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発明の名称 ステッピングモータの駆動方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−149887
公開日 平成8年(1996)6月7日
出願番号 特願平6−304250
出願日 平成6年(1994)11月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】紋田 誠
発明者 高橋 正
要約 目的
本発明は、スローアップから定常駆動への移行時に過渡振動の発生を抑えるステッピングモータの駆動方法。

構成
第1の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの第2の励磁相の切換え時点とし、切換後のロータの最大角加速度の時点を次ぎの第3の励磁相の切換え時点として、前記励磁相の切換え毎に得られるそのときのロータの最大角加速度を次ぎの励磁相の切換え時点とするように、前記励磁相の切換タイミングを設定する。
特許請求の範囲
【請求項1】 励磁相に励磁電流を印加することによって回転させるステッピングモータの駆動方法において、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁切換えタイミングパターンを予め設定しておき、この相励磁切換えタイミングパターンでステッピングモータを駆動することを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
【請求項2】 前記ロータの定常駆動の移行直前および移行直後においては、前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するようにしたことを特徴とする前記請求項1記載のステッピングモータの駆動方法。
【請求項3】 励磁相に励磁電流を印加することによって回転させるステッピングモータの駆動方法において、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁の切換えタイミングパターンを予め設定しておき、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行直後においては、前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するようにした駆動制御データを予めテーブル化させてメモリに格納し、前記ステッピングモータの始動時には、前記駆動制御データを前記メモリから呼出して前記ステッピングモータを駆動させ、所定順位の励磁電流パルスを検知したら、そのパルスについては励磁電流の調整をすることを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
【請求項4】 励磁相に励磁電流を印加することによって回転させるステッピングモータの駆動方法において、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁の切換えタイミングパターンを予め設定しておき、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行後においては、角速度検知手段により前記ロータの角速度が所定角速度に達したとき、非励磁相を所定時間短絡させるようにして、前記定常駆動の速度に移行及び定常駆動保持させるようにしたことを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
【請求項5】 励磁相に励磁電流を印加することによって回転させるステッピングモータの駆動方法において、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁の切換えタイミングパターンを予め設定しておき、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行直後においては、前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するようにした駆動制御データと、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行後における前記ロータの角速度を角速度検知手段により検知して、前記ロータの角速度が所定角速度に達したとき、非励磁相を所定時間短絡させるようにして、前記定常駆動の速度に移行及び定常駆動保持させるようにした駆動制御データとをテーブル化して前記メモリに格納し、前記ステッピングモータの始動時には、前記駆動制御データを前記メモリから呼出して前記ステッピングモータを駆動させ、前記ステッピングモータの速度を前記励磁電流あるいは前記短絡により速度制御するようにしたことを特徴とするステッピングモータの駆動方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、複写機、プロッター、レ−ザ−プリンタ、ファクシミリ等の原稿搬送装置に用いられるステッピングモータの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、ステッピングモータの始動開始から定常駆動に達するまでの駆動状態を、横軸にパルス間隔、縦軸に速度の関係で示す。