JPH10191695A - ステッピングモータの駆動装置 - Google Patents

ステッピングモータの駆動装置

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JPH10191695A
JPH10191695A JP34630196A JP34630196A JPH10191695A JP H10191695 A JPH10191695 A JP H10191695A JP 34630196 A JP34630196 A JP 34630196A JP 34630196 A JP34630196 A JP 34630196A JP H10191695 A JPH10191695 A JP H10191695A
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pulse
input
phase coil
command pulse
excitation
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JP34630196A
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Katsuhiko Kato
克彦 加藤
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Asyst Japan Inc
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速時、急加速時、高負荷時の脱調現象を防
止すると共に、低速時のトルクを適正値に設定可能にし
て消費電力の低減及び振動の抑制を図ること。 【解決手段】 エンコーダ2はモータ可動部のステップ
移動を検出すると検出パルスP2を出力する。励磁制御
手段3は、指令パルスP1の入力時点から、当該指令パ
ルスP1に基づくモータ可動部のステップ移動による検
出パルスP2の入力時点まで、の動作遅れ期間内に、後
続の指令パルスP1が入力されてこない場合には指令パ
ルスP1の入力時点を基準として各相コイルの励磁状態
遷移タイミングを定める。一方、動作遅れ期間内に後続
の指令パルスP1が入力されてくる場合には検出パルス
P2の入力時点を基準として各相コイルの励磁状態遷移
タイミングを定めると共に、動作遅れ期間内に後続の指
令パルスが入力されてくる度に各相コイルの励磁電流値
Iを増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、指令パルスに対応して各相コイ
ルの励磁状態を遷移させモータ可動部(例えばロータ)
をステップ移動させるステッピングモータの駆動装置
は、ステッピングモータが高精度な位置制御が可能なた
め、オープンループ制御を採用している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オープ
ンループ制御によると、高速時、急加速時、高負荷時
に、モータ可動部が指令パルスに追従できず脱調現象を
生じ易いという問題があった。また、オープンループ制
御に当り、定電流駆動方式を採用した場合、低速時のト
ルクが必要以上に大きくなり無駄な電力を消費するばか
りでなく振動が発生し易いという問題があった。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑み、高速時、急
加速時、高負荷時の脱調現象を防止すると共に、低速時
のトルクを適正値に設定可能にして消費電力の低減及び
振動の抑制を図ることができるステッピングモータの駆
動装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載されるように、指令パルスに対応して各相コイルの励
磁状態を遷移させモータ可動部をステップ移動させるス
テッピングモータの駆動装置において、前記モータ可動
部のステップ移動を検出すると検出パルスを出力するパ
ルス発生手段と、指令パルスの入力時点から、当該指令
パルスに基づくモータ可動部のステップ移動が検出され
て前記パルス発生手段から出力されてくる検出パルスの
