JP6184726B2 - Driving method and driving apparatus for stepping motor - Google Patents

Description

本発明は、ステッピングモータの駆動方法及び駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a driving method and a driving apparatus for a stepping motor.

図７にステッピングモータの角度−トルク（θ−Ｔ）特性を示し、また、図８に同モータの速度−トルク（Ｎ−Ｔ）特性の一例を示す。なお、図８に示すＴ_Ｐ（０）及びＴ_Ｐ（ｆ）は、それぞれ速度０及び速度ｆのときのプルアウトトルクを示している。
このような特性を有するステッピングモータでは、一般的に、起動時に図９に示すようなスローアップ駆動が行われる。従来のスローアップ駆動では、励磁位相が零の状態、つまり、トルクが零である図７の安定点位置θ_０からステッピングモータを起動するようにしているので、図１０に実線で示したような動作を行う。すなわち、等加速度運動のような動き出しを行い、また、図７に示す角度-トルク特性の関係から、加速中にばね共振のような振動を発生する。
なお、図１０において、二点鎖線は指令速度を、点線はプルアウトトルクに相当する加速レートを、垂直方向の矢印は指令位置の変化に伴って発生したトルクによる加速動作をそれぞれ示している。 FIG. 7 shows an angle-torque (θ-T) characteristic of the stepping motor, and FIG. 8 shows an example of a speed-torque (N-T) characteristic of the motor. Note that T _P (0) and T _P (f) shown in FIG. 8 indicate pull-out torques when the speed is 0 and the speed f, respectively.
A stepping motor having such characteristics generally performs slow-up driving as shown in FIG. In the conventional slow-up drive, the stepping motor is started from the state where the excitation phase is zero, that is, the stable point position θ ₀ of FIG. 7 where the torque is zero, so as shown by the solid line in FIG. Perform the action. That is, a motion such as a uniform acceleration motion is started, and vibrations such as spring resonance are generated during acceleration from the relationship between the angle-torque characteristics shown in FIG.
In FIG. 10, the alternate long and two short dashes line indicates the command speed, the dotted line indicates the acceleration rate corresponding to the pull-out torque, and the vertical arrow indicates the acceleration operation by the torque generated with the change in the command position.

図１１は、プルアウトトルクで算出した加速時間で起動した場合を示している。この場合、図７に示す角度-トルク特性に起因して動き出しのトルクの発生に遅れを生じるので（垂直方向の矢印参照）、動き出しのエネルギーが不足してロータが脱調するおそれがある。
このような脱調を防止するには、加速時間にマージン（水平方向の矢印参照）を取る必要があるが、そのようにすると、発生トルクを最大限に使うことができなくなって、位置決め時間が長くなる。 FIG. 11 shows a case where the engine is started with the acceleration time calculated by the pull-out torque. In this case, since the generation of the starting torque is delayed due to the angle-torque characteristics shown in FIG. 7 (see the vertical arrow), the starting energy may be insufficient, and the rotor may step out.
In order to prevent such step-out, it is necessary to take a margin in the acceleration time (see the horizontal arrow). However, if this is done, the generated torque cannot be used to the maximum extent, and the positioning time can be reduced. become longer.

特許文献１は、スローアップ駆動時における脱調を防止する方法を提案している。この方法は、ステップ数Ｓ０で静止しているステッピングモータを回転させ始める際、Ｓ０＋１のステップ数に対応する励磁を行うためのＴ１時間の通電中に吸引能力を低下させる処置（例えば、一時的に励磁電圧や励磁電流を低下させる処置、あるいは、一時的に通電を停止してしまう処置、あるいは、一時的に対応しない励磁相に通電してブレーキ作用を営ませる処置等）を実行するものである。この方法によれば、起動時の振動を抑制して脱調を防止することができる。   Patent Document 1 proposes a method for preventing step-out during slow-up driving. In this method, when starting to rotate a stepping motor that is stationary at a step number S0, a measure (for example, temporarily reducing the suction capability during energization for a time T1 for performing excitation corresponding to the step number S0 + 1). To reduce the excitation voltage or excitation current, to temporarily stop energization, or to energize an excitation phase that does not correspond temporarily to activate the braking action). . According to this method, step-out can be prevented by suppressing vibration at the time of startup.

