JPS59123495A - ステツピングモ−タ停止制御方式 - Google Patents

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】 発明の技術分野 本発明はステッピングモータ停止制御方式に係り、ｆｉ
−にステッピングモータを高速でしかも精度よく所定位
置に停止できるようＫしたものに関する。

従来技術と問題点 ステッピングモータは２例えばシリアルプリンタのプリ
ントホイール駆動や印字ヘッドキャリアの駆動力源等と
して広く使用されているが、所定位置に正確に停止させ
ることが必要である。ステッピングモータを目的位置に
精度よく、シかも速やかに停止させる方法として、■ス
テッピングモータを逆相励磁して停止位置付近で急速な
ブレーキをかける。■ステッピングモータに摩擦負荷を
持たせる。■活字裏面に突起を持ちハンマピンに溝をつ
けて活字を強制的に適正位置に持ってくる。

という３つの方法が主として使用されている。

この■の方法は、第１図に示すように２例えば４相のス
テッピングモータを２相励磁（あるいは１−２相励磁）
で駆動制御するとき、・・・ＤＡ−ＡＢ−ＢＣ−ＣＤ−
ＤＡと励磁しているときに、停止位置付近において例え
ばＤＡの次に本来ならばＡＤと励磁すべきときに逆にＣ
Ｄ相励磁を行って制動力を発生させ印字ホイールのイナ
ーシャが小さい為のハンチングを抑制し、停止させるよ
うにしたものである。この場合、第１図の実線に示す如
き特性を有するようにステッピングモータを製造すれば
理想通り所定の位置で停止させることができる。

しかしこのモータの製造時のバラツキや温度によるイナ
ーシャの変化、電源電圧の変動のために逆相励磁を行っ
たときの速度や位置が変動するため。

その特性は第１図の点線や点鎖線に示す状態となり、ハ
ンチングが押えきれないという問題がある。

したがってプリンタにおける印字ホイール駆動用のステ
ッピングモータのように摩擦の少ない負荷を駆動すると
きにオーバシュートし易いという欠点がある。

また上記■の方法は９例えば第２図に示すように、印字
ホイール１−Ａを駆動するステッピングモータ１の回転
軸にブテン）１−Ｂを設けてこれに常時摩擦力を付与す
るように構成されており。

運転時にはこの摩擦力であるデテント負荷分と印字ホイ
ール１−Ａの両方の負荷を駆動できるだけの大きな力の
モータが必要になるのみならず、このデテント部材が摩
耗すれば摩擦力も減少し、またデテント部材に油が付着
すると摩擦力が大幅に変わり正常な停止動作を行うこと
ができなかった。

そして上記■は活字がそのメーカ専用のもので汎用の活
字が使えない欠点があった。

発明の目的 本発明の目的は、このような問題を解決するために、特
別な摩擦部材を使用することなく、所定位置で正確に停
止できるようにするために、停止位置付近までは２相励
磁や１−２相励磁で効率よく移動させ、そして停止位置
付近で励磁電流を制御して、ステッピングモータが固有
にもつ相よりも順次細かなステップ相を作り微細なステ
ップ角で制御して停止するようにしたステッピングモー
タ停止制御方式を提供す°るものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明のステッピングモータ
停止％１］御方式では、ステッピングモータの停止動作
を制御する停止制御設定手段と、ステッピングモータの
励磁相を切換える励磁相切替手段と、励磁電流の大きさ
を制御する電流調整手段を有し、ステッピングモータを
停止させる場合に前記停止制御設定手段により定められ
た指示にもとづき励磁相を選択するとともにその電流値
を順次抑制し、まず大きな減速トルク力でステッピング
モータを大きく減速し次にその前のステップよりも小さ
な減速トルクでステッピングモータを小さく減速するよ
うにした複数のステップによりステッピングモータの回
転トルクを順次小さくなるように抑制してこれを停止す
るようにしたことを特徴とする。

