JP3143620B2 - Load torque measuring device for stepping motor - Google Patents

Load torque measuring device for stepping motor

Info

Publication number
JP3143620B2
JP3143620B2 JP03272018A JP27201891A JP3143620B2 JP 3143620 B2 JP3143620 B2 JP 3143620B2 JP 03272018 A JP03272018 A JP 03272018A JP 27201891 A JP27201891 A JP 27201891A JP 3143620 B2 JP3143620 B2 JP 3143620B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
stepping motor
torque
load
characteristic information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03272018A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0643049A (en
Inventor
辺 朝 雄 渡
藤 修 治 佐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Pulse Motor Co Ltd
Original Assignee
Nippon Pulse Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Pulse Motor Co Ltd filed Critical Nippon Pulse Motor Co Ltd
Priority to JP03272018A priority Critical patent/JP3143620B2/en
Priority to US07/949,713 priority patent/US5424960A/en
Publication of JPH0643049A publication Critical patent/JPH0643049A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3143620B2 publication Critical patent/JP3143620B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータ用
負荷トルク測定装置に関し、特にモータ実装状態での実
負荷トルク測定を可能とするステッピングモータ用負荷
トルク測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load torque measuring device for a stepping motor, and more particularly to a load torque measuring device for a stepping motor capable of measuring an actual load torque while the motor is mounted.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステッピングモータはパルスによってデ
ジタル的に高精度に回転位置(角度)や回転速度を制御
でき、マイコンを使用することができるため、今日きわ
めて広範囲な分野において機構駆動源として使用されて
いる。例えば、近年急速に技術が発展し、市場が拡大し
ているFDD,HDD,プリンタ、電子タイプライタ、
ファクシミリ、PPC複写機、レコーダプロッター等の
OA機器や産業用ロボット等のFA機器においてその使
用が急拡大している。これらステッピングモータ搭載機
器の開発、製造、品質管理上、モータ軸での負荷トルク
の測定及び管理は重要であるにも拘らず、その測定を高
精度で行うことは従来非常に困難であった。これは、例
えばモータ以降の機構部に平ギア減速機構を用いる場
合、モータ出力軸に取り付けたピニオンギアと、このギ
アと噛合う初段ギアとの噛合い状態を浅くすると負荷ト
ルクは100(gーcm)に、また深く(強く押し付け
ると)300(gーcm)になるというようにトルクが
大きく変動してしまうからである。また、その他の減速
ギアの噛合いも初段から遠ざかるにつれて影響は小さく
なるものの変動要因となっている。その他、機構部部品
の真円度(偏心)や軸間距離精度、メカ組立上の平行度
等の組立精度、タイミングベルトやワイヤのテンション
等によっても負荷トルクが大きく変動してしまうという
問題があるからである。
2. Description of the Related Art A stepping motor can control a rotation position (angle) and a rotation speed digitally and precisely with a pulse, and can use a microcomputer. I have. For example, in recent years, technology has rapidly developed and the market is expanding, and FDDs, HDDs, printers, electronic typewriters,
The use of OA equipment such as facsimile machines, PPC copiers and recorder plotters and FA equipment such as industrial robots has been rapidly expanding. Although the measurement and management of the load torque on the motor shaft is important in the development, manufacture, and quality control of these stepping motor-equipped devices, it has conventionally been very difficult to perform the measurement with high accuracy. This is because, for example, when a flat gear reduction mechanism is used for a mechanism part after the motor, if the meshing state between the pinion gear attached to the motor output shaft and the first-stage gear meshing with this gear is made shallow, the load torque becomes 100 (g-g). This is because the torque greatly changes, for example, to 300 (g-cm) or deeply (when pressed strongly). Further, the meshing of the other reduction gears is a variable factor, although the effect is reduced as the distance from the first gear increases. In addition, there is a problem that the load torque greatly varies depending on the roundness (eccentricity) of the mechanical parts, the accuracy of the distance between the axes, the assembly accuracy such as the parallelism in the mechanical assembly, and the tension of the timing belt and the wire. Because.

【0003】従来かかるステッピングモータに発生する
トルクの大きさ(負荷がモータに要求するトルクの大き
さ)を測定する方法としては、実際に使用するモータと
形状が等しく、コイル、マグネット等をもたないダミー
・モータを被測定系(機構部)に装着し、モータピニオ
ンに設けられたモータ出力軸にコレットチャック等を介
してトルクゲージを接続し、手動等によりモータを回転
して測定する方法がある。また、実際に使用するステッ
ピングモータと同仕様のモータで反出力軸側にもトルク
測定軸を出した両軸仕様として特別に製作したモータを
機構部に実装してトルクゲージのコレットチャックをト
ルク測定軸に結合して測定する方法もある。更に、モー
タ出力軸にプーリーを取り付け、プーリーに巻かれた糸
を引いてプーリー半径r(cm)と、バネバカリの力F
(g)から負荷トルクT(gーcm)をT=F×rとし
て求める方法がある。また、直流モータの電流/トルク
特性等を利用したトルク計を用いたり、モータと負荷の
間にトルクゲージ等を介在させる方法もある。
Conventionally, as a method for measuring the magnitude of the torque generated in such a stepping motor (the magnitude of the torque required by the load by the motor), the shape is the same as that of an actually used motor, and the method has a coil, a magnet, and the like. No dummy motor is mounted on the system to be measured (mechanical unit), a torque gauge is connected to the motor output shaft provided on the motor pinion via a collet chuck, etc., and the motor is rotated manually to measure. is there. In addition, a motor that has the same specifications as the stepping motor actually used and has a torque measurement axis on the opposite side of the output shaft is also specially manufactured as a double-axis specification. There is also a method of measuring by connecting to an axis. Further, a pulley is attached to the motor output shaft, and the yarn wound on the pulley is pulled to pulley radius r (cm) and spring force F
There is a method of obtaining the load torque T (g-cm) as T = F × r from (g). There are also methods of using a torque meter utilizing the current / torque characteristics of a DC motor, and interposing a torque gauge or the like between the motor and the load.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、モータ
のトルクを測定する方法としては種々方法が従来使われ
ているが、どれも満足できるような精度の測定が困難で
ある。すなわち、ダミー・モータを用いる方法やプーリ
ーとバネバカリを用いる方法では、負荷に任意の回転数
を与えることが困難であり、前者の方法ではトルクゲー
ジの傾きによるサイドロードの影響に起因する負荷トル
クの増加が避けられないし、後者の方法でもプーリーの
安定取り付けが難しく、同様にサイドロードの影響が避
けられない。また、実際に使用するステッピングモータ
と同仕様モータを用いる方法では、モータのロータには
マグネットがあるため、マグネットの保持トルク(ディ
テントトルク)を含めて測定せざるを得ず、ロータを回
すとマグネット回転によりステータコイルに発電が起こ
り、この発電電流で発電制動(ブレーキトルク)が生じ
たり、トルクゲージの傾きがモータ軸受のサイドロード
となって実際より負荷トルクが増加したりするため、正
確な測定は不可能である。更に、直流モータの電流/ト
ルク特性等を利用する方法では、測定を行う都度、モー
タを取り外す必要がある。また、モータを取り付ける際
のピニオンとギヤとの噛合わせ具合い等により、負荷ト
ルクは微妙に変化するため、現実には、組み上げられた
実機において、モータがどれほどのトルクを発生してい
るかを知ることはできない。
As described above, various methods have conventionally been used for measuring the torque of a motor, but it is difficult to measure the accuracy to a satisfactory degree. That is, it is difficult to apply an arbitrary number of rotations to the load using the method using the dummy motor or the method using the pulley and the spring burr, and in the former method, the load torque due to the side load effect due to the inclination of the torque gauge is reduced. The increase is unavoidable, and even in the latter method, it is difficult to install the pulley stably, and similarly, the influence of the side load is inevitable. Also, in a method using a motor having the same specification as the stepping motor to be actually used, the rotor of the motor has a magnet, so it is necessary to measure the magnet including holding torque (detent torque). Due to the rotation, power is generated in the stator coil, and the generated current causes power generation braking (brake torque), or the slope of the torque gauge becomes a side load of the motor bearing, causing the load torque to increase more than the actual value. Is impossible. Further, in the method using the current / torque characteristics of the DC motor, it is necessary to remove the motor every time measurement is performed. In addition, since the load torque varies slightly depending on the degree of engagement between the pinion and gear when installing the motor, it is actually necessary to know how much torque the motor generates in the assembled actual machine. Can not.

