JPS6084996A - ステツピングモ−タの駆動装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はステッピングモータの駆動装置に係り、複数の
励磁相を順次時系列的に励磁してロータを所定方向に回
転させるステッピングモータの駆動装置に関する。

従来技術 ステッピングモータは、ドツトプリンタのヘッド移送檄
横、数値制御■作橘械、ｌａ磁気再生装置磁気ヘッド移
送機構等に用いられており、一般に、第１図（Ａ＞に示
す所定周波数のステップパルスＳから作られた同図（Ｂ
）〜（Ｅ）に示す励磁電流にて例えばＡ相、Ｂ相、Ｎ相
、自相の４相の励磁相を２相励磁の形で順次励磁されて
所定方向に回転する。例えば、磁気再生装置の磁気ヘッ
ド移送機構を変位する駆動源に用いた場合、この機構を
正方向に変位するに際して同図（Ｂ）〜（Ｅ）の期間］
−１に示す電流を流す一方、機構を逆方向に変位づるに
際して同図（Ｂ）〜（Ｅ）の期間Ｔ３に示す電流を夫々
励磁相に流してモータを夫々所定方向に回転させる。な
お、期間Ｔ２　、　Ｔ４は停止状態である。

ここで、励磁相の電流供給切換えを行なって【＝ュータ
を回転させる場合、第１図（Ｂ）〜（Ｅ）に示ツにうに
励磁相を１ステツプ毎に保持しても、ロータは移送椴構
の慣性やロータの慣性等により第２図に示す如く目標位
置く安定点）に至る迄正転方向、逆転方向に回動（つま
り振動）し乍ら回転する。

このような特性を有するモータを磁気再生装置の磁気ヘ
ッド移送機４７４に用いると、ディスクのトラック情報
を再生する際に機構の振動が完全になくなる迄再生を待
だな【プればならず、高速度にアクセスし得ず、又、機
構そのものの劣化を招く。

又、ドツトプリンタや数値制御工作（成域等においても
上記振動は高速処理の妨げとなる。

即ち、第４図に承り”如く、励磁電流（曲線■）の１ス
テツプ宛その切換り点にＪ５いて磁気ヘッド移送機構は
目標位Ｕ１に至る迄曲線１ｒに示り−如き振動を生じ、
機構を安定に動作せしめ得ない。

発明が解決しようどツー′る問題点 そこで従来、この振動を少なくしてロータを目標位置に
速く至らしめる目的で逆相励磁を用いてロータを駆動す
る装置がある。ロータの回転している期間の動作ぴ１明
を簡単にＪ−るために、順方向回転で、ステップパルス
８１個分の期間のＡ相についでのみ考える。　従来の駆
動装置は、第３図（Ｂ）に示り−如く、Ａ相に励磁電流
を流して（Ｈレベル）順方向トルクを発生さけて、ロー
タがＡ相の目標位置に向って加速する途中で（第３図（
Ｆ））Ａ相に逆方向１〜ルクが発生ゴるようにいわゆる
逆相励磁をかけてロータを減速さけてその振動を少なく
し、ロータが目標位置に至った時点で再びそのＡ相に励
磁電流を流す。これは、第３図（Ｃ）〜（Ｅ）に示すＢ
相、Ｗ相、Ｄ相についても同様である。

ところがこのものは、１ステツプパルス宛前３１′が順
方向トルクを発生している期間のみとされているため、
ロータが目標位置に向う変位が急激であり、このために
後半で逆相励磁をか（プてもロータの振動を少なくづ−
るには限度があり、目標位置に至らしめるにはまだある
程度の時間を必要どする問題点があった。

一方、第５図に示す如く、逆相励磁において逆方向トル
クの最大値はロータ変位角がθの時であり、この時の励
磁最大静止１〜ルクをＴ　Ｈとする。

ロータの目標位置における振動はこのトルクＩＨの大き
ざに左右されるが、この１〜ルクＴＨの値はモータに固
有のものであり、七−夕によるばらっぎが大きい。そこ
で、従来装置のように第３図（Ｆ　）に示す如く逆相励
磁をかけ終る時点がロータ目標位置に至った時点（励磁
最大静止トルク−１−Ｈを生じている）であると、上記
振動はばらつきの大きい励磁最大静止トルクＴＨに応じ
て大きくばらつき、従来装置θの振動はモータによるば
らつさ゛や機械系のばらつきにん右される問題点かあつ
　ｌこ　。

