JP7042612B2 - Calibration method of stepping motor - Google Patents
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Description
この発明は、ステッピングモータの校正方法に関する。 The present invention relates to a method for calibrating a stepping motor.
ステッピングモータは、コントローラから発信された入力パルス信号に基づいて駆動するモータである。これにより、ステッピングモータの回転軸は、入力パルスの回数ごとに、一定の回転角度ずつ回転するように制御される。これにより、ステッピングモータにおける回転軸の回転角度位置は、入力パルスの回数に基づいて、推定することができる。 The stepping motor is a motor that is driven based on an input pulse signal transmitted from the controller. As a result, the rotation axis of the stepping motor is controlled to rotate by a constant rotation angle for each number of input pulses. Thereby, the rotation angle position of the rotation axis in the stepping motor can be estimated based on the number of input pulses.
また、ステッピングモータにおいては、回転軸を保持するための保持力以上の外力が当該回転軸に作用すると、その保持力が外力に負けてしまい、回転軸が位置ずれを起こす場合がある。このように、回転軸に位置ずれが生じると、実際の回転角度位置と推定した回転角度位置との間にずれが生じてしまう。このような場合には、実際の回転角度位置と推定した回転角度位置とを一致させるための校正作業が必要となる。 Further, in a stepping motor, if an external force equal to or greater than the holding force for holding the rotating shaft acts on the rotating shaft, the holding force loses to the external force, and the rotating shaft may be displaced. As described above, when the rotation axis is displaced, the deviation between the actual rotation angle position and the estimated rotation angle position occurs. In such a case, calibration work is required to match the actual rotation angle position with the estimated rotation angle position.
そして、従来のステッピングモータの校正方法としては、例えば、特許文献1に開示されている。 A conventional method for calibrating a stepping motor is disclosed in, for example, Patent Document 1.
上記従来の校正方法は、ステッピングモータの駆動によって開閉するドア構造に適用されたものである。この校正方法は、位置ずれしたドアを、一方側に向けて回転させて、ストッパに押し付けることによって、当該位置ずれを補正するものである。しかしながら、上記従来の校正方法においては、ドアを積極的にストッパに押し付けているため、ステッピングモータは、そのストッパへの押し付けによって、脱調してしまうおそれがある。このように、ステッピングモータが脱調すると、脱調音が発生すると共に、当該ステッピングモータのギヤボックスに過負荷が作用することになる。 The conventional calibration method is applied to a door structure that opens and closes by driving a stepping motor. In this calibration method, the misaligned door is rotated toward one side and pressed against the stopper to correct the misalignment. However, in the above-mentioned conventional calibration method, since the door is positively pressed against the stopper, the stepping motor may step out due to the pressing against the stopper. As described above, when the stepping motor is stepped out, a stepping-out sound is generated and an overload acts on the gearbox of the stepping motor.
この発明は、上記課題を解決するものであって、脱調を削減することができるステッピングモータの校正方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a calibration method of a stepping motor capable of reducing step-out.
この発明に係るステッピングモータの校正方法は、入力パルスに同期して回転することにより、ダンパを開閉させるステッピングモータの校正方法において、ダンパが全開位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全開側ストッパと、ダンパが全閉位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全閉側ストッパとを設け、入力パルスの回数に基づいて、ダンパの開度を推定し、ダンパを、その推定開度に基づいて、全開位置及び全閉位置に移動させて、全開側ストッパまたは全閉側ストッパに当接させることにより、推定開度と、ダンパの実際の開度とを一致させるものである。 The stepping motor calibration method according to the present invention is a stepping motor calibration method for opening and closing a damper by rotating in synchronization with an input pulse. When the damper is positioned at the fully open position, the damper is fully opened to come into contact with the damper. A side stopper and a fully closed side stopper that comes into contact with the damper when the damper is positioned in the fully closed position are provided, the opening degree of the damper is estimated based on the number of input pulses, and the damper is estimated. Based on the opening degree, it is moved to the fully open position and the fully closed position and brought into contact with the fully open side stopper or the fully closed side stopper, so that the estimated opening degree and the actual opening degree of the damper are matched. ..
