JP6879820B2 - ステッピングモータ駆動装置およびステッピングモータ駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータを駆動するステッピングモータ駆動装置およびステッピングモータ駆動方法に関する。

ステッピングモータは、正確な位置決めに適したモータであり、例えば、インデックステーブル方式のテーピングマシンや部品検査機などで使用されている。この場合、テーピングマシンや部品検査機の生産性を向上させるための方法として、インデックステーブルの動作速度を上げることが考えられる。インデックステーブルは、ステッピングモータの動作角（基本ステップ角）に合わせて部品搬送のポケットを備えているため、テーピングマシンや部品検査機の生産性を向上させるには、ステッピングモータの単位時間当たりの動作頻度を高加減速で増加させる必要がある。

そのため、従来は、ステッピングモータに供給する電流を増やす（すなわち、ステッピングモータへの印加電圧を上げる）ことで、ステッピングモータの動作頻度を増加させていた。しかし、この場合には、ステッピングモータの発熱や、ステッピングモータの停止時の振動（ハンチング）が問題となる。よって、印加電圧を無暗に上げることができないことから、ステッピングモータの新たな駆動方法を提供することが望ましい。

一般に、ステッピングモータは、パルス列入力やマイクロステップなどの手法を用いて駆動される。前者の手法では、パルスを入力するタイミングによりステッピングモータの加減速を調整するが、このタイミングの調整が難しい。また、このようなタイミング調整によるインデックス送りの性能向上には限界がある。一方、後者の段階では、ステッピングモータに供給する電流波形の生成に手間がかかる。また、前者の手法を用いて２相励磁を行う際に、マイクロステップでは最大トルクを出すことができない。

従来のステッピングモータの例は、特許文献１〜３などに開示されている。特許文献１や特許文献２には、プリンタや複写機などに用いられるステッピングモータをマイクロステップ駆動する駆動回路の例が開示されている。特許文献３には、モータの駆動に応じて最適なデューティ比データを選択するようにしたステッピングモータ制御方式の例が開示されている。

特許第３２１９６０１号公報 特許第３３１６２９９号公報 特許第３３６８１０５号公報

以上のように、ステッピングモータに供給する電流を増やすことでその動作頻度を増加させ、ステッピングモータの高速駆動を実現する場合には、ステッピングモータの発熱や振動が問題となる。

そこで、本発明は、ステッピングモータの発熱や振動を抑制しつつその高速駆動を実現可能なステッピングモータ駆動装置およびステッピングモータ駆動方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様によるステッピングモータ駆動装置は、ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生部と、前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御部とを備える。

また、本発明の一態様によるステッピングモータ駆動方法は、ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生段階と、前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御段階とを備える。

本発明によれば、ステッピングモータの発熱や振動を抑制しつつ、その高速駆動を実現することが可能となる。

第１実施形態のテーピングマシンの構成を示す正面図である。 第１実施形態のインデックステーブル等の構成を示す斜視図である。 第１実施形態のステッピングモータ等の構成を示す模式図である。 第１実施形態のステッピングモータ等の構成を示すブロック図である。 第１実施形態のインデックステーブルの構成を示す斜視図である。 従来の第１電流と第２電流の時間変化を示すグラフである。 第１実施形態の第１電流と第２電流の時間変化を示すグラフである。 第１実施形態の第１電流と第２電流の時間変化を示すグラフである。 第１実施形態のステッピングモータで生成されるトルクについて説明するためのグラフである。 第１実施形態におけるステッピングモータの変位角の時間変化について説明するためのグラフである。 第１実施形態のパルス発生部と電流制御部の構成例を示す模式図である。 第２実施形態の第１電流と第２電流の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のテーピングマシンの構成を示す正面図である。

図１のテーピングマシンは、インデックス方式を採用しており、テープ供給リール保持部１と、インデックステーブル２と、パーツフィーダ３と、アイロン部４と、完成テープ保持部５と、トップテープリール保持部６とを備えている。図１のテーピングマシンは、例えばコンデンサ等のチップ型電子部品のテーピング用に使用される。

テーピングマシンは、テープ供給リール保持部１からインデックステーブル２を介してテープＴ１を搬送し、パーツフィーダ３からパーツを搬送する。パーツフィーダ３からのパーツは、インデックステーブル２からのテープＴ１にアイロン部４で溶着される。その後、テープＴ１から得られた完成テープＴ２は完成テープ保持部５に送られ、テープＴ１に残ったトップテープＴ３はトップテープリール保持部６に送られる。