発明の要点 本発明を一実施例にもとづき詳述するに先立ち。

第３図〜第６図により本発明の要点を４相ステツピング
モータを使用した場合について概略説明する。

本発明では、■停止位置付近までは２相励磁や１−２相
励磁で効率よく移動させる。■停止位置付近から停止捷
で微細なステップ角で制御し停止させるようにしたもの
である。

これを停止位置の４文字手前より微細相切替制御を行っ
た例で説明する。

第３図に示す如く２時刻ＴＯでステッピングモータを起
動させ時刻Ｔ、まで２相励磁で相歩進させる。

そして時刻Ｔ０にてブレーキ力を加える。そして時刻Ｔ
２にて停止位置の例えば４文字手前に達したとき２文字
手前に達する時刻Ｔ３まで１−２相励磁でステップ角が
２相励磁のときのＺになるように制御し２時刻Ｔ３から
１文字ｉ前の位置に達する時刻Ｔ４までステップ角が％
の分解能で制御し２時刻Ｔ４から停止相まではステップ
角が％の分解能で制御を行うものである。

すなわち、２相励磁により例えばＡＢ相−ＢＣ相−ＣＤ
相・・・と順次２相励磁するときステッピングモータの
ステップ角は、第４図に示す如くベク）ルＡＢ→ベクト
ルＢＣ→ベクトルＣＤ・・・ト９０゜ずつ１ステツプす
る。しかしＡＢ相で２相励磁したあとでＢ相の１相励磁
を行い９次にＢＣ相の２相励磁を行う１−２相励磁のと
きは、ステップ角は４５°となり２相励磁のときの号の
ステップ角となる。さらにＡＢ相励磁の次に人相の電流
にをに−Ａ　ｃｏｓ　６７．５°＝０．３８Ａとすれば
、ベクトルＡ’　Ｈに示す如くステップ角は２２．５°
となり２相励磁のときのにステップ角にすることができ
る。このようにして電流を更らに制御することにより％
ステップ角、にステップ角・・・とオーバーシュートが
しなくなるステップまで接近させることができる。

このようにしてステップ角を順次追込めば、第５図に示
す如く２段々とブレーキ力も小さくで肯。

停止位置に精度よく停止することができる。

このようにすることにより、第６図に示す如くステラビ
ン・ゲータを連続的に停止位置までスムースに接近させ
ることができる。いま第６図の摺電で停止させればオー
バーシュートは１ステツプ以上となるが２次のステップ
の相Ｓ２で停止させればオーバーシュートは１ステツプ
以下→％ステップ歩進制動ができる状態になる。したが
ってこの時刻Ｔ２で１−２相制御により％ステップ制御
に切換える。そして第６図の相Ｓ３で停止制御させると
オーバーシュートは％ステップ→％ステップ歩進制動で
きる状態になるので時刻Ｔ３にて％ステップ制御に切換
える。その後、相Ｓ４で停止制御させるとオーバーシュ
ートはにステップ以下→メステップ歩進制動できる状態
になるので時刻Ｔ４にて％ステップ制御に切換える。そ
れから相Ｓ６で停止制御させるとオーバーシュートは％
ステラプ以内になるように制御されるので２次の相Ｓ６
で、つまり８７点で停止相に切換え制御する。このとき
オーバーシュートの分を見込み停止相に切換えれば目標
とするほとんど誤差のない位置で停止できる。

発明の実施例 本発明の一実施例を第７図にもとづき必要に応じ他図を
参照して説明する。

図中、１はステッピングモータ、２はｃｐｕ。

３は相切替時間測定部、４は制御プログラム及び時間テ
ーブル格納部、５は電流値制御部、６は相切替制御部、
７，８はディジタル・アナログ変換器（以下ＤＡ変換器
という）、９，１０Ｕ比較器。

１１は人相とＣ相の共通の電流制限用ドライバ。

１２はＢ相とＤ相の共通の電流制限用ドライバ。

１３．１４は保護ダイオード、１５は信号が入出力され
るＩ１０ボート、ＤＡ〜ＤＤはドライバであって２例え
はスイッチングトランジスタにより構成されるＡ相〜Ｄ
相の相切替部、■□、工２は電流検出器である。