【0005】以上従来のトルク測定方法では、モータと
負荷が組み上げられた状態でモータから発生するトルク
を高精度で測定することは不可能であった。つまり、量
産に用いるモータ個々のモータピニオンと初段ギヤ噛合
いバラツキやモータタイミングプーリーとタイミングベ
ルトのテンションで負荷トルクがどうなっているかを知
りたいのに、代替手段で実機実装と乖離した手段で負荷
トルクを類推するしか手段がなかった。したがって、モ
ータ発生トルクと負荷トルクとの差、トルクマージンを
知ることができず、量産においては電圧変動試験、温度
試験、エージング試験、印字試験等、市場への出荷まで
に多大な費用と時間をかけて信頼性を確認して出荷して
いるのが実情である。例えば、機構部が動かないとき、
その原因は設計者のトルクマージン不足なのか、製造現
場の組立調整不良なのか等、トラブルが絶えず、原因究
明においてもモータが不良でトルクが低過ぎるか、メカ
の不良部分等を時間をかけて調査しなければならなかっ
た。
[0005] As described above, in the conventional torque measuring method, it is impossible to measure the torque generated from the motor with high accuracy when the motor and the load are assembled. In other words, if you want to know the variation in the engagement between the motor pinion and the first-stage gear of each motor used for mass production and the load torque due to the tension between the motor timing pulley and the timing belt, the load must be determined by means that deviates from the actual machine mounting by alternative means. There was no other way but to estimate the torque. Therefore, it is impossible to know the difference between the motor generated torque and the load torque and the torque margin.In mass production, it costs a great deal of time and money before shipping to the market, such as voltage fluctuation tests, temperature tests, aging tests, and printing tests. It is the fact that they are shipped after confirming their reliability. For example, when the mechanism does not move,
Whether the cause is insufficient torque margin of the designer or poor assembly adjustment at the manufacturing site, etc., troubles are constantly occurring, and even when investigating the cause, take time to find out whether the motor is defective and the torque is too low or the mechanical parts are defective. I had to investigate.

【0006】そこで、本発明の目的は、モータと負荷が
結合された、実機機構部に量産で用いるモータそのもの
を実装した状態であっても負荷トルクの測定を可能とす
るステッピングモータ用負荷トルク測定装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to measure a load torque for a stepping motor capable of measuring a load torque even when a motor itself used for mass production is mounted on an actual machine mechanism in which a motor and a load are coupled. It is to provide a device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるステッピングモータ用負荷トルク測定
装置は、各巻線へのパルス供給を制御し、励磁を切り替
えてステッピングモータを回転駆動する制御手段と、ス
テッピングモータの各巻線が電気的に接続されるコネク
タ手段と、測定負荷が加わったステッピングモータの巻
線の少なくとも一つの巻線に流れる電流情報を前記コネ
クタ手段を介して受け、検出する電流情報検出手段と、
前記電流情報検出手段で検出された電流情報から予め定
めた特徴情報を抽出する特徴情報抽出手段と、基準値メ
モリとを備え、既知の負荷トルクが加わったステッピン
グモータの少なくとも一つの巻線に流れる電流の特徴情
報を前記コネクタ手段、電流情報検出手段及び特徴情報
抽出手段を介して得、得られた特徴情報と前記既知トル
クとの関係を前記基準値メモリに記憶し、所定のステッ
ピングモータに被測定負荷が加わったときに前記コネク
タ手段、電流情報検出手段及び特徴情報抽出手段を介し
て得られる前記少なくとも一つの巻線に流れる電流の特
徴情報に基づいて、前記基準値メモリに記憶されている
負荷と特徴情報との関係から実負荷を定めて出力するよ
うに構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a load torque measuring device for a stepping motor according to the present invention controls a pulse supply to each winding, switches excitation, and drives the stepping motor to rotate. Means, a connector means to which each winding of the stepping motor is electrically connected, and current information flowing through at least one of the windings of the stepping motor to which a measuring load is applied is received and detected via the connector means. Current information detecting means,
A characteristic information extracting means for extracting predetermined characteristic information from the current information detected by the current information detecting means; and a reference value memory, wherein the current flows through at least one winding of a stepping motor to which a known load torque is applied. The characteristic information of the current is obtained via the connector means, the current information detecting means and the characteristic information extracting means, the relationship between the obtained characteristic information and the known torque is stored in the reference value memory, and is applied to a predetermined stepping motor. Based on the characteristic information of the current flowing through the at least one winding obtained through the connector means, the current information detecting means and the characteristic information extracting means when a measuring load is applied, the current value is stored in the reference value memory. An actual load is determined and output from the relationship between the load and the characteristic information.

【0008】[0008]

【作用】本発明は、ステッピングモータを回転駆動する
制御手段と、コネクタ手段を介して得られるステッピン
グモータの少なくとも一つの巻線に流れる電流の特徴情
報を求めるような構成を備え、既知の負荷トルクが加わ
ったステッピングモータの上記一つの巻線に流れる電流
の特徴情報と既知トルクとの関係を基準値メモリに記憶
し、所定のステッピングモータに被測定負荷が加わった
ときに得られる上記巻線に流れる電流の特徴情報に基づ
いて、基準値メモリに記憶されている負荷と特徴情報と
の関係から実負荷を定めて出力する。
The present invention comprises a control means for rotatingly driving a stepping motor, and a structure for obtaining characteristic information of a current flowing through at least one winding of the stepping motor obtained via a connector means. The relationship between the characteristic information of the current flowing through the one winding of the stepping motor and the known torque is stored in a reference value memory, and the predetermined winding is obtained when a measured load is applied to the stepping motor. An actual load is determined and output from the relationship between the load and the characteristic information stored in the reference value memory based on the characteristic information of the flowing current.

