JP3525735B2 - ステッピングモータ制御装置及びステッピングモータ制御方法 - Google Patents

ステッピングモータ制御装置及びステッピングモータ制御方法

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JP3525735B2
JP3525735B2 JP10523998A JP10523998A JP3525735B2 JP 3525735 B2 JP3525735 B2 JP 3525735B2 JP 10523998 A JP10523998 A JP 10523998A JP 10523998 A JP10523998 A JP 10523998A JP 3525735 B2 JP3525735 B2 JP 3525735B2
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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
タを用いてヘッドの移動を行うディスク装置などに用い
ることができるステッピングモータ制御装置及びステッ
ピングモータ制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ディスク装置は短時間でディスク
上の目標位置までヘッドを移動させる高速アクセス性能
が求められおり、ヘッドを移動させる手段としてステッ
ピングモータを用いたディスク装置が製品化されてい
る。一般にディスク装置でヘッドを移動させる動作に
は、再生動作とアクセス動作の2つの動作が必要とされ
る。再生動作ではヘッドがディスク上に形成された螺旋
状のトラックを追従するため、ステッピングモータを低
速回転させてヘッドをディスクの半径方向に徐々に移動
させる必要がある。また、アクセス動作ではディスク上
の目標位置までヘッドを短時間で移動させるため、ステ
ッピングモータを高速回転させる必要がある。このよう
に、ステッピングモータを用いてヘッドの移動を行うデ
ィスク装置では、ステッピングモータを低速回転させる
動作と高速回転させる動作があり、2つの回転動作を切
換える制御が必要である。
【0003】以下、図面を参照しながら従来のステッピ
ングモータ制御方法について説明する。図5は一般的な
ステッピングモータの内部構成を簡略的にあらわした構
成図である。図5において矢印5aはコイルA相に流れ
る電流の向きをあらわし、矢印5bはコイルB相に流れ
る電流の向きをあらわしている。図5において、回転子
5cは磁極Nと磁極Sの対を複数個有している。回転子
上の点Pは、コイルA相に流れる電流5aおよびコイル
B相に流れる電流5bが変化すると回転運動を開始し、
各コイルから発生する磁気力と摩擦負荷のバランスが安
定する位置で停止する。ステッピングモータには幾つか
の機械的安定位置があり、図5において位置5W、位置
5X、位置5Y、位置5Zはステッピングモータの幾つ
かの機械的安定位置のうちの連続した4つの機械的安定
位置をあらわしている。ステッピングモータの種類によ
って磁極の対の数、および機械的安定位置の数は異な
る。
【0004】図6は従来のステッピングモータの駆動信
号パターン1をあらわした波形図である。図6は2相励
磁方式と呼ばれる一般的なステッピングモータの駆動信
号パターンである。この駆動信号パターンは、ステッピ
ングモータを高速回転させる場合に用いられることが多
い。図6において、6Aはステッピングモータのコイル
A相の端子間にあらわれる電圧波形を示しており、6B
はコイルB相の端子間にあらわれる電圧波形を示してい
る。2相励磁方式では、コイルの端子間電圧が4つの状
態(状態6W、6X、6Y、6Z)を周期的に繰り返
す。状態6Wでは図5における点Pが位置5Wに移動す
る。同様に図6における状態6X、6Y、6Zでは、図
5における点Pが位置5X、位置5Y、位置5Zにそれ
ぞれ移動する。
【0005】図7は従来のステッピングモータの駆動信
号パターン2をあらわした波形図である。この駆動信号
パターン2は、図7に示されるように、時間に対して一
定の傾きで駆動信号を変化させる方法を2相励磁方式に
適用したものである。駆動信号パターン2はステッピン
グモータを低速回転させる場合に適している。図7にお
いて、7AはステッピングモータのA相コイルの端子間
にあらわれる電圧波形を示しており、7BはB相コイル
の端子間にあらわれる電圧波形を示している。図7の状
態7Wでは図5における点Pが位置5Wに移動する。同
様に図7における状態7X、7Y、7Zは、図5におけ
る点Pが位置5X、位置5Y、位置5Zにそれぞれ移動
する。
【0006】図8は従来のステッピングモータの駆動信
号パターン3をあらわした波形図である。図8はマイク
ロステップ励磁方式と呼ばれる駆動信号パターンであ
り、この駆動信号パターンはステッピングモータを低速
微小回転させる場合に用いられることが多い。図8にお
いて、8AはステッピングモータのコイルA相の端子間
にあらわれる電圧波形を示しており、8BはコイルB相
の端子間にあらわれる電圧波形を示している。マイクロ
ステップ励磁方式では励磁の状態が多数あるため、例え
ば図8に示すようなフェーズ番号(Ph00、Ph0
