JPS6392298A - ステツピングモ−タ制御装置 - 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、種々の機械、装置の駆動に使用されるステッ
ピングモータを制御するステッピングモータ制御装置に
係り、特に上記機械、装置における位置決めに好適なス
テッピングモータ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ステッピングモータは種々の機械、装置の駆動に使用さ
れるが、特に、段階的に微小角度ずつ歩進させることが
可能であるため、これら機械、装置を正確な位置に停止
させるための位置決め装置として用いられることが多い
。例えば、長尺の写真フィルムを順次正確な寸法でカッ
トしてゆく装置において、写真フィルムをカッタに移送
する駆動源としてステッピングモータを用い、カッティ
ング位置の１８Ｊ１整を行うとき、このステッピングモ
ータを微小角度ずつ歩進させて微調整する。このような
微８周整のため、当該ステッピングモータを手動により
駆動制御するステッピングモータ制御装置が備えられる
のが通常である。以下、これを図により説明する。

第４図は従来のステッピングモータ制御装置のブロック
図である。図で、１はステッピングモータ、２はステッ
ピングモータ１を駆動するステッピングモータ駆動回路
、３は正方向駆動用スイッチ、４は負方向駆動用スイッ
チ、５は正方向駆動用スイッチ３又は負方向駆動用スイ
ッチ４が閉じたとき所定周期のパルス列を出力する発振
回路である。

例えば、ステッピングモータ１を正方向に回転駆動して
上記微調整を実施する場合には、正方向駆動用スイッチ
３を閉じる。これにより、正方向駆動信号（図では■で
表されている）が正方向駆動用スイッチ３を介して発信
回路５およびステッピングモータ駆動回路２に出力され
、発信回路５からは当該発振回路５に設定された周期の
パルス列がステッピングモータ駆動回路２に出力される
。

一方、ステッピングモータ駆動回路２は正方向駆動信号
により、ステッピングモータ１が正方向回転を行うよう
にその巻線を順次切換えるとともに、当該巻線に発振回
路５からのパルスを印加してステッピングモータ１を正
の回転方向に微小角度ずつ歩進せしめる。この歩進は正
方向駆動用スイッチ３が閉じられている間継続され、開
放されると停止する。このようにして微調整が実施され
る。

第５図は他の従来のステッピングモータ制御装置の系統
図である。図で、１はステッピングモータ、６はステッ
ピングモータ駆動回路、７はロータリエンコーダ、７ａ
はそのつまみである。ロークリエンコーダ７は周知のよ
うに、回転角度に応じた位相の異る２種のパルス列を出
力し、この２種のパルス列の比較により回転方向を弁別
することができる。

今、ステッピングモータ１を正方向に回転駆動して微調
整を行う場合、つまみ７ａを正方向に回転する。ロータ
リエンコーダ７からはこれに応じて前述のような２種の
パルス列が出力される。ステッピングモータ駆動回路６
は入力されたパルス列を処理し、回転方向を判別してス
テッピングモータ１を正方向に、当該パルス列のパルス
数に比例した角度だけ歩進回動せしめ微調整が行われる
。

この場合、当該パルス列の周期はロータリエンコーダ７
の回動速度に比例し、したがって、ステッピングモータ
１の回動速度もこれに比例する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、第４図に示す従来の装置においては、正方向
駆動用スイッチ３又は負方向駆動用スイッチ４の閉期間
、ステッピングモータ１の駆動が継続され、スイッチの
開時点に駆動が停止される。

したがって、ステッピングモータ１を所定の位置で停止
させるにはスイッチ開の正確なタイミングが必要である
が、このような正確なタイミングによりスイッチ開を行
うのは極めて困難であり、結局、ステッピングモータ１
を正確な位置に停止させるのは困難である。又、効率的
、かつ、正確な微調整を行うには、最初ステッピングモ
ータ１を速い速度で駆動し、目標位置に近づくにしたが
って低速度で駆動することが望ましいが、第４図に示す
装置は発振回路５でパルス列の周期が一定値に設定され
ているので、ステッピングモータｌの速度を任意に制御
することができず、速かで正確な微調整を行うことがで
きない。

