(57)【要約】【課題】電力吸収回路を電源線に接続することにより、回生電力又は発電電力を吸収してステッピングモータの破壊と誤動作を防止できるステッピングモータ駆動装置、直線作動機、及び減速機を提供する。【解決手段】ステッピングモータ駆動装置１は、２本の電源線１ａ、１ｂを介して相互に接続される制御回路２、出力回路３、電力吸収回路４により構成され、電源線１ａは直流電源５の正電極に、電源線１ｂは直流電源５の負電極にそれぞれ接続され、必要な電力を供給される。電力吸収回路４は出力回路３等により発生した定格電圧Ｖａより高い異常電圧による電力（電圧）を吸収して制御回路２、出力回路３、直流電源５に印加される電圧がこれらの回路での破壊電圧（耐圧）を越えないように動作する。【選択図】　　　　図１
2004112875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータのコイルに流すべきコイル電流を出力する出力回路と、該出力回路の動作を制御するための制御信号を発生する制御回路とを備えたステッピングモータ駆動装置において、
前記出力回路及び制御回路は２本の電源線の間に並列接続され、ツェナーダイオード及び抵抗を直列接続した電力吸収回路が前記２本の電源線の間に接続されていることを特徴とするステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】
前記ツェナーダイオードの逆方向耐圧が前記２本の電源線の間に供給される電源電圧より大きいことを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源として備えたことを特徴とする直線作動機。
【請求項４】
請求項１又は２記載のステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源として備えたことを特徴とする減速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッピングモータを駆動するためのステッピングモータ駆動装置、ステッピングモータを動力源とする直線作動機及び減速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来のステッピングモータ駆動装置の概略ブロック図である。１はステッピングモータ駆動装置（以下駆動装置）であり、２本の電源線１ａ、１ｂを介して相互に接続されている制御回路２、出力回路３により構成される。駆動装置１は電源線１ａ、１ｂを介して直流電源５に接続され、電源線１ａは直流電源５の正電極に接続され、電源線１ｂは直流電源５の負電極に接続され、必要な電力を供給される。直流電源５は例えば交流を整流して得られる直流、又は電池、充電池等により構成される。直流電源５は負荷としての制御回路２、出力回路３の回路特性、ステッピングモータ（以下モータ）の特性等に適合した定格電圧Ｖａを供給するように電源電圧を設定される。制御回路２は出力回路３の動作を制御するための制御信号Ｓｃを発生し、制御信号Ｓｃを出力回路３へ入力する。出力回路３は図示しないモータの複数のコイルに順々にコイル電流を流して励磁することにより発生させた回転磁界によりモータのロータを回転させる。
【０００３】
従来の駆動装置１を用いたモータ及びこのようなモータを動力源とする直線作動機（リニアアクチュエータ）、減速機等においては、昇降運転の場合における下降運転時、昇降運転の場合の下降運転における減速時、大きな慣性負荷の急減速時、外力によりモータを強制的に回転させる時において、回生電力又は発電電力が発生することにより直流電源５以外（つまり、駆動装置１自体）からの過剰な電力（過電圧）の供給がされ、駆動装置１（における制御回路２、出力回路３）及び直流電源５に対し定格電圧Ｖａ以上の電圧が印加されることになる。駆動装置１は、直流電源の定格電圧Ｖａ以上の電圧が印加されることから、場合によっては制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊することがあり、以下に示す従来例１乃至従来例３による対策が必要であった。
【０００４】
