JPH06343294A - ステッピングモータの駆動制御装置 - Google Patents

ステッピングモータの駆動制御装置

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JPH06343294A
JPH06343294A JP5130845A JP13084593A JPH06343294A JP H06343294 A JPH06343294 A JP H06343294A JP 5130845 A JP5130845 A JP 5130845A JP 13084593 A JP13084593 A JP 13084593A JP H06343294 A JPH06343294 A JP H06343294A
Authority
JP
Japan
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stepping motor
motor
excitation
signal
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP5130845A
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English (en)
Inventor
Mitsuteru Fujimoto
光輝 藤本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP5130845A priority Critical patent/JPH06343294A/ja
Publication of JPH06343294A publication Critical patent/JPH06343294A/ja
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステッピングモータのマイクロステップ駆動
において、1パルス毎の回転量が均一になるよう補正を
加えた、ステッピングモータの駆動制御装置を提供す
る。 【構成】 モータの回転子位置を指定するアップダウン
カウンタ1と、ステッピングモータの特性に合わせて励
磁信号を補正し、その補正データをモータの電気角で位
相を進めたデータと遅らしたデータを記憶したROM2
a,2bと、モータの回転子が追従できない周波数以上
の励磁切り換え信号を発生する信号発生器5と、前記信
号発生器の励磁切り換え信号により前記ROMの進み位
相と遅れ位相を選択し、前記アップダウンカウンタの計
数出力値に対応した位置の励磁信号を前記ROMから読
み出し、この読み出された励磁信号データをステッピン
グモータの各相の励磁電流に変換する励磁電流制御部3
a,3bを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータを
マイクロステップ駆動するステッピングモータの駆動制
御装置に係り、特に、ステッピングモータの各相励磁信
号の大きさを細かく変化させることによって、安定点の
位置を徐々に移動させ、ステップ角を微細化すると共
に、1パルス毎の回転量が均一となるように、モータ特
性に合わせて前記励磁信号を補正するようにしたステッ
ピングモータの駆動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ステッピングモータのマイクロス
テップ駆動は、開ループ制御が可能であり、エンコーダ
やポテンショメータ等のフィードバック要素を用いるこ
と無く、サーボ機構を簡単かつ高精度に構成できること
から、磁気ディスク装置の磁気ヘッド駆動源などとして
頻繁に利用されている。
【0003】以下に従来のステッピングモータの駆動制
御装置について説明する。図5は従来のステッピングモ
ータの駆動制御装置の構成を示すものである。図5にお
いて、1は回転方向信号UD/DOWNによりクロック
パルスCLKを計数アップまたは計数ダウンするアップ
ダウンカウンタ、2a,2bは正弦波および余弦波の振
幅データを記憶したROM、31a,31bはアップダ
ウンカウンタ1の出力をアドレスデータとして各ROM
2a,2bから読み出された振幅データをアナログ信号
に変換するD/Aコンバータ、32a,32bは前記D
/Aコンバータの出力アナログ信号に応じてステッピン
グモータを駆動する駆動回路、3a,3bは前記D/A
コンバータ31a,31bと駆動回路32a,32bよ
りなる励磁電流制御部、4はステッピングモータ、4
a,4bは前記ステッピングモータ4のステータコイル
である。
【0004】以上のように構成されたステッピングモー
タの駆動制御装置について、以下その動作について説明
する。まず、回転方向信号UD/DOWNによりアップ
ダウンカウンタ1の計数方向が設定され、クロックパル
スCLKが入力されると、アップダウンカウンタ1は計
数動作をはじめる。アップダウンカウンタ1の計数値を
アドレスデータとして、2a,2bのROMから図6に
示す如く、正弦波、余弦波の振幅データを順次読み出
し、励磁電流制御部3a,3bのD/Aコンバータ31
a,31bにてアナログ信号に変換され、励磁信号とし
て駆動回路32a,32bに入力される。駆動回路は、
例えば定電流駆動によってステッピングモータ4のステ
ータコイル4a,4bを駆動する。
【0005】このようなステッピングモータの駆動装置
の場合、ステップ毎のピッチ精度は、ステッピングモー
タの1周期(電気角で2π)に対して4倍の誤差周期を
持っていることが知られている。この周期は、静止トル
ク特性のコギングトルクの周期と一致しており、主にス
テッピングモータ内部の特性が原因であると考えられ
る。即ち、正弦波と余弦波の波形によるマイクロステッ
プ駆動では、ステップ角を均一にすることができず、1
パルス毎の回転量が不均一となるので、高精度の位置決
