JPH05207797A - Driving system for step motor - Google Patents
Driving system for step motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータの駆
動方式に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stepping motor drive system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】デジタル信号により容易に位置制御や速
度制御が可能で、しかも安価であり小型化も容易なステ
ッピングモータは、例えばＯＡ機器やビデオカメラのズ
ームレンズ，フォーカスレンズの駆動手段として広く用
いられている。2. Description of the Related Art Stepping motors that can be easily position-controlled and speed-controlled by digital signals and are inexpensive and easily downsized are widely used, for example, as driving means for zoom lenses and focus lenses of office automation equipment and video cameras. Has been.
【０００３】ＰＭ型ステッピングモータの要部は、図５
に断面図で示すように、外周上にマグネット１が取り付
けられたシャフト２によって成るロータが、例えばメタ
ル軸受３に挿通されて回転可能に保持されている。ま
た、マグネット１の周囲に或る程度のギャップＧを有し
て、例えば４組の極歯ヨークを一体成形して成るヨーク
アセンブリ４（ステータ）が配されている。The main part of the PM type stepping motor is shown in FIG.
As shown in the cross-sectional view, a rotor including a shaft 2 having a magnet 1 mounted on the outer periphery is rotatably held by being inserted into, for example, a metal bearing 3. Further, a yoke assembly 4 (stator) formed by integrally molding, for example, four sets of pole tooth yokes is arranged with a certain gap G around the magnet 1.
【０００４】そしてヨークアセンブリ４には２個のコイ
ル５ａ，５ｂが形成され、このコイル５ａ，５ｂに流す
電流を順番に切り換えることにより発生する回転磁界に
よってシャフト２が回転されることになる。そして、シ
ャフト２の回転により、シャフト２に例えばギアで連結
されている所定部位が所定方向に駆動される。なお、ヨ
ークアセンブリ４の外周はケース６に覆われている。Two coils 5a and 5b are formed in the yoke assembly 4, and the shaft 2 is rotated by a rotating magnetic field generated by sequentially switching the currents flowing through the coils 5a and 5b. Then, due to the rotation of the shaft 2, a predetermined portion connected to the shaft 2 by, for example, a gear is driven in a predetermined direction. The outer periphery of the yoke assembly 4 is covered with the case 6.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このステッ
ピングモータの駆動方式としては、パルス（方形波）駆
動と正弦波駆動が知られている。図６は従来の２相励磁
（Ａ相，Ｂ相）のパルス駆動の通電パターンを示し、ま
た、図７は同じく２相励磁の正弦波駆動の通電パターン
を示している。なお、仮にステッピングモータによって
駆動される可動物の位置を説明上アドレスＡ11，Ａ12・・
・ で表わしている。つまり、両図ともＴ0 時点から電圧
を印加し、Ｔ1 時点で駆動を停止することによって、可
動物がＡ11地点からＡ42地点まで移動されたことを示し
ている。By the way, pulse (square wave) drive and sine wave drive are known as drive methods for this stepping motor. FIG. 6 shows a conventional two-phase excitation (A phase, B phase) pulse drive energization pattern, and FIG. 7 shows a two-phase excitation sine wave drive energization pattern. For the sake of explanation, the position of the movable object driven by the stepping motor is described as addresses A 11 , A 12 ...
・ Indicated by. That is, both figures show that the movable object is moved from the point A 11 to the point A 42 by applying the voltage from the time point T 0 and stopping the driving at the time point T 1 .
