JPS5928158B2 - ステップ・モ−タの制動方法及び制動システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、ステップ・モータ、駆動システムさらに詳し
くいえば、、駆動電流の制御によつてステップ・モータ
を制動する手段に関するものである。

大部分のステツプ・モータは、各極に一本ずつ複数の巻
線を設け、向い合つ１こ位置にある巻線同志を接続し、
一本の単一モータ位相巻線にした突極固定子構造をもつ
ている。その回転子は、二つの種類、即ちいわゆる永久
磁石式のものと可変磁気抵抗式のものに分けられる。ど
ちらの種類のものでも、予め定められたモータ位相巻線
にかかる電流を予め定められた数組の二進値信号によつ
て制御することによつて駆動が行なわれる。言い換えれ
ば、モータ位相巻線をモータ特性および希望する特定の
モータ運動によつて決まる特定の時間に、ある順序でエ
ネルギー賦活することによつてモータが１駆動される。
ステツプ・モータは通常迅速で精確な位置調節を比較的
高速度で反復的に行なう必要のある機械的負荷を駆動す
るために使用される。

し力化ながら、ステツプ・モータは停止するとき、固有
制動のために振動が減衰して最終的に停止するまで、そ
の休止位置のあたりで振動する。システム負荷に関する
次の行動をとる前に、ある許容幅内のある位置で停止さ
せることが望ましく、しかも振動が許容幅よりも大きい
場合には、振動の振幅が受容できるレベルに達するまで
、時間がかかるため、システムは遅延される。現在利用
できる通常のステツプ・モータでは、典型的な制動比は
、０．０１二のオーダーである。かかる固有制動は、そ
れだけではステツプ・モータシステムの高速度動作には
、不充分である。ステツプ・モータ駆動システムのもう
一つの欠点も、やはり上記の振動に関連するものであり
、 Ｊ一連のモータ運動が比較的短い移動時間間隔で行
なわれる場合に生じる。

この場合、その一連の運動中ずつと振動が継続し、モー
タが同期を失なう点（破壊相）に至ることもある。モー
タが望みの位置に停止しないので、この現象は特に厳し
い。 ５明らかに、このことは、フイードバツクを利用
してモータの位置調節を実際の位置にもとづいて補正し
ないオープン・ループ型の構造にとつて最も有害である
。オープン・ループ式構造では、続いて位相破壊が起こ
り、誤まつた位置調節を検出す４るための特別の手段が
設けられていない場合は、それ以降は負荷が誤まつて位
置調節されることになる。モータの制動を増加させるた
めの制御手段が実現されている。

このモータ制動を増加させるための最も一般的な方法は
、追加的固定子抵抗を使用するものである。抵抗を使用
すると、エネルギー損失を招くため、加熱効果や無効操
作など明らかな理由によつて、できれば回避すべきであ
る。いわゆる［レトロトルク（ＲｅｔｒＯｔＯｒｑｕｅ
）」原理に基づく、他の純粋に電子的な解決策が発表さ
れている。これは了度エネルギー賦活されたばかりの位
相に短いパルスをかけることによつて、制動を実施する
ものである。これらの方法は、制動抵抗子が不必要にな
るとはいえ、相当に精巧な電子装置を必要とし、またそ
の大部分が、固有制動即ち、休止位置のあたりでの単純
振動に対して観察される制動をうまく制御するための手
段を与えない。制動抵抗子を取除くための他の方法も実
現されている。

米国特許第４１４０９５５号が、その一つである。

この特許は、励起サイクルを発生させる駆動回路を備え
た電子システムを用い、各界磁巻線が先ず比較的高い一
定な直流電圧で励起されて電流を増加させる。その後、
各界磁巻線にかかる高い電圧が希望する動作電圧と電源
電圧の比に比例したデユーテイ・サイクルでパルス変調
される。このシステムは、二重電源式ステツプ・モータ
のように作動し、第二の別電源を必要としない。しかし
固有制動に対する改良は実現されない。米国特許第４０
３５７０８号は、モータが停止したとき巻線電流を正常
値から大巾に低い保持値にまで下げることによつて、ス
テツプ・モータが静止している際の該モータの電力損失
を減らすための手段をもたらすものである。