一方、第５図に示す従来の装置においては、ロークリエ
ンコーダ７を使用しているため、ステッピングモータ１
の速度を任意に制御して正確な微調整を行うことができ
、第４図に示す装置が有する上記の欠点は解消される。

ところで、ステッピングモータ１の停止期間、第４図に
示す従来の装置においては各スイッチ３．４が開放され
ているため発振回路５からパルスが出力されることはな
く、ステッピングモータ１は確実に停止している。

ところが、ロータリエンコーダは本来、検出器として用
いられるので、そのトルクはできるだけ小さくなるよう
に設計、製造されている。したがって、このようなロー
クリエンコーダ７を用いた第５図に示す従来の装置にお
いては、振動やつまみ６ａへの接触によりロータリエン
コーダ７が容易に回動してパルスを発生し、これに応じ
てステッピングモータ１も回動してしまい、これを停止
位置に確実に停止しておくことができず、位置に狂いを
生じるという欠点があった。又、ロータリエンコーダ７
はできるだけ軽トルクであるように製造されているので
、機械的強度が弱く、他の器具等との接触により破損さ
れ易く、又、高価であるという欠点もあった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、速度を
任意に制御することができるとともに、停止期間中は確
実に停止位置を維持しておくことができるステッピング
モータ制御装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、第１のステッピ
ングモータに機械、装置等の駆動対象物体を連結してこ
れを駆動するようにし、当該第１のステッピングモータ
に対する駆動を制御する駆動指令信号は第２のステッピ
ングモータから発信するようにし、発信された駆動指令
信号は処理回路で処理された後駆動回路に入力され、こ
の駆動回路により入力信号に応じて第１のステッピング
モータの駆動を行うようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

第２のステッピングモータを、例えば手動により任意の
方向に任意の速度で回動すると、第２のステッピングモ
ータからこれに応じた駆動指令信号が出力される。この
駆動指令信号は処理回路で処理され、処理回路からは、
第２のステッピングモータが作動中であることの信号、
その回動方向、回動速度の信号が出力される。駆動回路
は処理回路からの信号を入力し、これに応じて第１のス
テッピングモータを駆動する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るステッピングモータ制御
装置のブロック図である。図で、ＩＯＡ。

１０Ｂは駆動用ステッピングモータであり、図示しない
機械、装置に連結されこれを駆動する。１１は各駆動用
ステッピングモータＩＯＡ、ＩＯＢの電源、１２は各駆
動用ステッピングモータ１０Ａ。

１０Ｂの相切換時に発生する高電圧を抑制するサージ抑
制回路である。１３Ａ、１３Ｂはそれぞれ駆動用ステッ
ピングモータＩＯＡ、ＩＯＢを制御する制御用ステッピ
ングモータ、１４Ａ、１４Ｂはその回転軸に連結された
つまみである。１５Ａ。

１５Ｂはパルス発信回路、１６Ａ、１６Ｂは駆動指令回
路、１７Ａ、１７Ｂは駆動用ステッピングモータＩＯＡ
、ＩＯＢの駆動回路である。図示のように、本実施例で
は２つの駆動用ステッピングモータを制御する２つの制
御系統が例示されている。これら各系統の構成は同じで
あるので、以後、駆動用ステッピングモータＩＯＡの制
御系統について説明し、駆動用ステッピングモータＩＯ
Ｂの制御系統の説明は省略する。

パルス発信回路１５Ａは次の各回路要素により構成され
ている。即ち、１５ａｌ、１５ａｚは、っまみ１４Ａを
回動することにより制御用ステッピングモータ１３Ａの
巻線から出力される２つの信号を波形整形するシュミッ
ト回路である。１５ｂ。