【0009】[0009]

【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら説
明する。本発明は、ステッピングモータのコイルに流れ
る電流(駆動電流)が負荷トルクに対応した固有の波
形、ピーク値等、特有の特徴をもっており、この特徴に
基づいて実負荷を測定するものである。したがって、上
述の如く、予め基準負荷トルク発生機から発生される負
荷トルクをステッピングモータに与えたとき得られるコ
イル電流についての特徴を測定により得て記憶してお
き、実機機構部を結合したときの任意の負荷状態での駆
動電流波形を測定、得られたコイル電流特徴と上記記憶
された特徴とを比較することによって実負荷の測定を可
能としている。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. According to the present invention, the current (drive current) flowing through the coil of the stepping motor has unique characteristics such as a unique waveform and a peak value corresponding to the load torque, and the actual load is measured based on these features. Therefore, as described above, the characteristics of the coil current obtained when the load torque generated from the reference load torque generator is applied to the stepping motor in advance are measured and stored, and the characteristics when the actual machine mechanism unit is coupled are obtained. The actual load can be measured by measuring the drive current waveform in an arbitrary load state and comparing the obtained coil current characteristics with the stored characteristics.

【0010】ところで、ステッピングモータのコイル構
造には、モノファイラ巻(単巻)とバイファイラ巻(2
重巻)の2種があり、前者はバイボーラ駆動回路で、後
者はユニポーラ駆動回路で駆動される。また、駆動回路
のコイルに電流を流す部分のみを抜出した励磁回路の種
類としては、一定電圧でコイル励磁を行う定電圧方式
と、2種類の電圧でコイル励磁を行う2電圧方式と、一
定の励磁電流がコイルに流れるように制御する定電流チ
ョッピング方式とがあるが、いずれの方式においてもト
ルクの大きさにより電流波形の変化(特徴情報の変化)
を実験により確認できた。特に、定電圧励磁のユニポー
ラ、バイポーラ駆動は電流波形の変化が顕著であること
を確認した。
The coil structure of the stepping motor includes a monofilar winding (single winding) and a bifilar winding (2 winding).
The former is driven by a bibolar drive circuit, and the latter is driven by a unipolar drive circuit. In addition, the types of the excitation circuit in which only the portion of the drive circuit through which the current flows are extracted include a constant voltage method in which the coil is excited at a constant voltage, a two-voltage method in which the coil is excited at two different voltages, and a constant voltage method. There is a constant current chopping method that controls the excitation current to flow through the coil. In either method, the current waveform changes (changes in characteristic information) depending on the magnitude of the torque.
Was confirmed by experiments. In particular, it was confirmed that the change of the current waveform was remarkable in the unipolar and bipolar driving of the constant voltage excitation.

【0011】電流波形を測定する周波数としては、10
(PPS)等の低周波数から負荷時最高自起動周波数、
場合によっては周波数をスローアップさせた負荷時最高
連続応答周波数まで可能である。特に、共振、乱調周波
数領域を避けた安定な電流波形が得られる周波数領域が
望ましいことも判明した。量産しているモータ個体のト
ルク特性にはバラツキがあるが、そのバラツキは、PM
型ステッピングモータで±10%以下、HB型ステッピ
ングモータで±5%以下であるので本発明による測定装
置は充分に実用に供する。一実験によれば、量産品のフ
ァクシミリの受信部機構の平歯車減速部において、モー
タ出力軸のピニオンギアと初段ギヤの噛合いを適正にし
た場合に負荷トルクは100〜130(g−cm)あ
り、モータピニオンギヤを初段ギヤに寄せて組付けたと
きは250〜300(g−cm)となった。このよう
に、モータ個体間のトルク特性のバラツキ±5〜±10
%に比べ、機構部の組付け、調整によるバラツキは±1
00%もあるのが実情である。すなわち、上記既知トル
クと特徴情報との関係を求める際に使われるステッピン
グモータと、実際にファクシミリ等の装置に組み上げら
れた実機のステッピングモータ間のモータ個体間のトル
ク特性のバラツキは、機構部の組み付け、調整によるバ
ラツキと比較して小さく、別個体のモータで測定しても
実質的な測定精度の問題は生じない。
The frequency for measuring the current waveform is 10
(PPS) and other low frequencies to the highest self-start frequency under load,
In some cases, it is possible to achieve a maximum continuous response frequency under load in which the frequency is slowed up. In particular, it has been found that a frequency region in which a stable current waveform avoiding the resonance and tuned frequency regions is obtained is desirable. The torque characteristics of mass-produced motors vary, but the variation is
Since it is ± 10% or less for a mold stepping motor and ± 5% or less for an HB type stepping motor, the measuring apparatus according to the present invention is sufficiently practical. According to one experiment, the load torque is 100 to 130 (g-cm) when the pinion gear of the motor output shaft and the first stage gear are properly engaged in the spur gear reduction unit of the receiving unit mechanism of the mass-produced facsimile. In this case, when the motor pinion gear was assembled close to the first gear, the weight became 250 to 300 (g-cm). Thus, the variation in torque characteristics between individual motors is ± 5 to ± 10
± 1% variation due to assembly and adjustment of mechanical parts
The fact is that there is as much as 00%. That is, the variation in the torque characteristics between the individual motors between the stepping motor used to obtain the relationship between the known torque and the characteristic information and the actual stepping motor actually assembled in a device such as a facsimile etc. It is smaller than the variation due to assembly and adjustment, and does not cause a substantial problem of measurement accuracy even when measurement is performed using a separate motor.

【0012】図1は本発明によるステッピングモータ用
負荷トルク測定装置の一実施例を示す全体構成図であ
る。ステッピングモータ1(本例では4相ユニポーラモ
ータ)の各巻線(バイファイルコイル)ΦA ,ΦA-,Φ
B ,ΦB-の一端は、コネクタ5を介して印加されている
外部電源VMと接続され、他端はコネクタ6を介して各
巻線対応のスイッチングトランジスタQ1,Q3,Q
2,Q4が接続されている。スイッチングトランジスタ
Q1〜Q4を所定のタイミングで動作させることによっ
て各巻線へのパルス供給を制御し、励磁を切り換えてい
る。スイッチングトランジスタQ1〜Q4はステッピン
グモータを駆動する駆動回路7を構成している。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a load torque measuring device for a stepping motor according to the present invention. Each winding (bifile coil) ΦA, ΦA-, Φ of stepping motor 1 (four-phase unipolar motor in this example)
B, .PHI.B- are connected at one end to an external power supply VM applied via a connector 5, and at the other end to switching transistors Q1, Q3, Q
2 and Q4 are connected. The pulse supply to each winding is controlled by operating the switching transistors Q1 to Q4 at a predetermined timing, and the excitation is switched. The switching transistors Q1 to Q4 constitute a drive circuit 7 for driving a stepping motor.

