JPH088794B2 - ステツピングモ−タの停止制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はステッピングモータの停止制御に関するもの
であり、特にステッピングモータのロータ，スライダ等
可動子の一方向の移動を機械的に阻止して特定の位置に
停止させる方法に関するものである。

従来の技術 米国特許第4,264,220号明細書には、タイプライタの
活字ホイールを原点位置に位置決めするために、活字ホ
イールを回転させる回転部材の係合部にストッパを係合
させることによって、ステッピングモータの一方向の回
転を機械的に阻止することが提案されている。回転部材
の回転をストッパに阻止させた後、ステッピングモータ
の励磁を活字ホイールの原点位置に対応する相に固定す
ることによって、活字ホイールを原点位置に停止させる
のであり、活字ホイールの原点位置を検出する検出器が
不要となり、装置コストを低減させることができる。

このステッピングモータの停止方法は、ステッピング
モータによって駆動される部材を原点位置に位置決めす
る必要のある技術分野において広く適用できるものであ
り、回転型のステッピングモータのみならず直線型のス
テッピングモータにも適用できるものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、実際にステッピングモータを上記のよ
うにして特定の位置に停止させる場合には、所望の位置
に停止しないことがある。可動子の一方向の移動がスト
ッパによって機械的に阻止されると同時にステッピング
モータの励磁をその停止位置に対応した相に固定すれば
よいのであるが、それは困難であるため、実際には可動
子の移動が機械的に阻止されてからも一定時間の間励磁
相の切換えが続行されるのが普通であって、そのために
可動子が本来停止すべき位置に停止しない事態が発生す
るのである。

例えば、第８図に示すように、２−２相励磁で駆動さ
れる回転型ステッピングモータのロータの正方向の回転
が機械的に阻止されたときの励磁相がCD相であったとす
れば、次のDA相励磁時にはロータが停止位置を保つか、
あるいは回転阻止時における衝撃を緩和するためにスト
ッパに与えられるクッション作用によって小角度正方向
に回転させられるのであるが、続くAB相励磁時にはロー
タ歯が隣のAB相のステータ歯に吸引されてロータが逆方
向に回転し、（脱調し）、以後のBC,CD相の励磁につれ
て正回転したうえ再び脱調することを繰り返す。つまり
ステッピングモータのロータが一定角度の揺動を繰り返
すのであるが、その揺動中にロータ歯が本来停止すべき
位置の励磁相と同じ相のステータ歯に丁度接近したとき
に励磁相が固定されれば、第８図に破線で示すように、
ロータ歯がその誤ったステータ歯に吸引された状態で停
止し、ロータが誤った回転位相で停止させられてしまう
こととなるのである。

同様なことは直線型ステッピングモータにおいても発
生するのであり、回転型と直線型との両方を一緒に論ず
る必要上、励磁される歯を励磁歯と称し、励磁されない
歯を非励磁歯と称することとする。

問題点を解決するための手段 本発明は、ステッピングモータの複数相の巻線に対し
て、それら巻線の相の各々に対応する複数の励磁相の少
なくとも１つをそれぞれ含む複数の励磁相群から成る励
磁サイクルを無端的に繰返す励磁を行ってそのステッピ
ングモータの可動子を一方向に移動させ、可動子をスト
ッパに当接させてからも無端的励磁を継続した誤、励磁
相をそのストッパの位置に対応する特定励磁相に固定す
ることにより可動子をストッパの位置に停止させる停止
制御方法における上記の問題を解決するために、前記可
動子を前記ストッパに当接させた後の励磁サイクルの無
端的繰返しにおいて前記特定励磁相より先行する少なく
とも１つの励磁相による励磁を、それまでの励磁サイク
ルの無端的繰返しにおけると同一の電圧で、それまでよ
り長い一定の長周期で行った後、励磁サイクルの励磁相
を前記特定励磁相に固定することにより、前記可動子を
前記ストッパの位置に停止させるようにしたものであ
る。

なお、上記励磁相群なる用語は、例えば２−２相励磁
におけるAB相とBC相とはそれぞれ、Ａ相およびＢ相の２
つの励磁相を含む励磁相群と、Ｂ相およびＣ相の２つの
励磁相を含む励磁相群とであると考え、１−２相励磁に
おけるＡ相とAB相とはそれぞれ、Ａ相のみを含む励磁相
群と、Ａ相およびＢ相の２つの励磁相を含む励磁相群と
であると考えて使用する。

