TWI469505B - Excitation Current Conversion Method and Excitation Current Conversion Device of Stepping Motor - Google Patents

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TWI469505B
TWI469505B TW99121691A TW99121691A TWI469505B TW I469505 B TWI469505 B TW I469505B TW 99121691 A TW99121691 A TW 99121691A TW 99121691 A TW99121691 A TW 99121691A TW I469505 B TWI469505 B TW I469505B
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Description

步進電動機的勵磁電流轉換方法及勵磁電流轉換裝置
本發明是關於一種藉由以決定流在複數線圈的勵磁電流的順序施以轉換進行旋轉驅動的步進電動機的勵磁電流轉換方法及勵磁電流轉換裝置。
步進電動機是以同步於脈衝電力進行動作的同步電動機，其運動量(旋轉角度)是比例於驅動脈衝數，所以，與數位控制電路之相性良好，藉由簡易的電路構成可實現正確的定位。
此種步進電動機是例如被使用於用以定位進行電容器等的晶片型電子零件(以下，稱為工件)的繞絕緣帶的元件供應裝置30的搬運台。第6圖是表示習知的元件供應裝置30的一例的俯視圖。第6圖的元件供應裝置30是具備：台座31，及搬運台32，及工件收納孔33，及驅動機構34，及中心軸35，及線性供料器36，及分離供應部37，及第1檢查部38，及第1排出部39，及第2檢查部40，及第2排出部41，及插入部42，及輸送帶43，及空腔44。
搬運台32是圓形台，水平地設置於台座31上。沿著搬運台32的周緣部以一定間隔設有複數工件收納孔33。各工件收納孔33是朝著搬運台32的外周開孔，可收納長方體形狀的工件。搬運台32是工件收納孔33的每一間隔 地間歇地旋轉驅動。
搬運台32間歇旋轉之際工件收納孔33內的工件藉由離心力不會從開孔部朝外側飛出的方式，除了分離供應部37之附近以外，有未圖示的護壁設於搬運台32的周圍。
在分離供給部37連接有線性供料器36，此線性供料器36是將工件依次地送進分離供應部37者。第1檢查部38，第1排出部39，第2檢查部40，及第2排出部41是沿著搬運台32的周緣部依次地配置。輸送帶43是被配置於插入部42的下側。在輸送帶43上，以一定間隔設有空腔44，經由插入部42有工件依次地被收納於空腔44中。
以下，使用第6圖來說明習知的元件供應裝置30的概略動作。工件是由未圖示的零件供料器被投進線性供料器36。被投進的工件是一面振動一面一列地被搬運到線性供料器36內，而到達至分離供給部37。分離供給部37是於被旋轉驅動的搬運台32的各工件收納孔33收納各一個工件。驅動機構34是以搬運台32的中心軸35作為基準，朝著順時鐘方向(第6圖的箭頭F的方向)進行間歇旋轉搬運台32。
被收納於工件收納孔33的各工件，是藉由搬運台32的間歇旋轉被搬運，而依次到達至第1檢查部38。在第1檢查部38中，進行著第1檢查。在第1檢查被判斷為不良的工件，是藉由間歇旋轉到達至第1排出部39，之後被排出至外部。一方面，在第1檢查被判斷為良品的工件，是藉由間歇旋轉通過第1排出部39，而到達至第2檢查部 40。
在第2檢查部40中，進行著第2檢查。在第2檢查被判斷為不良的工件，是藉由間歇旋轉到達至第2排出部41，之後被排出至外部。一方面，在第2檢查被判斷為良品的工件，是藉由間歇旋轉通過第2排出部41，而到達至插入部42。插入部42是依次地一個一個地插入各工件於空腔44。
為了間歇旋轉上述搬運台32可使用步進電動機。第7圖是表示二相步進電動機(以下，簡稱為電動機)70的一例的立體圖，第8(a)圖是第7圖的電動機70的俯視圖。如第7圖所示地，電動機70是具備：具有上部轉子71a及下部轉子71b的轉子71，及貫通轉子71的軸72。上部轉子71a是具有被磁化成S極的齒51a~65a，而下部轉子71b是具有被磁化成N極的齒51b~65b。
上部轉子71a的齒51a~65a，及下部轉子71b的齒51b~65b，是互相錯開1/2間距被配置。例如，下部轉子71b的齒51b是被配置在上部轉子71a的齒51a與52a之間。又，在第7圖中，圖示上部及下部轉子71a、71b分別具備15個的齒的例子，惟齒數是任意也可以。齒數愈多，則電動機70的間歇旋轉角度愈變小。
又，如第8(a)圖所示地，相對於轉子71配置有定子73a、73b(在第7圖未圖示)。在定子73a的表面捲繞有線圈74a、74a’。線圈74a的一端是被連接於端子A，另一端是連接於共通端子COM_A。線圈74a’的一端是被 連接於端子A’，而另一端是被連接於共通端子COM_A。
在以下，以從線圈74a的端子A朝著共通端子COM_A流動的電流表現為勵磁電流A，而以從線圈74a’的端子A’朝著共通端子COM_A流動的電流表現為勵磁電流A’。勵磁電流A與A’是電流的方向互相相反。
同樣地，在定子73b的表面捲繞有線圈74b、74b’。線圈74b的一端是被連接於端子B，另一端是連接於共通端子COM_B。線圈74b’的一端是被連接於端子B’，而另一端是被連接於共通端子COM_B。