【0013】コントローラ9は、上記巻線へのパルス供
給タイミングの基準となるクロック(図2に示すCLO
CK)を発生する発振回路やステッピングモータの回転
角度(位置)を定める位置決め回路等を含み、時計方向
回転用クロックCW、反時計方向回転用クロックCC
W、励磁モード信号を発生する。分配回路8は、クロッ
クCLKと励磁モード信号を受け、図2に示す如く、各
巻線に2ー2相励磁におけるパルスSΦA ,SΦB ,S
ΦA-,SΦB-を供給すべくスイッチングトランジスタQ
1〜Q4を制御する。こうして供給されたパルスによっ
て各巻線ΦA ,ΦB ,ΦA-,及びΦB-に流れる一般的な
電流iA,iB,iA−及びiB−が図2に示されてい
る。
The controller 9 controls a clock (CLO shown in FIG. 2) as a reference of a pulse supply timing to the winding.
CK), a clock circuit for clockwise rotation CW, a clock circuit for counterclockwise rotation CC including a positioning circuit for determining the rotation angle (position) of the stepping motor, etc.
W, generates an excitation mode signal. The distribution circuit 8 receives the clock CLK and the excitation mode signal, and supplies pulses SΦA, SΦB, S in the 2-2 phase excitation to each winding as shown in FIG.
Switching transistor Q to supply ΦA- and SΦB-
1 to Q4 are controlled. The general currents iA, iB, iA- and iB- flowing through the windings .PHI.A, .PHI.B, .PHI.A- and .PHI.B- by the pulses thus supplied are shown in FIG.

【0014】さて、先ず、基準負荷トルク発生機3をカ
ップリング4を介してモータ仕様の確定している良品モ
ータであるマスターモータとしてのステッピングモータ
1の出力軸に結合して、トルクを変化させる。このと
き、モータ駆動電圧、モータ駆動周波数、励磁モード、
コイル励磁切換用スイッチングトランジスタ及び付帯す
るコイル逆起電力吸収回路(図示せず)を特定する。ト
ルク変化と対応してコイル電流も変化するのであるが、
コイル電流の測定は、各巻線のうち任意の巻線に挿入し
た電流検出部10(本例では、巻線ΦB-に挿入されてい
る)を設け、コイル電流iB-を検出する。このコイル
電流iB-は、アンプ11で増幅され、スイッチ12の
端子S1を介して特徴抽出部13に供給される。特徴抽
出部13における特徴抽出は、トルク対電流波形の特徴
を抽出するもので、特徴としては種々の情報(パラメー
タ)がある。例えば、図3には、負荷トルクTLをパラ
メータとして、0,100,200,300(gーc
m)と変化させたときのコイル電流(駆動電流)の変化
が示されている。この変化(電流波形)から、ステッピ
ングモータの駆動電流は、一般に知られているようにイ
ンダクタンスと抵抗の直列回路から成る等価回路で表す
ことは適切ではなく、インダクタンスと抵抗の他に、投
入電力を2次側(ロータ)に渡すために等価的に生ずる
逆起電力を考慮すべきことが明らかである。
First, the reference load torque generator 3 is coupled via the coupling 4 to the output shaft of the stepping motor 1 as a master motor, which is a non-defective motor whose motor specifications have been determined, to change the torque. . At this time, the motor drive voltage, motor drive frequency, excitation mode,
A switching transistor for coil excitation switching and an accompanying coil back electromotive force absorption circuit (not shown) are specified. The coil current also changes in response to the torque change,
For the measurement of the coil current, a current detection unit 10 (in this example, inserted into the winding ΦB-) inserted into an arbitrary winding of each winding is provided to detect the coil current iB-. This coil current iB- is amplified by the amplifier 11 and supplied to the feature extraction unit 13 via the terminal S1 of the switch 12. The feature extraction in the feature extraction unit 13 is for extracting the features of the torque-current waveform, and the features include various information (parameters). For example, FIG. 3 shows that the load torque TL is used as a parameter and 0, 100, 200, 300 (g−c).
m) and the change of the coil current (drive current) when it is changed. From this change (current waveform), it is not appropriate to express the drive current of the stepping motor by an equivalent circuit composed of a series circuit of inductance and resistance, as is generally known. It is clear that the equivalent back electromotive force to pass to the secondary side (rotor) should be considered.

【0015】今、注目している相に適切な電圧が印加さ
れると(自相電流投入点)、該当相の電流は急速に立上
がり始める。やがて、電流の上昇は緩慢になり、極大値
iPに達した後、減少に転ずる。モータは2相励磁され
ているので、該当相に電圧が印加されている期間の半ば
で、他の相にも電圧が印加され始める(他相電流投入
点)。この時点において、該当相の電流波形には、図中
明示されていないが、わずかのくびれが生ずる。その後
は、負荷トルクの大きさにも依存するが、コイル電流は
しばらく減少を続け、極小値に至る。それ以後、電流は
急速に上昇し、最大(極大)値を示した時点で該当相へ
の電流は、駆動回路によって遮断される(自相電流遮断
点)。図からも明らかなように、駆動電流の平均値は、
負荷トルクを変動させても、それほど変わらないが、該
当相に電流が流れ始めてから他相電流投入点までの間の
電流変化は顕著である。例えば、同図における負荷トル
クと電流の極大値iPに着目し、データ補間処理を行う
と、図4に示すような関係が得られる。負荷トルクTL
=0(gーcm)のときはiP=25(mA)、TL=
300(gーcm)のときはiP=60(mA)程度で
あり、この間は負荷トルクの増大に従って電流が滑らか
に増大することが判明する。この極大値の発生するタイ
ミングは略一定することから、例えば電流立上がりから
周期の30%の時間経過時の電流値を特徴情報として用
いることができる。
Now, when an appropriate voltage is applied to the phase of interest (the current-phase current input point), the current of the relevant phase starts to rise rapidly. Eventually, the current rises slowly, reaches a maximum value iP, and then starts decreasing. Since the motor is excited in two phases, the voltage starts to be applied to other phases in the middle of the period in which the voltage is applied to the corresponding phase (the other-phase current input point). At this point, a slight constriction occurs in the current waveform of the corresponding phase, although not explicitly shown in the figure. Thereafter, although depending on the magnitude of the load torque, the coil current continues to decrease for a while and reaches a minimum value. Thereafter, the current rapidly increases, and when the current reaches a maximum (maximum) value, the current to the corresponding phase is interrupted by the drive circuit (the current-phase current interrupt point). As is clear from the figure, the average value of the drive current is
Even if the load torque is changed, the current does not change much, but the current change from the start of the current flow to the relevant phase to the input point of the other phase current is remarkable. For example, when the data interpolation processing is performed while paying attention to the maximum value iP of the load torque and the current in the drawing, the relationship shown in FIG. 4 is obtained. Load torque TL
= 0 (g-cm), iP = 25 (mA), TL =
When it is 300 (g-cm), iP is about 60 (mA), and during this time, it is found that the current increases smoothly as the load torque increases. Since the timing at which the maximum value occurs is substantially constant, for example, a current value at the time when 30% of the period elapses from the rise of the current can be used as the characteristic information.

【0016】図1の特徴抽出部13は、上述のように、
アンプ11から出力される駆動電流の電流立上がり変化
区分内における上記極大値と負荷トルク間の対応関係を
トルク対電流データとして抽出する。尚、特徴抽出部1
3において抽出される特徴としては上記極大値に限ら
ず、負荷トルクとの関係で特徴的な情報を任意に選定し
て用いることができる。基準負荷トルク発生機3から発
生する負荷トルクは、例えば、モータの脱調するトルク
を100%とすると、無負荷トルクを0%とし、20
%,40%,60%,80%の5ポイントとすることが
できる。こうして抽出された特徴情報(本例ではトルク
対電流極大値情報)は基準値としてROMやフロッピー
ディスク等の基準値メモリ14に記憶される。
As described above, the feature extraction unit 13 in FIG.
The correspondence between the maximum value and the load torque in the current rise change section of the drive current output from the amplifier 11 is extracted as torque-current data. The feature extraction unit 1
The feature extracted in 3 is not limited to the above-mentioned maximum value, and characteristic information can be arbitrarily selected and used in relation to the load torque. The load torque generated from the reference load torque generator 3 is, for example, assuming that the motor out-of-step torque is 100%, the no-load torque is 0%, and the load torque is 20%.
%, 40%, 60%, and 80%. The characteristic information (torque-current maximum value information in this example) thus extracted is stored in a reference value memory 14 such as a ROM or a floppy disk as a reference value.

