JPS59165993A - 位置決め制御装置 - Google Patents

位置決め制御装置

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JPS59165993A
JPS59165993A JP3898783A JP3898783A JPS59165993A JP S59165993 A JPS59165993 A JP S59165993A JP 3898783 A JP3898783 A JP 3898783A JP 3898783 A JP3898783 A JP 3898783A JP S59165993 A JPS59165993 A JP S59165993A
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JP
Japan
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phase
signal
speed
step motor
excitation
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JP3898783A
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JPH028559B2 (ja
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Akio Watanabe
渡辺 昭生
Hitoshi Imamiya
今宮 斉
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NEC Corp
NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Corp
NEC Engineering Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP3898783A priority Critical patent/JPS59165993A/ja
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Publication of JPH028559B2 publication Critical patent/JPH028559B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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 rotating step by step
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
    • H02P8/38Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults the fault being step-out

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

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、ステップモータの位置決め制御装置に関し、
特に前記ステップモータの閉ループ制御における回転速
度および停止位置の制御に関する。
従来、この種のステップモータの位置決め制御装置は、
ステップモータの励磁相を一定周期で順次切替えて、ス
テップモータを所定ステップ数だけ回転させるという開
ループ制御を行なっている。
この方法は、ステップモータの駆動周波数が高すぎると
ステップモータを起動することができないため高速運転
できないという欠点がある。また、停止位置で振動が残
るという欠点がある。
この欠点を軽減するためには、起動、停止時には低速運
転をし、途中では高速運転をするスローアップ・スロー
ダウン方式が要請される。目的の移動距離に応じて、最
適な加速、減速を実験的に求め、その加速、減速が得ら
れるような相切替えのタイミング情報をあらかじめ記憶
装置内に格納しておき、該情報に従って順次相切替えを
行なうことによシスローアツブ・スローダウン方式の運
転を行なうことができる。しかし、この場合は、相切替
えのタイミングが、あらかじめ設定されているため、モ
ータの特性(力、電源−など)や外的要因(摩擦、外力
、振動など)の変動に対して対応することができず、停
止時に振動が残ったり、またロータの回転が相切替えに
追従できないで脱調してしまうという欠点がある。
本発明の目的は、ステップモータのロータの位置および
平衡点間の移動時間を知って、次に切替える励磁相や励
磁時間を制御することにより、脱調や停止時の振動等の
問題を解決し、高速にかつ安定なステップモータの位置
決めを可能にする位置決め制御装置を提供することにあ
る。
本発明の位置決め制御装置は、ステップモータのロータ
の位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段と、
前記位置信号の間隔によってステップモータの回転速度
を検出する速度検出器と、外部から与えらえる位置指令
信号と前記位置信号と回転速度とを入力し一定のアルゴ
リズムによって前記ステップモータの励磁切替点と励磁
相を制御する相切替決定器とを備えたことを特徴とする
次に、本発明について、図面を参照して詳細に説明する
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
すなわち、ステップモータ1のロータの位置をセンサ5
で検出し、センサ5の出力Cをセンサ増幅器4で増幅整
形した位置信号C′を相切替決定器2へ入力させる。セ
ンサ5は、ステップモータ1のロータの平衡点で出力極