1、・・・)等を用いて内部状態を管理する。図8では
フェーズ番号Ph00からPh31まで、合計32個の
フェーズが存在する。フェーズ番号を1つずつ増加また
は減少させることにより、周期的に駆動信号パターンを
繰り返すことができる。フェーズ番号に対するコイルの
端子間電圧(8A、8B)を求める方法としては、あら
かじめROMやRAMなどの記憶手段に三角関数の定数
テーブルを設け、フェーズ番号に対する電圧値をテーブ
ルから参照してコイルの端子間電圧を決定する。尚、図
8の状態8W(フェーズ番号Ph00)では前述の図5
における点Pが位置5Wに移動する。同様に図8におけ
る状態8X(フェーズ番号Ph08)、状態8Y(フェ
ーズ番号Ph16)、状態8Z(フェーズ番号Ph2
4)は、それぞれ図5における点Pが、位置5X、位置
5Y、位置5Zに移動する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のス
テッピングモータ制御方法では次のような課題を有して
いた。例えばディスク装置において、再生動作の途中か
らアクセス動作を行うような場合には、図7または図8
に示した低速回転用の駆動信号パターン2または駆動信
号パターン3から、図6に示した高速回転用の駆動信号
パターン1へ駆動信号を切換える必要がある。
【0008】この切換え動作における問題について、図
9を用いて説明する。図9は従来の駆動信号切換パター
ン1を示した波形図である。図9は図7に示した低速回
転用の従来の駆動信号パターン2から、図9に示した高
速回転用の従来の駆動信号パターン1に切換える様子を
あらわしている。図9において、9Aはステッピングモ
ータのコイルA相の端子間にあらわれる電圧波形を示し
ており、9BはコイルB相の端子間にあらわれる電圧波
形を示している。図9の低速回転の部分では状態9Wか
ら9Xへ状態が変化している途中であり、これは前述の
図5において点Pが位置5Wから位置5Xへ低速回転で
移動する途中の状態と対応している。
【0009】この低速回転の移動途中において、高速回
転への切換を行う場合、従来の方法では高速回転の最初
の駆動信号として図9の状態9Xのパターンが出力され
る。しかし、図5の点Pは既に切換直前の低速回転で位
置5Xの近傍まで移動している。このため、位置5Xに
移動させるための図9の状態9Xの駆動信号に対して、
ほとんど回転移動を行わないことになる。従って、高速
回転への切換後における最初の状態9Xの駆動信号パタ
ーンは、ステッピングモータの回転を加速させる効果が
少なく無駄な状態である。この結果、従来の駆動信号切
換え方法により切換えた場合には、ステッピングモータ
を高速回転させるための加速時間が長くなる原因となっ
ていた。
【0010】以上のように、従来の駆動信号切換え方法
では、切換後の高速回転用の駆動信号パターンにおける
最初の状態として、ステッピングモータ回転方向の最寄
りの機械的安定位置へ回転子を移動させるパターンが出
力されていた。このため、低速回転において機械的安定
位置の近傍まで回転子が移動していた場合には、高速回
転で同じ機械的安定位置に移動させる駆動信号パターン
が出力される。このため、駆動信号切換え時に無駄な状
態が発生し、この駆動信号切換え方法をディスク装置に
用いた場合にはアクセス動作を遅くする原因となってい
た。
【0011】[マイクロステップ励磁方式の駆動信号パ
ターンの切換え方法における問題]次に、図10を用い
てマイクロステップ励磁方式における従来の切換え方法
の問題について説明する。図10は従来の駆動信号切換
パターン2を示した波形図である。図10は図8に示し
た低速回転用の従来の駆動信号パターン3から、図6に
示した高速回転用の従来の駆動信号パターン1に切換え
る様子をあらわしている。図10において、10Aはス
テッピングモータのコイルA相の端子間にあらわれる電
圧波形を示しており、10BはコイルB相の端子間にあ
らわれる電圧波形を示している。図10の低速回転の部
分では状態10Wから10Xへ状態が変化している途中
であり、フェーズ番号ではPh00からPh07まで変
化している。これは、前述の図5において点Pが位置5
Wから位置5Xへ低速回転で移動する途中状態と対応し
ている。ここで、低速回転の移動途中で高速回転への切
換を行った場合、従来の切換方法では高速回転の最初の
駆動信号として図10の状態10Xのパターンが出力さ
れる。しかし、図5の点Pは既に切換直前の低速回転で
フェーズ番号Ph07、すなわち位置5Xの近傍まで移
動している。このため、位置5Xに移動させるための図
10の状態10Xの駆動信号に対して、ほとんど回転移
動を行わないことになる。従って高速回転への切換後に
おける最初の状態10Xのパターンは、フェーズ番号が
Ph07からPh08に1つ変化するだけであり、ステ
ッピングモータの回転を加速させる効果が少なく無駄な
状態である。従って、ステッピングモータを高速回転さ
せるための加速時間が長くなる原因となっていた。
【0012】本発明は、前記の問題を解決するべく、ス
テッピングモータを低速回転から高速回転に切換える際
に無駄な状態を発生させず、ステッピングモータを高速
回転させるための加速時間を従来よりも大幅に短縮する