はシュミット回路１５ａ１の出力パルスの立上りを検出
する立上り検出回路、１５ｃ、は立上り検出回路１５ｂ
１とシュミット回路１５ａ２の各出力信号を入力するＡ
ＮＤゲートである。又、１５ｄはシュミット回路１５ａ
１の出力を反転させる反転回路、１５ｂ２は反転回路１
５ｄの立上りを検出する立上り検出回路、１５ｃ２はシ
ュミット回路１５ａ２と立上り検出回路１５ｂ２の各出
力信号を入力するＡＮＤゲートである。

次に、駆動指令回路１６Ａは次の各回路要素により構成
される。即ち、１６ａ１は２つのシュミット回路１５ａ
ｌ、１５ａ２の出力信号を入力するＯＲゲート、１６ｂ
はＯ’Ｒゲート１６ａ、の出力信号により作動するリト
リガ単安定マルチバイブレークである。リトリガ単安定
マルチバイブレータ１６ｂからは駆動用ステッピングモ
ータＩＯＡの駆動を指令するモータイネプル信号ｐ８が
出力される。ｉ　６　ｃはパルス発信回路のＡＮＤゲー
ト１５ＣＩ、１５Ｃ２の出力信号により作動するフリッ
プフロップ回路であり、駆動用ステッピングモータＩＯ
Ａの回転方向を指令する正回転方向信号ｐｅｗ又は逆回
転方向信号Ｐ　ｃｃｗが出力される。

１６ａ２はパルス発信回路１５ＡのＡＮＤゲート１５Ｃ
Ｉ、１５Ｃ２の出力信号を入力するＯＲゲート、１６ｄ
はＯＲゲート１６３ｚの出力信号により作動する単安定
マルチバイブレータである。単安定マルチバイブレータ
１６ｄからは駆動用ステッピングモータＩＯＡの速度を
指令するクロック信号ｐｃｋが出力される。

駆動回路１７Ａは次の各回路要素から構成されている。

即ち、１７ａはモータイネプル信号Ｐ。

の入力により回路を閉じるスイッチ回路、１７ｂは駆動
用ステッピングモータＩＯＡの巻線の切換を回転方向信
号ｐｃｗ＋　　ｐｃｃｗおよびクロック信号ｐｃｉ＋に
応じて行う相切換スイッチ回路、１７ｃはゲート回路で
ある。１７ｄｄ”はゲート回路１７ｃの出力信号に応じ
て電源１１、スイッチ回路１７ａ、駆動用ステッピング
モータ１０ａを流れる電流を切換制御する相切換スイッ
チ回路である。なお、駆動回路１７Ｂの各回路要素も図
示されており、上記各回路要素に対応するものには同一
符号にダッシュが付しである。相切換スイッチ回路１７
ｄｄは駆動回路１７Ａ、１７Ｂの両者に共通に使用され
る。

次に、本実施例の動作を第２図（ａ）〜（１）に示すタ
イムチャートを参照しながら説明する。

今、駆動対象の機械、装置等の停止位置が目標停止位置
に対してずれを生じたとする。この場合、操作者はつま
み１４Ａを、ずれを修正する方向（以後、正回転方向Ｃ
Ｗで説明する。）に回動する。この回動に応じて制御用
ステッピングモータ１３Ａから第２図（ａ）、（ｂ）に
示す波形の電圧が出力される。なお、第２図（ａ）〜（
１）の各図の中央の破線から左側はつまみ１４Ａが正回
転方向ＣＷに遡された場合のタイムチャート、右側は逆
回転方向ＣＣＷに選された場合のタイムチャートを示す
。したがって、上記の例では、左側の波形が参照される
。

