JP3365326B2 - ステッピングモータの駆動装置および駆動機構 - Google Patents

ステッピングモータの駆動装置および駆動機構

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JP3365326B2 JP33816998A JP33816998A JP3365326B2 JP 3365326 B2 JP3365326 B2 JP 3365326B2 JP 33816998 A JP33816998 A JP 33816998A JP 33816998 A JP33816998 A JP 33816998A JP 3365326 B2 JP3365326 B2 JP 3365326B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの駆動装置および駆動機構に関する。
【0002】
【従来の技術】ステッピングモータを駆動する装置(ス
テッピングモータの駆動装置)が知られている。
【0003】しかしながら、ステッピングモータの脱調
を検出する手段を備えたステッピングモータの駆動装置
は、従来、無かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構造
を複雑化することなく、ステッピングモータの脱調を検
出し得るステッピングモータの駆動装置および駆動機構
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(14)の本発明により達成される。
【0006】(1) ステッピングモータを駆動する駆
動装置であって、前記ステッピングモータの励磁コイル
の複数の相のうちの少なくとも一つの相の電圧を監視
し、前記ステッピングモータの脱調の際に生じる前記電
圧の変動が検出されたことをもって、前記脱調の検出と
するよう構成されている脱調検出回路を内蔵し、該脱調
検出回路は、直流成分を除去する直流成分除去手段と、
脱調の際に生じる前記電圧の変動が発生するタイミング
を規定するタイミング信号を出力するタイミング作成回
路とを有し、前記直流成分除去手段により前記相の電圧
に対応する信号からそれに含まれる直流成分を除去し、
この直流成分除去後の信号のレベルが前記タイミング信
号によって規定される脱調の際に生じる前記電圧の変動
が発生するタイミングで変動した場合に、前記脱調の際
に生じる前記電圧の変動が検出されたとするよう構成さ
れている、ことを特徴とするステッピングモータの駆動
装置。
【0007】(2) 前記タイミング信号は、信号レベ
ルがハイレベルの期間が、前記脱調の際に生じる前記電
圧の変動が発生する期間を包含し、かつ、前記脱調によ
らない前記電圧の変動が発生する期間を含まないように
設定され、前記タイミング作成回路からの信号レベルが
ハイレベルの期間に前記電圧の変動が発生した場合に前
記脱調の際に生じる前記電圧の変動が検出されたとする
よう構成されている上記(1)に記載のステッピングモ
ータの駆動装置。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】(3) 前記電圧の変動は、対応する相の
逆起電力によって生じるものである上記(1)又は
(2)に記載のステッピングモータの駆動装置。
【0013】(4) 前記脱調は、前記ステッピングモ
ータに通電しても該ステッピングモータが停止または大
幅に減速する状態が生じることである上記(1)ないし
(3)のいずれかに記載のステッピングモータの駆動装
置。
【0014】(5) 前記脱調すること、または前記脱
調の原因となる前記ステッピングモータの停止を前提と
して、該ステッピングモータを駆動する上記(1)ない
し(4)のいずれかに記載のステッピングモータの駆動
装置。
【0015】(6) 前記脱調が検出された場合には、
前記ステッピングモータへの通電を停止するように構成
されている上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の
ステッピングモータの駆動装置。
【0016】(7) 前記ステッピングモータを前記脱
調が検出されるまで駆動し、次に前記ステッピングモー
タを駆動する際、前回の駆動における駆動開始位置ま
で、逆方向に前記ステッピングモータを駆動するよう構
成されている上記(1)ないし(5)のいずれかに記載
のステッピングモータの駆動装置。
【0017】(8) ステッピングモータの駆動パルス
数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数され
た駆動パルス数を記憶する記憶手段とを有し、前記ステ
ッピングモータを前記脱調が検出されるまで駆動すると
ともに、その際、前記計数手段により前記駆動パルス数
を計数し、前記記憶手段により前記計数された駆動パル
ス数を記憶し、次に前記ステッピングモータを駆動する
際、前記記憶されている駆動パルス数に基づいて、前回
