JP3828792B2 - ステッピングモータ用移動量算出装置及びステッピングモータ用駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッピングモータ用移動量算出装置及びステッピングモータ用駆動装置に係わり、特に、ステッピングモータの駆動力がギアを介して伝達される被駆動部材の現位置と、被駆動部材の目標位置との差分を、移動量として算出するステッピングモータ用移動量算出装置及び上記移動量に応じて、前記ステッピングモータの回転を制御するステッピングモータ用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステッピングモータを用いた車両用指示装置として、図１に示すような指示装置が知られている。同図において、指示装置は、ステッピングモータ１と、このステッピングモータ１の回転に連動する、被駆動部材としての指針２と、ステッピングモータ１の回転を制御するステッピングモータ用駆動装置３（以下、単に駆動装置３と略記する。）とを備えている。上述したステッピングモータ１は、２つの励磁コイル１ａ１及び１ａ２と、ＮＳ極が交互に３極ずつ着磁され、励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１ｂと、回転子１ｂの駆動力を指針２に伝えるギア１ｃとを備えている。
【０００３】
上記指示装置が例えば車速計として用いられている場合、駆動装置３は、指針２の現角度θnと、目標角度θoとの差である移動量（θo−θn）に応じて、回転子１ｂを回転させることにより、指針２が移動量（θo−θn）だけ回転して目標角度θoを指示するようになる。
【０００４】
上記目標角度θoは、車速センサの出力である速度情報に応じた角度データθiが算出される毎に、当該角度データθiに更新される。また、上記現角度θnは、ステッピングモータ１が回転する毎に、その回転量に応じて更新される。従って、上述したように、指針２が移動量（θo−θn）だけ回転するようにステッピングモータ１を回転させた結果、現角度θnは、目標角度θoに更新される。上記角度データθiは、速度情報０ｋｍ／ｈのとき、基準角度０°（＝請求項中の基準位置に相当。）が算出され、速度情報が増加するに従って、増加するデータである。
【０００５】
なお、指針２が０ｋｍ／ｍの目盛上に近づく方向に、ステッピングモータ１を回転させることを逆回転、逆回転中の指針２の回転方向を逆回転方向Ｙ１とする。これに対して、指針２が０ｋｍ／ｈの目盛から遠ざかる方向に、ステッピングモータ１を回転させることを正回転、正回転中の指針２の回転方向を正回転方向Ｙ２とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したギア１ｃを介して回転子１ｂの駆動力を指針２に伝えるような車両用指示装置には、以下に述べる問題点があった。すなわち、図８に示すように、指針２が、正回転方向Ｙ２側に位置する目標角度θoを指示するように、ステッピングモータ１を正回転させると、指針２は、目標角度θoを指示せず、目標角度θoから誤差角αu分、逆回転方向Ｙ１側の角度θ2を指示して、停止してしまう。
【０００７】
また、指針２が逆回転方向Ｙ１側に位置する目標角度θoを指示するように、ステッピングモータ１を逆回転させた場合も、指針２は、目標角度θoを指示せずに、目標角度θoから誤差角αd分、正回転方向Ｙ２側の角度θ1を指示して、停止してしまう。このため、上記車両用指示装置は、正確に速度情報を指示することができないという問題があった。
【０００８】
上記誤差角αu及びαdは、ステッピングモータ１内のギア１ｃのバックラッシュに起因して生じる。
以下、上記誤差角αu及びαdが発生する原因の詳細を、図９及び図１０を参照して説明する。まず、ギア１ｃが初期状態で、図９（ｂ）に示すように、ニュートラルな状態であるとする。そして、このとき、指針２が、実際に速度０ｋｍ／ｈの目盛上を指示し、かつ、駆動装置３により、現角度θnが０°であると認識されている。
【０００９】
その後、角度データθi1（＞０°）の入力に応じて、目標角度θoが角度データθi1に更新されると、駆動装置３は、指針２が目標角度θo＝θi1を指示するようにステッピングモータ１を正回転させる。しかし、回転し始めは、ステッピングモータ１の回転に応じて、指針２側のギア１ｃ２が、回転子１ｂ側のギア１ｃ１に対して、ニュートラルな状態から（図９（ｂ））、一方に片寄せられた状態（図９（ａ））となる位置まで回転するだけで、ステッピングモータ１の駆動力が指針２に伝達されない。
【００１０】
このため、この間、指針２は動かない。図１０に示すように、この指針２が動かない間の範囲を不動範囲Ａとする。ところが、駆動装置３は、このバックラッシュ解消のために指針２が動かない間であっても、指針２を角度αu（図１０参照）、回転させる分、ステッピングモータ１を回転させている。このため、駆動装置３は、指針２が角度０°を指示したまま動いていないにも拘わらず、指針２が角度αuを指示していると認識する。従って、駆動装置３が、現角度θn＝θi1となるように、ステッピングモータ１を回転させても、指針２は、角度θi1を指示せず、角度（θi1−αu）を指示し、誤差角αuが生じる。
【００１１】
