JPS6323758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ステツプモータが負荷によつて所望
通りに回転、停止制御されない場合を検出するた
めのステツプモータ脱調検出装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

数値制御工作機械などの制御系においてはステ
ツプモータが広く利用されているが、往々にして
所望通りに回転、停止制御されない場合があり問
題となつている。一般にステツプモータはモータ
自体の慣性モーメントや回転摩擦抵抗、更にはモ
ータに連結された負荷の慣性モーメントや負荷ト
ルクなどの原因によつて正常に回転している場合
であつても、その回転にはモータ駆動パルス信号
に対して定常偏差と称されている位相遅れが存す
るものとなつている。この位相遅れがある限界よ
り逸脱すれば、もはやステツプモータは駆動パル
ス信号とは無関係に動作するところとなるもので
ある。この現象は一般に脱調と称されるが、一旦
脱調すればその駆動トルクは零となることから、
被制御系に不測の被害を与えるというものであ
る。このため従来より脱調を速やかに検出するこ
とが要求されており、また、その検出方法も提案
されているのが実状である。

第１図は従来技術に係るステツプモータ脱調検
出装置の一例での構成をステツプモータなどとと
もに示したものである。

これによるとパルス発生回路１はステツプモー
タ５の許容加減速勾配に応じた可変周波数のパル
ス信号を発生するものとなつており、このパルス
信号がアンドゲート２、駆動回路４を介し駆動パ
ルス信号として与えられることによつてステツプ
モータ５はその周波数に応じた速度で回転される
ようになつている。駆動回路４はステツプモータ
５の巻線相数に応じて入力パルス信号を分配、増
幅したうえ駆動パルス信号としてステツプモータ
５に与えているものである。パルス発生回路１よ
りパルス信号が与えられる度にステツプモータ５
は一定量回転されるわけであるが、この回転量は
ステツプモータ５の回転によつて駆動される系の
位置情報として位置検出器６によつて検出され、
位置検出器６はその回転量に対して一般にｎ個の
パルス信号を出力するものとなつている。即ち、
パルス発生回路１よりパルス信号が与えられる度
に位置検出器６からは一定時間以内にｎ個のパル
ス信号が得られるものである。ここで位置検出器
６が１／ｎの分周機能を有しているものとすれ
ば、位置検出器６はパルス発生回路１よりパルス
信号がステツプモータ５に与えられる度にある時
間遅れを以て１個のパルス信号を出力することに
なる。したがつて、原則的にはパルス発生回路１
よりパルス信号がステツプモータ５に与えられた
時点から一定時間経過してもなお位置検出器６よ
りパルス信号が得られないことを以て脱調を検出
し得るものである。

さて、第１図に示す装置の動作を説明すれば、
初期状態でリセツトされているフリツプフロツプ
７は分周機能具備の位置検出器６よりパルス信号
が出力される度に反転されるようになつている。
また、初期状態でリセツトされているＤ型フリツ
プフロツプ８はパルス発生回路１からのパルス信
号をデータセツト信号としてフリツプフロツプ７
のリセツト出力をセツトするものとなつている。
しかして、フリツプフロツプ７のリセツト出力と
Ｄ型フリツプフロツプ８のセツト出力とを排他的
論理和ゲート９で論理和すれば、ゲート９の出力
はパルス発生回路１よりステツプモータ５にパル
ス信号を与えた時点から位置検出器６よりパルス
信号が得られるまでの間のみいわゆる論理“０”
状態となる。換言すれば、パルス発生回路１より
ステツプモータ５にパルス信号を与えた時点から
一定時間経過後でのゲート９の出力状態より脱調
しているか否かが知れるものである。本例ではそ
の一定時間経過後でのゲート９の出力状態は遅延
回路１０を介された、パルス発生回路１からのパ
ルス信号をデータセツト信号としてＤ型フリツプ
フロツプ１１にセツトされたうえそのセツト出
力、リセツト出力はそれぞれアンドゲート１３，
１２でパルス発生回路１からのパルス信号をゲー
ト制御するものとなつている。

即ち、脱調していない場合はその間Ｄ型フリツ
プフロツプ１１は常時セツト状態におかれるもの
であり、アンドゲート１３を介されたパルス発生
回路１からのパルス信号はカウント３にリセツト
信号として作用することから、カウンタ３は常に
リセツト状態におかれることになる。しかしなが
ら、脱調した場合には位置検出器６からはパルス
信号が得られなくなるが故にゲート９の出力状態
は一定時間経過後も論理“０”、したがつてＤ型
フリツプフロツプ１１はリセツト状態におかれカ
ウンタ３はアンドゲート１２からのパルス信号を
カウントし得る状態におかれることになるもので
ある。カウンタ３が一定数パルス信号をカウント
し得たことを以て脱調を検出するわけであり、そ
の検出出力はインバータ１４を介しアンドゲート
２を閉じるべく機能するものとなつている。