の駆動における駆動開始位置まで、逆方向に前記ステッ
ピングモータを駆動するように構成されている上記
(1)ないし(5)のいずれかに記載のステッピングモ
ータの駆動装置。
【0018】(9) ステッピングモータの駆動パルス
数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数され
た駆動パルス数を記憶する記憶手段とを有し、前記ステ
ッピングモータを前記脱調が検出されるまで駆動すると
ともに、その際、前記計数手段により前記駆動パルス数
を計数し、前記記憶手段により前記計数された駆動パル
ス数を記憶し、次に前記ステッピングモータを駆動する
際、前記記憶されている駆動パルス数と同じステップ数
で、かつ逆方向に前記ステッピングモータを駆動するよ
う構成されている上記(1)ないし(5)のいずれかに
記載のステッピングモータの駆動装置。
【0019】(10) ステッピングモータと、上記
(1)ないし(9)のいずれかに記載のステッピングモ
ータの駆動装置とを有することを特徴とする駆動機構。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明のステッピングモー
タの駆動装置(駆動回路)および駆動機構を添付図面に
示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【0021】図1は、本発明のステッピングモータの駆
動装置の実施例を示すブロック図である。
【0022】同図に示すステッピングモータの駆動装置
(以下、単に「駆動装置」と言う)1は、ステッピング
モータ2を駆動する装置(回路)、すなわち、ステッピ
ングモータ2の駆動を制御する装置であり、駆動パルス
生成回路3と、駆動パルス出力制御回路4と、ドライバ
回路5と、計数・記憶回路(計数手段および記憶手段)
6と、脱調検出回路7とを内蔵している。
【0023】ステッピングモータ2の種類(形式)は、
特に限定されず、例えば、PM型、VR型、ハイブリッ
ド型(HB型)等が挙げられる。
【0024】また、ステッピングモータ2の相数は、特
に限定されない。
【0025】また、ステッピングモータ2は、回転型
(ロータリ型)でもよく、また、直進型(リニア型)で
もよい。
【0026】また、計数・記憶回路6は、本実施例で
は、主に、アップダウンカウンタで構成されている。
【0027】脱調検出回路7は、ステッピングモータ2
の励磁コイル(励磁巻線)の複数の相のうちの少なくと
も1つの相の逆起電力に基づいてステッピングモータ2
の脱調を検出する回路であり、本実施例では、ステッピ
ングモータ2の励磁コイルのすべての相の逆起電力を監
視し、前記脱調の際に生じる前記逆起電力の変動が検出
されたことをもって、前記脱調の検出とするよう構成さ
れている。
【0028】前記脱調とは、ステッピングモータ2の励
磁コイルに通電してもステッピングモータ2が停止する
こと、または大幅に減速する状態が生じることを言う。
【0029】例えば、ステッピングモータ2が回転型で
ある場合には、ステッピングモータ2の励磁コイルに通
電している時に、ステッピングモータ2のロータの回転
が停止すること、またはロータの回転数(回転速度)が
大幅に低下する状態が生じることである。
【0030】この脱調は、例えば、ステッピングモータ
2によって駆動される部材(負荷)が、他の部材に当接
して、それ以上動くことができなくなり、これにより、
ステッピングモータ2のロータの回転が強制的に停止す
るようなときに生じる。
【0031】以下、代表的に、ステッピングモータ2が
4相ステッピングモータ(4相モータ)の場合の脱調検
出回路7を説明する。
【0032】図2は、脱調検出回路7の構成例を示すブ
ロック図(回路図)である。
【0033】同図に示すように、脱調検出回路7は、O
Rゲート(OR回路)71と、ANDゲート(AND回
路)72と、タイミング作成回路73と、コンデンサC
10および抵抗R10で構成されたハイパスフィルタ
(直流成分除去手段)と、コンデンサC20および抵抗
R20で構成されたハイパスフィルタ(直流成分除去手
段)と、コンデンサC30および抵抗R30で構成され
たハイパスフィルタ(直流成分除去手段)と、コンデン
サC40および抵抗R40で構成されたハイパスフィル
タ(直流成分除去手段)と、トランジスタQ15、Q1
6、Q25、Q26、Q35、Q36、Q45およびQ
46と、ダイオードD10、D20、D30およびD4
0と、抵抗R11、R12、R21、R22、R31、
R32、R41およびR42とを有している。
【0034】前記トランジスタQ15、Q25、Q35
およびQ45のエミッタには、それぞれ、電源電圧(駆
動電圧)VBBが印加されている。
【0035】なお、前記各トランジスタQ15、Q1
6、Q25、Q26、Q35、Q36、Q45およびQ
46は、それぞれ、PNP型のバイポーラトランジスタ
である。
【0036】ここで、ステッピングモータ2の励磁コイ