図２は、第１実施形態のインデックステーブル２等の構成を示す斜視図である。

本実施形態のテーピングマシンは、図１に示す構成部分に加え、インデックステーブル２に接続されたステッピングモータ７を備えている。ステッピングモータ７が駆動されると、これによりインデックステーブル２が駆動され、テープＴ１が搬送される。

図３は、第１実施形態のステッピングモータ７等の構成を示す模式図である。

本実施形態のテーピングマシンは、図１や図２に示す構成部分に加え、カップリング８と、エンコーダ９とを備えている。ステッピングモータ７は、図３に示すように、ロータ１１と、シャフト１２とを備えている。シャフト１２は、ロータ１１を貫通するように設けられており、ロータ１１が回転することでシャフト１２も回転する。

インデックステーブル２は、カップリング８を介してシャフト１２の一端に取り付けられている。ステッピングモータ７が駆動されると、ロータ１１およびシャフト１２が回転することでインデックステーブル２も回転し、これによりテープＴ１が搬送される。エンコーダ９は、シャフト１２の他端に取り付けられており、シャフト１２の回転角度を計測してその計測結果を出力する。

図４は、第１実施形態のステッピングモータ７等の構成を示すブロック図である。

本実施形態のテーピングマシンは、図１から図３に示す構成部分に加え、ステッピングモータ７を駆動するステッピングモータ駆動装置１０を備えている。ステッピングモータ駆動装置１０は、パルス発生部２１と、電流制御部２２とを備えている。さらに、ステッピングモータ７は、図４に示すように、Ａ相コイル部１３ａとＡ’相コイル部１３ａ’を有する第１コイル１３Ａと、Ｂ相コイル部１３ｂとＢ’相コイル部１３ｂ’を有する第２コイル１３Ｂとを備えている。

パルス発生部２１は、ステッピングモータ７の駆動制御用のパルス信号を発生する。電流制御部２２は、このパルス信号に同期して、第１コイル１３Ａに供給する第１電流ＩＡと、第２コイル１３Ｂに供給する第２電流ＩＢとを制御する。

第１コイル１３Ａは、Ａ相コイル部１３ａ側の端子Ｐ１と、Ａ’相コイル部１３ａ’側の端子Ｐ２と、Ａ相コイル部１３ａとＡ’相コイル部１３ａ’とに共通の端子Ｐ３とを有している。第１電流ＩＡは、Ａ相コイル部１３ａの端子Ｐ１から端子Ｐ３に流れるＡ相励磁電流Ｉａと、Ａ’相コイル部１３ａ’の端子Ｐ２から端子Ｐ３に流れるＡ’相励磁電流Ｉａ’とを含んでいる。

第２コイル１３Ｂは、Ｂ相コイル部１３ｂ側の端子Ｐ４と、Ｂ’相コイル部１３ｂ’側の端子Ｐ５と、Ｂ相コイル部１３ｂとＢ’相コイル部１３ｂ’とに共通の端子Ｐ６とを有している。第２電流ＩＢは、Ｂ相コイル部１３ｂの端子Ｐ４から端子Ｐ６に流れるＢ相励磁電流Ｉｂと、Ｂ’相コイル部１３ｂ’の端子Ｐ５から端子Ｐ６に流れるＢ’相励磁電流Ｉｂ’とを含んでいる。

本実施形態のステッピングモータ７は、第１および第２コイル１３Ａ、１３Ｂを２相ずつ励磁する２相励磁により駆動される。具体的には、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの電流相が、ＡＢ相、Ａ’Ｂ相、Ａ’Ｂ’相、ＡＢ’相の順番で繰り返し変化する。これらの各電流相の間に、ステッピングモータ７は基本ステップ角だけ駆動される。本実施形態の基本ステップ角は、１．８度である。

図５は、第１実施形態のインデックステーブル２の構成を示す斜視図である。

図５は、インデックステーブル２に所定角度ごとに設けられた複数のポケットＨ１と、テープＴ１に所定間隔ごとに設けられた複数の開口部Ｈ２とを示している。本実施形態では、上記の所定角度が３．６度に設定されており、これは基本ステップ角の２倍である。一方、上記の所定間隔は、互いに隣接するポケットＨ１間の間隔と同じ間隔に設定されている。

