JP5058527B2

JP5058527B2 - ステッピングモータの駆動装置

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Inventors: 吉寿山田
Original assignee: Yazaki Corp
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Description

本発明は、ステッピングモータの駆動装置に関する。

従来から、ステッピングモータの駆動装置を用いたものとして、例えば、車両用の指示装置が知られている。この指示装置は、各種センサが計測した計測値を指針によって指示するもので、この指針を駆動するムーブメントとしてステッピングモータが用いられている。

このステッピングモータを駆動する駆動装置は、指針の現角度位置θ′と、目標角度位置θとの差分である移動量（θ−θ′）に応じて、ステッピングモータを回転させる。これにより、指針が移動量（θ−θ′）分、移動して目標角度位置θを指示するようになる。上記目標角度位置θは、各種センサが計測した計測値に基づき算出された角度データθｉが入力される毎に、当該角度データθｉに更新される。

また、駆動装置は、互いに位相が異なる周期的な駆動信号を供給し、周期的にステッピングモータ内部の励磁コイルの励磁状態を変化させることにより、この励磁コイルに囲まれたマグネットロータに回転トルクを発生させて、ステッピングモータを回転させる。

ところで、上記指示装置は、車両の振動あるいは雑音が重畳している角度データθｉの入力等の原因により、指針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、指針が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間で誤差が生じ、正確な指示を行うことができなくなってしまう。

そこで、このような問題を解決するために、ステッピングモータに、その回転に連動する被駆動部材としての当接片と、この当接片との当接により、ステッピングモータの回転を機械的に停止させるストッパとを設ける。このストッパは、当接片と当接したとき、指針が計測値０を指示するように設ける。

そして、駆動装置は、例えば、電源が投入される毎に、当接片がストッパ側に向かうように、ステッピングモータを回転させて、当接片を強制的にストッパに当接させ、これにより、指針を強制的に計測値０の位置で停止させる初期化動作を行う。

以上の初期化動作を行うことにより、現位置θ′を計測値０であると認識しているとき、指針も実際に計測値０を指示することとなるため、指針が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間の誤差をリセットすることができる。

しかしながら、上述した指示装置は、初期化時に当接片がどの位置にあるか分からないため、当接片を確実にストッパに当接させるためには、当接片を例えば、３６０°回転させる必要がある。このため、当接片が３６０°以内の回転途中でストッパに当接して、これ以上ステッピングモータがストッパ方向に回転できない状態になっても、ステッピングモータ内の励磁コイルの励磁状態が、周期的に変化し続けるという状態が発生する。

このような状態では、励磁コイルの励磁状態が一周期変化するうちに、ステッピングモータには、ストッパに向かう方向の回転トルクと、ストッパから離れる方向の回転トルクとが交互に発生する。そして、これにより、当接片がストッパに当接したり、当接片がストッパから離れる跳ね返しを交互に繰り返し、それにより、指針も計測値０の指示位置から跳ね返る挙動を示し、初期化動作時の見栄えが悪いという問題があった。

そこで、このような指針挙動を低減させる方法として、ステッピングモータの初期化動作時に所定位相範囲の回転トルクを低下させる方法がある（たとえば、特許文献１参照）。

図５は、上述の方法を実施した従来のステッピングモータの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、ステッピングモータ１と、このステッピングモータ１により駆動される指針２と、ステッピングモータ１の回転を制御する駆動部３とを備えている。ステッピングモータ１は、２つの励磁コイル１ａ１および１ａ２と、Ｎ極およびＳ極が交互に５極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１および１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転するマグネットロータ１ｂと、マグネットロータ１ｂの駆動力を指針２に伝えるギア１ｃとを備えている。

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、マグネットロータ１ｂの回転に連動する被駆動部材としての当接片１ｄと、励磁コイル１ａ１および１ａ２、マグネットロータ１ｂ、ギア１ｃおよび当接片１ｄを収容する図示しない収容ケースに設けられ、当接片１ｄとの当接により、マグネットロータ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。このストッパ１ｅは、当接片１ｄと当接したとき、指針２が文字板上の計測値０の目盛上を指示するように設けられている。

以下、当接片１ｄがストッパ１ｅに向かうようなステッピングモータ１の回転方向を逆転方向とする。これに対して、当接片１ｄがストッパ１ｅから離れるような、ステッピングモータ１の回転方向を正転方向とする。

駆動部３は、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）３ａ、ＣＰＵ３ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ３ｂ、各種のデータを格納すると共にＣＰＵ３ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ３ｃ等を内蔵するマイクロコンピュータから構成されている。

