(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生周期が可変のモータ駆動パルス信号に対応した電流指令をマイクロステップの電流指令テーブルからラッチして、前記電流指令テーブルからラッチした電流指令データに基づいて電流指令信号を生成し、前記電流指令信号により励磁電流を制御するステッピングモータの制御方法であって、
ラッチ用のタイミング信号の発生周期を前記モータ駆動パルス信号の発生周期の最小値よりも長くすることにより、前記モータ駆動パルス信号の前記発生周期が前記ラッチ用のタイミング信号の前記発生周期よりも長い状態になると、前記電流指令テーブルから出力される前記電流指令データがすべてラッチされ、前記モータ駆動パルス信号の前記発生周期が前記ラッチ用のタイミング信号の前記発生周期よりも短い状態になると、前記電流指令テーブルから出力される前記電流指令データが間引かれることを特徴とするステッピングモータの制御方法。
【請求項２】
発生周期が可変のモータ駆動パルス信号に対応した電流指令データをマイクロステップの電流指令テーブルからラッチする電流指令データラッチ回路を含む電流指令データ生成回路と、
前記ラッチのタイミングを決定するタイミング信号を出力する電流指令データラッチタイミング制御回路と、
前記電流指令データに基づいてステッピングモータの励磁電流を制御する電流指令信号を生成する電流指令生成回路と、前記電流指令信号により前記励磁電流を制御する励磁電流制御回路とを具備し、
前記電流指令データラッチタイミング制御回路は、前記モータ駆動パルス信号の発生周期の最小値よりも長い発生周期で前記タイミング信号を発生し、前記モータ駆動パルス信号の前記発生周期が前記ラッチ用のタイミング信号の前記発生周期よりも長い状態になると、前記電流指令テーブルから出力される前記電流指令データがすべてラッチされ、前記モータ駆動パルス信号の前記発生周期が前記ラッチ用のタイミング信号の前記発生周期よりも短い状態になると、前記電流指令テーブルから出力される前記電流指令データが間引かれることを特徴とするステッピングモータの制御装置。
【請求項３】
前記電流指令データラッチタイミング制御回路は、前記モータ駆動パルス信号の分解能の変更に応じて前記タイミング信号の発生周期を変更するように構成されている請求項２に記載のステッピングモータの制御装置。
【請求項４】
前記電流指令データラッチタイミング制御回路は、前記タイミング信号の発生周期を任意に変更し得るように構成されている請求項２に記載のステッピングモータの制御装置。
【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の制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロステップ制御によりステッピングモータを制御する場合には、モータ駆動パルス信号を電流指令テーブルアドレス生成回路に入力し、テーブルアドレスに基づいて電流指令テーブルより必要な電流指令データを読み出し、この電流指令データを電流指令生成回路に入力してアナログ信号の電流指令を励磁電流制御回路に出力することにより、励磁電流を制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、マイクロステップ制御で、分解能を高くしてしかもモータ駆動パルスの発生速度を速くすると（発生周期を短くすると）、励磁回路のスイッチング素子のＯＮ時間が短くなり、励磁電流が流れ難くなって、必要なトルクが得られない現象が発生することがある。
【０００４】
本発明の目的は、モータ駆動パルスの速さが速くなっても、所定のトルクを得ることができるステッピングモータの制御方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とするステッピングモータの制御方法では、モータ駆動パルス信号に対応した電流指令データを電流指令テーブルからラッチして、電流指令テーブルからラッチした電流指令データに基づいて電流指令信号を生成し、電流指令信号により励磁電流を制御する。
【０００５】
本発明においては、ラッチ用のタイミング信号の発生周期をモータ駆動パルス信号の発生周期の最小値よりも長くして、高速域におけるトルクの低下を抑制する。モータ駆動パルス信号の発生周期がラッチ用のタイミング信号の発生周期よりも長い場合には、ラッチ用タイミング信号により全てのモータ駆動パルス信号に基づく電流指令データをラッチする。これに対してモータ駆動パルス信号の発生周期が、ラッチ用のタイミング信号の発生周期よりも短くなると、モータ駆動パルス信号に基づく全ての電流指令データをラッチすることができなくなって、タイミング信号が発生する前に発生した電流指令データの一部を間引いた状態になる。従来、高速領域においてトルクが低下するのは、励磁電流のパルス幅が小さくなり過ぎて十分な電流が流せなくなることに起因している。これに対して本発明では、高速になると電流指令データの間引きを開始し、高速になればなるほど、間引く率が高くなるため、高速になっても十分な励磁電流を流すことができて、トルクの低下を阻止すことができる。ラッチ用のタイミング信号の発生周期をモータ駆動パルス信号の発生周期の最小値よりどの程度長くするかは、ステッピングモータの特性と負荷の大きさを考慮して適宜に定めることになる。なおステッピングモータは、ロータの実位置と指令位置が電気角で１／２を超えなければ脱調に至らないため、脱調に至らない範囲でラッチ用のタイミング信号の発生周期をモータ駆動パルス信号の発生周期の最小値より大きくする。このような点を考慮すると、ラッチ用のタイミング信号の発生周期は、モータ駆動パルス信号の発生周期の最小値の１倍からｎ倍の値にするのが好ましい。