すなわち、従来の対策として、回生電力を低減するために運転パターンを変更して運転時の減速時間を遅くする（減速時の速度を遅くする）方法がある（従来例１）。また、駆動装置１における出力回路３の内部に放電回路を内蔵させるか、又は放電回路を内蔵した直流電源５を使用する方法がある（従来例２）。出力回路３の内部に内蔵された放電回路は、過電圧が発生すると、電圧を低減するためにトランジスタ（不図示）をオンし、抵抗に電流を流すことにより過剰な電力（エネルギー）を抵抗において消費し、電圧を定格電圧Ｖａ以内に維持する。さらに、駆動装置１に電圧を常時監視する機能を持たせ、過電圧が発生した場合には、モータをフリー状態にし、機械的な機構である保持ブレーキを使用して、モータ負荷を保持する保護機能を使用する方法がある（従来例３）。
【０００５】
なお、モータの駆動回路等においてツェナーダイオードを用いたものとして、幾つかの特許文献が知られている。しかし、これらはいずれもツェナーダイオードをモータのコイルに接続したものであり（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）、後述するようにツェナーダイオードを電源線間に接続する本発明とはツェナーダイオードの用い方、つまり発明の目的及び構成に基本的な相違がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２３０７９４号公報（第４頁左下欄、右下欄、図１）
【特許文献２】
特開平４−１０５５９７号公報（請求項１、請求項２他、図１他）
【特許文献３】
特開平６−３５１２９８号公報（第２頁他、図１０他）
【特許文献４】
特開平７−４６８９２号公報（第３頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例１乃至従来例３による対策においては、次のような問題があった。従来例１を適用した駆動装置１の場合においては、下降運転時には下降運転の速度を遅くし、下降運転における減速時には減速時間を長くし、大きな慣性負荷の急減速時には減速時間を長くする対応により、回生電力の影響は低減又は解消できるが、運転速度が遅くなることから、高速運転の要求に対応できないという問題があった。従来例２を適用した駆動装置１の場合においては、内蔵した放電回路により出力回路３、直流電源５を回生電力により発生する異常電圧から保護できるが、回路構成が複雑になり高価な装置が必要になるという問題があった。また、直流電源５への接続がされていない場合には放電回路内のトランジスタのオンオフ動作が正常に行えず、放電回路が正常に動作しないという問題があった。従来例３を適用した駆動装置１の場合においては、電圧を常時監視し、過電圧時にはモータをフリーにする制御回路と保持ブレーキを制御する為の制動回路及び制動機構が必要であり、装置が複雑且つ大型化し実用性に問題があった。
【０００８】
さらに、従来の駆動装置１を用いたモータ及びこのようなモータを動力源とする直線作動機（リニアアクチュエータ）、減速機等においては、例えば試運転の装置系の位置合わせ時等に電源を使用せずに装置系負荷側から手動で直線作動機、減速機等を介してモータに外力を加え、強制的にモータを回転させる必要が生じる場合がある。例えば、直流電源５からの電力の供給が無い状態において、モータが強制的に回転させられると、モータはロータが永久磁石により構成されていることから発電機として動作し、発電電力を駆動装置１へ供給することになる。つまり、直流電源５からの電力の供給が無い状態においても駆動装置１には不安定な電力の供給がされるから、誤動作し、さらに、過電圧となる場合には、駆動装置１が破壊するという問題があった。また、直流電源５からの電力の供給が無い状態においては従来例２による保護手段は機能しないことから、モータが強制的に回転させられると、過電圧により駆動装置１が電気的に破壊するという問題があった。つまり、外力を加えて強制的にモータを回転させると、駆動装置１が破壊することから負荷側から手動で外力を加えることが困難であり、直線作動機及び減速機の試運転に困難があるという問題があった。
【０００９】
