JPH0232799A - 負荷角調整装置を有する電気ステツプモータ及びその作動方法 - 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 本発明はロータ位置応答装置付き負荷角調整装置を有す
る電気ステップモータであって、上記調整装置はモータ
に接続された出力制御部に対するステップパルス出力側
と、負荷角設定値に対する入力側とを有するものに関す
る。

ステップモータの自己同期動作を可能にするそのような
装置は既に公知である。そのような装置構成においてス
タートパルス、よっテ、モータステップ送りパルスが供
給される場合、ロータが実際に所定位置に達するとはじ
めてローター位置応答装置を介して応答パルスが生せし
められる。

モータを加速又は制動するため、所謂パルス挿入ないし
注入を行なうことは既に公知である、その際モータステ
ップ送りパルス間で付加パルスが挿入されたり除去され
る。その場合問題となるのはパルス挿入ないし注入の際
、次の励磁状態への比較的に早期の（より早い）切換え
により許容された負荷角及び周波数頭域を越える危険の
有することである。この理由から、付加パルスを半ステ
ツプだけ遅延させる時間遅延も設定される。このことか
ら明らかなように、１つ又は複数の付加的パルス金、現
在あるパルス縦続列（シーケンス）中に組込むのに困難
性がある。その場合、位置応答部から到来するパルスは
モータの最大動作周波数の半分に相応する周波数しか有
し、てはいない。それというのは負荷角設定値−人力ｋ
ｍして、なお付加的パルスが挿入ないし注入されること
が起るからである。

つまり、それによりモータの動作領域の制限が加えられ
るのである。

障害（ノイズ）防止機能を高めるため出力制偉部の入力
側にフィルタを設けて障害パルスがブロッキングされる
。その際モータステップパルスの可変周波数を得るには
相応のフィルタ設計が必要であるが、このようなフィル
タ設計は最大の障害（ノイズ）防止機能には最適ではな
い。

発明の目的 本発明の目的ないし課朗とするところは、前述の欠点を
十分回避し、殊にモータの加速及び制動の際、最適モー
タ負荷角への所謂の引込制御を行なわせ得、それにより
、所定のモータ電流のもとで、月、ステップモータ全周
波数領域にて各半ステツプで常に最大可能トルクを生じ
させ得ることにある。

発明の構成 上記課順の解決のため本発明によれば制御回路中に設け
られた負荷角測定装置と、これに接続されたコンパレー
タと、該コンパレータニヨり作動接続、遮断可能なパル
ス発生器とを有する負荷角制御装置を設け前記コンパレ
ータは負荷角設定値に対する入力側を有し、前記パルス
発生器は固定周波数に調整されていてそれの出力側は負
荷角測定装置と出力制御装置とに接続されているのであ
る。

上記の装置構成により、殊に、配設されたパルス発生器
と関連づけて、モータステップパルスを常に最大モータ
動作周波数に相応する同じ周波数で送出することかでき
、その際最大周波数で進行するパルス列まで個別パルス
、パルスブロックの形で当該ステップパルス送出を行な
うことができる。本例の場合、公知のパルス挿入ないし
注入の場合において実際上置に、最大周波数で進行する
、パルス発生器から到来するパルス８８列（シーケンス
）を基礎にすることができ、その際パルス出力は生じる
負荷角誤差の低減のため相応の時間間隔に制限される。

本発明の回路では、当該入力側に２進の形の負荷角−設
定値が加えられる。この負荷角は上記回路によりいずれ
の状況下でも維持される。

第１図に示す従来技術（西独特許出願公開公報第３４４
１４５１号）による出願人キネツクス（Ｋｉｎｅｘ　）
の回路では当該入力量としては情報量１γがちりこの情
報量はたんに正パルス（パルレス士、パルス−１）また
はパルスなしである。これらパルスは発振器１９により
生ぜしめられ、終段２１．２３へ伝送される。差カウン
タ２Ｔは瞬時の負荷角を測定し、この値を負荷観測装置
２９に伝える。この装置は実際の速度を用いて、最大負
荷角がどの位の大きさであればよいかを判定する。負荷
角が過度に犬になりそうになると発振器は阻止される。

本発明の回路では、負荷角の設定値９と実際１直１０と
の間には厳しい直線的関係が有する。

従ってこの回路は純然たる整流子として使用可能である
。

上記従来技術の回路ではそのような直線的関係は有しな
い。任意の但し非直接的に不″ＪＡ整の負荷角が調整さ
れるがそれの値は観測装置２９によジ監視され場合によ
り制限される（非直線性９゜従って上記従来技術の回路
は純然たる整流子として使用可能でない。