作用 上記「励磁サイクルより長い周囲」は可動子の移動が
機械的に阻止されることにより発生する振動が減衰し
て、可動子が確実に励磁歯に吸引されるに十分な長さに
予め決定されるものであり、以下、この励磁を、可動子
を移動させるための通常の励磁との対比において、長周
期励磁と称することとする。

このように、特定の位置の相より先行する少なくとも
１相の励磁を長周期励磁とすれば、可動子は必ず特定の
位置に停止させられる。

例えば、可動子を停止させるべき位置に対応する励磁
歯の相の長周期励磁が最初に行われれば、非励磁歯が本
来吸引されるべき励磁歯（２−２相励磁の場合には２個
の励磁歯）か、それに近い同相の励磁歯かに吸引された
状態で可動子が揺動を停止する。したがって、それ以後
少なくとも１サイクルの長周期励磁が行なわれれば、た
とえ非励磁歯が吸引された励磁歯が本来非励磁歯が吸引
されるべき励磁歯の近くの同相の励磁歯であった場合で
も、非励磁歯は続いて行われる１サイクルの励磁によっ
て確実に本来吸引されるべき励磁歯の位置まで移動させ
られる。そして、この状態で励磁相が固定されるため、
可動子は確実に特定の位置に停止させられることとなる
のである。なお、最初の長周期励磁によって、非励磁歯
が本来吸引されるべき励磁歯に吸引された場合には、そ
れに続く異なる相の長周期励磁に伴って非励磁歯が一旦
その正しい励磁歯から離れて別の相の励磁歯に吸引され
ることとなるが、いずれは目的とする停止位置に対応す
る相の長周期励磁が行われ、その励磁相が最終的に固定
されるため、この場合でも可動子は必ず特定の位置に停
止させられることとなる。

このように１サイクル、あるいはそれ以上の長周期励
磁が行われれば、あらゆる条件下において可動子が必ず
特定の位置に停止させられることが保証され、汎用的な
停止制御方法が得られるのであるが、脱調時における可
動子のストッパからの離間距離が小さければ、可動子が
停止させられるべき位置の相に先行する１相の励磁が長
周期で行われた後に励磁相が固定されるのみでも、可動
子が特定の位置に停止させられることが保証される場合
がある。

そして、上記脱調時におけるストッパからの離間距離
の大きさは、そのステッピングモータによって駆動され
る装置の慣性等の条件によって決まるものであるから、
具体的な装置における調周期励磁の最小必要量もまたそ
の装置の条件に応じて決まるものである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の方法によれ
ばステッピングモータの可動子あるいはそれによって駆
動される部材の特定位置を検出する検出器を用いること
なく可動子を特定位置で停止させることができ、かつ、
目的とする励磁歯に近接した同相の励磁歯に非励磁歯が
吸引れた状態で巻線の励磁相が固定されることにより、
可動子が誤った位置で停止させられてしまうことを確実
に防止することができる。

しかも、そのために必要なことは、可動子の移動をス
トッパにより阻止した後に所定の調周期励磁を行うこと
のみであるため、装置の複雑化によるコストの上昇を回
避することができる。

実施例 以下、本発明をタイプライタの活字ホイールを駆動す
るステッピングモータの停止制御に適用した場合の一実
施例を説明する。

第３図および第４図はタイプライタの印字部のみを取
り出して示す図であり、図中符号10はキャリッジを示
す。キャリッジ10はガイドロッド12およびガイドレール
14に案内されるとともに、図示しないキャリッジ駆動装
置によりプラテン16に沿って移動させられる。

キャリッジ10にはモータブラケット18を介して選字用
のステッピングモータ20が取り付けられており、その出
力軸に固定されたピニオン22がモータブラケット18に回
転可能に支持されたギヤ24と噛み合わされている。ギヤ
24の軸26はモータブラケット18を貫通して反対側へ突出
しており、この突出端部に活字ホイール28が特定の相対
位相で取り付けられるようになっている。活字ホイール
28は放射状に延びる多数のアーム30を備えており、各ア
ーム30の先端には活字素子32が設けられている。

モータブラケット18には、ハンマブラケット38および
軸40を介してハンマ42が回動可能に取り付けられてお
り、図示を省略するブラケットを介してモータブラケッ
ト18に固定されたハンマ駆動ソレノイド43によりハンマ
が作動させられて活字素子32の背面に衝突し、これを印
字リボン44を介して、プラテン16に支持された印字用紙
46に衝突させるようになっている。

