JP4144023B2

JP4144023B2 - ステッピングモータ制御装置

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Publication number: JP4144023B2
Application number: JP2002100584A
Authority: JP
Inventors: 壮介河島; 哲朗大塚
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-04-02
Also published as: JP2003299394A

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制御装置に係り、特にマグネットロータを有するステッピングモータの通電遮断／再開時におけるマグネットロータの角度位置制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータは開ループ制御でロータの回転速度制御や正確な位置決め制御が可能であり、被駆動部材を回転移動或いは直線移動するために使用されている。ステッピングモータではステータコアに巻かれている励磁コイルへ励磁電流を供給することで、励磁コイルの励磁状態を変化させ、ロータを一定の角度（ステップ角度）単位で正確に角度変位（回転変位）させることができる。
【０００３】
図９はステッピングモータの駆動制御回路の構成図である。同図に示すように、ステッピングモータの駆動制御回路はパルスジェネレータ３１、周波数可変部３２、コントローラ１４、電力増幅部２３、及びステッピングモータ４１を備えて構成されている。パルスジェネレータ３１は一定周期のパルス信号をコントローラ１４へ出力する。周波数可変部３２はパルスジェネレータ３１のクロック周波数を可変可能に構成されており、ステッピングモータ４１のロータ６１の回転速度を調整する。
【０００４】
コントローラ１４はＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等で構成される専用のＩＣチップから成り、モード切替部１５、励磁相制御部１６、回転方向切換部１７、及び起動・停止回路１８を備えている。モード切替部１５はステッピングモータ４１の励磁シーケンスを切換える機能を有し、必要に応じて１相励磁、２相励磁、１−２相励磁を適宜切換える。励磁相制御部１６はモード切替部１５で指定される励磁シーケンスに従って、ステッピングモータ４１の励磁コイル７７の励磁順序を決定し、相励磁パルス信号を電力増幅部２３へ出力する。
【０００５】
電力増幅部２３は励磁相制御部１６から供給される相励磁パルス信号を電力増幅し、励磁コイル７７へ励磁電流を供給する。ステッピングモータ４１は回転軸に結合したロータ６１及びステータに巻かれた励磁コイル７７から構成され、励磁コイル７７に供給される励磁電流によって励磁コイル７７の励磁状態が変化し、ロータ６１がステップ角度単位で角度変位する。回転方向切換部１７はステッピングモータ４１のロータ６１の回転方向を着替える機能を有し、ロータ６１の回転方向を正転方向或いは逆転方向へ切換える。起動・停止回路１８はステッピングモータ４１の動作のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の構成において、ステッピングモータ４１がハイブリッド型（Hybrid Type）のタイプであるとし、ロータ６１の外周に形成された歯車状突極の数を５０、ロータ６１の１回転のステップ数を２００とすると、ステップ角度は１．８°になる。ハイブリッド型のステッピングモータではロータ６１は永久磁石で構成されているため、コントローラ１４の電源をＯＦＦにし、励磁コイル７７への励磁電流の供給を遮断すると、ロータ６１はその外周面に形成されている歯車状突極とステータの極歯との間に形成される磁気回路の磁気抵抗が最も小さくなる角度、即ち、無励磁安定角度へ角度変位し、その状態で保持される。
【０００７】
