JPH0993993A - ステッピングモータの脱調検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータの脱調検出を、簡単な回
路構成で廉価に構成でき、しかもリアルタイムで行なう
ことの可能な脱調検出装置を実現すること。 【解決手段】 脱調検出装置１のアップ・ダウンカウン
タ５において、モータ軸２ａの正方向への１回転の間に
供給される指令パルスであるＣＷパルスの数をカウント
する。モータ軸２ａの原点位置センサ３の出力３Ｓが出
力される前にカウンタ値が予め設定されたＣＡＲＲＹ値
を越える場合には、脱調が発生したことを示すＣＡＲＲ
Ｙ信号が脱調検出信号９Ｓとして出力される。モータ逆
回転の場合には、ＣＣＷパルスの数が予め設定したプリ
セット値を越える場合には、脱調が発生したことを示す
ＢＯＲＲＯＷ信号を出力する。原点位置センサとカウン
タを用いるのみで、モータ軸の１回転毎にステッピング
モータの脱調を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、簡単な回路構成お
よび簡単な演算処理によってステッピグモータの脱調を
リアルタイムで検出できる脱調検出装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ステッピングモータは、低価格の位置決
め用モータとして幅広い分野で利用されている。しか
し、オープンループ制御のモータであるので、当該モー
タを駆動するための指令信号（駆動パルス信号）に実際
のモータ軸動作が追従しない「脱調現象」が発生した場
合には、モータ駆動を適切に行なうことができなくなる
という問題がある。

【０００３】この対策としては、ステッピングモータに
ロータリエンコーダを付加して、モータ軸の実際の回転
動作をモニターすることにより、脱調を検出する方法等
が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、エンコーダ、その出力信号を計数するための計数回
路、計数値に演算を施して脱調の有無を判別する演算回
路などが必要となり、高価である。また、従来の方法で
は、脱調検出をリアルタイムで行なうことが困難である
という問題点もある。

【０００５】本発明の課題は、簡単な回路構成で廉価に
製造でき、しかもリアルタイムで脱調検出を行なうこと
のできるステッピングモータの脱調検出装置を提案する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のステッピグモータの脱調検出装置は、第
１の回転角度位置から第２の回転角度位置までステッピ
ングモータを回転させるために必要となる駆動信号のパ
スル数を予め記憶した記憶手段と、前記ステッピングモ
ータが前記第１の回転角度位置から前記第２の回転角度
位置に至る時点までに前記ステッピングモータに供給さ
れる駆動信号のパルス数を計数する計数手段と、前記ス
テッピングモータが実際に前記第２の回転角度位置に至
った時点での前記計数手段による計数値と前記記憶手段
によって記憶されているパルス数が一致しない場合には
ステッピングモータに脱調が発生したものと判断する検
出手段とを有する構成を採用している。

【０００７】典型的な実施態様では、前記第１の回転角
度位置から前記第２の回転角度位置までの間をステッピ
ングモータ１回転に相当するように選択し、前記ステッ
ピングモータがこれらの第１および第２の回転角度位置
に至った時点を、当該ステッピングモータに設置された
原点位置を検出する原点位置センサによって検出する構
成を採用すればよい。

【０００８】また、前記計数手段および前記検出手段
は、アップ・ダウンカウンタから構成することができ、
この場合には、前記ステッピングモータが正転する場合
には駆動信号のパルス値を加算し、逆転する場合には前
記記憶手段に記憶されているパルス数から実際に供給さ
れるパルス数を減算し、当該加算および減算動作を、前
記原点位置センサの出力によってクリアするように構成
して、前記加算値が前記記憶手段に記憶されているパル
ス値を越えた場合には脱調の発生を示すキャリー信号を
出力し、前記減算値が負になった場合には脱調の発生を
示すボロー信号を出力するように構成すればよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に図１を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１０】図に示すステッピングモータの脱調検出装
置１は、ステッピングモータ２が正常動作中には指令パ
ルス（駆動パルス）に同期して動作するのでモータ軸２
ａの回転角度位置と指令パルスＣＷ、ＣＣＷとの位相関
係が維持されるが、脱調が生じると指令パルスとモータ
軸位置に位相のずれが生じることに着目したものであ
る。

【００１１】すなわち、モータ軸２ａに取り付けた原点
センサ３の信号３Ｓと、指令パルスであるＣＷパルスお
よびＣＣＷパルスを、プリセッタブルなアップ・ダウン
カウンタ５に導入して、位相のずれをモータ軸２ａの１
回転毎に確認することにより、脱調の発生を検出するよ
うにしている。