次に、角度データθi2（＜θi1）の入力に応じて、目標角度θoが角度データθi2に更新されると、駆動装置３は、ステッピングモータ１の回転を反転する。しかし、反転し始めは、ステッピングモータ１の回転に応じて、ギア１ｃ２が、ギア１ｃ１に対して、一方に片寄せされた状態（図９（ａ））から、他方に片寄せされた状態（図９（ｃ））となるだけで、ステッピングモータ１の駆動力が指針２に伝達されない。
【００１２】
このため、この間、指針２が動かない。図１０に示すように、反転後に指針２が動かない間の範囲を不動範囲Ｂとする。ところが、駆動装置３は、バックラッシュ解消のために指針２が動かない間であっても、指針２を角度βに回転させる分、ステッピングモータ１を回転させている。
【００１３】
このため、駆動装置３は、指針２が角度（θi1−αu）分で停止しているにも拘わらず、指針２が角度（θi1−β）を指示していると認識する。従って、その後、駆動装置３が、現角度θn＝θi2となるように、ステッピングモータ１を逆回転すると、指針２は、角度θi2＋αd（∵αd＝β−αu）を指示して停止する。なお、図１０では説明を簡単にするため、αu＝αd＝β／２となっている。
【００１４】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、算出した被駆動部材の移動量に応じて、ステッピングモータを回転させた結果、被駆動部材が実際に停止する位置と、被駆動部材の目標位置との誤差を低減できるステッピングモータ用移動量算出装置及び当該ステッピングモータ用移動量算出装置を用いたステッピングモータ用駆動装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【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、ステッピングモータの駆動力がギアを介して伝達される被駆動部材の現位置と前記被駆動部材の目標位置との差分を移動量として算出する移動量算出手段と、前記ステッピングモータの回転量に応じて前記現位置を更新する更新手段と、前記現位置及び前記目標位置は、基準位置からの移動量で表されるステッピングモータ用移動量算出装置において、前記移動量算出手段は、前記移動量を算出する毎に前記現位置及び前記目標位置に基づき、前記被駆動部材の移動方向を検出する移動方向検出手段を有し、前記移動方向が前記基準位置から遠ざかる方向であるとき前記差分に第１所定値を加算した値を移動量とし、前記移動方向が、前記基準位置に近づく方向であるとき前記差分から第２所定値を減算した値を移動量とすることを特徴とするステッピングモータ用駆動装置に存する。
【００１６】
請求項４記載の発明は、ステッピングモータの駆動力がギアを介して伝達される被駆動部材の現位置と前記被駆動部材の目標位置との差分を移動量として算出する移動量算出手段と、前記ステッピングモータの回転量に応じて前記現位置を更新する更新手段と、前記移動量に応じて励磁信号を前記ステッピングモータに対して出力し、前記ステッピングモータの回転を制御する回転手段とを備え、前記現位置及び前記目標位置は、基準位置からの移動量で表されるステッピングモータ用駆動装置において、前記移動量算出手段は、前記移動量を算出する毎に前記現位置及び前記目標位置に基づき、前記被駆動部材の移動方向を検出する移動方向検出手段を有し、前記移動方向が、前記基準位置から遠ざかる方向であるとき前記差分に第１所定値を加算した値を移動量とし、前記移動方向が、前記基準位置に近づく方向であるとき前記差分から第２所定値を減算した値を移動量とすることを特徴とするステッピングモータ用駆動装置に存する。
請求項５記載の発明は、請求項４記載のステッピングモータ用駆動装置であって、前記回転手段は、前記移動方向が前記基準位置から遠ざかる方向であり、かつ前記現位置と前記目標位置との差分が（−前記第１所定値）であるとき、又は、前記移動方向が前記基準位置に近づく方向であり、かつ前記現位置と前記目標位置との差分が前記第２所定値と等しいとき、前記移動量に応じた励磁信号の出力を停止することを特徴とするステッピングモータ用駆動装置に存する。
【００１７】
請求項１及び４記載の発明によれば、移動量算出手段内において、移動方向検出手段が、ステッピングモータの駆動力がギアを介して伝達される被駆動部材の現位置及び被駆動部材の目標位置に基づき、移動方向を検出する。移動方向が基準位置から遠ざかる方向であるとき、移動量算出手段が、現位置と目標位置との差分に第１所定値を加算した値を、移動量として算出する。移動方向が基準位置から近づく方向であるとき、移動量算出手段が、現位置と目標位置との差分から第２所定値を減算した値を、移動量として算出する。現位置は、更新手段により、ステッピングモータの回転量に応じて、更新されている。
【００１８】
ところで、移動方向が基準位置から遠ざかる方向であるとき、現位置と目標位置との差分を、移動量として算出し、この移動量に応じた励磁信号を出力して、ステッピングモータを回転させると、ギアのバックラッシュ発生に起因して、被駆動部材は、目標位置で停止せず、目標位置から誤差分、基準位置に近づく方向にある誤差目標位置で停止してしまう。そこで、以上のように、移動方向が基準位置から遠ざかる方向であるとき、上記差分に第１所定値を加算した値を移動量として算出すれば、上記誤差目標位置から第１所定値分、基準位置から遠ざかる方向、すなわち、目標位置に近づく方向にある位置で停止させることができる。
【００１９】
