JP6425305B2 - Driving device for stepping motor and driving method of stepping motor - Google Patents

Driving device for stepping motor and driving method of stepping motor Download PDF

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本発明は、5つの励磁コイルが環状に接続されたHB型の5相ステッピングモータの励磁相を切り替えることにより、ステッピングモータをステップ駆動させる駆動装置及び駆動方法に関する。   The present invention relates to a drive device and a drive method for stepping driving a stepping motor by switching the excitation phase of an HB type 5-phase stepping motor in which five excitation coils are annularly connected.

一般に、5つの励磁コイルを有する5相ステッピングモータのモータ回転子を駆動する場合には、外部からステッピングモータの駆動装置に対して指令パルスを入力し、駆動装置は、その入力した指令パルスを計数するとともに、その計数値に応じて5相ステッピングモータの励磁コイルに対する励磁を切り替えることにより、指令パルスの総数に比例した角度だけモータ回転子を回転させる制御が行われている。   Generally, when driving a motor rotor of a five-phase stepping motor having five excitation coils, a command pulse is input from the outside to a driving device of the stepping motor, and the driving device counts the input command pulses. At the same time, control is performed to rotate the motor rotor by an angle proportional to the total number of command pulses by switching the excitation of the excitation coil of the 5-phase stepping motor according to the count value.

また、例えば5相ステッピングモータのモータ回転子の位置決め分解能を細かくするために、5相ステッピングモータの機械的構造から決定される基本ステップ角を半分に分割して駆動するハーフステップ駆動や、基本ステップ角を更に細かい角度に分割して駆動するマイクロステップ駆動が行われている。   In addition, for example, in order to refine the positioning resolution of the motor rotor of a 5-phase stepping motor, half-step drive in which a basic step angle determined from the mechanical structure of the 5-phase stepping motor is divided into halves and driven The micro step drive which divides and drives an angle | corner into a still finer angle is performed.

例えば特許第5327666号公報(以下、特許文献1と称する)には、N相ステッピングモータの基本ステップ角をm分割したマイクロステップ駆動を行うステッピングモータの駆動装置が開示されている。   For example, Japanese Patent No. 5327666 (hereinafter referred to as Patent Document 1) discloses a driving device of a stepping motor that performs micro-step driving in which a basic step angle of an N-phase stepping motor is divided into m.

この特許文献1に係るステッピングモータの駆動装置は、微細ステップ(マイクロステップ)の歩進数を計数して出力するm分割カウンタ及び基本ステップ(フルステップ)の歩進数を計数して出力する基本ステップカウンタを有する電気角位置管理手段と、2つの励磁組の励磁組合せを出力する励磁相組合せ出力手段と、m分割カウンタの値及び基本ステップカウンタの値に応じて励磁組合せにおける2つの励磁組の励磁割合を決定する励磁割合決定手段と、所定の単位励磁周期Tが計数される毎に単位励磁切替指令を出力する単位励磁周期出力手段と、単位励磁周期Tの整数倍で構成される組合せ励磁周期TCが計数される毎に組合せ励磁切替指令を出力する組合せ励磁周期出力手段と、組合せ励磁切替指令が出力される毎に、又は組合せ励磁切替指令が出力される毎に加えて基本ステップカウンタの値が更新される毎に新たな励磁割合を記憶する励磁割合記憶手段と、励磁割合記憶手段に記憶されている励磁割合を用いて単位励磁切替指令が出力される毎に励磁を切り替えて駆動素子を介して順次出力してゆく励磁波形出力手段とを備えており、励磁組を構成する2相励磁が励磁コイルにおける全ての端子がモータ駆動電源の正極又は負極の何れかに接続している励磁であることに特徴を有する。   The driving device for a stepping motor according to Patent Document 1 includes an m-divided counter that counts and outputs the number of steps in fine steps (micro steps) and a basic step counter that counts and outputs the number of steps in basic steps (full steps). The excitation ratio of the two excitation sets in the excitation combination according to the value of the m phase counter and the value of the basic step counter, and the excitation phase combination output means for outputting the excitation combination of the two excitation groups Excitation period determining means for determining the unit excitation cycle output unit for outputting a unit excitation switching command each time a predetermined unit excitation cycle T is counted, and a combination excitation cycle TC configured by an integer multiple of the unit excitation cycle T Combination excitation cycle output means for outputting a combination excitation switching command each time the value is counted, and each time a combination excitation switching command is output, or A unit using excitation ratio storage means for storing a new excitation ratio each time the value of the basic step counter is updated in addition to each time an excitation switching command is output, and an excitation ratio stored in the excitation ratio storage means An excitation waveform output unit that switches the excitation every time the excitation switching command is output and sequentially outputs through the drive element is provided, and all the terminals in the excitation coil of the two-phase excitation constituting the excitation set are motors It is characterized in that the excitation is connected to either the positive electrode or the negative electrode of the drive power supply.

この特許文献1に係るステッピングモータの駆動装置について簡単に説明すると、特許文献1の駆動装置では、各フルステップ位置及び各マイクロステップ位置にそれぞれ対応する複数の励磁シーケンスが設定されている。この場合、フルステップ位置に対応する各励磁シーケンスは、2つの2相励磁パターンを組み合わせた1つの励磁組で構成されており、これらの2相励磁パターンの励磁を互いに時間的にずらして行うことにより、合成された4相励磁を実現している。また、マイクロステップ位置に対応する各励磁シーケンスは、2つの2相励磁パターンを有する2組の励磁組を、そのマイクロステップ位置に対応する励磁割合で組み合わせて構成されている。   The driving device of the stepping motor according to Patent Document 1 will be briefly described. In the driving device of Patent Document 1, a plurality of excitation sequences respectively corresponding to full step positions and micro step positions are set. In this case, each excitation sequence corresponding to the full step position is constituted by one excitation group combining two two-phase excitation patterns, and excitations of these two-phase excitation patterns are mutually shifted in time. Thus, the synthesized four-phase excitation is realized. Further, each excitation sequence corresponding to the microstep position is configured by combining two excitation sets having two two-phase excitation patterns at an excitation ratio corresponding to the microstep position.

更に、特許文献1の駆動装置では、指令パレスが入力される毎に各ステップ位置に対応するアドレスをカウントアップ又はカウントダウンして管理するとともに、当該アドレスに対応する励磁シーケンスを選択して、その励磁シーケンスの励磁パターンを、指令パレスとは無関係に生成される単位励磁周期T毎に切り替えて、励磁コイルを所定のサイクル(励磁周期TC)で順番に励磁する。またこのとき、励磁周期TCが繰り返される毎に、管理されているステップ位置のアドレスを確認して、対応する励磁シーケンスを選択する(更新する)。   Furthermore, in the drive device of Patent Document 1, each time the command pulse is input, the address corresponding to each step position is counted up or down and managed, and the excitation sequence corresponding to the address is selected to excite the same. The excitation pattern of the sequence is switched for each unit excitation cycle T generated independently of the command sequence, and the excitation coil is excited in order at a predetermined cycle (excitation cycle TC). Further, at this time, each time the excitation cycle TC is repeated, the address of the managed step position is confirmed, and the corresponding excitation sequence is selected (updated).

更に特許文献1では、上述のように励磁周期TC毎にステップ位置のアドレスを選択するだけでなく、フルステップ位置のアドレスがカウントされる毎に、そのフルステップ位置に対応する励磁シーケンスを選択して(更新して)、2相励磁パターンによる励磁を所定のサイクル(励磁周期TC)で行う。   Furthermore, in Patent Document 1, not only the address of the step position is selected every excitation cycle TC as described above, but every time the address of the full step position is counted, the excitation sequence corresponding to the full step position is selected. Then, the excitation according to the two-phase excitation pattern is performed in a predetermined cycle (excitation cycle TC).

このような特許文献1の駆動装置によれば、ステッピングモータが例えば超低速領域でマイクロステップ駆動を行う際に、励磁シーケンスを更新する周期を安定させて、マイクロステップ駆動を滑らかな回転で安定して行うことができる。   According to such a driving device of Patent Document 1, when the stepping motor performs microstep driving in, for example, an ultra low speed region, the cycle of updating the excitation sequence is stabilized, and the microstep driving is stabilized by smooth rotation. Can be done.

また、ステッピングモータの回転速度を少し速くした低速領域や、更に速くした中速領域でマイクロステップ駆動を行う場合は、励磁シーケンスの更新時に、マイクロステップ位置に対応する励磁シーケンスの間引きをステッピングモータの回転速度に応じて適切に行いながら、マイクロステップ駆動を安定して行うことができる。更に、例えば低速領域又は中速領域において、マイクロステップ駆動からフルステップ駆動へ円滑に切り替えることが可能となるとともに、フルステップ駆動時における等速回転性を安定して維持することができる。   In addition, when performing microstep drive in a low speed area where the rotational speed of the stepping motor is slightly increased, or in a medium speed area where speed is further increased, the excitation sequence corresponding to the microstep position is thinned when updating the excitation sequence. The microstep drive can be stably performed while performing appropriately according to the rotation speed. Furthermore, for example, in the low speed region or the medium speed region, it is possible to smoothly switch from the microstep drive to the full step drive, and it is possible to stably maintain uniform rotational speed at the full step drive.

特許第5327666号公報Patent No. 5327666

ステッピングモータは、優れた制御性を有することから、従来から精密機械装置や測定装置などの様々な分野の産業用装置に多く用いられている。
一方、近年の技術発達に伴い、回転速度が速くても所要のトルクが得られるステッピングモータや、低回転速度や超回転低速度の領域でより大きなトルクが得られるステッピングモータが新たに開発され、販売されてきている。また例えば、定格電流がより大きなステッピングモータを用いることにより、ステッピングモータのトルクアップやスピードアップを実現することもできる。
Since the stepping motor has excellent controllability, it has been widely used in industrial apparatuses in various fields such as precision machines and measuring devices.
On the other hand, with recent technological development, stepping motors that can obtain the required torque even at high rotational speeds, and stepping motors that can obtain larger torques in the low rotational speed and super low rotational speed areas are newly developed. It has been sold. Further, for example, by using a stepping motor having a larger rated current, it is possible to realize the torque increase and speedup of the stepping motor.

このため、ステッピングモータが既に組み付けられて稼働している産業用装置では、上述のようにステッピングモータのトルクを増大させることや、高速化することにより、産業用装置の効率化や生産性の向上を図ることが可能となる。   For this reason, in the industrial apparatus in which the stepping motor is already assembled and operating, the efficiency of the industrial apparatus is improved and the productivity is improved by increasing the torque of the stepping motor or increasing the speed as described above. It is possible to

特に、従来のステッピングモータは、低速領域や中速領域におけるトルクは十分に確保されていることが多いものの、モータの回転速度が速い高速領域では、角速度の増大に伴ってモータコイル(励磁コイル)のインピーダンスが高くなることに起因してモータコイルに電流が流れ難くなり、ある回転速度以上では所定の電流が励磁コイルに流れない電流飽和状態になる。このようにステッピングモータが電流飽和状態になると十分なトルクが得られないことから、ステッピングモータを取り換えずに装置の高速化を図ることは難しかった。   In the conventional stepping motor, in particular, although torque in a low speed region and a medium speed region is often sufficiently secured in a high speed region where the motor rotation speed is high, the motor coil (excitation coil) Due to the increase in the impedance of the motor coil, it becomes difficult for the current to flow through the motor coil, and at a certain rotation speed or more, a predetermined current does not flow through the exciting coil, resulting in current saturation. As described above, since sufficient torque can not be obtained when the stepping motor is in the current saturation state, it has been difficult to increase the speed of the device without replacing the stepping motor.

なお、上述したように定格電流がより大きなステッピングモータを用いることにより、高速領域のトルクを確保し易くなるものの、電流の増大に伴ってステッピングモータの発熱やその駆動装置(ドライバ)の発熱も大きくなるため、装置によっては定格電流が大きなステッピングモータを利用することができない場合もあった。   As described above, although using a stepping motor having a larger rated current makes it easier to secure torque in a high speed region, heat generation of the stepping motor and heat generation of its driving device (driver) are also large with the increase of the current. Therefore, depending on the device, it may not be possible to use a stepping motor having a large rated current.

また、1台の産業用装置には、多数のステッピングモータと、そのステッピングモータを駆動する多数の駆動装置や制御装置(コントローラ)が用いられており、多いものでは、1台の装置に対して100軸以上のステッピングモータが用いられることもある。   Also, one industrial device uses a large number of stepping motors and a large number of drive devices and control devices (controllers) for driving the stepping motors. In many cases, a single device is used. A stepping motor with 100 or more axes may be used.

このため、1つの装置に組み付けられているステッピングモータを、トルクアップやスピードアップのために新型のステッピングモータや定格電流の大きなステッピングモータに取り換えるためには、多くのステッピングモータを同時に交換するとともに、専用の駆動装置や制御装置等も交換しなければならない。更には、電源の設計や配線の設計なども見直す必要もあるため、多額の費用を要する。   Therefore, in order to replace the stepping motor assembled in one device with a new stepping motor or a stepping motor with a large rated current for increasing torque and speed, many stepping motors are simultaneously replaced, It is also necessary to replace the dedicated drive unit and control unit. Furthermore, the design of the power supply and the design of the wiring also need to be reviewed, which is expensive.

その上、ステッピングモータが用いられている産業用装置の多くは、所定の認証機関から安全規格の認証等を受けているため、装置部品のなかでも重要な部品となるステッピングモータやその駆動装置は、容易に取り換えることができないという問題もあった。このため、ユーザーからは、ステッピングモータを交換することなく、高速領域でのトルクを増大させて装置の高速化や生産性の向上を図ることが切望されていた。   In addition, many industrial devices that use stepping motors have been certified as safety standards from a predetermined certification organization, so stepping motors that become important parts of the device parts and their drive devices There was also a problem that it could not be replaced easily. For this reason, it has been strongly demanded by the user to increase the torque in the high speed region to improve the speed and productivity of the device without replacing the stepping motor.

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内部のロジック回路の書き換えによって、ステッピングモータを交換することなく適用することが可能であり、且つ、低速領域や中速領域におけるトルクを確保しつつ、高速領域でのトルクを増大させることが可能なステッピングモータ用駆動装置、及びステッピングモータの駆動方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its object can be applied without rewriting the stepping motor by rewriting the internal logic circuit, and in the low speed region or in the middle An object of the present invention is to provide a stepping motor drive device capable of increasing torque in a high speed region while securing torque in a high speed region, and a driving method of the stepping motor.

上記目的を達成するために、本発明により提供されるステッピングモータ用駆動装置は、5つの励磁コイルが環状に接続されたHB型の5相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータ用駆動装置であって、前記指令パルスを計数して前記ステッピングモータの電気角位置と回転速度とを管理するモータ回転管理部と、複数の励磁パターンを有する励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部と、前記モータ回転管理部で管理する電気角位置及び回転速度に基づいて対応する前記励磁シーケンスを前記励磁パターン記憶部から選択する励磁パターン選択部と、複数のスイッチング素子を有し、前記励磁パターン選択部で選択された前記励磁シーケンスの前記励磁パターンに従って各スイッチング素子のON/OFFを制御することにより、前記ステッピングモータの前記励磁相を切り替えるスイッチング部とを備えるステッピングモータ用駆動装置において、前記励磁パターン記憶部に、前記励磁相の合成インピーダンスが4相励磁の励磁パターンよりも低い2相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスが記憶されており、前記励磁パターン選択部は、前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなることを最も主要な特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the stepping motor drive provided by the present invention switches the excitation phase of an HB type 5-phase stepping motor in which five excitation coils are annularly connected by inputting a command pulse, A driving device for a stepping motor for stepping driving the stepping motor, a motor rotation management unit that counts the command pulse and manages an electrical angle position and a rotation speed of the stepping motor, and excitation having a plurality of excitation patterns An excitation pattern storage unit for storing a sequence, an excitation pattern selection unit for selecting the corresponding excitation sequence from the excitation pattern storage unit based on the electrical angle position and rotation speed managed by the motor rotation management unit, and a plurality of switchings The excitation sequence selected by the excitation pattern selection unit. And a switching unit for switching the excitation phase of the stepping motor by controlling ON / OFF of each switching element in accordance with the excitation pattern of the motor. A plurality of high-speed excitation sequences, which are set by combining an excitation pattern of two-phase excitation having a combined impedance lower than that of the four-phase excitation and other excitation patterns of multiphase excitation, are stored. The electric angle is selected when the rotational speed controlled by the motor rotation management unit is in a high speed region where the rotational speed is equal to or higher than a predetermined high speed determination speed higher than the current saturation rotational speed at which the current flowing in the stepping motor is saturated. Pre-set to select the high speed excitation sequence corresponding to the position It is an most important characterized in that is.

特に本発明に係るステッピングモータ用駆動装置では、前記励磁パターン記憶部に、4相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスが記憶されており、前記励磁パターン選択部は、前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されていることが好ましい。   In the stepping motor drive device according to the present invention, in particular, the excitation pattern storage unit stores a plurality of medium speed excitation sequences having only four-phase excitation excitation patterns, and the excitation pattern selection unit is configured to The medium-speed excitation sequence corresponding to the electrical angle position is selected in a medium-speed range in which the speed is a predetermined medium-speed determination speed or more slower than the current saturation rotation speed and less than the high-speed determination speed. It is preferable to set in advance.

本発明に係るステッピングモータ用駆動装置において、前記高速用励磁シーケンスは、前記2相励磁の励磁パターンに、4相励磁の励磁パターン及び/又は3相励磁の励磁パターンが組み合わされて設定されていることが好ましい。   In the driving apparatus for a stepping motor according to the present invention, the excitation sequence for high speed is set by combining the excitation pattern of the two-phase excitation with the excitation pattern of the four-phase excitation and / or the excitation pattern of the three-phase excitation. Is preferred.

また本発明のステッピングモータ用駆動装置において、前記励磁パターン記憶部に、前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群が記憶されており、前記励磁パターン選択部は、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されていることが好ましい。   In the driving device for a stepping motor according to the present invention, a high speed sequence group having a plurality of high speed excitation sequences corresponding to each rotational speed range of the high speed region is stored in the excitation pattern storage unit. Preferably, the selection unit is preset to select the corresponding high-speed excitation sequence from the high-speed sequence group based on the rotational speed.

この場合、前記高速シーケンス群の各高速用励磁シーケンスは、前記回転速度範囲が高速になるほどシーケンス全体の励磁長さが短く設定されていることが好ましい。
また、前記回転速度が前記高速判定速度よりも速い所定の超高速判定速度以上のときに選択される前記高速用励磁シーケンスは、1つのフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンと、その次のフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターン及び/又は両フルステップ位置間のハーフステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンとを有することが好ましい。
In this case, in each of the high-speed excitation sequences of the high-speed sequence group, it is preferable that the excitation length of the entire sequence be set shorter as the rotational speed range becomes higher.
Further, the high-speed excitation sequence selected when the rotational speed is equal to or higher than a predetermined ultra-high-speed determination speed higher than the high-speed determination speed has an excitation pattern forming a torque vector corresponding to one full step position; It is preferable to have an excitation pattern forming a torque vector corresponding to the next full step position and / or an excitation pattern forming a torque vector corresponding to a half step position between both full step positions.

更に、本発明のステッピングモータ用駆動装置は、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出する電流飽和判定部を有し、前記励磁パターン記憶部に、前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群が予め記憶されており、前記励磁パターン選択部は、複数の前記高速シーケンス群から、検出された前記電流飽和回転速度に対応する1つの前記高速シーケンス群を選択するように予め設定されていることが好ましい。   Furthermore, the stepping motor drive device according to the present invention has a current saturation determination unit that determines that the current flowing through the stepping motor is saturated and detects the current saturation rotation speed, and the excitation pattern storage unit includes A plurality of the high speed sequence groups corresponding to the speed range of the current saturation rotational speed are stored in advance, and the excitation pattern selection unit corresponds to the current saturation rotation speed detected from the plurality of high speed sequence groups Preferably, it is preset to select one of the high speed sequence groups.

次に、本発明により提供されるステッピングモータの駆動方法は、5つの励磁コイルが環状に接続されたHB型の5相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータの駆動方法であって、前記励磁相の合成インピーダンスが4相励磁の励磁パターンよりも低い2相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスを、励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択することを含んでなることを最も主要な特徴とするものである。   Next, according to the driving method of a stepping motor provided by the present invention, an excitation phase of an HB type 5-phase stepping motor in which five excitation coils are annularly connected is switched by input of a command pulse to step the stepping motor. A driving method of a stepping motor to be driven, which is set by combining an excitation pattern of two-phase excitation and an excitation pattern of other multi-phase excitations in which the combined impedance of the excitation phase is lower than that of four-phase excitation. A plurality of high-speed excitation sequences are stored in advance in an excitation pattern storage unit, and the rotation speed managed by the motor rotation management unit is faster than a current saturation rotation speed at which the current flowing through the stepping motor is saturated. The high speed corresponding to the electrical angle position in a high speed region where the predetermined high speed determination speed is reached or higher It is an most important feature that it comprises selecting the excitation sequence.

特に、本発明に係るステッピングモータの駆動方法は、4相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスを、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択することを含んでいることが好ましい。   In particular, in the stepping motor drive method according to the present invention, a plurality of medium-speed excitation sequences having only four-phase excitation excitation patterns are stored in advance in the excitation pattern storage unit; Selecting the medium-speed excitation sequence corresponding to the electrical angle position in a medium-speed range in which the medium speed determination speed is lower than the high-speed determination speed at a predetermined medium-speed determination speed that is lower than the current saturation rotational speed; It is preferable to contain.

また、本発明に係るステッピングモータの駆動方法は、前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群を、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、前記高速領域のときに、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択することを含んでいることが好ましい。   In the method of driving a stepping motor according to the present invention, the excitation pattern storage unit may store in advance the high speed sequence group having the plurality of high speed excitation sequences corresponding to the respective rotational speed ranges of the high speed region. And selecting the corresponding high-speed excitation sequence from the high-speed sequence group based on the rotational speed in the high-speed region.

この場合、本発明の駆動方法は、前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群を前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出すること、及び、複数の前記高速シーケンス群から、検出した前記電流飽和回転速度に対応する1つの前記高速シーケンス群を選択することを含んでいることが好ましい。   In this case, in the driving method according to the present invention, the plurality of high speed sequence groups corresponding to the speed range of the current saturation rotational speed are stored in advance in the excitation pattern storage unit, and the current flowing in the stepping motor is saturated. Determining the current saturation rotational speed, and selecting one high speed sequence group corresponding to the detected current saturation rotation speed from the plurality of high speed sequence groups. Is preferred.

本発明に係るステッピングモータ用駆動装置は、指令パルスの計数によりステッピングモータの電気角位置(アドレス)及び回転速度を管理するモータ回転管理部と、複数の励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部と、励磁シーケンスを励磁パターン記憶部から選択する励磁パターン選択部と、複数のスイッチング素子のON/OFFを制御することによりステッピングモータの励磁相を切り替えるスイッチング部とを備える。   A driving device for a stepping motor according to the present invention comprises a motor rotation management unit that manages an electrical angle position (address) and a rotation speed of the stepping motor by counting command pulses, an excitation pattern storage unit that stores a plurality of excitation sequences. The excitation pattern selection unit selects an excitation sequence from the excitation pattern storage unit, and the switching unit switches the excitation phase of the stepping motor by controlling ON / OFF of the plurality of switching elements.

特に、本発明の励磁パターン選択部は、中速領域のときに、4相励磁の励磁パターンのみを有する中速用励磁シーケンスを励磁パターン記憶部から選択し、また、4相励磁では電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い高速回転速度以上である高速領域のときに、2相励磁の励磁パターンを例えば4相励磁の励磁パターン等に混ぜた(組み合わせた)高速用励磁シーケンスを励磁パターン記憶部から選択するように予め設定されている。   In particular, the excitation pattern selection unit according to the present invention selects from the excitation pattern storage unit a medium speed excitation sequence having only a four phase excitation excitation pattern in the medium speed region, and the current is saturated in the four phase excitation. In the high speed region which is higher than the high speed rotational speed faster than the current saturation rotational speed, the excitation pattern memory for high speed in which the excitation pattern of two phase excitation is mixed with the excitation pattern of four phase excitation etc. It is preset to select from the department.

このような本発明のステッピングモータ用駆動装置によれば、ステッピングモータの回転速度が低速領域のときは、例えば従来のようなマイクロステップ駆動を行う低速用励磁シーケンスやその他の低速用励磁シーケンスを利用することにより、ステッピングモータを円滑に回転させるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。   According to such a driving device for a stepping motor of the present invention, when the rotational speed of the stepping motor is in a low speed region, for example, a low speed excitation sequence for performing microstep driving as in the prior art and other low speed excitation sequences are used. Thus, the stepping motor can be smoothly rotated and an appropriate torque can be stably secured.

また、回転速度が中速領域のときには、同時に4つの励磁コイルを励磁する4相励磁の励磁パターンを用いてフルステップ駆動を行う。これにより、ステッピングモータをより滑らかに中速領域で回転させるとともに、4相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。   When the rotational speed is in the middle speed range, full step drive is performed using an excitation pattern of four-phase excitation which excites four excitation coils simultaneously. Thus, the stepping motor can be rotated more smoothly in the medium speed region, and the combined torque by the four-phase excitation can be appropriately secured.

更に、回転速度が高速領域のときには、2相励磁の励磁パターンを少なくとも1つ有する高速用励磁シーケンスに従ってフルステップ駆動を行う。例えば2相励磁の励磁パターンを選択して5相ステッピングモータの励磁を行う場合、中速領域のような4相励磁の励磁パターンで励磁を行う場合に比べて、例えば設定された所定の電流が適切に流れた場合の合成トルクは小さくなるものの、励磁されたコイル全体の合成インピーダンスを低くすることができる(すなわち、5つの励磁コイルのうちの2つのコイルが励磁されたときの合成インピーダンスは、5つの励磁コイルのうちの4つのコイルが励磁されたときの合成インピーダンスよりも低くなる)。   Furthermore, when the rotational speed is in the high speed region, full step drive is performed in accordance with the high speed excitation sequence having at least one excitation pattern of two-phase excitation. For example, when an excitation pattern of two-phase excitation is selected to excite a five-phase stepping motor, for example, a predetermined current set is higher than when excitation is performed with an excitation pattern of four-phase excitation such as a medium speed region. Although the combined torque when properly flowing is small, the combined impedance of the entire excited coils can be lowered (ie, the combined impedance when two of the five excitation coils are excited is This is lower than the combined impedance when four of the five excitation coils are excited).

