JP4901912B2 - Stepping motor drive device and controller - Google Patents
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Description
本発明はアクチュエータ用のステッピングモータを駆動させるステッピングモータ駆動装置及びアクチュエータの動作を同装置を通じて制御するコントローラに関する。 The present invention relates to a stepping motor driving apparatus that drives a stepping motor for an actuator and a controller that controls the operation of the actuator through the apparatus.
工作機械等に使用されるアクチュエータの駆動源としてステッピングモータが使用されることが多い。アクチュエータの駆動系ギアにはバックラッシュが存在することから、電源投入時や非常停止解除時には同モータのコントローラによりバックラッシュ補正が行われるようになっている(例えば、特許文献1等参照)。 A stepping motor is often used as a drive source of an actuator used in a machine tool or the like. Since there is backlash in the drive system gear of the actuator, backlash correction is performed by the controller of the motor when the power is turned on or the emergency stop is released (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、アクチュエータとして高い位置決め精度が要求される場合、マイクロステップ駆動方式等が採用されることが多く、コントローラにおいて回転方向を逆転する度にバックラッシュ補正の処理を行うことが必要不可欠となり、この点で処理上の負担が大きいという問題が指摘されている。 However, when high positioning accuracy is required as an actuator, the microstep drive method is often adopted, and it is indispensable to perform backlash correction processing every time the controller reverses the rotation direction. However, it is pointed out that the processing burden is large.
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その主たる目的とするところは、コントローラにおいてバックラッシュ補正の処理上の負担を軽くすることが可能なステッピングモータ駆動装置等を提供することにある。 The present invention has been created under the above-described background, and a main object thereof is to provide a stepping motor driving device and the like that can reduce the burden of backlash correction processing in a controller. There is.
本発明のステッピングモータ駆動装置は、アクチュエータを駆動するステッピングモータのコントローラとは別体である装置であって、コントローラから出力された入力信号に従ってアクチュエータのステッピングモータを駆動させるため各相励磁信号を生成するドライバ回路部と、アクチュエータの駆動ギア系のバックラッシュ量が予め設定されており、入力信号に含まれる方向信号が方向の変化を示し、その直後にコントローラから出力された入力パルスを受け、引き続いてパルス払い出し完了信号を受けたときは当該バックラッシュ量に相当する補正パルスを生成してドライバ回路部に出力させるバックラッシュ補正回路部とを備えている。 The stepping motor drive device of the present invention is a device separate from the controller of the stepping motor that drives the actuator, and generates each phase excitation signal to drive the stepping motor of the actuator according to the input signal output from the controller. The backlash amount of the driver circuit unit and the actuator drive gear system is set in advance, the direction signal included in the input signal indicates a change in direction, and immediately after that, the input pulse output from the controller is received and And a backlash correction circuit section that generates a correction pulse corresponding to the backlash amount and outputs the correction pulse to the driver circuit section when a pulse payout completion signal is received.
この発明によると、コントローラにおいてアクチュエータの動作指令に伴って入力信号、パルス払い出し完了信号を順次的に出力するだけで、ステッピングモータ駆動装置においてステッピングモータの回転方向が反転する毎にアクチュエータのバックラッシュ補正が自動的に行われる。よって、アクチュエータとして高い位置決め精度が要求される場合であっても、コントローラにおけるバックラッシュ補正の処理上の負担を軽くすることが可能になり、この点でコントローラの高性能化及び低コスト化を図る上でメリットがある。 According to this invention, the controller backlash correction is performed every time the stepping motor rotation direction is reversed in the stepping motor drive device by merely sequentially outputting the input signal and the pulse payout completion signal in accordance with the operation command of the actuator in the controller. Is done automatically. Therefore, even when high positioning accuracy is required as an actuator, it is possible to lighten the burden of backlash correction processing in the controller, and in this respect, the controller performance and cost can be reduced. There are advantages above.
同装置のバックラッシュ補正回路部の一例としては、正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータが予め記録されたバックラッシュ量レジスタ部と、入力信号に含まれる方向信号が方向の変化を示し、その直後にコントローラから出力された入力パルスを受け、引き続いてパルス払い出し完了信号を受けると、バックラッシュ量レジスタ部上の当該方向のバックラッシュ量のデータに対応したパルス数の補正パルスを生成する補正パルス生成部と、ドライバ回路部の前段に設けられた入力選択回路部であって、パルス払い出し完了信号がアクティブであるときには、コントローラから出力された入力信号ではなく前記補正パルス生成部にて生成された補正パルスをドライバ回路部に出力させる入力パルス切り替え部とを有した構成のものがある。この場合、補正パルス生成部又は入力パルス切り替え部については、補正パルスのドライバ回路部への出力が完了すると、バックラッシュ補正完了信号をコントローラに出力する機能を有した構成のものを使用すると良い。 As an example of the backlash correction circuit unit of the same apparatus, a backlash amount register unit in which backlash amount data in the forward / reverse direction is recorded in advance, and a direction signal included in an input signal indicates a change in direction. Upon receiving an input pulse output from the controller immediately thereafter, and subsequently receiving a pulse delivery completion signal, a correction pulse having a pulse number corresponding to the backlash amount data in the direction on the backlash amount register unit is generated. A correction pulse generation unit and an input selection circuit unit provided in front of the driver circuit unit. When the pulse delivery completion signal is active, the correction pulse generation unit generates not the input signal output from the controller but the correction pulse generation unit. And an input pulse switching unit that outputs the corrected pulse to the driver circuit unit. That. In this case, the correction pulse generation unit or the input pulse switching unit may be configured to have a function of outputting a backlash correction completion signal to the controller when the output of the correction pulse to the driver circuit unit is completed.
