JPS63157694A

JPS63157694A - ステツピングモ−タの駆動方式

Info

Publication number: JPS63157694A
Application number: JP30225186A
Authority: JP
Inventors: Makoto Maruyama; 誠丸山; Kyoichi Mori; 恭一森; Hidefumi Yuuki; 結城　英詞
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-06-30

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−にの利用分野］この発明は、ステッピングモータの駆動方式に関する。

［従来の技術］従来、ステッピングモータおよびその負荷を含む振動系
の振動の発生を防電するために、ステ。

ピングモータは一般に、いわゆる台形駆動方式によって
駆動されている。

この台形駆動力式は、ステッピングモータをゆっくりと
所定の速度まで加速し、その速度に達した後はステッピ
ングモータを定速駆動し、最後にステッピングモータを
ゆっくり減速して停止Ｆユさせる方式である。

［解決しようとする問題点コこのような台形駆動方式は、ステッピングモータおよび
その負荷を含む振動系の振動を防電するという［１的に
はかなう。

しかしながら、振動を防電するためには加減速、段階の
時間がかなり長くなるため、起動がら停電までの時間が
長いという問題がある。

［発明のｌｉ的コしたがって、この発明の目的は、ステノビングモータの
起動から停止までの時間を短縮できるステッピングモー
タの駆動方式に関する。

［問題点を解決するための手段］前記台形駆動方式は、ステッピングモータおよびその負
荷を含む振動系の振動をできる限り発生させないことを
意図した方式である。

これに対して、この発明は、ステッピングモータおよび
その負荷を含む振動系の振動を起動時から意識的に発生
させ、その振動を積極的に利用して、ステッピングモー
タの急速停止を実現する点に特徴がある。

すなわち、この発明によるステッピングモータの駆動方
式にあっては、台形駆動方式のように振動を発生させな
いようにステッピングモータを徐々に加速させるのでは
なく、起動時から、ステッピングモータとその負荷を含
む振動系の固有振動が発生するような一定の励磁相切り
換え速度でステッピングモータを駆動する。

そして、この固有振動の周波数に関連した、ステッピン
グモータの速度がほぼゼロになる一定時間後に、ステッ
ピングモータの励磁相を固定する。

［作用］一定の励磁相切替え速度でステッピングモータを駆動す
ると、ステッピングモータと負荷を含む振動系に固有振
動が発生するが、その固有振動により、ステッピングモ
ータの速度、つまり振動系の運動エネルギーが周期的に
ほぼゼロになる現象が現れる。

その運動エネルギーがゼロでない時点で励磁相を固定し
た場合（ステッピングモータをホールド状態とした場合
）、振動系のエネルギーが熱エネルギーとして外部に放
出されるまで振動がかなり長い時間続き、ステッピング
モータがなかなか停＋Ｌしない。

しかし、この発明にあっては、運動エネルギーがほぼゼ
ロになるような、固有振動周波数に関連した一定時間後
に励磁相が固定されるため、ステッピングモータはほぼ
瞬間的に停止１ユし、その時間は台形駆動方式での減速
時間よりも乙に短い。

しかも、起動時から一定の励磁相切り換え速度でステッ
ピングモータを立ち上げるから、台形駆動方式における
ような加速段階がない。

したがって、ステッピングモータの作動量が同一の場合
、この発明の駆動方式によれば、ステッピングモータの
起動から停止ｌ〕までの時間を台形駆動方式に比べ大幅
に短縮できる。

［実施例コ以ド、図面を参照し、この発明の一実施例につい説明す
る。

第１図は、この発−明によるステッピングモータの駆動
方式の一実施例を説明するための機能的ブロックである
。第２図は、この実施例における駆動原理を説明するた
めのステッピングモータの回転橡（作動量）の時間的変
化を示す特性線図である。第４図は、この実施例におけ
る駆動制御のプログラムの概略フローチャートである。

第１図において、２はステッピングモータであり、例え
ば５相のものである。４は、ステラピン、　グモータ２
の負φ；ｔ（例えばスクリュー駆動型のへラドキャリッ
ジ）である。