ステッピングモータ１内の励磁コイル１ａ１および１ａ２は、駆動部３に接続されている。そして、この駆動部３から出力される周期的な駆動信号の供給を受けて、各励磁コイル１ａ１および１ａ２の励磁状態が周期的に変化し、マグネットロータ１ｂに回転トルクが発生する。また、上述した駆動部３には、例えば、イグニッションスイッチオンのタイミングで、電源投入が開始されるようになっている。

次に、上述の構成を有する指示装置においてＣＰＵ３ａが行う初期化動作の処理手順を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。ＣＰＵ３ａは、車載バッテリからの電源投入が行われると、初期化動作を開始し、まず、ＲＡＭ３ｃに格納された指針２の現位置θ′を読み出す（ステップＳ１）。この指針２の現位置θ′は、当然、当接片１ｄの現位置にも相当する。

なお、ＲＡＭ３ｃは、電源遮断時でも内容を保持する不揮発性のものである。このため、電源投入開始が、エンジン始動に応じて駆動部３に対する電源投入が一時遮断された状態から、復帰したことによるものであれば、ＲＡＭ３ｃ内に格納された現位置θ′は、一時遮断される前の指針２の指示位置が格納されている。

次に、ＣＰＵ３ａは、読み出した現位置θ′と初期位置０°（＝ストッパ位置）との差分（−θ′）に応じた分だけ、逆転方向の駆動信号Ｂをステッピングモータ１に供給する（ステップＳ２）。このステップＳ２の処理により、当接片１ｄ及び指針２は、−θ′分、逆転方向に回転する。

図７は、駆動信号Ｂの位相φとステッピングモータ１に発生する回転トルクとの関係を示す図であり、（ａ）はトルク制御パターン、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。同図に示すように、駆動部３は、ステッピングモータ１に発生する回転トルクＴが常に一定となるような、駆動信号Ｂを供給する。このとき、励磁コイル１ａ１及び１ａ２には各々、同図（ｂ）に示す振幅一定のＣＯＳ電流と、このＣＯＳ電流に対して位相が９０°ずれたＳＩＮ電流が流れる。車両の走行状態の計測量を指示する通常動作時においては、回転トルクＴが常に一定となる正転方向の駆動信号Ｂを供給し、メータの指示を待つ。これに対して、初期化動作時のステップＳ２においては、図７に示される逆転方向の駆動信号Ｂが供給される。

駆動信号Ｂの出力が終了すると、次にＣＰＵ３ａは、逆転方向の駆動信号Ａをステッピングモータ１に供給する（ステップＳ３）。このステップＳ３の処理により、指針２は、計測値０に向かって、当接片１ｄは、ストッパ１ｅに向かって回転する。

図８は、駆動信号Ａの位相φとステッピングモータ１に発生する回転トルクとの関係を示す図であり、（ａ）はトルク制御パターン、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。同図に示すように、駆動部３は、１電気サイクルにおける位相範囲Ｒ₂（０°〜１８０°）を供給したときのステッピングモータ１に発生する回転トルクＴに対して、１電気サイクルにおける残りの位相範囲、すなわち位相範囲Ｒ₁（１８０°〜３６０°）を供給したときの回転トルクＴが１／２になるような駆動信号Ａが供給される。このとき、励磁コイル１ａ１及び１ａ２には各々、同図（ｂ）に示すように、位相範囲Ｒ₁の振幅が、位相範囲Ｒ₂の振幅の１／２となるＣＯＳ電流、ＳＩＮ電流が流れる。

このように、ステップＳ３において、逆転方向の駆動信号Ａをステッピングモータ１に供給すれば、正転方向、つまり、当接片１ｄをストッパ１ｅから跳ね返す方向の回転トルクが発生する位相範囲Ｒ₁では、ステッピングモータ１に発生する回転トルクを小さくすることができるため、逆転方向から正転方向に反転する速度が遅く目立たなくなり、当接片１ｄの跳ね返りを抑えることができる。また、逆転方向、つまり、ストッパ１ｅに当接片１ｄを押しつける方向の回転トルクが発生する位相範囲Ｒ₂では、大きい回転トルクが発生する為、当接片１ｄの跳ね返りをより抑えることができる。

次に、ＣＰＵ３ａは、当接片１ｄが３６０°回転するのを待って（ステップＳ４でＹ）、駆動信号Ａの供給を停止し、処理を終了する。

上述したように、この方法は、ステッピングモータの回転に連動する当接片１ｄをストッパ１ｅに当接させる初期化動作時に、駆動信号Ａの位相角３６０°中の所定の位相範囲Ｒ₁を供給したときにステッピングモータ１に発生する回転トルクＴが、３６０°中の残りの位相範囲Ｒ₂を供給したときに発生する回転トルクＴより小さくなるような、駆動信号Ａを供給し、ステッピングモータの回転トルクの大きさを所定位相範囲の間制御することにより、当接片１ｄの挙動、したがって指針２の挙動を低減することができる。
特開２００４−３６４４０３号公報

