JPS59172998A - ステツピングモ−タの駆動制御方式 - 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】 技術分野 この発明は、ステッピングモータの駆動制御方式に係り
、特に比較的簡単な制御回路によって、起動時に確実な
回転が得られるようにした駆動制御方式に関する。

従来技術 ステッピングモータは、その駆動制御が比較的簡単で、
正確な回転角が得られることから、各種装置の位置決め
手段として広く使用されている。

第１図は、従来から使用されているステッピングモータ
の駆動制御回路の一例を示すブロック図である。図面に
おいて、／は励磁タイミング制御回路、コは駆動回路、
３はステッピングモータを示す。

ステッピングモータには、３相のものやダ相その他多相
のものがある。また、その駆動方式には、３相モータの
／相励磁方式や／相コ相交互励磁方式、ダ相モータのコ
相励磁方式等、モータの相数に応じて各種の方式が用い
られている。

ここでは、−例として、ｑ相モータのコ相励磁方式の場
合について説明する。

第２図は、ｌＩ相ステッピングモータのコ相励磁方式に
おける駆動パルスの一例を示すタイムチャートである。

信号波形のφＡ〜φＤは、ダ相モータの各相の駆動パル
スで、斜線部は励磁状態を示し、またｃｌｏｃｋは切換
えクロック信号を示す。

この第２図は、正転駆動の場合を示しており、相励磁の
１１序は、φＤ−φＡ→φＡ・φＢ→φＢ・φＣ→φＣ
・φＤ→φＤ・φＡ→・・・・・・で、常にコ相が励磁
される。

どの相が起動時の励磁相となるかは、停止状態における
励磁相がどうなっているかによって決定され、上記のサ
イクルの次の順序の励磁相が、起動時に励磁されること
になる。

励磁信号φＡ〜φＤは、第１図の励磁タイミング制御回
路／で発生され、励磁タイミングの切換えは、クロック
信号ｃ　ｌ　ｏｃｋで行われる。

このクロック信号ｃｌｏｃｋは１例えば、ｔｏｏ　ｐｐ
ｓのような周波数であり、その場合の周期は５７７１　
Ｓｅｃとなる。

なお、逆転駆動の場合には、このようなサイクルが反対
方向へ繰返えされる。

ところで、一般に静止状態のモータを駆動するためには
、回転状態の場合よりも大きなトルクを与えることが必
要である。

ところが、起動時の駆動パルスは、第一図１こ示される
ように、φＡは通常のパルス幅と同一であるが、φＤは
その半分のパルス幅で発生される。

そのため、大きなトルクを必要とする起動時に、通常の
駆動状態よりも小さい励磁電流しか与えられないことに
なり、確実な回転が得られないという問題があった。

このような問題を解決する従来の第１の方法として、駆
動電流の立上り特性がよい駆動回路コやモータ３を使用
するようにしていた。

しかし、この第１の方法では、立上り特性に限界があり
、必ずしも良好な回転は行えない。

次に、第ツの方法として、起動時のみ高い駆動電圧を印
加する方法も知られている。

この第コの方法によれば、起動時には大きなトルクが発
生されるので、確実な回転が得られる。

しかし、電源電圧の高いものが必要であり、しかも起動
時に発生される大電流によってモータの励磁コイルが発
熱するので、コイルの電流容量も大きくナリ、モータの
コストアップになる。

そのため１例えばプリンタの各種制御装置に用いる場合
には、印字動作中に、起動と停止とが頻繁に繰返えされ
るので、放熱対策を別途に行う心動時には、長い周期の
クロック信号で切換え、回転速度の上昇とともにその周
期を短かくする、いわゆるスローアップ・スローダウン
方式も用いられている。

モータの回転中は、その慣性力によって余り大きなトル
クは必要としないので、この方式では、起動時から定速
回転に至るまでの間で、順次切換えクロック信号の周期
を短かくし、定速時には、一定の周期で切換えるように
している。なお、停止時には、目標位置に正しく停止さ
せるために、クロック信号を順次大きくして、大きなト
ルクが発生されるように制御する。

