JPH01206415A - ステップモータの位置ずれ修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、オープンルーズにより制御されるステップモ
ータの脱調による位置ずれを修正する装置に関し、ステ
ップモータの回転位置により軸の移動量を制御する制御
３Ａ置に適用するに好適な装置に関する。

１従来の技術」 一般にステップモータでは、位置決めされる部（イのｉ
Ｊ期位置を定めるため、基準位置にストッパ等の固定物
を置き、この固定物に被駆動部材を当接させた状態でス
テップモータを停止させる、いわゆる突き当て停止によ
る原点復帰が行われる。

従来の装置は、このような原点復す１■動作は電源投入
時にのみ行うものであった（たとえば、実開昭６１−１
８５１１１ぢ）。

また、信頼性を要求される制御に用いられるステップモ
ータでは、ステップモータにパルスエンコーダ等の回転
検出器を取付け、実際の同転位置を検出してフィードバ
ック修正するものがあった。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、電源投入時のみの原点復帰動作では、制
御途中にステップモータの脱調が発生すると、その後は
披駆動部材が数ステップ角だけずれたまま制御されるこ
とになり、実際の制御と１」標値とがずれてしまうとい
う問題点があった。さらに、脱調が何回も発生するとそ
のたびにずれ獣が累積し、Ｉ」標値から大きくずれてし
まうことがあるという問題点があった。

ステップモータに検出器を取付けたものでは」１記のよ
うな不具合はないが、ステップモータが形状的に大きな
ものになり、また、価格も上昇するという問題点があっ
た。さらに、制御される位置が、ステップモータの精度
に関係なく検出器の７４度及び信頼性に依存してしまう
という問題点もあった。

本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、特別の検出器が不要なオーブンルーズのステップ
モータにおいて、脱調による位置ずれ量が累積せず、比
較的信頼性の高い制御を可能とするステップモータの位
置ずれ修正装置を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、ステップモー
タにより位置決めされる部材の移動を基準位置において
機械的に停止させるストッパと、前記部材を、前記スト
ッパに当接するまで移動させることにより、基準位置に
復帰させる基準位置復帰手段と、周期的に若しくは周期
的に発生する蓋然性の高い所定条件時に、前記部材を、
前記基準位置復帰手段により一旦基準位置に強制的に復
帰させた後に、指令制御位置に戻し制御を再開させる位
置ずれ修正手段と、をイ１えることを特徴とするステッ
プモータの位置ずれ修正装置が提供される。

「作用」 上記のように楕成された位置ずれ修正装置では、ステッ
プモータにより位置決めされる部材が、略周期的に基準
位置に復帰されるから、その間に発生した脱調による位
置ずれが修正される。また、脱調による位置ずれが累積
することがない。

「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図は、本発明装置をメタリングポンプに適用した実
施例を示す断面図である。

このメタリングポンプ１は、ロータリエンジンのアベッ
クシール部、サイドシール部にエンジンの回転に同期し
て潤滑油を供給するためのポンプであり、その供給油量
をステップモータ２により制御するものである。

メタリングポンプｌの概要について説明する。

ポンプケーシング３の図面水平方向に設けられた孔４に
、駆動軸５が回転自在にまた軸方向に摺動自在に嵌挿さ
れている。駆動軸５の中央部には図示しない駆動歯車と
噛合するウオームギヤ６が形成され、また、軸端部には
突起状のカムビン７が設けられている。その駆動軸５に
連接して、第１のプランジャ８が軸方向に摺動自在に嵌
挿されている。第１のプランジャはスプリング９により
付勢され駆動軸５に押し付けられている。第１のプラン
ジャ８はスリーブ状に形成され、第２のプランジャ１０
がその内孔に嵌挿された状態でケーシング３に固定され
ている。第１のプランジャ８に設けられた内孔と第２の
プランジャ１０によりポンプ室１２を楕成し、スリーブ
形状の第１のプランジャ８の軸方向の往復動により、オ
イル吸入路１３及びオイル吐出路１４を開閉して、図示
しないエンジンに潤滑油を供給している。駆動軸５の軸
端部に設けられたカムピン７が図面垂直方向に配置され
たカム軸１５に当接する。

カム軸１５は、ポンプケーシング３に形成された孔１６
に、軸方向に摺動自在に嵌挿され、その軸上端に金具１
７が固定されている。金具１７のつば部とケーシング３
との間に圧縮スプリング２０が挟装され、カム軸１５を
図面上方に付勢している。一方、金具１７の軸心部の凹
部には、ステップモータ２の出力軸をなすスクリュー軸
２１が」二方から嵌合され、カム軸１５の軸方向の位置
を規制している。スクリュー軸２］は回転する軸ではな
く、ステップモータ２のロータ２２の回転に従って軸方
向に直線移動される軸である。

