JP3785304B2 - 駆動装置及び、駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置及び、駆動制御装置に係わり、特に、ステッピングモータの回転によって被駆動部材が駆動される駆動装置及び、ステッピングモータを回転駆動するための駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述した駆動制御装置を組み込んだ駆動装置として、例えば、車両の速度やエンジンの回転数を指示する指針を被駆動部材とする指示装置が知られている。上記指示装置は、図８に示すように、２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２及び、ＮＳ極が交互に５極づつ着磁され、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１１ｂを有するステッピングモータ１１と、回転子１１ｂの回転動作に連動する指針２１と、回転子１１ｂの回転動作を指針２１に伝えるギア３１と、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態を制御して、回転子１１ｂを正逆回転させる駆動制御装置４とを備えている。
【０００３】
ここで、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態と回転子１１ｂの回転との関係を図８を参照して以下説明する。まず、励磁ステップ▲１▼に規定された励磁状態、すなわち励磁コイル１１ａ２のｂ側が無励磁に、励磁コイル１１ａ１のａ側がＳ極となるように制御すると、励磁コイル１１ａ１のａ側に回転子１１ｂのＮ極が吸引され安定する。
【０００４】
次に、励磁ステップ▲２▼に進んで、励磁コイル１１ａ２のｂ側がＳ極に、励磁コイル１１ａ２のａ側がＳ極になるように制御すると、回転子１１ｂは励磁ステップ▲１▼の回転子１１ｂの位置から矢印Ｙ１方向に９度回転した位置で安定する。この回転子１ｂの矢印Ｙ１方向の回転を以降正回転という。
【０００５】
以下、励磁コイル１１ａ２のｂ側、励磁コイル１１ａ１のａ側をそれぞれＳ極、無励磁（励磁ステップ▲３▼）→Ｓ極、Ｎ極（励磁ステップ▲４▼）→無励磁、Ｎ極（励磁ステップ▲５▼）→Ｎ極、Ｎ極（励磁ステップ▲６▼）→Ｎ極、無励磁（励磁ステップ▲７▼）→Ｎ極、Ｓ極（励磁ステップ▲８▼）となるように制御すると、回転子１１ｂは励磁状態の変化に追従して９度づつ正回転する。
【０００６】
そして、励磁ステップ▲８▼から、再び励磁ステップ▲１▼に規定された励磁状態に制御すると、回転子１ｂはまた９度正回転して安定する。従って、それぞれ異なる複数の励磁ステップ▲１▼→▲２▼→…▲８▼から構成される励磁パターンに従って繰り返し励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態を制御することによって、回転子１１ｂを１ステップごとに９度づつ正回転させている。なお、この正回転に応じて指針２１は矢印Ｙ３方向（図８参照）に回転することとなる。
【０００７】
また、回転子１１ｂを矢印Ｙ２方向に回転させるには、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態を励磁ステップ▲８▼→▲７▼→…→▲１▼というように上記励磁パターンと逆の励磁パターンに従って制御すればよい。以降、回転子１１ｂの矢印Ｙ２方向の回転を逆回転と言い、この逆回転を行うことにより指針２１がストッパ５１に向かう方向Ｙ４（図７参照）に移動することとなる。
【０００８】
上記指示装置が例えば車速計に用いられている場合、駆動制御装置４は、車速センサが計測した車速情報に基づき算出した指針２１の指示位置である目標位置θと、現位置θ′との差である移動量θ−θ′に相当する回転子１１ｂの回転角度を示す角度データＤ１１が供給される。そして、駆動制御装置４内の第１の励磁回路４ａ１が、この角度データＤ１１に応じて励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御することにより、指針２が差分θ−θ′だけ移動して目標位置を指示するようになる。
【０００９】
ところで、上記指示装置は、車体の振動あるいは雑音が重畳している角度データＤ１１の入力等の原因により、指針２１が本来移動すべき移動量θ−θ′と、実際の移動量とが異なる脱調を起こしてしまうことがあった。そして、この脱調が繰り返されると、指針２１が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との間で差異が生じ、指示装置は正確な指示を行うことができなくなってしまう。
【００１０】
そこで、このような問題を解決するために、図７に示すように、指針２１がゼロ（例えば０Km/h）を示す位置にストッパ５１を設けると共に、駆動制御装置４内に、励磁コイル１１ａ１及び、１１ａ２の励磁状態を制御して、指針２１をストッパ５１側に逆回転させる第２の励磁回路４ｂと、イグニッションスイッチオン、オフ又はバッテリを接続するごとに、第１の励磁回路４ａ１による制御を停止させると共に、第２の励磁回路４ｂによる制御を開始させる制御回路４ｆを更に設ける。
【００１１】
以上のような指示装置において、制御回路４ｆは、イグニッションスイッチオン、オフ又はバッテリを接続する毎に、第２の励磁回路４ｂによる制御を開始させ、指針２１をストッパ５１側に移動させることによって、強制的に指針２１をストッパ５１に当接させてゼロ位置に停止させ、指針２１が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との間の差異をリセットするリセット動作を行っていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した指示装置は、指針２１を確実にストッパ５１に当接させるため、指針２１の振れ角Ａより大きい角度（Ａ＋α）だけ指針２１を移動させるように回転子１１ｂを回転させる必要がある。このため、指針２１が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との間で差異が生じていようが、いまいが必ずリセット動作に指針２１を角度（Ａ＋α）移動させる分の時間を費やし、リセット動作に時間がかかり過ぎるという問題があった。
【００１３】
また、指針２１がストッパ５１に当接して停止しているにも拘わらず励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態が制御し続けられるため、指針２１がストッパ５１に当接したり離れたりを繰り返し、指針２１がストッパ５１に当接する毎に「カチ、カチ」という音が生じ、運転者にとってその音は不快となる。
【００１４】
そこで、リセット動作により指針２１がストッパ５１に当接しておらず、指針２１が移動して回転子１１ｂが回転している間は、無励磁状態のコイルに誘導電圧が生じ、一方、指針２１がストッパ５１に当接して、回転子１ｂの回転が停止したときは、コイルに誘導電圧が生じていないことに着目し、駆動制御装置４内に、無励磁状態のコイルに生じる誘導電圧の有無に基づき、指針２１がストッパ５１と当接したことを検出する位置検出回路４ｄをさらに設けたものが考えられている。すなわち、この指示装置は、位置検出回路４ｄが当接を検出したとき、制御回路４ｆが第２の励磁回路４ｂによる回転子１１ｂの逆回転制御を停止させて、指針２１がストッパ５１と当接したと同時に、指針２１の移動を停止するものである。
【００１５】
しかしながら、例えば車両内では、上述した車速計以外に、タコメータや、燃料計など多数の指示装置が備えられている場合が多い。従って、指示装置ごとに、位置検出回路を設ける必要があり、コスト的に問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、単一の位置検出手段によって、複数の被駆動部材が所定位置で停止したことを検出することにより、コストダウンを図った駆動装置及び、駆動制御装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の励磁コイルと、ＮＳ極が着磁され、かつ前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子とを有する複数のステッピングモータと、前記各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材と、前記各被駆動部材を所定位置に機械的に停止させる複数のストッパと、前記複数の励磁コイルを各々制御し、前記各回転子を正逆回転させる複数の第１の励磁手段と、前記各複数の励磁コイルの励磁状態を規定する複数の励磁ステップから構成される励磁パターンに従って前記複数の励磁コイルの励磁状態を制御し、前記各被駆動部材が前記所定位置に向かう方向に前記各回転子を逆回転させる第２の励磁手段と、前記各回転子の回転に応じて誘導電圧が生じる複数の検出コイルと、前記第２の励磁手段による制御中、前記各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、前記各被駆動部材が前記各ストッパに当接して前記所定位置で停止したことを検出する単一の位置検出手段と、命令信号を入力したとき、前記第１の励磁手段による制御を停止させると共に、前記第２の励磁手段による制御を開始させ、前記位置検出手段により全ての前記被駆動部材が前記所定位置で停止したことを検出したとき、前記第２の励磁手段による制御を停止させると共に、前記複数の第１の励磁手段による制御を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする駆動装置に存する。
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、複数の第１の励磁手段が、複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御し、当該励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する各回転子を正逆回転させる。複数のストッパが、各回転子の回転動作に連動する各被駆動部材を所定位置に停止させる。第２の励磁手段が、励磁コイルの励磁状態を規定する複数の異なる励磁ステップから構成される励磁パターンに従って、励磁状態の制御をすることにより、被駆動部材がストッパに向かうように逆回転させる。
【００１９】
制御手段が、命令信号を入力したとき、第１の励磁手段による制御を停止させると共に、第２の励磁手段による制御を開始させる。第２の励磁手段による制御が開始されると、単一の位置検出手段が、各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、被駆動部材がストッパに当接して所定位置で停止したことを検出する。そして、位置検出手段により全ての被駆動部材が所定位置で停止したことを検出したとき、制御手段が第１の励磁手段による制御を開始させると共に、第２の励磁手段による制御を停止させる。
【００２０】
