JP2936510B2 - ステップモータの進み角調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 この発明は、ラインプリンタの紙送りなどに使用され
る閉ループ制御のステップモータの進み角調整方法に関
し、 ステップモータの回転軸に取付けたエンコーダ板の至
近位置でエンコーダの取付位置の微調整作業を行う際の
危険を排除し、かつ、オペレータの微調整作業能力や場
所に関係なく、フィールドでの即対応を容易にすること
を目的とし、 モータ駆動回路と、このモータ駆動回路に接続された
ステップモータと、このステップモータの回転軸に取付
けたエンコーダ板と、このエンコーダ板に設けたスリッ
トを通過する光に基づいてロータの回転位置情報信号を
出力するエンコーダと、この回転位置情報信号が入力さ
れるモータ制御部の制御回路とよりなり、この制御回路
からの制御信号が前記モータ駆動回路に印加して回転が
制御されるステップモータにおいて、前記エンコーダ板
に対するエンコーダの取付位置を微調整することによ
り、ステップモータのトルクが最大になる、あるいは回
転速度を調整し得る進み角の調整に際し、前記モータ駆
動回路から数パルスの励磁信号をステップモータに印加
してその回転軸に取付けたエンコーダ板を数角度回転さ
せ、前記エンコーダからの回転位置情報信号を、モータ
制御部の制御回路に印加すると共に時間計測回路にも印
加し、この時間計測回路で各相の磁極を単発的に励磁す
ることによって回転するロータの回転開始時から数パル
スについて、各相の励磁信号の立上りおよび立下り時か
ら回転位置情報信号が得られるまでの時間を計測して、
その時間をオペレータパネルに目視表示し、その時間に
基づいて前記エンコーダの取付位置を調整して進み角を
調整するようにしたことを特徴とするものである。 なお、前記ステップモータの進み角については周知の
ことであり、これを簡単に説明すると、ロータの回転の
現在位置をエンコーダで検出し、その回転位置情報信号
に基づいて、ステータの次の磁極をいつ励磁するかを決
める、励磁信号と回転位置情報信号との位相差が進み角
である。例えば単相のステップモータを例にすると、ス
テータの磁極の励磁相順をA,Bとすると、いま、Ａ相磁
極が励磁されて、その平衡点にロータが停止しており、
このロータを起動するためＢ相磁極に励磁を移し、次に
また、Ｂ相磁極にロータが達したときにＡ相磁極に励磁
を移すものを進み角１ステップの運転であるという。 また、Ａ相磁極の平衡点にロータが達する少し前にＢ
相磁極を励磁し、同様にＢ相磁極にロータが達する少し
前にＡ相磁極を励磁するようにすると、進み角は１ステ
ップよりも大きくなる。 このように進み角を変えることにより、ステップモー
タのトルクおよび回転速度を微細に変えることができ
る。 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ラインプリンタの紙送りなどに使用され
る閉ループ制御のステップモータのトルクが最大になる
ような、あるいは回転速度を調整し得るような進み角調
整方法に関するものである。 〔従来の技術〕 ラインプリンタの紙送りにはステップモータが使用さ
れるが、通常、このステップモータの制御は閉ループ制
御方式で行われている。 閉ループ制御方式でステップモータを制御する場合に
は、ステップモータの回転軸と同軸または同期軸に光学
式のエンコーダを取付け、そのエンコーダからのロータ
の回転位置情報信号により制御を行うのが普通である。
光学式のエンコーダは、第６図に示すように、ステップ
モータの回転軸に取付けたエンコーダ板41とエンコーダ
42とで成り、エンコーダ42に配設された発光ダイオード
42aからエンコーダ板41に設けた等間隔のスリットを通
った光を、ホトトランジスタ42bが受光し、このホトト
ランジスタ42bで光電変換されて出力されるパルスをロ
ータの回転位置情報信号とするものである。 エンコーダ板41に設けたスリットは、ステップモータ
の励磁信号相に対応させてあって、そのエンコーダから
の回転位置情報信号の周期をシンクロスコープなどによ
りリアルタイムに測定しながらエンコーダの取付位置を
調整する。その回転位置情報信号を閉ループ制御でフィ
ードバックさせることにより、ステップモータを制御す
る。このとき、ステップモータの励磁信号相に対してエ
