JPS596600B2 - ステツピングモ−タの入力パルス周波数制御装置 - Google Patents

ステツピングモ−タの入力パルス周波数制御装置

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JPS596600B2
JPS596600B2 JP9243179A JP9243179A JPS596600B2 JP S596600 B2 JPS596600 B2 JP S596600B2 JP 9243179 A JP9243179 A JP 9243179A JP 9243179 A JP9243179 A JP 9243179A JP S596600 B2 JPS596600 B2 JP S596600B2
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JP
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stepping motor
torque
pulse
pulse frequency
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JP9243179A
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司朗 福田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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
    • H02P8/12Control or stabilisation of current

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステッピングモータの入力パルス周波数制崗
]装置に関する。
ステッピングモータは入力パルスによつて一定の角度毎
に回転する交流モータであわ、入力パルス数に対応した
回転が王確に得られるため広〈制御系に用いられている
このステッピングモータの出力トルクTMと入力パルス
周波数fとの関係は一般に第1図に示されるようにスル
ーインク特性曲線aとスターチインク特性曲線bとで表
わされる。ここでスターチインク特性とは、周波数fl
(fl■1/tl)のパルスを第2図aに示すようにを
=0で瞬時(ステップ状)に入力した時にモータが所定
の回転角度だけ同期回転できるトルク−パルス周波数ゐ
特性であわ、一方、スルーインク特性とは第2図bに示
されるような周波数f2(f2=1/ を2)をステッ
プ状に入力しても同期回転はしないが、第2図C、Dに
示されるように入力パルス周波数をスターチインク特性
領域のパルス周波数f1(f1=1/tl)から徐々に
ランプ状に周波数f2(f2=1/を2)に高めた時に
同期回転できるトルク−パルス周波数の特性である。と
ころで、このステッピングモータのトルクTMは、負荷
摩擦トルクTl、負荷慣性モーメントをILN角速度を
ω、ワンパルス回転角度をθs、パルス周波数をfbか
らfaまで上げる時間ををとしたときに、dω TM=TL+IL− π fa−fb ■Tl+IL・−・θs ・ ・・・(1)式(1)に
より表わされるので、ステッピングモータをスルーイン
ク特性領域まで使用する場合には上式においてパルス周
波数fa、fb及び時間をを充分考慮する必要がある。
例えば、ステッピングモータを高速で使用する場合、特
に、スルーインク特性の高い周波数領域に入る場合には
、入力パルス列は所定時間内に必要とするパルス周波数
まで徐々にランプ状に上げてい〈制御が行なわれ、又、
逆に低速にする場合には、目標周波数まで徐々にラップ
状に下げる制御が行なわれる。しかるに、式(1)に示
されるように、目標パルス周波数まで達する時間tを短
かく設定すれば、負荷摩擦トルクTLに対する慣性モー
メントによるトルク(式(1)の右辺第2項)の割合が
大きくな勺、ステツピングモータのトルク利用面から見
て効率が低くなるという欠点があつた。
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、ステツピングモータの高速動作時に
}ける応答性を早めるとともにトルク効率を高めること
ができる入力パルス周波数制―装置を提供することを目
的としている。
以下、本発明の一実施例を図に基いて説明すると、第3
図ないし第5図は本発明の動作原理となるステツピング
モータの特性であり、第6図はそれら特性に基いて構成
した入力パルス周波数制ml装置の具体例である。先ず
、第3図は定電圧方式ステッピングモータ駆動回路によ
り二相式ステツピングモータを駆動させた時のスルーイ
ンク特性であり、曲線aは各モータ入力パルス周波数に
訃けるモータの最大トルク実測値、曲線B.cはそれぞ