以上のようにして従来にあつては脱調を検出し
ているわけであるが、特定種類の脱調のみしか検
出し得ないというものである。というのは、ステ
ツプモータにかかる負荷はステツプモータの回転
を停止させる方向に常にかかるとは限らず、場合
によつては負荷からの力によつて回転方向と同一
方向にステツプモータが強制的に回転させられる
場合があるが、このような場合が全く考慮されて
いないというわけである。このような場合に脱調
すれば、位置検出器からはパルス信号がその数が
回転量に比例したものとして得られるが、パルス
発生回路からのパルス信号との対応が不明となる
ことから、脱調が確実に検出され得ないというも
のである。また、ステツプモータの回転停止時、
即ち、パルス発生回路よりパルス信号がステツプ
モータに与えられていない場合に、ステツプモー
タが負荷からの力によつて回転され脱調してもそ
の脱調を全く検出し得ないというものである。こ
れは、脱調検出動作を可能ならしめているパルス
信号が存在しないことによるものである。

〔発明の目的〕

よつて本発明の目的は、如何なる脱調をも確実
に検出可とされ、しかもその脱調の種類をも識別
可とされたステツプモータ脱調検出装置を供する
にある。

〔発明の概要〕

この目的のため本発明は、位置検出器からのパ
ルス信号によつてリセツトされ、且つモータ駆動
パルス信号をカウントする計数手段がモータ駆動
パルス信号を一定数カウントし得た場合、または
モータ駆動パルス信号によつてリセツトされ、且
つ位置検出器からのパルス信号をカウントする計
数手段が位置検出器からのパルス信号を一定数カ
ウントし得た場合には脱調として検出するように
なしたものであるが更に、モータ駆動パルス信号
が存在するか否かを検出する手段によつて脱調の
種類を識別するようになしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による装置について説明する。

第２図はその一例での構成をパルス発生回路や
ステツプモータなどとともに示したものである。
これによると位置検出器６はステツプモータ５に
パルス発生回路１からパルス信号ａが与えられる
度にｎ個（本例では４個の場合を想定）のパルス
信号ｂを出力するが、そのパルス信号ｂは分周比
１／ｎ（本例では１／４）の分周回路１５によつ
て分周されるものとなつている。したがつて、１
個のパルス信号ａに対応して１個の分周信号ｃ、
即ち、結果的に１個のパルス信号ｂが分周回路１
５より得られるものである。但し、分周回路１５
はｎの値が１である場合には不要とされるが、１
以外の値であつても必ずしも必要なものではな
い。

先ずパルス信号ａが与えられてもステツプモー
タ５が所定に回転されない場合の脱調の検出であ
るが、これはカウンタ１６によつて検出されるも
のとなつている。カウンタ１６は分周信号ｃが得
られる度にリセツトされるが、パルス信号ａをカ
ウントするよう動作していることから、通常の場
合はパルス信号ａを２個以上カウントし得ないこ
とは明らかである。即ち、カウンタ１６がパルス
信号ａを２個カウントし得たことを以て脱調を検
出し得るわけである。次にそれ以外の脱調である
が、これはカウンタ１７によつて検出されるよう
になつている。カウンタ１７はパルス信号ａによ
つてリセツトされ、分周信号ｃをカウントすべく
動作していることから、これまた通常の場合は分
周信号ｃを２個以上カウントし得ないことは明ら
かである。しかしながら、１個のパルス信号ａに
対して２個以上の分周信号ｃが得られる場合、ま
たはパルス信号ａが存在しないにも拘わらず分周
信号ｃが２個以上得られた場合には２個以上カウ
ントし得ることから、分周信号ｃを２個カウント
したことを以て脱調を検出し得るものである。と
ころでワンシヨツト回路１８はそのトリガ出力の
パルス幅がパルス信号ａの最大周期より大として
設定された再トリガ可のもので、パルス信号ａの
存在を検出すべく設けたものである。カウンタ１
７より脱調検出である旨の信号が得られている場
合に、パルス信号ａが存在していれば、ステツプ
モータ５が負荷からの力によつて回転方向に強制
的に回転されていると判定し得るものであり、ま
た、存在していない場合は停止状態にあるステツ
プモータ５が負荷からの力によつて強制的に何れ
か回転方向に回転されていると判定し得るもので
ある。前者はアンドゲート２０によつて、また、
後者の場合はアンドゲート２１によつて検出し得
るわけである。なお、パルス信号ａが存在するか
否かの検出は遅延回路やタイマ、積分回路などに
よつてもよい。