ンコーダからの回転位置情報信号の進み角を調整するこ
とにより所望のトルクや回転速度を調整することができ
るが、従来は、この進み角の調整をステップモータが高
速回転している状態で前記エンコーダの取付位置を微調
整することにより行っていた。 第７図は、前記シンクロスコープで測定した例えばＡ
相、Ｂ相磁極を励磁する励磁信号と、前記エンコーダか
らの回転位置情報信号を表したものである。この図から
明らかなように、まず、Ａ相の励磁がオン（立上り）し
た時から所定時間後に前記エンコーダから回転位置情報
信号１を得て、この回転位置情報信号１により、Ｂ相の
励磁をオンする。Ｂ相の励磁をオンした時から所定時間
後に回転位置情報信号２を得て、この回転位置情報信号
２により、Ａ相の励磁がオフ（立下り）となる（この時
はＢ相の励磁はオンの状態にある）。Ａ相の励磁をオフ
にした時から所定時間後に回転位置情報信号３を得て、
この回転位置情報信号３により、Ｂ相の励磁をオフす
る。このように回転位置情報信号が得られるたびにA,B
相磁極の励磁を切り換えて、ステップモータの回転が所
定のトップスピードになって行く。 従来は停止状態から調整モードをスタートし、エンコ
ーダ板41に付随したエンコーダ42を位置調整し、ステッ
プモータの電気角と機械的な位置角を最適に調整し、そ
のステップモータのトップスピードが得られるような進
み角の調整を、ステップモータを高速回転させながら行
っていた。すなわち、回転位置情報信号の周期が、トッ
プスピードに達した時の励磁信号の周期に一致するよう
な調整を行っていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、このステップモータの進み角の調整において
は、高速回転しているステップモータの回転軸に取付け
たエンコーダ板の至近位置で、エンコーダの取付位置の
微調整作業を行うため危険を伴い、かつ、シンクロスコ
ープなどの測定器を必要とし、フィールドでの即対応が
困難であった。 この発明は、このような問題点に鑑みて創案したもの
で、ステップモータの進み角の調整において、各相の磁
極を単発的に励磁して回転するエンコーダ板に付随した
エンコーダから回転位置情報信号が得られるが、この各
相の励磁信号の立上りおよび立下り時から回転位置情報
信号が得られるまでの時間を計測して、その時間に基づ
いて前記エンコーダの取付位置を調整して進み角を調整
することにより、ステップモータの回転軸に取付けたエ
ンコーダ板の至近位置でエンコーダの取付位置の微調整
作業を行う際の危険を排除し、かつ、オペレータの微調
整作業能力や場所に関係なく、フィールドでの即対応が
容易なステップモータの進み角調整方法を提供すること
を目的とする。 〔問題を解決するための手段〕 この発明において、前記の問題点を解決するための手
段は、モータ駆動回路２と、このモータ駆動回路に接続
されたステップモータ１と、このステップモータの回転
軸1aに取付けたエンコーダ板４と、このエンコーダ板に
設けたスリットを通過する光に基づいてロータの回転位
置情報信号を出力するエンコーダ５と、この回転位置情
報信号が入力されるモータ制御部３の制御回路3aとより
なり、この制御回路3aからの制御信号が前記モータ駆動
回路２に印加して回転が制御されるステップモータにお
いて、前記エンコーダ板４に対するエンコーダ５の取付
位置を微調整することにより、ステップモータ１のトル
クが最大になる、あるいは回転速度を調整し得る進み角
の調整に際し、前記モータ駆動回路２から数パルスの励
磁信号をステップモータ１に印加してその回転軸1aに取
付けたエンコーダ板４を数角度回転させ、前記エンコー
ダ５からの回転位置情報信号を、モータ制御部３の制御
回路3aに印加すると共に時間計測回路3bにも印加し、こ
の時間計測回路3bで各相の磁極を単発的に励磁すること
によって回転するロータの回転開始時から数パルスにつ
いて、各相の励磁信号の立上りおよび立下り時から回転
位置情報信号が得られるまでの時間を計測して、その時
間をオペレータパネルに目視表示し、その時間に基づい
て前記エンコーダ５の取付位置を調整して進み角を調整
するようにしたことを特徴とするステップモータの進み
角調整方法としたものである。 〔作用〕 このステップモータの進み角調整方法においては、前
記モータ駆動回路２から数パルスの励磁信号をステータ