駆動装置１がモータに一体的に実装搭載されている場合には、駆動装置１はモータのコイルと常時接続されているので、モータから分離して外部へ取り出しできないに状態になっている。このような駆動装置搭載型モータにおいても上述したような回生電力等による破壊問題が生じる。例えば、回生電力が発生した場合において、回生電力による影響を回避することができないので過電圧により駆動装置１又は直流電源５が電気的な破壊を生じ、又は誤動作を生じる虞がある。また、直流電源５が接続されていない場合において、外力によりロータが回転するとモータは発電電力を駆動装置１へ供給することになり、駆動装置１が電気的な破壊を生じ、又は誤動作を生じる虞がある。さらに、駆動装置１においては、安定な直流電源５から供給された電圧か、不安定な発電電圧かは検知できないことから、出力回路３が誤動作し、より大きなサージ電圧を発生して駆動装置１を破壊することがある。つまり、駆動装置搭載型モータにおいては、駆動装置１を一体化して搭載することが特長であることから、従来例１、従来例２のような保護手段は駆動装置１と共に搭載することが必要であり、部品点数の低減及び小型部品の採用による小型化、直流電源５の有無によらず動作すること等が要求され、その実現には困難が多いという問題があった。
【００１０】
駆動装置搭載型モータを動力源とする直線作動機、減速機等においても、駆動装置搭載型モータの場合と同様な問題が生じる。直線作動機の場合には、電源オフの状態で装置系の試運転時に直線作動機のロット先端部を引き出したり、押し込んだりして所定の位置に位置合わせすることが頻繁にあり、そのような動作をさせないと直線作動機を装置系に正確に設置すること等が困難になる。ロット先端部の速度が２００ｍｍ／秒で、駆動装置搭載型モータの定格回転数が１０００ｒｐｍ（回転／分）とした場合に、ロッド先端部を持ち、４００ｍｍ／秒の速度になる外力により、引出し、押し込みを行うと、駆動装置搭載型モータは簡単に高速回転し（ここでは２０００ｒｐｍ）、それに伴い発電電力が発生し、発電電力を駆動装置１へ供給することになり、駆動装置１が電気的な破壊を生じ、又は誤動作を生じる虞がある。つまり、駆動装置搭載型モータを動力源とする直線作動機においては、外力により駆動装置搭載型モータを高速に回転させることがあり、駆動装置搭載型モータにおける駆動装置１の破壊、又は誤動作をもたらし、直線作動機として使用できなくなるという問題があった。
【００１１】
また、減速機の場合にも、電源オフの状態で装置系の試運転時に出力軸をある所定の位置に位置合わせすることがあり、そのような動作をさせないと減速機を装置系へ設置することが困難になる。減速機の場合、出力軸を１回転させると駆動装置搭載型モータはＮ回転（減速比Ｎの場合）する。このような高速回転に伴い、発電電力が発生し、発電電力を駆動装置１へ供給することになり、駆動装置１が電気的な破壊を生じ、又は誤動作を生じる虞がある。つまり、駆動装置搭載型モータを動力源とする減速機において、外力により駆動装置搭載型モータを高速に回転させた場合、駆動装置搭載型モータにおける駆動装置１の破壊、又は誤動作をもたらし、減速機として使用できなくなるという問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは簡単な電力吸収回路を電源線に接続することにより、回生電力又は発電電力を吸収して、ステッピングモータ（ステッピングモータ駆動システム）の破壊と誤動作を防止できるステッピングモータ駆動装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ステッピングモータ（ステッピングモータ駆動システム）の破壊と誤動作を防止できるステッピングモータ駆動装置を備えたステッピングモータを動力源とする直線作動機、又は減速機とすることにより、ステッピングモータの破壊と誤動作による故障を防止できる直線作動機、又は減速機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るステッピングモータ駆動装置は、ステッピングモータのコイルに流すべきコイル電流を出力する出力回路と、該出力回路の動作を制御するための制御信号を発生する制御回路とを備えたステッピングモータ駆動装置において、前記出力回路及び制御回路は２本の電源線の間に並列接続され、ツェナーダイオード及び抵抗を直列接続した電力吸収回路が前記２本の電源線の間に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