ロータ６１の外周に形成された歯車状突極の数を５０とすると、無励磁安定角度は３６０°／５０＝７．２°毎に存在する。従って、励磁コイル７７へ供給される励磁電流を遮断すると、ロータ６１は±３．６°の範囲で角度変位し、安定状態に保持される。この状態でロータ６１を回転させるには無励磁保持トルク以上の外力が必要となる。
【０００８】
このように、コントローラ１４の電源をＯＦＦにすると、ロータ６１は無励磁安定角度に角度変位して安定状態に保持されるため、再びコントローラ１４の電源をＯＮにし、予め定められた所定の励磁シーケンスによってロータ６１の回転を制御しようとしても正確な位置決め制御ができず、電源のＯＮ／ＯＦＦ前後における連続的なロータ６１の回転制御が困難となる。
【０００９】
このような問題はマグネットロータを有するステッピングモータであれば、ハイブリッド型のステッピングモータに限らず、ＰＭ型（Permanent Magnet Type）のステッピングモータにも生じる。
【００１０】
そこで、本発明はステッピングモータを通電状態と通電遮断状態との間で切換えた場合であっても、マグネットロータの安定した連続的な回転制御を可能にするステッピングモータ制御装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するべく、本発明のステッピングモータ制御装置は、ステッピングモータへの通電を遮断した時点における励磁位相を記憶する記憶回路と、ステッピングモータへの通電を再開する際に、該記憶回路から読み出した励磁位相に基づいて励磁パルス信号を生成するパルス生成器と、該パルス生成器から出力される励磁パルス信号を電力増幅し、励磁コイルへ励磁電流を供給することで、無励磁安定角度位置にあるマグネットロータを通電遮断時の角度位置に復帰させる駆動回路とを備える。
【００１２】
上記の構成により、ステッピングモータへの通電を遮断した時点における励磁位相を記憶回路に記憶しくことで、通電を再開したときのマグネットロータの角度位置を無励磁安定角度位置から通電遮断時の角度位置に復帰させることができる。
【００１３】
また本発明の他の形態におけるステッピングモータ制御装置は、マグネットロータの軸端に連結してその角度位置を検出するエンコーダと、ステッピングモータへの通電を遮断した時点におけるマグネットロータの角度位置を記憶する記憶回路と、ステッピングモータへの通電を再開する際に、該記憶回路から読み出した角度位置に基づいて励磁パルス信号を生成するパルス生成器と、該パルス生成器から出力される励磁パルス信号を電力増幅し、励磁コイルへ励磁電流を供給することで、無励磁安定角度位置にあるマグネットロータを通電遮断時の角度位置に復帰させる駆動回路とを備える。
【００１４】
上記の構成により、ステッピングモータへの通電を遮断した時点におけるマグネットロータの角度位置を記憶回路に記憶しくことで、通電を再開したときのマグネットロータの角度位置を無励磁安定角度位置から通電遮断時の角度位置に復帰させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して第１の実施形態について説明する。
【００１６】
図１はステッピングモータ制御装置のブロック図である。同図に示すように、ステッピングモータの駆動制御系はコントローラ１０、ドライバ２０、商用電源３０、及びステッピングモータ４０から構成される。コントローラ１０はＣＰＵ１１、メモリ１２、及びパルス生成器１３を備えて構成されている。
【００１７】
ＣＰＵ１１は所定の励磁シーケンスに従って、パルス生成器１３へステッピングモータ４０の回転方向、回転速度、相切換等を指示するための各種制御信号を出力する。パルス生成器１３はＣＰＵ１１から出力される制御信号に基づいて相励磁パルス信号を生成し、これを電力増幅部２２へ出力する。ドライバ２０はＤＣ電源２１、及び電力増幅部２２を備えている。ＤＣ電源２１はＡＣ／ＤＣコンバータから構成されており、商用電源３０から供給される交流電圧を直流電圧に変換して電力増幅部２２へ直流電圧を供給する。
【００１８】