上記各出力電圧はそれぞれシュミット回路１５ａ＋。

１５ａ２で整形され、これらシュミット回路１５ａ＋。

１５ａ２からはそれぞれ当該出力電圧に応じて第２図（
ｃ）、　　（ｄ）に示すパルスが出力される。

シュミット回路１５ａ、の出力パルスは立上り検出回路
１５ｂ、ごその立上り部が検出され、立上り検出回路１
５ｂ、からは第２図（ｅ）に示すパルスが出力される。

又、シュミット回路１５ａ。

の出力は反転回路１５ｄにより反転され、立上り検出回
路１５ｂ２は当該反転パルスの立上りを検出して第２図
（ｆ）に示すパルスを出力する。

ＡＮＤゲート１５ｃ、には、第２図（ｄ）に示すシュ、
ミツト回路１５ａ２の出力パルスと、第２図（ｅ）に示
す立上り検出回路１５ｂ１の出力パルスが入力され、百
出力パルスは重ならないので、ＡＮＤゲート１５ｃ、の
出力（信号１）ｃｃｗ）は第２図（ｇ）に示すように低
レベルＬとなる。一方、ＡＮＤゲート１５ｃ２には、第
２図（ｄ）に示すシュミット回路１５ａ２の出力パルス
と、第２図（ｆ）に示す立上り検出回路１５ｂｚの出力
パルスが入力されるので、当該ＡＮＤゲートエ５ｃ２の
出力（信号ｐｃｗ）は第２図（ｈ）に示すように、シュ
ミット回路１５ａ２の出力パルス毎に高レベルＨとなる
。

次に、パルス発信回路１５Ａの上記信号に基づく駆動制
御回路１．６　Ａの動作を説明する。シュミット回路１
５ａ＋、１５ａ２の各出力パルスはＯＲゲート１６ａ＋
に入力され、この結果、ＯＲゲー）１６ａ、からは第２
図（ｉ）に示す信号が出力される。この信号により、リ
トリガ単安定マルチバイブレーク１６ｂは第２図（ｊ）
に示すモータイネプル信号ｐ８を出力する。即ち、この
モータイネプル信号ｐ８はシュミット回路１５ａ、の最
初の出力パルスの立上りと同時に高レベルＨとなり、以
後、リトリガ単安定マルチハイブレーク１６ｂの特性に
したがって高レベルＨが維持される。即ち、このリトリ
ガ単安定マルチバイブレーク１６ｂはつまみ１４Ａが回
動されたことを判断し、駆動回路１７Ａに駆動用ステッ
ピングモータ１０Ａを駆動状態とすることを指令する。

又、フリップフロップ回路１６ｃには、ＡＮＤゲー）１
５ｃ＋、１５ｃｚの出力信号が入力され、ＡＮＤゲート
１５Ｃ２の最初の高レベル■（の出力により、第２図（
ｋ）に示すようにフリップフロップ回路１６ｃの出力は
高レベルＨとなる。このフリップフロップ回路１６ｃは
パルス発振回路１５Ａから正方向回転信号ｐｅｗが出力
されていることを判別し、この信号ｐｃｕにより駆動回
路１６Ａに正方向回転を指示することになる。

さらに、単安定マルチバイブレーク１６ｄはＯＲゲート
１６ａ２の出力信号を入力し、第２図（７りに示すよう
にその信号が高レベルＨとなる毎に所定のパルス信号ｐ
ｅＫを出力する。このパルス信号ｐｃｘは制御用ステッ
ピングモータ１３Ａの出力に対応し、したがって、つま
み１４Ａの回動速度に対応する。結局、単安定マルチバ
イブレータ１６ｄは、つまみ１４Ａの回動速度を検出し
てこれを駆動回路１６Ａに指示する機能をもつものであ
る。

