(57)【要約】【課題】マイクロステップ駆動時のタイミングパルスのパルス間隔を任意に変更することにより、励磁電圧波形を補正する機能のないドライバＩＣを使用しても、駆動回路全体を小型化でき、さらにロータの追従動作の変動に起因するステッピングモータの回転速度の変動をなくし、低振動で動作するステッピングモータ駆動方法及び駆動装置を得る。【解決手段】タイミングパルスの入力によりステッピングモータに励磁電圧を印加する励磁手段と、前記ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、前記ステッピングモータのステップ毎の回転速度が抑制されるようにタイミングパルスのパルス間隔を規定するパルスタイミングデータを記憶する記憶手段と、前記制御手段により指示された動作速度に応じて、前記記憶手段のパルスタイミングデータに基づくタイミングパルスを生成し前記励磁手段に出力するパルス生成手段とを備えている。【選択図】図１
2007202306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミングパルスの入力によりステッピングモータに励磁電圧を印加する励磁手段と、
前記ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、
前記ステッピングモータのステップ毎の回転速度の変動が抑制されるようにタイミングパルスのパルス間隔を規定するパルスタイミングデータを記憶する記憶手段と、
前記制御手段により指示された動作速度に応じて、前記記憶手段のパルスタイミングデータに基づくタイミングパルスを生成し前記励磁手段に出力するパルス生成手段とを備えたステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】
パルスタイミングデータは、ステッピングモータの回転速度が低下する範囲のステップにおいてはタイミングパルスのパルス間隔を短くし、前記スッテピングモータの回転速度が上昇する範囲のステップにおいては前記パルス間隔を長くしたステップ間隔を規定する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】
ステッピングモータのステップ毎の回転速度の変動が抑制されるようにパルス間隔を変更したタイミングパルスに応じて前記ステッピングモータに励磁電圧を印加するステッピングモータ駆動方法。
【請求項４】
ステッピングモータの回転速度が低下する範囲のステップにおいてはタイミングパルスのパルス間隔を短くし、前記ステッピングモータの回転速度が上昇する範囲のステップにおいては前記パルス間隔を長くすることを特徴とする請求項３記載のステッピングモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステッピングモータ駆動方法及び駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動方式として、マイクロステップ駆動方式におけるロータのホールディングトルクの変化に伴うロータの追従動作の変動を改善するため、励磁コイルへ印加する励磁電圧（電流）波形をホールディングトルクが一定となるように補正するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、２相励磁のマイクロステップ駆動方式で、一方の相コイルの励磁電流（電圧）が極大となり、他方の相コイルが非励磁状態となる１相励磁のステップにおいて、前記ステップの開始と同時に非励磁状態の他方の相コイルに一定時間励磁電流を通電するものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５３５９１号公報
【特許文献２】特開平９−４７０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のステッピングモータは、上記のように構成されているため、励磁電圧波形を補正するものでは、励磁電圧波形を補正する機能の無いドライバＩＣを使用した場合、ホールディングトルクが一定となるよう励磁電圧波形を生成させるために前記ドライバＩＣの外部に基準電圧信号生成回路等の付加回路が必要となり、駆動回路全体を小型化できないという課題がある。
また、前記付加回路が必要となるため製造コストがアップするという課題がある。
【０００６】