従って、位置検出手段が複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出することにより、単一の位置検出手段により複数の被駆動部材がストッパと当接して所定位置で停止していることを検出することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の駆動装置であって、請求項１記載の駆動装置であって、前記複数の励磁コイルの励磁状態が、前記複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、前記第２の励磁手段による制御を遅延させる遅延手段を更に備え、前記位置検出手段は、前記被駆動部材が前記ストッパに当接した後に、前記回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、前記各複数の励磁コイルが前記検出励磁ステップに規定される励磁状態に制御されるごとに、当該励磁コイルに対応する前記検出コイルに生じる誘導電圧の有無を検出することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、複数のステッピングモータ間で励磁ステップをずらせば、検出励磁ステップもずれることに着目し、遅延手段は、励磁コイルの励磁状態が、複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、第２の励磁手段による制御を遅延させる。位置検出手段は、被駆動部材がストッパに当接した後に、回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、前記複数の励磁コイルが検出励磁ステップに規定される励磁状態に制御されるごとに、当該励磁コイルに対応する前記検出コイルに生じる誘導電圧の有無を検出する。ところで、被駆動部材がストッパに当接して回転子が停止した状態で、第２の励磁手段による励磁コイルの制御が行われ続けると、所定の励磁ステップに制御されたとき回転子は正回転し、この正回転により被駆動部材がストッパに当接したにも拘わらず誘導電圧が発生してしまう。すなわち、被駆動部材とストッパとの当接後、回転子はずっと停止状態を保持することができない。
【００２３】
従って、被駆動部材とストッパとが当接した後、回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、遅延手段によって励磁コイルの励磁状態が、複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、第２の励磁手段による制御を遅延させることにより、単一の位置検出手段によって、複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無の検出を、検出励磁ステップに規定された励磁状態に制御されたとき行うことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は、２記載の駆動装置であって、前記第２の励磁手段は、前記各複数の励磁コイルの何れか１つのみが励磁されるような励磁ステップから前記励磁パターンに従った励磁状態の制御を開始することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、回転子の位置がどんな位置にあったとしても、複数の励磁コイル何れか１つのみが励磁されているときは、回転子はその励磁コイルと対極する位置まで回転することに着目し、第２の励磁手段が、複数の励磁コイルの何れか１つのみが励磁されるような励磁ステップから励磁パターンに従った励磁状態の制御を開始する。従って、回転子の位置がどんな位置にあったとしても、必ず励磁状態にある励磁コイルと対極する位置から回転をし始めることができるため、逆回転し始めから回転を安定させることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載の駆動装置であって、前記検出励磁ステップは、前記複励の励磁コイルの何れかが無励磁となるような励磁状態を規定し、前記検出コイルとして、前記無励磁に制御されている前記励磁コイルを流用することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２７】
請求項４記載の発明によれば、検出コイルとして、複数の励磁コイルの内、第２の励磁手段により無励磁状態に制御されているものを流用するので、回転子を回転させるための励磁コイルと、誘導電圧の検出用のコイルとを別途にする必要がない。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の駆動装置であって、前記被駆動部材と前記ストッパとが当接する励磁ステップを当接励磁ステップとしたとき、前記第２の励磁手段は、前記当接励磁ステップに規定された励磁状態に制御した後、制御を停止することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２９】
請求項５記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが当接する励磁ステップを当接励磁ステップとしたとき、第２の励磁手段が、当接励磁ステップに規定された励磁状態に制御した後、制御を停止する。従って、被駆動部材とストッパとが確実に当接した状態で、第２の励磁手段による制御を停止することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、複数のステッピングモータが有する複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御して、前記各励磁コイルの変化に追従して回転する前記複数のステッピングモータが有する複数の回転子を各々正逆回転させる複数の第１の励磁手段と、前記励磁コイルの励磁状態を規定する複数の励磁ステップから構成される励磁パターンに従って励磁状態の制御をすることにより、前記各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材が、所定位置に設けられたストッパに向かうように前記各回転子を逆回転させる第２の励磁手段と、前記各回転子の回転により誘導電圧が生じる複数の検出コイルと、前記第２の励磁手段による制御中、前記各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、前記各被駆動部材が前記各ストッパに当接して前記所定位置で停止したことを検出する単一の位置検出手段と、命令信号を入力したとき、前記第１の励磁手段による制御を停止させると共に、前記第２の励磁手段による制御を開始させ、前記位置検出手段により全ての前記被駆動部材が前記所定位置で停止したことを検出したとき、前記第２の励磁手段による制御を停止させると共に、前記複数の第１の励磁手段による制御を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする駆動制御装置に存する。
【００３１】
請求項６記載の発明によれば、複数の第１の励磁手段が、複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御し、当該励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を正逆回転させる。第２の励磁手段が、励磁コイルの励磁状態を規定する複数の異なる励磁ステップから構成される励磁パターンに従って励磁状態の制御をすることにより、各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材が各々所定位置に設けられたストッパに向かうように逆回転させる。
【００３２】
制御手段が、命令信号を入力したとき、第１の励磁手段による制御を停止させると共に、第２の励磁手段による制御を開始させる。第２の励磁手段による制御が開始されると、単一の位置検出手段が、各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、被駆動部材がストッパに当接して所定位置で停止したことを検出する。そして、位置検出手段により全ての被駆動部材が所定位置で停止したことを検出したとき、制御手段が第１の励磁手段による制御を開始させると共に、第２の励磁手段による制御を停止させる。
【００３３】
従って、位置検出手段が複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出することにより、単一の位置検出手段により複数の被駆動部材がストッパと当接して所定位置で停止していることを検出することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の駆動装置として駆動制御装置を組み込んだ指示装置を示す図である。指示装置は、速度計、タコメータ、フューエルメータ等に対応して設けられる複数のステッピングモータ１１…１Ｎを備えている。前記複数ステッピングモータ１１…１Ｎは、各々２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２と、ＮＳ極が交互に５極づつ着磁され、各々が２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１１ｂ…１Ｎｂとを備えている。
【００３５】
指示装置はさらに、回転子１１ｂ…１Ｎｂの回転動作に各々連動する被駆動部材としての複数の指針２１…２Ｎと、回転子１１ｂ…１Ｎｂの回転駆動を指針２１…２Ｎにそれぞれ伝える複数のギア３１…３Ｎと、２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態を各々制御して、回転子１１ｂ…１Ｎｂを回転させる駆動制御装置４と、指針２１…２Ｎをゼロを示す位置（以下、ゼロ位置という）に機械的に各々停止させる複数のストッパ５１…５Ｎとを備えている。なお、このゼロ位置が請求項中の所定位置に相当する。
【００３６】
次に、上記駆動制御装置４の構成について説明する。駆動制御装置４は、図２に示すように、複数の第１の励磁回路４ａ１…４ａＮ（＝請求項中の第１の励磁手段に相当する。）を有する。上記第１の励磁回路４ａ１…４ａＮは、車速や、エンジンの回転数などの計測値に応じた角度データＤ１１…Ｄ１Ｎをそれぞれ入力すると共に、角度データＤ１１…Ｄ１Ｎに応じた励磁パルスＰ１１１〜Ｐ１１４…Ｐ１Ｎ１〜１Ｎ４をそれぞれ出力して、回転子１１ｂ…１Ｎｂを角度データＤ１１〜Ｄ１Ｎに応じて各々正逆回転させる。
【００３７】
駆動制御装置４はまた、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１のｂ側に各々設けられたスイッチＳＷ１１…ＳＷ１Ｎと、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態を制御する励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４を各々出力し、指針２１…２Ｎがゼロ位置に向かう方向に回転子１１ｂ…１Ｎｂを逆回転させると共に、オープン信号Ｓ１をスイッチＳＷ１１…ＳＷ１Ｎの制御端子に出力する第２の励磁回路４ｂ（＝請求項中の第２の励磁手段に相当する。）とを有する。
【００３８】
上述した従来例では、励磁ステップ▲８▼→▲７▼…→▲１▼から構成される励磁パターンに従って励磁状態を制御することにより回転子１１ｂ…１１Ｎを逆回転させていたが、本実施の形態においては、励磁ステップ▲８▼の代わりに励磁ステップ▲７▼を代入した励磁ステップ▲７▼→▲７▼→▲６▼→…→▲１▼から構成される励磁パターンに従って励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…の励磁状態の制御を行う。このため、励磁パルスＰ２１〜２４は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような、パルスから構成される。
【００３９】
このように、励磁ステップ▲８▼を除くと、励磁ステップ▲１▼から励磁ステップ▲７▼への励磁状態の変化に追従して回転子１１ｂ…１Ｎｂは、それぞれ１８度回転する。一方、回転子１１ｂ…１Ｎｂは、励磁ステップ▲１▼から励磁ステップ▲７▼へ以外の変化に対しては、上述した従来で説明したように９度づつ回転する。
【００４０】
すなわち、他の励磁ステップよりも回転子１１ｂ…１１Ｎの回転量が大きくなる励磁ステップ▲７▼に制御した際に、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１のｂ側をオープン状態にすれば、回転子１１ｂ…１１Ｎが回転可能な状態であったとき、検出コイルとしての励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端には他の励磁ステップに制御したときより、高い誘導電圧が生じる。
【００４１】