ところで、ステッピングモータの回転開始時における駆動対象の慣性モーメントが大きい場合には、複数の励磁コイルを順次駆動することにより作り出される回転磁界に対して、ロータが大きく遅れる傾向で回転が始まることになる（所謂、アンダーシュート）。その後、ロータは、回転磁界との位相差を小さくする方向に、想定した速度よりも高速で回転することになる。そして、この高速回転により回転磁界とロータとの位相差が小さくなると、該ロータが減速して、回転磁界とロータとの位相差が再び拡大する現象が発生する。
このような速度変化が繰り返して発生することが、駆動対象の振動に繋がることになる。特に、このような振動が発生する状況では、脱調を生じるおそれがあり、また、駆動対象を停止させる際に、目標とする回転位置を超えた位置に停止する、所謂、オーバーシュートを生じるおそれがある。 By the way, when the inertial moment of the driven object at the time of starting the rotation of the stepping motor is large, the rotor starts to rotate with a tendency to be largely delayed with respect to the rotating magnetic field generated by sequentially driving the plurality of exciting coils. (So-called undershoot). Thereafter, the rotor rotates at a speed higher than the assumed speed in the direction of reducing the phase difference from the rotating magnetic field. When the phase difference between the rotating magnetic field and the rotor is reduced by this high-speed rotation, the rotor is decelerated, and a phenomenon occurs in which the phase difference between the rotating magnetic field and the rotor increases again.
Repeated occurrence of such a speed change leads to vibration of the drive target. In particular, in such a situation where vibrations occur, there is a risk of stepping out, and when stopping the drive target, there is a risk of causing a so-called overshoot that stops at a position beyond the target rotational position. There is.

特許文献２は、以上の問題点を改善するための技術、具体的には、既定の駆動信号に初期加速を増すための駆動信号を付加するという技術を提案している。この技術によれば、初期加速が増大されるので、ステッピングモータの回転開始時に回転磁界に対してロータが大きく遅れるという現象を抑制することができる。   Patent Document 2 proposes a technique for improving the above problems, specifically, a technique of adding a drive signal for increasing initial acceleration to a predetermined drive signal. According to this technique, since the initial acceleration is increased, it is possible to suppress the phenomenon that the rotor is largely delayed with respect to the rotating magnetic field at the start of the rotation of the stepping motor.

特開平５−３３６７９９号公報JP-A-5-336799 特開２００５−５１９２８号公報JP-A-2005-51928

しかし、特許文献１に係る技術では、一時的に吸引能力が低下されるので、その後の加速時間が長くなるという問題、すなわち、高速化が阻害されるという問題が発生する。
また、特許文献２に係る技術では、既定の駆動信号に初期加速増加用の駆動信号を付加する場合に、既定の駆動信号に対する付加信号の挿入位置を慣性モーメントや摩擦負荷により調整する必要があるが、この挿入位置をあらゆる負荷条件に対応させることは困難である。 However, in the technique according to Patent Document 1, since the suction capability is temporarily reduced, there arises a problem that the subsequent acceleration time becomes long, that is, a problem that speeding up is hindered.
Further, in the technique according to Patent Document 2, when a driving signal for increasing initial acceleration is added to a predetermined driving signal, it is necessary to adjust the insertion position of the additional signal with respect to the predetermined driving signal by the moment of inertia or the friction load. However, it is difficult to make this insertion position correspond to all load conditions.

そこで、本発明は、機器の位置決め時間を短縮し、かつ、起動時における振動の発生を抑制することができるステッピングモータの駆動方法及び駆動装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a driving method and a driving device for a stepping motor that can shorten the positioning time of the device and can suppress the occurrence of vibration at the time of startup.