の各磁極の励磁巻線に印加して励磁し、エンコーダ板４
を数角度回転させたときに、エンコーダ５で得られる、
磁極の励磁信号の立上りおよび立下り時から回転位置情
報信号が得られるまでの時間を時間計測回路3bで計測
し、その時間をオペレータパネルに目視表示し、次に、
前記エンコーダ５の取り付けを少し変えて前記同様の時
間計測を行い、さらに、前記エンコーダ５の取り付けを
前と反対方向に変えて前記同様の時間計測を行う。この
ステップモータの標準（例えば進み角１ステップ）の進
み角における、磁極の励磁信号の立上りおよび立下り時
から回転位置情報信号が得られるまでの時間は予め分か
っているので、この予め分かっている時間を目安にし
て、前記エンコーダ５の取り付け調整を行うことによ
り、所望の進み角に調整することができる。 このような調整に際し、ステップモータ１の回転軸1a
に取付けたエンコーダ板４は数角度回転させるだけであ
るので、従来のような危険は回避できる。また、オペレ
ータの調整作業能力や場所に関係なく、また、シンクロ
スコープなどの特殊な測定器を用いることなく調整可能
となる。 〔実施例〕 以下、図面を参照して、この発明の実施例を詳細に説
明する。 第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、ス
テップモータ１は、例えばＡ相磁極およびＢ相磁極の励
磁巻線（図示しない）に、モータ駆動回路２からのパル
ス状の励磁信号の印加により駆動され、前記モータ駆動
回路２はモータ制御部３の制御回路3aにより制御され
る。図中ＶDはモータ駆動電源である。前記ステップモ
ータ１の回転軸1aには、エンコーダ板４が取付けられ、
このエンコーダ板４はステップモータ１と同軸に回転す
る。エンコーダ板４には、第６図に示したものと同様な
公知のエンコーダ５が配設されていて、このエンコーダ
５内の発光ダイオード5aからエンコーダ板４のスリット
を通過させた光をホトトランジスタ5bで受光して光電変
換し、そのホトトランジスタ5bで得られたパルスを、ス
テップモータ１のロータの回転位置情報信号として、前
記モータ制御部３の制御回路3aおよび時間計測回路3bに
フィードバックさせる。 すなわち、ステップモータ１とエンコーダ板４とエン
コーダ５とモータ制御部３の制御回路3aとモータ駆動回
路２とで閉ループ制御回路が形成されている。 この発明のステップモータの進み角調整方法は、前記
エンコーダ板４に対するエンコーダ５の取付位置を微調
整することにより、ステップモータ１のトルクが最大に
なる、あるいは所望の回転速度を調整し得る進み角の調
整に際し、前記モータ駆動回路２から数パルスの励磁信
号をステップモータ１の例えばＡ相磁極およびＢ相磁極
の励磁巻線（図示しない）に印加して、その回転軸1aに
取付けたエンコーダ板４を数角度回転させ、前記エンコ
ーダ５からの回転位置情報信号を、モータ制御部３の制
御回路3aに印加すると共に時間計測回路3bにも印加し、
前記時間計測回路3bで各相の磁極を単発的に励磁するこ
とによって回転するロータの回転開始時から数パルス、
ステップモータ１のＡ相磁極およびＢ相磁極の励磁信号
の立上りおよび立下り時から回転位置情報信号が得られ
るまでの時間を計測して、その時間をオペレータパネル
に目視表示し、その時間に基づいて前記エンコーダ５の
取付位置を調整して進み角を調整するようにしたステッ
プモータの進み角調整方法としたものである。 第２図は、この発明のステップモータの進み角調整方
法の一例を示すフローチャートである。このフローチャ
ートで、まず、初期設定の後、各種処理を行い、前記の
閉ループ制御を行うが、その１つとして調整モードが指
示されると、タイマをスタートさせると共に、まず、前
記モータ制御部３の制御回路3aからステータのＡ相磁極
の励磁信号がモータ駆動回路２へ出力されてステップモ
ータ１が回転して、前記時間計測回路3bで各相の磁極を
単発的に励磁することによって回転するロータの回転開
始時から数パルス、ステップモータ１の励磁信号の立上
りおよび立下り時から回転位置情報信号が得られるまで
の時間を計測して、その時間をオペレータパネル６に目
視表示させて読み取る。 第３図は前記のようにしてエンコーダ５の取付位置を
調整して、オペレータパネル６で時間計測を読み取った
時間に基づいて、Ａ相磁極およびＢ相磁極の励磁巻線に