在以下，以從線圈74b的端子B朝著共通端子COM_B流動的電流表現為勵磁電流B，而以從線圈74b’的端子B’朝著共通端子COM_B流動的電流表現為勵磁電流B’。勵磁電流B與B’是電流的方向互相相反。
表示於第7圖及第8(a)圖的電動機70，是在端子AA’間及端子BB’間的兩組端子間連接線圈74a~74b’之故，因而被稱為二相步進電動機。如以下所詳述地，於此些線圈74a~74b’依次地流動勵磁電流AB(同時地生成勵磁電流A及勵磁電流B，以下同樣)，A’B、A’B’、AB’的四種類的勵磁電流，所謂以二相勵磁方式，可間歇旋轉轉子71。藉此，表示於第6圖的元件供應裝置30的搬運台32是進行間歇旋轉。又，在說明書中，將一次分的間歇旋轉稱為一步驟的旋轉。
第9圖是表示第6圖的驅動機構34的內部構成的一例子的方塊圖。驅動機構34是具備：控制器11，及指令 脈衝發生器121，及電動機驅動器13，及以表示於第7圖及第8圖的二相電動機70所構成的電動機單元14。
控制器11是控制電動機70的旋轉。更具體而言，控制器11是為了將搬運台32予以進行一步驟旋轉，生成起動信號21。起動信號21是指由高下降至低來起動電動機70。
指令脈衝發生器121是當起動信號21下降，則以事先決定的時間間隔生成含有四種指令脈衝X1~X4的指令脈衝信號22。此些四種指令脈衝X1~X4是指對應於上述四種類的勵磁電流，當指令脈衝信號22由低上昇至高，而勵磁電流的種類依上述順序予以轉換。
電動機驅動器13是每當指令脈衝信號22上昇，以決定流在電動機單元14的四個線圈74a~74b’中兩個線圈的勵磁電流的順序進行轉換。
電動機驅動器13及電動機單元14的內部構成是成為如下述。第10圖是表示電動機驅動器13及電動機單元14的內部構成的一例子的方塊圖。電動機驅動器13是具有：電動機驅動器控制電路81，及被控制成電動機驅動器控制電路81的勵磁電流生成電路82a~82b’，及開關75a、75b，及電流檢測電阻76a、76b，及電壓比較電路92a、92b。電動機單元14是具有線圈74a~74b’。
勵磁電流生成電路82a~82b’的內部構成及構成之故，因而在以下，針對於勵磁電流生成電路82a，進行其構成及動作。
勵磁電流生成電路82a，是將勵磁電流A流在線圈74a所用的電壓供應於線圈74a的兩端。勵磁電流生成電路82a，是具有：開關91a，及二極體93a，及開關控制電路94a。開關91a是被連接於電源端子Vcc(例如100V)與端子A之間。電壓比較電路92a是將開關75a與電流檢測電阻76a之連接交點的電壓與基準電壓Vref比較，輸出電壓比較結果。二極體93a是陰極被連接於端子A，而陽極被連接於接地端子。開關控制電路94a是因應於電壓比較電路92a的輸出結果來斷續控制開關91a。開關75a、91a是例如以雙極性電晶體或MOS電晶體可實現。又，共通端子COM_A是經由開關75a及電流檢測電阻76a，在勵磁電流生成電路82a內被連接於接地端子。
檢測出指令脈衝信號22的上昇的電動機驅動器控制電路81發生於勵磁電流生成電路82a生成勵磁電流A的指令，首先電壓比較電路92a是比較開關75a與電流檢測電阻76a之連接交點(以下，僅稱為連接交點)的電壓與基準電壓Vref。在電流未流在線圈74a的狀態下，連接交點的電壓是比基準電壓Vref還要小。這時候，開關控制電路94a，是將開關91a設定成導通。藉此，電源電壓Vcc經由開關91a與驅動信號231被供應於端子A，而於線圈74a流著電流。
當於線圈74a流著電流，不久連接交點的電壓是變成比基準電壓Vref還要大。這時候，開關控制電路94a是將開關91a設定成斷開。藉此，在線圈74a沒有電流流動 。這時候，端子A的電壓是成為0V(低)。重複此動作，使得重複導通與斷開的脈衝狀波形的勵磁電流A被生成在線圈74a。將此種脈衝狀的勵磁電流供應於線圈的情形稱為斬波控制。在斬波控制中，以短周期重複流著勵磁電流之狀態與未流著勵磁電流之狀態，就可任意地控制流在線圈的勵磁電流的總量。此總量是指以時間積分勵磁電流的數值。
之後，電動機驅動器控制電路81是檢測出下一指令脈衝信號22的上昇，而發生停止勵磁電流生成電路82a的勵磁電流A的指令，則使得開關91a斷開而於線圈74a不會流著電流。之後，其他勵磁電流生成電路(例如82a’)是開始生成勵磁電流。
實際上，電動機驅動器控制電路81是於兩個勵磁電流生成電路同時地生成勵磁電流。例如電動機驅動器控制電路81，是將電流從勵磁電流生成電路82a、82b流在線圈74a、74b，而生成勵磁電流AB。又，每當指令脈衝信號22上昇，則轉換流著電流的兩個線圈中之一個線圈，而依次地生成勵磁電流AB、A’B、A’B’、AB’。
第11(a)圖是表示電動機70的動作的一例子的時間圖。橫軸是時間，起動信號21與指令脈衝信號22的縱軸是電壓，勵磁電流AB’~A’B’的縱軸是電流，電動機70的位移的縱軸是位置。電動機70的位移是描繪電動機70從「初期位置」旋轉一步驟而到達至「目標位置」的情況。使用第8圖至第11圖，詳述電動機70從初期位置到達至 目標位置的動作。又，在第8(b)圖至第8(e)圖中，省略了線圈74a。
在第11(a)圖中，在時刻t0以前，電動機70是停止在初期位置之狀態，第9圖的電動機驅動器13是生成勵磁電流AB’。將此時的情況表示於第8(a)圖。藉由流在線圈74a的勵磁電流A，使得N極發生於定子73a的轉子71側，而藉由流在線圈74b’的勵磁電流B’，使得S極發生在定子73b的轉子71側。在該狀態下，在定子73a(N極)與上部轉子71a的齒51a(S極)相對的位置，藉由前者的引力，轉子71是穩定地停止。