また、第２の励磁回路４ｂは、図３（ｅ）に示すように、励磁ステップ▲７▼を検出励磁ステップとしたとき、検出励磁ステップ▲７▼でＨレベルとなるパルスから構成されているオープン信号Ｓ１をスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎに対して出力する。このことにより、各励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２が検出励磁ステップ▲７▼に励磁状態が制御されるごと、スイッチＳＷ１１…１Ｎが開して、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１のｂ側がオープン状態となるようにしている。
【００４２】
なお、上記励磁パルス２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１は、直接出力せずに、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮを各々介した後出力している。シフトレジスタ４ｃ１は、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４をそのまま出力し、シフトレジスタ４ｃ２は、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４を２ステップ遅れて出力し…、シフトレジスタ４ｃＮは、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４を２＊（Ｎ−１）ステップ遅れて出力するレジスタである。従って、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２〜１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態が、各々２ステップづつずれるようになっている。以上のことから明らかなように、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮは遅延手段を構成している。
【００４３】
駆動制御装置４はまた、各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎが開されるタイミング、すなわち各励磁コイルが検出励磁ステップ▲７▼に制御されるタイミングで、当該スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎに対応する各励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端電圧Ｖ１…ＶＮを各々取り込み、取り込んだ両端電圧Ｖ１…ＶＮに基づき、誘導電圧の有無を検出すると共に、誘導電圧の有無に基づき、各指針２１…２Ｎがストッパ５１…５Ｎに当接してゼロ位置で停止したことを検出する位置検出回路４ｄ（＝請求項中の位置検出手段に相当する。）を有する。
【００４４】
駆動制御装置４はまた、図示しない４つのＯＲゲートから構成され、励磁パルスＰ１１〜Ｐ１４又は、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４の何れかを励磁コイル１１ａ１、１１ａ２に入力する複数のセレクタ回路４ｅ１〜４ｅＮと、イグニッションオン、オフ又は、車載バッテリの接続等のタイミングで出力される命令信号Ｓ２を入力したとき、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる各々の制御を停止させると共に、第２の励磁回路４ｂによる各ステッピングモータ１１〜１Ｎの逆回転制御を開始させ、各指針２１〜２Ｎがストッパ５１〜５Ｎに当接してゼロ位置で停止したことを位置検出回路４ｄが検出する毎に、ゼロ位置で停止した指針に対応するシフトレジスタをリセットして逆回転制御を順次停止させると共に、全ての指針２１〜２Ｎがゼロ位置にあることを検出したとき、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる制御を開始させる制御回路４ｆ（＝請求項中の制御手段に相当する）とを有している。
【００４５】
次に、第２の励磁回路４ｂ及び、位置検出回路４ｄの詳細について説明する。第２の励磁回路４ｂは、図４に示すように、例えば２[ＭＨｚ]のクロック信号ＣＫを所定の分周比で分周する分周回路４ｂ１と、分周回路４ｂ１が分周した分周パルスに基づいて、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を直列にした直列信号を出力するパターン生成回路４ｂ２と、直列信号を並列にすることにより、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を並列に出力する５ビットのシフトレジスタ４ｂ３とを有している。
【００４６】
位置検出回路４ｄは、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって２ステップずつ遅延された各オープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎが入力するＯＲゲート４ｄ１と、２ステップづつ遅延された各オープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎが制御端子に入力されたスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２Ｎと、両端電圧Ｖ１〜ＶＮを、例えば８ビットのディジタル値Ｄ１に変換するアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）４ｄ２とを有する。位置検出回路４ｄはまた、Ａ／Ｄ変換器４ｄ２から出力されるディジタル値と、予め定めた閾値とを比較する比較器４ｄ３とを有する。
【００４７】
上述した構成の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置としての指示装置の動作を図５及び図６のタイムチャートを参照して以下説明する。イグニッションオン、オフ又は、車載バッテリの接続時に応じて出力される命令信号Ｓ２が入力したとき（図５（ａ））、制御回路４ｆはリセット動作を開始し、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮに角度データＤ１１〜Ｄ１Ｎの入力を拒否させる拒否信号Ｓ３（図２参照）を各々出力して、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる制御を停止させる。
【００４８】
また、制御回路４ｆは、分周回路４ｂ１にクロック信号ＣＫの分周を開始させる（図５（ｂ））。そして、パターン生成回路４ｂ２は、この分周パルスに基づき、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を直列にした直列信号を生成し、シフトレジスタ４ｂ３に対して出力する（図５（ｃ））。
【００４９】
シフトレジスタ４ｂ３は、分周パルスが入力する毎にパターン生成回路４ｂ２から出力される直列信号を５ビットのレジスタに順次記憶すると共に、分周パルスが６コイル入力する毎に、各レジスタに記憶された信号を並列に出力し、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１をそれぞれ並列に出力する。
【００５０】
これら励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１は、シフトレジスタ４ｃ１…４ｃＮを各々介すことにより、２ステップづつずれて、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２及び、スイッチＳＷ１１…ＳＷ１Ｎの制御端子にそれぞれ入力することとなる（図６参照）。また、シフトレジスタ４ｃ１…４ｃＮを介したオープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎは、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎに各々入力されている。
【００５１】
上述したように、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１が各々２ステップづつずらしてあるため、各励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端電圧検出のタイミングを示すオープン信号Ｓ１も２ステップづつずらすことができる（図６参照）。
【００５２】
また、スイッチＳ２１〜ＳＷ２Ｎは、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮを介したオープン信号Ｓ１１〜Ｓ１ＮがＨレベルになる毎に各々閉し、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端電圧Ｖ１…ＶｎをＡ／Ｄ変換器４ｄ２に入力することとなる。従って、Ａ／Ｄ変換器４ｄ２には、両端電圧Ｖ１…Ｖｎが２ステップごとに順次入力され、この入力に応じたディジタル値Ｄ１が比較器４ｄ３に入力する。そして、比較器４ｄ５は、ディジタル値Ｄ１と閾値との比較を行う。
【００５３】
このとき、指針２１…２Ｎがストッパ５１…５Ｎに当接しておらず、回転子１１ｂ…１Ｎｂが回転状態にあるときは無励磁の励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１には、誘導電圧が生じているため、比較器４ｄ３に入力する両端電圧Ｖ１…ＶＮのディジタル値Ｄ１は、予め定めた閾値より高い。このときは、比較器４ｄ５はＬレベルの信号を出力する。
【００５４】
一方、指針２１…２Ｎがストッパ５１…５Ｎと当接しており、回転子１１ｂ…１Ｎｂが停止状態にあるとき無励磁の励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１には、誘導電圧が発生しない。従って、比較器４ｄ３に入力する電圧Ｖ１…ＶＮのディジタル値Ｄ１は、予め定めた閾値より小さくなる。このとき比較器４ｄ３は、誘導電圧無しを検出した旨を伝えるＨレベルの検出信号Ｓ４を出力する。
【００５５】
この出力に応じて制御回路４ｆは、オープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎの出力に応じたシフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮをリセットする。具体的には、例えば、オープン信号Ｓ１１がＨレベルで有れば、ステッピングモータ１１の指針２１がゼロ位置となって、回転子１１ｂの回転が停止状態であると判断し、制御回路４ｆは、シフトレジスタ４ｃ１をリセットして、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２に対する励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１１の出力を停止することにより、第２の励磁回路４ｂによる回転子１１ｂの逆回転制御を停止させる。
【００５６】
順次以上のことを繰り返し、制御回路４ｆは、位置検出回路４ｄにより全ての指針２１〜２Ｎがストッパ５１〜５Ｎに当接してゼロ位置で停止したことを検出したとき、パターン生成回路４ｂ２の励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を直列にした直列信号の生成を停止させると共に、シフトレジスタ４ｂ３をリセットして第２の励磁回路４ｂによる逆回転制御を停止させる。また、制御回路４ｆは、拒否信号Ｓ３の出力を停止することにより、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる制御を開始させる。
【００５７】
ところで、本発明の実施形態において、各励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…が励磁ステップ▲１▼に規定される励磁状態になったとき、指針２１…がストッパ５１…に当接するように、指針２１…が回転子１１ｂに各々組み込まれている。以降、励磁ステップ▲１▼を当接励磁ステップ▲１▼という。このとき、上述したように検出励磁ステップ▲７▼で励磁コイル１１ａ１…に生じる誘導電圧の有無を検出すると、指針２１…がストッパ５１…に当接したとき、確実に励磁コイル１１ａ１…に誘導電圧無しを検出することができる。
