JPH1014292A - ステッピングモータの脱調検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンコーダ等の位置検出器を用いずに脱調を検
出することができるステッピングモータの脱調検出装置
を提供する。 【解決手段】ステッピングモータ１に移動指令部４から
パルス列を供給してステッピングモータ１のロータを駆
動し、パルス列のパルス数を指令位置カウンタ５で計数
し、ステッピングモータ１のロータの回転によるテーブ
ル３の移動経路中の予め定めた位置に対向してスイッチ
素子１１を設置し、スイッチ素子１１の対向位置をテー
ブル３が通過したときテーブル３に設けた磁石１０の磁
束に感応して発生するスイッチ素子１１からの出力の変
化を変化点検出部１２で検出し、変化点検出部１２によ
る変化点検出時に指令位置カウンタ５の計数値をラッチ
し、ラッチ計数値に基づくテーブル３の位置が、変化点
位置設定部１３に設定されたスイッチ素子１１の設置位
置の値と作動精度設定部１４に設定されたスイッチ素子
１１の精度に基づく値との和以内にないとき脱調検出部
９にて脱調と検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
の脱調検出装置に関し、さらに詳細にはステッピングモ
ータによって駆動される移動体の位置検出信号と協働し
てステッピングモータの脱調を検出するステッピングモ
ータの脱調検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すように、テーブルアク
チュエータ３１はステッピングモータ１を駆動モータと
し、ステッピングモータ１のロータによって回転駆動さ
れるボールねじ２によってテーブル３Ａを駆動する。こ
の従来のテーブルアクチュエータ３１において、コンピ
ュータからなるコントローラ３０の指示に基づいてステ
ッピングモータ１を駆動しテーブル３Ａの位置決めを行
う。

【０００３】コントローラ３０には、指令シリアルパル
スを発生する移動指令部４、移動指令部４からの出力指
令シリアルパルスを計数する指令位置カウンタ５、移動
指令部４からの出力指令シリアルパルスを受けてステッ
ピングモータ１の相数、励磁相数等に基づく駆動信号に
変換する駆動回路６、ステッピングモータ１のロータ軸
に設けたエンコーダ７の出力パルスを受けて、エンコー
ダ７の出力パルス数を計数することによってテーブル３
Ａの位置を実質的に検出する位置検出カウンタ８、指令
位置カウンタ５の計数値と位置検出カウンタ８の計数値
とを比較して脱調を検出する脱調検出部９Ａを機能的に
備えている。

【０００４】上記のように構成されるコントローラ３０
において、移動指令部４から出力される指令シリアルパ
ルスに基づき駆動回路６を介してステッピングモータ１
が駆動される。ステッピングモータ１のロータ軸の回転
角度はエンコーダ７によって検出され、回転角度に基づ
くシリアルパルスが送出され、このシリアルパルスは位
置検出カウンタ８によって計数され、指令位置カウンタ
５の計数値と位置検出カウンタ８の計数値とが脱調検出
部９Ａにおいて比較されて、両カウンタの計数値が一致
していないときは脱調したと判別している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の脱調検出によるときは、エンコーダ等の
位置検出器によって移動体の位置を検出する必要があ
り、エンコーダ等位置検出器の容積が大きいために、ス
テッピングモータの容積が小さくてもステッピングモー
タの脱調検出装置全体の容積が大きなものになってしま
うという問題点があった。

【０００６】さらに、エンコーダ等の位置検出器は高価
であって、ステッピングモータが安価であっても、ステ
ッピングモータの脱調検出装置が結果的に高価なものに
なるという問題点があった。

【０００７】またさらに、脱調を検出するための従来の
コントローラでは、位置指令値と検出位置を常時比較し
て脱調を判断しているため、コントローラに処理能力の
高いものを必要とし、コントローラが複雑なものになる
という問題点もあった。