ル21のA相、B相、C相およびD相の一端側には、そ
れぞれ、電源電圧(駆動電圧)VBBが印加されてお
り、他端側には、それぞれ、トランジスタQ10、Q2
0、Q30およびQ40のコレクタが接続されている。
これらのトランジスタQ10、Q20、Q30およびQ
40は、ドライバ回路5の一部を構成する。
【0037】各トランジスタQ10、Q20、Q30お
よびQ40のベースは、それぞれ、ドライバ回路5の図
示しない他の回路に接続され、また、各トランジスタQ
10、Q20、Q30およびQ40のエミッタは、それ
ぞれ、接地(アース)されている。
【0038】なお、前記各トランジスタQ10、Q2
0、Q30およびQ40は、それぞれ、NPN型のバイ
ポーラトランジスタである。
【0039】トランジスタQ10のベースに所定の大き
さの電圧が所定期間印加されると、その期間、トランジ
スタQ10がオンし、励磁コイル21のA相が通電され
(パルス電圧が供給され)、励磁状態となる。
【0040】逆に、トランジスタQ10のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されないと、その期間、
トランジスタQ10がオフし、励磁コイル21のA相が
通電されず(パルス電圧が供給されず)、無励磁状態と
なる。この際、励磁コイル21のA相、すなわち、トラ
ンジスタQ10のコレクタ−エミッタ間には、逆起電力
(電圧)が発生する。
【0041】また、トランジスタQ20のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されると、その期間、ト
ランジスタQ20がオンし、励磁コイル21のC相が通
電され(パルス電圧が供給され)、励磁状態となる。
【0042】逆に、トランジスタQ20のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されないと、その期間、
トランジスタQ20がオフし、励磁コイル21のC相が
通電されず(パルス電圧が供給されず)、無励磁状態と
なる。この際、励磁コイル21のC相、すなわち、トラ
ンジスタQ20のコレクタ−エミッタ間には、逆起電力
(電圧)が発生する。
【0043】また、トランジスタQ30のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されると、その期間、ト
ランジスタQ30がオンし、励磁コイル21のB相が通
電され(パルス電圧が供給され)、励磁状態となる。
【0044】逆に、トランジスタQ30のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されないと、その期間、
トランジスタQ30がオフし、励磁コイル21のB相が
通電されず(パルス電圧が供給されず)、無励磁状態と
なる。この際、励磁コイル21のB相、すなわち、トラ
ンジスタQ30のコレクタ−エミッタ間には、逆起電力
(電圧)が発生する。
【0045】また、トランジスタQ40のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されると、その期間、ト
ランジスタQ40がオンし、励磁コイル21のD相が通
電され(パルス電圧が供給され)、励磁状態となる。
【0046】逆に、トランジスタQ40のベースに所定
の大きさの電圧が所定期間印加されないと、その期間、
トランジスタQ40がオフし、励磁コイル21のD相が
通電されず(パルス電圧が供給されず)、無励磁状態と
なる。この際、励磁コイル21のD相、すなわち、トラ
ンジスタQ40のコレクタ−エミッタ間には、逆起電力
(電圧)が発生する。
【0047】この駆動装置1では、前記脱調検出回路7
により、励磁コイル21のA相、B相、C相およびD相
の電圧をすべて監視する。
【0048】次に、脱調検出回路7の作用を説明する。
【0049】図3、図4および図5は、脱調検出回路7
における各信号を示すタイミングチャートである。
【0050】ステッピングモータ2を所定方向に回転さ
せる場合には、ステッピングモータ2の励磁コイル21
を、後述する駆動パルス出力制御回路4からの駆動パル
スに同期させて、A相、B相、C相、D相の順番に通電
する。なお、本実施例では、2相励磁方式が用いられて
おり、必ず、A相とB相、B相とC相、C相とD相、D
相とA相のうちのいずれかが、同時に励磁されている
(図3参照)。
【0051】このようにステッピングモータ2の励磁コ
イル21に通電すると、その励磁コイル21のA相、B
相、C相およびD相には、それぞれ、図3(b)、
(c)、(d)および(e)に示す電圧が発生する。な
お、図3(a)には、後述する駆動パルス出力制御回路
4からの駆動パルスを示す。
【0052】励磁コイル21が通電され、駆動パルスに
同期してステッピングモータ2のロータが回転している
ときは、図3(b)、(c)、(d)および(e)に示
すように、電圧を示すパルスに、逆起電力を示す波形が
一定数(図示例では、2つ)現れる。なお、この波形の