第２発明に係るステッピングモータ駆動装置は、第１発明において、前記ツェナーダイオードの逆方向耐圧が前記２本の電源線の間に供給される電源電圧より大きいことを特徴とする。
【００１６】
第３発明に係る直線作動機は、第１発明又は第２発明のステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源として備えたことを特徴とする。
【００１７】
第４発明に係る減速機は、第１発明又は第２発明のステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源として備えたことを特徴とする。
【００１８】
第１発明においては、２本の電源線の間にツェナーダイオード及び抵抗を直列接続した電力吸収回路を備えることとしたので、回生電力又は発電電力によるステッピングモータ駆動装置及び直流電源の破壊を防止することが可能となる。
【００１９】
第２発明においては、ツェナーダイオードの逆方向耐圧を電源電圧より大きくしたので、ツェナーダイオード及び抵抗の直列回路が電力吸収回路として確実に動作することができ、回生電力又は発電電力によるステッピングモータ駆動装置及び直流電源の破壊を防止できる。
【００２０】
第３発明においては、第１発明又は第２発明に係るステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源とした直線作動機としたので、回生動作時においても、又は停止時の強制回転によってもステッピングモータ駆動装置の破壊を生じない直線作動機が可能となる。
【００２１】
第４発明においては、第１発明又は第２発明に係るステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源とした減速機としたので、回生動作時においても、又は停止時の強制回転によってもステッピングモータ駆動装置の破壊を生じない減速機が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の実施の形態に係るステッピングモータ駆動装置の概略ブロック図である。１はステッピングモータ駆動装置（以下駆動装置）であり、制御回路２、出力回路３、電力吸収回路４により構成され、制御回路２、出力回路３、電力吸収回路４は２本の電源線１ａ、１ｂを介して相互に接続されている。駆動装置１は電源線１ａ、１ｂを介して直流電源５に接続され、電源線１ａは直流電源５の正電極に接続され、電源線１ｂは直流電源５の負電極に接続され、必要な電力を供給される。直流電源５は例えば交流を整流して得られる直流、又は電池、充電池等により構成される。直流電源５は負荷としての制御回路２、出力回路３の回路特性、ステッピングモータ（以下モータ）の特性等に適合した定格電圧Ｖａを供給するように電源電圧を設定される。制御回路２は出力回路３の動作を制御するための制御信号Ｓｃを発生し、制御信号Ｓｃを出力回路３へ入力する。出力回路３は図示しないモータのコイルにコイル電流を供給（出力）することにより回転磁界を発生し、回転磁界によりモータのロータを回転させる。なお、制御回路２、出力回路３、電力吸収回路４を相互に接続するプラス（＋）端子、マイナス（−）端子は説明用に記載したものであり、通常はプリント基板等に一体的に構成できるので特別な端子は不要である。制御回路２、出力回路３、電力吸収回路４を一体的に構成した場合のプリント基板等はモータの固定子周辺に適宜実装して、駆動装置搭載型モータとすることができる。この場合には端子としては直流電源５への接続端子のみで良く、モータのシステム全体として小型化が可能となる。駆動装置搭載型モータとした場合には、電力吸収回路４は制御回路２、出力回路３から分離して外付けにしても良い。電力吸収回路４を外付けにした場合には電力吸収回路４の回路定数を適宜調整することが可能になり、使用環境に応じた電力吸収回路４とすることが可能になる。
