JP5472865B2

JP5472865B2 - ステッピングモータ用のドライバ設定操作方法

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Publication number: JP5472865B2
Application number: JP2009259970A
Authority: JP
Inventors: 高史中出
Original assignee: 株式会社メレック
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-11-13
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Description

本発明は、ステッピングモータのドライバのコントローラとの一般的な入出力信号の配線を利用して簡易的なシリアル通信を行うことにより、新たに専用の入出力信号の本数を増やすことなく、且つ、専用の通信ＩＣの追加や回路変更することなく、コントローラ側からステップ角度の選択や励磁電流の選択その他、ドライバのステッピングモータ駆動上の各種設定を切り替えること、及び必要に応じて行われる既に書き込まれていたドライバの前記駆動設定の読み出し又は前記書き込みの確認のためのドライバの該設定の読み出しを可能とするステッピングモータ用のドライバ設定操作方法に関する。

ステッピングモータ(9)はパルス信号によって回転角度、回転速度をオープンループ制御できるため、その簡便性を理由に多岐にわたる業種で様々な装置に多用されている。ステッピングモータ(9)はＶＲ形（可変リラクタンス形）、ＰＭ形（永久磁石形）、ＨＢ形（ハイブリッド形）の３種類に大別されるが、現在、２相のＰＭ形、２相および５相のＨＢ形が多く用いられている。その駆動方式としてはフルステップ方式、ハーフステップ方式、マイクロステップ方式が用いられている。

図１は本発明でも使用するステッピングモータ(9)を使う場合の一般的なシステム構成を簡単に示したものである。システムの制御を司る上位コントローラ(1)としてのプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）と、上位コントローラ(1)からの指令を受けてドライバ(8)にパルス信号を出力するコントローラ(2)（パルス発生器）と、パルス信号によって励磁シーケンスを進めてステッピングモータ(9)の励磁電流を制御するドライバ(8)と、ステッピングモータ(9)の関係を簡単にあらわしたものである。図１では上位コントローラ(1)をＰＬＣとしたがパソコンを上位として制御するシステムも多い。

ステッピングモータ(9)を駆動する上でドライバ(8)の駆動設定は、一般的に、
(a)ドライブ電流の設定（回転時の励磁電流）
(b)ホールド電流の設定（停止位置での励磁電流）
(c)ステップ角度の設定（フルステップ、ハーフステップ或いはマイクロステップ；これは例えば１ステップを１０分の１か１００分の１に分割して歩進させる駆動方式）が基本であり、更には、
(d)ドライブ電流保持時間の設定などが行われる。
これらの設定はドライバ(8)に設けられた例えばロータリー式のドライブ電流選択スイッチ、ホールド電流選択スイッチ及びステップ角度選択スイッチ等によって操作者がドライバに設置されている設定変更のための選択スイッチを外部から適宜手動で変更して、このステッピングモータ(9)が搭載されているシステムに最適の設定が選択できるようにする方法が取られている。

また、その流れとして、精密ボールネジ装置をステッピングモータ(9)で駆動するような精密システムでは、駆動又は停止保持中のステッピングモータ(9)の熱が精密ボールネジ装置のモータシャフトへの伝熱による寸法変化を嫌うことから出来るだけステッピングモータ(9)の発熱を抑止することが求められているが、ステッピングモータ(9)を駆動する上でステッピングモータ(9)が停止している場合、停止位置保持に必要なトルクは、モータ回転に必要なトルクに比較すると一般的に小さくてよいこと、また、トルクは励磁電流と比例関係にあることから、停止中の電流（ホールド電流）を回転中の電流（ドライブ電流）に対して低く設定することによってモータの無駄な発熱を抑制するという方法も一般的に用いられている。

一方、マイクロステップ駆動のドライブ方式（マイクロステッパ）の発達によってステップ角度の選択幅がフルステップやハーフステップからマイクロステップへと広がり、現在では微小角での精密位置決めも容易に出来るようになってきた。そこで、ある駆動範囲（例えばA点からB点まで）では微小な位置決めや超低速回転でマイクロステップを使用し、ストロークの長い動作や高速回転を行うことが好ましい他の駆動範囲（例えばC点からD点まで）ではフルステップやハーフステップを使用するという使い分けが場面によって出来るようになることが求められ、２種類のステップ角度を設定し、専用回線を介した外部信号によってどちらかのステップ角度をコントローラ側から選択するという方式も一般に用いられている。