数は、2つには限らない。
【0053】一方、脱調しているときは、前記波形の数
が1つ増加する。すなわち、前記ステッピングモータ2
のロータが回転しているときの一定数の波形の後に、脱
調を示す波形が1つ現れる。
【0054】よって、この脱調検出回路7により、前記
電圧を監視し、前記脱調を示す波形(脱調の際に生じる
電圧の変動)が検出されたことをもって、前記脱調の検
出とする。
【0055】図2および図4(a)に示すように、励磁
コイル21のA相の電圧、すなわち、トランジスタQ1
0のコレクタ−エミッタ間の電圧(信号)は、コンデン
サC10および抵抗R10で構成されたハイパスフィル
タに入力され、図4(b)に示すように、このハイパス
フィルタにより、前記信号に含まれる直流成分が除去さ
れる。
【0056】この直流成分除去後の信号は、トランジス
タQ15のベースに入力され、トランジスタQ15によ
り反転増幅され、これにより、図4(c)に示すよう
に、波状の波形がパルス状の波形(パルス)に成形され
る(2値化される)。
【0057】この波形成形された信号は、トランジスタ
Q16のエミッタに入力される。
【0058】一方、トランジスタQ16のベースには、
抵抗R32を介して、トランジスタQ30のコレクタ−
エミッタ間の電圧(信号)が入力される。よって、トラ
ンジスタQ16は、B相を駆動するトランジスタQ30
のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場
合にオンし、ハイレベルの場合にオフする。
【0059】B相を駆動するトランジスタQ30のコレ
クタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場合に
は、トランジスタQ16がオンし、前記波形成形された
信号は、ダイオードD10および抵抗R11を介してO
Rゲート71に入力される。
【0060】そして、B相を駆動するトランジスタQ3
0のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの
場合には、トランジスタQ16がオフし、前記波形成形
された信号は、遮断される。
【0061】これにより、前記トランジスタQ30のコ
レクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの期間に
A相の電圧に含まれるノイズの影響を除去することがで
き、より確実に脱調を検出することができる。
【0062】また、励磁コイル21のB相の電圧、すな
わち、トランジスタQ30のコレクタ−エミッタ間の電
圧(信号)は、コンデンサC30および抵抗R30で構
成されたハイパスフィルタに入力され、このハイパスフ
ィルタにより、前記信号に含まれる直流成分が除去され
る。
【0063】この直流成分除去後の信号は、トランジス
タQ35のベースに入力され、トランジスタQ35によ
り反転増幅され、これにより、波状の波形がパルス状の
波形(パルス)に成形される(2値化される)。
【0064】この波形成形された信号は、トランジスタ
Q36のエミッタに入力される。
【0065】一方、トランジスタQ36のベースには、
抵抗R12を介して、トランジスタQ10のコレクタ−
エミッタ間の電圧(信号)が入力される。よって、トラ
ンジスタQ36は、A相を駆動するトランジスタQ10
のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場
合にオンし、ハイレベルの場合にオフする。
【0066】A相を駆動するトランジスタQ10のコレ
クタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場合に
は、トランジスタQ36がオンし、前記波形成形された
信号は、ダイオードD30および抵抗R31を介してO
Rゲート71に入力される。
【0067】そして、A相を駆動するトランジスタQ1
0のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの
場合には、トランジスタQ36がオフし、前記波形成形
された信号は、遮断される。
【0068】これにより、前記トランジスタQ10のコ
レクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの期間に
B相の電圧に含まれるノイズの影響を除去することがで
き、より確実に脱調を検出することができる。
【0069】また、励磁コイル21のC相の電圧、すな
わち、トランジスタQ20のコレクタ−エミッタ間の電
圧(信号)は、コンデンサC20および抵抗R20で構
成されたハイパスフィルタに入力され、このハイパスフ
ィルタにより、前記信号に含まれる直流成分が除去され
る。
【0070】この直流成分除去後の信号は、トランジス
タQ25のベースに入力され、トランジスタQ25によ
り反転増幅され、これにより、波状の波形がパルス状の
