JPH01218391A

JPH01218391A - パルスモータドライバ

Info

Publication number: JPH01218391A
Application number: JP3950888A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kumagai; 熊谷　一夫; Masayuki Hasegawa; 雅之長谷川
Original assignee: RIGAKU DENKI KK; Rigaku Denki Co Ltd
Current assignee: RIGAKU DENKI KK; Rigaku Denki Co Ltd
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1989-08-31

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、パルスモータを駆動するためのパルスモータ
ドライバに関し、特に、パルスモータのコイルに供給す
る励！ｌＮ流の値を設定する方式に特徴のあるパルスモ
ータドライバに関する。

［従来の技術］第５図は、従来のパルスモータドライバのブロック回路
図である。分配回路１０からは所定の励磁パターン信号
１２が出力される。増幅回路１４では、パルスモータ１
６の複数相のコイルのうち、このパターン信号１２で指
定された相のコイル１８に印加するための電圧を発生し
、そのコイルに所定の大きざの励磁電流を流すようにし
ている。

５相巻線２相励磁方式を例にとると、励磁パターン信号
１２は第６図のタイミングチャートに示すようになる。

すなわち、Ａ〜Ｅのコイル相は、指やパルス２０が入力
される毎に、常に二つの相が励磁されなが゛ら、オン・
オフパターンが変化していく。第５図では、５相のコイ
ルのうち１相のコイル１８だけを図示しである。

コイル１８に流す励ｆｆｉ電流Ｉは、電流設定回路２２
で設定される。比較器２４には、設定値に対応する電圧
Ｖ＋と、実際の励磁電流１に対応する電圧■２とが入力
され、その差に比例した電圧が増幅回路１４にフィード
バックされる。電圧ｖ１は、可変抵抗器ＶＲによって変
更でき、これによって励磁電流Ｉを調整することができ
る。

従来のパルスモータドライバでは、励磁電流Ｉが一定と
なるように制御しており、パルス周波数すなわち１秒当
たりのパルス数（単位：　ｐｐｓ）に関係なく、励磁電
流Ｉは第７図に示すように一定である。パルスモータで
駆動すべき運動機構を変更するなどして、パルスモータ
の発生トルクを変更したい場合には、電流設定回路２２
の可変抵抗器ＶＲを操作して、所定の調整範囲内で励磁
型ＩＩを変更している。

［発明が解決しようとする課題］上述した従来のパルスモータでは、励磁電流が一定とな
るように制御されているので、次の欠点がある。

パルスモータは、励磁電流が一定でも、パルス周波数に
よって、駆動トルクが変化する。すなわち、第８図に示
すように、パルス周波数が小さければ（すなわち低速域
では）駆動トルクＴは大きく、パルス周波数が大きけれ
ば（すなわち高速域では）駆動トルクは小さい。もし、
駆動すべき運動機構を高速で移動させたければ、励磁電
流を大きく設定しておいて、高速域でも所望の駆動トル
クが得られるようにする必要がある。一方、もし、この
運動機構を低速で移動させたければ、励磁電流を小さく
設定する必要がある。励磁電流を必要以上に大きくして
おくと、運動機構に必要以上のトルクが作用することに
なり、１パルス毎に運動機構が撮動する恐れがある。さ
らに、パルス周波数が運動機構の共振周波数に近くなれ
ば、運動機構は共振を生じて撮動が増幅され異音も生じ
ることになる。従来のパルスモータドライバでは、同じ
運動機構に低速および高速の運動をさせる場合には、ど
ちらかを重視してそれに適した励磁電流を選択するしか
方法がなかった。

この種の問題点は、例えば、Ｘ線回折装置の一種である
デイフラクトメータにおいて、検出器の回転走査機構の
駆動用パルスモータに生じている。

デイフラクトメータでは、パルスモータを０．１ｐｐＳ
〜数ｋｐｐｓの広い範囲で駆動する必要があり、ざらに
、検出器の戻り動作では時間短縮のため数１ｏｋｐｐｓ
の高速も要求される。しかも、光学系および検出器は撮
動に非常に敏感であり、パルスモータや運動機構の撮動
はできるかぎり抑えなければならないからである。

以上の点に鑑み、本発明の目的は、低速域から高速域ま
での広い範囲に亘って、パルスモータの適切なトルク制
御ができるパルスモータドライバを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明に係るパルスモータド
ライバは、指令パルスの周波数に対して所定の関数関係
となるように、励磁電流の値を設定し、外部信号によっ
て前記関数の形を変更できるようにしたことを特徴とす
る。