この発明によれば、脱調を削減することができる。 According to the present invention, step-out can be reduced.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、可変風量装置の概略構成図である。この可変風量装置は、例えば、建物に設置されたダクトの流れ方向中間部に設けられている。また、可変風量装置は、ステッピングモータ、ダンパとなるバタフライバルブ12、及び、ストッパ13a,13bを備えている。更に、ステッピングモータは、回転軸11を両回転方向に回転可能に支持している。即ち、回転軸11は、回転方向一方側及び回転方向他方側に向けて回転可能となっている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a variable air volume device. This variable air volume device is provided, for example, in the middle portion of the duct installed in the building in the flow direction. Further, the variable air volume device includes a stepping motor, a
バタフライバルブ12は、円板状をなしており、ダクト内を流れる空気の流量を調整または遮断するための可動板(流量制御弁)である。回転軸11は、バタフライバルブ12の厚さ方向中央部、及び、バタフライバルブ12の中心を貫通している。即ち、バタフライバルブ12は、回転軸11を回転中心として両回転方向に向けて回転可能となる、回転式のバルブである。
The
従って、可変風量装置は、上述した構成をなすことにより、空気の流れ方向に対するバタフライバルブ12の角度を、回転軸11の回転によって変えることにより、ダクト内を流れる空気の流量を調整可能となっている。
Therefore, the variable air flow rate device can adjust the flow rate of the air flowing in the duct by changing the angle of the
バタフライバルブ12の全開側には、ストッパ13aが設けられている。ストッパ13aは、バタフライバルブ12が回転軸11の回転によって全開位置に位置決めされたときに、その位置決めされたバタフライバルブ12と当接する。一方、バタフライバルブ12の全閉側には、ストッパ13bが設けられている。ストッパ13bは、バタフライバルブ12が回転軸11の回転によって全閉位置に位置決めされたときに、その位置決めされたバタフライバルブ12と当接する。
A
ここで、ステッピングモータは、コントローラから発信された入力パルス信号に基づいて、モータコイルに流れる電流の有無を順次切り替えることによって、回転軸11を回転させる。これにより、回転軸11は、入力パルスの回数ごとに、一定の回転角度(ステップ角)ずつ回転するように制御される。従って、可変風量装置は、回転軸11の回転角度(回転角度量)及び回転角度位置を、与えられた入力パルスの回数に基づいて、推定することができる。
Here, the stepping motor rotates the rotating
これに対して、バタフライバルブ12は、回転軸11の回転と共に回転するため、バタフライバルブ12の開度は、回転軸11の回転角度位置と対応している。即ち、可変風量装置は、バタフライバルブ12の開度についても、与えられた入力パルスの回数に基づいて、推定することができる。
On the other hand, since the
また、ステッピングモータは、回転軸11を、所定量の保持力で保持しながら、入力パルスに同期して回転させている。しかしながら、ステッピングモータにおいては、保持力以上の外力が回転軸11に作用すると、その保持力が外力に負けてしまい、回転軸11が回転方向に位置ずれを起こすおそれがある。このような場合には、ステッピングモータを校正する必要がある。
Further, the stepping motor rotates the rotating
ステッピングモータの校正とは、回転軸11における回転方向の位置ずれを補正する操作のことである。言い換えれば、ステッピングモータの校正とは、推定した回転軸11の回転角度位置(以下、推定回転角度位置と称す)と、回転軸11の実際の回転角度位置(以下、実回転角度位置と称す)との間における回転角度誤差を零にする操作である。なお、上述した校正は、零点校正とも呼ばれている。
The calibration of the stepping motor is an operation of correcting the positional deviation in the rotation direction on the
従って、可変風量装置は、ステッピングモータを校正することにより、バタフライバルブ12の位置ずれ(開度ずれ)を補正することができる。即ち、上述したように、回転軸11の回転角度位置と、バタフライバルブ12の開度とは、対応しているため、ステッピングモータの校正は、推定したバタフライバルブ12の開度(以下、推定開度と称す)と、バタフライバルブ12の実際の開度(以下、実開度と称す)との間における開度誤差を零にする操作となる。
Therefore, the variable air volume device can correct the positional deviation (opening deviation) of the
次に、可変風量装置におけるステッピングモータの校正方法について、図2から図4を用いて説明する。なお、図2に示したステップST11と図3とは対応しており、図2に示したステップST12と図4とは対応している。 Next, the calibration method of the stepping motor in the variable air volume device will be described with reference to FIGS. 2 to 4. It should be noted that step ST11 and FIG. 3 shown in FIG. 2 correspond to each other, and step ST12 and FIG. 4 shown in FIG. 2 correspond to each other.