次に上記従来技術と本発明の回路との異なる課題ないし
作用、機能を要約的に説明する。

上記従来技術の場合：観測装置２９にょシカえられる最
大（直を越えない間、任意のパルス数発生、、整流器と
して使用不能。

本発明の場合：負荷角−設定値９と直線的関係のちる精
確な数のパルスを発振器出力側Ｔにて発生。それにより
本発明の回路は整流器としての役割を果たす。

両回路は異なった入力−出力量を有するので、全く技術
的に異なって構成されている。

個々の構成部分、例えば発振器、又は差カウンタは同じ
役割金有するものであるがこれらは従来使用されていた
ものであり、発明性の対象となるものではない。

上記の第１図の従来の回路についてさらに若干説明する
、 １はステップモータ、３はクロックパルス入力側、５′
はケ゛−ト回路、７′はクロック評価回路であり、この
回路には入力側９から方向信号が加わる。各クロックパ
ルスごとにクロック評価回路７′は上記方向信号によシ
定められた回転方向に応じて順方向出力側］Ｖ又は逆方
向出力側ＩＲから各１つの計数パルスを差カウンタ１１
′に供給する。ステップモータ１′には回転パルス発生
器１３′が連結されており、この発生器はクロックパル
スにより生ぜしめられる各回転ステップごとに１つの応
答パルス金方向識別回路１５′に送出する。との方向識
別回路１５′は順方向（回転方向）に生じる各応答パル
スに対して順方向出力側１ｖから１つの計数パルス金蓋
カウンタ１１′に送出する。逆方向回転方向に生じる応
答パルスの際は差カウンタ１１′は各応答パルスごとに
方向識別回路１５′の逆方向出力側Ｒに現われる計数パ
ルスと正の計数方向に計数する。

実施例 全体を１で示す電気ステップモータ２の負荷角の調整の
ための装置は出発点であるローター位置応答報知装置と
しての、ステップモータ２と接続されたエンコーダ３と
、このエンコーダに接続された負荷角測定装置４と、コ
ンパレータ５と、パルス発生器６とを有する。パルス発
生器６の出力側］γにはモータ２と接続された出力副管
部、８が接続されている。

コンパレータ５は負荷角−設定値の入力のだめの第１の
入力＠０９と、負荷角測定装置４に接続された、負荷角
−実際値に対する入力側１０とｋＷする。コンパレータ
５の出力側１１はパルス発生器６に接続されている。こ
のパルス発生器６はそれぞれのモータの固定周波数、殊
に、最大動作周波数に調整されており、所定の時間間隔
中コンパレータを用いて作動接続され得る。

第３図は負荷角度測定装置４の主要部分を示す。この装
置はパルス差検出部１２と、これに接続されたカウンタ
１３と、パルス適応制御部１４とを有する。第２図及び
第６図に示す負荷角−制御回路において次の動作が行な
われる。

先ず、モータが休止状態におかれ瞬時のモータ負荷角及
びまた負荷角設定値が０であると仮定する。この初期状
１四に従って、負荷角設定部１５（第３図）を介して例
えば５つの半ステツプの値が設定される。コンパレータ
５により５つの半ステツプの瞬時の負荷角誤差が検出さ
れ、それの出力１１により、パルス発生器６が作動接続
される。このパルス発生器６の出力ＩＪ　７からは例え
ば１００　ＫＨｚの出力周波数の出力パルスが送出され
る。上記出力周波数は所定のスイッチモータの最大周波
数に相応するものとする０当該出力パルスは直接出力制
御部８に伝送され、同時にパルス適応制御部１４ｆ！ｒ
：介してパルス差検出部１２に伝送される。当該出力側
にて形成される、エンコーダ評価部１６とパルス発生器
６との信号の差出力信号によりカウンタ１３が制御され
、その際カウンタ回路は出力適応制御部８におけるパル
ス電流の設定値とロータの実際の位置との差を表わす。

これは負荷角−実際値に相応し、この実際値はコンパレ
ータ５に伝送される。モータがなおそノｔの慣性のため
まだ動き得ないものと仮定するとモータは作動接続、遮
断可能なパルス発生器からの第１パルスの出力後１つの
半ステツプの負荷角を有し、負荷角誤差は今やたんに４
つの半ステツプである。この過程はモータ負荷角が負荷
角設定値と一致するまで、部ちもはや負荷角誤差がなく
なるまで継続される。

