JP2004187444A

JP2004187444A - Stepping motor drive unit

Info

Publication number: JP2004187444A
Application number: JP2002353648A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Sakakura; 好文坂倉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the vibration of a motor while holding holding torque at the time of holding. <P>SOLUTION: A chopping frequency is lowered by the control of a chopping-frequency control part 6 at the time of motor holding, and a constant of a filter of a smoothing circuit 7 is changed by the control of a CPU 10 in accordance with a change in the chopping frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナ、ファクシミリ装置等に適用されるステッピングモータを制御するステッピングモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、１−２相励磁の通電によりステップモータを駆動させ、このステップモータへの停止指令が発せられた時に、回転子の位置が１相励磁による位置か２相同時励磁による位置かどうかを検出し、この回転子の位置が１相励磁による位置の場合には１ステップ進行させて、つぎの２相同時励磁による位置において前記回転子が停止するように停止指令を送出した後に、２相同時励磁の通電位置においてホールドパルスを付与することでステップモータの回転を停止させた後にステップモータへの通電を停止するとともに、ステップモータの再起動時には、ステップモータを停止させるホールドパルスを付与した適宜な２組へスタートパルスを付与し、前記停止指令が発せられたときの回転子の位置が１相励磁位置であった場合には、１ステップ分回転子を戻してから駆動を開始させ、前記停止指令が発せられたときの回転子の位置が２相同時励磁位置であった場合には、そのまま駆動を開始させる、というステップモータ駆動方法が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、動作時以外はホールド状態に維持するステッピングモータのホールド時の電流値を、ホールド動作に影響のないレベルにまで低減させることにより、モータの発熱を抑えると共に、消費電力の低減を図ったステッピングモータの駆動制御方法が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、ステッピングモータのステップ駆動およびホールドをパルス幅変調制御されたパルス幅変調信号で行うＰＷＭ制御回路を備えたステッピングモータ駆動装置において、ステッピングモータのホールド時に、パルス幅変調信号のオンデューティ比を変動させるオンデューティ比変動制御回路を備えたことにより、ステッピングモータのホールド時における発生振動音を抑制することができる、といったステッピングモータ駆動装置について記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９２８００７号公報
【特許文献２】
特開２００２−０４４９９６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１４６０９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ステッピングモータをホールドする時には、モータの振動、騒音を低減させる目的で、２相位置で止めるまたは２相位置に移動させて止める方法が考案されている。実際に、２相位置で止めてそこでＡ相とＢ相のチョッピングを同期させて、モータからの異音を防止する方法などが製品化されている。
【０００７】
しかし、いずれの方法においても、モータを２相位置で止めてホールドしなければならないという問題がある。例えば、ファクシミリ装置の間欠の原稿読み取り時などでは、位置精度が厳しいために上記のように必ず２相位置に止めるということは困難であるため、上述した従来のモータからの異音を防止する方法をそのまま適用できない。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決し、ホールド時にはホールディングトルクを保持しつつモータの振動を抑えることを実現したステッピングモータ駆動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】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ステッピングモータのステップ駆動およびモータホールドをパルス幅変調信号によって制御するステッピングモータ駆動装置において、モータホールド時にパルス幅変調信号のチョッピング周波数を下げる手段と、前記チョッピング周波数に応じて平滑回路のフィルタ定数を制御する手段を有することを特徴とする。このように構成したことにより、モータホールド時のチョッピングによるモータへの振動を低減することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、モータホールド時にチョッピングのデューティを可変させる手段と、チョッピングのオン時とオフ時において平滑回路のフィルタ定数を変更する手段を有することを特徴とする。このように構成したことにより、モータホールド時のモータの振動低減を実現すると共にホールドトルクの減少を防ぐことができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、モータホールド時に電流設定を上げる手段を有することを特徴とする。このように構成したことにより、チョッピングを平滑化したレベルが小さくならないようにすることができ、モータの電流の減少を防ぎ、モータホールド時のトルクを維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１実施形態におけるステッピングモータ駆動装置の構成を示すブロック図であり、１はスキャナなどで使われるステッピングモータ、２は、ステッピングモータ１の各励磁相をＯＮ，ＯＦＦするＦＥＴと、その制御回路とによって構成されたＦＥＴゲートドライブ回路、３は２相，１−２相などの相励磁パターンを発生させる励磁制御部、４はＰＷＭ信号を生成してＦＥＴゲートドライブ回路２に出力するチョッピング設定部を示し、このチョッピング設定部４は、定電流制御のためにＰＷＭ制御を行う際の、チョッピングのＯＮとＯＦＦのデューティを制御するチョッピングデューティ制御部５、チョッピング周波数を制御するチョッピング周波数制御部６、抵抗素子と容量素子からなるフィルタ回路であり、フィルタの定数を設定することによりチョッピングのＯＦＦ時間を設定する平滑回路７によって構成される。８はステッピングモータ１の駆動電流を設定する電流設定部、９はフィードバックによって駆動電流を制御するために駆動電流をモニターする電流検出部、１０はこれら全体を制御するＣＰＵを示す。
【００１４】
図２は図１に示すステッピングモータ駆動装置よるステッピングモータの制御手順を示すフローチャートである。
【００１５】
先ず、ＣＰＵ１０によってモータ駆動電流値とモータホールド時の電流値が電流設定部８にセットされる（Ｓ１）。電流設定部８においては、駆動時とホールド時の動作によってモータに流す電流をモータ駆動電流値になるように分圧抵抗値を切り換えるなどの制御が行われる。次にＣＰＵ１０によってモータの相励磁方式（１−２相、２相ｅｔｃ）が励磁制御部３にセットされる（Ｓ２）。この励磁制御部３から、選択された相励磁方式によってＦＥＴゲートドライブ回路２に励磁パターンが送られる。更に、ＣＰＵ１０によって、定電流制御のためのチョッピング周波数がチョッピング周波数制御部６に、ＯＮ／ＯＦＦのデューティがチョッピングデューティ制御部５にそれぞれセットされる（Ｓ３）。
【００１６】
以上の設定に基づいて、モータの駆動、ホールドを行うが（Ｓ４，Ｓ５）、ホールド時にはホールディングトルクを保持しつつモータの振動を抑えるためにチョッピング周波数を低くするように設定変更する制御が行われる。
【００１７】