【００５８】
すなわち、指針２１…がストッパ５１に当接して、回転子１１ｂ…が当接励磁ステップ▲１▼に示す位置で停止したとき、第２の励磁回路４ｂにより、励磁ステップ▲７▼→▲６▼→▲５▼→▲４▼→▲３▼→▲２▼→▲１▼…と逆励磁パターンに従って、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…の励磁状態の制御が行われ続けると、励磁ステップ▲４▼辺りから回転子１１ｂ…が正回転してしまう恐れがある。この回転子１１ｂ…の正回転による励磁ステップ▲３▼では、指針２１…がストッパ５１…に当接した後であるにも拘わらず、誘導電圧が発生してしまい、指針２１がゼロ位置に到達したことを検出することができない。
【００５９】
そこで、上述したように、検出励磁ステップ▲７▼となるタイミングで誘導電圧の有無を検出すれば、正回転する前であり、回転子１１ｂ…が完全に停止状態であるため、確実に励磁コイル１１ａ１…に誘導電圧が生じなくなる。
【００６０】
そして、指針２１…とストッパ５１…とが当接した後、回転子１１ｂ…が正回転する前に制御される励磁ステップ▲７▼を検出励磁ステップとし、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって各励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…の励磁状態が、各ステッピングモータ１１〜１Ｎ間で２励磁ステップづつずれるように第２の励磁回路４ｂによる制御を遅延させることにより、単一の位置検出回路４ｄによって、複数の励磁コイル１１ａ１…に生じる誘導電圧の有無検出を、検出励磁ステップに規定された励磁状態に制御されたとき行うことができ、全ての指針２１…について確実にストッパ５１…と当接してゼロ位置で停止したことを検出することができる。
【００６１】
また、パターン生成回路４ｂ２は、最初に励磁するステップを励磁ステップ▲１▼としている。この励磁ステップ▲１▼のように、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の１つだけが励磁状態となる励磁ステップから始めると以下に示す効果を奏することとなる。
【００６２】
すなわち、例えば励磁ステップから逆回転するようにした場合、図７に示すように、第２の励磁回路４ｂによる制御開始時の回転子１ｂの位置が励磁ステップ▲６▼に示すような位置であったとき（図９参照）、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…を励磁ステップ▲２▼に規定する励磁状態に制御すると、励磁コイル１１ａ２のｂ側と、このｂ側に対向するＮ極との間の反発力により矢印Ｙ２へ回転しようとする力Ｆ１が生じる。一方、励磁コイル１１ａ１のａ側と、このａ側に対向するＳ極との間の反発力により矢印Ｙ１へ回転しようとする力が生じる。
【００６３】
このため、励磁ステップ▲２▼の励磁状態に制御しても励磁ステップ▲６▼に示す回転子１１ｂ…の位置まで回転することなく、励磁ステップ▲６▼に示す回転子１１ｂ…の位置で停止したままとなる可能性がある。このように励磁ステップ▲２▼に制御したにも拘わらず回転子１１ｂ…の位置が励磁ステップ▲６▼の位置であった場合、次に励磁ステップ▲１▼に制御すると逆回転したいにも拘わらず、正回転してしまうことがある。
【００６４】
このように、制御開始時に正回転し、その後逆回転させると回転子１１ｂの回転が遅くなり、回転状態であるにも拘わらず誘導電圧が低下し、誘導電圧無しと誤検出されてしまう恐れがある。そこで、上述したように、励磁ステップ▲１▼から励磁を始めれば、励磁状態となるのは励磁コイル１１ａ２だけなので必ず励磁コイル１１ａ２のｂ側に吸引されて、励磁ステップ▲１▼の状態から逆回転を始めることができ、回転子始めの回転子１ｂの回転が遅くならず、誤検出することがなくなる。
【００６５】
また、上述したように指針２１〜２Ｎは当接励磁ステップ▲１▼に示す回転子１１ｂ〜１Ｎｂの状態でストッパ５１〜５Ｎに当接するように組み込まれていることに着目し、制御回路４ｆは、励磁ステップ▲７▼で誘導電圧無しが検出され、Ｈレベルの検出信号Ｓ４が出力されたとしても、すぐに第２の励磁回路４ｂによる回転子１１ｂ〜１Ｎｂの逆回転制御を停止せずに、励磁ステップ▲７▼→▲６▼→▲５▼→▲４▼→▲３▼→▲２▼→▲１▼までさらに逆回転制御した後、停止させる。以上のように、当接励磁ステップ▲１▼まで制御してから逆回転制御を停止することにより、指針２１〜２Ｎをゼロ位置にぴったり停止させることができる。
【００６６】
なお、上述した実施例では、誘導電圧を検出する検出コイルを無励磁に制御されている励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１を流用していたが、例えば、励磁コイル１ａ１、１ａ２と別途に設けたコイルにより誘導電圧を検出するようにしても良い。しかしながら、コスト的には、励磁コイルを流用する方が部品点数を増やす必要がないため好ましい。
【００６７】
また、上述した実施例では、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって、各ステッピングモータ１１〜１Ｎ間の励磁状態を２ステップずらすことにより、全てのステッピングモータ１１〜１Ｎについて、検出励磁ステップ▲７▼に制御されたとき、両端電圧Ｖ１〜ＶＮを取り込んで、誘導電圧の有無を検出していたが、例えば、誘導電圧を検出するタイミングがばらばらでも良いならば、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって、各ステッピングモータ１１〜１Ｎ間の励磁状態をずらす必要がなく、位置検出回路４ｄによって単に両端電圧Ｖ１〜ＶＮを順次取り込んで、誘導電圧の有無を検出するだけでもよい。
【００６８】
また、上述した実施例では、第２の励磁回路４ｂは、励磁ステップ▲１▼から励磁状態の制御を開始していたが、例えば、２つの励磁ステップ１１ａ１、１１ａ２…の内、何れか１つのみが励磁されるとき、すなわち励磁ステップ▲７▼、▲５▼、▲３▼から励磁状態の制御を開始するようにしても上記効果を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は６記載の発明によれば、位置検出手段が複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出することにより、単一の位置検出手段により複数の被駆動部材がストッパと当接して所定位置で停止していることを検出することができるので、位置検出手段を複数のステッピングモータに対して共通化することができ、コストダウンを図ることができる駆動装置及び、駆動制御装置を得ることができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが当接した後、回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、遅延手段によって励磁コイルの励磁状態が、複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、第２の励磁手段による制御を遅延させることにより、単一の位置検出手段によって、複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無の検出を、検出励磁ステップに規定された励磁状態に制御されたとき行うことができるので、全ての被駆動部材について確実にストッパと当接して所定位置で停止したことを検出することができる駆動装置を得ることができる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、回転子の位置がどんな位置にあったとしても、必ず励磁状態にある励磁コイルと対極する位置から回転をし始めることができるため、逆回転し始めから回転を安定させることができるので、逆回転し始めに、回転子が回転可能な状態であるにも拘わらず誘導電圧が発生しないということがなくなり、誤検出することがなくなる駆動装置を得ることができる。
【００７２】
請求項４記載の発明によれば、回転子を回転させるための励磁コイルと、誘導電圧の検出用のコイルとを別途にする必要がないので、コストダウンを図った駆動装置を得ることができる。
【００７３】
請求項５記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが確実に当接した状態で、第２の励磁手段による制御を停止することができるので、確実に被駆動部材の実際の位置と、被駆動部材があるべき位置との間の差異をリセットすることができる駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１の駆動制御装置の詳細を説明するための図である。
【図３】図１の第２の励磁回路が出力する励磁パルス及び、オープン信号を説明するための図である。
【図４】図２の第２の励磁回路及び、位置検出回路の詳細を説明するための図である。
【図５】図１の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】図１の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】励磁ステップ▲１▼から制御を開始する理由を説明するための図である。
【図８】従来の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の一例を示す図である。
【図９】励磁コイルの励磁状態と回転子の回転の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ａ１、１１ａ２ 励磁コイル
１２ａ１、１２ａ２ 励磁コイル
１Ｎａ１、１Ｎａ２ 励磁コイル
１１ｂ〜１Ｎｂ 回転子
１１〜１Ｎ ステッピングモータ
２１〜２Ｎ 被駆動部材（指針）
５１〜５Ｎ ストッパ
４ａ１〜４ａＮ 第１の励磁手段（第１の励磁回路）
４ｂ 第２の励磁手段（第２の励磁回路）
４ｃ１〜４ｃＮ 遅延手段（シフトレジスタ）
１１ａ１〜１１ａＮ 検出コイル（励磁コイル）
４ｄ 位置検出手段（位置検出回路）
４ｆ 制御手段（制御回路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置及び、駆動制御装置に係わり、特に、ステッピングモータの回転によって被駆動部材が駆動される駆動装置及び、ステッピングモータを回転駆動するための駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述した駆動制御装置を組み込んだ駆動装置として、例えば、車両の速度やエンジンの回転数を指示する指針を被駆動部材とする指示装置が知られている。上記指示装置は、図８に示すように、２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２及び、ＮＳ極が交互に５極づつ着磁され、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１１ｂを有するステッピングモータ１１と、回転子１１ｂの回転動作に連動する指針２１と、回転子１１ｂの回転動作を指針２１に伝えるギア３１と、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態を制御して、回転子１１ｂを正逆回転させる駆動制御装置４とを備えている。
【０００３】
ここで、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態と回転子１１ｂの回転との関係を図８を参照して以下説明する。まず、励磁ステップ▲１▼に規定された励磁状態、すなわち励磁コイル１１ａ２のｂ側が無励磁に、励磁コイル１１ａ１のａ側がＳ極となるように制御すると、励磁コイル１１ａ１のａ側に回転子１１ｂのＮ極が吸引され安定する。