れ上記曲線aの80%と60%のトルク値を示している
。図に}いて、負荷摩擦トルクTLは−定な値で示され
、モータが最大出力し得るトルクから上記摩擦トルクを
差し引くと、負荷の慣性トルクとして許容できる値が得
られる。例えば、式(1)に卦いてFa=F6,fb=
Oとし、周波数がOからF6まで達する時間をT6とす
れば、慣性トルクとして許容できる値TM,5は、v▼
―υRvv「1 ここで、TM6はモータが最大出力し得るトル式(1り
で表わされてF6/T6に比例する。
ところでモータ入力周波数をOからF6まで上げる場合
に時間T6で周波数をランプ状に上げてもモータは同期
はずれを生じないが、時間T6よりも短い時間で周波数
を上げればモータトルクよジも摩擦トルクTL+慣性ト
ルクTM6′の値が大きくなジ同期はずれが生じること
になる。従つて最終目標周波数をどこに設定するかによ
ジf/tの傾きが変わる。第4図は、そのf/tの傾き
を示したもので、図中、a′5,b5′,C5′及びA
6′,B6′,C6′は周波数をOからそれぞれF5及
びF6にランプ状に高めた時の傾きで、A5/:F5/
T5 であ楓又B55,c55及びB65,C65はそれぞれ
の関係が成り立つ傾きである。
上記各傾きは周波数をOからそれぞれF6,f5・・・
・・・に達する時のランプ状のf/tを見たものである
が、これを微少時間△f/△tで見ていくと曲線aを得
ることができ、モータは各周波数に訃いて同期はずれを
生じることはなくモータの応答時間を早められる。つま
v例えば周波数をOからF6まで上げる場合に、先ず、
周波数F。=0〜f1までの間慣性トルクがTMl5=
α・F,/T,となる時間T,で周波数制御し、次に周
波数f1〜F2までの間慣性トルクがTM2′=α・(
F2−f1 )(T2−T,)となる時間(T2−t1
)で周波数制卿し、さらに同様にして周波数がF5〜
F6までの間慣性トルクがTM62=α・(F6〜F5
)/(T6一T5)となる時間(T6−T5)で周波数
制御すれば良いことになる。又、図に}いて曲線B5c
はそれぞれ(0.8TMi−TL)・(0.6TMi一
TL)(ここでi=1,2,3・・・・・・)について
見た場合である。また、このようにして得られる曲線A
,b,cによるステツピングモータへの入力パルス周波
数制御によれば、第3図に}いて、従来ランプ状に入力
パルス周波数を高めて、その結東慣性トルクとして斜線
の部分しか利用できない場合に比べて、TMl5,TM
25のようにモータトルクから摩擦トルクを差し引いた
値全部を慣性トルクとして利用することができトルク利
用面から見て効率的なものとなる。また、第5図は、定
電圧方式ステツピングモータ駆動回路と二相式ステツピ
ングモータとの組合せによる任意の周波数に}けるモー
タの1サイクルパルス電流平均値とモータトルク余裕と
の関係を示したもので、ここでモータトルク余裕Mとは
、モータトルクTMから負荷トルク即ち摩擦トルクTL
+慣性トルクTMを引いた値を示し、このモータトルク
余裕は、モータの1サイクルパルス電流値に比例する。
図中、1サイクルパルスく同期はずれを生じ、またIM
以上の時にはモータトルク余裕が最大となる無負荷の場
合であ虱電流値120,i4,にそれぞれ対応するモー
タトルク余裕M2,,M4,は第3図の曲線B.cのよ
うにモータトルクをそれぞれ80%、60%使用してい
る場合である。第5図に示される1サイクルパルス電流
平均値とモータトルク余裕との関係は各入力パルス周波
数に}いて同様な特性で示されるため、各入力パルス周
波数に対してモータトルクに所定の余裕をもたせるパル
ス電流平均値12,,1又はI4,を実際の制御系から
計測しその値を記憶させるようにしてパルス電流値に基
いて各入力パルス周波数に訃けるトルク余裕が一定にな
るように制倒することができる。第6図は上記第3図な
いし第5図により示されするステツピングモータの特性
に基いてその応答性を早めるとともに、トルク効率を高
めることができる入力パルス周波数制倒装置の具体的購
成を示すもので、図にふ・いて、1は目標パルス周波数
の信号Aを入力しステツピングモータ駆動回路2を 二
介して定電圧方式ステツピングモータ3に所定周波数の
パルスを与えるパルス発生回路、4はステツピングモー
タ3の摩擦及び慣性負荷、5ぱステツピングモータ3に
入力される各パルス周波数に対して所定のトルク余裕を
もたせることができるj電流値例えば第5図に示される
I2,の許容電流値を記憶してパルス発生回路1から出
力される信号Bの1サイクル当りの周波数を測定する周
波数測定器6による測定周波数に対応する許容電流値を
決定する許容電流値演算回路、rはステツピングモータ
駆動回路2からステツピングモータ3に与えられるパル
ス信号Cの1サイクル当りの平均電流値と許容電流値演
算回路5から出力される許容電流直の信号Dとを比較し
、C=D,C<D、及びC>Dの時にそれぞれ信号E.