ことができるステッピングモータ制御装置及びステッピ
ングモータ制御方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のステッピングモータ制御装置は、ステッピ
ングモータを低速回転させる第1の駆動信号発生手段、
前記ステッピングモータを高速回転させる第2の駆動信
号発生手段、及び前記第1の駆動信号発生手段と前記第
2の駆動信号発生手段を切換える制御手段を具備し、前
記制御手段は、前記ステッピングモータを低速回転から
高速回転に切換えるとき、そのときの前記第1の駆動信
号発生手段の出力する駆動信号の振幅に基づいて前記ス
テッピングモータの回転子が前記ステッピングモータの
機械的安定位置の近傍に存在するか否かを判別し、その
とき前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位置
の近傍に存在する場合は前記第2の駆動信号発生手段に
指令を出力し、前記制御手段からの指令が入力された前
記第2の駆動信号発生手段は、前記ステッピングモータ
の回転方向における次の機械的安定位置に前記ステッピ
ングモータを回転させる駆動信号を出力する。このた
め、本発明のステッピングモータ制御装置は、ステッピ
ングモータを低速回転から高速回転に切換える際に無駄
な状態がなく、ステッピングモータを高速回転させるた
めの加速時間を従来よりも大幅に短縮することができ
る。
【0014】本発明の他の観点のステッピングモータ制
御装置は、ステッピングモータを低速回転させる第1の
駆動信号発生手段、前記ステッピングモータを高速回転
させる第2の駆動信号発生手段、及び前記第1の駆動信
号発生手段と前記第2の駆動信号発生手段を切換える制
御手段を具備し、前記制御手段は、前記ステッピングモ
ータを低速回転から高速回転に切換えるとき、そのとき
の前記第1の駆動信号発生手段の状態番号をもとに前記
ステッピングモータの回転子が前記ステッピングモータ
の機械的安定位置の近傍に存在するか否かを判別し、そ
のとき前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位
置の近傍に存在する場合は前記第2の駆動信号発生手段
に指令を出力し、前記制御手段からの指令が入力された
前記第2の駆動信号発生手段は、前記ステッピングモー
タの回転方向における次の機械的安定位置に前記ステッ
ピングモータを回転させる駆動信号を出力する。このた
め、本発明のステッピングモータ制御装置は、ステッピ
ングモータを低速回転から高速回転に切換える際に無駄
な状態がなく、ステッピングモータを高速回転させるた
めの加速時間を従来よりも大幅に短縮することができ
る。
【0015】本発明のステッピングモータ制御方法は、
ステッピングモータを低速回転させる第1の駆動信号発
生手段と、前記ステッピングモータを高速回転させる第
2の駆動信号発生手段と、前記第1の駆動信号発生手段
と前記第2の駆動信号発生手段を切換える制御手段とを
具備し、前記ステッピングモータを低速回転から高速回
転に切換えるとき、前記制御手段が前記第1の駆動信号
発生手段の出力する駆動信号の振幅に基づいて前記ステ
ッピングモータの回転子が前記ステッピングモータの機
械的安定位置の近傍に存在するか否かを判別する工程
と、前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位置
の近傍に存在する場合には、前記制御手段が前記第2の
駆動信号発生手段に指令を出力する工程と、前記制御手
段からの指令が入力された前記第2の駆動信号発生手段
が、前記ステッピングモータの回転方向における次の機
械的安定位置に前記ステッピングモータを回転させる駆
動信号を出力する工程とを有する。このため、本発明の
ステッピングモータ制御方法により、ステッピングモー
タを低速回転から高速回転に切換える際に無駄な状態を
発生させず、ステッピングモータを高速回転させるため
の加速時間を従来よりも大幅に短縮することができる。
【0016】本発明の他の観点によるステッピングモー
タ制御方法は、ステッピングモータを低速回転させる第
1の駆動信号発生手段と、前記ステッピングモータを高
速回転させる第2の駆動信号発生手段と、前記第1の駆
動信号発生手段と前記第2の駆動信号発生手段を切換え
る制御手段とを具備し、前記ステッピングモータを低速
回転から高速回転に切換えるとき、前記制御手段が前記
第1の駆動信号発生手段が有する状態番号をもとに前記
ステッピングモータの回転子が前記ステッピングモータ
の機械的安定位置の近傍に存在するか否かを判別する工
程と、前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位
置の近傍に存在する場合には、前記制御手段が前記第2
の駆動信号発生手段に指令を出力する工程と、前記制御
手段からの指令が入力された前記第2の駆動信号発生手
段が、前記ステッピングモータの回転方向における次の
機械的安定位置に前記ステッピングモータを回転させる
駆動信号を出力する工程とを有する。このため、本発明
のステッピングモータ制御方法により、ステッピングモ
ータを低速回転から高速回転に切換える際に無駄な状態
