JP3623943B2 - Abnormality detection device for stepping motor and stepping motor drive device - Google Patents
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Description
【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脱調やその兆候を検知するステッピングモータ用異常検知装置及び同装置を用いたステッピングモータ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステッピングモータはステッピングモータ駆動装置に回転指令パルスを入力すると、同装置からモータ電流が生成され、その結果、回転指令パルスに応じて回転するようになっている。ところが、過負荷である時や急激に回転速度を変化させた時には回転指令パルスに応じて回転せず、脱調という現象が生じる。
【0003】
従来のステッピングモータ駆動装置の中にはステッピングモータの回転角度を検知する回転角検知器を用いることを前提とし、ステッピングモータに脱調が生じないように制御する機能を有するものがある。同装置は、回転角検知器から出力された信号を通じてモータの現在の回転角度を監視する一方、回転指令パルスを通じてモータの現在の指令角度を監視し、両角度の偏差が零となるようにステッピングモータを制御する基本構成となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による場合、ステッピングモータをクローズドループ制御し、サーボモータと似通った形で駆動させていることから、回路構成が複雑になり、コスト高になるという本質的な欠点がある。特に、ステッピングモータの脱調を検知するために同モータの回転角度を監視している以上、ビット長の大きなカウンタ等が必要不可欠となり、これに伴って回路規模が大きくなり、装置の小型化及び低コスト化を図ることが非常に困難になっている。
【0005】
本発明は上記背景の下で創作されたものであり、その主たる目的とするところは、ステッピングモータの絶対的な回転角を監視することなく同モータの脱調やその兆候を簡便な構成で検知することを可能なステッピングモータ用異常検知装置及びステッピングモータ駆動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステッピングモータ用異常検知装置は、ステッピングモータの回転をパルス列に変換してパルス信号として出力するエンコーダと、前記パルス信号とステッピングモータの回転指令パルスとの間で同期がとれているか否かをステッピングモータの脱調の有無として判定する同期判定部と、同期判定部の判定結果を出力するための脱調警告出力部とを具備している。同期判定部については、パルス信号のパルス幅T1と回転指令パルスのパルス幅T2との比率K(=T2/T1)の変化を検知し、当該検知結果に基づいてパルス信号とステッピングモータの回転指令パルスとの間で同期がとれているか否かを判定する構成となっている。
【0007】
同期判定部については、例えば、パルス信号のパルスの立ち上がりと回転指令パルスに応じて作成される励磁シーケンスの励磁原点信号のパルスの立ち上がりとの間に入力される指令パルスのパルス数を計数し、当該計数値の変化を比率Kの変化として検知する構成のものを用いたり、パルス信号のパルスの立ち上がりと回転指令パルスに応じて作成される励磁シーケンスの励磁原点信号のパルスの立ち上がりとの間に入力される指令パルスのパルス数を計数し、当該計数値の変化を比率Kの変化として検知する構成のものを用いると良い。
【0008】
同装置には、より好ましくは、前記回転指令パルスのパルス幅T1と前記パルス信号のパルス幅T2との比率K(=T2/T1)が増加しているときにはステッピングモータに過負荷脱調の兆候があると判定する過負荷脱調兆候判定部と、過負荷脱調兆候判定部の判定結果を出力するための過負荷脱調警告出力部とを備えることが望ましい。また、前記回転指令パルスのパルス幅T1と前記パルス信号のパルス幅T2との比率K(=T2/T1)が周期的に増減しているときにはステッピングモータに過振動脱調の兆候があると判定する過振動脱調兆候判定部と、過振動脱調兆候判定部の判定結果を出力するための過振動脱調警告出力部とを備えることが望ましい。
【0009】
本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、上記エンコーダから出力されたパルス信号を入力するためのパルス信号入力部と、上記同期判定部と、同期判定部により同期がとれていないと判定されたときにはステッピングモータを停止させる機能を有したモータ制御部とを具備している。
【0010】
より好ましくは、前記同期判定部の判定結果を出力するための警告出力部を備えるようにすることが望ましい。
【0011】
本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、上記パルス信号入力部と、上記同期判定部と、上記過負荷脱調兆候判定部と、過負荷脱調兆候判定部によりステッピングモータに過負荷脱調の兆候があると判定されたときには過負荷脱調が生じないようにステッピングモータの電流制御値及び/又は回転速度指令値を補正する機能を有したモータ制御部とを具備している。
【0012】
より好ましくは、少なくとも前記同期判定部の判定結果を出力するための警告出力部を備えるようにすることが望ましい。
【0013】
本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、上記パルス信号入力部と、上記同期判定部と、上記過振動脱調兆候判定部と、振動脱調兆候判定部によりステッピングモータに過振動脱調の兆候があると判定されたときには過振動脱調が生じないようにステッピングモータの電流制御値及び/又は回転速度指令値を補正する機能を有するモータ制御部とを具備している。
【0014】
より好ましくは、少なくとも前記同期判定部の判定結果を出力するための警告出力部を備えるようにすることが望ましい。
【0015】
本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、上記ステッピングモータ用異常検知装置の脱調警告出力部から出力された同期判定部の判定結果を入力するための脱調警告入力部と、前記同期判定部により同期がとれていないと判定されたときにはステッピングモータを停止させる機能を有したモータ制御部とを具備している。
【0016】
より好ましくは、前記同期判定部の判定結果を出力するための警告出力部を備えるようにすることが望ましい。
【0017】
本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、上記ステッピングモータ用異常検知装置の過振動脱調警告出力部の判定結果を入力するための過振動脱調警告入力部と、過振動脱調兆候判定部によりステッピングモータに過振動脱調の兆候があると判定されたときには過振動脱調が生じないようにステッピングモータの電流制御値及び/又は回転速度指令値を補正する機能を有したモータ制御部とを具備している。
【0018】
より好ましくは、少なくとも前記同期判定部の判定結果を出力するための警告出力部を備えるようにすることが望ましい。
【0019】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1はステッピングモータ駆動装置及びステッピングモータ用異常検知装置の構成図、図2は同装置によりステッピングモータの脱調の有無を検知することができる原理を説明するための図であって回転指令パルスとパルス信号のタイミングチャート、図3は同装置によりステッピングモータの過負荷脱調の兆候を検知することができる原理を説明するための図であってパルス信号の波形図、図4は同装置によりステッピングモータの過振動脱調の兆候を検知することができる原理を説明するための図であってパルス信号の波形図、図5はステッピングモータ駆動装置の同期判定部のブロック図、図6は同同期判定部の各種信号のタイミングチャート、図7は同同期判定部の変形例を示したブロック図、図8は同同期判定部の各種信号のタイミングチャート、図9は同装置の判定部及び信号処理部のブロック図、図10はステッピングモータ駆動装置及びステッピングモータ用異常検知装置の別の実施形態を説明するための構成図である。
