JPH02206400A - 電子制御式ステップモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子制御式ステップモータを使用したシステム
において、特にステップモータの初期設定を迅速に行う
電子制御式ステップモータの制御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

一般に、電子制御式ステップモータの制御装置において
、再起動させる必要が生じた場合、従来はステップモー
タをある設定された基準位置に移動させることにより、
初期設定を行う方法が提案されている（例えば、特開昭
５７−２６２３７号公報および特開昭５７−２６２３８
号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前述の電子制御式ステップモータの制御装置
では、外部からの入力信号が起動条件を満たした場合の
み作動するが、これらの起動条件が成立しない状況下で
あってもステップモータを作動させたい場合や、ステッ
プモータ制御中に異常を検出し、フィードバック制御を
行う場合には、ステップモータを正常なステップ位置、
状況に復帰させることが困難となる。そのため、従来の
初期設定の方法では、ステップモータをある設定された
基準位置まで移動させることにより初期設定を行うので
、初期設定終了までに時間がかかる。

また、このとき他のシステム作動中に、基準位置までス
テップモータを移動させることになるので、他のシステ
ムを含む制御系に損害を与えかねない。

さらに、ステップモータの作動電圧が低い時は、ステッ
プモータのステップ位置を変更しようとしても、ステッ
プモータを駆動するのに必要なトルクが発生せず、ステ
ップモータが脱調してしまうという問題点がある。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
であって、その目的とするところは、ステップモータを
再起動する場合の初期設定を迅速に行い、また、この初
期設定時に他のシステムの制御系に損害を与えず、さら
に、ステップモータの作動電圧が低く、ステップモータ
を駆動するのに必要なトルクが発生しない場合でも初期
設定を行うことにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、第１図に示すように、ステップモータ
９のステップ位置を検出するステップ位置検出手段１と
前記ステップモータ９の各ステップ位置における対応値
を記憶する記憶手段２と、目標ステップ位置を計算する
目標ステップ位置計算手段３と、この目標ステップ位置
計算手段３で計算された目標ステップ位置と前記ステッ
プ位置検出手段１の出力信号と前記記憶手段２の出力信
号とが入力され、前記ステップモータ９を前記目標ステ
ップ位置まで駆動するための制御信号を出力するステッ
プモータ制御信号演算手段４と、前記ステップモータの
ステップ位置を初期設定するか否かを判断する初期設定
判断手段５と、初期設定と判断された時に前記ステップ
モータ９の特定の制御信号入力端子を励磁するためのス
テップモータ励磁手段６と、前記ステップモータ励磁手
段６による励磁が開始されてから、所定時間経過後に前
記ステップ位置検出手段１の出力信号を読み取る遅延ス
テップ位置読み取り手段７と、この遅延ステップ位置読
み取り手段７の出力信号と前記記憶手段２の出力信号と
が入力され、前記ステップモータ９のステップ位置の初
期値を設定する初期値設定手段８とを備える電子制御式
ステップモータの制御装置をその要旨としている。

また、前記記憶手段２は、前記ステップモータ９の各ス
テップ位置における設計理論値と前記ステップモータ９
を各ステップ位置に移動して前記ステップ位置検出手段
１にて得られた学習値との少なくとも一方を記憶してい
るようにすれば良い。

〔作用〕

これにより、初期設定判断手段５により初期設定を行う
と判断されると、ステップモータ励磁手段６によりステ
ップモータ９を励磁し、ステップモータ９をある位置で
停止させる。そして、ステップモータ励磁手段６実行後
、遅延ステップ位置読み取り手段７にて、ステップモー
タ９が安定な状態で停止するまでの所定時間経過した後
、ステップ位置検出手段１により検出したステップモー
タ９のステップ位置を読み取る。遅延ステップ位置読み
取り手段７の出力信号と記憶手段２の出力信号とを初期
値設定手段８に入力してステップモータ９のステップ位
置の初期値を設定する。