を発生させず、従来の制御方法よりも短い時間で1つ先
の機械的安定位置にステッピングモータの回転子を移動
させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明のステッピングモー
タ制御装置及びステッピングモータ制御方法の好適な実
施例について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【0018】《実施例1》図1は本発明のステッピング
モータ制御方法を電気回路で実施した実施例1のステッ
ピングモータ制御回路を示すブロック図である。以下、
図1を用いて本発明の実施例1のステッピングモータ制
御方法について説明する。図1において、第1の駆動信
号発生手段1Aは、前述の図7に示したようなステッピ
ングモータを低速回転させるための駆動信号を発生す
る。第1の駆動信号発生手段1Aからは、ステッピング
モータのコイルA相を駆動するための駆動信号1H、お
よびコイルB相を駆動するための駆動信号1Jが出力さ
れる。第2の駆動信号発生手段1Bは、前述の図6に示
したようなステッピングモータを高速回転させるための
駆動信号を発生する。第2の駆動信号発生手段1Bから
は、ステッピングモータのコイルA相を駆動するための
駆動信号1K、およびコイルB相を駆動するための駆動
信号1Lが出力される。駆動信号1Hおよび1Kは第1
のスイッチ1Cに入力され、駆動信号1Jおよび1Lは
第2のスイッチ1Dにそれぞれ入力される。
【0019】制御手段1Eは指令信号1Nを第1の駆動
信号発生手段1Aへ出力し、第1の駆動信号発生手段1
Aの状態を変化させる。また、制御手段1Eは指令信号
1Pを第2の駆動信号発生手段1Bへ出力し、第2の駆
動信号発生手段1Bの状態を変化させる。また、制御手
段1Eは切換信号1Mによって第1のスイッチ1Cおよ
び第2のスイッチ1Dを同時に切換える。従って、制御
手段1Eは、第1の駆動信号発生手段1Aおよび第2の
駆動信号発生手段1Bのどちらか一方の駆動信号を選択
し、駆動信号1Qおよび1Rを出力する。駆動信号1Q
および1Rは、第1の励磁手段1Fおよび第2の励磁手
段1Gにそれぞれ入力される。第1の励磁手段1Fおよ
び第2の励磁手段1Gは、駆動信号1Qおよび1Rをそ
れぞれ増幅し、ステッピングモータのコイルA相(1
S)およびコイルB相(1T)を励磁する。
【0020】以下、本発明の実施例1のステッピングモ
ータ制御方法の制御原理について図2を用いて説明す
る。図2はステッピングモータの位置とトルクの関係を
あらわした特性図である。図2において横軸は、前述の
図5の点Pの位置をあらわしたものである。図2の位置
2Xは、前述の図5の点Pが位置5Xの位置にいること
をあらわしている。同様に図2における横軸の位置2W
及び2Yは、図5の点Pが位置5W及び位置5Yにいる
ことをそれぞれあらわしている。図2の縦軸は、図6の
状態6Yの駆動信号でステッピングモータのコイルを励
磁した場合における、ステッピングモータに発生するト
ルクをあらわしている。図2において縦軸の正方向のト
ルクは、横軸の回転子の位置を右方向に移動させるトル
クの大きさをあらわしている。従って、図2では位置2
Xに回転子が存在している時、回転子が最も大きなトル
クを受けて位置2Yに移動することができる。これは、
図5における点Pが位置5Xにいる時に最も大きなトル
クを受け、点Pが位置5Yに移動することができること
をあらわしている。すなわち、ある一定の駆動信号に対
するステッピングモータのトルクは、回転子の位置によ
って決定される。
【0021】ここで、ステッピングモータを高速回転さ
せてディスク装置のヘッドなどを移動させるためには、
ある一定以上のトルクが必要である。この高速回転に必
要な最低トルクを上回るトルクを発生することにより、
ステッピングモータの回転子は図2の位置2Xから位置
2Yに移動することができる。図2において、ステッピ
ングモータの回転子が移動するのに必要な最低トルクの
大きさ2Tを横の破線で示した。図2において、ステッ
ピングモータの発生トルクと高速回転に必要なトルクを
比較すると、回転子の位置が位置2Xから多少ずれて
も、高速回転に必要なトルクを上回るトルクを発生する
ことができる。すなわち、図2の位置2XAから位置2
XBの範囲内では、回転子が高速回転で位置2Yに移動
することができる。
【0022】本発明のステッピングモータ制御方法で
は、高速回転を行う直前に、低速回転で回転子がどの位
置まで進んでいるかを判別する。そして、回転子の位置
が機械的安定位置の近傍、すなわち図2の位置2XAか
ら2XBの範囲内に到達していれば、高速回転の最初の
駆動信号として最初の機械的安定位置2Xへ移動させる
駆動信号を出力するのではなく、さらに次の機械的安定
位置2Yへ移動させる駆動信号を出力する。これによ
り、ステッピングモータを高速回転させるための加速時
間を従来よりも大幅に短縮することができる。
【0023】図3は本発明の実施例1の駆動信号切換パ
ターンをあらわした波形図である。図3において、3A
はステッピングモータのコイルA相の端子間にあらわれ
る電圧波形を示し、3BはコイルB相の端子間にあらわ