このため、モータの回転速度が速くなって励磁コイルのインピーダンスが高くなることにより4相励磁では電流が飽和する回転速度(電流飽和回転速度)よりも速い高速領域においては、合成インピーダンスが低い2相励磁の励磁パターンを利用することにより、電流が飽和した4相励磁の励磁パターンよりも、ステッピングモータに電流が流れ易くなり、その結果、より大きな合成トルクを高速領域で得ることができる。   For this reason, the rotational speed of the motor is increased and the impedance of the excitation coil is increased, so that the combined impedance is low in a high speed region higher than the rotational speed (current saturation rotational speed) at which current is saturated in four phase excitation. By utilizing the excitation pattern of the excitation, the current flows more easily to the stepping motor than the excitation pattern of the four-phase excitation in which the current is saturated, and as a result, a larger combined torque can be obtained in a high speed region.

従って、このような2相励磁の励磁パターンを例えば4相励磁の励磁パターン等に混ぜ込んで高速用励磁シーケンスが設定されており、その高速用励磁シーケンスが高速領域で選択されることにより、ステッピングモータの定格電流を大きくすることや発熱を増大させることなく、高速領域におけるトルクの減少割合を従来よりも小さくできるため、高速領域のトルクを効果的に伸ばすことができる。   Therefore, such an excitation pattern of two-phase excitation is mixed with, for example, an excitation pattern of four-phase excitation to set the high-speed excitation sequence, and the high-speed excitation sequence is selected in the high-speed region. The reduction rate of the torque in the high speed region can be made smaller than that of the conventional one without increasing the rated current of the motor and the heat generation, so that the torque in the high speed region can be effectively extended.

しかも、本発明の駆動装置は、従来の駆動装置における内部のロジック回路(プログラム)を書き換えることによって、従来のステッピングモータに対して適用することが可能であるため、種々の装置に既に組み付けられているステッピングモータの交換を行う必要がない。このため、ステッピングモータの上述のような高速領域におけるトルクアップや、そのトルクアップによるスピードアップを、大きなコスト負担を生じさせずに実現することができる。   Moreover, since the drive device of the present invention can be applied to the conventional stepping motor by rewriting the logic circuit (program) in the conventional drive device, the drive device is already assembled in various devices. There is no need to replace the stepping motor. Therefore, it is possible to realize the torque increase in the high speed region as described above of the stepping motor and the speedup by the torque increase without causing a large cost burden.

このような本発明の駆動装置において、高速用励磁シーケンスは、2相励磁の励磁パターンに、4相励磁の励磁パターン及び/又は3相励磁の励磁パターンが組み合わされて設定されている。このように、例えばステッピングモータの回転特性や振動特性等を考慮して、2相励磁の励磁パターンと、4相励磁の励磁パターン及び/又は3相励磁の励磁パターンとを適切に組み合わせることにより、ステッピングモータの振動を抑えて高速回転を行うことができるとともに、脱調現象を効果的に防止することができる。   In such a drive device of the present invention, the excitation sequence for high speed is set by combining the excitation pattern of four-phase excitation and / or the excitation pattern of three-phase excitation with the excitation pattern of two-phase excitation. Thus, for example, by appropriately combining the excitation pattern of two-phase excitation with the excitation pattern of four-phase excitation and / or the excitation pattern of three-phase excitation, in consideration of, for example, the rotation characteristics and vibration characteristics of the stepping motor, The vibration of the stepping motor can be suppressed to perform high-speed rotation, and the step-out phenomenon can be effectively prevented.

また本発明のステッピングモータ用駆動装置において、励磁パターン記憶部には、高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群が記憶されており、励磁パターン選択部は、回転速度に基づいて高速シーケンス群から対応する高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されている。   Further, in the stepping motor drive device according to the present invention, the excitation pattern storage unit stores a high-speed sequence group having a plurality of high-speed excitation sequences corresponding to each rotational speed range in the high-speed region. It is preset to select a corresponding high speed excitation sequence from the high speed sequence group based on the rotational speed.

これにより、高速領域の各回転速度範囲において、回転速度に適切に対応する高速用励磁シーケンスを選択してステッピングモータをステップ駆動させることができるため、ステッピングモータを、より速い回転速度まで円滑に高速回転させることができるとともに、脱調現象をより効果的に防止することができる。   Thus, in each rotational speed range in the high speed region, the stepping motor can be step-driven by selecting the high-speed excitation sequence appropriately corresponding to the rotational speed, so that the stepping motor can smoothly go to higher rotational speeds. While being able to rotate, it is possible to prevent the step-out phenomenon more effectively.

この場合、高速シーケンス群の各高速用励磁シーケンスは、回転速度範囲が高速になるほどシーケンス全体の励磁長さが短く設定されている。これにより、回転速度が高速になっても、指令パルスの入力に従って高速用励磁シーケンスを更新する際に、高速用励磁シーケンス内で間引かれる励磁パターンの数を少なくし、高速用励磁シーケンスに従ったステップ駆動を安定して行い易くすることができる。   In this case, in each high-speed excitation sequence of the high-speed sequence group, the excitation length of the whole sequence is set to be shorter as the rotational speed range becomes higher. Thereby, even when the rotational speed is high, when updating the high speed excitation sequence according to the input of the command pulse, the number of excitation patterns thinned out in the high speed excitation sequence is reduced, and the high speed excitation sequence is followed. Thus, step driving can be performed stably and easily.

また本発明において、回転速度が高速判定速度よりも速い所定の超高速判定速度以上のときに選択される高速用励磁シーケンスは、1つのフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンと、その次のフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターン及び/又は両フルステップ位置間のハーフステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンとを有する。これにより、高速領域でフルステップ駆動を行う際に、モータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。   In the present invention, the high-speed excitation sequence selected when the rotational speed is equal to or higher than a predetermined ultra-high-speed determination speed higher than the high-speed determination speed includes an excitation pattern forming a torque vector corresponding to one full step position; The excitation pattern forming the torque vector corresponding to the next full step position and / or the excitation pattern forming the torque vector corresponding to the half step position between both full step positions. This makes it easy to rotate the motor to the next full step position when performing full step driving in a high speed region, and effectively prevents the motor rotation from following the switching of excitation by the input of the command pulse. It can prevent.

更に、本発明の駆動装置は、ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して電流飽和回転速度を検出する電流飽和判定部を有しており、励磁パターン記憶部には、電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の高速シーケンス群が予め記憶されており、励磁パターン選択部は、複数の高速シーケンス群から、検出された電流飽和回転速度に対応する1つの高速シーケンス群を選択するように予め設定されている。これにより、電流飽和回転速度の大きさによってステッピングモータのインダクタンスに基づくモータ特性を判別し、そのステッピングモータに合う最適な高速シーケンス群を選択できるため、ステッピングモータをより円滑に高速領域で回転させることができる。   Furthermore, the drive device of the present invention has a current saturation determination unit that determines that the current flowing to the stepping motor is saturated and detects the current saturation rotation speed, and the excitation pattern storage unit includes the current saturation rotation speed. A plurality of high speed sequence groups corresponding to the speed range of are stored in advance, and the excitation pattern selection unit selects one high speed sequence group corresponding to the detected current saturation rotation speed from the plurality of high speed sequence groups. Is set in advance. As a result, the motor characteristics based on the inductance of the stepping motor can be determined according to the magnitude of the current saturation rotational speed, and the optimum high-speed sequence group suitable for the stepping motor can be selected. Can.

次に、本発明に係るステッピングモータの駆動方法では、4相励磁の励磁パターンのみを有する中速用励磁シーケンスと、2相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスとを励磁パターン記憶部に予め記憶させておく。そして、ステッピングモータを中速領域でステップ駆動させるときは中速用励磁シーケンスを選択し、また、高速領域でステップ駆動させるときは高速用励磁シーケンスを選択する。   Next, in the method of driving the stepping motor according to the present invention, the medium speed excitation sequence having only the excitation pattern of four-phase excitation, the excitation pattern of two-phase excitation and the other excitation patterns of multiphase excitation are combined. A plurality of high-speed excitation sequences to be set are stored in advance in the excitation pattern storage unit. When the stepping motor is to be step-driven in the medium speed region, the medium-speed excitation sequence is selected, and when the step-drive is performed in the high speed region, the high-speed excitation sequence is selected.

これにより、ステッピングモータの回転速度が低速領域のときは、例えば従来のようなマイクロステップ駆動を行う低速用励磁シーケンスなどを利用することにより、ステッピングモータを円滑に回転させるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。また、回転速度が中速領域のときには、同時に4つの励磁コイルを励磁する4相励磁の励磁パターンを用いてフルステップ駆動を行うことにより、ステッピングモータを円滑に回転させるとともに、4相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。   As a result, when the rotation speed of the stepping motor is in the low speed region, the stepping motor can be smoothly rotated and an appropriate torque is stabilized, for example, by using the low-speed excitation sequence for performing microstep drive as in the prior art. Can be secured. When the rotational speed is in the medium speed range, full stepping drive is performed using the excitation pattern of four-phase excitation that simultaneously excites four excitation coils, thereby smoothly rotating the stepping motor and combining by four-phase excitation Torque can be secured appropriately.

更に、回転速度が高速領域のときには、合成インピーダンスが4相励磁よりも低い少なくとも1つの2相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを有する高速用励磁シーケンスに従ってフルステップ駆動を行うことにより、電流が飽和する4相励磁の励磁パターンよりも、ステッピングモータに電流が流れ易くなり、その結果、より大きな合成トルクを得ることができる。従って、高速領域においてステッピングモータのトルクの減少割合を従来よりも小さくし、高速領域のトルクを効果的に伸ばすことができる。   Furthermore, when the rotational speed is in a high speed region, full step drive is performed according to a high speed excitation sequence having at least one two phase excitation excitation pattern having a combined impedance lower than four phase excitation and the other multiphase excitation excitation patterns. By doing this, the current flows more easily to the stepping motor than the excitation pattern of the four-phase excitation in which the current saturates, and as a result, a larger combined torque can be obtained. Therefore, the reduction rate of the stepping motor torque can be made smaller in the high speed region than in the conventional case, and the torque in the high speed region can be effectively extended.

このような本発明の駆動方法では、高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群を、励磁パターン記憶部に予め記憶させておき、そして、回転速度が高速領域のときに、高速シーケンス群から、その回転速度に対応する1つの高速用励磁シーケンスを選択する。   In such a driving method of the present invention, a high speed sequence group having a plurality of high speed excitation sequences corresponding to each rotational speed range in the high speed region is stored in advance in the excitation pattern storage unit, and the rotational speed is high. When in the region, one high-speed excitation sequence corresponding to the rotational speed is selected from the high-speed sequence group.

これにより、高速領域の各回転速度範囲において、それぞれの回転速度範囲に適切に対応する高速用励磁シーケンスを選択してステッピングモータをステップ駆動させることができるため、ステッピングモータを、より速い回転速度まで円滑に高速回転させることができるとともに、脱調現象をより効果的に防止することができる。   Thus, in each rotational speed range in the high speed region, the stepping motor can be step driven by selecting the high speed excitation sequence appropriately corresponding to the respective rotational speed range, so that the stepping motor can be driven to a higher rotational speed. While being able to rotate smoothly at high speed, it is possible to prevent the step-out phenomenon more effectively.

この場合、電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の高速シーケンス群を励磁パターン記憶部に予め記憶させておき、そして、ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して電流飽和回転速度を検出し、その検出した電流飽和回転速度に基づいて、複数の高速シーケンス群から対応する1つの高速シーケンス群を選択する。これにより、電流飽和回転速度の大きさによってステッピングモータのインダクタンスに基づくモータ特性を判別し、そのステッピングモータに合う最適な高速シーケンス群を選択できるため、ステッピングモータをより円滑に高速領域で回転させることができる。   In this case, a plurality of high speed sequence groups corresponding to the speed range of the current saturation rotational speed are stored in advance in the excitation pattern storage unit, and it is determined that the current flowing to the stepping motor is saturated to determine the current saturation rotation speed. A high speed sequence group corresponding to the detected high speed sequence group is selected based on the detected current saturation rotation speed. As a result, the motor characteristics based on the inductance of the stepping motor can be determined according to the magnitude of the current saturation rotational speed, and the optimum high-speed sequence group suitable for the stepping motor can be selected. Can.

本発明の第1の実施形態に係るステッピングモータ用駆動装置の内部構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a stepping motor drive device according to a first embodiment of the present invention. (a)は、5相ステッピングモータの励磁コイルと、各励磁コイルに流す励磁電流の方向とを定義する図であり、(b)は、励磁電流が流れたときに各励磁コイルが生成するトルクベクトルの関係を定義する図である。(A) is a figure which defines the exciting coil of a 5-phase stepping motor and the direction of the exciting current sent to each exciting coil, (b) is the torque which each exciting coil generates when an exciting current flows It is a figure which defines the relation of a vector. 指令パルスCWP入力時(CW方向)における低速領域及び中速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the excitation pattern of the excitation sequence which performs step drive in the low speed area | region and medium speed area | region at the time of command pulse CWP input (CW direction). 指令パルスCWP入力時(CW方向)における高速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the excitation pattern of the excitation sequence which performs step drive in the high-speed area | region at the time of command pulse CWP input (CW direction). 指令パルスCCWP入力時(CCW方向)における低速領域及び中速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the excitation pattern of the excitation sequence which performs step drive in the low speed area | region and medium speed area | region at the time of command pulse CCWP input (CCW direction). 指令パルスCCWP入力時(CCW方向)高速領域でステップ駆動を行う励磁シーケンスの励磁パターンの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the excitation pattern of the excitation sequence which performs step drive in a high speed area | region at the time of command pulse CCWP input (CCW direction). マイクロステップ駆動を行う際の1つのフルステップ位置から次のフルステップ位置までの各ステップ位置における低速励磁シーケンスの励磁パターンを説明する図である。It is a figure explaining the excitation pattern of the low speed excitation sequence in each step position from one full step position at the time of performing micro step drive to the following full step position. 低速領域における単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。It is a figure explaining the unit excitation period in a low speed area | region, an excitation pattern, constant current control, and an excitation output. 非励磁時における励磁コイルの電極接続状態を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the electrode connection state of the exciting coil at the time of non-excitation. 中速領域における単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。It is a figure explaining the unit excitation period in a medium speed area | region, an excitation pattern, constant current control, and an excitation output. 電流が飽和する前における単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。It is a figure explaining the unit excitation period before an electric current saturates, an excitation pattern, constant current control, and an excitation output. 電流が飽和したときにおける単位励磁周期、励磁パターン、定電流制御、及び励磁出力について説明する図である。It is a figure explaining a unit excitation period, an excitation pattern, constant current control, and excitation output in case current saturates. 電流飽和判定速度と、選択される高速シーケンス群との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between current saturation judging speed and the high-speed sequence group selected. 定格電流が1.4A/相の小インダクタンスモータ用の高速シーケンス群が有する複数の高速用励磁シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the several high speed excitation sequence which the high speed sequence group for small inductance motors of 1.4 A / phase of rated currents has. 定格電流が1.4A/相の中インダクタンスモータ用の高速シーケンス群が有する複数の高速用励磁シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the several high-speed excitation sequence which the high-speed sequence group for medium inductance motors with a rated current of 1.4 A / phase has. 定格電流が2.8A/相の小インダクタンスモータ用の高速シーケンス群が有する複数の高速用励磁シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the several high speed excitation sequence which the high speed sequence group for small inductance motors of rated current 2.8A / phase has. 本発明の第2の実施形態に係るステッピングモータ用駆動装置の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing an internal configuration of a stepping motor drive device according to a second embodiment of the present invention. 第1の実施形態に係る本発明の駆動装置(出力段チョッパ型)と従来の駆動装置とを、定格電流が1.4A/相のステッピングモータに適用した場合のトルクを比較した実施例1のグラフである。Example 1 comparing torque when the drive device (output stage chopper type) of the present invention according to the first embodiment and a conventional drive device are applied to a stepping motor with a rated current of 1.4 A / phase It is a graph. 第1の実施形態に係る本発明の駆動装置(出力段チョッパ型)と従来の駆動装置とを、実施例1とは異なる定格電流が1.4A/相のステッピングモータに適用した場合のトルクを比較した実施例2のグラフである。The torque when the drive device (output stage chopper type) of the present invention and the conventional drive device according to the first embodiment are applied to a stepping motor with a rated current of 1.4 A / phase different from that of Example 1 It is a graph of Example 2 compared. 第1の実施形態に係る本発明の駆動装置(出力段チョッパ型)を定格電流が2.8A/相のステッピングモータに適用し、2.4A/相の設定で電流を出力した場合のトルクと、従来の駆動装置を定格電流が同じ2.8A/相のステッピングモータに適用し、2.8A/相の設定で電流を出力した場合のトルクとを比較した実施例3のグラフである。The driving device (output stage chopper type) of the present invention according to the first embodiment is applied to a stepping motor with a rated current of 2.8 A / phase, and a torque when the current is output at a setting of 2.4 A / phase It is a graph of Example 3 which applied a conventional drive to a stepper motor with the same rated current of 2.8 A / phase, and compared the torque when current was output at the setting of 2.8 A / phase. 第2の実施形態に係る本発明の駆動装置(モータ駆動電圧変換型)と従来の駆動装置とを、定格電流が1.4A/相のステッピングモータに適用した場合のトルクを比較した実施例4のグラフである。Example 4 comparing torque when the drive device (motor drive voltage conversion type) of the present invention according to the second embodiment and a conventional drive device are applied to a stepping motor with a rated current of 1.4 A / phase Is a graph of

以下に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図1は、第1の実施形態に係るステッピングモータ用駆動装置の内部構成を示すブロック図である。図2の(a)は、ステッピングモータの励磁コイルと励磁電流の方向とを定義する図であり、(b)は、励磁電流が流れたときに各励磁コイルが生成するトルクベクトルを定義する図である。図3〜図6は、CW又はCCW方向における角速度領域の励磁パターンの例を示す模式図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Here, FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of the stepping motor drive device according to the first embodiment. FIG. 2A is a diagram defining the excitation coil of the stepping motor and the direction of the excitation current, and FIG. 2B is a diagram defining the torque vector generated by each excitation coil when the excitation current flows. It is. 3 to 6 are schematic views showing an example of the excitation pattern of the angular velocity region in the CW or CCW direction.

図1に示す第1の実施形態に係るステッピングモータ1用の駆動装置10は、ペンダゴン結線方式のHB型5相ステッピングモータ1に接続され、例えば定格電流が1.4A/相のステッピングモータ1をステップ駆動させるドライバである。この駆動装置10には、コントローラ等の外部機器から指令パルスCWP(ClockWise Pulse)又は指令パルスCCWP(CounterClock Wise Pulse)が入力されるとともに、マイクロステップ駆動するときの分解能(フルステップ角の分割数)を決定する分解能指令が入力される。   The driving device 10 for the stepping motor 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is connected to an HB type 5-phase stepping motor 1 of a pendagon connection method, and for example, the stepping motor 1 with a rated current of 1.4 A / phase. It is a driver that makes it step drive. While the command pulse CWP (ClockWise Pulse) or the command pulse CCWP (Counter Clock Wise Pulse) is input from an external device such as a controller to this drive device 10, the resolution when performing microstep driving (number of divisions of full step angle) The resolution command to determine is input.

ここで、指令パルスCWPは、5相ステッピングモータ1のモータ回転子(ロータ)を所定の回動位置まで時計回りに正転させるための指令パルスである。指令パルスCCWPは所定の回動位置まで反時計回りに逆転させるための指令パルスである。   Here, the command pulse CWP is a command pulse for causing the motor rotor (rotor) of the 5-phase stepping motor 1 to rotate clockwise to a predetermined rotation position. The command pulse CCWP is a command pulse for reversely rotating counterclockwise to a predetermined rotational position.

次に、5相ステッピングモータ1の電気角一周(7.2°)をフルステップ(基本ステップ)の位置で10分割する際の励磁について、図2〜図6を用いて説明する。
先ず、図2(a)に示すように、ペンタゴン結線方式を採用した5相ステッピングモータ1の励磁コイルを1a,1b,1c,1d,1eとし、各励磁コイル1a,1b,1c,1d,1eに流れる励磁電流をA,a;B,b;C,c;D,d;E,eと定義する。
Next, the excitation at the time of dividing one electrical angle (7.2 °) of the 5-phase stepping motor 1 into 10 at the full step (basic step) will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 2 (a), the excitation coils of a five-phase stepping motor 1 adopting a pentagon connection system are designated 1a, 1b, 1c, 1d and 1e, and the respective excitation coils 1a, 1b, 1c, 1d and 1e The excitation current flowing in the following is defined as A, a; B, b; C, c; D, d; E, e.

この場合、励磁電流A,B,C,D,Eと、励磁電流a,b,c,d,eとは、互いに対応するアルファベットについて、励磁コイル1a,1b,1c,1d,1eで反対の向きに流れる電流を示す。また、例えば励磁コイル1aに励磁電流Aを流したときを励磁相Aと表し、反対向きの励磁電流aを流したときを励磁相aと表す。励磁コイル1b〜1eについても、励磁コイル1aの場合と同様とする。   In this case, the excitation currents A, B, C, D, E and the excitation currents a, b, c, d, e are opposite in the excitation coils 1a, 1b, 1c, 1d, 1e for the corresponding alphabets. Indicates the current flowing in the direction. Further, for example, the time when the exciting current A flows through the exciting coil 1a is referred to as an exciting phase A, and the time when the opposite direction of the exciting current a flows is referred to as an exciting phase a. The same applies to the exciting coils 1b to 1e as in the case of the exciting coil 1a.

更に、図2(b)に示すように、5相ステッピングモータ1の励磁コイル1a,1b,1c,1d,1eに励磁電流A,a;B,b;C,c;D,d;E,eがそれぞれ流れたときに生成されるトルクベクトルを、励磁電流の各アルファベットに対応させて、それぞれトルクベクトルVA,Va,VB,Vb,VC,Vc,VD,Vd,VE,Veと定義する。すなわち、励磁コイル1aに流れる電流は、励磁電流Aと励磁電流aとでは互いに逆方向となり、トルクベクトルVAとトルクベクトルVaも互いに逆方向のベクトルとなる。   Furthermore, as shown in FIG. 2 (b), exciting currents A, a; B, b; C, c; D, d; E, Torque vectors generated when e flows respectively are defined as torque vectors VA, Va, VB, Vb, VC, Vc, VD, Vd, VE, Ve corresponding to respective alphabets of the excitation current. That is, the currents flowing through the exciting coil 1a are in opposite directions to each other for the exciting current A and the exciting current a, and the torque vector VA and the torque vector Va are also vectors in opposite directions to each other.

次に、ステッピングモータ1のモータ回転子(ロータ)を各ステップ位置に位置決めする際の励磁相の表示について説明する。なお、表現を簡略化するために、5相の励磁コイル1a〜1eのうちの複数の励磁コイルに対して同時に励磁電流を流すことにより、多相励磁を行う際の励磁相の組み合わせのことを励磁パターン(励磁組)と呼ぶ。   Next, the display of the excitation phase when positioning the motor rotor (rotor) of the stepping motor 1 at each step position will be described. In addition, in order to simplify the expression, the excitation current is simultaneously supplied to a plurality of excitation coils of the five phases of excitation coils 1a to 1e to thereby combine the excitation phases when performing multiphase excitation. It is called an excitation pattern (excitation set).

例えば、励磁相A及び励磁相Bの2相を同時に励磁することを2相励磁と称し、これを励磁パターンABと表記する。また、励磁相A、励磁相B、励磁相C、及び励磁相Dの4相を同時に励磁することを4相励磁と呼び、これを励磁パターンABCDと表記する。更に、4相励磁を実現するために、励磁パターンBCと励磁パターンADとを時間的にずらして順番に励磁することにより、4相励磁を2相励磁の合成により実現する場合を、組み合わせ励磁パターンBC−ADと表記することにする。   For example, simultaneously exciting two phases of the excitation phase A and the excitation phase B is referred to as two-phase excitation, and is referred to as an excitation pattern AB. The simultaneous excitation of the excitation phase A, the excitation phase B, the excitation phase C, and the excitation phase D is called four-phase excitation, which is referred to as an excitation pattern ABCD. Furthermore, in order to realize four-phase excitation, the excitation pattern BC and the excitation pattern AD are shifted in time and sequentially excited to realize four-phase excitation by combining two-phase excitation, a combination excitation pattern It will be written as BC-AD.

例えば本実施形態においては、図3に示したように、励磁パターンABCDの4相の励磁を行うことにより4相励磁を実現し、又は、組み合わせ励磁パターンAB−CDの励磁を行うことにより合成による4相励磁を実現し、それによって、モータ回転子をアドレス「000」に対応するフルステップの位置に位置決めすることができる。   For example, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, four-phase excitation is realized by performing four-phase excitation of the excitation pattern ABCD, or synthesis is performed by performing excitation of the combination excitation pattern AB-CD. Four-phase excitation is realized, whereby the motor rotor can be positioned at the full step position corresponding to the address "000".

そして、指令パルスCWPが入力されるときは、励磁相を、ABCD→BCDE→CDEa→DEab→Eabc→abcd→bcde→cdeA→deAB→eABCの順序で励磁パターンを10回切り換えて変更することにより、モータ回転子を、フルステップ位置で0.72°ずつ10回ステップ駆動(歩進)させて、電気角一周となる7.2°を回転(正転)させることができる。   Then, when the command pulse CWP is input, the excitation phase is changed 10 times by changing the excitation pattern in the following order: ABCD → BCDE → CDEa → CDab → DEab → EAbc → abcd → bccde → cdeA → deAB → eABC. The motor rotor can be step-driven (stepped) 10 steps of 0.72 ° at full-step position, and can rotate (normally rotate) 7.2 °, which is one electrical angle.

更に、この10回のフルステップ位置の歩進を50回繰り返すことにより、モータ回転子を360°、すなわち機械角で丁度1回転させることができる。なお、指令パルスCCWPが入力されるときは、励磁相を上記とは逆方向の順序で変更することにより、モータ回転子を逆転させることができる。   Furthermore, the motor rotor can be rotated 360 °, that is, just one rotation at the mechanical angle, by repeating the step of the 10 full step positions 50 times. When the command pulse CCWP is input, the motor rotor can be reversed by changing the excitation phase in the order opposite to the above.

上述のように5相ステッピングモータ1をステップ駆動させる本実施形態の駆動装置10は、指令パルスCWP又はCCWPの入力により励磁コイル1a〜1eを励磁するための励磁パターンを出力する励磁パターン出力部30と、複数のスイッチング素子(パワー素子)TR1〜TR10を有し、励磁パターン出力部30から出力される励磁パターンに従って各スイッチング素子TR1〜TR10のON/OFFを制御する出力段としてのスイッチング部40と、5相ステッピングモータ1の出力段チョッパ型の定電流制御を行うモータ電流制御部50とを有する。   As described above, the drive device 10 of the present embodiment for stepping driving the five-phase stepping motor 1 outputs the excitation pattern for exciting the excitation coils 1a to 1e by the input of the command pulse CWP or CCWP. And a switching unit 40 as an output stage having a plurality of switching devices (power devices) TR1 to TR10 and controlling ON / OFF of each of the switching devices TR1 to TR10 in accordance with the excitation pattern output from the excitation pattern output unit 30 And a motor current control unit 50 for performing constant current control of the output stage chopper type of the five-phase stepping motor 1.