通常の動作中に電流が断続される。位相電流の感知値を
用いてトリガ回路がトリガされ、次にこのトリガ回路が
モータ駆動電源のオン−オフ切換えを制御する。この特
許は電力節約の問題のみ意図したものである。発明の概
略本発明の一目的は、損失のないステツプ・モータ用制
動システムを提供することである。

本発明の第二の目的は、動的に調節可能なステツプ・モ
ータ用制動システムを提供することである。

本発明の第三の目的は、モータの動作モードに合わせて
制御可能であり、且つ調節可能なステツプ・モータ用制
動システムを提供することである。

本発明によれば、モータ位相巻線中を流れる電流から取
出した感知信号情報の振巾と、クロツク信号に対して予
じめ定められた位相および周期数関係で発生される基準
信号の振幅とがひとしいことを検出したことにもとづい
て、エネルギー賦活された位相巻線中に流れる電流をク
ロツク制御された速度および動的に調節された持続時間
でチヨツプすることによつて、動的に調節可能で制御可
能な制動が実現される。この技術は、プログラム可能で
あり、基準信号の傾斜の制御によつて制動が制御できる
。発明の詳細な説明 ３相ステツプ・モータ４の単純化した線図が、第１図に
示してある。

固定子６の向い合つた極は同じ文字Ａ，ＢないしＣで示
されており、向い合つた極上の（図示してない）巻線同
志が一緒に接続されて、一組になり一つのモータ位相巻
線を与えることを示してある。モータ位相巻線Ａ，Ｂお
よびＣを予め定た順序に従つて直流電源（図示せず）に
接続し、こうして選択された位相巻線Ａ，ＢまたはＣ付
勢することによつて、モータが作動する。モータの回転
子８は、平衡位置にあるものとして示してあり、位相巻
線ＡおよびＣが付勢されている。回転子８が行き過ぎて
、位置Ａとますます一例に並ぶと、極Ａ上の巻線中の磁
束結合が増大して正の逆起電力を発生させる。この正の
逆起電力が位相電流に変化をもたらし、それがトルクを
生成する。同様の分析により、位相巻線Ｃが負の逆起電
力、従つてそれに対応するトルクを与える。これら二つ
のトルクが合成されて、減速（制動）トルクを生じるが
、これは固有制動によるものと考えられる。ここで該位
相巻線とこれらの位相巻線に給電する直流電源（図示せ
ず）の間の接続を交互にオンおよびオフに切換えること
によつて、付勢された位相巻線中の電流がチヨツプされ
る場合には、オン／オフ切換えによつて発生する電流の
大きさを制御することによつて、制動現象を制御するこ
とができる。その上、該位相巻線に通じる該直流電源（
図示せず）のこのオン／オフ切換えを動的に制御し且つ
適切に調節するための装置を設ければ、制動を随意に制
御することができるようになる。これは、上記のチヨツ
ピング現象を制御するための外部手段を設けることにノ
よつて、実現される。

後で詳しく説明するように、この外部手段は、都合よく
選択されたクロツク信号と協働する適切に選択された調
節可能でプログラム可能な電圧基準信号ソース、および
制動現象を動的に制御するために位相巻線中の電流を感
知する手段である。第２図には、本発明にもとづく、上
記のチヨツピング現象を制御するためのシステム全体の
構成が示してある。