波形(パルス)に成形される(2値化される)。
【0071】この波形成形された信号は、トランジスタ
Q26のエミッタに入力される。
【0072】一方、トランジスタQ26のベースには、
抵抗R42を介して、トランジスタQ40のコレクタ−
エミッタ間の電圧(信号)が入力される。よって、トラ
ンジスタQ26は、D相を駆動するトランジスタQ40
のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場
合にオンし、ハイレベルの場合にオフする。
【0073】D相を駆動するトランジスタQ40のコレ
クタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場合に
は、トランジスタQ26がオンし、前記波形成形された
信号は、ダイオードD20および抵抗R21を介してO
Rゲート71に入力される。
【0074】そして、D相を駆動するトランジスタQ4
0のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの
場合には、トランジスタQ26がオフし、前記波形成形
された信号は、遮断される。
【0075】これにより、前記トランジスタQ40のコ
レクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの期間に
C相の電圧に含まれるノイズの影響を除去することがで
き、より確実に脱調を検出することができる。
【0076】また、励磁コイル21のD相の電圧、すな
わち、トランジスタQ40のコレクタ−エミッタ間の電
圧(信号)は、コンデンサC40および抵抗R40で構
成されたハイパスフィルタに入力され、このハイパスフ
ィルタにより、前記信号に含まれる直流成分が除去され
る。
【0077】この直流成分除去後の信号は、トランジス
タQ45のベースに入力され、トランジスタQ45によ
り反転増幅され、これにより、波状の波形がパルス状の
波形(パルス)に成形される(2値化される)。
【0078】この波形成形された信号は、トランジスタ
Q46のエミッタに入力される。
【0079】一方、トランジスタQ46のベースには、
抵抗R22を介して、トランジスタQ20のコレクタ−
エミッタ間の電圧(信号)が入力される。よって、トラ
ンジスタQ46は、C相を駆動するトランジスタQ20
のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場
合にオンし、ハイレベルの場合にオフする。
【0080】C相を駆動するトランジスタQ20のコレ
クタ−エミッタ間の電圧レベルがローレベルの場合に
は、トランジスタQ46がオンし、前記波形成形された
信号は、ダイオードD40および抵抗R41を介してO
Rゲート71に入力される。
【0081】そして、C相を駆動するトランジスタQ2
0のコレクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの
場合には、トランジスタQ46がオフし、前記波形成形
された信号は、遮断される。
【0082】これにより、前記トランジスタQ20のコ
レクタ−エミッタ間の電圧レベルがハイレベルの期間に
D相の電圧に含まれるノイズの影響を除去することがで
き、より確実に脱調を検出することができる。
【0083】前記ORゲート71から出力される信号
は、図4(d)に示す通りであり、この信号は、AND
ゲート72に入力される。
【0084】一方、駆動パルス生成回路3では、所定の
周波数の駆動パルス(クロック)が生成され、この駆動
パルスは、タイミング作成回路73に入力される。
【0085】タイミング作成回路73は、駆動パルスの
位相を所定量遅らせて(所定時間遅延させて)出力す
る。このタイミング作成回路73からの信号(駆動パル
ス)は、ANDゲート72に入力される。
【0086】前記タイミング作成回路73の前記所定量
(遅延時間)等の諸条件は、そのタイミング作成回路7
3からの信号のレベルがハイレベルの期間が、前述した
脱調を示す波形が現れる期間を包含し、かつ、脱調して
いないときの一定数の波形が現れる期間を含まないよう
に設定される。
【0087】なお、前記タイミング作成回路73は、前
記遅延時間を任意に調整し得るように構成するのが好ま
しい。
【0088】ANDゲート72から出力される信号は、
駆動パルス出力制御回路4に入力される。
【0089】ここで、図5(a)に示すように、脱調し
ていないときは、パルス81、82の後に、脱調を示す
パルス83が現れないが、脱調すると、パルス81、8
2の後に、脱調を示すパルス83が現れる。なお、図5
(b)には、タイミング作成回路73からの信号(駆動
パルス)を示す。
【0090】図5(c)に示すように、ANDゲート7
2からは、タイミング作成回路73からの信号のレベル
がハイレベルの期間に前記パルス83が現れた場合にの
み、それに同期して、脱調認識信号(パルス信号)84
が出力され、その脱調認識信号84は、駆動パルス出力