【００２３】
電力吸収回路４は出力回路３等により発生した定格電圧Ｖａより高い異常電圧による電力（電圧）を吸収して制御回路２、出力回路３、直流電源５に印加される電圧がこれらの回路での破壊電圧（耐圧）を越えないように動作する。電力吸収回路４は電源無しで動作する回路であるから、従来例２において必要であった直流電源５は不要であり、直流電源５からの電力の供給が無い状態においてモータが強制的に回転させられた場合等にも保護装置としての動作が可能である。なお、異常電圧とはモータが回生動作する時の回生電力による電圧、外力によりモータ（ロータ）が強制的に回転させられ発電機として動作することにより発生する発電電力による電圧である。異常電圧が制御回路２、出力回路３、直流電源５の耐圧以上の電圧となった場合には、制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊する虞があるから、電力吸収回路４は電源線１ａ、１ｂの間の電圧を制御回路２、出力回路３、直流電源５の耐圧以下に抑制する機能を果たし、これら各回路の破壊を防止する。
【００２４】
図２は制御回路の実施例を示すブロック図である。制御回路２はコンデンサＣ、ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＤＣ）２１、制御信号発生部２２により構成される。コンデンサＣは電源線１ａ、１ｂの間に挿入され電源線１ａ、１ｂに進入、発生するサージ電圧等を吸収して制御回路２（ＤＤＣ２１）に印加される電圧を安定化する。ＤＤＣ２１は直流電源５から供給された直流電圧を制御信号発生部２２が電源電圧として必要とするレベルの直流電圧に変換し、制御信号発生部２２へ電力を供給する。制御信号発生部２２は入力信号Ｓｉを外部（例えば装置系の制御部）から入力し、適宜位相調整等を施して出力回路３の動作を制御する制御信号Ｓｃを発生し、出力回路３へ出力する。
【００２５】
図３は出力回路の第１実施例を示す回路図である。ここではモータのコイルがＡ相巻線ＬＡ及びＢ相巻線ＬＢからなるバイポーラ方式の場合を示す。Ａ相巻線ＬＡにコイル電流を流し、次にＢ相巻線ＬＢに、その次にＡ相巻線ＬＡに前述とは逆方向にコイル電流を流し、その次にＢ相巻線ＬＢに前述とは逆方向にコイル電流を順々に流すことにより、図示しないロータを回転させる。電源線１ａ、１ｂから印加される定格電圧Ｖａがコイルへ印加される印加電圧であり、モータ駆動電圧となる。
【００２６】
Ａ相巻線ＬＡへの電流供給はトランジスタＱ１乃至Ｑ４のオンオフにより制御される。例えば、トランジスタＱ１、Ｑ４がオンし、トランジスタＱ２、Ｑ３がオフした場合には、電源線１ａから電源線１ｂにかけて、トランジスタＱ１、Ａ相巻線ＬＡ、Ｑ４を通過する電流経路が形成され、Ａ相巻線ＬＡにおいて図上右方向への電流が流れる。また、トランジスタＱ１、Ｑ４がオフし、トランジスタＱ２、Ｑ３がオンした場合には、同様にトランジスタＱ３、Ａ相巻線ＬＡ、Ｑ２を通過する電流経路が形成され、Ａ相巻線ＬＡにおいて図上左方向への電流が流れる。トランジスタＱ１乃至Ｑ４のオンオフ制御は、各トランジスタＱ１乃至Ｑ４の入力端子（制御端子）である各ベース端子に制御回路２から入力される制御信号Ｓｃにより行われる。各トランジスタＱ１乃至Ｑ４に並列に接続されたダイオードＤ１乃至Ｄ４は対応する各トランジスタＱ１乃至Ｑ４をそれぞれ保護するための保護素子である。
【００２７】
Ｂ相巻線ＬＢへの電流供給はトランジスタＱ５乃至Ｑ８のオンオフにより制御される。基本的にＡ相巻線ＬＡへの電流供給の場合と同様であるので詳細な説明は省略する。また各トランジスタＱ５乃至Ｑ８に並列に接続されたダイオードＤ５乃至Ｄ８は対応する各トランジスタＱ５乃至Ｑ８をそれぞれ保護するための保護素子である。なお、トランジスタＱ１乃至Ｑ８はバイポーラトランジスタによる構成としたが、これに限るものではない。
【００２８】
