電圧検出器16と初期通電制御装置
17のマイクロコンピュータ20による処理信号の流れ
を示すフローチャートである。電源スイッチ15がON
となったことを電源検出器16が検出して初期通電制御
装置17のプログラムをスタートさせる。プログラムは
U相、V相、W相のPWM信号のDutyを初期値より最終
値まで逐次変化させるもので、ステップ1で各相が全て
50%Dutyで所定のパルス数N個に達するまで保持する
と共に、PWMパータン信号発生器12に信号を送り、
PWMパターン信号発生器12により、ゲート信号g1
〜g6がトランジスタQ1〜Q6のベースに送られ、各ト
ランジスタがそれぞれのゲート信号に応じて通電し、パ
ルス数がN個に達したときステップ2に進み、各相のDu
tyで所定のパルス数N個に達するまで保持すると共に、
PWMパターン信号発生器12に送り各トランジスタを
通電し、パルス数がN個に達したときステップ3に進む
というパターンで、ステップ5において、各相のDutyで
N個のパルス数がPWMパターン信号発生器12に送ら
れるとストップしリセット信号が電源検出器16をリセ
ットすると共に、PWMパターン信号発生器12の割込
み制御回路18をキャンセルすることにより、初期通電
制御装置17の出力信号の受付を停止する。図3は2相
励磁のU相からW相に流す場合で励磁に関係しない相は
Duty50%を継続し、他の2相を逐次可変し最終設定値
まで変化させる。
【0010】〈実施例2〉実施例2は、ステッピングモ
ータの制御装置が作動して、ステップ動作である通電シ
ーケンス時に電源を遮断し、この通電シーケンスを内部
で記憶しておき、電源を再投入した時に、前記実施例1
における初期通電シーケンスにおける各相の電流値を、
前記の内部で記憶しておいた電源遮断の直前の通電シー
ケンスにおける各相の電流値として図4に示したフロー
チャートに基づいて制御するものである。
【0011】上記のように制御すると、ステップ動作中
にある通電シーケンスの時に電源を遮断すると、回転子
は前記の電源遮断の直前の通電シーケンスに従った回転
子位置よりステッピングモータ固有のディテントトルク
によって僅かに移動して停止することがある。その状態
で電源を再投入すると初期通電シーケンスは、前記電源
遮断直前の通電シーケンスであるから回転子は僅かの角
度移動するのであるから回転子に与える衝撃を極めて小
さくすることができる。
【0012】
【効果】本発明の実施により、回転子の位置検出手段を
有せず、PWM制御方式による通電制御回路を備えたス
テッピングモータの制御装置はおいては、電源投入時に
任意の位置にある回転子がモータ制御装置に規定された
電源投入時の初期通電シーケンスに対応する回転子位置
へ回転子が移動する時、および、電源遮断直前の通電シ
ーケンスに基づき、電源遮断後再投入の時に回転子をゆ
っくり所定時間(約0.5秒)を掛けて移動させること
により、ステッピングモータに与える衝撃の低減に効果
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のステッピングモータ制御装置の一実施
例の要部構成を示す回路図である。
【図2】本発明のステッピングモータの制御装置の3相
励磁におけるインバータのゲート信号を示す実施例図で
ある。
【図3】本発明のステッピングモータの制御装置の2相
励磁におけるインバータのゲート信号を示す実施例図で
ある。
【図4】本発明のステッピングモータの制御装置のマイ
クロコンピュータによる信号の流れを示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
10…Y結線の3相ステッピングモータ 11…3相フルブリッジインバータ 12…PWMパターン発生器 13…3相通電指令パターン発生器 14…インバータの整流電源 15…電源スイッチ 16…電源検出器 17…初期通電制御装置 20…マイクロコンピュータ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列に配置した1対のトランジスタ列を整
    流電源に対し並列に3組接続し、前記各トランジスタ列
    の中点を3相ステッピングモータの各相に接続してなる
    3相フルブリッジインバータと、この3相フルブリッジ
    インバータを駆動する通電指令パターン発生回路と、パ
    ルス幅変調パターン発生回路とを備え、回転子の位置検
    出手段を有しないステッピングモータの制御装置におい
    て、 前記制御装置の電源投入時に、初期通電シーケンスに基
    づいた電流値となるように、前記ステッピングモータの
    各相の通電率を初期には小さく、終期は所定通電率とな
    るように逐次変化させるよう制御し、以後は終期の所定
    通電率を維持するよう制御する初期電流制御手段を有す
    ることを特徴とするステッピングモータの制御装置。
  2. 【請求項2】直列に配置した1対のトランジスタ列を整
    流電源に対し並列に3組接続し、前記各トランジスタ列
    の中点を3相ステッピングモータの各相に接続してなる
    3相フルブリッジインバータと、この3相フルブリッジ
    インバータを駆動する通電指令パターン発生回路と、パ
    ルス幅変調パターン発生回路とを備え、回転子の位置検
    出手段を有しないステッピングモータの制御装置におい
    て、 前記ステッピングモータをステップ動作せしめた後、任
    意の通電シーケンスの時に電源を遮断し、電源を再投入
    する時に、前記ステッピングモータの各相の通電率を、
    初期には小さく、終期は前記電源遮断直前の通電シーケ
    ンスに基づいた電流値となる所定通電率に逐次変化させ
    るよう制御し、以後は終期の前記所定通電率を維持する
    よう制御する初期電流制御手段を有することを特徴とす
    るステッピングモータの制御装置。
  3. 【請求項3】前記初期電流制御手段は、前記3相フルブ
    リッジインバータを構成する各相のトランジスタの上ア
    ームと下アームの通電率をそれぞれ別に定めたステップ
    毎に逐次変化させることにより行い、最終ステップにお
    いて各相の電流が前記通電シーケンスに基づいた電流値
    に達すると、前記初期電流制御手段はその出力信号を
    止するように構成されていることを特徴とする請求項1
    若しくは請求項2の何れかに記載のステッピングモータ
    の制御装置。
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