相切替時間測定部（以下ＰＴＭという）６は。

プログラマブル−タイマ書モジュールであって。

ＣＰＵ２がリード・オンリー９メモリで構成されている
制御プログラム及び時間テーブル格納部（以下ＲＯＭと
いう）４から読出した時間がセットされるものであって
、このセットされた時間が経過したときこのタイムアツ
プ情報をＣＰＵ２に対し割込信号ＩＲＱとして送出する
。

ＲＯＭ４はＣＰＵ２を制御するための制御プログラムが
格納されるとともに、ステッピングモータ１を制御する
ための時間情報が記入されている時間テーブルが格納さ
れている。この時間テープ。

ルにはステッピングモータ１を起動する場合の相切替時
間情報や、停止するときの相切替時間情報が記入されく
いる。

ｔＨ，値制御部５はステッピングモータ１を起動したり
停止する運転時におけるＡ相〜Ｄ相に流れる電流値を制
御するものであり、その電流値及び電流値調整時刻はＣ
ＰＵ２から送出される。

相切替制御部６はステッピングモータ１のＡ相〜Ｄ相の
励磁巻線を附勢制御するものであり、ドライバＤＡをオ
ンにしたとき人相の励磁巻線に電流が流れ、同様にドラ
イバＤＢ−ＤＤをオンにしたときＢ相〜Ｄ相の励磁巻線
に電流が流れる。そしてこの励磁電流の大きさは電流検
出器Ｉ、、Ｉ、でチェックされる。

電流制限用ドライバ１１は人相とＣ相の励磁巻線に流れ
る電流の大きさを共通に制御するものであり、その制御
信号は比較器９から出力される。

そして電流制限用ドライノく１２はＢ相とＤ相の励磁巻
線に流れる電流値を共通に制御するものであり、その制
御信号は比較器１０から出力される。

次に本発明の動作を第７図により説明する。

＋１１　　Ｉ１０ポート１５を介してＣＰＵ　２が活字
選択情報を受信すると、ＣＰＵ２はＲＯＭＪ内の時間テ
ーブルからステッピングモータ１を起動するための最初
の起動制御時間を読出してこれをＰＴＭ６に書込むとと
もに、そのときのステッピングモータ１の停止状態にも
とづき励磁すべき相を選択して相切替制御部６に相励磁
信号をセットして。

ドライバＤｈ−ＤＤを選択的にオンにさせ、ステッピン
グモータ１を２相励磁して相歩進を１ステツプ進める。

この、場合９例えばＡＢ相を励磁したときの１つの平衡
点に達したとき人相をＣ相に切替えて次にＢＣ相励磁に
切換える。

（２１ＰＴＭ５はそれに書込まれた時間が経過するとそ
のタイムアツプ情報を割込信−ｊ＝ｊＩＲＱとし・（Ｃ
ＰＵ２に送信する。

＋３）ＣＰＵ２はこの割込信号ＩＲＱを受信すると、Ｒ
ＯＭＡ内の時間テーブルから次のステップに必要な時間
を読出してこれをＰＴＭ３に書込み。

また相切替制御部乙に次の相励磁信号をセットしてステ
ッピングモータ１の相励磁を１ステツプ進める。

（４）　　このような上記＋２＋　、　＋３１のことが
順次くり返されてＡＢ−ＢＣ−ＣＤ−ＤＡ−ＡＢ・・・
と２相励磁が行われ、これによりステッピングモータ１
は１ステツプずつ進んで加速され、高速にステッピング
モータ１をステップ送りすることになる。そして活字選
択情報より演算される停止ステップまでのうち、制動が
かけられる位置まで加速されることＫなる。

（５）　　次に減速制動に入るべき、第３図の時刻Ｔに
達したとき、制動が開始されるが、このとへの制動は２
相励磁で減速され、この制御はそのステップで停止した
ときに１ステツプ分のオーバーシュートがし、ないよう
になるまでこの２相励磁で減速される。このときの制御
方法は上記＋２１　、　＋３１と同様に制御時間につい
てはＲＯＭ４よシ読出されてこれがＰＴＭ５で監視され
、相励磁についてはＣＰＵ２の指示により相切替制御部
６がドライバＤＡ−ＤＤを選択制御して行うことになる
。