【0020】
ここに掲げるステッピングモータ駆動装置Aは、入力された回転指令パルスaに応じてステッピングモータBを駆動させる装置であって、入力された商用交流を直流に変換してモータ電流を生成する電源回路10と、電源回路10から出力されたモータ電流を調節するモータ出力電流制御回路20と、モータ出力電流制御回路20を通じて入力されたモータ電流を各相毎にスイッチングして各相電流に生成するバイポーラスイッチング素子群であるモータ駆動回路30と、回転指令パルスaに応じてモータ出力電流制御回路20及びモータ駆動回路30を制御するモータ制御部40とを有した基本構成となっている。
【0021】
モータ制御部40は、ステッピングモータBを回転指令パルスaに応じて回転させるために回転指令パルスaを所定の励磁シーケンスに基づいて相分配した相励磁信号dを生成してモータ駆動回路30に出力するとともに、励磁シーケンスがリセット位置に戻ったことを示す励磁原点信号e(5相ステッピングモータであるときには回転指令パルスaのパルスが20個(ハーフステップ駆動時)又は10個(フルステップ駆動時)入力される度に1つのパルスを出力する信号:図6参照)を生成する励磁シーケンス制御部41と、励磁原点信号eの周期を検知して回転指令パルスaに含まれる速度指令値vを求めるとともに、ステッピングモータBの中速度領域付近の過大なトルク出力を抑えるために当該速度指令値vに対応した最適な電流制御値に求める信号処理部42(これの詳しい構成については後述する)と、信号処理部42により求められた最適な電流制御値に応じてモータ出力電流制御回路20を制御するための制御信号を生成する制御信号生成部43とを有した構成となっている。
【0022】
ステッピングモータ駆動装置Aにおいては、ステッピングモータBの相対回転角をパルス列に変換してパルス信号bとして出力するエンコーダ200を使用することが前提になっている。
【0023】
ここではエンコーダ200として光学式のものを用いている。エンコーダ200は、図示されていないが、ステッピングモータBのシャフトに連結されており且つ面上に円周に沿って複数のスリットが形成された円盤と、円盤上に対向して配置されており且つスリットに向けて光を照射する発光素子と、発光素子の対向位置に配置されており且つスリットを通過した発光素子の光を受光する受光素子とを有している。パルス信号bは受光素子から出力された信号である。即ち、ステッピングモータBと共に円盤が回転すると、発光素子から出力された光が円盤で遮蔽されたりスリットを通過することから、パルス信号bのパルス幅及び周期は、ステッピングモータBの回転速度に応じて変化することになる。
【0024】
ステッピングモータ駆動装置Aは、上記した基本構成に後述する構成部が新たに追加されることにより、エンコーダ200から出力されたパルス信号b及び回転指令パルスaに基づいてステッピングモータBの脱調及びその兆候(ここでは過負荷脱調兆候と過振動脱調兆候との2種類)の有無を判定する機能と、ステッピングモータBが脱調したと判定されたときにはステッピングモータBを停止させる一方、脱調の兆候があると判定されたときには、当該脱調が生じないようにステッピングモータBを制御する機能とを有している。
【0025】
ここでいう過負荷脱調兆候とは、ステッピングモータBに定格トルク以上の負荷トルクが加わり、当該負荷トルクの時間的な変動を原因として生じる脱調の兆候をいい、過振動脱調兆候とは、ステッピングモータBの固有振動が発生し、当該振動の時間的な変動を原因として生じる脱調の兆候をいう。
【0026】
ステッピングモータ駆動装置Aの詳細な構成を説明する前に、同装置によりステッピングモータBの脱調、過負荷脱調兆候及び過振動脱調兆候の有無を判定することができる原理について図2乃至図4を参照して説明する。
【0027】
ステッピングモータBが正常に動作しているときには、ステッピングモータBの回転角が回転指令パルスaに応じて正確に変化する。このことから、図2に示すように回転指令パルスaとパルス信号bとは両信号の間で同期が保たれ、位相差T3(回転指令パルスaの立ち上がりからパルス信号bの立ち上がりまでの時間)と位相差T4(パルス信号bの立ち上がりから次の回転指令パルスaの立ち上がりまでの時間)との比率Lについては常に一定となる。また、回転指令パルスaのパルス幅T1とパルス信号bのパルス幅T2との比率K(=T2/T1)についても常に一定となる。
【0028】
ところが、ステッピングモータBが脱調すると、ステッピングモータBの回転角が回転指令パルスaに応じて変化しないことから、位相差T3及び位相差T4が変化し、これに伴って比率Lに変化が現われる。ただ、ステッピングモータBが脱調したときには、その性質上、位相差T3、位相差T4のいずれか一方だけが変化するということはない。よって、位相差T3、位相差T4のいずれか一方だけを常時検知することによりステッピングモータBが脱調したか否かを判定することが可能になる。
【0029】
ステッピングモータBが脱調していないが、ステッピングモータBに定格トルク以上の負荷トルクが加わった場合、これに伴って図3に示すようにパルス信号bのパルス幅T2が大きくなり、比率Kが変化して増加する。回転指令パルスaの周波数が低下したときも、パルス信号bのパルス幅T2が大きくなり同一の現象が現われるものの、回転指令パルスaのパルス幅T1も同時に大きくなるので、比率Kに変化は現われない。よって、比率Kの増加を常時検知することによりステッピングモータBに過負荷脱調の兆候の有無を判定することが可能になる。比率Kの変化量にはステッピングモータBに定格トルク以上に加わったときの負荷トルクの変動の大きさに概ね対応している。
【0030】
一方、ステッピングモータBが脱調していないが、その負荷全体のイナーシャとの関連で同モータに固有振動が発生した場合、図4に示すようにパルス信号bのパルス幅T2が周期的に増減し、これに伴って比率Kが変化して周期的に増減する。回転指令パルスaの周波数が変化したときも、パルス信号bのパルス幅T2が周期的に増減し同一の現象が現われるものの、回転指令パルスaのパルス幅T1も同時に変化するので、比率Kに変化は現われない。よって、比率Kの周期的な増減を常時検知することによりステッピングモータBに過振動脱調の兆候の有無を判定することが可能になる。比率Kの変化量やその変化の周波数はステッピングモータBの振動の大きさやその周波数に概ね対応している。
【0031】
ステッピングモータ駆動装置Aは、図1に示されているようにステッピングモータBの相対回転角をパルス列に変換するエンコーダ200から出力されたパルス信号bを入力するためのパルス信号入力部90と、パルス信号bと回転指令パルスaの間で同期がとれているか否かをステッピングモータBの脱調の有無として判定する同期判定部50と、回転指令パルスaのパルス幅T1とパルス信号bのパルス幅T2との比率Kを検知するとともにこれが増加又は周期的に増減しているときにはステッピングモータBに過負荷脱調又は過振動脱調の兆候があると判定する判定部70と、同期判定部50及び判定部70の判定結果を出力するための警告出力部80とを具備している。
【0032】
なお、判定部70において、ステッピングモータBの過負荷脱調の兆候の判定を行う機能を有する部分を過負荷脱調兆候判定部71として表す一方、ステッピングモータBの過振動脱調の兆候の判定を行う機能を有する部分を過振動脱調兆候判定部72として表している。同様に、警告出力部80において、同期判定部50、過負荷脱調兆候判定部71、過振動脱調兆候判定部72の各判定結果を出力するための各機能を脱調警告出力部81、過負荷脱調警告出力部82、過振動脱調警告出力部83として各々表している。
【0033】
更に、モータ制御部40の信号処理部42には以下の機能が新たに追加されている。即ち、同期判定部50により同期がとれていないと判定されたときにはステッピングモータBを停止させる機能と、過負荷脱調兆候判定部71又は過振動脱調兆候判定部72によりステッピングモータBに過負荷脱調又は過振動脱調の兆候があると判定されたときには過負荷脱調又は過振動脱調が生じないようにステッピングモータBの電流制御値を補正する機能とを有している。
【0034】
以下、ステッピングモータ駆動装置Aの上記構成について詳しく説明する。
【0035】
パルス信号入力部90はエンコーダ200と接続するための端子である。エンコーダ200のパルス信号bはパルス信号入力部90を通じて入力され、同期判定部50に導かれるようになっている。
