(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正逆回転可能なステッピングモータと、
該ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材と、
該被駆動部材の目標位置及び現在位置の差を移動量として算出する移動量算出手段と、
前記算出された前記移動量に応じた回転速度が、前記ステッピングモータの回転可能な回転速度の最大値を越えたとき、前記ステッピングモータが前記最大値で回転するように前記移動量を抑制する抑制手段と、
前記抑制した移動量に応じた回転速度で前記ステッピングモータを正逆回転させる駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材の目標位置及び現在位置の差を移動量として算出する移動量算出手段と、
前記算出された前記移動量に応じた回転速度が、前記ステッピングモータの回転可能な回転速度の最大値を越えたとき、前記ステッピングモータが前記最大値で回転するように前記移動量を抑制する抑制手段と
を備えたことを特徴とする移動量算出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動装置及び、移動量算出装置に係わり、特に、ステッピングモータにより被駆動部材を駆動する駆動装置及び、被駆動部材の移動量を算出する移動量算出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述した移動量算出装置を組み込んだ駆動装置として、例えば、車両の速度やエンジンの回転数を指示する指針を被駆動部材とする指示装置が知られている。上記指示装置は、図４に示すように、正逆回転可能なステッピングモータ１と、このステッピングモータ１の回転動作に連動する指針２と、ステッピングモータ１の回転駆動を制御する駆動制御装置３とを備えている。
【０００３】
駆動制御装置３は、指針２の目標位置θ及び、現在位置θ′との差（θ−θ′）を移動量として算出する移動量算出装置３１と、該移動量（θ−θ′）に応じた回転速度でステッピングモータ１を正逆回転させて、指針２が目標位置となるようにする駆動制御回路３２とを備えている。
【０００４】
上述した構成の指示装置が例えばタコメータに用いられる場合の動作について以下説明する。移動量算出装置３１には、所定時間毎にエンジン回転数センサ（図示せず）が計測したエンジン回転数情報が入力されている。そして、移動量算出装置３１は、所定時間毎に入力されたエンジン回転数情報から指針２の指示位置である目標位置θを算出すると共に、この目標位置θと、所定時間前に算出した目標位置である指針２の現在位置θ′との差θ−θ′を移動量として算出する。
【０００５】
その後、駆動制御回路３２は、この算出した移動量θ−θ′に応じた回転速度でステッピングモータ１を回転させて、このステッピングモータ１の回転動作に連動して指針２が目標位置θを指示するようにする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した指示装置において、駆動制御回路３２は、算出された移動量（θ−θ′）が大きくなるに従って、ステッピングモータ１の回転速度を上げている。このため、エンジン回転数が急激に変化して移動量（θ−θ′）があまりにも大きくなると、その移動量（θ−θ′）に応じたステッピングモータ１の回転速度が、ステッピングモータ１の回転可能な回転速度の最大値を越えてしまう。このため、本来指針２が移動すべき移動量（θ−θ′）と、実施の指針２の移動量とが異なる脱調という現象が起きる。
【０００７】
そして、この脱調が起きると、指針２が指示するエンジン回転数と、エンジン回転数センサが計測したエンジン回転数情報との間で差異が生じ、指針２が正確に計測値を指示することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、このような問題を解決するために、移動量を加重平均したりして抑制する抑制処理を行った後、その抑制移動量に応じた回転速度でステッピングモータ１を回転させることが考えられる。
【０００９】
このようにすれば、エンジン回転数が急激に変化して移動量（θ−θ′）が大きくなったとしても、抑制処理によりその移動量（θ−θ′）が抑制されると共に、ステッピングモータ１の回転速度も小さい値に抑えられるため、ステッピングモータ１が、回転速度の限界を超えて回転されるということがなくなり、脱調を防止することができる。
【００１０】