また、移動方向が基準位置に近づく方向であるとき、現位置と目標位置との差分を、移動量として算出し、この移動量に応じた励磁信号を出力して、ステッピングモータを回転させると、ギアのバックラッシュ発生に起因して、被駆動部材は、目標位置で停止せず、目標位置から誤差分、基準位置から遠ざかる方向にある誤差目標位置で停止してしまう。そこで、以上のように、移動方向が基準位置に近づく方向であるとき、上記差分から第２所定値を減算した値を移動量として算出すれば、上記誤差目標位置から第２所定値分、基準位置に近づく方向、すなわち、目標位置に近づく方向にある位置で停止させることができる。
【００２０】
従って、移動方向に応じて、被駆動部材の現位置と目標位置との差分に、第１所定値を加算したり、第２所定値を減算したりする移動量算出手段により、算出された被駆動部材の移動量に応じて、ステッピングモータを回転させた結果、被駆動部材が実際に停止する位置と、被駆動部材の目標位置との誤差を低減できる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のステッピングモータ用移動量算出装置であって、前記第１所定値の大きさは、前記被駆動部材が、前記基準位置から遠ざかる方向へ移動中に生じる、前記現位置と、前記被駆動部材が実際にある位置との差に相当し、前記第２所定値の大きさは、前記被駆動部材が、前記基準位置に近づく方向へ移動中に生じる、前記現位置と、前記被駆動部材が実際にある位置との差に相当することを特徴とするステッピングモータ用移動量算出装置に存する。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、被駆動部材が、前記基準位置から遠ざかる方向へ移動中に生じる、前記現位置及び前記被駆動部材が実際にある位置の差と、第１所定値の大きさが等しい。被駆動部材が、基準位置に近づく方向へ移動中に生じる、現位置及び被駆動部材が実際にある位置の差と、第２所定値の大きさが等しい。
【００２３】
従って、第１所定値を、基準位置から遠ざかる方向に被駆動部材を移動させたときに生じる誤差と等しくし、第２所定値を、基準位置に近づく方向に被駆動部材を移動させたとき生じる誤差に等しくすることにより、被駆動部材が実際に停止する位置と、被駆動部材の目標位置との誤差を完全になくすことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のステッピングモータ用移動量算出装置であって、前記移動量算出手段は、前記移動方向が、前記基準位置から遠ざかる方向であるとき、前記目標位置に前記第１所定値を加算し、前記基準位置に近づく方向であるとき、前記目標位置から前記第２所定値を減算して、前記目標位置を補正する補正手段と、前記補正された目標位置と、前記現位置との差分を、前記移動量として算出する差算手段とをさらに有することを特徴とするステッピングモータ用移動量算出装置に存する。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、移動量算出手段内において、移動方向が基準位置から遠ざかる方向であるとき、補正手段が、目標位置に第１所定値を加算する。移動方向が基準位置に近づく方向であるとき、補正手段が、目標位置から第２所定値を減算する。差算手段が、補正された目標位置と、現位置との差分を移動量として算出する。従って、補正した目標位置を、差算手段に対して出力することにより、差算手段を凡用ＩＣで構成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、ステッピングモータ用駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。この指示装置は、上述した従来で説明したように、ステッピングモータ１、指針２及び駆動装置３を備えている。上記ステッピングモータ１も、従来と同様に、励磁コイル１ａ１及び１ａ２、回転子１ｂ及びギア１ｃを有している。
【００２７】
さらに、ステッピングモータ１は、指針２側のギア１ｃの裏側に設けられ、回転子１ｂの回転動作に連動する片１ｄと、上記励磁コイル１ａ１及び１ａ２、回転子１ｂ、ギア１ｃ及び片１ｄを収納する図示しない収納ケースに設けられ、片１ｄとの当接により、回転子１ｂの回転を機械的に停止させるストッパ１ｅとを備えている。なお、ストッパ１ｅは、片１ｄとが当接したとき、指針２が０ｋｍ／ｈの目盛上から、所定角度、逆回転方向Ｙ１側の位置を指示するように設けられている。
【００２８】
また、駆動装置３には、イグニッションスイッチＳＷ１（以下、ＩＧスイッチＳＷ１と略記する。）が接続され、このＩＧスイッチＳＷ１がオンしたとき、Ｈレベルのオン信号Ｓonが供給される。駆動装置３には、また車速センサからの速度情報Ｄ１が供給されている。
【００２９】
また、駆動装置３は、図２に示すように、μＣＯＭなどから構成されており、プログラムに従って各種の処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）３ａと、ＣＰＵ３ａが行う処理プログラムなどを格納した読出専用メモリであるＲＯＭ３ｂと、ＣＰＵ３ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読出書込自在のメモリであるＲＡＭ３ｃなどを内蔵し、これらが図示しないバスラインによって相互接続されている。
【００３０】