【0036】
同期判定部50については、図2に示すようにパルス信号bと回転指令パルスaとの間で同期がとれているか否かをステッピングモータBの脱調の有無として判定するに当たり、両信号を比較し、基準クロックをカウントして位相差T3又は位相差T4を計測し、計測された位相差T3等の変化を検知するという構成のものを用いるのが一般的である。しかし、ここでは脱調を検出することが必要なモータの位置ズレの精度は1指令パルス分で十分であることに着目し、以下のような簡単な回路構成のものを用いている。
【0037】
即ち、図6に示されているようにパルス信号bの代わりに周期信号cを用いる一方、回転指令パルスaの代わりに励磁原点信号eを用いて、両信号を比較し、パルス信号bの立ち上がりから励磁原点信号eの立ち上がりまでの時間である位相差T3’を、回転指令パルスaの入力パルス数として計測し、位相差T3’の変化を検知するようにしている。
【0038】
上述したように周期信号cはパルス信号bの立ち上がりに同期した信号である一方、励磁原点信号eは、励磁シーケンス回路部41において回転指令パルスaが入力される毎に順次進む励磁シーケンスの現在のステップがリセット位置に戻ったことを示す信号である。よって、ステッピングモータBの脱調の検知精度の点については別として、位相差T3の変化を検知する代わりに位相差T3’を検知するようにしても何ら問題がない。
【0039】
具体的には図5に示す構成となっている。即ち、図6に示すようにパルス信号bの立ち上がりに同期した周期信号cを生成するエッジ検出部51と、周期信号cの立ち上がりでセットする一方、励磁原点信号eの立ち上がりによりリセットするRS型のF/F52と、F/F52の出力信号がアクティブである期間中の回転指令パルスaを計数するカウンタ53と、周期信号cがアクティブとなる度にカウンタの53の計数値をラッチするレジスタ54と、カウンタ53の出力値とレジスタ54の出力値とを比較するとともにこの比較結果を信号fとして出力する比較器55とを有した構成となっている。
【0040】
このように周期信号cと励磁原点信号eとの間の位相差T3’がカウンタの53の計数値として順次計測され、この計数値がレジスタ54に順次転送される。最初の位相差T3’を示すレジスタ54の出力値をCaとし、次の位相差T3’を示すカウンタ53の出力値をCbとすると、比較器55によりCaとCbとの大小比較が行われる。Ca=Cbであるときには、比較器55からLレベルの信号fが出力される一方、Ca≠Cbであるときには、比較器55からHレベルの信号fが出力される。
【0041】
同期判定部50から出力される信号fがLレベルであるときには、位相差T3’(又は位相差T3)に変化がなく、パルス信号bと回転指令パルスaとの間で同期がとれている状態であり、ステッピングモータBが脱調していないことを意味する一方、信号fがHレベルであるときには、位相差T3’(又は位相差T3)に変化が現われ、パルス信号bと回転指令パルスaとの間で同期がとれていない状態であり、ステッピングモータBが脱調したことを意味することになる。
【0042】
もっとも、脱調検出の精度は若干落ちるものの、同期判定部50の代わりに図7に示すような簡便な回路構成のものを用いてもかまわない。
【0043】
同期判定部50’は、図8に示すようにパルス信号bの立ち上がりに同期した周期信号cを生成するエッジ検出部51と、周期信号cが立ち上がる度に励磁原点信号eの計数を開始するカウンタ53’と、周期信号cがアクティブとなる度にカウンタの53’の計数値をラッチするレジスタ54と、カウンタ53’の出力値とレジスタ54’の出力値とを比較するとともにこの比較結果を信号fとして出力する比較器55とを有した構成となっている。
【0044】
即ち、周期信号cの周期を示す期間T5がカウンタの53’の計数値として順次計測され、この計数値がレジスタ54’に順次転送される。最初の期間T5を示すレジスタ54’の出力値をCaとし、次の期間T5’を示すカウンタ53’の出力値をCbとすると、比較器55によりCaとCbとの大小比較が行われる。Ca=Cbであるときには比較器55からLレベルの信号fが出力される一方、Ca≠Cbであるときには比較器55からHレベルの信号fが出力される。
【0045】
同期判定部50’から出力される信号fがLレベルであるときには、期間T5に変化がなくパルス信号bと回転指令パルスaとの間で同期がとれている状態であり、ステッピングモータBが脱調していないことを意味する一方、信号fがHレベルであるときには、期間T5に変化が現われパルス信号bと回転指令パルスaとの間で同期がとれていない状態であり、ステッピングモータBが脱調したことを意味する。
【0046】
このような同期判定部50’により、期間T5の変化によりステッピングモータBの脱調の有無を判定することができるのは、パルス信号bの周期間に入る指令パルス信号aのパルス数がモータの回転速度に関係なく一定であるということに基づいている。
【0047】
判定部70は、図9に示すようにパルス信号bが入力されており且つ同信号が入力される度にパルス幅T2を検知するパルス幅データ生成部1と、励磁原点信号eが入力されており且つ同信号が入力される度にその周期を速度指令値vとして検知する速度指令生成部2と、パルス幅データ生成部1により検知されたパルス幅T2のデータを順次ラッチするレジスタ群3と、速度指令生成部2により検知された速度指令値vのデータを順次ラッチするレジスタ群4と、パルス幅T及び速度指令値vの時間的な変化と過負荷脱調及び過振動脱調の兆候の有無との対応関係の全ての組み合わせがデータテーブル(第1のデータベースとする)として予め記録されており且つレジスタ群3、4にラッチされた両データ群が入力アドレスに導かれたメモリ5とを有しており、メモリ5から読み出されたデータに含まれる上位ビットデータ(過負荷脱調及び過振動脱調の兆候の有無を示すデータ)を信号g、hとして出力する基本構成となっている。
【0048】
過負荷脱調又は過振動脱調の兆候の有無を判定するには、回転指令パルスaのパルス幅T1とパルス信号bのパルス幅T2との比率Kの増加又は周期的な変動を検知することが必要であることは上記した。判定部70においては、上記したように回転指令パルスaのパルス幅T1の代わりに、回転指令パルスaに含まれる速度指令値v(ここでは励磁原点信号eの周期)を用いている。しかも比率Kを演算で求めるに当たり、比率Kの増加又は周期的な増減を直接に検知する形態をとっておらず、レジスタ群3、4にラッチされたパルス幅T、速度指令値vの時間的な変化の過程を示す各情報をもとにメモリ5をアクセスするという方法により、過負荷脱調、過振動脱調の兆候の有無を示すビットデータを得るようにしている。
【0049】
即ち、レジスタ群4には回転指令パルスaに含まれる速度指令値v(回転指令パルスaのパルス幅T1に対応する)の時間的な変化の過程を示す情報(情報1とする)がラッチされている一方、レジスタ群3にはパルス信号bのパルス幅T2の時間的な変化の過程を示す情報(情報2とする)がラッチされている。
【0050】
回転指令パルスaに含まれる速度指令値v及びパルス信号bのパルス幅T2にいずれも時間的な変化がないときには、情報1に含まれる各速度指令値vのデータが同一である一方、情報2に含まれる各パルス幅T2も同一となっており、このときにはメモリ5から過負荷脱調及び過振動脱調の兆候がないことを示すビットデータが読み出されるようになっている。
【0051】
また、回転指令パルスaに含まれる速度指令値vに対してパルス信号bのパルス幅T2が時間的に変化して増加したときには、情報1に含まれる各速度指令値vが同一であるか又は変化するのに対して、情報2に含まれる各パルス幅T2が大きく増加することになり、このときにはメモリ5から過負荷脱調の兆候があることを示すビットデータが読み出されるようになっている。
【0052】
一方、回転指令パルスaに含まれる速度指令値vに対してパルス信号bのパルス幅T2が周期的に増減したときには、情報1に含まれる各速度指令値vが同一であるか又は変化するのに対して、情報2に含まれる各パルス幅T2が周期的に増減することから、このときにはメモリ5から過振動脱調の兆候があることを示すビットデータが読み出されるようになっている。
【0053】
このようにしてメモリ5から読み出されたビットデータが信号g、hであり、信号gは過負荷脱調の兆候の有無の判定結果を示す一方、信号hは過振動脱調の兆候の有無の判定結果を示している。