図４は出力回路の第２実施例を示す回路図である。ここではモータのコイルがＡ相巻線ＬＡ、Ａ相と逆相のＡｒ相用のＡｒ相巻線ＬＡｒ、及びＡ相とは異なるＢ相用のＢ相巻線ＬＢ、Ｂ相と逆相のＢｒ相用のＢｒ相巻線ＬＢｒからなる２相ユニポーラ方式の場合を示す。Ａ相巻線ＬＡ、Ａｒ相巻線ＬＡｒ、Ｂ相巻線ＬＢ、Ｂｒ相巻線ＬＢｒに所定の順序でコイル電流を流して励磁することにより図示しないロータを回転させる。電源線１ａ、１ｂから印加される定格電圧Ｖａがコイルへ印加される印加電圧であり、モータ駆動電圧となる。Ａ相巻線ＬＡ、Ａｒ相巻線ＬＡｒへの電流供給はトランジスタＱ９、Ｑ１０のオンオフにより制御され、Ｂ相巻線ＬＢ、Ｂｒ相巻線ＬＢｒへの電流供給はトランジスタＱ１１、Ｑ１２のオンオフにより制御される。トランジスタＱ９乃至Ｑ１２のオンオフ制御は制御信号Ｓｃによることは図３の場合と同様である。また、ダイオードＤ９乃至Ｄ１２の機能も図３の場合と同様である。なお、トランジスタＱ９乃至Ｑ１２はバイポーラトランジスタによる構成としたが、これに限るものではない。
【００２９】
図５は電力吸収回路の実施例を示す回路図である。電力吸収回路４はツェナーダイオードＺＤと抵抗Ｒの直列回路により構成され、ツェナーダイオードＺＤは陰極側が電源線１ａ側（直流電源５の正電極側）に、陽極側が電源線１ｂ側（直流電源５の負電極側）に配置される。同図（ａ）はツェナーダイオードＺＤの陰極を電源線１ａへ接続し、陽極を抵抗Ｒへ接続し、抵抗Ｒの他端を電源線１ｂへ接続した場合を示す。（ｂ）はツェナーダイオードＺＤの陽極を電源線１ｂへ接続し、陰極を抵抗Ｒへ接続し、抵抗Ｒの他端を電源線１ａへ接続した場合を示す。いずれも直流電源５の極性に対しツェナーダイオードＺＤは逆方向の接続となる。ツェナーダイオードＺＤの逆方向耐圧であるツェナー電圧Ｖｚは直流電源５の定格電圧Ｖａより大きくして、通常の動作時には制御回路２、出力回路３、直流電源５が正常に動作するようにする。また、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧Ｖｚは制御回路２、出力回路３、直流電源５の破壊電圧（耐圧）のうち最小の電圧である限界電圧Ｖｂより小さい値に選定することにより制御回路２、出力回路３、直流電源５が過電圧により破壊されることを防止する。つまり、定格電圧Ｖａ＜ツェナー電圧Ｖｚ＜限界電圧Ｖｂの条件を満たすツェナー電圧Ｖｚを有するツェナーダイオードＺＤを選定する。なお、制御回路２、出力回路３、直流電源５の破壊電圧（耐圧）は一致するように構成しても良いが、通常は多少の相違があるので、上述したとおり破壊電圧のうち最小の電圧より小さいツェナー電圧を選定する。
【００３０】
電源線１ａ、１ｂ間の電圧がツェナー電圧Ｖｚ以上の過電圧になった場合にはツェナーダイオードＺＤ、抵抗Ｒの直列回路に逆方向電流Ｉｄが流れ、過電圧の大きさをツェナー電圧Ｖｚ＋抵抗降下電圧ΔＶ（ΔＶ＝Ｉｄ×Ｒ）の大きさに抑制し、過電圧が制限電圧Ｖｂを超えることを防止する。抵抗Ｒでの電力消費により過剰な電力（回生電力、発電電力）は、熱に変化され、外部に放出される。電力吸収回路４はツェナーダイオードＺＤ及び抵抗Ｒの直列接続回路という簡単な素子構成であることから、小型化が容易であり、低価格で実現できる。駆動装置搭載型モータに適用した場合には、制御回路２、出力回路３と共に容易に内蔵できる。また、内蔵しないで外付けする場合には、抵抗Ｒの抵抗値調整が容易となり、さらに必要に応じてツェナー電圧Ｖｚの異なるツェナーダイオードＺＤに置き換えることができる。抵抗Ｒの抵抗値調整により回生制動力を簡単に調整できる。
【００３１】
図６はモータ停止時に外力により強制的に回転をさせた場合の電源線の電圧推移状況を示す説明図である。同図（ａ）は電力吸収回路を接続した場合の電圧を、（ｂ）は比較のために電力吸収回路を接続しない場合の電圧を示す。横軸は時間、縦軸は電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧である。なお、モータ停止時に外力により強制的に回転する例としては上述したように直線作動機、減速機等の動力源としてモータを用いた場合がある。
【００３２】
