KR101137330B1 - 스테핑 모터의 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치 - Google Patents

스테핑 모터의 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테핑 모터가 정지할 때의 감쇠 진동의 편차를 대폭 억제하는 것이 가능한 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본원 발명의 여자 전류 전환 장치(100)는 컨트롤러(11)와, 지령 펄스 발생기(12)와, 모터 드라이버(13)와, 동기 회로(15)를 구비하고 있다. 구동 기구(34) 내에 동기 회로(15)를 설치하고, 여자 전류(A)의 상승에 동기하여 지령 펄스 신호(22)를 생성하고, 지령 펄스 신호(22)의 상승을 기점으로 하여 시동 기간(T1)을 설정하기 때문에, 시동 기간(T1) 내에서 여자 전류(AB)의 생성이 개시될 때까지의 간격을 항상 일정하게 할 수 있다. 그 때문에, 시동, 가속 및 감속의 각 기간 내에서의 여자 전류의 총량이 각각 일정해지고, 스테핑 모터가 정지할 때의 감쇠 진동의 편차를 대폭 억제할 수 있다.

Description

스테핑 모터의 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SWITCHING EXCITATION CURRENT OF STEPPING MOTOR}
본 발명은 복수의 코일에 흐르는 여자(勵磁) 전류를 정해진 순서로 전환함으로써, 회전 구동되는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치에 관한 것이다.
스테핑 모터는 펄스 전력에 동기하여 동작하는 동기 전동기이며, 그 운동량(회전 각도)은 구동 펄스의 수에 비례한다. 이 때문에, 디지털 제어 회로와의 궁합이 맞고, 간이한 회로 구성에 의해 정확한 위치 결정을 실현할 수 있다.
이 종류의 스테핑 모터는 예를 들면, 콘덴서 등의 칩형 전자 부품(이하, 워크라 칭함)의 테이핑(taping)을 행하는 테이핑 장치의 반송 테이블을 위치 결정하기 위해 이용된다. 도 6은 종래의 테이핑 장치(30)의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 6의 테이핑 장치(30)는 테이블 베이스(31)와, 반송 테이블(32)과, 워크 수납 구멍(33)과, 구동 기구(34)와, 중심축(35)과, 리니어 피더(linear feeder)(36)와, 분리 공급부(37)와, 제 1 검사부(38)와, 제 1 배출부(39)와, 제 2 검사부(40)와, 제 2 배출부(41)와, 삽입부(42)와, 캐리어 테이프(43)와, 캐비티(44)를 구비하고 있다.
반송 테이블(32)은 원형의 테이블이며, 테이블 베이스(31) 위에 수평으로 설치된다. 반송 테이블(32)의 가장자리부를 따라 일정 간격으로 복수의 워크 수납 구멍(33)이 설치되어 있다. 각 워크 수납 구멍(33)은 반송 테이블(32)의 외주(外周)를 향해서 개공(開孔)하고, 직방체 형상의 워크를 수납가능하다. 반송 테이블(32)은 워크 수납 구멍(33)의 간격마다 간헐(間歇)적으로 회전 구동된다.
반송 테이블(32)이 간헐 회전할 때에, 워크 수납 구멍(33) 내의 워크가 개공부로부터 원심력에 의해 외측으로 튀어나가지 않도록, 분리 공급부(37)의 부근을 제외하고, 가드 벽(도시 생략)이 반송 테이블(32)의 주위에 설치되어 있다.
분리 공급부(37)에는 리니어 피더(36)가 접속되어 있다. 이 리니어 피더(36)는 워크를 순서대로 분리 공급부(37)에 보내는 것이다. 제 1 검사부(38), 제 1 배출부(39), 제 2 검사부(40), 및 제 2 배출부(41)는 반송 테이블(32)의 가장자리부를 따라 순서대로 배치되어 있다. 캐리어 테이프(43)는 삽입부(42)의 하측에 배치된다. 캐리어 테이프(43) 위에는, 일정 간격으로 캐비티(44)가 설치되어 있고, 삽입부(42)를 통하여 캐비티(44) 안에 워크가 순서대로 수납된다.
다음으로, 도 6을 이용하여, 종래의 테이핑 장치(30)의 동작의 개략을 설명한다. 워크는 파츠 피더(parts feeder)(도시 생략)로부터 리니어 피더(36)로 투입된다. 투입된 워크는 진동하면서 리니어 피더(36) 내를 일렬로 반송되고, 분리 공급부(37)에 도달한다. 분리 공급부(37)는 회전 구동되는 반송 테이블(32)의 각 워크 수납 구멍(33)에 1개씩 워크를 수납한다. 구동 기구(34)는 반송 테이블(32)의 중심축(35)을 기준으로 하여, 시계 방향(도 6의 화살표 F 방향)으로 반송 테이블(32)을 간헐 회전시킨다.
워크 수납 구멍(33)에 수납된 각 워크는 반송 테이블(32)의 간헐 회전에 의해 반송되고, 제 1 검사부(38)에 순서대로 도달한다. 제 1 검사부(38)에서는, 제 1 검사가 행해진다. 제 1 검사에 의해 불량으로 판단된 워크는 간헐 회전에 의해 제 1 배출부(39)에 도달하면, 외부로 배출된다. 한편, 제 1 검사에 의해 양품으로 판단된 워크는 간헐 회전에 의해 제 1 배출부(39)를 통과하여, 제 2 검사부(40)에 도달한다.
제 2 검사부(40)에서는, 제 2 검사가 행해진다. 제 2 검사에 의해 불량으로 판단된 워크는 간헐 회전에 의해 제 2 배출부(41)에 도달하면, 외부로 배출된다. 한편, 제 2 검사에 의해 양품으로 판단된 워크는 간헐 회전에 의해 제 2 배출부(41)를 통과하여, 삽입부(42)에 도달한다. 삽입부(42)는 각 워크를 순서대로 캐비티(44)에 1개씩 삽입한다.
상기한 반송 테이블(32)을 간헐 회전시키기 위해 스테핑 모터를 이용할 수 있다. 도 7은 2상(相) 스테핑 모터(이하, 단순히 모터라 칭함)(70)의 일례를 나타내는 사시도이고, 도 8의 (a)는 도 7의 모터(70)의 평면도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 모터(70)는 상부 로터(rotor)(71a) 및 하부 로터(71b)를 갖는 로터(71)와, 로터(71)를 관통하는 샤프트(72)를 구비하고 있다. 상부 로터(71a)는 S극으로 자화된 치(齒)(51a ~ 65a)를 갖고, 하부 로터(71b)는 N극으로 자화된 치(51b ~ 65b)를 갖는다.
상부 로터(71a)의 치(51a ~ 65a)와, 하부 로터(71b)의 치(51b ~ 65b)는 1/2 피치 어긋나서 엇갈리게 배치되어 있다. 예를 들면, 하부 로터(71b)의 치(51b)는 상부 로터(71a)의 치(51a)와 치(52a) 사이에 배치된다. 또한, 도 7에서는, 상부 및 하부 로터(71a, 71b)가 각각 15개의 치를 구비하고 있는 예를 나타내고 있지만, 치의 수는 임의여도 된다. 치의 수가 많을수록, 모터(70)의 간헐 회전 각도는 작아진다.
또한, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 로터(71)에 대향해서 스테이터(stator)(73a, 73b)가 배치되어 있다(도 7에는 도시되지 않음). 스테이터(73a)의 표면에는 코일(74a, 74a')이 감겨 있다. 코일(74a)의 일단은 단자(A)에 접속되고, 타단은 공통 단자(COM_A)에 접속되어 있다. 코일(74a')의 일단은 단자(A')에 접속되고, 타단은 공통 단자(COM_A)에 접속되어 있다.
이하에서는, 코일(74a)의 단자(A)로부터 공통 단자(COM_A)를 향해서 흐르는 전류를 여자 전류(A)로 표현하고, 코일(74a')의 단자(A')로부터 공통 단자(COM_A)를 향해서 흐르는 전류를 여자 전류(A')로 표현한다. 여자 전류(A)와 여자 전류(A')는 전류의 방향이 서로 반대이다.