外部信号としては、パルスモータで駆動すべき運動機構
を特定する信号を利用することができる。

このようなパルスモータドライバは、次の構成要素を含
むことができる。

（ａ）指令パルスの周波数に比例した電圧を発生する周
波数−電圧変換器。

（ｂ）前記電圧をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換
器。

（ｃ）あらかじめ記憶された複数の関数関係のうちの一
つを利用して、前記ディジタル信号に基づいて、目的の
励磁電流に対応したディジタル信号を求める演算処理手
段。

（ｄ）外部信号に基づいて、前記複数の関数関係のうち
の一つを選択する関数選択手段。

（ｅ）前記演算処理手段から出力されるディジタル信号
を電圧に変換するＤ−Ａ変換器。

（ｆ）前記パルスモータのコイルに流れる励磁電流に比
例した電圧を発生する電流検出手段。

１）前記Ｄ−Ａ変換器の出力電圧と前記電流検出手段の
出力電圧とを比較してその差に比例した電圧を出力する
比較器。

（ｈ）前記比較器の出力電圧に基づいて前記パルスモー
タのコイルに印加する電圧をｌｌｌ制御する増幅回路。

［作用］本発明に係るパルスモータドライバは、指令パルスの周
波数に依存した励磁電流を設定できる。

すなわち、励磁電流の値は、指令パルスの周波数の関数
となり、この関数の形はあらかじめパルスモータドライ
バに記憶されている。例えば、周波数が小さいときは励
磁電流は小さくされ、周波数が大きいときは励磁電流は
大きくされる。あるいは、運動機構の共振周波数と関連
付けられて、指令パルスの周波数がこの共振周波数に近
いときは、励磁電流は小さくされる。

本発明ではざらに、上記関数を複数記憶しており、外部
信号によってこれら関数のうち適当なものを選択できる
。例えば、運動機構（パルスモータを含む）が交換され
ても、この運動機構に適したトルクを発生できるように
上記関数を選択することができ、パルスモータドライバ
自体は同一のものを使用できる。

請求項３の発明は、このパルスモータドライバの構成を
より具体化したものであり、その作用は次の通りである
。まず、指令パルスの周波数は電圧に変換され、さらに
これがディジタル信号に変換される。このディジタル信
号は、マイクロコンピュータなどの演算処理手段に入力
される。この演算処理手段には、上記関数の形が複数記
憶されており、そのうちの一つを利用して、入力ディジ
タル信号から、励磁電流に対応した出力ディジタル信号
が求められる。この出力ディジタル信号は比較器におい
て、実際の励磁電流の値と比較され、その差がゼロとな
るように、パルスモータのコイルの励磁電流が制御され
る。

［実施例］次に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック回路図である。分
配回路１０から励磁パターン信号１２が増幅回路１４に
入力され、増幅回路１４の出力によって、パルスモータ
１６のコイル１８が励磁される点は、従来のパルスモー
タドライバと同じである。分配回路１０には指令パルス
信＠１９が入力され、そのパルス２０が一つ入る毎に、
励磁パターンが変化し、パルスモータ１６が１ステップ
ずつ回転することになる。

本発明の特徴は、指令パルスの周波数に基づいて励磁電
流の値を変化させることにあり、この実施例では、マイ
クロコンピュータを利用して励磁電流の値を求めている
。指令パルス信号１９は、周波数−電圧変換器２６に入
力され、その出力はＡ−Ｄ変換器２８に入力される。Ａ
−Ｄ変換器′２８の出力は、マイクロコンピュータ３０
の入出力インターフェース３２に入力される。ＲＯＭ３
４の中には、パルス周波数と励磁電流との関数関係を定
めるデータ（例えば第２図に示すもの）が記憶されてい
る。第２図の例では、パルスモータの駆動トルクが一定
となるように、パルス周波数に対する励磁電流■の値が
定められており、さらに３種類のトルクＴ１．Ｔ２．Ｔ
３が選択できるようになっている。

入出力インターフェース３２には、外部信号３６も入力
される。ＣＰＬＩ３３にはＲＡＭ３５とＲＯＭ３６とが
接続され、外部信＠３６とＲＯＭ３４のデータとを利用
して、Ａ／Ｄ変換器２８の出力信号に基づいて励磁電流
の値が求められる。