先ず、図2及び図3に示すように、ステップST11において、バタフライバルブ12の推定開度が、与えられた入力パルスの回数に基づいて求められる。続いて、バタフライバルブ12は、その推定開度に基づいて、当該推定開度から全開位置まで回転して、ストッパ13aに当接する。
First, as shown in FIGS. 2 and 3, in step ST11, the estimated opening degree of the
このとき、バタフライバルブ12に弁開方向への位置ずれが生じている場合には、バタフライバルブ12は、ストッパ13aに当接した後、当該ストッパ13aに押し付けられる。即ち、バタフライバルブ12は、弁開方向への位置ずれ量Δθ1の分だけ、回転することができない。これにより、バタフライバルブ12における弁開方向の位置ずれは解消され、回転軸11に対する零点校正は完了する。
At this time, if the
そして、バタフライバルブ12は、ストッパ13aに押し付けられるものの、弁開方向への位置ずれ量Δθ1に対応した必要最低限の反力のみを受けることになる。これにより、バタフライバルブ12のストッパ13aへの押し付けに起因した、ステッピングモータの脱調は、削減される。この結果、脱調音、及び、ステッピングモータのギヤボックスへの負荷は、削減される。
Then, although the
次いで、図2及び図4に示しように、ステップST12において、バタフライバルブ12は、全開位置から全閉位置まで回転して、ストッパ13bに当接する。
Next, as shown in FIGS. 2 and 4, in step ST12, the
このとき、バタフライバルブ12に弁閉方向への位置ずれが生じている場合には、バタフライバルブ12は、ストッパ13bに当接した後、当該ストッパ13bに押し付けられる。即ち、バタフライバルブ12は、弁閉方向への位置ずれ量Δθ2の分だけ、回転することができない。これにより、バタフライバルブ12における弁閉方向の位置ずれは解消され、回転軸11に対する零点校正は完了する。
At this time, if the
そして、バタフライバルブ12は、ストッパ13bに押し付けられるものの、弁閉方向への位置ずれ量Δθ2に対応した必要最低限の反力のみを受けることになる。これにより、バタフライバルブ12のストッパ13bへの押し付けに起因した、ステッピングモータの脱調は、削減される。この結果、脱調音、及び、ステッピングモータのギヤボックスへの負荷は、削減される。
Then, although the
従って、バタフライバルブ12は、推定開度に基づいて全開位置に回転した後、その全開位置から全閉位置に回転する。このとき、バタフライバルブ12における弁開方向の位置ずれは、バタフライバルブ12が、位置ずれ量Δθ1の分だけ、弁開方向への回転が規制されることにより解消される。一方、バタフライバルブ12における弁閉方向の位置ずれは、バタフライバルブ12が、位置ずれ量Δθ2の分だけ、弁閉方向への回転が規制されることにより解消される。
Therefore, the
これに対して、バタフライバルブ12に弁開方向への位置ずれが生じていない場合には、バタフライバルブ12は、ストッパ13aに当接するものの、当該ストッパ13aに押し付けられることはない。これにより、脱調が発生することはない。
On the other hand, when the
また、バタフライバルブ12に弁閉方向への位置ずれが生じていない場合には、バタフライバルブ12は、ストッパ13bに当接するものの、当該ストッパ13bに押し付けられることはない。これにより、脱調が発生することはない。
Further, when the
従って、バタフライバルブ12に位置ずれが発生していなくても、ステッピングモータを校正した場合には、バタフライバルブ12は、ストッパ13a,13bに押し付けられることはないので、その押し付けに起因した脱調を削減することができる。
Therefore, even if the
つまり、実施の形態1に係るステッピングモータの校正方法においては、バタフライバルブ12の開度を検出する角度センサまたはリミットスイッチ等の検出手段を備えるのではなく、その開度を入力パルスの回数に応じて推定している。これにより、バタフライバルブ12における位置ずれの有無、即ち、ステッピングモータにおける校正の要否に関わらず、零点校正を実行することができる。
That is, in the stepping motor calibration method according to the first embodiment, the detection means such as an angle sensor or a limit switch for detecting the opening degree of the
また、上述したように、実施の形態1に係るステッピングモータの校正方法においては、バタフライバルブ12に位置ずれが有ある場合でも、位置ずれがない場合でも、脱調を削減することができるので、零点校正の要否を判定する必要がない。
Further, as described above, in the stepping motor calibration method according to the first embodiment, step-out can be reduced even when the
但し、推定開度が全開となる場合には、バタフライバルブ12は、弁開方向への位置ずれを有していないことになるため、全開と推定された推定開度に基づいて、当該推定開度から全開位置まで回転させる処理を行う必要がない。これにより、バタフライバルブ12の全開位置への回転は、省略される。
However, when the estimated opening degree is fully opened, the
同様に、推定開度が全閉となる場合には、バタフライバルブ12は、弁閉方向への位置ずれを有していないことになるため、全閉と推定された推定開度に基づいて、当該推定開度から全閉位置まで回転させる処理を行う必要がない。これにより、バタフライバルブ12の全閉位置への回転は、省略される。
Similarly, when the estimated opening degree is fully closed, the
また、ステッピングモータを校正する場合には、バタフライバルブ12は、推定開度に基づいて全開位置または全閉位置まで回転すれば良く、バタフライバルブ12が最初に回転して位置決めされる位置は、全開位置及び全閉位置のいずれかの位置でも構わない。即ち、バタフライバルブ12は、推定開度に基づいて、全閉位置に回転した後、その全閉位置から全開位置に回転しても構わない。
Further, when calibrating the stepping motor, the
次に、可変風量装置の流量制御方法について、図5を用いて説明する。 Next, the flow rate control method of the variable air volume device will be described with reference to FIG.
