JPS62230399A

JPS62230399A - ステッピングモーターの脱調防止駆動制御方式

Info

Publication number: JPS62230399A
Application number: JP7058086A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Kawada; 文昭河田
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-09
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2562874B2

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】ａ、　産業上の利用分野本発明は、ステッピングモーターの駆動制御方式に関し
、特に、エンコーダから出力される回転子の状態信号（
回転位置情報）に基いてステッピングモーターの脱調を
防止するようにした制御方式に関する。

ｂ、　従来の技術第４図は従来のステッピングモーター駆動制御方式を実
施する駆動側’４１１　ｇ置の構成を示すものであって
、同図において、１はステッピングモーター、２は回転
子の回転位置及び回転速度を検出するロータリエンコー
ダである。このエンコーダ２としてはステッピングモー
ター１の分割数（ステップ数）と同じか或いはそれ以上
の分割能力を有するものが用いられる０例えば、２相ス
テツピングモーターで２００分割運転を行なうときは２
００分割又はそれ以上の分割数のエンコーダ２が用いら
れ、また５相ステツピングモーターで１０００分割運転
を行なうときは、１０００分割またはそれ以上の分割数
のエンコーダ２が用いられる。

また、この駆動制御装置は、上述のエンコーダ２の出力
が供給されるデコーダ３と、このデコーダ３の出力を計
数するカウンタ４と、運転Ｉ旨令パルスを計数するカウ
ンタ５と、これらのカウンタ４．５の計数出力を比較演
算する比較器６とをそれぞれ具備しており、上記比較器
６から出力される両カウンタ４，５の計数出力の差信号
に基いてステッピングモーター１の回転制御を行なうよ
うにしている。

すなわち、比較器６から出力される上記差信号に基いて
運転指令パルスに対するステッピングモーター１の回転
子の位置誤差を検出し、励磁制御回路７、速度制御回路
８及び電力制御回路９によって、上記誤差に応じて励磁
状態を制御するようにしている。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような従来のステッピングモーター
の駆動制御方式にあっては、ステッピングモーター１の
分割数と同等以上の分割能力を有するエンコーダ２を備
えなくてはならないため、装置が高価となってしまう問
題点があった。

また、第４図に示すものは比較的高級なステッピングモ
ーター駆動制？１１装置であって、脱調を防止するため
にいわゆる完全閉−プ駆動を行なうようにしたものであ
るが、ステッピングモーターｌを常に閉ループ制御する
ようにしたこの種の装置は構成が複雑で高価であるのみ
ならず、所定の構成回路の調整を常に最適に行なう必要
があった。

本発明は上述の如き各種の実状に窓みてなされたもので
あって、その目的は、エンコーダの分割数が少なくて済
み、しかも駆動制御装置の構成が簡単で回路調整を必要
としないようなステッピングモーター駆動制御方式を提
供することにある。

ｄ、　問題点を解決するための手段既述の問題点を解決するために、本発明においては、エ
ンコーダから出力される回転子の状態信号とステッピン
グモーター巻線へ供給される励磁信号とを互いに比較し
、この比較情報に基いてステッピングモーターの駆動状
態を検知し、脱調するおそれのあるときには、上記励磁
信号を一時的に制御することにより、脱調を回避するよ
うな励磁信号を上記ステッピングモーター巻線に供給す
るようにしている。

以下、本発明の一実施例に付き第１図〜第３図を参照し
て説明する。

まず第１図は本発明に係るステッピングモーター駆動方
式を実施する駆動制御装置を示すものであうで、ステッ
ピングモーター１の回転子の位置及び速度を検出するロ
ータリエンコーダ２の出力信号が励磁制御回路７に直接
供給されるようになっている。また、運転指令パルス信
号及び回転方向信号が相分配器１０にそれぞれ供給され
、この相分配器ｌＯから励磁制御回路７には励磁状態を
指示する信号が供給されるようになっている。なお、上
述の回転方向信号は励磁制御回路７にも供給されるよう
に構成されている。

上記励磁制御回路７においては、エンコーダ２の出力と
相分配器１０の出力とが比較され、この比較結果に基い
てその時点で最適な励磁状態が決定される。そして、こ
の励磁制御回路７から出力される励磁制御信号に基いて
、電力制御回路９からステッピングモーター１に電力制
御信号が供給され、これによってステッピングモーター
１が最適な励磁状態に制御されるようになっている。

また、第２図（Ａ）は、ステッピングモーターｌの回転
子の歯数が５０であり、２００分割（ステフプ）駆動を
行なう場合の静トルク特性を示すものである０回転子が
回転角Ｏ°の箇所で静止しているとき、回転子に外力を
加えて回転させると±１．８゜の変位まではトルクが徐
々に増大し、外力を解除すれば０°の安定点へ戻ろうと
する。また、０゜の安定点から±３．６°未溝の変位で
あれば、外力が零になると、元の０°の安定点へ戻るこ
とができる。しかし、外力が±１．８°の箇所における
ピーク値を越えるか、或いは変位が±３．６°を越える
と元の０°の安定点には戻れず、脱調して制御不能とな
る。

従って、ステッピングモーター１が、いわゆる間ループ
制御にて正常に運転されているときは、励磁切換動作点
はほぼ励磁位置±１．８°の範囲内にあると言える。こ
のことはすなわち、一つの安定点を基準とした場合、そ
の安定点の前後±３．６゜の位置がわかれば、ステッピ
ングモーター１の動作が異常状態に移行する前兆をとら
えることができると言える。