동일하게, 스테이터(73b)의 표면에는 코일(74b, 74b')이 감겨 있다. 코일(74b)의 일단은 단자(B)에 접속되고, 타단은 공통 단자(COM_B)에 접속되어 있다. 코일(74b')의 일단은 단자(B')에 접속되고, 타단은 공통 단자(COM_B)에 접속되어 있다.
이하에서는, 코일(74b)의 단자(B)로부터 공통 단자(COM_B)를 향해서 흐르는 전류를 여자 전류(B)로 표현하고, 코일(74b')의 단자(B')로부터 공통 단자(COM_B)를 향해서 흐르는 전류를 여자 전류(B')로 표현한다. 여자 전류(B)와 여자 전류(B')는 전류의 방향이 서로 반대이다.
도 7 및 도 8의 (a)에 나타내는 모터(70)는 단자(AA') 사이 및 단자(BB') 사이의 2세트의 단자 사이에 코일(74a ~ 74b')을 접속하고 있기 때문에, 2상 스테핑 모터라 부른다. 후에 상술하는 바와 같이, 이들 코일(74a ~ 74b')에 여자 전류(AB(여자 전류(A) 및 여자 전류(B)를 동시에 생성, 이하 동일), A'B, A'B', AB')의 4종류의 여자 전류를 순서대로 흘린, 소위 2상 여자 방식으로, 로터(71)를 간헐 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 도 6에 나타내는 테이핑 장치(30)의 반송 테이블(32)은 간헐 회전한다. 또한, 본 명세서에서는, 1회 분의 간헐 회전을, 1 스텝 회전이라 부른다.
도 9는 도 6의 구동 기구(34)의 내부 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 구동 기구(34)는 컨트롤러(11)와, 지령 펄스 발생기(121)와, 모터 드라이버(13)와, 도 7 및 도 8에 나타내는 2상 모터(70)로 구성되는 모터 유닛(14)을 구비하고 있다.
컨트롤러(11)는 모터(70)의 회전을 제어한다. 더 구체적으로는, 컨트롤러(11)는 반송 테이블(32)을 1 스텝 회전시키기 위해, 스타트 신호(21)를 생성한다. 스타트 신호(21)는, 하이(high)로부터 로우(low)로의 하강에 의해 모터(70)를 시동시키는 것을 의미한다.
지령 펄스 발생기(121)는 스타트 신호(21)가 하강하면, 미리 정해진 시간 간격으로 4개의 지령 펄스(X1 ~ X4)를 포함하는 지령 펄스 신호(22)를 생성한다. 이들 4개의 지령 펄스(X1 ~ X4)는 상기 4종류의 여자 전류에 대응하고 있고, 지령 펄스 신호(22)가 로우로부터 하이로 상승하면 여자 전류의 종류가 상기한 순으로 전환하는 것을 의미한다.
모터 드라이버(13)는 지령 펄스 신호(22)가 상승할 때마다, 모터 유닛(14) 내의 4개의 코일(74a ~ 74b') 중 2개의 코일에 흐르는 여자 전류를 정해진 순서로 전환한다.
모터 드라이버(13) 및 모터 유닛(14)의 내부 구성은 이하와 같이 되어 있다. 도 10은 모터 드라이버(13) 및 모터 유닛(14)의 내부 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 모터 드라이버(13)는 모터 드라이버 제어 회로(81)와, 모터 드라이버 제어 회로(81)로 제어되는 여자 전류 생성 회로(82a ~ 82b')와, 스위치(75a, 75b)와, 전류 검출 저항(76a, 76b)과, 전압 비교 회로(92a, 92b)를 가진다. 모터 유닛(14)은 코일(74a ~ 74b')을 가진다.
여자 전류 생성 회로(82a ~ 82b')의 내부 구성 및 동작은 동일하므로, 이하에서는 여자 전류 생성 회로(82a)에 대해서, 그 구성 및 동작을 설명한다.
여자 전류 생성 회로(82a)는 코일(74a)에 여자 전류(A)를 흘리기 위한 전압을 코일(74a)의 양단에 공급한다. 여자 전류 생성 회로(82a)는 스위치(91a)와, 다이오드(93a)와, 스위치 제어 회로(94a)를 가진다. 스위치(91a)는 전원 단자(Vcc)(예를 들면, 100V)와 단자(A) 사이에 접속된다. 전압 비교 회로(92a)는 스위치(75a)와 전류 검출 저항(76a)의 접속 노드의 전압을 기준 전압(Vref)과 비교하여, 전압 비교 결과를 출력한다. 다이오드(93a)는 캐소드가 단자(A)에 접속되고, 애노드가 접지 단자에 접속되어 있다. 스위치 제어 회로(94a)는 전압 비교 회로(92a)의 출력 결과에 따라 스위치(91a)를 온?오프 제어한다. 스위치(75a, 91a)는 예를 들면, 바이폴러(bipolar) 트랜지스터나 MOS 트랜지스터에 의해 실현된다. 또한, 공통 단자(COM_A)는 스위치(75a) 및 전류 검출 저항(76a)을 통하여, 여자 전류 생성 회로(82a) 내에서 접지 단자에 접속된다.
지령 펄스 신호(22)의 상승을 검출한 모터 드라이버 제어 회로(81)가 여자 전류 생성 회로(82a)에 여자 전류(A)를 생성하도록 지령을 내면, 우선 전압 비교 회로(92a)는 스위치(75a)와 전류 검출 저항(76a)의 접속 노드(이하, 단순히 접속 노드라 칭함)의 전압과 기준 전압(Vref)을 비교한다. 코일(74a)에 전류가 흐르고 있지 않은 상태에서는, 접속 노드의 전압은 기준 전압(Vref)보다 작다. 이 경우, 스위치 제어 회로(94a)는 스위치(91a)를 온으로 설정한다. 이에 따라, 전원 전압(Vcc)이 스위치(91a)와 구동 신호(231)를 통하여 단자(A)에 공급되어, 코일(74a)에 전류가 흐른다.
코일(74a)에 전류가 흐르면, 잠시 후 접속 노드의 전압은 기준 전압(Vref)보다 커진다. 이 경우, 스위치 제어 회로(94a)는 스위치(91a)를 오프로 설정한다. 이에 따라, 코일(74a)에는 전류가 흐르지 않게 된다. 이때, 단자(A)의 전압은 0V(로우)로 된다. 이 동작을 반복함으로써, 온과 오프를 반복하는 펄스 형상의 파형의 여자 전류(A)가 코일(74a)에 생성된다. 이러한 펄스 형상의 여자 전류를 코일에 공급하는 것은 초퍼(chopper) 제어라 부른다. 초퍼 제어에서는, 여자 전류가 흐르는 상태와 흐르지 않는 상태를 짧은 주기로 반복함으로써, 코일에 흐르는 여자 전류의 총량을 임의로 제어할 수 있다. 이 총량이란, 여자 전류를 시간으로 적분한 값이다.
그 후, 모터 드라이버 제어 회로(81)가 다음 지령 펄스 신호(22)의 상승을 검출하고, 여자 전류 생성 회로(82a)의 여자 전류(A)를 멈추게 하도록 지령을 내면, 스위치(91a)가 오프하여 코일(74a)에 전류가 흐르지 않게 된다. 그 후, 다른 여자 전류 생성 회로(예를 들면, 82a')는 여자 전류의 생성을 개시한다.
실제로는, 모터 드라이버 제어 회로(81)는 2개의 여자 전류 생성 회로에 동시에 여자 전류를 생성한다. 예를 들면, 모터 드라이버 제어 회로(81)는 여자 전류 생성 회로(82a, 82b)로부터 코일(74a, 74b)로 전류를 흘려서, 여자 전류(AB)를 생성한다. 그리고, 지령 펄스 신호(22)가 상승할 때마다, 전류를 흘리는 2개의 코일 중 1개를 전환하여, 여자 전류(AB, A'B, A'B', AB')를 순서대로 생성한다.