モータブラケット18には、軸50によって係止アーム52
が回動可能に取り付けられている。係止アーム52は、前
記ギヤ24の回転平面と平行な平面内で回動可能であり、
この回動によって係止アーム52の自由端に設けられた第
一係合部54がギヤ24に設けられた第二係合部56と係合
し、あるいは離脱するようにされている。係止アーム52
はスプリング58により第４図において反時計方向へ回動
する向きに付勢されており、常にはストッパ60に当接し
た位置で停止している。

係止アーム52は、一体的に形成された弾性片62を備え
ており、キャリッジ10が印字領域から外れて第４図にお
いて右方へ移動させられたとき、位置固定に設けられた
作用片64が弾性片62に当接し、スプリング58の付勢力に
抗して係止アーム52を時計方向へ回動させ、第一係合部
54を第二係合部56と係合可能な位置へ移動させるように
されている。

前記ステッピングモータ20は第５図に示すように、CP
U70,ROM72,RAM74およびバス76を含むマイクロコンピュ
ータ78によってモータ駆動回路80を介して制御されるよ
うになっている。ROM72には第１図のフローチャートで
表されるステッピングモータ20の停止制御プログラムを
始め、種々の制御プログラムが記憶されており、CPU70
はRAM74の助けを借りてこれらの制御プログラムを実行
する。以下、第１図のフローチャートを参照しつつ、ス
テッピングモータ20の停止制御方法について説明する。

キャリッジ10の移動によって前述のように掛止アーム
52がギヤ24の回転を阻止し得る位置へ回動させられると
同時に、キャリッジ10の原点位置を検出するための図示
しない検出器が作動させられ、その検出信号に基づいて
CPU70が第１図の停止制御プログラムの実行を開始す
る。最初にステップS1（以下、単にS1で表す。他のステ
ップについても同じ）において、カウンタに98がセット
される。この値は活字ホイール28が備えている活字素子
32の数96に２を加えたものである。続いて、S2において
活字ホイール28が１ステップ正方向に回転させられ、S3
において第一タイマが作動させられる。この第一タイマ
は本実施例においては3msecの計時を行うようにセット
されており、この第一タイマの計時終了後S4においてカ
ウンタのカウント数が１減じられ、S5においてカウント
数が０であるか否かが判定される。ここにおいては97で
あって０ではないため判定の結果はNOとなり再びS2以下
が実行される。

この繰返しにより活字ホイール28が１回転と２活字素
子分正回転させられたときS5の判定結果がYESとなり、S
6においてそのときのステッピングモータ20の励磁相がC
D相であるか否かが判定される。CD相でなければS7にお
いて前記カウンタに１がセットされ、再びS2以下が実行
される。活字ホイール28が１活字素子分正回転させられ
るのである。この作動がS6の判定結果がYESになるまで
繰り返され、YESになったならばS8において銅カウンタ
に４がセットされ、S9において第二タイマが作動させら
れる。本実施例においては第二タイマ40msecにセットさ
れており、第二タイマによる計時終了後S10において活
字ホイール28が１ステップ正方向に回転させられる。続
いてS11においてカウンタのカウント数が１減じられ、S
12においてカウント数が０であるか否かが判定される。
ここでは３であって０ではないため、再びS9以下が実行
される。この繰返しによって、ステッピングモータ20の
励磁相が再びCD相になったときS12の判定結果がYESとな
り、S13において再び第二タイマが作動させられ40msec
経過後、プログラムの実行はメインルーチンに戻り、１
回の停止制御が終了する。

上記S6の判定結果がYESとなってS9が実行されている
間に、ステッピングモータ20のロータ歯は第２図に実線
または破線で示すようにＣ相のステータ歯とＤ相のステ
ータ歯の中間位置に停止する。実線はロータ歯本来停止
すべき正しい位置（真正CD相位置）に停止する状態を示
し、破線は真正CD相位置に隣接する隣接CD相位置に停止
する状態を示す。いずれの場合にも、第一回目の長周期
（40msec）のCD相励磁が開始された当初はロータが揺動
しているのであるが、40msecという時間はこのロータの
揺動が減衰するに十分な時間であるため、長周期CD相励
磁の末期にはロータは真正CD相位置または隣接CD相位置
のいずれかに安定して停止した状態となるのである。