駆動回路１７Ａは駆動指令回路１６Ａからの指令信号ｐ
ｍ、　ｐＣＷ＋　　ｐＣＫにより、駆動用ステッピング
モータＩＯＡを駆動する。まず、信号ｐ、によリスイッ
チ回路１７ａ）ｆ：ＯＮにし、電源１１と駆動用ステッ
ピングモータＩＯＡとを接続する。又、信号ｐｃｗおよ
び信号ｐｃＫは相切換論理回路１７ｂに入力される。こ
の相切換論理回路１７ｂは、信号ｐｃｗにより駆動用ス
テッピングモータＩＯＡが回転すべき方向を判断し、当
該駆動用ステッピングモータＩＯＡの巻線をその方向に
沿って順に切換える切換信号を出力する。その際、その
切換信号の出力間隔（切換えの速さ）は信号１）ＣＫに
従う。

この切換信号はゲート回路１７Ｃを介して相切換スイッ
チ回路１７ｄｄ　’に入力される。相切換スイッチ回路
１７ｄｄ′はパワートランジスタで構成され、ゲート回
路１７ｃからの切換信号が入力する毎にパワートランジ
スタをＯＮとし、これにより駆動用ステッピングモータ
ＩＯＡに電流を供給してこれを歩進せしめる。

結局、つまみ１４Ａを回動すると、その回動方向、回動
速度、回動量に応じて駆動用ステッピングモータＩＯＡ
が回転し、機械、装置等をこれに比例して移動せしめ、
目標位置に停止させる。又、つまみ１４Ａを停止させて
放置した状態にあっては、制御用ステッピングモータ１
３Ａはその構造上、巻線と磁性体（例えば永久磁石）と
の間で磁気的な保持力が作用し、相当な振動が生じたり
、又は何かがつまみに接触してもこれにより回動するこ
とはなく、現在の停止位置が確実に保持される。

機械、装置を上記と逆方向に移動させる場合には、つま
み１４Ａを逆回転方向ＣＣＷに回動する。

この場合の動作は上記正回転方向ＣＷＯ回動の場合の動
作に準じ、又、第２図（ａ）〜（Ａ）の破線右側のタイ
ムチャートを参照すれば明かである。

さらに、駆動用ステッピングモータＩＯＢの駆動につい
ても全く同じ動作が実行される。この場合、電源１１、
相切換スイッチ回路１７ｄｄ　′およびサージ抑制回路
１２は駆動用ステッピングモータ１０Ａ、ＩＯＨの各基
に共用される。

このように、本実施例では、駆動用ステッピングモータ
を駆動制御するために、つまみにより回動される制御用
ステッピングモータを用いたので、制御用ステッピング
モータ自身が有する磁気的な力により、停止期間中に振
動や接触が生じても制御用ステッピングモータの停止位
置を保持することができ、したがって駆動用ステッピン
グモータの停止位置のずれを防止することができる。し
かも、つまみの回動速度に対応して駆動用ステッピング
モータを駆動することができるので、目標停止位置が接
近するにしたがって回動速度を遅（し、これにより効率
良く、かつ、正確な位置決めを行うことができる。・ 又、一般にステッピングモータは負荷を駆動することを
考慮して製造されているので、駆動用ステッピングモー
タの制御にステツビングモータ（制御用ステッピングモ
ータ）を用いることにより、制御部の強度を大きくする
ことができる。

さらに、複数系統の駆動用ステッピングモータを制御す
る場合、相切換スイッチ回路とサージ抑制回路とが共用
できるので、全体構成を簡素化することができ、かつ、
コストを低減することができる。特に、相切換スイッチ
回路は高価なパワートランジスタが使用されるので、上
記共用により大幅なコスト低減を達成することができる
。

第３図は本発明の他の実施例に係るステッピングモータ
制御装置のブロック図である。本実施例がさきの実施例
と異るのは、パルス発信回路のみであり、その他の構成
は同じである。したがって、以下の本実施例の説明では
、パルス発信回路についてのみ説明し、図もパルス発信
回路の回路要素のみ示す。図で、１５Ａ’、１５Ｂ”は
本実施例のパルス発信回路であり、両者同一構成である
。