本実施形態の励磁パターン出力部30は、入力される指令パルスを計数して電気角位置(ステップ位置)に対応するアドレスを管理する電気角位置管理部(アドレスカウンタ)31と、指令パルスCWP及びCCWPの計数によりステッピングモータ1の回転速度を管理するモータ回転速度管理部(速度計測カウンタ)32と、一定の単位励磁周期Tを管理する励磁周期カウンタ部33と、複数の励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部(メモリ)34と、励磁パターン記憶部34から励磁シーケンスを選択して、その励磁シーケンスに従って励磁パターンを単位励磁周期T毎に出力する励磁パターン選択部35と、PWM定電流コントロール回路51からの信号に従って励磁信号又は非励磁信号を出力する励磁/非励磁処理部36と、励磁コイルに流れる電流が飽和したことを判定する電流飽和判定部37とを有する。   The excitation pattern output unit 30 of the present embodiment counts an input command pulse and manages an address corresponding to the electric angle position (step position) 31; an address position management unit (address counter) 31; A motor rotational speed management unit (speed measurement counter) 32 that manages the rotational speed of the stepping motor 1 by counting CCWPs, an excitation cycle counter unit 33 that manages a fixed unit excitation cycle T, and excitation that stores multiple excitation sequences An excitation pattern is selected from a pattern storage unit (memory) 34 and an excitation pattern storage unit 34, and an excitation pattern selection unit 35 for outputting an excitation pattern per unit excitation cycle T according to the excitation sequence; And a non-excitation processing unit 36 for outputting an excitation signal or a non-excitation signal according to a signal from the Current flowing through the exciting coil and a determining current saturation judgment section 37 that it has saturated.

なお、本実施形態では、ステッピングモータ1の電気角位置と回転速度とを、電気角位置管理部31とモータ回転速度管理部32の別々の処理部で管理しているが、本発明では、上記2つの管理を1つのモータ回転管理部で管理しても良い。また、その他の処理を行う部分についても、1つの処理部で形成されても良いし、複数の処理部で形成されても良い。   In the present embodiment, the electrical angle position and the rotational speed of the stepping motor 1 are managed by separate processing units of the electrical angle position management unit 31 and the motor rotational speed management unit 32, but in the present invention, Two managements may be managed by one motor rotation management unit. In addition, the other processing units may be formed by one processing unit or may be formed by a plurality of processing units.

励磁パターン出力部30における電気角位置管理部31は、電気角位置(ステップ位置)に対応するアドレスを管理しており、管理されるアドレスの数は、マイクロステップの分解能に応じて設定される。例えば本実施形態の場合、分解能は、フルステップ角度(0.72°)を40分割する「1/40」に設定される。このため、管理されるアドレスの数は、図3に示すように「000」〜「399」の400個(フルステップ駆動10回×マイクロステップ分割数40)に設定される。なお、本実施形態の駆動装置10においては、マイクロステップの分解能をユーザーが所定の範囲で任意に設定することが可能であり、その設定された分解能に基づいてアドレスの管理が行われる。   The electrical angle position management unit 31 in the excitation pattern output unit 30 manages an address corresponding to the electrical angle position (step position), and the number of managed addresses is set according to the resolution of the microstep. For example, in the case of the present embodiment, the resolution is set to “1/40” which divides the full step angle (0.72 °) into 40. Therefore, as shown in FIG. 3, the number of addresses to be managed is set to 400 of “000” to “399” (10 full step drive times × 40 micro step division numbers). In the driving device 10 of the present embodiment, the resolution of the microsteps can be arbitrarily set by the user within a predetermined range, and the management of the address is performed based on the set resolution.

この電気角位置管理部31は、指令パルスCWPが入力される毎にアドレスの数値をカウントアップし、指令パルスCCWPが入力される毎にアドレスの数値をカウントダウンして、その値を管理するとともに、アドレスの数値をモータ回転速度管理部32や励磁パターン選択部35に出力する。   The electrical angle position management unit 31 counts up the numerical value of the address each time the command pulse CWP is input, counts down the numerical value of the address each time the command pulse CCWP is input, and manages the value. The numerical value of the address is output to the motor rotational speed management unit 32 and the excitation pattern selection unit 35.

なお、この電気角位置管理部31は、ステッピングモータ1の電気角位置の管理することが可能であれば、例えば前述した特許文献1に記載されているように基本ステップ(フルステップ)の歩進数を計数する基本ステップカウンタと、マイクロステップの歩進数を計数する回数分割カウンタとを有する手段より形成することも可能である。   If the electrical angle position management unit 31 can manage the electrical angle position of the stepping motor 1, for example, the number of steps of the basic step (full step) as described in Patent Document 1 described above. It is also possible to form by means having a basic step counter that counts and a frequency division counter that counts the step numbers of microsteps.

モータ回転速度管理部32は、指令パルスCWP及びCCWPを計数して単位時間当たりのパルス入力数から、ステッピングモータ1の演算上の回転速度を管理するとともに、その管理する回転速度の値を励磁パターン選択部35に出力する。   The motor rotation speed management unit 32 counts the command pulses CWP and CCWP and manages the calculated rotation speed of the stepping motor 1 from the number of pulse inputs per unit time, and excites the value of the rotation speed to be managed. Output to the selection unit 35.

励磁周期カウンタ部33は、指令パルスCWP及びCCWPとは無関係な一定の単位励磁周期Tを管理するとともに、単位励磁周期T毎に励磁切替指令を出力する。励磁周期カウンタ部33が管理する単位励磁周期Tは、後述する定電流制御においてPWMのタイミングと同期させるために、PWM定電流コントロール回路51にも出力される。   The excitation cycle counter unit 33 manages a constant unit excitation cycle T unrelated to the command pulses CWP and CCWP, and outputs an excitation switching command every unit excitation cycle T. The unit excitation period T managed by the excitation period counter unit 33 is also output to the PWM constant current control circuit 51 in order to synchronize with the timing of PWM in constant current control described later.

また、この励磁周期カウンタ部33は、単位励磁周期Tの整数倍で構成されるシーケンス周期STを管理するとともに、シーケンス周期STが計数される毎に、励磁シーケンスを電気角位置管理部31で管理されているアドレスの値に従って切り替える(又は維持する)シーケンス切替指令を出力する。例えば分解能が1/40に設定されるとともに単位励磁周期Tが13.12μsに設定されている場合には、13.12毎に励磁切替指令が出力されるとともに、低速領域及び中速領域では524.8μs(13.12μs×40)毎にシーケンス切替指令が出力される。   Further, the excitation cycle counter unit 33 manages a sequence cycle ST configured by an integral multiple of a unit excitation cycle T, and controls the excitation sequence by the electrical angle position management unit 31 every time the sequence cycle ST is counted. It outputs a sequence switching command to switch (or maintain) according to the value of the address being processed. For example, when the resolution is set to 1/40 and the unit excitation cycle T is set to 13.12 μs, an excitation switching command is output every 13.12, and 524 in the low speed region and the medium speed region. A sequence switching command is output every 8 μs (13.12 μs × 40).

励磁パターン記憶部34には、図7及び図8に示すような低速用励磁シーケンス、図10〜図12に示すような中速用励磁シーケンス、及び図14〜図16に示すような複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群などが記憶されている。   The excitation pattern storage unit 34 includes a low speed excitation sequence as shown in FIGS. 7 and 8, a medium speed excitation sequence as shown in FIGS. 10 to 12, and a plurality of high speed as shown in FIGS. 14 to 16. A high-speed sequence group having an excitation sequence is stored.

この場合、低速用励磁シーケンスは、ステッピングモータ1の回転速度が、予め設定した所定の第1回転速度未満となる低速領域において、ステッピングモータ1をマイクロステップ駆動させるように、フルステップ位置及びマイクロステップ位置の各ステップ位置で位置決めする励磁シーケンスである。ここで、本実施形態における第1回転速度は、例えば後述する電流飽和回転速度よりも小さい所定の回転速度(言い換えると、電流が飽和に至る前の所定の回転速度)として、1.5rps(90rpm)に設定されており、この第1回転速度は、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ1において中速領域との境界となる中速判定速度となる。   In this case, the low speed excitation sequence includes the full step position and the micro step such that the stepping motor 1 is microstep driven in the low speed region where the rotational speed of the stepping motor 1 is less than a predetermined first rotational speed set in advance. It is an excitation sequence positioned by each step position of a position. Here, the first rotation speed in the present embodiment is, for example, 1.5 rps (90 rpm) as a predetermined rotation speed smaller than a current saturation rotation speed described later (in other words, a predetermined rotation speed before the current reaches saturation). The first rotational speed is a medium speed determination speed at which the stepper motor 1 with a rated current of 1.4 A / phase is at the boundary with the medium speed region.

例えば本実施形態(分解能が1/40の場合)の励磁パターン記憶部34には、ステッピングモータ1をマイクロステップ駆動させるために、「000」〜「399」のアドレスに対応する400種類の低速用励磁シーケンスが設定されて記憶される。   For example, in the excitation pattern storage unit 34 of the present embodiment (when resolution is 1/40), in order to microstep drive the stepping motor 1, 400 types of low speed corresponding to addresses "000" to "399" The excitation sequence is set and stored.

また、各低速用励磁シーケンスは、各アドレスが対応する電気角位置にモータ回転子を位置決めする複数の励磁パターンを有する。特に本実施形態の場合、それぞれの低速用励磁シーケンスは、励磁周期カウンタ部33から出力される励磁切替指令により、単位励磁周期T毎に切り替えられる40回分の励磁パターンを有する。   In addition, each low-speed excitation sequence has a plurality of excitation patterns for positioning the motor rotor at an electrical angle position corresponding to each address. In particular, in the case of the present embodiment, each low-speed excitation sequence has an excitation pattern for 40 times that is switched for each unit excitation cycle T by the excitation switching command output from the excitation cycle counter unit 33.

この場合、フルステップ位置のアドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、合成による4相励磁を実現するために、2つの2相励磁の励磁パターンの組み合わせにより形成される。   In this case, the low-speed excitation sequence corresponding to the address of the full step position is formed by a combination of two two-phase excitation excitation patterns in order to realize four-phase excitation by combination.

例えば図3及び図7に示したように、フルステップ位置のアドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスは、20回分の励磁パターンBCと20回分の励磁パターンADとを組み合わせて設定される(すなわち、組み合わせ励磁パターンBC−AD)。   For example, as shown in FIG. 3 and FIG. 7, the low-speed excitation sequence corresponding to the address “000” of the full step position is set by combining 20 excitation patterns BC and 20 excitation patterns AD ( That is, the combination excitation pattern BC-AD).

この場合、励磁パターンBCによるトルクベクトル(すなわち、VB+VC)の向きと、励磁パターンADによるトルクベクトル(すなわち、VA+VD)の向きとは同じ向きになる(図2を参考)。また、励磁パターンBCによる合成されたトルクベクトルの大きさは、励磁パターンADによる合成されたトルクベクトルよりも大きくなる。そして、このアドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスは、これらの2つの励磁パターンBCと励磁パターンADが交互に繰り返されることによって、合成による4相励磁ABCDを実現する。   In this case, the direction of the torque vector (that is, VB + VC) by the excitation pattern BC and the direction of the torque vector (that is, VA + VD) by the excitation pattern AD are the same (see FIG. 2). Further, the magnitude of the torque vector synthesized by the excitation pattern BC is larger than the torque vector synthesized by the excitation pattern AD. Then, the low-speed excitation sequence corresponding to the address "000" realizes the four-phase excitation ABCD by combination by alternately repeating these two excitation patterns BC and excitation patterns AD.

また、次のフルステップ位置のアドレス「040」に対応する低速用励磁シーケンスは、20回分の励磁パターンCDと20回分の励磁パターンBEとを組み合わせて設定され、これらの2つの2相励磁パターンCD及び2相励磁パターンBEが交互に繰り返されることによって、合成による4相励磁BCDEを実現する。以降同様に、フルステップ位置の各アドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、合成による4相励磁を実現する2つの2相励磁パターンをそれぞれ20回ずつ有する。   In addition, the low-speed excitation sequence corresponding to the address “040” of the next full step position is set by combining 20 excitation patterns CD and 20 excitation patterns BE, and these two two-phase excitation patterns CD By alternately repeating the two-phase excitation pattern BE, a four-phase excitation BCDE by combination is realized. Similarly, the low-speed excitation sequence corresponding to each address of the full step position has two two-phase excitation patterns 20 times each for realizing four-phase excitation by combination.

一方、フルステップ位置のアドレス間に設定されるマイクロステップ位置のアドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、1つのフルステップ位置における2つの2相励磁パターンを組み合わせた第1の組み合わせ励磁パターンと、その次のフルステップ位置における2つの2相励磁パターンを組み合わせた第2の組み合わせ励磁パターンとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて形成される。   On the other hand, the low-speed excitation sequence corresponding to the address of the microstep position set between the addresses of the full step position is a first combined excitation pattern combining two two-phase excitation patterns at one full step position and It is formed by combining a second combined excitation pattern in which two two-phase excitation patterns are combined at the next full step position with a ratio according to the step position.

例えば図3及び図7に示したように、アドレス「000」と「040」の間に設定されるそれぞれのマイクロステップ位置のアドレス「001」〜「039」に対応する各低速用励磁シーケンスは、当該フルステップ位置の4相励磁ABCDを実現する2つの2相励磁パターンを組み合わせた第1の組み合わせ励磁パターンBC−ADと、次のフルステップ位置の4相励磁BCDEを実現する2つの2相励磁パターンを組み合わせた第2の組み合わせ励磁パターンCD−BEとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて設定されている。   For example, as shown in FIGS. 3 and 7, the low-speed excitation sequences corresponding to the addresses "001" to "039" of the microstep positions set between the addresses "000" and "040" are A first combined excitation pattern BC-AD combining two two-phase excitation patterns that realize four-phase excitation ABCD at the full step position, and two two-phase excitation that realize four-phase excitation BCDE at the next full step position The second combined excitation pattern CD-BE in which the patterns are combined is combined and set at a ratio according to the step position.

この場合、アドレスの数値が大きくなるほど、第1の組み合わせ励磁パターンBC−ADの回数を漸減させるとともに、第2の組み合わせ励磁パターンCD−BEの回数を漸増させることによって、それぞれのマイクロステップ位置の各低速用励磁シーケンスが設定されている。   In this case, as the numerical value of the address increases, the number of times of the first combined excitation pattern BC-AD is gradually decreased, and the number of times of the second combined excitation pattern CD-BE is gradually increased. The low speed excitation sequence is set.

なお、アドレス「041」以降も同様に、第1の組み合わせ励磁パターンと第2の組み合わせ励磁パターンとを、所定の割合で組み合わせることによって、マイクロステップ位置の各アドレスに対応する低速用励磁シーケンスが設定されている。   In the same way, the low speed excitation sequence corresponding to each address of the microstep position is set by combining the first combined excitation pattern and the second combined excitation pattern at a predetermined ratio, similarly to the address "041" and thereafter. It is done.

なお、本発明における低速用励磁シーケンスは、上述のような1/40の分解能を有するマイクロステップ駆動を行うものに限定されるものではなく、1/40よりも大きい分解能又は小さい分解能を有するマイクロステップ駆動を行うように設定されても良く、或いは、低速領域でマイクロステップ駆動を行わず、フルステップ駆動又はハーフステップ駆動を行うように設定されても良い。   The low-speed excitation sequence in the present invention is not limited to the micro-step drive having the resolution of 1/40 as described above, and a micro-step having a resolution greater than or smaller than 1/40. It may be set to perform driving, or may be set to perform full step drive or half step drive without performing micro step drive in a low speed region.

また、本実施形態の駆動装置10には、第1回転速度(中速判定速度)として、上述したように1.5rps(90rpm)が設定されているが、これとは別に、1.0rps(60rpm)の値も予備的に設定されており、1.5rpsと1.0rpsとがスイッチによって切り替えることができるようになっている。この1.0rpsの設定は、1.4A/相のインダクタンスが非常に大きいモータを使う場合の予備的な設定であり、通常は1.5rpsに設定されている。   Further, as described above, 1.5 rps (90 rpm) is set as the first rotation speed (medium speed determination speed) in the drive device 10 of the present embodiment, but 1.0 rps (90 rps) is separately set. The value of 60 rpm) is also preliminarily set, and 1.5 rps and 1.0 rps can be switched by a switch. The setting of 1.0 rps is a preliminary setting when using a motor with a very large inductance of 1.4 A / phase, and is usually set to 1.5 rps.

更に本発明では、上述のように中速判定速度として所定の速度が設定される代わりに、例えば、後述するようなPWM定電流コントロール回路51で生成するノコギリ波と基準電流及び検出電流間の誤差信号との比較に基づいて、ステッピングモータの回転速度が中速領域になったことを判断する中速判定部を、励磁パターン出力部30に設けておくことも可能である。この中速判定部における具体的な処理については後述する。   Furthermore, in the present invention, instead of setting the predetermined speed as the medium speed judgment speed as described above, for example, an error between the sawtooth wave generated by the PWM constant current control circuit 51 as described later and the reference current and detection current It is also possible to provide the excitation pattern output unit 30 with a medium speed determination unit that determines that the rotation speed of the stepping motor has become a medium speed region based on comparison with a signal. Specific processing in the medium speed determination unit will be described later.

本実施形態の励磁パターン記憶部34に記憶される中速用励磁シーケンスは、ステッピングモータ1の回転速度が、上述した第1回転速度(中速判定速度)以上で、所定の第2回転速度未満となる中速領域において、ステッピングモータ1をマイクロステップ駆動ではなく、フルステップ駆動させるように位置決めする励磁シーケンスである。この場合、第2回転速度は、例えば後述する電流飽和回転速度よりも大きくなる5.65rps(339rpm)に設定され、この第2回転速度は、高速領域との境界となる高速判定速度となる。   In the excitation sequence for medium speed stored in the excitation pattern storage unit 34 of the present embodiment, the rotational speed of the stepping motor 1 is equal to or higher than the above-described first rotational speed (medium speed determination speed) and less than a predetermined second rotational speed. In the middle speed region, the stepping motor 1 is not microstep driving, but is an excitation sequence for positioning so as to be full step driving. In this case, the second rotation speed is set, for example, to 5.65 rps (339 rpm) which is higher than a current saturation rotation speed described later, and the second rotation speed is a high speed determination speed that is a boundary with the high speed region.

例えば図3〜図6及び図10等に示したように、本実施形態の励磁パターン記憶部34には10種類の中速用励磁シーケンスが記憶されており、それぞれの中速用励磁シーケンスは、単位励磁周期Tが40サイクルする40回分の励磁パターンを有する。   For example, as shown in FIG. 3 to FIG. 6 and FIG. 10, 10 types of medium speed excitation sequences are stored in the excitation pattern storage unit 34 of the present embodiment. It has an excitation pattern for 40 times in which a unit excitation cycle T is 40 cycles.

また、各中速用励磁シーケンスは、4つの相を同時に励磁することにより、それぞれのフルステップ位置に対応する単一の4相励磁を実現する4相励磁パターンのみを有する。例えば本実施形態において、指令パルスCWPの入力時(CW方向)において1つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「000」〜「039」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相A、励磁相B、励磁相C、及び励磁相Dの4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDのみを40回分有する。この4相励磁パターンABCDの励磁により、VA+VB+VC+VDのトルクベクトルが生成される。   In addition, each medium-speed excitation sequence has only a four-phase excitation pattern that realizes single four-phase excitation corresponding to each full step position by simultaneously exciting four phases. For example, in the present embodiment, the medium-speed excitation sequence corresponding to the addresses “000” to “039” positioned at one full step position when the command pulse CWP is input (CW direction) includes an excitation phase A and an excitation phase B , The excitation phase C, and the excitation phase D have only 40 phases of four phase excitation patterns ABCD in which four phases are simultaneously excited. By excitation of this four-phase excitation pattern ABCD, a torque vector of VA + VB + VC + VD is generated.

また、指令パルスCWPの入力時(CW方向)において次のフルステップ位置に位置決めするアドレス「040」〜「079」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相B、励磁相C、励磁相D、及び励磁相Eの4相が同時に励磁される4相励磁パターンBCDEのみを40回分有する。以降同様に、各フルステップ位置に位置決めする複数(40個)のアドレスに対応する中速用励磁シーケンスは、フルステップ位置に位置決めするために4相が同時に励磁される4相励磁パターンのみを40回分有する。   The medium-speed excitation sequence corresponding to the addresses “040” to “079” positioned at the next full step position when the command pulse CWP is input (CW direction) is: excitation phase B, excitation phase C, excitation phase D And 40 phases of four phase excitation patterns BCDE in which four phases of the excitation phase E are simultaneously excited. Similarly, the medium-speed excitation sequence corresponding to a plurality of (40) addresses positioned at each full step position is 40 for only the four phase excitation pattern in which four phases are simultaneously excited to position at the full step position. Have a batch.

一方、指令パルスCCWPの入力時(CCW方向)においては、1つのフルステップ位置に位置決めするアドレスの数値が指令パルスCWPの入力時(CCW方向)とは異なり、例えば図5に示したように、1つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「001」〜「040」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相B、励磁相C、励磁相D、及び励磁相Eの4相が同時に励磁される4相励磁パターンBCDEのみを40回分有する。   On the other hand, when command pulse CCWP is input (CCW direction), the numerical value of the address positioned at one full step position is different from that when command pulse CWP is input (CCW direction), for example, as shown in FIG. In the medium-speed excitation sequence corresponding to addresses "001" to "040" positioned at one full step position, four phases of excitation phase B, excitation phase C, excitation phase D and excitation phase E are excited simultaneously It has 40 cycles of only the 4-phase excitation pattern BCDE.

更に、本実施形態の励磁パターン記憶部34には、ステッピングモータ1のインダクタンスに基づくモータ特性に対応した複数の高速シーケンス群が予め記憶されている。また、それぞれの高速シーケンス群は、ステッピングモータ1の回転速度が上述した第2回転速度以上となる高速領域において、所定の回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する。   Furthermore, in the excitation pattern storage unit 34 of the present embodiment, a plurality of high speed sequence groups corresponding to motor characteristics based on the inductance of the stepping motor 1 are stored in advance. Further, each high-speed sequence group has a plurality of high-speed excitation sequences corresponding to a predetermined rotation speed range in a high-speed region in which the rotation speed of the stepping motor 1 is equal to or higher than the second rotation speed described above.

特に本実施形態において、励磁パターン記憶部34には、図13に示したように、1つの定格電流に対して3種類の高速シーケンス群が予め設定されており、例えば、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ1用として、大インダクタンスタイプの高速シーケンス群、中インダクタンスタイプの高速シーケンス群、及び小インダクタンスタイプの高速シーケンス群が設定されている。   Particularly, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, three types of high-speed sequence groups are set in advance for one rated current in the excitation pattern storage unit 34. For example, the rated current is 1.4A. For the / phase stepping motor 1, a high inductance type high speed sequence group, a medium inductance type high speed sequence group, and a small inductance type high speed sequence group are set.

この場合、大インダクタンスタイプの高速シーケンス群は、後述するように電流飽和判定部37にて励磁電流が中速領域で飽和したことを判定した時点の回転速度(電流飽和回転速度:略して飽和MRPS)が、所定の第1設定値(2rps)より小さいときに、励磁パターン選択部35で選択される高速シーケンス群である。   In this case, in the high inductance type high speed sequence group, as described later, the rotation speed at the time when it is determined by the current saturation determination unit 37 that the excitation current is saturated in the middle speed region ) Is a high-speed sequence group selected by the excitation pattern selection unit 35 when it is smaller than a predetermined first set value (2 rps).

また、中インダクタンスタイプの高速シーケンス群は、電流飽和回転速度が、前記第1設定値(2rps)以上で所定の第2設定値(3.5rps)より小さいときに励磁パターン選択部35で選択される高速シーケンス群であり、小インダクタンスタイプの高速シーケンス群は、電流飽和回転速度が前記第2設定値(3.5rps)以上のときに励磁パターン選択部35で選択される高速シーケンス群である。   The medium inductance type high-speed sequence group is selected by the excitation pattern selection unit 35 when the current saturation rotational speed is greater than or equal to the first set value (2 rps) and smaller than a predetermined second set value (3.5 rps). The high-speed sequence group of the small inductance type is a high-speed sequence group selected by the excitation pattern selection unit 35 when the current saturation rotation speed is equal to or higher than the second set value (3.5 rps).

また同様に、定格電流が2.4A/相のステッピングモータ1用や、2.8A/相のステッピングモータ1用として、それぞれ、大インダクタンスタイプの高速シーケンス群、中インダクタンスタイプの高速シーケンス群、及び、小インダクタンスタイプの高速シーケンス群の3種類の高速シーケンス群がそれぞれ設定されている。なお、本実施形態では、1つの定格電流に対して3種類の高速シーケンス群が設定されているが、本発明では、1つの定格電流に対して2種類の高速シーケンス群が設定されていても良いし、4種類以上の高速シーケンス群が設定されていても良い。   Similarly, for the stepping motor 1 with a rated current of 2.4 A / phase and for the stepping motor 1 with a 2.8 A / phase, respectively, a high inductance type high speed sequence group, a medium inductance type high speed sequence group, and And three types of high speed sequence groups of small inductance type high speed sequence groups are respectively set. In the present embodiment, three types of high-speed sequence groups are set for one rated current, but in the present invention, two types of high-speed sequence groups are set for one rated current. It is good and four or more types of high-speed sequence groups may be set.

また、大、中、小の各インダクタンスタイプの高速シーケンス群には、モータ回転速度管理部32で管理される回転速度の速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスが、各フルステップ位置に位置決めするアドレスに対応して設定されている。   Also, for large, medium, and small high-speed sequence groups of each inductance type, a plurality of high-speed excitation sequences corresponding to the speed range of the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 are positioned at each full step position It is set corresponding to the address to be

例えば定格電流が1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群には、指令パルスCWP入力時(CW方向)に1つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「000」〜「039」に対応する高速用励磁シーケンスとして、図14に示したような第1高速用励磁シーケンス11〜第6高速用励磁シーケンス16の6種類の励磁シーケンスが設定されている。   For example, in a small inductance type high-speed sequence group with a rated current of 1.4 A / phase, high speed corresponding to addresses "000" to "039" positioned at one full step position when command pulse CWP is input (CW direction) As the excitation sequence, six types of excitation sequences of a first high-speed excitation sequence 11 to a sixth high-speed excitation sequence 16 as shown in FIG. 14 are set.