本発明は、このような理論に着目して構成したものであ
って、第１図に示す励磁制御回路７の具体的な機能につ
いて以下に説明する。

まず第２図（Ｂ）　は、第２図（Ａ）に対応して示した
２相のエンコーダ２の出力を示すものであって第２図Ｃ
Ｂ）の最下段はその状態を数値で示したものである。こ
こで、状態“ｌ”及び＠３”は０゜の個所で静止するよ
うに励磁している“安定”状態であり、状態“０”およ
び′２“は“不安定”状態である。従って、第１図の励
磁制御回路７においては、エンコーダ２からの状態信号
と相分配器１０からの励磁信号とを互いに比較し、状態
“１“又は“３”のときには励磁状態はそのままとし、
特別な制御を行なうことなく間ループ制御にてステッピ
ングモーターｌを駆動する。また、状態“０”のときは
、−１，８°の箇所を安定点とするように励磁信号を一
時的に変更した後に、正規゛のＯｏの箇所を安定点とす
るような励磁信号に戻す。

また、状態“２”のときには、逆に＋１．８°の箇所を
安定点とするように励磁信号を一時的に変更した後に、
正規の０°の箇所を安定点とするような励磁信号に戻す
、このような制御を上記励磁制御回路７にて行なえば、
脱調の兆候があっても直ちに安定な正常状態にすること
ができる。一方１、　ステッピングモーター１の回転動
作中は、回転方向信号と励磁信号とに応じて安定状態と
不安定状態とを予め設定しておけば、上述と同様の駆動
制御が可能である。次の表■は２和ステンピングモータ
ーを１．８°毎にステップ駆動したときの状態判定表で
ある。

表　　■ また、次の表■は５相ステツピングモーターを０．３６
”毎にステップ駆動する場合の状態判定表である。

表　　■ なお、本実施例の場合には、脱調状態が検出されたとき
には、脱調したことを知らせる信号が出されると共に、
ステッピングモーター１への電源供給が遮断され、これ
によってステッピングモーター１が停止状態の下に置か
れるように構成されている。

また、第３図（Ａ）、　（Ｂ）は３相エンコーダを用い
た場合の実施例を示すものであって、第２図（Ａ）。

（Ｂ）にそれぞれ対応する説明図である６本実施例の場
合のように３相エンコーダを用いると、２相エンコーダ
を用いた既述の実施例の場合に比べて５０分割の中をさ
らに細かく分割できる。このため、本実施例によれば、
エンコーダ２からの状態信号と相分配器１０からの励磁
信号とに基いて、２相エンコーダを用いた場合よりも高
精度の制御を行なうことが可能となる。なお、４相以上
の多相エンコーダを用いればさらに良好な制御を行なう
ことができる。

以上、本発明の一実施例に付き述べたが、本発明は既述
の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思
想に基いて各種の変更が可能である。

例えば、エンコーダの相については、電気的に９０°　
（２相）あるいは６０’（３相）ずれたものである必要
はなく、バイナリ出力のものを用いても既述と同様の制
御を行なうことが可能である。また、ステッピングモー
ター１の回転子の停止位置と、エンコーダ信号の切換点
とが互いに一致しなくても制御可能である。

ｅ、　発明の効果以上の如く本発明は、エンコーダからの状態信号とステ
ッピングモーター巻線へ供給される励磁信号とを互いに
比較することにより、脱調のおそれがあるときに、上記
励磁信号を一時的に制御して脱調しないようにしたもの
であるから、ｌ相あたり　（１チヤンネルあたり）回転
子の歯数と同じ分割数（例えば、５０）を有するエンコ
ーダを用いればよく、従って、従来のようにステッピン
グモーターの分割数（ステップ数）と同じか或いはそれ
以上の分割数（例えば、２００或いは２００以上）を有
するエンコーダを用いなければならない場合ニ比べて、
エンコーダの分割数が少なくて済むので大幅なコストダ
ウンを図ることができる。

また、本発明に係る制御方式においては、脱調のおそれ
のあるときだけ一時的に閉ループｉ！Ｉ　御を行なうが
、正常回転時には、開ループ制御を基本としているため
、いわゆる完全閉ループ制御の場合にルベて回路調整の
必要がなく、安定した制御が可能である。

しかも、エンコーダからの状態信号をカウンタ等を介さ
ずに励磁信号と直接的に比較するようにしているため、
本発明に係る制御方式を実施する装置を安価にかつ簡単
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を説明するためのも
のであって、第１図はステツとングモーター駆動制御装
置の構成図、第２図（Ａ）はステッピングモーターの静
トルク特性図、第２図（Ｂ）　は２相エンコーダを用い
た場合のエンコーダの出力信号（エンコーダ信号及び状
態信号）を示す出力特性図、第３図（Ａ）は第２図（Ａ
）と同様の静トルク特性図、第３図（Ｂ）は３相エンコ
ーダを用いた場合のエンコーダの出力信号（エンコーダ
信号及び状態信号）を示す出力特性図、第４図は従来の
ステッピングモーター駆動制御装置の構成図である。１・・・ステッピングモーター２・・・（ロークリ）エンコーダ、７・・・励磁制御回路、　９・・・電力制御回路、１０
・・・相分配器。

Claims

【特許請求の範囲】

　エンコーダから出力される回転子の状態信号とステッ
ピングモーター巻線へ供給される励磁信号とを互いに比
較し、この比較情報に基いてステッピングモーターの駆
動状態を検知し、脱調するおそれのあるときには、上記
励磁信号を一時的に制御することにより、脱調を回避す
るような励磁信号を上記ステッピングモーター巻線に供
給するようにしたことを特徴とするステッピングモータ
ーの駆動制御方式。