JPH0681552B2 - ステッピングモータの脱調検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明はステッピングモータの脱調を検出する方法に関
する。

b.従来の技術 従来から、ステッピングモータはオープンループ制御で
使用され、サーボモータに比べて簡易システムで高精度
な位置決めができる。回転角は指令パルス数に比例し
て、一定角度回転する。そして、回転速度は指令パルス
周波数に比例する。

しかし、従来のオープンループ制御では、何等か原因で
過負荷が加わったりすると、回転子が固定子による回転
磁界に周期できず、停止または位置ずれを起こすことが
ある。

すなわち、ステッピングモータは、一般に入力パルスに
比例して回転すると説明されているが、実際の動作は負
荷の慣性モーメントなどの機械的時定数の影響により遅
れを生じ、パルスが入力された時間と変位とは比例関係
が成立しない。従って、該モータの自起動時には、この
機械的時定数による遅れを生じながら起動し、同期して
回転するまでにある時間を必要とする。

このため、入力パルスの周波数を高くしすぎると、該ス
テッピングモータは入力パルスに追従して回転すること
ができず、すなわち同期に引き込めずに脱調するに至
る。

第３図は従来のステッピングモータの脱調検出方法を説
明するブロック図である。同図において、ドライバ１は
定電流電源の出力を、内蔵するシーケンサのシーケンス
と外部からの速度指令パルスとにより、ステッピングモ
ータＭの巻線を励磁し、それによって該モータＭを駆動
する。該モータＭには回転検出器（例えば、ロータリエ
ンコーダなど）Ｄを取り付け、該回転検出器Ｄからの速
度検出パルスを前記速度指令パルスと比較部２で比較
し、その差の信号を判定部３に送出する。該判定部３
は、この差の信号を設定値と比較し、該設定値を超えた
とき、判定部３は脱調と判断し、該モータＭの脱調検出
信号を出力するようにしている。

c.発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の脱調検出方法では次のような問題
点があった。

すなわち、ステッピングモータのドライバは指令パルス
が入力されるごとに、各巻線にある一定の順番で電流を
流したり、遮断したりしている。しかし、巻線にはイン
ダクタンスがあるため巻線電流はある一定の時間遅れて
ゆるやかに立ち上がる。よって、回転磁界は、指令パル
スに対して時間的な遅れを生じる。このため、指令パル
スと回転検出器からの位置情報を比較する方法では、巻
線インダクタンスによる回転磁界の遅れが考慮されてい
ないという問題点があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は
前記問題点を解消し、ステッピングモータの脱調を、巻
線インダクタンスの影響を含めたいろいろな運転条件で
も、確実に検出できるようなステッピングモータの脱調
検出方法を提案することにある。

d.課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、ステッピン
グモータの出力軸に回転位置検出手段を連結し、該モー
タを駆動するための指令パルス信号と前記回転位置検出
手段からの検出信号とを比較して、その偏差量が設定値
を超えたとき、ステッピングモータの脱調を検出する方
法において、前記設定値を、前記指令パルス信号のパル
ス速度に応じて可変な値にすることを特徴とする。

e.作用 本発明は以上のように構築されているので、前記モータ
の巻線のインダクタンスの影響を考慮し、前記設定値を
指令パルス信号のパルス速度に応じて、例えば比例して
変わる値、または階段状に変わる値に設定する。

f.実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すステッピングモータの
脱調検出方法を説明するブロック図である。図におい
て、コントローラ11は指令パルスを発生し、回転角度、
回転速度、回転方向、加速時間、起動速度などの命令を
ドライバ12へ送る。ドライバ12はステッピングモータ13
の各巻線に指令パルスを分配し、所定の励磁方式によ
り、励磁するための電流を流す駆動回路である。モータ
13は例えば0.72°／ステップの５相ステッピングモー
タ、14は使用するステッピングモータと同じ分解能をも
つ500分周のロータリエンコーダである。15はコントロ
ーラ11の指令パルスとロータリエンコーダ14からの位置
検出信号とを入力し、その偏差量を出力する偏差カウン
タである。16は、指令パルスを入力し、指令パルス速度
を検出する指令パルス速度検出回路である。17は判定回
路であり、偏差カウンタ15より出力された偏差量を入力
し、その偏差量がある所定の設定値を超えると、アラー
ム信号をコントローラ11、もしくはドライバ12に出力
し、ステッピングモータ13を停止、または減速させるな
どの動作を行わせる。同時に指令パルス速度検出回路16
より出力された指令パルス速度信号を入力し、脱調と判
定する偏差量、すなわち脱調判定のための設定値を指令
パルス速度に応じた最適値に、自動的に変換、または切
り換えている。パルス速度に応じた設定値は、あらかじ
めメモリICなどに記憶させてある。18は分周器であり、
ドライバ12にて励磁方式を切り換えた場合に、ロータリ
エンコーダ14の分解能を変えずに指令パルスを分周して
適合させる。