制御回路4に入力される。
【0091】なお、脱調認識信号84のパルス幅は、パ
ルス83のパルス幅と同一でもよく、また、異なってい
てもよいが、図5(c)に示すように、パルス83のパ
ルス幅より大きくするのが好ましい。
【0092】次に、駆動装置1の作用を説明する。
【0093】この駆動装置1は、ステッピングモータ2
が脱調すること、または、脱調の原因となるステッピン
グモータ2の停止(ロータの回転の停止)を前提とし
て、ステッピングモータ2を駆動する。
【0094】すなわち、駆動装置1では、ステッピング
モータ2によって駆動される部材が、他の部材に当接し
て、それ以上動くことができなくなり、これにより、ス
テッピングモータ2のロータの回転が強制的に停止する
と、ステッピングモータ2の励磁コイル21への通電を
停止する。
【0095】そして、次回のステッピングモータ2の駆
動の際、前回のステッピングモータ2の駆動における駆
動開始位置まで、ステッピングモータ2のロータを逆方
向に回転させて、このステッピングモータ2によって駆
動される部材の位置や姿勢を元に戻す。
【0096】以下、この駆動装置1の作用を具体的に説
明する。
【0097】駆動パルス生成回路3では、前述したよう
に、所定の周波数の駆動パルスが生成され、この駆動パ
ルスは、駆動パルス出力制御回路4および前記脱調検出
回路7のそれぞれに入力される。
【0098】駆動パルス出力制御回路4は、図示しない
所定の回路から信号aが入力されると、前記駆動パルス
を出力する。この駆動パルスは、ドライバ回路5および
計数・記憶回路6にそれぞれ入力される。
【0099】ドライバ回路5は、励磁コイル21を、前
記駆動パルスに同期させてA相、B相、C相、D相の順
番に通電する。すなわち、励磁コイル21にはパルス状
の電源電圧(駆動電圧)が印加され、その励磁コイル2
1が励磁され、ロータを所定方向に回転駆動するトルク
が発生し、ロータが所定方向に回転する。
【0100】一方、計数・記憶回路6では、前記駆動パ
ルスのパルス数が計数(カウント)される。すなわち、
計数・記憶回路6は、前記駆動パルスが入力されると、
計数値(カウント値)Nを1つインクリメントする(N
=N+1)。
【0101】前述したように、脱調検出回路7により、
励磁コイル21のA相、B相、C相およびD相の逆起電
力が監視されており、ステッピングモータ2の励磁コイ
ル21に通電している時に、ステッピングモータ2のロ
ータの回転が停止またはロータの回転数(回転速度)が
大幅に低下すると、脱調検出回路7から駆動パルス出力
制御回路4に脱調認識信号84が入力される。
【0102】駆動パルス出力制御回路4は、前記脱調認
識信号84が入力されると(脱調が検出されると)、そ
れに同期して前記駆動パルスの出力を停止する。これに
より、ステッピングモータ2への通電が停止される。
【0103】一方、計数・記憶回路6には、前記駆動パ
ルス出力制御回路4から出力された駆動パルスのパルス
数、すなわち、計数値Nが記憶(保持)される。
【0104】次に、駆動パルス出力制御回路4に、図示
しない所定の回路から信号bが入力されると、駆動装置
1は、前記計数・記憶回路6に記憶されている駆動パル
ス数、すなわち、計数値Nと同じステップ数で、かつ前
記と逆方向にステッピングモータ2を回転駆動させる。
これにより、前回のステッピングモータ2の回転駆動に
おける駆動開始位置まで、逆方向にステッピングモータ
2を回転駆動させることができる。
【0105】前記駆動開始位置は、前回のステッピング
モータ2の回転駆動においてロータが回転した角度(回
転角度)と同じ角度、ロータを逆方向に回転させた位置
である。
【0106】以下、駆動パルス出力制御回路4に信号b
が入力された場合の駆動装置1の作用を説明する。
【0107】駆動パルス出力制御回路4は、図示しない
所定の回路から信号bが入力されると、前記駆動パルス
を出力する。この駆動パルスは、ドライバ回路5および
計数・記憶回路6にそれぞれ入力される。
【0108】ドライバ回路5は、励磁コイル21を、前
記駆動パルスに同期させて前記と逆の順番、すなわち、
D相、C相、B相、A相の順番に通電する。すなわち、
励磁コイル21にはパルス状の電源電圧が印加され、そ
の励磁コイル21が励磁され、ロータを前記と逆方向に
回転駆動するトルクが発生し、ロータが前記と逆方向に
回転する。
【0109】一方、計数・記憶回路6では、前記駆動パ
ルスが入力されると、前記記憶されていた計数値Nを1
つデクリメントする(N=N−1)。そして、その計数
値Nが0になると、計数・記憶回路6から駆動パルス出
力制御回路4にモータ停止信号(パルス信号)cが入力
される。
【0110】駆動パルス出力制御回路4は、前記モータ
停止信号cが入力されると、それに同期して前記駆動パ
ルスの出力を停止する。これにより、ステッピングモー
タ2への通電が停止され、ステッピングモータ2のロー
タの回転が停止される。
【0111】以上説明したように、この駆動装置1によ