電力増幅部２２はパルス生成器１３から出力される励磁パルス信号をステッピングモータ４０を駆動するために必要な電圧に電力増幅し、ステッピングモータ４０の励磁コイルへ励磁電流を供給する。ステッピングモータ４０は電力増幅部２２から供給される励磁電流によって励磁コイルの励磁状態が変化し、ＣＰＵ１１が指定する回転方向、回転速度でロータがステップ角度単位で角度変位する。本実施形態ではステッピングモータ４０はＰＭ型若しくはハイブリッド型のタイプであり、ロータが永久磁石で構成されている。
【００１９】
上記の構成において、ステッピングモータ４０を通電状態から通電遮断状態に切換え、再度通電状態にしてステッピングモータ４０を励磁状態に復帰させたときのマグネットロータの角度制御について図２を参照して説明する。同図上段にはステッピングモータ４０を２相励磁で駆動する場合の励磁シーケンスが示されている。励磁コイルはユニポーラ型で構成されており、Ａ相、ＲＡ相（Ａ相の逆位相）、Ｂ相、及びＲＢ相（Ｂ相の逆位相）の励磁順序が示されている。
【００２０】
以下の説明ではステッピングモータ４０のマグネットロータの外周に形成された歯車状突極の数を５０、ステップ角度を１．８°として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のステップ角度（例えば、テップ角度３．６°）でも適用でき、また、励磁シーケンスも２相励磁方式に限らず、１相励磁方式や１−２相励磁方式或いはマイクロステップ励磁方式でもよい。また、同図中、０°はマグネットロータの無励磁安定角度の角度位置を示し、マグネットロータの正転方向に＋１．８°単位、逆転方向に−１．８°単位で目盛りが付されている。この例では無励磁安定角度はＲＡ相とＲＢ相が共にＨレベルである区間の中央に対応する角度位置に対して逆転方向にΔθのＯＦＦセットがある。
【００２１】
マグネットロータが無励磁安定角度に対して−３．６°の角度位置にあるときに、ＣＰＵ１１が電源ＯＦＦの入力信号を検出すると（ステップＳ１１）、ＣＰＵ１１はパルス生成器１３より励磁位相を読み出し、これをメモリ１２に記憶する（ステップＳ１２）。この例では上述したように無励磁安定角度はＲＡ相とＲＢ相が共にＨレベルである区間の中央に対応する角度位置に対して逆転方向にΔθのＯＦＦセットがあるため、マグネットロータが−３．６°、−１．８°、＋１．８°の角度位置にあるときに電源をＯＦＦすると、マグネットロータは無励磁安定角度位置である０°の位置に角度変位するが、＋３．６°の角度位置にあるときは図示しない他の無励磁安定角度位置に角度変位する。
【００２２】
そこで、マグネットロータが−３．６°の位置にあるときに電源をＯＦＦした場合には、−３．６°の角度位置に対応する励磁位相（Ａ相−Ｈ，Ｂ相−Ｈ）と、−１．８°の角度位置に対応する励磁位相（ＲＡ相−Ｈ，Ｂ相−Ｈ）を読み取り、これをメモリ１２に記憶する。次いで、ＣＰＵ１１はＤＣ電源２１に電源ＯＦＦ信号を出力し、ＤＣ電源２１から電力増幅部２２へ供給される直流電圧の供給を遮断する。これにより、ステッピングモータ４０への通電が遮断される（ステップＳ１３）。すると、ステッピングモータ４０は無励磁状態に角度変位し、マグネットロータは無励磁安定角度位置へ角度変位して安定状態になる（ステップＳ１４）。
【００２３】
この状態でＣＰＵ１１が電源ＯＮの入力信号を検出すると（ステップＳ１５）、まずＣＰＵ１１はＤＣ電源２１に電源ＯＮ信号を出力してＤＣ電源２１から電力増幅部２２へ直流電圧の供給を再開するとともに、メモリ１２に記憶されている励磁位相を読み出し、ＲＡ相をＨレベル、Ｂ相をＨレベルに励磁してマグネットロータを−１．８°の角度位置に角度変位させる（ステップＳ１６）。続いて、Ａ相をＨレベル、Ｂ相をＨレベルに励磁してマグネットロータを−３．６°の角度位置に角度変位させる（ステップＳ１７）。これにより、マグネットロータは電源ＯＦＦ直前の位置である−３．６°の角度位置に復帰する（ステップＳ１８）。
【００２４】