【００１２】詳細に説明すると、ステッピングモータ２
のモータ軸２ａには、その回転の原点位置を検出するた
めの光学式の原点位置センサ３が取付けられている。ス
テッピングモータ２は、ステッピングモータドライバ４
によって駆動される。このモータドライバ４は、不図示
の制御回路の側からの制御に基づき、正回転用の指令パ
ルスであるＣＷパルスおよび逆回転用の指令パルスであ
るＣＣＷパルスを出力する。

【００１３】これらのＣＷパルスおよびＣＣＷパルス
は、プリセッタブルなアップ・ダウンカウンタ５の加算
入力端子ＵＰおよび減算入力端子ＤＯＷＮに入力され
る。このアップ・ダウンカウンタ５のリセット端子に
は、２入力アンドゲート７の出力が入力され、プリセッ
ト入力端子にも同じく２入力アンドゲート８の出力が入
力される。

【００１４】アンドゲート７の一方の入力端子にはＣＷ
パルスが入力され、他方の入力端子には原点位置センサ
３の出力３Ｓが入力される。同様に、アンドゲート８の
一方の入力端子にはＣＣＷパルスが入力され、他方の入
力端子には原点位置センサ３の出力３Ｓが入力される。

【００１５】一方、アップ・ダウンカウンタ５のキャリ
ー出力ＣＡＲＲＹおよびボロー出力ＢＯＲＲＯＷは、オ
アゲート９を介して、脱調が発生した旨を示す脱調検出
信号９Ｓとして出力される。

【００１６】なお、アップ・ダウンカウンタ５のキャリ
ー値Ａおよびプリセット値Ｂは、モータ２を１回転させ
るために必要とされるＣＷパルスの数およびＣＣＷパル
スの数となるように設定される。

【００１７】次に、本例の脱調検出装置１の動作を説明
する。以下の説明は、５相のステッピングモータ２をフ
ルステップで駆動する場合である。

【００１８】まず、モータ軸２ａが原点位置にある状態
からＣＷパルスが入力されると、カウンタ５はリセット
される。すなわち、ゲート７の双方の入力端子にＣＷパ
ルスおよび原点位置センサ３からの出力３Ｓが入力され
るので、ゲート７からの出力によってカウンタ５がリセ
ットされる。このリセットと同時に、モータ軸２ａが回
転を始めるので、原点信号３Ｓの出力が無くなり、ゲー
ト７が閉じ、カウンタ５では入力されるＣＷパルスのカ
ウントアップを開始する。ここで、本例では、モータ１
回転に必要なパルス数は５００であるので、キャリー値
Ａはこれよりも大きな値、例えば「５０１」に設定され
る。

【００１９】モータ２が正常に動作している間は、モー
タ軸２ａが１回転（５００ステップ動作）する毎に、原
点信号３Ｓが入力されるので、その都度カウンタ５がリ
セットされる。したがって、キャリー信号ＣＡＲＲＹが
出力されることはない。

【００２０】しかるに、動作中に脱調が発生すると、モ
ータ軸２ａの原点信号３Ｓが入力する前にパルスカウン
トがキャリー値である「５０１」を越える。したがっ
て、カウンタ５からはＣＡＲＲＹ信号が出力され、これ
がオアゲート９を介して、脱調検出信号９Ｓとして不図
示の制御回路の側に出力される。

【００２１】次に、モータ２が逆回転する場合には、モ
ータ軸２ａの原点信号３Ｓが入力する毎に、カウンタ５
の内容がプリセットされて、ＣＣＷパルスの入力の度毎
にその値がカウントダウンされる。本例では、プリセッ
ト値として例えば「５０１」がセットされる。

【００２２】モータ２が正常に動作している間は、正回
転動作と同様に、プリセット、カウントダウンが繰り返
される。したがって、ＢＯＲＲＯＷ信号が出力されるこ
とはない。

【００２３】しかるに、脱調が発生すると、プリセット
信号である原点位置信号３Ｓが入力される前に、プリセ
ッチ値を越える数のＣＣＷパルスが入力されるので、カ
ウンタダウン値が負となり、ＢＯＲＲＯＷ信号が、脱調
検出信号として出力することになる。