性を反転させる。
このようなセンサは、光センサ、インダクトシンまたは
磁気センサ等で容易に構成することができる。例えば、
1,2相励磁の4相ステツプモータ(8ステツプ1イン
クリメンタル)の場合、A相を励磁したときの平衡点を
Pl、AB相を励磁したときの平衡点をP2.B相の平
衡点をP3.’BC相、C相、CD相、D相、DA相を
励磁したときの平衡点をそれぞれP41 PHP6+ 
Py) p8とすれば、2個のセンサ5の1個は、第2
図(a)に示すように平衡点P1で負から正になシ、点
P3で負になり、点P5で正に、点P7で負になるよう
なセンサ信号C1を出す。
そして、もう−個のセンサば、点P2で正に、点P4で
負に、点P6で正に、点P8で負になるようなセンサ信
号C2を出すようにしておく。上記センサ信号C1l 
c、をそれぞれセンサ増幅器4で増幅整形して同図(b
)に示すような2つの位置信号crt C2’を得る。
ステップモータ1を回転させて、位置信号CI’+ C
1’の変化点を始めから順番にとればそれぞれ平衡点P
1〜P6が得られる。以下位置信号C1’+  C1’
を総合して位置信号C′ということにする。位置信月の
切替わり点がモータの平衡点と対応し、捷だ位置信号C
,/とC,、/の位相関係によってロータの回転方向を
知ることができる。位置信号の切替わシ回数を運動方向
によって加・減算することによシ現在位置を知ることが
できる。
センサ増幅器4の出力は、相切替決定器2および速度検
出器7に入力させる。速度検出器7は、位置信号C′の
変化点間の時間を測定してステップモータ1の回転速度
を検出し、速度信号dを相切替決定器2に供給する。
相切替決定器2は、端子6から入力された位置指令信号
aと、位置信号C′と、速度信号dに基づいて一定のア
ルゴリズムにより次に励磁すべき相および励磁時間等を
決定して駆動指示信号すを出力し、ドライバ3は指示さ
れた相を励磁する。これによってステップモータ1のロ
ータが回転し、センサ5によって平衡点ごとにロータ位
置が検出されて位置信号C′および速度信号dが相切替
決定器2にフィードバックされる。相切替決定器2は、
加速時にはステップモータの速度上昇に伴って駆動相切
替え速度を上昇させて迅速に目的位置に近づけ、減速時
には減速トルクを発生する相を励磁させる。従ってステ
ップモータが脱調することはない。
相切替決定器2の制御は、大別して加速、減速。
停止および加速・減速切替えの4つに分顛される。
ステップモータ1のA相、AB相、B相、BC相等を励
磁したときのトルクと位置の関係は第3図に示すように
なる。すなわち人相の単独励磁によっては図中的MAで
示すようなトルクが発生し平衡点P、に停止する。すな
わち、正のトルクでは平衡点の方向へ回転し、平衡点で
はトルク0となシ、平衡点をすぎると反対方向へ回転す
る負のトルクが発生して平衡点へ戻る。A相とB相を共
に励磁するAB相励磁では図中曲線ABで示すようなト
ルクを発生し、平衡点P2に停止する。B相、  BC
相、C相、CD@(D励磁ではそれぞれ図中曲線B。
BC,C,CD等で示すよう々トルクが発生する。
なお、人相単独励磁の場合よシAB相励磁の方が大きい
トルクが発生する。他の相についても同様である。また
、負のトルクは減速時または反対方向の移動に用いられ
る。
加速時には、今仮シにロータ位置が平衡点P、にあると
きにAB相を励磁すると第4図に示すようなトルクT8
が発生する。ステップモータが回転してロータ位置が点
P1まで来たときB相励磁に切シ替えるとトルクT1と
なる。さらに回転して点P2の位置でBC相励磁に切り
替えることによりトルクT2が発生する。相切替決定器
2は、位置指令信号aによって現在位置からの移動ステ
ップ数と移動方向を知り、現在位置に対応して上述のよ
うな励磁相を決定する。そして、ロータの回転に伴って
位置信号C′の変化点ごとに励磁相を切り替えることに
より加速制御を行なう。従って、加速にょシ回転速度が
速くなるに従って相切替え速度が速くなり、高周波駆動
へ移行して迅速な移動が行なわれることになる。
次に、減速時には、例えば位置24〜26間ではAB相
を、位置P、〜P6間ではB相を、位置26〜21間で
はBC相を励磁することによシ第5図に示すよう外減速
トルクが発生する。相切替決定器2は、例えば目的位置
の数ステラ・・ズ前か4ら上述の減速制御を行なう。何
ステップ前から減速制御に入るかは、モータ回転速度等
に応じてあらかじめ定めておけば良い。しかし、負荷ト
ルクの変動等によって予定以上に過減速することがある
。このような場合位置信号C′の1つの変化点から一定
時間を以内に次の変化点が現われ々い。相切替決定器2
は、このような場合上記一定時間tから次の変化点まで
の間圧トルクを与える相を励磁する。例えば、第6Mに
示すように、位置P4でAB相励磁によって減速トルク
−T4を発生させ、時間を以内に位置P。
に達し2ないときはCD相励磁に切り替えて加速トルク
+T4を発生させる。このような制御によって、予期し
ない変動に対応することができる。上述の一定時間tを
適切に設定することによシ、減速過剰で目的位置の手前
で停止することを防止することができる。
次(、停止時の制御について説明する。今停止位置をR
4とし、例えば数ステップ前から次第に減速されて位置
P3に達したものとする。このどき、速度検出器7は、
位置P2から位置P、に逮するーまでの時間T會・別記
して相切替決定器2に速度信号dを供給している。相切
替決定器2は、このときの速度に応じて、適切な減速ト
ルクを発生し位ltu’ R4に無振動で停止式せる励
磁相および励磁時間7決定して、その相を励磁する。例
えば速度が大きいときはAB相を励磁し、速度が中程度
のときは人相を励磁し、速度が低いときばB相を励磁す
る。
上述の励磁により、それぞれ第7図(a)+ <b)+