第１図に示す回路要素と同じものには同一符号が付しで
ある。本実施例では、図示のような回路接続構成とする
ことにより、さきの実施例のパルス発信回路１５Ａにお
ける立上り検出回路１５ｂ２を省略するものである。

ＡＮＤゲート１５ｃ、の２つの入力信号およびその出力
信号はそれぞれ第２図（ｄ）、　　（ｅ）および第２図
（ｇ）に示す信号となる。又、Ａ　Ｎ　Ｄゲート１５ｃ
、の入力信号は、第２図（ｄ）に示す信号の反転信号お
よび第２図（ｅ）に示す信号となる。したがって、ＡＮ
Ｄゲート１５ｃ＋　の出力信号ｐｃｃ、４はさきの実施
例と同一信号となり、ＡＮＤゲー）　１５　Ｃｚの出力
信号ｐｃｗはさきの実施例のＡＮＤゲート１５ＣＺの出
力信号に対して位相のみが僅かに進んだ信号となる。そ
して、この出力信号ｐｃｗの位相が異っても駆動用ステ
ッピングモータＩＯＡの駆動には何等の影響も及ぼさな
いのは、さきの実施例の説明から明らかである。

結局、本実施例の動作は実質的にさきの実施例の動作と
同じである。

本実施例は、さきの実施例の効果と同じ効果を有すると
ともに、パルス発信回路をより簡素に構成することがで
きる効果をも有する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、第１のステッピングモ
ータの駆動制御に第２のステッピングモータを用いたの
で、停止期間中に振動や接触が生じても第１のステッピ
ングモータの停止位置を確実に保持することができ、又
、第１のステッピングモータの速度制御を任意に行うこ
とができ、これにより第１のステッピングモータの位置
決めを効率良く正確に行うことができる。又、第２のス
テッピングモータを用いたことにより制御装置の機械的
強度を大きくすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るステッピングモータ制御
装置のブロック図、第２図（ａ）、　　（ｂ）。 （ｃ）、　　（ｄ）、　　（ｅ）、　　（ｆ）、　　（
ｇ）、　　（ｈ）。 （ｉ）、　　（ｊ）、　　（ｋ）、　　（ｊりは第１図
に示す制御装置の動作を説明するタイムチャート、第３
図は未発明の他の実施例に係るステッピングモータ制御
装置のブロック図、第４図および第５図はそれぞれ従来
のステッピングモータ制御装置のブロック図である。 １０Ａ、ＩＯＢ・・・・・・駆動用ステッピングモータ
、１３Ａ、１３Ｂ・・・・・・制御用ステッピングモー
タ、１４Ａ、１４Ｂ・・・・・・つまみ、１５Ａ、１５
Ｂ・・・・・・パルス発信回路、１６Ａ、１６Ｂ・・・
・・・駆動指令回路、１７Ａ、１７Ｂ・・・・・・駆動
回路。 第２図 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動対象物体に連結された第１のステツピングモ
   ータと、この第１のステツピングモータを駆動する駆動
   指令信号を発信する第２のステツピングモータと、この
   第２のステツピングモータから出力される駆動指令信号
   を処理する処理回路と、この処理回路の出力信号に応じ
   て前記第１のステツピングモータを駆動する駆動回路と
   で構成されていることを特徴とするステツピングモータ
   制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記処理回
   路は、前記第２のステツピングモータにより指令された
   回転方向および回転速度に応じたパルスを出力するパル
   ス発信回路と、このパルス発信回路から出力された信号
   に基づいて駆動期間指令信号、回転方向指令信号および
   回転速度指令信号を出力する駆動指令回路とで構成され
   ていることを特徴とするステツピングモータ制御装置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項において、前記駆動回
   路は、前記駆動期間指令信号の出力が存在する期間前記
   第１のステツピングモータと電源を接続するスイツチ回
   路と、前記処理回路の出力に応じて前記第１のステツピ
   ングモータの巻線の相切換を行う相切換手段とで構成さ
   れていることを特徴とするステツピングモータ制御装置
   。