ロジツク・インターフエース１０が、ＭＯｄｅｌ，ＭＯ
ｄｅ２、反転クロツク信号ＣＬＫおよび位相整流（Ｐｈ
ａｓｅｃＯｍｍｕｔａｔｉＯｎ）晴報（θ）を与える。
ＭＯｄｅｌ，ＭＯｄｅ２およびＣＬＫ信号情報が電圧基
準発生装置１２に印加され、次にそこから基準信号Ｖｒ
ｅｆが予駆動制御処理回路１４に送られる。予１駆動制
御処理回路１４がパワー・ステージ１６を１駆動し、次
にそれがモータ４を１駆動する。予，駆動制御処理回路
１４をパワー・ステージ１６に接線し、また後者をモー
タ４に接続する線が、各巻線Ａ，ＢおよびＣ（図示せず
）について一本ずつ、三本示されている。三本の線は、
ロジツク・インターフエース１０の出力部にも示され、
これは位相整流情報φを与えるために使用される。この
三本の回線は、予１駆動制御処理回路１４の入力部１４
に接続され、特定のモータ運動を実現するためにモータ
位相巻線Ａ，ＢまたはＣ（図示せず）にいつ給電すべき
かを定める普通の論理情報がそこから引出される。予駆
動制御処理回路１４は、またロジツク・インターフエー
スの出力部で使用可能なＣＬＫ信号をインバータ１９で
反転させることによつて得られるクロツク情報ＣＬＫｌ
およびパワー・ステージ１６からフイードバツクされる
三つの感知信号をその入力部で受取る。ロジツク・イン
ターフエース１０は、第２図の回路配置を従来の位相、
クロツクおよびモード制御発生装置（図示せず）に接続
するための接続盤にすぎない。言い換えれば、特定のモ
ータ運動操作について予め定めたモータ位相巻線のどれ
をいつ付勢すべきかを定める論理情報φは、従来の方法
で、外部制御ソース（例えば、マイクロプロセツサ、図
示せず）からロジツク・インターフエース１０に、また
そこから位相整流回線に与えられる。やはり該外部制御
ソースからロジツク・インターフエース１０に送られる
、反転クロツク信号ＣＬＫおよび二つの論理モード情報
信号（即ち、ＭＯｄｅｌおよびＭＯｄｅ２）については
その後に説明する。通常、モータ４の位相巻線Ａ，Ｂお
よびＣ（図示せず）は、モータ４によつて実現される速
度および加速度プロフイルに基づいて位相整流φ線上の
論理情報によつて決定される順序でパワー・ステージ１
６によつて付勢される。

その上、モータ４の位相巻線にかかる電流をチヨツプす
ることによつて制動動作がもたらされる。チヨツプ機能
は、パワー・ステージ１６に対して作用する予駆動制御
処理回路１４によつて実施される。パワー・ステージ１
６からモータ４に送られる電流を表わすフイードバツク
感知信号を用いて、予駆動制御処理回路１４の動作を制
御することによつて、制動がステツプ・モータ４の実際
の作動と絶えず動的に関連付けられている。その上該予
駆動制御処理回路１４の動作もまた、電圧基準発生装置
１２から発生される電圧基準信号Ｖｒｅｆをクロツク情
報ＣＬＫと組合せて用いて制御されている。第２図の各
構成部分について詳細に述べた後に説明する乏ように、
電圧基準発生装置１２は、モータ４の動作モードに応じ
て制動現象を外部的に制御するための、プログラム可能
な電圧基準信号Ｖｒｅｆをもたらすように設計されてい
る。ただし、本発明をより理解しやすくするために、第
２図の各構成部２分１０，１２，１４および１６の詳細
について次に説明する。第３図には、パワー・ステージ
１６の一部が示してある。

この部分図は、３相ステツプ・モータ４の一本の位相巻
線Ａを駆動するために使用され３る、パワー・ステージ
１６の素子を示したものであり、従つて、モータ４全体
を駆動するためにはこれを三倍にすべきである。言い換
えれば、モータに関して残りの各位相巻線（図示せず）
を駆動するために使用される回路（図示せず）は、モー
３．夕４の位相巻線Ａに関するものと同一である。モー
タ４の位相巻線Ａは、ブリツジ構造として設計された回
路によつて駆動される。この回路はエミツタ電極が電源
Ｖ＋（例えば＋３２ボルト）に接続され、コレクタ電極
がダイオードＤ１を介して４（アース接続された、ＰＮ
ＰトランジスタＱ３（これはダーリントン回路に置き換
えてもよい）を含む。モータ４の位相巻線Ａの一端は、
トランジスタＱ３のコレクタ電極に接続されている。抵
抗器Ｒ５が、Ｑ３のエミツタ電極とベース電極の間に接
続されている。ブリツジ構造の他の部分は、コレクタ電
極がダイオードＤ２を介して電源Ｖ＋に接続され、エミ
ツタ電極が抵抗器Ｒ７を介してアース接続された、ＮＰ
ＮトランジスタＱ４からできている。トランジスタＱ４
のベース電極は、抵抗器Ｒ６を介して別の電源Ｖ＋ｏ（
例えば５ボルト）に接続され、トランジスタＱ４に対す
るベース励振電流を与える。トランジスタＱ４も、ダー
リントン回路に置き換えることができる。モータ１８の
位相巻線Ａの第二の末端は、ＮＰＮトランジスタＱ４の
コレクタ電極に接続されている。モータ４の回転子８（
第１図を参照のこと）は、通常、位相巻線Ａ，Ｂまたは
Ｃに給電する順序を制御することによつて回転させる。