假設在停止狀態下將勵磁電流AB’作成斷開，則不會有此引力，藉由連接於電動機70的負荷(例如第6圖的搬運台32)，使得電動機70旋轉之虞，因此在停止狀態也必須繼續流著勵磁電流AB’。
在第11(a)圖中，在時刻t0，控制器11為把起動信號21設定成高，又在時刻t1設定成低。同步於此起動信號21的上昇，指令脈衝發生器121是將指令脈衝信號22設定成低，而在時刻t2，將指令脈衝信號22設定成高，因應於此第1指令脈衝X1，電動機驅動器13是停止勵磁電流AB’。又，停止勵磁電流AB’而在經過所定時間的時刻t3，電動機驅動器13是開始生成勵磁電流AB。在定子73a與第8(a)圖相同而於轉子71側發生N極，惟藉由流動於線圈74b的勵磁電流B，定子73b的轉子71側是轉換成N極。於是，藉由定子73b(N極)與齒62a(S 極)之引力，及定子73b(N極)與齒62b(N極)之斥力，轉子71是朝著順時鐘方向(箭號F的方向)開始旋轉。又，到達至表示於第8(b)圖的定子73b與齒62a相對的位置。將自此第11(a)圖的時刻t2的指令脈衝信號22的上昇一直到下一時刻t4的指令脈衝信號22的上昇為止的電動機70的動作稱為「起動」。
又，指令脈衝發生器121是將指令脈衝信號22設定成低，而在自時刻t2經過起動期間T1的時刻t4將指令脈衝信號22設定成高。因應於此第2指令脈衝X2，電動機驅動器13是停止勵磁電流AB。又，停止勵磁電流AB，而在經過所定時間的時刻t5，電動機驅動器13是開始生成勵磁電流A’B。藉由流在線圈74a’的勵磁電流A’，定子73a的轉子71側是轉換成S極，惟在定子73b，與第8(b)圖相同而於轉子71側發生N極。於是，藉由定子73a(S極)與齒51a(S極)之斥力，及定子73a(S極)與齒65b(N極)之引力，轉子71是朝著順時鐘方向旋轉。又，到達至表示於第8(c)圖的定子73a與齒65b相對的位置。
上述起動期間T1是設定成如下。第11(b)圖是時刻t5附近的電動機70的位移的擴大圖。如同圖的曲線g2所示地，在時刻t5之前，轉子71是一旦到達至定子73b與齒62a相對的位置p，惟通過位置p而產生一直到目標位置側為止的過衝。之後，拉回到位置p，惟這一次，通過位置p而產生一直到初期位置側的下衝。又，在再朝位 置p的途中的時刻t5(位置q)開始生成勵磁電流A’B。如此地，在自下衝的位置q朝著位置p的順時鐘方向的旋轉途中，進行依上述的勵磁電流A’B相同方向的旋轉動作之故，因而電動機70是被加速。藉此，電動機70是從起動移行至加速。
在結束起動時的時間使得電動機70被加速的方式，因應於電動機70從初期位置一直到達至上述位置q為止的時間，起動期間T1是藉由實驗等被事先設定。一直到達至位置q為止的時間，是藉由於安裝於電動機70的負荷(這時候，元件供應裝置30的搬運台32)有所不同之故，因而對每一負荷必須設定起動期間T1。
將從第11(a)圖的起動期間T1結束的時刻t4的指令脈衝信號22的上昇，一直到下一次時刻t6的指令脈衝信號22的上昇為止的電動機70的動作稱為「加速」。若加速電動機70，則可縮短達到目標位置為止的時間。
又，指令脈衝發生器121是將指令脈衝信號22設定成低，而在自時刻t4經過加速期間T2的時刻t6將指令脈衝信號22設定成高。因應於此第3指令脈衝X3，電動機驅動器13是停止勵磁電流A’B。又，停止勵磁電流A’B，而在經過所定時間的時刻t7，電動機驅動器13是開始生成勵磁電流A’B’。在定子73a，與第8(c)圖相同而於轉子71側發生S極，惟藉由流在線圈74b’的勵磁電流B’，定子73b的轉子71側是轉換成S極。於是，藉由定子73b(S極)與齒62a(S極)之斥力，及定子73b(S極 )與齒61b(N極)之引力，轉子71是朝著順時鐘方向旋轉。又，到達至表示於第8(d)圖的定子73b與齒61b相對的位置。
上述加速期間T2是設定成如下。第11(c)圖是時刻t7附近的電動機70的位移的擴大圖。如同圖的曲線g3所示地，在時刻t7之前，轉子71是一旦到達至定子73a與齒65a相對的位置r，惟通過位置r而產生一直到目標位置側為止的過衝。之後，在被拉回到位置r的途中t7(位置s)開始生成勵磁電流A’B’。如此地，在自過衝的位置朝著位置r的反時鐘方向的旋轉途中，進行依上述的勵磁電流A’B’的順時鐘方向的旋轉動作之故，旋轉速度被抑制而電動機70是被減速。
在這種時間使得電動機70被驅動的方式，因應於電動機70一直到達至上述位置s為止的時間，加速期間T2是藉由實驗等被事先設定。一直到達至位置s為止的時間，是藉由於安裝於電動機70的負荷(這時候，元件供應裝置30的搬運台32)有所不同之故，因而對每一負荷必須設定加速期間T2。將從第11(a)圖的時刻t6的指令脈衝信號22的上昇，一直到下一次時刻t8的指令脈衝信號22的上昇為止的電動機70的動作稱為「減速」。若一旦減速加速之電動機70，則可減小下述的目標的衰減振動的振幅。