 ((:)に示すような犬、中、小の減速トルクが発生
し、位MP4では速度がほぼOとなる。励磁時間は、現
在速度と決定した励磁相が発生する減速トルクとから計
算される位fi PsからR1での凡その移動時間とす
る。そして、上記励磁時間の後Be相を励磁することに
よシ正確に平衡位置P、に無振動で停止させることがで
きる。上述の制御によって、ある程度の外的要因の変動
があっても目的位置で振動の少ない停止が得られる。
加速制御から減速制御への切り替えは、速度信号dによ
り何ステップで停止できるかを判断し、目的位置からそ
のステップ数だけ前の位置で減速制御に切り替える。加
速制御の場合も移動距離との関係から適切なスピードま
で賽加速されるように制御する。これらの判断は、演算
によって求めるととができるが、あらかじめスピード、
負荷条件、移動距離等に対応して演算され′I′c結果
をテーブルとして格納しておいてもよい。また、スピー
ドが所定値を超えたときは必ず減速制御に移るようにす
れば定速駆動が可能である。
以上のように、本発明においては、ステップモータのロ
ータの位置が平衡点に来るごとに変化する位置信号と、
位置信号″の変化点間隔から求められる速度信号と、目
的位置とから、励磁相および励磁相切替え点を決定する
ことによって、適切な加速トルク、減速トルクを発生さ
せるように構成したから脱調を起とさないで高速駆動が
でき、かつ停止位置での振動を少なくすることができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
上記実施例の位置信号を示すタイムチャート、第3図は
発生トルクと位置との関係を示す図、第4図は加速トル
クの一例を示す図、第5図は減速トルクの一例を示す図
、第6図は減速過多を加速トルクによって補償する場合
のトルクを示す図、第7図(aL (b)t (e)は
それぞれ目的停止位置直前における大、中、小の減速ト
ルクを示す図である。 回において、1・・・ステップモータ、2・・・相切替
決定器、3・・・ドライバ、4・・・センサ増幅器、5
・・・センサ、6・・・端子、7・・・速度検出器、a
・・・位置指令信号、b・・・駆動指示信号、b′・・
・駆動信号、C2C,、C2・・・センサ信号、C′、
C1′、02′・・・位置信号、P1〜P8・・・位置
(平衡点)。 代理人 弁理士 住 1) 俊 宗 第1 図 第2因 1 第3図 第4図 第5図 ト 第6図 第7図 (a)        市) (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ステップモータのロータの位置を検出して位置信号を出
    力する位置検出手段と、前記位置信号の間隔によってス
    テップモータの回転速度を検出する速度検出器と、外部
    から与えられる位置指令信号と前記位置信号と回転速度
    とを入力し一定のアルゴリズムによって前記ステップモ
    ータの励磁切替点と励磁相を制御する相切替決定器とを
    備えたことを特徴とする位置決め制御装装置。
JP3898783A 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置 Granted JPS59165993A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3898783A JPS59165993A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置

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JP3898783A JPS59165993A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS59165993A true JPS59165993A (ja) 1984-09-19
JPH028559B2 JPH028559B2 (ja) 1990-02-26

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ID=12540491

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JP3898783A Granted JPS59165993A (ja) 1983-03-11 1983-03-11 位置決め制御装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6225899A (ja) * 1985-07-25 1987-02-03 Shinko Electric Co Ltd パルスモ−タ駆動装置
JPS62268398A (ja) * 1986-05-14 1987-11-20 Oriental Motor Co Ltd ステツピングモ−タの閉ル−プ駆動制御方式
JPH02106199A (ja) * 1988-10-14 1990-04-18 Oriental Motor Co Ltd ステッピングモータの閉ループ制御方法および回路
JPH0965690A (ja) * 1995-08-29 1997-03-07 Kofu Nippon Denki Kk ソフト組込みcpu

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50155922A (ja) * 1974-06-06 1975-12-16

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JPH028559B2 (ja) 1990-02-26

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