【0017】一方、実機機構部2をカップリング4によ
りステッピングモータ1に結合して実負荷を測定する場
合には、スイッチ12を切り替えて端子S2側に接続す
るとともに、マスターモータのモータ駆動条件と同一条
件に設定する。電流検出部10で検出される駆動電流
は、アンプ11で増幅された後、スイッチ12の端子S
2を介して特徴抽出部15に送出される。特徴抽出部1
5は、アンプ11からのコイル電流を受け、上記特徴情
報として当該電流の極大値iPを抽出して測定値メモリ
16に一時記憶せしめる。照合判断部17は、コントロ
ーラ9からの同期信号に応答して測定値メモリ16から
読み出した極大値iP情報と、基準値メモリ14に記憶
されている図4に示すようなトルク対電流関係データと
を照合し、実負荷トルクを判断して出力する。例えば、
特徴抽出部15で得られる極大値iPが43mAであれ
ば、図4の関係から実負荷は150(g−cm)である
と判断する。このようにして得られた負荷トルクデータ
はディスプレイ18に表示され、またプリンタ19によ
って印字される。尚、特徴抽出部13と15は共通化す
ることができる。また、較正に用いるモータと、実機に
用いるモータとは同型ではあるが、別個体であることは
勿論である。すなわち、基準トルク発生機3がカップリ
ング4を介して結合されている較正に用いるステッピン
グモータ1と、被測定対象となる実機機構部2が結合さ
れているステッピングモータ1とは、同じ仕様ではある
が、別のステッピングモータであり、前述の如く、上記
既知トルクと特徴情報との関係を求める際に使われるス
テッピングモータと、実際にファクシミリ等の装置に組
み上げられた実機のステッピングモータとが互いに同仕
様のものであればモータ個体間のセンサ特性のバラツキ
は、機構部の組み付け、調整によるバラツキと比較して
小さく、別個体のモータで測定しても実質的な測定精度
の問題は生じない。
On the other hand, when the actual machine mechanism 2 is coupled to the stepping motor 1 by the coupling 4 to measure the actual load, the switch 12 is switched to connect to the terminal S2, and the motor driving conditions of the master motor are determined. Set the same conditions. The drive current detected by the current detector 10 is amplified by the amplifier 11 and then amplified by the terminal S of the switch 12.
2 to the feature extraction unit 15. Feature extraction unit 1
5 receives the coil current from the amplifier 11, extracts the local maximum value iP of the current as the characteristic information, and temporarily stores it in the measured value memory 16. The collation judging section 17 compares the maximum value iP information read from the measured value memory 16 in response to the synchronization signal from the controller 9 with the torque-current relation data as shown in FIG. Are compared, and the actual load torque is determined and output. For example,
If the maximum value iP obtained by the feature extraction unit 15 is 43 mA, it is determined that the actual load is 150 (g-cm) from the relationship in FIG. The load torque data thus obtained is displayed on the display 18 and printed by the printer 19. Note that the feature extraction units 13 and 15 can be shared. Further, although the motor used for calibration and the motor used for the actual machine are of the same type, they are, of course, separate bodies. That is, the stepping motor 1 used for calibration in which the reference torque generator 3 is coupled via the coupling 4 and the stepping motor 1 in which the actual machine mechanism 2 to be measured is coupled have the same specifications. Is another stepping motor, and as described above, the stepping motor used to obtain the relationship between the known torque and the characteristic information is the same as the actual stepping motor actually assembled in a device such as a facsimile. In the case of the specification, the variation in the sensor characteristics among the individual motors is smaller than the variation due to the assembling and adjustment of the mechanical unit, and there is no substantial problem of the measurement accuracy even when the measurement is performed by a separate motor.

【0018】以上の実施例は、電流波形の特徴抽出につ
いての構成であるが、電源インピーダンスが比較的高い
装置の場合には、電流の変化により電源電圧が変化する
ので、電流波形の代わりに電圧波形を用いることもでき
る。
The above embodiment is directed to the extraction of the characteristics of the current waveform. However, in the case of a device having a relatively high power supply impedance, the power supply voltage changes due to a change in the current. Waveforms can also be used.

【0019】図5は、図1の実施例における特徴抽出部
13と15の一構成例を示すブロック図である。本例に
おいては、「自相電流投入点」から一定時間後(本例で
は約3ms)に一瞬閉じられるスイッチS1の動作に応
答したバッファアンプ51を通ったアンプ11からの電
流によりダイオードDを経てコンデンサCが充電され、
極大値iPの近似値を保持する。次の期間での測定に備
え、コンデンサCはスイッチS2によって周期的に(自
相電流投入時点で)放電される。コンデンサCの電位
は、バッファアンプ52でバッファされ、駆動電流保持
値(最大値情報)として出力される。これらの信号波形
とタイミング関係が図6に示されている。図5におい
て、スイッチS2を自相電流投入点で一瞬閉じ、コンデ
ンサCを放電しておき、スイッチS1を自相電流投入点
から他相電流投入点までの間、閉じることによって、こ
の区間内では、コンデンサCはダイオードDにより駆動
電流の最大値に充電され、極大値iPを保持できる。こ
の関係が図7に示されている。
FIG. 5 is a block diagram showing one configuration example of the feature extraction units 13 and 15 in the embodiment of FIG. In this example, the current from the amplifier 11 through the buffer amplifier 51 in response to the operation of the switch S1 that is closed momentarily after a certain time (about 3 ms in this example) from the “self-phase current input point” via the diode D The capacitor C is charged,
The approximate value of the maximum value iP is held. The capacitor C is periodically discharged by the switch S2 (at the input of the self-phase current) in preparation for the measurement in the next period. The potential of the capacitor C is buffered by the buffer amplifier 52 and output as a drive current holding value (maximum value information). FIG. 6 shows the relationship between these signal waveforms and timing. In FIG. 5, the switch S2 is closed momentarily at the self-phase current input point, the capacitor C is discharged, and the switch S1 is closed from the self-phase current input point to the other-phase current input point, so that in this section, The capacitor C is charged to the maximum value of the drive current by the diode D, and can maintain the maximum value iP. This relationship is shown in FIG.