〔実施例〕

以下、本発明を２サイクルエンジン及びロータリエンジ
ンのオイル流量制御において、電子制御式ステップモー
タを使用した実施例を第２図〜第６図に基づいて説明す
る。

本実施例は、エンジンの負荷に応じて最適なオイル量を
エンジン内に供給するもので、第２図は本システムの構
成を示す。本システムは、ステップモータｌｌａを組み
込んだオイル流量制御用ポンプ１１と、このオイル流量
制御用ポンプ１１を制御する電子制御装置１２からなる
。さらに、オイル流量制御ポンプ１１は、ステップモー
タ１１ａ、ステップ位置検出手段をなすポジションセン
サ１１ｂ、コントロールピンｌｌｃ、プランジャ１１ｄ
、オイル流入ロｌｉｅ、オイル流出口１１ｆとからなる
。ステップモータｌｌａは、電子制御装置１２からのス
テップモータｌｌａの制御信号１１ｇにより駆動される
。そして、ポジションセンサｌｌｂはステップモータｌ
ｌａのステップ位置を電圧変化として検出する。コント
ロールピンｌｌｃは、ステップモータｌｌａのステップ
位置の変化と連動していて、プランジャｌｉｄがコント
ロールピンＩｌｃのテーパ部分にｔＪＪｉしていて、こ
のコントロールピンｌｌｃの変化に応じてオイル流量を
制御する。ここで、各ステップ位置に対するオイル量は
第７図のようになる。そして、オイル流入口ｌｉｅはオ
イルタンクと接続され、オイル流出口１１ｆはエンジン
と接続されている。

また、電子制御装置１２は、入力回路１２ａ、中央演算
処理装置１２ｂ、出力回路１２ｃ、記憶手段としてのメ
モリユニット１２ｄとにより構成されている。入力回路
！２ａは、バッテリ電圧信号、エンジンのスタータ信号
、エンジン回転数信号等の複数の入力信号ＩＬｉおよび
ポジションセンサｌｌｂからのステップ位置信号１１ｈ
が入力される。そして、メモリユニット１２ｄはＲＯＭ
１２ｄ＋とＲＡＭ１２ｄｚとからなり、表１１表２に示
すように、ステップモータｌｌａの各ステップ位置にお
ける設計理論値と学習値とを記憶し、その他制御プログ
ラムとエンジンの負荷に応した目標ステップ位置算出の
基本となるデータと補正係数等の演算処理用のデータ群
を記憶している。

表　　　２ また、中央演算処理装置１２ｂは、入力回路１２ａから
の信号とメモリユニット１２ｄからの信号とにより必要
なオイル量に応じた目標ステップ位置を算出し、出力回
路１２ｃを経てステップモータｌｌａへステップモータ
制御信号１１ｇを出力する。

次に、以上の構成において、その作動を説明する。第３
図は本実施例におけるステップモータ制御のフローチャ
ートである。まず、ステップ１００により装置全体が作
動中か否かを調べ、作動中の場合のみこの以下の制御を
実行する。ステップ１０１によりエンジン回転数とアイ
ドリング時のエンジン回転数とを比較し、エンジン回転
数がアイドリング時のエンジン回転数より低い場合には
、ステップモータＩｌａの耐久性を向上させるため、ス
テップモータｌｌａにステップモータ制御信号１１ｇを
出力しない。エンジン回転数がアイドリング時のエンジ
ン回転数より高い場合には、以下の制御を行う。ステッ
プ１０２の起動モードフラグチエツクを行い、起動モー
ドフラグがＯＮの場合には、ステップ１０４の起動モー
ドを実行する。

起動モードフラグがＯＦＦの場合は、ステップ１０３の
学習モードフラグチエツクを行い、学習モードフラグが
ＯＮの場合はステップ１０５の学習モードを実行し、学
習モードフラグがＯＦＦの場合はステップ１０６の通常
モードを実行する。以上のそれぞれのモード実行後、ス
テップ１０７で目標ステップ位置と現在のステップ位置
の差が４ステツプ以上の状態が２　ｓｅｃ以上継続等の
各種の異常検出を行い、ステップ１０８で異常が検出さ
れた場合には、ステップ１０９により起動モードフラグ
をＯＮにし、再度ステップ１００からの制御を行う。

ここで、ステップ１０４の起動モードについて説明する
。第４図は起動モードのフローチャートである。起動モ
ードフラグは前述の異常検出時と正規の起動時にＯＮさ
れる。まず、ステップ１１０により正規の起動条件が成
立しているか否かを判断する。この正規の起動条件とは
、ステップ１１０ａのスタータ信号入力有り、ステップ
１１０ｂのバッテリ電圧上昇用タイマ終了、ステップ１
１０ｃの過去に一度も正規の起動法による起動を実施し
ていない、ステップ１１０ｄの目標ステップ位置が５ス
テツプ以下、以上の４条件を全て満たしている場合であ
る。前述の正規の起動条件が成立している場合は、ステ
ップ１１１により従来通りの起動法、つまり、ステップ
モータｌｌａのステップ位置を０ステツプへ移動させる
初期設定方法を実行する。正規の起動条件不成立の場合
のステップモータｌｌａの初期設定は全て以下に述べる
方法により行う。まず、ステップ１１２にてタイマをセ
ットし、その後ステップ１１３にてステップモータｌｌ
ａの４つの制御信号入力端子のうち１つの制御信号入力
端子（Ｎα２）にステップモータ制御信号１１ｇを入力
し、励磁する。ステップ１１４はステップ１１３にて励
磁し、第８図のようにステップモータｌｌａがより安定
に停止するまでの設定時間（約１２８ｍ５ｅｃ）経過す
るまで、前述のステップ１１３を続けるものである。

