JPS6223395A - ステツピングモ−タ用電子ダンパ− - 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、プリンター、プロッターあるいはタイプライ
タ−などの印字装置やテープリーダー数値制御装置の駆
動源として用いられるステッピングモータのダンパーに
関するものであり特にその高速動作を実現するのに好適
なステツピングモー夕の電子ダンパーに関するものであ
る。

〈従来の技術〉 ステッピングモータは所謂ステップ状に動作するためオ
ーバーシュートが生じ、このため停止時には停止に要す
る時間を長くとって、振動・乱調などが治まるまで待つ
ようにしていた。しかし近年の高速化の要求により速く
これらの振動を防止し、安定状態にするため、機械的あ
るいは電子的なダンパーがその用途に応じて種／？考案
され実施化されている。

以下電子ダンパーに関する従来例について説明する。

第４図はコンデンサを使用したコンデンサダンパーの基
本回路図である６図に示す従来例においては、モータの
巻線り、Ｌ間にコンデンサＣを並接することにより、そ
の充放電電流によって巻線Ｌ、しに流れる電流波形を歪
ませて、衝撃的な励磁の切換えを防ぐ方法が知られてい
る。

又ダイオードを直接モータの巻線に接続したいわゆるダ
イオードダンパーが知られている。第５図はダイオード
ダンパーを示す回路図である。

このダイオードダンパーは本来巻線Ｌｌ−Ｌ４からステ
ップ毎に発生する逆起電力に対して、出力トランジスタ
を保護する目的で接続されたものであるが巻線Ｌｌ−１
４に対してそれぞれ並列にダイオードＤＩ−Ｄ４を、直
列に抵抗Ｒを接続して巻線Ｌｌ−Ｌ４の逆起電力により
生じる電流で制動効果が現れ、振動減衰効果を発生させ
るものである。

この第５図に示すダイオードダンパーにおいてはダイオ
ードＤＩ−Ｄ４がそれぞれ抵抗Ｒを介して巻ｍＬ１−Ｌ
４に接続されているので制動効果は抵抗Ｒの値により異
なり、この龍笛６図に示すようにダイオードＤＩ−Ｄ４
を直接巻線Ｌｌ　−Ｒ４に接続してダンピング効果を最
大にすることも知られている。

第７図はこれらダンパーのダンピング効果によるモータ
の速度、トルク特性カーブを示した図であり、曲線１．
２．３はそれぞれダイオードなしの場合、第５図に示す
ようにダイオードと抵抗を接続した場合、第６図に示す
ようにダイオードのみを接続した場合の特性を示してい
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第４図に示すようなコンデンサダンパーは安価ではある
がコンデンサＣの充放電を利用しているため、コンデン
サＣの容量によって充放電の時定数が決まってしまうの
で単一周波数、＆も低い周波数のみで使用されるために
、使用範囲が限定されてしまう欠点を有している。

また、第５図及び第６図に示すダイオードダンパーは、
そのタンピング作用が大きすぎて高速応答性と期待する
ものには不向きであった。

このように上述した従来の電子ダンパーは高速動作を実
現するためのダンパーとしてはまだまだ種々の問題点を
含んでおり、ステッピングモータ特有のステップ状動作
によるオーバーシュートに起因する振動防止対策は不満
足なものであった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、ステッピングモ＝りへの印加電圧を高電圧と
低電圧の２種類の電圧を使用し、かつ巻線に発生する逆
起電力を打ち消すためのスイッチング素子を介在させ、
ステッピングモータの減速行程内で、高電圧から低電圧
へ切り換えるとともにスイッチング素子を投入すること
により停止時における振動を減少し、静止位置精度の向
上をはかるものである。

〈実施例〉 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する第１図は本
発明′の第１実施例を示す回路図である。尚、本実施例
においては４相ステツピングモータの直列抵抗駆動回路
を例に示している。

し１−Ｒ４はステッピングモータの巻線であるこの巻線
Ｌｌ−Ｌ４のうち巻線ＬｌとＲ３、Ｒ２とし４がそれぞ
れ相反する方向に巻かれている。

Ｒ１−Ｒ２、Ｒ３＋　Ｒ４は抵抗であり、Ｔｌｌ　、Ｔ
Ｒ２はトランジスタである。トランジスタＴ、Ｒ１及び
ＴＲ２のエミッタ側が後述の第１電圧ｖ１及びＶ３に接
続され、トランジスタＴＲ＋及びＴＲ２のコレクタ側は
抵抗Ｒ１及びＲ３を通して巻Ｌ１．Ｌ３及びＲ２、Ｒ４
に接続されている。