印加された励磁信号と回転位置情報信号1,2,3,4とを描
いたものである。この第３図に示す場合は、例えばＡ相
磁極の励磁をオン（立上り）した時から回転位置情報信
号１が得られるまでの時間が基準（標準）より短くなっ
ており、すなわち、ロータがＡ相磁極の平衡点に達する
少し前に回転位置情報信号１が得られ、この回転位置情
報信号１が得られた時間からディレイ時間TDを経てＢ相
磁極の励磁巻線を励磁するようになっており、回転位置
情報信号が１ステップよりも大きな進み角で運転される
場合を示している。このように進み角を調整するとトル
クが最大となる。 第４図は前記エンコーダ５の取付位置を少し変えて調
整された例で、オペレータパネル６で時間計測を読み取
った時間に基づいて、Ａ相磁極およびＢ相磁極に印加さ
れた励磁信号と回転位置情報信号１′,2′,3′,4′とを
描いたものである。この第４図に示す場合は、例えばＡ
相磁極の励磁をオン（立上り）した時から回転位置情報
信号１′が得られるまでの時間が基準（標準）より長く
なっており、ロータがＡ相磁極の平衡点を少し過ぎて回
転位置情報信号１′が得られ、この回転位置情報信号
１′によってＢ相磁極の励磁巻線を励磁するようになっ
ており、この場合は、回転位置情報信号が１ステップよ
り小さな進み角（すなわち遅れ角）でステップモータが
運転される場合を示しており、このような進み角となる
とトルクが小さくなる。 第５図は前記エンコーダ５の取付位置がさらに異なっ
て調整された例で、オペレータパネル６で時間計測を読
み取った時間に基づいて、Ａ相磁極およびＢ相磁極に印
加された励磁信号と回転位置情報信号１″,2″,3″,4″
を描いたものである。この第５図に示す場合は、例えば
Ａ相磁極の励磁をオン（立上り）した時から回転位置情
報信号１″が得られるまでの時間が標準となっており、
ステップモータが１ステップの進み角で運転される場合
を示している。すなわち、回転位置情報信号の周期が、
励磁信号の周期に一致してステップモータが運転される
ようになっている。 以上説明したように、前記エンコーダ５の取り付け位
置を少しずつ変えて、前記のような時間計測を数回行っ
て、その計測値に基づいて、第３図〜第５図に示すよう
な、Ａ相磁極およびＢ相磁極に印加された励磁信号と回
転位置情報信号とを描くことにより、ステップモータの
励磁信号と回転位置情報信号の基準となる位相関係すな
わち進み角は予め分かっているので、その基準の進み角
に近づけるように、エンコーダの取り付けを調整するこ
とができる。 なお、前記進み角を調整することによって、トルクや
回転速度も微細に調整することができる。 以上のような進み角の調整に際して、前記のような時
間計測のシーケンスを長時間繰り返すのではなく、ステ
ップモータを単発（例えばＡ相の励磁信号がオン、次に
Ｂ相の励磁信号がオン、次にＡ相の励磁信号がオフ、次
にＢ相の励磁信号がオフ）回転させ、その時のエンコー
ダ５から出力される励磁信号がオンから回転位置情報信
号が得られるまでの時間を前記時間計測回路3bで計測し
て、その時間を前記オペレータパネル６に表示すること
により、オペレータはその時間を目視しながら、必要な
らば励磁信号と回転位置情報信号との位相を図に描い
て、ステータの磁極の励磁巻線に印加される励磁信号の
位相とエンコーダ５から出力される回転位置情報信号の
位相との位相差を知ることができ、その位相差に基づい
て所望の位相差が得られるように、エンコーダ５の取付
位置を微調整し、ステップモータの進み角の調整を行う
ものである。 そして、前記時間計測に際し、ステップモータ１の回
転軸1aに取付けたエンコーダ板４は単発回転しているの
で、従来のようにエンコーダ板が連続高速回転している
ときのような危険は回避でき、また、エンコーダ５から
出力される回転位置情報信号の時間等がオペレータパネ
ル６に表示されるので、オペレータの調整作業能力や場
所に関係なく調整可能である。 〔発明の効果〕 以上、説明したように、この発明によれば、前記エン
コーダ板に対するエンコーダの取付位置を微調整するこ
とにより、ステップモータのステータの磁極の励磁巻線
に印加する励磁信号の位相と、次の磁極を励磁する励磁
信号を制御する回転位置情報信号の位相との位相差を調
整する進み角の調整作業に際し、前記モータ駆動回路か
ら数パルスの励磁信号をステップモータに印加して、そ