れる電圧波形を示している。図3の駆動信号切換パター
ンはステッピングモータの制御を低速回転から高速回転
に切換える様子をあらわしている。
【0024】低速回転の部分は、前述の図7に示した従
来の駆動信号パターン2の状態7Wから状態7Xへの変
化の部分をあらわしており、図3において状態3Wから
3Xへ変化する部分に対応している。この低速回転の部
分では、図5において点Pが位置5Wから位置5Xに向
かって低速回転で移動していることに対応している。高
速回転の部分は、前述の図6に示した従来の駆動信号パ
ターン1の状態6Yおよび状態6Zをあらわしており、
図3において状態3Yおよび状態3Zに対応している。
この高速回転の部分では、図5において点Pが位置5Y
に移動し、つぎに位置5Zに移動することに対応してい
る。
【0025】[実施例1のステッピングモータの制御動
作]以上のようにあらわされた本発明の実施例1のステ
ッピングモータについて、図1、図2、図3、及び図5
を用いてその制御動作を次に説明する。図1において制
御手段1Eは切換信号1Mによって第1のスイッチ1C
および第2のスイッチ1Dを制御する。制御手段1Eは
第1の駆動信号発生手段1Aが出力する駆動信号1Hお
よび1Jを選択することにより、ステッピングモータを
低速回転させている。この状態において、ステッピング
モータを低速回転から高速回転に切換える必要が生じた
場合、制御手段1Eは駆動信号1Hまたは1Jのどちら
か一方で変化の途中にある駆動信号を対象に、制御手段
1Eが内部に保持する比較レベルと、対象の駆動信号1
Hまたは1Jの振幅とを比較する。この比較レベルは図
2における位置2XAから2XBの範囲内に回転子が存
在するかを判別するための比較値である。この比較値は
ステッピングモータのトルクに対する機械的な摺動負荷
によって設計段階で決めることができる。比較の結果に
基づいて、制御手段1Eは指令信号1Pを第2の駆動信
号発生手段1Bへ出力し、第2の駆動信号発生手段1B
の状態を決定する。そして、制御手段1Eは同時に、切
換信号1Mによって第1のスイッチ1Cおよび第2のス
イッチ1Dを切換えて、第2の駆動信号発生手段1Bが
出力する駆動信号1Kおよび1Lを選択する。
【0026】[第1のスイッチ1C及び第2のスイッチ
1Dの切換動作]第1のスイッチ1C及び第2のスイッ
チ1Dの切換動作について図3を用いて説明する。図3
では低速回転においてコイルB相の端子間電圧(3B)
が変化の途中であるが、高速回転に切換える時点ではま
だ完全に状態3Xの電圧になっていない。すなわち、前
述の図5において、点Pは位置5Wから5Xに向かって
低速回転を行っている途中であり、点Pは完全に位置5
Xには到達していない。
【0027】従来の駆動信号切換パターンでは、前述の
図9に示したように高速回転における最初の駆動信号と
して状態9Xのパターンを出力している。すなわち、高
速回転に切換える前の低速回転において、図5の位置5
Xに点Pが完全に到達していなければ、高速回転に切換
えた際の最初の駆動信号として、まず完全に図5の位置
5Xに点Pを到達させてから、次に位置5Yに点Pを回
転させていた。これに対して本発明の実施例1では、図
3に示すような比較レベル3SAおよび3SBを設けて
いる。低速回転で変化しているコイルの端子間電圧を比
較レベル3SAまたは3SBと比較することにより、図
5の点Pが図2における位置2XAから位置2XBの間
に存在するか否かを判定する。低速回転で変化している
コイルの端子間電圧が負から正の方向に変化している場
合は、コイルの端子間電圧を比較レベル3SAと比較
し、コイルの端子間電圧が3SAよりも大きければ、図
5の点Pは、図2の位置2XAから位置2XBの間に存
在している。低速回転で変化しているコイルの端子間電
圧が正から負の方向に変化している場合は、コイルの端
子間電圧を比較レベル3SBと比較し、コイルの端子電
圧が3SBよりも小さければ、図5の点Pは、図2の位
置2XAから位置2XBの間に存在している。
【0028】図5の点Pが図2の位置2XAから位置2
XBの間に存在していれば、次の位置2Yに高速回転し
て移動するために必要なトルクを発生することができ
る。すなわち従来において必要であった図5の点Pを位
置5Xに完全に到達させるための駆動信号が不要にな
る。従って、実施例1のステッピングモータ制御方法に
おいては、高速回転における最初の駆動信号として、位
置5Xに移動させるための駆動信号ではなく、位置5Y
に移動させるための駆動信号から開始することができ
る。
【0029】図3に示した例では低速から高速への回転
の切換時において、コイルB相の端子間電圧(3B)が
比較レベル3SBよりも小さいために、高速回転におけ
る最初の駆動信号としては状態3Yを用いることができ
る。この状態3Yの駆動信号を発生させるには、図1に
おける制御手段1Eが指令信号1Pによって第2の駆動
信号発生手段1Bの状態を決定することで実現される。
以上のことから、図9に示した従来の制御方法と、図3
に一例を示した本発明の実施例1とを比較すると、同じ
時間において図3の制御方法の方が1つ先の位置に状態
が進んでいる。このため、本発明の実施例1の制御方法
は、従来の制御方法よりも短時間でステッピングモータ