上記の構成により、ＣＰＵ１１が電源ＯＦＦ入力を検出し、ステッピングモータ４０に供給する励磁電流を遮断した結果、マグネットロータが無励磁安定状態に角度変位した場合であっても、電源ＯＮ時にマグネットロータは電源ＯＦＦ直前の角度位置に復帰するため、電源のＯＮ／ＯＦＦ前後におけるマグネットロータの連続的な回転制御が可能となる。
【００２５】
尚、上記の説明はマグネットロータが−３．６°の角度位置にあるときに電源ＯＦＦとした場合であるが、−１．８°の角度位置にあるときに電源ＯＦＦとした場合はメモリ１２にＲＡ相、Ｂ相の励磁情報（ＲＡ相−Ｈ、Ｂ相−Ｈ）を記憶すればよく、＋１．８°の角度位置にあるときに電源ＯＦＦとした場合はメモリ１２にＡ相、ＲＢ相の励磁情報（Ａ相−Ｈ、ＲＢ相−Ｈ）を記憶すればよい。
【００２６】
また、上記の説明では無励磁安定角度がＲＡ相とＲＢ相が共にＨレベルである区間の中央に対応する角度位置に対して逆転方向にΔθのＯＦＦセットがある場合であったが、正転方向にΔθのＯＦＦセットがある場合は、マグネットロータが−１．８°、＋１．８°、＋３．６°の角度位置にあるときに電源をＯＦＦすると、マグネットロータは無励磁安定角度位置である０°の位置に角度変位し、−３．６°の角度位置にあるときは図示しない他の無励磁安定角度位置に角度変位する。
【００２７】
次に、図３を参照して、ＯＦＦセットΔθが０である場合の例を説明する。この例ではΔθが０であるため、無励磁状態においてマグネットロータは図中の無励磁安定角度位置に角度変位するのか、若しくは他の（図示しない）無励磁安定角度位置に角度変位するのかが不明である。そこで、本実施形態ではＣＰＵ１１が電源ＯＦＦを検出すると、マグネットロータを何れかの無励磁安定角度位置に強制的に角度変位させる。本例では−３．６°の角度位置から−１．８°の角度位置を経て０°の角度位置（無励磁安定角度位置）に角度変位させる場合を説明する。
【００２８】
マグネットロータが無励磁安定角度に対して−３．６°の角度位置にあるときに、ＣＰＵ１１が電源ＯＦＦの入力信号を検出すると（ステップＳ２１）、ＣＰＵ１１はパルス生成器１３より励磁位相を読み出し、これをメモリ１２に記憶する（ステップＳ２２）。これにより、メモリ１２には−３．６°の角度位置に対応する励磁位相（Ａ相−Ｈ，Ｂ相−Ｈ）が記憶される。次いで、ＣＰＵ１１はマグネットロータを−１．８°の角度位置に角度変位させるため、ＲＡ相の励磁コイルとＢ相の励磁コイルを励磁すべき旨の制御信号をパルス生成器１３に出力し、ＲＡ相とＢ相を励磁させる（ステップＳ２３）。これにより、マグネットロータは−１．８°の角度位置に角度変位する。ＣＰＵ１１はこの状態の励磁位相（ＲＡ相−Ｈ，Ｂ相−Ｈ）をメモリ１２に記憶する。
【００２９】
次いで、ＣＰＵ１１はＤＣ電源２１に電源ＯＦＦ信号を出力し、ＤＣ電源２１から電力増幅部２２へ供給される直流電圧の供給を遮断する。これにより、ステッピングモータ４０への通電が遮断される（ステップＳ２４）。すると、ステッピングモータ４０は無励磁状態に角度変位し、マグネットロータは無励磁安定角度位置へ角度変位して安定状態になる（ステップＳ２５）。
【００３０】
この状態でＣＰＵ１１が電源ＯＮの入力信号を検出すると（ステップＳ２６）、まずＣＰＵ１１はＤＣ電源２１に電源ＯＮ信号を出力してＤＣ電源２１から電力増幅部２２へ直流電圧の供給を再開するとともに、メモリ１２に記憶されている励磁位相を読み出し、ＲＡ相をＨレベル、Ｂ相をＨレベルに励磁してマグネットロータを−１．８°の角度位置に角度変位させる（ステップＳ２７）。続いて、Ａ相をＨレベル、Ｂ相をＨレベルに励磁してマグネットロータを−３．６°の角度位置に角度変位させる（ステップＳ２８）。これにより、マグネットロータは電源ＯＦＦ直前の位置である−３．６°の角度位置に復帰する（ステップＳ２９）。
【００３１】
以上の構成により、Δθが０の場合にマグネットロータの角度位置が±３．６°の角度位置にある場合には、マグネットロータが何れの無励磁安定角度位置に角度変位するか不明であるが、強制的に何れかの無励磁安定角度位置に角度変位させることで、電源ＯＮ時にマグネットロータを電源ＯＦＦ直前の角度位置に復帰させることができる。
【００３２】