本発明は、ステッピングモータをスローアップ駆動する際に、予め励磁位相を所定角度進めた状態で前記ステッピングモータを加速させ、これによって、トルク発生状態で前記ステッピングモータをスローアップ駆動するとともに、
前記所定角度は、下記式に基づいて設定されることを特徴とするステッピングモータの駆動方法を提供する。

ここで、
θ_Ｆ：起動時に進める位相角［°］
Ｔ_Ｐ（ｆ）：モータ回転速度に応じたプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
Ｔ_Ｐ（０）：速度０の時のプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
（ホールディングトルク） In the present invention, when the stepping motor is slow-up driven, the stepping motor is accelerated in a state where the excitation phase has been advanced by a predetermined angle in advance, and thereby the stepping motor is slow-up driven in a torque generation state .
The predetermined angle is set based on the following formula, and provides a stepping motor driving method.

here,
θ _F : Phase angle advanced at startup [°]
T _P (f): Pull-out torque according to motor rotation speed [N · m]
T _P (0): Pull-out torque at speed 0 [N · m]
(Holding torque)

この方法によればトルク発生状態で前記ステッピングモータをスローアップ駆動することができる。   According to this method, the stepping motor can be slow-up driven in a torque generation state.

また、本発明は、スローアップ駆動が可能なステッピングモータの駆動装置であって、
運転開始時に励磁位相を所定角度進める指令を発生する手段と、
前記指令に基づいて前記ステッピングモータを駆動する駆動手段とを備え、
前記励磁位相を進めることによってトルク発生状態で前記ステッピングモータをスローアップ駆動させるように設定しており、
前記所定角度は、下記式に基づいて設定されることを特徴とするステッピングモータの駆動装置。

ここで、
θ_Ｆ：起動時に進める位相角［°］
Ｔ_Ｐ（ｆ）：モータ回転速度に応じたプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
Ｔ_Ｐ（０）：速度０の時のプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
（ホールディングトルク） Further, the present invention is a stepping motor drive device capable of slow-up drive,
Means for generating a command to advance the excitation phase by a predetermined angle at the start of operation;
And a driving means for driving the stepping motor based on the command,
The stepping motor is set to slow-up drive in the torque generation state by advancing the excitation phase ,
The predetermined angle is, drive of the stepping motor, characterized in that it is set based on the following equation.

here,
θ _F : Phase angle advanced at startup [°]
T _P (f): Pull-out torque according to motor rotation speed [N · m]
T _P (0): Pull-out torque at speed 0 [N · m]
(Holding torque)

前記励磁位相を進めることによってトルク発生状態で前記ステッピングモータをスローアップ駆動させることができる。 By advancing the excitation phase, the stepping motor can be driven slowly in a torque generation state .

本発明によれば、少なくとも次のような効果が得られる。
・加速時間にマージンを取る必要が無くなる。したがって、機器の位置決め時間を短縮して、機器の高速化を図ることができる。
・振動の発生が少なくなるので、より安定した加速が可能となる。
・負荷に対応した進み角を励磁位相に持たせることにより、負荷によらず一定の電流を流すことが可能である。この場合、トルクを有効に使って短い時間で位置決めを行うことができるようになるので、総エネルギー量を低減できる。（無効電力が減るので省エネになる。） According to the present invention, at least the following effects can be obtained.
-There is no need to take a margin for acceleration time. Accordingly, the positioning time of the device can be shortened and the speed of the device can be increased.
・ Stable acceleration is possible because less vibration is generated.
-By providing the excitation phase with an advance angle corresponding to the load, a constant current can flow regardless of the load. In this case, since the torque can be used effectively and positioning can be performed in a short time, the total energy amount can be reduced. (Reactive power is reduced and energy is saved.)