６は一般的なモータコントローラであり、駆動用パルス
が入力される度に、励磁相を１相ずつ切り換えながら、
ドライバ８を介して、ステッピングモータ２を例えば４
相励磁方式で励磁する。このモータコントローラ６の内
部には、そのような励磁相を管理するためのカウンタな
どが内蔵されている。また、回転方向も外部より指定で
きる。

ｌＯはステッピングモータ２の駆動に関連する１１変速
パルス発生器である。この可変速パルス発生器ＩＯは、
可変速パルスを駆動信号Ｓｏとしてモータコントローラ
６に供給するが、そのパルスレート（これは、モータコ
ントローラ６によるステッピングモータ２の励磁相の切
り換え速度に対応する）を外部から内部レジスタｌＯａ
に設定可能であり、また、発生パルス数を内部のレジス
タ１０ｂに外部より設定可能である。

１２はマイクロプロセッサであり、１４はステッピング
モータ２の駆動制御などに関連したプログラムやデータ
などを記憶しているメモリである。

１６はインターフェイス回路であり、１８はバスである
。

ｉ＋Ｊ変速パルス発生器１０に対する起動信号Ｓ６、モ
ータコントローラ６に対する方向指定信号Ｓ７は、イン
ターフェイス回路１６を介してマイクロプロセッサ１２
により制御される。

さらに、ｒｉＩ変速パルス発生ＷＩＯの内部レジスタ１
０ａ、１０ｂへのパルス数とパルスレートの設定は、イ
ンターフェイス回路１６を介してマイクロプロセッサ１
２側から行われる。

ここで、この実施例の動作の説明に先立ち、第２図に関
連して説明する。

この図において、実線はそれぞれ、ある一定パルスレー
トの駆動信号ＳＯをモータコントローラ６に入力してス
テッピングモータ２を駆動した場合に、おける、ステッ
ピングモータ２の回転量（作動量）の時間過変化を示し
ている。また、破線は、それぞれのパルスレートにおい
て、ステッピングモータ２が摩擦負荷や慣性負荷のない
理想的なものであって、負荷４がない場合のステッピン
グモータ２の回転量の時間的変化を示している。

起動時から一定のパルスレートでステ、ピングモータ２
を駆動した場合、理想的には破線のように回転ｉルが直
線的に増大する筈である。しかし、ステッピングモータ
２および負荷４を含む振動系の固有振動が発生するため
、実際には破線のように直線的に回転ｔｌが増加するわ
けではなく、実線のように回転１４が脈動しながら増加
し、周期的に回転量の増加率つまり速度がほぼゼロにな
る。

そして、起動から速度（振動系の運動エネルギー）がほ
ぼゼロになるまでの時間は、パルスレートに殆ど関係な
く、振動系の固有振動数によってほぼ決まる。

例えば、起動から最初に速度がほぼゼロになるまでの時
間ｔ７までの時間は、固有振動の周期にほぼ等しい。

あるスクリュー駆動型のへソドキャリッジを負荷とする
あるステッピングモータに関する実験によれば、固有振
動周波数は約１５０Ｈｚであり、最初に速度がゼロとな
るまでの時間１／は約７ミリ秒であった。

このように、ステッピングモータ２の速度がほぼゼロに
なる時点でステッピングモータ２の励磁相を固定すれば
、はぼ瞬間的にステッピングモータ２を停止［・させる
ことができる。

ここで、従来は、そのような速度がほぼゼロとなる時間
と関係なくパルスレートを決定しているため、いきなり
励磁相を固定してステッピングモータをホールドすると
、その時に速度がゼロでない可能性が高く、その場合、
振動系のエネルギーが熱エネルギーとして放出されるま
で、振動が停止せず、停止時間が相当に増大してしまう
。

そこで従来は、振動を発生させないようにステッピング
モータを徐々に減速して停止させる必要があったわけで
ある。

次に、第３図も参照し、この実施例におけるステッピン
グモータ２の駆動動作を説明する。

ステッピングモータ２を駆動する必要が生じると、マイ
クロプロセッサ１２において、ステッピングモータ２の
必要な回転量（作動１１１）から、その駆動のために必
要なパルス数が算出され（ステップ５０）、レジスタ１
０ａに設定される（ステップ５２）。また、方向指定信
号Ｓ７が設定される（ステップ５４）。