しかし、上述の方法では、ギア１ｃのバックラッシュのバラツキや、ストッパ１ｅの成型位置のバラツキや、マグネットロータ１ｂのＮ極およびＳ極の着磁幅のバラツキ等に起因して、ステッピングモータ１内部のマグネットロータ１ｂの反転が発生する位相角（励磁位置）にバラツキがあり、逆転トルクが発生する位相角が個々のモータで異なるため、上記の初期化動作時（帰零時）の指針挙動にもバラツキが生じてしまうという問題があった。

すなわち、たとえば図９に示すように、当接片１ｄの跳ね返り時のトルクを制御すべく設定された位相範囲Ｒ₁の開始点１８０°に対して、ステッピングモータ１としてモータａが使用される場合、モータｂが使用される場合およびモータｃが使用される場合のそれぞれにおいて、逆転方向から正転方向への反転が発生する位相角（励磁位置）にバラツキがあり、それぞれのモータに備えられている当接片１ｄの実際の跳ね返りの開始位置が、設定された位相範囲Ｒ₁の開始点１８０°からずれ、それにより、指針２の挙動にバラツキが生じてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような課題を解決して、初期化動作時の被駆動部材の挙動を低減することができるステッピングモータの駆動装置を提供することを目的とする。

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、複数の励磁ステップで１電気サイクルが構成され互いに位相が異なる複数の周期的な駆動信号を供給することによって、ステッピングモータに回転トルクを発生させ、前記駆動信号の１電気サイクルにおける第１の位相範囲において前記ステッピングモータに発生する第１の回転トルクが、前記第１の位相範囲を除いた残りの第２の位相範囲において前記ステッピングモータに発生する第２の回転トルクより小さくなる前記駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、前記ステッピングモータの回転に連動する被駆動部材をストッパに当接させる初期化動作時に、前記駆動信号供給手段に前記駆動信号を供給させるように制御する制御手段とを備え、前記第１の位相範囲は、前記被駆動部材が前記ストッパに向かう第１の回転方向への回転により前記被駆動部材が前記ストッパに当接した状態で、前記第１の回転方向の前記駆動信号を供給し続けたとき、前記ステッピングモータに前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向の回転トルクが発生する位相範囲を含むステッピングモータの駆動装置であって、前記ステッピングモータ固有の反転位相特性に応じたトルク制御パラメータが記憶されている第１の記憶手段と、前記駆動信号の前記回転トルクを設定するための駆動テーブルが記憶されている第２の記憶手段を備え、前記第１の記憶手段には、前記トルク制御パラメータとして、前記ステッピングモータに前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向の回転トルクが発生する位相範囲における開始点の励磁ステップとして予め検出された跳ね返り励磁ステップ番号が記憶されており、前記第２の記憶手段には、各々が前記第１および第２の位相範囲を含み、第１の位相範囲の開始点がそれぞれ異なる複数の前記駆動テーブルが記憶されており、前記制御手段は、前記第２の記憶手段に記憶されている前記複数の駆動テーブルの中から、前記第１の位相範囲の開始点が前記第１の記憶手段に記憶されている前記跳ね返り励磁ステップ番号に適合する前記駆動テーブルを選択し、選択した駆動テーブルに基づいて前記第１および第２の位相範囲が設定された前記駆動信号を前記駆動信号供給手段より前記ステッピングモータに供給するように制御することを特徴とする。