具体的に説明すると、1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群における第1高速用励磁シーケンス11は、回転速度が5.65rps以上6.00rps未満の範囲のときに選択される励磁シーケンスである。また、第2高速用励磁シーケンス12〜第6高速用励磁シーケンス16は、それぞれ、回転速度が6.00rps以上7.63rps未満の範囲、7.63rps以上9.53rps未満の範囲、9.53rps以上10.17rps未満の範囲、10.17rps以上10.90rps未満の範囲、10.90rps以上の範囲のときに選択される高速用励磁シーケンスである。この場合、7.63rpsの回転速度を、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が遅れ始めやすくなる超高速判定速度として規定する。   Specifically, the first high-speed excitation sequence 11 in the high-speed sequence group of the small inductance type of 1.4 A / phase is an excitation sequence selected when the rotational speed is in the range of 5.65 rps to less than 6.00 rps. It is. In the second high speed excitation sequence 12 to the sixth high speed excitation sequence 16, the rotational speed is in the range of 6.00 rps or more and less than 7.63 rps, in the range of 7.63 rps or more and less than 9.53 rps, or more than 9.53 rps. It is an excitation sequence for high speed selected in the range of less than 10.17 rps, in the range of not less than 10.17 rps and less than 10.90 rps, and in the range of not less than 10.90 rps. In this case, the rotational speed of 7.63 rps is defined as an ultra-high-speed determination speed at which the rotation of the motor tends to be delayed with respect to the switching of the excitation by the input of the command pulse.

また、1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群におけるそれぞれの高速用励磁シーケンス11〜16は、1つのフルステップ位置に位置決めする2相励磁の励磁パターン(例えば2相励磁パターンBC)と、その他の多相励磁の励磁パターンとの組み合わせにより設定されている。この場合、1つのフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターン(2相励磁パターンBC)は、各高速用励磁シーケンス11〜16の最初の繰り返し回数(すなわち、「00」回)、又は、最初から数回分の繰り返し回数(例えば、「00」回〜「02」回)に設定されている。   The high-speed excitation sequences 11 to 16 in the high-speed sequence group of the small inductance type of 1.4 A / phase are two-phase excitation excitation patterns (for example, two-phase excitation patterns BC) positioned at one full step position. , And other combinations of excitation patterns of multiphase excitation. In this case, the two-phase excitation pattern (two-phase excitation pattern BC) to be positioned at one full step position is the first repetition number (that is, "00" times) of each high-speed excitation sequence 11-16 or The number of repetitions (eg, “00” times to “02” times) is set for several times.

また、このような2相励磁パターン(2相励磁パターンBC)と組み合わされるその他の多相励磁パターンとしては、図4に示したように、4相を同時に励磁してそのフルステップ位置に位置決めする4相励磁パターン(例えば4相励磁パターンABCD)、フルステップ位置間にあるハーフステップ位置に位置決めする3相励磁パターン(例えば3相励磁パターンBCD)、次のフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターン(例えば2相励磁パターンCD)、及び、4相を同時に励磁して次のフルステップ位置に位置決めする4相励磁パターン(例えば4相励磁パターンBCDE)の中の少なくとも1つの励磁パターンが、ステッピングモータ1の回転特性や回転速度、更にステッピングモータ1の使い方などに応じて組み合わされる。   Also, as another multi-phase excitation pattern combined with such a two-phase excitation pattern (two-phase excitation pattern BC), as shown in FIG. 4, four phases are simultaneously excited and positioned at their full step positions Four-phase excitation pattern (for example, four-phase excitation pattern ABCD), Three-phase excitation pattern for positioning at a half step position between full step positions (for example, three phase excitation pattern BCD), Two-phase excitation pattern for positioning at the next full step position At least one excitation pattern in (for example, two-phase excitation pattern CD) and four-phase excitation pattern (for example, four-phase excitation pattern BCDE) for exciting four phases simultaneously and positioning at the next full step position is a stepping motor Combined according to the rotational characteristics and rotational speed of .

これらのその他の多相励磁パターンを組み合わせることにより、後述するように、ステッピングモータ1に振動や脱調現象を生じさせ難くして、ステッピングモータ1を滑らかに回転させられることが可能となる。   By combining these other polyphase excitation patterns, as will be described later, it becomes possible to make the stepping motor 1 less susceptible to vibrations and out-of-step phenomena, and it becomes possible to smoothly rotate the stepping motor 1.

更に、各高速用励磁シーケンス11〜16に設定される励磁パターンの繰り返し回数(磁シーケンス全体の励磁長さ)は、上述した低速用励磁シーケンスや中速用励磁シーケンスで設定される繰り返し回数(40回)よりも少なくされており、しかも、回転速度範囲がより高速となる高速用励磁シーケンスになるほど、励磁パターンの繰り返し回数をより少なくしている。   Furthermore, the number of repetitions of the excitation pattern (excitation length of the entire magnetic sequence) set in each of the high-speed excitation sequences 11 to 16 is the number of repetitions set in the above-described low-speed excitation sequence or medium-speed excitation sequence (40 The number of repetitions of the excitation pattern is reduced as the high-speed excitation sequence is made smaller than the above and the rotational speed range becomes higher.

これにより、ステッピングモータ1を高速領域でステップ駆動させるときに、フルステップ位置の変更による高速用励磁シーケンスの切り替わり時(シーケンス更新時)に、高速用励磁シーケンス内で間引かれる励磁パターンの数を少なくできる。   Thereby, when the stepping motor 1 is step-driven in the high-speed region, the number of excitation patterns to be thinned out in the high-speed excitation sequence at the time of switching of the high-speed excitation sequence by changing the full step position (sequence update) It can be reduced.

より具体的に説明すると、本実施形態において、ステッピングモータ1をステップ駆動させるために励磁シーケンスの切り替え(更新)が行われるが、その励磁シーケンスを切り替えるタイミングは、後述するように、励磁パターン選択部35が励磁周期カウンタ部33からシーケンス切替指令を受けたときと、電気角位置管理部31で管理されているアドレスがフルステップ位置の数値に切り替わるときである。   More specifically, in the present embodiment, switching (updating) of the excitation sequence is performed to step drive the stepping motor 1, but the timing at which the excitation sequence is switched will be described later. When the sequence switching command 35 receives a sequence switching command from the excitation cycle counter unit 33, and when the address managed by the electrical angle position management unit 31 switches to the numerical value of the full step position.

特に高速領域では、指令パルスCWP又はCCWPの入力によるアドレスのカウントアップ又はカウントダウンが速いため、アドレスがフルステップ位置の数値に切り替わる間隔が、シーケンス切替指令を受ける間隔よりも短くなる。このため、高速領域では、実質的に、電気角位置管理部31で管理されているアドレスがフルステップ位置の数値に切り替わるタイミングで、励磁シーケンスの切り替えが行われる。   Particularly in the high-speed region, the count-up or count-down of the address by the input of the command pulse CWP or CCWP is fast, so the interval at which the address switches to the numerical value of the full step position becomes shorter than the interval receiving the sequence switching command. For this reason, in the high-speed region, switching of the excitation sequence is performed substantially at the timing when the address managed by the electrical angle position management unit 31 switches to the value of the full step position.

このような場合において、高速領域では高速用励磁シーケンスの切り替え間隔が短くなるため、例えば高速用励磁シーケンスにおける励磁パターンの繰り返し回数が40サイクルもある(高速用励磁シーケンスが40回の励磁パターンを有する)と、励磁パターンを40回も繰り返す前に、高速用励磁シーケンスが次のフルステップ位置の高速用励磁シーケンスに切り替えられてしまい、高速用励磁シーケンスの後側の回数に設定される励磁パターンが間引かれることになる(後側の励磁パターンが出力されないことになる)。   In such a case, since the switching interval of the high-speed excitation sequence becomes short in the high-speed region, for example, the number of repetitions of the excitation pattern in the high-speed excitation sequence is 40 cycles (the high-speed excitation sequence has 40 excitation patterns) And before repeating the excitation pattern 40 times, the high speed excitation sequence is switched to the next full step position high speed excitation sequence, and the excitation pattern set to the number of times behind the high speed excitation sequence is It will be thinned out (the excitation pattern on the rear side will not be output).

これに対して、上述のように各高速用励磁シーケンスにおける励磁パターンの繰り返し回数を40サイクルよりも少なくし、且つ、回転速度範囲がより高速となる高速用励磁シーケンスになるほど、励磁パターンの繰り返し回数をより少なくすることにより、高速用励磁シーケンス内で間引かれる励磁パターンの数を少なくし、高速用励磁シーケンスに従ったフルステップ駆動を安定して行い易くすることができる。   On the other hand, as described above, the number of repetitions of the excitation pattern in each high-speed excitation sequence is less than 40 cycles, and the number of repetitions of the excitation pattern is increased as the high-speed excitation sequence becomes faster. Can be reduced, and the number of excitation patterns to be thinned out in the high-speed excitation sequence can be reduced, and full step driving according to the high-speed excitation sequence can be stably performed.

ここで、図14に示した1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群における第1高速用励磁シーケンス11〜第6高速用励磁シーケンス16を具体的に見てみると、指令パルスCWP入力時(CW方向)におけるアドレス「000」〜「039」に対応する第1高速用励磁シーケンス11は、「00」回〜「02」回のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「03」回〜「26」回のサイクルに設定され、4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDとを有し、合計の繰り返し回数が27回分の励磁パターンから形成されている。   Here, specifically looking at the first high-speed excitation sequence 11 to the sixth high-speed excitation sequence 16 in the 1.4 A / phase small inductance type high-speed sequence group shown in FIG. The first high-speed excitation sequence 11 corresponding to the addresses "000" to "039" in the time (CW direction) has a two-phase excitation pattern BC set to a cycle of "00" times to "02" times; A four-phase excitation pattern ABCD is set in which “4 times to 26 times” cycles are set, and four phases are excited at the same time, and the total number of repetitions is formed from 27 excitation patterns.

このように第1高速用励磁シーケンス11が、コイル全体の合成インピーダンスが4相励磁パターンABCDよりも低い2相励磁パターンBCを有することにより、後述するように、高速領域では電流が飽和する4相励磁の励磁パターンよりもステッピングモータ1に電流を流れ易くすることができる。それにより、電流飽和に伴う合成トルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が5.65rps以上の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となる。   As described above, the first high-speed excitation sequence 11 has a two-phase excitation pattern BC in which the combined impedance of the entire coil is lower than the four-phase excitation pattern ABCD, thereby saturating the current in the high speed region as described later. The current can be made easier to flow through the stepping motor 1 than the excitation pattern of the excitation. As a result, it is possible to effectively extend the torque in a high-speed range where the rotational speed is 5.65 rps or more by suppressing the decrease rate of the combined torque accompanying the current saturation to a small value.

また、第1高速用励磁シーケンス11が、2相励磁パターンBCだけでなく、4相励磁パターンABCDを後段側に有することにより、例えば高速用励磁シーケンスが、フルステップ位置のアドレス変更により切り換わるとき(更新されるとき)に緩和的な作用を発揮し、ステッピングモータ1の振動を生じ難くできるとともに、脱調現象を効果的に防止することができる。   In addition, when the first high-speed excitation sequence 11 includes not only the two-phase excitation pattern BC but also the four-phase excitation pattern ABCD at the subsequent stage, for example, when the high-speed excitation sequence is switched due to the address change of the full step position. While being able to exert a palliative action (when updated), it is possible to make it difficult for the stepping motor 1 to vibrate, it is possible to effectively prevent the step-out phenomenon.

また図14に示したように、回転速度が6.00rps以上7.63rps未満の範囲で選択される第2高速用励磁シーケンス12は、「00」回〜「02」回のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「03」回〜「20」回のサイクルに設定され、4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDとを有する。   Further, as shown in FIG. 14, the second high-speed excitation sequence 12 selected in the range of the rotational speed of 6.00 rps to less than 7.63 rps is set to “00” to “02” cycles. It has a two-phase excitation pattern BC and a four-phase excitation pattern ABCD which is set to “03” to “20” cycles and in which four phases are excited simultaneously.

すなわち、この第2高速用励磁シーケンス12は、合計の繰り返し回数が21回分の励磁パターンから形成されており、第1高速用励磁シーケンス11よりも励磁パターンの繰り返し回数を減少させている。この第2高速用励磁シーケンス12も、第1高速用励磁シーケンス11と同様に、電流飽和に伴う合成トルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が6.00rps以上の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となる。   That is, in the second high-speed excitation sequence 12, the total number of repetitions is formed from 21 excitation patterns, and the number of repetitions of the excitation pattern is smaller than that of the first high-speed excitation sequence 11. In the second high speed excitation sequence 12 as well as the first high speed excitation sequence 11, the reduction ratio of the combined torque accompanying the current saturation is suppressed small, and the torque in the high speed region of 6.00 rps or more is effective. It is possible to stretch

回転速度が7.63rps(超高速判定速度)以上9.53rps未満の範囲で選択される第3高速用励磁シーケンス13は、「00」回のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「01」回〜「16」回のサイクルに設定され、4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDと、「17」回〜「19」回のサイクルに設定され、次のフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターンCDとを有し、合計の繰り返し回数が20回分の励磁パターンから形成されている。   The third high-speed excitation sequence 13 selected in the rotational speed range of at least 7.63 rps (super high-speed determination speed) and less than 9.53 rps is a two-phase excitation pattern BC set to "00" cycles; A 4-phase excitation pattern ABCD is set to 01 "times to" 16 "cycles, and 4 phases are excited simultaneously, and it is set to" 17 "times to" 19 "cycles and positioned to the next full step position And the total number of repetitions is formed of 20 excitation patterns.

これにより、回転速度が7.63rps以上の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となる。また、次のフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターンCDを有することによって、超高速判定速度(7.63rps)以上の高速領域において、モータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。   As a result, it is possible to effectively extend the torque in a high speed region where the rotational speed is 7.63 rps or more. In addition, by having the two-phase excitation pattern CD positioned at the next full step position, the motor can be easily rotated to the next full step position in a high speed region higher than the ultra high speed judgment speed (7.63 rps). It can be effectively prevented that the rotation of the motor can not follow the switching of the excitation due to the input of.

回転速度が9.53rps以上10.17rps未満の範囲で選択される第4高速用励磁シーケンス14、及び、回転速度が10.17rps以上10.90rps未満の範囲で選択される第5高速用励磁シーケンス15は、2相励磁パターンBC、4相励磁パターンABCD、及び2相励磁パターンCDを図14に示した割合で有するため、第3高速用励磁シーケンス13と同様に、それぞれの範囲の高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となるとともに、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。   The fourth high-speed excitation sequence 14 selected in the range of rotational speed 9.53 rps to less than 10.17 rps, and the fifth high-speed excitation sequence selected in the range of rotational speed 10.17 rps to less than 10.90 rps 15 has the two-phase excitation pattern BC, the four-phase excitation pattern ABCD, and the two-phase excitation pattern CD in the proportions shown in FIG. It is possible to effectively extend the torque of (1) and to effectively prevent the rotation of the motor from being unable to follow the switching of the excitation by the input of the command pulse.

回転速度が10.90rps以上の範囲で選択される第6高速用励磁シーケンス16は、「00」回〜「02」回のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「03」回〜「04」回のサイクルに設定され、ハーフステップ位置に位置決めする3相励磁パターンBCDと、「05」回〜「13」回のサイクルに設定され、4相を同時に励磁して次のフルステップ位置に位置決めする4相励磁パターンBCDEとを有し、合計の繰り返し回数が14回分の励磁パターンから形成されている。   The sixth high-speed excitation sequence 16 selected in the rotational speed range of 10.90 rps or more includes a two-phase excitation pattern BC set to a cycle of "00" times to "02" times, and "03" times to " Three-phase excitation pattern BCD, which is set to the cycle of 04 "times and is positioned at the half step position, and cycle of" 05 "times to" 13 "times, simultaneously excites the four phases to the next full step position A four-phase excitation pattern BCDE for positioning is provided, and the total number of repetitions is formed of 14 excitation patterns.

このような高速領域で選択される第6高速用励磁シーケンス16は、その高速領域でのトルクを効果的に伸ばすことが可能となるとともに、指令パルスの入力に対してモータの回転が遅れないように、モータを次のフルステップ位置までより一層回転させ易くすることができる。   The sixth high-speed excitation sequence 16 selected in such a high-speed range can effectively extend the torque in the high-speed range, and the rotation of the motor does not lag behind the input of the command pulse. The motor can be made easier to rotate to the next full step position.

本実施形態の励磁パターン出力部30における励磁パターン選択部35は、上述した励磁パターン記憶部34に記憶されている複数の励磁シーケンスの中から、モータ回転速度管理部32で管理される回転速度と、電気角位置管理部31で管理されるアドレス(電気角位置)とに基づいて、適切な1つの励磁シーケンスを選択し、その選択した励磁シーケンスに従って、励磁パターンを出力段であるスイッチング部40に単位励磁周期T毎に出力する。   The excitation pattern selection unit 35 in the excitation pattern output unit 30 according to the present embodiment has a rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 among the plurality of excitation sequences stored in the excitation pattern storage unit 34 described above. According to the address (electrical angle position) managed by the electrical angle position management unit 31, an appropriate excitation sequence is selected, and the excitation pattern is output to the switching unit 40 as an output stage according to the selected excitation sequence. It is outputted every unit excitation cycle T.

本実施形態の励磁パターン出力部30における励磁/非励磁処理部36は、モータ電流制御部50のPWM定電流コントロール回路51からの信号に従って、励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより、励磁コイル1a〜1eに流れる電流を一定に制御する出力段チョッパ型の電流制御を行う。   The excitation / non-excitation processing unit 36 in the excitation pattern output unit 30 according to the present embodiment switches the excitation state and the non-excitation state according to the signal from the PWM constant current control circuit 51 of the motor current control unit 50. The output stage chopper type current control is performed to control the current flowing in 1a to 1e constant.

ここで、モータ電流制御部50と励磁/非励磁処理部36による出力段チョッパ型の定電流制御について、図1及び図8等を参照しながら説明する。
本実施形態のモータ電流制御部50は、励磁コイル1a〜1eを励磁する電力を供給する電源PS1と、電源PS1の電圧を平滑化するコンデンサC1と、定電流駆動を行うために励磁コイル1a〜1eに流れている電流を検出する電流検出抵抗R1と、励磁コイル1a〜1eのインピーダンスに応じて励磁コイル1a〜1eに対する励磁出力の時間を調節するPWM定電流コントロール回路51とを有しており、出力段チョッパ型の定電流制御を行う従来の一般的なモータ電流制御部と同様に構成されている。
Here, constant current control of the output stage chopper type by the motor current control unit 50 and the excitation / non-excitation processing unit 36 will be described with reference to FIGS. 1 and 8 and the like.
The motor current control unit 50 of the present embodiment includes a power supply PS1 for supplying power for exciting the excitation coils 1a to 1e, a capacitor C1 for smoothing the voltage of the power supply PS1, and excitation coils 1a to 1e for performing constant current driving. It has a current detection resistor R1 that detects the current flowing to 1e, and a PWM constant current control circuit 51 that adjusts the time of excitation output to the excitation coils 1a to 1e according to the impedance of the excitation coils 1a to 1e. The configuration is the same as a conventional general motor current control unit that performs constant current control of the output stage chopper type.

ここで、例えば図8に示すように、励磁パターン出力部30の励磁パターン選択部35が、励磁周期カウンタ部33から励磁切替指令が出力される毎(単位励磁周期T毎)に、例えば、2相励磁パターンBC、2相励磁パターンAD、2相励磁パターンBC、2相励磁パターンAD、・・・というように所定の励磁シーケンスに従った励磁パターンを出力する場合を例にして、定電流制御について説明する。   Here, for example, as shown in FIG. 8, every time the excitation pattern selection unit 35 of the excitation pattern output unit 30 outputs an excitation switching command from the excitation cycle counter unit 33 (every unit excitation cycle T), for example, 2 Constant current control, taking as an example the case of outputting an excitation pattern according to a predetermined excitation sequence, such as phase excitation pattern BC, two phase excitation pattern AD, two phase excitation pattern BC, two phase excitation pattern AD,. Will be explained.

このとき、単位励磁周期Tの情報は、モータ電流制御部50のPWM定電流コントロール回路51にも出力され、単位励磁周期T毎に略三角形状の複数の振動を有するノコギリ波を生成する。また同時に、PWM定電流コントロール回路51は、一定の励磁電流を得るために、基準電流値と図1の電流検出抵抗R1の両端に発生する検出電流との誤差信号を生成し、誤差信号のレベルと上述のノコギリ波のレベルとを比較する。そして、誤差信号≧ノコギリ波の関係が成立する場合には、励磁/非励磁処理部36で励磁出力を励磁状態にして、励磁コイルに所定の電流を流す(励磁コイルを励磁する)。   At this time, the information of the unit excitation cycle T is also output to the PWM constant current control circuit 51 of the motor current control unit 50, and generates a sawtooth wave having a plurality of substantially triangular vibrations for each unit excitation cycle T. At the same time, the PWM constant current control circuit 51 generates an error signal between the reference current value and the detection current generated at both ends of the current detection resistor R1 of FIG. 1 in order to obtain a constant excitation current. And the above-mentioned sawtooth level. Then, when the relationship of error signal ノ sawtooth wave is satisfied, the excitation output is made to be in the excitation state by the excitation / non-excitation processing unit 36, and a predetermined current is supplied to the excitation coil (the excitation coil is excited).

また、誤差信号<ノコギリ波の関係が成立する場合には、PWM定電流コントロール回路51から信号を出力して、励磁/非励磁処理部36で励磁出力を非励磁状態する。特に、この非励磁状態のときには、励磁コイル1a〜1eの端子をハイインピーダンス状態にならないように、図9の(a)及び(b)に示したように、全ての端子を正極に接続する(以下、この状態を「ポジティブOFF」と言う)か、或いは、全ての端子を負極に接続する(以下、この状態を「ネガティブOFF」と言う)。このような「ポジティブOFF」や「ネガティブOFF」を行うことにより、励磁出力を切り換える際の電流のオーバーシュートを減少させ、ダンピング特性を向上させることが可能となり、振動の低減や騒音の低減を図ることができる。   If the relationship of error signal <sawtooth wave is satisfied, the PWM constant current control circuit 51 outputs a signal, and the excitation / non-excitation processing unit 36 causes the excitation output to be in the non-excitation state. In particular, in this non-excitation state, all the terminals are connected to the positive electrode as shown in (a) and (b) of FIG. 9 so that the terminals of the exciting coils 1a to 1e are not in the high impedance state. Hereinafter, this state is referred to as “positive OFF” or all terminals are connected to the negative electrode (hereinafter, this state is referred to as “negative OFF”). By performing such "positive OFF" or "negative OFF", it is possible to reduce the overshoot of the current at the time of switching the excitation output, improve the damping characteristics, and reduce vibration and noise. be able to.

なお、本実施形態においては、励磁/非励磁処理部36によって励磁出力を非励磁状態にするときは、すべての非励磁状態で常に「ポジティブOFF」を選択しても良いし、常に「ネガティブOFF」を選択しても良い。或いは、非励磁状態のときに、「ポジティブOFF」と「ネガティブOFF」とを規則的に(例えば交互に)切り替えても良いし、「ポジティブOFF」と「ネガティブOFF」とをランダムに切り替えても良い。   In the present embodiment, when the excitation output is set to the non-excitation state by the excitation / non-excitation processing unit 36, "positive OFF" may be always selected in all the non-excitation states, or "negative OFF" "" May be selected. Alternatively, in the non-excitation state, "positive OFF" and "negative OFF" may be switched regularly (for example, alternately), or even if "positive OFF" and "negative OFF" are switched randomly. good.

このような出力段チョッパ型の定電流制御を行うことにより、例えば図8に示すように、回転速度が遅いために電流検出抵抗R1を流れる電流が増加し易い場合には、誤差信号のレベルが下降するので、励磁出力の時間が短くなり、結果的に励磁コイル1a〜1eに流れる電流を減少させた制御を行うことができる。   For example, as shown in FIG. 8, when the current flowing through the current detection resistor R1 tends to increase due to the slow rotation speed, the level of the error signal is increased by performing such output stage chopper type constant current control. Since it descends, the time of the excitation output is shortened, and as a result, it is possible to perform control in which the current flowing to the excitation coils 1a to 1e is reduced.

一方、例えば回転速度が速くなることによって電流検出抵抗R1を流れる電流が減少する場合には(例えば図11を参照)、誤差信号のレベルが上昇するので、励磁出力の時間を長くすることができ、それにより、励磁コイル1a〜1eに流れる電流を増加させる制御を行うことができる。このように、本実施形態の駆動装置10では、単位励磁周期T毎の励磁出力と定電流制御の両方を簡単な回路構成で同時に行うことができる。   On the other hand, for example, when the current flowing through the current detection resistor R1 decreases due to the increase of the rotational speed (see, for example, FIG. 11), the level of the error signal rises, so the time of excitation output can be extended. Thereby, control can be performed to increase the current flowing through the exciting coils 1a to 1e. As described above, in the drive device 10 of the present embodiment, both excitation output and constant current control for each unit excitation cycle T can be simultaneously performed with a simple circuit configuration.

電流飽和判定部37は、例えば図12に示すように、1回の単位励磁周期T内で非励磁状態があるかないかを判定して、非励磁状態がない場合にフラグ1を立てる第1判定部と、フラグ1の状態を確認して、フラグ1が立った状態が3回の単位励磁周期Tで続いたらフラグ2を立てて電流が飽和したことを判定する第2判定部とを有する。   For example, as shown in FIG. 12, the current saturation determination unit 37 determines whether or not there is a non-excitation state within one unit excitation cycle T, and performs a first determination to set the flag 1 when there is no non-excitation state. And a second determination unit that determines that the current is saturated by setting the flag 2 if the state in which the flag 1 is raised continues for three unit excitation cycles T.

例えば中速領域において4相励磁パターンで励磁コイル1a〜1eの励磁を行う場合、ステッピングモータ1の回転速度が速くなると、励磁コイルのインピーダンスが高くなる。このため、ステッピングモータ1の回転が、ある回転速度よりも速くなると、電流が所定の大きさまで立ち上がる前に励磁パターンが切り換えられてしまい、十分なトルクが得られなくなる。このように、電流が所定の大きさまで立ち上がる前に励磁パターンが切り換えられる状態が、電流が飽和した状態となる。なお、電流が飽和に達する回転速度は、そのステッピングモータのモータ特性毎に異なる。   For example, in the case of exciting the exciting coils 1a to 1e with a four-phase excitation pattern in the middle speed region, if the rotational speed of the stepping motor 1 becomes faster, the impedance of the exciting coil becomes higher. For this reason, when the rotation of the stepping motor 1 becomes faster than a certain rotation speed, the excitation pattern is switched before the current rises to a predetermined magnitude, and a sufficient torque can not be obtained. Thus, the state in which the excitation pattern is switched before the current rises to a predetermined magnitude is the state in which the current is saturated. The rotational speed at which the current reaches saturation differs depending on the motor characteristic of the stepping motor.