インデックステーブル２は、ステッピングモータ７によるインデックス送りにより駆動される。インデックス送りでは、ステッピングモータ７が静止状態のときに、ステッピングモータ７を目的角だけ動作させるための動作指令がステッピングモータ駆動装置１０に入力される。ステッピングモータ駆動装置１０は、動作指令に応じてステッピングモータ７を目的角だけ動作させる。ステッピングモータ７は、目的角だけ回転した後、再び静止状態になる。インデックス送りでは、このような動作を繰り返すことで、ステッピングモータ７が目的角ずつ回転する。

本実施形態の目的角は３．６度であり、これは基本ステップ角の２倍である。よって、ステッピングモータ７は、１回の動作指令により基本ステップ角の２倍である３．６度だけ駆動され、これにより、インデックステーブル２も、１ポケット分である３．６度だけ駆動される。インデックス送りでは、このような動作を繰り返すことで、テープＴ１が上記の所定間隔ずつ間欠的に搬送される。このようなインデックス送りを２倍送りと呼び、１回分の２倍送りの期間を１サイクルと呼ぶ。

次に、第１実施形態の第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの波形と、従来の第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの波形とを比較する。

図６は、従来の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの時間変化を示すグラフである。

図６では、第１電流ＩＡが、第１値Ｉ＋と第２値Ｉ−とに交互に変化し、同様に、第２電流ＩＢも、第１値Ｉ＋と第２値Ｉ−とに交互に変化する。ここで、第１値Ｉ＋は正の値であり、第２値Ｉ−は負の値である。図７では、第１値Ｉ＋が＋２．８Ａ、第２値Ｉ−が−２．８Ａとなっている。

ＡＢ相においては、第１電流ＩＡがＡ相励磁電流Ｉａとなり、第２電流ＩＢがＢ相励磁電流Ｉｂとなることで、第１電流ＩＡは第１値Ｉ＋をとり、第２電流ＩＢも第１値Ｉ＋をとる。

Ａ’Ｂ相においては、第１電流ＩＡがＡ’相励磁電流Ｉａ’となり、第２電流ＩＢがＢ相励磁電流Ｉｂとなることで、第１電流ＩＡは第２値Ｉ−をとり、第２電流ＩＢは第１値Ｉ＋をとる。

Ａ’Ｂ’相においては、第１電流ＩＡがＡ’相励磁電流Ｉａ’となり、第２電流ＩＢがＢ’相励磁電流Ｉｂ’となることで、第１電流ＩＡは第２値Ｉ−をとり、第２電流ＩＢも第２値Ｉ−をとる。

ＡＢ’相においては、第１電流ＩＡがＡ相励磁電流Ｉａとなり、第２電流ＩＢがＢ’相励磁電流Ｉｂ’となることで、第１電流ＩＡは第１値Ｉ＋をとり、第２電流ＩＢは第２値Ｉ−をとる。

図６は、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの電流相が、ＡＢ相からＡ’Ｂ相に変化して、Ａ’Ｂ相からＡ’Ｂ’相に変化する様子を示している。図６では、第１電流ＩＡが、時間ｔに第１値Ｉ＋から負方向に変化し始め、時間ｔ＋Δｔに第２値Ｉ−に達している。符号Δｔは、第１電流ＩＡが第１値Ｉ＋から第２値Ｉ−に変化するまでの遅延時間を表す。このような遅延時間Δｔは、ＡＢ相以外の相から次の相への変化が生じる際にも同様に発生する。遅延時間Δｔが長くなると、ステッピングモータ７のトルクの立ち上がりや立ち下がりが遅れることが問題となる。

図７は、第１実施形態の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの時間変化を示すグラフである。

図７では、第１電流ＩＡが第１値Ｉ１、第２値Ｉ２、および第４値Ｉ４に変化し、第２電流ＩＢが第１値Ｉ１、第３値Ｉ３、および第４値Ｉ４に変化する。ここで、第１値Ｉ１と第３値Ｉ３は正の値であり、第２値Ｉ２と第４値Ｉ４は負の値である。ただし、第１値Ｉ１の絶対値および第４値Ｉ４の絶対値は、第２値Ｉ２の絶対値および第３値Ｉ３の絶対値よりも小さく設定されている。図７では、第１値Ｉ１が＋１Ａ、第２値Ｉ２が−４Ａ、第３値Ｉ３が＋４Ａ、第４値Ｉ４が−１Ａとなっている。

ＡＢ相においては、第１電流ＩＡは第１値Ｉ１をとり、第２電流ＩＢも第１値Ｉ１をとる。Ａ’Ｂ相においては、第１電流ＩＡは第２値Ｉ２をとり、第２電流ＩＢは第３値Ｉ３をとる。Ａ’Ｂ’相においては、第１電流ＩＡは第４値Ｉ４をとり、第２電流ＩＢも第４値Ｉ４をとる。ＡＢ’相においては、第１電流ＩＡは第２値Ｉ２をとり、第２電流ＩＢは第３値Ｉ３をとる。