例えば、位相Ａは、トランジスタＱ３およびＱ４をオン
にすることによつて、飽和するまで給電される。トラン
ジスタＱ３およびＱ４のオン・オフ切換えは、二つのド
ライバー・モジユールＵ１およびＵ２によつて制御され
る。この二つのドライバー・モジユールＵ１およびＵ２
は、各々２つの出力部を備えている。ドライバー・モジ
ユールＵ１の一方の出力部は、抵抗器Ｒ１を介してＰＮ
ＰトランジスタＱ３のベース電極に接続され、他方の出
力部はアース接続されている。ドライバー・モジユール
Ｕ２の一方の出力部は、ＮＰＮトランジスタＱ４のベー
ス電極に接続され、他方の出力部は、アース接続されて
いる。モジユールＵ１は、基本的に、コレクタ電極が抵
抗器Ｒ１を介してトランジスタＱ３のベース電極に接続
され、エミツタ電極がアース接続されたＮＰＮトランジ
スタＴ１からできている。トランジスタＴ１のベース電
極は、ＡＮＤゲート３２の出力部に接続されている。Ｕ
２モジユールは、基本的に、コレクタ電極がトランジス
タＱ４のベース電極に接続され、エミツタ電極がアース
接続されたＮＰＮトランジスタＴ２からできている。ト
ランジスタＴ２のベース電極は、インバータＮ１を介し
て予駆動制御処理回路１４のＡＮＤゲート３２の出力部
に接続されている。従つて位相巻線Ａへの給電は、Ｕ１
およびＵ２土に送られた予駆動制御処理回路１４からの
情報によつて制御される。次に、第４図には、予，駆動
制御処理回路１４の一部が示してある。

上記と同じ理由により、この部分図は、モータ４の一つ
の位相巻線（すなわち位相巻線Ａ）に関するものであり
、従つて第３図と同様にこの回路を三つ設ければ、３相
モータ全体の・囚嬰袢がカバーされる。第３図のＮＰＮ
トランジエ哲１！？一！】、？Ｓは、抵抗器Ｒ２９を
５介して電圧比較装置２６の一つの入力部に接続されて
いる。Ｖｓｅｎｓｅとして示した、第３図の抵抗器Ｒ７
にかかる電圧降下が、モータ４の位相巻線Ａ中を流れる
電流を感知するための手段を与える。電圧比較装置２６
の第二の入力部は、電圧基準発１（生装置１２の出力部
に接続され、電圧基準信号Ｖｒｅｆをもたらす。抵抗器
Ｒ２６が電源Ｖ＋と電圧比較装置２６の出力部の間に接
続されている。この同じ出力部が、ＡＮＤゲート２８お
よび０Ｒ論理回路３０からできているラツチ２７の入力
部１．にも接続されており、ＡＮＤゲート２８の出力部
は０Ｒ論理回路３０の一方の入力部に接続され、０Ｒ論
理回路３０の出力がＡＮＤゲート２８の一方の入力部に
フイードバツクされる。０Ｒ論理回路３０の他方の入力
部はインバータ１９の出力部２に接続されている。

０Ｒ論理回路３０の出力部は、ＡＮＤゲート３２の一方
の入力部に接続され、後者の他方の入力部はロジツク・
インターフエース１０の出力ピンの一つに接続されてい
て、いわゆる位相整流情報（ロ）を受取る。

２ＡＮＤゲート３２からの論理ア
ツプレベルが、トランジスタＴ１のオープン・コレクタ
出力を下げ、トランジスタＴ２のそれを上げる。トラン
ジ〜．スタ（またはダーリントン・パワートランジスタ
）Ｑ３およびＱ４は、こうしてオンになり飽和され３る
。