（６）　　そして１ステツプ分のオーバーシュートがし
なくなったステップ（第６図８２）まで移動すると、Ｃ
ＰＵ２は相切替ステップを％ステップＶＣなるように相
切替制御部６を制御する。これにより例えばＡＢ−Ｂ−
ＢＣ−Ｃ−ＣＤ・・・　の如き１−２相励磁が行われ％
ステップ動作となる。そしてこれによる減速が％ステラ
プ分のオーバーシュートが生じないステップＳ３まで行
われる。

（７）　　％ステラプ分のオーバーシュートがしなくな
った上記ステップＳ８まで移動すると、ＣＰＵ２は相切
替制御部６を今度社％ステップモードし制御する。この
にステップモードは、電流値制御部５を制御して電流制
限用ドライバ１１−１２を選択制御し２例えば第４図の
ベク）　／Ｌ−Ａ’　Ｂのように２人相の励磁電流をＡ
′、つまり通常の約０．３８　に抑制するような制御を
行うことにより行うことができる。そしてこのにステッ
プモードの減速制御がイステップ分のオーバーシュート
がしなくなるステップＳ４まで行われる。

（８）　　このようにして次に％ステップモードで制御
を行う。そして％ステラプ分のオーバーシュートが停止
相の所定位置になるように相ステップの切替時間を調整
して、停止相の安定位置にオーバーシュートのピーク位
置が丁度きたときに停止相に切換え、制動を終了する。

なお上記実施例では％ステップモードで停止する例につ
いて説明したが、勿論にステップあるいはに２ステツプ
等まで追い込むこともでき、またこのようにすれば一層
精度は向上するものである。

□それから４相のステッピングモータについて説明した
が勿論これのみに限定されるものではなく。

６和めるいは他のタイプのものでも同様にして適用する
ことができる。

発明の効果 本発明によれば、簡単な制御回路により、非常に精度よ
くステッピングモータを所要位置に停止させることがで
きることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のステッピングモータの逆相励磁制御方式
の説明図、第２図はデテントを有するステッピングモー
タの説明図、第３図〜第６図は本発明の詳細な説明、第
７図は本発明の一実施例構成図である。 図中、１はステッピングモータ、、２ｉＣＰＵ。 ３は相切替時間測定部、４は制御プログラム及び時間テ
ーブル格納部、５は電流値制御部、６唸相切替制御部、
７，８はディジタル・アナログ変換器、９．１０＃−１
：比較器、１１は人相とＣ相の共通の電流制限用ドライ
バ、１２はＢ相とＤ相の共通の電流制限用ドライバ、１
３．１４は保腹ダイオード、１５Ｆｉ信号が入出力され
るＩ１０ポート。 ＤＡ〜ＤＤはドライバであって２例えはスイッチングト
ランジスタによｐ構成されるＡ相〜Ｄ相の相切替部、Ｉ
、、Ｉ２は電流検出器である。 特許出願人　富士通株式会社 代理人弁理士　山　谷　晧　榮 ？Ｚ鴇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステッピングモータの停止動作を制御する停止制御設定
   手段と、ステッピングモータの励磁相を切換える励磁相
   切替手段と、励磁電流の大きさを制御する電流調整手段
   を有し、ステッピングモータを停止させる場合に前記停
   止制御設定手段にょシ定められた指示にもとづき励磁相
   を選択するとともＫその電流値を順次抑制し、−１：ず
   大きな減速トルク力でステッピングモータを大きく減速
   し次にその前のステップよシも小さな減速トルクでステ
   ッピングモータを小さく減速するようにした複数のステ
   ップによシスチッピングモータの回転トルクを順次小さ
   くなるように抑制してこれを停止するようにしたことを
   特徴とするステッピングモータ停止制御方式。