又，指令脈衝發生器121是將指令脈衝信號22設定成低，而在自時刻t6經過減速期間T3的時刻t8將指令脈 衝信號22設定成高。因應於此第4指令脈衝X4，電動機驅動器13是停止勵磁電流A’B’。又，停止勵磁電流A’B’，而在經過所定時間的時刻t9，電動機驅動器13是開始生成勵磁電流AB’。藉由流在線圈74a的勵磁電流A，定子73a的轉子71側是轉換成N極。惟在定子73b，與第8(d)圖相同而於轉子71側發生S極，於是，藉由定子73a(N極)與齒65b(N極)之斥力，及定子73a(N極)與齒65a(S極)之引力，轉子71是朝著順時鐘方向旋轉。又，到達至表示於第8(e)圖的定子73a與齒65a相對的位置的目標位置。
如以第11(a)圖的虛線曲線g0所示地，在目標位置不會振動地停止較理想，惟實際上如實線曲線g1所示地一面重複過衝與下衝，一面經衰減振動而在目標位置停止。
又，在第8圖中表示以兩個定子73a、73b進行旋轉轉子71的例子，惟作成分別再設置捲繞被連接於端子A、A’與共通端子COM_A，或端子B、B’與共通端子COM_B之間的線圈的定子的二相步進電動機70也可以。以多的定子進行驅動轉子，就可穩定地旋轉更大的負荷。
第12圖是匯集勵磁電流與電動機70的動作之關係的圖式。如此地，從第8(a)圖的停止狀態，經起動、加速、減速，而利用在第8(e)圖停止的1周期的動作，電動機70是旋轉1個分量。利用此旋轉，可將表示於第6圖的元件供應裝置30的搬運台32予以間歇旋轉一次。
在元件供應裝置30，被要求間歇旋轉的定位為正確。若定位不正確，例如工件收納孔33為從第1檢查部38偏離之位置進行第1檢查之虞，這時候，有無法正確地進行第1檢查的可能性。如第11(a)圖的實線曲線g1所示地，電動機70是在衰減振動之後到達至目標位置之故，因而在到達至目標位置使得電動機70完全地停止的時刻t11才開始檢查或排出等的處理較佳。
另一方面，欲提昇元件供應裝置30的檢查等的處理推送量，也被要求高速地間歇旋轉搬運台32。在時刻t9使得第4指令脈衝信號X4上昇之後，若一直到時刻t10為止，衰減振動的振幅確實地收歛在容許範圍Z(例如，第1檢查正確地進行的位置)內，則不是時刻t11而在時刻t10就可開始處理，而可提昇元件供應裝置30的處理推送量。
然而，在表示於第9圖的習知的驅動機構34中，在衰減振動收歛在容許範圍Z為止的時間上存在著大的參差不齊。第13圖是表示觀測習知的驅動機構34的電動機70的位移的結果的圖式。第13圖是表示圖示指令脈衝信號22的電壓波形與電動機70的位移的位置波形，分別表示觀測5次電動機70的位移的結果。第13圖的橫軸是時間，指令脈衝信號22的波形的縱軸是電壓，電動機70的位移波形No.1~No.5的縱軸是位置，作為測定器的顯示功能 上的特徵，電動機70的位移波形No.1~No.5的波形是在縱軸方向的上方一旦甩開，之後從下方再出現，惟實際上，電動機70是從初期位置朝著目標位置旋轉。
時刻t2以前是電動機70停止在初期位置。在時刻t2當指令脈衝信號22上昇，則電動機70是起動，經加速及減速，在時刻t8當指令脈衝信號22上昇之後在目標位置附近衰減振動，不久停止在目標位置。由第13圖可知，No.1的情形，為一直到電動機70停止為止的時間較短，惟No.5的情形，為一直到電動機70停止為止的時間較久，當參差不齊存在於衰減振動，則衰減振動的振幅一直到收歛在表示於第11(a)圖的目標位置的容許範圍Z內為止的最久的情形放在心上，旋轉驅動搬運台32之後，不得不開始元件供應裝置30的檢查或排出的處理。
如此地，在傳統的驅動機構34中，因目標位置的衰減振動有大的參差不齊，而有無法提昇元件供應裝置30的處理推送量的缺點問題。
本發明是鑑於上述缺點問題點而創作者，其目的是在於提供一種可大幅度地抑制步進電動機停止之際的衰減振動的參差不齊的勵磁電流轉換方法及勵磁電流轉換裝置。
依照本發明的一形態，提供一種步進電動機的勵磁電流轉換方法，是藉由以決定流在複數線圈的勵磁電流的順序進行轉換，反覆由停止經由旋轉而至再度停止的間歇旋轉的步進電動機的勵磁電流轉換方法，其特徵為具備：在步進電動機停止時，檢測出流在上述複數的線圈中至少一 個線圈的上述勵磁電流上昇的定時或下降的定時，生成同步於上述定時的變化定時信號的步驟；及生成同步於上述變化定時信號的第1指令脈衝之後，以所定的時間間隔間歇地生成第2指令脈衝的步驟；及為了抑制步進電動機停止於目標位置之際的衰減振動的參差不齊，同步於上述第1及第2指令脈衝，以決定流在上述複數線圈的上述勵磁電流的順序進行轉換，藉此，上述第1或第2指令脈衝生成之後，到下一上述第2指令脈衝生成為止之期間，以流在上述複數線圈中的至少一個線圈的上述勵磁電流的總量、與在之前流在上述至少一個線圈的上述勵磁電流的總量彼此為相同的方式，設定將勵磁電流流在上述複數線圈的定時的步驟。
又，依照本發明的一形態，提供一種步進電動機的勵磁電流轉換裝置，是藉由以決定流在複數線圈的勵磁電流的順序進行轉換，反覆由停止經由旋轉而至再度停止的間歇旋轉的步進電動機的勵磁電流轉換裝置，其特徵為具備：在步進電動機停止時，檢測出流在上述複數的線圈中至少一個線圈的上述勵磁電流上昇的定時或下降的定時，生成同步於上述定時的變化定時信號的同步電路；及生成同步於上述變化定時信號的第1指令脈衝之後，以所定的時間間隔間歇地生成第2指令脈衝的指令脈衝發生器；及為了抑制步進電動機停止於目標位置之際的衰減振動的參差不齊，同步於上述第1及第2指令脈衝，以決定流在上述複數線圈的上述勵磁電流的順序進行轉換，藉此，上述第 1或第2指令脈衝生成之後，到下一上述第2指令脈衝生成為止之期間，以流在上述複數線圈中的至少一個線圈的上述勵磁電流的總量、與在之前流在上述至少一個線圈的上述勵磁電流的總量彼此為相同的方式，設定將勵磁電流流在上述複數線圈的定時的電動機驅動器。