ＴＲ３、ＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６もトランジスタであり
、各４巻１ｉＬｌ−Ｌ４に電流を印加するためのもので
ある。このトランジスタＴＲ３−ＴＲ６は励磁方式（た
とえば１相励磁、２相励磁力式等）に従って順次ＯＮ、
ＯＦＦされる。

ＤＩ　、Ｄ２　、Ｄ３　、Ｄ４　、Ｄ５　、Ｄ６　＋　
Ｄ７、Ｄ８　、Ｄ９　、ＤＩＯはダイオードである。ダ
イオードＤ７−ＤＩＯはそれぞれ巻線Ｌ　１−Ｒ４の一
方端に接続され、ダイオードＤ２、及びＤ５を通して後
述の第１電圧Ｖｌ及び■３に接続されており、さらにダ
イオードＤＩ　、Ｄ４は後述のスイッチング素子に直列
に接続されている。

Ｖｌ　、Ｖ３は第１電圧（たとえば２４■）であり、Ｖ
２　＋　Ｖ４は第１電圧Ｖｌ　、Ｖ３よりも低い第２電
圧（たとえば５Ｖ）である。

ＳＷＩ　、ＳＷ２はトランジスタ、ＳＣＲ等のスイッチ
ング素子であり、それぞれ巻１１ＬＩ　＋　Ｒ３と抵抗
Ｒ１との接続点とダイオードＤＩＤ９とＤ２の接続点と
の間、及び巻線Ｌ２　、Ｒ４と抵抗Ｒ３との接続点とダ
イオードＤ８−ＤＩＯとＤ５の接続点との間に直列に介
在するものである。

次に本実施例の動作を説明する。尚、励磁方式により励
磁される巻線の順番や数は種々異なるが巻線Ｌ１が励磁
された場合を例にとって示す。

ステッピングモータが作動しているときには、トランジ
スタＴＲＩ　、ＴＲ３がＯＮ状態になり巻線Ｌｌに電流
が流れて巻線は励磁される。

このときに流れる電流ｊ１は図中矢印の方向に流れる。

この後ステッピングモータを作動させるための信号（例
えばパルス信号）又は断続的に出力される作動信号が停
止し、トランジスタＴＲ３がＯＦＦ状態になると、し、
ｌ　−Ｄ７−Ｄ２−ＴＲＩ　−Ｒ１の閉ループが形成さ
れ、巻線Ｌｌに生じる起電力によりこの閏ループ内に電
流１２が流れる。

これによってダンピング作用は抵抗Ｒ１によりごく小さ
いものに押さえられている。従ってこの閉ループＬｌ　
−Ｄ７−Ｄ２−ＴＲＩ−Ｒ１が形成されている状態にお
いては即座に高速運転にはいることができ、回転動作時
における高速応答可能な４に態にある６ しかし、この状態においては第５図に示す従来例と同じ
ように、モータを停止したときのオーバーシュートを速
く収束させることはできない。

そこでモータを静止位置に停止させる場合、本実施例に
おいては、トランジスタＴＲＩをＯＦＦすることにより
モータの巻線Ｌｌに与える電圧を第１電圧Ｖ１よりも低
い第２電圧Ｖ２に切り換えステッピングモータの駆動ト
ルクを減少させ、オーバーシュートを速く収速差せると
ともに、スイッチング素子ＳＷＩ　をＯＮ状態にして閑
ループし＋−Ｄ７〜５ＷＩ−ＤＩを形成し、抵抗Ｒ１を
介さずに閉ループを形成する。これにより巻線Ｌ１両端
間の電位差は瞬時に等しくなり、巻線Ｌｌに生じる起電
力による電流ｉ３が急激に増大して振動を急速に減衰さ
せる。

このように高速応答性を必要とする場合にはトランジス
タＴＲ１ｅＯＮ状態に保ち且つスイッチング素子ＳＷＩ
をＯＦＦ状態に保ち、速く静止させる場合にはトランジ
スタＴＲＩをＯＦＦ状態にし且つスイッチング素子ＳＷ
ＩをＯＮ状態にすることにより、ダンピング作用の大小
を選択することができるものである。