【0054】
判定部70のメモリ5には、第1のデータベースに加えて、パルス幅T及び速度指令値vの時間的な変化と過負荷脱調又は過振動脱調の兆候時に過負荷脱調又は過振動脱調を生じさせないために必要な電流制御値に関する補正情報との対応関係の全ての組み合わせがデータベース(第2のデータベースとする)として予め記録されている。第2のデータベースは信号処理部42で使用される。即ち、メモリ5は判定部70と信号処理部42との間で共用されている。
【0055】
信号処理部42は、ステッピングモータBの中速度領域付近の過大なトルク出力を抑えるために電流設定値及び速度指令値vと最適な電流制御値との対応関係の全ての組み合わせがデータベースとして予め記録されており且つ電流設定値のデータ及び速度指令生成部2から出力された速度指令値vのデータが入力アドレスに導かれたメモリ7と、第2のデータベースが予め記録されており且つレジスタ群3、4の各出力データが入力アドレスに導かれたメモリ5と、メモリ7から読み出されたデータとメモリ5から読み出された補正情報を示すデータとを減算しこれを補正された最適な電流制御値として制御信号生成部43に出力する減算器8と、減算器8と制御信号生成部43との間に設けられたリセット回路9とを有した構成となっている。リセット回路9は、信号hがHレベルであるときにのみ制御信号生成部43に入力される最適な電流制御値がリセットされ、これでステッピングモータBが停止するようになっている。
【0056】
メモリ7から読み出される最適な電流制御値は、電流設定値や現在の速度指令値vに応じて変化するものであり、これに基づいてモータ出力電流制御回路20を通じてモータ電流が制御されるようになっている。よって、ステッピングモータBが中速度領域付近に達しても過大なトルク出力が抑えられ、低速度領域から高速度領域にかけておよそ均一な出力トルクが得られ、ステッピングモータ駆動装置AやステッピングモータBの発熱量が抑えられる。
【0057】
ステッピングモータBの動作中において同期判定部50によりステッピングモータBが脱調したと判定されたときには、同期判定部50から出力された信号fを通じてリセット回路9が動作する。リセット回路9が動作すると、メモリ7等の動作に関係なく、制御信号生成部43に入力される電流設定値がリセットされ、これに伴って電源回路10から出力されたモータ電流がモータ出力電流制御回路20により遮断される。モータ駆動回路30にモータ電流が供給されないので、ステッピングモータBは停止する。
【0058】
また、同期判定部50によりステッピングモータBが脱調したと判定されないときであっても、過負荷脱調又は過振動脱調の兆候があるときには、メモリ5からレジスタ群4の情報1及びレジスタ群3の情報2に対応した電流制御値に関する補正情報が出力される。すると、メモリ7から出力された最適な電流制御値が減算器8でもってメモリ70から出力された補正情報により補正され、補正された後の最適な電流制御値に基づいてモータ出力電流制御回路20でモータ電流が調節される。これにより過負荷脱調又は過振動脱調の発生が抑止される。
【0059】
信号処理部42においては、過負荷脱調又は過振動脱調の発生を抑止するに当たり、回転指令パルスaのパルス幅T1とパルス信号bのパルス幅T2との比率K(=T2/T1)を一定にするするためのファジィ推論を行い、この推論結果に基づいてモータ電流を制御するというファジイ制御が採用されている。ファジィ推論の前件部については、レジスタ群3、4にラッチされた情報1、2とする一方、後件部については電流制御値に関する補正情報にしている。ファジィ推論の入力値と出力値との全ての組み合わせを予め求め、これをメモリ5に予め記録するようにしている。
【0060】
信号処理部42において上記のようなファジィ制御が行われているので、過負荷脱調の兆候があるときには、モータ電流が負荷トルクの変動の大きさに応じて増加する一方、過振動脱調の兆候があるとときには、ステッピングモータBの振動の大きさに応じてモータ電流が減少する。よって、ステッピングモータBの動作中において過負荷脱調又は過振動脱調の兆候が現われても、大きな過負荷や過振動でない限り、時間の経過とともに解消され、結果として、過負荷脱調又は過振動脱調の発生が抑止される。
【0061】
ここでは、過負荷脱調又は過振動脱調の兆候が現われたときにメモリ7から出力された最適な電流制御値を、回転指令パルスaのパルス幅T1とパルス信号bのパルス幅T2との比率K(=T2/T1)が一定になるように補正するという形をとったが、この代わりに又はこれと同時にステッピングモータBの回転速度指令値を補正するようにしても良い。
【0062】
この場合の回転速度指令値の補正の方法については上記した電流制御値の場合と全く同様である。即ち、過負荷脱調又は過振動脱調の兆候が現われたときにメモリ7から出力される回転速度指令値に関する補正情報に基づいて励磁シーケンス制御部41を制御し、相励磁信号dの周波数を調節するようにする。特に過振動脱調の兆候があるときには、これを効果的に抑えることができるので、この点でメリットがある。
【0063】
警告出力部80には同期判定部50の判定結果を示す信号f,過負荷脱調兆候判定部71の判定結果を示す信号g、過振動脱調兆候過振動脱調兆候判定部72の判定結果を示す信号hが入力されている。警告出力部80はこれらの信号を外部出力するための端子や発光素子等を点灯させる回路である。信号f又は信号gがアクティブ(過負荷脱調又は過振動脱調の兆候が有ることを示す)になった後に信号fがアクティブ(脱調したことを示す)になったときは、図外のリセットスイッチ等がオンにされない限り、これらの信号の外部出力を維持するようになっている。
【0064】
上記のように構成されたステッピングモータ駆動装置Aによる場合、エンコーダ200からパルス信号bが入力されており、これを用いてステッピングモータBが脱調しないように制御を行っているものの、ステッピングモータBの絶対的な回転角を監視している訳ではないので、この点で従来装置のようなクローズドループ制御とは言えない。特にステッピングモータBの絶対的な回転角を監視することがない以上、従来装置とは異なりビット長いの大きなカウンタ等が不要である。このことから、ファジィ制御を行うに当たりメモリを用いた点も含めて、従来装置に比べて回路規模が小さくなっており、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能になった。
【0065】
また、ステッピングモータBの脱調の発生を抑止するに当たり、過負荷脱調又は過振動脱調の兆候の有無を判定し、その種類に応じた適切な制御を行うようになっているので、従来装置に比べてステッピングモータBが脱調する割合が少なくなった。しかもステッピングモータBが脱調すると、その旨が脱調警告出力部81を通じて外部出力されるとともに、同モータが直ぐに停止するようになっているので、そのロータの回転角のズレにより生じ得る負荷側の影響を最小限に抑えることが可能になった。この場合、ステッピングモータBを再び駆動させる際、脱調をするに至った原因を排除することが必要になるが、脱負荷脱調警告出力部82又は過振動脱調警告出力部83を通じて脱調の種類が容易に判ることから、必要な対応策を速やかにとることができる。これらの点で従来装置に比べて装置の高性能化を図ることも可能になった。
【0066】
図1に示されているようにステッピングモータ駆動装置Aの同期判定部50、警告部70及び警告出力部80については、エンコーダ200とともにステッピング用異常検知装置Cの構成部となっている。即ち、ステッピング用異常検知装置Cの主要部がステッピングモータ駆動装置Aに含まれる形になっている。このような形態ではなく図10に示すように両装置を全く切り離すような形態をとってもかまわない。この場合の両装置の構成は以下のようになる。
【0067】
ステッピング用異常検知装置C’は、エンコーダ200、同期判定部50、判定部70及び警告出力部80を有する基本構成となっており、ステッピングモータBに取り付けるようにしても良いし外付けするようにしても良い。ただ、同装置には励磁シーケンス制御部41が含められていないので、同装置の判定部70には回転指令パルスaから励磁原点信号eを生成する機能を付加することが必要になる。
【0068】