第一回目の長周期CD相励磁においてロータが隣接CD相
位置に停止した場合には、S9〜S12が繰返し実行され
て、DA相,AB相,BC相の長周期励磁が行われるのに伴って
ロータが１ステップずつ正方向に回転させられ、S13が
実行されている間に真正CD相位置に停止することとな
る。一方、第一回目の長周期CD相励磁においてロータが
真正CD相位置に停止した場合には、次の長周期DA相励磁
が行われている間、ロータは本来停止すべき位置に保た
れるか、あるいは弾性片62の弾性変形に伴う係止アーム
52の回動によって本来停止すべき位置を正方向にやや超
えた位置に停止しているのであるが、次に長周期AB相励
磁が行われればそ追従することができず、脱調して逆方
向に小角度回転し、隣りのAB相位置に停止する。その後
は、前述の場合と同様に調周期BC相およびCD相励磁が行
われるのにつれてロータが正方向へ１ステップずつ回転
させられ、最終的に真正CD相位置に停止することとな
る。

以上の説明においては理解を容易にするために、ステ
ッピングモータ20が１ステップ回転すれば活字ホイール
28も１ステップ回転するものとしたが、これは不可欠で
はなく、ステッピングモータ20の複数ステップによって
活字ホイールが１ステップ回転させられる印字機構にも
本発明を適用することができる。この場合には、第１図
のS1においてカウンタにセットされる値を （Ｎ＋ａ）×ｎ ただし、 N:活字ホイールの活字素子数 a:活字ホイールを余分に回転させるべき角度に相当する
活字素子の数（０または正の数数） n:活字ホイールの１ステップに対応するステッピングモ
ータステップ数 とするとともに、S2においてステッピングモータ20を１
ステップ回転させるようにすればよい。

また、活字ホイール28の揺動に伴ってステッピングモ
ータ20のロータが隣接CD相位置を超えてオーバシュート
する場合には、S8におけるカウント数を8,12等４の整数
倍とすればよい。

逆に、ロータのオーバシュート量が小さい場合には、
第６図に示すようにCD相に先行するBC相のみ、あるいは
第７図に示すようにAB相およびBC相のみの長周期励磁を
行うようにすることも可能である。

さらに、２−２相励磁のステッピングモータのみなら
ず、１相励磁あるいは１−２層励磁等のステッピングモ
ータに本発明を適用することも可能であり、回転型のみ
ならず直線型のステッピングモータに本発明を適用する
ことも可能である。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の
知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるステッピングモータ
の停止制御を行うためのコンピュータプログラムを表す
フローチャートである。第２図は上記フローチャートの
実行に伴うステッピングモータのロータの挙動を示す図
である。第３図は上記実施例方法によってステッピング
モータが停止させられるタイプライタの印字機構の要部
を示す側面図であり、第４図はその正面図である。第５
図は上記ステッピングモータの制御装置のブロック図で
ある。第６図および第７図はそれぞれ本発明の別の実施
例におけるロータの挙動を示す図である。第８図は従来
のステッピングモータの停止制御におけるロータの挙動
を示す図である。 20:ステッピングモータ 22:ピニオン、24:ギヤ 28:活字ホイール、32:活字素子 52:係止アーム、54:第一係合部 56:第二係合部、58:スプリング 60:ストッパ、62:弾性片 64:作用片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータの複数相の巻線に対し
   て、それら巻線の相の各々に対応する複数の励磁相の少
   なくとも１つをそれぞれ含む複数の励磁相群から成る励
   磁サイクルを無端的に繰返す励磁を行ってそのステッピ
   ングモータの可動子を一方向に移動させ、可動子をスト
   ッパに当接させてからも無端的励磁を継続した後、励磁
   相をそのストッパの位置に対応する特定励磁相に固定す
   ることにより可動子をストッパの位置に停止させる停止
   制御方法であって、 前記可動子を前記ストッパに当接させた後の励磁サイク
   ルの無端的繰返しにおいて前記特定励磁相より先行する
   少なくとも１つの励磁相による励磁を、それまでの励磁
   サイクルの無端的繰返しにおけると同一の電圧で、それ
   までより長い一定の長周期で行った後、励磁サイクルの
   励磁相を前記特定励磁相に固定することにより、前記可
   動子を前記ストッパの位置に停止させることを特徴とす
   るステッピングモータの停止制御方法。