又、上記従来装置は、逆相励磁をかけ終る時点がロータ
が目標位置に至った時点であるので、一般の機械系のＪ
：うに安定点に達ザる迄に時間がかかるｂのに適用した
場合、１ステツプパルス毎に逆相励磁をか（プる回路で
はステップパルスＳ　（第３図（Δ））の周期を長くと
る必要があり、このためにロータを高速に回転し得ない
問題点かあつ１、：。

問題点を解決り−るための手段 本発明は、励磁相が切換った時ロータがその切１矢っだ
励磁相に対°ツる安定点に到達する前に、その切換った
励磁相を順方向及び逆方向に夫々トルクがかかるように
交互に複数回繰返し励磁し、ロータが安定点に近ずいた
時点で次の励磁相を励磁する構成として上記問題点を解
決したものであり、第６図以下と共にその一実施例につ
いて説明する。

実施例 第６図は本発明になるステッピングモータの駆動装置の
一実施例のブロック系統図を示り一０同図中、１は制御
装置で、例えばマイクロコンピュータ等にて構成されて
いる。２は駆動回路で、制御装Ｍ　１からの信号により
駆動信号を１！？、ステッピングモータの励磁相コイル
３ａ、３ｂ、４ａ。

４ｂに夫々励磁電流を供給り”る。

本発明は、第１図＜Ｆ）〜（１）に示寸如く、各励磁相
をその励磁電流の立上り直後及び立下り直後において夫
々順方向及び逆方向に複数回交互に繰返し励磁してロー
タに順方向トルク及び逆方向ｌ−ルクが交互に発生する
ようにしたものである。

第６図において、端子５に入来した所定周波数のステッ
プパルスＳ　（第３図（Ａ））は制御装置１のスデツブ
パルス検出部６において検出されく第７（４ステツプ２
０）、続いて逆相励磁回数制御部７にａ５い１ステツプ
パルス宛の逆相励磁回数例えば３を設定（逆相励磁回数
を変ｐＨｊに入力）される（ステップ２１）。次にデー
タ制御部８にＪ３いて、順方−向励磁１１．１間及び逆
方向励磁時間［１゜ｔ２．・・・、し６　（第３図（Ｇ
））に対応した励磁データの先頭アドレスを変数；に入
力され（ステップ２２）、メモリ９にメモリされている
所定の励磁データか取出され−Ｃ順方向励磁部１０に供
給される。

これにより、順方向励磁部１０からは順方向励磁電流を
得るための信号が取出され、駆動回路２にて駆動信号と
され、第３図（Ｇ）に示り−如くＡ相のコイル３ａは時
間［１で順方向のトルクがかかるように励磁される（ス
テップ２３）。次に、データ制御部８において、アドレ
スｉにストアされている順方向励磁データの時間ｔ１の
経過が検出されると（ステップ２４）、逆方向励磁部１
１からは逆り自励磁電流を得るための偏量が取出され、
〕コイルａは時間［２で逆方向の１〜ルクがかかるｊ−
うに励磁される（ステップ２５）。

次にデータ制御部８において励磁データアドレスｊがイ
ンクリメントされ（ステップ２６）、続いて逆方向励磁
時間ｔ２の経過が検出されると（ステップ２７）、再び
順方向励磁電流を得るための信号が取出され、コイル３
ａは再び順方向のトルクがかかるように励磁される（ス
テップ２８〉０続いてアドレスＩがインクリメン１〜さ
れ（ステップ２つ）、逆相励磁回数ｊがデクリメン１へ
され（ステップ３０）、逆相励磁回数制御部７において
逆相励磁回数ｊがＯに達したか否かが判断される（ステ
ップ３１）。逆相励磁回数ｊがＯに達しなければステッ
プ２４に戻され、それがＯに達すればステップ２０に戻
される。このようにしてＡ相は時間１　、−１６にＪ５
いて順方向励磁及び逆方向励磁を交Ｈに繰返し行なわれ
、これにより、ロータに（よ順方向トルク及び逆方向ト
ルクが交互に繰返しかかり、これが終了すると順方向ト
ルクが持続的にかかる。