도 11의 (a)는 모터(70)의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 도면이다. 횡축은 시간이며, 스타트 신호(21)와 지령 펄스 신호(22)의 종축은 전압, 여자 전류(AB' ~ A'B')의 종축은 전류, 모터(70)의 변위의 종축은 위치이다. 모터(70)의 변위는 모터(70)가 「초기 위치」로부터 1 스텝 회전하여 「목표 위치」에 도달하는 모양을 나타내고 있다. 도 8 ~ 도 11을 이용하여, 모터(70)가 초기 위치로부터 목표 위치에 도달하는 동작을 상세하게 설명한다. 또한, 도 8의 (b) ~ (e)에서는, 코일(74a) 등을 생략하고 있다.
도 11의 (a)에서, 시각(t0) 이전에서는, 모터(70)는 초기 위치에 정지하고 있는 상태이고, 도 9의 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')를 생성하고 있다. 이때의 모양을 도 8의 (a)에 나타낸다. 코일(74a)에 흐르는 여자 전류(A)에 의해 스테이터(73a)의 로터(71) 측에 N극이 발생하고, 코일(74b')에 흐르는 여자 전류(B')에 의해 스테이터(73b)의 로터(71) 측에 S극이 발생한다. 이 상태에서는, 스테이터(73a)(N극)와, 상부 로터(71a)의 치(51a)(S극)가 대향한 위치에서, 양자의 인력에 의해 로터(71)는 안정되게 정지하고 있다.
가령 정지 상태에서 여자 전류(AB')를 오프하면, 이 인력이 없어지고, 모터(70)에 접속되는 부하(예를 들면, 도 6의 반송 테이블(32))에 의해 모터(70)가 회전하게 될 우려가 있기 때문에, 정지 상태에서도 여자 전류(AB')를 계속해서 흘릴 필요가 있다.
도 11의 (a)에서, 시각(t0)에서 컨트롤러(11)가 스타트 신호(21)를 하이로 설정하고, 또한 시각(t1)에서 로우로 설정한다. 이 스타트 신호(21)의 하강에 동기하여, 지령 펄스 발생기(121)는 지령 펄스 신호(22)를 로우로 설정하고, 시각(t2)에서 지령 펄스 신호(22)를 하이로 설정한다. 이 1번째의 지령 펄스(X1)에 따라, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')를 멈추게 한다. 그리고, 여자 전류(AB')를 멈추게 하여 소정 시간이 경과한 시각(t3)에서 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB)의 생성을 개시한다. 스테이터(73a)에는, 도 8의 (a)와 동일하게 로터(71) 측에 N극이 발생하지만, 코일(74b)에 흐르는 여자 전류(B)에 의해 스테이터(73b)의 로터(71) 측은 N극으로 전환한다. 그러면, 스테이터(73b)(N극)와 치(62a)(S극)의 인력, 및 스테이터(73b)(N극)와 치(62b)(N극)의 척력에 의해 로터(71)는 시계 방향(화살표 F 방향)으로 회전을 개시한다. 그리고, 도 8의 (b)에 나타내는, 스테이터(73b)와 치(62a)가 대향하는 위치까지 도달한다. 이의, 도 11의 (a)에서의 시각(t2)에서의 지령 펄스 신호(22)의 상승으로부터, 다음 시각(t4)에서의 지령 펄스 신호(22)의 상승까지의 모터(70)의 동작을 「시동」이라 부른다.
또한, 지령 펄스 발생기(121)는 지령 펄스(22)를 로우로 설정하고, 시각(t2)으로부터 시동 기간(T1)이 경과한 시각(t4)에서 지령 펄스(22)를 하이로 설정한다. 이 2번째의 지령 펄스(X2)에 따라, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB)를 멈추게 한다. 그리고, 여자 전류(AB)를 멈추게 하여 소정 시간 경과한 시각(t5)에서 모터 드라이버(13)는 여자 전류(A'B)의 생성을 개시한다. 코일(74a')에 흐르는 여자 전류(A')에 의해 스테이터(73a)의 로터(71) 측은 S극으로 전환하지만, 스테이터(73b)에는, 도 8의 (b)와 동일하게 로터(71) 측에 N극이 발생한다. 그러면, 스테이터(73a)(S극)와 치(51a)(S극)의 척력, 및 스테이터(73a)(S극)와 치(65b)(N극)의 인력에 의해 로터(71)는 시계 방향으로 회전한다. 그리고, 도 8의 (c)에 나타내는, 스테이터(73a)와 치(65b)가 대향하는 위치까지 도달한다.
상기의 시동 기간(T1)은 아래와 같이 설정된다. 도 11의 (b)는 시각(t5) 부근에서의 모터(70)의 변위의 확대도이다. 동(同) 도면의 곡선(g2)에 나타내는 바와 같이, 시각(t5)보다 전에, 로터(7l)는 스테이터(73b)와 치(62a)가 대향하는 위치(p)에 일단 도달하지만, 위치(p)를 통과하여 목표 위치 측까지 진행되는 오버 슈트(over shoot)가 일어난다. 그 후, 위치(p)까지 되돌려지지만, 이번에는 위치(p)를 통과하여 초기 위치 측까지 진행되는 언더 슈트(under shoot)가 일어난다. 그리고, 다시 위치(p)를 향하는 도중의 시각(t5)(위치(q))에서 여자 전류(A'B)의 생성을 개시한다. 이렇게, 언더 슈트한 위치(q)로부터 위치(p)를 향하는 시계 방향의 회전 도중에, 상술한 여자 전류(A'B)에 의한 동일 방향의 회전 동작을 행하기 때문에, 모터(70)는 가속된다. 이에 따라, 모터(70)는 시동으로부터 가속으로 이행한다.
시동시의 종료 시점에서 모터(70)가 가속되도록, 모터(70)가 초기 위치로부터 상술한 위치(q)에 도달할 때까지의 시간에 따라, 시동 기간(T1)은 미리 실험 등에 의해 설정된다. 위치(q)에 도달할 때까지의 시간은 모터(70)에 설치하는 부하(이 경우, 테이핑 장치(30)의 반송 테이블(32))에 따라 다르기 때문에, 부하마다 시동 기간(T1)을 설정할 필요가 있다.
도 11의 (a)에서의 시동 기간(T1)이 종료하는 시각(t4)에서의 지령 펄스 신호(22)의 상승으로부터, 다음 시각(t6)에서의 지령 펄스 신호(22)의 상승까지의 모터(70)의 동작을 「가속」이라 부른다. 모터(70)를 가속함으로써, 목표 위치에 도달할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
계속해서, 지령 펄스 발생기(121)는 지령 펄스(22)를 로우로 설정하고, 시각(t4)으로부터 가속 기간(T2)이 경과한 시각(t6)에서 지령 펄스(22)를 하이로 설정한다. 이 3번째의 지령 펄스(X3)에 따라, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(A'B)를 멈추게 한다. 그리고, 여자 전류(A'B)를 멈추게 하여 소정 시간 경과한 시각(t7)에서 모터 드라이버(13)는 여자 전류(A'B')의 생성을 개시한다. 스테이터(73a)에는, 도 8의 (c)와 동일하게 로터(71) 측에 S극이 발생하지만, 코일(74b')에 흐르는 여자 전류(B')에 의해 스테이터(73b)의 로터(71) 측은 S극으로 전환한다. 그러면, 스테이터(73b)(S극)와 치(62a)(S극)의 척력, 및 스테이터(73b)(S극)와 치(61b)(N극)의 인력에 의해 로터(71)는 시계 방향으로 회전한다. 그리고, 도 8의 (d)에 나타내는, 스테이터(73b)와 치(61b)가 대향하는 위치까지 도달한다.