同図（ａ）において、外力回転開始時Ｔｓ以降ロータの回転に伴い発電電力が発生し、電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧が徐々に上昇し、定格電圧Ｖａを超える状態になる。さらに電圧が上昇し、ツェナー電圧到達時Ｔｚ１においてツェナー電圧Ｖｚに到達すると、電力吸収回路４において逆方向電流Ｉｄが流れ、抵抗Ｒでの電圧降下ΔＶが生じることから電圧の上昇がツェナー電圧Ｖｚ＋抵抗降下電圧ΔＶに抑制される。時間Ｔｚ２〜Ｔｚ３においては発電電力も略一定になった状態を示す。この間、抵抗での電圧降下ΔＶは略一定であり、過剰電力は抵抗Ｒを介して熱に変換され外部に放出される。抵抗Ｒの大きさは発電電力等の発生状況（発生電力の大きさ）を予め予測して適宜な電圧降下ΔＶが得られるような値に設定すれば良い。また、ツェナーダイオードＺＤ及び抵抗Ｒの電流容量についても同様に流れる電流から求めることができる。時間Ｔｚ３以降は発電電力が最大値を過ぎ、徐々に低下する状況を示す。定格電圧Ｖａ以上の電圧が長時間（〜Ｔｚ１〜Ｔｚ２〜Ｔｚ３〜）続いた場合においても、制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊される電圧である制限電圧Ｖｂ以上には上昇しないことから、モータを強制的に回転させた場合においても、制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊されることは無い。したがって、このようなモータを動力源とする直線作動機、減速機等においても停止時に強制的に外力を加える試運転が可能となる。
【００３３】
電力吸収回路４を接続しない場合には、同図（ｂ）に示すように、外力回転開始時Ｔｓ以降ロータの回転に伴い発電電力が発生し、電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧が徐々に上昇し、定格電圧Ｖａを超える状態になる（時間Ｔａ）。そのまま上昇した場合には特性曲線Ｂ１で示すように制限電圧Ｖｂに到達し（時間Ｔｂ）、制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊されることになる。他方、特性曲線Ｂ２で示すように発電電力による電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧が定格電圧Ｖａ乃至制限電圧Ｖｂの範囲内で一定時間（Ｔｃ）継続すると、ＤＤＣ２１が動作し、不安定な電源電圧を制御信号発生部２２へ供給する。その結果、制御信号発生部２２は誤動作し、正常なシーケンスと異なる制御信号Ｓｃを発生して出力回路３へ出力する。正常なシーケンスと異なる制御信号Ｓｃが入力された出力回路３は、誤動作することになり、コイルへ供給される電流が無秩序にオンオフされる状態になる。コイルへ供給される電流が無秩序にオンオフされることから、コイルの誘導起電力により大きなサージが電源線１ａ、１ｂ相互間に発生する（時間Ｔｐ）。このサージが制限電圧Ｖｂを超えた場合には、制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊されることになる。
【００３４】
図７はモータ回生時の電源線の電圧推移状況を示す説明図である。特性曲線Ｂ３は電力吸収回路を接続した場合を、特性曲線Ｂ４は電力吸収回路を接続しない場合を示す。横軸は時間、縦軸は電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧である。回生電力が発生する場合としては、上述したように昇降運転の場合における下降運転時、昇降運転の場合の下降運転における減速時、大きな慣性負荷の急減速時等がある。回生状態開始時Ｔｓまでは定格電圧Ｖａによる動作をしているが、回生状態開始時Ｔｓ以降、ロータの回転が各コイルの励磁切換速度より速くなることからその差により回生電力が発生する。制御回路２、出力回路３での消費電力より回生電力が大きいと電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧が徐々に上昇し、ツェナー電圧Ｖｚに到達する（ツェナー電圧到達時Ｔｚ１）。電力吸収回路４が接続されている場合には、電力吸収回路４が図６（ａ）の場合と同様に動作することから同図に示す特性曲線と同様な特性曲線Ｂ３が得られる。電力吸収回路４の動作は図６（ａ）の場合と同様であるので詳細な説明は省略する。電力吸収回路４が接続されていない場合には、電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧はそのまま上昇を続け、特性曲線Ｂ４で示すように制限電圧Ｖｂを超えた場合には、制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊されることになる。
【００３５】
上述したとおり、電力吸収回路４を電源線１ａ、１ｂ相互間に接続して、電源線１ａ、１ｂ相互間の電圧をツェナー電圧Ｖｚ＋抵抗降下電圧ΔＶに抑制する。このツェナー電圧Ｖｚ＋抵抗降下電圧ΔＶが制限電圧Ｖｂ以下になるようにツェナー電圧Ｖｚ及び抵抗降下電圧ΔＶ（つまり抵抗Ｒの抵抗値）を設定することにより制御回路２、出力回路３、直流電源５が破壊されることの無いモータを実現できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明にあっては、ステッピングモータ駆動装置にツェナーダイオードと抵抗の直列回路からなる簡単な電力吸収回路を備えることにより、回生電力又は発電電力を吸収して、ステッピングモータ（ステッピングモータ駆動装置、ステッピングモータ駆動システム）の破壊と誤動作を防止することが可能となる。したがって、運転パターンの変更が不要になること、加速、減速時間を短縮できること、高頻度の間欠運転が可能になること、簡単な回路構成を付加するだけで良いから信頼性が向上すること、ステッピングモータ駆動装置としての部品点数が少なくて済むことから低コスト化が可能であること、従来例２で示した放電回路（回生電力吸収機能）付きの高価な直流電源が不要になること等多くの優れた効果を奏する。また、本発明にあっては、ツェナーダイオードの逆方向耐圧を電源電圧である定格電圧より大きくしたので、確実に動作する電力吸収回路を実現することができる。
【００３７】
本発明にあっては、本発明に係るステッピングモータ駆動装置により駆動されるステッピングモータを動力源とした直線作動機及び減速機としたので、回生動作時においても、又はステッピングモータ停止時の外力による強制回転によっても、ステッピングモータ（ステッピングモータ駆動装置、ステッピングモータ駆動システム）の破壊と誤動作を防止できる直線作動機及び減速機が可能となる。また、直線作動機及び減速機においては、電源オフ時の試運転等を破壊の虞無しにすることができるので直線作動機及び減速機に係る装置系の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るステッピングモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】制御回路の実施例を示すブロック図である。
【図３】出力回路の第１実施例を示す回路図である。
【図４】出力回路の第２実施例を示す回路図である。
【図５】電力吸収回路の実施例を示す回路図である。
【図６】モータ停止時に外力により強制的に回転をさせた場合の電源線の電圧推移状況を示す説明図である。
【図７】モータ回生時の電源線の電圧推移状況を示す説明図である。
【図８】従来のステッピングモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１　ステッピングモータ駆動装置
１ａ、１ｂ　電源線
２　制御回路
３　出力回路
４　電力吸収回路
５　直流電源
Ｄ１〜Ｄ１２　ダイオード
Ｉｄ　逆方向電流
ＬＡ　Ａ相巻線
ＬＡｒ　Ａｒ相巻線
ＬＢ　Ｂ相巻線
ＬＢｒ　Ｂｒ相巻線
Ｑ１〜Ｑ１２　トランジスタ
Ｒ　抵抗
Ｓｃ　制御信号
Ｔｓ　外力回転開始時、回生状態開始時
Ｔｚ１　ツェナー電圧到達時
Ｖａ　定格電圧
Ｖｂ　限界電圧
Ｖｚ　ツェナー電圧
ＺＤ　ツェナーダイオード
ΔＶ　抵抗降下電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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