この図6からもわかるように、スローアップは、励磁相に印加するパルスを長い間隔から徐々に狭くしてロータ速度を増加させて、速度を所定の定常近くまで上げ、その後、ロータ速度を定常に移行して、励磁相に印加するパルスを所定の間隔のパルスに変えるようにしている。このスローアップには、上述したものと近い直線加速あるいは指数関数的加速等の方法があり、いずれも周知になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッピングモータのスローアップから定常駆動への移行時には過渡振動が発生する。これはスローアップを短時間で行うためで、定常駆動に移行したときに、その切換時点でロータの回転イナーシャによりロータの回転が行き過ぎてしまうことにある。この過渡振動が発生することで、脱調が生じ易くなり、原稿の画像読み取りあるいは給紙搬送が正常に動作しなくなり、読み取り画像の乱れあるいは記録画像の乱れが生じるという問題があった。そのために、特開昭62−60500号報には、加速域あるいは減速域での駆動電圧を定速域での駆動電圧に対して低い電圧とすることにより、加減速領域でのモータ動作をスムースにするという考えが示されているが、これもスローアップから定常駆動に単に駆動テーブルを切換えているだけで、過渡振動に関しては防ぐことはできなかった。
【0004】本発明は、スローアップから定常駆動への移行時に過渡振動が発生しないステッピングモータの駆動方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために上記請求項1に係る発明によれば、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁切換えタイミングパターンを予め設定しておき、この相励磁切換えタイミングパターンでステッピングモータを駆動することを特徴とする。
【0006】上記請求項2に係る発明によれば、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行直後においては、前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するようにしたことを特徴とする。
【0007】上記請求項3に係る発明によれば、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁の切換えタイミングパターンを予め設定しておき、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行直後においては、前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するようにした駆動制御データを予めテーブル化させてメモリに格納し、前記ステッピングモータの始動時には、前記駆動制御データを前記メモリから呼出して前記ステッピングモータを駆動させ、所定順位の励磁電流パルスを検知したら、そのパルスについては励磁電流の調整をすることを特徴とする。
【0008】上記請求項4に係る発明によれば、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁の切換えタイミングパターンを予め設定しておき、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行後においては、角速度検知手段により前記ロータの角速度が所定角速度に達したとき、非励磁相を所定時間短絡させるようにして、前記定常駆動の速度に移行及び定常駆動保持させるようにしたことを特徴とする。
【0009】上記請求項5に係る発明によれば、最初の励磁相に励磁電流を印加し、そのときのロータの最大角加速度の時点を次ぎの励磁相の切換え時点とする相励磁の切換えタイミングパターンを予め設定しておき、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行直後においては、前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するようにした駆動制御データと、前記ロータの定常駆動の移行直前および移行後における前記ロータの角速度を角速度検知手段により検知して、前記ロータの角速度が所定角速度に達したとき、非励磁相を所定時間短絡させるようにして、前記定常駆動の速度に移行及び定常駆動保持させるようにした駆動制御データとをテーブル化して前記メモリに格納し、前記ステッピングモータの始動時には、前記駆動制御データを前記メモリから呼出して前記ステッピングモータを駆動させ、前記ステッピングモータの速度を前記励磁電流あるいは前記短絡により速度制御するようにしたことを特徴とする。
【0010】