尚、上記の説明においてはマグネットロータを強制的に無励磁安定角度位置に角度変位させるために、マグネットロータを正転方向に角度変位させる場合を例示したが、マグネットロータを強制的に逆転方向に角度変位させて他の（図示しない）無励磁安定角度位置に角度変位させてもよい。また、電源ＯＦＦ時のマグネットロータの角度位置が±１．８°である場合にはマグネットロータが角度変位する無励磁安定角度位置は一義的に定まるため、上記の方法でマグネットロータを強制的に無励磁安定角度位置に角度変位させる必要はない。
発明の実施の形態２．
次に、図４乃至図６を参照して第２の実施形態について説明する。
【００３３】
図４はステッピングモータ制御装置のブロック図である。同図に示すように、ステッピングモータの駆動制御系はコントローラ１０、ドライバ２０、商用電源３０、ステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃ、及びスイッチング回路５０から構成される。本実形態では並列接続された３台のステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃを備えており、その中の何れか１つのステッピングモータを選択して駆動制御可能に構成されている。コントローラ１０、ドライバ２０、及び商用電源３０の具体的な構成は第１の実施形態と同じである。
【００３４】
また、ステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃを通電状態から通電遮断状態に切換え、再度通電状態にしてステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃを励磁状態に復帰させたときのマグネットロータの角度制御については第１の実施形態と同じである。メモリ１２にはそれぞれのステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃの通電遮断時の励磁位相が記憶されている。
【００３５】
スイッチング回路５０は各々のステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃに励磁電流を供給するためのスイッチング素子５０Ａ〜５０Ｃを備えて構成されている。例えば、ステッピングモータ４０Ｂを駆動する場合にはＣＰＵ１１はスイッチング回路５０にスイッチング制御信号を出力し、スイッチング素子５０ＢをＯＮにする。これにより、電力増幅部２２はパルス生成器１３から出力される励磁パルス信号を電力増幅し、スイッチング素子５０Ｂを介してステッピングモータ５０Ｂへ励磁電流を供給することができる。ステッピングモータ４０Ａ、４０Ｃについても同様にスイッチング素子５０Ａ、５０ＣをＯＮにすることで駆動制御が可能である。
【００３６】
ステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃ、及びスイッチング素子５０Ａ〜５０Ｃの具体的な回路構成を図５、図６を参照して説明する。図５はユニポーラ駆動方式の場合の回路構成図である。同図において、ステッピングモータ４０Ａはマグネットロータ６０Ａ、励磁コイル７１Ａ〜７４Ａを備えて構成されている。励磁コイル７１Ａと７２Ａの間にはセンタタップが結線され、スイッチング素子８１Ａによって励磁電流の供給の切換が行われる。同様に、励磁コイル７３Ａと７４Ａの間にはセンタタップが結線され、スイッチング素子８２Ａによって励磁電流の供給の切換が行われる。スイッチング素子８１Ａ及び８２Ａは、例えば、トランジスタ素子であり、スイッチング素子５０Ａを構成している。
【００３７】
上記の構成において、スイッチング素子８１ＡをＯＮにし、励磁コイル７１Ａに励磁電流を供給することでＡ相がＨレベルになり、励磁コイル７２Ａに励磁電流を供給することでＲＡ相がＨレベルになる。一方、スイッチング素子８２ＡをＯＮにし、励磁コイル７３Ａに励磁電流を供給することでＢ相がＨレベルになり、励磁コイル７４Ａに励磁電流を供給することでＲＢ相がＨレベルになる。
【００３８】