図７は、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの電流相が、ＡＢ相からＡ’Ｂ相に変化して、Ａ’Ｂ相からＡ’Ｂ’相に変化する様子を示している。図７では、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢが、時間ｔに第１値Ｉ１から負方向と正方向にそれぞれ変化し始め、第２電流ＩＢが第３値Ｉ３に達した後、第１電流ＩＡが時間ｔ＋Δｔに第２値Ｉ２に達している。符号Δｔは、第１電流ＩＡが第１値Ｉ１から第２値Ｉ２に変化するまでの遅延時間を表す。このような遅延時間Δｔは、ＡＢ相以外の相から次の相への変化が生じる際にも同様に発生する。

ここで、従来の電流波形（図６）では、１回の相変化時に第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの一方のみを変化させる。そのため、相変化時に第１電流ＩＡまたは第２電流ＩＢの値が大きく変化する。例えば、ＡＢ相からの相変化時には第１電流ＩＡが−５．８Ａ変化し、Ａ’Ｂ相からの相変化時には第２電流ＩＢが−５．８Ａ変化する（図６参照）。その結果、遅延時間Δｔが長くなり、ステッピングモータ７のトルクの立ち上がりや立ち下がりが遅くなる。

一方、本実施形態の電流波形（図７）では、１回の相変化時に第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの両方を変化させる。よって、相変化時の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの変化を小さく抑えることが可能となる。例えば、ＡＢ相からの相変化時には第１電流ＩＡが−５Ａ、第２電流が＋３Ａ変化し、Ａ’Ｂ相からの相変化時には第１電流ＩＡが＋３Ａ、第２電流が−５Ａ変化する（図７参照）。これにより、遅延時間Δｔを短くし、ステッピングモータ７のトルクの立ち上がりや立ち下がりを速くすることが可能となる。

また、本実施形態のテーピングマシンは、インデックステーブル２を１ポケット分だけ駆動する際に、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの電流相を、ＡＢ相からＡ’Ｂ相を介してＡ’Ｂ’相に変化させるか、Ａ’Ｂ’相からＡＢ’相を介してＡＢ相に変化させて、ステッピングモータ７を基本ステップ角の２倍だけ駆動する。その結果、ステッピングモータ７が静止状態のときには、電流相はＡＢ相かＡ’Ｂ’相となり、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの値は、第１値Ｉ１（＋１Ａ）か第４値Ｉ４（−１Ａ）となる。

よって、本実施形態によれば、静止状態の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの値を低減することができ、これによりステッピングモータの発熱を抑制することができる。また、本実施形態によれば、ステッピングモータ７の動作時に第１電流ＩＡと第２電流ＩＢをそれぞれ第２値Ｉ２（−４Ａ）と第３値Ｉ３（＋４Ａ）にオーバードライブすることで、ステッピングモータ７の動作を高速化することができる。また、本実施形態によれば、静止状態の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの値を低減することで、上記のようにステッピングモータ７のトルクの特性を改善することができ、これによりステッピングモータ７の停止時の振動を抑制することができる。本実施形態では、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢを上記のようにオーバードライブしてもなお、相変化時の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの変化が小さいことに留意されたい。

よって、本実施形態によれば、ステッピングモータ７の発熱や振動を抑制しつつ、その高速駆動を実現することが可能となる。

図８は、第１実施形態の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの時間変化を示すグラフである。

図８は、４サイクル分、すなわち、インデックステーブル２を４ポケット分駆動する場合の電流波形を示している。図８はさらに、ＡＢ相に対応する第１期間Ｒ１と、Ａ’Ｂ相に対応する第２期間Ｒ２と、Ａ’Ｂ’相に対応する第３期間Ｒ３と、ＡＢ’相に対応する第４期間Ｒ４とを示している。

本実施形態の電流波形では、１回の相変化時に第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの両方を変化させている。具体的には、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの一方を正方向に変化（すなわち増加）させ、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢの他方を負方向に変化（すなわち減少）させている。ここで、電流の増加・減少とは、電流の絶対値が増加・減少するという意味ではなく、正負の符号を含めた電流の値が増加・減少するという意味で用いている点に留意されたい。例えば、電流の値が＋１Ａから−４Ａに変化することは、電流の減少に相当する。