상술한 가속 기간(T2)은 이하와 같이 설정된다. 도 11의 (c)는 시각(t7) 부근에서의 모터(70)의 변위의 확대도이다. 동 도면의 곡선(g3)에 나타내는 바와 같이, 시각(t7)보다 전에, 로터(71)는 스테이터(73a)와 치(65b)가 대향하는 위치(r)에 일단 도달하지만, 위치(r)를 통과하여 목표 위치 측까지 진행되는 오버 슈트가 일어난다. 그 후, 위치(r)에 되돌려지는 도중의 시각(t7)(위치(s))에서 여자 전류(A'B')의 생성을 개시한다. 이렇게 함으로써, 오버 슈트한 위치로부터 위치(r)를 향하는 반시계 방향의 회전을 행하고 있는 도중에, 상술한 여자 전류(A'B')에 의한 시계 방향의 회전 동작을 행하기 때문에, 회전 속도가 상쇄되어서 모터(70)는 감속된다.
이러한 타이밍에서 모터(70)가 구동되도록, 모터(70)가 상술한 위치(s)에 도달할 때까지의 시간에 따라, 가속 기간(T2)은 미리 실험 등에 의해 설정된다. 위치(s)에 도달할 때까지의 시간은 모터(70)에 설치하는 부하(이 경우, 테이핑 장치(30)의 반송 테이블(32))에 따라 다르기 때문에, 부하마다 가속 기간(T2)을 설정할 필요가 있다. 도 11의 (a)에서의 시각(t6)에서의 지령 펄스 신호(22)의 상승으로부터, 다음 시각(t8)에서의 지령 펄스 신호(22)의 상승까지의 모터(70)의 동작을 「감속」이라 부른다. 1회 가속한 모터(70)를 감속함으로써, 후술하는 목표 위치에서의 감쇠 진동의 진폭을 작게 할 수 있다.
계속해서, 지령 펄스 발생기(121)는 지령 펄스(22)를 로우로 설정하고, 시각(t6)으로부터 감속 기간(T3)이 경과한 시각(t8)에서 지령 펄스(22)를 하이로 설정한다. 이 4번째의 지령 펄스(X4)에 따라, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(A'B')를 멈추게 한다. 그리고, 여자 전류(A' B')를 멈추게 하여 소정 시간 경과한 시각(t9)에서 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')의 생성을 개시한다. 코일(74a)에 흐르는 여자 전류(A)에 의해 스테이터(73a)의 로터(71) 측은 N극으로 전환하지만, 스테이터(73b)에는, 도 8의 (d)와 동일하게 로터(71) 측에 S극이 발생한다. 그러면, 스테이터(73a)(N극)와 치(65b)(N극)의 척력, 및 스테이터(73a)(N극)와 치(65a)(S극)의 인력에 의해 로터(71)는 시계 방향으로 회전한다. 그리고, 도 8의 (e)에 나타내는, 스테이터(73a)와 치(65a)가 대향하는 위치인 목표 위치까지 도달한다.
도 11의 (a)의 파선 곡선(g0)에서 나타내는 바와 같이, 목표 위치에서 진동하지 않고 정지하는 것이 이상적이지만, 실제로는 실선 곡선(g1)과 같이 오버 슈트와 언더 슈트를 반복하면서, 감쇠 진동을 거쳐서 목표 위치에서 정지한다.
또한, 도 8에서는, 2개의 스테이터(73a, 73b)에서 로터(71)를 회전시키는 예를 나타내고 있지만, 각각이 단자(A, A')와 공통 단자(COM_A), 또는 단자(B, B')와 공통 단자(COM_B)의 사이에 접속되는 코일을 감은 스테이터를 더 설치한 2상 스테핑 모터(70)로 해도 된다. 많은 스테이터에서 로터를 구동함으로써, 안정되게 더 큰 부하를 회전시킬 수 있다.
도 12는 여자 전류와 모터(70)의 동작 관계를 정리한 도면이다. 이렇게, 도 8의 (a)의 정지 상태로부터, 시동, 가속, 감속을 거쳐서, 도 8의 (e)에서 정지시키는 1 사이클 동작에 의해, 모터(70)는 치 1개 분을 회전한다. 이 회전을 이용하여, 도 6에 나타내는 테이핑 장치(30)의 반송 테이블(32)을 1회 간헐 회전시킬 수 있다.
테이핑 장치(30)에는, 간헐 회전의 위치 결정이 정확한 것이 요구된다. 위치 결정이 부정확하면, 예를 들면 워크 수납 구멍(33)이 제 1 검사부(38)로부터 어긋난 위치에서 제 1 검사가 행해질 우려가 있고, 이 경우, 정확하게 제 1 검사를 행할 수 없을 가능성이 있다. 도 11의 (a)의 실선 곡선(g1)에 나타내는 바와 같이, 모터(70)는 감쇠 진동 후에 목표 위치에 도달하므로, 목표 위치에 도달하여 모터(70)가 완전하게 정지하는 시각(tl1)에서 검사나 배출 등의 처리를 개시하는 것이 바람직하다.
한편으로, 테이핑 장치(30)의 검사 등의 처리 스루풋(throughput)을 올리려면, 반송 테이블(32)을 고속으로 간헐 회전하는 것도 요구된다. 시각(t9)에서 4번째의 지령 펄스 신호(X4)가 상승한 후, 시각(t10)까지는 감쇠 진동의 진폭이 확실하게 허용 범위(Z)(예를 들면, 제 1 검사를 정확하게 행할 수 있는 위치) 내에 수속하는 것이라면, 시각(t11)이 아니라 시각(t10)에서 처리를 개시할 수 있고, 테이핑 장치(30)의 처리 스루풋을 향상할 수 있다.
그러나, 도 9에 나타내는 종래의 구동 기구(34)에서는, 감쇠 진동이 허용 범위(Z)에 수속하기까지의 시간에 큰 편차가 존재한다. 도 13은 종래의 구동 기구(34)에서의 모터(70)의 변위를 관측한 결과를 나타내는 도면이다. 도 13은 지령 펄스 신호(22)의 전압 파형과 모터(70)의 변위를 나타내는 위치 파형을 나타내고 있고, 모터(70)의 변위를 5회 관측한 결과를 각각 나타내고 있다. 도 13의 횡축은 시간이며, 지령 펄스 신호(22)의 파형의 종축은 전압, 모터(70)의 변위 파형(No. 1 ~ No. 5)의 종축은 위치이다. 측정기의 표시 기능상의 특징으로서, 모터(70)의 변위 파형(No. 1 ~ No. 5)의 파형은 종축 방향의 상방으로 일단 벗어나고, 그 후 하방으로부터 다시 나타나고 있지만, 실제로는, 모터(70)는 초기 위치로부터 목표 위치를 향해서 회전한다.
시각(t2) 이전은, 모터(70)는 초기 위치에서 정지하고 있다. 시각(t2)에서 지령 펄스 신호(22)가 상승하면 모터(70)는 시동하고, 가속 및 감속을 거쳐서, 시각(t8)에서 지령 펄스 신호(22)가 상승한 후에 목표 위치 부근에서 감쇠 진동하고, 곧 목표 위치에서 정지한다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, No. 1의 경우는 모터(70)가 정지할 때까지의 시간이 비교적 짧지만, No. 5의 경우는 모터(70)가 정지할 때까지의 시간이 길다. 감쇠 진동에 편차가 존재하면, 감쇠 진동의 진폭이 도 11의 (a)의 목표 위치에 나타낸 허용 범위(Z) 내에 수속할 때까지의 시간이 가장 긴 경우를 염두에 두고, 반송 테이블(32)을 회전 구동하고나서, 테이핑 장치(30)에서의 검사나 배출의 처리를 개시할 수 있게 된다.