非励磁状態のコイルに一定時間励磁電流を通電するものでは、１相励磁のステップにおけるロータの追従動作の変動を抑えることはできるが、全ステップにおいてロータの追従速度の変動を抑えることができないという課題がある。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、マイクロステップ駆動時のタイミングパルスのパルス間隔を任意に変更することにより、励磁電圧波形を補正する機能のないドライバＩＣを使用しても、駆動回路全体を小型化でき、さらにロータの追従動作の変動に起因するステッピングモータの回転速度の変動をなくし、低振動で動作するステッピングモータ駆動方法及び駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るステッピングモータ駆動装置は、タイミングパルスの入力によりステッピングモータに励磁電圧を印加する励磁手段と、前記ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、前記ステッピングモータのステップ毎の回転速度の変動が抑制されるようにタイミングパルスのパルス間隔を規定するパルスタイミングデータを記憶する記憶手段と、前記制御手段により指示された動作速度に応じて、前記記憶手段のパルスタイミングデータに基づくタイミングパルスを生成し前記励磁手段に出力するパルス生成手段とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マイクロステップ駆動時のタイミングパルスのパルス間隔を任意に変えることにより、ステッピングモータの回転速度の変動をなくしステッピングモータを低振動で動作できる効果がある。
また、励磁電圧を補正する機能の無いドライバＩＣにおいても、基準電圧信号生成回路等の付加回路を設ける必要がなく、駆動回路全体を小型化でき、製造時のコストを抑えることができる効果がある。
また、タイミングパルスのパルス間隔が一定ではないため、ステッピングモータの駆動系の共振周期と一致しにくく、明確な共振周波数を持たないためマイクロステップ駆動時のステップ数が少なくても広い速度範囲で、ステッピングモータを低振動で動作できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１では、本発明を監視カメラに適用した場合について説明を行う。
図１は、本発明の実施の形態１による監視カメラの構成の一例を示すブロック図であり、ステッピングモータ１、プーリ２、タイミングベルト３、プーリ４、監視カメラ５、コントローラ６、ＣＰＵ７、ＲＯＭ８及びドライバＩＣ９から構成されている。
【００１１】
ステッピングモータ１は、Ａ相コイル及びＢ相コイルを有する２相励磁タイプのステッピングモータであり、ステッピングモータ１の回転動作を外部に伝達するための出力軸を備えている。
前記出力軸にはプーリ２が取り付けられており、プーリ４とタイミングベルト３により互いに連結されている。
プーリ４は、監視カメラ５に取り付けられており、ステッピングモータ１を動作させることにより、監視カメラ５の向きを変えることができる。
【００１２】
コントローラ６は、ＣＰＵ７に動作信号を出力する制御手段である。
ここで前記動作信号は、ステッピングモータ１を動作させるために必要な動作速度の情報等が含まれる。
ＣＰＵ７は、前記動作信号が入力されると、ＲＯＭ８に記憶されているパルスタイミングデータを読み込み、前記パルスタイミングデータに基づき、前記動作信号で指示された動作速度に合わせてタイミングパルスを生成し、ドライバＩＣ９に出力するパルス生成手段である。
【００１３】
ＲＯＭ８は、前記パルスタイミングデータを記憶する記憶手段であり、前記パルスタイミングデータは、ステッピングモータ１の回転速度の低下する範囲のステップにおいては、前記タイミングパルスのパルス間隔を短くし、前記回転速度の上昇する範囲のステップにおいては、前記タイミングパルスのパルス間隔を長くすることにより、前記回転速度の変動を抑えるように規定されたデータである。
前記パルスタイミングデータは、使用されるステッピングモータ毎若しくはステッピングモータの機種毎に前記回転速度の変動を抑えるように最適化され、あらかじめＲＯＭ８に記憶されている。
【００１４】
ドライバＩＣ９は、ステッピングモータ１をマイクロステップ駆動するための励磁手段であり、ＣＰＵ７から入力されるタイミングパルスに従い、互いに９０度位相がずれて周期的に増減を繰り返す三角関数波に近似した励磁電圧を多数のステップに分割してＡ相コイル及びＢ相コイルに印加する。
【００１５】
次に動作について説明する。
コントローラ６よりＣＰＵ７に動作信号が入力されると、ＣＰＵ７はＲＯＭ８よりパルスタイミングデータを読み込む。
次にＣＰＵ７は、読み込んだパルスタイミングデータに基づき、動作信号で指示された動作速度に合わせてタイミングパルスを生成しドライバＩＣ９に出力する。
次にドライバＩＣ９は、ＣＰＵ７から入力されたタイミングパルスの立ち上がり時及び立下り時にマイクロステップ駆動時の各ステップにおける所定の励磁電圧をステッピングモータ１のＡ相コイル及びＢ相コイルに印加する。
【００１６】
前記タイミングパルスがドライバＩＣ９へ入力され、前記ステップが切り替わる毎にテッピングモータ１が所定の角度だけ回転し、これに伴いスッテピングモータ１の出力軸が回転する。