【0020】図8は、本発明によるステッピングモータ
用負荷トルク測定装置をコンピュータ制御に基づいて構
成した例を示す。CPU111からの制御信号及びデー
タ信号がバスBUSを介して送出され、逆にバスを介し
て信号がCPU111に送出される。ROM110に
は、本測定処理手順を制御するプログラムが格納され、
このプログラムに基づいてCPU111が各部に制御信
号を供給する。CPU111で制御される電圧可変電源
103からの電源が駆動回路102に供給され、駆動パ
ルスがモータ101に供給される。駆動回路102に
は、CPU111により駆動タイミングが制御されたパ
ルス発生部104からの駆動パルスが供給されている。
駆動回路102に流れる駆動電流は、電流検出部105
(図1の電流検出部10に相当)で検出された後、A/
D変換器106でデジタル信号に変換され、DMA制御
部108の制御を受けて、バスを介してRAM109に
順次記憶される。A/D変換器106の動作タイミング
は、パルス発生部104からの同期信号に応答してトリ
ガ発生部107から発生されるトリガ信号によって制御
される。すなわち、トリガ発生部107から発生される
サンプリングのタイミングをモータ駆動パルスのタイミ
ングと同期させている。外部からの指示情報は、キーボ
ード116から入力され、インタフェース(I/F)1
15を介してマンマシンインタフェースを構成する。ま
た、同様にインタフェース113を介してCRT114
が接続され、GPーIBインタフェース112を介して
外部コンピュータとのデータ授受が行われる。
FIG. 8 shows an example in which a load torque measuring device for a stepping motor according to the present invention is configured based on computer control. A control signal and a data signal from the CPU 111 are transmitted via the bus BUS, and conversely, a signal is transmitted to the CPU 111 via the bus. The ROM 110 stores a program for controlling the main measurement processing procedure.
The CPU 111 supplies a control signal to each unit based on this program. Power from a variable voltage power supply 103 controlled by the CPU 111 is supplied to the drive circuit 102, and drive pulses are supplied to the motor 101. The driving pulse is supplied to the driving circuit 102 from the pulse generator 104 whose driving timing is controlled by the CPU 111.
The drive current flowing through the drive circuit 102 is
(Corresponding to the current detection unit 10 in FIG. 1),
The signal is converted into a digital signal by the D converter 106, and is sequentially stored in the RAM 109 via the bus under the control of the DMA control unit 108. The operation timing of the A / D converter 106 is controlled by a trigger signal generated from a trigger generator 107 in response to a synchronization signal from the pulse generator 104. That is, the timing of the sampling generated from the trigger generator 107 is synchronized with the timing of the motor drive pulse. Instruction information from the outside is input from the keyboard 116, and the interface (I / F) 1
15 to constitute a man-machine interface. Similarly, the CRT 114 is connected via the interface 113.
Is connected, and data is exchanged with an external computer via the GP-IB interface 112.

【0021】図9には、図1の実施例における特徴抽出
部13と15を神経回路網により実現した例が示されて
いる。図9において、適切な素子数からなる入力層に前
記駆動電流のサンプル値と温度条件を与える。入力層の
各出力は、適切な素子数からなる中間層に結合される。
中間層の出力は、さらに、適切な素子数からなる出力層
に結合される。前記中間層及び出力層にはそれぞれバイ
アス素子からのバイアスが供給される。周知のように、
神経回路網においては、適切な教師信号を与えて学習を
繰り返すことによって、以後、類似のパターンが入力層
に与えられると、学習した結果に従って、適切な出力を
するようになる。学習に用いるアルゴリズムとしては、
バックプロパゲーション法などを用いることが出来る。
本実施例では、学習段階では、入力層に被測定モータに
既知のトルクを与えたときの駆動電流のサンプル値を複
数点与えると共に、被測定モータの温度を与える。出力
層からの出力は教師信号として与えられる前記既知のト
ルクと比較され、複数のトルクについて上記学習を繰り
返せば、該神経回路網は、駆動電流波形から被測定モー
タの出力トルク、即ち負荷トルクを測定できるようにな
る。同様に、入力層に電源電圧等を追加して加えること
により(図示せず)、被測定モータまたは、駆動回路を
含めた装置の効率等についても学習と測定を行うことが
出来る。本実施例によれば、神経回路網の特徴から、例
えばモータを1ー2相駆動またはファインステップ駆動
した場合にみられるような、電流波形の特徴があまり顕
著には現れないような場合にも効果的である。
FIG. 9 shows an example in which the feature extraction units 13 and 15 in the embodiment of FIG. 1 are realized by a neural network. In FIG. 9, a sample value of the drive current and a temperature condition are given to an input layer having an appropriate number of elements. Each output of the input layer is coupled to an intermediate layer of the appropriate number of elements.
The output of the middle layer is further coupled to an output layer of an appropriate number of elements. A bias from a bias element is supplied to each of the intermediate layer and the output layer. As we all know,
In a neural network, an appropriate teacher signal is given and learning is repeated, so that when a similar pattern is given to an input layer, an appropriate output is made according to the result of learning. The algorithm used for learning is
A back propagation method or the like can be used.
In this embodiment, in the learning stage, a plurality of sample values of the drive current when a known torque is applied to the motor to be measured are given to the input layer, and the temperature of the motor to be measured is given. The output from the output layer is compared with the known torque given as a teacher signal.If the learning is repeated for a plurality of torques, the neural network calculates the output torque of the motor to be measured, that is, the load torque from the drive current waveform. Be able to measure. Similarly, by additionally adding a power supply voltage or the like to the input layer (not shown), learning and measurement can be performed on the efficiency of the motor including the measured motor or the device including the drive circuit. According to the present embodiment, even when the characteristics of the current waveform do not appear so remarkably as seen when, for example, the motor is driven in a one- or two-phase drive or fine step drive, from the characteristics of the neural network, It is effective.

【0022】以上、本発明によれば、例えば、プリンタ
のキャリッジ機構ではキャリッジの全行程が一様の負荷
トルクという訳ではなく、ドット印字中のような重い箇
所、軽い箇所がある。したがって、モータ駆動パルス列
と同様な同期信号を用いれば、全行程の内どの箇所がど
の様な負荷トルク状態であるかの全行程に対する負荷ト
ルクの変化カーブもサンプリング処理により測定可能で
ある。また、前述負荷電流波形ピークホールド機能を設
けることによってキャリッジ全行程で最も重い箇所の負
荷トルクを知ることができる。更に、本発明による装置
を、生産上の検査、品質管理機として用いる場合には、
生産中の実機のシリアルナンバー毎に、各機がどのよう
な負荷トルク水準で生産されたかのロット管理記録機と
して活用することもできる。また、照合判断部17に、
GO/NG機能を設ければ、モータを含む機器組上がり
調整状態の判定機として活用することもできる。
As described above, according to the present invention, for example, in the carriage mechanism of the printer, not all the strokes of the carriage have a uniform load torque, but there are heavy portions and light portions such as during dot printing. Therefore, if a synchronization signal similar to the motor drive pulse train is used, it is possible to measure the load torque change curve for all the strokes in which part of the entire stroke is in what kind of load torque state by sampling processing. Further, by providing the load current waveform peak hold function, it is possible to know the load torque at the heaviest point in the entire stroke of the carriage. Further, when the apparatus according to the present invention is used as a production inspection and quality control machine,
For each serial number of the actual machine under production, it can also be used as a lot management recorder of the load torque level of each machine produced. In addition, the matching determination unit 17
If the GO / NG function is provided, it can also be used as a determination device for the adjustment state of the equipment assembly including the motor.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるステ
ッピングモータ用負荷トルク測定装置は、予めトルクと
ステッピングモータ駆動電流または電圧の特徴パラメー
タを測定してトルク対駆動電流/電圧特徴情報との関係
を示すトルク対特徴情報関係データを求めておき、実機
機構部に実装したステッピングモータに実負荷が加わっ
たときの上記特徴パラメータを測定し、得られた特徴パ
ラメータを上記トルク対特徴情報関係データと照合する
ことにより実負荷を測定しているので、ステッピングモ
ータを装着した機構部が必要とする負荷トルクを、機構
部を分解することなく測定可能となる。その結果、ステ
ッピングモータ応用装置の開発段階から大量生産に至る
までの各段階において、該モータの負荷機構部の特性及
び負荷機構部とモータの結合状態の良否等を客観的に把
握することができる。
As described above, the load torque measuring device for a stepping motor according to the present invention measures the torque and the characteristic parameters of the stepping motor driving current or voltage in advance and determines the relationship between the torque and the driving current / voltage characteristic information. The torque vs. characteristic information relation data indicating that is obtained, the characteristic parameters when an actual load is applied to the stepping motor mounted on the actual machine mechanism are measured, and the obtained characteristic parameters are compared with the torque versus characteristic information relation data. Since the actual load is measured by collation, it is possible to measure the load torque required by the mechanism equipped with the stepping motor without disassembling the mechanism. As a result, in each stage from the development stage of the stepping motor application device to the mass production, it is possible to objectively grasp the characteristics of the load mechanism of the motor and the quality of the connection between the load mechanism and the motor. .