ステッピングモータ４０Ｂ、４０Ｃも同様の回路構成を有し、ステッピングモータ４０Ｂはマグネットロータ６０Ｂ、励磁コイル７１Ｂ〜７４Ｂを備えて構成されている。ステッピングモータ４０Ｃもマグネットロータ６０Ｃ、励磁コイル７１Ｃ〜７４Ｃを備えて構成されている。スイッチング素子５０Ｂはスイッチング素子８１Ｂ及び８２Ｂから構成され、スイッチング素子５０Ｃはスイッチング素子８１Ｃ及び８２Ｃから構成されている。
【００３９】
次に、図６を参照してバイポーラ駆動方式の場合の回路構成を説明する。同図において、ステッピングモータ４０Ａはマグネットロータ６０Ａ、励磁コイル７５Ａ、７６Ａを備えて構成されている。励磁コイル７５Ａにはスイッチング素子８１Ａによって励磁電流の供給の切換が行われる。同様に、励磁コイル７６Ａにはスイッチング素子８２Ａによって励磁電流の供給の切換が行われる。スイッチング素子８１Ａ及び８２Ａは、例えば、トランジスタ素子であり、スイッチング素子５０Ａを構成している。
【００４０】
上記の構成において、スイッチング素子８１ＡをＯＮにし、励磁コイル７５Ａに供給する励磁電流の向き変えることでＡ相の励磁状態を切換えることができる。同様に、スイッチング素子８２ＡをＯＮにし、励磁コイル７６Ａに供給する励磁電流の向き変えることでＢ相の励磁状態を切換えることができる。ステッピングモータ４０Ｂ、４０Ｃも同様の回路構成を有し、ステッピングモータ４０Ｂはマグネットロータ６０Ｂ、励磁コイル７５Ｂ、７６Ｂを備えて構成されている。ステッピングモータ４０Ｃもマグネットロータ６０Ｃ、励磁コイル７５Ｃ、７６Ｃを備えて構成されている。スイッチング素子５０Ｂはスイッチング素子８１Ｂ及び８２Ｂから構成され、スイッチング素子５０Ｃはスイッチング素子８１Ｃ及び８２Ｃから構成されている。
【００４１】
尚、本実施形態においては、３台のステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃのうち何れか１つを選択して駆動制御を行う場合を説明したが、ステッピングモータの数は３台に限らず、任意の台数を用いることができる。
発明の実施の形態３．
次に、図７を参照して第３の実施形態について説明する。本実施形態は第２の実施形態の変形例である。第２の実施形態では３台のステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃのうち何れか１つを選択して駆動制御を行っていたが、本実施形態においては任意の組み合わせについてステッピングモータを駆動制御できる。
【００４２】
例えば、ステッピングモータ４０Ａのみの運転、ステッピングモータ４０Ｂのみの運転、ステッピングモータ４０Ｃのみの運転、ステッピングモータ４０Ａと４０Ｃの並列運転、ステッピングモータ４０Ｂと４０Ｃの並列運転、全てのステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃの並列運転、…、のように３台のステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃの中から任意の組み合わせを選択して駆動制御を行うことができる。
【００４３】
このため、ＣＰＵ１１はステッピングモータの駆動台数に対応した励磁電流を電力増幅部２２から各ステッピングモータへ供給するべく、励磁電流切換信号を電力増幅部２２へ供給する。励磁電流切換信号を受けた電力増幅部２２はステッピングモータの駆動台数が１台である場合には、駆動台数が３台である場合の励磁電流の１／３をステッピングモータへ供給し、ステッピングモータの駆動台数が２台である場合には、駆動台数が３台である場合の励磁電流の２／３をステッピングモータへ供給する。
【００４４】