一方、ステッピングモータ駆動装置A’には、図1に示す装置とは異なり同期判定部50、判定部70及び警告出力部80が備えられておらず、その代わりにステッピング用異常検知装置C’の脱調警告出力部81、過負荷脱調警告出力部82、過振動脱調警告出力部83から出力された信号f、信号g、信号hを各々入力するための端子である脱調警告入力部100、過負荷脱調警告入力部110、過振動脱調警告入力部120が備えられている。
【0069】
図10に示すステッピングモータ駆動装置A’であっても図1に示す場合と全く同一の動作となり、同様な効果を奏することになる。
【0070】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項1、2及び3に係るステッピングモータ用異常検知装置による場合、エンコーダから出力されたパルス信号とステッピングモータの回転指令パルスとの間で同期がとれているか否かによりステッピングモータの脱調の有無を判定する構成となっているので、従来例による場合とは異なり、ビット長の大きなカウンタ等が不要となる。これに伴って、回路規模が小さくなり、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能になる。
【0071】
また、ステッピングモータの脱調の有無を判定するとともに当該判定結果を出力する構成となっているので、ステッピングモータが脱調してそのロータの回転角のズレにより生じ得る負荷側の影響を最小限に抑えることができ、装置の高性能化も図ることが可能になる。
【0072】
本発明の請求項4に係るステッピングモータ用異常検知装置による場合、ステッピングモータの過負荷脱調の兆候の有無を判定するとともに当該判定結果を出力する構成となっているので、請求項1、2及び3の効果に加えて、ステッピングモータが脱調してもその種類が容易に判り、過負荷脱調時に必要とされる対応策を速やかにとることができ、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【0073】
本発明の請求項5に係るステッピングモータ用異常検知装置による場合、ステッピングモータの過振動脱調の兆候の有無を判定するとともに当該判定結果を出力する構成となっているので、請求項1に効果に加えて、ステッピングモータが脱調してもその種類が容易に判り、過振動脱調時に必要とされる対応策を速やかにとることができ、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【0074】
本発明の請求項6に係るステッピングモータ駆動装置による場合、エンコーダから出力されたパルス信号とステッピングモータの回転指令パルスとの間で同期がとれているか否かによりステッピングモータの脱調の有無を判定する構成となっているので、従来例による場合とは異なり、ステッピングモータの絶対的な回転角を監視することが不要であり、ビット長の大きなカウンタ等も不要となる。これに伴って、回路規模が小さくなり、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能になる。
【0075】
また、ステッピングモータの脱調の有無を判定するとともに脱調時にはステッピングモータを停止させる構成なっているので、ステッピングモータが脱調してそのロータの回転角のズレにより生じ得る負荷側の影響を最小限に抑えることができ、装置の高性能化も図ることが可能になる。
【0076】
本発明の請求項7に係るステッピングモータ駆動装置による場合、エンコーダから出力されたパルス信号とステッピングモータの回転指令パルスとの間で同期がとれているか否かによりステッピングモータの脱調の有無を判定する構成となっているので、請求項6と同一の効果を奏する。また、ステッピングモータの過負荷脱調の兆候の有無を判定するとともに過負荷脱調の兆候が現われたときに過負荷脱調が生じないように制御する構成となっているので、従来装置に比べてステッピングモータが脱調する割合を少なくすることができ、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【0077】
本発明の請求項8に係るステッピングモータ駆動装置による場合、エンコーダから出力されたパルス信号とステッピングモータの回転指令パルスとの間で同期がとれているか否かによりステッピングモータの脱調の有無を判定する構成となっているので、請求項6と同一の効果を奏する。また、ステッピングモータの過振動脱調の兆候の有無を判定するとともに過振動脱調の兆候が現われたときに過振動脱調が生じないように制御する構成となっているので、従来装置に比べてステッピングモータが脱調する割合を少なくすることができ、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【0078】
本発明の請求項9に係るステッピングモータ駆動装置による場合、ステッピングモータの脱調の有無の判定結果を出力する構成となっているので、請求項7又は8の効果に加えて、ステッピングモータが脱調してそのロータの回転角のズレにより生じ得る負荷側の影響を最小限に抑えることができ、装置の高性能化も図ることが可能になる。
【0079】
本発明の請求項10に係るステッピングモータ駆動装置による場合、ステッピングモータの脱調時にはステッピングモータを停止させる構成なっているので、ステッピングモータが脱調してそのロータの回転角のズレにより生じ得る負荷側の影響を最小限に抑えることができ、装置の高性能化も図ることが可能になる。
【0080】
本発明の請求項11に係るステッピングモータ駆動装置による場合、ステッピングモータに過負荷脱調の兆候が現われたときに過負荷脱調が生じないように制御する構成となっているので、従来装置に比べてステッピングモータが脱調する割合を少なくすることができ、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【0081】
本発明の請求項12に係るステッピングモータ駆動装置による場合、ステッピングモータに過振動脱調の兆候が現われたときに過振動脱調が生じないように制御する構成となっているので、従来装置に比べてステッピングモータが脱調する割合を少なくすることができ、この点で装置の高性能化を図ることが可能になる。
【0082】
本発明の請求項13に係るステッピングモータ駆動装置による場合、ステッピングモータの脱調の有無の判定結果を出力する構成となっているので、請求項10、11又は12の効果に加えて、ステッピングモータが脱調してそのロータの回転角のズレにより生じ得る負荷側の影響を最小限に抑えることができ、この点で装置の高性能化も図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するための図であって、ステッピングモータ駆動装置及びステッピングモータ用異常検知装置の構成図である。
【図2】同装置によりステッピングモータの脱調の有無を検知することができる原理を説明するための図であって回転指令パルスとパルス信号のタイミングチャートである。
【図3】同装置によりステッピングモータの過負荷脱調の兆候を検知することができる原理を説明するための図であってパルス信号の波形図である。
【図4】同装置によりステッピングモータの過振動脱調の兆候を検知することができる原理を説明するための図であってパルス信号の波形図である。
【図5】ステッピングモータ駆動装置の同期判定部のブロック図である。
【図6】同装置の同期判定部の各種信号のタイミングチャートである。
【図7】同装置の同期判定部の変形例を示したブロック図である。
【図8】同装置の同期判定部の各種信号のタイミングチャートである。
【図9】同装置の判定部及び信号処理部のブロック図である。
【図10】ステッピングモータ駆動装置及びステッピングモータ用異常検知装置の別の実施形態を説明するための構成図である。
【符号の説明】
A ステッピングモータ駆動装置
a 回転指令パルス
b パルス信号
40 モータ制御部
50 同期判定部
60 判定部
70 警告出力部
90 パルス信号入力部
B ステッピングモータ
200 エンコーダ
C ステッピングモータ用異常検知装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stepping motor abnormality detection device for detecting stepping motor step-out and signs thereof, and a stepping motor driving device using the device.
