JPH10304700A - ステッピングモータの脱調検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト化を図りつつ信頼性の置ける脱調検
出を行う。 【解決手段】 応答検出手段９によって、ステッピング
モータ１への駆動パルスの発生から所定時間経過後のフ
ィードバック用エンコーダ２からの応答パルスの発生を
検出し、脱調検出手段１０によって、応答パルスの発生
が一定時間ない場合脱調として検出し、偏差カウンタが
なくてもまたモータ１とエンコーダ２の分解能が等しく
なくても、モータ１の脱調を検出し得ると共に、加えて
モータ１への駆動パルスの発生から所定時間経過するま
でに発生するエンコーダ２からの応答パルスを無視し、
エンコーダ２をモータ１に対してその極位置同士を近接
して取り付けた場合に発生の畏れがあるモータ振動によ
る誤フィードバックパルスの検出を行わないようにし、
エンコーダ２をモータ１に対してラフに取り付けても精
度良く脱調を検出し得るように構成してなるもの。

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
タの脱調を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のステッピングモータの脱調検出装
置は、ステッピングモータにフィードバック用のエンコ
ーダを付設し、ステッピングモータに対する指令パルス
（駆動パルス）と上記フィードバック用エンコーダから
のフィードバックパルスとの偏差を偏差カウンタでカウ
ントして、その値が一定値以上になったら脱調と見做す
ように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のステッピングモータの脱調検出装置では、偏差カウ
ンタが必要なため、コスト高になるといった問題があっ
た。

【０００４】また、上述したように、ステッピングモー
タに対する指令パルスとフィードバック用エンコーダか
らのフィードバックパルスとの偏差をカウントし、この
カウント値により脱調か否かを判定する関係上、同じ分
解能のステッピングモータとフィードバック用エンコー
ダを用いなければならず、これによってもコスト高にな
るといった問題があった。

【０００５】さらにまた、上記従来装置では、フィード
バック用エンコーダからモータ振動の影響が排除された
高精度のフィードバックパルスを得るために、ステッピ
ングモータの極位置（停止位置）とフィードバック用エ
ンコーダの極位置（パルス発生位置）とが合致するよう
にフィードバック用エンコーダをステッピングモータに
対して取り付ける必要があるが、この場合には当該フィ
ードバック用エンコーダの取り付けに精度を要し、製造
コストが高くなるといった問題もあった。

【０００６】そこで本発明は、低コスト化を図りつつ信
頼性の置ける脱調検出を行うことができるステッピング
モータの脱調検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のステッピングモータの脱調検出装置は、
ステッピングモータにフィードバック用エンコーダを付
設し、前記ステッピングモータに駆動パルスを与えるこ
とにより当該ステッピングモータを駆動すると共に、前
記フィードバック用エンコーダからの出力を用いて前記
ステッピングモータの脱調を検出するステッピングモー
タの脱調検出装置において、前記ステッピングモータへ
の駆動パルスの発生から所定時間経過後の前記フィード
バック用エンコーダからの応答パルスの発生を検出する
応答検出手段と、前記応答パルスの発生が一定時間ない
場合を脱調として検出する脱調検出手段とを具備した。

【０００８】上記目的を達成するために、請求項２のス
テッピングモータの脱調検出装置は、請求項１に加え
て、駆動パルスの発生から所定時間経過後にフィードバ
ック用エンコーダからの応答パルスの発生を検出するた
めの前記所定時間は、ステッピングモータの最高速度時
での駆動パルスが発生してからフィードバック用エンコ
ーダからの応答パルスが発生するまでの時間を基に設定
したことを特徴としている。

【０００９】上記目的を達成するために、請求項３のス
テッピングモータの脱調検出装置は、請求項１または２
に加えて、応答パルスの発生が一定時間ない場合を脱調
として検出するための前記一定時間は、駆動パルスの発
生を基に設定したことを特徴としている。

【００１０】上記目的を達成するために、請求項４のス
テッピングモータの脱調検出装置は、請求項３に加え
て、脱調の発生を、駆動パルスの発生を基に脱調回数と
してカウントするカウンタ部を設け、所定の脱調回数の
時に脱調として検出することを特徴としている。

【００１１】このような本発明におけるステッピングモ
ータの脱調検出装置によれば、応答検出手段によって、
ステッピングモータへの駆動パルスの発生から所定時間
経過後のフィードバック用エンコーダからの応答パルス
の発生が検出され、脱調検出手段によって、応答パルス
の発生が一定時間ない場合、脱調として検出される。す
なわち、偏差カウンタがなくても、またステッピングモ
ータとフィードバック用エンコーダの分解能が等しくな
くても、ステッピングモータの脱調が検出されるように
なる。加えて、ステッピングモータへの駆動パルスの発
生から所定時間経過するまでに発生するフィードバック
用エンコーダからの応答パルスが無視され、フィードバ
ック用エンコーダがステッピングモータに対してその極
位置同士が近接して取り付けられた場合に発生の畏れが
あるモータ振動による誤フィードバックパルスの検出が
行われないため、フィードバック用エンコーダがステッ
ピングモータに対してラフに取り付けられても精度良く
脱調が検出されるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態における
ステッピングモータの脱調検出装置の全体構成を表した
ブロック図である。同図において、符号１はステッピン
グモータを、１ａは送り螺子部を有するステッピングモ
ータ１の主軸をそれぞれ示しており、この主軸１ａと一
体回転するように、円盤状のフィードバック用のロータ
リーエンコーダ２が取り付けられている。このエンコー
ダ２の外周面には、一定波長λの繰り返し信号（磁気信
号）を発生するようにＮ極、Ｓ極が交互に多数着磁され
た磁気記録面２ａが形成されており、この磁気記録面２
ａに対向する位置には、フィードバック用エンコーダ２
からのＡ相、Ｂ相のデータ信号（本実施形態において
は、９０°位相差を持った信号）を検出するためのＭＲ
センサ３が配置されている。

【００１３】本実施形態の脱調検出装置は、所定のクロ
ック信号を発生するシステムクロック４を備えており、
このシステムクロック４及び上記ＭＲセンサ３には、当
該ＭＲセンサ３及びシステムクロック４の出力信号から
４逓倍信号を形成する４逓倍回路５が接続されている。

【００１４】また、上記ステッピングモータ１に対して
は、コントローラ６に内蔵された駆動パルス発生回路７
からの駆動パルスが入力されるように接続がなされてお
り、この駆動パルスに従ってステッピングモータ１の駆
動が行われるように構成されている。

【００１５】上記駆動パルス発生回路７及びシステムク
ロック４にはまた、当該駆動パルス発生回路７及びシス
テムクロック４の出力信号から最小動作域信号を形成す
る最小動作域設定回路８が接続されている。この最小動
作域信号とは、上記エンコーダ２がステッピングモータ
１に対してその極位置同士が近接して取り付けられた場
合に発生の畏れがあるモータ振動による誤フィードバッ
クパルスを検出しないように設定された所定の時間幅を
有するパルス（駆動パルスの立ち上がりエッジから所定
の時間幅を有するパルス）であり、このパルス幅は、本
実施形態においては、ステッピングモータ１の最高速度
時での駆動パルスが発生してからエンコーダ２からの応
答パルスが発生するまでの時間（正確には上記４逓倍回
路５からの応答パルスが発生するまでの時間）を基に設
定され、ステッピングモータ１の回転数に拘らず一定に
されており、どのような回転数であっても上記誤フィー
ドバックパルスを検出しないような最小時間幅に予め設
定されている（詳しい動作については後述）。

【００１６】この最小動作域設定回路８及び上記４逓倍
回路５には、当該最小動作域設定回路８及び４逓倍回路
５の出力信号から上記エンコーダ２からの応答パルスの
発生を検出し応答信号を形成するフリップフロップより
なる応答検出回路９が接続されており、この応答検出回
路９及び駆動パルス発生回路７には、当該応答検出回路
９及び駆動パルス発生回路７の出力信号から脱調の有無
を検出し脱調有無信号を形成するフリップフロップより
なる脱調検出回路１０が接続されている。

【００１７】この脱調検出回路１０には、当該脱調検出
回路１０の出力信号から脱調した場合に脱調警告信号を
形成し上述したコントローラ６に当該警告信号を送出す
るフリップフロップよりなる脱調警告回路１１が接続さ
れている。また、脱調検出回路１０及び上記駆動パルス
発生回路７には、当該脱調検出回路１０及び駆動パルス
発生回路７の出力信号から脱調の発生を脱調回数として
カウントし上述したコントローラ６に当該カウント信号
を送出する脱調カウント回路（カウンタ部）１２が接続
されている。

【００１８】なお、図中の符号１３は、電源オン時等に
前述したブロックを初期リセット状態にする初期リセッ
ト信号を発生するための回路を示している。

【００１９】次に、このように構成された脱調検出装置
の動作について、図２に示すタイミングチャートを参照
しながら以下説明する。なお、図２において各波形を示
すａ〜ｈの各英文字は、図１において示される各英文字
ａ〜ｈに対応し、図１のａ位置での波形が図２の（ａ）
の波形、図１のｂ位置での波形が図２の（ｂ）の波形と
いうような対応関係で表されている。

【００２０】先ず、ステッピングモータ１を回転駆動す
るために、駆動パルス発生回路７から、図２（ｄ）に示
される駆動パルスがステッピングモータ１に与えられる
と、モータ主軸１ａが回転し図示しない負荷が送り螺子
によって移動され、この回転に従って、エンコーダ２か
らの磁気信号がＭＲセンサ３に検出され、当該ＭＲセン
サ３からは、図２（ａ）、（ｂ）に示されるＡ相、Ｂ相
のデータ信号が出力される。

【００２１】このＡ相、Ｂ相のデータ信号及び上記シス
テムクロック４のクロック信号は４逓倍回路５に入力さ
れ、当該４逓倍回路５において、Ａ相、Ｂ相パルスの立
ち上がり、立ち下がりエッジを基にパルスが形成される
と共にそのパルス幅がクロック信号に基づいて決定さ
れ、図２（ｃ）に示される４逓倍信号が形成される。

【００２２】また、上記図２（ｄ）に示される駆動パル
ス及び上記システムクロック４のクロック信号は、最小
動作域設定回路８にも入力され、当該最小動作域設定回
路８において、駆動パルスの立ち上がりエッジを基にパ
ルスが形成されると共にそのパルス幅が上述した所定時
間となるようにクロック信号に基づいて決定され、図２
（ｅ）に示される所定の時間幅の最小動作域信号が形成
される。

【００２３】この図２（ｅ）に示される最小動作域信号
及び上記図２（ｃ）に示される４逓倍信号は応答検出回
路９に入力され、当該応答検出回路９において、駆動パ
ルスの発生から上記所定時間を経過した後且つ次の駆動
パルスが発生するまでの間の上記エンコーダ２からの応
答パルスの発生の有無が検出される。

【００２４】ここで、図２の左側に示されているよう
に、ステッピングモータ１が脱調を生じていない場合に
は、駆動パルスの発生から上記所定時間を経過した後且
つ次の駆動パルスが発生するまでの間にエンコーダ２
（正確には４逓倍回路５）からの応答パルスの発生が検
出されることになり、当該応答検出回路９においては、
図２（ｆ）の左側に示されるように、検出された応答パ
ルス（図２（ｃ）の４逓倍信号）の立ち上がりによって
立ち上がり、次の最小動作域信号の立ち下がりで立ち下
がるハイ信号が形成される。

【００２５】一方、図２の右側に示されているように、
ステッピングモータ１が脱調している場合には、駆動パ
ルスの発生から上記所定時間を経過した後且つ次の駆動
パルスが発生するまでの間にエンコーダ２（正確には４
逓倍回路５）からの応答パルスの発生が検出されないこ
とになり、当該応答検出回路９においては、図２（ｆ）
の右側に示されるように、上記ハイ信号は形成されずに
ロー信号のままとなる。

【００２６】このような図２（ｆ）に示される応答信号
及び上記図２（ｄ）に示される駆動パルスは脱調検出回
路１０に入力され、当該脱調検出回路１０において、次
の駆動パルスの発生に対応して応答検出回路９からのハ
イ信号の入力がある場合には脱調が生じていないとし
て、図２（ｇ）の左側に示されるようにハイ信号が形成
され、一方次の駆動パルスの発生があるのに応答検出回
路９からのハイ信号の入力がない場合には脱調が生じた
として、図２（ｇ）の右側に示されるように、ロー信号
が形成される。

【００２７】このような図２（ｇ）に示される脱調有無
信号は脱調警告回路１１に入力され、当該脱調警告回路
１１において、上記脱調検出回路１０からハイ信号を受
けた場合にはハイ信号がそのまま形成されてコントロー
ラ６に当該信号が送出され、一方ロー信号を受けた場合
には脱調警告信号としてのロー信号が形成されてコント
ローラ６に当該信号が送出される。これにより、コント
ローラ６は、脱調が生じている畏れがあるとして例えば
警告ランプ等を点滅させ、その旨が作業者に知らしめら
れる。

【００２８】また、上記図２（ｇ）に示される脱調有無
信号及び上記図２（ｄ）に示される駆動パルスは脱調カ
ウント回路１２にも入力され、当該脱調カウント回路１
２において、次の駆動パルスの発生に対応した脱調検出
回路１０からのロー信号の回数がカウントされ、当該カ
ウント信号がコントローラ６に送出される。これによ
り、コントローラ６は、脱調が所定回数（本実施形態に
おいては２回）に達したら確実に脱調が生じていると判
断し、ステッピングモータ１に停止指令が与えられると
共に例えば警報等を鳴らし、その旨が作業者に知らしめ
られる。

【００２９】このように、本実施形態においては、応答
検出回路９によって、ステッピングモータ１への駆動パ
ルスの発生を基点としてフィードバック用エンコーダ２
からの応答パルスの発生を検出し、脱調検出回路１０に
よって、応答パルスの発生が次の駆動パルスの発生まで
にない場合脱調として検出する構成を採用しているた
め、従来技術で必要であった偏差カウンタがなくても、
またステッピングモータ１とフィードバック用エンコー
ダ２の分解能が等しくなくても、ステッピングモータ１
の脱調を検出できるようになっている。

【００３０】加えて、本実施形態においては、ステッピ
ングモータ１への駆動パルスの発生から所定時間経過す
るまでに発生するフィードバック用エンコーダ２からの
応答パルスｘ（図２及び図３参照）を無視し、フィード
バック用エンコーダ２をステッピングモータ１に対して
その極位置同士を近接して取り付けた場合に発生の畏れ
があるモータ振動による誤フィードバックパルスを検出
しないようにしているため、フィードバック用エンコー
ダ２をステッピングモータ１に対してラフに取り付けて
も精度良く脱調を検出できるようになっている。

【００３１】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例
えば、上記実施形態においては、１個の駆動パルスに対
して２個のエンコーダパルスが発生するように構成して
いるが、基本的には、１個の駆動パルスに対して１個以
上のエンコーダパルスが発生すれば良い。また、駆動パ
ルス発生回路７の検出系の出力側（ステッピングモータ
１に対する接続を除く他の側）に１／ｎ分周器を介挿
し、ｎ個の駆動パルスの発生に対して１個の疑似駆動パ
ルスを発生させ、この疑似駆動パルスに従って上述した
脱調検出を行うこともできる。この場合には、ステッピ
ングモータ１の分解能より低い分解能のエンコーダ２を
用いることが可能となる。なお、このように構成した場
合には、上記実施形態で説明したような極めて正確な脱
調検出を行うことはできなくなるが、一般に脱調が起こ
るような状態は過負荷が原因であり、このような場合に
は頻繁に脱調現象が発生するため、上記疑似パルスに対
するエンコーダの応答でも精度は若干落ちるが充分に脱
調を検出できる。

【００３２】また、上記実施形態においては、次の駆動
パルスの発生までにエンコーダ２からの応答パルスの発
生がない場合を脱調としているが、応答パルスの発生が
一定時間ない場合を脱調として検出することも可能であ
る。

【００３３】また、上記実施形態においては、モータ回
転数に拘らず最小動作域信号の時間幅を一定にしている
が、モータ回転数に応じて、回転数が高い場合には時間
幅を短くし低い場合には長くするといったように時間幅
を変更する最小動作域信号時間幅変更回路を介挿しても
良い。この場合、どのような回転数であってもそれに対
応する時間幅は、上記実施形態で説明したのと同様に、
フィードバック用エンコーダ２をステッピングモータ１
に対してその極位置同士を近接して取り付けた場合に発
生の畏れがあるモータ振動による誤フィードバックパル
スを検出しない時間幅に設定されるというのはいうまで
もない。

【００３４】また、コントローラ６において、ｎ回の脱
調カウントが入力されたら、このｎ回の脱調を相殺すべ
く、コントローラ６によりステッピングモータ１に対す
る駆動パルスをｎ個増やすように制御するようにしても
良い。

【００３５】また、フィードバック用エンコーダ２はリ
ニアスケールでも良い。

【００３６】また、上記実施形態においては、Ａ相、Ｂ
相の２相のデータ信号を検出するようにしているが、単
相のデータ信号でも上記実施形態と同様な作用・効果を
奏するというのはいうまでもない。

【００３７】なお、上記実施形態の脱調検出装置は、回
路により構成されているが、同様な動作をソフトウェア
により実施することも勿論可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のステッピン
グモータの脱調検出装置は、応答検出手段によって、ス
テッピングモータへの駆動パルスの発生から所定時間経
過後のフィードバック用エンコーダからの応答パルスの
発生を検出し、脱調検出手段によって、応答パルスの発
生が一定時間ない場合脱調として検出し、偏差カウンタ
がなくても、またステッピングモータとフィードバック
用エンコーダの分解能が等しくなくても、ステッピング
モータの脱調を検出し得ると共に、加えてステッピング
モータへの駆動パルスの発生から所定時間経過するまで
に発生するフィードバック用エンコーダからの応答パル
スを無視し、フィードバック用エンコーダをステッピン
グモータに対してその極位置同士を近接して取り付けた
場合に発生の畏れがあるモータ振動による誤フィードバ
ックパルスの検出を行わないようにし、フィードバック
用エンコーダをステッピングモータに対してラフに取り
付けても精度良く脱調を検出し得るように構成したもの
であるから、低コスト化を図りつつ信頼性の置ける脱調
検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるステッピングモー
タの脱調検出装置の全体構成を表したブロック図であ
る。

【図２】同上脱調検出装置の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図３】駆動パルス、フィードバック用エンコーダの出
力パルス及び最小動作域の関係を表したタイミングチャ
ートである。

【符号の説明】

１ ステッピングモータ ２ フィードバック用エンコーダ ７ 駆動パルス発生回路 ８ 最小動作域設定回路 ９ 応答検出回路 １０ 脱調検出回路 １２ 脱調カウント回路（カウンタ部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステッピングモータにフィードバック用
   エンコーダを付設し、前記ステッピングモータに駆動パ
   ルスを与えることにより当該ステッピングモータを駆動
   すると共に、前記フィードバック用エンコーダからの出
   力を用いて前記ステッピングモータの脱調を検出するス
   テッピングモータの脱調検出装置において、 前記ステッピングモータへの駆動パルスの発生から所定
   時間経過後の前記フィードバック用エンコーダからの応
   答パルスの発生を検出する応答検出手段と、 前記応答パルスの発生が一定時間ない場合を脱調として
   検出する脱調検出手段と、 を具備したステッピングモータの脱調検出装置。
2. 【請求項２】 駆動パルスの発生から所定時間経過後に
   フィードバック用エンコーダからの応答パルスの発生を
   検出するための前記所定時間は、ステッピングモータの
   最高速度時での駆動パルスが発生してからフィードバッ
   ク用エンコーダからの応答パルスが発生するまでの時間
   を基に設定したことを特徴とする請求項１記載のステッ
   ピングモータの脱調検出装置。
3. 【請求項３】 応答パルスの発生が一定時間ない場合を
   脱調として検出するための前記一定時間は、駆動パルス
   の発生を基に設定したことを特徴とする請求項１または
   ２記載のステッピングモータの脱調検出装置。
4. 【請求項４】 脱調の発生を、駆動パルスの発生を基に
   脱調回数としてカウントするカウンタ部を設け、 所定の脱調回数の時に脱調として検出することを特徴と
   する請求項３記載のステッピングモータの脱調検出装
   置。