したがって、本発明の構成における演算処理手段と関数
選択手段は、この実施例ではマイクロコンピュータ３０
によって達成されている。

求められた励磁電流のデータは、入出力インターフェー
ス３２を介して、Ｄ／Ａ変換器３８に送られ、ここで電
圧に変換される。Ｄ／Ａ変換器３８の出力は比較器２４
に送られる。比較器２４には、パルスモータ１６のコイ
ル１８に流れる実際の励ｗ１電流の値（電圧に変換され
たもの）も入力される。なお、コイル１８に接続された
抵抗Ｒが、本発明の構成における電流検出手段となる。

比較器２４の出力は増幅回路１４にフィードバックされ
る。

第３図はパルスモータドライバ４０と外部信号３６の関
係を示したブロック図である。パルスモータドライバ４
０には、入カケープル４２と出カケープル４４と外部信
号ケーブル４６とが接続されている。入カケープル４２
からは指令パルス信号１９が入力され、外部信号ケーブ
ル４６からは外部信号３６が入力される。出カケープル
４４は、コネクタ４８，５０ａ、５０ｂ、５０ｃを介し
て、第１葎動機構５２、第２運動機構５４、第３運動機
構５６のいずれかに接続可能となっている。−方、外部
信号ケーブル４６も、コネクタ５８゜６０ａ、６０ｂ、
６０ｃを介して、これら三つの運動機構のいずれかに接
続可能となっている。各運動機構にはパルスモータが内
蔵されている。例えば、外部信縛ケーブル４６のコネク
タ５８を、運動機構のコネクタ６０ａ［接続すると、コ
ネクタ６０ａからは第１運動機構５２を特定する信号が
出カケープル４６に送られ、これが外部信号３６として
パルスモータドライバ４０に入力されることになる。

次に、この実施例の動作を説明する。第１図において、
指令パルス信号１９が分配回路１０に入力されると、各
パルス２０が入力される毎に、励磁パターン信号１２が
、例えば第６図に示すように変化する。このパターン信
号１２に基づいて、増幅回路１４では所定のコイル１８
に適当な電圧を印加して、最適な励磁電流を流す。

最適な励磁電流は次のように決定される。まず、指令パ
ルス信号１９は周波数−電圧変換器２６で、その周波数
に比例した電圧２７に変換される。この電圧は、マイク
ロコンピュータ３０で処理するために、Ａ−Ｄ変換器２
８でディジタル信号２９に変換される。この信号２９は
、マイクロコンピュータ３０の入出力インターフェース
３２に入力される。一方、第３図に示す外部信＠３６も
人出カインターフェース３２に入力される。今、パルス
モータドライバ４０の出カケープル４４と外部信号ケー
ブル４６は、第１運動機構５２に接続されていると仮定
すると、外部信号３６には、第１運動機構５２を特定す
る情報が含まれている。具体的には、運動機構にＤＩＰ
スイッチを設けておき、各運ｖＪｖ１構毎に特・定のデ
ィジタルデータを発生するようにしておくことができる
。もちろん、運動機構を特定する情報はアナログ量とす
ることも、できるが、その場合は、マイクロコンピュー
タに入力する前にＡ−Ｄ変換を施せば良い。

第１図に戻って、マイクロコンピュータ３０のＣＰＵ３
３では、°信号２９と外部信号３６とを受けて、ＲＯＭ
３４に記憶された関数に基づいて、適切な励磁電流を°
選択する。すなわち、第２図において、信号２９の表す
パルス周波数がＦａであり、外部信号３６により第１運
動機構（必要トルクＴ＋）が特定されるとすると、励磁
電流１ａが求まる。この励磁電流Ｉａを表す出力信号３
７が、Ｄ−Ａ変換器３８に送られ、電圧に変換されて比
較器２４に入力される。比較器２４には、コイル１８に
流れる実際の励磁電流Ｉも電圧に変換されて入力される
。、比較器２４では、両電圧の差に比例した出力が発生
し、この出力が増幅回路１４にフィードバックされる。

これに基づき、励磁電流■が目的値１８になるように、
コイル１８に電圧が印加される。□ 以上のようにして、指令パルスの周波数と、駆動すべき
運動機構の種類とに応じて、パルスモータのコイルに流
す励磁電流が適切に設定される。

もし、運ａｔｉ構として、第２運動機構５４または第３
運動機構５６を選択すれば、第２図において、曲線Ｔ２
またはＴ３を利用して励磁電流を求めることになる。

第２図のように励磁電流を設定すると、低速域では励磁
電流が小さく、高速域では励磁電流が大きくなり、結果
として、運動機構を駆動するトルクは、周波数に依存せ
ずにほぼ一定とすることができる。