上記した下位概念の発明によると、コントローラにおいてアクチュエータの動作指令に伴って入力信号、パルス払い出し完了信号を順次的に出力した後、ステッピングモータ駆動装置から出力されたバックラッシュ補正完了信号を受けると、次の動作指令に直ぐに移行することが可能になる。よって、処理の高速化を図ることが可能になり、この点でコントローラの高性能化及び低コスト化を図る上でメリットがある。 According to the invention of the subordinate concept described above, after the controller sequentially outputs the input signal and the pulse payout completion signal in accordance with the operation command of the actuator, when receiving the backlash correction completion signal output from the stepping motor driving device, It becomes possible to immediately shift to the next operation command. Therefore, it is possible to increase the processing speed, and this is advantageous in improving the performance and cost of the controller.
同装置において、ドライバ回路部及びバックラッシュ補正回路部に加えてバックラッシュ量自動取得回路部を備えることが好ましい。バックラッシュ量自動取得回路部は、コントローラから出力されたバックラッシュ量自動取得開始信号を受けると、ステッピングモータを逆転/正転の方向に駆動させて原点サーチ動作を行うための入力パルスを生成して出力し、これをアクチュエータのワーク原点センサがオンとなり、その後、オフに変化するまで行い、この状態からステッピングモータを正転/逆転方向に駆動させるための入力パルスを生成して出力し、これをワーク原点センサがオンに変化するまで行い、その一方で、ワーク原点センサがオフからオンに変化する過程での入力パルスの出力数を計数し、当該計数値を正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータとしてバックラッシュ量レジスタに出力可能な構成としている。 The apparatus preferably includes a backlash amount automatic acquisition circuit unit in addition to the driver circuit unit and the backlash correction circuit unit. When receiving the backlash amount automatic acquisition start signal output from the controller, the backlash amount automatic acquisition circuit unit generates an input pulse for driving the stepping motor in the reverse / forward direction to perform the origin search operation. This is performed until the work origin sensor of the actuator is turned on and then turned off. From this state, an input pulse for driving the stepping motor in the forward / reverse direction is generated and output. Until the workpiece origin sensor changes to ON. On the other hand, the number of outputs of the input pulse is counted while the workpiece origin sensor changes from OFF to ON, and the count value is backed up in the forward / reverse direction. The lash amount data can be output to the backlash amount register.
上記した下位概念の発明によると、コントローラにおいてバックラッシュ量自動取得開始信号を出力するだけで、ステッピングモータ駆動装置において正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータが自動的に取得される。よって、コントローラにおけるバックラッシュ補正に必要なバックラッシュ量取得に関する処理上の負担を軽くすることが可能になり、この点でコントローラの高性能化を図られる。 According to the invention of the subordinate concept described above, the backlash amount data in the forward / reverse direction is automatically acquired in the stepping motor driving device only by outputting the backlash amount automatic acquisition start signal in the controller. Therefore, it is possible to lighten the processing burden related to the acquisition of the backlash amount necessary for backlash correction in the controller, and the performance of the controller can be improved in this respect.
同装置のバックラッシュ量自動取得回路部については、コントローラから出力されたバックラッシュ量自動取得開始信号を受けて、正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータを取得した後、ステッピングモータを逆転/正転の方向に駆動させるための入力パルスを生成して出力し、これをワーク原点センサがオンからオフに変化するまで行い、同センサがオフになると、バックラッシュ量自動取得完了信号を前記コントローラに出力する機能を有した構成とすることが好ましい。 The backlash amount automatic acquisition circuit section of the same device receives the backlash amount automatic acquisition start signal output from the controller, acquires backlash amount data in the forward / reverse direction, and then reverses the stepping motor. / Generates and outputs an input pulse for driving in the forward direction until the workpiece origin sensor changes from on to off, and when the sensor is turned off, the backlash amount automatic acquisition completion signal is A configuration having a function of outputting to the controller is preferable.