そして、ステップ１１５で設定時間経過後、中央演算処
理装置１２ｂにポジションセンサＩｌｂのステップモー
タｌｌａのステップ位置信号１１ｈを入力する。そして
、ステップ１１６でこのステップ位置信号１１ｈとメモ
リユニット１２ｄに記憶されているステップモータｌｌ
ａの各ステップ位置における対応値とを比較し、現在の
ステップ位置を検出し、それを初期値と設定する。ここ
で、ステップモータｌｌａの各ステップ位置における対
応値は、通常は学習モード実行により得られた学習値を
使用するが、学習動作前とか、何らかの原因によりこの
学習値が破壊された場合等の理由により学習値が存在し
ていない時は、あらかじめ算出された設計理論値を使用
する。

次に、ステップ１０５の学習モードについて説明する。

第５図は学習モードのフローチャートである。まず、第
３図のステップ１０３にて学習モードフラグがＯＮの場
合、以下学習モードを実行する。そこで、この学習モー
ドフラグがＯＮとなる条件は、バッテリ電圧が１２Ｖ以
上、エンジン回転数がアイドリング時のエンジン回転数
以上、水温が６０℃以上で１０分間以上経過、目標ステ
ップ位置が５ステツプ以下、ステップ１０４の起動モー
ド実行後、フェイルフラグがＯＦＦの以上の条件をすべ
て満たし、かつ学習値がないか前回学習モード実行から
の正規の起動による初期設定回数が３２回以上の場合の
どちらかが成立した場合に学習モードフラグがＯＮされ
゛る。まず、ステップ１２０にてステップモータｌｌａ
のステップ位置を０ステツプに移動する。次に、ステッ
プ１２１にて、ポジションセンサｌｌｂのステップモー
タｌｌａのステップ位置信号１１ｈを読み取り、二の値
を現在のステップ位置における学習値とする。ステップ
１２２にて、この学習値をメモリユニット１２ｄのＲＡ
Ｍ１２ｄｔ上の学習値用テーブルに記憶する。ここで、
ステップ１２３によりステップ位置が６０ステツプか否
かを判定し、６０ステツプならばステップ１２５にて初
期設定回数計数用カウンタをクリアして学習モードを終
了する。また、ステップ位置が６０ステツプ未満の場合
は、ステップ１２４にてステップ位置を１ステップ上げ
、前述のステップ１２１以降の処理を行う。前述の学習
モード処理において、例えばステップ１２５の初期設定
回数計数用カウンタのクリアを学習モード開始時に行う
と、学習モードの途中で電源ＯＦＦされた場合、第９図
（ｂ）に示すように今回の学習値と前回の学習値とが混
在した学習値となってしまう。ここで、第９図（ａ）は
前回の学習値と今回の学習値との比較図、第９図（ｂ）
は前述の学習の途中で電源ＯＦＦされた場合の学習値の
状態図である。しかし、前述したように、学習モード実
行の成立条件として、前回学習モード実行からの正規の
起動による初期設定回数（初期設定回数計数用カウンタ
）が３２回以上という条件があるために、前述の技術で
はすでに初期設定回数計数用カウンタはクリアされてい
るために、次回学習モード実行までに少なくとも３２回
以上の初期設定が行われる必要があり、前述のような前
回の学習値と今回の学習値が混在した学習値により、長
時間制御を行わなければいけないが、本実施例では学習
の途中で電源ｏＦＦされた場合でも、初期設定回数計数
用カウンタは３２回のままであり、前述の他の学習モー
ド実行条件が成立すれば学習モードが実行されるため、
前述のような前回学習値と今回の学習値とが混在した学
習値により制御を行う時間を最小限にすることができる
。

最後に、ステップ１０６の通常モードについて説明する
。第６図は通常モードのフローチャートである。まず、
ステップ１３０にて複数の入力信号１１ｉを中央演算処
理装置１２ｂに読み込む。

そして、ステップ１３１にてこの複数の人力信号１１ｉ
とメモリユニット１２ｄに記憶している目標ステップ位
置算出の基本となるデータと補正係数により目標ステッ
プ位置を算出する。次に、ステップ１３２にてポジショ
ンセンサｌｌｂからのステップ位置信号１１ｈを中央演
算処理装置１２ｂに読み込む。そして、ステップ１３３
にてこのステップ位置信号１１ｈとメモリユニット１２
ｄに記憶しているステップモータｌｌａの各ステップ位
置における対応値との比較により、現在のステップ位置
を検出する。そして、ステップ１３４にてステップ１３
１にて求まった目標ステップ位置とステップ１３３で求
まった現在のステップ位置との差のステップ数だけステ
ップモータｌｌａを移動させるようにステップモータ制
御信号１１ｇを出力し、通常モードを終了する。