【００２４】一方、モータ２が１回転する間に、正逆回
転を繰り返す場合にも同様に動作する。すなわち、正回
転を指示するＣＷパルスが加算であり、逆回転を指令す
るＣＣＷパルスが減算であるので、モータ２が正常動作
を行なっている限りは、モータ軸２ａの原点位置信号３
Ｓがカウンタ５に入力されるされる時点では、当該カウ
ンタ５のカウント値は５００または零の何れかであり、
この直後にカウンタ５はリセットあるいはプリセットさ
れる。したがって、ＣＡＲＲＹ信号あるいはＢＯＲＲＯ
Ｗ信号が出力されることはない。

【００２５】しかし、脱調が発生した場合には、モータ
軸２ａの原点位置信号３Ｓが入力される前にカウント値
が５００を越え、あるいは負になるので、ＣＡＲＲＹ信
号あるいはＢＯＲＲＯＷ信号が出力されて、脱調が発生
したことが検出される。

【００２６】なお、ＣＡＲＲＹ値およびプリセット値
は、モータ２の分解能、計測タイミングのずれ等の要素
を考慮して決定すべきものである。また、本例の検出装
置１では、起動直後の状態では機能しない場合があるの
で、モータ軸２ａを原点位置に復帰させる動作を起動時
に行なうことが望ましい。

【００２７】（その他の実施の形態）上記の例では、脱
調の検出をモータ軸の１回転毎に行なっている。しか
し、これよりも短い周期で脱調の検出を行ないたい場合
には、モータ軸に取り付けるセンサの分解能を高めて、
１回転未満の２つの回転角度位置の間において脱調の検
出を行なえばよい。この場合には、当然に、その２つの
角度位置の間を回転させるために必要となるＣＷパルス
の数、ＣＣＷパルスの数に基づき、カウンタのＣＡＲＲ
Ｙ値およびプリセット値を設定することになる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステッピ
ングモータの脱調検出装置においては、モータ軸が所定
の回転角度範囲を回転する際に必要となる指令パルス
と、実際のモータ軸の回転時に所定の回転角度範囲を回
転する間に供給されるパルス数を計数手段によって計数
し、この計数値と、モータ軸が正常時にこの回転角度範
囲を回転する際に必要となる指令パルスとを比較するこ
とにより、モータの脱調を検出するようにしている。し
たがって、本発明によれば、モータ軸の回転位置を検出
するセンサと、指令パルスのパルス数を計数する計数手
段とを用いるのみで、ステッピングモータの脱調を検出
できるので、従来の検出装置に比べて、簡単な回路構成
で廉価な検出装置を実現できる。また、モータ１回転
毎、あるいはそれよりも小さな回転角度範囲毎に脱調を
検出できるので、その検出をリアルタイムで行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したステッピングモータの脱調検
出装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 脱調検出装置 ２ モータ ２ａ モータ軸 ３ モータ軸の原点位置センサ ４ ステッピングモータドライバ ５ アップ・ダウンカウンタ ７、８ アンドゲート ９ オアゲート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の回転角度位置から第２の回転角度
   位置までステッピングモータを回転させるために必要と
   なる駆動信号のパスル数を予め記憶した記憶手段と、前
   記ステッピングモータが前記第１の回転角度位置から前
   記第２の回転角度位置に至る時点までに前記ステッピン
   グモータに供給される駆動信号のパルス数を計数する計
   数手段と、前記ステッピングモータが実際に前記第２の
   回転角度位置に至った時点での前記計数手段による計数
   値と前記記憶手段によって記憶されているパルス数が一
   致しない場合にはステッピングモータに脱調が発生した
   ものと判断する検出手段とを有することを特徴とするス
   テッピングモータの脱調検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第１の回転角度
   位置から前記第２の回転角度位置までの間は、ステッピ
   ングモータ１回転に相当し、前記ステッピングモータが
   これらの第１および第２の回転角度位置に至った時点
   を、当該ステッピングモータに設置された原点位置を検
   出する原点センサ位置によって検出することを特徴とす
   るステッピグモータの脱調検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記計数手段および
   前記検出手段は、アップ・ダウンカウンタから構成され
   ており、前記ステッピングモータが正転する場合には駆
   動信号のパルス値を加算し、逆転する場合には前記記憶
   手段に記憶されているパルス数から実際に供給されるパ
   ルス数を減算し、当該加算および減算動作が、前記原点
   位置センサの出力によってクリアされるようになってお
   り、前記加算値が前記記憶手段に記憶されているパルス
   値を越えた場合には、脱調の発生を示すキャリー信号を
   出力し、前記減算値が負になった場合には、脱調の発生
   を示すボロー信号を出力するようになっていることを特
   徴とするステッピングモータの脱調検出装置。