JPH0345197A - パルスモータ駆動装置 - 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〕 本発明はパルスモータ駆動装置にかかり、さらに詳細に
はパルスモータの加減速を制御するパルスモータ駆動装
置に関する。

〔従来の技術〕

パルスモータはパルス駆動により所定回転角ずつ回転す
るので、デジタル技術との相性が非常によく、また精度
の高い位置制御が可能なため、プリンタなどのコンピュ
ータ応用機器に広く用いられている。

第３図は従来のパルスモータ加速時における加速制御図
である。本図は駆動周波数を一定の割合で増加させるよ
うにしたもので、横軸は時間（１）を、縦軸は駆動周波
数（ｆ）を示す。

〔発明が解決しようとする課題） 第３図に示したように駆動周波数が一定の割合で増加す
る場合、即ちパルスモータの角加速度が一定の場合、慣
性負荷による負荷トルクはパルスモータの回転速度に関
わらず常に一定である。

ところが一般に、パルスモータのトルク特性は回転速度
に依存し、回転速度が大きいほどトルクは小さくなる。

第３図に示したように、駆動周波数が一定の割合で増加
する加速制御を行うことはパルスモータのトルク特性を
十分考慮したものではなく、低速回転時にはパルスモー
タの能力を十分引き出せずそのため必要以上に時間を要
したり、また高速回転時にはパルスモータの能力を上ま
わり脱調するという問題点が有った。

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、適切な加減速制
御を行うことにより、常に十分な駆動能力を得るように
したパルスモータ駆動装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、予め計算されたパルスモータの加減速時の
励磁相切り替えのインターバル時間を記憶するための記
憶手段と、前記インターバル時間を計測するための計測
手段を備えている。

［作　用］ 本発明のかかる構成によれば、上述のインターバル時間
、について、例えば駆動周波数が指数関数的に増加ある
いは減少されるようにして設定することにより、パルス
モータの性能を最大限定引き出し、スムーズかつ正確な
加減速制御が行えるようになる。

（実施例） 以下、実施例に基いて本発明の詳細な説明する。

叉Δ里工 第１図は本発明の〜実施例であるパルスモータ駆動装置
を説明するブロック図である。本図において、３１は駆
動装置全体を制御するマイクロプロセッサ（ＭＰｔｌ）
である、３２は、制御手順（第４図参照）を記したプロ
グラムと、予め計算されたパルスモータの加減速時にお
ける励磁相切り替えのインターバル時間と、励磁相を指
定するデータ等を格納する読みだし専用メモリ（ＲＯＭ
）である、３３はタイマー、３４は励磁相を指定するデ
ータをラッチするための出力ボート、３５はパルスモー
タの各相に接続されたスイッチングトランジスター等か
ら構成された駆動回路、３６はパルスモータである。

ｓ３１は、マイクロプロセッサ３１．読みだし専用メモ
リー３２．タイマー３３．出力ボート３４を接続するデ
ータバス信号である。ｓ３２は、タイマー３３のタイム
アウトを知らせる信号である。ｓ３３は、パルスモータ
３６の励磁相信号である。

第２図は本実施例によるパルスモータの加速特性図であ
り、横軸は時間（１）を示し、縦軸は駆動周波数（ｆ）
を示している。この図に於て、Ａは加速特性を示し、パ
ルスモータの駆動周波数が指数関数的に増加しているこ
とを表わしている。

第１図に示した構成において、第４図示の加（減）速＄
ＩＪ御手順を参照しながらパルスモータを加（減）速す
る動作手順を説明する。

まず最初のステップｓ４１でＭＰｔ１３１は、励６ｎ相
指定データへのアドレスポインタｐａを初期化する。

次のステップｓ４２で同様に、パルスモータの加（減）
速時の励磁相切り替え時間を指定するインターバルデー
タへのアドレスポインタｐｂを初期化する。

次のステップｓ４３で、加（減）速ステップ数ｎを設定
する。これら励磁相指定データ、インターバルデータ及
び加（減）速ステップ数ｎはあらかじめ計算し、ＲＯＭ
３２　ｅ記憶されている。

次に、ステップｓ４４でアドレスポインタｐａが指して
いる励磁相指定データを出力ボート３４に設定する。

次のステップｓ４５で、前記アドレスポインターｐａを
次の励磁相指定データへと進める。アドレスポインター
ｐａは０−ｌ−２−３−０のように循環するようになっ
ている。