第１図（Ｆ）において、上記のように励磁電流の立上り
直後にＪｉいて順り向励磁及び逆方向励磁を繰返し発生
さｌ〈波形Ｐ＋）、Ｌかる後励磁゛電流の立下り直ｉｐ
において順方向励磁及び逆方向ＷＪ１４１を繰返し発生
させる（波形１）２）。この動作【よ上記励（，１に電
流の立１−リｌＩ′−１後にお（プる動作と同（コ；に
第７図に示す−］Ｌ］−升＼ノー１〜に１二つ（なされ
る、。

これは同１１．１に入相の二ｌイル４ａについても同じ
ことか行４ｊわれ、励１１旅゛市流の立上り１Ｉｉｉ後
ｔこＪ５いて第３トイ１（Ｔ）に示り如く時間ｔ１で順
方自励（社。

１１．５間ｔ２て逆方向励磁、・・・が繰返し行なわれ
、励磁電流の＼γ］ミリ直後においＣ同様のことが行な
われる。

△相、△相の一１イル３ａ、４ａの励磁が終了Ｊ〈５ど
、１３相１口相のコイル３ｂ、４ｂについでも同）、ｌ
：の１１１１り磁か（１なわれ（第３図（１−１）　、
（Ｊ　＞　）、スジツブパルスが＜ｆ右１ノる１！Ｉ］
間このような動作が繰返される。

このＪ、うに、励磁電流の＼″を上り直後において順り
向１−ルク及び逆方向１〜ルクの順でこれらを数回交ひ
に繰］ｋし発生さけ、励磁電流の立下り直後において順
方向トルク及び逆方向トルクの順でこれらを数回交互に
練返し発生させているので、従来装置のもの（第３図（
Ｆ））に比してロータが目標位置に向う変位を緩かにし
得（第３図（Ｋ））、従来装置のものに化して振動を少
なくし得る。このため、第８図に示す如く、励磁電流（
曲線■）の１スデツブ宛その切換り点にＪ５いで磁気ヘ
ッド移送抵横は従来装置のもの（第４図）に比して曲線
ＩＶに示Ｊ如く撮動が少なく、１戊４１４を安定に動作
せしめ得る。

又、本発明では第３図（Ｋ）に示づ如く、逆相励磁をか
（プ終る時点がロータが目標位置に至る前であり、これ
にＪ：す、第５図に示づ如く、逆相励磁をかけ終る時点
（ロータ変位角θａ）にお（プるトルクは励１１１１最
大静止トルクＴＨよりも低いｌ−ａくトルクＴ＋−＋Ｊ
：りもばらつきが少ない〉となり、上記撮動はこのばら
つきの少ないトルクＴａに応じた比較的小さなばらつき
となる。従って、逆相励磁をか（プ終る時点がロータが
目標位置に至った０４点でありばらつきの大きい励磁最
大静止１〜ルク丁Ｈに応じたばらつぎの多い振動をもつ
従来装置に比して振動のばらつきを小にし得る。

又、本発明では１］−タが目標位置に向う変位が緩かて
振動を少なくし得るので、換言すればロータが目（票位
置に至らないうちに逆相励磁をかけ終って−し振動を少
すくシ得るので、これにより、一般の機械系のように安
定点に達する迄に時間がかかるものに適用し１．−場合
でｂ１ステップパルス毎に逆相１１ｉ１Ｊ　’Ｇｌｔを
かりる回路においてステップパルスの周期を短かくして
も問題はなく、このためにロータを高速に回転し１′−
ｊるように設訓できる。

なお、ステッピングモータの立上り、立下り特性や用途
等に応じて第１ステツプパルスにＪ、る順方向励磁、逆
方向励磁の各時間ど、第２スデツブパルス以降のステッ
プパルスににるｎｆ１方向励磁。

逆方向励磁の各１１、）間とが異なるように（例えば、
第１スデツブで゛は順方向励磁時間多く、逆方向励磁１
１；′１間少なく、第２ステツノ以降のスー１ツブぐは
順方向励磁時間多なく、逆方向励磁時間多く）夫々の［
１ｊｌｌ　ｍデータをメモーリ９にメモリしてａ３りば
、モータの特性や用途等に応じた最適の回転を行なわぜ
ることができる。