ここで、図２は本発明でも使用される一般的なコントローラ・ドライバの接続回路であり、両者(2)(8)間には、
・方向別の回転指令パルスである「ＣＷパルス信号／ＣＣＷパルス信号」をコントローラ(2)からドライバ(8)へそれぞれ出力する配線(3)(4)、
・ステッピングモータ(9)の停止位置保持状態において、位置調整など一時的にステッピングモータ(9)の励磁を遮断して手動でステッピングモータ(9)を動かしたいというような場合にステッピングモータ(9)の励磁を一時的に遮断するための「出力電流オフ信号」をコントローラ(2)からドライバ(8)へ出力する配線(5)、
・励磁位置が電気角の０度すなわち励磁シーケンスの初期状態を示す「励磁タイミング信号」を所定パルス間隔でドライバ(8)からコントローラ(2)に出力する配線(6)、
・ドライバ(8)の基板に設置された温度センサ（温度検出回路(87)）からのドライバ(8)内部の過熱警告を示す「オーバーヒートアラーム信号」をドライバ(8)からコントローラ(2)に出力する配線(7)が設けられている。

最近ではステッピングモータ(9)自体の進歩と駆動回路であるドライバ(8)の進歩によって、ステッピングモータ(9)の利用分野は拡大する傾向にある。産業装置におけるステッピングモータ(9)の多軸化（例えば縦・横・高さ方向や回転方向の駆動系を1台の移動テーブルに搭載するような場合）も進んでいる。それにともなってドライバ(8)に対するアプリケーション上の要求も拡大する傾向にある。例えば、ひとつの軸への要求として、下記のような駆動形態に応じた様々な要求がある。
(a)ドライブ電流を切り替えてステッピングモータ(9)の回転時のトルクを変更する要求
(b)停止位置によってホールド電流値を切り替えてステッピングモータ(9)の保持トルクを変更する要求
(c)前述のように駆動領域毎に要求される駆動形態に応じてステッピングモータ(9)の歩進の分解能を複数に切り替える要求

このように分解能を複数に切り替える要求に対しては、下記のドライバ(8)の駆動設定を要求によって切り替える必要がある。
(a)ドライブ電流の設定（回転時の励磁電流）
(b)ホールド電流の設定（停止位置での励磁電流）
(c)ステップ角度の設定、及び
(d)ドライブ電流保持時間の設定

しかしながら、装置稼働中に前述のようにドライバに設置されている設定変更のためのロータリー式選択スイッチの設定を手動で切り替えるわけにはいかないため、要求に応えるためには通信用の回路を設けてコントローラとの外部信号による切り替えが必要となり、専用の回路追加によるドライバの形状アップ、コストアップの要因となる。特に軸数が多い場合は配線本数の増加によるデメリットは大きなものとなる。

このような先行技術として、例えば(1)特開２００２−３４２９４，(2)特開２００３−１８５７１８，(3)特開２００２−２２４９７８のようなものがある。とりわけ、前記(1)には、インターフェースバスとしてＵＳＢを備えたバスパワー仕様のステッピングモータの駆動装置に関する技術が開示されており、(2)には、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢなどのシリアル通信手段を介してパソコンからモータ駆動パラメータをメイン制御手段に伝送する技術が開示されている。

特開２００２-０３４２９４号公報特開２００３-１８５７１８号公報特開２００２-２２４９７８号公報

本発明はこのような従来技術に鑑みてなされたもので、本発明の解決しようとする課題は、新たに回路と配線を追加することなく「既設の配線を通じて」コントローラとドライバ間の信号の伝送を行い、ドライバの駆動設定を切り替えられるようにし、更にドライバの駆動設定をコントローラ側で読み出して確認できるようにすることである。