本実施形態の電流飽和判定部37では、電流が所定の大きさまで立ち上がる前に励磁パターンが切り換えられるか否かを、言い換えると、定電流制御において1回の単位励磁周期T内で非励磁状態があるかないかを第1判定部で判定する。この場合、第1判定部では、1回の単位励磁周期T内で非励磁状態があったときには第1判定部がフラグ1を倒した状態を維持し、1回の単位励磁周期T内で非励磁状態がなかった場合にはフラグ1を立てる処理を行う。また、例えばフラグ1が立った後に、1回の単位励磁周期T内で非励磁状態があったと判定された場合には、フラグ1を再び倒す処理を行う。   In the current saturation determination unit 37 of the present embodiment, whether or not the excitation pattern is switched before the current rises to a predetermined magnitude, in other words, the non-excitation state is within one unit excitation cycle T in constant current control. The first determination unit determines whether there is any. In this case, in the first determination unit, when there is a non-excitation state within one unit excitation cycle T, the first determination unit maintains the state in which the flag 1 is turned down, and non-excitation within one unit excitation cycle T. If there is no excitation state, the flag 1 is set. Also, for example, when it is determined that there is a non-excitation state within one unit excitation cycle T after the flag 1 is raised, processing is performed to turn the flag 1 down again.

更に、電流飽和判定部37の第2判定部では、第1判定部の処理によりフラグ1が立っているか倒れているかを判定し、フラグ1が立った状態が3回の単位励磁周期Tで維持されたときを、ステッピングモータ1に流れる電流が飽和して所定の大きさまで流れなくなる電流飽和状態に達した時点と判定し、フラグ2を立てる処理を行う。   Furthermore, the second determination unit of the current saturation determination unit 37 determines whether the flag 1 is set or not by the processing of the first determination unit, and the state in which the flag 1 is set is maintained at three unit excitation cycles T. It is determined that the current flowing to the stepping motor 1 has reached a current saturation state where the current flowing to the stepping motor 1 is saturated and stops flowing to a predetermined size, and the flag 2 is set.

また同時に、電流飽和判定部37では、フラグ2を立てたときに、その時点でモータ回転速度管理部32で管理されているステッピングモータ1の回転速度を検出して電流飽和回転速度としてメモリに記憶する。この電流飽和判定部37で検出された電流飽和回転速度は、上述したような励磁パターン記憶部34に記憶されている大、中、小の3種類のインダクタンスタイプの高速シーケンス群から、1つの高速シーケンス群を励磁パターン選択部35で選択するときに利用される。   At the same time, when the flag 2 is turned on, the current saturation determination unit 37 detects the rotation speed of the stepping motor 1 managed by the motor rotation speed management unit 32 at that time and stores it in the memory as the current saturation rotation speed. Do. The current saturation rotational speed detected by the current saturation determination unit 37 is one high-speed sequence group of three types of high, medium, and low inductance types stored in the excitation pattern storage unit 34 as described above. It is used when the sequence group is selected by the excitation pattern selection unit 35.

なお、上述したように中速判定速度として所定の速度が予め設定される代わりに、例えば励磁パターン出力部30に、ステッピングモータの回転速度が中速領域になったことを判断する中速判定部(図示省略)を備えることも可能であり、この場合、中速判定部は、励磁出力の励磁デューティー比(すなわち、「励磁出力時間/単位励磁周期T」で表される単位励磁周期T内における励磁出力時間(ON時間)の割合)が60%を超えるか否かを判定し、60%を超えた場合にフラグ1を立てる中速第1判定部と、フラグ1の状態を確認して、フラグ1が立った状態が3回の単位励磁周期Tで続いたらフラグ2を立てる中速第2判定部とを有する。   As described above, instead of setting a predetermined speed as the medium speed judgment speed in advance, for example, the medium speed judgment section which judges that the rotational speed of the stepping motor is in the middle speed region in the excitation pattern output unit 30. It is also possible to include (not shown), and in this case, the medium speed determination unit determines the excitation duty ratio of the excitation output (ie, within the unit excitation cycle T represented by “excitation output time / unit excitation cycle T”). Determine whether the ratio of the excitation output time (ON time) exceeds 60%, and check the state of the flag 1 and the medium speed first determination unit that sets the flag 1 when the ratio exceeds 60%. And a medium speed second determination unit that sets the flag 2 if the state in which the flag 1 is set up continues for three unit excitation cycles T.

そして、このような中速判定部では、中速第1判定部にて、ON時間を計測して励磁デューティー比が60%を超えていない場合にはフラグ1を倒した状態を維持し、励磁デューティー比が60%を超えた場合にはフラグ1を立てる処理を行う。また、例えばフラグ1が立った後に、励磁デューティー比が60%以下になったと判定された場合には、フラグ1を再び倒す処理を行う。更に、中速第2判定部にて、第1判定部の処理によりフラグ1が立っているか倒れているかを判定し、フラグ1が立った状態が3回の単位励磁周期Tで維持された場合を、ステッピングモータの回転速度が中速領域にあると判定してフラグ2を立てる処理を行うことによって、励磁パターン選択部35に中速領域の信号を出力することが可能である。   In such a medium speed judgment unit, the medium speed first judgment unit measures the ON time, and maintains the flag 1 turned down state when the excitation duty ratio does not exceed 60%. When the duty ratio exceeds 60%, the flag 1 is set. Also, for example, if it is determined that the excitation duty ratio has become 60% or less after the flag 1 is raised, processing is performed to turn the flag 1 down again. Furthermore, in the case where the medium speed second judgment unit judges whether the flag 1 is standing or falling by the processing of the first judgment unit, and the state where the flag 1 is held is maintained at three unit excitation cycles T. It is possible to output a signal of the medium speed region to the excitation pattern selection unit 35 by performing the process of setting the flag 2 by determining that the rotational speed of the stepping motor is in the medium speed region.

本実施形態のスイッチング部(出力段)40は、各相の励磁コイル1a〜1eとモータ電流制御部50の正極との導通又は遮断を制御するスイッチング素子(ハイサイドパワー素子)TR1,TR3,TR5,TR7,TR9と、各相の励磁コイル1a〜1eとモータ電流制御部50の負極との導通又は遮断を制御するスイッチング素子(ローサイドパワー素子)TR2,TR4,TR6,TR8,TR10と、励磁コイル1a〜1eが発した起電力をバイパスするダイオードD1〜D10と、励磁パターン出力部30から出力される励磁パターンに従って各スイッチング素子TR1〜TR10のON/OFFを切り替えるパワー素子駆動回路41と、ステッピングモータ1に接続される出力端子OUT1〜OUT5とを有しており、従来の一般的なスイッチング部(出力段)と同様に構成されている。   The switching unit (output stage) 40 of the present embodiment controls switching elements (high side power elements) TR1, TR3, TR5 for controlling conduction or interruption between the excitation coils 1a to 1e of each phase and the positive electrode of the motor current control unit 50. , TR7, TR9, switching elements (low side power elements) TR2, TR4, TR6, TR8, TR10 for controlling conduction or interruption between the excitation coils 1a to 1e of each phase and the negative electrode of the motor current control unit 50, excitation coils Diodes D1 to D10 for bypassing the electromotive force generated by 1a to 1e, power element drive circuit 41 for switching ON / OFF of switching elements TR1 to TR10 according to the excitation pattern output from excitation pattern output unit 30, and stepping motor Output terminals OUT1 to OUT5 connected to one General switching unit (output stage) have the same configuration.

次に、上述した本実施形態の駆動装置10を用いて、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ1をステップ駆動する方法について説明する。
励磁パターン出力部30に、指令パルスCWP又はCCWPが入力されると、電気角位置管理部31では、指令パルスCWPが入力される毎にアドレスをカウントアップし、指令パルスCCWPが入力される毎にアドレスをカウントダウンして、そのアドレスの数値を管理するとともに、そのアドレスの数値をモータ回転速度管理部32や励磁パターン選択部35に出力する。また、モータ回転速度管理部32では、単位時間当たりのパルス入力数からステッピングモータ1の回転速度を管理するとともに、その管理する回転速度の数値を励磁パターン選択部35に出力する。
Next, a method of stepping driving the stepping motor 1 with a rated current of 1.4 A / phase using the drive device 10 of the present embodiment described above will be described.
When the command pulse CWP or CCWP is input to the excitation pattern output unit 30, the electrical angle position management unit 31 counts up the address each time the command pulse CWP is input, and each time the command pulse CCWP is input. The address is counted down, the numerical value of the address is managed, and the numerical value of the address is output to the motor rotational speed management unit 32 or the excitation pattern selection unit 35. Further, the motor rotational speed management unit 32 manages the rotational speed of the stepping motor 1 from the number of pulse inputs per unit time, and outputs the numerical value of the managed rotational speed to the excitation pattern selection unit 35.

また、励磁パターン出力部30の励磁周期カウンタ部33は、指令パルスCWP及びCCWPとは無関係な一定の単位励磁周期Tを管理するとともに、単位励磁周期T毎に励磁切替指令を励磁パターン選択部35及びPWM定電流コントロール回路51に出力する。更に、励磁周期カウンタ部33は、一定のシーケンス周期ST(単位励磁周期Tの整数倍の周期)毎にシーケンス切替指令を励磁パターン選択部35に出力する。   Further, the excitation cycle counter section 33 of the excitation pattern output section 30 manages a constant unit excitation cycle T unrelated to the command pulses CWP and CCWP, and the excitation switching command is generated every excitation cycle T in the excitation pattern selection section 35 And the PWM constant current control circuit 51. Furthermore, the excitation cycle counter unit 33 outputs a sequence switching command to the excitation pattern selection unit 35 every fixed sequence cycle ST (a cycle that is an integral multiple of the unit excitation cycle T).

励磁パターン出力部30の励磁パターン選択部35では、励磁パターン記憶部34に記憶されている複数の励磁シーケンスの中から、モータ回転速度管理部32から出力される回転速度と、電気角位置管理部31から出力されるアドレスの数値とに基づいて、条件に合った励磁シーケンスを選択し、その選択した励磁シーケンスに従って、励磁パターンを単位励磁周期T毎に順番に出力する。   In the excitation pattern selection unit 35 of the excitation pattern output unit 30, among the plurality of excitation sequences stored in the excitation pattern storage unit 34, the rotational speed output from the motor rotational speed management unit 32, and the electrical angle position management unit An excitation sequence meeting the conditions is selected based on the address value output from 31 and the excitation pattern is sequentially output for each unit excitation cycle T according to the selected excitation sequence.

また同時に、励磁パターン出力部30の励磁/非励磁処理部36は、モータ電流制御部50のPWM定電流コントロール回路51からの信号に従って励磁状態と非励磁状態とを切り替えることにより定電流制御を行う。   At the same time, the excitation / non-excitation processing unit 36 of the excitation pattern output unit 30 performs constant current control by switching between the excitation state and the non-excitation state according to the signal from the PWM constant current control circuit 51 of the motor current control unit 50. .

これにより、スイッチング部40では、励磁パターン選択部35から出力される励磁パターンと、励磁/非励磁処理部36からの信号に従ってスイッチング素子TR1〜TR10のONとOFFを制御することにより、励磁コイルに対する励磁を切り替えて、ステッピングモータ1をステップ駆動させることができる。   Thereby, in switching unit 40, ON and OFF of switching elements TR1 to TR10 are controlled according to the excitation pattern output from excitation pattern selection unit 35 and the signal from excitation / non-excitation processing unit 36, thereby controlling the excitation coil. By switching the excitation, the stepping motor 1 can be driven step by step.

ここで、例えば指令パルスの入力が遅く、ステッピングモータ1を、回転速度が第1回転速度(1.5rps)未満の低速領域で回転させる場合について、図3、図7、及び図8を参照しながら説明する。特に本実施形態では、低速領域のときに分解能が1/40のマイクロステップ駆動を行う場合について説明するが、本発明は、低速領域のときに、マイクロステップ駆動を行わずに、フルステップ駆動又はハーフステップ駆動を行う場合にも適用することが可能である。   Here, for example, in the case where the input of the command pulse is slow and the stepping motor 1 is rotated at a low speed region where the rotational speed is less than the first rotational speed (1.5 rps), refer to FIGS. While explaining. Particularly in the present embodiment, a case is described where microstepping drive with a resolution of 1/40 is performed in the low speed region, but the present invention does not perform microstep driving in the low speed region, but full step driving or The present invention can also be applied to the case of performing half step driving.

低速領域において、例えば電気角位置管理部31で管理されているアドレスが「000」の場合、励磁パターン選択部35は、励磁パターン記憶部34に記憶されている複数の低速用励磁シーケンスから、アドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンス、すなわち、20回の励磁パターンBCと20回の励磁パターンADとが交互に組み合わされた低速用励磁シーケンス(図7を参照)を選択し、この選択した低速用励磁シーケンスに従って、励磁パターンを単位励磁周期T毎に順番に切り替えてスイッチング部40に出力する。   In the low speed region, for example, when the address managed by the electrical angle position management unit 31 is "000", the excitation pattern selection unit 35 generates an address from the plurality of low speed excitation sequences stored in the excitation pattern storage unit 34. The low speed excitation sequence corresponding to "000", that is, the low speed excitation sequence (see FIG. 7) in which 20 excitation patterns BC and 20 excitation patterns AD are alternately combined is selected and selected. According to the low-speed excitation sequence, the excitation pattern is switched in order at every unit excitation cycle T and output to the switching unit 40.

これにより、励磁コイル1a〜1eでは、2組の励磁パターンBCと励磁パターンADが交互に繰り返されることによって、合成による4相励磁ABCDのトルクベクトルを生成し、モータ回転子をアドレス「000」のフルステップ位置に位置決めすることができる。   Thereby, in the exciting coils 1a to 1e, by alternately repeating the two sets of excitation patterns BC and excitation patterns AD, a torque vector of four-phase excitation ABCD by synthesis is generated, and the motor rotor has an address "000". It can be positioned at the full step position.

そして、励磁パターン選択部35は、アドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスに従った励磁パターンの出力(単位励磁周期T毎の出力)が40回行われると、励磁周期カウンタ部33からシーケンス切替指令を受けて、電気角位置管理部31で管理されているアドレスの数値を読み出し、そのアドレスに対応する低速用励磁シーケンスを選択する。   Then, when the excitation pattern output (output for each unit excitation cycle T) is performed 40 times according to the low speed excitation sequence corresponding to the address "000", the excitation pattern selection unit 35 performs the sequence from the excitation cycle counter unit 33. In response to the switching command, the numerical value of the address managed by the electrical angle position management unit 31 is read out, and the low-speed excitation sequence corresponding to the address is selected.

例えば、アドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスの励磁パターンを40回行った後にシーケンス切替指令を受けたときに、電気角位置管理部31のアドレスが「000」である場合、再びアドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスを選択して、その低速用励磁シーケンスの励磁パターンを40回行う。   For example, when the sequence switching command is received after performing the excitation pattern of the low speed excitation sequence corresponding to the address "000" 40 times, if the address of the electrical angle position management unit 31 is "000", the address Select the low speed excitation sequence corresponding to "000", and perform the excitation pattern of the low speed excitation sequence 40 times.

一方、シーケンス切替指令を受けたときに、電気角位置管理部31のアドレスが指令パルスCWPの入力により「001」にカウントアップされている場合は、そのアドレス「001」に対応する低速用励磁シーケンスを選択して励磁シーケンスの切り替えを行い、「001」に対応する低速用励磁シーケンスに従って40回の励磁パターンの出力を行う。   On the other hand, when the sequence switching command is received, if the address of the electrical angle position management unit 31 is counted up to "001" by the input of the command pulse CWP, the low speed excitation sequence corresponding to the address "001" Is selected to switch the excitation sequence, and 40 excitation patterns are output in accordance with the low-speed excitation sequence corresponding to "001".

この場合、アドレス「001」〜「039」に対応する各低速用励磁シーケンスは、前述したように、当該フルステップ位置の4相励磁ABCDを実現する2つの2相励磁パターンを組み合わせた第1の組み合わせ励磁パターンBC−ADと、次のフルステップ位置の4相励磁BCDEを実現する2つの2相励磁パターンを組み合わせた第2の組み合わせ励磁パターンCD−BEとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて設定されている(図3及び図7を参照)。   In this case, as described above, each of the low-speed excitation sequences corresponding to the addresses “001” to “039” is a first combination of two two-phase excitation patterns that realize four-phase excitation ABCD at the full step position. A combination excitation pattern BC-AD and a second combination excitation pattern CD-BE combining two two-phase excitation patterns that realize four-phase excitation BCDE at the next full step position, at a ratio according to the step position It sets combining (refer FIG.3 and FIG.7).

このため、アドレス「001」に対応する低速用励磁シーケンス(すなわち、20回の励磁パターンBC、19回の励磁パターンAD、及び1回の励磁パターンBEが組み合わされた低速用励磁シーケンス)に従って励磁パターンの出力を40回行うことにより、フルステップ位置間を40分割したアドレス「001」に対応するマイクロステップ位置にモータ回転子を位置決めすることができる。   Therefore, the excitation pattern according to the low-speed excitation sequence (that is, the low-speed excitation sequence in which 20 excitation patterns BC, 19 excitation patterns AD, and 1 excitation pattern BE are combined) corresponding to the address "001" By performing the output of 40 times, the motor rotor can be positioned at the microstep position corresponding to the address “001” obtained by dividing the full step position by 40.

以下同様に、低速用励磁シーケンスに従った励磁パターン出力を40回ずつ行いながら、シーケンス切替指令を受ける度に電気角位置管理部31で管理されているアドレスに対応した低速用励磁シーケンスを選択して低速用励磁シーケンスの更新(切り替え)を行うことにより、ステッピングモータ1をマイクロステップ駆動させることができる。   Likewise, while performing excitation pattern output according to the low speed excitation sequence 40 times each time, the low speed excitation sequence corresponding to the address managed by the electrical angle position management unit 31 is selected each time a sequence switching command is received. The stepping motor 1 can be microstep driven by updating (switching) the low speed excitation sequence.

なお、本実施形態では、上述のように低速用励磁シーケンスの励磁パターンを40回行う毎(シーケンス切替指令を受ける毎)に、低速用励磁シーケンスの更新を行うだけでなく、指令パルスCWP又は指令パルスCCWPの入力により、電気角位置管理部31のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎にも、低速用励磁シーケンスの更新を行う。   In the present embodiment, not only updating of the low speed excitation sequence but also command pulse CWP or command is performed every time the excitation pattern of the low speed excitation sequence is performed 40 times as described above (every time the sequence switching command is received). The low speed excitation sequence is updated each time the address of the electrical angle position management unit 31 is switched to the address corresponding to the full step position by the input of the pulse CCWP.

これにより、ステッピングモータ1を低速領域で安定してマイクロステップ駆動させることができるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。また、例えば低速領域内でステッピングモータ1の回転速度が速くなっても、励磁シーケンスの更新時に、フルステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスが間引かれることを防止するとともに、マイクロステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスの間引きを少なくして、マイクロステップ駆動を円滑に行うことができる。   As a result, the stepping motor 1 can be stably microstep driven in the low speed region, and an appropriate torque can be stably ensured. Also, for example, even if the rotational speed of the stepping motor 1 increases in the low speed region, the excitation sequence corresponding to the address of the full step position is prevented from being thinned when updating the excitation sequence, and the address of the microstep position The micro-step drive can be smoothly performed by reducing the thinning of the excitation sequence corresponding to.

次に、本実施形態において、ステッピングモータ1の回転速度を高めて、回転速度が1.5rps(第1回転速度)以上で、5.65rps(第2回転速度)未満となる中速領域でステッピングモータ1を回転させる場合には、ステッピングモータ1のステップ駆動を、低速領域のマイクロステップ駆動からフルステップ駆動に切り替える。   Next, in the present embodiment, the rotational speed of the stepping motor 1 is increased to perform stepping in a medium speed region in which the rotational speed is 1.5 rps (first rotational speed) or more and less than 5.65 rps (second rotational speed). When the motor 1 is to be rotated, step driving of the stepping motor 1 is switched from micro step driving in the low speed region to full step driving.

この場合、励磁シーケンスの更新が、上述のようにシーケンス切替指令を受ける毎に行われるとともに電気角位置管理部31のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎に行われるため、例えば低速領域において指令パルスの入力が速くなって、フルステップ位置のアドレスが切り替わる周期が、シーケンス切替指令が出力される一定の周期よりも短くなった場合には、励磁シーケンスの更新時を、フルステップ位置のアドレスが切り替わるタイミングに合わせることができる。   In this case, the excitation sequence is updated each time a sequence switching command is received as described above and each time the address of the electrical angle position management unit 31 is switched to the address corresponding to the full step position. When the cycle of switching the address of the full step position becomes shorter than the fixed cycle in which the sequence switching command is output, the excitation sequence is updated at the full step position. It can be synchronized with the timing of address switching.

そして、このような低速領域において、励磁シーケンスの更新がフルステップ位置のアドレスが切り替わるタイミングに合わせられることにより、低速領域のマイクロステップ駆動から、中速領域のフルステップ駆動に切り替えるときに、振動や脱調現象を生じさせ難くすることができるとともに、ステップ駆動の等速回転性を安定して維持することができる。   Then, in such a low speed region, the excitation sequence update is synchronized with the timing at which the address of the full step position is switched, so that the vibration or vibration when switching from micro step driving in the low speed region to full step driving in the medium speed region. While being able to make it hard to produce a step-out phenomenon, the constant velocity rotation property of step drive can be maintained stably.

この中速領域では、図3、図10及び図11に示したように、例えば指令パルスCWPの入力時に電気角位置管理部31で管理されているアドレスが「000」〜「039」の場合に、励磁パターン選択部35は、励磁パターン記憶部34に記憶されている複数の中速用励磁シーケンスから、アドレス「000」〜「039」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相A〜Dの4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDのみを40サイクル分有する中速用励磁シーケンスを選択し、この選択した中速用励磁シーケンスに従って4相励磁パターンABCDを単位励磁周期T毎にスイッチング部40に出力する。これにより、励磁コイル1a〜1eでは4相励磁ABCDのトルクベクトルを生成し、モータ回転子をフルステップ位置に位置決めすることができる。   In this medium-speed range, as shown in FIG. 3, FIG. 10 and FIG. 11, for example, when the address managed by the electrical angle position management unit 31 at the time of inputting the command pulse CWP is "000" to "039". The excitation pattern selection unit 35 generates a medium speed excitation sequence corresponding to addresses "000" to "039" from the plurality of medium speed excitation sequences stored in the excitation pattern storage unit 34, that is, excitation phases A to The medium speed excitation sequence having 40 cycles of only the four phase excitation pattern ABCD in which four phases of D are excited simultaneously is selected, and the four phase excitation pattern ABCD is selected every unit excitation cycle T according to the selected medium speed excitation sequence. It outputs to the switching unit 40. Thereby, in the exciting coils 1a to 1e, a torque vector of four-phase excitation ABCD can be generated, and the motor rotor can be positioned at the full step position.

また、励磁パターン選択部35が励磁周期カウンタ部33からシーケンス切替指令を受けると、電気角位置管理部31で管理されているアドレスの数値を読み、そのアドレスに対応する低速用励磁シーケンスを選択する。この場合、電気角位置管理部31のアドレスが「000」〜「039」の場合は、同じ中速用励磁シーケンスが励磁パターン選択部35で再び選択される。   Further, when the excitation pattern selection unit 35 receives a sequence switching command from the excitation cycle counter unit 33, the numerical value of the address managed by the electrical angle position management unit 31 is read, and the low speed excitation sequence corresponding to the address is selected. . In this case, when the address of the electrical angle position management unit 31 is “000” to “039”, the same medium speed excitation sequence is selected again by the excitation pattern selection unit 35.

そして、指令パルスCWPの入力により電気角位置管理部31のアドレスが、「039」からフルステップ位置に対応するアドレス「040」にカウントアップされたときに、励磁パターン選択部35は、アドレス「040」〜「079」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相B〜Eの4相が同時に励磁される4相励磁パターンBCDEのみを40サイクル分有する中速用励磁シーケンスを選択することにより、中速用励磁シーケンスの切り替え(更新)がなされる。   Then, when the address of the electrical angle position management unit 31 is counted up from “039” to the address “040” corresponding to the full step position by the input of the command pulse CWP, the excitation pattern selection unit 35 generates the address “040”. By selecting the medium-speed excitation sequence corresponding to 40 cycles, that is, only the 4-phase excitation pattern BCDE in which four phases of the excitation phases B to E are simultaneously excited. The medium-speed excitation sequence is switched (updated).

以下同様に、中速用励磁シーケンスに従った4相励磁パターンの出力を繰り返し行いながら、電気角位置管理部31のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに変更される毎に中速用励磁シーケンスを切り替える(更新する)ことにより、ステッピングモータ1を中速領域で安定してフルステップ駆動させることができ、また、4相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。   Likewise, while repeatedly outputting the four-phase excitation pattern according to the medium-speed excitation sequence, the medium-speed excitation sequence is performed each time the address of the electrical angle position management unit 31 is changed to an address corresponding to the full step position. By switching (updating) the stepping motor 1, the stepping motor 1 can be stably and fully step-driven in the medium speed region, and the combined torque by four-phase excitation can be appropriately secured.

また、この中速領域でステッピングモータ1をフルステップ駆動させているときに、中速領域内でステッピングモータ1の回転速度が速くなると、励磁コイルのインピーダンスが高くなって電流が飽和する状態となる(言い換えると、中速領域内で電流が飽和するように第1回転速度(中速判定速度)と第2回転速度(高速判定速度)とが予め設定されている)。この場合、本実施形態では、励磁パターン出力部30の電流飽和判定部37で、上述したようにフラグ1及びフラグ2を立てる処理を行うことにより(図12を参照)、電流飽和状態に達した時点を判定するとともに、電流飽和状態に達したときのモータ回転速度管理部32で管理されている回転速度を検出して電流飽和回転速度として記憶する。   In addition, when the stepping motor 1 is full-step driven in this medium speed region, if the rotational speed of the stepping motor 1 increases in the medium speed region, the impedance of the exciting coil increases and the current becomes saturated. (In other words, the first rotation speed (medium speed determination speed) and the second rotation speed (high speed determination speed) are set in advance so that the current is saturated in the medium speed region. In this case, in the present embodiment, the current saturation determination unit 37 of the excitation pattern output unit 30 achieves the current saturation state by performing the process of setting the flag 1 and the flag 2 as described above (see FIG. 12). The time point is determined, and the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 when the current saturation state is reached is detected and stored as a current saturated rotational speed.