上記した下位概念の発明によると、コントローラにおいてバックラッシュ量自動取得開始信号を出力した後、ステッピングモータ駆動装置から出力されたバックラッシュ量自動取得完了信号を受けると、次の動作指令に直ぐに移行することが可能になる。よって、処理の高速化を図ることが可能になり、この点でコントローラの高性能化及び低コスト化を図る上でメリットがある。 According to the invention of the subordinate concept described above, when the backlash amount automatic acquisition start signal is output in the controller, and when the backlash amount automatic acquisition completion signal output from the stepping motor driving device is received, the next operation command is immediately transferred. It becomes possible. Therefore, it is possible to increase the processing speed, and this is advantageous in improving the performance and cost of the controller.
同装置のバックラッシュ補正回路部については、正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータを設定入力するためのバックラッシュ量設定部と、バックラッシュ量設定部を通じて設定されたデータとバックラッシュ量自動取得回路部にて取得されたデータとを選択設定するための選択設定部と、選択設定部での選択設定結果に応じてバックラッシュ量設定部にて設定されたデータとバックラッシュ量自動取得回路部にて取得されたデータとを切り替えてバックラッシュ量レジスタに出力するバックラッシュ量切り替え部と更に備えた構成にすることが好ましい。 For the backlash correction circuit unit of the same device, the backlash amount setting unit for setting and inputting backlash amount data in the forward / reverse direction, the data set through the backlash amount setting unit, and the backlash amount Selection setting unit for selecting and setting data acquired by the automatic acquisition circuit unit, and automatic acquisition of data and backlash amount set by the backlash amount setting unit according to the selection setting result in the selection setting unit It is preferable to further include a backlash amount switching unit that switches data acquired by the circuit unit and outputs the data to the backlash amount register.
上記した下位概念の発明によると、バックラッシュ量設定部を通じて設定されたデータとバックラッシュ量自動取得回路部にて取得されたデータとを選択することが可能であることから、使い勝手が良いというメリットがある。 According to the invention of the subordinate concept described above, it is possible to select data set through the backlash amount setting unit and data acquired by the backlash amount automatic acquisition circuit unit, so that it is easy to use. There is.
同装置の補正パルス生成部については、コントローラから出力されたバックラッシュ補正動作信号がアクティブであるときに上記した補正パルスの生成等の動作を行う構成にすることが好ましい。 The correction pulse generation unit of the same apparatus is preferably configured to perform operations such as generation of the correction pulse described above when the backlash correction operation signal output from the controller is active.
上記した下位概念の発明によると、コントローラから出力されるバックラッシュ補正動作信号によって同装置のバックラッシュ補正機能が制御可能であることから、バックラッシュ補正機能を自由に停止させることができ、この点で使い勝手が良いというメリットがある。 According to the invention of the subordinate concept described above, since the backlash correction function of the apparatus can be controlled by the backlash correction operation signal output from the controller, the backlash correction function can be freely stopped. There is an advantage that it is easy to use.
同装置のメモリ部に記録される正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータについては、正転の方向のバックラッシュ量がバックラッシュ基本量として表され、逆転の方向のバックラッシュ量が当該バックラッシュ基本量との差分である符合付き数値で表された形態とすることが好ましい。 Regarding the backlash amount data in the forward / reverse direction recorded in the memory unit of the apparatus, the backlash amount in the forward direction is expressed as the backlash basic amount, and the backlash amount in the reverse direction is A form represented by a signed numerical value which is a difference from the backlash basic amount is preferable.
上記した下位概念の発明によると、メモリ部の容量を小さくすることができ、この点で低コスト化を図ることか可能になる。 According to the invention of the subordinate concept described above, the capacity of the memory unit can be reduced, and in this respect, the cost can be reduced.
上記したステッピングモータ駆動装置に使用されるコントローラについては、アクチュエータの動作指令に伴って方向信号と当該信号の直後の入力パルスとを有した入力信号を生成してステッピングモータ駆動装置に出力した後、パルス払い出し完了信号を同装置に出力する構成となっている。また、アクチュエータの動作指令に伴って方向信号と当該信号の直後の入力パルスとを有した入力信号を生成してステッピングモータ駆動装置に出力した後、パルス払い出し完了信号を同装置に出力し、その後、同装置から出力されたバックラッシュ補正完了信号を受けて、次のアクチュエータの動作指令に移行する構成とすると良い。更に、バッククラッシュ量自動取得モードであるときには、バックラッシュ量自動取得開始信号をステッピングモータ駆動装置に出力し、その後、同装置から出力されたバックラッシュ量自動取得完了信号を受けて、同モードを終了とする構成とすると良い。 For the controller used in the stepping motor driving device described above , after generating an input signal having a direction signal and an input pulse immediately after the signal in accordance with the operation command of the actuator and outputting the input signal to the stepping motor driving device, A pulse payout completion signal is output to the apparatus. Also, after outputting to the stepping motor driving device generates an input signal having an input pulse immediately after the direction signal and the signal with the operation command actuators, a pulse payout completion signal is output to the apparatus, After that, it is preferable to receive the backlash correction completion signal output from the apparatus and shift to the next actuator operation command. Further , when in the backlash amount automatic acquisition mode, a backlash amount automatic acquisition start signal is output to the stepping motor drive device, and then the backlash amount automatic acquisition completion signal output from the device is received, and the same mode is set. It is good to set it as the end.
