JP4624522B2

JP4624522B2 - ステッピングモータ駆動装置

Info

Publication number: JP4624522B2
Application number: JP2000165297A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　修; 明黒澤
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2001346399A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステッピングモータ駆動装置に関するものである．
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のステッピングモータ駆動装置は、省電力のために、ステッピングモータが停止状態では通電を切るように構成されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ステッピングモータに通電している状態と、通電を切った状態では、ステッピングモータの停止位置が異なることがある。回転方向側に移動してステッピングモータが停止した場合、無通電前の停止位置に復帰するパルスにより、回転方向と逆回転となり、脱調が顕著に発生する。
このように通電状態からは起動できるスタートパルスで無通電状態から駆動させた時に、ステッピングモータが追従できず、脱調してしまう欠点があった。
【０００４】
したがって、発明の目的は、ステッピングモータの無通電からの起動時に起こる逆回転による脱調を防止し、信頼性の高い省電力ステッピングモータ駆動装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ステップ信号の駆動パルスに応じてステッピングモータを駆動して停止後無通電とするステッピングモータ駆動装置において、前記駆動パルスはステッピングモータを駆動する主パルスと、無通電前の停止位置に復帰する無通電後の初動の少なくとも１パルスである停止位置復帰パルスとからなり、前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッピングモータのステップ応答でのオーバーシュートの最大値までの周波数である振動周波数より低い周波数であって、前記振動周波数の１／２より高い周波数であることを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
図1及び図2は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、図１および２において、31は2相のステッピングモータ、32・33は駆動手段35の励磁パターンに従ってステッピングモータ31を励磁する駆動コイル、34は駆動コイルに励磁されて不図示の御御対象を駆動するラジアル方向に2極に着磁されたロータマグネット、35は駆動パルス発生手段36の駆動パルスに従って駆動コイル32・33に図1に示すΦA・Φ／A・ΦB・Φ／Bの励磁パターン0・1・2・3・4を出力するとともに停止検出手段37の通電制御信号に従って駆動コイル32・33への通電をON・OFFする駆動手段、36は停止検出手段37の通電制御信号に従ってステッピングモータ31を駆動するためのステップパルスである主パルス7と停止位置復帰パルス8とからなる駆動パルスを発生・停止させて駆動手段35・停止検出手段37に出力する駆動パルス発生手段、37は前記ステップ数情報と前記駆動パルスとからステッピングモータ31の駆動・停止を検出して駆動パルスの発生・停止を駆動パルス発生手段36に通電ON・OFFを駆動手段35に指令する通電制御信号を出力する停止検出手段、38はステップ数設定情報を停止検出手段37に出力するステップ数設定手段である。
【００１６】
1・2・3・4はこの順でCW回転方向の2相励磁パターンであり、0は無通電の励磁パターン、7はステッピングモータ31を駆動するための駆動パルスの主パルス、8はステッピングモータ31の無通電停止後の初動の1パルスであり、ステッピングモータ31の無通電前の停止位置に復帰するためのパルスで、主パルスとは周波数の異なる停止位置復帰パルス、9は通電OFF指令の通電制御信号で無通電の励磁パターン0が出力されるステッピングモー夕31の無通電停止期間である。
【００１７】
上記構成において、ステップ数設定手段38のステップ数設定情報を受けて、停止検出手段37は駆動パルス発生手段36に駆動パルス発生を指令するとともに駆動手段35に通電ONの指令を出す。
【００１８】
駆動パルス発生手段36は、主パルス7とは異なる周波数の停止位置復帰パルス8を駆動手段に出力した後、主パルス7を駆動手段に出力し、駆動手段35は停止位置復帰パルスを受けて主パルスに追従できるようにステッピングモータ31を通電停止位置に復帰させて、次に主パルス7のタイミングに従って駆動コイル32・33に励磁パターン1・2・3・4を出力し、ロータマグネット34をCW方向に回転駆動させて制御対象を駆動する。
【００１９】
停止検出手段はステップ情報と駆動パルスとからステッピングモータ31の停止を検出し、通電OFF指令の通電制御信号9を駆動手段35に出力して駆動パルス発生手段36に駆動パルス停止指令を出す。
【００２０】
駆動パルス発生手段36は主パルスを停止し、駆動手段35は無通電励磁パターン0を駆動コイル32・33に出力し、ステッピングモータ31は無通電停止状態となり、制御対象も停止する。
【００２１】
ステップ数設定手段38が次のステップ情報を停止検出手段に出力すると、停止検出手段37は駆動パルス発生手段36に駆動パルス発生を指令するとともに駆動手段35に通電ONの指令を出して上記動作を繰り返す。
【００２２】
ここで、図6は2相励磁パターン1・2・3・4における2極に着磁されたロータマグネット34の停止位置0°・90°・180°・270°（−90°）を示すモデル図であり、5は励磁パターン1の通電停止位置から無通電後のCCＷの回転方向側の停止位置−45°、6はCWの回転方向側への停止位置45°を示す。
【００２３】
停止位置復帰パルス8（励磁パターン1）が出力された場合に1の停止位置0° に向かってロータマグネット34は回転するが、CCW側の5の位置からは主パルス7による回転方向と一致するCＷ側へ駆動しはじめるため、次の主パルス7に容易に追従できるが、CＷ側の6の位置からは主パルス7による回転方向と逆方向のCCW方向に回転をしはじめ、主パルス7での駆動に追従するのが困難になる．従って停止位置復帰パルス8は、ステッピングモータ31の主パルス7での回転方向と逆方向の期間のパルスであれば主パルス7への追従が容易になる。
【００２４】
さらに無通電の停止位置は最悪2の90°の場合があり、この状態からの停止位置復帰パルス8（励磁パターン1）が出力された場合のステッピングモー夕34のステップ応答例の回転角度と時間のグラフ44を図3に、角速度と時間のグラフ45を図4示す。
【００２５】
図3、図4の41はオーバーシュートの最大値までの時間である振動周波数の周期で、この期間では角速度は前記主パルス7での回転方向と逆方向の角速度の期間の周期となり、従って、停止位置復帰パルス8は、振動周波数より低い周波数とすることで、オーバーシュートの最大値までの主パルス7での回転方向と逆方向の期間であるステッピングモータ31が主パルス7に追従するのが困難な期間を避けてステッピングモータ31を停止位置に移動保持できる。
【００２６】
図5はステッピングモータ31のトルクカーブを示し、励磁パターン1・2・3・4のトルクカーブは順番に11・12・13・14の破線となり、実線15は2相励磁のトルクカーブを示す。1の励磁パターン（11のトルクカーブ）停止位置から2の励磁パターン（12のトルクカーブ）で起動したとき、次の励磁パターン3のトルクカーブ13に追従するためには最低限2相励磁のトルクカーブ上にある16の位置の45°まで起動する必要がある。
【００２７】
したがって、45°までの起動時間は最大自起動周波数の周期とほぼ一致する．また図3の42は最大自起動周波数の周期を示し、最大自起動周波数の周期42に対し90°→0°の最終日標到達時間であり、43は概略3／2であらわされ、図3の振動周波数は最大自起動周波数の1／3となる。従って停止位置復帰パルス8は最大自起動周波数の1／3以下の周波数であれば、ステッピングモー夕31が主パルス7に追従するのが困難な期間を避けてステッピングモータ31を停止位置に移動保持できる。
【００２８】
46はアンダーシュートの最小値の到達時間であり、振動周波数の周期の2倍で、振動周波数との期間では角速度45は主パルス7と一致するCＷ方向である。したがって、停止位置復帰パルス8は振動周波数より低く振動周波数の1／2より高い周波数にすれば、容易にステッピングモータ31が主パルス7に追従することができる。
【００２９】
上記の実施例は、使用した角度を電気角度として、一般化されうるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステッピングモータの脱調を防止し、信頼性の高い駆動制御と省電力を両立したステッピングモータ駆動装置を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例のタイミングチャート図である。
【図２】図２は、本発明の実施例の構成ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施例のステップ過渡応答の回転角度と時間のグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施例のステップ過渡応答の角速度と時間のグラフである。
【図５】図５は、ステッピングモータの2相励磁のトルクカーブである。
【図６】図６は、ステッピングモータの2相励磁パターンのモデル図である。
【符号の説明】
7 主パルス
8 停止位置復帰パルス
31 ステッピングモータ
34 ロータマグネット
35 駆動手段
36 駆動パルス発生手段
37 停止検出手段
38 ステップ数設定手段
41 振動周波数の周期
42 最大自起動周波数の周期
43 最終目標値到達時間
46 アンダーシュートの最小値