【0024】すなわち、本発明によれば、特別に製作し
たモータを必要とせず、また特別な治具を追加すること
なく、開発中の実機、量産中の実機その物で、実装する
モータその物のモータ出力軸における負荷トルクを定量
化して数値で測定することができる。その結果、次のよ
うな効果を奏する。 (1)モータ発生トルクは定量化されていたが、これに
加えて負荷トルクを定量化できるので、その差であるト
ルクマージンを明確にでき、トルクトラブルのないステ
ッピングモータ応用機器の安定量産が可能となる。 (2)最小にして最適なトルクマージンの規定により、
モータのオーバスペックを排し、モータの小形化、機器
の小形化、コストダウンが可能となる。 (3)機器各部の負荷トルクに及ぼす要因(部品精度、
バックラッシ、タイミングベルトやワイヤのテンショ
ン、ローラ押圧等の要因)分析が可能となり合理的設
計、製作、調整が可能となる。 (4)ステッピングモータの駆動する機構部と、これと
同期して動作する部分の負荷トルクに及ぼす影響、負荷
トルク分布を分析できるので合理的設計が可能となる。
That is, according to the present invention, the motor itself to be mounted by the actual machine under development or the actual machine under mass production does not require a specially manufactured motor and does not add a special jig. The load torque on the motor output shaft can be quantified and measured numerically. As a result, the following effects are obtained. (1) Although the torque generated by the motor was quantified, the load torque can be quantified in addition to this, making it possible to clarify the difference in the torque margin and to enable stable mass production of stepping motor applied equipment without torque trouble. Becomes (2) By specifying the minimum and optimal torque margin,
Eliminating over-spec of the motor makes it possible to reduce the size of the motor, the size of the equipment, and the cost. (3) Factors affecting the load torque of each part of the equipment (part accuracy,
Factors such as backlash, timing belt and wire tension, roller pressing, etc. can be analyzed and rational design, production, and adjustment can be performed. (4) The effect on the load torque and the load torque distribution of the mechanism that drives the stepping motor and the part that operates in synchronization with the stepper motor can be analyzed, so that a rational design is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるステッピングモータ用負荷トルク
測定装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a load torque measuring device for a stepping motor according to the present invention.

【図2】図1の実施例におけるステッピングモータの各
巻線に印加されるパルスと各巻線に流れる駆動電流を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a pulse applied to each winding of a stepping motor and a drive current flowing through each winding in the embodiment of FIG. 1;

【図3】ステッピングモータに加わる負荷をパラメータ
とした巻線に流れる駆動電流の時間変化を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a temporal change of a drive current flowing through a winding with a load applied to a stepping motor as a parameter.

【図4】図3に基づいて得られる巻線に流れる駆動電流
の極大値iPと負荷トルクとの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a maximum value iP of a drive current flowing through a winding obtained based on FIG. 3 and a load torque.

【図5】図1の実施例における特徴抽出部13と15の
構成例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of feature extraction units 13 and 15 in the embodiment of FIG. 1;

【図6】図5の構成例回路図の動作を説明するための図
である。
6 is a diagram for explaining the operation of the configuration example circuit diagram of FIG. 5;

【図7】図5の構成例回路図の他の動作を説明するため
の図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining another operation of the circuit diagram of the configuration example of FIG. 5;

【図8】本発明によるステッピングモータ用負荷トルク
測定装置をコンピュータ制御する例の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of an example in which a load torque measuring device for a stepping motor according to the present invention is controlled by a computer.

【図9】図1の実施例における特徴抽出部13と15を
神経回路網により実現した構成図である。
9 is a configuration diagram in which the feature extraction units 13 and 15 in the embodiment of FIG. 1 are realized by a neural network.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 ステッピングモータ 2 実機機構部 3
基準負荷トルク発生機 4 カップリング 5,6
コネクタ 7,102 駆動回路 8
分配回路 9 コントローラ 10,105
電流検出部 11 アンプ 12
スイッチ 13,15 特徴抽出部 14
基準値メモリ 16 測定値メモリ 17
照合判断部 18 ディスプレイ 19
プリンタ 103 電圧可変電源 104
パルス発生部 106 A/D変換器 107
トリガ発生部 108 DMA制御部 109
RAM 110 ROM 111
CPU 112 GPーIBインタフェース 113,115 インタフェース 114 CRT 116 キ
ーボード
1,101 Stepping motor 2 Actual machine mechanism 3
Reference load torque generator 4 Coupling 5, 6
Connector 7, 102 Drive circuit 8
Distribution circuit 9 Controller 10, 105
Current detector 11 Amplifier 12
Switches 13 and 15 Feature extraction unit 14
Reference value memory 16 Measurement value memory 17
Collation judgment unit 18 Display 19
Printer 103 Variable voltage power supply 104
Pulse generator 106 A / D converter 107
Trigger generator 108 DMA controller 109
RAM 110 ROM 111
CPU 112 GP-IB interface 113, 115 Interface 114 CRT 116 Keyboard