そして、励磁パターン選択部35は、励磁パターン記憶部34に記憶されている大、中、小の3種類のインダクタンスタイプの高速シーケンス群(図13を参照)から、電流飽和判定部37で検出された電流飽和回転速度に基づいて1つの高速シーケンス群を選択する。本実施形態においては、例えば電流飽和回転速度が4.0rpsで、励磁パターン選択部35によって小インダクタンスタイプの高速シーケンス群が選択される場合を例に挙げて説明する。   Then, the excitation pattern selection unit 35 is detected by the current saturation determination unit 37 from the high speed, medium, and small high speed sequence groups (see FIG. 13) stored in the excitation pattern storage unit 34 (see FIG. 13). One high speed sequence group is selected based on the current saturation rotational speed. In the present embodiment, for example, the case where the current saturation rotation speed is 4.0 rps and the high-speed sequence group of the small inductance type is selected by the excitation pattern selection unit 35 will be described as an example.

また、ステッピングモータ1の回転速度を更に高めて、回転速度が5.65rps(第2回転速度)以上となる高速領域においてステッピングモータ1をフルステップ駆動で回転させる場合には、定格電流が1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群から、モータ回転速度管理部32で管理されている回転速度と、電気角位置管理部31で管理されているアドレスとに基づいて、1つの高速用励磁シーケンスを選択する。   When the stepping motor 1 is rotated by full step driving in a high speed region where the rotational speed is 5.65 rps (second rotational speed) or more by further increasing the rotational speed of the stepping motor 1, the rated current is 1. From the high-speed sequence group of small inductance type of 4 A / phase, based on the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 and the address managed by the electrical angle position management unit 31, one high speed excitation Select a sequence.

例えばモータ回転速度管理部32で管理されている回転速度が5.80rpsで、電気角位置管理部31で管理されているアドレスが「000」の場合には、図14に示したように、アドレス「000」〜「039」に対応する第1高速用励磁シーケンス11、すなわち、「00」〜「02」のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「03」〜「26」のサイクルに設定され、4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDとを有する第1高速用励磁シーケンス11を選択し、この選択した高速用励磁シーケンス11に従って各励磁パターンを単位励磁周期T毎に順番に出力する。   For example, when the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 is 5.80 rps and the address managed by the electrical angle position management unit 31 is "000", as shown in FIG. In the first high-speed excitation sequence 11 corresponding to “000” to “039”, that is, a two-phase excitation pattern BC set to a cycle of “00” to “02” and a cycle of “03” to “26” The first high-speed excitation sequence 11 having a four-phase excitation pattern ABCD which is set and excited simultaneously in four phases is selected, and each excitation pattern is sequentially selected every unit excitation cycle T according to the selected high-speed excitation sequence 11 Output.

なおこの場合、励磁周期カウンタ部33では、単位励磁周期T毎に励磁切替指令を出力するとともに、第1高速用励磁シーケンス11における励磁パターンの繰り返し回数に応じた間隔でシーケンス切替指令が出力される。   In this case, the excitation cycle counter unit 33 outputs the excitation switching command every unit excitation cycle T, and outputs the sequence switching command at intervals according to the number of repetitions of the excitation pattern in the first high speed excitation sequence 11 .

また、指令パルスCWPの入力により、電気角位置管理部31のアドレスが「039」からフルステップ位置に対応するアドレス「040」にカウントアップされたときには、励磁パターン選択部35は、図4に示すようなアドレス「040」〜「079」に対応する励磁パターン成分を有する次の第1高速用励磁シーケンス11を選択して、高速用励磁シーケンスの切り替え(更新)がなされる。   Also, when the address of the electrical angle position management unit 31 is counted up from "039" to the address "040" corresponding to the full step position by the input of the command pulse CWP, the excitation pattern selection unit 35 is shown in FIG. The next first high-speed excitation sequence 11 having such excitation pattern components corresponding to the addresses "040" to "079" is selected to switch (update) the high-speed excitation sequence.

以下同様に、高速用励磁シーケンスに従った励磁パターンの出力を繰り返し行いながら、電気角位置管理部31のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに変更される毎に高速用励磁シーケンスを切り替える(更新する)ことにより、ステッピングモータ1を高速領域で安定してフルステップ駆動させることができる。   Similarly, while repeatedly outputting the excitation pattern according to the high-speed excitation sequence, the high-speed excitation sequence is switched every time the address of the electrical angle position management unit 31 is changed to the address corresponding to the full step position (update By doing this, the stepping motor 1 can be stably and full-step driven in a high speed region.

また、第1高速用励磁シーケンス11が、上述のようにコイル全体の合成インピーダンスが4相励磁パターンよりも低い2相励磁パターンを有して形成されていることにより、ステッピングモータ1に電流を流れ易くすることができるため、例えば4相励磁パターンのみを有する励磁シーケンスに比べて、電流飽和に伴うトルクの減少割合を小さくし、回転速度が5.65rps以上6.00rps未満の範囲の高速領域においてトルクを増大させることができる。   In addition, as described above, the first high-speed excitation sequence 11 is formed to have a two-phase excitation pattern in which the combined impedance of the entire coil is lower than the four-phase excitation pattern, so that current flows through the stepping motor 1 As compared to an excitation sequence having only a four-phase excitation pattern, for example, the rate of decrease in torque accompanying current saturation is reduced, and the rotational speed is in the high speed range of 5.65 rps to less than 6.00 rps. The torque can be increased.

更に、第1高速用励磁シーケンス11が、2相励磁パターンBCだけでなく、「03」〜「20」の後側のサイクルに4相励磁パターンABCDを有することにより、ステッピングモータ1の振動を生じ難くできるとともに、脱調現象をより効果的に防止することができる。   Furthermore, the first high-speed excitation sequence 11 generates vibration of the stepping motor 1 by having not only the two-phase excitation pattern BC but also the four-phase excitation pattern ABCD in the rear cycle of “03” to “20”. While being able to make it hard, it is possible to prevent the step-out phenomenon more effectively.

なお、ここでは、モータ回転速度管理部32で管理されている回転速度が5.65rps以上6.00rps未満の範囲の高速領域の場合について説明したが、例えば電気角位置管理部31で管理されているアドレスが「000」であって、モータ回転速度管理部32で管理されている回転速度が6.00rps以上7.63rps未満の範囲の場合には、図14に示した第2高速用励磁シーケンス12、すなわち、「00」〜「02」のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「03」〜「20」のサイクルに設定される4相励磁パターンABCDとを有する第2高速用励磁シーケンス12が選択される。これにより、第1高速用励磁シーケンス11と同様に、電流飽和に伴うトルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が6.00rps以上7.63rps未満の範囲の高速領域におけるトルクを増大させることができる。   Here, although the case where the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 is a high speed area in the range of 5.65 rps to less than 6.00 rps has been described, for example, the electric angle position management unit 31 manages The second high-speed excitation sequence shown in FIG. 14 in the case where the address to be sent is "000" and the rotation speed managed by the motor rotation speed management unit 32 is in the range of 6.00 rps to less than 7.63 rps. 12, the second high-speed excitation having a two-phase excitation pattern BC set to a cycle of "00" to "02" and a four-phase excitation pattern ABCD set to a cycle of "03" to "20" Sequence 12 is selected. Thus, similarly to the first high-speed excitation sequence 11, it is possible to suppress the reduction rate of the torque accompanying the current saturation to a small value and increase the torque in the high-speed range of the rotational speed in the range of 6.00 rps to 7.63 rps it can.

また、モータ回転速度管理部32で管理されている回転速度が7.63rps以上9.53rps未満の範囲の場合には、図14に示した第3高速用励磁シーケンス13、すなわち、「00」のサイクルに設定される2相励磁パターンBCと、「01」〜「16」のサイクルに設定される4相励磁パターンABCDと、「17」〜「19」のサイクルに設定され、次のフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターンCDとを有する第3高速用励磁シーケンス13が選択される。   When the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 is in the range of not less than 7.63 rps and less than 9.53 rps, the third high-speed excitation sequence 13 shown in FIG. 14, that is, “00”. A two-phase excitation pattern BC set to the cycle, a four-phase excitation pattern ABCD set to the cycle of "01" to "16", and a cycle of "17" to "19", and the next full step position And a third high-speed excitation sequence 13 having a two-phase excitation pattern CD to be positioned.

これにより、第1高速用励磁シーケンス11と同様に、電流飽和に伴うトルクの減少割合を小さく抑えて、回転速度が7.63rps以上9.53rps未満の範囲の高速領域におけるトルクを増大させることができる。また、その高速領域においてモータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。   Thus, similarly to the first high-speed excitation sequence 11, the torque reduction rate in the high-speed range of the rotation speed range of 7.63 rps or more and less than 9.53 rps can be reduced while suppressing the reduction rate of the torque due to current saturation small. it can. In addition, the motor can be easily rotated to the next full step position in the high speed region, and the rotation of the motor can not effectively be prevented from following the switching of the excitation by the input of the command pulse.

更に、モータ回転速度管理部32で管理されている回転速度が9.53rps以上10.17rps未満の範囲の場合には、2相励磁パターンBC、4相励磁パターンABCD、及び2相励磁パターンCDを図14に示した割合で有する第4高速用励磁シーケンス14が選択され、また、管理されている回転速度が10.17rps以上10.90rps未満の範囲の場合には、2相励磁パターンBC、4相励磁パターンABCD、及び2相励磁パターンCDを図14に示した割合で有する第5高速用励磁シーケンス15が選択される。更にまた、モータ回転速度管理部32で管理されている回転速度が10.90rps以上の範囲の場合には、2相励磁パターンBC、3相励磁パターンBCD、及び4相励磁パターンBCDEを図14に示した割合で有する第6高速用励磁シーケンス16が選択される。   Furthermore, when the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 is in the range of 9.53 rps to less than 10.17 rps, the two-phase excitation pattern BC, the four-phase excitation pattern ABCD, and the two-phase excitation pattern CD are used. If the fourth high-speed excitation sequence 14 having the ratio shown in FIG. 14 is selected and the controlled rotational speed is in the range of 10.17 rps to 10.90 rps, the two-phase excitation pattern BC, 4 is selected. The fifth high-speed excitation sequence 15 having the phase excitation pattern ABCD and the two-phase excitation pattern CD in the proportions shown in FIG. 14 is selected. Furthermore, when the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 32 is in the range of 10.90 rps or more, the two-phase excitation pattern BC, the three-phase excitation pattern BCD, and the four-phase excitation pattern BCDE are shown in FIG. The sixth high-speed excitation sequence 16 having the ratio shown is selected.

これらの第4高速用励磁シーケンス14〜第6高速用励磁シーケンス16が選択される場合でも、それぞれの回転速度範囲の高速領域におけるトルクを増大させることができるとともに、各高速領域においてモータを次のフルステップ位置まで回転させ易くし、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを効果的に防止できる。   Even when the fourth high speed excitation sequence 14 to the sixth high speed excitation sequence 16 are selected, the torque in the high speed region of each rotational speed range can be increased, and the motor in each high speed region is The motor can be easily rotated to the full step position, and it can be effectively prevented that the rotation of the motor can not follow the switching of the excitation by the input of the command pulse.

またその他の例として、本実施形態において、定格電流が1.4A/相の中インダクタンスタイプの高速シーケンス群に設定される5種類の高速用励磁シーケンスを図15に示し、定格電流が2.8A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群に設定される4種類の高速用励磁シーケンスを図16に示す。   As another example, FIG. 15 shows five types of high-speed excitation sequences in which the rated current is set to a medium inductance type high-speed sequence group of 1.4 A / phase in this embodiment, and the rated current is 2.8 A FIG. 16 shows four types of high-speed excitation sequences set in the high-speed sequence group of the small inductance type of 1 / phase.

これらの高速シーケンス群やその他のタイプの高速シーケンス群においても、各高速用励磁シーケンスは、1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群の場合と同様に、1つのフルステップ位置に位置決めする2相励磁の励磁パターン(例えば2相励磁パターンBC)と、その他の多相励磁の励磁パターンとを有する。   In these high-speed sequence groups and other types of high-speed sequence groups, each high-speed excitation sequence is positioned at one full step position as in the case of high-speed sequence groups of small inductance type of 1.4 A / phase. It has an excitation pattern of two-phase excitation (for example, two-phase excitation pattern BC) and other excitation patterns of multi-phase excitation.

従って、ステッピングモータ1のモータ特性に対応する何れの高速シーケンス群においても、高速領域のトルクを安定して効果的に伸ばすことが可能となり、更には、高速用励磁シーケンスが切り換わるときにステッピングモータ1の振動を生じ難くできるとともに脱調現象を効果的に防止することや、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを防止すること等のような1.4A/相小インダクタンスタイプの高速シーケンス群の場合と同様の効果が得られる。   Therefore, in any high-speed sequence group corresponding to the motor characteristics of stepping motor 1, it is possible to stably and effectively extend the torque in the high-speed region, and furthermore, when the high-speed excitation sequence is switched It is difficult to generate 1 vibration and to effectively prevent the step-out phenomenon, or to prevent the motor from failing to follow the switching of the excitation by the input of the command pulse, etc. 1.4A The same effect as in the case of the high speed sequence group of the phase / small inductance type can be obtained.

次に、本発明の第2の実施形態に係るステッピングモータ1用の駆動装置として、定電流制御を、上述した第1の実施形態に係る出力段チョッパ型とは異なるモータ駆動電圧変換型(以下、DV型と略記する)で行う駆動装置20について、図17を参照しながら説明する。   Next, as a drive device for the stepping motor 1 according to the second embodiment of the present invention, a motor drive voltage conversion type (hereinafter referred to as “constant current control”) different from the output stage chopper type according to the first embodiment described above The drive device 20 in the following description will be described with reference to FIG.

第2の実施形態に係る駆動装置20は、指令パルスCWP又はCCWPが入力されて、5相ステッピングモータ1の励磁コイル1a〜1eを励磁するための励磁パターンを出力する励磁パターン出力部60と、複数のスイッチング素子(パワー素子)TR1〜TR10を有する出力段としてのスイッチング部40と、DV型の定電流制御を行うモータ電流制御部70とを有する。この場合、スイッチング部40は、前述した第1の実施形態に係るスイッチング部40と同様に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略することとする。   The drive device 20 according to the second embodiment receives an instruction pulse CWP or CCWP and outputs an excitation pattern output unit 60 for outputting an excitation pattern for exciting the excitation coils 1a to 1e of the five-phase stepping motor 1; It has switching part 40 as an output stage which has a plurality of switching elements (power elements) TR1 to TR10, and motor current control part 70 which performs constant current control of DV type. In this case, since the switching unit 40 is configured in the same manner as the switching unit 40 according to the first embodiment described above, the detailed description thereof is omitted here.

第2の実施形態に係るモータ電流制御部70では、DV型の定電流制御が行われる。このモータ電流制御部70は、5相ステッピングモータ1の励磁コイル1a〜1eを励磁する電力を供給する電源PS2と、電源PS2の電圧を平滑化する第1コンデンサC2aと、励磁コイル1a〜1eに流れる電流を検出する第1及び第2電流検出抵抗R2a,R2bと、検出された電流に基づいて定電流制御を行うPWM定電流コントロール回路71と、ON/OFFの切り替えが可能なスイッチング素子TR11と、PWM定電流コントロール回路71からの出力信号に基づいてスイッチング素子TR11のON/OFFを切り替えるパワー素子駆動回路72と、励磁コイル1a〜1eが発する起電力をバイパスするダイオードD11と、PWMにより生じた間欠的な電圧を入力して平滑化したモータ駆動電圧を生成するチョークコイルL2及び第2コンデンサC2bと、モータ駆動電圧をデジタル化して励磁パターン出力部60に送るA/D変換器73とを有する。   In the motor current control unit 70 according to the second embodiment, DV constant current control is performed. The motor current control unit 70 includes a power supply PS2 for supplying power for exciting the excitation coils 1a to 1e of the 5-phase stepping motor 1, a first capacitor C2a for smoothing the voltage of the power supply PS2, and excitation coils 1a to 1e. First and second current detection resistors R2a and R2b for detecting a flowing current, a PWM constant current control circuit 71 for performing constant current control based on the detected current, and a switching element TR11 capable of switching ON / OFF A power element drive circuit 72 for switching ON / OFF of the switching element TR11 based on an output signal from the PWM constant current control circuit 71, a diode D11 for bypassing an electromotive force emitted by the exciting coils 1a to 1e, and PWM A choke coil that generates intermittent motor drive voltage by inputting intermittent voltage With Le and L2 and the second capacitor C2b, an A / D converter 73 to send a motor driving voltage and digitizes the excitation pattern output unit 60.

この場合、PWM定電流コントロール回路71は、励磁コイル1a〜1eに流れる電流と基準電流との差を誤差信号として生成してスイッチング素子TR11のON/OFFの制御を行う。これにより、励磁コイル1a〜1eに供給する電圧を調節して、ステッピングモータ1の励磁コイルに対する総電流が所定の電流に定まるように制御することができる。   In this case, the PWM constant current control circuit 71 generates the difference between the current flowing through the exciting coils 1a to 1e and the reference current as an error signal to control ON / OFF of the switching element TR11. Thereby, the voltage supplied to the exciting coils 1a to 1e can be adjusted to control so that the total current to the exciting coil of the stepping motor 1 becomes a predetermined current.

例えば、第1及び第2電流検出抵抗R2a,R2bを流れる電流が減少した場合には、誤差信号のレベルが上昇するので、PWM定電流コントロール回路71によって、スイッチング素子TR11のオン時間を長くする。それにより、スイッチング素子TR11を通過した電圧は、チョークコイルL2及び第2コンデンサC2bにより平滑化されて高い電圧となって励磁コイル1a〜1eに印加されるので、励磁電圧を増加させる制御を行うことができる。   For example, when the current flowing through the first and second current detection resistors R2a and R2b decreases, the level of the error signal rises, so the on-time of the switching element TR11 is lengthened by the PWM constant current control circuit 71. Thereby, the voltage passing through the switching element TR11 is smoothed by the choke coil L2 and the second capacitor C2b to be a high voltage and applied to the exciting coils 1a to 1e, so control is performed to increase the exciting voltage. Can.

一方、第1及び第2電流検出抵抗R2a,R2bを流れる電流が増加した場合には、誤差信号のレベルが下降するので、スイッチング素子TR11のオン時間を短くして、励磁電圧を減少させる制御を行う。このように、モータ電流制御部70を用いて5相ステッピングモータ1の励磁電圧を適宜調節することによって、励磁周期カウンタ部63が管理する単位励磁周期Tとは無関係に励磁電流を安定化させ、5相ステッピングモータ1を定電流駆動することができる。   On the other hand, when the current flowing through the first and second current detection resistors R2a and R2b increases, the level of the error signal falls, so the ON time of the switching element TR11 is shortened to reduce the excitation voltage. Do. As described above, by appropriately adjusting the excitation voltage of the five-phase stepping motor 1 using the motor current control unit 70, the excitation current is stabilized regardless of the unit excitation period T managed by the excitation period counter unit 63, The 5-phase stepping motor 1 can be driven at a constant current.

また、第2の実施形態に係る励磁パターン出力部60は、入力される指令パルスを計数して電気角位置に対応するアドレスを管理する電気角位置管理部61と、指令パルスの計数によりステッピングモータ1の回転速度を管理するモータ回転速度管理部62と、一定の単位励磁周期Tを管理する励磁周期カウンタ部63と、複数の励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部(メモリ)64と、励磁パターン記憶部64から1つの励磁シーケンスを選択して、その励磁シーケンスに従って励磁パターンを出力する励磁パターン選択部65と、励磁コイルに流れる電流が飽和したことを判定する電流飽和判定部67とを有する。   In addition, the excitation pattern output unit 60 according to the second embodiment counts an input command pulse and manages an address corresponding to the electric angle position, and a stepping motor by counting the command pulse. A motor rotational speed management unit 62 that manages the rotational speed of 1; an excitation cycle counter unit 63 that manages a fixed unit excitation cycle T; an excitation pattern storage unit (memory) 64 that stores a plurality of excitation sequences; The excitation pattern selection unit 65 selects one excitation sequence from the storage unit 64 and outputs an excitation pattern according to the excitation sequence, and a current saturation determination unit 67 that determines that the current flowing in the excitation coil is saturated.

この場合、電気角位置管理部61、モータ回転速度管理部62、励磁周期カウンタ部63、及び励磁パターン選択部65については、前述した第1の実施形態に係る励磁パターン出力部30の各処理部と同様に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略することとする。   In this case, regarding the electrical angle position management unit 61, the motor rotational speed management unit 62, the excitation cycle counter unit 63, and the excitation pattern selection unit 65, the respective processing units of the excitation pattern output unit 30 according to the first embodiment described above. And the detailed description is omitted here.

また、この第2の実施形態の駆動装置20では、上述したようにDV型の定電流制御が行われるため、電流飽和判定部67では、モータ電流制御部70における励磁・非励磁状態を判定して、前述した第1の実施形態の場合と同様にフラグ1及びフラグ2を立てる処理を行うことにより、電流が飽和状態に達した時点を検出するとともに、その時点での回転速度を電流飽和回転速度としてメモリに記憶する。この場合、モータ電流制御部70には平滑回路が設けられているため、前述した第1の実施形態における出力段チョッパ型の場合に比べて、電流が飽和した状態をより安定して検出することが可能である。   Further, in the drive device 20 of the second embodiment, since the constant current control of the DV type is performed as described above, the current saturation determination unit 67 determines the excited / non-excited state of the motor current control unit 70. In the same manner as in the first embodiment described above, the flag 1 and the flag 2 are set to detect the time when the current reaches saturation, and at the same time, the rotation speed at that time is determined by the current saturation rotation. Store in memory as speed. In this case, since the motor current control unit 70 is provided with the smoothing circuit, it is possible to detect the state in which the current is saturated more stably than in the case of the output stage chopper type in the first embodiment described above. Is possible.

更に、この励磁パターン出力部60のメモリには、中速判定速度(第1回転速度)として、例えば1.5rpsの回転速度が設定されており、高速判定速度(第2回転速度)として、例えば5.65rpsの回転速度が設定されている。   Furthermore, in the memory of the excitation pattern output unit 60, for example, a rotational speed of 1.5 rps is set as the medium speed determination speed (first rotational speed), and for example, as the high speed determination speed (second rotational speed) A rotational speed of 5.65 rps is set.

なお、第2の実施形態に係る励磁パターン出力部60では、中速判定速度として所定の速度(1.5rps)が設定される代わりに、前述の第1の実施形態で説明したような、ステッピングモータの回転速度が中速領域になったことを判断する中速判定部を設けることも可能である。   In the excitation pattern output unit 60 according to the second embodiment, instead of setting a predetermined speed (1.5 rps) as the medium speed determination speed, stepping as described in the first embodiment described above is performed. It is also possible to provide a medium speed determination unit that determines that the rotational speed of the motor is in the medium speed range.

この場合、第2の実施形態に係る中速判定部は、励磁出力の励磁デューティー比が70%を超えるか否かを判定し、70%を超えた場合にフラグ1を立てる中速第1判定部と、フラグ1の状態を確認して、フラグ1が立った状態が3回の単位励磁周期Tで続いたらフラグ2を立てる中速第2判定部とを有する。従って、この中速判定部では、フラグ1が立った状態が3回の単位励磁周期Tで維持された場合に回転速度が中速領域にあると判定して、励磁パターン選択部35に中速領域の信号を出力することが可能である。   In this case, the medium speed determination unit according to the second embodiment determines whether or not the excitation duty ratio of the excitation output exceeds 70%, and the medium speed first determination to set the flag 1 when the ratio exceeds 70%. And a medium-speed second determination unit that sets the flag 2 if the flag 1 continues to be set for three unit excitation cycles T after confirming the state of the flag 1. Therefore, the medium speed determination unit determines that the rotational speed is in the medium speed region when the state in which the flag 1 is raised is maintained for three unit excitation cycles T, and the medium speed determination unit 35 It is possible to output an area signal.

なお、第2の実施形態の駆動装置20では、DV型の定電流制御を行うため、前述した第1の実施形態における出力段チョッパ型の場合よりも電流飽和状態を安定して検出することができる。従って、第2の実施形態では、中速判定速度(第1回転速度)を、前述した第1の実施形態と同様の1.5rps(又は1.5rpsよりも少し大きな数値)に設定することでき、また、中速判定部を設ける場合には、中速第1判定部にてフラグ1を立てる際の励磁デューティー比の判定基準を、前述した第1の実施形態の場合の60%よりも大きな70%に設定することが可能である。それにより、電流が飽和する前に、低速領域のマイクロステップ駆動から中速領域のフルステップ駆動に安定して切り替えることができ、また、第1の実施形態における出力段チョッパ型の場合よりも速い回転速度までマイクロステップ駆動を行うことが可能となる。   In addition, in the drive device 20 of the second embodiment, since constant current control of the DV type is performed, the current saturation state can be detected more stably than in the case of the output stage chopper type in the first embodiment described above. it can. Therefore, in the second embodiment, the medium speed determination speed (first rotational speed) can be set to 1.5 rps (or a value slightly larger than 1.5 rps) similar to that of the first embodiment described above. In the case where the medium speed determination unit is provided, the determination criterion of the excitation duty ratio when setting the flag 1 in the medium speed first determination unit is larger than 60% of the case of the first embodiment described above. It is possible to set to 70%. Thereby, it is possible to stably switch from microstep driving in the low speed region to full step driving in the medium speed region before the current is saturated, and also faster than in the output stage chopper type in the first embodiment. It becomes possible to perform microstep drive to the rotational speed.

第2の実施形態に係る励磁パターン記憶部64には、ステッピングモータ1の回転速度が所定の第1回転速度(中速判定速度、例えば1.5rps)未満となる低速領域用の低速用励磁シーケンスと、ステッピングモータ1の回転速度が第1回転速度以上で所定の第2回転速度(高速判定速度、例えば5.65rps)未満となる中速領域用の中速用励磁シーケンスと、ステッピングモータ1の回転速度が第2回転速度以上となる高速領域用の複数の高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群などが記憶されている。   In the excitation pattern storage unit 64 according to the second embodiment, a low speed excitation sequence for a low speed region in which the rotation speed of the stepping motor 1 is less than a predetermined first rotation speed (medium speed determination speed, for example 1.5 rps). And a medium speed excitation sequence for a medium speed region in which the rotation speed of the stepping motor 1 is equal to or higher than the first rotation speed and lower than a predetermined second rotation speed (high speed determination speed, for example 5.65 rps); A high-speed sequence group or the like having a plurality of high-speed excitation sequences for a high-speed region in which the rotation speed is equal to or higher than the second rotation speed is stored.