上述したＣＰＵ３ａは、速度情報Ｄ１が入力される毎に、当該速度情報Ｄ１に応じた指針２の目標角度θoを計測する計測部３ａ−１と、ＲＡＭ３ｃ内の現在角度エリア３ｃ−１に格納された指針２の現角度θn及び上記指針２の目標角度θoの差分θx（＝θo−θn）を算出する差分部３ａ−２１と、上記差分θxに基づき、指針２の回転方向を検出する移動方向検出手段としての回転方向検出部３ａ−２２と、検出された回転方向が、正回転方向Ｙ２であるとき、差分θxに誤差角α（説明を簡単にするために従来で説明した誤差角β／２＝αu＝αd＝αとしている）を加算し、逆回転方向Ｙ１であるとき、差分θxから誤差角αを減算する補正部３ａ−２３とを有している。
【００３１】
上記ＣＰＵ３ａはまた、補正された差分θx′（＝θｘ±α）に応じた駆動信号をステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１及び１ａ２に対して出力する回転手段としての駆動信号出力部３ａ−３と、ステッピングモータ１に対して出力される駆動信号に基づき、ステッピングモータ１の回転量を求め、求めた回転量に基づき、指針２の現角度θnを更新する更新手段としての更新部３ａ−４とを有している。なお、上記差分部３ａ−２１、回転方向検出部３ａ−２２及び補正部３ａ−２３が、移動量算出手段としての移動量算出部３ａ−２を構成している。
【００３２】
上述した構成のステッピングモータ用移動量算出装置及びステッピングモータ用駆動装置を組み込んだ指示装置の動作を、ＣＰＵ３ａの処理手順を示す図３のフローチャートを参照して以下説明する。
ＣＰＵ３ａは、例えば、図示しないバッテリ電源の投入によって動作を開始し、図示しない初期ステップにおいて、駆動装置３内のＲＡＭ３ｃに形成した各種のエリアの初期設定を行う。
【００３３】
その後、ＣＰＵ３ａは、ドライバーによりＩＧスイッチＳＷ１のオン操作が行われると（ステップＳ１でＹ）、初期化回転処理を開始する（ステップＳ２）。初期化回転処理において、ＣＰＵ３ａは、励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態を間欠的に変化させて、片１ｄがストッパ１ｅに向かって移動するように、ステッピングモータ１を逆回転させる。この初期化回転処理により、指針２は０ｋｍ／ｈの目盛上に向かうこととなる。なお、このときＲＡＭ３ｃ内に格納されている指針２の現角度θnは、更新部３ａ−４により０°に更新されている。
【００３４】
その後、片１ｄがストッパ１ｅに当接して、ステッピングモータ１の回転が機械的に停止したと判断すると、ＣＰＵ３ａは、励磁コイル１ａ１及び１ａ２を予め定めた初期励磁状態に保持する停止処理を行う（ステップＳ３）。この停止処理により、指針２が０ｋｍ／ｈを指示した状態で、ステッピングモータ１の回転が電気的に停止される。
【００３５】
ところで、上記当接判断は、例えば、回転子１ｂの近くに設けた検出用コイルに発生する誘導電圧の有無に基づき判断する。すなわち、検出用コイルに誘導電圧が発生したときは、回転子１ｂが回転中であり、片１ｄがストッパ１ｅに当接していないと判断することができる。一方、検出用コイルに誘導電圧が発生していないときは、回転子１ｂが、片１ｄとストッパ１ｅとの当接により、機械的に停止されたと判断することができる。
【００３６】
なお、本発明の実施形態では、上記検出用コイルとして、初期化回転処理において、無励磁状態に制御された励磁コイル１ａ１及び１ａ２を流用し、無励磁状態の励磁コイル１ａ１及び１ａ２に発生する誘導電圧の有無に基づき、当接を検出する位置検出回路（図示せず）が設けられている。
【００３７】
ここで、上記初期化回転処理及び停止処理を行ったときのギア１ｃの状態について、説明する。上記初期化回転処理が開始され、片１ｄがストッパ１ｅに当接すると、回転子１ｂ側のギア１ｃ２は、指針２側のギア１ｃ１に対して、他方に片寄せされた状態となっている（図９（ａ）参照）。
【００３８】
その後、駆動装置３が励磁コイル１ａ１及び１ａ２を初期励磁状態に保持すると、回転子１ｂは、初期励磁状態に応じた位置まで正回転する。このとき、回転子１ｂは、慣性等の影響により、初期励磁状態に応じた位置付近で正回転、逆回転を繰り返して振動し、その振動が収束して停止状態となる。上述したように振動した後、停止状態となるため、停止後、回転子１ｂ側のギア１ｃ１は、指針２側のギア１ｃ２に対して、ニュートラル状態となる（図９（ｂ）参照）。
【００３９】
以上のことからも明らかなように、上記初期化回転処理及び停止処理を行った後のギア１ｃの状態は、常に、図９（ｂ）に示すように、ニュートラルとなっている。次に、ＣＰＵ３ａは、速度情報Ｄ１の入力に応じて、ステッピングモータ１を回転させる通常回転処理を開始する（ステップＳ４）。
【００４０】
通常回転処理において、まず、ＣＰＵ３ａ内の計測部３ａ−１は、図４に示すように、速度情報Ｄ１に応じた指針２の目標角度θoを計測する（ステップＳ４１）。その後、ＣＰＵ３ａ内の差分部３ａ−２１が、現在角度エリア３ｃ−１内に格納された現角度θnと、上記目標角度θoとの差分θx（＝θo−θn）を算出する（ステップＳ４２）。
【００４１】
ステップＳ４１で計測された目標角度θoが基準角度０°であり、上記差分θx＝０°であれば（ステップＳ４３でＹ）、ＣＰＵ３ａは、指針２を動かす必要がないと判断して、ステップＳ４１に戻る。一方、目標角度θoとして角度θo1（＞０°）が計測され、上記差分θx＝０°が成立しなければ（ステップＳ４３でＮ）、ＣＰＵ３ａ内の回転方向検出部３ａ−２２は、指針２を０°から正回転方向Ｙ２に回転させる必要があると判断して、ステップＳ４４に進む。