れば、ステッピングモータ2の脱調を検出、すなわち、
励磁コイル21に通電している時にステッピングモータ
2のロータの回転が停止またはロータの回転数が大幅に
低下したことを検出することができる。
【0112】これにより、ステッピングモータ2によっ
て駆動される部材を、その部材が他の部材に当接するま
で移動させることや、前記駆動される部材の姿勢を、そ
の部材が他の部材に当接するまで変更することができ、
前記駆動される部材が他の部材に当接した直後に励磁コ
イル21への通電を停止するので、ステッピングモータ
2の焼き付きを防止することができ、また、省電力化を
図ることができる。
【0113】特に、ステッピングモータ2の脱調を検出
する脱調検出回路7を内蔵しているので、別途、外付の
センサーを備えた位置検出機構等を設けることなく、前
記脱調を検出することができるという利点を有する。
【0114】すなわち、前記位置検出機構を設けるに
は、部品点数が増加し、構造が複雑化し、装置が大型化
してしまい、また、過酷な環境下(例えば、高温、高
湿、振動等)においては前記位置検出機構が誤動作して
しまうことがあるが、この駆動装置1では、このような
問題をすべて解消することができる。
【0115】また、計数・記憶回路6を有しているの
で、ステッピングモータ2の駆動量(ロータの回転角
度)が異なる場合でも、確実に、前回のステッピングモ
ータ2の回転駆動における駆動開始位置までステッピン
グモータ2を逆方向に回転駆動することができ、これに
より、確実に、ステッピングモータ2によって駆動され
る部材の位置や姿勢を元に戻すことができる。
【0116】次に、本発明の駆動機構を説明する。
【0117】本発明の駆動機構は、前述した駆動装置1
と、この駆動装置1に接続されたステッピングモータ2
とを有しており、駆動装置1によりステッピングモータ
2の駆動を制御することによって、ステッピングモータ
2の負荷側に設置された任意の部材を回転(回動)、移
動せることができ、また、任意の部材の姿勢の変更等を
行うことができる。
【0118】以上、本発明のステッピングモータの駆動
装置および駆動機構を、図示の実施例に基づいて説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の
構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換す
ることができる。
【0119】例えば、前記実施例では、脱調検出回路
は、ステッピングモータの励磁コイルのすべての相の電
圧を監視するように構成されているが、本発明では、ス
テッピングモータの励磁コイルの複数の相のうちの少な
くとも1つの相の電圧を監視するように構成されていれ
ばよい。
【0120】また、前記実施例では、計数手段および記
憶手段は、アップダウンカウンタ等で構成されている
が、本発明では、アップダウンカウンタに限らず、例え
ば、計数手段をカウンタで構成し、記憶手段をメモリー
(特に、書き換え可能な不揮発性メモリー)で構成して
もよい。
【0121】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のステッピ
ングモータの駆動装置および駆動機構によれば、ステッ
ピングモータの脱調を検出する脱調検出回路を内蔵して
いるので、構造を複雑化および大型化することなく、か
つ、使用環境に左右されずに、確実に、ステッピングモ
ータの脱調(ステッピングモータに通電しても該ステッ
ピングモータが停止または大幅に減速する状態が生じる
こと)を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のステッピングモータの駆動装置の実施
例を示すブロック図である。
【図2】本発明における脱調検出回路の構成例を示すブ
ロック図(回路図)である。
【図3】本発明における脱調検出回路の各信号を示すタ
イミングチャートである。
【図4】本発明における脱調検出回路の各信号を示すタ
イミングチャートである。
【図5】本発明における脱調検出回路の各信号を示すタ
イミングチャートである。
【符号の説明】
1 駆動装置 2 ステッピングモータ 21 励磁コイル 3 駆動パルス生成回路 4 駆動パルス出力制御回路 5 ドライバ回路 6 計数・記憶回路 7 脱調検出回路 71 ORゲート 72 ANDゲート 73 タイミング作成回路 81〜83 パルス 84 脱調認識信号 Q10、Q15、Q16 トランジスタ Q20、Q25、Q26 トランジスタ Q30、Q35、Q36 トランジスタ Q40、Q45、Q46 トランジスタ C10〜C40 コンデンサ R10、R11、R12 抵抗 R20、R21、R22 抵抗 R30、R31、R32 抵抗 R40、R41、R42 抵抗 D10〜D40 ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 8/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータを駆動する駆動装置