【０００８】本発明は、エンコーダ等の位置検出器を用
いずに脱調を検出することができるステッピングモータ
の脱調検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるステッピ
ングモータの脱調検出装置は、ステッピングモータにパ
ルス列を供給してステッピングモータのロータを駆動す
る駆動パルス発生手段と、前記パルス列のパルス数を計
数するカウンタと、前記ロータの回転にしたがって移動
する移動体の移動経路中の予め定めた位置に対向して設
置され、かつ設置位置に対向する位置を前記移動体が通
過したとき出力を発生するスイッチ手段と、前記スイッ
チ手段の設置位置に対応する値（α）が設定される変化
点位置設定手段と、前記スイッチ手段の出力発生位置精
度に対応する値（β）が設定される作動精度設定手段
と、前記スイッチ手段の出力の変化点を検出する変化点
検出手段と、前記変化点検出手段による変化点検出時に
前記カウンタの計数値をラッチするラッチ手段と、ラッ
チされた計数値が値（α±β）以内か否かを検出し以内
でないと検出したときに脱調検出信号を送出する脱調検
出手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】本発明にかかるステッピングモータの脱調
検出装置によれば、駆動パルス発生手段から出力される
パルス列に基づいてステッピングモータのロータが回転
駆動されて、前記ロータの回転にしたがって移動体が駆
動される。移動体の移動中においてスイッチ手段が設置
された位置に対向する位置を通過したときスイッチ手段
が出力を発生する。スイッチ手段の出力の発生時は変化
点検出手段によっても検出される。一方、前記パルス列
はカウンタによって計数されており、この計数値は移動
体の位置に対応している。スイッチ手段が出力を発生し
た時点は移動体がスイッチ手段の設置位置に対向する位
置を通過したときであり、この時点において前記カウン
タの計数値がラッチされる。

【００１１】しかるにラッチされた計数値は、移動体が
スイッチ手段の設置位置に対向する位置に対応してお
り、脱調していないときはラッチされた計数値が（α±
β）以内である。しかるに、ラッチされた計数値が（α
±β）以内でないと検出されたときは脱調しているとき
であって、脱調のために移動体が（α±β）以内の位置
に達しないときであり、このときには脱調していると検
出されて脱調検出信号が送出される。ラッチされた計数
値が（α±β）以内のときには脱調していないと判別さ
れる。

【００１２】本発明にかかるステッピングモータの脱調
検出装置において、変化点位置設定手段に設定される値
（α）は移動体を移動させたときスイッチ手段が出力を
発生するときの位置の値であることを特徴とする。

【００１３】変化点位置設定手段に設定される値（α）
を移動体を移動させたときスイッチ手段が出力を発生す
るときの位置の値とするときは、移動体を駆動してスイ
ッチ手段が出力を発生したときのカウンタの計数値を値
（α）とすることができて、変化点位置設定手段の値の
設定が容易となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明にかかるステッピングモー
タの脱調検出装置を実施の形態によって説明する。

【００１５】図１は本発明の実施の一形態にかかるステ
ッピングモータの脱調検出装置の構成を示すブロック図
である。

【００１６】本発明の実施の一形態にかかるステッピン
グモータの脱調検出装置において、図４に示した従来例
の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示
してある。

【００１７】本実施の一形態にかかるステッピングモー
タの脱調検出装置が適用されたテーブルアクチュエータ
２１は、ステッピングモータ１を駆動モータとし、ステ
ッピングモータ１のロータによって回転駆動されるボー
ルねじ２によって移動体であるテーブル３を駆動するよ
うに構成してある。

【００１８】テーブル３には磁石１０が装着してある。
また、磁石１０に対向したときに出力を発生する例えば
磁気抵抗素子等にて構成されてオン、オフの出力を発生
するスイッチ素子１１がステッピングモータ１によって
駆動されるテーブル３の移動範囲内のあらかじめ定めた
所定位置に設置してある。ここで、磁石１０とスイッチ
素子１１とでスイッチ手段を形成している。

【００１９】テーブルアクチュエータ２１において、コ
ンピュータからなるコントローラ２０の指示に基づいて
ステッピングモータ１を駆動しテーブル３の位置決めを
行う。

【００２０】コントローラ２０には、指令シリアルパル
スを発生する移動指令部４、移動指令部４からの出力指
令シリアルパルスを計数する指令位置カウンタ５、移動
指令部４からの出力指令シリアルパルスを受けてステッ
ピングモータ１の相数、励磁相数等に基づく駆動信号に
変換する駆動回路６、スイッチ素子１１からの出力を受
けてスイッチ素子１１からの出力の変化点を検出する変
化点検出部１２、変化点検出部１２からの検出信号によ
って位置指令カウンタ５の計数値をラッチしラッチされ
た計数値と後記する変化点位置設定部１３において設定
されている変化点位置情報および後記する作動精度設定
部１４において設定されている作動精度情報とから脱調
を検出する脱調検出部９を機能的に備えている。

【００２１】ここで、移動指令部４が駆動パルス発生手
段に対応し、変化点検出部１２が変化点検出手段に対応
し、変化点位置設定部１３が変化点位置設定手段に対応
し、作動精度設定部１４が作動精度設定手段に対応し、
脱調検出部９がラッチ手段と脱調検出手段に対応してい
る。