【０００６】ここで、図６に示すようなパルス駆動で
は、モータ動作時に振動が大きいという問題があり、高
精度な停止位置や安定駆動性に欠けるということが発生
していた。そこで振動を低減するために図７に示すよう
な正弦波駆動が実施されたが、このような正弦波駆動方
式では、停止位置（例えば地点Ａ42）において、コイル
電圧が１／√２（＝約７割）程度になってしまいトルク
ダウンしている。このため、停止位置精度が悪化すると
いう問題があった。また、トルクアップすれば停止位置
精度を向上させることはできるが、このためにはモータ
の大型化とそれに伴って動作時の振動も大きくなってし
まうという不都合があった。Here, in the pulse driving as shown in FIG. 6, there is a problem that the vibration is large during the operation of the motor, so that the highly accurate stop position and the lack of stable drivability occur. So although a sine wave drive as shown in Figure 7 was performed in order to reduce vibrations, in such a sine wave drive system, at the stop position (e.g., point A 42), the coil voltage is 1 / √2 (= About 70%) and the torque is down. Therefore, there is a problem that the stop position accuracy is deteriorated. Further, if the torque is increased, the stop position accuracy can be improved, but for this reason, there is an inconvenience that the motor is upsized and the vibration during the operation is increased accordingly.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点にかんがみてなされたもので、ステッピングモータの
駆動方式として、励磁コイルに対して正弦波電圧が印加
されて継続した回転駆動がなされるようにするととも
に、少なくとも回転停止直前においては励磁コイル対し
て最大値パルス電圧が印加されて駆動されるようにする
ものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and as a drive system of a stepping motor, a sine wave voltage is applied to an exciting coil for continuous rotation drive. In addition, the maximum pulse voltage is applied to the exciting coil and driven at least immediately before the rotation is stopped.
【０００８】[0008]
【作用】モータ停止直前において最大値電圧を励磁コイ
ルに印加するようにすることで、停止直前時のトルクア
ップをはかることができ、これによって停止位置精度を
向上させることができる。By applying the maximum value voltage to the exciting coil immediately before the motor is stopped, it is possible to increase the torque immediately before the motor is stopped, thereby improving the stop position accuracy.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、図１〜図４を用いて本発明のステッピ
ングモータの駆動方式の一実施例を説明する。図３は本
実施例のステッピングモータを断面図で示し、また図４
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はステッピングモータの正面
図、平面図、左側面図、及び右側面図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the stepping motor drive system of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 is a sectional view showing the stepping motor of this embodiment, and FIG.
(A) (b) (c) (d) shows the front view, top view, left side view, and right side view of a stepping motor.
【００１０】これらの図において、１０はステッピング
モータ全体を示し、１１はマグネット、１２はマグネッ
ト１１が装着されているシャフトであり、ロータとされ
る。１３はシャフト１２の一端部を支持するピポット軸
受、１４はシャフト１２が挿通されるメタル軸受であ
る。このピポット軸受１３及びメタル軸受１４によりシ
ャフト１２は回転可能に支持されることになる。In these figures, 10 indicates the entire stepping motor, 11 is a magnet, and 12 is a shaft on which the magnet 11 is mounted, which is a rotor. Reference numeral 13 is a pivot bearing that supports one end of the shaft 12, and reference numeral 14 is a metal bearing into which the shaft 12 is inserted. The shaft 12 is rotatably supported by the pivot bearing 13 and the metal bearing 14.
【００１１】１５はこのステッピングモータによって駆
動される可動部と連結される連結部であり、例えばビデ
オカメラに本実施例のステッピングモータ１０が装着さ
れる場合には、この連結部１５にレンズホルダーが連結
され、ズームレンズやフォーカスレンズを移動させるよ
うになされている。Reference numeral 15 denotes a connecting portion connected to a movable portion driven by the stepping motor. For example, when the stepping motor 10 of this embodiment is mounted on a video camera, a lens holder is attached to the connecting portion 15. It is connected to move the zoom lens and focus lens.
【００１２】すなわち、シャフト１２の一部にはリード
スクリュー１２ａが形成されており、一方、連結部１５
には、このリードスクリュー１２ａと噛合するギア部１
５ａ，１５ｂが設けられ、また、連結部１５にはシャフ
ト１２と平行に取り付けられているサブガイド軸１６が
挿通されているため、連結部１５はシャフト１２の回転
に伴って、サブガイド軸１６に沿って所定方向にスライ
ドされるように構成されている。なお、１５ｃは、ギア
部１５ａ，１５ｂとリードスクリュー１２ａの噛合状態
を良好に保つために取り付けられているバネ材である。That is, a lead screw 12a is formed on a part of the shaft 12, while the connecting portion 15 is formed.
The gear portion 1 that meshes with the lead screw 12a.
5a and 15b are provided, and the sub-guide shaft 16 attached in parallel with the shaft 12 is inserted through the connecting portion 15. It is configured to be slid along a predetermined direction. Reference numeral 15c is a spring member attached to keep the gear portions 15a and 15b and the lead screw 12a in a good meshed state.