次にステップｓ４６で、アドレスポインタｐｂが指して
いるインターバルデータをタイマー３３に設定する。

次のステップｓ４７で前記アドレスポインタｐｂを進め
る。

次のステップＳＯでは、前記ステップｓ４Ｂで設定され
たタイマー３３のタイムアウトを待つ。タイマー３３は
前記ステップｓ４Ｂで設定された値を不図示のクロ・ツ
タパルスに基づいて計数し、計数が終了したことをタイ
ムアウト信号ｓ３２でＭＰＵ３１に知らせる。

タイマー３３がタイムアウトになった時点で次のステッ
プｓ４９に進み、加（減）速ステップ数ｎを−ｌする。

次のステップｓｓＯでｎ−０、即ちパルスモータが所定
の回転速度になったか否かを判定する。Ｎｏ（否）であ
ればステップｓ４４に戻り、ステップｓ５０までの手順
を繰り返す。

以上の動作を繰り返すことにより、パルスモータを１ス
テツプ進めるインターバルが予め記憶されているインタ
ーバルデータに従い徐々に小さく（大きく）なり、パル
スモータ３６が加（減）達される。

前記ステップｓ５０でＹＥＳ（肯定）になれば、本川（
減）速制御手順は終了する。そして、所望のインターバ
ルになった際、すなわちパルスモータ３６が所望の周波
数に達した際に、タイマー３３に設定する値を一定にし
、一定の周波数でパルスモータ３６を高（低）速度で連
続的に回転させる。

第５図は、本発明を適用した４相パルスモータの２相励
磁シーケンス（タイムチャート）を示す１本図に示され
るように、タイムアウト信号ｓ３１に同期して、励磁相
信号ｓ３３を変化させている１例えば、タイムアウト信
号ｓ３１のｔｏのタイミングでは相１と相４を励磁し、
相２と相３は励磁しない０次のタイよングｔｌでは、相
１と相２を励磁し、相３と相４は励磁しない。この様に
ｔＯ，ｔｌ。

ｔ２．、、ｔｎと次々に励磁相を切り替えて、モータに
回転磁界を発生させている。また励磁相切り替え時間を
徐々に速くすることにより、モータの回転速度を上げる
ことができる。ｐｉ、ｐ２．ｐ３．・・・Ｐｎはタイマ
ー３３に設定される励磁相切り替えのインターバル時間
である。

次に、第２図に示した加速特性図Ａに基き、あらかじめ
読みだし専用メモリー３２に格納すべきパルスモータ加
速時の励磁相切り替えのインターバル時間を算出する方
法を説明する。

第２図示の加速特性Ａは、初期周波数をｆｔ、飽和周波
数をｆｓ、時定数をｔｃとすると下記第（１）式％式％
（１） を秒後のステップ数ｎは上記第（１）式を時間ｔで積分
して、１−０のとき、ｎ”０より下記第（２）式％式％
（２） 但し、飽和周波数ｆ、を得るためには無限大の時間を要
するため、実際には時間ｔが時定数ｔｃのｍ倍時の周波
数まで加速するようにする。その時の周波数を最終周波
数ｆｆとすると、例えばｍ−３の場合、最終周波数ｆｆ
は飽和周波数ｆ８の９５％程度になる。その場合、最終
周波数ｆｆまで加速するのに要するステップ数ｎは、第
（２）式において、ｔ・３・ｔｃと置いて下記第（３）
式で表せる。

ｎ−３ｆｓ−ｔｃ＋（ｆｓ−ｆｉ）ｉｅｘｐ（−３）−
１）−ｔｃ　　　　（３）但し、第（１）式においてｔ
−３・ｔｃのとき、ｆ−ｆｆなので飽和周波数ｆｓは ｆｓ＝　（ｆｆ−ｆｌ　−ｅｘｐ　（−３）　）／　（
ｌ−ｅｘｐ　（−３）　）　　　　（４）となる、 次に、各ステップ毎の励磁相切り替えのインターバル時
間ｐｉ、ｐ２．ｐ３．　＝４ｎは、第（２）式において
、初期周波数ｆｌ、飽和周波数ｆ、（（４）式で最終周
波数ｆ、を指定することにより得られる。）１時定数ｔ
ｃを指定し、ｎ−１，２，３，・・・ｎと置いて、その
ときの時間ｔｌ、ｔ２．ｔ３．・・・ｔｎを公知のニュ
ートン法などで得ることにより下記第（５）式で表せる
。

９１＝　ｔｌ−０ ｐ２＝　ｔ２−　ｔｌ ｐ３＝　ｔ３−　ｔ２ ｐｎ＝ｔｎ−ｔｎ−１ （５） ｐｔ、　ｐ２．　ｐ３．・・・ｐｎを、加速時の励磁相
切り替え インターバルデータとして第６図のように読みだし専用
メモリー３２に記憶させる。