請求項１記載の発明においては、複数の励磁ステップで１電気サイクルが構成され互いに位相が異なる複数の周期的な駆動信号を供給することによって、ステッピングモータに回転トルクを発生させ、駆動信号の１電気サイクルにおける第１の位相範囲においてステッピングモータに発生する第１の回転トルクが、第１の位相範囲を除いた残りの第２の位相範囲においてステッピングモータに発生する第２の回転トルクより小さくなる駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、ステッピングモータの回転に連動する被駆動部材をストッパに当接させる初期化動作時に、駆動信号供給手段に駆動信号を供給させるように制御する制御手段とを備え、第１の位相範囲は、被駆動部材がストッパに向かう第１の回転方向への回転により被駆動部材がストッパに当接した状態で、第１の回転方向の駆動信号を供給し続けたとき、ステッピングモータに第１の回転方向とは逆の第２の回転方向の回転トルクが発生する位相範囲を含むステッピングモータの駆動装置であって、ステッピングモータ固有の反転位相特性に応じたトルク制御パラメータが記憶されている第１の記憶手段と、駆動信号の前記回転トルクを設定するための駆動テーブルが記憶されている第２の記憶手段を備えている。第１の記憶手段には、トルク制御パラメータとして、ステッピングモータに第１の回転方向とは逆の第２の回転方向の回転トルクが発生する位相範囲における開始点の励磁ステップとして予め検出された跳ね返り励磁ステップ番号が記憶されており、第２の記憶手段には、各々が第１および第２の位相範囲を含み、第１の位相範囲の開始点がそれぞれ異なる複数の前記駆動テーブルが記憶されている。制御手段は、第２の記憶手段に記憶されている複数の駆動テーブルの中から、第１の位相範囲の開始点が第１の記憶手段に記憶されている跳ね返り励磁ステップ番号に適合する駆動テーブルを選択し、選択した駆動テーブルに基づいて第１および第２の位相範囲が設定された駆動信号を駆動信号供給手段よりステッピングモータに供給するように制御する。それにより、第２の記憶手段に記憶されている複数の駆動テーブルの中からステッピングモータ固有の反転位相特性に適合した駆動テーブルを選択して、トルク制御範囲を設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに起因する、ストッパからの被駆動部材の跳ね返りを軽減することができる。

請求項１記載の発明によれば、ステッピングモータ固有の反転位相特性に合わせて、第２の記憶手段に記憶されている複数の駆動テーブルの中からステッピングモータの反転位相特性に適合した駆動テーブルを選択して、トルク制御範囲を設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに起因する、ストッパからの被駆動部材の跳ね返りを軽減することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータの駆動装置を組み込んだ車両用の指示装置を示す図である。この指示装置は、ステッピングモータ１と、このステッピングモータ１により駆動される指針２と、ステッピングモータ１の回転を制御する駆動部３と、駆動部３に接続された書き換え可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ４とを備えている。すなわち、図１の指示装置においては、図５に示す従来構成と同一の構成に加えて、ＥＥＰＲＯＭ４を備えている点が構成上の特徴である。この構成において、駆動部３は、請求項における駆動信号供給手段に相当し、ＣＰＵ３ａは、請求項における制御手段に相当し、ＲＯＭ３ｂは、請求項における第２の記憶手段に相当し、ＥＥＰＲＯＭ４は、請求項における第１の記憶手段に相当する。

駆動部３は、複数の励磁ステップで１電気サイクルが構成され互いに位相が９０度異なる２つの周期的な駆動信号、すなわちＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流をステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。１電気サイクルは、たとえば、均等に割り当てられた３２の励磁ステップから構成される。

ＲＯＭ３ｂには、駆動部３から出力される駆動信号の回転トルクを設定するための複数の駆動テーブルが予め記憶されている。複数の駆動テーブルは、図８に示すように、１電気サイクルにおける位相範囲Ｒ₂（０°〜１８０°）を供給したときのステッピングモータ１に発生する回転トルクＴに対して、１電気サイクルにおける残りの位相範囲、すなわち位相範囲Ｒ₁（１８０°〜３６０°）を供給したときの回転トルクＴが１／２になるような駆動信号Ａが供給される基準のトルク制御パターンを持つ駆動テーブルが基準の駆動テーブルとされ、この基準の駆動テーブルと、この基準の駆動テーブルの位相範囲Ｒ₁（１８０°〜３６０°）の範囲と同一の範囲を持ち、位相範囲Ｒ₁の開始点１８０°と異なりかつ互いにも異なる開始点（すなわち、１８０°の前後にずれた値）となるトルク制御パターンを持つ複数の駆動テーブルとから構成されている。位相範囲Ｒ₁は、請求項における第１の位相範囲に相当し、位相範囲Ｒ₂は、請求項における第２の位相範囲に相当する。位相範囲Ｒ₁（１８０°〜３６０°）を供給したときの回転トルクＴは、請求項における第１の回転トルクに相当し、位相範囲Ｒ₂（０°〜１８０°）を供給したときのステッピングモータ１に発生する回転トルクＴは、請求項における第２の回転トルクに相当する。

ＥＥＰＲＯＭ４には、ステッピングモータ１の初期化動作時のトルク制御に関連するトルク制御パラメータを予め記憶されている。すなわち、ステッピングモータ１の単品検査時または指示装置の配線板アセンブリ取付後のステッピングモータ１の検査時に、駆動部３より、当接片１ｄがストッパ１ｅに向かう逆転方向の駆動信号Ｂをステッピングモータ１に供給し、被駆動部材としての当接片１ｄがストッパ１ｅに当接した後、当接片１ｄがストッパ１ｅから離れる正転方向に跳ね返る時の励磁ステップである跳ね返り励磁ステップ番号を検出する。この跳ね返り励磁ステップ番号が、トルク制御パラメータとしてＥＥＰＲＯＭ４に予め記憶されている。なお、当接片１ｄがストッパ１ｅに向かうステッピングモータ１の逆転方向は、請求項における第１の回転方向に相当し、当接片１ｄがストッパ１ｅから離れるステッピングモータ１の正転方向は、請求項における第２の回転方向に相当する。