【００４２】
ステップＳ４４において、ＣＰＵ３ａ内の補正部３ａ−２３は、上記差分θx（＝θo1）に誤差角αを加算した値を移動量θx′（＝θo1＋α）として算出して、駆動信号出力部３ａ−３に出力すると共に、ステッピングモータ１を正回転させる旨を示すためフラグＦをオンする。次に、駆動信号出力部３ａ−３は、上述した移動量θx′（＝θo1＋α）に応じた駆動信号をステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１及び１ａ２に対して出力する（ステップＳ４５）。
【００４３】
上述したように、ステッピングモータ１に対して、移動量θx′（＝θo1＋α）に応じた駆動信号を出力すると、指針２は、ギア１ｃのバックラッシュに起因して、ステッピングモータ１の駆動力が伝わらない期間Ａがあるため、上記移動量θx′（＝θo1＋α）から誤差角α分を減算した値である角度θo1分、正回転方向Ｙ２に移動する。従って、指針２は、図５に示すように、ステップＳ４１で計測された目標角度θoである角度θo1を指示して停止する。また、上述したように指針２の実際の指示角度は、角度θo1であるが、上記移動量θx′（＝θo1＋α）に応じた励磁信号の出力により、更新部３ａ−４は、現角度θnを基準角度０°から角度（θo1＋α）に更新している。
【００４４】
次に、再びＣＰＵ３ａ内の計測部３ａ−１が、速度情報Ｄ１に応じた指針２の目標角度θoを計測する（ステップＳ４６）。その後、ＣＰＵ３ａ内の差分部３ａ−２１が、現在角度エリア３ｃ−１内に格納された現角度θnと、上記目標角度θoとの差分θxを算出する（ステップＳ４７）。次に、ＣＰＵ３ａ内の回転方向検出部３ａ−２２が、上記目標角度θoを指示するための指針２の回転方向を検出する、ステップＳ４８〜Ｓ５２の動作を行う。
【００４５】
まず、回転方向検出部３ａ−２２は、フラグＦ１が１であるか否かを判断する（ステップＳ４８）。フラグＦ１が１であれば（ステップＳ４８でＹ）、回転方向検出部３ａ−２２は、指示装置の状態が以下に示す状態であると判断することができる。すなわち、前回の指針２の回転方向が正回転方向Ｙ２であり、差分θxに誤差角αを加算した値を移動量θx′としたため、現在角度エリア３ｃ−１に格納されている現角度θnは、実際の指針２の指示角度より、誤差角α分、大きい値となっていると判断することができる。
【００４６】
そこで、回転方向検出部３ａ−２２は、差分θx＝−αであれば（ステップＳ４９でＹ）、ステップＳ４６で算出された目標角度θoと、実際の指針２の指示角度とが一致していて、回転させる必要がないとし、ステップＳ４６に戻る。
【００４７】
一方、回転方向検出部３ａ−２２は、差分θx＞−αであれば（ステップＳ４９でＮ、かつ、ステップＳ５０でＹ）、ステップＳ４６で算出された目標角度θoが、実際の指針２の指示角度より、正回転方向Ｙ２側の位置にあり、指針２をさらに正回転方向Ｙ２に回転させる必要があると判断する。そして、次に、補正部３ａ−２３が、上記差分θxに誤差角αを加算した値を移動量θx′として算出し、駆動信号出力部３ａ−３に出力する（ステップＳ５３）。
【００４８】
さらに、ＣＰＵ３ａは、ステッピングモータ１を正回転させる旨を示すためフラグＦをオンにして（ステップＳ５３）、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４において、駆動信号出力部３ａ−３は、上述した移動量θx′に応じた駆動信号をステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１及び１ａ２に対して出力する。
【００４９】
これに対して、回転方向検出部３ａ−２２は、差分θx＜−αであれば（ステップＳ４９でＮ、かつ、ステップＳ５０でＮ）、ステップＳ４６で算出された目標角度θoが、実際の指針２の指示角度より、逆回転方向Ｙ１側の位置にあり、指針２の回転を反転させて、逆回転方向Ｙ１に回転させる必要があると判断する。次に、補正部３ａ−２３が、上記差分θxに誤差角αを減算した値を移動量θx′として算出し、駆動信号出力部３ａ−３に出力する（ステップＳ５５）。ＣＰＵ３ａはさらに、ステッピングモータ１を逆回転させる旨を示すためフラグＦをオフした後（ステップＳ５５）、ステップＳ５４に進む。
【００５０】
また、フラグＦが０の場合（ステップＳ４８でＮ）、回転方向検出部３ａ−２２は、指示装置の状態が以下に示す状態であると判断する。すなわち、前回の指針２の回転方向が逆回転方向Ｙ１であり、差分θxに誤差角αを減算した値を移動量θx′としたため、現在角度エリア３ｃ−１に格納されている現角度θnは、実際の指針２の指示角度より、誤差角α分、小さい値となっていると判断することができる。
【００５１】
そこで、回転方向検出部３ａ−２２は、差分θx＝αであれば（ステップＳ５１でＹ）、ステップＳ４６で算出された目標角度θoと、実際の指針２の指示角度とが一致していて、回転させる必要がないとしてステップＳ４６に戻る。
【００５２】
一方、回転方向検出部３ａ−２２は、差分θx＜αであれば（ステップＳ５２でＹ）、ステップＳ４６で算出された目標角度θoが、実際の指針２の指示角度より、逆回転方向Ｙ１側の位置にあり、指針２をさらに逆回転方向Ｙ１に回転させる必要があると判断し、ステップＳ５５、Ｓ５４に進む。
【００５３】