この場合、低速用励磁シーケンスは、低速領域においてステッピングモータ1をマイクロステップ駆動させるように、フルステップ位置及びマイクロステップ位置の各ステップ位置で位置決めする励磁シーケンスである。   In this case, the low speed excitation sequence is an excitation sequence in which positioning is performed at each step position of the full step position and the micro step position so as to microstep drive the stepping motor 1 in the low speed region.

例えば分解能が1/40の場合には、ステッピングモータ1をマイクロステップ駆動させるために、図3及び図5に示したように、「000」〜「399」のアドレスに対応する400種類の低速用励磁シーケンスが設定されて記憶される。また、各低速用励磁シーケンスは、各アドレスの電気角位置に位置決めできるように組み合わされた複数の2相励磁パターンを有しており、各励磁パターンは、励磁周期カウンタ部63から出力される励磁切替指令に基づいて切り替えられる。   For example, when the resolution is 1/40, as shown in FIGS. 3 and 5, in order to microstep drive the stepping motor 1, 400 types of low speed corresponding to addresses "000" to "399" are used. The excitation sequence is set and stored. Each low-speed excitation sequence has a plurality of two-phase excitation patterns combined so that positioning can be performed at the electrical angle position of each address, and each excitation pattern is output from the excitation cycle counter section 63. Switching is performed based on the switching command.

この場合、フルステップ位置のアドレス(例えば「000」)に対応する低速用励磁シーケンスは、合成による4相励磁を実現するために、2つの2相励磁の励磁パターンの組み合わせにより形成される。一方、マイクロステップ位置のアドレス(例えば「001」〜「039」)に対応する低速用励磁シーケンスは、1つのフルステップ位置における2つの2相励磁パターンを組み合わせた第1の組み合わせ励磁パターンと、その次のフルステップ位置における2つの2相励磁パターンを組み合わせた第2の組み合わせ励磁パターンとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて形成される。   In this case, the low-speed excitation sequence corresponding to the full step position address (for example, "000") is formed by a combination of two two-phase excitation excitation patterns in order to realize four-phase excitation by synthesis. On the other hand, the low-speed excitation sequence corresponding to the microstep position address (for example, "001" to "039") is a first combined excitation pattern combining two two-phase excitation patterns at one full step position, and It is formed by combining a second combined excitation pattern in which two two-phase excitation patterns are combined at the next full step position with a ratio according to the step position.

より具体的に説明すると、フルステップ位置のアドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスは、励磁パターンBCと励磁パターンADとが同じ回数又は時間割合(励磁デューティー比)で組み合わされて設定されており、それによって、合成による4相励磁ABCDを実現する。   More specifically, the low-speed excitation sequence corresponding to the address "000" of the full step position is set by combining the excitation pattern BC and the excitation pattern AD by the same number or time ratio (excitation duty ratio) Thus, the four-phase excitation ABCD by combination is realized.

更に、次のフルステップ位置のアドレス「040」に対応する低速用励磁シーケンスは、励磁パターンCDと励磁パターンBEとが同じ回数又は時間割合で組み合わされて設定されており、それによって、合成による4相励磁BCDEを実現する。以降同様に、フルステップ位置の各アドレスに対応する低速用励磁シーケンスは、合成による4相励磁を実現する2つの2相励磁パターンを同じ回数又は時間割合で有する。   Furthermore, the low-speed excitation sequence corresponding to the address "040" of the next full step position is set by combining the excitation pattern CD and the excitation pattern BE at the same number or time ratio, thereby Implement phase excitation BCDE. Similarly, the low-speed excitation sequence corresponding to each address of the full step position has two two-phase excitation patterns that realize four-phase excitation by combination at the same number or time ratio.

また、アドレス「000」と「040」の間に設定されるマイクロステップ位置のアドレス「001」〜「039」に対応する各低速用励磁シーケンスは、当該フルステップ位置の4相励磁ABCDを実現する2つの2相励磁パターンを組み合わせた第1の組み合わせ励磁パターンBC−ADと、次のフルステップ位置の4相励磁BCDEを実現する2つの2相励磁パターンを組み合わせた第2の組み合わせ励磁パターンCD−BEとを、そのステップ位置に応じた割合で組み合わせて設定されている。   In addition, each low-speed excitation sequence corresponding to the microstep position addresses "001" to "039" set between the addresses "000" and "040" realizes the four-phase excitation ABCD of the full step position. A first combined excitation pattern BC-AD, which combines two two-phase excitation patterns, and a second combined excitation pattern CD, which combines two two-phase excitation patterns that realize a four-phase excitation BCDE at the next full step position. It is set by combining with BE at a ratio according to the step position.

この場合、アドレスの数値が大きくなるほど、第1の組み合わせ励磁パターンBC−ADの回数又は時間割合を漸減させるとともに、第2の組み合わせ励磁パターンCD−BEの回数又は時間割合を漸増させることによって、それぞれのマイクロステップ位置の各低速用励磁シーケンスが設定されている。なお、アドレス「041」以降も同様に、マイクロステップ位置の各アドレスに対応する第1の組み合わせ励磁パターンと第2の組み合わせ励磁パターンとを、所定の割合で組み合わせることで各マイクロステップ位置に対応する低速用励磁シーケンスが設定されている。   In this case, as the numerical value of the address increases, the number or time ratio of the first combined excitation pattern BC-AD is gradually decreased, and the number or time ratio of the second combined excitation pattern CD-BE is gradually increased. Each low speed excitation sequence of the microstep position of is set. In the same way, after the address "041", the first combined excitation pattern and the second combined excitation pattern corresponding to each address of the micro step position are combined at a predetermined ratio to correspond to each micro step position. The low speed excitation sequence is set.

また、この第2の実施形態における中速用励磁シーケンスは、中速領域においてステッピングモータ1をフルステップ駆動させるように各フルステップ位置で位置決めする励磁シーケンスであり、励磁パターン記憶部64には、それぞれのフルステップ位置に位置決めする10種類の中速用励磁シーケンスが記憶されている(図3及び図5を参照)。   The medium-speed excitation sequence in the second embodiment is an excitation sequence for positioning the stepping motor 1 at each full-step position so as to drive the stepping motor 1 full-step in the medium-speed region. Ten medium-speed excitation sequences are stored which are positioned at respective full step positions (see FIGS. 3 and 5).

各中速用励磁シーケンスは、4つの相を同時に励磁することにより、それぞれのフルステップ位置に対応する4相励磁を実現する4相励磁パターンのみを有する。例えば、指令パルスCWPの入力時(CW方向)における1つのフルステップ位置に位置決めするアドレス「000」〜「039」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相A、励磁相B、励磁相C、及び励磁相Dの4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDのみを有し、この4相励磁パターンABCDによりVA+VB+VC+VDのトルクベクトルが形成される。   Each medium-speed excitation sequence has only a four-phase excitation pattern that realizes four-phase excitation corresponding to each full step position by simultaneously exciting four phases. For example, the medium-speed excitation sequence corresponding to the addresses “000” to “039” positioned at one full step position in the input (CW direction) of the command pulse CWP includes the excitation phase A, the excitation phase B, and the excitation phase C And a four-phase excitation pattern ABCD in which four phases of the excitation phase D are simultaneously excited, and a torque vector of VA + VB + VC + VD is formed by the four-phase excitation pattern ABCD.

また、次のアドレス「040」〜「079」に対応する中速用励磁シーケンスは、励磁相B、励磁相C、励磁相D、及び励磁相Eの4相が同時に励磁される4相励磁パターンBCDEのみを有する。以降同様に、各中速用励磁シーケンスは、対応するフルステップ位置に位置決めするための4相励磁パターンのみを有する。   Also, the medium-speed excitation sequence corresponding to the following addresses "040" to "079" is a four-phase excitation pattern in which four phases of excitation phase B, excitation phase C, excitation phase D, and excitation phase E are excited simultaneously. Has only BCDE. Similarly, each medium speed excitation sequence has only a four-phase excitation pattern for positioning at the corresponding full step position.

更に、励磁パターン記憶部64には、ステッピングモータ1のインダクタンスに基づくモータ特性に対応した複数の高速シーケンス群(例えば大、中、小の各インダクタンスタイプに対応する3種類の高速シーケンス群)が予め記憶されているとともに(図13を参照)、それぞれの高速シーケンス群は、高速領域において所定の回転速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスを有する。   Furthermore, in the excitation pattern storage unit 64, a plurality of high-speed sequence groups (for example, three types of high-speed sequence groups corresponding to large, medium and small inductance types) corresponding to motor characteristics based on the inductance of the stepping motor 1 As stored (see FIG. 13), each high speed sequence group has a plurality of high speed excitation sequences corresponding to a predetermined rotational speed range in the high speed region.

また、各高速シーケンス群には、モータ回転速度管理部62で管理される回転速度の速度範囲に対応する複数の高速用励磁シーケンスが設定されており、例えば定格電流が1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群には、第1の実施形態の場合と同様に、第1高速用励磁シーケンス〜第6高速用励磁シーケンスの6種類の励磁シーケンスが設定されている。   In each high-speed sequence group, a plurality of high-speed excitation sequences corresponding to the speed range of the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 62 are set. For example, the rated current is small at 1.4 A / phase. As in the case of the first embodiment, six types of excitation sequences of the first high-speed excitation sequence to the sixth high-speed excitation sequence are set in the high-speed sequence group of the inductance type.

この場合、第1高速用励磁シーケンス〜第6高速用励磁シーケンスは、それぞれ、ステッピングモータ1の回転速度が所定の回転速度範囲のときに選択される励磁シーケンスであり、第1〜第6の各高速用励磁シーケンスは、第1の実施形態の場合における第1高速用励磁シーケンス〜第6高速用励磁シーケンスと異なる回転速度範囲で選択される。   In this case, the first to sixth high-speed excitation sequences are excitation sequences selected when the rotational speed of the stepping motor 1 is within the predetermined rotational speed range, and the first to sixth excitation sequences are selected. The high speed excitation sequence is selected in a rotational speed range different from the first high speed excitation sequence to the sixth high speed excitation sequence in the case of the first embodiment.

また、1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群における各高速用励磁シーケンスは、1つのフルステップ位置に位置決めする2相励磁の励磁パターン(例えば2相励磁パターンBC)と、その他の多相励磁の励磁パターンとの組み合わせにより形成されている(図4及び図6を参照)。この場合、1つのフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターン(2相励磁パターンBC)は、各高速用励磁シーケンスの最初の段階(すなわち、最初の繰り返し回数若しくは最初から数回分の繰り返し回数、又は初め側の時間割合)に設定される。   In addition, each high-speed excitation sequence in the high-speed sequence group of small inductance type of 1.4 A / phase consists of an excitation pattern of two-phase excitation (for example, two-phase excitation pattern BC) positioned at one full step position and other multiples. It is formed by the combination with the excitation pattern of phase excitation (refer FIG.4 and FIG.6). In this case, the two-phase excitation pattern (two-phase excitation pattern BC) positioned at one full step position is the first step of each high-speed excitation sequence (ie, the first repetition number or the first repetition number of repetitions, or It is set to the initial time ratio).

また、上記2相励磁パターンに組み合わされるその他の多相励磁パターンとしては、前述の第1の実施形態の場合と同様に、4相を同時に励磁してそのフルステップ位置に位置決めする4相励磁パターン、次のフルステップ位置に位置決めする2相励磁パターン、4相を同時に励磁して次のフルステップ位置に位置決めする4相励磁パターン、及び、2つのフルステップ位置間のハーフステップ位置に位置決めする3相励磁パターンの中の少なくとも1つの励磁パターンが、ステッピングモータ1の回転特性や回転速度、更にステッピングモータ1の使い方などに応じて組み合わされる。   Further, as other multi-phase excitation patterns to be combined with the above-mentioned two-phase excitation pattern, as in the case of the first embodiment described above, four-phase excitation patterns in which four phases are excited simultaneously and positioned at their full step positions , Two-phase excitation pattern for positioning at the next full step position, Four-phase excitation pattern for exciting four phases simultaneously to position at the next full step position, and Positioning at half step position between two full step positions 3 At least one excitation pattern in the phase excitation pattern is combined according to the rotation characteristic and rotation speed of the stepping motor 1, the use of the stepping motor 1, and the like.

更に、各高速用励磁シーケンスにおけるシーケンス全体の励磁長さ(すなわち、励磁パターンの繰り返し回数又は励磁時間)は、前述の第1の実施形態の場合と同様に、上述した低速用励磁シーケンスや中速用励磁シーケンスよりも短くされており、しかも、回転速度範囲がより高速となる高速用励磁シーケンスになるほど、シーケンス全体の励磁長さがより短くされている。   Furthermore, the excitation length of the entire sequence in each high-speed excitation sequence (that is, the number of repetitions of the excitation pattern or the excitation time) is the same as in the first embodiment described above. The excitation length of the entire sequence is shorter as the high-speed excitation sequence is shorter than the excitation sequence and the rotational speed range is higher.

以上のように、第2の実施形態に係る駆動装置20では、ステッピングモータ1の回転速度及びアドレスに応じた複数の励磁シーケンスが励磁パターン記憶部64に記憶されており、また、励磁パターン選択部65は、励磁パターン記憶部64に記憶されている複数の励磁シーケンスの中からモータ回転速度管理部62で管理される回転速度と、電気角位置管理部61で管理されるアドレス(電気角位置)とに基づいて適切な1つの励磁シーケンスを選択することができる。   As described above, in the drive device 20 according to the second embodiment, a plurality of excitation sequences corresponding to the rotational speed and the address of the stepping motor 1 are stored in the excitation pattern storage unit 64, and the excitation pattern selection unit Reference numeral 65 denotes a rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 62 among a plurality of excitation sequences stored in the excitation pattern storage unit 64, and an address (electrical angle position) managed by the electrical angle position management unit 61. And one appropriate excitation sequence can be selected.

次に、上述した第2の実施形態の駆動装置20を用いて、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ1をステップ駆動する方法について説明する。
励磁パターン出力部60に、指令パルスCWP又はCCWPが入力されると、電気角位置管理部61で、指令パルスCWPが入力される毎にアドレスの数値をカウントアップし、指令パルスCCWPが入力される毎にアドレスの数値をカウントダウンしてその数値を管理するとともに、そのアドレスの数値をモータ回転速度管理部62や励磁パターン選択部65に出力する。また、モータ回転速度管理部62では、単位時間当たりのパルス入力数からステッピングモータ1の回転速度を管理するとともに、その管理する回転速度の数値を励磁パターン選択部65に出力する。
Next, a method of stepping driving the stepping motor 1 with a rated current of 1.4 A / phase using the drive device 20 of the second embodiment described above will be described.
When the command pulse CWP or CCWP is input to the excitation pattern output unit 60, the electrical angle position management unit 61 counts up the numerical value of the address each time the command pulse CWP is input, and the command pulse CCWP is input. At each time, the numerical value of the address is counted down to manage the numerical value, and the numerical value of the address is output to the motor rotational speed management unit 62 and the excitation pattern selection unit 65. In addition, the motor rotational speed management unit 62 manages the rotational speed of the stepping motor 1 from the number of pulse inputs per unit time, and outputs the numerical value of the managed rotational speed to the excitation pattern selection unit 65.

また、励磁パターン出力部60の励磁周期カウンタ部63は、指令パルスとは無関係な一定の単位励磁周期Tを管理するとともに、単位励磁周期T毎に励磁切替指令を励磁パターン選択部65に出力する。更に、励磁周期カウンタ部63は、一定のシーケンス周期ST(単位励磁周期Tの整数倍の周期)毎にシーケンス切替指令を励磁パターン選択部65に出力する。   In addition, the excitation cycle counter section 63 of the excitation pattern output section 60 manages a constant unit excitation cycle T unrelated to the command pulse, and outputs an excitation switching command to the excitation pattern selection section 65 every unit excitation cycle T. . Furthermore, the excitation cycle counter unit 63 outputs a sequence switching command to the excitation pattern selection unit 65 every fixed sequence cycle ST (a cycle that is an integral multiple of the unit excitation cycle T).

励磁パターン出力部60の励磁パターン選択部65では、励磁パターン記憶部64に記憶されている複数の励磁シーケンスの中から、モータ回転速度管理部62から出力される回転速度と、電気角位置管理部61から出力されるアドレスの値とに基づいて、条件に合った励磁シーケンスを選択し、その選択した励磁シーケンスに従って励磁パターンを、単位励磁周期T毎に順番に出力する。これにより、スイッチング部40では、励磁パターン選択部65から出力される励磁パターンに従ってスイッチング素子TR1〜TR10のONとOFFを制御することにより、5つの励磁コイル1a〜1eに対する励磁を切り替えて、ステッピングモータ1をステップ駆動させることができる。   In the excitation pattern selection unit 65 of the excitation pattern output unit 60, among the plurality of excitation sequences stored in the excitation pattern storage unit 64, the rotational speed output from the motor rotational speed management unit 62 and the electrical angle position management unit Based on the value of the address output from the circuit 61, an excitation sequence meeting the conditions is selected, and an excitation pattern is sequentially output for each unit excitation cycle T according to the selected excitation sequence. Thereby, switching unit 40 switches the excitation to the five excitation coils 1a to 1e by controlling ON and OFF of switching elements TR1 to TR10 in accordance with the excitation pattern output from excitation pattern selection unit 65, and thereby the stepping motor Step 1 can be driven.

例えばステッピングモータ1を低速領域で回転させる場合、電気角位置管理部61で管理されているアドレスが「000」であれば、励磁パターン選択部65は、励磁パターン記憶部64に記憶されている複数の低速用励磁シーケンスから、アドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンス、すなわち、2相励磁パターンBCと2相励磁パターンADとが同じ回数又は時間割合で組み合わされた低速用励磁シーケンスを選択し、この選択した低速用励磁シーケンスに従って励磁パターンを単位励磁周期T毎に切り替えながらスイッチング部40に出力する。   For example, when the stepping motor 1 is rotated in the low speed region, if the address managed by the electrical angle position management unit 61 is “000”, the excitation pattern selection unit 65 stores a plurality of excitation patterns stored in the excitation pattern storage unit 64. Select the low-speed excitation sequence corresponding to the address "000", that is, the low-speed excitation sequence in which the 2-phase excitation pattern BC and the 2-phase excitation pattern AD are combined at the same frequency or time ratio. According to the selected low-speed excitation sequence, the excitation pattern is output to the switching unit 40 while being switched at each unit excitation cycle T.

これにより、励磁コイル1a〜1eでは、2組の励磁パターンBCと励磁パターンADが交互に繰り返されることによって、合成による4相励磁ABCDのトルクベクトルを生成し、モータ回転子をアドレス「000」のフルステップ位置に位置決めすることができる。   Thereby, in the exciting coils 1a to 1e, by alternately repeating the two sets of excitation patterns BC and excitation patterns AD, a torque vector of four-phase excitation ABCD by synthesis is generated, and the motor rotor has an address "000". It can be positioned at the full step position.

そして、励磁パターン選択部65は、アドレス「000」に対応する低速用励磁シーケンスに従った励磁パターンの出力が所定のサイクル又は所定の時間で行われると、励磁周期カウンタ部63からシーケンス切替指令を受けて、電気角位置管理部61で管理されているアドレスの数値を読み、そのアドレスに対応する低速用励磁シーケンスを選択することにより、低速用励磁シーケンスの更新(切り替え)を行う。   Then, when the output of the excitation pattern according to the low speed excitation sequence corresponding to the address “000” is performed in a predetermined cycle or a predetermined time, the excitation pattern selection unit 65 receives a sequence switching command from the excitation cycle counter unit 63. In response, the numerical value of the address managed by the electrical angle position management unit 61 is read, and the low speed excitation sequence corresponding to the address is selected to update (switch) the low speed excitation sequence.

以下同様に、低速用励磁シーケンスに従った励磁パターン出力を所定のサイクル又は所定の時間で行いながら、シーケンス切替指令を受ける毎に電気角位置管理部61で管理されているアドレスに対応した低速用励磁シーケンスの更新(切り替え)を行うことにより、ステッピングモータ1を低速領域で安定してマイクロステップ駆動させることができる。更に、この第2の実施形態では、シーケンス切替指令を受ける毎に低速用励磁シーケンスの更新を行うとともに、指令パルスCWP又はCCWPの入力により電気角位置管理部61のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎にも、低速用励磁シーケンスの更新を行う。   Likewise, while the excitation pattern output according to the low speed excitation sequence is performed in a predetermined cycle or predetermined time, for low speed corresponding to the address managed by the electrical angle position management unit 61 each time a sequence switching command is received. By updating (switching) the excitation sequence, it is possible to stably microstep drive the stepping motor 1 in a low speed region. Furthermore, in the second embodiment, the low speed excitation sequence is updated each time the sequence switching command is received, and the address of the electrical angle position management unit 61 corresponds to the full step position by the input of the command pulse CWP or CCWP. The low speed excitation sequence is updated each time the address is switched.

これにより、ステッピングモータ1を低速領域でより安定してマイクロステップ駆動させることができるとともに、適切なトルクを安定して確保することができる。また、例えば低速領域内でステッピングモータ1の回転速度が速くなっても、励磁シーケンスの更新時に、フルステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスが間引かれることを防止できるとともに、マイクロステップ位置のアドレスに対応する励磁シーケンスの間引きを少なくして、マイクロステップ駆動を円滑に行うことができる。   As a result, the stepping motor 1 can be microstep driven more stably in the low speed region, and an appropriate torque can be stably ensured. Further, even if the rotational speed of the stepping motor 1 is increased in, for example, a low speed region, the excitation sequence corresponding to the address of the full step position can be prevented from being thinned when updating the excitation sequence. The micro-step drive can be smoothly performed by reducing the thinning of the excitation sequence corresponding to.

次に、中速領域でステッピングモータ1を回転させる場合、ステッピングモータ1のステップ駆動を、低速領域のマイクロステップ駆動からフルステップ駆動に切り替える。この場合、励磁シーケンスの更新が、上述のようにシーケンス切替指令を受ける毎に行われるだけでなく、電気角位置管理部61のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに切り替わる毎に行われることにより、前述の第1の実施形態と同様に、低速領域のマイクロステップ駆動から、中速領域のフルステップ駆動に切り替えるときに、振動や脱調現象を生じさせ難くすることができるとともに、ステップ駆動の等速回転性を安定して維持することができる。   Next, when the stepping motor 1 is rotated in the medium speed region, step driving of the stepping motor 1 is switched from micro step driving in the low speed region to full step driving. In this case, the excitation sequence is updated not only every time the sequence switching command is received as described above, but also every time the address of the electrical angle position management unit 61 is switched to the address corresponding to the full step position. Similarly to the first embodiment described above, when switching from microstep driving in the low speed region to full step driving in the medium speed region, it is possible to make it difficult to cause vibration and stepout phenomenon, and Constant speed rotation can be stably maintained.

この中速領域では、例えば指令パルスCWPの入力時(CW方向)における電気角位置管理部61で管理されているアドレスが「000」〜「039」の場合に、励磁パターン選択部65は、励磁パターン記憶部64に記憶されている複数の中速用励磁シーケンスから、アドレス「000」〜「039」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相A〜Dの4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDのみを有する中速用励磁シーケンスを選択し、この選択した中速用励磁シーケンスに従って4相励磁パターンABCDをスイッチング部40に出力する。これにより、励磁コイル1a〜1eでは4相励磁ABCDのトルクベクトル(VA+VB+VC+VD)を生成し、モータ回転子をフルステップ位置に位置決めすることができる。   In this medium speed region, for example, when the address managed by the electrical angle position management unit 61 at the time of input of the command pulse CWP (CW direction) is “000” to “039”, the excitation pattern selection unit 65 excites The medium speed excitation sequence corresponding to the addresses "000" to "039" from the plurality of medium speed excitation sequences stored in the pattern storage unit 64, that is, four phases of the excitation phases A to D are excited at the same time The medium speed excitation sequence having only the four phase excitation pattern ABCD is selected, and the four phase excitation pattern ABCD is output to the switching unit 40 according to the selected medium speed excitation sequence. Thereby, in the exciting coils 1a to 1e, a torque vector (VA + VB + VC + VD) of four-phase excitation ABCD can be generated, and the motor rotor can be positioned at the full step position.

また、指令パルスCWPの入力により電気角位置管理部61のアドレスが、「039」からフルステップ位置に対応するアドレス「040」にカウントアップされたときには、励磁パターン選択部65は、アドレス「040」〜「079」に対応する中速用励磁シーケンス、すなわち、励磁相B〜Eの4相が同時に励磁される4相励磁パターンBCDEのみを有する中速用励磁シーケンスを選択することにより、中速用励磁シーケンスの切り替えがなされる。   Also, when the address of the electrical angle position management unit 61 is counted up from "039" to the address "040" corresponding to the full step position by the input of the command pulse CWP, the excitation pattern selection unit 65 selects the address "040". By selecting the medium-speed excitation sequence corresponding to “079”, that is, the medium-speed excitation sequence having only the four-phase excitation pattern BCDE in which four phases of the excitation phases B to E are simultaneously excited, Switching of the excitation sequence is performed.

以下同様に、中速用励磁シーケンスに従った4相励磁パターンの出力を繰り返し行いながら、電気角位置管理部61のアドレスがフルステップ位置に対応するアドレスに変更される毎に中速用励磁シーケンスを切り替えることにより、ステッピングモータ1を中速領域で安定してフルステップ駆動させることができ、また、4相励磁による合成トルクを適切に確保することができる。   Likewise, while repeatedly outputting the four-phase excitation pattern according to the medium-speed excitation sequence, the medium-speed excitation sequence is performed each time the address of the electrical angle position management unit 61 is changed to an address corresponding to the full step position. As a result, the stepping motor 1 can be stably and fully step-driven in the medium speed region by switching the above, and the combined torque by the four-phase excitation can be appropriately secured.

また、この中速領域において電流が飽和した状態になると、励磁パターン出力部60の電流飽和判定部67で、前述の第1の実施形態の場合と同様にフラグ1及びフラグ2を立てる処理を行う。これにより、電流飽和状態に達した時点を判定するとともに、電流飽和状態に達したときのモータ回転速度管理部62で管理されている回転速度を検出して電流飽和回転速度として記憶する。   Further, when the current is saturated in the medium speed region, the current saturation determination unit 67 of the excitation pattern output unit 60 performs processing for setting the flag 1 and the flag 2 as in the first embodiment described above. . As a result, the time when the current saturation state is reached is determined, and the rotation speed managed by the motor rotation speed management unit 62 when the current saturation state is reached is detected and stored as the current saturation rotation speed.