カム軸１５のうち、駆動軸５のカムビン７と当接する部
分は、大径部１８とそれに引続き漸次径が縮小するテー
バ部１つとからなるテーパカム１８．１９を構成してい
る。

量水しない駆動歯車により駆動軸５がエンジンの同転に
同期して回転駆動されると、駆動軸５はスプリング９の
付勢力により、カムビン７がカム軸のテーバカム１８．
１９に当接した状態で回転駆動される。カムビン７かデ
ーパカム１８．１９に当接する位置はその回転位置によ
り大径部１８とテーバ部１９を移動するため、駆動軸５
は軸方向に往復移動され、第１のプランジャ８を往復動
させて潤滑油を１ソ「定量ずつ吐出する。往復動のスト
ロークはカムビン７がテーバ部１９に当接する位置によ
り決定されることから、カム軸１５の軸方向位置を制御
することにより潤滑油の吐出量が調節されることになる
。

カム軸１５の軸方向位置を制御するステップモータ２は
、ロータ２２の中心部に、めねじ孔を廟する送りナツト
２３が固着されロータ２２と一体に回転する。その送り
ナツト２３に出力軸となるスクリュー軸２１が螺合され
ており、ロータ２２の回転に従ってスクリュー軸２１は
軸方向に移動する。スクリュー軸２１は、その後退端に
おいて軸端がステップモータ２のハウジング２４の当接
部２５に当接するようにされている。ステップモータハ
ウジング２４０当接部２５はスクリュー軸２１の移動を
基準位置において機械的に停止させるストッパとしての
役割を果たす。

ステップモータ２は４相方式のものが用いられる。各コ
イル２６は駆動回路３２に接続され、マイクロコンピュ
ータを備えた電子制御装置（ＥＣＵ）３１により制御さ
れる。電子制御装置３１にはエンジン回転数センサ３３
．アクセル開度センサ３４．冷却水温センサ３５等の各
種運転状態センサからの信号が入力される。電子制御装
置３１では、それらの運転状懇情報から最適な潤滑油吐
出量を与えるスクリュー軸２１の指令制御位置が演′１
Ｆ、され、刻々に変化するその指令制御位置を実現すべ
く駆動回路３２に駆動パルスを出力する。

第２Ｉ７１はステップモータ２の各コイルの励磁波形を
示す波形図である。４相励磁方式であり、４つのコイル
が、１−２相励磁、２相励磁、２−３相励磁、３相励磁
といった順に各相のコイルの励磁が１１１１次切換えら
れてロータ２２が回転する。このとき、２つのコイルが
同時に励磁されている時間Ｔ、に対して、一つのコイル
だけが励磁されている時間′Ｉ゛２をより長くする変則
励磁が行われる。

時間′】、とＴ　２とが等しい従来の励磁方法に比べて
、時間′■゛２がＴ１より長い変則励磁方法を行うこと
により、第３図に示す様に、各ステップ角ごとの励磁の
切換時に生ずる減衰振動の残存時間（セトリングタイム
）′ｒ、が短くなり、位置が安定するからである。

電子制御装π３１では、エンジンのアイドル運転時に、
指令制御位置にあるスクリュー軸２１を後退端に移動し
、軸端をハウジング２４の当接部２５に当接さぜ、基準
位置に復帰させる動作を行う、基準位置への復帰は、ス
クリュー軸２１のストローク以−Ｌの指令パルスを出力
し、スクリュー軸２１がハウジング２４の当接部２５に
当接した後はステップモータ２が脱調をするに委せるこ
とにより行う、そして、！＆後は１−２相励磁の励磁相
で止めることにより、スクリュー軸２１を基準位置に停
止させる。１−２相励磁が停止位置がもっとも安定する
からである。勿論、スクリュー軸２１がハウジング２４
に当接したことを励磁電流波形等から検出し、１−２相
励磁で止めるようにすることも可能である。基準位置に
一旦復帰したら、直ちにその位置を基準として指令制御
位置に戻し、刻々の運転状態に従った制御を再開する。

ｔａ械的に決められる基準位置から制御を再開すること
により、それまでの位置ずれが解消され修正される。

基準位置に一旦復帰させる位置ずれ修正動作は、１秒足
らずの短時間のうちに終了するがら、エンジンのアイド
ル運転中に実行するのであれば、その間潤滑油量が変化
したとしても何の問題も生じない、また、自動車の運転
中には、自動車を停止させた信号待ちの場合など、適当
な時間毎に周期的にアイドル運転状態となる蓋然性が高
く、適宜、位置ずれ修正を行うことが可能である。