上述の跳ね返り励磁ステップ番号の検出は、たとえば、特開２００２−１１２５８９号公報に示されている既知の技術を用いて行われる。すなわち、たとえばプッシュスイッチ（図示しない）を利用して、当接片１ｄと連動する指針２の跳ね返りを目視で確認した時に、このプッシュスイッチが押下されることによって、この時の励磁ステップ番号が跳ね返り励磁ステップ番号としてＣＰＵ３ａで検出され、ＥＥＰＲＯＭ４に記憶される。

このＥＥＰＲＯＭ４に記憶される跳ね返り励磁ステップ番号は、ステッピングモータ１固有の反転位相特性を反映したものであり、反転位相特性にバラツキが生じた場合は個々のステッピングモータで異なる値になる。また、この跳ね返り励磁ステップ番号は、跳ね返りの開始点を示し、その位相角は、初期化動作時に供給される駆動信号Ａにおける位相範囲Ｒ₁の開始点の位相角に対応している。

そこで、ＣＰＵ３ａは、初期化動作時、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータとしての跳ね返り励磁ステップ番号を読み出し、読み出した跳ね返りステップ番号の位相角に適合する、位相範囲Ｒ₁の開始点の位相角を持つ駆動テーブルをＲＯＭ３ｂ内の複数の駆動テーブルの中から選択し、選択した駆動テーブルの位相範囲Ｒ₁およびＲ₁によるトルク制御パターンの駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

たとえば、ＥＥＰＲＯＭ４に記憶されている跳ね返り励磁ステップ番号が１６であれば跳ね返りステップ番号（１６）に対応する位相角は（１８０°）であり、ＣＰＵ３ａは、位相範囲Ｒ₁の開始点の位相角（１８０°）および終了点の位相角（３６０°）を持つ基準の駆動テーブルをＲＯＭ３ｂ内の複数の駆動テーブルの中から選択し、選択した駆動テーブルの位相範囲Ｒ₁およびＲ₂によるトルク制御パターンの駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。この場合は、図８に示す駆動信号Ａを供給した場合と同じ動作となる。

また、図２に示すように、ＥＥＰＲＯＭ４に記憶されている跳ね返り励磁ステップ番号が１６より大きく、それに対応する位相角が（１８０°−φｘ）であれば、ＣＰＵ３ａは、位相範囲Ｒ₁の開始点の位相角（１８０°−φｘ）および終了点の位相角（３６０°−φｘ）を持つ駆動テーブルをＲＯＭ３ｂ内の複数の駆動テーブルの中から選択し、選択した駆動テーブルの位相範囲Ｒ₁およびＲ₂によるトルク制御パターンの駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

図２（ａ）は駆動信号Ａの位相φとステッピングモータ１に発生する回転トルクとの関係を示す図であり、（ａ）はトルク制御パターン、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。

それにより、跳ね返り時の正転トルクは、（１８０°−φｘ）から（３６０°−φｘ）の位相範囲Ｒ₁で５０％になり、従来のように、設定されたトルク制御パターンの位相範囲Ｒ₁（１８０°〜３６０°）と実際の跳ね返り現象の起きる位相範囲のずれが生じることなく、跳ね返り現象が起きる全ての位相範囲において回転トルクが小さくなるので、初期化動作の当接片１ｄおよび指針２の挙動が軽減される。

同様に、図３に示すように、ＥＥＰＲＯＭ４に記憶されている跳ね返り励磁ステップ番号が１６より小さく、それに対応する位相角が（１８０°＋φｙ）であれば、ＣＰＵ３ａは、位相範囲Ｒ₁の開始点の位相角（１８０°＋φｙ）および終了点の位相角（３６０°＋φｙ）を持つ駆動テーブルをＲＯＭ３ｂ内の複数の駆動テーブルの中から選択し、選択した駆動テーブルの位相範囲Ｒ₁およびＲ₂によるトルク制御パターンの駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

図３（ａ）はこの場合のトルク制御パターン、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。

それにより、跳ね返り時の正転トルクは、（１８０°＋φｙ）から（３６０°＋φｙ）の位相範囲Ｒ₁で５０％になり、従来のように、設定されたトルク制御パターンの位相範囲Ｒ₁（１８０°〜３６０°）と実際の跳ね返り現象の起きる位相範囲のずれが生じることなく、跳ね返り現象が起きる全ての位相範囲において回転トルクが小さくなるので、初期化動作の当接片１ｄおよび指針２の挙動が軽減される。