以下、本発明の実施の形態に係るステッピングモータ駆動装置及びコントローラを図1乃至図6を参照して説明する。 Hereinafter, a stepping motor driving apparatus and a controller according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
ここに例として挙げるステッピングモータ駆動装置1は、図1に示すように工作機械等に使用されるアクチュエータ3の駆動源であるステッピングモータ31をマイクロステップ駆動させる装置であり、コントローラ2から出力された入力信号a等に応じてステッピングモータ31を駆動させるのに必要な各相励磁信号bを生成する構成となっている。最も特徴的であるのは、従来装置とは異なりアクチュエータ3の駆動ギア系のバックラッシュを自動的に補正する機能を有している点である。
The stepping
なお、アクチュエータ3の動作はステッピングモータ駆動装置1を通じてコントローラ2により制御されている。図中32はステッピングモータ31に連結された移動機構であり、33は移動機構32の座標系上のワーク原点を検出するセンサであり、検出結果を原点信号gとしてデジタル形式で出力している。
The operation of the
ステッピングモータ駆動装置1については、ドライバ回路部10、バックラッシュ補正回路部20及びバックラッシュ量自動取得回路部30とを有している。コントローラ2から同装置1に出力される信号としては、入力信号a(ステッピングモータ31の回転量指令をパルス数で示した入力パルスa1と、同モータ31の回転方向指令である方向信号a2とを有する)、バックラッシュ補正動作信号k、パルス払い出し完了信号c、バックラッシュ量自動取得開始信号eがある。同装置1からコントローラ2に出力される信号としてはバックラッシュ補正完了信号d及びバックラッシュ量自動取得完了信号mがある。アクチュエータ3から同装置1に出力される信号としては、センサ33から出力された原点信号gがある。
The stepping
ドライバ回路部10については、相分配回路11とモータドライブ回路12とを有した一般的なドライバに相当する回路部であって、入力信号aに応じてPWM(パルス幅変調)信号等を生成するとともに所定パターンで相分配して各相励磁信号bを生成する構成となっている。ドライバ回路部10にて出力された各相励磁信号bはアクチュエータ3のステッピングモータ31に導かれている。
The driver circuit unit 10 is a circuit unit corresponding to a general driver having a
バックラッシュ補正回路部20については、バックラッシュ量レジスタ部21、補正パルス生成部22、入力パルス切り替え部23、バックラッシュ量設定部24及びバックラッシュ量切り替え部25、選択設定部26及び自動取得設定部27とを有している。
The backlash correction circuit unit 20 includes a backlash
バックラッシュ量レジスタ部21については、アクチュエータ3の駆動ギア系の正転、逆転の方向のバックラッシュ量BLV1 ,BLV2 の各データが予め記録されたレジスタである。本実施形態においては、ステッピングモータ31を正転させた際のワークの正転方向(CW)のバックラッシュ回転角(図6(d)参照)をステッピングモータ31の基本パルスの数で換算した数値をバックラッシュ量BLV1 とする一方、同モータ31を逆転させた際のワークの逆転方向(CCW)のバックラッシュ回転角(図6(a)参照)をステッピングモータ31の基本パルスの数で換算した数値をバックラッシュ量BLV2 としている。
The backlash
バックラッシュ量レジスタ部21においては、レジスタ回路の構成が冗長になるのを回避するために、補正量レジスタ211と調整レジスタ212とに区分されている。バックラッシュ量BLV1 がバックラッシュ基本量として表され、補正量レジスタ211に記録される一方、バックラッシュ量BLV2 が当該バックラッシュ基本量との差分である符合付き数値で表され、調整レジスタ212に記録されている。例えば、バックラッシュ量BLV1がAであるとし、バックラッシュ量BLV2 がB(=A±Δn)であるとすると、補正量レジスタ211には数値であるAが記録される一方、調整レジスタ212には符合付き数値 である±Δnが記録される。
The backlash
補正パルス生成部22については、バックラッシュ量レジスタ部21上のバックラッシュ量BLV1 ,BLV2 の各データに基づいて補正パルスn1を生成するパルス発生回路である。補正パルス生成部22にはバックラッシュ補正動作信号k,方向信号a2及びパルス払い出し完了信号cが入力される一方、補正パルスn1を生成して入力パルス切り替え部23に出力している。具体的な動作は以下の通りである。図2を参照して説明する。
The correction
まず、方向信号a2が方向の変化を示し(図2中のt3、t8参照)、その直後にコントローラ2から入力パルスa1が入力され(図2中のt4、t9参照)、引き続いてパルス払い出し完了信号cが入力されると(図2中のt5、t10参照)、バックラッシュ量レジスタ部21上の当該方向のバックラッシュ量BLV1 又はBLV2 のデータに対応したパルス数の補正パルスn1を生成して入力パルス切り替え部23に出力する。具体的には、時間t3では方向信号a2が正転から逆転に変化することから、時間t5にて出力される補正パルスn1のパルス数については逆転の方向のバックラッシュ量BLV2に対応したものとなる。時間t8では方向信号a2が逆転から正転に変化することから、時間t10にて出力される補正パルスn1のパルス数については正転の方向のバックラッシュ量BLV1に対応したものとなる。このような補正パルスn1の出力が完了すると、バックラッシュ補正完了信号dを生成してコントローラ2に出力している(図2中のt6、t11参照)。