依照本發明，可大幅度地抑制停止步進電動機之際的衰減振動的參差不齊。
首先，說明在一直到電動機70的衰減振動為止的時間產生參差不齊的理由。第14圖是表示第9圖的驅動機構34的勵磁電流，起動信號21及指令脈衝信號22之關係的時序圖，橫軸是時間，縱軸是針對於勵磁電流AB’，AB是電流，而針對於其他是電壓。
在時刻t10，第9圖的控制器11是將起動信號21設定成低。同步於此，指令脈衝發生器121是生成指令脈衝信號22中的最初指令脈衝X1。此指令脈衝X1是同步於起動信號21而成為低，又在時刻t12成為高。
起動信號21是與勵磁電流AB’非同步之故，因而在習知的勵磁電流轉換方法中，與勵磁電流AB’非同步生成指令脈衝。
第14(a)圖是表示在指令脈衝發生器121將指令脈衝信號22設定成高的時刻t12未流著勵磁電流AB’的例子。這時候，第9圖的電動機驅動器13，是從無法生成勵磁 電流AB’的時刻t11經過所定時間T0之時刻t13才開始生成勵磁電流AB。
一方面，第14(b)圖是表示在指令脈衝發生器121將指令脈衝信號22設定成高的時刻t12流著勵磁電流AB’的例子。這時候，電動機驅動器13，是從無法生成勵磁電流AB’的時刻t15經過所定時間T0之時刻t16才開始生成勵磁電流AB。
在與勵磁電流AB’非同步使得指令脈衝信號22上昇，而其上昇時間是完全未被控制之故，因而也有以第14(a)圖的時間使得勵磁電流切換的情形，或是以同圖(b)的時間進行切換的情形。比較第14(a)圖與第14(b)圖，則起動期間T1內的勵磁電流AB的總量(以時間積分勵磁電流AB的量)不相同，更具體來說，第14(b)圖的一方，指令脈衝信號22成為高之後，一直到開始生成勵磁電流AB為止的時間較久之故，因而起動期間T1內的勵磁電流AB的總量變少。
假設以第14(a)圖的情形放在心上，欲決定起動期間T1，加速期間T2，減速期間T3，則在第14(a)圖的情形，是可再現第11(a)圖至第11(c)圖的軌跡。然而，第14(b)圖的情形，勵磁電流AB的生成開始時刻比第14(a)圖還要慢之故，因而一直到第11(b)圖的時刻t5為止所流動的勵磁電流AB的總量，是變成比第14(a)圖的情形還要少。結果，在表示時刻t5的電動機70的位移的曲線g2〔第11(b)圖〕上的位置是與第14 (a)圖的情形不一致。在此情形下，在時刻t5因電動機驅動器13也將勵磁電流從AB(起動)切換至A’B(加速)，因此表示時刻t7的電動機70的位移的曲線g3〔第11(c)圖〕上的位置也與第14(a)圖的情形不一致。在此情形下，在時刻t7當電動機驅動器13將勵磁電流從A’B(加速)切換至A’B’(減速)，則第14(b)圖的情形，是成為與第11(a)圖的實線曲線g1不相同。結果，目標位置的衰減振動成為與表示於第11(a)圖者不相同。
如此地，用以使得勵磁電流AB’與指令脈衝信號22成為非同步，在起動期間T1內的勵磁電流AB的總量產生參差不齊。同樣地，在加速期間T2內的勵磁電流A’B或減速期間T3內的勵磁電流A’B’的總量也產生參差不齊。如第13圖所示地，在此些各期間的勵磁電流的總量的參差不齊，為電動機70的衰減振動參差不齊的原因。
以下，針對於本發明的電動機70的勵磁電流轉換方法及勵磁電流轉換裝置的實施形態，一面參照圖式一面具體地說明。
第1圖是表示元件供應裝置30的驅動機構34的概略構成的一例的方塊圖。第1圖的驅動機構34是具備本發明的一實施形態的電動機70的勵磁電流轉換裝置100，及以電動機70所構成的電動機單元14。在第1圖中，在與第9圖共通的構成部分賦與相同的符號，在以下以不同處為中心加以說明。
第1圖的勵磁電流轉換裝置100是具備：控制器11，及指令脈衝發生器12，及電動機驅動器13，及電動機單元14，及同步電路15。
與第9圖相比較，第1圖的驅動機構34是又具備同步電路15，且指令脈衝發生器12的動作是與第9圖的指令脈衝發生器121的動作不相同。其他的構成與動作是與第9圖同樣之故，因而省略說明。
首先，針對於同步電路15加以說明。同步電路15是藉由檢測出被供應於表示於第8(a)圖的線圈74a的一端的驅動信號231的電壓上昇，檢測出流在線圈74a的勵磁電流A的上昇，而生成上昇檢測信號24，更具體來說，同步電路15是當勵磁電流A上昇。則將上昇檢測信號24設定成低，當勵磁電流A上昇，則將上昇檢測信號24設定成高。又，同步電路15是也具備將驅動信號231的電壓(電壓振幅為例如100V)變換成因應於指令脈衝發生器12的電源電壓(例如5V)的電壓振幅的上昇檢測信號24的位準變換的角色。
第2圖是表示同步電路15的內部構成的一例的電路圖。第2圖的同步電路15是具備光電耦合器151。光電耦合器151是具備：陽極被連接於電源端子V1(例如與驅動信號231的電壓相同的100V)，而陰極被連接於驅動信號231的發光二極體152，及集極被連接於電源端子V2(例如與指令脈衝發生器12的電源電壓相同的5V)，而從射極有上昇檢測信號24被輸出的光電電晶體153。發光 二極體152與光電電晶體153是互相地被電性絕緣，可抑制漏流。
當驅動信號231被設定成高時，則使得發光二極體152的陽極與陰極的電位差變沒有之故，因而發光二極體152是不會發光。因此，光電電晶體153是未導通，而射極的上昇檢測信號24是成為低。一方面，當驅動信號231被設定在低，則使得發光二極體152進行發光。所以，光電電晶體153成為導通，而射極的上昇檢測信號24成為高。如在第10圖所述地，驅動信號231與電源電壓Vcc同步，亦即與成為高同步，流著勵磁電流A之故，因而同步電路15是每當檢測出驅動信號231的上昇，亦即勵磁電流A的上昇，將上昇檢測信號24設定成低。