次に、ＣＰＵ３ａが行う上述の初期化動作の処理手順を、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。ＣＰＵ３ａは、車載バッテリからの電源投入が行われると、初期化動作を開始し、まず、ＥＥＰＲＯＭ４に予め記憶されたトルク制御パラメータを読み出す（ステップＳ１１）。次に、ＣＰＵ３ａは、読み出したトルク制御パラメータに基づいてＲＯＭ３ｂ内の複数の駆動制御テーブルの中から上述のトルク制御パラメータに適合する駆動テーブルを選択し（ステップＳ１２）、次に、ＣＰＵ３ａは、選択した駆動テーブルに基づく駆動信号Ａを用いたステッピングモータ１の逆転処理を行う（ステップＳ１３）。このステップＳ１３の処理は、図６に示すステップＳ１〜Ｓ４の実行により行われる。

このように、第１の実施形態によれば、指示装置に使用されるステッピングモータ１の製造上の位相角発生特性にバラツキがあっても、ＥＥＰＲＯＭ４に予め記憶されたステッピングモータ固有の跳ね返り励磁ステップ番号に基づいて、トルク制御範囲を設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに影響されることなく、ストッパ１ｅからの当接片１ｄの跳ね返りを軽減するので、初期化動作時の指針２の挙動を低減することができる。

（第１の参考例）次に本発明の理解に役立つ第１の参考例について説明する。上述の第１の実施形態では、ＲＯＭ３ｂ内に基準の駆動テーブルを含む複数の駆動テーブルが予め記憶されているが、これに代えて第１の参考例では、ＲＯＭ３ｂ内には、図８に示すような基準のトルク制御パターンを持つ基準の駆動テーブルが１つだけ予め記憶された構成とされる。

そして、初期化動作時、ＣＰＵ３ａは、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータとしての跳ね返り励磁ステップ番号を読み出し、ＲＯＭ３ｂ内の基準の駆動テーブルにおける位相範囲Ｒ₁の開始点が、読み出した跳ね返りステップ番号と一致するように駆動テーブルをシフトし、シフト後の駆動テーブルの位相範囲Ｒ₁およびＲ₂によるトルク制御パターンの駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

それにより、ＲＯＭ３ｂに記憶されている駆動テーブルをステッピングモータの反転位相特性に適合するようにシフトして、トルク制御範囲を設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに起因する、ストッパからの被駆動部材の跳ね返りを軽減することができる。

（第２の参考例）次に本発明の理解に役立つ第２の参考例について説明する。上述の第１の実施形態では、ＲＯＭ３ｂ内に基準の駆動テーブルを含む複数の駆動テーブルが予め記憶されているが、これに代えて第２の参考例では、駆動テーブルを予め記憶することなく、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータに基づいて駆動テーブルを算出するようにするものである。この場合、駆動テーブルの算出のための励磁ステップ変位量およびトルク補正係数等は、ＲＯＭ３ｂ（またはＥＥＰＲＯＭ４）に予め記憶しておく。

すなわち、初期化動作時、ＣＰＵ３ａは、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータとしての跳ね返り励磁ステップ番号を読み出し、読み出した跳ね返りステップ番号を位相範囲Ｒ₁の開始点とする位相範囲Ｒ₁およびＲ₂によるトルク制御パターンの駆動テーブルを、ＲＯＭ３ｂ（またはＥＥＰＲＯＭ４）に予め記憶された励磁ステップ変位量およびトルク補正係数等を使用して算出し、算出した駆動テーブルによる駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

それにより、ステッピングモータ固有の跳ね返り励磁ステップ番号に基づいて、トルク制御範囲を算出して設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに起因する、ストッパからの被駆動部材の跳ね返りを軽減することができる。

（第３の参考例）次に本発明の理解に役立つ第３の参考例について説明する。上述の第２の実施形態では、ＲＯＭ３ｂ内には、図８に示すような位相範囲Ｒ1 およびＲ2 が設定された基準のトルク制御パターンを持つ基準の駆動テーブルが１つだけ予め記憶された構成とされているが、これに代えて第３の参考例では、ＲＯＭ３ｂに１電気サイクルの全部が位相範囲Ｒ2 とされたトルク制御パターンを持つ駆動テーブルが１つだけ予め記憶され、ＥＥＰＲＯＭ４内には、跳ね返り励磁ステップ番号が位相範囲Ｒ1 の開始点を表すものとして記憶された構成とされる。