尚、ステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃを通電状態から通電遮断状態に切換え、再度通電状態にしてステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃを励磁状態に復帰させたときのマグネットロータの角度制御については第１の実施形態と同じである。メモリ１２にはそれぞれのステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃの通電遮断時の励磁位相が記憶されている。また、本実施形態においては、３台のステッピングモータ４０Ａ〜４０Ｃのうち何れか任意の組み合わせについて駆動制御を行う場合を説明したが、ステッピングモータの数は３台に限らず、任意の台数を用いることができる。
発明の実施の形態４．
次に、図８を参照して第４の実施形態について説明する。本実施の形態は第１の実施形態の変形例であり、偏差カウンタ１４及びロータリーエンコーダ９０を備えている点が第１の実施形態と異なる。偏差カウンタ１４及びロータリーエンコーダ９０は、ステッピングモータ４０を通電状態から通電遮断状態に切換えた後に、再度通電状態にしてステッピングモータ４０を励磁状態に復帰させたときのマグネットロータの角度制御誤差を補正する役割を担う。
【００４５】
本実施形態におけるマグネットロータの角度制御について説明する。基本的な制御方法は第１の実施形態と同じであるため、異なる点を中心に説明する。ＣＰＵ１１が電源ＯＦＦ入力を検出し、ステッピングモータ４０に供給されている励磁電流が遮断されると、ＣＰＵ１１はパルス生成器１３から励磁位相を読み出し、これをメモリ１２に記憶する。ロータリーエンコーダ９０はマグネットロータの軸端に連結しており、該マグネットロータの回転角を検出し、通電遮断前後におけるマグネットロータの角度位置を偏差カウンタ１４へ出力する。ＣＰＵ１１が再び電源ＯＮ入力を検出すると、ＣＰＵ１１はメモリ１２に記憶されている励磁位相を読み取り、これに基づく励磁パルス信号の生成を要求する制御信号を偏差カウンタ１４へ出力する。
【００４６】
偏差カウンタ１４はＣＰＵ１１から出力される制御信号に含まれている励磁位相とロータリーエンコーダ９０が検出するマグネットロータの角度位置とを比較し、励磁位相と角度位置に角度偏差が生じている場合にはロータリーエンコーダ９０が検出したマグネットロータの角度位置を基に励磁パルス信号の生成を要求する制御信号をパルス生成器１３へ出力する。一方、励磁位相と角度位置に角度偏差が生じていない場合には、偏差カウンタ１４は励磁位相に基に励磁パルス信号の生成を要求する制御信号をパルス生成器１３へ出力する。電力増幅部２２はパルス生成器１３から出力される励磁パルス信号を電力増幅し、ステッピングモータ４０へ励磁電流を供給する。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、励磁位相に基づくマグネットロータの角度制御に誤差が生じている場合でも、ロータリーエンコーダ９０が検出したマグネットロータの角度位置を基に上記誤差を補正することができる。
【００４８】
尚、本実施形態においては、ロータリーエンコーダ９０が検出したマグネットロータの角度位置を基に、励磁位相に基づくマグネットロータの角度制御誤差を補正する構成を説明したが、ロータリーエンコーダ９０が検出したマグネットロータの角度位置をメモリ１２に記憶しておき、該角度位置に基づいてマグネットロータの角度制御をするように構成してもよい。該角度位置に基づいてマグネットロータの角度制御を行うことで、第１の実施形態で説明したオフセットΔθ＝０の場合の問題点（マグネットロータの角度位置が±３．６°の場合にどちらの無励磁安定角度に角度変位するか不明）を解消するために強制的に何れかの無励磁安定角度に角度変位させる等の複雑な制御手順を省略することができる。
【００４９】
また、第２の実施形態或いは第３の実施形態のように複数のステッピングモータを並列に接続し、該ステッピングモータの中から任意のステッピングモータを選択してこれを駆動制御するように構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によればステッピングモータへの通電を遮断した時点における励磁位相或いはマグネットロータの角度位置を記憶回路に記憶しくことで、通電を再開したときのマグネットロータの角度位置を無励磁安定角度位置から通電遮断時の角度位置に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステッピングモータ制御装置のブロック図である。