이렇게, 종래의 구동 기구(34)에서는, 목표 위치에서의 감쇠 진동이 크게 어긋나기 때문에, 테이핑 장치(30)의 처리 스루풋을 향상할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 스테핑 모터가 정지할 때의 감쇠 진동의 편차를 대폭 억제하는 것이 가능한 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 복수의 코일에 흐르는 여자(勵磁) 전류를 정해진 순서로 전환함으로써, 정지로부터 회전을 거쳐 다시 정지에 이르는 간헐(間歇) 회전을 반복하는 스테핑 모터(stepping motor)의 여자 전류 전환 방법에 있어서, 스테핑 모터의 정지시에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류가 상승하는 타이밍 또는 하강하는 타이밍을 검출하고, 상기 타이밍에 동기한 변화 타이밍 신호를 생성하는 스텝과, 상기 변화 타이밍 신호에 동기한 제 1 지령 펄스를 생성한 후, 소정의 시간 간격으로 제 2 지령 펄스를 간헐적으로 생성하는 스텝과, 스테핑 모터가 목표 위치에 정지하는 때의 감쇠 진동의 편차를 억제할 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 지령 펄스에 동기시켜서, 상기 복수의 코일에 흐르는 상기 여자 전류를 정해진 순서로 전환하고, 이에 의해, 상기 제 1 또는 제 2 지령 펄스가 생성되고나서, 다음의 제 2 지령 펄스가 생성될 때까지의 사이에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류의 총량과 상기 적어도 하나의 코일에 이전에 흐른 상기 여자 전류의 총량이 서로 동일하도록, 상기 복수의 코일에 여자 전류를 흘리는 타이밍을 설정하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 일 태양에 의하면, 복수의 코일에 흐르는 여자 전류를 정해진 순서로 전환함으로써, 정지로부터 회전을 거쳐 다시 정지에 이르는 간헐 회전을 반복하는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 장치에 있어서, 스테핑 모터의 정지시에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류가 상승하는 타이밍 또는 하강하는 타이밍을 검출하고, 상기 타이밍에 동기한 변화 타이밍 신호를 생성하는 동기 회로와, 상기 변화 타이밍 신호에 동기한 제 1 지령 펄스를 생성한 후, 소정의 시간 간격으로 제 2 지령 펄스를 간헐적으로 생성하는 지령 펄스 발생기와, 스테핑 모터가 목표 위치에 정지하는 때의 감쇠 진동의 편차를 억제할 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 지령 펄스에 동기시켜서, 상기 복수의 코일에 흐르는 상기 여자 전류를 정해진 순서로 전환하고, 이에 의해, 상기 제 1 또는 제 2 지령 펄스가 생성되고나서, 다음의 제 2 지령 펄스가 생성될 때까지의 사이에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류의 총량과 상기 적어도 하나의 코일에 이전에 흐른 상기 여자 전류의 총량이 서로 동일하도록, 상기 복수의 코일에 여자 전류를 흘리는 타이밍을 설정하는 모터 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 스테핑 모터가 정지할 때의 감쇠 진동의 편차를 대폭 억제할 수 있다.
도 1은 테이핑 장치(30)의 구동 기구(34)의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 2는 동기 회로(15)의 내부 구성의 일례를 나타내는 회로도.
도 3은 지령 펄스 발생기(12)의 처리 동작의 일례를 나타내는 흐름도.
도 4는 도 1의 구동 기구(34)에서의, 여자 전류, 스타트 신호(21), 상승 검출 신호(24) 및 지령 펄스 신호(22)의 관계를 나타내는 타이밍 도면.
도 5는 도 1의 구동 기구(34)에서의 스테핑 모터(70)의 변위를 관측한 결과를 나타내는 도면.
도 6은 테이핑 장치(30)의 일례를 나타내는 평면도.
도 7은 2상 스테핑 모터(70)의 일례를 나타내는 사시도.
도 8은 2상 스테핑 모터(70)의 일례를 나타내는 평면도.
도 9는 도 7 및 도 8에 나타내는 2상 스테핑 모터(70)를 내장하는, 종래의 구동 기구(34)의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 10은 모터 드라이버(13) 및 모터 유닛(14)의 내부 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 11은 스테핑 모터(70)의 동작의 일례를 나타내는 타이밍 도면.
도 12는 여자 전류와 스테핑 모터(70)의 동작과의 관계를 정리한 도면.
도 13은 종래의 구동 기구(34)에서의 스테핑 모터(70)의 변위를 관측한 결과를 나타내는 도면.
도 14는 도 9의 구동 기구(34)에서의, 여자 전류, 스타트 신호(21) 및 지령 펄스 신호(22)의 관계를 나타내는 타이밍 도면.
우선 처음으로, 모터(70)의 감쇠 진동이 수속할 때까지의 시간에 편차가 생기는 이유를 설명한다. 도 14는 도 9의 구동 기구(34)에서의, 여자 전류, 스타트 신호(21) 및 지령 펄스 신호(22)의 관계를 나타내는 타이밍 도면이다. 횡축은 시간이며, 종축은, 여자 전류(AB', AB)에 대해서는 전류, 그 외에 대해서는 전압이다.
시각(t10)에서, 도 9의 컨트롤러(11)는 스타트 신호(21)를 로우로 설정한다. 이것에 동기하여, 지령 펄스 발생기(121)는 지령 펄스 신호(22) 중 최초의 지령 펄스(X1)를 생성한다. 이 지령 펄스(X1)는 스타트 신호(21)에 동기하여 로우로 되고, 또한 시각(t12)에서 하이로 된다.
스타트 신호(21)는 여자 전류(AB')와는 비동기이기 때문에, 종래의 여자 전류 전환 수법에서는, 여자 전류(AB')와 비동기로 지령 펄스를 생성하고 있었다.
도 14의 (a)는 지령 펄스 발생기(121)가 지령 펄스 신호(22)를 하이로 설정하는 시각(t12)에서 여자 전류(AB')가 흐르지 않는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 도 9의 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')가 생성되지 않게 되는 시각(tl1)으로부터 소정의 시간(T0)이 경과한 시각(t13)으로부터 여자 전류(AB)를 생성하기 시작한다.
한편, 도 14의 (b)는 지령 펄스 발생기(121)가 지령 펄스 신호(22)를 하이로 설정하는 시각(t12)에서 여자 전류(AB')가 흐르는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')가 생성되지 않게 되는 시각(t15)으로부터 소정의 시간(T0)이 경과한 시각(t16)으로부터 여자 전류(AB)를 생성하기 시작한다.
여자 전류(AB')와 비동기로 지령 펄스(22)가 상승하고, 그 상승 타이밍은 전혀 제어되고 있지 않으므로, 도 14의 (a)의 타이밍에 여자 전류가 전환하는 경우도 있고, 도 14의 (b)의 타이밍에 전환하는 경우도 있다. 도 14의 (a)와 (b)를 비교하면, 시동 기간(T1) 내의 여자 전류(AB)의 총량(여자 전류(AB)를 시간으로 적분한 양)이 달라진다. 더 구체적으로는, 도 14의 (b) 쪽이 지령 펄스 신호(22)가 하이로 되고나서 여자 전류(AB)의 생성이 개시될 때까지의 시간이 길기 때문에, 시동 기간(T1) 내의 여자 전류(AB)의 총량이 적어진다.
만일, 도 14의 (a)의 경우를 염두에 두고 시동 기간(T1), 가속 기간(T2), 감속 기간(T3)을 정하고 있었다고 하면, 도 14의 (a)의 경우에는, 도 11의 (a) ~ (c)의 궤적을 재현할 수 있다. 그러나, 도 14의 (b)의 경우에는, 여자 전류(AB)의 생성 개시 시각이 도 14의 (a)보다 늦기 때문에, 도 11의 (b)의 시각(t5)까지 흐르는 여자 전류(AB)의 총량은 도 14의 (a)의 경우보다 적어진다. 그 결과, 시각(t5)에서의 모터(70)의 변위를 나타내는 곡선(g2)(도 11의 (b)) 상의 위치는 도 14의 (a)의 경우와 일치하지 않는다. 이 경우에도 시각(t5)에서 모터 드라이버(13)가 여자 전류를 AB(시동)로부터 A'B(가속)로 전환하기 때문에, 시각(t7)에서의 모터(70)의 변위를 나타내는 곡선(g3)(도 11의 (c)) 상의 위치도 도 14의 (a)의 경우와 일치하지 않는다. 이 경우에 시각(t7)에서 모터 드라이버(13)가 여자 전류를 A'B(가속)로부터 A'B'(감속)로 전환하면, 도 14의 (b)의 경우는, 도 11의 (a)의 실선 곡선(g1)과는 달라진다. 그 결과, 목표 위치에서의 감쇠 진동이 도 11의 (a)에 나타내는 것과는 다른 것으로 된다.