このフローチャートの例では、設定変更したホールド時のチョッピング周波数の値になるようにチョッピング周波数を変更する（Ｓ６〜Ｓ９）。すなわち、チョッピング周波数を変更したときのモータ電流（Ｉ）を電流検出部７によってモニタし（Ｓ７）、ホールド時の設定電流値（Ａ）と比較して（Ｓ８）、同じであれば、その設定を保持してホールドを続ける（Ｓ８のＮＯ，Ｓ９のＹＥＳ）。モニタした電流値（Ｉ）の方が小さければ（Ｓ８のＹＥＳ）、チョッピングのＯＮ／ＯＦＦデューティの設定を変更する（Ｓ１０）。そして、設定したデューティになるように制御を行う。この時、チョッピング周波数やデューティによっては平滑回路７のフィルタの定数も変わってくるので、ＣＰＵ１０の制御に基づいて抵抗素子または容量素子の値を制御してフィルタの定数も同時に変更する。なお、フィルタの定数については単にチョッピング周波数が変わるだけでＯＮ時とＯＦＦ時の期間差が小さい場合にはＯＮ時とＯＦＦ時で定数を変える必要はないが、チョッピングのデューティの変更によってＯＮ時とＯＦＦ時の期間差が大きくなる場合にはＯＮ時とＯＦＦ時の定数を変えるなどの制御も行う。
【００１８】
そして同様に、そのときのモータ電流（Ｉ’）を電流検出部７によってモニタし（Ｓ１１）、ホールド時の設定電流値（Ａ）と比較して（Ｓ１２）、同じであれば（Ｓ１２のＮＯ、Ｓ９のＹＥＳ）その設定を保持してホールドを続ける。モニタした電流値（Ｉ’）の方が小さければ、当初設定したホールド時の電流値を変更するために、ＣＰＵ１０は電流設定部８に再設定を行う（Ｓ１３）。さらに、そのときのモータ電流（Ｉ’’）を電流検出部７によってモニタし（Ｓ１４）、ホールド時の設定電流値（Ａ）と比較して（Ｓ１５）、同じであればその設定を保持してホールドを続ける（Ｓ９のＹＥＳ）。
【００１９】
それでもモニタした電流値の方が小さければ（Ｓ１５のＹＥＳ）最初に制御したチョッピング周波数の設定に戻って（Ｓ６）、各パラメータの調整をして、モニタ電流と設定値の合わせ込み制御を行う。モニタした電流値の方が大きくなってしまった場合も同様である（Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１５のＮＯ，Ｓ９のＮＯ）。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明によれば、モータホールド時のチョッピングによるモータへの振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるステッピングモータ駆動装置の構成を示すブロック図
【図２】図１に示すステッピングモータ駆動装置よるステッピングモータの制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１ステッピングモータ
２ＦＥＴゲートドライブ回路
３励磁制御部
５チョッピングデューティ制御部
６チョッピング周波数制御部
７平滑回路
８電流設定部
９電流検出部
１０ＣＰＵ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stepping motor driving device that controls a stepping motor applied to a scanner, a facsimile machine, and the like.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 discloses that a step motor is driven by energization of 1-2 phase excitation, and when a stop command is issued to the step motor, the position of the rotor is set to a position by one-phase excitation or a position by two-phase simultaneous excitation. If the position of the rotor is a position by one-phase excitation, advance by one step, and send a stop command so that the rotor stops at the next position by two-phase simultaneous excitation. By applying a hold pulse at the energizing position of two-phase simultaneous excitation to stop the rotation of the step motor after stopping the rotation of the step motor, and at the time of restarting the step motor, a hold pulse for stopping the step motor is used. A start pulse is given to the given two sets, and the position of the rotor at the time when the stop command is issued is the one-phase excitation position. A step motor that starts driving after returning the rotor by one step, and starts driving as it is when the position of the rotor at the time when the stop command is issued is the two-phase simultaneous excitation position. A driving method is described.
[0003]
Patent Document 2 discloses that, by reducing the current value of a stepping motor at the time of holding, which is maintained in a holding state except during operation, to a level that does not affect the holding operation, heat generation of the motor is suppressed and power consumption is reduced. A drive control method for a stepping motor is described.
[0004]
Patent Document 3 discloses a stepping motor driving device including a PWM control circuit that performs step driving and holding of a stepping motor with a pulse width modulation signal subjected to pulse width modulation control. A stepping motor drive device is described in which an on-duty ratio change control circuit for changing a duty ratio is provided, so that vibration noise generated when the stepping motor is held can be suppressed.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2928007 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-044996 [Patent Document 3]
JP-A-10-146097
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when the stepping motor is held, a method of stopping at the two-phase position or moving to the two-phase position to stop the vibration and noise of the motor has been devised. Actually, a method of stopping at two-phase positions and synchronizing the chopping of the A-phase and the B-phase thereat to prevent abnormal noise from the motor has been commercialized.
[0007]