次に、そのパルス数分のパルスを時間ｔ７　　（第２図
）の間に均等に供給するためのパルスレートが算出され
（ステップ５６）、それがレジスタ１０ｂに設定される
（ステップ５８）。

このような設定の後、起動信号Ｓ６が出される（ステッ
プ６０）。この起動信号Ｓ６に応答してｎＪ変パルス発
生器１０が作動し、レジスタ１０ｂに設定された一定の
パルスレートの駆動信号Ｓ。

を発生する。

この駆動信−，’　Ｓ　ｏのパルスに同期してモータコ
ントローラ６により励磁相が切り換えられながら、ステ
ッピングモータ２が駆動され、その回転けは時間ととも
に増加する。しかし前述のように、振動系の固有振動が
発生するため、回転；１１は直線的には増大せず、その
増加カーブは第２図の実線のようになる。

起動から一定時間ｔ７を経過した時点で、ステッピング
モータ２の回転酸が目標値に達するが、この時に駆動信
号Ｓｏが停止するから、ステッピングモータ２の励磁相
が固定され、ホールド状態となる。

そして、この時点ではステッピングモータ２の速度（振
動系の運動エネルギー）はほぼゼロになるから、ステッ
ピングモータ２はほぼ瞬間的に停止トする。

以上、一実施例について説明したが、この発明はそれだ
けに限定さるものではない。

例えば、前記実施例においては、起動から最初に速度が
ほぼゼロになる時刻に励磁相を固定するようにパルスレ
ートを決定したが、その後の速度がほぼゼロになる時刻
に励磁相を固定するようにパルスレートを決定すること
もできる。

また、前記実施例においては回転型のステッピングモー
タを想定して説明したが、リニア型ステッピングモータ
に対しても同様に、この発明を適用できることは当然で
ある。

その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲内で様々
に変形して実施し得るものである。

「発明の効果コ以」；、一実施例に関連して詳細に説明したように、こ
の発明による駆動方式にあっては、台形駆動方式のよう
に振動を発生させないようにステッピングモータを徐々
に加速させるのではなく、起動時から、ステッピングモ
ータとその負荷を含む振動系の固有振動が発生するよう
な一定の励磁相ＩＲＪり換え速度でステッピングモータ
を駆動し、この固有振動の周波数に関連した、ステッピ
ングモータの速度がほぼゼロになる一定時間後に、ステ
ッピングモータの励磁相を固定するから、振動系の運動
エネルギーがほぼゼロとなった状態でステッピングモー
タをホールドしてほぼ瞬間的に停止させることができる
。また、この発明による駆動方式においては、台形駆動
方式におけるような加速段階がない。

したがって、励磁相の切り換え速度が一定速度以」二か
つステッピングモータの自起動周波数量ドの範囲内とな
るような作動量の範囲においては、起動から停止までの
時間を従来の台形駆動方式などによる場合よりも大幅に
短縮可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるステッピングモータの駆動方
式の一実施例を説明するための機能的ブロック図、第２
図はステッピングモータの駆動動作を説明するためのス
テッピングモータの回転Ｈｔの時間豹変イビと理想的な
回転は変化と共に示す特性線図、第３図は、制御プログ
ラムの概略フローチャートである。２・・・ステッピングモータ、４・・・負’４７７１８
・・・モータコントローラ、８・・・ドライバ、１０・
・・可変パルス発生器、１２・・・マイクロプロセッサ
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ステッピングモータとその負荷を含む振動系の
固有振動が発生するような一定の励磁相切り換え速度で
起動時より前記ステッピングモータを駆動し、前記振動
系の固有振動の周波数に関連した、前記ステッピングモ
ータの速度がほぼゼロになる一定時間後に前記ステッピ
ングモータの励磁相を固定することを特徴とするステッ
ピングモータの駆動方式。
（２）　一定時間は、ステッピングモータの起動時点か
ら、振動系の固有振動の関連で最初にステッピングモー
タの速度がほぼゼロになる時点までの経過時間であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のステッピ
ングモータの駆動方式。