を加速させることが可能になる。
【0030】以上のように本発明の実施例1では、ステ
ッピングモータの駆動信号を低速回転から高速回転に切
換えるときに、駆動信号の振幅を比較レベルと比較する
ことによって、ステッピングモータの回転子の位置を判
別し、高速回転の駆動信号を1つ先の状態から開始する
ことができる。従って、本発明の実施例1のステッピン
グモータ制御方法は従来よりも短時間でステッピングモ
ータを加速させることが可能になる。
【0031】《実施例2》次に、本発明の実施例2のス
テッピングモータ制御方法について添付の図4を参照し
つつ説明する。図4は本発明の実施例2のステッピング
モータ制御方法における駆動信号切換パターンをあらわ
した波形図である。なお、実施例2のステッピングモー
タ制御方法において、ステッピングモータ制御回路は前
述の実施例1の図1に示したステッピングモータ制御回
路と実質的に同じ構成であるため、実施例1の図面を参
照して説明する。図4において、4Aはステッピングモ
ータのコイルA相の端子間にあらわれる電圧波形を示
し、4BはコイルB相の端子間にあらわれる電圧波形を
示している。図4の駆動信号切換パターンはステッピン
グモータの制御を低速回転から高速回転に切換える様子
をあらわしている。低速回転の部分は、前述の図8に示
した従来の駆動信号パターン3の状態8W(フェーズ番
号Ph00)から状態8X(フェーズ番号Ph08)へ
の変化の部分をあらわしており、図4において状態4W
から4Xへ変化する部分に対応している。この低速回転
の部分では、前述の図5において点Pが位置5Wから位
置5Xに向かって低速回転で移動していることに対応し
ている。高速回転の部分は、図6に示した従来の駆動信
号パターン1の状態6Yおよび状態6Zをあらわしてお
り、図4において、状態4Yおよび状態4Zに対応して
いる。この高速回転の部分は、図5において点Pが位置
5Yに移動し、つぎに位置5Zに移動することに対応し
ている。
【0032】[実施例2のステッピングモータの制御動
作]以上のようにあらわされた本発明の実施例2におけ
るステッピングモータの制御動作について図1、図2、
図4、図5、及び図8を用いて次に説明する。図1にお
いて、制御手段1Eは切換信号1Mによって第1のスイ
ッチ1Cおよび第2のスイッチ1Dを制御して、第1の
駆動信号発生手段1Aが出力する駆動信号1Hおよび1
Jを選択する。これにより、実施例2においてはステッ
ピングモータを低速回転させている。ステッピングモー
タが低速回転している状態において、ステッピングモー
タを低速回転から高速回転に切換える必要が生じた場
合、制御手段1Eは第1の駆動信号発生手段1Aのフェ
ーズ番号が機械的安定位置の近傍であるかどうかを判別
する。このフェーズ番号は指令信号1Nによって第1の
駆動信号発生手段1Aの内部状態を知ることができる。
次に、制御手段1Eにおいて、フェーズ番号が機械的安
定位置の近傍であるかどうかを判別する方法について、
具体的に説明する。例えば、図8において、状態8X
(フェーズ番号Ph08)は、図5における点Pが機械
的安定位置5Xにある状態である。図8のフェーズ番号
Ph08に対して、その1つ前後のフェーズ番号Ph0
7およびPh09の場合には、図5における点Pは機械
的安定位置5Xの近傍に位置している。すなわち、ステ
ッピングモータの回転子が、図2に示す位置2XAから
位置2XBの範囲内に存在しているか、否かをフェーズ
番号から判別することができる。他の機械的安定位置も
同様に、図8における状態8Y(フェーズ番号Ph1
6)の1つ前後のフェーズ番号Ph15およびPh17
が機械的安定位置の近傍になる。
【0033】図2における位置2XAから2XBの範囲
と、図8におけるフェーズ番号による範囲との対応関係
は、マイクロステップの分解能やステッピングモータの
トルクに対する機械的なメカの摺動負荷によって設計段
階で決めることができる。フェーズ番号の比較に基づい
て、制御手段1Eは指令信号1Pを第2の駆動信号発生
手段1Bへ出力し、第2の駆動信号発生手段1Bの状態
を決定する。そして、制御手段1Eは切換信号1Mによ
って第1のスイッチ1Cおよび第2の1Dを切換えて第
2の駆動信号発生手段1Bが出力する駆動信号1Kおよ
び1Lを選択する。
【0034】図10に示す低速回転において、コイルB
相の端子間電圧(4B)は変化の途中であるが、低速回
転から高速回転に切換える時点ではまだ完全に状態4X
(フェーズ番号Ph08)に到達していない。すなわ
ち、図5において、低速回転から高速回転に切換える時
点において、点Pは位置5Wから位置5Xに向かって低
速回転を行っている途中であり、完全に位置5Xには到
達していない。従来の駆動信号切換パターンにおいて、
図10に示したように高速回転における最初の駆動信号
として状態10Xのパターンを出力している。すなわ
ち、高速回転に切換える直前の低速回転において、前述
の図5に示した点Pが位置5Xに完全に到達していなけ
れば、高速回転の最初の駆動信号として、まず完全に図
5に示した点Pを位置5Xに到達させてから、次に位置
5Yに向かって点Pを回転させていた。
【0035】これに対して本発明の実施例2では、図4