しかしながら、上述したように全ての移動量に抑制処理を行い抑制すると、エンジン回転数の変化が小さく、移動量が小さい場合であってもさらに小さい値に抑えられてしまうため、指針２が目標位置に到達するまでの時間が遅くなるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、脱調防止を図っても、被駆動部材が短時間で目標位置に到達できるようにした駆動装置及び、脱調防止を図っても、被駆動部材が短時間で目標位置に到達できるように被駆動部材の移動量を算出することができる移動量算出装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、正逆回転可能なステッピングモータ１と、該ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材２と、該被駆動部材の目標位置及び現在位置の差を移動量として算出する移動量算出手段３１ａ−１１と、前記算出された前記移動量に応じた回転速度が、前記ステッピングモータの回転可能な回転速度の最大値を越えたとき、前記ステッピングモータが前記最大値で回転するように前記移動量を抑制する抑制手段３１ａ−１２と、前記抑制した移動量に応じた回転速度で前記ステッピングモータを正逆回転させる駆動制御手段３２とを備えたことを特徴とする駆動装置に存する。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、被駆動部材２がステッピングモータ１の回転動作に連動する。移動量算出手段３１ａ−１１が、被駆動部材２の目標位置及び、現在位置の差を移動量として算出する。抑制手段３１ａ−１２が、算出された移動量の抑制を当該移動量に基づいて行う。駆動制御手段３２が、抑制移動量に応じた回転速度でステッピングモータ１を正逆回転させる。従って、抑制手段３１ａ−１２による移動量の抑制が、算出された当該移動量に基づいて行われるため、必要以上に移動量の抑制が行われることがない。
【００１７】
また、抑制手段３１ａ−１２が、移動量に応じた回転速度が最大値を越えたとき、ステッピングモータ１が最大値で回転するように移動量を抑制する。従って、移動量に応じた回転速度が最大値を越え、移動量を抑制する必要がある場合であっても、最も速い回転速度でステッピングモータ１を回転することができるため、必要以上に移動量の抑制が行われることがない。
【００１８】
請求項２記載の発明は、ステッピングモータ１の回転動作に連動する被駆動部材２の目標位置及び現在位置の差を移動量として算出する移動量算出手段３１ａ−１１と、前記算出された前記移動量に応じた回転速度が、前記ステッピングモータの回転可能な回転速度の最大値を越えたとき、前記ステッピングモータが前記最大値で回転するように前記移動量を抑制する抑制手段３１ａ−１２とを備えたことを特徴とする移動量算出装置に存する。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、移動量算出手段３１ａ−１１が、ステッピングモータ１の回転動作に連動する被駆動部材２の目標位置及び、現在位置の差を移動量として算出する。抑制手段３１ａ−１２が、算出された移動量の抑制を、当該移動量に基づいて行う。従って、抑制手段３１ａ−１２により移動量の抑制は当該移動量に基づき行われるため、必要以上に移動量の抑制が行われることがなく、この抑制移動量に応じた回転速度でステッピングモータ１を正逆回転させれば、脱調防止を図っても、被駆動部材２が短時間で目標位置に到達できる。また、抑制手段３１ａ−１２が、移動量に応じた回転速度が最大値を越えたとき、ステッピングモータ１が最大値で回転するように移動量を抑制する。従って、移動量に応じた回転速度が最大値を越え、移動量を抑制する必要がある場合であっても、最も速い回転速度でステッピングモータ１を回転することができるため、必要以上に移動量の抑制が行われることがない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の駆動装置及び、移動量算出装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の駆動装置の一実施の形態として、エンジンの回転数を指示する移動量算出装置を組み込んだ指示装置を示す図である。同図において、上述した従来と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２１】
指示装置は、上述した従来で説明したように、ステッピングモータ１と、被駆動部材としての指針２と、駆動制御装置３とを備えている。駆動制御装置３も同様に、上述した従来で説明したように、移動量算出装置３１と、駆動制御回路３２とを有している。
【００２２】
移動量算出装置３１には、エンジン回転数センサ４が計測したエンジン回転数情報が入力されている。また、移動量算出装置３１は、マイクロコンピュータ３１ａ（以下、μＣＯＭ３１ａ）から構成されている。
【００２３】