入力時点まで、の動作遅れ期間内に、後続の指令パルス
が入力されてこない場合には指令パルスの入力時点を基
準として各相コイルの励磁状態遷移タイミングを定め、
一方、前記動作遅れ期間内に後続の指令パルスが入力さ
れてくる場合には前記検出パルスの入力時点を基準とし
て各相コイルの励磁状態遷移タイミングを定めると共
に、前記動作遅れ期間内に後続の指令パルスが入力され
てくる度に各相コイルの励磁電流値を増大させる励磁制
御手段とを備えることを特徴とする。
【0006】また、本発明は、請求項2に記載されるよ
うに、請求項1に記載のステッピングモータの駆動装置
において、前記励磁制御手段は、停止時の各相コイルの
励磁電流値を、モータ可動部を現在位置に保持するのに
最低限必要とされる電流値に設定してあることを特徴と
する。
【0007】
【発明の作用効果】本発明によると、請求項1に記載の
構成を採用することにより、指令パルスの入力時点か
ら、当該指令パルスに基づくモータ可動部のステップ移
動が検出されてパルス発生手段から出力されてくる検出
パルスの入力時点まで、の動作遅れ期間内に、後続の指
令パルスが入力されてきても各相コイルの励磁状態は遷
移せず、検出パルスが入力されて始めて各相コイルの励
磁状態が遷移するようになるため、高速時、急加速時、
高負荷時の脱調現象を確実に防止することができる。ま
た、動作遅れ期間内に後続の指令パルスが入力されてく
る度に各相コイルの励磁電流値を増大させるようにした
ため、低速時には小さな励磁電流値によりトルクが小さ
くなり、低速時のトルクを適正値に設定可能にして消費
電力の低減及び振動の抑制を図ることができる。また、
高速時、急加速時、高負荷時には励磁電流値の増大に伴
いトルクが増大し動作遅れ時間の短縮を図ることができ
る。
【0008】また、請求項2に記載の構成を採用するこ
とにより、低速時の励磁電流値を最低限必要な小さな電
流値に設定してトルクを適正値に設定可能となるため、
低速時に消費電力の低減及び振動の抑制を図ることがで
きる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。
【0010】図1は一実施例によるステッピングモータ
の駆動装置の回路ブロック図、図2はその動作を示すフ
ローチャートである。
【0011】図1において、本実施例の駆動装置は、ス
テッピングモータ1のモータ可動部例えばロータのステ
ップ移動を検出し検出パルスP2を出力するパルス発生
手段としてのエンコーダ2と、指令パルスP1(回転指
令パルスともいう。)とエンコーダ2からの検出パルス
P2とに基づいてステッピングモータ1の各相コイルの
励磁状態(励磁パターン)M0、M1、M2、…、M1
9を遷移させると共に各相コイルの励磁電流値I0、I
1、I2、…を制御する励磁制御手段3とから構成され
る。
【0012】励磁制御手段3は、パルスカウンタ31と
偏差カウンタ32と演算回路33と励磁パターン発生回
路34と電流制御回路35とドライブ回路36とから構
成される。
【0013】パルスカウンタ31は、指令パルスP1を
計数するカウンタである。
【0014】偏差カウンタ32は、検出パルスP2の指
令パルスP1からの偏差Hを計数するカウンタである。
【0015】演算回路33は、パルスカウンタ31の値
Pと偏差カウンタ32の値Hとに基づいて各相コイルの
励磁状態M0、M1、M2、…、M19を決定する回路
である。
【0016】励磁パターン発生回路34は、演算回路3
3により決定された各相コイルの励磁状態M0、M1、
M2、…、M19に応じた励磁状態制御信号を発生する
回路である。
【0017】電流制御回路35は、偏差カウンタ32の
値Hに基づいて各相コイルの励磁電流値I0、I1、I
2、…を決定し、該決定した励磁電流値I0、I1、I
2、…を示す電流値制御信号を発生する回路である。
【0018】ドライブ回路36は、励磁パターン発生回
路34からの励磁状態制御信号と電流制御回路35から
の電流値制御信号とに応じて各相コイルを駆動する回路
である。
【0019】次に、上記のように構成された駆動装置の
動作を図2に基づいて説明する。なお、図2は励磁制御
手段3において短い周期で実行される処理内容を表した
フローチャートである。