に示すように低速回転において状態4X(フェーズ番号
Ph08)に到達する前に高速回転に切換えるときに
は、フェーズ番号Ph08の前後、すなわちPh07ま
たはPh09まで低速回転のフェーズ番号が進んでいる
か否かの判定をフェーズ番号の比較により行う。これに
よって、図5の点Pが、図2において位置2XAから位
置2XBの間に存在するか否かを判定する。
【0036】図4に示した例では回転の切換時におい
て、フェーズ番号がPh07まで進んでいるために、高
速回転における最初の駆動信号としては状態4Yを用い
ることができる。この状態4Yの駆動信号を発生させる
には、図1における制御手段1Eが指令信号1Pによっ
て第2の駆動信号発生手段1Bの状態を決定することに
より実現される。
【0037】以上のことから、図10に示した従来のス
テッピングモータ制御方法と、図4に一例を示した本発
明の実施例2のステッピングモータ制御方法とを比較す
ると、同じ時間において図4の制御方法の方が1つ先の
位置に状態が進んでいる。このため、本発明の実施例2
の制御方法は従来の制御方法よりも短時間でステッピン
グモータを加速させることが可能になる。
【0038】以上のように本発明の実施例2では、ステ
ッピングモータの駆動信号を低速回転から高速回転に切
換えるときに、駆動信号発生手段のフェーズ番号を比較
することによって、ステッピングモータの回転子の位置
を判別し、高速回転の駆動信号を1つ先の状態から開始
することができる。従って、実施例2のステッピングモ
ータ制御方法によれば、従来よりも短時間でステッピン
グモータを加速させることが可能になる。
【0039】なお、本発明の実施例1および実施例2の
ステッピングモータ制御方法は、図1に示したような電
気回路の代わりにソフトウェアで構成することも可能で
ある。その場合、図1における励磁手段1Fおよび1
G、コイルA相(1S)、コイルB相(1T)は回路で
構成するが、それ以外の構成要素はマイクロコンピュー
タやDSP(Digital Signal Proc
essor)などの演算用LSIの組込みソフトウェア
により構成することができる。本発明の実施例1や実施
例2で説明したように、ソフトウェア手段を用いて駆動
信号パターンの形成、駆動信号の比較演算、フェーズ番
号の判別、駆動パターンの切換処理を行い、最終的な演
算結果となる駆動信号の電圧値をディジタル信号として
励磁手段1Fおよび1Gに出力する。励磁手段1Fおよ
び1Gは、ディジタル信号の電圧値をPWM変換やD/
A変換などでアナログ信号に変換し、アナログ信号を増
幅することによりコイルを励磁するよう構成している。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明のステッピングモー
タ制御装置は、ステッピングモータの制御を低速回転か
ら高速回転に切換えるときに、低速回転における駆動信
号の振幅、または、駆動信号発生手段が有する状態番号
をもとに、ステッピングモータの回転子がステッピング
モータの機械的安定位置の近傍に存在するか否かを判別
して、ステッピングモータの回転子をステッピングモー
タ回転方向における次の機械的安定位置にすみやかに移
動させている。このため、本発明によれば、ステッピン
グモータを低速回転から高速回転に切換える際に無駄な
状態が発生せず、ステッピングモータを高速回転させる
ための加速時間を従来よりも大幅に短縮することができ
る本発明のステッピングモータ制御方法において、高速
回転に切換えたときの駆動信号は、同じ時間で従来より
も1つ先の機械的安定位置にステッピングモータの回転
子を移動させることができる。このため、本発明のステ
ッピングモータ制御方法は従来の制御方法よりも短時間
でステッピングモータを加速させることが可能になり、
このステッピングモータ制御方法を用いたディスク装置
ではディスク上の目標位置までピックアップを高速でア
クセスさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1及び実施例2におけるステッ
ピングモータ制御回路のブロック図である。
【図2】本発明のステッピングモータ制御方法における
ステッピングモータの位置とトルクとの関係を示す特性
図である。
【図3】本発明の実施例1の駆動信号切換パターンを示
す波形図である。
【図4】本発明の実施例2の駆動信号切換パターンを示
す波形図である。
【図5】ステッピングモータの概略構成を示す図であ
る。
【図6】従来のステッピングモータ制御方法における駆
動信号パターン1(高速回転用)を示す波形図である。
【図7】従来のステッピングモータ制御方法における駆
動信号パターン2(低速回転用)を示す波形図である。
【図8】従来のステッピングモータ制御方法における駆
動信号パターン3(低速回転用)を示す波形図である。
【図9】従来のステッピングモータ制御方法における駆
動信号切換パターン1を示す波形図である。
【図10】従来のステッピングモータ制御方法における
駆動信号切換パターン2を示す波形図である。
【符号の説明】