[0002]
[Prior art]
When the rotation command pulse is input to the stepping motor driving device, the stepping motor generates a motor current from the device, and as a result, rotates in accordance with the rotation command pulse. However, when an overload occurs or when the rotational speed is suddenly changed, the motor does not rotate in response to the rotation command pulse, and a phenomenon of step-out occurs.
[0003]
Some conventional stepping motor driving devices have a function of controlling the stepping motor so as not to step out on the assumption that a rotation angle detector that detects the rotation angle of the stepping motor is used. The device monitors the current rotation angle of the motor through a signal output from the rotation angle detector, while monitoring the current command angle of the motor through a rotation command pulse, and performs stepping so that the deviation between both angles becomes zero. It has a basic configuration for controlling the motor.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above conventional example, the stepping motor is closed-loop controlled and driven in a manner similar to that of the servo motor, so that there is an essential drawback that the circuit configuration becomes complicated and the cost is increased. In particular, since the rotation angle of the stepping motor is monitored in order to detect the stepping motor, a counter with a large bit length becomes indispensable, which increases the circuit scale, reduces the size of the device, and It has become very difficult to reduce costs.
[0005]
The present invention was created under the above background, and its main purpose is to detect step-out of the motor and its signs with a simple configuration without monitoring the absolute rotation angle of the stepping motor. An object of the present invention is to provide an abnormality detection device for a stepping motor and a stepping motor drive device that can be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An abnormality detection device for a stepping motor according to the present invention includes: an encoder that converts rotation of a stepping motor into a pulse train and outputs the pulse signal; and whether the pulse signal and a rotation command pulse of the stepping motor are synchronized. A synchronization determination unit that determines whether or not the stepping motor is out of step, and a step-out warning output unit for outputting the determination result of the synchronization determination unit.The synchronization determination unit detects a change in the ratio K (= T2 / T1) between the pulse width T1 of the pulse signal and the pulse width T2 of the rotation command pulse, and based on the detection result, the rotation signal of the pulse signal and the stepping motor is detected. It is configured to determine whether or not synchronization is achieved with the pulse.
[0007]
About the synchronization judgment partFor example, the number of command pulses input between the rise of the pulse of the pulse signal and the rise of the excitation origin signal pulse of the excitation sequence created according to the rotation command pulse is counted, and the change in the count value is calculated. A command pulse that is detected as a change in the ratio K is used, or a command pulse that is input between the rising edge of the pulse signal pulse and the rising edge of the excitation origin signal pulse in the excitation sequence that is created according to the rotation command pulse. A configuration in which the number of pulses is counted and a change in the count value is detected as a change in the ratio K may be used.
[0008]
More preferably, in the apparatus, when the ratio K (= T2 / T1) between the pulse width T1 of the rotation command pulse and the pulse width T2 of the pulse signal is increased, the stepping motor is informed of an overload step-out. It is desirable to include an overload step-out sign determination unit that determines that there is an overload, and an overload step-out warning output unit that outputs the determination result of the overload step-out sign determination unit. Further, when the ratio K (= T2 / T1) between the pulse width T1 of the rotation command pulse and the pulse width T2 of the pulse signal is periodically increased or decreased, it is determined that the stepping motor has an indication of excessive vibration step-out. It is desirable to include an over-vibration step-out sign determination unit that performs an over-vibration step-out warning determination unit that outputs a determination result of the over-vibration step-out sign determination unit.
[0009]
The stepping motor driving apparatus according to the present invention is configured to perform stepping when the pulse signal input unit for inputting the pulse signal output from the encoder, the synchronization determination unit, and the synchronization determination unit determines that synchronization is not established. And a motor control unit having a function of stopping the motor.
[0010]
More preferably, it is desirable to provide a warning output unit for outputting the determination result of the synchronization determination unit.
[0011]
A stepping motor driving apparatus according to the present invention is provided with an indication of an overload step-out in a stepping motor by the pulse signal input unit, the synchronization determination unit, the overload step-out sign determination unit, and the overload step-out sign determination unit. A motor control unit having a function of correcting the current control value and / or the rotational speed command value of the stepping motor so as not to cause an overload step-out.
[0012]
More preferably, it is desirable to provide at least a warning output unit for outputting the determination result of the synchronization determination unit.
[0013]
In the stepping motor driving apparatus according to the present invention, the pulse signal input unit, the synchronization determination unit, the over-vibration out-of-step sign determination unit, and the vibration out-of-step sign determination unit have a sign of over-vibration out-of-step. A motor control unit having a function of correcting the current control value and / or the rotational speed command value of the stepping motor so as not to cause over-vibration step-out when it is determined to be present.
[0014]
More preferably, it is desirable to provide at least a warning output unit for outputting the determination result of the synchronization determination unit.
[0015]
The stepping motor driving device according to the present invention includes a step-out warning input unit for inputting a determination result of the synchronization determination unit output from the step-out warning output unit of the stepping motor abnormality detection device, and the synchronization determination unit. And a motor control unit having a function of stopping the stepping motor when it is determined that the synchronization is not established.
[0016]
More preferably, it is desirable to provide a warning output unit for outputting the determination result of the synchronization determination unit.
[0017]
The stepping motor driving device according to the present invention includes an over-vibration step-out warning input unit for inputting a determination result of the over-vibration step-out warning output unit of the stepping motor abnormality detection device, and an over-vibration out-of-step sign determination unit. A motor control unit having a function of correcting the current control value and / or the rotational speed command value of the stepping motor so as not to cause an excessive vibration step-out when it is determined that the stepping motor has an indication of an excessive vibration step-out. It has.
[0018]
More preferably, it is desirable to provide at least a warning output unit for outputting the determination result of the synchronization determination unit.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a stepping motor driving device and a stepping motor abnormality detection device, and FIG. 2 is a diagram for explaining the principle by which the presence / absence of stepping motor step-out can be detected by the device. 3 is a timing chart of the pulse signal, FIG. 3 is a diagram for explaining the principle that the apparatus can detect an indication of an overload step-out of the stepping motor, and is a waveform diagram of the pulse signal. FIG. It is a figure for demonstrating the principle which can detect the sign of the excessive vibration step-out of a stepping motor, and is a wave form diagram of a pulse signal, FIG. 5 is a block diagram of the synchronous determination part of a stepping motor drive device, FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a modification of the synchronization determination unit, and FIG. 8 is a timing chart of various signals of the synchronization determination unit. Ring chart, FIG. 9 is a block diagram of the determination unit and the signal processing unit of the apparatus, FIG. 10 is a block diagram for explaining another embodiment of a stepping motor driving device and abnormality detecting apparatus for a stepping motor.