本発明に係るステッピングモータの駆動装置の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the drive device of the stepping motor which concerns on this invention. （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明に係る指令速度及び指令位置の変化パターンを例示した図である。(A) And (b) is the figure which illustrated change pattern of command speed and command position concerning the present invention, respectively. （ａ）及び（ｂ）は、運転開始時に励磁位相を進める処理を行わない場合における指令速度及び指令位置の変化パターンをそれぞれ示す図である。(A) And (b) is a figure which respectively shows the change pattern of the command speed and command position in the case of not performing the process which advances an excitation phase at the time of a driving | operation start. 本発明に係るステッピングモータの駆動装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the drive device of the stepping motor which concerns on this invention. （ａ）及び（ｂ）は、負荷トルクに対応した進み位相角を励磁位相に持たせた場合のモータトルク及び指令速度の変化パターンを例示した図である。(A) And (b) is the figure which illustrated the change pattern of the motor torque and command speed at the time of giving an advance phase angle corresponding to load torque to an excitation phase. （ａ）及び（ｂ）は、進み位相角を励磁位相に持たせない場合のモータトルク及び指令速度の変化パターンを例示した図である。(A) And (b) is the figure which illustrated the change pattern of the motor torque and command speed when not making a lead phase angle have an excitation phase. ステッピングモータの角度−トルク特性を示す図である。It is a figure which shows the angle-torque characteristic of a stepping motor. ステッピングモータの速度−トルク特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the speed-torque characteristic of a stepping motor. ステッピングモータの駆動パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the drive pattern of a stepping motor. ステッピングモータの速度変化の従来例を示すグラフである。It is a graph which shows the prior art example of the speed change of a stepping motor. プルアウトトルクで算出した加速時間で起動した場合におけるステッピングモータの速度変化の従来例を示したグラフである。It is the graph which showed the prior art example of the speed change of a stepping motor at the time of starting in the acceleration time calculated with the pullout torque.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
本発明は、ステッピングモータの励磁位相を運転開始と同時にある角度進め、それによって、ステッピングモータをトルクが発生した状態で起動させるようにしている。
ここで、運転開始時における励磁位相の進め角は、例えば、次のように設定される。すなわち、ステッピングモータのトルクは、図７に示した角度−トルク（θ−Ｔ）特性から明らかなように、位相角が電気角で９０°の時に最大となる。そこで、一実施例として、運転開始時における励磁位相の進め角を電気角で９０°とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present invention, the excitation phase of the stepping motor is advanced by an angle simultaneously with the start of operation, thereby starting the stepping motor in a state where torque is generated.
Here, the advance angle of the excitation phase at the start of operation is set as follows, for example. That is, the torque of the stepping motor becomes maximum when the phase angle is 90 ° in electrical angle, as is apparent from the angle-torque (θ-T) characteristics shown in FIG. Therefore, as an example, the advance angle of the excitation phase at the start of operation is set to 90 ° in electrical angle.

図１は、励磁位相を運転開始時に進めることが可能な本発明に係るステッピングモータの駆動装置の構成例を示す。この駆動装置は、運転データを予め設定、保存する機能を持つ「ストアードデータタイプ」の駆動装置であって、データ設定器１と、駆動回路３とを備えている。
データ設定器１は、パーソナルコンピュータ、プログラマブルコントローラ等で構成される。
駆動回路３は、一定時間ごとの運転データ（起動速度、運転速度、駆動ステップ数、加減速レート等）を複数保存できるメモリと、該メモリから出力される運転データに基づいてステッピングモータ５の巻線に流す電流を演算し、その電流を該モータ５に出力する電流制御回路とを内蔵している。上記メモリに格納される一定時間ごとの運転データは、データ設定器１によって個別に独立して設定、編集することが可能である。 FIG. 1 shows a configuration example of a stepping motor driving apparatus according to the present invention that can advance the excitation phase at the start of operation. This drive device is a “stored data type” drive device having a function of presetting and storing operation data, and includes a data setting device 1 and a drive circuit 3.
The data setting device 1 includes a personal computer, a programmable controller, and the like.
The drive circuit 3 has a memory capable of storing a plurality of operation data (starting speed, operation speed, number of drive steps, acceleration / deceleration rate, etc.) at regular intervals, and winding of the stepping motor 5 based on the operation data output from the memory. A current control circuit for calculating a current flowing through the wire and outputting the current to the motor 5 is incorporated. The operation data for each fixed time stored in the memory can be set and edited individually by the data setter 1 independently.

上記メモリに格納された運転データは、加速時間０で励磁位相を９０°（電気角）進めるように作成されている。従って、駆動回路３に運転開始信号が入力される同時に、励磁位相が９０°進められ、その後、ステッピングモータの特性、負荷条件、運転条件による、運転速度、駆動ステップ数、加減速レートが設定された駆動が実行される。この場合、基本的に起動速度は０とする。
上記の運転データによる指令速度及び指令位置の変化パターンを図２（ａ）及び図２（ｂ）にそれぞれ示す。図２（ｂ）において、指令位置がθ_Ｆまで進められる時間、つまり、励磁位相が９０°進められる時間は、実際には０もしくは０と見做すことができる。 The operation data stored in the memory is created so that the excitation phase is advanced by 90 ° (electrical angle) at an acceleration time of zero. Therefore, at the same time when the operation start signal is input to the drive circuit 3, the excitation phase is advanced by 90 °, and then the operation speed, the number of drive steps, and the acceleration / deceleration rate are set according to the characteristics of the stepping motor, load conditions, and operation conditions Drive is executed. In this case, the startup speed is basically 0.
The change pattern of the command speed and the command position based on the above operation data is shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. In FIG. 2 (b), the time the command position is advanced to theta _F, that is, the time the excitation phase is advanced 90 ° can be regarded as 0 or 0 in practice.