このμＣＯＭ３１ａは、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）３１ａ−１と、ＣＰＵ３１ａ−１が行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ３１ａ−２と、ＣＰＵ３１ａ−１での各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ３１ａ−３とを備えている。
【００２４】
そして、上記ＣＰＵ３１ａ−１は、エンジン回転数センサ４からのエンジン回転数情報に基づき、指針２の目標位置を算出する目標位置算出処理及び、算出した目標位置及び、指針２の現在位置との差を移動量として算出する移動量算出処理（移動量算出手段としての働き）を行う。
【００２５】
ＣＰＵ３１ａ−１はまた、算出した移動量の抑制を、当該移動量に基づき行う抑制処理（抑制手段としての働き）を行う。この抑制処理を具体的に説明すると、算出した移動量が、ステッピングモータ１が回転可能な回転速度の最大値Ｖmaxに対応する最大移動量θmax以下であるとき、移動量の抑制を行わずその移動量に応じた移動量データＤ１を駆動制御回路３２に対して出力する。一方、移動量が最大移動量θmaxを越えているときは、移動量を最大移動量θmaxに抑制して、最大移動量θmaxに応じた移動量データＤ１をそれぞれ駆動制御回路３２に対して出力する処理である。
【００２６】
また駆動制御回路３２は、移動量算出装置３１から出力される移動量データＤ１の加重平均を算出して、さらに移動量を抑制する加重フィルタ回路３２ａと、該加重フィルタ回路３２ａにより加重平均された加重データＤwに応じて、デューティーが制御されたパルス信号を出力するＰＷＭ変換部３２ｂとを備える。
【００２７】
上述した構成の移動量算出装置を組み込んだ指示装置の動作を、移動算出装置を構成するμＣＯＭ３１ａのＣＰＵ３１ａ−１の処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。
ＣＰＵ３１ａ−１は例えばイグニッションスイッチのオンによって動作を開始し、図示しない初期ステップにおいて、ＲＡＭ３１ａ−３に形成した各種のエリアの初期設定を行ってからその最初のステップＳ１に進む。
【００２８】
まず、ＣＰＵ３１ａ−１は、最初にエンジン回転数センサ４からのエンジン回転数情報を取り込み、該情報に応じた指針２の指示位置である目標位置θを算出する（ステップＳ１）。その後、ＲＡＭ３１ａ−３内に形成された現在位置エリアに記憶された指針２の現在位置θ′を取り込むと共に（ステップＳ２）、目標位置θと現在位置θ′との差（θ−θ′）を移動量として算出する（ステップＳ３）。
【００２９】
そして、この移動量の絶対値｜θ−θ′｜が最大移動量θmax以下であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、算出した移動量（θ−θ′）に応じた移動量データＤ１を駆動制御回路３２に対して出力する（ステップＳ５）。駆動制御回路３２は、駆動制御手段として働き、この移動量データＤ１、すなわち移動量に応じた回転速度でステッピングモータ１を回転する。
【００３０】
上記駆動制御回路３２の動作の詳細を以下説明する。まず、移動量データＤ１が入力されると、加重フィルタ回路３２ａは、移動量データＤ１を２回加重平均して、移動量データＤ１をさらに抑制した後、その加重データＤwをＰＷＭ変換部３２ｂに出力する。
【００３１】
加重データＤwを受け取ったＰＷＭ変換部３２ｂは、当該加重データＤwに応じた周期でデューティー比が切り替えられるパルス信号をステッピングモータ１に対して出力する。そして、ステッピングモータ１は、パルス信号のデューティー比が切り替わるたびに所定角度づつ回転するため、その回転速度は加重データＤw、すなわち移動量に応じる。上述したように、移動量（θ−θ′）が最大移動量θmax以下のとき、移動量（θ−θ′）の抑制を行わないようにすることにより、以下に示すような効果を得ることができる。
【００３２】
すなわち、エンジン回転数の変化量、すなわち移動量（θ−θ′）がそんなに大きくなく、当該移動量（θ−θ′）に応じた回転速度がステッピングモータ１の回転可能な回転速度の最大値Ｖmaxを越えないときは、移動量（θ−θ′）の抑制が行われることがない。このため、抑制する必要がない移動量（θ−θ′）について抑制が行われることなく、必要以上に移動量（θ−θ′）の抑制が行われることがなく、指針２を短時間で目標位置に到達させることができる。
【００３３】
その後、ＣＰＵ３１ａ−１は、現在位置θ′に移動量（θ−θ′）を加算した値を現在位置エリアに格納する（ステップＳ６）。
【００３４】
一方、移動量（θ−θ′）が最大移動量θmaxを越えているとき（ステップＳ４でＮＯ）、その移動量に応じた移動量データＤ１を駆動制御回路３２に出力すると、駆動制御回路３２中のＰＷＭ変換部３２ｂは、移動量データＤ１に応じた最大値Ｖmax以上の回転速度でステッピングモータ１を駆動させるようなパルス信号を出力してしまうため、脱調が生じてしまう。