これに対して、回転方向検出部３ａ−２２は、差分θx＞αであれば（ステップＳ５２でＮ）、ステップＳ４６で算出された目標角度θoが、実際の指針２の指示角度より、正回転方向Ｙ２側の位置にあり、指針２の回転を反転させて正回転方向Ｙ２に回転させる必要があると判断し、ステップＳ５３に進む。
【００５４】
以上の動作により、指針２を、正回転方向Ｙ２に回転させる必要があるとき、差分θxに誤差角αを加算することができ、逆回転方向Ｙ１に回転させる必要があるとき、差分θxから誤差角αを減算することができる。
【００５５】
以下、上述したステップＳ４６以降の動作を、図５を参照して、より具体的に説明する。まず、ステップＳ４５から進んだ直後であり、現角度θnとして上記角度（θo1＋α）が格納され、フラグＦに１が格納され、かつ、実際の指針２の指示角度が角度θo1であるとき、ステップＳ４６で目標角度θoとして、角度θo2（＞θo1）が算出された場合について説明する。
【００５６】
このとき、回転方向検出部３ａ−２２は、指針２をさらに正回転方向Ｙ２側に回転させる必要があると判断して（ステップＳ４８でＹ、ステップＳ４９でＮかつステップＳ５０でＹ）、ステップＳ５３に進む。この場合、ステップＳ４７にて算出される差分θxは、角度θo2−（θo1＋α）となる。そして、ステップＳ５３にて算出される移動量θx′は、角度｛（θo2−（θo1＋α））＋α｝＝θo2−θo1となる。
【００５７】
従って、ステップＳ５４で、ステッピングモータ１に対して、移動量θx′（＝θo2−θo1）に応じた駆動信号を出力すると、指針２は、ギア１ｃのバックラッシュはすでに解消され、ステッピングモータ１の駆動力がただちに指針２に伝達されるため、上記移動量θx′（＝θo2−θo1）と同じ角度、正回転方向Ｙ２に移動する。
【００５８】
従って、指針２は、図５に示すように、角度θo1から移動量θx′（＝θo2−θo1）分、正回転方向Ｙ２側の角度θo2を指示して停止する。また、上述したように指針２の実際の指示角度は、角度θo2であるが、上記移動量θx′（＝θo2−θo1）に応じた励磁信号の出力により、更新部３ａ−４は、現角度θnを角度（θo1＋α）から角度（θo2＋α）（∵（θo1＋α）＋（θo2−θo1））に更新している。
【００５９】
次に、現角度θnとして上記角度（θo2＋α）が格納され、フラグＦに１が格納され、かつ、実際の指針２の指示角度が角度θo2であるとき、ステップＳ４６にて目標角度θoとして、角度θo1（＜θo2）が算出された場合について説明する。
【００６０】
このとき、回転方向検出部３ａ−２２は、指針２の回転を反転させて、逆回転方向Ｙ１側に回転させる必要があると判断して（ステップＳ４８でＹ、ステップＳ４９でＮかつステップＳ５０でＮ）、ステップＳ５５に進む。この場合、ステップＳ４７にて算出される差分θxは、角度θo1−（θo2＋α）となる。そして、
ステップＳ５５にて算出される移動量θx′は、角度｛（θo1−（θo2＋α））−α｝＝θo1−θo2−２αとなる。
【００６１】
従って、ステップＳ５５で、ステッピングモータ１に対して、移動量θx′（＝θo1−θo2−２α）に応じた駆動信号を出力すると、指針２は、正回転から逆回転への反転に応じて生じるギア１ｃのバックラッシュに起因して、ステッピングモータ１の駆動力が伝わらない期間Ｂがあるため、上記移動量θx′（＝θo1−θo2−２α）に、上述した誤差角２α（＝従来で説明したβに相当する角度）を加算した値である角度（θo1−θo2）分、逆回転方向Ｙ１に移動する。
【００６２】
従って、指針２は、図５に示すように、ステップＳ４６で計測された目標角度θoである角度θo1を指示して停止する。また、上述したように指針２の実際の指示角度は、角度θo1であるが、上記移動量θx′（＝θo1−θo2−２α）に応じた励磁信号の出力により、更新部３ａ−４は、現角度θnを角度（θo2＋α）から角度（θo1−α）（∵（θo2＋α）＋（θo1−θo2−２α））に更新している。
【００６３】
次に、現角度θnとして上記角度（θo1−α）が格納され、フラグＦに０が格納され、かつ、実際の指針２の指示角度がθo1であるとき、ステップＳ４６にて目標角度θoとして、角度θo3（＜θo1）が算出された場合について説明する。
【００６４】
このとき、回転方向検出部３ａ−２２は、指針２をさらに逆回転方向Ｙ１に回転させる必要があると判断して（ステップＳ４８でＮ、ステップＳ５１でＮかつステップＳ５２でＹ）、ステップＳ５５に進む。この場合、ステップＳ４７にて算出される差分θxは、角度（θo3−（θo1−α））となる。そして、ステップＳ５５にて算出される移動量θx′は、角度｛（θo3−（θo1−α））−α｝＝θo3−θo1となる。
【００６５】
従って、ステップＳ５４で、移動量θx′（＝θo3−θo1）に応じた駆動信号を出力し、ステッピングモータ１を再び逆回転させると、指針２は、ギア１ｃの反転に応じたバックラッシュはすでに解消され、ステッピングモータ１の駆動力がただちに指針２に伝達されるため、上記移動量θx′（＝θo3−θo1）と同じ角度、逆回転方向Ｙ１に移動する。
【００６６】
従って、指針２は、図５に示すように、角度θo1から移動量θx′（＝θo3−θo1）分、逆回転方向Ｙ１側の角度θo3を指示して停止する。また、上述したように指針２の実際の指示角度は、角度θo3であるが、上記移動量θx′（＝θo3−θo1）に応じた励磁信号の出力により、更新部３ａ−４は、現角度θnを、角度（θo1−α）から角度（θo3−α）（∵（θo1−α）＋（θo3−θo1））に更新する。