【０００６】
本発明の方法を実現するステッピングモータの制御装置は、モータ駆動パルス信号に対応した電流指令を電流指令テーブルからラッチする電流指令データラッチ回路を含む電流指令データ生成回路と、ラッチのタイミングを決定するタイミング信号を出力する電流指令データラッチタイミング制御回路と、電流指令データに基づいてステッピングモータの励磁電流を制御する電流指令信号を生成する電流指令生成回路と、電流指令信号により励磁電流を制御する励磁電流制御回路とを具備する。そして電流指令データラッチタイミング制御回路が、高速域におけるトルクの低下を抑制するようにモータ駆動パルス信号の発生周期の最小値よりも大きい発生周期でタイミング信号を発生する。
【０００７】
この場合、電流指令データラッチタイミング制御回路は、モータ駆動パルス信号の分解能の変更に応じてタイミング信号の発生周期を変更するように構成することができる。このようにすると、分解能の変更に柔軟に対応することができる。また電流指令データラッチタイミング制御回路を、タイミング信号の発生周期を任意に変更し得るようにすると、負荷の状況やモータの性能に応じた最適な周期を任意に設定できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は本発明の方法を実施するための本発明のステッピングモータの制御装置の一例の構成を示すブロック図である。図１において、符号１で示したブロックは電流指令データラッチタイミング制御回路であり、符号２で示したブロックは分解能設定回路であり、符号３で示したブロックは電流指令テーブルアドレス生成回路であり、符号４で示したブロックは電流指令テーブルであり、符号５で示したブロックは電流指令データラッチ回路であり、符号６で示したブロックは電流指令生成回路であり、符号７で示したブロックは電流制御回路であり、符号８で示したブロックは励磁回路であり、符号９で示したブロックは電流検出回路であり、符号１０で示したものはステッピングモータである。なおこの例では回路１から回路５までがデジタル回路で構成され、回路７から回路９までがアナログ回路で構成される。
【０００９】
電流指令データラッチタイミング制御回路１は、ラッチ時間設定入力または分解能設定回路２からの分解能設定信号の入力を受けて、ラッチ用のタイミング信号の発生周期または発生速度を変更してラッチ用のタイミング信号を出力するように構成されている。このような回路としては、例えば周波数調整または周期の調整が可能なクロックパルス発振回路を用いることができる。この電流指令データラッチタイミング制御回路１は、例えば、モータ駆動パルス信号の最高発生速度が１００００ｐｐｓとした場合（即ち発生周期が最小値の０．０００１ｓであるとした場合）、ラッチ用のタイミング信号の発生速度をモータ駆動パルス信号の最高発生速度よりも遅い速度にして（即ちラッチ用のタイミング信号の発生周期をモータ駆動パルス信号の発生周期の最小値よりも長くして）、例えば５０００ｐｐｓの発生速度でラッチ用のタイミング信号を出力する。後で説明するように、タイミング信号のこのような発生速度または発生周期の設定により、モータが高速領域（例えば５０００ｐｐｓより速い領域）で回転しているときには、電流指令データの間引きが行われる。
【００１０】
分解能設定回路２は、外部から与えられる励磁分解能選択入力によりマイクロステップ制御を行う場合の分解能（１／１，１／２，１／４等）を設定し、その分解能の設定をデコードして電流指令テーブルアドレス生成回路３に入力するものである。また分解能設定回路２からは、電流指令データラッチタイミング制御回路１に設定した分解能を示す信号を出力する。例えば，分解能が１／１から１／２になった場合には、タイミング信号の速度は２倍になり、発生周期は１／２になる。
【００１１】
電流指令テーブルアドレス生成回路３は、パルス入力信号と分解能設定により、各相に対応した電流指令テーブル４へのアドレスを生成して電流指令テーブル４にアドレス指令信号を出力する。本例では、このアドレス指令信号の発生周期が、モータ駆動パルス信号の発生周期となる。電流指令テーブル４には、各相についての電流指令データが予め設定したアドレスのメモリ部に記憶されている。電流指令テーブル４は、電流指令テーブルアドレス生成回路３から入力されたアドレス指令に応じて、予め記憶している電流指令データを出力部に出力している。電流指令データラッチ回路５は、電流指令データラッチタイミング制御回路１からタイミング信号が入力される毎に電流指令テーブル４から出力されている電流指令データをラッチして出力する。