次に脱調していない場合、脱調した場合での要
部入出力信号波形について説明する。

第３図は、脱調していない場合、即ち、正常に
ステツプモータが回転されている場合での入出力
信号波形を示したものである。この場合にはパル
ス信号ａ、分周信号ｃが交互に得られるから、カ
ウンタ１６，１７は何れもそのカウント値が２に
達することはなく要部入出力信号波形は図示の如
くになることが判る。

第４図はステツプモータにその回転方向とは逆
向きに負荷からの大きな力が作用した場合での要
部入出力信号波形を示したものである。負荷から
の力によつて矢印表示時点で脱調が開始したとす
れば、その力によつてステツプモータの回転速度
が低下する結果位置検出器６からは所定数のパル
ス信号ｂが得られなくなり、したがつてまた分周
信号ｃも得られなくなる。分周信号ｃが得られな
くなればそれまでパルス信号ａを１個カウントし
ていたカウンタ１６はリセツトされることなく更
にパルス信号ａを引き続いてカウントし得、パル
ス信号ａを２個カウントした時点でカウント動作
を停止するところとなるものである。一方、カウ
ンタ１７は脱調開始前は分周信号ｃを１個カウン
トした後にリセツトされることを繰り返している
が、脱調開始後はリセツト状態におかれることに
なる。

さて、最後に第５図によりステツプモータの回
転方向と同一方向に負荷からの力が作用した場合
について説明する。矢印表示時点で脱調が開始し
たとすれば、負荷からの力によつてステツプモー
タはパルス信号ａに対応した回転量よりも更に回
転される結果、分周信号ｃは次のパルス信号ａが
得られるまでの間に２個以上得られることにな
る。したがつて、カウンタ１７は分周信号ｃを１
個カウントした後はリセツトされることなく引き
続いて分周信号ｃをカウントし得るものである。
カウンタ１７は分周信号ｃを２個カウントした後
はそのカウント状態を維持すべくカウント動作を
停止し、また、パルス信号ａによつてはリセツト
されなくなるわけである。一方、カウンタ１６は
脱調開始前はパルス信号ａを１個カウントした後
はリセツトされることを繰り返しているが、脱調
開始後はパルス信号ａを１個カウントし得ても直
ちにリセツトされることになる。

なお、ステツプモータ５が停止状態にある場合
に保持トルク以上の力が負荷より作用したことに
よつてステツプモータ５が強制的に回転される場
合もカウンタ１７によつて検出し得ることは既述
したところである。このようにカウンタ１７は２
種類の脱調を検出可となつているが、如何なる種
類の脱調であるかはワンシヨツト回路１８の出力
によつて識別可能である。パルス信号ａが存在す
る場合はワンシヨツト回路１８より継続的にトリ
ガ出力が得られることになるからである。パルス
信号ａが存在する場合は第５図に係る脱調とし
て、また、存在しない場合にはステツプモータ停
止状態時でのものとして識別し得るわけである。

このように本発明による場合は、ステツプモー
タが如何なる状態であつてもその脱調を確実に、
しかも構成簡単にして検出し得るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による場合は、ステ
ツプモータの脱調を確実に検出し得、更にはその
脱調の種類も識別可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術に係るステツプモータ脱調
検出装置の一例での構成をステツプモータなどと
ともに示す図、第２図は、本発明によるステツプ
モータ脱調検出装置の一例での構成をステツプモ
ータなどとともに示す図、第３図、第４図、第５
図は、その装置の動作を説明するための要部入出
力信号波形を示す図である。 ４……（ステツプモータ）駆動回路、５……ス
テツプモータ、６……位置検出器、１６，１７…
…カウンタ、１８……ワンシヨツト回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周波数が可変とされたモータ駆動パルス信号
   によつて負荷連結のステツプモータが駆動され、
   該モータの回転量はモータ駆動パルス信号に対応
   して得られる回転検出パルス信号にもとづき検出
   されるステツプモータ制御系におけるステツプモ
   ータ脱調検出装置にして、回転検出パルス信号に
   よつてリセツトされ、且つモータ駆動パルス信号
   をカウントする第１の計数手段と、モータ駆動パ
   ルス信号によつてリセツトされ、且つ回転検出パ
   ルス信号をカウントする第２の計数手段と、モー
   タ駆動パルス信号が継続的に存在するか否かを検
   出する駆動パルス検出手段とからなり、第１、第
   ２の計数手段における計数値の何れかが計数手段
   共通あるいは計数手段対応の設定値に達したこと
   を以て脱調を検出する一方、第２の計数手段が設
   定値に達した際での駆動パルス検出手段の検出出
   力に応じて第２の計数手段で検出された脱調の種
   類を識別する構成を特徴とするステツプモータ脱
   調検出装置。