【００１３】１７はフレームを示し、上記したピポット
軸受１３、メタル軸受１４、及びサブガイド軸１６は、
このフレーム１７の所定位置に固定されている。Reference numeral 17 denotes a frame, and the pivot bearing 13, the metal bearing 14, and the sub guide shaft 16 are
The frame 17 is fixed at a predetermined position.
【００１４】１８はマグネット１１との間に所定幅のギ
ャップＧをもってその周囲に位置することになるヨーク
アセンブリであり、このヨークアセンブリ１８には２個
のコイル１９ａ，１９ｂが形成され、コイル１９ａ，１
９ｂに流す電流を順番に切り換えることにより発生する
回転磁界によってマグネット１１（シャフト１２）が回
転されることになる。２０はヨークアセンブリ１８の外
周を覆うケース、２１はスラストバネ、２２はスラスト
受け、２３は押え板を示す。Reference numeral 18 denotes a yoke assembly which is located around the magnet 11 with a gap G having a predetermined width. The yoke assembly 18 is provided with two coils 19a and 19b. 1
The magnet 11 (shaft 12) is rotated by the rotating magnetic field generated by sequentially switching the current flowing through 9b. Reference numeral 20 is a case that covers the outer periphery of the yoke assembly 18, 21 is a thrust spring, 22 is a thrust receiver, and 23 is a holding plate.
【００１５】このようなステッピングモータ１０を２層
励磁（Ａ相，Ｂ相）駆動する回路ブロックは図２に示さ
れる。なおＡ相コイル巻線をＣA 、Ａ相コイル巻線をＣ
B で示す。A circuit block for driving such a stepping motor 10 in two-layer excitation (A phase, B phase) is shown in FIG. The A-phase coil winding is C A and the A-phase coil winding is C A
Indicated by B.
【００１６】３０はステッピングモータのドライブ系を
制御する制御部であり、例えば図示しないシステムコン
トローラからの指令等に基づいて、当該ステッピングモ
ータに連結された可動物（例えばレンズホルダ−）が所
定方向に所定位置まで可動されるように制御信号を発生
させる。Reference numeral 30 denotes a control unit for controlling the drive system of the stepping motor. For example, a movable object (for example, a lens holder) connected to the stepping motor is moved in a predetermined direction based on a command from a system controller (not shown). A control signal is generated so that the control signal is moved to a predetermined position.
【００１７】３１は駆動電圧発生部であり、制御部３０
からのモータ回転方向の指示及びクロック信号に基づい
て、Ａ，Ｂ各相のコイル巻線ＣA 、ＣB に対して正弦波
電圧又は余弦波電圧を印加することができるようになさ
れている。さらに、モータ回転動作時以外にはコイルＣ
A 、ＣB に対して所定レベルのアイドル電流を流すこと
もできるようにされている。この駆動電圧発生部３０
は、例えば正弦波波形を記憶したメモリ手段とＤ／Ａ変
換器等を用いて構成することができる。Reference numeral 31 is a drive voltage generator, which is a controller 30.
The sine wave voltage or the cosine wave voltage can be applied to the coil windings C A and C B of the A and B phases, respectively, based on the instruction of the motor rotation direction and the clock signal. Furthermore, the coil C is used except when the motor is rotating.
A predetermined level of idle current can be supplied to A and C B. This drive voltage generator 30
Can be configured using, for example, a memory unit that stores a sine wave waveform and a D / A converter.
【００１８】３２〜３５は加算器、３６〜３９はバッフ
ァアンプを示す。また、４０はＡ相フル電圧印加回路で
あり、制御部３０からの指令に基づいて所定レベルの電
圧を発生し、コイル巻線ＣA に２相励磁相当の最大振幅
電圧が印加されるようにすることができるように構成さ
れている。４１はＢ相フル電圧印加回路であり、同様に
制御部３０からの指令に基づいて所定レベルの電圧を発
生し、コイル巻線ＣBに２相励磁相当の最大振幅電圧が
印加されるようにすることができるように構成されてい
る。Reference numerals 32-35 denote adders, and reference numerals 36-39 denote buffer amplifiers. Further, reference numeral 40 is an A-phase full voltage applying circuit, which generates a voltage of a predetermined level based on a command from the control unit 30 so that a maximum amplitude voltage equivalent to two-phase excitation is applied to the coil winding C A. Is configured to be able to. Reference numeral 41 is a B-phase full voltage application circuit, which similarly generates a voltage of a predetermined level based on a command from the control unit 30 so that a maximum amplitude voltage equivalent to two-phase excitation is applied to the coil winding C B. Is configured to be able to.