如此地，以表示於第2圖的簡易的同步電路15，來檢測出勵磁電流A的上昇，而可生成指令脈衝X1。又，第2圖是例示，而同步電路15的具體性電路構成並不被限定於此。
第3圖是表示指令脈衝發生器12的處理動作的一例子的流程圖。以下，使用第3圖來說明指令脈衝發生器12的處理動作。
指令脈衝發生器12是起動信號21成為低(步驟S1)，且當以同步電路15所生成的上昇檢測信號24下降(步驟S2)，則將指令脈衝信號22設定成低(步驟S3)。之後，待機所定時間(步驟S4)。待機後，當上昇檢測信號24下降(步驟S5)，則指令脈衝發生器12是將指令 脈衝信號22設定成為高。上昇檢測信號24的下降是同步於勵磁電流A的上昇之故，因而如上地指令脈衝發生器12是作為同步於勵磁電流A的第1指令脈衝可生成含有指令脈衝X1的指令脈衝信號22。
又，依第12圖，流著勵磁電流A為停止及起動的期間，惟在停止狀態下使得起動信號21設定成低之故，因而同步於勵磁電流A生成著指起動的第1個指令脈衝X1。
之後，指令脈衝發生器12是不必參照上昇檢測信號24，如第11(b)、(c)圖所示地被驅動方式，因應於事先所設定的起動期間T1，加速期間T2、減速期間T3，將指令脈衝X2、X3、X4生成作為第2指令脈衝(步驟S7)。為了計測此些各期間T1~T3，例如在指令脈衝發生器12內設置定時器(未圖示)，或是計數被輸入於指令脈衝發生器12的時鐘脈衝信號(未圖示)進行計測也可以。
此種指令脈衝發生器12是以硬體予以實現，或是以軟體予以實現也可以。
第4圖是表示第1圖的驅動機構34的勵磁電流，起動信號21，上昇檢測信號24及指令脈衝信號22的關係的時序圖。橫軸是時間，縱軸是針對於上昇檢測信號24為電壓，其他是與第14圖同樣。
首先，在時刻t30第1圖的控制器11是將起動信號21設定成低。其次，在時刻t31使得勵磁電流A上昇之故，因而同步電路15是將上昇檢測信號24設定成低(第3 圖的步驟S3)。藉此，指令脈衝發生器12是在時刻t31將指令脈衝信號22設定成低。之後，當經過待機時間(步驟S4)之後，在時刻t32，使得勵磁電流A上昇之故，因而同步電路15是將上昇檢測信號24設定成低。藉此，指令脈衝發生器12是在時刻t32將指令脈衝信號22設定成高(步驟S6)。
之後，在第4圖的時刻t33的勵磁電流A是下降。在時刻t32，使得指令脈衝信號22上昇之故，因而時刻t33之後，電動機驅動器13是未生成勵磁電流AB’。如此地，電動機驅動器13是開始勵磁電流AB’的生成之後，當指令脈衝信號22上昇，則停止勵磁電流AB’的生成。
之後，由時刻t33經過所定時間T0之時刻t34之後，電動機驅動器13是開始生成勵磁電流AB。如此地，在第1圖的驅動機構34中，由指令脈衝信號22經常地上昇的時刻t32，一直到勵磁電流AB被生成的時刻t34為止的時間差未變動。藉此，利用第3圖的處理，藉由指令脈衝發生器12為將指令脈衝信號22的指令脈衝X1的上昇時刻同步於勵磁電流A的上昇時刻所得到的效果。
在此，比較依習知的驅動機構34的第14圖，及依本實施形態的驅動機構34的第4圖。在第14(a)圖中，在時刻t13開始勵磁電流AB的生成，惟在第14(b)圖中，在比時刻t13還要慢的時刻t16才開始勵磁電流AB的生成。如此地，於勵磁電流AB的開始生成時間存在著參差不齊，結果，流在起動期間T1內的勵磁電流AB的總 量上產生參差不齊。此為如上所述地勵磁電流A與指令脈衝信號22未同步成為原因。
對此，第4圖中，同步於勵磁電流A的上昇而使得指令脈衝信號22上昇之故，因而勵磁電流AB被生成，經常為時刻t34。亦即，流在起動期間T1內的勵磁電流AB的總量是經常使成為一定。
因此，在表示於第11(b)圖的時刻t5中，電動機70達到至位置q，在該時刻電動機驅動器13是可將勵磁電流從AB(起動)確實地切換成A’B(加速)。所以，在從時刻t5經過加速時間T2之後的時刻t7的電動機70的位置也不會參差不齊，而在表示於第11(c)圖的時刻t7中，電動機70到達至位置s，而在此時刻，電動機驅動器13是可將勵磁電流A’B(加速)確實地切換成A’B’(減速)。同樣地，以電動機70在一定的位置的時刻，電動機驅動器13是可將勵磁電流從A’B’(減速)切換成AB’(停止)。結果，以在第11(a)圖表示作為電動機的位移的軌跡，電動機70是成為從初期位置移動至目標位置，而在時刻t9以後的衰減振動成為不會產生參差不齊。
第5圖是表示觀測第1圖的驅動機構34的電動機70的位移的結果的圖式。省略了與第13圖共通的說明。如第5圖所示地，No.1~No.5都是作成大約同一的衰減振動，與第13圖比較，衰減振動的參差不齊大幅度地被抑制。
作為結果，以第1圖的驅動機構34間歇旋轉第6圖的元件供應裝置30的搬運台32時，以一定時間內，可將衰減振動的振幅確實地抑制表示於第11(a)圖的目標位置的容許範圍Z內，而可將元件供應裝置30的檢查或排出等的開始處理提早至第11(a)圖的時刻t10。因此，可高速化搬運台32的轉速，而可提昇元件供應裝置30的處理推送量。藉由以表示於本實施形態的驅動機構34來驅動電動機70，成為例如以數10ms的周期(起動信號21為下降周期)可間歇旋轉搬運台32。