【作用】前記請求項1記載の構成によれば、ステッピングモータに所定の励磁電流を印加し、該ステッピングモータ自体の負荷に合わせて励磁相の切換え点が求められるので、正確なスローアップの駆動制御データの構成ができ、また最大角加速度の点を励磁相の切換えとしているので、最短の効率のよいスローアップ制御が得られる。また前記駆動制御データで前記ステッピングモータを駆動する場合は脱調等回転停止の防止ができる。
【0011】また前記請求項2記載の構成によれば、ステッピングモータのロータを定常駆動に移行するときには、移行直前及び移行直後の前記励磁相に印加する前記励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に移行するように加速度制御させたので、ステッピングモータをスローアップから定常駆動に移行する際、過渡振動の発生が抑制できスムースに定常駆動に移行できる。
【0012】また前記請求項3記載の構成によれば、スローアップから定常駆動に移行するまでの駆動制御データをテーブル化して、ステッピングモータを制御することで、正確な駆動制御が常に得られ、過渡振動および脱調を防止させる制御が可能になる。
【0013】また前記請求項4記載の構成によれば、所定の角速度に達したとき、非励磁相を瞬時短絡させ定常駆動に移行及び保持させているので、ステッピングモータをスローアップから定常駆動に移行する際、過渡振動が防げ、スムースに定常駆動に移行できる。また常に角速度制御を行うため他からの負荷変動等が生じても対応がとれ、常に安定した定常駆動が可能である。
【0014】また前記請求項5記載の構成によれば、スローアップから定常駆動に移行するまでの速度制御を、励磁電流の調整及び非励磁相への短絡とによって併用して制御できるようにしたので、重複させて過渡振動および脱調を防止させる制御が可能である。
【0015】
【実施例】本願発明の実施例について説明する。
【0016】図1は、本願発明の第1実施例に係る線図を示したもので、縦軸に角加速度、横軸に印加パルス時点を示す。Aは、ステッピングモータのスローアップから定常駆動に至るまでの速度線図である。この速度線図Aにはスローアップ領域において、励磁相の切換え時点であるa〜eが示されている。この切換えのタイミング時点は、励磁相に所定の励磁電流パルスを印加したとき、そのときのロータの最大角加速度の点となっている。したがって、励磁相に所定の励磁電流を印加したときの最大角加速度となる点を次ぎの励磁相に切換える点として、順次同様に連続させていったものである。また定常駆動領域に移行する移行直前時の前記切換え点(前記d)では、前記定常駆動速度に沿うように励磁電流も減流制御するようにしている。また前記定常駆動領域に移行直後(前記e)においては、定常駆動に必要な所定の励磁電流になるように加流制御するようにしている。このように駆動制御設定したものをテーブル化してテーブル記憶部に格納させている。
【0017】図2は、本願発明の第1〜5実施例に係るブロック構成図を示したものである。1はCPUで、装置全体のシステムを制御している。2はテーブル記憶部で、ステッピングモータのスローアップ駆動及び定常駆動に移行するための駆動データが保持されている。3は制御部で、前記CPU1を介して転送されてくる前記テーブル記憶部2に格納されている駆動データに基づいて所定の励磁相に励磁電圧を印加するようにドライバ4を制御する。このドライバ4はトランジスタ等によって構成されたステッピングモータ5に励磁電流を印加する。該ステッピングモータ5は前記ドライバ4により所定の励磁相を励磁して駆動する。6は電流制御部で、前記CPU1及び前記制御部3を介して転送されてくる駆動データに基づいて励磁電流値の制御を行う。7は角速度検知部で、ステッピングモータの角速度を検知し所定の値より大きくなった場合に前記制御部3に制御信号を送出する。8は速度制御部で、前記角速度検知部7の検知信号に基づいて前記制御部3から送出される制御信号により、前記ドライバ4に対して前記ステッピングモータ5の非励磁巻線の短絡制御を所定時間行う。
【0018】以上の構成で、図3は前記ステッピングモータ5のスローアップ駆動処理を示したものである。前記CPU1が外部入力により起動が指示されると、テーブル記憶部2にロード信号を送出しスローアップテーブルの先頭データを制御部3に転送し、前記制御部3では基準クロックをカウントして転送された前記先頭データと一致した時点で、前記ドライバ4が前記ステッピングモータ5の所定の相に励磁電流の印加を行う。また前記制御部3は、前記テーブル記憶部2にロード信号を送出し2番目のスローアップデータを取り込む。この動作を順次繰り返して前記ステッピングモータ5を駆動する(処理101)、前記制御部3における基準クロックのカウント数が、前記テーブル記憶部2に予め設定した励磁電流制御のための設定値(カウント)と一致しているか判断し(処理102)、一致していれば制御部3は、電流制御部6に対して励磁電流の減流制御を行い(処理103)、その後スローアップ駆動から定常駆動に切り替わり、前記制御部3における基準クロックのカウント数が、前記テーブル記憶部2に予め設定した前記励磁電流の加流制御のための設定値(カウント)と一致しているか判断し(処理104)、一致していれば前記ステッピングモータ5の所定の相に励磁電流の加流制御を行う(処理105)。このように前記テーブル記憶部2に格納されたスローアップデータを取り込むことにより、最短の効率のよいスローアップ制御が得られる。