【００１９】このように構成されているステッピングモ
ータ１０における駆動方式を図１で説明する。なお、図
１において前記図６、図７と同様にステッピングモータ
１０によって駆動される可動物の位置をアドレスＡ11，
Ａ12・・・ で表わしており、また、ｔ11時点からｔ14時点
までをモータ駆動期間としている。そして、このモータ
駆動により、可動物がＡ11地点からＡ42地点まで移動さ
れたことを示している。A driving method of the stepping motor 10 having the above structure will be described with reference to FIG. Note that, in FIG. 1, the position of the movable object driven by the stepping motor 10 is changed to the address A 11 ,
A 12 ... And the motor drive period is from t 11 to t 14 . Then, it is shown that the movable object is moved from the point A 11 to the point A 42 by this motor drive.
【００２０】時点ｔ10〜ｔ11、つまりモータ回転駆動を
行なっていない時には、Ａ相，Ｂ相とも、アイドル電流
が供給され、外乱に対して可動物の位置保持力が付与さ
れている。ただし、本実施例のようなリードスクリュー
１２ａに噛合している連結部１５がサブガイド軸１６に
沿って移動されるタイプのステッピングモータでは、連
結部１５（即ち連結部１５に連結されている可動物）に
シャフト１２の軸方向の力が加わっても、シャフト１２
を回転させてしまうことはまず有り得ないので、非駆動
時において必ずしもアイドル電流を与えることは必要で
はない。もちろん、このように非駆動時に通電を切って
しまうことにより、消費電力の低減をはかることが可能
になる。At times t 10 to t 11 , that is, when the motor rotation drive is not performed, the idle current is supplied to both the A phase and the B phase, and the position holding force of the movable object is given to the disturbance. However, in the stepping motor of the type in which the connecting portion 15 meshing with the lead screw 12a is moved along the sub guide shaft 16 as in this embodiment, the connecting portion 15 (that is, the connecting portion 15 may be connected to the connecting portion 15). (Animal), even if the axial force of the shaft 12 is applied, the shaft 12
Since it is unlikely that the motor will be rotated, it is not always necessary to give an idle current when it is not driven. Of course, it is possible to reduce the power consumption by cutting off the current supply when not driving.
【００２１】時点ｔ11〜ｔ12はモータ起動時に相当し、
図示した停止位置アドレスがＡ11，Ａ13のように奇数部
分に相当している場合には、制御部３０はＡ相フル電圧
印加回路４０を制御してＡ相のみに最大値電圧を印加
し、また、停止位置アドレスがＡ12，Ａ14のように偶数
部分に相当している場合には、制御部３０はＢ相フル電
圧印加回路４１を制御してＢ相のみに最大値電圧を印加
し、これによって十分な起動トルクを得（即ち１相励磁
相当となる）、可動物の停止位置をアドレス間位置にひ
き込む。この例の場合では、初期の停止位置はアドレス
Ａ11に相当するため、Ａ相に最大値電圧が印加され、可
動物の停止位置がアドレスＡ11とＡ12の間とされる。The time points t 11 to t 12 correspond to the motor startup,
When the illustrated stop position address corresponds to an odd number portion such as A 11 and A 13 , the control unit 30 controls the A phase full voltage application circuit 40 to apply the maximum value voltage only to the A phase. When the stop position address corresponds to an even part such as A 12 and A 14 , the control unit 30 controls the B phase full voltage applying circuit 41 to apply the maximum value voltage only to the B phase. Then, a sufficient starting torque is obtained (that is, it corresponds to one-phase excitation), and the stop position of the movable object is pulled into the inter-address position. In the case of this example, since the initial stop position corresponds to the address A 11 , the maximum value voltage is applied to the A phase, and the stop position of the movable object is set between the addresses A 11 and A 12 .