First, the direction signal a2 indicates a change in direction (see t3 and t8 in FIG. 2). Immediately thereafter, the input pulse a1 is input from the controller 2 (see t4 and t9 in FIG. 2), and then the pulse delivery is completed. When the signal c is input (see t5 and t10 in FIG. 2), a correction pulse n1 having the number of pulses corresponding to the data of the backlash amount BLV1 or BLV2 in the direction on the backlash
なお、本実施形態においては、方向信号a2が方向の変化を示すことなく入力パルスa1が入力され(図2中のt0、t2、t7参照)、その直後にパルス払い出し完了信号cが入力されても(図2中のt1、t3、t8参照)、補正パルスn1が出力されないが、バックラッシュ補正完了信号dが出力されるようになっている(図2中のt1、t3、t8参照)。 In this embodiment, the input pulse a1 is input without the direction signal a2 indicating a change in direction (see t0, t2, and t7 in FIG. 2), and the pulse delivery completion signal c is input immediately thereafter. (See t1, t3, and t8 in FIG. 2), the correction pulse n1 is not output, but the backlash correction completion signal d is output (see t1, t3, and t8 in FIG. 2).
また、補正パルス生成部22については、コントローラ2から出力されたバックラッシュ補正動作信号kに応じて上記した機能がオンオフされる構成となっている。即ち、バックラッシュ補正動作信号kがアクティブ(図示例ではHレベル)であるときに上記した補正パルスn1の生成の動作を行う一方、バックラッシュ補正動作信号kが非アクティブ(図示例ではLレベル)であるときには、方向信号a2等に関係なく上記した補正パルスn1の生成等の動作を行わない。
The
入力パルス切り替え部23については、ドライバ回路部10の前段に設けられたパルス払い出し完了信号cに基づいて切り替え動作する入力選択回路部であって、バックラッシュ補正動作信号k入力信号aに含まれる入力パルスa1と補正パルス生成部22にて生成された補正パルスn1とを切り替えてドライバ回路部10に出力する構成となっている。具体的には、パルス払い出し完了信号cがアクティブ(図示例ではHレベル)であるときには、入力信号aに含まれる入力パルスa1ではなく、補正パルス生成部22にて生成された補正パルスn1をドライバ回路部10に出力可能になっている一方、バックラッシュ補正動作信号kが非アクティブ(図示例ではLレベル)であるときには、入力パルスa1をドライバ回路部10に出力可能になっている。
The input
なお、入力信号aに含まれる方向信号a2は入力パルス切り替え部23を通じてドライバ回路部10に常時出力される。
The direction signal a2 included in the input signal a is constantly output to the driver circuit unit 10 through the input
よって、バックラッシュ補正動作信号kがアクティブである状態で、方向信号a2により示された方向が逆転から正転に変化したときは、パルス払い出し完了信号cがアクティブになったタイミングで、バックラッシュ量BLV1 に等しいパルス数の補正パルスn1が補正パルス部22にて生成され、入力パルス切り替え部23を通じてドライバ回路部10に出力され、その結果、ステッピングモータ31がバックラッシュ量BLV1 に相当する角度だけ正転して、正転の方向のバックラッシュ補正が行われる。一方、方向信号a2により示された方向が正転から逆転に変化したときは、パルス払い出し完了信号cがアクティブになったタイミングで、バックラッシュ量BLV2 に等しいパルス数の補正パルスn1が補正パルス部22にて生成され、入力パルス切り替え部23を通じてドライバ回路部10に出力され、その結果、ステッピングモータ31がバックラッシュ量BLV2 に相当する角度だけ逆転して、逆転の方向のバックラッシュ補正が行われる。
Therefore, when the backlash correction operation signal k is active and the direction indicated by the direction signal a2 changes from reverse rotation to normal rotation, the backlash amount is reached at the timing when the pulse payout completion signal c becomes active. A correction pulse n1 having the number of pulses equal to BLV1 is generated by the