これによつて、Ｖ＋直流電源からトランジスタＱ３、モ
ータ４の位相巻線Ａ１トランジスタＱ４および抵抗器Ｒ
７を経てアースに通じる電流径路がもたらされる。動作
に当つては、付勢された位相巻線Ａに対し５て、位相情
報φが通常アツプレベルにセツトされる。

クロツク信号ＣＬＫが上がると、ラツチ２７の出力が上
がり、クロツク信号が下がつても上がつたままとなる。
ゲート３２が、位相情報φに対して開かれる。これによ
つてトランジスタＱ３おくよびＱ４（第３図を参照のこ
と）は飽和され、位相巻線Ａを直流電源Ｖ＋とアースの
間で接続する。位相巻線Ａが付勢されて、Ｒ７中を流れ
る電流１が増す。位相巻線Ａ中を流れる電流を表わす電
圧Ｖｓｅｎｓｅが基準信号Ｖｒｅｆの電圧に等しくなる
まで、この状況が変化せずに持続し、そのときまでに、
比較装置２６の出力によつてラツチ２７が低出力に切換
えられ、こうしてゲート３２が閉じる。位相巻線Ａは、
トランジスタＱ３およびＱ４をオフに切換えると、滅勢
される。電流１は降下し始め、この降下はクロツク信号
ＣＬＫの新しいアツプレベルが生じ、今述べた現象が再
び開始するまで続く。こうして、クロツク信号ＣＬＫが
上がつたときトランジスタＱ３およびＱ４をオンに切換
え、Ｒｅｆ−Ｖｓｅｎｓｅで表わされる振幅情報が等し
くなつたことにもとづいてこれらのトランジスタをオフ
に切換えることによつて、位相電流Ｉがチヨツプされる
。モータ４の位相巻線Ａ（第２図を参照のこと）中を流
れる初期位相電流１（ｔ）は、主として、モータ４の位
相巻線Ａの特性、即ちインダクタンスＬおよび抵抗Ｒの
関数である。

ここで、τ−Ｌ／Ｒ１モータ４の位相巻線Ａの時定数で
ある。

ここで使用するモータ４では、τは、大体２〜１０ミリ
秒である。後で説明するように、それに応じてクロツク
ＣＬＫの周波数を選ぶ。位相電流１（ｔ）が増大するに
従つて、Ｒ７にかかる電圧（Ｖｓｅｎｓｅ）が増大し、
基準信号の電圧レベル（Ｖｒｅｆ）にまで達する。

この一致時点で、電圧比較装置２６（第４図を参照のこ
と）から同等情報が与えられ、電流のチヨツピングが開
始する。ＡＮＤゲート３２からパワーステージ１６に送
られる位相整流信号φが遮断されて、トランジスタＱ３
およびＱ４がオフとなる。サイクルのこの部分の間、モ
ータ４の位相巻線Ａの磁界中に存在するエネルギーの一
部が、このとき順バイアスされているダイオードＤ１お
よびＤ２中を流れる電流を介して、Ｖ＋直流電源に戻さ
れる。トランジスタＱ４がオフになると、電圧Ｖｓｅｎ
ｓｅは、ゼロに下つて、電圧比較装置２６の出力をアツ
プレベルに戻す。次のクロツク・パルスによつてＡＮＤ
ゲート３２のアツプレベル出力が復元される。Ｖ＋から
トランジスタＱ３、モータ位相巻線Ａ１トランジスタＱ
４および抵抗器Ｒ７を経てアースに通じる位相電流径路
が再びオンになり、これはＶｓｅｎｓｅ電圧が増大して
基準信号の電圧Ｒｅｆに等しくなるまで続く。このサイ
クルが、位相整流期間の間即ち求めるモータ４の特定の
運動のためにモータ４の特定の位相巻線を付勢すべき期
間の間、クロツクＣＬＫ周波数（即ち２０ＫＨｚ）によ
つて定められる速度で反復される。第５図には、タイム
・ダイアグラムが示してある。