請求項１に記載の発明は、コントローラ(2)とドライバ(8)とを結ぶ「既設配線(3)〜(7)」の使用方法であって、
(1-a)ステッピングモータ駆動信号(ＣＷ,ＣＣＷ)と、
ステッピングモータ(9)の停止時にステッピングモータ(9)の外部からの自由回転操作のためにステッピングモータ(9)への位置保持電流を遮断する出力電流オフ信号と、
ステッピングモータに対するドライブ電流（回転時の励磁電流）の設定値、又は、ホールド電流（停止位置での励磁電流）の設定値、又は、ステップ角度（フルステップか、ハーフステップか、マイクロステップか）の設定値、又は、ドライブ電流保持時間の設定値であるドライバ(8)の駆動設定を書き替えるための設定書替信号とをドライバ(8)へ出力するコントローラ(2)と、
(1-b)コントローラ(2)からの信号によりステッピングモータ(9)の駆動制御又は前記自由回転の許容を行うドライバ(8)と、
(1-c)コントローラ(2)とドライバ(8)とを接続する配線(3)〜(7)とで構成された接続回路におけるステッピングモータ用のドライバ設定操作方法であって、
(1-d) 出力電流オフ信号の非伝送時に前記設定書替信号が出力電流オフ信号の配線(5)にてドライバ(8)に伝送されてドライバ(8)の駆動設定を書き替えるようになっていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、コントローラ(2)とドライバ(8)とを結ぶ「既設配線(3)〜(7)」の使用方法の更なる改良であって、
(2-a)ステッピングモータ駆動信号(ＣＷ,ＣＣＷ)と、
ステッピングモータ(9)の停止時にステッピングモータ(9)の外部からの自由回転操作のためにステッピングモータ(9)への位置保持電流を遮断する出力電流オフ信号と、
ステッピングモータ(9)の停止時にステッピングモータ(9)に対するドライブ電流（回転時の励磁電流）の設定値、又は、ホールド電流（停止位置での励磁電流）の設定値、又は、ステップ角度（フルステップか、ハーフステップか、マイクロステップか）の設定値、又は、ドライブ電流保持時間の設定値であるドライバ(8)の駆動設定を書き替えるための設定書替信号と、
ステッピングモータ(9)の停止時にドライバ(8)に既に書き込まれていた、又は前記設定書替信号により書き替えられた駆動設定を読み出す設定読出信号をドライバ(8)へ出力するコントローラ(2)と、
(2-b)コントローラ(2)からの信号によりステッピングモータ(9)の駆動制御又は前記自由回転の許容を行うと共にステッピングモータ(9)の稼動時にドライバ(8)側が過熱状態になった場合にその状態をドライバ(8)側のオーバーヒートアラーム信号としてコントローラ(2)に出力するドライバ(8)と、
(2-c)コントローラ(2)とドライバ(8)とを接続する配線(3)〜(7)とで構成された回路におけるステッピングモータ用のドライバ設定操作方法であって、
(2-d)出力電流オフ信号の非伝送時に前記設定書替信号が出力電流オフ信号の配線(3)にてドライバ(8)に伝送されてドライバ(8)の駆動設定を書き替えるようになっており、
(2-e)ドライバ(8)側からのオーバーヒートアラーム信号の非伝送時にドライバ(8)の前記駆動設定を読み出して、読み出した該駆動設定をオーバーヒートアラーム信号用の配線(7)によりコントローラ(2)に伝送することを特徴とする。

請求項１に記載の発明にあっては、一般的なステッピングモータドライバ回路をそのまま用いて簡単なシリアル通信によって多様化するユーザー要求に幅広く応えることが出来、上位のコントローラ(2)からドライバ(8)の駆動設定の切り替え、更にはその確認を簡単に行うことが可能となる。即ち、出力電流オフ信号の非伝送時に前記設定書替信号が出力電流オフ信号の配線(5)にてドライバ(8)に伝送されてドライバ(8)の駆動設定を書き替えるようになっており、請求項２に記載の発明では、更に、ドライバ(8)側のオーバーヒートアラーム信号をコントローラ(2)へ伝送する配線(7)により、同信号の非伝送時にドライバ(8)の駆動設定を読み出してコントローラ(2)に伝送するので、ドライバ(8)の駆動設定の書き替えと読み出しが「コントローラ(2)とドライバ(8)間の既設の配線(5)(7)」を介して行われることになり、従来技術のように新たな配線やそれに伴う新たな回路を増設する必要がない。その結果、入出力信号を増加させる必要がないため、配線を増やす必要がなく多軸のシステムにおいてはさらに効果的である。

ここで、請求項１では書き替え、請求項２ではこれに加えて更には書き替えの確認或いは書き替えを行わないで、電源投入時のドライバ(8)に元々設けられていて初期のドライブ条件を設定するドライブ選択、ホールド電流選択及びステップ角度選択その他の各スイッチ(88a)(88b)(88c)の設定を読み込んで各スイッチ(88a)(88b)(88c)…の初期設定の確認がなされる。なお、ドライバ(8)の駆動設定は、前述の(a)ドライブ電流の設定（回転時の励磁電流）(b)ホールド電流の設定（停止位置での励磁電流）(c)ステップ角度の設定、更には(d)ドライブ電流保持時間の設定、その他必要に応じて付加される設定等である。