However, either method has a problem that the motor must be stopped and held at the two-phase position. For example, at the time of intermittent reading of a facsimile apparatus, it is difficult to always stop at the two-phase position as described above due to the strict positional accuracy. Cannot be applied as is.
[0008]
An object of the present invention is to provide a stepping motor drive device that solves such problems and suppresses motor vibration while holding holding torque during holding.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a stepping motor driving apparatus for controlling step driving and motor holding of a stepping motor by a pulse width modulation signal, wherein the chopping frequency of the pulse width modulation signal is reduced at the time of motor holding. And means for controlling a filter constant of the smoothing circuit according to the chopping frequency. With such a configuration, it is possible to reduce vibration to the motor due to chopping during motor holding.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there are provided means for varying the duty of chopping during motor hold, and means for changing the filter constant of the smoothing circuit when chopping is on and off. And With this configuration, it is possible to reduce the vibration of the motor at the time of holding the motor and to prevent a decrease in the holding torque.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, there is provided means for increasing a current setting when the motor is held. With this configuration, it is possible to prevent the level at which chopping is smoothed from becoming small, prevent a decrease in motor current, and maintain torque during motor hold.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stepping motor driving device according to a first embodiment of the present invention, wherein 1 is a stepping motor used in a scanner or the like, and 2 is an FET for turning on and off each excitation phase of the stepping motor 1. And a control circuit for controlling the FET gate drive circuit 3. An excitation control unit 3 generates a phase excitation pattern such as two-phase or 1-2 phase. A chopping setting unit for outputting is shown. The chopping setting unit 4 includes a chopping duty control unit 5 for controlling the ON and OFF duties of chopping when performing PWM control for constant current control, and a chopping for controlling the chopping frequency. The frequency control unit 6 is a filter circuit including a resistance element and a capacitance element. It constituted by a smoothing circuit 7 to set the OFF time of the chopping by setting the number. Reference numeral 8 denotes a current setting unit that sets the drive current of the stepping motor 1, 9 denotes a current detection unit that monitors the drive current to control the drive current by feedback, and 10 denotes a CPU that controls all of them.
[0014]
FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the stepping motor by the stepping motor driving device shown in FIG.
[0015]
First, the CPU 10 sets a motor drive current value and a motor hold current value in the current setting unit 8 (S1). The current setting section 8 performs control such as switching the voltage dividing resistance value so that the current flowing to the motor becomes the motor driving current value by the operations at the time of driving and at the time of holding. Next, the CPU 10 sets the motor phase excitation method (1-2 phase, 2 phase etc) in the excitation controller 3 (S2). The excitation pattern is sent from the excitation control unit 3 to the FET gate drive circuit 2 according to the selected phase excitation method. Further, the CPU 10 sets the chopping frequency for constant current control in the chopping frequency control unit 6 and the ON / OFF duty in the chopping duty control unit 5 (S3).
[0016]
The motor is driven and held based on the above settings (S4, S5). At the time of holding, control is performed to change the setting so as to reduce the chopping frequency in order to suppress the motor vibration while holding the holding torque. .