図5に示しように、先ず、ステップST21において、可変風量装置は、図2から図4において説明した零点校正を実行する。 As shown in FIG. 5, first, in step ST21, the variable air volume device performs the zero point calibration described in FIGS. 2 to 4.
次いで、ステップST22において、可変風量装置は、推定開度と、要求流量に対応した開度(以下、要求開度と称す)とが、一致しているか否かを判断する。ここで、推定開度と要求開度とが一致している場合には、処理は終了する。一方、推定開度と要求開度とが一致していない場合には、ステップST23に進む。 Next, in step ST22, the variable air volume device determines whether or not the estimated opening degree and the opening degree corresponding to the required flow rate (hereinafter referred to as the required opening degree) match. Here, if the estimated opening degree and the required opening degree match, the process ends. On the other hand, if the estimated opening degree and the required opening degree do not match, the process proceeds to step ST23.
そして、ステップST23において、可変風量装置は、バタフライバルブ12を推定開度が要求開度と一致するように回転させる。これにより、ダクト内を流れる空気の流量は、バタフライバルブ12の要求開度に対応した要求流量に調整され、処理は終了する。
Then, in step ST23, the variable air volume device rotates the
但し、本実施の形態1においては、ダンパをバタフライバルブ12として説明しているが、ダンパは、その他、ボールバルブ、ゲートバルブ、及び、グローブバルブ等であっても構わない。
However, in the first embodiment, the damper is described as the
また、本実施の形態1に係るステッピングモータの校正方法は、ダンパの可動範囲における両端に、そのダンパと当接するストッパを設けるようにした構成であれば、適用可能である。 Further, the stepping motor calibration method according to the first embodiment can be applied as long as it is configured to provide stoppers in contact with the damper at both ends in the movable range of the damper.
更に、本実施の形態1に係るステッピングモータの校正方法においては、バタフライバルブ12を、全開位置及び全閉位置に位置決めして、ストッパ13a,13bに当接させているが、バタフライバルブ12の開度に精度が要求されない場合には、バタフライバルブ12を、全開位置の直前及び全閉位置の直前に位置決めして、位置ずれが生じたときにだけ、ストッパ13a,13bに押し付けるようにしても構わない。
Further, in the stepping motor calibration method according to the first embodiment, the
以上より、実施の形態1に係るステッピングモータの校正方法によれば、バタフライバルブ12の回転を、位置ずれ量Δθ1,Δθ2の分だけ規制することができる。これにより、バタフライバルブ12は、過負荷を受けることなく、必要最低限の反力のみを受けることになる。従って、実施の形態1に係るステッピングモータの校正方法は、脱調を削減することができる。
From the above, according to the stepping motor calibration method according to the first embodiment, the rotation of the
また、推定開度が全開または全閉となる場合には、バタフライバルブ12の全開位置または全閉位置への回転を省略することができる。これにより、脱調を更に削減することができる。
Further, when the estimated opening degree is fully opened or fully closed, the rotation of the
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, it is possible to modify any component of the embodiment or omit any component of the embodiment within the scope of the invention.
11 回転軸
12 バタフライバルブ
13a,13b ストッパ
Δθ1,Δθ2 位置ずれ量
11 Rotating
Claims (2)
前記ダンパが全開位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全開側ストッパと、前記ダンパが全閉位置に位置決めされたときに、当該ダンパと当接する全閉側ストッパとを設け、
入力パルスの回数に基づいて、前記ダンパの開度を推定し、
前記ダンパを、その推定開度に基づいて、前記全開位置及び前記全閉位置に移動させて、前記全開側ストッパまたは前記全閉側ストッパに当接させることにより、前記推定開度と、前記ダンパの実際の開度とを一致させる
ことを特徴とするステッピングモータの校正方法。 In the calibration method of a stepping motor that opens and closes the damper by rotating in synchronization with the input pulse.
A fully open side stopper that comes into contact with the damper when the damper is positioned at the fully open position and a fully closed side stopper that comes into contact with the damper when the damper is positioned at the fully closed position are provided.
The opening degree of the damper is estimated based on the number of input pulses, and the opening degree of the damper is estimated.
Based on the estimated opening degree, the damper is moved to the fully open position and the fully closed position and brought into contact with the fully open side stopper or the fully closed side stopper, thereby causing the estimated opening degree and the damper. A stepping motor calibration method characterized by matching the actual opening of the stepping motor.
前記推定開度が全閉となる場合には、前記ダンパの前記全閉位置への移動を省略する
ことを特徴とする請求項1記載のステッピングモータの校正方法。 When the estimated opening is fully open, the movement of the damper to the fully open position is omitted.
The method for calibrating a stepping motor according to claim 1, wherein when the estimated opening degree is fully closed, the movement of the damper to the fully closed position is omitted.
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