バックラッシュ量設定部24については、アクチュエータ3の正転、逆転の方向のバックラッシュ量BLV1 ,BLV2 の各データを設定入力するためのスイッチ等であり、設定入力されたデータが設定信号jとしてバックラッシュ量切り替え部25を通じてバックラッシュ量レジスタ部21に出力可能になっている。本実施形態においては、バックラッシュ量レジスタ部21が補正量レジスタ211と調整レジスタ212とに区分されていることから、上記バックラッシュ基本量及び符合付き数値として入力可能になっている。
The backlash
選択設定部26については、バックラッシュ量設定部24を通じて設定されたデータとバックラッシュ量自動取得回路部30にて取得されたデータとを選択設定するためのスイッチ等であり、選択設定結果をバックラッシュ量切替信号iとしてバックラッシュ量切り替え部25に出力している。
The
バックラッシュ量切り替え部25については、バックラッシュ量切替信号iに応じて切り替え動作する回路部であって、バックラッシュ量設定部24から出力されたデータとバックラッシュ量自動取得回路部30から出力されたデータとを切り替えてバックラッシュ量レジスタ部21に出力する構成となっている。具体的には、バックラッシュ量切替信号iがバックラッシュ量設定に切り替わったときには、バックラッシュ量設定部24から出力されたデータをバックラッシュ量レジスタ部21に出力して上書きされる一方、バックラッシュ量切替信号iがバックラッシュ量自動取得に切り替わったときには、バックラッシュ量自動取得回路部30から出力されたデータをバックラッシュ量レジスタ部21に出力して上書きをされる。
The backlash
自動取得設定部27については、バックラッシュ量自動取得回路部30によりアクチュエータ3のバックラッシュ量BLV1 ,BLV2を自動的に取得する上で必要な設定を行うためのスイッチ等であり、設定結果を設定信号nとしてバックラッシュ量自動取得回路部30に出力している。本実施形態においては、ステッピングモータ31の回転開始方向が設定可能になっている。なお、自動取得設定部27を通じての回転開始方向の設定が正転/逆転であるときには、バックラッシュ量自動取得回路部30によりバックラッシュ量BLV2/BLV1が自動的に取得される。
The automatic acquisition setting unit 27 is a switch for performing settings necessary for automatically acquiring the backlash amounts BLV1, BLV2 of the
バックラッシュ量自動取得回路部30については、コントローラ2から出力されたバックラッシュ量自動取得開始信号e、アクチュエータ3から導かれた原点信号g及び自動取得設定部27から導かれた設定信号nが入力されており、ステッピングモータ31を所定パターンで駆動させるための入力信号f(入力パルスf1と方向信号f2とを有する) を生成してドライブ回路部10に出力し、最終的にバックラッシュ量BLV1 ,BLV2 の各データを自動的に取得してバックラッシュ量レジスタ部21に出力可能になっている。
The backlash amount automatic
バックラッシュ量自動取得回路部30は、本実施形態ではマイクロコンピュータを用いてその機能を実現している。具体的にはコントローラ2からバックラッシュ量自動取得開始信号eが入力されると、同回路部30内のメモリに記録された図3に示すソフトウエアが実行される。まず、設定信号nを入力し、同信号より示された回転開始方向が逆転であったとすると、ステッピングモータ31を逆転の方向に60rpmの速度で駆動させて原点サーチ動作を行うための入力パルスf1及び方向信号f2を生成して出力し、これをセンサ33がオンとなり原点信号gがアクティブとなるまで行う(s1)。そして、500msec待機後、ステッピングモータ31を逆転の方向に30rpmの速度で駆動させるための入力パルスf1及び方向信号f2を生成して出力し、これをセンサ33がオフとなり原点信号gが非アクティブとなるまで行う(s2)。
In the present embodiment, the backlash amount automatic
この状態からステッピングモータ31を正転方向に30rpmの速度で駆動させるための入力パルスf1及び方向信号f2を生成して出力し、これをセンサ33がオンとなり原点信号gがアクティブとなるまで行う。その一方で、センサ33がオフからオンに変化する過程での入力パルスの出力数を計数する(s3,s4,s5)。このようにして得られた計数値をバックラッシュ量BLV1 のデータとして保持し、取得信号hとしてバックラッシュ補正量切り替え部25を通じてバックラッシュ量レジスタ部21に出力可能とする(s6)。そして、500msec待機後、ステッピングモータ31を逆転方向に30rpmの速度で駆動させるための入力パルスf1及び方向信号f2を生成して出力し、これをセンサ33がオフとなり原点信号gが非アクティブとなるまで行う(s7)。
From this state, an input pulse f1 and a direction signal f2 for driving the stepping
その後、バックラッシュ量自動取得完了信号mをコントローラ2に出力する(s8)。これで同ソフトウェアの処理が終了となる。 Thereafter, the backlash amount automatic acquisition completion signal m is output to the controller 2 (s8). This completes the processing of the software.