【0020】電源が投入されると、電流制御回路34は
偏差カウンタ32の値Hに基づいて励磁電流値I0、I
1、I2…を決定し、ドライブ回路36はこの決定され
た励磁電流値I0、I1、I2、…で各相コイルを駆動
可能な状態とする(ステップ101)。ここで、電源投
入時は偏差カウンタ32の値Hは「0」に初期化されて
おり、この時の励磁電流値は、モータ可動部を現在位置
即ち停止位置に保持するのに最低限必要とされる電流値
I0に設定されている。
【0021】次に、指令パルスP1が入力されたか否か
を判断する(ステップ102)。この時点ではまだ指令
パルスP1が入力されてこないため、判定結果は「N
O」となり、ステップ106へ移行する。
【0022】ステップ106では、偏差カウンタ32の
値Hが「0」よりも大きいか否かを判断する。この時点
では偏差カウンタ32の値Hが「0」であるため、判定
結果は「NO」となり、ステップ107へ移行する。
【0023】ステップ107では、励磁状態(励磁パタ
ーン)M0、M1、M2、…、M19を指示する値Tと
してパルスカウンタ31の値Pをセットする。この時点
ではパルスカウンタ31の値Pが「0」に初期化されて
いるため、値Tは「0」とされる。
【0024】次に、値Tが「0」よりも小さいか否かを
判断する(ステップ109)。この時点では値Tが
「0」であるため、判定結果は「NO」となり、ステッ
プ110へ移行する。
【0025】ステップ110では、T番目の励磁状態
(励磁パターン)で各相コイルを駆動する。この時点で
は値Tが「0」であるため、0番目の励磁状態M0で各
相コイルを駆動する。
【0026】次に、終了か否かを判断する(ステップ1
12)。この時点ではスタート直後であるため、判定結
果は「NO」となり、ステップ101へ戻る。
【0027】上述した一連の処理は、最初の指令パルス
P1が入力されてくるまで繰り返し実行され、各相コイ
ルは0番目の励磁状態M0かつ最小の駆動電流値I0で
駆動され、0番目の励磁状態M0の停止状態に保持され
る。
【0028】その後、最初の指令パルスP1が入力され
てくると、偏差カウンタ32の値Hが「0」から「1」
に変わる。このため、各相コイルは、「1」の値Hに対
応する励磁電流値I1で駆動される(ステップ10
1)。ここで、「1」の値Hに対応する励磁電流値は最
小の励磁電流値I0よりも大きくかつ最小の励磁電流値
I0に次いで小さな電流値I1に予め設定されている。
【0029】また、最初の指令パルスP1が入力されて
くると、ステップ102の判定結果が「YES」となる
ためステップ103へ移行する。ステップ103では、
パルスカウンタ31の値Pをインクリメントする。この
時点では値Pが「0」であるため、値Pはインクリメン
トされて「1」となる。次に、値Pが「19」よりも大
きいか否かを判断する(ステップ104)。この時点で
は値Pは「1」であり「19」よりも小さいためステッ
プ104の判定結果は「NO」となり、ステップ106
へ移行する。ステップ106では、上述したように偏差
カウンタ32の値Hが「0」よりも大きいか否かを判断
する。この時点では値Hが「1」であるため、その判定
結果が「YES」となり、ステップ108へ移行する。
ステップ108では、値Tとして{P−(H−1)}を
セットする。この時点では値Pが「1」でありかつ値H
が「1」であるため値Tは「1」となる。次に、値Tが
「0」よりも小さいか否かを判断する(ステップ10
9)。この時点では値Tが「1」であり「0」よりも大
きいためステップ109の判定結果は「NO」となり、
ステップ110へ移行する。ステップ110では、値T
が「1」であるため1番目の励磁状態M1で各相コイル
を駆動する。
【0030】したがって、最初の指令パルスP1が入力
されてくると、各相コイルは1番目の励磁状態M1かつ
2番目に小さな励磁電流値I1で駆動されるようにな
り、モータ可動部は第1回目のステップ移動を開始す
る。そして、このような各相コイルに対する駆動状態
は、その後、当該第1回目のステップ移動に基づく検出
パルスP2が2番目の指令パルスP1の入力以前に入力
されてくる時点まで、又は、2番目の指令パルスP1が