如此地，在本實施形態中，在驅動機構34內設置同步電路15，同步於勵磁電流A的上昇而生成指令脈衝信號22，以指令脈衝信號22的上昇作為起點來設定起動期間T1之故，因而可將在起動期間T1內一直到開始勵磁電流AB的生成為止的間隔經常地作成一定。所以，起動、加速及減速的各期間內的勵磁電流的總量分別成為一定，而可大幅地可抑制電動機70停止之際的衰減振動的參差不齊。作為結果，可提昇以電動機70被間歇旋轉的元件供應裝置30的處理推送量。
在上述的實施形態中，同步電路15是檢測出勵磁電流A的上昇，惟檢測出勵磁電流A的下降而生成下降檢測信號，同步於此下降檢測信號，指令脈衝發生器12為生成指令脈衝信號22也可以。這時候，同步電路15或指令脈衝發生器12的基本性動作也同樣。亦即，同步電路15是檢測出勵磁電流A的上昇或下降的變化時刻，與此 同步地生成上昇檢測信號或下降檢測信號的變化同步檢測信號。
又，在上述的實施形態中，以電動機70的線圈為2相，勵磁電流的種類是4個例子加以說明，惟一般，線圈為N相時，指令脈衝發生器12是生成2N的整數倍個的指令脈衝，以勵磁電流的種類作成2N的整數倍，就可提昇電動機停止時的定位精度。例如，電動機的線圈為3相(在端子AA’間，端子BB’間，及端子CC’間設有線圈)，則指令脈衝發生器12是生成6的整數倍個的指令脈衝，勵磁電流的種類是作成6的整數倍。同樣地，電動機的線圈為5相，則指令脈衝發生器12是生成10的整數倍個的指令脈衝，勵磁電流的種類是作成10的整數倍。此種情形，也藉由將第1個指令脈衝X1，同步於勵磁電流的變化時刻，可大幅地抑制衰減振動的參差不齊。
在此，指令脈衝發生器12是將第2個以後的指令脈衝同步於勵磁電流的變化時刻而生成第1指令脈衝也可以。這時候，使之同步的指令脈衝以後的勵磁電流的總量不會參差不齊，而與上述的實施形態同樣地，可減輕衰減振動的參差不齊。又，指令脈衝發生器12是將複數的指令脈衝同步於勵磁電流的變化時刻而生成第1指令脈衝也可以。
又，在上述的本實施形態中，線圈為2相時，對應於4種類的勵磁電流，從停止經由起動、加速、減速來停止電動機70，惟電動機70的驅動方式並不一定限定於此。 例如從停止經由起動，等速移動，等速移動使之停止也可以。又，線圈為3相，而以6種類的勵磁電流來驅動電動機時，則對應於6種類勵磁電流，從停止經起動第1加速，第2加速，第1減速，第2減速而使之停止也可以或是從停止經起動，等速移動，等速移動，等速移動，等速移動，使之停止也可以。
又，第1圖的同步電路15的作用，如上所述地，為檢測出勵磁電流的變化時刻及位準轉換，與電動機驅動器13或電動機單元14的內部構成無關之故，因而在不相同的種類的電動機驅動器13或電動機單元14可連接第1圖的同步電路15。
在上述的實施形態中，為了間歇旋轉元件供應裝置30的搬運台32，說明了使用電動機70，惟電動機70的用途是並不被限定於此。
依據上述的記載，若為熟習該技術者，可想到本發明的追加效果或各種變形，惟本發明的形態，是並不被限定於上述各個實施形態者，在不超越規定在申請專利範圍的內容及由其均等物所導出的本發明的概念性思想與趣旨的範圍可進行各種追加，變更及局部性刪除。
12‧‧‧指令脈衝發生器
13‧‧‧電動機驅動器
15‧‧‧同步電路
21‧‧‧起動信號
22‧‧‧指令脈衝信號
24‧‧‧上昇檢測信號
70‧‧‧步進電動機
74a~74b’‧‧‧線圈
100‧‧‧勵磁電流轉換裝置
第1圖是表示元件供應裝置30的驅動機構34的概略構成的一例子的方塊圖。
第2圖是表示同步電路15的內部構成的一例子的電 路圖。
第3圖是表示指令脈衝發生器12的處理動作的一例子的流程圖。
第4圖是表示第1圖的驅動機構34的勵磁電流，起動信號21，上昇檢測信號24及指令脈衝信號22的關係的時序圖。
第5圖是表示觀測第1圖的驅動機構34的步進電動機70的位移的觀測的結果的圖式。
第6圖是表示元件供應裝置30的一例子的俯視圖。
第7圖是表示2相步進電動機70的一例子的立體圖。
第8圖是表示2相步進電動機70的一例子的俯視圖。
第9圖是表示內設圖示於第7圖及第8圖的2相步進電動機70的習知驅動機構34的概略構成的一例子的方塊圖。
第10圖是表示電動機驅動器13及電動機單元14的內部構成的一例子的方塊圖。
第11圖是表示步進電動機70的動作的一例子的時序圖。
第12圖是滙集勵磁電流與步進電動機70的動作的關係的綜合圖。
第13圖是表示觀測在習知的驅動機構34與步進電動機70的位移的結果的圖式。
第14圖是表示第9圖的驅動機構34的勵磁電流，起動信號21及指令脈衝信號22的關係的時序圖。
11‧‧‧控制器
12‧‧‧指令脈衝發生器
13‧‧‧電動機驅動器
14‧‧‧電動機單元
15‧‧‧同步電路
21‧‧‧起動信號
22‧‧‧指令脈衝信號
24‧‧‧上昇檢測信號
34‧‧‧驅動機構
231‧‧‧驅動信號
100‧‧‧勵磁電流轉換裝置
A‧‧‧端子
A’‧‧‧端子
B‧‧‧端子
B’‧‧‧端子
COM_A‧‧‧共通端子
COM_B‧‧‧共通端子

Claims (14)