の回転軸に取付けたエンコーダ板を数角度回転させ、前
記エンコーダからの回転位置情報信号をモータ制御部の
制御回路に印加すると共にモータ制御部の時間計測回路
にも印加し、この時間計測回路で計測したロータの回転
開始時から数パルスについて、各相の励磁信号の立上り
および立下りから回転位置情報信号が得られるまでの時
間をオペレータパネルに目視表示することにより、オペ
レータはその時間に基づいて前記ステップモータの励磁
信号の位相と回転位置情報信号の位相との位相差を知る
ことができ、その位相差に基づいて前記エンコーダの取
付位置を調整して進み角を調整するようにしたので、ス
テップモータの回転軸に取付けたエンコーダ板の至近位
置でエンコーダの取付調整作業を行う際の危険を排除
し、かつ、オペレータの調整作業能力や場所に関係なく
調整可能であり、さらに，フィールドでの調整作業が容
易なステップモータの進み角調整方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明のステップモータの進み角調整方法に
使用される装置の実施例の構成図、 第２図は実施例の動作のフローチャート、 第３図はエンコーダの取付位置を調整してオペレータパ
ネルで時間計測を読み取った時間に基づいて励磁信号と
回転位置情報信号を描いた図、 第４図はエンコーダの取付位置を少し変えて調整された
例で、オペレータパネルで時間計測を読み取った時間に
基づいて励磁信号と回転位置情報信号を描いた図、 第５図はエンコーダの取付位置がさらに異なって調整さ
れた例で、オペレータパネルで時間計測を読み取った時
間に基づいて励磁信号と回転位置情報信号を描いた図、 第６図は従来一般の回転式エンコーダの説明図、 第７図は従来のシンクロスコープで測定した励磁信号と
回転位置情報信号を表した図である。 1;ステップモータ 2;モータ駆動回路 3;モータ制御部 3a;モータ制御部を構成する制御回路 3b;モータ制御部を構成する計測回路 4;エンコーダ板 5;エンコーダ 6;オペレータパネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 明宏 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 寺田 浩朋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−58496（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−132196（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．モータ駆動回路（２）と、このモータ駆動回路に接
   続されたステップモータ（１）と、このステップモータ
   の回転軸（1a）に取付けたエンコーダ板（４）と、この
   エンコーダ板に設けたスリットを通過する光に基づいて
   ロータの回転位置情報信号を出力するエンコーダ（５）
   と、この回転位置情報信号が入力されるモータ制御部
   （３）の制御回路（3a）とよりなり、この制御回路（3
   a）からの制御信号が前記モータ駆動回路（２）に印加
   して回転が制御されるステップモータにおいて、 前記エンコーダ板（４）に対するエンコーダ（５）の取
   付位置を微調整することにより、ステップモータ（１）
   のトルクが最大になる、あるいは回転速度を調整し得る
   進み角の調整に際し、 前記モータ駆動回路（２）から数パルスの励磁信号をス
   テップモータ（１）に印加してその回転軸（1a）に取付
   けたエンコーダ板（４）を数角度回転させ、前記エンコ
   ーダ（５）からの回転位置情報信号を、モータ制御部
   （３）の制御回路（3a）に印加すると共に時間計測回路
   （3b）にも印加し、 この時間計測回路（3b）で各相の磁極を単発的に励磁す
   ることによって回転するロータの回転開始時から数パル
   スについて、各相の励磁信号の立上りおよび立下り時か
   ら回転位置情報信号が得られるまでの時間を計測して、
   その時間をオペレータパネルに目視表示し、その時間に
   基づいて前記エンコーダ（５）の取付位置を調整して進
   み角を調整するようにしたことを特徴とするステップモ
   ータの進み角調整方法。