第1回目のステップ移動に基づく検出パルスP2の入力
以前に入力されてくる時点まで継続する。
【0031】(A)第1回目のステップ移動に基づく検
出パルスP2が2番目の指令パルスP1の入力以前に入
力されてきた場合 その後、上記のモータ可動部の第1回目のステップ移動
に基づき検出パルスP2が入力されてくると、偏差カウ
ンタ32の値Hが「1」から「0」にデクリメントされ
る。このため、各相コイルは、「0」の値Hに対応する
励磁電流値、すなわち、最小の励磁電流値I0で駆動さ
れるようになる(ステップ101)。しかし、各相コイ
ルの励磁状態については、値Hが「0」になるとステッ
プ106の判定結果が「NO」となるため、値Tは
「1」に維持され(ステップ107)、各相コイルは依
然として1番目の励磁状態M1で駆動される(ステップ
110)。
【0032】したがって、最初の指令パルスP1に対応
する検出パルスP2が入力されてくると、各相コイルは
1番目の励磁状態M1を維持しながら最小の励磁電流値
I0で駆動されるようになる。そして、このような各相
コイルに対する励磁状態は、2番目の指令パルスP1が
入力されてくる時点まで継続する。
【0033】その後、2番目の指令パルスP1が入力さ
れてくると、偏差カウンタ32の値Hが「0」から
「1」にインクリメントされる。このため、各相コイル
は「1」の値Hに対応する励磁電流値、すなわち、2番
目に小さな励磁電流値I1で駆動される(ステップ10
1)。
【0034】また、2番目の指令パルスP1が入力され
てくると、ステップ102の判定結果が「YES」とな
り、パルスカウンタ31の値Pは「1」から「2」にイ
ンクリメントされ(ステップ103)、ステップ104
の判定結果は「NO」となり、ステップ106の判定結
果が「YES」となるため、値Tは「1」から「2」に
変化し(ステップ107)、2番目の励磁状態M2で各
相コイルを駆動する(ステップ110)。
【0035】したがって、2番目の指令パルスP1が入
力されてくると、各相コイルは2番目の励磁状態M2か
つ2番目に小さな励磁電流値I1で駆動されるようにな
り、モータ可動部は第2回目のステップ移動を開始す
る。そして、このような各相コイルに対する駆動状態
は、その後、当該第2回目のステップ移動による検出パ
ルスP2が入力されてくる時点まで継続する。
【0036】その後、上記のモータ可動部の第2回目の
ステップ移動に基づき検出パルスP2が入力されてくる
と、偏差カウンタ32の値Hが「1」から「0」にデク
リメントされる。このため、「0」の値Hに対応する励
磁電流値、すなわち、最小の励磁電流値I0で各相コイ
ルを駆動するようになる(ステップ101)。しかし、
各相コイルの励磁状態については、値Hが「0」になる
とステップ106の判定結果が「NO」となるため、値
Tは「2」に維持され(ステップ107)、各相コイル
は依然として2番目の励磁状態M2で駆動される(ステ
ップ110)。
【0037】したがって、2番目の指令パルスP1に対
応する検出パルスP2が入力されてくると、各相コイル
は2番目の励磁状態M2に維持されながら最小の励磁電
流値I0で駆動されるようになる。そして、このような
各相コイルに対する励磁状態は、3番目の指令パルスP
1が入力されてくる時点まで継続する。
【0038】以後、各々の指令パルスP1が入力された
後で、各々次の指令パルスP1が入力される以前に当該
各々の指令パルスP1に対応する検出パルスP2が入力
されてくる間は、上述した処理が繰り返し行なわれる。
すなわち、各指令パルスP1の入力時点で、各相コイル
の励磁状態が遷移すると共に励磁電流値が最小の励磁電
流値I0から2番目に小さな励磁電流値I1に変わり、
また、各指令パルスP1に対応する検出パルスP2の入
力時点で、励磁状態はそのままで励磁電流値が2番目の
励磁電流値I1から最小の励磁電流値I0に変わる。
【0039】なお、パルスカウンタ31の値Pが「2
0」に達する度に、ステップ104の判定結果が「YE
S」となり、値Pは「0」にリセットされ(ステップ1
05)、値Tは「0」にセットされるため(ステップ1
08)、各相コイルの励磁状態は19番目の励磁状態M
19から0番目の励磁状態M0に切り替わる。