【0019】図4は、前記スローアップ駆動処理の他の実施例を示したものである。前記CPU1が外部入力により起動が指示されると、テーブル記憶部2にロード信号を送出しスローアップテーブルの先頭データを制御部3に転送し、前記制御部3では基準クロックをカウントして転送された前記先頭データと一致した時点で、前記ドライバ4が前記ステッピングモータ5の所定の相に励磁電流の印加を行う。この動作を順次繰り返して前記ステッピングモータ5を駆動する(処理201)、前記角速度検知部7により前記ステッピングモータ5のスローアップの角速度が設定速度を越えたかどうか判断して、越えていれば前記角速度検知部7から制御部3に検知信号を送出し(処理202のY)、該制御部3は前記速度制御部8に制御信号を送出する。よって前記速度制御部8が前記ドライバ4に対し非励磁相の励磁巻線を所定時間短絡させて速度をダウンさせる(処理203)。前記角速度が設定速度を越えていないと判断したとき定常駆動に移行し(処理202のN)、定常駆動が終了するまで(処理204のN)、前記設定速度を越えたかどうかの処理ルーチンを続ける。前記定常駆動が停止のときには(処理204のY)、この処理は終了する。
【0020】図5は前記スローアップ駆動処理のさらに他の実施例を示したものである。前記CPU1が外部入力により起動が指示されると、テーブル記憶部2にロード信号を送出しスローアップテーブルの先頭データを制御部3に転送し、前記制御部3では基準クロックをカウントして転送された前記先頭データと一致した時点で、前記ドライバ4が前記ステッピングモータ5の所定の相に励磁電流の印加を行う。この動作を順次繰り返して前記ステッピングモータ5を駆動する(処理301)、前記制御部3における基準クロックのカウント数が、前記テーブル記憶部2に予め設定した励磁電流制御のための設定値と一致しているか判断し(処理302)、一致していれば制御部3は、電流制御部6に対して励磁電流の減流制御を行い(処理303)、また前記角速度検知部7で、前記ステッピングモータ5の角速度が設定速度を越えているかどうか判断し(処理304)、越えていれば前記角速度検知部7から制御部3に検知信号を送出し、該制御部3は前記速度制御部8に制御信号を送出する。よって前記速度制御部8が前記ドライバ4に対し非励磁相の励磁巻線を所定時間短絡させて速度をダウンさせる(処理305)。その後スローアップ駆動から定常駆動に切り替わり、前記制御部3における基準クロックのカウント数が、前記テーブル記憶部2に予め設定した行う前記励磁電流の加流制御のための設定値と一致しているか判断し(処理306)、一致していれば前記ステッピングモータ5の所定の相に励磁電流の加流制御を行い(処理307)、該ステッピングモータ5を定常駆動の速度に保持させる。その後、定常駆動の終了されるまで、設定速度を越えたかどうかの処理ルーチンを続ける(処理308のN)。前記定常駆動が停止のときには(処理304のY)、この処理は終了する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に係る発明によれば、スローアップをステッピングモータ自体の負荷抵抗等を加味して励磁相の切換え時間を設定しているので、最短の効率のよいスローアップ制御が得られる。また脱調等回転停止の防止が確実にできる。
【0022】また請求項2に係る発明によれば、スローアップ駆動から定常駆動に移行するときには、移行前の前記励磁相に印加する励磁電流を調整して、前記定常駆動の速度に沿って移行させるようにしたので、過渡振動が防げ、スムースに定常駆動に移行できる。さらに定常駆動移行時の脱調等回転停止の防止も図れる。
【0023】また請求項3に係る発明によれば、スローアップから定常駆動に移行するまでの駆動制御データをテーブル化して、ステッピングモータを制御することで、同一機種のモータに関しては、駆動制御のバラツキが抑えられ、過渡振動および脱調を精度よく防止させることが可能となる。
【0024】また請求項4に係る発明によれば、所定の角速度に達したとき、励磁相を所定時間短絡させ定常駆動に移行させているので、ステッピングモータをスローアップから定常駆動に移行する際、正確な速度制御ができ、かつ過渡振動が防げスムースに定常駆動に移行できる。さらに他からの負荷変動による対応がとれ、常に安定した定常駆動が可能である。
【0025】また請求項5に係る発明によれば、スローアップから定常駆動に移行するまでの速度制御を、前記励磁相に印加する励磁電流の調整と、非励磁相を所定時間短絡させることを併用制御可能にさせたので、重複させて過渡振動および脱調を防止させる制御が可能である。さらに他からの負荷変動による対応がとれ、常に安定した定常駆動が可能である。




 

 


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