図３（ａ）及び図３（ｂ）に、運転開始時に励磁位相を９０°進める処理を行わない場合における指令速度及び指令位置の変化パターンをそれぞれ示す。この場合、動き出しのトルクの発生に遅れを生じるので、動き出しのエネルギーが不足して脱調を生じるおそれがある。そこで、図示のように加速時間にマージンを取るようにしているが、これは、機器の位置決め時間を長くさせることになる。
これに対して、運転開始と同時に励磁位相を９０°進める本実施形態によれば、起動時からステッピングモータ５がトルクを発生することになるので、加速時間にマージンを取る必要が無く、そのため、機器の位置決め時間が短くて済む。 FIG. 3A and FIG. 3B show change patterns of the command speed and the command position when the process of advancing the excitation phase by 90 ° is not performed at the start of operation. In this case, since the generation of the starting torque is delayed, there is a risk that the starting energy is insufficient and step-out occurs. Therefore, as shown in the figure, a margin is provided for the acceleration time, but this increases the positioning time of the device.
On the other hand, according to the present embodiment in which the excitation phase is advanced by 90 ° simultaneously with the start of operation, the stepping motor 5 generates torque from the time of startup, so there is no need to take a margin in the acceleration time. Equipment positioning time is short.

図４は、駆動装置の他の構成例を示す。この駆動装置は、運転データをパルス信号で入力する「パルス列入力タイプ」の駆動装置であって、プログラマブルコントローラ７、パルス発振器９及び駆動回路１１を備えている。
パルス発振器９は、運転データ（起動速度、運転速度、駆動ステップ数、加減速レート等）に対応したパターンのパルス発振が可能であり、プログラマブルコントローラ７からの運転開始信号の入力に伴って、このプログラマブルコントローラ７によって選択指定されたパターンでパルス発振を行う。 すなわち、運転開始信号の入力時に、励磁位相を電気角で９０°進めるのに必要な数のパルス信号をロータが追従できないような十分に高い周波数で発生し、その後に通常の駆動（スローアップ駆動等）を行うためのパルス信号を発生する。 FIG. 4 shows another configuration example of the driving device. This drive device is a “pulse train input type” drive device that inputs operation data as a pulse signal, and includes a programmable controller 7, a pulse oscillator 9, and a drive circuit 11.
The pulse oscillator 9 can perform pulse oscillation of a pattern corresponding to the operation data (startup speed, operation speed, number of drive steps, acceleration / deceleration rate, etc.), and with the input of the operation start signal from the programmable controller 7, Pulse oscillation is performed in a pattern selected and designated by the programmable controller 7. That is, when the operation start signal is input, the pulse signal is generated at a sufficiently high frequency so that the rotor cannot follow the number of pulse signals necessary to advance the excitation phase by 90 ° in electrical angle, and then the normal drive (slow-up drive) Etc.) is generated.

例えば、電気角の一周期が機械角で７．２°、ロータの歯数が５０のステッピングモータの場合、励磁位相を電気角で９０°進めることは、機械角で１．８°進めることになる。そこで、ステッピングモータ５が５相ステッピングモータの場合には、ハーフステップ駆動（１ステップ０．３６°駆動）とし、５パルスを用いてスローアップ駆動する前に、ロータが追従できない十分速い速度に対応する１０ｋＨｚ程度の周波数を入力することになる。   For example, in the case of a stepping motor in which one cycle of the electrical angle is 7.2 ° in mechanical angle and the number of teeth of the rotor is 50, to advance the excitation phase by 90 ° in electrical angle means to advance 1.8 ° in mechanical angle. Become. Therefore, when the stepping motor 5 is a five-phase stepping motor, half step drive (1 step 0.36 ° drive) is used, and before the slow-up drive using 5 pulses, a sufficiently fast speed that the rotor cannot follow is supported. A frequency of about 10 kHz is input.