【０００４】
次に、励磁ステップ▲２▼に進んで、励磁コイル１１ａ２のｂ側がＳ極に、励磁コイル１１ａ２のａ側がＳ極になるように制御すると、回転子１１ｂは励磁ステップ▲１▼の回転子１１ｂの位置から矢印Ｙ１方向に９度回転した位置で安定する。この回転子１ｂの矢印Ｙ１方向の回転を以降正回転という。
【０００５】
以下、励磁コイル１１ａ２のｂ側、励磁コイル１１ａ１のａ側をそれぞれＳ極、無励磁（励磁ステップ▲３▼）→Ｓ極、Ｎ極（励磁ステップ▲４▼）→無励磁、Ｎ極（励磁ステップ▲５▼）→Ｎ極、Ｎ極（励磁ステップ▲６▼）→Ｎ極、無励磁（励磁ステップ▲７▼）→Ｎ極、Ｓ極（励磁ステップ▲８▼）となるように制御すると、回転子１１ｂは励磁状態の変化に追従して９度づつ正回転する。
【０００６】
そして、励磁ステップ▲８▼から、再び励磁ステップ▲１▼に規定された励磁状態に制御すると、回転子１ｂはまた９度正回転して安定する。従って、それぞれ異なる複数の励磁ステップ▲１▼→▲２▼→…▲８▼から構成される励磁パターンに従って繰り返し励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態を制御することによって、回転子１１ｂを１ステップごとに９度づつ正回転させている。なお、この正回転に応じて指針２１は矢印Ｙ３方向（図８参照）に回転することとなる。
【０００７】
また、回転子１１ｂを矢印Ｙ２方向に回転させるには、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態を励磁ステップ▲８▼→▲７▼→…→▲１▼というように上記励磁パターンと逆の励磁パターンに従って制御すればよい。以降、回転子１１ｂの矢印Ｙ２方向の回転を逆回転と言い、この逆回転を行うことにより指針２１がストッパ５１に向かう方向Ｙ４（図７参照）に移動することとなる。
【０００８】
上記指示装置が例えば車速計に用いられている場合、駆動制御装置４は、車速センサが計測した車速情報に基づき算出した指針２１の指示位置である目標位置θと、現位置θ′との差である移動量θ−θ′に相当する回転子１１ｂの回転角度を示す角度データＤ１１が供給される。そして、駆動制御装置４内の第１の励磁回路４ａ１が、この角度データＤ１１に応じて励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態を制御することにより、指針２が差分θ−θ′だけ移動して目標位置を指示するようになる。
【０００９】
ところで、上記指示装置は、車体の振動あるいは雑音が重畳している角度データＤ１１の入力等の原因により、指針２１が本来移動すべき移動量θ−θ′と、実際の移動量とが異なる脱調を起こしてしまうことがあった。そして、この脱調が繰り返されると、指針２１が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との間で差異が生じ、指示装置は正確な指示を行うことができなくなってしまう。
【００１０】
そこで、このような問題を解決するために、図７に示すように、指針２１がゼロ（例えば０Km/h）を示す位置にストッパ５１を設けると共に、駆動制御装置４内に、励磁コイル１１ａ１及び、１１ａ２の励磁状態を制御して、指針２１をストッパ５１側に逆回転させる第２の励磁回路４ｂと、イグニッションスイッチオン、オフ又はバッテリを接続するごとに、第１の励磁回路４ａ１による制御を停止させると共に、第２の励磁回路４ｂによる制御を開始させる制御回路４ｆを更に設ける。
【００１１】
以上のような指示装置において、制御回路４ｆは、イグニッションスイッチオン、オフ又はバッテリを接続する毎に、第２の励磁回路４ｂによる制御を開始させ、指針２１をストッパ５１側に移動させることによって、強制的に指針２１をストッパ５１に当接させてゼロ位置に停止させ、指針２１が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との間の差異をリセットするリセット動作を行っていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した指示装置は、指針２１を確実にストッパ５１に当接させるため、指針２１の振れ角Ａより大きい角度（Ａ＋α）だけ指針２１を移動させるように回転子１１ｂを回転させる必要がある。このため、指針２１が指示する速度と、速度センサが計測した速度情報との間で差異が生じていようが、いまいが必ずリセット動作に指針２１を角度（Ａ＋α）移動させる分の時間を費やし、リセット動作に時間がかかり過ぎるという問題があった。
【００１３】
また、指針２１がストッパ５１に当接して停止しているにも拘わらず励磁コイル１１ａ１、１１ａ２の励磁状態が制御し続けられるため、指針２１がストッパ５１に当接したり離れたりを繰り返し、指針２１がストッパ５１に当接する毎に「カチ、カチ」という音が生じ、運転者にとってその音は不快となる。
【００１４】
そこで、リセット動作により指針２１がストッパ５１に当接しておらず、指針２１が移動して回転子１１ｂが回転している間は、無励磁状態のコイルに誘導電圧が生じ、一方、指針２１がストッパ５１に当接して、回転子１ｂの回転が停止したときは、コイルに誘導電圧が生じていないことに着目し、駆動制御装置４内に、無励磁状態のコイルに生じる誘導電圧の有無に基づき、指針２１がストッパ５１と当接したことを検出する位置検出回路４ｄをさらに設けたものが考えられている。すなわち、この指示装置は、位置検出回路４ｄが当接を検出したとき、制御回路４ｆが第２の励磁回路４ｂによる回転子１１ｂの逆回転制御を停止させて、指針２１がストッパ５１と当接したと同時に、指針２１の移動を停止するものである。
【００１５】
しかしながら、例えば車両内では、上述した車速計以外に、タコメータや、燃料計など多数の指示装置が備えられている場合が多い。従って、指示装置ごとに、位置検出回路を設ける必要があり、コスト的に問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、単一の位置検出手段によって、複数の被駆動部材が所定位置で停止したことを検出することにより、コストダウンを図った駆動装置及び、駆動制御装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の励磁コイルと、ＮＳ極が着磁され、かつ前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子とを有する複数のステッピングモータと、前記各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材と、前記各被駆動部材を所定位置に機械的に停止させる複数のストッパと、前記複数の励磁コイルを各々制御し、前記各回転子を正逆回転させる複数の第１の励磁手段と、前記各複数の励磁コイルの励磁状態を規定する複数の励磁ステップから構成される励磁パターンに従って前記複数の励磁コイルの励磁状態を制御し、前記各被駆動部材が前記所定位置に向かう方向に前記各回転子を逆回転させる第２の励磁手段と、前記各回転子の回転に応じて誘導電圧が生じる複数の検出コイルと、前記第２の励磁手段による制御中、前記各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、前記各被駆動部材が前記各ストッパに当接して前記所定位置で停止したことを検出する単一の位置検出手段と、命令信号を入力したとき、前記第１の励磁手段による制御を停止させると共に、前記第２の励磁手段による制御を開始させ、前記位置検出手段により全ての前記被駆動部材が前記所定位置で停止したことを検出したとき、前記第２の励磁手段による制御を停止させると共に、前記複数の第１の励磁手段による制御を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする駆動装置に存する。
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、複数の第１の励磁手段が、複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御し、当該励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する各回転子を正逆回転させる。複数のストッパが、各回転子の回転動作に連動する各被駆動部材を所定位置に停止させる。第２の励磁手段が、励磁コイルの励磁状態を規定する複数の異なる励磁ステップから構成される励磁パターンに従って、励磁状態の制御をすることにより、被駆動部材がストッパに向かうように逆回転させる。
【００１９】
制御手段が、命令信号を入力したとき、第１の励磁手段による制御を停止させると共に、第２の励磁手段による制御を開始させる。第２の励磁手段による制御が開始されると、単一の位置検出手段が、各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、被駆動部材がストッパに当接して所定位置で停止したことを検出する。そして、位置検出手段により全ての被駆動部材が所定位置で停止したことを検出したとき、制御手段が第１の励磁手段による制御を開始させると共に、第２の励磁手段による制御を停止させる。
【００２０】
従って、位置検出手段が複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出することにより、単一の位置検出手段により複数の被駆動部材がストッパと当接して所定位置で停止していることを検出することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の駆動装置であって、請求項１記載の駆動装置であって、前記複数の励磁コイルの励磁状態が、前記複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、前記第２の励磁手段による制御を遅延させる遅延手段を更に備え、前記位置検出手段は、前記被駆動部材が前記ストッパに当接した後に、前記回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、前記各複数の励磁コイルが前記検出励磁ステップに規定される励磁状態に制御されるごとに、当該励磁コイルに対応する前記検出コイルに生じる誘導電圧の有無を検出することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、複数のステッピングモータ間で励磁ステップをずらせば、検出励磁ステップもずれることに着目し、遅延手段は、励磁コイルの励磁状態が、複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、第２の励磁手段による制御を遅延させる。位置検出手段は、被駆動部材がストッパに当接した後に、回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、前記複数の励磁コイルが検出励磁ステップに規定される励磁状態に制御されるごとに、当該励磁コイルに対応する前記検出コイルに生じる誘導電圧の有無を検出する。ところで、被駆動部材がストッパに当接して回転子が停止した状態で、第２の励磁手段による励磁コイルの制御が行われ続けると、所定の励磁ステップに制御されたとき回転子は正回転し、この正回転により被駆動部材がストッパに当接したにも拘わらず誘導電圧が発生してしまう。すなわち、被駆動部材とストッパとの当接後、回転子はずっと停止状態を保持することができない。
【００２３】