【0040】(B)2番目の指令パルスP1が第1回目
のステップ移動に基づく検出パルスP2の入力以前に入
力されてきた場合 モータ可動部が第1回目のステップ移動を開始した
後、当該ステップ移動に基づく検出パルスP2の入力以
前に2番目の指令パルスP1が入力されてくると、偏差
カウンタ32の値Hが「1」から「2」にインクリメン
トされる。このため、励磁電流値は、2番目に小さな励
磁電流値I1から、「2」の値Hに対応する励磁電流
値、すなわち、3番目に小さな励磁電流値I2に切り替
わり、この励磁電流値I2で各相コイルが駆動されるよ
うになる(ステップ101)。また、各相コイルの励磁
状態については、パルスカウンタ31の値Pが「1」か
ら「2」にインクリメントされる(ステップ103)と
共に値Hが「2」であるため、値Tは「1」に維持され
(ステップ108)、各相コイルは依然として1番目の
励磁状態M1で駆動される(ステップ110)。
【0041】したがって、最初の指令パルスP1に対応
する検出パルスP2が入力されてくる以前に2番目の指
令パルスP1が入力されてくると、各相コイルは1番目
の励磁状態M1を維持しながら3番目に小さな励磁電流
値I2で駆動されるようになる。そして、このような各
相コイルに対する励磁状態は、その後、最初の指令パル
スP1に対応する検出パルスP2が3番目の指令パルス
P1の入力以前に入力されてくる時点、又は、3番目の
指令パルスP1が最初の指令パルスP1に対応する検出
パルスP2の入力以前に入力されてくる時点まで継続す
る。
【0042】a 2番目の指令パルスP1の入力後、
最初の指令パルスP1に対応する検出パルスP2が3番
目の指令パルスP1の入力前に入力されてきた場合 偏差カウンタ32の値Hが「2」から「1」にデクリメ
ントされる。このため、各相コイルは、3番目に小さな
励磁電流値I2から、「1」の値Hに対応する励磁電流
値、すなわち、2番目に小さな励磁電流値I1で切り替
え駆動されるようになる(ステップ101)。また、各
相コイルの励磁状態については、パルスカウンタ31の
値Pは「2」であると共に値Hが「1」であるため、値
Tは「1」から「2」に切り替わり(ステップ10
8)、各相コイルは1番目の励磁状態M1から2番目の
励磁状態M2に切り替え駆動される(ステップ11
0)。
【0043】したがって、2番目の指令パルスP1の入
力後、最初の指令パルスP1に対応する検出パルスP2
が3番目の指令パルスP1の入力前に入力されてくる
と、各相コイルは1番目の励磁状態M1から2番目の励
磁状態M2に切り替え駆動されると共に3番目に小さな
励磁電流値I2から2番目に小さな励磁電流値I1で切
り替え駆動されるようになる。
【0044】b 2番目の指令パルスP1の入力後、
3番目の指令パルスP1が最初の指令パルスP1に対応
する検出パルスP2の入力前に入力されてきた場合 偏差カウンタ32の値Hが「2」から「3」にインクリ
メントされる。このため、各相コイルは、3番目に小さ
な励磁電流値I2から、「3」の値Hに対応する励磁電
流値、即ち、4番目に小さな励磁電流値I3で切り替え
駆動されるようになる(ステップ101)。また、各相
コイルの励磁状態については、パルスカウンタ31の値
Pは「2」から「3」にインクリメントされる(ステッ
プ103)と共に値Hが「3」であるため、値Tは
「1」に維持され(ステップ108)、各相コイルは依
然として1番目の励磁状態M1で駆動される(ステップ
110)。
【0045】したがって、2番目の指令パルスP1の入
力後、3番目の指令パルスP1が最初の指令パルスP1
に対応する検出パルスP2の入力前に入力されてくる
と、各相コイルは依然として1番目の励磁状態M1で駆
動されると共に3番目に小さな励磁電流値I2から4番
目に小さな励磁電流値I3で切り替え駆動されるように
なる。
【0046】その後の処理の説明は省略するが、上述し
た処理と同様な処理が繰り返し行なわれる。
【0047】以上説明したように、本実施例によるステ
ッピングモータの駆動装置は、指令パルスP1に対応し
て各相コイルの励磁状態Mを遷移させモータ可動部をス
テップ移動させるステッピングモータの駆動装置におい
て、モータ可動部のステップ移動を検出すると検出パル
スP2を出力するパルス発生手段2と、指令パルスP1
の入力時点から、当該指令パルスP1に基づくモータ可
動部のステップ移動が検出されてパルス発生手段2から
出力されてくる検出パルスP2の入力時点まで、の動作
遅れ期間内に、後続の指令パルスP1が入力されてこな
い場合には指令パルスP1の入力時点を基準として各相
コイルの励磁状態遷移タイミングを定め、一方、動作遅
れ期間内に後続の指令パルスP1が入力されてくる場合
には検出パルスP2の入力時点を基準として各相コイル
の励磁状態遷移タイミングを定めると共に、動作遅れ期
間内に後続の指令パルスP1が入力されてくる度に各相
コイルの励磁電流値Iを増大させる励磁制御手段3とを
備えることを特徴とする。
【0048】このため、本実施例によると、指令パルス
P1の入力時点から、当該指令パルスP1に基づくモー
タ可動部のステップ移動が検出されてパルス発生手段2
から出力されてくる検出パルスP2の入力時点まで、の
動作遅れ期間内に、後続の指令パルスP1が入力されて
きても各相コイルの励磁状態Mは遷移せず、検出パルス
P2が入力されて始めて各相コイルの励磁状態Mが遷移
するようになるため、高速時、急加速時、高負荷時の脱
調現象を確実に防止することができる。また、動作遅れ
期間内に後続の指令パルスP1が入力されてくる度に各
相コイルの励磁電流値Iを増大させるようにしたため、
低速時には小さな励磁電流値Iによりトルクが小さくな
り、低速時のトルクを適正値に設定可能にして消費電力
の低減及び振動の抑制を図ることができる。また、高速
時、急加速時、高負荷時には励磁電流値Iの増大に伴い
トルクが増大し動作遅れ時間の短縮を図ることができ
る。
【0049】また、本実施例によると、停止時の各相コ
イルの励磁電流値Iを、モータ可動部を現在位置に保持
するのに最低限必要とされる電流値に設定したため、低
速時の励磁電流値Iを最低限必要な小さな電流値に設定
してトルクを適正値に設定可能となるため、低速時に消
費電力の低減及び振動の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例によるステッピングモータの駆動装置
の構成図
【図2】同装置の処理内容を示すフローチャート
【符号の説明】
1 ステッピングモータ 2 エンコーダ(パルス発生手段) 3 励磁制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指令パルスに対応して各相コイルの励磁
    状態を遷移させモータ可動部をステップ移動させるステ
    ッピングモータの駆動装置において、 前記モータ可動部のステップ移動を検出すると検出パル
    スを出力するパルス発生手段と、 指令パルスの入力時点から、当該指令パルスに基づくモ
    ータ可動部のステップ移動が検出されて前記パルス発生
    手段から出力されてくる検出パルスの入力時点まで、の
    動作遅れ期間内に、後続の指令パルスが入力されてこな
    い場合には指令パルスの入力時点を基準として各相コイ
    ルの励磁状態遷移タイミングを定め、一方、前記動作遅
    れ期間内に後続の指令パルスが入力されてくる場合には
    前記検出パルスの入力時点を基準として各相コイルの励
    磁状態遷移タイミングを定めると共に、前記動作遅れ期
    間内に後続の指令パルスが入力されてくる度に各相コイ
    ルの励磁電流値を増大させる励磁制御手段とを備えるこ
    とを特徴とするステッピングモータの駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記励磁制御手段は、停止時の各相コイ
    ルの励磁電流値を、モータ可動部を現在位置に保持する
    のに最低限必要とされる電流値に設定してあることを特
    徴とする請求項1に記載のステッピングモータの駆動装
    置。
JP34630196A 1996-12-25 1996-12-25 ステッピングモータの駆動装置 Withdrawn JPH10191695A (ja)

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