    であって、前記ステッピングモータの励磁コイルの複数
    の相のうちの少なくとも一つの相の電圧を監視し、前記
    ステッピングモータの脱調の際に生じる前記電圧の変動
    が検出されたことをもって、前記脱調の検出とするよう
    構成されている脱調検出回路を内蔵し、該脱調検出回路は、直流成分を除去する直流成分除去手
    段と脱調の際に生じる前記電圧の変動が発生するタイミング
    を規定するタイミング信号を出力するタイミング作成回
    路とを有し、 前記直流成分除去手段により前記相の電圧に対応する信
    号からそれに含まれる直流成分を除去し、この直流成分
    除去後の信号のレベルが前記タイミング信号によって規
    定される脱調の際に生じる前記電圧の変動が発生するタ
    イミングで変動した場合に、前記脱調の際に生じる前記
    電圧の変動が検出されたとするよう構成されている、
    とを特徴とするステッピングモータの駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記タイミング信号は、信号レベルがハ
    イレベルの期間が、前記脱調の際に生じる前記電圧の変
    動が発生する期間を包含し、かつ、前記脱調によらない
    前記電圧の変動が発生する期間を含まないように設定さ
    れ、前記タイミング作成回路からの信号レベルがハイレ
    ベルの期間に前記電圧の変動が発生した場合に前記脱調
    の際に生じる前記電圧の変動が検出されたとするよう構
    成されている請求項1に記載のステッピングモータの駆
    動装置。
  3. 【請求項3】 前記電圧の変動は、対応する相の逆起電
    力によって生じるものである請求項1又は2に記載のス
    テッピングモータの駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記脱調は、前記ステッピングモータに
    通電しても該ステッピングモータが停止または大幅に減
    速する状態が生じることである請求項1ないし3のいず
    れか1項に記載のステッピングモータの駆動装置。
  5. 【請求項5】 前記脱調すること、または前記脱調の原
    因となる前記ステッピングモータの停止を前提として、
    該ステッピングモータを駆動する請求項1ないし4のい
    ずれか1項に記載のステッピングモータの駆動装置。
  6. 【請求項6】 前記脱調が検出された場合には、前記ス
    テッピングモータへの通電を停止するように構成されて
    いる請求項1ないし5のいずれか1項に記載のステッピ
    ングモータの駆動装置。
  7. 【請求項7】 前記ステッピングモータを前記脱調が検
    出されるまで駆動し、次に前記ステッピングモータを駆
    動する際、前回の駆動における駆動開始位置まで、逆方
    向に前記ステッピングモータを駆動するよう構成されて
    いる請求項1ないし5のいずれか1項に記載のステッピ
    ングモータの駆動装置。
  8. 【請求項8】 ステッピングモータの駆動パルス数を計
    数する計数手段と、前記計数手段により計数された駆動
    パルス数を記憶する記憶手段とを有し、 前記ステッピングモータを前記脱調が検出されるまで駆
    動するとともに、その際、前記計数手段により前記駆動
    パルス数を計数し、前記記憶手段により前記計数された
    駆動パルス数を記憶し、次に前記ステッピングモータを
    駆動する際、前記記憶されている駆動パルス数に基づい
    て、前回の駆動における駆動開始位置まで、逆方向に前
    記ステッピングモータを駆動するように構成されている
    請求項1ないし5のいずれか1項に記載のステッピング
    モータの駆動装置。
  9. 【請求項9】 ステッピングモータの駆動パルス数を計
    数する計数手段と、前記計数手段により計数された駆動
    パルス数を記憶する記憶手段とを有し、 前記ステッピングモータを前記脱調が検出されるまで駆
    動するとともに、その際、前記計数手段により前記駆動
    パルス数を計数し、前記記憶手段により前記計数された
    駆動パルス数を記憶し、次に前記ステッピングモータを
    駆動する際、前記記憶されている駆動パルス数と同じス
    テップ数で、かつ逆方向に前記ステッピングモータを駆
    動するよう構成されている請求項1ないし5のいずれか
    1項に記載のステッピングモータの駆動装置。
  10. 【請求項10】 ステッピングモータと、請求項1ない
    し9のいずれか1項に記載のステッピングモータの駆動
    装置とを有することを特徴とする駆動機構。
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