この第３の方法によれば、迅速かつ正確にモータを駆動
させることができるが、励磁タイミング制御回路／の構
成が複雑になり、同時番こその分だ一左一 はコストアップになる、という不都合がある。

このように、従来の駆動制御方法には一長一短があり、
駆動トルクが比較的小さくて、安価なステッピングモー
タの特に起動時に、正確な回転を得るのには適当でない
。

目　　　　　的 そこで、この発明のステッピングモータの駆動制御方式
では、従来の制御方法におけるこれらの不都合を解決し
、簡単な構成の制御回路を用いるだけで、駆動トルクが
比較的小さくて、安価なステッピングモータでも、特に
停止状態からの起動時に、充分なトルクが発生されて確
実な回転が得られるようにすることを目的とする。

構　　　成 そのために、この発明の駆動制御方式においては、停止
状態からの起動時だけ、相励磁の時間を切換えクロック
信号の周波数の７周期分あるいはａ周期分以上長くする
ことによって、停止状態からのモータの回転に必要なト
ルクが充分に得られるようにしている。

６− 第３図は、この発明のステッピングモータの駆動制御方
式を説明するための駆動パルスの一例を示すタイムチャ
ートである。各信号波形の符号は第２図と同様であり、
またＤＲＶは駆動制御信号を示す。

この発明の駆動制御方式では、この第３図のφＡとφＢ
とに示されるように、起動時にのみ、通常の駆動パルス
よりも例えば切換えクロック信号ｃｌｏｃｋの／周期分
だけ長い駆動パルスを与えるようにしている。

すなわち、従来の制御方式では、起動時に通常の駆動パ
ルスに比べて半分のパルス幅で与えられるφＢが１通常
の駆動パルスと同じ時間幅とされ。

φＡは通常の駆動パルスよりも長い時間幅とされる。例
えば、切換えクロック信号の周波数がＸ０ＯＰＰＳの場
合には、φＢは通常の駆動パルスと同じ１０ｒｒＬＳｅ
ｃの時間発生され、φＡは通常の駆動パルスよりも長い
／　３７ＦＬＳｅｃの時間幅となる。

したがって、起動時には、充分なトルクが発生されて、
確実な回転が得られる。また、励磁電流は、その発生さ
れる時間が長くなるだけで、電源電圧を大きくする必要
もない。このような切換えタイミングの制御は、ソフト
的に処理すれば簡単に実施できるが、ハード的に構成し
ても、起動時に最初に入力される切換えクロック信号を
無効とするような例えばコ進カウンタと、その後のクロ
ック信号の入力を禁止するゲート回路等の手段で簡単に
行うことが可能である。

次の第を図は、この発明の駆動制御方式を実施する場合
に使用される駆動制御回路の一例である。

図面において、／は励磁タイミング制御回路、弘はモー
タの励磁コイル、ＵＡとＵＢは増幅器、ＵＣ（！：ＵＤ
は反転増幅器、　ＴｒＡ−ＴｒＤはトランジスタ、ＤＡ
〜ＤＤは逆起防止用ダイオードを示す。

この第７図の回路は、基本的には従来のものと同様であ
るが、励磁タイミング制御回路／から発生される励磁信
号φＡ〜φＤは、起動時にのみ先の第３図に関連して説
明したように、その励磁相の励磁信号が、切換えクロッ
ク信号の／周期（あるいはコ周期以上）分だけ長い時間
のパルス幅で出力される。

ダ相モータの場合には、駆動パルス用の信号線は、φＡ
〜φＤのダ本分が必要である。しかし、この第４図の駆
動制御回路では、φＡとφＢのそれぞれを反転増幅器Ｕ
Ｃ（！：ＵＤとで反転させて、φＣとφＢとを発生させ
ているので、励磁タイミング制御回路／の出力信号線と
しては２本だけである０ 第Ｓ図は、従来の駆動制御方式とこの発明の駆動制御方
式による起動時の励磁コイルに発生される電流波形の差
異を説明するためのタイムチャートであり、（／−ａ）
は従来の方式における駆動パルス、（／−ｂ）は同じ〈
従来の方式における励磁コイルの電流波形、（，２−１
１）はこの発明における駆動パルス、（，２−ｂ）は同
じくこの発明における励磁コイルの電流波形を示す。