図6は正転用のバックラッシュ量の自動取得を行うに際してのアクチュエータ3の移動機構32の駆動ギア系の様子を時系列的に示した図である。図6(a)は上記ソフトウエアのステップ1の処理後の時点、図6(b)は上記ソフトウエアのステップ2の処理後の時点、図6(c)は上記ソフトウエアのステップ3〜5のループ処理中、図6(d)は上記ソフトウエアのステップ3〜5のループ処理を抜けた時点を各々示している。
FIG. 6 is a diagram showing the state of the drive gear system of the moving
なお、設定信号nにより示された回転開始方向が正転であったときは、ステッピングモータ31の駆動方向が上記と逆となるだけで上記全く同様の処理が行われる。この場合、バックラッシュ量BLV2が取得され、取得信号hとしてバックラッシュ補正量切り替え部25を通じてバックラッシュ量レジスタ部21に出力可能とされる。
Note that when the rotation start direction indicated by the setting signal n is forward rotation, the same processing as described above is performed only when the driving direction of the stepping
次にコントローラ2について図4及び図5を参照して説明する。コントローラ2については、本実施形態においてはマイクロコンピュータを用いてその機能を実現しており、アクチュエータ3をステッピングモータ駆動装置1を通じて制御する構成となっている。アクュエータ3を動作指令時には図4に示すソフトウェアが処理される。
Next, the controller 2 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the controller 2 realizes its function by using a microcomputer and controls the
まず、アクチュエータ3の動作指令に伴って入力信号aを生成してステッピングモータ駆動装置1に出力し(s1)、入力信号aに含まれる入力パルスa1を全て出力した後に、パルス払い出し完了信号cを同装置1に出力する(s2)。その後、同装置1からバックラッシュ補正完了信号dを入力し、同信号dがアクティブになると、同ソフトウエアの処理が終了となる(s3,s4)。その後は、次のアクチュエータ3の動作指令に移行する。この場合も図4に示すソフトウェアが再び処理され、上記と同様に処理される。以後はこの繰り返しである。
First, an input signal a is generated in accordance with an operation command of the
また、コントローラ2にバックラッシュ補正を行う必要がない旨が設定入力されると、アクチュエータ3の動作指令を行う際にバックラッシュ補正動作信号kをアクティブにする。
Further, when the controller 2 is set and inputted that it is not necessary to perform backlash correction, the backlash correction operation signal k is activated when an operation command for the
さらに、コントローラ2にバックラッシュ量を自動的に取得する旨が設定入力されると、バックラッシュ量自動取得モードとなり、図5に示すソフトウェアが処理される。 具体的には、バックラッシュ量自動取得開始信号eをアクティブにしてステッピングモータ駆動装置1に出力し(s1)、その後、ステッピングモータ駆動装置1からバックラッシュ量自動取得完了信号mが入力されると(s2)、同ソフトウエアの処理が終了となる。これに伴って。バックラッシュ量自動取得モードも終了となる。
Further, when the controller 2 is set and inputted to automatically acquire the backlash amount, the backlash amount automatic acquisition mode is set, and the software shown in FIG. 5 is processed. Specifically, the backlash amount automatic acquisition start signal e is activated and output to the stepping motor drive device 1 (s1). Thereafter, when the backlash amount automatic acquisition completion signal m is input from the stepping
上記したようにコントローラ2においてアクチュエータ2の動作指令に伴って、図4に示すように入力信号a、パルス払い出し完了信号cを順次的に出力するだけで、ステッピングモータ駆動装置1においてステッピングモータ31の回転方向が反転する毎にアクチュエータ3のバックラッシュ補正が自動的に行われる。よって、アクチュエータ3として高い位置決め精度が要求される場合であっても、コントローラ1におけるバックラッシュ補正の処理上の負担を軽くすることが可能になり、高性能化及び低コスト化を図る上でメリットがある。また、コントローラ2においてバックラッシュ量自動取得開始指令eを出力するだけで、ステッピングモータ駆動装置1においてバックラッシュ量BLV1 ,BLV2 の各データが自動的に取得される。よって、コントローラ2におけるバックラッシュ補正に必要なバックラッシュ量取得に関する処理上の負担を軽くすることも可能になり、この点でコントローラ2の高性能化を図られる。
As described above, the controller 2 outputs the input signal a and the pulse payout completion signal c sequentially in accordance with the operation command of the actuator 2 as shown in FIG. Every time the rotation direction is reversed, the backlash correction of the
なお、本発明に係るステッピングモータ駆動装置及びコントローラは、上記実施形態に限定されず、ドライバ回路部とバックラッシュ量補正回路部と別体とする形態であっても良い。 Note that the stepping motor driving device and the controller according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and may be configured separately from the driver circuit unit and the backlash amount correction circuit unit.