ステッピングモータを使う場合の一般的なシステム構成図である。コントローラとドライバの入出力回路の接続例図である。ドライバ周辺機器との接続及びドライバ内部の構成ブロック図である。ドライバの入出力信号とステッピングモータとのタイミングチャートである。本発明の実施例を示すタイミングチャートである。本発明の実施例における４ビットのコマンドの機能を示す図である。従来から行われたドライバのスイッチによる設定例を示した図である。本発明の実施例におけるコマンドとデータの設定例を示した図である。

以下、本発明を図示実施例に従って説明する。本発明は図２に示す一般的なコントローラ(2)とドライバ(8)の入出力回路の接続をそのまま使用する。コントローラ(2)側の出力端子には、ＣＷパルス信号やＣＣＷパルス信号のステッピングモータ駆動信号をそれぞれドライバ(8)へ出力する配線(3)(4)、ステッピングモータ(9)の停止時にステッピングモータ(9)の外部からの自由回転操作のためにステッピングモータ(9)への位置保持電流を遮断する出力電流オフ信号をドライバ(8)へ出力する配線(5)、逆にドライバ(8)側の情報（例えば、ステッピング駆動における機械的原点と電気的原点とを一致させるための励磁タイミング信号やドライバ(8)側の基板温度を検出し、所定温度以上となったときにオーバーヒートアラーム信号をドライバ(8)側からコントローラ(2)へそれぞれ伝送する配線(6)(7)が一般的には常備されている。そして、ドライバ(8)側には前記配線(3)〜(7)に対応してカプラ回路(80)が設けられており、カプラ回路(80)を通ってコントローラ(2)からの入力信号がロジック回路(81)に出力されるようになっている。

図３は一般に従来から使用されているドライバ周辺機器との接続及びドライバ(8)内部の構成ブロック回路を示したもので、以下のようなもので構成され、一つのドライバ基板に搭載されている。
(a)カプラ回路(80)；コントローラ(2)からのＣＷパルス信号、ＣＣＷパルス信号、出力電流オフ信号をそれぞれ受信するフォトカプラ(80a)〜(80e)及び、ロジック回路(81)からの励磁タイミング信号、オーバーヒートアラーム信号をコントローラにそれぞれ出力するフォトカプラ(80d)(80e)で構成される。
出力電流オフ信号受信用のフォトカプラ(80c)は、出力電流オフ信号の非受信時を利用して(a)ドライブ電流切替信号、(b)ホールド電流切替信号、(c)ステップ角切替信号更には(d)ドライブ電流保持時間切替信号(e)その他必要に応じて付加される設定等などをコマンド及びデータとして保有するステッピングモータ設定切替信号を受信する。
フォトカプラ(80d)(80e)は、そのいずれかを使用して、励磁タイミング信号やオーバーヒートアラーム信号の非送信時を利用して前記ステッピングモータ設定切替信号の書き替え確認のため又は例えば初期動作として既に書き込まれていたドライバの設定の読出信号を出力する。
(b)ロジック回路(81)；励磁シーケンス出力、励磁遮断「出力電流オフ」、励磁タイミング出力、オーバーヒート出力、電流基準値出力、ドライブ電流／ホールド電流切り替え、通信処理「受信、入力判別、コマンド解析・設定書き替え、送信」等を司る。このロジック回路は、一般的にゲートアレイ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等が用いられているが、ここではステッピングモータの駆動に関する様々な要求に柔軟かつ迅速に対応する上ではＦＰＧＡの利用が適している。
(c)制御用電源；ロジック回路用(81)の電源
(d)電源入力部回路(83)；商用外部電源(11)からの交流を直流にして電流コントロール回路(84)に出力する。又は、外部電源(11)が例えばＤＣ２４Ｖ直流の場合は、外部電源(11)の電圧変動を平滑化する働きを有する。
(e)電流コントロール回路(84)；ロジック回路(81)との間で信号の遣り取りを行い、ステッピングモータ(9)に供給する励磁電流の制御を行う。
(f)モータ駆動用電源(85)；ステッピングモータ(9)を駆動する電圧を電流コントロール回路(84)に従って制御する。
(g)温度検出回路(87)；サーミスタのようなものでドライバ基板に装着されて同基板の温度を検出し、オーバーヒート状態になった場合にその検出信号をロジック回路(81)に出力する。換言すれば、オーバーヒート状態にならなければ出力はない。
(h)出力段回路(86)；モータ駆動用電源(85)からの励磁電流をロジック回路(81)のステップ角指令信号に基づいてステッピングモータ(9)に出力する。
(i)ドライブ電流選択スイッチ(88a)、ホールド電流選択スイッチ(88b)、ステップ角度選択スイッチ(88c)；作業者が必要に応じてドライバ(8)の設定を手作業で初期設定するためのものである。