【００１２】
パルス入力信号と分解能設定回路２により設定される分解能によって定まるモータ駆動パルスの発生速度（または周期）［または電流指令テーブル４から電流指令データが出力される速度（または周期）]が、タイミング信号の発生速度（または周期）よりも遅い（または長い）場合には、電流指令テーブル４から出力される電流指令データは全てラッチされて電流指令生成回路６に入力される。これに対して、パルス入力信号と分解能設定回路２により設定される分解能によって定まるモータ駆動パルスの発生速度（または周期）［または電流指令テーブル４から電流指令データが出力される速度（または周期）]が、タイミング信号の発生速度（または周期）よりも速い（または短い）状態になると、電流指令テーブル４から出力される電流指令データは全てラッチされずに、間引かれるようになる。
【００１３】
図２は、２相のステッピングモータを例にして、電気角１周期のＡ相とＢ相の合成ベクトルを示したものである。ステッピングモータをマイクロステップ制御する場合には、Ａ相とＢ相の合成ベクトルを制御することにより、基本ステップ角（分解能が１／１の場合）の１／ｎの歩進角を得る。なお合成ベクトルは、モータのロータ位置として扱える。ここで図１の実施の形態の場合に、ｎ＝４を適用するものとする。モータ駆動パルスの発生速度がタイミング信号の発生速度よりも遅い場合には（モータ駆動パルスの発生周期がタイミング信号の発生周期よりも長い場合には）、図２の１→２→３→４→５→６→７→８→９→１０→１１→１２→１３→１４→１５→１６の位置が指令される。これに対してモータ駆動パルスの発生速度がタイミング信号の発生速度よりも速くなると（モータ駆動パルスの発生周期がタイミング信号の発生周期よりも短くなると）、間引きが発生し、結果として分解能が１／２または１／１になった状態（図２の１→３→５→７→９→１１→１３→１５の位置が指令されるか、または図２の１→５→９→１３）の位置が指令される状態）になる。これにより特別な速度判定回路や周期判定回路等を備えることなく、自動的に間引き動作が行われて、高速領域（タイミング制御回路１からのタイミング信号の発生速度より速い速度領域）におけるトルクの低下を防止できる。
【００１４】
図１に戻って、電流指令生成回路６は電流指令データラッチ回路５によりラッチされた電流指令データをＤ／Ａ変換して電流指令信号として電流制御回路７に出力する。電流制御回路７は電流指令信号に応じてステッピングモータ１０の各相の励磁巻線に流す励磁電流を制御するための励磁電流制御信号を励磁回路８に出力し、励磁回路８は励磁電流制御信号に応じてステッピングモータ１０の各相に励磁巻線を流す。電流検出回路９は、励磁回路８からステッピングモータ１０に通電される励磁電流を検出して電流制御回路７にフィードバックする。回路７乃至９の構成は公知であるため、説明は省略する。
【００１５】
本実施の形態においては、分解能設定回路２と、電流指令デーブルアドレス生成回路３と、電流指令テーブル４と電流指令データラッチ回路５とから電流指令データ生成回路が構成され、電流制御回路７と、励磁回路８と電流検出回路９とにより励磁電流制御回路が構成されている。
【００１６】
上記の説明は、ステッピングモータが２相の場合を例にして説明したが、本発明は２相以外の多相のステッピングモータの制御に適用できるのは勿論である。また上記の実施の形態では、電流指令データラッチタイミング制御回路１のタイミング信号の発生速度または発生周期を、ラッチ時間設定入力と分解能設定回路２からの入力の２つの入力で可変するようにしているが、これら２つの入力の一方のみでタイミング信号の発生速度または発生周期を可変にしてもよく、またこれらの入力を用いずにタイミング信号の発生速度または発生周期を固定にしてもよいのは勿論である。
【００１７】
上記実施の形態のデジタル回路により構成された部分を、マイクロコンピュータを用いてソフトウエアにより実現してもよいのは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、速度検出回路や周期判定回路等の特別な検出手段を用いることなく、モータが高速になると電流指令データの間引きを開始し、高速になればなるほど、間引く率が高くなるため、高速になっても十分な励磁電流を流すことができて、トルクの低下を阻止すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施するための本発明のステッピングモータの制御装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】  ２相のステッピングモータを例にして、電気角１周期のＡ相とＢ相の合成ベクトルを示す図である。
【符号の説明】
１  電流指令データラッチタイミング制御回路
２  分解能設定回路
３  電流指令テーブルアドレス生成回路
４  電流指令テーブル
５  電流指令データラッチ回路
６  電流指令生成回路
７  電流制御回路
８  励磁回路
９  電流検出回路
１０  ステッピングモータ
【図１】
0004024453.tif 000002
【図２】
0004024453.tif 000003