[0020]
The stepping motor driving device A described here is a device that drives the stepping motor B in response to an input rotation command pulse a, and converts the input commercial alternating current into direct current to generate a motor current. A motor output
[0021]
The motor control unit 40 generates a phase excitation signal d in which the rotation command pulse a is phase-distributed based on a predetermined excitation sequence in order to rotate the stepping motor B according to the rotation command pulse a, and outputs the phase excitation signal d to the
[0022]
The stepping motor driving apparatus A is premised on the use of an
[0023]
Here, an optical type is used as the
[0024]
The stepping motor drive device A is configured to step out of the stepping motor B based on the pulse signal b and the rotation command pulse a output from the
[0025]
The overload step-out sign here refers to a step-out sign that is caused by a time fluctuation of the load torque when a load torque higher than the rated torque is applied to the stepping motor B. This is a sign of step-out caused by the occurrence of the natural vibration of the stepping motor B and the temporal variation of the vibration.
[0026]
Before explaining the detailed configuration of the stepping motor drive device A, FIG. 2 to FIG. 2 show the principle by which the presence or absence of the stepping motor B step-out, overload step-out sign and over-vibration step-out sign can be determined. This will be described with reference to FIG.
[0027]
When the stepping motor B is operating normally, the rotation angle of the stepping motor B accurately changes according to the rotation command pulse a. Therefore, as shown in FIG. 2, the rotation command pulse a and the pulse signal b are kept synchronized between the two signals, and the phase difference T3 (time from the rise of the rotation command pulse a to the rise of the pulse signal b). And the phase difference T4 (time from the rise of the pulse signal b to the rise of the next rotation command pulse a) is always constant. In addition, the ratio K (= T2 / T1) between the pulse width T1 of the rotation command pulse a and the pulse width T2 of the pulse signal b is always constant.
[0028]
However, when the stepping motor B steps out, the rotation angle of the stepping motor B does not change according to the rotation command pulse a, so that the phase difference T3 and the phase difference T4 change, and accordingly, the ratio L changes. . However, when the stepping motor B steps out, only one of the phase difference T3 and the phase difference T4 does not change due to its nature. Therefore, it is possible to determine whether or not the stepping motor B has stepped out by constantly detecting only one of the phase difference T3 and the phase difference T4.
[0029]
Although the stepping motor B has not stepped out, when a load torque greater than the rated torque is applied to the stepping motor B, the pulse width T2 of the pulse signal b increases accordingly and the ratio K is increased as shown in FIG. Change and increase. Even when the frequency of the rotation command pulse a decreases, the pulse width T2 of the pulse signal b increases and the same phenomenon appears, but the pulse width T1 of the rotation command pulse a also increases at the same time, so no change appears in the ratio K. . Therefore, it is possible to determine the presence or absence of an overload step-out sign in the stepping motor B by constantly detecting an increase in the ratio K. The amount of change in the ratio K generally corresponds to the magnitude of fluctuations in the load torque when the stepping motor B is applied to the rated torque or more.
[0030]
On the other hand, if the stepping motor B has not stepped out, but a natural vibration has occurred in the motor in relation to the inertia of the entire load, the pulse width T2 of the pulse signal b periodically increases or decreases as shown in FIG. Accordingly, the ratio K changes and increases or decreases periodically. Even when the frequency of the rotation command pulse a changes, the pulse width T2 of the pulse signal b periodically increases and decreases, and the same phenomenon appears. However, since the pulse width T1 of the rotation command pulse a also changes at the same time, the ratio K changes. Does not appear. Therefore, it is possible to determine whether or not there is a sign of excessive vibration step-out in the stepping motor B by constantly detecting the periodic increase and decrease of the ratio K. The amount of change in the ratio K and the frequency of the change generally correspond to the magnitude and frequency of the vibration of the stepping motor B.
[0031]
As shown in FIG. 1, the stepping motor driving device A includes a pulse signal input unit 90 for inputting a pulse signal b output from an
[0032]
In the
[0033]
Furthermore, the following functions are newly added to the
[0034]
Hereinafter, the above configuration of the stepping motor driving apparatus A will be described in detail.
[0035]
The pulse signal input unit 90 is a terminal for connecting to the
[0036]
As shown in FIG. 2, the
[0037]
That is, as shown in FIG. 6, while using the periodic signal c instead of the pulse signal b, the excitation origin signal e is used instead of the rotation command pulse a, the two signals are compared, and the rise of the pulse signal b Is measured as the number of input pulses of the rotation command pulse a, and the change of the phase difference T3 ′ is detected.
[0038]
As described above, the periodic signal c is a signal synchronized with the rising edge of the pulse signal b, while the excitation origin signal e is the current excitation sequence that is sequentially advanced every time the rotation command pulse a is input in the excitation
[0039]
Specifically, the configuration is as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, an
[0040]
Thus, the phase difference T3 'between the periodic signal c and the excitation origin signal e is sequentially measured as the count value of the
[0041]
When the signal f output from the
[0042]
However, although the accuracy of step-out detection is slightly reduced, a simple circuit configuration as shown in FIG. 7 may be used in place of the
[0043]
As shown in FIG. 8, the
[0044]
That is, the period T5 indicating the period of the periodic signal c is sequentially measured as the count value 53 'of the counter, and this count value is sequentially transferred to the register 54'. Assuming that the output value of the register 54 'indicating the first period T5 is Ca and the output value of the counter 53' indicating the next period T5 'is Cb, the
[0045]
When the signal f output from the
[0046]
The
[0047]
As shown in FIG. 9, the
[0048]
In order to determine whether or not there is an indication of overload step-out or over-vibration step-out, an increase in the ratio K between the pulse width T1 of the rotation command pulse a and the pulse width T2 of the pulse signal b or periodic fluctuations are detected. It is mentioned above that is necessary. In the
[0049]
That is, the
[0050]
When there is no temporal change in the speed command value v included in the rotation command pulse a and the pulse width T2 of the pulse signal b, the data of each speed command value v included in the information 1 is the same while the information 2 The pulse widths T2 included in the same are also the same. At this time, bit data indicating that there is no sign of overload step-out and over-vibration step-out is read from the
[0051]
Further, when the pulse width T2 of the pulse signal b increases with time with respect to the speed command value v included in the rotation command pulse a, the speed command values v included in the information 1 are the same or In contrast to the change, each pulse width T2 included in the information 2 greatly increases. At this time, bit data indicating that there is an indication of an overload step-out is read from the
[0052]
On the other hand, when the pulse width T2 of the pulse signal b periodically increases or decreases with respect to the speed command value v included in the rotation command pulse a, the speed command values v included in the information 1 are the same or change. On the other hand, since each pulse width T2 included in the information 2 periodically increases and decreases, at this time, bit data indicating that there is a sign of excessive vibration out-of-step is read from the
[0053]
The bit data read out from the
[0054]
In addition to the first database, the
[0055]
In order to suppress an excessive torque output in the vicinity of the medium speed region of the stepping motor B, the
[0056]
The optimum current control value read from the memory 7 changes according to the current set value and the current speed command value v, and the motor current is controlled through the motor output
[0057]
When the
[0058]
In addition, even when the
[0059]
In the
[0060]
Since the
[0061]
Here, the optimum current control value output from the memory 7 when the sign of overload step-out or over-vibration step-out appears is the pulse width T1 of the rotation command pulse a and the pulse width T2 of the pulse signal b. Although the correction is made so that the ratio K (= T2 / T1) is constant, the rotational speed command value of the stepping motor B may be corrected instead or simultaneously.