めを実現するためには、各相励磁信号の大きさをステッ
ピングモータの特性に合わせて補正する必要がある。
【0006】従って、例えば励磁電流を正弦波、余弦波
的に段階的に切り換えて得た1パルス毎の静止角度デー
タを基に、1パルス毎の回転量が均一となるように、例
えば図7に示す如く励磁信号を補正することが考えられ
ている。
【0007】また、前記ステップ毎のピッチ精度がステ
ッピングモータの回転方向によって異なる場合は、正転
用補正テーブルと反転用補正テーブルとを設け、モータ
の正転時と反転時で独立した励磁信号補正を行うことが
考えられている(公開特許公報 平1−218393
平1−218394)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、モータの正転時と反転時で独立した励磁
信号補正をおこなうと、正転時と反転時で静止角度精度
のヒステリシスが大きい場合、正転と反転の切り換え時
にデータの差により位置ずれし、回転軸のとびが発生す
る可能性がある。そこで、正転用励磁信号と反転用励磁
信号の切り換えを両者が一致するときに行うことが考え
られるが、この場合、任意の場所で励磁信号の切り換え
を行えないので、円滑にステップ毎のピッチ精度を均一
に補正することができないという問題点を有していた。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ステッピングモータの回転方向に拘らず、1パルス
毎の回転量を均一にし、ヒステリシス現象をも解消する
ことができるステッピングモータの駆動制御装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の装置は、ステッピングモータの各相励磁信号の
大きさを細かく変化させることによって、安定点の位置
を徐々に移動させ、ステップ角を微細化すると共に、1
パルス毎の回転量が均一となるように、モータ特性に合
わせて前記励磁信号を補正するようにしたステッピング
モータのマイクロステップ駆動制御装置において、ステ
ッピングモータの励磁位置に、モータの回転子が追従で
きない周波数以上の高周波振動成分を付加し、前記高周
波振動成分の中心励磁位置が1パルス毎の回転量が均一
となるようモータ特性に合わせる構成を有している。
【0011】
【作用】この構成によって、ステッピングモータの励磁
位置は高周波振動をするので、モータの回転子に高周波
振動トルクが発生する。この高周波振動トルクの最大値
をモータの摩擦などによって生じる損失以上にすると、
モータ回転子には正転方向と反転方向に順次起動トルク
が発生し、ステッピングモータのヒステリシス現象を解
消することができる。また、前記高調波振動成分の中心
励磁位置は1パルス毎の回転量が均一となるようモータ
特性に合わせてあるので、ステッピングモータをより高
精度で駆動することができ、回転方向に拘らず、1パル
ス毎の回転量を均一にすることができる。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0013】図1は本発明の一実施例を示すもので、前
出図5に示した従来例と略同様のアップダウンカウンタ
1、ROM2a,2b、励磁電流制御部3a,3b、D
/Aコンバータ31a,31b、駆動回路32a,32
b、ステッピングモータ4、ステータコイル4a,4b
を含むステッピングモータの駆動制御装置において、モ
ータの回転子が追従できない周波数以上の励磁切り換え
信号を発生する信号発生器5が設けられると共に、前記
ROM2a,2bにモータの特性に合わせて励磁信号を
補正し、その補正データを電気角で位相を進めたデータ
と遅らしたデータが含まれている点が前記従来例と異な
る。
【0014】以上のように構成されたステッピングモー
タの駆動制御装置について、図2を用いてその動作を説
明する。図2は初期状態で静止した状態から、回転方向
信号UD/DOWNをアップ(H)にし正転方向に1周
期(電気角で2π)回転した後、回転方向信号UP/D
OWNをダウン(L)にし反転方向に1周期(電気角で
2π)回転させたときの各部の様子を示す。
【0015】まずはじめは、クロックパルスCLKは入
力されずアップダウンカウンタ1の計数値は初期状態で
ある0の状態にある。ここで、前記アップダウンカウン
タ1は、ステッピングモータの1周期(電気角で2π)
をマイクロステップ駆動で例えば256等分するため、
256で零に戻る8ビットのアップダウンカウンタとす
る。
【0016】信号発生器5は、常にモータの回転子が追
従できない周波数以上の励磁切り換え信号SELECT
を発生しており、この信号によってROM2a,2bに
各々記憶された進み位相の補正データと遅れ位相の補正
データを選択する。即ち、例えば図3に示すように、R
OM2a,2bにおいて、進み位相の補正データを偶数
アドレス(最下位アドレスA0=0)に記憶し、遅れ位
相の補正データを奇数アドレス(最下位アドレスA0=
1)に記憶し、励磁切り換え信号SELECTをROM
2a,2bの最下位アドレス(A0)に入力する。RO
M2a,2bの上位アドレス(A1〜A8)には、前記ア
ップダウンカウンタ1の計数出力を入力する。このアド
レス接続によって、アップダウンカウンタ1が指定した
励磁位置に対して進み位相の補正データと遅れ位相の補
正データによる励磁が交互に行われ、常に高周波振動を
加えることができる。この励磁位置の高周波振動によ
り、ステッピングモータには高周波振動トルクが発生す
る。高周波振動トルクがモータの最大摩擦力を越える
と、モータの回転子は起動し加速しようとする起動トル
クが働くが、回転子は慣性を持っているため、励磁位置
の高周波振動に追従できずに正転方向と反転方向の起動
トルクが平衡している状態で停止している。
【0017】次に、クロックパルスCLKが入力され、