1A 第1の駆動信号発生手段 1B 第2の駆動信号発生手段 1C 第1のスイッチ 1D 第2のスイッチ 1E 制御手段 1F 第1の励磁手段 1G 第2の励磁手段 1S ステッピングモータのコイルA相 1T ステッピングモータのコイルB相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 修一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−96782(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 8/00 - 8/42

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータを低速回転させる第
    1の駆動信号発生手段、 前記ステッピングモータを高速回転させる第2の駆動信
    号発生手段、及び前記第1の駆動信号発生手段と前記第
    2の駆動信号発生手段を切換える制御手段を具備し、 前記制御手段は、前記ステッピングモータを低速回転か
    ら高速回転に切換えるとき、そのときの前記第1の駆動
    信号発生手段の出力する駆動信号の振幅に基づいて前記
    ステッピングモータの回転子が前記ステッピングモータ
    の機械的安定位置の近傍に存在するか否かを判別し、そ
    のとき前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位
    置の近傍に存在する場合は前記第2の駆動信号発生手段
    に指令を出力し、 前記制御手段からの指令が入力された前記第2の駆動信
    号発生手段は、前記ステッピングモータの回転方向にお
    ける次の機械的安定位置に前記ステッピングモータを回
    転させる駆動信号を出力することを特徴とするステッピ
    ングモータ制御装置。
  2. 【請求項2】 ステッピングモータを低速回転させる第
    1の駆動信号発生手段、 前記ステッピングモータを高速回転させる第2の駆動信
    号発生手段、及び前記第1の駆動信号発生手段と前記第
    2の駆動信号発生手段を切換える制御手段を具備し、 前記制御手段は、前記ステッピングモータを低速回転か
    ら高速回転に切換えるとき、そのときの前記第1の駆動
    信号発生手段の状態番号をもとに前記ステッピングモー
    タの回転子が前記ステッピングモータの機械的安定位置
    の近傍に存在するか否かを判別し、そのとき前記ステッ
    ピングモータの回転子が機械的安定位置の近傍に存在す
    る場合は前記第2の駆動信号発生手段に指令を出力し、 前記制御手段からの指令が入力された前記第2の駆動信
    号発生手段は、前記ステッピングモータの回転方向にお
    ける次の機械的安定位置に前記ステッピングモータを回
    転させる駆動信号を出力することを特徴とするステッピ
    ングモータ制御装置。
  3. 【請求項3】 ステッピングモータを低速回転させる第
    1の駆動信号発生手段、 前記ステッピングモータを高速回転させる第2の駆動信
    号発生手段、及び前記第1の駆動信号発生手段と前記第
    2の駆動信号発生手段を切換える制御手段を具備し、 前記ステッピングモータを低速回転から高速回転に切換
    えるとき、前記制御手段が前記第1の駆動信号発生手段
    の出力する駆動信号の振幅に基づいて前記ステッピング
    モータの回転子が前記ステッピングモータの機械的安定
    位置の近傍に存在するか否かを判別する工程と、 前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位置の近
    傍に存在する場合には、前記制御手段が前記第2の駆動
    信号発生手段に指令を出力する工程と、 前記制御手段からの指令が入力された前記第2の駆動信
    号発生手段が、前記ステッピングモータの回転方向にお
    ける次の機械的安定位置に前記ステッピングモータを回
    転させる駆動信号を出力する工程とを有することを特徴
    とするステッピングモータ制御方法。
  4. 【請求項4】 ステッピングモータを低速回転させる第
    1の駆動信号発生手段、 前記ステッピングモータを高速回転させる第2の駆動信
    号発生手段、及び前記第1の駆動信号発生手段と前記第
    2の駆動信号発生手段を切換える制御手段を具備し、 前記ステッピングモータを低速回転から高速回転に切換
    えるとき、前記制御手段が前記第1の駆動信号発生手段
    が有する状態番号をもとに前記ステッピングモータの回
    転子が前記ステッピングモータの機械的安定位置の近傍
    に存在するか否かを判別する工程と、 前記ステッピングモータの回転子が機械的安定位置の近
    傍に存在する場合には、前記制御手段が前記第2の駆動
    信号発生手段に指令を出力する工程と、 前記制御手段からの指令が入力された前記第2の駆動信
    号発生手段が、前記ステッピングモータの回転方向にお
    ける次の機械的安定位置に前記ステッピングモータを回
    転させる駆動信号を出力する工程とを有することを特徴
    とするステッピングモータ制御方法。
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