すでに詳しく説明したように、この発明の駆動制御方式
では、起動時の駆動パルスの時間幅を、例えば切換えク
ロック信号ｃｌｏｃｋの／周期３　＠　ＳｅＣに相当す
る時間だけ長くしている。

　９− すなわち、第Ｓ図の（２−ａ）に示される駆動パルスφ
Ｄは、通常の駆動時の駆動パルスφＡ〜φＣと同じ１０
＠ｓｅｃである。そのため、励磁コイルに流れる励磁電
流も、（，１−ｂ）のφＢのように、通常の駆動時のφ
Ａ〜φＣと同じ時間となり、立上り特性も良好で、確実
な回転が行われる。

これに対して、従来の駆動制御方式では、φＢの駆動パ
ルスは、第３図の（／−ａ）のように、半分の時間幅の
＆＠ｓｅｃであるから、励磁コイルに流れる電流は、（
／−ｂ）のように小さなものとなり、トルク不足の原因
となる。

なお、以上の実施例では、モータの停止状態の駆動方法
については特に説明しなかったが、従来から、駆動時に
は大電流の励磁電流を供給し、停止状態では、このドラ
イブ電流よりも小さな値のホールド電流を供給するよう
にした駆動制御方式も用いられている。この発明は、こ
のような駆動制御方式の場合についても適用可能である
ことは明らかであり、この発明の駆動制御方式は、この
ような小電流のホールド電流を供給する制御方式をも包
含する。

以上に詳細に説明したとおり、この発明のステッピング
モータの駆動制御方式では、大きなトルクを必要とする
モータの起動時にのみ、駆動パルスの切換えタイミング
を、所定の周波数の切換えクロック信号の／周期または
一周期以上の時間だけ遅らせて、長い時間幅の駆動パル
スが発生されるようにしている。

効　　　果 したがって、この発明の駆動制御方式によれば。

大きなトルクを必要とするステッピングモータの起動時
には、充分な大きさのトルクを発生させることが可能と
なり、モータの確実な回転が行われる。しかも、従来の
制御方式のように、高い電源電圧を使用するものではな
いから、起動時に励磁コイルに大電流が流れることはな
く、またその発熱量も多くないので、比較的トルクが小
さくて、安価なモータの駆動に好適である。さらに、使
用される制御回路も、従来の例えばスローアップ・スロ
ーダウン方式のように複雑ではなく、比較的簡単に構、
成することができるので、コスト面からも著しく有利で
ある、等の多くの優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来から使用されているステッピングモータの
駆動制御回路の一例を示すブロック図。 第２図は弘相ステッピングモータのコ相励磁方式におけ
る駆動パルスの一例を示すタイムチャート、第３図はこ
の発明のステッピングモータの駆動制御方式を説明する
ための駆動パルスの一例を示すタイムチャート、第７図
はこの発明の駆動制御方式を実施する場合に使用される
駆動制御回路の一例、第３図は従来の駆動制御方式とこ
の発明の駆動制御方式による起動時の励磁コイルに発生
される電流波形の差異を説明するためのタイムチャート
である。 図面において、／は励磁タイミング制御回路、コは駆動
回路、３はステッピングモータ、グはモータの励磁コイ
ルを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の励磁コイルを有し、各相の駆動パルスを所定の
   周波数の切換えクロック信号のタイミングで順次切換え
   ることにより、励磁コイルに電流を発生させてモータの
   回転を行うステッピングモータにおいて、起動時にのみ
   、前記駆動パルスの切換えタイミングを遅らせることに
   よって、前記所定周波数の切換えクロック信号の７周期
   または２周期以上の時間だけ長い駆動パルスが発生され
   るようにしたことを特徴とするステッピングモータの駆
   動制御方式。