そして、初期化動作時、ＣＰＵ３ａは、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータとしての跳ね返り励磁ステップ番号を読み出し、読み出した跳ね返りステップ番号を開始点とする位相範囲Ｒ₁を、ＲＯＭ３ｂ内の駆動テーブルにおける位相範囲Ｒ₂の途中から１電気サイクルの最後までの範囲に代える演算を行い、演算後の駆動テーブルによる駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

それにより、ＲＯＭ３ｂに記憶されている１電気サイクルの全部が位相範囲Ｒ₂とされている駆動テーブルにおいて、位相範囲Ｒ₂の途中から１電気サイクルの最後までをステッピングモータの反転位相特性に適合するように位相範囲Ｒ₁としてトルク制御範囲を設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに起因する、ストッパからの被駆動部材の跳ね返りを軽減することができる。

（第４の参考例）次に本発明の理解に役立つ第４の参考例について説明する。上述の第３の実施形態では、ＲＯＭ３ｂ内には、ＥＥＰＲＯＭ４内には、跳ね返り励磁ステップ番号が位相範囲Ｒ1 の開始点を表すものとして記憶された構成とされるが、これに代えて、第４の参考例では、跳ね返り励磁ステップ番号が位相範囲Ｒ1 の開始点を表すものとして記憶され、さらに、跳ね返り励磁ステップ番号から位相範囲Ｒ1 だけ離れた励磁ステップ番号が位相範囲Ｒ1 の終了点を表すものとして記憶された構成とされる。

そして、初期化動作時、ＣＰＵ３ａは、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータとしての跳ね返り励磁ステップ番号と、跳ね返り励磁ステップ番号から位相範囲Ｒ₁だけ離れた励磁ステップ番号とを読み出し、読み出した跳ね返りステップ番号と跳ね返り励磁ステップ番号から位相範囲Ｒ₁だけ離れた励磁ステップ番号とを開始点および終了点とする位相範囲Ｒ₁を、ＲＯＭ３ｂ内の駆動テーブルにおける位相範囲Ｒ₂の途中からの範囲に代える演算を行い、演算後の駆動テーブルによる駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

それにより、ＲＯＭ３ｂに記憶されている１電気サイクルの全部が位相範囲Ｒ₂とされている駆動テーブルにおいて、位相範囲Ｒ₂の途中からステッピングモータの反転位相特性に適合するように位相範囲Ｒ₁としてトルク制御範囲を設定することができ、ステッピングモータの反転位相特性のバラツキに起因する、ストッパからの被駆動部材の跳ね返りを軽減することができる。

（第５の参考例）次に本発明の理解に役立つ第５の参考例について説明する。上述の第３の実施形態では、ＲＯＭ３ｂ内には、ＥＥＰＲＯＭ４内には、跳ね返り励磁ステップ番号が位相範囲Ｒ1 の開始点を表すものとして記憶された構成とされるが、これに代えて、第５の参考例では、跳ね返り励磁ステップ番号が位相範囲Ｒ1 の開始点を表すものとして記憶され、さらに、跳ね返り励磁ステップ番号から位相範囲Ｒ1 に相当する励磁ステップ数が記憶された構成とされる。

そして、初期化動作時、ＣＰＵ３ａは、ＥＥＲＯＭ４に記憶されているトルク制御パラメータとしての跳ね返り励磁ステップ番号と励磁ステップ数を読み出し、読み出した跳ね返りステップ番号と励磁ステップ数から、ＲＯＭ３ｂ内の駆動テーブルにおける位相範囲Ｒ₂の途中からの位相範囲Ｒ₁に代える演算を行い、演算後の駆動テーブルによる駆動信号Ａをステッピングモータ１の励磁コイル１ａ１および１ａ２に供給する。

以上説明したように、本発明によれば次の利点がある。
（１）個々のステッピングモータに応じた固有のトルク制御パラメータを予め記憶することにより、初期化動作時のステッピングモータの回転トルクを制御する駆動テーブルを、個々のステッピングモータに合わせて設定することができ、初期化動作時の指針挙動の発生を防ぐことができるトルク制御が可能となる。
（２）ステッピングモータのトルク制御のステップや制御の起点をパラメータにより指針帰零時の挙動が起きないモータの固有のトルク制御パラメータとして記憶するので、ギアのバックラッシュ等を必要以上に厳しくすることなく、安価に個々のステッピングモータに適合した挙動の少ないトルク制御が可能となる。
（３）ステッピングモータ単品の検査または配線基板アセンブリの組み付け後のステッピングモータの検査において、トルク制御パラメータとして、たとえば跳ね返り励磁ステップ番号を記憶させることにより、ステッピングモータ個々の反転位相特性のバラツキの影響をなくして、帰零時の指針の挙動に対しよりスムーズな指針の動きが可能となる。