第４図及び第５図は、電子制御装置３１内のマイクロコ
ンピュータの処理を示すフローチャートである。処理１
００は、スクリュー軸２１を運転状態に従った指令制御
位置に制御するだめの処理であり、常時繰返し実行され
る。処理１００が開始されると、エンジン回転数センサ
３３．冷却水温センサ３５等から回転数、水温等を読み
込み（ステップ１０１）、それらの運転状態情報に基づ
いてｆ＆適な潤滑油吐出量を与える指令制御位置を算出
するくステップ１０２）、そして、その指令制御位置と
記憶している現在位置との差に応じて駆動パルスを出力
する（ステップ１０３）、また、出力された駆動パルス
を積算し、現在位置として記憶されているデータを更新
する（ステップ１０４）。

一方、処理２００は、アクセル開度センサ３４からのア
イドル位置信号により割込処理として実行される。アク
セルがアイドル位置に戻されると処理２００が開始され
、ステップ２０１では、エンジン回転数が８００回転以
下か否かが調べられる。エンジン回転数によりアイドル
状態か否かを判別するのである。８００回転以上であれ
ば何も実行せず今回の処理を終了する。８００回転以下
であればアイドル状態だからステップ２０２に進む、ス
テップ２０２では、カウンタＡの値を歩進し、次にカウ
ンタＡの値がＸ以上になったか否かを調べる（ステップ
２０３）、たとえば、Ｘの値として５が設定され、アイ
ドル状態に５回なる度に、基準位置復帰動作を行わせよ
うとするのである。

カウンタＡがＸ以下であれば、ステップ２０７に進み、
何も実行せず今回の処理を終了する。カウンタＡの値が
Ｘに到達したら、ステップ２０４以下に進む、ステップ
２０４では、カウンタＡの値を０にリセットする１次に
、ステップ２０５では、スクリュー軸２１を基準位置に
復帰させる。これは、スクリュー軸のストローク以上の
駆動パルスを出力し、最後に１−２相励磁で止めること
により行われる。そして、ステップ２０６で、現在まで
の駆動パルスの累積を記憶している現在位置のデータを
０にリセットし、処理２００を終了する。

割込処理２００からｆ！帰したその後の処理１００では
、現在位置のデータが０にリセットされたため、ステッ
プ１０３で、基準位置から指令制御位置までの移動に相
当する駆動パルスが出力され、もとの制御位置に位置ず
れが修正されて戻ることになる。

以上述べた実施例では、ステップモータ２のハウジング
２４に当接部２５を設け、ハウジング２４自体をスクリ
ュー軸２１の移動を基準位置においてＪＲ械的に停止さ
せるストッパとして用いたが、スクリュー軸２１の外周
部に突起状のストッパを設け、そのストッパが軸方向の
移動に従ってロータ２２の内周部に設けられた突起に当
接して、ロータ２２の回転を停止させる構造とすること
も可能である。

また、前記実施例はメタリングポンプの制御を例に説明
したが、アイドル回転数制御など、種々の制御装置に適
用可能である。制御対象の特性に従って、制御に余り影
響を及ぼさない、かつ、ある程度周期的に発生する条件
下に、基準位置復帰動作を行うことにより、ステップモ
ータの位置ずれを修正し、位置ずれの累積を防ぐことが
できる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明は上記のように構成されて
いるから、ステップモータに回転検出器を取付けること
なく脱調による位置ずれを修正することができ、また、
その位置ずれが累積しないという優れた効果がある。そ
れ故、ステップモータを用いた制御装置から回転検出器
を廃止することができ、小型で安価な装置が提供できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はメタリングポン
プへの適用例を示す断面図、第２図はステップモータの
励磁相を示す波形図、第３図は減衰振動を示す波形図、
第４図及び第５図は処理を示すフローチャートである。 １１１．メタリングポンプ、　２１０．ステップモー夕
、　　２１　、、、スクリュー軸、　　２２　、、、ロ
ータ、２３　、、、送りナツト、　　２４　、、、ハウ
ジング、２５　、、、当接部（ストッパ）、　３１．、
、電子制御装置、　３２　、、、駆動回路、　３３．、
、回転数センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ステップモータにより位置決めされる部材の移動を基
   準位置において機械的に停止させるストッパと、 前記部材を、前記ストッパに当接するまで移動させるこ
   とにより、基準位置に復帰させる基準位置復帰手段と、 周期的に若しくは周期的に発生する蓋然性の高い所定条
   件時に、前記部材を、前記基準位置復帰手段により一旦
   基準位置に強制的に復帰させた後に、指令制御位置に戻
   し制御を再開させる位置ずれ修正手段と、 を備えることを特徴とするステップモータの位置ずれ修
   正装置。