図４はドライバ(8)の入出力信号とステッピングモータ(9)の動きを簡単に示したもので、ＣＷパルス信号の入力によりステッピングモータ(9)はＣＷ回転（正転）を行い、ＣＣＷパルス信号の入力によりステッピングモータ(9)はＣＣＷ回転（逆回転）を行う。出力電流オフ入力は、既に述べたように本発明にかかるステッピングモータ(9)を使った装置の一連の駆動の中で用いられるものではなく、装置そのものはオン状態であるが、ステッピングモータ(9)は停止状態でその制御を停止した上（ホールド電流＝０）でモータシャフトに連結された機構を調整のために手動で動かす場合に用いられることが多い。本案実施例では、出力電流オフ入力によって励磁電流を遮断するに要する時間は、非常に短く（例えば１９msec）、前述した通り出力電流オフ入力の使用になんら時間的な支障はない。

図５は本発明の実施例（通信例）であり、これを用いて本発明の内容の一例を詳細に説明する。「出力電流オフ入力」「オーバーヒートアラーム出力」は通常の駆動時には使用されず、前者は既に述べたように手動調整時のみに、後者はドライバ(8)のオーバーヒート時のみに使用される。通常の駆動・停止ホールド時には一般的なドライバ(8)の入力端子である出力電流オフ入力端子に接続された配線をコントローラ(2)からドライバ(8)ヘの伝送用の配線(5)として使用することができる。また、必要に応じて、オーバーヒートアラーム出力端子に接続された配線(7)をドライバ(8)からコントローラ(2)ヘの伝送用の配線として使用することができる。ここで、これらの配線(5)(7)を伝送用として使用できるようにするため、「出力電流オフ入力」、「オーバーヒートアラーム出力」はローで信号がアクティブとなるローアクティブとした。即ち、ドライバ(8)のフォトカプラ(80c)(80e)がオンの状態（＝アクティブ状態）でローである。

ここではステッピングモータ設定切替信号が１ビットのスタートビットと４ビットのコマンドと４ビットのデータと１ビットのストップビットとし、これによる伝送をおこなう例を示す。勿論、これに限られるものでなく、後述するようにスタートビット、ストップビットを４、８、１６、３２、コマンドとデータを例えば、８、１６、３２とすることもでき、このようにすることにでより多量のコマンドとデータを盛り込むことが出来る。なお、「出力電流オフ入力」「オーバーヒートアラーム出力」「励磁タイミング出力」の回路には一般に汎用フォトカプラが使用されておりフォトカプラのスイッチングスピードが遅いことを考慮して、１ビットあたり２００μsecで伝送するものとした（図中のＴ１）。

ここで、ドライバ(8)の設定を変更したい場合、上位コントローラ(1)から下位のコントローラ(2)へ変更条件を書き込むと、下位のコントローラ(2)から「出力電流オフ入力」の伝送用配線(5)を介してステッピングモータ設定切替信号がドライバ(8)に伝送される。具体的には、コントローラ(2)からの伝送の受信側であるドライバ(8)では「出力電流オフ入力」を伝送速度の１６倍の（Ｔ１）／１６周期でサンプリングしている。「出力電流オフ入力」の立ち下がりエッジを検出すると伝送周期の１／２にあたる（Ｔ１）／２時間後にコントローラ(2)から出力されたステッピングモータ設定切替信号のスタートビットを検出する。スタートビット検出後はＴ１周期で４ビットのコマンドと４ビットのデータを取り込んだ後にストップビットを検出する。ストップビットの検出によってコマンドとデータに基づいた内部処理をおこなう。スタートビットを検出した後、ストップビットが検出されなかった場合、および無効なコマンドの場合は取り込んだコマンドとデータは無効とする。コマンドとデータが有効である場合、このコマンドとデータの内容に従って（コマンド解析）、ロジック回路(81)の設定が書き替えられて、以後、ステッピングモータ(9)は所定の駆動範囲で書替後の設定で駆動される。