【００６７】
最後に、現角度θnとして上記角度（θo3−α）が格納され、フラグＦに０が格納され、かつ、実際の指針２の指示角度が角度θo3であるとき、ステップＳ４６にて目標角度θoとして、角度θo1（＞θo3）が算出された場合について説明する。
【００６８】
このとき、回転方向検出部３ａ−２２は、指針２の回転を反転させて、正回転方向Ｙ２側に回転させる必要があると判断して（ステップＳ４８でＮ、ステップＳ５１でＮかつステップＳ５２でＮ）、ステップＳ５３に進む。この場合、ステップＳ４７にて算出される差分θxは、角度θo3−（θo1−α）となる。そして、ステップＳ５３にて算出される移動量θx′＝｛（θo3−（θo1−α））＋α｝＝θo3−θo1＋２αとなる。
【００６９】
従って、ステップＳ５２で、ステッピングモータ１に対して、移動量θx′（＝θo3−θo1＋２α）に応じた駆動信号を出力すると、指針２は、回転を反転する際に生じるギア１ｃのバックラッシュに起因して、ステッピングモータ１の駆動力が伝わらない期間があるため、上記移動量θx′（＝θo3−θo1＋２α）から、上述した誤差角２α減算した値である角度（θo3−θo1）分、正回転方向Ｙ２に移動する。
【００７０】
従って、指針２は、図５に示すように、角度θo3から移動量θx′（＝θo3−θo1）分、正回転方向Ｙ２側の角度θo1を指示して停止する。また、上記移動量θx′（＝θo3−θo1＋２α）に応じた励磁信号の出力により、更新部３ａ−４は、現角度θnを角度（θo3−α）から角度（θo1＋α）（∵（θo3−α）＋（θo3−θo1＋２α））に更新する。
【００７１】
上述したステッピングモータ用駆動装置３は、指針２の回転方向が正回転方向Ｙ２であるとき、指針２の実際の指示角度は、目標角度θoから誤差角αを減算した角度となり、指針２の回転方向が逆回転方向Ｙ１であるとき、指針２の実際の指示角度は、目標角度θoに誤差角αを加算した角度となることに着目し、正回転方向Ｙ２のときは移動量に誤差角αを加算し、逆回転方向Ｙ１のときは移動量に誤差角度を減算して、指針２の実際に指示する角度と、目標角度θoとを一致させている。
【００７２】
なお、上述した実施形態では、ステッピングモータ用駆動装置３であるμＣＯＭ内に、駆動信号を出力する駆動信号出力部３ａ−３を内蔵していた。しかしながら、例えば、上記駆動信号出力部３ａ−３をμＣＯＭ内に内蔵せず、別体の駆動ＩＣＤＲ内に内蔵することも考えられる。この場合、駆動装置３の構成としては、図６に示すようなものが考えられる。
【００７３】
すなわち、上記μＣＯＭ内のＣＰＵ３ａに、上記計測部３ａ−１と、上記更新部３ａ−４と、現角度θn及び目標角度θoを駆動ＩＣＤＲに対して出力するデータ出力部３ａ−５とを設ける。そして、駆動ＩＣＤＲに、ＣＰＵ３ａから出力される現角度θn及び目標角度θoを受信するデータ受信部３ａ−６と、上記差分部３ａ−２１と、上記回転方向検出部３ａ−２２と、上記補正部３ａ−２３と、上記駆動信号出力部３ａ−３とを設ける。これにより、補正処理をμＣＯＭで行わない為、ソフトウエア処理の負荷を軽減できる。
【００７４】
また、図７に示すような構成も考えられる。すなわち、上記μＣＯＭ内のＣＰＵ３ａに、上記計測部３ａ−１と、現角度θn及び目標角度θoに基づき、指針２の回転方向を検出する回転方向検出部３ａ−２２と、検出された回転方向が、正回転方向Ｙ２であるとき、目標角度θoに誤差角αを加算し、逆回転方向Ｙ１であるとき、目標角度θoから誤差角αを減算する補正手段としての補正部３ａ−２３と、現在角度エリア３ｃ−１から読み出した現角度θn及び補正された目標角度θo±αを駆動ＩＣＤＲに対して出力するデータ出力部３ａ−５とを設ける。
【００７５】
そして、駆動ＩＣＤＲに、ＣＰＵ３ａから出力される上記現角度θn及び補正された目標角度θo±αを受信するデータ受信部３ａ−６と、上記補正された目標角度θo±α及び現角度θnの差分（＝θo−θn±α）を算出する差分手段としての差分部３ａ−２１と、上記差分θx（＝θo−θn±α）に応じた駆動信号をステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１及び１ａ２に対して出力する駆動信号出力部３ａ−３とを設ける。なお、上記更新部３ａ−４は、ＣＰＵ３ａ側に設けられている。
【００７６】
図７に示す構成によれば、駆動ＩＣＤＲ内では、回転方向に応じた補正を行う必要がないため、駆動ＩＣＤＲとして、凡用ＩＣを用いることができ、コストダウンを図ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び４記載の発明によれば、移動方向に応じて、被駆動部材の現位置と目標位置との差分に、第１所定値を加算したり、第２所定値を減算したりする移動量算出手段により、算出された被駆動部材の移動量に応じて、ステッピングモータを回転させた結果、被駆動部材が実際に停止する位置と、被駆動部材の目標位置との誤差を低減できるステッピングモータ用移動量算出装置及びステッピングモータ用駆動装置を得ることができる。
【００７８】
請求項２記載の発明によれば、第１所定値を、基準位置から遠ざかる方向に被駆動部材を移動させたときに生じる誤差と等しくし、第２所定値を、基準位置に近づく方向に被駆動部材を移動させたとき生じる誤差に等しくすることにより、被駆動部材が実際に停止する位置と、被駆動部材の目標位置との誤差を完全になくすことができるステッピングモータ用移動量算出装置を得ることができる。