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−71196(JP,A) 特開 昭61−17923(JP,A) 特開 昭61−256218(JP,A) 特開 昭61−155826(JP,A) 特開 平2−246793(JP,A) 特開 平2−181624(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-55-71196 (JP, A) JP-A-61-17923 (JP, A) JP-A-61-256218 (JP, A) JP-A-61-256 155826 (JP, A) JP-A-2-246793 (JP, A) JP-A-2-181624 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】各巻線へのパルス供給を制御し、励磁を切
り替えてステッピングモータを回転駆動する制御手段
と、 ステッピングモータの各巻線が電気的に接続されるコネ
クタ手段と、 測定負荷が加わったステッピングモータの巻線の少なく
とも一つの巻線に流れる電流情報を前記コネクタ手段を
介して受け、検出する電流情報検出手段と、 前記電流情報検出手段で検出された電流情報から予め定
めた特徴情報を抽出する特徴情報抽出手段と、 基準値メモリとを備え、 既知の負荷トルクが加わったステッピングモータの少な
くとも一つの巻線に流れる電流の特徴情報を前記コネク
タ手段、電流情報検出手段及び特徴情報抽出手段を介し
て得、得られた特徴情報と前記既知トルクとの関係を前
記基準値メモリに記憶し、所定のステッピングモータに
被測定負荷が加わったときに前記コネクタ手段、電流情
報検出手段及び特徴情報抽出手段を介して得られる前記
少なくとも一つの巻線に流れる電流の特徴情報に基づい
て、前記基準値メモリに記憶されている負荷と特徴情報
との関係から実負荷を定めて出力することを特徴とする
ステッピングモータ用負荷トルク測定装置。
1. A control means for controlling a pulse supply to each winding and switching excitation to drive a stepping motor to rotate, a connector means for electrically connecting each winding of the stepping motor, and a measuring load. Current information flowing through at least one of the windings of the stepping motor is received via the connector means, and current information detecting means for detecting, and predetermined characteristic information from the current information detected by the current information detecting means. The connector means, the current information detecting means, and the characteristic information extracting means, comprising: characteristic information extracting means for extracting; and a reference value memory, wherein characteristic information of a current flowing through at least one winding of the stepping motor to which a known load torque is applied is obtained. The relationship between the obtained characteristic information and the known torque is stored in the reference value memory, and a predetermined stepping mode is obtained. The characteristic value of the current flowing through the at least one winding obtained through the connector means, the current information detecting means and the characteristic information extracting means when a load to be measured is applied to the reference value memory is stored in the reference value memory. A load torque measuring device for a stepping motor, wherein an actual load is determined and output from a relationship between a set load and characteristic information.
【請求項2】前記基準値メモリに記憶されているデータ
は、複数点の既知トルクを与えたときの前記駆動電流の
特徴情報であり、補間処理により連続的データとされた
関係データであることを特徴とする請求項1に記載のス
テッピングモータ用負荷トルク測定装置。
2. The data stored in the reference value memory is characteristic information of the drive current when a plurality of known torques are applied, and is relational data converted into continuous data by interpolation processing. The load torque measuring device for a stepping motor according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記特徴情報は、前記駆動電流の電流立上
がり変化区分の極大値であることを特徴とする請求項1
に記載のステッピングモータータ用負荷トルク測定装
置。
3. The method according to claim 1, wherein the characteristic information is a maximum value of a current rise change section of the drive current.
4. A load torque measuring device for a stepping motor according to claim 1.
【請求項4】前記特徴抽出手段は、前記駆動電流が与え
られた入力層と、前記入力層の各出力が供給された中間
層と、前記中間層の出力が結合された出力層から成り、
学習段階では前記入力層に被測定モータに既知トルクの
トルクを与えたときの駆動電流のサンプル値が複数点与
えられ、前記出力層の出力は教師信号として与えられる
前記既知のトルクと比較されるよう構成された神経回路
網から成ることを特徴とする請求項1に記載のステッピ
ングモータ用負荷トルク測定装置。
4. The feature extracting means comprises: an input layer to which the drive current is applied; an intermediate layer to which each output of the input layer is supplied; and an output layer in which outputs of the intermediate layer are combined.
In the learning step, a plurality of sample values of the drive current when a torque of a known torque is given to the motor to be measured is given to the input layer, and the output of the output layer is compared with the known torque given as a teacher signal. The load torque measuring device for a stepping motor according to claim 1, comprising a neural network configured as described above.
【請求項5】前記ステッピングモータは、定電圧励磁の
ユニポーラ駆動回路、バイポーラ駆動回路で駆動される
ことを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ
用負荷トルク測定装置。
5. The load torque measuring device for a stepping motor according to claim 1, wherein the stepping motor is driven by a unipolar drive circuit or a bipolar drive circuit of a constant voltage excitation.
JP03272018A 1991-09-24 1991-09-24 Load torque measuring device for stepping motor Expired - Fee Related JP3143620B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03272018A JP3143620B2 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Load torque measuring device for stepping motor
US07/949,713 US5424960A (en) 1991-09-24 1992-09-23 Apparatus for measuring torque, inertia moment, output and backlash using stepping motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03272018A JP3143620B2 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Load torque measuring device for stepping motor

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34077397A Division JP3505674B2 (en) 1997-11-26 1997-11-26 Measuring method of load torque for stepping motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0643049A JPH0643049A (en) 1994-02-18
JP3143620B2 true JP3143620B2 (en) 2001-03-07

Family

ID=17507989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03272018A Expired - Fee Related JP3143620B2 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Load torque measuring device for stepping motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3143620B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109541468B (en) * 2018-12-28 2024-03-26 杭州沃镭智能科技股份有限公司 MGU motor detection device and method
CN112698203A (en) * 2020-12-31 2021-04-23 桂林优利特医疗电子有限公司 Intelligent detection system and method for comprehensive performance of stepping motor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571196A (en) * 1978-11-22 1980-05-29 Hitachi Ltd Load detector of pulse motor
JPS6117923A (en) * 1984-07-05 1986-01-25 Nishishiba Denki Kk Torque measuring equipment of ac dynamometer
AT382462B (en) * 1984-12-21 1987-02-25 Voest Alpine Ag METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE LOAD TORQUE ACTING BY A MOTOR ON A ROTATING LOAD
DE3516303A1 (en) * 1985-05-07 1986-11-13 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Method for transforming the signal characteristic of a sensor signal
JPH0726880B2 (en) * 1988-12-30 1995-03-29 株式会社豊田中央研究所 Physical quantity detection device
JPH02246793A (en) * 1989-03-20 1990-10-02 Hitachi Ltd Pulse motor driving method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0643049A (en) 1994-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5424960A (en) Apparatus for measuring torque, inertia moment, output and backlash using stepping motor
CN100508360C (en) Rotor position detection in an electrical machine
CN1497257A (en) Method and system of testing property of electric rotating machinery
CN101988951B (en) Method for adjusting interspace of motor
CN102207704A (en) Image forming apparatus
JPH11225499A (en) Controller of stepping motor
JP3143620B2 (en) Load torque measuring device for stepping motor
JP3131602B2 (en) Backlash measuring device for stepping motor
JP3505674B2 (en) Measuring method of load torque for stepping motor
JP3075839B2 (en) Load torque measuring device for stepping motor
JP2972027B2 (en) Load inertia moment measuring device for stepping motor
CN106464175B (en) Brushless motor driving apparatus
JP2972034B2 (en) Load torque measuring device for stepping motor
JP2000188891A (en) Method and device for driving brushless motor
US10651769B2 (en) Motor drive control device and motor drive control method
JPH05333118A (en) Output measuring device for stepping motor
CN213364985U (en) Small-size step motor tester
JPH0643050A (en) Load-torque measuring apparatus for stepping motor
US5949208A (en) Circuit and method for controlling a DC motor
US20240060854A1 (en) Apparatus for evaluating performance of speed reducer
CN211401065U (en) Permanent magnet motor Hall element detection equipment
JP3340522B2 (en) Ultrasonic motor drive circuit
JP4288628B2 (en) Synchronous motor phase detection method and drive device
JP4070280B2 (en) Stepping motor step-out detection device
JP3393703B2 (en) Behavior measurement device for pulse train input

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees