JPS5812592A - パルスモ−タを用いた駆動装置 - Google Patents

パルスモ−タを用いた駆動装置

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JPS5812592A
JPS5812592A JP9787781A JP9787781A JPS5812592A JP S5812592 A JPS5812592 A JP S5812592A JP 9787781 A JP9787781 A JP 9787781A JP 9787781 A JP9787781 A JP 9787781A JP S5812592 A JPS5812592 A JP S5812592A
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motor
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Isamu Inoue
勇 井上
Masayuki Shibano
正行 芝野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors of the kind having motors rotating step by step
    • H02P8/14Arrangements for controlling speed or speed and torque

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】 本発明はパルスモータを駆動源として移動物体(負荷)
を移動する移動物体の駆動装置に関するものであり移動
物体をパルスモータにより目標位置まで駆動した後、停
止せしめた時の、残留振動を小さくすると共に、高速駆
動と高分解能を両立させることが可能に構成したもので
ある。
従来パルスモータの駆動装置として高分解能を機械的な
減速なしで行なうにはマイクロステップ駆動と称する各
相電流をステップ状に漸増域させてモータのロータの平
衡位置を除々に変化させる細分割、駆動方向が用いられ
ていた。4相パルスモー゛りにおける細分割駆動方向に
おける相電流の変化を第1図における実線で示し、第2
図にモータのロータの角度変位を実線で示す。人、  
B、  A、  Bはそれぞれ各相である。まだ参考の
ために従来の2相励磁における変化を同様に第1図及び
第2図に破線で示す。
相電流を漸増域させると2相励磁のように相電流を0N
−OFF切換し、電流の立上り、立下りを急激に行なわ
せる方式に比較して駆動トルクが著しく小さくなり、高
速駆動には適さない。なぜならば相電流の立上りがゆる
やかになると回転方向の駆動トルクが小さくなり、相電
流の立下りがゆるやかになると回転方向と逆方向のトル
クが残るためである。したがって細分割駆動方式におい
ては高分解能が得られ、停止時の残留振動も少ないが上
記理由により、高速駆動には適さ々い。また逆に相電流
を0N−OFF切換する2相励磁あるいは1−2相励磁
等においてはトルクが大であり、高速駆動には適するが
、分解能が低く1だ停止時の残留振動も大きくそれぞれ
一長一短があ−)だ。
本発明は、残留振動を小さくするとともに、高速駆動と
高分解能を両立させることが口■能なパルスモータの駆
動装置を提供するものである。
第3図において、本発明をクローズトループ方式にて応
用した実施例を説明する。1はパルスモータで、A、 
 B、  人、Bの4相のコイルヲ有し、ネジ軸2を駆
動する。3はネジ軸2に螺合するナンドでテーブル4に
固定されている。5はテーブル4に固定された光学目盛
あるいは磁気目盛を有するリニアスケールで、6はスケ
ール6の目盛を読取る固定ヘッドである。ヘッド6から
のテーブル4の移動にともなって順次束じる信号7はカ
ウンタ8に入力され、カウンタ8はテーブル4の位置信
号9をBCDコード等により制御回路10に出力する。
T、T、T、T  はそれぞれrl     r2  
    rs      r4A、B、  ム、Bコイ
ルの駆動用トランジスタである。11はパルスモータ1
を2相励磁するだめの励磁切換回路であり、制御回路1
oからのCW方向のパルス出力12、あるいはCCW方
向のパルス出力13により制御され、所定のタイミング
でTrl *  Tr2 T  Tr5 +  TrA
のベース電圧を0N−OF F L、パルスモータ1を
駆動する。−!た励磁切換回路11はどの相が励磁され
てかを示す励磁位置信号14を制御回路1oに出力する
。15は可変バイアス回路で制御回路10からのバイア
ス印加信号16により、所定のトランジスタのベースに
連続的に変化するバイアス信号を印加する。
したがってトランジスタのベース電圧は励磁切換回路1
1と可変バイアス回路16のそれぞれのベースへの出力
電圧が重畳された合成電圧となる。
17は各トランジスタのベース電圧のモニタ信号である
。18はテーブル4を目標位置まで送るだめの、目標位
置指令信号である。また制御回路1oは詳記しないがパ
ルスモータ1を高速で駆動するだめの公知の加減速機能
を有している。
次にこの動作を説明する。制御回路1oは目標位置指令
信号18が入力されると現在のテーブル4の位置信号9
と比較してパルスモータ1の回転方向及び2相励磁で駆
動する場合の所要ステップ数、加減速パルス数、加速速
タイミング、制御切換設定位置等を第7図、第8図に示
すように設定する。設定が終了すると制御回路10は励
磁切換回路11にパルス出力12あるいは13を送出し
、パルスモータ1を2相励磁で駆動し、テーブル4を目
標位置に向って送る。
次に7−プル4が第8図に示す制御切換設定1\ンニ置
近傍に達した後の各部の動作を第4.6.6図にて説明
する。第4図は各トランジスタのベース電圧の変化を示
し、破線は励磁切換回路11が各トランジスタに印加す
る電圧を示し、一点鎖線は可変バイアス回路15が各ト
ランジスタに印加する電圧を示す。したがって各トラン
ジスタのベースに実際に印加される電圧は実線で示すそ
れぞれの電圧の合成電圧となる。第5図は各相に流れる
電流の変化を示す。第6図はパルスモータのロータの変
位を示し、ムB、Bム、ムB、  B人はそハぞれの2
相が励磁された時のロータの平衡位置を示す。
例えば制御切換設定位置の手前でムB2iが励磁されて
いたとし、次に時間t1にてB人相に切換えた後時間t
2にてテーブル4が制御切換設定位置に達すれば制御回
路1oは位置信号9によりそれを判断し、パルス出力1
2あるいは13の送出を停止し、B人相は励磁状態を保
持される。時間t2から制御回路1oの内部にあらかじ
め設定された時間T経過した後、すなわち時間t3にて
制御回路10は励磁位置信号14により現在どの相が励
磁されているかを判断し、可変バイアス回路16を制御
して第4図に示すようにTr2のベース電圧を除々に低
下せしめ、第6図に示すようにB相の電流を除々に低下
せしめるとロータは残留振動によるハンチングを自然減
衰させながらB人位置からB1位置とAB位置の中間位
置に向って除々に移動する。時間t4にてB相の電流が
零、すなわちTr2のベース電圧が零になるとベース電
圧モニタ信号17により制御回路1oはそれを判断し、
励磁切換回路11を制御I〜て励磁をB相からB相に切
換えると同時に可変バイアス回路16を制御してTr4
のベース電圧を除々に上昇せしめる。それによりロータ
は引続きムB位置に向って除々に移動する。時間T5に
てTr4のベース電圧が上限まで上昇するとベース電圧
モニタ信号17により制御回路1oはそれを判断し、可
変バイアス回路15を制御して人相の電流を除々に低下
せしめ、ロータを目標位置に向って移動させる。時間t
6に乙ロータが目標位置に達すると位置信号9により制
御回路1oはそれを判断し、詳記しないが公知のサーボ
手法により、可変バイアス回路15を制御してτ相の電
流変化を停止させ、ロータを目標位置に停止させ、テー
ブル4の位置決めを完了する。
以トの方法によれば容易に高速駆動と、理論的には無限
小の分解能を両立させることができ、しかも残留振動を
すみやかに減衰させることができる。特にサブミクロン
の高精度t 高分解能の位置ぎめを必要とする場合、D
Oサーボモータを用いる場合に比較して、パルスモータ
を上記のようにディジタル制御とアナログ制御を併用し
て用いると停止り時にはパルスモータは基本的には複数
の励磁相の吸引力のバランスによりロータが保持される
のでDCモータよりもダンピング特性に優れるので優利
である。
なお第6図における制御切換位置と目標位置との距離り
及び時間T、t4と13間の時間+i4と15間の時間
はロータの残留振動が位置決めに支障をきたさないよう
に選択すればよい。したがってTを短かくしであるいは
零としてt4と15間の時間・t4と15間の時間を長
くしてもよい。まだ相、駆動トランジスタの電流を漸増
減させる方式は本実施例の方式に限るものではない。な
おモータは4相の回転式について説明しだが、相数が変
っても、またリニア式のものでもよい。また負荷の位置
検出はリニア式のものについて説明したが回転式のもの
であってもよい。また励磁切換回路はニスポーラ2相に
限らす1−2相あるいはバイポーラ駆動あるいは他の励
磁方式であってもよい。また可1 。
変バイアス回路のベース供給電圧は直線的に変化するも
のに限らず目的によっては分解能は低下するが階段状に
変化するものであってもまた正弦波的あるいは他の関数
に従って除々に変化するものであってもよい。
前記実施例においてはリニアスケールを用いたクローズ
トループ方式を説明したが次のようにすれば位置精度は
低下するが、オープンループ方式で高速駆動と高分解能
を両立させることができる。
例えば負荷の所要動作距離をSとし、励磁切換回路によ
る1ステップ当りの動作距離をPとすると所要ステップ
数nは乙となる。nの整数部分をn1小数部分をn2と
するとnl−ムステップ目を制御切換設定位置とし、n
l −ムステップを励磁切換回路により駆動し、n2+
ムを相電流を漸増減させて駆動し、最終の端数距離5−
Pnlはその端数距離に相当するあらかじめ設定された
相電流比になった時相電流の変化を停止させれば負荷は
11標位置に停止する。負荷が制御切換位置に達したか
どうかはパルス数を計数することにより判断させればよ
い。但しA=0.1,2.3・・・・・・である。
以上のように本発明は、負荷の位置を検出する手段と、
負荷が目標位置近傍の所蛍位置に達するまではパルスモ
ータの各相電流を0N−OFF切換して相電流を急激に
立上り、立下りさせて高トルクを発生させて負荷を高速
駆動する第1の駆動手段、すなわち本実施例では相、駆
動トランジスタのベース電圧を0N−OFFにする手段
と、前記所定位置に負荷が達した後はパルスモータの相
電流を漸増域させることにより、滑らかに負荷を目標位
置捷で駆動する第2の駆動手段、すなわち本実施例では
、前記ベースの0N−OFF電圧に漸増域するバイアス
電圧を重畳する手段とにより構成したことにより、停止
時の残留振動を非常に小さくすることができ、しかも高
速駆動と高分能を両立させることができる。
また、高速駆動時の0N−CUFFベース電圧に漸増域
する負のバイアス電圧を重畳する構成により、非常に容
易に且簡単に高速高トルク駆動から滑らか々、短駆動切
換ることかでき、しかも容易に
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の駆動方式のパルスモータの相電流の変化
を示す図、第2図は従来の駆動方式のパルスモータのロ
ータの変位を示す図、第3図は本発明の1実施例の概略
構成図、第4図は第3図の構成における各トランジスタ
のベース電圧の変化を示す図、第5図は第3図の構成に
おける各相電流の変化を示す図、第6図は第3図の構成
におけるパルスモータのロータの目標位置近傍におff
ル度位を示す図、第7図は起動から停止までのパルスモ
ータの速度線図、第8図は起動から停止までのパルスモ
ータの走行距離線図である。 1・・・・・・パルスモータ、2・・・・・・ネジ軸、
3・・・・・・ナツト、4・・・・・・テーブル、6・
・・・・・スケール、6・・・・・・固定ヘッド、8・
・・・・・カウンタ、10・・・・・・制御回路、11
・・・・・・励磁切換回路、16・・・・・・可変バイ
アス回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 8秀関 第3図 第4図 笥 5 図 第7;:4 昭和67年8月2z口 昭和66年特許願第97877 号 2発明の名称 パルスモータを用いた駆動装置 ) 〕 6、補正の内容 (1)  明細書の特許請求の範囲の欄を別紙のように
訂正します。 (2)明細書第3@1行目の[動と称する各超電力1ミ
]を「動あるいはバーニヤ駆動と称する各相電流1と訂
正します。 (3)同第3頁17行目の「るためである。」の次に「
また高速駆動時には駆動回路および指令回路の動作周波
数が高くなり、高速信号処理が要求されるばかりでなく
、ノイズの影響を受けやすく誤動作を起す可能性が高い
ものであった。1を挿入します。 (4)同第4頁1行目の「1−2相励磁等においては」
を「1−2相励磁等の歩進ピンチの犬なる励磁方式にお
いては」と訂正します。 (6)同第6頁7行目の「励磁されてかを」を「励磁さ
れているかをJと訂正します。 (6)同第9頁4〜6行目の「保持される・・・・・・
・・ので便利である。」を「保持される、すなわちモー
タ自身が安定点を有するのでDCモータよりも停止安定
性に優れるので有利である。」と訂正します。 (7)同第9頁18〜19行目の「ユニポーラ2相」を
「ユニポーラ2相」と訂正します。 (8)同第9貞2o行目の「動あるいは他の励磁方式」
を「動あるいはダブル1−2相等の他の励磁方式」と訂
圧します。 (9)同第10頁5行目の「あってもよい。」の次に下
記の文章を挿入します。 「すなわち目標位置近傍の所定の位置までは歩進ピッチ
の大なる駆動手段により駆動し、前記位置から目標位置
までは歩進ピッチの小なる駆動手段により駆動するもの
であればよい。また第6図に破線で示すようにA相電流
をt7とt8の間OFFしてやるとBA人位置向って加
速されていたロータは人相電流がOFFすることにより
B相の磁気吸引力によりブレーキがかかり減速され、ロ
ータがB人相に達した時に人相電流を再びONしてやる
と第6図の破線で示すようにハンチングをなくすること
ができる。 t7はロータがBA相に達した時にロータのスピードが
零になるように、またt8はロータがB人位置に達した
時人相電流がONするように設定してやればよい。 このようにすることにより、残留振動によるノ・ンチン
グをなくすることが可能となり、ノ・ンチングの自然減
衰を待つ必要はないので18から16までの時間をかな
り短縮することができ、位置決めをよりすみやかに行な
うことができる。 (1o)同第11頁4〜6行目の「oN−OFF切換し
て」を「ステップ状に切換えて」と訂正します0 (11)同第11頁6行目の「高速駆動する第1の」を
「高速駆動する、すなわち歩進ピッチの大なる第1の」
と訂正します。 (12)同第11頁11行目の「駆動する第2の」を「
駆動する、すなわち歩進ピッチの小なる第2の」と訂正
します。 (13)同第12頁11行目の「変位」を「変位」と訂
正します。 (14)図面第5図、第6図および第2図をそれぞれ別
紙のように訂正します。 2、特許請求の範囲 (1)負荷を目標位置までパルスモータで駆動する駆動
装置において、前記負荷の駆動位置を検出する手段と、
前記負荷が目標位置近傍の所定0’t’。 置に達するまでは前記パルスモータの各相電流配所定位
置に達した後は前記パルスモータの新目標位置まで駆動
する第2の駆動手段とによりナルパルスモータを用いた
駆動装置。 (2)負荷の所要動作距離をSとし、第1の駆動手段に
よる1ステップ当りの動作距離をPした際S/Pで表わ
される所要ステップ数nの整数部分を”I+小数部分を
n2とすると、nI−ムを第1の駆動手段で駆動しく但
し、ムは整数)、12+Aを第2の駆動手段により駆動
してなる特許請求の範囲第1項に記載のパルスモータを
用いた駆動装置。 (3)第1の駆動手段をパルスモータの各相の駆動トラ
ンジスタのベースに0N−OFF電圧を所定のタイミン
グで印加する手段により構成し、第2の駆動手段を前記
トランジスタのベースに所定のタイミングで漸増域する
負のバイアス電圧を前記第1の駆動手段による0N−O
FF電圧に重畳させる手段により構成した特許請求の範
囲第1項記載のパルスモータを用いた駆動装置。 a 5 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)負荷を目標位置までパルスモータで駆動する駆動
    装置において、前記負荷の駆動位置を検出する手段と、
    前記負荷が目標位置近傍の所定位置に達するまでは前記
    パルスモータの各相電流を0N−OFF切換してパルス
    モータを駆動する第1の駆動手段と、前記所定位置に達
    した後は前記パルスモータの所要の相の電流を漸増減さ
    せて負荷を目標位置まで駆動する第2の駆動手段とによ
    りなるパルスモータを用いた駆動装置。
  2. (2)負荷の所要動作距離をSとし、第1の駆動手段に
    よる1ステップ当りの動作距離をP −1,た際ン、で
    表はされる所要ステップ数nの整数部分をnl、小数部
    分をn2とすると、nl−ムを第1の駆動手段で駆動し
    く但し、ムは整数)n2+ムを第2の駆動手段により駆
    動してなる特許請求の範囲第1項に記載のパルスモータ
    を用いた駆動袋#。
  3. (3)第1の駆動手段をパルスモータの各相の駆動トラ
    ンジスタのベースに0N−OFF電圧を所定のタイミン
    グで印加する手段により稿成し、第2の駆動手段を前記
    トランジスタのベースに所定のタイミングで漸増減する
    負のバイアス電圧を前記第1の駆動手段による0N−O
    FF電圧に重畳させる手段により構成した特許請求の範
    囲第1項記載のパルスモータを用いた駆動装置。
JP9787781A 1981-06-24 1981-06-24 パルスモ−タを用いた駆動装置 Expired JPS6056075B2 (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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