이렇게, 여자 전류(AB')와 지령 펄스 신호(22)가 비동기이기 때문에, 시동 기간(T1) 내의 여자 전류(AB)의 총량에 편차가 생긴다. 동일하게, 가속 기간(T2) 내의 여자 전류(A'B)나 감속 기간(T3) 내의 여자 전류(A'B')의 총량에도 편차가 생긴다. 이들 각 기간에서의 여자 전류의 총량의 편차가 도 13에 나타내는 바와 같은, 모터(70)의 감쇠 진동이 어긋나는 원인이다.
이하, 본 발명에 관한 모터(70)의 여자 전류 전환 방법 및 여자 전류 전환 장치의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 1은 테이핑 장치(30)의 구동 기구(34)의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 1의 구동 기구(34)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 모터(70)의 여자 전류 전환 장치(100)와, 모터(70)로 구성되는 모터 유닛(14)을 구비하고 있다. 도 1에서는, 도 9와 공통하는 구성 부분에는 동일한 부호를 첨부하고 있고, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
도 1의 여자 전류 전환 장치(100)는 컨트롤러(11)와, 지령 펄스 발생기(12)와, 모터 드라이버(13)와, 모터 유닛(14)과, 동기 회로(15)를 구비하고 있다.
도 9와 비교해서, 도 1의 구동 기구(34)는 동기 회로(15)를 더 구비하고 있고, 한편, 지령 펄스 발생기(12)의 동작은 도 9의 지령 펄스 발생기(121)의 동작과 다르다. 그 외의 구성 및 동작은 도 9와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
우선, 동기 회로(15)에 대하여 설명한다. 동기 회로(15)는 도 8의 (a)에 나타내는 코일(74a)의 일단에 공급되는 구동 신호(231)의 전압의 상승을 검출함으로써, 코일(74a)을 흐르는 여자 전류(A)의 상승을 검출하고, 상승 검출 신호(24)를 생성한다. 더 구체적으로는, 동기 회로(15)는 여자 전류(A)가 상승하면, 상승 검출 신호(24)를 로우로 설정하고, 여자 전류(A)가 하강하면, 상승 검출 신호(24)를 하이로 설정한다. 또한, 동기 회로(15)는 구동 신호(231)의 전압(전압 진폭이 예를 들면, 100V)을, 지령 펄스 발생기(12)의 전원 전압(예를 들면, 5V)에 따른 전압 진폭의 상승 검출 신호(24)로 변환하는 레벨 변환의 역할도 가진다.
도 2는 동기 회로(15)의 내부 구성의 일례를 나타내는 회로도이다. 도 2의 동기 회로(15)는 포토 커플러(photo coupler)(151)를 구비한다. 포토 커플러(151)는 애노드가 전원 단자(V1)(예를 들면, 구동 신호(231)의 전압과 동일한 100V)에 접속되고, 캐소드가 구동 신호(231)에 접속되는 발광 다이오드(152)와, 컬렉터가 전원 단자(V2)(예를 들면, 지령 펄스 발생기(12)의 전원 전압과 동일한 5V)에 접속되고, 이미터로부터 상승 검출 신호(24)가 출력되는 포토 트랜지스터(153)를 가진다. 발광 다이오드(152)와 포토 트랜지스터(153)는 서로 전기적으로 절연되어 있고, 리크(leak) 전류의 발생을 억제할 수 있다.
구동 신호(231)가 하이로 설정되면, 발광 다이오드(152)의 애노드와 캐소드의 전위차가 없어지기 때문에, 발광 다이오드(152)는 발광하지 않는다. 따라서, 포토 트랜지스터(153)는 온하지 않고, 이미터인 상승 검출 신호(24)는 로우로 된다. 한편, 구동 신호(231)가 로우로 설정되면, 발광 다이오드(152)가 발광한다. 그 때문에, 포토 트랜지스터(153)가 온하고, 이미터인 상승 검출 신호(24)는 하이로 된다. 도 10에서 설명한대로, 구동 신호(231)가 전원 전압(Vcc), 즉 하이로 되는 것과 동기하여, 여자 전류(A)가 흐르므로, 동기 회로(15)는 구동 신호(231)의 상승, 즉 여자 전류(A)의 상승을 검출할 때마다, 상승 검출 신호(24)를 로우로 설정한다.
이렇게, 도 2에 나타내는 간이한 동기 회로(15)에서, 여자 전류(A)의 상승을 검출하여, 지령 펄스(X1)를 생성할 수 있다. 또한, 도 2는 예시이며, 동기 회로(15)의 구체적인 회로 구성은 이에 한정되지 않는다.
도 3은 지령 펄스 발생기(12)의 처리 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 3을 이용하여 지령 펄스 발생기(12)의 처리 동작을 설명한다.
지령 펄스 발생기(12)는 스타트 신호(21)가 로우로 되고(스텝 S1), 또한 동기 회로(15)에서 생성되는 상승 검출 신호(24)가 하강하면(스텝 S2), 지령 펄스 신호(22)를 로우로 설정한다(스텝 S3). 그 후, 소정 시간 대기한다(스텝 S4). 대기 후, 상승 검출 신호(24)가 하강하면(스텝 S5), 지령 펄스 발생기(12)는 지령 펄스 신호(22)를 하이로 설정한다. 상승 검출 신호(24)의 하강은 여자 전류(A)의 상승에 동기하고 있기 때문에, 이상과 같이 하여 지령 펄스 발생기(12)는 여자 전류(A)에 동기한 제 1 지령 펄스로서 지령 펄스(X1)를 포함하는 지령 펄스 신호(22)를 생성할 수 있다.
또한, 도 12에 의하면, 여자 전류(A)가 흐르는 것은 정지 및 시동의 기간이지만, 정지 상태에서 스타트 신호(21)가 로우 설정되기 때문에, 시동을 의미하는 1번째의 지령 펄스(X1)가 여자 전류(A)에 동기하여 생성된다.
그 후는, 지령 펄스 발생기(12)는 상승 검출 신호(24)를 참조하지 않고, 도 11의 (b), 도 11의 (c)와 같이 구동되도록 미리 설정된 시동 기간(T1), 가속 기간(T2), 감속 기간(T3)에 따라, 지령 펄스(X2, X3, X4)를 제 2 지령 펄스로서 생성한다(스텝 S7). 이들 각 기간(T1 ~ T3)을 계측하기 위해, 예를 들면 지령 펄스 발생기(12) 내에 타이머(도시 생략)를 설치해도 되고, 지령 펄스 발생기(12)에 입력되는 클록 신호(도시 생략)를 카운트함으로써 계측해도 된다.
이러한 지령 펄스 발생기(12)는 하드웨어에 의해 실현해도 되고, 소프트웨어에 의해 실현해도 된다.
도 4는 도 1의 구동 기구(34)에서의, 여자 전류, 스타트 신호(21), 상승 검출 신호(24) 및 지령 펄스 신호(22)의 관계를 나타내는 타이밍 도면이다. 횡축은 시간, 종축은 상승 검출 신호(24)에 대해서는 전압이며, 그 외는 도 14와 동일하다.
우선, 시각(t30)에서, 도 1의 컨트롤러(11)는 스타트 신호(21)를 로우로 설정한다. 다음으로, 시각(t31)에서 여자 전류(A)가 상승하기 때문에, 동기 회로(15)는 상승 검출 신호(24)를 로우로 설정한다(도 3의 스텝 S3). 이에 따라, 지령 펄스 발생기(12)는 시각(t31)에서 지령 펄스 신호(22)를 로우로 설정한다. 그 후, 대기 시간을 경과(스텝 S4)한 후, 시각(t32)에서 여자 전류(A)가 상승하기 때문에, 동기 회로(15)는 상승 검출 신호(24)를 로우로 설정한다. 이에 따라, 지령 펄스 발생기(12)는 시각(t32)에서 지령 펄스 신호(22)를 하이로 설정한다(스텝 S6).