なお、前述の実施例では、ステップモータ１１ａの制御
異常発生時の再起動の場合について述べたが、スタータ
信号がなく、エンジン回転数がアイドリング時のエンジ
ン回転数より高い時にも、起動モードフラグをＯＮする
ようにすれば、スタータを使用せずにエンジンを始動し
た場合（例えば、一般に押しかけと呼ばれるエンジン始
動方法）にも、第４図のステップ１１２〜ステツプ１１
６の処理によって初期設定を行うことができる。

また、前述の実施例では、ステップモータのステップ位
置決定方法において、０ステップ位置＝制御信号入力端
子ＮＯ１２としてステップモータ制御信号１１ｇを入力
しているが、これは任意に変更可能（例えば、０ステッ
プ位置＝制御信号入力端子Ｎα４とする）である。また
、ステップモータ１１ａについても、本実施例で使用し
た制御信号入力端子が４つの場合だけでなく、いくつの
制御信号入力端子があっても、本発明は適用可能である
。

そして、スタータによるエンジン始動（通常の起動条件
成立）時においても、第４図のステップ１１１の代わり
にステップ１１２〜ステツプ１１６の処理を採用するこ
とも可能である。

また、第６図のステップ１３２におけるポジションセン
サの出力値読み取りとして、第４図のステップ１１２〜
ステツプ１１５の手法を用いることも可能である。

〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明によるステップモータの初
期設定は、ステップモータの特定の相を励磁してステッ
プモータが安定な状態で停止した後、現在のステップ位
置を検出し、そのステップ位置を初期値とするもので、
従来のようにステップモータをある設定された基準位置
まで移動させるものではないため、初期設定を迅速に行
うことができ、他のシステムの制御系に損害を与えず、
さらに、ステップモータの作動電圧が低く、ステップモ
ータを駆動するのに必要な、充分なトルクが発生しない
場合でも確実に初期設定を行うことができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明をエ
ンジンのオイル流量制御システムに適用した一実施例を
示す構成図、第３図は上記実施例の作動説明に供するフ
ローチャート、第４図は第３図の起動モードをより詳細
に示すフローチャート、第５図は第３図の学習モードを
より詳細に示すフローチャート、第６図は第３図の通常
モードをより詳細に示すフローチャート、第７図は上記
実施例におけるステップモータのステップ位置とオイル
量との関係を示す特性図、第８図は上記実施例における
ステップモータの励磁時のポジションセンサの特性図、
第９図（ａ）は前回の学習値と今回の学習値の比較図、
第９図ら）は学習モード実行中に電源ＯＦＦとなった場
合の学習値用テーブルの学習値の状態を示す特性図であ
る。 １・・・ステップ位置検出手段、２・・・記憶手段、３
・・・目標ステップ位置計算手段、４・・・ステップモ
ータ制御信号演算手段、５・・・初期設定判断手段、６
・・・ステップモータ励磁手段、７・・・遅延ステップ
位置読み取り手段、８・・・初期値設定手段、９・・・
ステップモータ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ばか１名） ２ｄ１ ２ｄ２ 第２図 第 図 第 図 第 因 第 図 叶間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ステップモータのステップ位置を検出するステップ
   位置検出手段と、 前記ステップモータの各ステップ位置における対応値を
   記憶する記憶手段と、 目標ステップ位置を計算する目標ステップ位置計算手段
   と、 この目標ステップ位置計算手段で計算された目標ステッ
   プ位置と前記ステップ位置検出手段の出力信号と前記記
   憶手段の出力信号とが入力され、前記ステップモータを
   前記目標ステップ位置まで駆動するための制御信号を出
   力するステップモータ制御信号演算手段と、 前記ステップモータのステップ位置を初期設定するか否
   かを判断する初期設定判断手段と、初期設定と判断され
   た時に、前記ステップモータの特定の制御信号入力端子
   を励磁するためのステップモータ励磁手段と、 前記ステップモータ励磁手段による励磁が開始されてか
   ら、所定時間経過後に前記ステップ位置検出手段の出力
   信号を読み取る遅延ステップ位置読み取り手段と、 この遅延ステップ位置読み取り手段の出力信号と前記記
   憶手段の出力信号とが入力され、前記ステップモータの
   ステップ位置の初期値を設定する初期値設定手段と を備える電子制御式ステップモータの制御装置。
2. ２．前記記憶手段は、前記ステップモータの各ステップ
   位置における設計理論値と前記ステップモータを各ステ
   ップ位置に移動して前記ステップ位置検出手段にて得ら
   れた学習値との少なくとも一方を記憶するものである請
   求項１記載の電子制御式ステップモータの制御装置。