同装置のドライバ回路部については、コントローラから出力された入力信号に従ってステッピングモータを駆動させるため各相励磁信号を生成する機能を有する限り、その回路構成等が問われない。また、入力信号については、モータの回転方向指令に応じて位相が異なる2パルス方式でも良い。 The driver circuit unit of the device is not limited in its circuit configuration as long as it has a function of generating each phase excitation signal in order to drive the stepping motor in accordance with the input signal output from the controller. Further, the input signal may be a two-pulse system having different phases according to the motor rotation direction command.
バックラッシュ量補正回路部については、バックラッシュ量が予め設定されており、入力信号に含まれる方向信号が方向の変化を示し、その直後にコントローラから出力された入力パルスを受け、引き続いてパルス払い出し完了信号を受けたときはバックラッシュ量に相当する補正パルスを生成してドライバ回路部に出力させ、ステッピングモータを補正パルス分だけ駆動させる機能を有する限り、回路構成が問われず、コンピュータを用いてその機能を実現しても良い。また、バックラッシュ補正完了信号を補正パルス生成部ではなく、入力パルス切り替え部により生成してコントローラに出力する形態であってもかまわない。 For the backlash amount correction circuit, the backlash amount is set in advance, the direction signal included in the input signal indicates a change in direction, and immediately after that, the input pulse output from the controller is received, followed by the pulse delivery When a completion signal is received, a correction pulse corresponding to the amount of backlash is generated and output to the driver circuit unit, so long as it has a function of driving the stepping motor by the correction pulse, regardless of the circuit configuration, using a computer That function may be realized. Further, the backlash correction completion signal may be generated not by the correction pulse generation unit but by the input pulse switching unit and output to the controller.
バックラッシュ量自動取得回路部については、ステッピングモータを逆転/正転の方向に駆動させて原点サーチ動作を行うための入力パルスを生成して出力し、これをアクチュエータのワーク原点センサがオンとなり、その後、オフに変化するまで行い、この状態からステッピングモータを正転/逆転方向に駆動させるための入力パルスを生成して出力し、これをワーク原点センサがオンに変化するまで行い、その一方で、ワーク原点センサがオフからオンに変化する過程での入力パルスの出力数を計数し、このようにして得られた当該計数値を正転/逆転の方向のバックラッシュ量のデータとしてバックラッシュ量レジスタに出力可能な機能を有している限り、回路構成等が問われない。また、同モータの駆動速度や各動作の間の待機時間等については適宜設定変更すればよく、アクチュエータの駆動系の種類によっては、正転と逆転との双方ではなく、何れか一方のバックラッシュ量のデータを取得する形態であってもかまわない。 The backlash amount automatic acquisition circuit unit generates and outputs an input pulse for driving the origin search operation by driving the stepping motor in the reverse / forward direction, and the work origin sensor of the actuator is turned on. After that, it is performed until it is turned off, and from this state, an input pulse for driving the stepping motor in the forward / reverse direction is generated and output, and this is performed until the work origin sensor is turned on. The number of outputs of the input pulse in the process where the workpiece origin sensor changes from OFF to ON is counted, and the backlash amount is obtained as the backlash amount data in the forward / reverse direction using the count value thus obtained. As long as it has a function that can be output to the register, the circuit configuration or the like is not limited. In addition, the drive speed of the motor and the waiting time between each operation may be changed as appropriate. Depending on the type of actuator drive system, either the forward rotation or the reverse rotation, and either one of the backlashes It does not matter even if it is a form of acquiring quantity data.
1 ステッピングモータ駆動装置
10 ドライバ回路部
20 バックラッシュ補正回路部
21 バックラッシュ量レジスタ部
22 補正パルス生成部
23 入力パルス切り替え部
24 バックラッシュ量設定部
25 バックラッシュ量切り替え部
26 選択設定部
30 バックラッシュ量自動取得回路部
2 コントローラ
3 アクチュエータ
31 ステッピングモータ
32 移動機構
33 センサ(原点検出センサ)
1 Stepping motor drive device
10 Driver circuit
20 Backlash compensation circuit
21 Backlash amount register
22 Correction pulse generator
23 Input pulse switching section
24 Backlash amount setting part
25 Backlash amount switching part
26
2 Controller
3 Actuator
31 Stepping motor
32 Movement mechanism
33 sensor (origin detection sensor)
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