【００２２】図２（ａ）に模式的に示すように、変化点
位置設定部１３にはテーブル３の移動によってスイッチ
素子１１から出力される信号の変化点におけるテーブル
位置ａ、ｂに対応する変化点位置情報が設定される。こ
の変化点におけるテーブル位置ａ〜ｂ間はスイッチ素子
１１の動作すきまに対応している。これは、スイッチ素
子１１の動作には動作すきまを有し、スイッチ素子１１
の出力がオフ（開放）からオン（閉成）に変化するとき
のテーブル３の位置とオンになった後オフに変化すると
きのテーブル３の位置とが異なるためである。

【００２３】また図２（ｂ）に模式的に示すように、作
動精度設定部１４にはスイッチ素子１１の出力発生位置
の精度に対応する値、すなわちスイッチ素子１１の出力
信号の変化が生ずるときのテーブル３の位置のばらつき
に基づく値Δａ、Δｂが設定され、それぞれテーブル位
置ａ、ｂに値Δａ／２、Δｂ／２がそれぞれ各別に位置
するよう設定される。

【００２４】ここで、脱調検出部９における脱調検出
は、変化点検出部１２からの出力発生時における指令位
置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置（以
下、指令位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の
位置を単にカウンタ５の計数値とも記す）と（ａ±Δａ
／２）とを比較して計数値に基づくテーブル３の位置が
（ａ±Δａ／２）以内にないとき、または、変化点検出
部１２からの出力発生時における指令位置カウンタ５の
計数値に基づくテーブル３の位置と（ｂ±Δｂ／２）と
を比較して計数値に基づくテーブル３の位置が（ｂ±Δ
ｂ／２）以内にないとき、脱調と検出する。したがって
図２（ｃ）の斜線部において脱調と検出されることにな
る。

【００２５】上記のように構成される本発明の実施の一
形態にかかるステッピングモータの脱調検出装置の作用
について説明する。

【００２６】上記のように構成されるテーブルアクチュ
エータ２１において、テーブル３に駆動指示に基づいて
移動指令部４から指令シリアルパルスが発生される。移
動指令部４から出力される指令シリアルパルスを受けた
駆動回路６においてステッピングモータ１の相数、励磁
相数に基づき駆動パルスが生成されて、駆動回路６から
の出力を受けてステッピングモータ１が駆動される。指
令シリアルパルスの発生直前において指令位置カウンタ
５の計数値はクリアされ、続いて指令シリアルパルスは
指令位置カウンタ５によって計数される。

【００２７】駆動回路６からの出力に基づくステッピン
グモータ１のロータの回転によりボールねじ２が回転駆
動されて、ボールねじ２の回転にしたがってテーブル３
が移動させられる。テーブル３の移動によって磁石１０
がスイッチ素子１１に近接する、またはスイッチ素子１
１から離れていく。

【００２８】磁石１０のスイッチ素子１１への近接によ
ってスイッチ素子１１の出力はオフ状態からオン状態に
変化し、また磁石１０がスイッチ素子１１から離れるこ
とによってスイッチ素子１１の出力はオン状態からオフ
状態に変化する。スイッチ素子１１の出力の変化があっ
たときは、変化点検出部１２によってスイッチ素子１１
の出力に変化があったことが検出される（ステップＳ
１）。

【００２９】ステップＳ１において変化点検出部１２が
変化を検出したときは指令位置カウンタ５の計数値がラ
ッチされる（ステップＳ２）。したがって、ステップＳ
２が実行されたことによって、スイッチ素子１１の出力
に変化があったときのテーブル３の位置が検出されて、
その位置が一時的にコントローラ２０の記憶装置に記憶
される。

【００３０】ステップＳ２に続いて、ラッチされた指令
位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置と
（ａ±Δａ／２）とが比較されて、ラッチされた指令位
置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置が（ａ
±Δａ／２）以内にあるか否かがチェックされる（ステ
ップＳ３）。ステップＳ３において、ラッチされた指令
位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置が
（ａ±Δａ／２）以内にあると判別されたときは正常と
検出されて、指令カウンタ５の計数値のラッチが解除さ
れて、次の動作が実行される（ステップＳ４）。

【００３１】ステップＳ３において、ラッチされた指令
位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置が
（ａ±Δａ／２）以内にないと判別されたときは、ラッ
チされた指令位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル
３の位置と（ｂ±Δｂ／２）とが比較されて、ラッチさ
れた指令位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の
位置が（ｂ±Δｂ／２）以内にあるか否かがチェックさ
れる（ステップＳ５）。

【００３２】ステップＳ５において、ラッチされた指令
位置カウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置が
（ｂ±Δｂ／２）以内にないと判別されたときは脱調と
検出されて、脱調検出信号が送出される（ステップＳ
６）。ステップＳ５において、ラッチされた指令位置カ
ウンタ５の計数値に基づくテーブル３の位置が（ｂ±Δ
ｂ／２）以内にあると判別されたときは正常と検出され
て、指令位置カウンタ５の計数値のラッチが解除されて
（ステップＳ４）、次の動作が実行される。