ここで、第１期間Ｒ１では、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢが共に第１値Ｉ１に変化しており、具体的には、第１電流ＩＡが第２値Ｉ２から第１値Ｉ１に増加し、第２電流ＩＢが第３値Ｉ３から第１値Ｉ１に減少している（第１動作）。

第２期間Ｒ２では、第１電流ＩＡが第１値Ｉ１から第２値Ｉ２に減少し、第２電流ＩＢが第１値Ｉ１から第３値Ｉ３に増加している（第２動作）。

さらに、第３期間Ｒ３では、第１および第２電流ＩＡ、ＩＢが共に第４値Ｉ４に変化しており、具体的には、第１電流ＩＡが第２値Ｉ２から第４値Ｉ４に増加し、第２電流ＩＢが第３値Ｉ３から第４値Ｉ４に減少している（第３動作）。

第４期間Ｒ４では、第１電流ＩＡが第４値Ｉ４から第２値Ｉ２に減少し、第２電流ＩＢが第４値Ｉ４から第３値Ｉ３に増加している（第４動作）。

ステッピングモータ７は、第１から第４動作を順番に繰り返し実行することで、インデックステーブル２を回転させる。図８は、第１から第４動作を２回繰り返すことで、２倍送りのインデックス送りを４サイクル分実行する様子を示している。第１から第４動作の各々は、一般的なステッピングモータ７の１ステップ分の動作に対応している。

なお、第２期間Ｒ２と第４期間Ｒ４では、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢが同時に変化し始め、これらの一方が第２値Ｉ２または第３値Ｉ３に達した後、他方が第２値Ｉ２または第３値Ｉ３に達している。この変化に要する時間が、上記の遅延時間Δｔに相当する。

また、第１期間Ｒ１と第３期間Ｒ３では、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの一方が変化し始めた後に他方が変化し始め、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢが同時に第１値Ｉ１または第４値Ｉ４に達している。この変化に要する時間が、上記の遅延時間Δｔに相当する。

ただし、第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの変化開始や変化終了のタイミングは、これに限定されるものではない。例えば、第２期間Ｒ２と第４期間Ｒ４の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢは、順番に変化し始めてもよいし、第１期間Ｒ１と第３期間Ｒ３の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢは、同時に変化し始めてもよい。

図９は、第１実施形態のステッピングモータ７で生成されるトルクについて説明するためのグラフである。

図９は、本実施形態で仮に２倍送りを適用せずに基本ステップ角を３．６度とする場合に、ＡＢ相で生成されるトルクＦ１と、Ａ’Ｂ相で生成されるトルクＦ２と、Ａ’Ｂ’相で生成されるトルクＦ３と、ＡＢ’相で生成されるトルクＦ４とを示している。図９はさらに、本実施形態で上記のように２倍送りを適用して基本ステップ角を１．８度とする場合に、Ａ’Ｂ相で生成されるトルクＦを示している。

図９に示すように、トルクＦの波形は、上下対称となっており、かつ立ち上がりと立ち下がりが急峻になっている。よって、このようなトルクＦによれば、ステッピングモータ７を基本ステップ角だけ回転させた後にすみやかに停止させることや、ステッピングモータ７の振動を抑制することが可能となる。

図１０は、第１実施形態におけるステッピングモータ７の変位角の時間変化について説明するためのグラフである。

曲線Ｄ１、Ｄ２は、従来の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの電流波形（図６）を採用した場合の変位角の時間変化を示している。ただし、曲線Ｄ１では、本実施形態のような２倍送りを適用せずに、基本ステップ角を３．６度としている。一方、曲線Ｄ２では、本実施形態と同様に２倍送りを適用して、基本ステップ角を１．８度としている。曲線Ｄ３は、本実施形態の第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの電流波形（図７）を採用した場合の変位角の時間変化を示している。曲線Ｄ３の場合の基本ステップ角は、１．８度である。

符号ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ、曲線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の変位角が３．６度に達する時間を示している。曲線Ｄ１、Ｄ２の結果によれば、本実施形態のような２倍送りによりステッピングモータ７の動作を高速化できることが分かる。さらに、曲線Ｄ１、Ｄ３の結果によれば、本実施形態の電流波形（図７）によりステッピングモータ７の動作を従来の２倍近くまで高速化できることが分かる。

図１１は、第１実施形態のパルス発生部２１と電流制御部２２の構成例を示す模式図である。図１１(ａ)は、パルス発生部２１の構成例を示し、図１１(ｂ)は、電流制御部２２の構成例を示している。