次に、脱調を判定する設定値について説明する。第２図
はステッピングモータ回転子停止時の角度−トルク特性
（スティフネス特性）図であり、ここでτ_Ｒは回転子の
歯ピッチである。この図は、ステッピングモータを励磁
し、出力軸に外部よりトルクを加え回転子に角度変位を
与えた場合の角度とトルクの関係を示した特性である。
出力軸に外力を加えθ_ａの角度変位を生じたとき、モー
タはその外力に対抗したトルクT_aを発生してつりあう。
負荷トルクの増大に対し、角度θを大きくして発生トル
クを増大できる範囲が安定領域である。しかし、角度変
位が大きくなり不安定点を超えた場合、モータは反対方
向にトルクを発生することになる。つまり、安定点から
徐々に外力を増していき、その外力が励磁最大トルクT_H
を超えると、回転子は不安定点を飛び越え、次の安定点
に移動する。よって、ステッピングモータ停止時の脱調
判定偏差量の設定値は±τ_Ｒ/4となる。

モータ回転時は、特に巻線インダクタンスにより巻線電
流の立ち上がりが遅れ、回転磁界と指令パルスとに、づ
れが生じるため停止時とは異なる。また、モータ仕様や
ドライバの駆動方式、印加電圧などドライバの仕様によ
っても巻線電流の立ち上がりが変化するため、実際に組
合わせるステッピングモータとドライバをセットで考慮
する。よって、ステッピングモータ回転時の脱調判定偏
差量の設定値はα±τ_Ｒ/4となる。このαは指令パルス
のパルス速度およびステッピングモータとドライバ組合
せの仕様により変化する。

このため、本実施例では第１図の判定回路17に指令パル
ス速度検出回路16からの指令パルス速度信号を入力さ
せ、そのパルス速度に応じて、脱調判定偏差量の設定値
を、例えばほぼ比例して大きくなる値にしたり、または
あらかじめ階段状に大きくなる方に変化する決められた
値に、自動的に切り換えている。

なお、本実施例において特殊な場合、すなわちあるひと
つの指令パルス速度の場合と、モータ停止時の場合につ
いて、前記設定値をそれぞれ異なった値に設定すること
も勿論可能である。

なお、本発明に技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段
によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内
において種々の変更、付加が可能である。

g.発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、ステッ
ピングモータの出力軸に回転位置検出手段を連結し、該
モータを駆動するための指令パルス信号と前記回転位置
検出手段からの検出信号とを比較して、その偏差量が設
定値を超えたとき、ステッピングモータの脱調を検出す
るに際し、前記設定値を、前記指令パルス信号のパルス
速度に応じて可変な値にするので、前記ステッピングモ
ータの脱調を、モータ巻線のインダクタンスの影響を含
めたいろいろな運転条件のもとでも、確実に検出するこ
とができる。

このため、ステッピングモータ使用時の脱調時のトラブ
ルを最小限度に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すステッピングモータの
脱調検出方法を説明するブロック図、第２図はステッピ
ングモータの回転子停止時の角度−トルク特性図、第３
図は従来のステッピングモータの脱調方法を説明するブ
ロック図である。 11……コントローラ、12……ドライバ、 13……ステッピングモータ、 14……ロータリエンコーダ、15……偏差カウンタ、 16……指令パルス速度検出回路、 17……判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータの出力軸に回転位置検
   出手段を連結し、該モータを駆動するための指令パルス
   信号と前記回転位置検出手段からの検出信号とを比較し
   て、その偏差量が設定値を超えたとき、ステッピングモ
   ータの脱調を検出する方法において、 前記設定値を、前記指令パルス信号のパルス速度に応じ
   て可変な値にすることを特徴とするステッピングモータ
   の脱調検出方法。