[0017]
In the example of this flowchart, the chopping frequency is changed so as to become the value of the chopping frequency at the time of the hold whose setting has been changed (S6 to S9). That is, the motor current (I) when the chopping frequency is changed is monitored by the current detector 7 (S7), and compared with the set current value (A) at the time of holding (S8). And hold is continued (NO in S8, YES in S9). If the monitored current value (I) is smaller (YES in S8), the setting of ON / OFF duty of chopping is changed (S10). Then, control is performed so that the set duty is obtained. At this time, since the constant of the filter of the smoothing circuit 7 changes depending on the chopping frequency and the duty, the constant of the filter is simultaneously changed by controlling the value of the resistance element or the capacitance element under the control of the CPU 10. Note that the filter constant does not need to be changed between ON and OFF when the period difference between ON and OFF is small only by changing the chopping frequency. When the difference between the OFF periods becomes large, control is performed such as changing the constant between the ON and OFF periods.
[0018]
Similarly, the motor current (I ') at that time is monitored by the current detector 7 (S11), and is compared with the set current value (A) at the time of holding (S12). , S9 YES) Hold the setting and continue holding. If the monitored current value (I ') is smaller, the CPU 10 resets the current setting unit 8 in order to change the initially set hold current value (S13). Further, the motor current (I ″) at that time is monitored by the current detection unit 7 (S14), and is compared with the set current value (A) at the time of holding (S15). To continue the hold (YES in S9).
[0019]
If the monitored current value is still smaller (YES in S15), the process returns to the setting of the initially controlled chopping frequency (S6), and the respective parameters are adjusted to perform the matching control of the monitored current and the set value. The same applies when the monitored current value becomes larger (NO in S8, S12, S15, NO in S9).
[0020]
【The invention's effect】
According to the present invention configured as described above, vibration to the motor due to chopping during motor holding can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stepping motor driving device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of a stepping motor by the stepping motor driving device shown in FIG. 1;
Reference Signs List 1 stepping motor 2 FET gate drive circuit 3 excitation control unit 5 chopping duty control unit 6 chopping frequency control unit 7 smoothing circuit 8 current setting unit 9 current detection unit 10 CPU

Claims

ステッピングモータのステップ駆動およびモータホールドをパルス幅変調信号によって制御するステッピングモータ駆動装置において、モータホールド時にパルス幅変調信号のチョッピング周波数を下げる手段と、前記チョッピング周波数に応じて平滑回路のフィルタ定数を制御する手段を有することを特徴とするステッピングモータ駆動装置。In a stepping motor driving device for controlling step driving and motor holding of a stepping motor by a pulse width modulation signal, means for lowering a chopping frequency of the pulse width modulation signal at the time of motor holding, and controlling a filter constant of a smoothing circuit according to the chopping frequency. A stepping motor drive device comprising:

モータホールド時にチョッピングのデューティを可変させる手段と、チョッピングのオン時とオフ時において平滑回路のフィルタ定数を変更する手段を有することを特徴とする請求項１記載のステッピングモータ駆動装置。2. The stepping motor driving device according to claim 1, further comprising: means for varying the duty of chopping during motor holding, and means for changing the filter constant of the smoothing circuit when chopping is on and off.

モータホールド時に電流設定を上げる手段を有することを特徴とする請求項１または２記載のステッピングモータ駆動装置。3. The stepping motor driving device according to claim 1, further comprising means for increasing a current setting when the motor is held.