電流制御部２２は、第１コイル１３Ａ用の第１から第４スイッチング素子３１ａ〜３４ａおよび第１電流計測部３５ａと、第２コイル１３Ｂ用の第５から第８スイッチング素子３１ｂ〜３４ｂおよび第２電流計測部３５ｂとを備えている。

第１および第３スイッチング素子３１ａ、３３ａのペアと、第２および第４スイッチング素子３２ａ、３４ａのペアと、第５および第７スイッチング素子３１ｂ、３３ｂのペアと、第６および第８スイッチング素子３１ｂ、３３ｂのペアは、電源とグラウンドとの間に並列接続されている。第１コイル１３Ａは、第１および第３スイッチング素子３１ａ、３３ａの間のノードと、第２および第４スイッチング素子３２ａ、３４ａの間のノードとの間に配置されている。第２コイル１３Ｂは、第５および第７スイッチング素子３１ｂ、３３ｂの間のノードと、第６および第８スイッチング素子３２ｂ、３４ｂの間のノードとの間に配置されている。

第１コイル１３Ａを通過した第１電流ＩＡは、第３スイッチング素子３３ａまたは第４スイッチング素子３４ａを介して第１電流計測部３５ａに流入し、第１電流計測部３５ａで計測される。第１電流ＩＡの計測結果を示す第１信号Ｓａは、第１電流計測部３５ａからパルス発生部２１に出力される。

第２コイル１３Ｂを通過した第２電流ＩＢは、第７スイッチング素子３３ｂまたは第８スイッチング素子３４ｂを介して第２電流計測部３５ｂに流入し、第２電流計測部３５ｂで計測される。第２電流ＩＢの計測結果を示す第２信号Ｓｂは、第２電流計測部３５ｂからパルス発生部２１に出力される。

パルス発生部２１は、第１信号Ｓａ、第２信号Ｓｂ、上述の動作指令、エンコーダ９の計測結果を示す信号等に応じて、パルス信号Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を発生する。パルス信号Ａ１は、第１および第４スイッチング素子３１ａ、３４ａを制御するための信号である。パルス信号Ａ２は、第２および第３スイッチング素子３２ａ、３３ａを制御するための信号である。パルス信号Ｂ１は、第５および第８スイッチング素子３１ｂ、３４ｂを制御するための信号である。パルス信号Ｂ２は、第６および第７スイッチング素子３２ｂ、３３ｂを制御するための信号である。

例えば、パルス信号Ａ１により第１および第４スイッチング素子３１ａ、３４ａがオンになると、第１コイル１３Ａに正の電流が流れる。また、パルス信号Ａ２により第２および第３スイッチング素子３２ａ、３３ａがオンになると、第１コイル１３Ａに負の電流が流れる。第１から第４スイッチング素子３１ａ〜３４ａがいずれもオンの場合には、上記の正の電流と負の電流との差に相当する電流が第１コイル１３Ａに流れる。これは、第２コイル１３Ｂにおいても同様である。このような制御により、図７の電流波形を実現することができる。

以上のように、本実施形態では、ステッピングモータ７を基本ステップ角だけ駆動する間に、第１コイル１３Ａに供給する第１電流ＩＡと、第２コイル１３Ｂに供給する第２電流ＩＢの両方を変化させる（図７参照）。よって、本実施形態によれば、ステッピングモータ７の発熱や振動を抑制しつつ、その高速駆動を実現することが可能となる。

（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態の第１電流ＩＡおよび第２電流ＩＢの時間変化を示すグラフである。本実施形態では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態との共通点の詳細な説明は省略する。

第１実施形態では、第１および第２コイル１３Ａ、１３Ｂを２相励磁により駆動しているのに対し、本実施形態では、第１および第２コイル１３Ａ、１３Ｂを１相励磁により駆動している。

図１２では、第１電流ＩＡが第１値Ｉ１、第３値Ｉ３、およびゼロに変化し、第２電流ＩＢが第２値Ｉ２、第４値Ｉ４、およびゼロに変化する。ここで、第１値Ｉ１と第４値Ｉ４は正の値であり、第２値Ｉ２と第３値Ｉ３は負の値である。ただし、第２値Ｉ２の絶対値および第４値Ｉ４の絶対値は、第１値Ｉ１の絶対値および第３値Ｉ３の絶対値よりも小さく設定されている。本実施形態の目的角も３．６度であり、これは基本ステップ角である１．８度の２倍である。