以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

たとえば、上述の実施形態では、トルク制御パラメータとして跳ね返り励磁ステップ番号が予め記憶されるが、当接片１ｄがストッパ１ｅに当接した時の当接励磁ステップ番号を予め記憶し、これに基づいて駆動テーブルを選択、シフトまたは算出するように構成しても良い。この場合、当接励磁ステップ番号は、跳ね返り励磁ステップ番号から１電気サイクルの半分のサイクルに対応する励磁ステップ数だけシフトした励磁ステップ番号なので、跳ね返り励磁ステップ番号と同等にトルク制御パラメータとすることができる。

また、上述の実施形態では、駆動テーブルは、ＲＯＭ３ｂに記憶されているが、これに代えて、ＥＥＰＲＯＭ４に記憶されるように構成しても良い。

本発明の第１の実施形態に係るステッピングモータの駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。（第１の実施形態）図１の指示装置における駆動信号Ａの位相φとステッピングモータ１に発生する回転トルクとの関係を示す図であり、（ａ）はトルク制御パターンの一例、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。（第１の実施形態）（ａ）は図１の指示装置における駆動信号Ａのトルク制御パターンの他の例を示す図、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。（第１の実施形態）図１の指示装置の初期化動作におけるＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートである。（第１の実施形態）従来のステッピングモータの駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。（従来技術）図５の指示装置の初期化動作におけるＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートである。（従来技術）図５の指示装置における駆動信号Ｂの位相φとステッピングモータ１に発生する回転トルクとの関係を示す図であり、（ａ）はトルク制御パターンの一例、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。図５の指示装置における駆動信号Ａの位相φとステッピングモータ１に発生する回転トルクとの関係を示す図であり、（ａ）はトルク制御パターンの一例、（ｂ）は（ａ）に示すトルク制御パターンに基づくＣＯＳ電流およびＳＩＮ電流を示すタイムチャートである。図５の指示装置における励磁コイル１ａ１、１ａ２に流れる駆動信号Ａに対するステッピングモータの反転位相特性のバラツキを説明するタイムチャートである。

符号の説明

１ステッピングモータ
１ｂロータ
１ｄ当接片（被駆動部材）
１ｅストッパ
２指針
３駆動部（駆動信号供給手段）
３ａＣＰＵ（制御手段）
３ｂＲＯＭ（第２の記憶手段）
４ＥＥＰＲＯＭ（第１の記憶手段）

Claims

複数の励磁ステップで１電気サイクルが構成され互いに位相が異なる複数の周期的な駆動信号を供給することによって、ステッピングモータに回転トルクを発生させ、前記駆動信号の１電気サイクルにおける第１の位相範囲において前記ステッピングモータに発生する第１の回転トルクが、前記第１の位相範囲を除いた残りの第２の位相範囲において前記ステッピングモータに発生する第２の回転トルクより小さくなる前記駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、前記ステッピングモータの回転に連動する被駆動部材をストッパに当接させる初期化動作時に、前記駆動信号供給手段に前記駆動信号を供給させるように制御する制御手段とを備え、前記第１の位相範囲は、前記被駆動部材が前記ストッパに向かう第１の回転方向への回転により前記被駆動部材が前記ストッパに当接した状態で、前記第１の回転方向の前記駆動信号を供給し続けたとき、前記ステッピングモータに前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向の回転トルクが発生する位相範囲を含むステッピングモータの駆動装置であって、
前記ステッピングモータ固有の反転位相特性に応じたトルク制御パラメータが記憶されている第１の記憶手段と、前記駆動信号の前記回転トルクを設定するための駆動テーブルが記憶されている第２の記憶手段を備え、
前記第１の記憶手段には、前記トルク制御パラメータとして、前記ステッピングモータに前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向の回転トルクが発生する位相範囲における開始点の励磁ステップとして予め検出された跳ね返り励磁ステップ番号が記憶されており、
前記第２の記憶手段には、各々が前記第１および第２の位相範囲を含み、第１の位相範囲の開始点がそれぞれ異なる複数の前記駆動テーブルが記憶されており、
前記制御手段は、前記第２の記憶手段に記憶されている前記複数の駆動テーブルの中から、前記第１の位相範囲の開始点が前記第１の記憶手段に記憶されている前記跳ね返り励磁ステップ番号に適合する前記駆動テーブルを選択し、選択した駆動テーブルに基づいて前記第１および第２の位相範囲が設定された前記駆動信号を前記駆動信号供給手段より前記ステッピングモータに供給するように制御することを特徴とするステッピングモータの駆動装置。