また第７図のように、励磁相指定データも記憶させる。

次に、ニュートン法について簡単に説明する。

方程式ｆ（Ｘ）−０の根を求めたいとすると、ｘＯを第
０次近似として、この関数のゼロ点の１つを求める。点
（ＸＯ，ｆ　（ＸＯ）　）におけるこの曲線の接線がＸ
軸と交わる点をＸｉとする。すると、×１はｘＯよりも
ゼロ点に近い値となる（第８図参照）、一般に、第１次
近似Ｘｉが求まっていたとすると、ｘ１□は次の式によ
って求めることができる０点（ｘｉ、ｔ（ｘｉ））にお
ける接線の方程式はｙ−ｆ　（Ｘｉ）−ｆ’　（Ｘｉ）
　（Ｘ−Ｘｉ）であるから、この直線とＸ軸との交点Ｘ
、。１はＸ１＊１−Ｘｔ−ｆ（Ｘｔ）／ｆ’　（Ｘｉ）
となる、根が決まったか否かは、ＸＩとＸ１＋１との差
がある微小量よりも小さくなったか否かで判定する。

来妻９生至 第９図は、本発明の実施例２におけるパルスモータを減
速するときの減速特性図Ｃを示す。本図は、第２図示の
加速特性Ａを逆にしたもので、励磁相切り替えのインタ
ーバルデータは同じものが使用できる。減速制御手順は
、第４図示の加（減）速制御手順のステップｓ４２でイ
ンターバルデータへのアドレスポインタｐｂをｎ番目に
初期化し、ステップｓ４７でインターバルデータへのア
ドレスポインタｐｂを前に戻すよう（−１）にするたけ
で、他のステップは同じＩＡ埋をする。

実」０辻王 第１Ｏ図は本発明の実施例３におけるパルスモータを減
速するときの他の減速特性図りである。ここでは、前記
第（１）式において、ｆｉ＞ｆｓの場合の特性を示し ｆ−（ｆｉ−ｆｓ）　ｅｘｐ　（−ｔ／ｌｃ）　＋ｆｓ
　　　　　　（１）　’であられせる。

従って、この第１Ｏ図のような減速特性を得るためのイ
ンターバルデータｐｉ、　ｐ２．　ｐ３．・・・ｐｎは
前記と同様の方法で求めることができる。また、ブロッ
ク構成及び制御手順も、第１図および第４図に示したと
おりである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればパルスモータの能
力を最大限に引き出せるので、短時間に正確な加減速制
御が効率よく行える。また、例えば第１Ｏ図のようにパ
ルスモータを減速させた場合、停止（ｆｓ＝０）させる
ときの角加速度がＯとなり、パルスモータで駆動される
媒体の停止位置精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における構成を示すブロック
図、 第２図は本発明の一実施例におけるパルスモータの加速
特性を示す図、 第３図は従来のパルスモータ加速特性を示す図、 第４図は本発明の一実施例における加減速制御手順を示
すフローチャート、 第５図は本発明の一実施例における４相モータの２相励
磁シーケンスを示すタイ≧ング図、第６図は励磁相切り
替えのインターバルデータの一例を示す図、 第７図は励磁相指定データの一例を示す図、第８図はニ
ュートン法の説明図、 第９図は本発明の第２の実施例におけるパルスモータの
減速特性を示す図、 第１０図は本発明の第３の実施例におけるパルスモータ
の減速特性を示す図である。 ３１・・・ＭＰＵ　（マイクロプロセッサ）３２・・・
ＲＯＭ。 ３３・・・タイマー ３４・・・出力ボート、 ３５・・・駆動回路、 ３６・・・パルスモータ、 ｓ３１ ・・・データバス信号、 ３２ ・・・タイムアウト信号、 ３３ ・・・励磁相信号。 ９（左ヒイ列１べ＆６カｐ＆番）柱昏１第２図 イ疋」（の力り逮特記し凰 第３図 即 １ ２ ３ ｔρ−２ ｎ−ｔ ｎ Ａンター）でルデータを示す恥 第６図 励演１−データぞ示を飄 第７図 ニ１−）ンエ且の言吃ｇ片凰 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）パルスモータの加減速時における励磁相切り替えの
   インターバル時間を記憶する記憶手段と、前記インター
   バル時間を計測するための計測手段とを備えたことを特
   徴とするパルスモータ駆動装置。 ２）前記インターバル時間は、駆動周波数が指数関数的
   に増加あるいは減少することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のパルスモータ駆動装置。