ダイアグラムＡ１は、Ｆ−２０ＫＨｚという比較的大き
な速度．で変動する、クロツク信号ＣＬＫの電圧を時間
に対して表わしたものである。音響上の問題を回避する
ため、クロツクの周波数Ｆは１５ＫＨｚ以上と選択すべ
きである。また、クロツク周波数Ｆの上限は、第３図の
トランジスタＱ３およびＱ４のスイツチ切換え速度限界
即ち約５０ＫＨｚである。従つて、現在のところ、クロ
ツクＣＬＫ周波数として好都合な値は２０ＫＨｚである
。チヨツピング・プロセスを最良に働かせるには、Ｔ−
ｐ−５０μＳをτよりも大巾に小さくすべきである（例
えば１／４０倍）。また、制動プロセスを適正に働かせ
るには、Ｔを休止位置のあたりでの機械システムの振動
の固有振動期間よりも大巾に小さくすべきである。ダイ
アグラムＢ１は電圧比較装置２６（第３図）で比較する
二種の信号、即ちＶｒｅｆおよびＶｓｅｎｓｅを示した
ものである。電圧Ｖｒｅｆは、クロツク信号ＣＬＫに対
して予め定めた位相および周波数関係にある（例えば同
期化されている）べきである。基準信号Ｒｅｆとクロツ
ク信号ＣＬＫの周波数の比が、１になるように選択した
が、別の整数値として定めることも可能である。トラン
ジスタＱ３およびＱ４をある状態（例えばオン）から別
の状態（例えばオフ）に切換えるために考慮される情報
Ｖｒｅｆ＝Ｖｓｅｎｓｅは後述するように、Ｖｒｅｆお
よびＳｅｎｓｅが逆の傾斜で変化する間に互いに交差す
るように選択するのがよい。ダイアグラムＣ１は、モー
タ４の位相巻線Ａ中を流れる電流１（ｔ）の変化を示し
たものである。ダイアグラムＤ１は、同じ電流１（ｔ）
で、時間と振幅のスケールがダイアグラムＣ１の場合と
は異なるものを示したものである。ダイアグラムＣ１で
示した変化が起こる領域を、斜線で表わしてある。シス
テムの適正な操作のために、リプル係数、即ち斜線領域
の振幅と電流の振幅の比（Ｄ１図を参照のこと）は、約
１０％とすべきである。先に第１図の説明で述べたよう
に、モータの回転子８は平衡状態にあるものとして示さ
れ、位相巻線ＡおよびＣが付勢されている。

回転子８が行き過ぎて、位相Ａとますます一列に並ぶに
つれて、位相巻線Ａの各巻線の磁束結合が増大して、次
式に従つて各巻線中に正の逆起電力を発生させる。この
正の逆起電力によつて、傾斜した基準信号波形と相互作
用する感知電流波形の傾斜が減少し、位相巻線Ａ中の電
流を減少させる。同様の分析によつて、位相巻線Ｃが負
の逆起電力を受け、それに応じた電流およびトルクの増
大を与える。この二つのトルクが合成されて、通常なら
その位置にゼロ速度で存在するはずのトルクの他に、遅
延トルクが生じる。即ちこの現象によつて、速度と直接
にただし非直線的に関係付けられた、その速度と逆方向
のトルクが生じる。このことから、傾斜した基準信号電
圧Ｖｒｅｆ（第６図を参照のこと）の有利なことがわか
る。基準信号Ｖｒｅｆの傾斜を予め定めたように調節す
ることにより、制動トルクを非常にうまく予調節し制御
することができる。指数関数的に減衰する基準信号（Ｖ
ｒｅｆ）の波形を用いると、逆起電力が同じだけ変化し
ても、負の逆起電力に対しては、一定傾斜の場合よりも
電流の増加がより大きくなり、一方正の逆起電力に対し
ては電流の減少がより小さくなるので、制動現象を強調
することができる。再び第６図を参照すると、一定傾斜
および指数関数的に減衰する傾斜をもつＶｒｅｆ波形の
両方が示してある。