又、例えば３００ステップ分スデツピングモータを回転
させるにうに予め設定されたものでは、第１〜第２９６
ステツプは従来装置と同じ励磁を行ない、第２９７〜第
３００ステツプは本発明の方法を用いた励磁を行なうよ
うにすれば、モータを振動少なく停止せしめ得る。

効果 上述の如く、本発明になるステッピング干−タの駆動装
置は、励磁相が切換った時ロータがそのｌ、７Ｉ換った
励磁相に対する安定点に到達する前に、その切換った励
磁相を順方向及び逆方向に夫々トルクがかかるように交
互に複数回繰返し励磁し、ロータが安定点に近ずいた時
点で次の励磁相を励１１ｉ　１−るように（１４成した
ため、従来装置のものに比してロータが目標位置に向う
変位を緩かにし冑、これにより従来装置のものに比して
振動を少なくし智、又、逆相励磁をか【プ終る時点がロ
ータが目（票位置に至る前であり、これにより、逆相励
磁をかけ終る時点における１ヘルクは励磁最大静止トル
クＴ＋Ｊ、すし低い「ａ　（トルク１−　＋−＋よりも
ばらつきが少ない）となり、上記］騒動はこのばらつぎ
の少ない１〜クル丁ａに応じた比較的小さなばらつきど
なり、従つ−（、逆相励磁をか（プ終る１１４点がロー
タか＋ｈ＋標位置に至った時点でありばらつさの大ぎい
励磁最大静止Ｉ−ルクゴ−Ｈに応じたばらつきの多い振
動をもつ従来装置に比して振動のは゛らつさを小にし得
、これらにより、このロータによつ−Ｃ変１）Ｌされる
ヘッド移送梃（１４等のは横を安定に動作せしめ（Ｓ〕
、更に、Ｉ］−夕が目標位置に向う変位が緩かで振動を
少なくし得るので、換言づ“ればロータか目標位置に至
らないうりに逆相励磁をかけ終っても振動を少なくし得
るので、これにＪ：す、一般の機械系のＪ、うに安定点
に達づ°る迄に１１．１間かかかるものに）画用した場
合でも１ステツプパルス毎に逆相励磁をか（プる回路に
おいてステップパルスの周１υ］を短かくしても問題は
なく、このためにロータを高速に回転し得るように設計
できる等のＱＸｉ長を右りる。

【図面の簡単な説明】

第１図（△）〜（１）は従来装置及び本発明装置にＪ：
る励磁電流の波形図、第２図は従来装置においてロータ
が目標位置に至る迄の様子を説明するための図、第３図
（Ａ）〜（Ｋ）は従来装置及び本発明装置による励磁電
流どロータの励磁相安定点迄の変位の様子どの関連を説
明り−るための図、第４図（ま従来装置におりる１ステ
ップ分の機構の振動の様子を説明するだめの図、第５図
（よロータの変位角とトルクどの関係を説明りるための
図、第６図は本発明装置の一実施例のブロック系統図、
第７図は本発明装置の動作説明用フローチＸ〕−１−１
第８図は本発明装置におりる１ステップ分の機４ｊ、ｊ
の振動の様子を説明するための図である。 １・・・制御装置、２・・・駆動回路、３ａ　、　３ｂ
　。 ４ａ、４ｂ・・・励磁相、５・・・ステップパルス入力
端子、６・・・ステップパルス検出部、７・・・逆相励
磁回数制御部、８・・・データ制御部、９・・・メモリ
、１０・・・順方向励磁部、１１・・・逆方向励磁部。 第１図　第 第２図 一う””ｌ−１ｊｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁相が切換った時ロータがその切換った励磁相に対す
   る安定点に到達する前に、該切換った励磁相を順方向及
   び逆方向に夫々トルクがかかるように交互に複数回繰返
   し励磁し、該ロータが該安定点に近ずいた時点で次の励
   磁相を励磁するように４１１１成してなることを特長と
   するステッピングモータの駆動装置。