そして、励磁パターン選択部65は、励磁パターン記憶部64に記憶されている大、中、小の3種類のインダクタンスタイプの高速シーケンス群(図13を参考)から、電流飽和判定部67で検出された電流飽和回転速度に基づいて1つの高速シーケンス群を選択する。この第2の実施形態においては、例えば電流飽和回転速度が4.0rpsで、励磁パターン選択部65によって小インダクタンスタイプの高速シーケンス群が選択される場合を例に挙げて説明する。   Then, the excitation pattern selection unit 65 is detected by the current saturation determination unit 67 from the high speed sequence group of three types of large, medium and small inductance types (refer to FIG. 13) stored in the excitation pattern storage unit 64. One high speed sequence group is selected based on the current saturation rotational speed. In the second embodiment, for example, the case where the current saturation rotational speed is 4.0 rps and the excitation pattern selection unit 65 selects the high-speed sequence group of the small inductance type will be described as an example.

高速領域でステッピングモータ1を回転させる場合、励磁パターン選択部65が、定格電流が1.4A/相の小インダクタンスタイプの高速シーケンス群から、モータ回転速度管理部62で管理されている回転速度と、電気角位置管理部61で管理されているアドレスとに基づいて、1つの高速用励磁シーケンスを選択する。   When the stepping motor 1 is rotated in the high speed region, the excitation pattern selection unit 65 generates the rotation speed managed by the motor rotation speed management unit 62 from the high-speed sequence group of small inductance type having a rated current of 1.4 A / phase. Based on the addresses managed by the electrical angle position management unit 61, one high speed excitation sequence is selected.

例えば電気角位置管理部61で管理されているアドレスが「000」で、且つ、モータ回転速度管理部62で管理されている回転速度が、ある所定の回転速度範囲内のときには、励磁パターン選択部65は、2相励磁パターンBCと、4相が同時に励磁される4相励磁パターンABCDとを有する第1高速用励磁シーケンスを選択し、この選択した高速用励磁シーケンスに従って各励磁パターンを単位励磁周期T毎に順番に出力する。   For example, when the address managed by the electrical angle position management unit 61 is "000" and the rotation speed managed by the motor rotation speed management unit 62 is within a certain predetermined rotation speed range, the excitation pattern selection unit 65 selects a first high-speed excitation sequence having a two-phase excitation pattern BC and a four-phase excitation pattern ABCD in which four phases are excited simultaneously, and according to the selected high-speed excitation sequence, each excitation pattern has a unit excitation cycle Output in order every T.

また、モータ回転速度管理部62で管理されている回転速度が前記所定の回転速度範囲よりも大きいときは、その回転速度に基づいて、第2高速用励磁シーケンス〜第6高速用励磁シーケンスのうちから、対応する1つの高速用励磁シーケンスが選択される。   Further, when the rotational speed managed by the motor rotational speed management unit 62 is larger than the predetermined rotational speed range, based on the rotational speed, among the second high speed excitation sequence to the sixth high speed excitation sequence, , One corresponding high speed excitation sequence is selected.

これにより、当該第1の実施形態の場合と同様に、高速領域のそれぞれの速度範囲におけるトルクを安定して効果的に伸ばすことが可能となり、更には、高速用励磁シーケンスが切り換わるときにステッピングモータ1の振動を生じ難くできるとともに脱調現象を効果的に防止することや、指令パルスの入力による励磁の切り替えに対してモータの回転が追従できなくなることを防止すること等の効果も得られる。   Thus, as in the case of the first embodiment, it is possible to stably and effectively extend the torque in each speed range of the high speed region, and further, when the high speed excitation sequence is switched, stepping Vibration of the motor 1 can be made hard to occur, and effects such as preventing the step-out phenomenon effectively and preventing the motor's rotation from following the switching of the excitation by the input of the command pulse can also be obtained. .

実施例1として、前述した第1の実施形態に係る本発明の出力段チョッパ型の駆動装置10(図1を参照)と、中速領域及び高速領域において同時に4相を励磁する4相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ(小インダクタンスタイプ)に適用した。   As Example 1, an output-stage chopper drive device 10 (see FIG. 1) according to the present invention according to the above-described first embodiment, and a four-phase excitation pattern for exciting four phases simultaneously in a medium speed region and a high speed region The conventional drive device for driving the stepping motor full step only with the above was applied to a stepping motor (small inductance type) with a rated current of 1.4 A / phase.

この場合、ステッピングモータを様々な回転速度でステップ駆動させるとともに、所定の回転速度において得られるステッピングモータのトルクを測定することにより、2つの駆動装置で得られるステッピングモータのトルク特性を比較した。   In this case, the torque characteristics of the stepping motor obtained by the two drive devices were compared by stepping driving the stepping motor at various rotation speeds and measuring the torque of the stepping motor obtained at a predetermined rotation speed.

図18に、本発明の駆動装置10を用いて得られるステッピングモータのトルク特性と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性とを重ねたグラフを示す。ここで、図18のグラフの横軸は、1分間当たりの回転速度(rpm)を表し、縦軸は、各回転速度で得られるステッピングモータのトルクの大きさ(N・m)を表している。また同グラフにおいて、本発明の駆動装置10を用いて得られるステッピングモータのトルク特性を実線で示すとともに、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性を点線で示す。   FIG. 18 shows a graph in which the torque characteristics of the stepping motor obtained using the drive device 10 of the present invention and the torque characteristics of the stepping motor obtained using the conventional drive device are superimposed. Here, the horizontal axis of the graph in FIG. 18 represents the rotational speed (rpm) per minute, and the vertical axis represents the magnitude (N · m) of the stepping motor torque obtained at each rotational speed. . In the same graph, the torque characteristics of the stepping motor obtained by using the driving device 10 of the present invention are indicated by a solid line, and the torque characteristics of the stepping motor obtained by using a conventional driving device are indicated by a dotted line.

図18に示したように、本発明の駆動装置10と従来の駆動装置との間で励磁シーケンスが変わらない低速領域(例えば回転速度が0rpmよりも大きく90rpm未満の領域)や、中速領域(例えば回転速度が90rpm以上339rpm未満の領域)では、これら2つの駆動装置で得られるステッピングモータのトルクは変わらなかった。一方、回転速度が339rpm以上となる高速領域(特に、回転速度が600rpm以上の領域)では、本発明の駆動装置10を用いることにより、従来の駆動装置を用いる場合よりも大きなトルクを得られることが確認できた。   As shown in FIG. 18, the low speed region (for example, the rotation speed is greater than 0 rpm and less than 90 rpm) where the excitation sequence does not change between the driving device 10 of the present invention and the conventional driving device For example, when the rotational speed is in the range of 90 rpm to less than 339 rpm, the torque of the stepping motor obtained by these two drive devices does not change. On the other hand, in the high speed region where the rotational speed is 339 rpm or more (particularly, the region where the rotational speed is 600 rpm or more), using the driving device 10 of the present invention can obtain larger torque than using the conventional driving device. Was confirmed.

またこれにより、高速領域においてより大きなトルクが得られる本発明の駆動装置10を用いる場合、従来の駆動装置を用いる場合に比べて、1.5倍位の高速化が可能であることが判った。このような高速化が可能になれば、例えば定電圧指令の対象外となるDC24V入力タイプの本発明の駆動装置10で、DC36V入力タイプの従来の駆動装置に相当する高速特性が得られることになる。   Further, it was found that, when using the driving device 10 of the present invention which can obtain a larger torque in the high speed region, it is possible to accelerate about 1.5 times as fast as using the conventional driving device. . If such speeding up is possible, for example, in the drive device 10 of the present invention of DC 24 V input type which is not the target of constant voltage command, high speed characteristics equivalent to the conventional drive device of DC 36 V input type can be obtained. Become.

実施例2として、前述した第1の実施形態に係る本発明の出力段チョッパ型の駆動装置10と、中速領域及び高速領域において4相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ(中インダクタンスタイプ)に適用した場合に得られるステッピングモータのトルク特性を比較した。   As the second embodiment, the drive 10 of the output stage chopper type according to the first embodiment of the present invention and the conventional drive in which the stepping motor is full-step driven by only the four phase excitation pattern in the medium speed region and the high speed region. The torque characteristics of the stepping motor obtained when the apparatus was applied to a stepping motor (medium inductance type) with a rated current of 1.4 A / phase were compared.

図19に、本発明の駆動装置10を用いて得られるステッピングモータのトルク特性(実線)と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性(点線)とを重ねたグラフを示す。   FIG. 19 shows a graph in which the torque characteristics (solid line) of the stepping motor obtained using the drive device 10 of the present invention and the torque characteristics (dotted line) of the stepping motor obtained using the conventional drive device are superimposed.

図19に示したように、低速領域(例えば回転速度が0rpmよりも大きく90rpm未満の領域)や、中速領域(例えば回転速度が90rpm以上339rpm未満の領域)では、2つの駆動装置で得られるトルクは変わらなかったが、回転速度が339rpm以上となる高速領域では、本発明の駆動装置10を用いることにより、従来の駆動装置を用いる場合よりも大きなトルクを得られることが確認できた。   As shown in FIG. 19, in the low speed region (for example, the region where the rotation speed is greater than 0 rpm and less than 90 rpm) and the middle speed region (for example, the region where the rotation speed is 90 rpm or more and less than 339 rpm) Although the torque did not change, it was confirmed that using the drive device 10 of the present invention can obtain a larger torque than when using a conventional drive device in a high speed region where the rotational speed is 339 rpm or more.

実施例3として、前述した第1の実施形態に係る本発明の出力段チョッパ型の駆動装置10と、中速領域及び高速領域において4相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が2.8A/相の同じステッピングモータ(小インダクタンスタイプ)に適用した場合に得られるトルク特性を比較した。   As the third embodiment, the output stage chopper type drive device 10 of the present invention according to the first embodiment described above and the conventional drive in which the stepping motor is full-step driven with only the four phase excitation pattern in the medium speed region and the high speed region. The torque characteristics obtained when applying the same device to the same stepping motor (small inductance type) with a rated current of 2.8 A / phase were compared.

図20に、本発明の駆動装置10を用いて得られるステッピングモータのトルク特性(実線)と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性(点線)とを重ねたグラフを示す。この場合、従来の駆動装置ではステッピングモータに2.8A/相の励磁電流を出力した場合に得られるトルク特性を示しているのに対し、本発明の駆動装置10では、励磁電流の出力を2.4A/相と低く設定した場合に得られるトルク特性を示している。   FIG. 20 shows a graph in which the torque characteristics (solid line) of the stepping motor obtained using the drive device 10 of the present invention and the torque characteristics (dotted line) of the stepping motor obtained using the conventional drive device are superimposed. In this case, the conventional drive shows torque characteristics obtained when the excitation current of 2.8 A / phase is outputted to the stepping motor, whereas the drive 10 of the present invention outputs 2 of the excitation current. 4 shows torque characteristics obtained when setting as low as 4 A / phase.

図20に示したように、出力する電流の大きさの違いから、回転速度が600rpmより小さい低速領域や中速領域では、従来の駆動装置の方が本発明の駆動装置10よりも大きなトルクが得られている。一方、回転速度が600rpmよりも大きくなると、本発明の駆動装置10を用いることにより、ステッピングモータの定格電流よりも0.4A/相少ない電流の設定であっても、定格電流を出力する従来の駆動装置よりも大きなトルクを得られることが確認できた。すなわち、本発明の駆動装置10によれば、出力する励磁電流が少なくても大きなトルクが得られることが確認された。   As shown in FIG. 20, in the low speed region and the medium speed region where the rotational speed is less than 600 rpm, the torque of the conventional drive device is larger than that of the drive device 10 of the present invention. It is obtained. On the other hand, when the rotational speed is higher than 600 rpm, the driving device 10 of the present invention is used to output the rated current even if the setting current is 0.4 A / phase smaller than the rated current of the stepping motor. It has been confirmed that a larger torque can be obtained than the driving device. That is, according to the driving device 10 of the present invention, it was confirmed that a large torque can be obtained even if the exciting current to be output is small.

実施例4として、前述した第2の実施形態に係る本発明のDV型の駆動装置20(図17を参照)と、中速領域及び高速領域において4相励磁パターンのみでステッピングモータをフルステップ駆動させる従来の駆動装置とを、定格電流が1.4A/相のステッピングモータ(中インダクタンスタイプ)に適用した場合に得られるステッピングモータのトルク特性を比較した。   As a fourth embodiment, the stepping motor is full-step driven by only the four-phase excitation pattern in the medium speed region and the high speed region, and the DV type drive device 20 (see FIG. 17) of the present invention according to the second embodiment described above. The torque characteristics of the stepping motor obtained when the rated current is applied to a stepping motor (medium inductance type) with a rated current of 1.4 A / phase were compared with the conventional driving device.

図21に、本発明の駆動装置20を用いて得られるステッピングモータのトルク特性(実線)と、従来の駆動装置を用いて得られるステッピングモータのトルク特性(点線)とを重ねたグラフを示す。   FIG. 21 shows a graph in which the torque characteristics (solid line) of the stepping motor obtained using the drive device 20 of the present invention and the torque characteristics (dotted line) of the stepping motor obtained using the conventional drive device are superimposed.

図21に示したように、本発明の駆動装置20と従来の駆動装置とでは、実施例1や実施例2の場合と同様に、低速領域や中速領域で得られるトルクは変わらなかったものの、高速領域では、本発明の駆動装置20を用いることにより、従来の駆動装置を用いる場合よりも大きなトルクを得られることが確認できた。   As shown in FIG. 21, in the drive device 20 of the present invention and the conventional drive device, the torque obtained in the low-speed region and the medium-speed region did not change as in the first and second embodiments. It has been confirmed that, in the high speed region, by using the driving device 20 of the present invention, a larger torque can be obtained than in the case of using the conventional driving device.

1 ステッピングモータ
1a〜1e 励磁コイル
10 駆動装置
11 第1高速用励磁シーケンス
12 第2高速用励磁シーケンス
13 第3高速用励磁シーケンス
14 第4高速用励磁シーケンス
15 第5高速用励磁シーケンス
16 第6高速用励磁シーケンス
20 駆動装置
30 励磁パターン出力部
31 電気角位置管理部(アドレスカウンタ)
32 モータ回転速度管理部(速度計測カウンタ)
33 励磁周期カウンタ部
34 励磁パターン記憶部(メモリ)
35 励磁パターン選択部
36 励磁/非励磁処理部
37 電流飽和判定部
40 スイッチング部(出力段)
41 パワー素子駆動回路
50 モータ電流制御部
51 PWM定電流コントロール回路
60 励磁パターン出力部
61 電気角位置管理部
62 モータ回転速度管理部
63 励磁周期カウンタ部
64 励磁パターン記憶部(メモリ)
65 励磁パターン選択部
67 電流飽和判定部
70 モータ電流制御部
71 PWM定電流コントロール回路
72 パワー素子駆動回路
73 A/D変換器
A,a 励磁コイルに流れる励磁電流の方向
B,b 励磁コイルに流れる励磁電流の方向
C,c 励磁コイルに流れる励磁電流の方向
D,d 励磁コイルに流れる励磁電流の方向
E,e 励磁コイルに流れる励磁電流の方向
CWP,CCWP 指令パルス
C1 コンデンサ
C2a 第1コンデンサ
C2b 第2コンデンサ
D1〜D11 ダイオード
L2 チョークコイル
OUT1〜OUT5 出力端子
PS1,PS2 電源
R1 電流検出抵抗
R2a 第1電流検出抵抗
R2b 第2電流検出抵抗
T 単位励磁周期
TR1〜TR11 スイッチング素子(パワー素子)
VA,Va トルクベクトル
VB,Vb トルクベクトル
VC,Vc トルクベクトル
VD,Vd トルクベクトル
VE,Ve トルクベクトル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 stepping motor 1a-1e Excitation coil 10 Drive device 11 1st high speed excitation sequence 12 2nd high speed excitation sequence 13 3rd high speed excitation sequence 14 4th high speed excitation sequence 15 5th high speed excitation sequence 16 6th high speed Excitation sequence for drive 20 Drive device 30 Excitation pattern output part 31 Electric angle position management part (address counter)
32 Motor speed management unit (speed measurement counter)
33 excitation cycle counter 34 excitation pattern storage (memory)
35 Excitation pattern selection unit 36 Excitation / non-excitation processing unit 37 Current saturation determination unit 40 Switching unit (output stage)
41 power element drive circuit 50 motor current control unit 51 PWM constant current control circuit 60 excitation pattern output unit 61 electrical angle position management unit 62 motor rotation speed management unit 63 excitation cycle counter unit 64 excitation pattern storage unit (memory)
65 Excitation pattern selection unit 67 Current saturation determination unit 70 Motor current control unit 71 PWM constant current control circuit 72 Power element drive circuit 73 A / D converter A, a Direction of excitation current flowing through excitation coil B, b Flow through excitation coil Direction of excitation current C, c Direction of excitation current flowing through excitation coil D, d Direction of excitation current flowing through excitation coil E, e Direction of excitation current flowing through excitation coil CWP, CCWP Command pulse C1 Capacitor C2 capacitor 1st capacitor C2b 1st 2Capacitors D1 to D11 Diode L2 Choke coil OUT1 to OUT5 Output terminal PS1, PS2 Power supply R1 Current detection resistor R2a 1st current detection resistor R2b 2nd current detection resistor T Unit excitation cycle TR1 to TR11 Switching element (power element)
VA, Va Torque vector VB, Vb Torque vector VC, Vc Torque vector VD, Vd Torque vector VE, Ve Torque vector

Claims (11)

5つの励磁コイルが環状に接続されたHB型の5相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータ用駆動装置であって、前記指令パルスを計数して前記ステッピングモータの電気角位置と回転速度とを管理するモータ回転管理部と、複数の励磁パターンを有する励磁シーケンスを記憶する励磁パターン記憶部と、前記モータ回転管理部で管理する電気角位置及び回転速度に基づいて対応する前記励磁シーケンスを前記励磁パターン記憶部から選択する励磁パターン選択部と、複数のスイッチング素子を有し、前記励磁パターン選択部で選択された前記励磁シーケンスの前記励磁パターンに従って各スイッチング素子のON/OFFを制御することにより、前記ステッピングモータの前記励磁相を切り替えるスイッチング部とを備えるステッピングモータ用駆動装置において、
前記励磁パターン記憶部に、前記励磁相の合成インピーダンスが4相励磁の励磁パターンよりも低い2相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスが記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなる、
ことを特徴とするステッピングモータ用駆動装置。
A driving device for a stepping motor, wherein an excitation phase of an HB-type five-phase stepping motor in which five excitation coils are annularly connected is switched by input of a command pulse to step drive the stepping motor, and counting the command pulse A motor rotation management unit that manages the electrical angle position and rotation speed of the stepping motor, an excitation pattern storage unit that stores an excitation sequence having a plurality of excitation patterns, and an electric angle position that is managed by the motor rotation management unit And an excitation pattern selection unit that selects the corresponding excitation sequence based on the rotational speed from the excitation pattern storage unit, and a plurality of switching elements, and the excitation pattern of the excitation sequence selected by the excitation pattern selection unit By controlling ON / OFF of each switching element according to The drive device for a stepping motor and a switching unit for switching the excitation phase of said stepping motor,
A plurality of high-speed excitation patterns set by combining the excitation pattern of two-phase excitation and the excitation pattern of other multi-phase excitations in the excitation pattern storage unit, in which the synthetic impedance of the excitation phase is lower than that of four-phase excitation. The excitation sequence is stored,
When the excitation pattern selection unit is in a high speed region where the rotation speed managed by the motor rotation management unit is equal to or higher than a predetermined high speed determination speed higher than a current saturation rotation speed at which the current flowing in the stepping motor is saturated. It is preset to select the high speed excitation sequence corresponding to the electrical angle position,
A driving device for a stepping motor characterized in that.
前記励磁パターン記憶部に、4相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスが記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなる、
請求項1記載のステッピングモータ用駆動装置。
The excitation pattern storage unit stores a plurality of medium-speed excitation sequences having only four-phase excitation excitation patterns,
The excitation pattern selection unit corresponds to the electrical angle position when the rotation speed is a medium speed region in which the rotation speed is less than the high speed determination speed at a predetermined medium speed determination speed or more slower than the current saturation rotation speed. Preset to select the medium speed excitation sequence,
A driving device for a stepping motor according to claim 1.
前記高速用励磁シーケンスは、前記2相励磁の励磁パターンに、4相励磁の励磁パターン及び/又は3相励磁の励磁パターンが組み合わされて設定されてなる請求項1又は2記載のステッピングモータ用駆動装置。   The drive for a stepping motor according to claim 1 or 2, wherein the high-speed excitation sequence is set by combining the excitation pattern of the two-phase excitation with the excitation pattern of the four-phase excitation and / or the excitation pattern of the three-phase excitation. apparatus. 前記励磁パターン記憶部に、前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群が記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択するように予め設定されてなる、
請求項1〜3のいずれかに記載のステッピングモータ用駆動装置。
The excitation pattern storage unit stores a high-speed sequence group having a plurality of high-speed excitation sequences corresponding to each rotational speed range of the high-speed region,
The excitation pattern selection unit is preset to select the corresponding high-speed excitation sequence from the high-speed sequence group based on the rotation speed.
The drive device for a stepping motor according to any one of claims 1 to 3.
前記高速シーケンス群の各高速用励磁シーケンスは、前記回転速度範囲が高速になるほどシーケンス全体の励磁長さが短く設定されてなる請求項4記載のステッピングモータ用駆動装置。   5. The driving device for a stepping motor according to claim 4, wherein each high speed excitation sequence of the high speed sequence group is set such that the excitation length of the whole sequence is set shorter as the rotational speed range becomes higher. 前記回転速度が前記高速判定速度よりも速い所定の超高速判定速度以上のときに選択される前記高速用励磁シーケンスは、1つのフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンと、その次のフルステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターン及び/又は両フルステップ位置間のハーフステップ位置に対応するトルクベクトルを形成する励磁パターンとを有してなる請求項4又は5記載のステッピングモータ用駆動装置。   The high-speed excitation sequence selected when the rotational speed is equal to or higher than a predetermined ultra-high-speed determination speed higher than the high-speed determination speed is an excitation pattern that forms a torque vector corresponding to one full step position and the next The stepping pattern according to claim 4 or 5, further comprising: an excitation pattern forming a torque vector corresponding to a full step position of the magnetic field and / or an excitation pattern forming a torque vector corresponding to a half step position between both full step positions. Motor drive unit. 前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出する電流飽和判定部を有し、
前記励磁パターン記憶部に、前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群が予め記憶されており、
前記励磁パターン選択部は、複数の前記高速シーケンス群から、検出された前記電流飽和回転速度に対応する1つの前記高速シーケンス群を選択するように予め設定されてなる、
請求項3〜6のいずれかに記載のステッピングモータ用駆動装置。
And a current saturation determination unit that determines that the current flowing through the stepping motor is saturated and detects the current saturation rotational speed.
A plurality of the high-speed sequence groups corresponding to the speed range of the current saturation rotational speed are stored in advance in the excitation pattern storage unit,
The excitation pattern selection unit is set in advance to select one high speed sequence group corresponding to the detected current saturation rotational speed from the plurality of high speed sequence groups.
The drive device for a stepping motor according to any one of claims 3 to 6.
5つの励磁コイルが環状に接続されたHB型の5相ステッピングモータの励磁相を指令パルスの入力により切り替えて、前記ステッピングモータをステップ駆動させるステッピングモータの駆動方法であって、
前記励磁相の合成インピーダンスが4相励磁の励磁パターンよりも低い2相励磁の励磁パターンと、その他の多相励磁の励磁パターンとを組み合わせて設定される複数の高速用励磁シーケンスを、励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び
前記モータ回転管理部で管理する前記回転速度が、前記ステッピングモータに流れる電流が飽和する電流飽和回転速度よりも速い所定の高速判定速度以上となる高速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記高速用励磁シーケンスを選択すること、
を含んでなることを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
A driving method of a stepping motor for stepping driving the stepping motor by switching an excitation phase of an HB type 5-phase stepping motor in which five excitation coils are annularly connected by inputting a command pulse,
A plurality of excitation sequences for high speed, which are set by combining the excitation pattern of two-phase excitation and the excitation pattern of other multi-phase excitations, in which the composite impedance of the excitation phase is lower than the excitation pattern of four-phase excitation And storing the rotation speed controlled by the motor rotation management unit in a high speed region where the speed is higher than a predetermined high speed determination speed higher than the current saturation rotation speed at which the current flowing through the stepping motor is saturated. Selecting the high speed excitation sequence that corresponds to the electrical angle position;
And a driving method of a stepping motor.
4相励磁の励磁パターンのみを有する複数の中速用励磁シーケンスを、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、
前記回転速度が、前記電流飽和回転速度よりも遅い所定の中速判定速度以上で、前記高速判定速度未満となる中速領域のときに、前記電気角位置に対応する前記中速用励磁シーケンスを選択すること、
を含んでなる請求項8記載のステッピングモータの駆動方法。
Storing in advance in the excitation pattern storage unit a plurality of medium-speed excitation sequences having only four-phase excitation excitation patterns;
The medium speed excitation sequence corresponding to the electrical angle position when the medium speed region is such that the rotational speed is less than the high speed determination speed at a predetermined medium speed determination speed or more slower than the current saturation rotation speed To choose,
9. A driving method of a stepping motor according to claim 8, comprising
前記高速領域の各回転速度範囲に対応する複数の前記高速用励磁シーケンスを有する高速シーケンス群を、前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、及び、
前記高速領域のときに、前記回転速度に基づいて前記高速シーケンス群から対応する前記高速用励磁シーケンスを選択すること、
を含んでなる請求項8又は9記載のステッピングモータの駆動方法。
Storing in advance in the excitation pattern storage unit a high speed sequence group having a plurality of the high speed excitation sequences corresponding to each rotational speed range of the high speed region;
Selecting the corresponding high speed excitation sequence from the high speed sequence group based on the rotation speed in the high speed region;
10. The driving method of a stepping motor according to claim 8, comprising
前記電流飽和回転速度の速度範囲に対応する複数の前記高速シーケンス群を前記励磁パターン記憶部に予め記憶させておくこと、
前記ステッピングモータに流れる電流が飽和したことを判定して前記電流飽和回転速度を検出すること、及び、
複数の前記高速シーケンス群から、検出した前記電流飽和回転速度に対応する1つの前記高速シーケンス群を選択すること、
を含んでなる請求項10記載のステッピングモータの駆動方法。
Storing in advance the plurality of high speed sequence groups corresponding to the speed range of the current saturation rotational speed in the excitation pattern storage unit;
Determining that the current flowing through the stepping motor is saturated to detect the current saturation rotational speed;
Selecting one high speed sequence group corresponding to the detected current saturation rotational speed from the plurality of high speed sequence groups;
The driving method of a stepping motor according to claim 10, comprising:
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