また、これらの基準信号とそれに対応するモータ位相巻
線中の電流との相互作用が、ゼロ（碧）、正（Ｂ２）お
よび負（Ｃ２）の逆起電力について示してある。その上
、指数関数的に変化する基準信号の波形は、所望の機能
を実施するのにより適しているだけでなく、モータ４の
いくつかの動作モードのための基準信号（Ｖｒｅｆ）発
生装置のダイアグラムを表わした第７図を参照すればわ
かるように波形を発生させるのにより都合がよい。それ
ぞれ走行、制動、もどり止（Ｄｅｔｅｎｔ）および予備
と呼ばれる選択可能な四種の動作モードが定義される。
これら四つの動作モードに対する四つの基準信号は四つ
の精密電流電源の組合せを、共通Ｒ−Ｃ回路（抵抗器−
コンデンサ・ネツトワークＲ７Ｏ−Ｃ２５）を介して切
換えることにより発生される。この四種の精密電流１１
，１２，１３，１４は、エミツタ電極がそれぞれ抵抗器
Ｒ６２，Ｒ６３，Ｒ６４，Ｒ６５を介して＋１２ボルト
の電源に接続されている、四個のＰＮＰトランジス ５
夕からなるモジユールＵ２ｌによつて与えられる。これ
らのＰＮＰトランジスタはそのベース電極が、モジユー
ルＵ２Ｏおよび関連する回路からなる共通の電源に接続
されている。モジユールＵ２Ｏは、＋１２ボルト電源に
接続された差動増幅器３４を１含んでいる。差動増幅器
３４の非反転入力は抵抗器Ｒ５７および調節用可変抵抗
器Ｒ５８からなる分圧器に接続されている。コンデンサ
Ｃ２４と並列なツエナーダイオードＺ２が該分圧器の両
端に接続されている。分圧器の一端はアース接続さ １
れ、他端は抵抗器Ｒ５６を介して＋１２Ｖの電源に接続
されている。＋１２電源はまた（温度補償用の）ダイオ
ードＤｌｌおよび抵抗器Ｒ５４，Ｒ５５を含む直列回路
を介してアース接続されている。差動増幅器３４の反転
入力は、抵抗器Ｒ５４二およびＲ５５の共通点に接続さ
れている。フイードバツク抵抗器Ｒ６ｌが差動増幅器３
４の出力部と非反転入力部の間に接続されている。四種
の基準信号は、電流１１，２，１３，１４を組合せて、
アースと基準信号発生装置１２の間に並列に取付けられ
たコンデンサＣ２５と抵抗器Ｒ７ＯからなるＲ−Ｃ回路
に入れることによつて発生される。

１１，２，１３，１４の間の組合せは、論理選択回路３
６によつて制御される。

後者には三つの入力部がついていて、それぞれロジツク
・インターフエース１０のＣＬＫ，ＭＯｄｅｌおよびＭ
Ｏｄｅ２出力部に接続されている。ＣＬＫ情報は、イン
バータ３８を介してＮＡＮＤ論理回路４４の一つの入力
部に送られる。ＭＯｄｅｌ情報は、インバータ４０を介
してＮＡＮＤ回路４４に送られる。同じインバータ４０
の出力部が、ＡＮＤ回路６２および６４の入力部にも接
続されている。ＡＮＤ回路６２の第二の入力部は、イン
バータ４２を介してロジツク・インターフエース１０の
ＭＯｄｅ２出力部に接続されている。ＡＮＤ回路６２の
出力部は０Ｒ回路６０の一つの入力部に接続され、０Ｒ
回路６０の第二の入力部はインバータ３８の出力部に接
続されている。インバータ４２の入力部は、ＮＡＮＤ回
路４８の一つの入力部に接続され、ＮＡＮＤ回路４８の
第二の入力部はインバータ３８の出力部に接続されてい
る。インバータ４２の入力部は、またＡＮＤ回路６４に
接続されており、このＡＮＤ回路６４の第二の入力部は
インバータ４０の出力部に接続されている。ＮＡＮＤ回
路４４，４６，４８，５０の出力部は、それぞれＮＰＮ
トランジスタ５２，５４，５６，５８のベース電極に接
続されている。これらのトランジスタ５２，５４，５６
，５８のエミツタ電極はアース接続されているが、その
コレクタ電極はそれぞれダイオードＤｌ５，Ｄｌ４，Ｄ
ｌ３，Ｄｌ２を介して電圧基準信号発生装置１２の出力
部に接続されている。モジユールＵ２ｌの四個のＰＮＰ
トランジスタは、そのコレタタ電極がそれぞれＮＰＮト
ランジスタ５２，５４，５６，５８のコレクタ電極に接
続されている。