【図２】マグネットロータの角度制御の説明図である。
【図３】マグネットロータの角度制御の説明図である。
【図４】本発明のステッピングモータ制御装置のブロック図である。
【図５】ステッピングモータの回路図である。
【図６】ステッピングモータの回路図である。
【図７】本発明のステッピングモータ制御装置のブロック図である。
【図８】本発明のステッピングモータ制御装置のブロック図である。
【図９】従来のステッピングモータ制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０…コントローラ、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…パルス生成器、１４…偏差カウンタ、２０…ドライバ、２１…ＤＣ電源部、２２…電力増幅部、３０…商用電源、４０…ステッピングモータ、５０…スイッチング回路、９０…ロータリーエンコーダ

Claims

通電遮断時に無励磁安定角度位置に角度変位するマグネットロータを備えるステッピングモータを制御するためのステッピングモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータへの通電を遮断した時点における励磁位相を記憶する記憶回路と、
前記ステッピングモータへの通電を再開する際に、前記記憶回路から読み出した励磁位相に基づいて励磁パルス信号を生成するパルス生成器と、
前記パルス生成器から出力される励磁パルス信号を電力増幅し、励磁コイルへ励磁電流を供給することで、前記無励磁安定角度位置にあるマグネットロータを通電遮断直前の角度位置に復帰させる駆動回路と、
を備えるステッピングモータ制御装置。
前記マグネットロータの軸端に連結して、前記ステッピングモータへの通電を遮断した時点における前記マグネットロータの角度位置を検出するエンコーダと、
前記エンコーダが出力する角度位置と前記記憶回路に記憶されている励磁位相とを比較し、両者に角度偏差が生じている場合に前記角度位置に基づいて、前記パルス生成器に励磁パルス信号の生成を指示する偏差カウンタと、
を更に備える請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
通電遮断時に無励磁安定角度位置に角度変位するマグネットロータを備えるステッピングモータを制御するためのステッピングモータ制御装置であって、
前記マグネットロータの軸端に連結してその角度位置を検出するエンコーダと、
前記ステッピングモータへの通電を遮断した時点における前記マグネットロータの角度位置を記憶する記憶回路と、
前記ステッピングモータへの通電を再開する際に、前記記憶回路から読み出した角度位置に基づいて励磁パルス信号を生成するパルス生成器と、
前記パルス生成器から出力される励磁パルス信号を電力増幅し、励磁コイルへ励磁電流を供給することで、前記無励磁安定角度位置にあるマグネットロータを通電遮断直前の角度位置に復帰させる駆動回路と、
を備えるステッピングモータ制御装置。
並列接続された複数のステッピングモータの中から何れか１台のステッピングモータを選択して、前記駆動回路から出力される励磁電流を供給するスイッチング回路を更に備える請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のステッピングモータ制御装置。
並列接続された複数のステッピングモータの中から任意の組み合わせについてステッピングモータを選択して、前記駆動回路から出力される励磁電流を供給するスイッチング回路と、
前記駆動回路から出力される励磁電流の大きさを、選択されたステッピングモータの台数分に切換える励磁電流切換手段と、
を更に備える請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のステッピングモータ制御装置。