前記出力軸の回転がタイミングベルト３を介してプーリ４に伝達され、プーリ４が回転することにより監視カメラ５の向きを変えることができる。
【００１７】
なお、ここでは監視カメラ５にプーリ４が取り付けられているが、監視カメラ５を雲台に取り付け、前記雲台にプーリ４を取り付け、雲台を動作させることにより監視カメラ５の向きを変えるようにしてもよい。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る発明を説明するための図で、タイミングパルスをパルスタイミングデータに基づき出力した場合を示している。
図３は、タイミングパルスをパルスタイミングデータを使用せずに等間隔で出力した場合を示している。
ここで図２及び図３は、それぞれ１６分割のマイクロステップ駆動を行った場合の例を示している。
【００１９】
図２及び図３において、タイミングパルスはＣＰＵ７よりドライバＩＣ９へ入力されるタイミングパルスを示している。
図２では、タイミングパルスのパルス間隔は、ステッピングモータ１の回転速度の変動を抑えるように規定されたパルスタイミングデータを使用しているため、前記パルス間隔が等間隔とはなっていない。
これに対し、図３では、パルスタイミングデータを使用しておらず、前記パルス間隔が等間隔となっている。
【００２０】
また、図２及び図３において、励磁電圧はドライバＩＣ９からステッピングモータ１のＡ相コイル及びＢ相コイルに印加される励磁電圧を示している。
前記励磁電圧は、点線で示した周期的に正負が反転する三角関数波に沿って、タイミングパルスの立ち上がり時及び立下り時に段階的に変化する。
図２では、タイミングパルスのパルス間隔が等間隔ではないため、励磁電圧が等間隔で変化するものとはなっていない。
図３では、タイミングパルスのパルス間隔が等間隔であるため、励磁電圧が等間隔で変化するものとなっている。
【００２１】
また、図２及び図３において、変位はステッピングモータ１の回転の変位を示している。
図２では、前記タイミングパルスのパルス間隔が、ステッピングモータ１の回転速度の変動を抑えるように規定されたパルスタイミングデータを使用しているため、ステッピングモータ１の回転の変位が時間に対して直線（リニア）となり、ステッピングモータ１の動作時に振動が生じない。
図３では、パルスタイミングデータを使用しておらず、タイミングパルスのパルス間隔が等間隔であるため、ステッピングモータ１の回転の変位が時間に対して直線とならず、ステッピングモータ１の動作時に振動が生じてしまう。
なお、タイミングパルスが立ち上がり時のみ又は立下り時のみに励磁電圧が段階的に変化する構成としてもよい。
【００２２】
このように本発明の実施の形態１によれば、パルスタイミングデータをステッピングモータの回転速度の低下する範囲のステップにおいては、前記タイミングパルスのパルス間隔を短くし、前記回転速度の上昇する範囲のステップにおいては、前記タイミングパルスのパルス間隔を長くすることにより、前記回転速度の変動を抑えるようにステッピングモータ毎若しくはステッピングモータの機種毎にパルスタイミングのパルス間隔を規定している。
このため、ステッピングモータの回転速度の変動がなくステッピングモータを低振動で動作でき、監視カメラの向きをスムーズに変更できる効果がある。
また、励磁電圧波形を補正する機能の無いドライバＩＣにおいても、基準電圧信号生成回路等の付加回路を設ける必要がなく、駆動回路全体を小型化し、さらに製造時のコストを抑えることができる効果がある。
また、タイミングパルスのパルス間隔が一定ではないため、ステッピングモータの駆動系の共振周期と一致しにくく明確な共振周波数を持たないため、マイクロステップ駆動時のステップ数が少なくても広い速度範囲で、ステッピングモータを低振動で動作できる効果がある。
【００２３】
なお、実施の形態１では２相ステッピングモータに本発明を適応したが、３相又は５相ステッピングモータに適応してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１による監視カメラを駆動する構成の一例を示すブロック図である。
【図２】タイミングパルスをパルスタイミングデータに基づき出力した場合を示す図である。
【図３】タイミングパルスをパルスタイミングデータを使用せずに等間隔で出力した場合を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ステッピングモータ、２  プーリ、３  タイミングベルト、４  プーリ、５  監視カメラ、６  コントローラ、７  ＣＰＵ、８  ＲＯＭ、９  ドライバＩＣ。
【図１】
2007202306.tif 000003
【図２】
2007202306.tif 000004
【図３】
2007202306.tif 000005