그 후, 도 4의 시각(t33)에서 여자 전류(A)는 하강한다. 시각(t32)에서 지령 펄스 신호(22)가 상승하기 때문에, 시각(t33)의 후는, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')를 생성하지 않는다. 이렇게, 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB')의 생성을 개시한 후, 지령 펄스 신호(22)가 상승하면, 여자 전류(AB')의 생성을 정지한다.
그 후, 시각(33)으로부터 소정의 시간(T0)이 경과한 시각(t34)으로부터 모터 드라이버(13)는 여자 전류(AB)를 생성하기 시작한다. 이렇게, 도 1의 구동 기구(34)에서는, 항상 지령 펄스 신호(22)의 상승인 시각(t32)으로부터, 여자 전류(AB)가 생성되는 시각(t34)까지의 시간차가 변동하지 않는다. 이는 도 3의 처리에 의해, 지령 펄스 발생기(12)가 지령 펄스 신호(22)의 지령 펄스(X1)의 상승 타이밍을 여자 전류(A)의 상승 타이밍에 동기시킴으로써 얻어지는 효과이다.
여기에서, 종래의 구동 기구(34)에 의한 도 14와, 본 실시 형태의 구동 기구(34)에 의한 도 4를 비교한다. 도 14의 (a)에서는, 시각(t13)에서 여자 전류(AB)의 생성이 개시되지만, 도 14의 (b)에서는, 시각(t13)보다 느린 시각(t16)에서 여자 전류(AB)의 생성이 개시된다. 이렇게, 여자 전류(AB)의 생성 개시 시간에 편차가 존재하고, 그 결과, 시동 기간(T1) 내에 흐르는 여자 전류(AB)의 총량에 편차가 생긴다. 이는 상술한 바와 같이, 여자 전류(A)와 지령 펄스 신호(22)가 동기하지 않는 것이 원인이다.
이에 대하여, 도 4에서는, 여자 전류(A)의 상승에 동기하여 지령 펄스 신호(22)가 상승하기 때문에, 여자 전류(AB)가 생성되는 것은 항상 시각(t34)이다. 즉, 시동 기간(T1) 내에 흐르는 여자 전류(AB)의 총량은 항상 일정해진다.
따라서, 도 11의 (b)에 나타내는 시각(t5)에서는 모터(70)가 위치(q)에 도달하고 있고, 확실하게 이 타이밍에 모터 드라이버(13)는 여자 전류를 AB(시동)로부터 A'B(가속)로 전환할 수 있다. 그 때문에, 시각(t5)으로부터 가속 시간(T2)이 경과한 후의 시각(t7)에서의 모터(70)의 위치도 어긋나지 않고, 도 11의 (c)에 나타내는 시각(t7)에서는 모터(70)가 위치(s)에 도달하고 있고, 확실하게 이 타이밍에 모터 드라이버(13)는 여자 전류를 A'B(가속)로부터 A'B'(감속)로 전환할 수 있다. 동일하게, 모터(70)가 일정한 위치에 있는 타이밍에, 확실하게 모터 드라이버(13)는 여자 전류를 A'B'(감속)로부터 AB'(정지)로 전환할 수 있다. 그 결과, 항상 도 11의 (a)에 모터의 변위로서 나타낸 궤적에서 모터(70)는 초기 위치로부터 목표 위치까지 이동하게 되고, 시각(t9) 이후의 감쇠 진동에 편차는 생기지 않게 된다.
도 5는 도 1의 구동 기구(34)에서의 모터(70)의 변위를 관측한 결과를 나타내는 도면이다. 도 13과 공통하는 설명은 생략한다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, No. 1 ~ 5 중 어느 것도, 거의 동일한 감쇠 진동을 하고 있고, 도 13과 비교해서, 대폭 감쇠 진동의 편차가 억제된다.
결과로서, 도 1의 구동 기구(34)에 의해 도 6의 테이핑 장치(30)의 반송 테이블(32)을 간헐 회전시킬 경우, 일정한 시간 내에서, 감쇠 진동의 진폭을 확실하게 도 11의 (a)의 목표 위치에 나타낸 허용 범위(Z) 내에 억제할 수 있고, 테이핑 장치(30)에서의 검사나 배출 등의 처리의 개시를 도 11의 (a)에서의 시각(t10)으로 앞당길 수 있다. 따라서, 반송 테이블(32)의 회전 속도를 고속화할 수 있고, 테이핑 장치(30)의 처리 스루풋을 향상할 수 있다. 본 실시 형태에 나타내는 구동 기구(34)에 의해 모터(70)를 구동함으로써, 예를 들면 수 10㎳의 주기(스타트 신호(21)가 하강하는 주기)로 반송 테이블(32)을 간헐 회전시키는 것이 가능해진다.
이렇게, 본 실시 형태에서는 구동 기구(34) 내에 동기 회로(15)를 설치하고, 여자 전류(A)의 상승에 동기하여 지령 펄스 신호(22)를 생성하고, 지령 펄스 신호(22)의 상승을 기점으로 하여 시동 기간(T1)을 설정하기 때문에, 시동 기간(T1) 내에서 여자 전류(AB)의 생성이 개시될 때까지의 간격을 항상 일정하게 할 수 있다. 그 때문에 시동, 가속 및 감속의 각 기간 내에서의 여자 전류의 총량이 각각 일정해지고, 모터(70)가 정지할 때의 감쇠 진동의 편차를 대폭 억제할 수 있다. 결과로서, 모터(70)에 의해 간헐 회전되는 테이핑 장치(30)의 처리 스루풋을 향상할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 동기 회로(15)는 여자 전류(A)의 상승을 검출하지만, 여자 전류(A)의 하강을 검출하여 하강 검출 신호를 생성하고, 이 하강 검출 신호에 동기하여, 지령 펄스 발생기(12)가 지령 펄스 신호(22)를 생성해도 된다. 이 경우도, 동기 회로(15)나 지령 펄스 발생기(12)의 기본적인 동작은 동일하다. 즉, 동기 회로(15)는 여자 전류(A)의 상승 또는 하강하는 변화 타이밍을 검출하고, 이에 동기하여 상승 검출 신호 또는 하강 검출 신호인 변화 타이밍 검출 신호를 생성하면 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 모터(70)의 코일이 2상이고, 여자 전류의 종류는 4인 예를 설명했지만, 일반적으로는, 코일이 N상일 경우, 지령 펄스 발생기(12)는 2N의 정수배 개(個)의 지령 펄스를 생성하고, 여자 전류의 종류를 2N의 정수배로 함으로써, 모터 정지시의 위치 결정 정밀도를 향상할 수 있다. 예를 들면, 모터의 코일이 3상(단자(AA') 사이와, 단자(BB') 사이와, 단자(CC') 사이에 코일이 설치됨)이면, 지령 펄스 발생기(12)는 6의 정수배 개의 지령 펄스를 생성하고, 여자 전류의 종류는 6의 정수배로 한다. 동일하게, 모터의 코일이 5상이면, 지령 펄스 발생기(12)는 10의 정수배 개의 지령 펄스를 생성하고, 여자 전류의 종류는 10의 정수배로 한다. 이들 경우도, 1번째의 지령 펄스(X1)를, 여자 전류의 변화 타이밍에 동기시킴으로써, 감쇠 진동의 편차를 대폭 억제할 수 있다.
여기에서, 지령 펄스 발생기(12)는 2번째 이후의 지령 펄스를 여자 전류의 변화 타이밍에 동기시켜서 제 1 지령 펄스를 생성해도 된다. 이 경우, 동기시키는 지령 펄스 이후의 여자 전류의 총량이 어긋나지 않게 되고, 상술한 실시 형태와 동일하게, 감쇠 진동의 편차를 경감할 수 있다. 또한, 지령 펄스 발생기(12)는 복수의 지령 펄스를 여자 전류의 변화 타이밍에 동기시켜서 제 1 지령 펄스를 생성해도 된다.