従って、被駆動部材とストッパとが当接した後、回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、遅延手段によって励磁コイルの励磁状態が、複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、第２の励磁手段による制御を遅延させることにより、単一の位置検出手段によって、複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無の検出を、検出励磁ステップに規定された励磁状態に制御されたとき行うことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は、２記載の駆動装置であって、前記第２の励磁手段は、前記各複数の励磁コイルの何れか１つのみが励磁されるような励磁ステップから前記励磁パターンに従った励磁状態の制御を開始することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、回転子の位置がどんな位置にあったとしても、複数の励磁コイル何れか１つのみが励磁されているときは、回転子はその励磁コイルと対極する位置まで回転することに着目し、第２の励磁手段が、複数の励磁コイルの何れか１つのみが励磁されるような励磁ステップから励磁パターンに従った励磁状態の制御を開始する。従って、回転子の位置がどんな位置にあったとしても、必ず励磁状態にある励磁コイルと対極する位置から回転をし始めることができるため、逆回転し始めから回転を安定させることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載の駆動装置であって、前記検出励磁ステップは、前記複励の励磁コイルの何れかが無励磁となるような励磁状態を規定し、前記検出コイルとして、前記無励磁に制御されている前記励磁コイルを流用することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２７】
請求項４記載の発明によれば、検出コイルとして、複数の励磁コイルの内、第２の励磁手段により無励磁状態に制御されているものを流用するので、回転子を回転させるための励磁コイルと、誘導電圧の検出用のコイルとを別途にする必要がない。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４何れか１項記載の駆動装置であって、前記被駆動部材と前記ストッパとが当接する励磁ステップを当接励磁ステップとしたとき、前記第２の励磁手段は、前記当接励磁ステップに規定された励磁状態に制御した後、制御を停止することを特徴とする駆動装置に存する。
【００２９】
請求項５記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが当接する励磁ステップを当接励磁ステップとしたとき、第２の励磁手段が、当接励磁ステップに規定された励磁状態に制御した後、制御を停止する。従って、被駆動部材とストッパとが確実に当接した状態で、第２の励磁手段による制御を停止することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、複数のステッピングモータが有する複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御して、前記各励磁コイルの変化に追従して回転する前記複数のステッピングモータが有する複数の回転子を各々正逆回転させる複数の第１の励磁手段と、前記励磁コイルの励磁状態を規定する複数の励磁ステップから構成される励磁パターンに従って励磁状態の制御をすることにより、前記各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材が、所定位置に設けられたストッパに向かうように前記各回転子を逆回転させる第２の励磁手段と、前記各回転子の回転により誘導電圧が生じる複数の検出コイルと、前記第２の励磁手段による制御中、前記各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、前記各被駆動部材が前記各ストッパに当接して前記所定位置で停止したことを検出する単一の位置検出手段と、命令信号を入力したとき、前記第１の励磁手段による制御を停止させると共に、前記第２の励磁手段による制御を開始させ、前記位置検出手段により全ての前記被駆動部材が前記所定位置で停止したことを検出したとき、前記第２の励磁手段による制御を停止させると共に、前記複数の第１の励磁手段による制御を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする駆動制御装置に存する。
【００３１】
請求項６記載の発明によれば、複数の第１の励磁手段が、複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御し、当該励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子を正逆回転させる。第２の励磁手段が、励磁コイルの励磁状態を規定する複数の異なる励磁ステップから構成される励磁パターンに従って励磁状態の制御をすることにより、各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材が各々所定位置に設けられたストッパに向かうように逆回転させる。
【００３２】
制御手段が、命令信号を入力したとき、第１の励磁手段による制御を停止させると共に、第２の励磁手段による制御を開始させる。第２の励磁手段による制御が開始されると、単一の位置検出手段が、各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、被駆動部材がストッパに当接して所定位置で停止したことを検出する。そして、位置検出手段により全ての被駆動部材が所定位置で停止したことを検出したとき、制御手段が第１の励磁手段による制御を開始させると共に、第２の励磁手段による制御を停止させる。
【００３３】
従って、位置検出手段が複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出することにより、単一の位置検出手段により複数の被駆動部材がストッパと当接して所定位置で停止していることを検出することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の駆動装置として駆動制御装置を組み込んだ指示装置を示す図である。指示装置は、速度計、タコメータ、フューエルメータ等に対応して設けられる複数のステッピングモータ１１…１Ｎを備えている。前記複数ステッピングモータ１１…１Ｎは、各々２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２と、ＮＳ極が交互に５極づつ着磁され、各々が２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１１ｂ…１Ｎｂとを備えている。
【００３５】
指示装置はさらに、回転子１１ｂ…１Ｎｂの回転動作に各々連動する被駆動部材としての複数の指針２１…２Ｎと、回転子１１ｂ…１Ｎｂの回転駆動を指針２１…２Ｎにそれぞれ伝える複数のギア３１…３Ｎと、２つの励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態を各々制御して、回転子１１ｂ…１Ｎｂを回転させる駆動制御装置４と、指針２１…２Ｎをゼロを示す位置（以下、ゼロ位置という）に機械的に各々停止させる複数のストッパ５１…５Ｎとを備えている。なお、このゼロ位置が請求項中の所定位置に相当する。
【００３６】
次に、上記駆動制御装置４の構成について説明する。駆動制御装置４は、図２に示すように、複数の第１の励磁回路４ａ１…４ａＮ（＝請求項中の第１の励磁手段に相当する。）を有する。上記第１の励磁回路４ａ１…４ａＮは、車速や、エンジンの回転数などの計測値に応じた角度データＤ１１…Ｄ１Ｎをそれぞれ入力すると共に、角度データＤ１１…Ｄ１Ｎに応じた励磁パルスＰ１１１〜Ｐ１１４…Ｐ１Ｎ１〜１Ｎ４をそれぞれ出力して、回転子１１ｂ…１Ｎｂを角度データＤ１１〜Ｄ１Ｎに応じて各々正逆回転させる。
【００３７】
駆動制御装置４はまた、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１のｂ側に各々設けられたスイッチＳＷ１１…ＳＷ１Ｎと、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態を制御する励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４を各々出力し、指針２１…２Ｎがゼロ位置に向かう方向に回転子１１ｂ…１Ｎｂを逆回転させると共に、オープン信号Ｓ１をスイッチＳＷ１１…ＳＷ１Ｎの制御端子に出力する第２の励磁回路４ｂ（＝請求項中の第２の励磁手段に相当する。）とを有する。
【００３８】
上述した従来例では、励磁ステップ▲８▼→▲７▼…→▲１▼から構成される励磁パターンに従って励磁状態を制御することにより回転子１１ｂ…１１Ｎを逆回転させていたが、本実施の形態においては、励磁ステップ▲８▼の代わりに励磁ステップ▲７▼を代入した励磁ステップ▲７▼→▲７▼→▲６▼→…→▲１▼から構成される励磁パターンに従って励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…の励磁状態の制御を行う。このため、励磁パルスＰ２１〜２４は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すような、パルスから構成される。
【００３９】
このように、励磁ステップ▲８▼を除くと、励磁ステップ▲１▼から励磁ステップ▲７▼への励磁状態の変化に追従して回転子１１ｂ…１Ｎｂは、それぞれ１８度回転する。一方、回転子１１ｂ…１Ｎｂは、励磁ステップ▲１▼から励磁ステップ▲７▼へ以外の変化に対しては、上述した従来で説明したように９度づつ回転する。
【００４０】
すなわち、他の励磁ステップよりも回転子１１ｂ…１１Ｎの回転量が大きくなる励磁ステップ▲７▼に制御した際に、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１のｂ側をオープン状態にすれば、回転子１１ｂ…１１Ｎが回転可能な状態であったとき、検出コイルとしての励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端には他の励磁ステップに制御したときより、高い誘導電圧が生じる。
【００４１】
また、第２の励磁回路４ｂは、図３（ｅ）に示すように、励磁ステップ▲７▼を検出励磁ステップとしたとき、検出励磁ステップ▲７▼でＨレベルとなるパルスから構成されているオープン信号Ｓ１をスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎに対して出力する。このことにより、各励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２が検出励磁ステップ▲７▼に励磁状態が制御されるごと、スイッチＳＷ１１…１Ｎが開して、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１のｂ側がオープン状態となるようにしている。
【００４２】
なお、上記励磁パルス２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１は、直接出力せずに、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮを各々介した後出力している。シフトレジスタ４ｃ１は、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４をそのまま出力し、シフトレジスタ４ｃ２は、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４を２ステップ遅れて出力し…、シフトレジスタ４ｃＮは、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４を２＊（Ｎ−１）ステップ遅れて出力するレジスタである。従って、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２〜１Ｎａ１、１Ｎａ２の励磁状態が、各々２ステップづつずれるようになっている。以上のことから明らかなように、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮは遅延手段を構成している。
【００４３】