【００３５】
そこで、ＣＰＵ３１ａ−１は、上述した場合は（ステップＳ４でＮＯ）、その移動量（θ−θ′）が０以上であるとき（ステップＳ７でＹＥＳ）、エンジン回転数が増加したと判断して、指針２を増加方向に移動させるため、＋最大移動量θmaxに応じた移動量データＤ１を駆動制御回路３２に出力する（ステップＳ８）。その後、現在位置θ′に最大移動量θmaxを加算した値を現在位置エリアＥに格納するようにして（ステップＳ９）、ステップＳ１へ戻れば、目標位置θに指針２が到達するまで、最大値Ｖmaxでステッピングモータ１を回転させることができる。
【００３６】
一方、移動量（θ−θ′）が０より小さいとき（ステップＳ７でＮＯ）、エンジン回転数が減少したと判断して、指針２を減少方向に移動させるために、−最大移動量θmaxに応じた移動量データＤ１を駆動制御回路３２に出力する（ステップＳ１０）。その後、現在位置θ′に最大移動量θmaxを減算した値を現在位置エリアＥに格納するようにして（ステップＳ１１）ステップＳ１へ戻れば、目標位置θに指針２が到達するまで、最大値Ｖmaxでステッピングモータ１を回転させることができる。
【００３７】
上記ステップ４、７、８又は１０の動作によって、エンジン回転数の変化量、すなわち移動量が大きく、当該移動量に応じた回転速度が最大値Ｖmaxを越えているときは、移動量が最大移動量θmaxに抑制される。このため、移動量が抑制されたとしても、最大の回転速度でステッピングモータ１を回転することができるため、必要以上に移動量の抑制が行われることがない。
【００３８】
上述したように、移動量の抑制はその移動量に基づいて行われる。このため、必要以上に移動量の抑制が行われることがないため、脱調防止を図っても、指針２が短時間で目標位置に到達することができる。また上述した実施例では、駆動制御回路３２に加重フィルタ回路３２ａにより移動量データＤ１が抑制されるため、最大移動量θmaxはこの移動量データＤ１による抑制量を考慮した値を定める必要がある。
【００３９】
なお、上述した実施例では、エンジン回転数を指示する指針２を被駆動部材としていたが、例えば、車両のスピードや、燃料残量を指示する指針２を被駆動部材としてもよい。また、ミシンの針を被駆動部材とした縫製装置などにも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、抑制手段による移動量の抑制が、算出された当該移動量に基づいて行われる、必要以上に移動量の抑制が行われることがないので、脱調防止を図っても、被駆動部材が短時間で目標位置に到達できる。また、移動量に応じた回転速度がステッピングモータの回転可能な回転速度の最大値以下であれば移動量が抑制されないため、抑制する必要がない移動量について抑制が行われることがなく、必要以上に移動量の抑制が行われることがないので、より一層被駆動部材が短時間で目標位置に到達することができる駆動装置を得ることができる。
【００４３】
請求項２記載の発明によれば、抑制手段により移動量の抑制は当該移動量に基づき行われるため、必要以上に移動量の抑制が行われることがなくので、脱調防止を図っても、被駆動部材が短時間で目標位置に到達できるような被駆動部材の移動量を算出することができる。また、移動量に応じた回転速度がステッピングモータの回転可能な回転速度の最大値以下であれば移動量が抑制されないため、抑制する必要がない移動量について抑制が行われることがなく、必要以上に移動量の抑制が行われることがないので、より一層被駆動部材が短時間で目標位置に到達できるような被駆動部材の移動量を算出することができる駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動装置及び、移動量算出装置を示す基本構成図である。
【図２】本発明の移動量算出装置を組み込んだ駆動装置の一実施の形態を示す図である。
【図３】図１に示す移動量算出装置を構成するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートを示す図である。
【図４】従来の移動量算出装置を組み込んだ駆動装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１            ステッピングモータ
２            被駆動部材（指針）
３１ａ−１１  移動量算出手段（ＣＰＵ）
３１ａ−１２  抑制手段（ＣＰＵ）
３２          駆動制御手段（駆動制御回路）
【図１】
0003731801.tif 000002
【図２】
0003731801.tif 000003
【図３】
0003731801.tif 000004
【図４】
0003731801.tif 000005