便宜のため、上記に述べた各種回路をモジユールにまと
め、インバータ３８，４０，４２をモジユールＵ８，Ａ
ＮＤ回路６２および６４をモジユールＵｌ６，ＯＲ回路
６０をモジユール１０，ＮＡＮＤ回路４４および４６を
モジユールＵ２２，ＮＡＮＤ回路４８および５０をモジ
ユール２３としてある。ＣＬＫ，ＭＯｄｅｌおよびＭＯ
ｄ２情報の制御下で回路３６によつて行なわれる組合せ
論理操作は、基準信号Ｒｅｆを発生させるのに電流１１
，１２，１３および１４のうちどれをまたいつ選択すべ
きかを決定する。

電流の選択は下表に従つて行なわれる。

予備モードは、本システムでは実際には使用しない。

走行モードは、モータ４（第２図）の運行中に使用され
、もどり止モードは、モータ４のトルタおよび電流を低
くすることが必要で電力の保存を考慮すべき場合に使用
される。制動モードは、運動終了時に回転子の機械的振
動を減らすために使用され、走行モードの場合よりも傾
斜の大きな基準信号波形を必要とする。第２図、第３図
、第４図および第７図に示した各回路をするために以下
のような素子パラメータを選択した。

本発明をその有利な具体形について特に示し説明してき
たが、技術の専門家には容易に理解される様に本発明の
精神および範囲から外れることなく、形状および細部に
変更を加えることができる。

例えば、マイクロプロセッサが日１日とますます高速に
、信頼できるように、また比較的安価になりつつある状
況の下では、いわゆる基準信号の発生をシミユレ一とす
るためにプログラム制御式論理システムの使用を考える
ことができる。また、異なる型式のステツプ・モータ、
例えば永久磁石式ステツプ・モータおよび／または一相
について一つの極をもつステツプ・モータに同一の制動
プロセスおよび制動システムを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、３相ステツプ゛・モータの単純化した線図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 位相巻線を有するステップ・モータの制動を動的に
   制御するための方法にして、位相整流信号を発生し、 クロック信号を発生し、 上記クロック信号に応答して、上記位相整流信号で選択
   された位相巻線と電源との接続をオンにし、上記クロッ
   ク信号に応答して、大きさが上記クロツク信号の直後で
   最大となつた後に所定の割合で連続的に減少している基
   準信号を発生し、上記選択された位相巻線を流れる電流
   を感知して感知信号を発生し、上記感知信号の大きさが
   上記基準信号の減少している部分で上記基準信号の大き
   さに一致したときに、一致信号を発生し、上記一致信号
   に応答して、上記接続をオフにし、以後、上記位相整流
   信号の存続期間中、所定の速度で、上記クロック信号を
   発生することから上記接続をオフにすることまでを繰返
   し行うことを含むステップ・モータ制動方法。 ２ 位相巻線を有するステップ・モータの制動を動的に
   制御するシステムにして、クロック信号を発生するクロ
   ック信号発生手段と、上記クロツク信号発生手段に接続
   され、大きさが上記クロック信号の直後で最大となつた
   後に所定の割合で連続的に減少している基準信号を、上
   記クロック信号に応答して発生する基準信号発生手段と
   、上記位相巻線に接続され、上記位相巻線を電源に選択
   的に接続する電力段と、上記電力段に接続され、上記位
   相巻線を流れる電流を感知して感知信号を発生する感知
   手段と、上記基準信号発生手段及び上記感知手段に接続
   され、上記基準信号と上記感知信号の大きさを比較して
   一致時に一致信号を発生する比較手段と、上記クロツク
   信号発生手段、上記比較手段及び上記電力段に接続され
   、上記クロック信号に応答して上記電力段をオンにし、
   上記一致信号に応答して上記電力段をオフにするスイッ
   チ手段と、を含むステップ・モータ制動システム。