なお、「出力電流オフ入力」による手動調整は、「出力電流オフ入力」の立ち下がりエッジを検出後、Ｔ２まで「出力電流オフ入力」がローレベルのままであった場合は、Ｔ３の経過をもって「出力電流オフ」を実行し励磁電流を遮断し、これ以後ステッピングモータ(9)は外部から自由回転させることが出来る。

図７に本発明のステッピングモータ設定切替信号の一実施例で、４ビットのコマンドの機能を示す。コマンドには、ドライバ(8)に設定を書き込む機能だけでも良いし（請求項１）、ドライバ(8)に設定を書き込む機能とドライバ(8)の駆動設定を読み出す機能の両方を具備するようにしてもよい（請求項２）。

図８はドライバ(8)のスイッチ(88a)〜(88c)による従来から行われている設定を示したものであり、これらスイッチ設定に相当する本発明の実施例のコマンドとデータを図９に示す。本実施例では、４ビットのロータリースイッチに合わせる形でデータも４ビットとした。勿論、前述のようにるものでなく、コマンドとデータを例えば、８、１６、３２とすることもできる。なお、ここではドライブ設定内容にドライブ電流からホールド電流への切り替え時間（ドライブ電流保持時間）も含めた。ドライブ電流保持時間は一般的に１００msec〜１５０msecの設定となっているが、モータ停止時の電流を早く下げることによってモータ発熱を抑制する要求に応えるためにドライブ電流保持時間も選択できるようにした。

以上のようにして設定の書き替えがなされるが、この書き替えが正しく行われているかどうか確認したい場合がある。その場合にはコントローラ(2)からのコマンドが読み出し場合はコマンド４ビットに続くデータ４ビットはダミーのデータとなる。読み出しコマンドを受信したドライバ(8)は「オーバーヒートアラーム出力」を送信用の機能に切り替える。Ｔ１時間分ノットアクティブ（ハイ）を出力した後に受信したコマンド４ビットに続けて現状の設定を示すデータを送信する。ストップビットを出力した後に「オーバーヒートアラーム出力」の出力をもとの機能に戻す。前述のように出力電流オフ入力は、ステッピングモータ(9)の手動操作時に用いられることが多いので、励磁電流を遮断するに要する時間Ｔ３を１９msecとしたが、この時間はステッピングモータ(9)の手動操作を始めるには十分短くなんら時間的な支障はない。

また、本案のドライバからコントローラヘの送信機能を「オーバーヒートアラーム出力」信号端子に併せ持たせるにあたっても本発明の機能を使う事によってオーバーヒートアラームの検出が数ミリセコンドから百ミリセコンド程度遅れることがあってもオーバーヒートアラーム信号自体の性質上なんら支障はない。

本発明の実施は、前述したように通信処理の受信によっての、コントローラからの入力が「出力電流オフ（電流遮断）」であるか「コマンドとデータ」であるかの判別、取り込んだコマンドと設定データにもとづいたドライバの駆動設定切り替えの実行、更には設定読み出しコマンドであった場合の送信機能をドライバ側に追加することで実現できる。この機能はいずれもロジック的な処理であり、図４のドライバ内部の構成ブロックのロジック回路に機能をもたせることができるもので、ロジック回路の中の通信処理が本発明の実施回路にあたる。

尚、本発明においても通信内容の要求拡大に対応するためにはＦＰＧＡの利用が適している。ドライバ電源投入時の初期設定はスイッチから読み込むものとするのがよい。コントローラからの伝送があった場合に設定を変更する。または現在の設定をコントローラに伝送する。設定変更の必要はないが、装置にドライバを組み込んだ後にスイッチの設定を目視できない場合において設定確認の目的でも使用できる。