モータ慣性が克服され（これに打勝って）エンコーダ評
価部１６によシ１ステップが応答報知されると、このこ
とは１つのステップの進みをモータがなしたことに相応
する。そこでそれに相応してモータ負荷角が減少してい
るが、コンパレータ５の負荷角比較により上述の減少を
抑える制御作用が行なわれるようになり、その結果動作
の場合短い調整時間の後モータは設定値の負荷角を有す
る。このような負荷角型１］御によりステップモータは
もはや所期調整状態から外れ（脱調し）得なくなり、常
に最大の可能なモータトルクと生じさせ得る。

エンコーダ評価部１６により生ぜしめられるステップと
、パルス発生器６により生ぜしめられたステップとを、
パルス差検出部１２にてパルス発生器出力周波数の半周
期内で全く非同期的に処理することにより、ステップモ
ータ全動作周波数個域内で直接的に新たな負荷角への弓
込調整制オがなされ得る。新たな負荷角への移行が、パ
ルスの中断、途切れなしで、部ちパルス発生器６の遮断
ゲせずに行なわれて、結局所要の値が得られるようにな
る。それにより、ステップモータ２の著しく高い回転数
の際にも、このモータを極めて迅速に制動し次いで逆方
向に加速をさせるのに、当該回転方向と逆向きのモーメ
ントを形成し得る。

第２図及び第６図に示す装置はここには図示してない上
位の制御部と接続されており、この上位制御部は最適の
モータ負荷角をモータ回転数の関数として求め、この角
を負荷角；シ１］御装置に送出し、そＪ’Ｌにより、各
モータ周波数領域において最大可能トルクを得ることが
できる。

発明の効果 本発明によれば従来技術の欠点を克服し、殊にモータの
加速及び制動の際最適モータ負荷角への所望の制御を行
なわせ得、それによシ所定のモータ電流のもとで、且、
ステップモータ全周波数領域で、半ステツプで常に最大
可能トルク金主じさせ得るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の回路の接続図、第２図は本発明の回
路のブロック接続図、第６図は第１図に比してより詳細
に示されたブロック接吠図である。 ２・・・ステップモータ、３・・・エンコータ”、４・
・・負荷角測定袋Ｒ１５・・・コンノぐレータ、６・・
・ノぐルス発生器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 　１．　ロータ位置応答装置付き負荷角調整装置を有す
   る電気ステツプモータであつて、上記調整装置はモータ
   に接続された出力制御部に対するステツプパルス出力側
   と、負荷角設定値に対する入力側とを有するものにおい
   て、制御回路中に設けられた負荷角測定装置（４）と、
   これに接続されたコンパレータ（５）と、該コンパレー
   タ（５）により作動接続、遮断可能なパルス発生器（６
   ）とを有する負荷角制御装置を設け前記コンパレータ（
   ５）は負荷角設定値に対する入力側（９）を有し、前記
   パルス発生器（６）は固定周波数に調整されていてそれ
   の出力側（７）は負荷角測定装置（４）と出力制御装置
   （８）とに接続されていることを特徴とする負荷角の調
   整装置を有する電気ステツプモータ。
2. 　２．パルス発生器の動作周波数はステツプモータの最
   大動作周波数に相応する請求項１記載の装置。
3. 　３．新たな事象ないし変化、例えば負荷角変化の処理
   のための負荷角測定装置（４）の動作速度はパルス発生
   器（６）の固定周波数の半周期期間と等しいかそれより
   小である請求項１又は２記載の装置。
4. 　４．上記負荷角測定装置（４）は実質的に、パルス差
   検出部（１２）と、カウンタ（１３）と、場合によりパ
   ルス適応制御部（１４）とを有し、前記パルス差検出部
   はローター位置応答装置（３）から到来する信号の入力
   側と、上記パルス発生器（６）から到来する信号の別の
   入力側と、差形成出力側（１１）とを有し、前記カウン
   タは上記出力側に接続されており、前記パルス適応制御
   部（１４）はパルス発生器入力側と、パルス差検出部（
   １２）との間に挿入接続されている請求項１から３まで
   のうちの１又は複数に記載の装置。
5. 　５．負荷角制御装置は上位の制御部と接続されている
   請求項１から４までのうちの１又は複数に記載の装置。
6. 　６．　可変の負荷角を以て電気ステツプモータを作動
   する方法において、負荷角設定値及び負荷角−実際値に
   依存して、一定の周波数の制御パルスを発生し、更に、
   閉回路制御のため、出力部分及び負荷角測定装置を制御
   することを特徴とするステツプモータの作動方法。
7. 　７．定電流の供給を受けるステツプモータの位置定め
   のための方法において、当該負荷角調整装置により、ト
   ルク可変調整のため、上位の位置制御装置により要求さ
   れる負荷角をステンプモータ動作領域全体において迅速
   に調整し、次の負荷角設定まで位置制御装置により一定
   に保持する請求項６記載の方法。