【００７９】
請求項３記載の発明によれば、補正した目標位置を、差算手段に対して出力することにより、差算手段を凡用ＩＣで構成することができるので、コストダウンを図ったステッピングモータ用移動量算出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステッピングモータ用移動量算出装置及びステッピングモータ用駆動装置を組み込んだ車両用指示装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１の車両用指示装置を構成する駆動装置３の詳細な構成を示す図である。
【図３】図２の駆動装置３を構成するＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３中の通常回転処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【図５】図３中の通常回転処理の具体的な動作を説明するための図である。
【図６】図１の車両用指示装置を構成する駆動装置３の他の実施形態を示す構成図である。
【図７】図１の車両用指示装置を構成する駆動装置３の他の実施形態を示す構成図である。
【図８】従来の車両用指示装置の問題点を説明するための図である。
【図９】従来の車両用指示装置の問題点を説明するための図である。
【図１０】従来の指針２の目標角度θoと指針２の実際の指示角度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ステッピングモータ
３ａ−２ 移動量算出部（移動量算出手段）
３ａ−２１ 差分部（差分手段）
３ａ−２２ 回転方向検出部（移動方向検出手段）
３ａ−２３ 補正部（補正手段）
３ａ−３ 駆動信号出力部（回転手段）
３ａ−４ 更新部（更新手段）

Claims (5)

1. ステッピングモータの駆動力がギアを介して伝達される被駆動部材の現位置と前記被駆動部材の目標位置との差分を移動量として算出する移動量算出手段と、前記ステッピングモータの回転量に応じて前記現位置を更新する更新手段と、前記現位置及び前記目標位置は、基準位置からの移動量で表されるステッピングモータ用移動量算出装置において、
   前記移動量算出手段は、前記移動量を算出する毎に前記現位置及び前記目標位置に基づき、前記被駆動部材の移動方向を検出する移動方向検出手段を有し、前記移動方向が前記基準位置から遠ざかる方向であるとき前記差分に第１所定値を加算した値を移動量とし、前記移動方向が、前記基準位置に近づく方向であるとき前記差分から第２所定値を減算した値を移動量とする
   ことを特徴とするステッピングモータ用駆動装置。
2. 請求項１記載のステッピングモータ用移動量算出装置であって、
   前記第１所定値の大きさは、前記被駆動部材が、前記基準位置から遠ざかる方向へ移動中に生じる、前記現位置と、前記被駆動部材が実際にある位置との差に相当し、
   前記第２所定値の大きさは、前記被駆動部材が、前記基準位置に近づく方向へ移動中に生じる、前記現位置と、前記被駆動部材が実際にある位置との差に相当する
   ことを特徴とするステッピングモータ用移動量算出装置。
3. 請求項１又は２記載のステッピングモータ用移動量算出装置であって、
   前記移動量算出手段は、前記移動方向が、前記基準位置から遠ざかる方向であるとき、前記目標位置に前記第１所定値を加算し、前記基準位置に近づく方向であるとき、前記目標位置から前記第２所定値を減算して、前記目標位置を補正する補正手段と、前記補正された目標位置と、前記現位置との差分を前記移動量として算出する差算手段とをさらに有する
   ことを特徴とするステッピングモータ用移動量算出装置。
4. ステッピングモータの駆動力がギアを介して伝達される被駆動部材の現位置と前記被駆動部材の目標位置との差分を移動量として算出する移動量算出手段と、前記ステッピングモータの回転量に応じて前記現位置を更新する更新手段と、前記移動量に応じて励磁信号を前記ステッピングモータに対して出力し、前記ステッピングモータの回転を制御する回転手段とを備え、前記現位置及び前記目標位置は、基準位置からの移動量で表されるステッピングモータ用駆動装置において、
   前記移動量算出手段は、前記移動量を算出する毎に前記現位置及び前記目標位置に基づき、前記被駆動部材の移動方向を検出する移動方向検出手段を有し、前記移動方向が、前記基準位置から遠ざかる方向であるとき前記差分に第１所定値を加算した値を移動量とし、前記移動方向が、前記基準位置に近づく方向であるとき前記差分から第２所定値を減算した値を移動量とする
   ことを特徴とするステッピングモータ用駆動装置。
5. 請求項４記載のステッピングモータ用駆動装置であって、
   前記回転手段は、前記移動方向が前記基準位置から遠ざかる方向であり、かつ前記現位置と前記目標位置との差分が（−前記第１所定値）であるとき、又は、前記移動方向が前記基準位置に近づく方向であり、かつ前記現位置と前記目標位置との差分が前記第２所定値と等しいとき、前記移動量に応じた励磁信号の出力を停止する
   ことを特徴とするステッピングモータ用駆動装置。

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