【００３３】ここで、変化点位置設定部１３に設定する
変化点位置情報の求め方について説明する。変化点位置
設定部１３に設定する変化点位置情報は、テーブル３を
微速で移動させて、この移動途中においてスイッチ素子
１１のオン、オフの変化位置を検出して変化点に基づく
情報を変化点位置情報として設定すればよい。また、変
化点位置設定部１３をコントローラ２０内に備えて、上
記のようにテーブル３を駆動し、テーブル３の移動途中
においてスイッチ素子１１のオン、オフの変化位置を検
出して、スイッチ素子１１の出力のオン時、オフ時の指
令位置カウンタ５の計数値をそれぞれ変化点位置情報と
することもできる。

【００３４】上記において、スイッチ素子１１が動作す
きまのない理想的なスイッチ素子１１の場合には、スイ
ッチ素子１１と磁石１０とが対向した一点において、ス
イッチ素子１１からの出力の変化が生ずることになっ
て、変化点位置設定部１３においては一点、例えばａの
情報のみを設定し、作動精度設定部１４はΔａの設定の
みで十分であるが、現実には、スイッチ素子１１が動作
すきまを有しているため、上記した本発明の実施の一形
態にかかるステッピングモータの脱調装置が好都合であ
る。

【００３５】また、上記した本発明の実施の一形態にか
かるステッピングモータの脱調装置では、ステップＳ３
およびステップＳ５が実行されるために、テーブル３の
移動方向を検出する必要がない。これに対してテーブル
３に移動方向を検出して、移動方向に基づいてステップ
Ｓ３またはステップＳ５を実行するようにしてもよい。

【００３６】また、スイッチ素子１１には近接スイッ
チ、フォトマイクロスイッチ、機械的な接点のマイクロ
スイッチ等を用いることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるステ
ッピングモータの脱調検出装置によれば、エンコーダを
使用することなくステッピングモータの脱調を検出する
ことができ、テーブル位置を検出するスイッチ手段を１
つ配設することですみ、構成が簡単になるという効果が
得られる。

【００３８】また、本発明にかかるステッピングモータ
の脱調検出装置の脱調検出はテーブル位置を検出するス
イッチ手段の出力が変化したときに脱調か否かを検出す
ることになるため、常時テーブルの移動位置を監視して
いる必要がなく、脱調か否かを検出する脱調検出手段に
スイッチ手段の出力発生時に割込みを掛ければよく、脱
調検出手段の処理能力が軽減されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかるステッピングモ
ータの脱調検出装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態にかかるステッピングモ
ータの脱調検出装置の構成を示す変化点位置設定部の設
置値の説明に供する模式図である。

【図３】本発明の実施の一形態にかかるステッピングモ
ータの脱調検出装置の作用の説明に供するフローチャー
トである。

【図４】従来のステッピングモータの脱調装置の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ステッピングモータ ２ ボールね
じ ３ テーブル ４ 移動指令
部 ５ 指令位置カウンタ ６ 駆動回路 ９ 脱調検出部 １０ 磁石 １１ スイッチ素子 １２ 変化点
検出部 １３ 変化点位置設定部 １４ 作動精
度設定部 ２０ コントローラ ２１…テーブ
ルアクチュエータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータにパルス列を供給して
   ステッピングモータのロータを駆動する駆動パルス発生
   手段と、前記パルス列のパルス数を計数するカウンタ
   と、前記ロータの回転にしたがって移動する移動体の移
   動経路中の予め定めた位置に対向して設置され、かつ設
   置位置に対向する位置を前記移動体が通過したとき出力
   を発生するスイッチ手段と、前記スイッチ手段の設置位
   置に対応する値（α）が設定される変化点位置設定手段
   と、前記スイッチ手段の出力発生位置精度に対応する値
   （β）が設定される作動精度設定手段と、前記スイッチ
   手段の出力の変化点を検出する変化点検出手段と、前記
   変化点検出手段による変化点検出時に前記カウンタの計
   数値をラッチするラッチ手段と、ラッチされた計数値が
   値（α±β）以内か否かを検出し以内でないと検出した
   ときに脱調検出信号を送出する脱調検出手段とを備えた
   ことを特徴とするステッピングモータの脱調検出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のステッピングモータの脱調
   検出装置において、変化点位置設定手段に設定される値
   （α）は移動体を移動させたときスイッチ手段が出力を
   発生するときの位置の値であることを特徴とするステッ
   ピングモータの脱調検出装置。