駆動制御装置４はまた、各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎが開されるタイミング、すなわち各励磁コイルが検出励磁ステップ▲７▼に制御されるタイミングで、当該スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎに対応する各励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端電圧Ｖ１…ＶＮを各々取り込み、取り込んだ両端電圧Ｖ１…ＶＮに基づき、誘導電圧の有無を検出すると共に、誘導電圧の有無に基づき、各指針２１…２Ｎがストッパ５１…５Ｎに当接してゼロ位置で停止したことを検出する位置検出回路４ｄ（＝請求項中の位置検出手段に相当する。）を有する。
【００４４】
駆動制御装置４はまた、図示しない４つのＯＲゲートから構成され、励磁パルスＰ１１〜Ｐ１４又は、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４の何れかを励磁コイル１１ａ１、１１ａ２に入力する複数のセレクタ回路４ｅ１〜４ｅＮと、イグニッションオン、オフ又は、車載バッテリの接続等のタイミングで出力される命令信号Ｓ２を入力したとき、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる各々の制御を停止させると共に、第２の励磁回路４ｂによる各ステッピングモータ１１〜１Ｎの逆回転制御を開始させ、各指針２１〜２Ｎがストッパ５１〜５Ｎに当接してゼロ位置で停止したことを位置検出回路４ｄが検出する毎に、ゼロ位置で停止した指針に対応するシフトレジスタをリセットして逆回転制御を順次停止させると共に、全ての指針２１〜２Ｎがゼロ位置にあることを検出したとき、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる制御を開始させる制御回路４ｆ（＝請求項中の制御手段に相当する）とを有している。
【００４５】
次に、第２の励磁回路４ｂ及び、位置検出回路４ｄの詳細について説明する。第２の励磁回路４ｂは、図４に示すように、例えば２[ＭＨｚ]のクロック信号ＣＫを所定の分周比で分周する分周回路４ｂ１と、分周回路４ｂ１が分周した分周パルスに基づいて、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を直列にした直列信号を出力するパターン生成回路４ｂ２と、直列信号を並列にすることにより、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を並列に出力する５ビットのシフトレジスタ４ｂ３とを有している。
【００４６】
位置検出回路４ｄは、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって２ステップずつ遅延された各オープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎが入力するＯＲゲート４ｄ１と、２ステップづつ遅延された各オープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎが制御端子に入力されたスイッチＳＷ２１〜ＳＷ２Ｎと、両端電圧Ｖ１〜ＶＮを、例えば８ビットのディジタル値Ｄ１に変換するアナログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）４ｄ２とを有する。位置検出回路４ｄはまた、Ａ／Ｄ変換器４ｄ２から出力されるディジタル値と、予め定めた閾値とを比較する比較器４ｄ３とを有する。
【００４７】
上述した構成の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置としての指示装置の動作を図５及び図６のタイムチャートを参照して以下説明する。イグニッションオン、オフ又は、車載バッテリの接続時に応じて出力される命令信号Ｓ２が入力したとき（図５（ａ））、制御回路４ｆはリセット動作を開始し、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮに角度データＤ１１〜Ｄ１Ｎの入力を拒否させる拒否信号Ｓ３（図２参照）を各々出力して、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる制御を停止させる。
【００４８】
また、制御回路４ｆは、分周回路４ｂ１にクロック信号ＣＫの分周を開始させる（図５（ｂ））。そして、パターン生成回路４ｂ２は、この分周パルスに基づき、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を直列にした直列信号を生成し、シフトレジスタ４ｂ３に対して出力する（図５（ｃ））。
【００４９】
シフトレジスタ４ｂ３は、分周パルスが入力する毎にパターン生成回路４ｂ２から出力される直列信号を５ビットのレジスタに順次記憶すると共に、分周パルスが６コイル入力する毎に、各レジスタに記憶された信号を並列に出力し、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１をそれぞれ並列に出力する。
【００５０】
これら励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１は、シフトレジスタ４ｃ１…４ｃＮを各々介すことにより、２ステップづつずれて、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２及び、スイッチＳＷ１１…ＳＷ１Ｎの制御端子にそれぞれ入力することとなる（図６参照）。また、シフトレジスタ４ｃ１…４ｃＮを介したオープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎは、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１Ｎに各々入力されている。
【００５１】
上述したように、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって、励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１が各々２ステップづつずらしてあるため、各励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端電圧検出のタイミングを示すオープン信号Ｓ１も２ステップづつずらすことができる（図６参照）。
【００５２】
また、スイッチＳ２１〜ＳＷ２Ｎは、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮを介したオープン信号Ｓ１１〜Ｓ１ＮがＨレベルになる毎に各々閉し、励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１の両端電圧Ｖ１…ＶｎをＡ／Ｄ変換器４ｄ２に入力することとなる。従って、Ａ／Ｄ変換器４ｄ２には、両端電圧Ｖ１…Ｖｎが２ステップごとに順次入力され、この入力に応じたディジタル値Ｄ１が比較器４ｄ３に入力する。そして、比較器４ｄ５は、ディジタル値Ｄ１と閾値との比較を行う。
【００５３】
このとき、指針２１…２Ｎがストッパ５１…５Ｎに当接しておらず、回転子１１ｂ…１Ｎｂが回転状態にあるときは無励磁の励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１には、誘導電圧が生じているため、比較器４ｄ３に入力する両端電圧Ｖ１…ＶＮのディジタル値Ｄ１は、予め定めた閾値より高い。このときは、比較器４ｄ５はＬレベルの信号を出力する。
【００５４】
一方、指針２１…２Ｎがストッパ５１…５Ｎと当接しており、回転子１１ｂ…１Ｎｂが停止状態にあるとき無励磁の励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１には、誘導電圧が発生しない。従って、比較器４ｄ３に入力する電圧Ｖ１…ＶＮのディジタル値Ｄ１は、予め定めた閾値より小さくなる。このとき比較器４ｄ３は、誘導電圧無しを検出した旨を伝えるＨレベルの検出信号Ｓ４を出力する。
【００５５】
この出力に応じて制御回路４ｆは、オープン信号Ｓ１１〜Ｓ１Ｎの出力に応じたシフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮをリセットする。具体的には、例えば、オープン信号Ｓ１１がＨレベルで有れば、ステッピングモータ１１の指針２１がゼロ位置となって、回転子１１ｂの回転が停止状態であると判断し、制御回路４ｆは、シフトレジスタ４ｃ１をリセットして、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２に対する励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４及び、オープン信号Ｓ１１の出力を停止することにより、第２の励磁回路４ｂによる回転子１１ｂの逆回転制御を停止させる。
【００５６】
順次以上のことを繰り返し、制御回路４ｆは、位置検出回路４ｄにより全ての指針２１〜２Ｎがストッパ５１〜５Ｎに当接してゼロ位置で停止したことを検出したとき、パターン生成回路４ｂ２の励磁パルスＰ２１〜Ｐ２４、オープン信号Ｓ１を直列にした直列信号の生成を停止させると共に、シフトレジスタ４ｂ３をリセットして第２の励磁回路４ｂによる逆回転制御を停止させる。また、制御回路４ｆは、拒否信号Ｓ３の出力を停止することにより、第１の励磁回路４ａ１〜４ａＮによる制御を開始させる。
【００５７】
ところで、本発明の実施形態において、各励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…が励磁ステップ▲１▼に規定される励磁状態になったとき、指針２１…がストッパ５１…に当接するように、指針２１…が回転子１１ｂに各々組み込まれている。以降、励磁ステップ▲１▼を当接励磁ステップ▲１▼という。このとき、上述したように検出励磁ステップ▲７▼で励磁コイル１１ａ１…に生じる誘導電圧の有無を検出すると、指針２１…がストッパ５１…に当接したとき、確実に励磁コイル１１ａ１…に誘導電圧無しを検出することができる。
【００５８】
すなわち、指針２１…がストッパ５１に当接して、回転子１１ｂ…が当接励磁ステップ▲１▼に示す位置で停止したとき、第２の励磁回路４ｂにより、励磁ステップ▲７▼→▲６▼→▲５▼→▲４▼→▲３▼→▲２▼→▲１▼…と逆励磁パターンに従って、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…の励磁状態の制御が行われ続けると、励磁ステップ▲４▼辺りから回転子１１ｂ…が正回転してしまう恐れがある。この回転子１１ｂ…の正回転による励磁ステップ▲３▼では、指針２１…がストッパ５１…に当接した後であるにも拘わらず、誘導電圧が発生してしまい、指針２１がゼロ位置に到達したことを検出することができない。
【００５９】
そこで、上述したように、検出励磁ステップ▲７▼となるタイミングで誘導電圧の有無を検出すれば、正回転する前であり、回転子１１ｂ…が完全に停止状態であるため、確実に励磁コイル１１ａ１…に誘導電圧が生じなくなる。
【００６０】
そして、指針２１…とストッパ５１…とが当接した後、回転子１１ｂ…が正回転する前に制御される励磁ステップ▲７▼を検出励磁ステップとし、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって各励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…の励磁状態が、各ステッピングモータ１１〜１Ｎ間で２励磁ステップづつずれるように第２の励磁回路４ｂによる制御を遅延させることにより、単一の位置検出回路４ｄによって、複数の励磁コイル１１ａ１…に生じる誘導電圧の有無検出を、検出励磁ステップに規定された励磁状態に制御されたとき行うことができ、全ての指針２１…について確実にストッパ５１…と当接してゼロ位置で停止したことを検出することができる。
【００６１】