本実施形態の電流波形では、第１実施形態と同様に、１回の相変化時に第１電流ＩＡと第２電流ＩＢの両方を変化させている。

例えば、第１期間Ｒ１では、第１電流ＩＡがゼロから第１値Ｉ１に増加し、第２電流ＩＢが第４値Ｉ４からゼロに減少している（第１動作）。第２期間Ｒ２では、第１電流ＩＡが第１値Ｉ１からゼロに減少し、第２電流ＩＢがゼロから第２値Ｉ２に減少している（第２動作）。

さらに、第３期間Ｒ３では、第１電流ＩＡがゼロから第３値Ｉ３に減少し、第２電流ＩＢが第２値Ｉ２からゼロに増加している（第３動作）。第４期間Ｒ４では、第１電流ＩＡが第３値Ｉ３からゼロに増加し、第２電流ＩＢがゼロから第４値Ｉ４に増加している（第４動作）。

ステッピングモータ７は、第１から第４動作を順番に繰り返し実行することで、インデックステーブル２を回転させる。図１２は、第１から第４動作を１回実行することで、２倍送りのインデックス送りを２サイクル分実行する様子を示している。第１から第４動作の各々は、一般的なステッピングモータ７の１ステップ分の動作に対応している。

また、本実施形態のテーピングマシンは、インデックステーブル２を１ポケット分だけ駆動する際に、第４期間Ｒ４から第１期間Ｒ１を介して第２期間Ｒ２に移行するか、第２期間Ｒ２から第３期間Ｒ３を介して第４期間Ｒ４に移行する。その結果、ステッピングモータ７が静止状態のときには、第１電流ＩＡはゼロとなり、第２電流ＩＢは第２値Ｉ２か第４値Ｉ４となる。

よって、本実施形態では、第２値Ｉ２と第４値Ｉ４を小さく設定することで、ステッピングモータ７の発熱を低減することが可能となる。第２値Ｉ２と第４値Ｉ４は例えば、保持必要トルクを確保するための最小限の値に近付けることが望ましい。また、第２値Ｉ２と第４値Ｉ４を小さく設定することで、第１期間Ｒ１や第３期間Ｒ３におけるステッピングモータ７の加速を高めることが可能となる。

なお、第２電流ＩＢの波形は、変形例として示した第２電流ＩＢ’の波形に置き換えてもよい。第２電流ＩＢ’は、第１期間Ｒ１において交互に減少および増加した後、ゼロに達している。また、第２電流ＩＢ’は、第３期間Ｒ３において交互に増加および減少した後、ゼロに達している。これにより、ステッピングモータ７の加減速を第２電流ＩＢ’により補助することが可能となる。

以上のように、本実施形態では、ステッピングモータ７を基本ステップ角だけ駆動する間に、第１コイル１３Ａに供給する第１電流ＩＡと、第２コイル１３Ｂに供給する第２電流ＩＢの両方を変化させる（図１２参照）。よって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ステッピングモータ７の発熱や振動を抑制しつつ、その高速駆動を実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限定されるものではない。これらの実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施することができる。本発明の範囲には、このような変更を加えた形態も含まれる。

１：テープ供給リール保持部 ２：インデックステーブル
３：パーツフィーダ ４：アイロン部
５：完成テープ保持部 ６：トップテープリール保持部
７：ステッピングモータ ８：カップリング
９：エンコーダ １０：ステッピングモータ駆動装置
１１：ロータ １２：シャフト
１３Ａ：第１コイル １３Ｂ：第２コイル
１３ａ：Ａ相コイル部 １３ａ’：Ａ’相コイル部
１３ｂ：Ｂ相コイル部 １３ｂ’：Ｂ’相コイル部
２１：パルス発生部 ２２：電流制御部
３１ａ：第１スイッチング素子 ３１ｂ：第５スイッチング素子
３２ａ：第２スイッチング素子 ３２ｂ：第６スイッチング素子
３３ａ：第３スイッチング素子 ３３ｂ：第７スイッチング素子
３４ａ：第４スイッチング素子 ３４ｂ：第８スイッチング素子
３５ａ：第１電流計測部 ３５ｂ：第２電流計測部

Claims (12)

1. ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生部と、
   前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御部と、
   を備え、
   前記電流制御部は、
   前記第１および第２電流を第１値に変化させる第１動作と、
   前記第１電流を前記第１値から第２値へと負方向に変化させ、前記第２電流を前記第１値から第３値へと正方向に変化させる第２動作と、
   前記第１および第２電流を第４値に変化させる第３動作と、
   前記第１電流を前記第４値から前記第２値へと負方向に変化させ、前記第２電流を前記第４値から前記第３値へと正方向に変化させる第４動作と、
   を順番に繰り返し実行する、ステッピングモータ駆動装置。
2. 前記第１値の絶対値および前記第４値の絶対値は、前記第２値の絶対値および前記第３値の絶対値よりも小さい、請求項１に記載のステッピングモータ駆動装置。
3. ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生部と、
   前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御部と、
   を備え、
   前記電流制御部は、
   前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を負方向に変化させる第１動作と、
   前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を負方向に変化させる第２動作と、
   前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を正方向に変化させる第３動作と、
   前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を正方向に変化させる第４動作と、
   を順番に繰り返し実行する、ステッピングモータ駆動装置。
4. ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生部と、
   前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御部と、
   を備え、
   前記電流制御部は、
   前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を負方向および正方向に交互に変化させる第１動作と、
   前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を負方向に変化させる第２動作と、
   前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を正方向および負方向に交互に変化させる第３動作と、
   前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を正方向に変化させる第４動作と、
   を順番に繰り返し実行する、ステッピングモータ駆動装置。
5. 前記電流制御部は、前記ステッピングモータを前記基本ステップ角だけ駆動する間に、前記第１および第２電流の一方を正方向に変化させ、かつ前記第１および第２電流の他方を負方向に変化させる、請求項１から４のいずれか１項に記載のステッピングモータ駆動装置。
6. 前記ステッピングモータは、複数のポケットが所定角度ごとに設けられたインデックステーブルに接続されており、
   前記電流制御部は、前記ステッピングモータを前記基本ステップ角の２倍だけ駆動することで、前記インデックステーブルを１ポケット分だけ駆動する、請求項１から５のいずれか１項に記載のステッピングモータ駆動装置。
7. ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生段階と、
   前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御段階と、
   を備え、
   前記電流制御段階では、
   前記第１および第２電流を第１値に変化させる第１動作と、
   前記第１電流を前記第１値から第２値へと負方向に変化させ、前記第２電流を前記第１値から第３値へと正方向に変化させる第２動作と、
   前記第１および第２電流を第４値に変化させる第３動作と、
   前記第１電流を前記第４値から前記第２値へと負方向に変化させ、前記第２電流を前記第４値から前記第３値へと正方向に変化させる第４動作と、
   を順番に繰り返し実行する、ステッピングモータ駆動方法。
8. 前記第１値の絶対値および前記第４値の絶対値は、前記第２値の絶対値および前記第３値の絶対値よりも小さい、請求項７に記載のステッピングモータ駆動方法。
9. ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生段階と、
   前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御段階と、
   を備え、
   前記電流制御段階では、
   前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を負方向に変化させる第１動作と、
   前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を負方向に変化させる第２動作と、
   前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を正方向に変化させる第３動作と、
   前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を正方向に変化させる第４動作と、
   を順番に繰り返し実行する、ステッピングモータ駆動方法。
10. ステッピングモータの駆動制御用のパルス信号を発生するパルス発生段階と、
    前記ステッピングモータを基本ステップ角だけ駆動する間に、前記ステッピングモータの第１コイルに供給する第１電流を変化させ、かつ前記ステッピングモータの第２コイルに供給する第２電流を変化させる電流制御段階と、
    を備え、
    前記電流制御段階では、
    前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を負方向および正方向に交互に変化させる第１動作と、
    前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を負方向に変化させる第２動作と、
    前記第１電流を負方向に変化させ、前記第２電流を正方向および負方向に交互に変化させる第３動作と、
    前記第１電流を正方向に変化させ、前記第２電流を正方向に変化させる第４動作と、
    を順番に繰り返し実行する、ステッピングモータ駆動方法。
11. 前記電流制御段階では、前記ステッピングモータを前記基本ステップ角だけ駆動する間に、前記第１および第２電流の一方を正方向に変化させ、かつ前記第１および第２電流の他方を負方向に変化させる、請求項７から１０のいずれか１項に記載のステッピングモータ駆動方法。
12. 前記ステッピングモータは、複数のポケットが所定角度ごとに設けられたインデックステーブルに接続されており、
    前記電流制御段階では、前記ステッピングモータを前記基本ステップ角の２倍だけ駆動することで、前記インデックステーブルを１ポケット分だけ駆動する、請求項７から１１のいずれか１項に記載のステッピングモータ駆動方法。

Images