なお、第２図では駆動トルクが一定となるように周波数
−電流関数が定められているが、この関数としては、パ
ルスモータの定格範囲内で任意のものを選択できる。第
４図は、この関数の別の例を示したものである。この例
では、運動機構の共振周波数を考慮にいれて周波数−電
流関数が定められている。すなわち、曲線６２では、運
動機構の共振周波数Ｆ１とＦ２の付近で、励磁電流■を
減少させており、運動機構に作用するトルクを減らして
運動機構の撮動を防止している。曲線６４は、共振周波
数Ｆ１からＦ２までの広い範囲で励磁電流をなだらかに
減少させている例である。もちろん、異なる運動機構に
対しては、その共振周波数を考慮した別の曲線をＲＯＭ
３４の中に記憶させておくことになる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、パルスモータに流す励磁
電流を、指令パルスの周波数と外部信号とに依存して設
定するようにしたので、パルスモータのトルク管理が適
切に実施できるようになった。すなわち、次のようなト
ルク管理が可能になる。

（ａ）パルス周波数が大きくなるにつれて励磁電流を減
少させ、もって駆動トルクをほぼ一定にできる。

（ｂ）パルスモータで駆動すべき運動機構の共振周波数
を考慮して、この共振周波数の付近では励磁電流を減少
させ、もっそ共振点付近での運動機構の撮動を防止でき
る。

（ｃ）異なる運動機構に対して、異なるパルス周波数−
励磁電流関数を適用でき、運動機構に応じたトルクを発
生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック回路図、第２図は
パルス周波数−励磁電流関数のグラフ、第３図はパルス
モータドライバと運動機構との接続を示すブロック図、第４図はパルス周波数−励磁電流関数の別のグラフ、第５図は従来例の１０ツク回路図、第６図は励磁パターンのタイミングチャート、第７図は
従来例におけるパルス周波数−励磁電流関数のグラフ、第８図は励磁Ｎ流が一定のときのパルス周波数−トルク
関係を示すグラフである。１４・・・増幅回路１６・・・パルスモータ１８・・・コイル１９・・・指令パルス信号２０・・・個々の指令パルス２４・・・比較器２６・・・周波数−電圧変換器２８・・・Ａ−Ｄ変換器３０・・・マイクロコンピュータ３６・・・外部信号３８・・・Ｄ−Ａ変換器４０・・・パルスモータドライバ５２．５４，５６・・・運動機構

Claims

【特許請求の範囲】

（１）指令パルスを一つ受け取る毎に、パルスモータの
コイルに供給する励磁電流のパターンを変化させ、もっ
てパルスモータを１ステップずつ回転させるようにした
、パルスモータドライバにおいて、前記指令パルスの周波数に対して所定の関数関係となる
ように、前記励磁電流の値を設定し、外部信号によつて
前記関数の形を変更できるようにしたことを特徴とする
パルスモータドライバ。
（２）前記外部信号として、パルスモータで駆動すべき
運動機構を特定する信号を利用することを特徴とする、
請求項１記載のパルスモータドライバ。
（３）指令パルスを一つ受け取る毎に、パルスモータの
コイルに供給する励磁電流のパターンを変化させ、もつ
てパルスモータを１ステップずつ回転させるようにした
、パルスモータドライバにおいて、次の構成要素を含む
ことを特徴とするパルスモータドライバ。（ａ）前記指令パルスの周波数に比例した電圧を発生す
る周波数−電圧変換器。（ｂ）前記電圧をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換
器。（ｃ）あらかじめ記憶された複数の関数関係のうちの一
つを利用して、前記ディジタル信号に基づいて、目的の
励磁電流に対応したディジタル信号を求める演算処理手
段。（ｄ）外部信号に基づいて、前記複数の関数関係のうち
の一つを選択する関数選択手段。（ｅ）前記演算処理手段から出力されるディジタル信号
を電圧に変換するＤ−Ａ変換器。（ｆ）前記パルスモータのコイルに流れる励磁電流に比
例した電圧を発生する電流検出手段。（ｇ）前記Ｄ−Ａ
変換器の出力電圧と前記電流検出手段の出力電圧とを比
較してその差に比例した電圧を出力する比較器。（ｈ）前記比較器の出力電圧に基づいて前記パルスモー
タのコイルに印加する電圧を制御する増幅回路。