[0062]
The method for correcting the rotational speed command value in this case is exactly the same as the current control value described above. That is, the excitation
[0063]
The warning output unit 80 includes a signal f indicating the determination result of the
[0064]
In the case of the stepping motor driving apparatus A configured as described above, the pulse signal b is input from the
[0065]
Further, in order to suppress the occurrence of step out of the stepping motor B, it is determined whether or not there is an indication of overload step-out or over-vibration step-out, and appropriate control according to the type is performed. The ratio of stepping motor B stepping out compared to the device was reduced. In addition, when the stepping motor B steps out, the fact is output to the outside through the step-out warning output unit 81, and the motor stops immediately, so that the load side that may be caused by the deviation of the rotation angle of the rotor It has become possible to minimize the effects of. In this case, when the stepping motor B is driven again, it is necessary to eliminate the cause of the step-out, but the step-out out-of-step warning output unit 82 or the excessive vibration step-out warning output unit 83 is out of step. Since the type of is easily understood, necessary countermeasures can be taken promptly. In these respects, it has become possible to improve the performance of the apparatus as compared with the conventional apparatus.
[0066]
As shown in FIG. 1, the
[0067]
The stepping abnormality detection device C ′ has a basic configuration including an
[0068]
On the other hand, unlike the apparatus shown in FIG. 1, the stepping motor driving apparatus A ′ does not include the
[0069]
Even the stepping motor driving device A ′ shown in FIG. 10 operates exactly the same as the case shown in FIG. 1, and produces the same effect.
[0070]
【The invention's effect】
As mentioned above, Claim 1 of this invention,2 and 3In the stepping motor abnormality detection device according to the above, the stepping motor is determined to be out of step depending on whether the pulse signal output from the encoder is synchronized with the rotation command pulse of the stepping motor. Therefore, unlike the conventional example, a counter with a large bit length or the like is not necessary. Along with this, the circuit scale is reduced, and the apparatus can be reduced in size and cost.
[0071]
In addition, since it is configured to determine whether or not the stepping motor has stepped out and to output the determination result, the influence on the load side that can be caused by the stepping motor stepping out and the rotational angle deviation of the rotor is minimized. Therefore, the performance of the apparatus can be improved.
[0072]
Claims of the invention4In the case of the stepping motor abnormality detection device according to the present invention, the presence or absence of an overload step-out sign of the stepping motor is determined and the determination result is output.And 3In addition to the above effects, even if the stepping motor steps out, the type of the stepping motor can be easily identified, and countermeasures required in the event of overload step-out can be taken quickly. It becomes possible.
[0073]
In the case of the stepping motor abnormality detection device according to
[0074]
Claims of the invention6In the case of the stepping motor driving apparatus according to the present invention, it is determined whether or not the stepping motor is out of step depending on whether the pulse signal output from the encoder and the rotation command pulse of the stepping motor are synchronized. Therefore, unlike the case of the conventional example, it is not necessary to monitor the absolute rotation angle of the stepping motor, and a counter having a large bit length is not required. Along with this, the circuit scale is reduced, and the apparatus can be reduced in size and cost.
[0075]
In addition, the stepping motor is judged to be out of step, and the stepping motor is stopped at the time of stepping out. Therefore, the influence on the load side that can be caused by the stepping motor stepping out and the rotation angle deviation of the rotor is minimized. Therefore, the performance of the apparatus can be improved.
[0076]
Claims of the invention7In the case of the stepping motor driving apparatus according to the present invention, it is determined whether or not the stepping motor is out of step depending on whether the pulse signal output from the encoder and the rotation command pulse of the stepping motor are synchronized. Therefore, the same effect as that of claim 6 is obtained. In addition, it is configured to determine whether or not there is an indication of an overload step-out of the stepping motor and to control so that no overload step-out occurs when an overload step-out sign appears. Thus, the rate of stepping motor step-out can be reduced, and the performance of the apparatus can be improved in this respect.
[0077]
Claims of the invention8In the case of the stepping motor driving apparatus according to the present invention, it is determined whether or not the stepping motor is out of step depending on whether the pulse signal output from the encoder and the rotation command pulse of the stepping motor are synchronized. So claims6Has the same effect as In addition, it is configured to determine whether or not there is an indication of over-vibration step-out of the stepping motor and to prevent over-vibration out-of-step when there is an indication of over-vibration out-of-step, compared to conventional devices Thus, the rate of stepping motor step-out can be reduced, and in this respect, the performance of the apparatus can be improved.
[0078]
In the case of the stepping motor driving apparatus according to
[0079]
Claim 1 of the present invention0In the case of the stepping motor driving apparatus according to the present invention, the stepping motor is stopped when the stepping motor is stepped out, so that the influence on the load side that can be caused by the stepping motor stepping out and the rotational angle deviation of the rotor is minimized. Therefore, the performance of the apparatus can be improved.
[0080]
Claims of the invention11In the case of the stepping motor driving apparatus according to the present embodiment, the stepping motor is controlled so that the overload step-out does not occur when a sign of the overload step-out appears in the stepping motor. The proportion of adjustment can be reduced, and in this respect, the performance of the apparatus can be improved.
[0081]
Claims of the invention12With the stepping motor driving apparatus according to the present invention, the stepping motor is controlled so that no excessive vibration step-out occurs when a sign of excessive vibration step-out appears in the stepping motor. The proportion of adjustment can be reduced, and in this respect, the performance of the apparatus can be improved.
[0082]
Claims of the invention13In the case of the stepping motor driving apparatus according to claim 1, the stepping motor is configured to output the determination result of the presence or absence of step-out of the stepping motor.10, 11 or 12In addition to the above effects, the stepping motor can be out of step and the influence on the load side that can be caused by the deviation of the rotation angle of the rotor can be minimized. In this respect, the performance of the device can be improved. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a stepping motor driving device and a stepping motor abnormality detection device.
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle by which the presence or absence of a stepping motor step-out can be detected by the apparatus, and is a timing chart of rotation command pulses and pulse signals.
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle by which the device can detect a sign of an overload step-out of a stepping motor, and is a waveform diagram of a pulse signal.
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle by which the apparatus can detect a sign of an over-vibration stepping of a stepping motor, and is a waveform diagram of a pulse signal.
FIG. 5 is a block diagram of a synchronization determination unit of the stepping motor driving device.
FIG. 6 is a timing chart of various signals of a synchronization determination unit of the apparatus.
FIG. 7 is a block diagram showing a modification of the synchronization determination unit of the apparatus.
FIG. 8 is a timing chart of various signals of the synchronization determination unit of the apparatus.
FIG. 9 is a block diagram of a determination unit and a signal processing unit of the apparatus.
FIG. 10 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the stepping motor driving device and the stepping motor abnormality detection device.
[Explanation of symbols]
A Stepping motor drive device
a Rotation command pulse
b Pulse signal
40 Motor controller
50 Synchronization judgment unit
60 judgment part
70 Warning output section
90 Pulse signal input section
B Stepping motor
200 Encoder
C Stepping motor abnormality detector
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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