Claims

ステップ信号の駆動パルスに応じてステッピングモータを駆動して停止後無通電とするステッピングモータ駆動装置において、
前記駆動パルスはステッピングモータを駆動する主パルスと、無通電前の停止位置に復帰する無通電後の初動の少なくとも１パルスである停止位置復帰パルスとからなり、
前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッピングモータのステップ応答でのオーバーシュートの最大値までの周波数である振動周波数より低い周波数であって、前記振動周波数の１／２より高い周波数であることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを駆動する所定の励磁パターンを発生して前記ステッピングモータに供給する駆動手段と、
前記駆動手段の励磁パターンを発生するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
前記駆動パルス発生手段からの駆動パルス数と入力されるステップ数とから停止位置を検出して前記ステッピングモータのＯＮ・ＯＦＦ制御するための通電制御信号を発生して前記駆動パルス発生手段に供給する停止検出手段と、を有し、
前記駆動パルス発生手段によって発生される前記駆動パルスは、ステッピングモータを駆動する主パルスと、前記停止位置検出手段からの前記通電制御信号による通電再開時に、無通電前の停止位置に復帰する無通電後の初動の少なくとも１パルスである停止位置復帰パルスと、からなり、
前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッピングモータのステップ応答でのオーバーシュートの最大値までの周波数である振動周波数より低い周波数であって、前記振動周波数の１／２より高い周波数であることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
請求項１または２記載のステッピングモータ駆動装置において、
前記停止位置復帰パルスの周波数は、前記ステッピングモータの通電時の停止位置から前記主パルスに追従可能な前記ステッピングモータの最高速である最大自起動周波数の１／３以下の周波数であることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステッピングモータ駆動装置において、
前記停止位置復帰パルスによる前記ステッピングモータの回転方向が前記主パルスによる前記ステッピングモータの回転方向と反対方向となることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。