アップダウンカウンタ1が計数アップ動作を開始する
と、励磁位置は高周波振動をしながら回転角が正転方向
に移動していく。この励磁位置の移動により高周波振動
トルクは、正転方向に発生する起動トルクの方が大きく
なり、平衡状態が崩れ、回転子は正転方向に加速回転
し、次の平衡状態の位置まで移動する。この動作を繰り
返すことにより、ステッピングモータの回転子は、アッ
プダウンカウンタ1の計数アップ動作による励磁位置の
移動に追従していく。
【0018】回転方向信号UP/DOWNが反転し、ア
ップダウンカウンタ1が計数ダウンをはじめた場合も計
数アップの時と同様に、高周波振動トルクは、反転方向
に発生する起動トルクの方が大きくなり、平衡状態が崩
れ、回転子も反転方向に加速回転し、次の平衡状態の位
置まで移動する。この動作を繰り返すことにより、ステ
ッピングモータの回転子は、アップダウンカウンタ1の
計数ダウン動作による励磁位置の移動に追従していく。
【0019】前記ROM2a,2bに各々記憶された進
み位相の補正データと遅れ位相の補正データの電気角に
おける中心励磁位置は、1パルス毎の回転量が均一とな
るようモータ特性に合わせてあるので、例えば図4に示
すような電気角となり、マイクロステップ駆動における
1ステップに対する電気角の1ステップ角は非直線な特
性となる。
【0020】以上のように本実施例によれば、ステッピ
ングモータの励磁位置に、モータの回転子が追従できな
い周波数以上の高周波振動成分を付加し、前記高周波振
動成分の中心励磁位置が1パルス毎の回転量が均一とな
るようモータ特性に合わせる構成を有している。この励
磁位置の高周波振動成分によって発生する高周波振動ト
ルクの最大値をモータの摩擦などによって生じる損失以
上にすると、モータ回転子には正転方向と反転方向に順
次起動トルクが発生し、ステッピングモータのヒステリ
シス現象を解消することができる。また、前記高調波振
動成分の中心励磁位置は1パルス毎の回転量が均一とな
るようモータ特性に合わせてあるので、ステッピングモ
ータをより高精度で駆動することができ、回転方向に拘
らず、1パルス毎の回転量を均一にすることができる。
【0021】なお、本実施例では励磁位置に高周波振動
成分を付加するために、進み位相の補正データと遅れ位
相の補正データを1組持たし、交互に選択するようにし
たが、むろん、複数組の位相をずらした補正データを用
いて順次それらを選択することによって高周波振動成分
を付加してもよい。また、励磁電流制御部3a,3bの
構成を、D/Aコンバータ31A,31bの変わりに、
パルス幅の時間で入力データを変調するPWM制御回路
を用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明は、ステッピングモ
ータの励磁位置に、モータの回転子が追従できない周波
数以上の高周波振動成分を付加し、前記高周波振動成分
の中心励磁位置が1パルス毎の回転量が均一となるよう
モータ特性に合わせているので、ステッピングモータの
回転方向に拘らず、1パルス毎の回転量を均一にし、ヒ
ステリシス現象をも解消することができる高精度な位置
決めを可能とする優れたステッピングモータの駆動装置
を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるステッピングモータの
駆動制御装置の回路図
【図2】同実施例におけるステッピングモータの駆動制
御装置の動作説明のためのタイムチャート
【図3】同実施例におけるステッピングモータの駆動制
御装置のROMの補正した励磁データを示す図
【図4】同実施例におけるステッピングモータの駆動制
御装置のROMの補正した励磁データによる励磁位置の
電気角を示す図
【図5】従来のステッピングモータの駆動制御装置の回
路図
【図6】従来のステッピングモータの駆動制御装置のR
OMの励磁データを示す図
【図7】従来のステッピングモータの駆動制御装置のR
OMの補正した励磁データを示す図
【符号の説明】
1 アップダウンカウンタ 2a ROM 2b ROM 3a 励磁電流制御部 3b 励磁電流制御部 31a D/Aコンバータ 31b D/Aコンバータ 32a 駆動回路 32b 駆動回路 4 ステッピングモータ 4a ステータコイル 4b ステータコイル 5 信号発生器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステッピングモータの各相励磁信号の大き
    さを細かく変化させることによって、安定点の位置を徐
    々に移動させ、ステップ角を微細化すると共に、1パル
    ス毎の回転量が均一となるように、モータ特性に合わせ
    て前記励磁信号を補正するようにしたステッピングモー
    タのマイクロステップ駆動制御装置において、ステッピ
    ングモータの励磁位置に、モータの回転子が追従できな
    い周波数以上の高周波振動成分を付加し、前記高周波振
    動成分の中心励磁位置が1パルス毎の回転量が均一とな
    るようモータ特性に合わせていることを特徴とするステ
    ッピングモータの駆動制御装置。
JP5130845A 1993-06-01 1993-06-01 ステッピングモータの駆動制御装置 Pending JPH06343294A (ja)

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JP5130845A JPH06343294A (ja) 1993-06-01 1993-06-01 ステッピングモータの駆動制御装置

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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