F及びGをΔf/Δt発生回路8に与えて、このΔf/
Δt発生回路8によシ上記パルス発生回路1から出力さ
れる次期パルス周波数を選択制倒するようにした電流値
比較回路であり、この電流値比較回路7とΔf/Δt発
生回路8とで本発明のパルス周波数選択回路が構成され
ている。
即ち、上記電流値比較回路rは許容電流値演算回路5か
ら出力される許容電流値信号D(例えばI2O)とステ
ツピングモータ,駆動回路2から出力される信号Cとの
電流値を比較し、D<Cであればトルク余裕が少ないた
め信号Gを、まIsD>Cであれば信号Fを、D=Cで
あれば信号EをΔf/Δt発生回路8に出力することに
よりトルク余裕があるか否かを判別する。一方、Δf/
Δt発生回路8では、第4図に示されるB6′,B5′
・・・・・・及びC6′,C55・・・・・・等の傾き
を予め記憶して}り、上記信号E.F.Gと周波数測定
器6により測定された周波数の信号とを受けて上記信号
E,F,Gに対応した傾きを選択することによりトルク
余裕に対応した次期パルスをパルス発生回路1から出力
するように制(財)する。この場合、トルク余裕があれ
ばB65,b55・・・・・・等の傾きが、またトルク
余裕がなければC65,c,5・・・・・・等の傾きが
選択される。したがつて、上記構成から成るステツピン
グモータの入力パルス周波数制仰装置によれば、パルス
発生回路1から出力されるパルス周波数に対して所定の
トルク余裕をもtこせた許容電流値を演算する許容電流
値演算回路5の出力信号Dとステツピングモータに与え
られるパルスの1サイクル当′vの電流値の信号C・と
を電流値比較回路rによジ比較してこの比較により、負
荷に対するモータトルクの余裕を判別しそのトルク余裕
に対応した次期パルスをΔf/Δt発生回路8により選
択制(財)して上記パルス発生回路1からステツピング
モータ3に与えるパルス周波数を目標パルス周波数に一
致させるようにしているので、従来装置に比ベモータの
同期はずれを生じることなくその応答性を早めることが
できるとともに、特にスターチインク特性領域以上の周
波数まで使用する場合にトルク利用面から見て効率的な
ものとなる。
本発明は臥上の構成を有しているため、ステツピングモ
ータの応答性を早めるとともにトルク効率を高めること
ができるという効襲を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はステツピングモータのトルク特性図、第2図a
−dはステツピングモータの入力パルス列を説明するた
めの説明図、第3図ないし第6図はいずれも本発明の一
実施例(示す図で、第3図はモータのスルーインク特性
図、第4図はモータの入力パルス周波数と周波数制御時
間との関係を説明するための説明図、第5図はトルク余
裕とパルス電流平均値との関係を説明するための説明図
であジ、第6図は人力パルス周波数制仰装置の具体的構
成図である。 図中、1・・・パルス発生回路、2・・・ステツピング
モータ駆動回路、3・・・ステツピングモータ、4・・
・負荷、5・・・許容電流値演算回路、6・・・周波数
測定器、r・・・電流値比較回路、8・・・Δf/Δt
発生回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 パルス周波数選択回路からの信号に応じて所定周波
    数のパルスをステッピングモータに与えるパルス発生回
    路と、このパルス発生回路から出力されるパルス周波数
    から、その周波数に対するモータトルクに所定の余裕を
    もたせた許容電流値を演算する許容電流値演算回路と、
    その許容電流値と上記ステッピングモータに与えられる
    パルスの1サイクル当りの平均電流値とを比較すること
    により負荷に対するモータトルクの余裕を判別してその
    モータトルクの余裕に対応した次期パルス周波数を選択
    する上記パルス周波数選択回路とを備え、上記パルス発
    生回路からステッピングモータに与えるパルス周波数を
    、そのパルス発生回路に設定された目標パルス周波数に
    一致させることを特徴とするステッピングモータの入力
    パルス周波数制御装置。
JP9243179A 1979-07-18 1979-07-18 ステツピングモ−タの入力パルス周波数制御装置 Expired JPS596600B2 (ja)

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