また、本発明を利用すればドライバにスイッチを設けなくすることも可能であり、ドライバの小型化とコストダウンが容易になる。その場合、コントローラからの設定をドライバ側で保持させる必要があればロジック回路にＲＯＭを追加することで可能となる。ドライバ側で設定を保持させる必要がなく、ドライバの電源投入時のイニシャル処理としてコントローラ側から設定を送り込むのであればＲＯＭも不要である。また、本発明の実施例では説明を簡明にするためにスタートビット１ビット、コマンド４ビット、データ４ビット、ストップビット１ビットとしたが、前述のようにスタートビットを４ビットのコード、コマンドとデータをそれぞれ８ビット、ストップビットを４ビットのコードとしてもよい。データのビット数を増やすことでスイッチでの設定よりもより細かい設定が必要な場合にも対応が可能になる。通信プロトコルはコントローラとのインターフェースの上で仕様を決めてよい。ＦＰＧＡでロジックを構成しておけば通信処理のパラメータの変更は容易である。

以上、本発明のポイントをまとめると以下に記すことになる。
(1)専用の通信ラインを設けずに今ある汎用のドライバ入出力回路（出力電流オフ入力、オーバーヒートアラーム信号）で上位のコントローラからドライバに設定をおこなうことができる。また上位のコントローラからドライバの駆動設定の確認ができる。
(2)設定スイッチを設けなくてもドライバの駆動設定が上位から操作できる。また、スイッチで設定するよりも細かい設定が可能となる。
(3)本案機能を使用しない場合は、それまでのドライバとして使用するになんら支障がない。コストも形状も同じで実現できる。
(4)入出力信号ラインを増やす必要がないため、多軸システムにおいては配線数、配線スペース、配線工数、コストの上で非常に効果的である。
(5)技術的には既存の入出力ラインのもともとの機能を妨げることなく、シリアル通信技術を併用して入出力ラインに複数の機能をもたせることによりドライバの付加価値を向上したものである。

(1) 上位のコントローラ
(2) 下位のコントローラ
(3)〜(7) 既設配線
(8) ドライバ
(9) ステッピングモータ

Claims

(1-a)ステッピングモータ駆動信号と、
ステッピングモータの停止時にステッピングモータの外部からの自由回転操作のためにステッピングモータへの位置保持電流を遮断する出力電流オフ信号と、
ステッピングモータに対するドライブ電流（回転時の励磁電流）の設定値、又は、ホールド電流（停止位置での励磁電流）の設定値、又は、ステップ角度（フルステップか、ハーフステップか、マイクロステップか）の設定値、又は、ドライブ電流保持時間の設定値であるドライバの駆動設定を書き替えるための設定書替信号とをドライバへ出力するコントローラと、
(1-b)コントローラからの信号によりステッピングモータの駆動制御又は前記自由回転の許容を行うドライバと、
(1-c)コントローラとドライバとを接続する配線とで構成された接続回路におけるステッピングモータ用のドライバ設定操作方法であって、
(1-d)出力電流オフ信号の非伝送時に前記設定書替信号が出力電流オフ信号用の配線にてドライバに伝送されてドライバの駆動設定を書き替えるようになっていることを特徴とするステッピングモータ用のドライバ設定操作方法。
(2-a)ステッピングモータ駆動信号と、
ステッピングモータの停止時にステッピングモータの外部からの自由回転操作のためにステッピングモータへの位置保持電流を遮断する出力電流オフ信号と、
ステッピングモータの停止時にステッピングモータに対するドライブ電流（回転時の励磁電流）の設定値、又は、ホールド電流（停止位置での励磁電流）の設定値、又は、ステップ角度（フルステップか、ハーフステップか、マイクロステップか）の設定値、又は、ドライブ電流保持時間の設定値であるドライバの駆動設定を書き替えるための設定書替信号と、
ステッピングモータの停止時にドライバに既に書き込まれていた、又は前記設定書替信号により書き替えられた駆動設定を読み出す設定読出信号をドライバへ出力するコントローラと、
(2-b)コントローラからの信号によりステッピングモータの駆動制御又は前記自由回転の許容を行うと共にステッピングモータの稼動時にドライバ側が過熱状態になった場合にその状態をドライバ側のオーバーヒートアラーム信号としてコントローラに出力するドライバと、
(2-c)コントローラとドライバとを接続する配線とで構成された回路におけるステッピングモータ用のドライバ設定操作方法であって、
(2-d)出力電流オフ信号の非伝送時に前記設定書替信号が出力電流オフ信号用の配線にてドライバに伝送されてドライバの駆動設定を書き替えるようになっており、
(2-e)ドライバ側からのオーバーヒートアラーム信号の非伝送時にドライバの前記駆動設定を読み出して、読み出した該駆動設定をオーバーヒートアラーム信号用の配線によりコントローラに伝送することを特徴とするステッピングモータ用のドライバ設定操作方法。