또한, 상술한 본 실시 형태에서는 코일이 2상일 경우에, 4종류의 여자 전류에 대응하여, 모터(70)를 정지로부터 시동, 가속, 감속을 거쳐서 정지시키지만, 모터(70)의 구동 방식은 반드시 이것에 한하지 않는다. 예를 들면, 정지로부터 시동, 등속 이동, 등속 이동을 거쳐서 정지시켜도 된다. 또한, 코일이 3상에서, 6종류의 여자 전류에 의해 모터를 구동할 경우는, 6종류의 여자 전류에 대응하여, 정지로부터 시동, 제 1 가속, 제 2 가속, 제 1 감속, 제 2 감속을 거쳐서 정지시켜도 되고, 시동, 등속 이동, 등속 이동, 등속 이동, 등속 이동을 거쳐서 정지시켜도 된다.
또한, 도 1의 동기 회로(15)의 역할은 상술한 바와 같이, 여자 전류의 변화 타이밍의 검출 및 레벨 변환이며, 모터 드라이버(13)나 모터 유닛(14)의 내부 구성과는 무관계이기 때문에, 다른 종류의 모터 드라이버(13)나 모터 유닛(14)에 도 1의 동기 회로(15)를 접속가능하다.
상술한 실시 형태에서는 테이핑 장치(30)의 반송 테이블(32)을 간헐 회전시키기 위해, 모터(70)를 이용하는 예를 설명했지만, 모터(70)의 용도는 이에 한하지 않는다.
상기의 기재에 의거하여, 당업자라면 본 발명의 추가의 효과나 다양한 변형을 생각해낼 수 있을지도 모르지만, 본 발명의 태양은 상술한 개개의 실시 형태에는 한정되는 것은 아니다. 특허청구범위에 규정된 내용 및 그 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.
12 : 지령 펄스 발생기
13 : 모터 드라이버
15 : 동기 회로
21 : 스타트 신호
22 : 지령 펄스 신호
24 : 상승 검출 신호
70 : 스테핑 모터
74a ~ 74b' : 코일
100 : 여자 전류 전환 장치

Claims (16)

  1. 복수의 코일에 흐르는 여자(勵磁) 전류를 정해진 순서로 전환함으로써, 정지로부터 회전을 거쳐 다시 정지에 이르는 간헐(間歇) 회전을 반복하는 스테핑 모터(stepping motor)의 여자 전류 전환 방법에 있어서,
    스테핑 모터의 정지시에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류가 상승하는 타이밍 또는 하강하는 타이밍을 검출하고, 상기 타이밍에 동기한 변화 타이밍 신호를 생성하는 스텝과,
    상기 변화 타이밍 신호에 동기한 제 1 지령 펄스를 생성한 후, 소정의 시간 간격으로 제 2 지령 펄스를 간헐적으로 생성하는 스텝과,
    스테핑 모터가 목표 위치에 정지하는 때의 감쇠 진동의 편차를 억제할 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 지령 펄스에 동기시켜서, 상기 복수의 코일에 흐르는 상기 여자 전류를 정해진 순서로 전환하고, 이에 의해, 상기 제 1 또는 제 2 지령 펄스가 생성되고나서, 다음의 제 2 지령 펄스가 생성될 때까지의 사이에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류의 총량과 상기 적어도 하나의 코일에 이전에 흐른 상기 여자 전류의 총량이 서로 동일하도록, 상기 복수의 코일에 여자 전류를 흘리는 타이밍을 설정하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지령 펄스를 생성하는 스텝은 상기 제 1 지령 펄스의 생성이 종료한 타이밍과, 그 후에 상기 적어도 하나의 코일에 상기 여자 전류가 흐르기 시작하는 타이밍 사이의 시간차가 변동하지 않도록, 상기 제 1 지령 펄스의 생성 타이밍을 설정하는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지령 펄스를 생성하는 스텝에 있어서, 생성되는 상기 제 1 및 제 2 지령 펄스의 총수는, 정지 상태의 상기 스테핑 모터를 회전시켜서 다시 정지 상태로 하는 1 사이클 사이에 2Nn개(N은 상기 스테핑 모터의 상수, n은 정(正)의 정수)인 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스테핑 모터의 상수 N은 2인 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지령 펄스는 상기 스테핑 모터의 시동 개시를 지시하는 스타트 신호가 입력된 직후에 상기 여자 전류에 소정의 에지(edge)가 나타나는 타이밍과, 이 타이밍으로부터 소정 기간 경과 후에 상기 여자 전류에 소정의 에지가 나타나는 타이밍에 동기하여 생성되는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 간헐적으로 생성되는 제 2 지령 펄스의 각각은 그 직전의 상기 제 1 또는 제 2 지령 펄스의 생성이 종료한 타이밍과, 이 타이밍으로부터 소정 기간 경과 후의 타이밍에 동기하여 생성되는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변화 타이밍 신호를 생성하는 스텝은 상기 적어도 하나의 코일의 일단에 공급되는 전압이 변화하는 타이밍을 검출하고, 상기 전압과는 다른 전압 레벨의 상기 변화 타이밍 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 방법.
  9. 복수의 코일에 흐르는 여자 전류를 정해진 순서로 전환함으로써, 정지로부터 회전을 거쳐 다시 정지에 이르는 간헐 회전을 반복하는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 장치에 있어서,
    스테핑 모터의 정지시에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류가 상승하는 타이밍 또는 하강하는 타이밍을 검출하고, 상기 타이밍에 동기한 변화 타이밍 신호를 생성하는 동기 회로와,
    상기 변화 타이밍 신호에 동기한 제 1 지령 펄스를 생성한 후, 소정의 시간 간격으로 제 2 지령 펄스를 간헐적으로 생성하는 지령 펄스 발생기와,
    스테핑 모터가 목표 위치에 정지하는 때의 감쇠 진동의 편차를 억제할 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 지령 펄스에 동기시켜서, 상기 복수의 코일에 흐르는 상기 여자 전류를 정해진 순서로 전환하고, 이에 의해, 상기 제 1 또는 제 2 지령 펄스가 생성되고나서, 다음의 제 2 지령 펄스가 생성될 때까지의 사이에, 상기 복수의 코일 중 적어도 하나의 코일에 흐르는 상기 여자 전류의 총량과 상기 적어도 하나의 코일에 이전에 흐른 상기 여자 전류의 총량이 서로 동일하도록, 상기 복수의 코일에 여자 전류를 흘리는 타이밍을 설정하는 모터 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테핑 모터의 여자 전류 전환 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지령 펄스 발생기는 상기 제 1 지령 펄스의 생성이 종료한 타이밍과, 그 후에 상기 적어도 하나의 코일에 상기 여자 전류가 흐르기 시작하는 타이밍 사이의 시간차가 변동하지 않도록, 상기 제 1 지령 펄스의 생성 타이밍을 설정하는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 장치.
  11. 삭제
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 지령 펄스 발생기에서 생성되는 상기 제 1 및 제 2 지령 펄스의 총수는 , 정지 상태의 상기 스테핑 모터를 회전시켜서 다시 정지 상태로 하는 1 사이클 사이에 2Nn개(N은 상기 스테핑 모터의 상수, n은 정의 정수)인 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스테핑 모터의 상수 N은 2인 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 장치.
  14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 지령 펄스 발생기는 상기 스테핑 모터의 시동 개시를 지시하는 스타트 신호가 입력된 직후에 상기 여자 전류에 소정의 에지가 나타나는 타이밍과, 이 타이밍으로부터 소정 기간 경과 후에 상기 여자 전류에 소정의 에지가 나타나는 타이밍에 동기하여 상기 제 1 지령 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 장치.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 지령 펄스 발생기는, 각각이 직전의 상기 제 1 또는 제 2 지령 펄스의 생성이 종료한 타이밍과, 이 타이밍으로부터 소정 기간 경과 후의 타이밍에 동기하여 상기 제 2 지령 펄스를 간헐적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 장치.
  16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 동기 회로는 상기 적어도 하나의 코일의 일단에 공급되는 전압이 변화하는 타이밍을 검출하고, 상기 전압과는 다른 전압 레벨의 상기 변화 타이밍 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 여자 전류 전환 장치.
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