この他、モータの巻線Ｌ２　＋　Ｒ３＋　Ｒ４に関して
も同様の動作と効果が得られる。

第２図は本発明の第２実施例を示す回路図である。本実
施例における原理及び動作は第１実施例と同様であり、
第１実８１例におけるスイッチング素子ＳＷ２とトラン
ジスタＴＲ２−ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６、抵抗Ｒ３
−Ｒ４、電圧■３、■４を削除し、スイッチング素子Ｓ
ＷＩとトランジスタＴＲＩ　、ダイオード　ＤＩ　＋　
Ｄ２　、Ｄ３抵抗Ｒ１＋　Ｒ２電圧Ｖｌ　、Ｖ２と共用
するようにしたものである。従って巻線Ｌｌ−Ｌ４はす
べて抵抗Ｒ１、Ｒ２及びダイオードＤＩに接続されてお
り、ダイオードＤ４−Ｄ７もすべてダイオードＤ２、Ｄ
３及びスイッチング素子ＳＷＩに接続されている６ 第２実施例において、トランジスタＴＲＩ及びスイッチ
ング素子ＳＷＩの切り換えにより、ダンピング作用の大
小を選択することができるものであり、トランジ、又り
Ｔ！（１がＯＮでスイッチング素子がＯＦＦの時には閑
ルーアＬｌ　−Ｄ４−Ｄ２−′Ｆ［えｌ　−ＲＩが形成
され、トランジスタＴＲＩがＯＦドでスイッチング素子
がＯＮの時には閑ループＬｌ　−Ｄ４−３ＷＩ−ＤＩが
形成される。

また、上記各実施例においては、トランジスタＴＲＩの
ＯＦＦ及びスイッチング素子ＳＷＩのＯＮのタイミング
としては第３図に示すステッピングモータの速度パター
ンにおいて、減速の始まる減速行程内にて、行うことが
効果的であった。

これは、停止直前のステップパルスと同期してトランジ
スタＴＲＩのＯＦＦ、スイッチング素子ＳＷ１のＯＮを
行うことにより、減速行程内で全域に渡ってダンパーが
作用するためである。尚、前記タイミングとしては、こ
の減速行程内の開始点から終了点までの間であればステ
ッピングモータの特性に応じてどの点にするかは任意に
決めることができる、 〈発明の効果〉 上記のように本発明は、ステッピングモータの印加電圧
を高低の２電圧とするとともにスイッチング素子を利用
してステッピングモータの回転停止時において、低電圧
とスイッチング素子をステリビングモータの減速行程内
で投入することにして、停止時におけるオーバーシュー
トによる振動時間を減少しより速く安定することが可能
となる、またステッピングモータの回転・静止を迅速に
行うことができ、静止位置精度の向上したステッピング
モータ用電子ダンパーが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回路図、第２図は本
発明の第２実施例を示す回路図、第３図はステッピング
モータの速度パターンを示す図、第４図はコンデンサダ
ンパーの回路図、第５図乃至第６図はダイオードダンパ
ーの回路図、第７図は第５図及び第６図に示すダイオー
ドダンパーのダンピングによる速度、トルク特性カーブ
を示す図である。 Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４　・・・巻線、Ｄ　Ｉ、Ｄ　２
．Ｄ　３．Ｄ　４゜Ｄ５．Ｄ６．Ｄ７．Ｄ８．Ｄ９．Ｄ
ｌＯ−・ダイオード、Ｙえ１．Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・・
抵抗、ＳＷｌ、ＳＷ２　・・スイッチング素子、ＴＲＩ
、ＴＲ２・・・トラン→ 第　　１　　図 ゛く 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の巻線を励磁することにより作動するステッピ
   ングモータにおいて、前記ステッピングモータの印加電
   圧はモータ駆動用第１電圧（以下第１電圧という）と、
   該第１電圧よりも低いモータ駆動用第２電圧（以下第２
   電圧という）との２種類の電圧を有し、且つ、前記巻線
   に直列に抵抗を接続し、前記抵抗の一端はトランジスタ
   を介して前記第１電圧に接続され、他端は前記巻線に接
   続され、前記巻線の他端は該巻線に発生した逆起電力を
   もとへ戻すダイオードを通して前記第１電圧に接続され
   、前記ダイオードのカソード側と、前記抵抗と前記巻線
   の接続点の間にスイッチング素子を介在させたことを特
   徴とするステッピングモータ用電子ダンパー。 ２）前記第２電圧は、前記第１電圧と前記巻線の間に設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１）項記載のス
   テッピングモータ用電子ダンパー。 ３）前記第２電圧はダイオードと抵抗を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１）項記載のステッピン
   グモータ用電子ダンパー。 ４）前記第１電圧と前記第２電圧との間にトランジスタ
   と抵抗を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１）
   項記載のステッピングモータ用電子ダンパー。 ５）前記ステッピングモータの減速行程内で前記第１電
   圧から前記第２電圧に切り換えるとともに、前記スイッ
   チング素子を投入するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１）項記載のステッピングモータ用電子ダ
   ンパー。