駆動回路１１は、パルス発振器９から出力されるパルス信号に基づいてステッピングモータ５の巻線に流す電流を発生し、その電流を該モータ５に出力する。従って、この駆動装置を用いた場合でも、例えば図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す指令速度及び指令位置の変化パターンに従ったステッピングモータ５の駆動を行うことができる。   The drive circuit 11 generates a current that flows through the winding of the stepping motor 5 based on the pulse signal output from the pulse oscillator 9, and outputs the current to the motor 5. Therefore, even when this driving device is used, the stepping motor 5 can be driven according to the change pattern of the command speed and command position shown in FIGS. 2A and 2B, for example.

次に、運転開始時に負荷トルクに対応した進み位相角を励磁位相に持たせる実施形態について説明する。
回転速度に応じたプルアウトトルクを使ってステッピングモータを駆動する場合、その限界加速時間は下記（３）式のように表される。 Next, an embodiment will be described in which the excitation phase has an advance phase angle corresponding to the load torque at the start of operation.
When the stepping motor is driven using a pull-out torque corresponding to the rotational speed, the limit acceleration time is expressed by the following equation (3).

ここで、
ｔ_ａ：加速時間［ｓ］
Ｊ_０：ロータ慣性モーメント［ｋｇ・ｍ^２］
Ｊ_Ｌ：負荷慣性モーメント［ｋｇ・ｍ^２］
θ_Ｓ：モータステップ角［°］
ｆ：運転パルス周波数［Ｈｚ］
Ｔ_Ｐ（ｆ）：モータ回転速度に応じたプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
Ｔ_Ｃ：外的負荷トルク（摩擦トルク）［Ｎ・ｍ］

here,
t _a : Acceleration time [s]
J ₀ : Rotor moment of inertia [kg · m ² ]
J _L : Load inertia moment [kg · m ² ]
θ _S : Motor step angle [°]
f: Operation pulse frequency [Hz]
T _P (f): Pull-out torque according to motor rotation speed [N · m]
T _C : External load torque (friction torque) [N · m]

上記ロータ慣性モーメントＪ_０、モータステップ角θ_Ｓ、運転パルス周波数ｆ及びプルアウトトルクＴ_Ｐ（ｆ）は、ステッピングモータの仕様から既知である。したがって、負荷慣性モーメントＪ_Ｌ及び外的負荷トルクＴ_Ｃが知られれば、加速時間ｔ_ａを算出することができる。
そこで、本実施形態では、上記の条件（負荷トルクＴ_Ｃ、負荷慣性モーメントＪ_Ｌ、加速時間ｔ_ａ）のときに、起動時に進める位相角を下記（４）式を用いて設定する。 The rotor moment of inertia J ₀ , motor step angle θ _S , operation pulse frequency f, and pull-out torque T _P (f) are known from the specifications of the stepping motor. Therefore, if known load inertia J _L and external load torque T _C is, it is possible to calculate the acceleration time t _a.
Therefore, in this embodiment, the above condition (the load torque T _C, load inertia J _L, acceleration time t _a) at the time of, setting a phase angle advance at startup using the following equation (4).

ここで、
θ_Ｆ：起動時に進める位相角［°］
Ｔ_Ｐ（０）：モータ回転速度０の時のプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
（ホールディングトルク）

here,
θ _F : Phase angle advanced at startup [°]
T _P (0): Pull-out torque [N · m] when the motor speed is 0
(Holding torque)