また、パターン生成回路４ｂ２は、最初に励磁するステップを励磁ステップ▲１▼としている。この励磁ステップ▲１▼のように、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…１Ｎａ１、１Ｎａ２の１つだけが励磁状態となる励磁ステップから始めると以下に示す効果を奏することとなる。
【００６２】
すなわち、例えば励磁ステップから逆回転するようにした場合、図７に示すように、第２の励磁回路４ｂによる制御開始時の回転子１ｂの位置が励磁ステップ▲６▼に示すような位置であったとき（図９参照）、励磁コイル１１ａ１、１１ａ２…を励磁ステップ▲２▼に規定する励磁状態に制御すると、励磁コイル１１ａ２のｂ側と、このｂ側に対向するＮ極との間の反発力により矢印Ｙ２へ回転しようとする力Ｆ１が生じる。一方、励磁コイル１１ａ１のａ側と、このａ側に対向するＳ極との間の反発力により矢印Ｙ１へ回転しようとする力が生じる。
【００６３】
このため、励磁ステップ▲２▼の励磁状態に制御しても励磁ステップ▲６▼に示す回転子１１ｂ…の位置まで回転することなく、励磁ステップ▲６▼に示す回転子１１ｂ…の位置で停止したままとなる可能性がある。このように励磁ステップ▲２▼に制御したにも拘わらず回転子１１ｂ…の位置が励磁ステップ▲６▼の位置であった場合、次に励磁ステップ▲１▼に制御すると逆回転したいにも拘わらず、正回転してしまうことがある。
【００６４】
このように、制御開始時に正回転し、その後逆回転させると回転子１１ｂの回転が遅くなり、回転状態であるにも拘わらず誘導電圧が低下し、誘導電圧無しと誤検出されてしまう恐れがある。そこで、上述したように、励磁ステップ▲１▼から励磁を始めれば、励磁状態となるのは励磁コイル１１ａ２だけなので必ず励磁コイル１１ａ２のｂ側に吸引されて、励磁ステップ▲１▼の状態から逆回転を始めることができ、回転子始めの回転子１ｂの回転が遅くならず、誤検出することがなくなる。
【００６５】
また、上述したように指針２１〜２Ｎは当接励磁ステップ▲１▼に示す回転子１１ｂ〜１Ｎｂの状態でストッパ５１〜５Ｎに当接するように組み込まれていることに着目し、制御回路４ｆは、励磁ステップ▲７▼で誘導電圧無しが検出され、Ｈレベルの検出信号Ｓ４が出力されたとしても、すぐに第２の励磁回路４ｂによる回転子１１ｂ〜１Ｎｂの逆回転制御を停止せずに、励磁ステップ▲７▼→▲６▼→▲５▼→▲４▼→▲３▼→▲２▼→▲１▼までさらに逆回転制御した後、停止させる。以上のように、当接励磁ステップ▲１▼まで制御してから逆回転制御を停止することにより、指針２１〜２Ｎをゼロ位置にぴったり停止させることができる。
【００６６】
なお、上述した実施例では、誘導電圧を検出する検出コイルを無励磁に制御されている励磁コイル１１ａ１…１Ｎａ１を流用していたが、例えば、励磁コイル１ａ１、１ａ２と別途に設けたコイルにより誘導電圧を検出するようにしても良い。しかしながら、コスト的には、励磁コイルを流用する方が部品点数を増やす必要がないため好ましい。
【００６７】
また、上述した実施例では、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって、各ステッピングモータ１１〜１Ｎ間の励磁状態を２ステップずらすことにより、全てのステッピングモータ１１〜１Ｎについて、検出励磁ステップ▲７▼に制御されたとき、両端電圧Ｖ１〜ＶＮを取り込んで、誘導電圧の有無を検出していたが、例えば、誘導電圧を検出するタイミングがばらばらでも良いならば、シフトレジスタ４ｃ１〜４ｃＮによって、各ステッピングモータ１１〜１Ｎ間の励磁状態をずらす必要がなく、位置検出回路４ｄによって単に両端電圧Ｖ１〜ＶＮを順次取り込んで、誘導電圧の有無を検出するだけでもよい。
【００６８】
また、上述した実施例では、第２の励磁回路４ｂは、励磁ステップ▲１▼から励磁状態の制御を開始していたが、例えば、２つの励磁ステップ１１ａ１、１１ａ２…の内、何れか１つのみが励磁されるとき、すなわち励磁ステップ▲７▼、▲５▼、▲３▼から励磁状態の制御を開始するようにしても上記効果を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は６記載の発明によれば、位置検出手段が複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出することにより、単一の位置検出手段により複数の被駆動部材がストッパと当接して所定位置で停止していることを検出することができるので、位置検出手段を複数のステッピングモータに対して共通化することができ、コストダウンを図ることができる駆動装置及び、駆動制御装置を得ることができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが当接した後、回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、遅延手段によって励磁コイルの励磁状態が、複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、第２の励磁手段による制御を遅延させることにより、単一の位置検出手段によって、複数の検出コイルに生じる誘導電圧の有無の検出を、検出励磁ステップに規定された励磁状態に制御されたとき行うことができるので、全ての被駆動部材について確実にストッパと当接して所定位置で停止したことを検出することができる駆動装置を得ることができる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、回転子の位置がどんな位置にあったとしても、必ず励磁状態にある励磁コイルと対極する位置から回転をし始めることができるため、逆回転し始めから回転を安定させることができるので、逆回転し始めに、回転子が回転可能な状態であるにも拘わらず誘導電圧が発生しないということがなくなり、誤検出することがなくなる駆動装置を得ることができる。
【００７２】
請求項４記載の発明によれば、回転子を回転させるための励磁コイルと、誘導電圧の検出用のコイルとを別途にする必要がないので、コストダウンを図った駆動装置を得ることができる。
【００７３】
請求項５記載の発明によれば、被駆動部材とストッパとが確実に当接した状態で、第２の励磁手段による制御を停止することができるので、確実に被駆動部材の実際の位置と、被駆動部材があるべき位置との間の差異をリセットすることができる駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１の駆動制御装置の詳細を説明するための図である。
【図３】図１の第２の励磁回路が出力する励磁パルス及び、オープン信号を説明するための図である。
【図４】図２の第２の励磁回路及び、位置検出回路の詳細を説明するための図である。
【図５】図１の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】図１の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】励磁ステップ▲１▼から制御を開始する理由を説明するための図である。
【図８】従来の駆動制御装置を組み込んだ駆動装置の一例を示す図である。
【図９】励磁コイルの励磁状態と回転子の回転の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ａ１、１１ａ２ 励磁コイル
１２ａ１、１２ａ２ 励磁コイル
１Ｎａ１、１Ｎａ２ 励磁コイル
１１ｂ〜１Ｎｂ 回転子
１１〜１Ｎ ステッピングモータ
２１〜２Ｎ 被駆動部材（指針）
５１〜５Ｎ ストッパ
４ａ１〜４ａＮ 第１の励磁手段（第１の励磁回路）
４ｂ 第２の励磁手段（第２の励磁回路）
４ｃ１〜４ｃＮ 遅延手段（シフトレジスタ）
１１ａ１〜１１ａＮ 検出コイル（励磁コイル）
４ｄ 位置検出手段（位置検出回路）
４ｆ 制御手段（制御回路）
Claims (6)
- 複数の励磁コイルと、ＮＳ極が着磁され、かつ前記励磁コイルの励磁状態の変化に追従して回転する回転子とを有する複数のステッピングモータと、
前記各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材と、
前記各被駆動部材を所定位置に機械的に停止させる複数のストッパと、
前記複数の励磁コイルを各々制御し、前記各回転子を正逆回転させる複数の第１の励磁手段と、
前記各複数の励磁コイルの励磁状態を規定する複数の励磁ステップから構成される励磁パターンに従って前記複数の励磁コイルの励磁状態を制御し、前記各被駆動部材が前記所定位置に向かう方向に前記各回転子を逆回転させる第２の励磁手段と、
前記各回転子の回転に応じて誘導電圧が生じる複数の検出コイルと、
前記第２の励磁手段による制御中、前記各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、前記各被駆動部材が前記各ストッパに当接して前記所定位置で停止したことを検出する単一の位置検出手段と、
命令信号を入力したとき、前記第１の励磁手段による制御を停止させると共に、前記第２の励磁手段による制御を開始させ、前記位置検出手段により全ての前記被駆動部材が前記所定位置で停止したことを検出したとき、前記第２の励磁手段による制御を停止させると共に、前記複数の第１の励磁手段による制御を開始させる制御手段と
を備えることを特徴とする駆動装置。 - 請求項１記載の駆動装置であって、
前記複数の励磁コイルの励磁状態が、前記複数のステッピングモータ間で所定励磁ステップづつずれるように、前記第２の励磁手段による制御を遅延させる遅延手段を更に備え、
前記位置検出手段は、前記被駆動部材が前記ストッパに当接した後に、前記回転子が正回転する前に制御される励磁ステップを検出励磁ステップとし、前記各複数の励磁コイルが前記検出励磁ステップに規定される励磁状態に制御されるごとに、当該励磁コイルに対応する前記検出コイルに生じる誘導電圧の有無を検出する
ことを特徴とする駆動装置。 - 請求項１又は、２記載の駆動装置であって、
前記第２の励磁手段は、前記各複数の励磁コイルの何れか１つのみが励磁されるような励磁ステップから前記励磁パターンに従った励磁状態の制御を開始する
ことを特徴とする駆動装置。 - 請求項１〜３何れか１項記載の駆動装置であって、
前記検出励磁ステップは、前記複励の励磁コイルの何れかが無励磁となるような励磁状態を規定し、
前記検出コイルとして、前記無励磁に制御されている前記励磁コイルを流用する
ことを特徴とする駆動装置。 - 請求項１〜４何れか１項記載の駆動装置であって、
前記被駆動部材と前記ストッパとが当接する励磁ステップを当接励磁ステップとしたとき、前記第２の励磁手段は、前記当接励磁ステップに規定された励磁状態に制御した後、制御を停止する
ことを特徴とする駆動装置。 - 複数のステッピングモータが有する複数の励磁コイルの励磁状態を各々制御して、前記各励磁コイルの変化に追従して回転する前記複数のステッピングモータが有する複数の回転子を各々正逆回転させる複数の第１の励磁手段と、
前記励磁コイルの励磁状態を規定する複数の励磁ステップから構成される励磁パターンに従って励磁状態の制御をすることにより、前記各回転子の回転動作に連動する複数の被駆動部材が、所定位置に設けられたストッパに向かうように前記各回転子を逆回転させる第２の励磁手段と、
前記各回転子の回転により誘導電圧が生じる複数の検出コイルと、
前記第２の励磁手段による制御中、前記各検出コイルに生じる誘導電圧の有無を順次検出し、該検出した誘導電圧の有無に基づき、前記各被駆動部材が前記各ストッパに当接して前記所定位置で停止したことを検出する単一の位置検出手段と、
命令信号を入力したとき、前記第１の励磁手段による制御を停止させると共に、前記第２の励磁手段による制御を開始させ、前記位置検出手段により全ての前記被駆動部材が前記所定位置で停止したことを検出したとき、前記第２の励磁手段による制御を停止させると共に、前記複数の第１の励磁手段による制御を開始させる制御手段と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
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