  1. 一種步進電動機的勵磁電流轉換方法，是藉由以決定流在複數線圈的勵磁電流的順序進行轉換，反覆由停止經由旋轉而至再度停止的間歇旋轉的步進電動機的勵磁電流轉換方法，其特徵為具備：在步進電動機停止時，檢測出流在上述複數的線圈中至少一個線圈的上述勵磁電流上昇的定時或下降的定時，生成同步於上述定時的變化定時信號的步驟；及生成同步於上述變化定時信號的第1指令脈衝之後，以所定的時間間隔間歇地生成第2指令脈衝的步驟；及為了抑制步進電動機停止於目標位置之際的衰減振動的參差不齊，同步於上述第1及第2指令脈衝，以決定流在上述複數線圈的上述勵磁電流的順序進行轉換，藉此，上述第1或第2指令脈衝生成之後，到下一上述第2指令脈衝生成為止之期間，以流在上述複數線圈中的至少一個線圈的上述勵磁電流的總量、與在之前流在上述至少一個線圈的上述勵磁電流的總量彼此為相同的方式，設定將勵磁電流流在上述複數線圈的定時的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的勵磁電流轉換方法，其中，生成上述第1及第2指令脈衝的步驟，是以在上述第1指令脈衝的生成結束的定時、及之後上述勵磁電流開始流在上述至少一個線圈的定時之間的時間差不會變動的方式，設定上述第1指令脈衝的生成定時。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的勵磁電流轉換方法，其中，在生成上述第1及第2指令脈衝的步驟中所生成的上述第1及第2指令脈衝的總數係使停止狀態的上述步進電動機旋轉而在再度形成為停止狀態的1周期之期間為2Nn個(N是上述步進電動機的相數，n是正的整數)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的勵磁電流轉換方法，其中，上述步進電動機的相數N是2。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的勵磁電流轉換方法，其中，上述第1指令脈衝是同步於指示上述步進電動機的開始起動的起動信號剛被輸入之後所定邊緣出現於上述勵磁電流的定時、及從該定時經過所定期間之後所定邊緣出現於上述勵磁電流的定時所生成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的勵磁電流轉換方法，其中，上述間歇地生成的各個第2指令脈衝，是同步於就在其前的上述第1或第2指令脈衝的生成結束的定時、及從該定時經過所定期間之後的定時所生成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的勵磁電流轉換方法，其中，生成上述變化定時信號的步驟，是檢測出被供應於上述至少一個線圈的一端的電壓有變化的定時，生成與上述 電壓不相同的電壓位準的上述變化定時信號。
  8. 一種步進電動機的勵磁電流轉換裝置，是藉由以決定流在複數線圈的勵磁電流的順序進行轉換，反覆由停止經由旋轉而至再度停止的間歇旋轉的步進電動機的勵磁電流轉換裝置，其特徵為具備：在步進電動機停止時，檢測出流在上述複數的線圈中至少一個線圈的上述勵磁電流上昇的定時或下降的定時，生成同步於上述定時的變化定時信號的同步電路；及生成同步於上述變化定時信號的第1指令脈衝之後，以所定的時間間隔間歇地生成第2指令脈衝的指令脈衝發生器；及為了抑制步進電動機停止於目標位置之際的衰減振動的參差不齊，同步於上述第1及第2指令脈衝，以決定流在上述複數線圈的上述勵磁電流的順序進行轉換，藉此，上述第1或第2指令脈衝生成之後，到下一上述第2指令脈衝生成為止之期間，以流在上述複數線圈中的至少一個線圈的上述勵磁電流的總量、與在之前流在上述至少一個線圈的上述勵磁電流的總量彼此為相同的方式，設定將勵磁電流流在上述複數線圈的定時的電動機驅動器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的勵磁電流轉換裝置，其中，上述指令脈衝發生器，是在上述第1指令脈衝的生成結束的定時、及之後上述勵磁電流開始流在上述至少一個線圈的定時之間的時間差不會變動的方式，設定上述第1 指令脈衝的生成定時。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的勵磁電流轉換裝置，其中，在上述指令脈衝發生器所生成的上述第1及第2指令脈衝的總數係使停止狀態的上述步進電動機旋轉而在再度形成為停止狀態的1周期之期間為2Nn個(N是上述步進電動機的相數，n是正的整數)。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的勵磁電流轉換裝置，其中，上述步進電動機的相數N是2。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的勵磁電流轉換裝置，其中，上述指令脈衝發生器是同步於指示上述步進電動機的開始起動的起動信號剛被輸入之後所定邊緣出現於上述勵磁電流的定時、及從該定時經過所定期間之後所定邊緣出現於上述勵磁電流的定時而生成上述第1指令脈衝。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的勵磁電流轉換裝置，其中，上述指令脈衝發生器是各個為同步於就在其前的上述第1或第2指令脈衝的生成結束的定時、及從該定時經過所定期間之後的定時而間歇地生成上述第2指令脈衝。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的勵磁電流轉換裝置，其中，上述同步電路是檢測出被供應於上述至少一個線圈的 一端的電壓有變化的定時，生成與上述電壓不相同的電壓位準的上述變化定時信號。
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