上記の（４）式で計算された結果を使えば、図５（ａ）に示すように常に一定のトルクＴ_Ｐ（ｆ）で起動することができるため、振動の発生が少なくなって、より安定した加速が可能となる。また、トルクを有効に使って短い時間で位置決めを行うことができるようになるので、総エネルギー量を低減することができる。図５（ｂ）は、本実施形態における指令速度の変化パターンを示す。
図６（ａ）及び図３（ｂ）は、起動時に励磁位相を進めない場合におけるモータトルク及び指令速度の変化パターンをそれぞれ示す。この場合、モータがトルク０から起動されるため、図７に示す角度−トルク特性の影響でトルクに振動が発生する。そこで、図示のように加速時間にマージンを取って脱調を防止することになるが、これは、機器の位置決め時間を長くさせることになる。 If the result calculated by the above equation (4) is used, it is possible to always start with a constant torque T _P (f) as shown in FIG. Stable acceleration is possible. In addition, since the torque can be used effectively and positioning can be performed in a short time, the total energy amount can be reduced. FIG. 5B shows a change pattern of the command speed in the present embodiment.
FIG. 6A and FIG. 3B respectively show change patterns of the motor torque and the command speed when the excitation phase is not advanced at the time of startup. In this case, since the motor is started from the torque 0, vibration is generated in the torque due to the influence of the angle-torque characteristics shown in FIG. Therefore, as shown in the figure, a step is prevented by taking a margin in the acceleration time, which increases the positioning time of the device.

なお、図１及び図４に示すステッピングモータ駆動装置において、上記の（４）式で計算した進み角θ_Ｆを設定できない場合は、計算値に近い進み角を設定すればよい。より計算値に近い進み角を設定するには、上記ステッピングモータ駆動装置としてマイクロステップ駆動ができる構成のものを採用して、分解能を高く（ステップ角を小さく）すれば良い。 In the stepping motor driving device shown in FIGS. 1 and 4, when the advance angle θ _F calculated by the above equation (4) cannot be set, the advance angle close to the calculated value may be set. In order to set the lead angle closer to the calculated value, a stepping motor driving device having a configuration capable of microstep driving may be adopted to increase the resolution (decrease the step angle).

１ データ設定器
３ 駆動回路
５ ステッピングモータ
７ プログラマブルコントローラ
９ パルス発振器
１１ 駆動回路 1 Data Setter 3 Drive Circuit 5 Stepping Motor 7 Programmable Controller 9 Pulse Oscillator 11 Drive Circuit

Claims (2)

ステッピングモータをスローアップ駆動する際に、予め励磁位相を所定角度進めた状態で前記ステッピングモータを加速させ、これによって、トルク発生状態で前記ステッピングモータをスローアップ駆動するとともに、
前記所定角度は、下記式に基づいて設定されることを特徴とするステッピングモータの駆動方法。

ここで、
θ_Ｆ：起動時に進める位相角［°］
Ｔ_Ｐ（ｆ）：モータ回転速度に応じたプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
Ｔ_Ｐ（０）：速度０の時のプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
（ホールディングトルク）
When slowing up the stepping motor, the stepping motor is accelerated in a state where the excitation phase has been advanced by a predetermined angle in advance, thereby slowing up the stepping motor in a torque generation state ,
The predetermined angle is, the driving method of the stepping motor, characterized in that it is set based on the following equation.

here,
θ _F : Phase angle advanced at startup [°]
T _P (f): Pull-out torque according to motor rotation speed [N · m]
T _P (0): Pull-out torque at speed 0 [N · m]
(Holding torque)
スローアップ駆動が可能なステッピングモータの駆動装置であって、
運転開始時に励磁位相を所定角度進める指令を発生する手段と、
前記指令に基づいて前記ステッピングモータを駆動する駆動手段とを備え、
前記励磁位相を進めることによってトルク発生状態で前記ステッピングモータをスローアップ駆動させるように設定しており、
前記所定角度は、下記式に基づいて設定されることを特徴とするステッピングモータの駆動装置。

ここで、
θ_Ｆ：起動時に進める位相角［°］
Ｔ_Ｐ（ｆ）：モータ回転速度に応じたプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
Ｔ_Ｐ（０）：速度０の時のプルアウトトルク［Ｎ・ｍ］
（ホールディングトルク） A stepping motor drive device capable of slow-up drive,
Means for generating a command to advance the excitation phase by a predetermined angle at the start of operation;
And a driving means for driving the stepping motor based on the command,
The stepping motor is set to slow-up drive in the torque generation state by advancing the excitation phase ,
The predetermined angle is, drive of the stepping motor, characterized in that it is set based on the following equation.

here,
θ _F : Phase angle advanced at startup [°]
T _P (f): Pull-out torque according to motor rotation speed [N · m]
T _P (0): Pull-out torque at speed 0 [N · m]
(Holding torque)

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