【００２２】以後、時点ｔ12〜ｔ13までは駆動電圧発生
部３１からＡ相，Ｂ相にそれぞれ図示するように正弦波
駆動電圧が印加されてモータが継続して回転駆動され
る。After that, from time t 12 to time t 13 , a sine wave drive voltage is applied from the drive voltage generator 31 to the A phase and the B phase as shown in the figure, and the motor is continuously driven to rotate.
【００２３】モータが停止される直前の時点ｔ13〜ｔ14
においては、制御部３０はＡ相フル電圧印加回路４０及
びＢ相フル電圧印加回路４１を制御し、Ａ相、Ｂ相にそ
れぞれ２相励磁相当の最大値電圧を印加しトルクを上げ
る。このように、本実施例では停止直前において十分な
トルクが得られることにより、停止位置精度は高精度に
確保される。Time points t 13 to t 14 immediately before the motor is stopped.
In the above, the control unit 30 controls the A-phase full voltage application circuit 40 and the B-phase full voltage application circuit 41 to apply the maximum voltage corresponding to the two-phase excitation to the A phase and the B phase, respectively, to increase the torque. In this way, in this embodiment, the sufficient torque is obtained immediately before the stop, so that the stop position accuracy is secured with high accuracy.
【００２４】最後に、時点ｔ14においてＡ，Ｂ各相の電
圧を同時に下げ、例えばアイドル電流程度を通電してお
く。もしくは上述したように通電を切ってしまう。Finally, at time t 14 , the voltages of the A and B phases are simultaneously lowered, and, for example, an idle current is supplied. Alternatively, the power is cut off as described above.
【００２５】以上のとうり、停止直前において最大値パ
ルス電圧を印加するような駆動方式により、本実施例で
は停止時のトルクアップのためのモータの大型化を伴う
ことなく、可動物の停止位置の精度向上を実現すること
ができる。また、継続動作中（時点Ｔ12〜Ｔ13）は正弦
波駆動方式を採用しているため、低振動で動作されると
いう利点もある。また、本実施例では起動時にも最大値
パルス電圧を印加しているが、これによって十分な起動
トルクが得られることになる。As described above, according to the drive system in which the maximum pulse voltage is applied immediately before the stop, in the present embodiment, the stop position of the movable object is not increased without increasing the size of the motor for increasing the torque at the stop. The accuracy of can be improved. Further, since the sine wave driving method is adopted during the continuous operation (time points T 12 to T 13 ), there is an advantage that the operation is performed with low vibration. Further, in this embodiment, the maximum value pulse voltage is applied also at the time of starting, but by this, a sufficient starting torque can be obtained.
【００２６】なお、本発明のステッピングモータの駆動
方式は上記実施例に限られるものではなく、正弦波駆動
されているものが少なくともモータ停止直前において最
大値パルス電圧駆動に切り換えられる方式であれば良
い。もちろん駆動回路系も図２の構成に限定されない。The driving system of the stepping motor of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and it is sufficient that the sine wave driving is switched to the maximum pulse voltage driving at least immediately before the motor is stopped. .. Of course, the drive circuit system is not limited to the configuration shown in FIG.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明のステッピン
グモータは、励磁コイルに対して正弦波電圧が印加され
て継続した回転駆動がなされるとともに、少なくとも回
転停止直前においては励磁コイル対して最大値パルス電
圧が印加されて駆動されるようにしたため、モータの大
型化によってトルクアップをすることなくステッピング
モータによる可動物の停止位置精度を向上させることが
できるという効果がある。As described above, in the stepping motor of the present invention, a sinusoidal voltage is applied to the exciting coil to continuously rotate the driving coil, and at least immediately before the rotation is stopped, the maximum value of the exciting coil is increased. Since the driving is performed by applying the pulse voltage, there is an effect that the stop position accuracy of the movable object by the stepping motor can be improved without increasing the torque due to the size increase of the motor.
【図１】本発明のステッピングモータの駆動方式の説明
図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a driving system of a stepping motor of the present invention.
【図２】本実施例のステッピングモータの駆動回路系の
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a drive circuit system of the stepping motor of this embodiment.
【図３】本実施例のステッピングモータの構造の説明図
である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a structure of a stepping motor of this embodiment.
【図４】本実施例のステッピングモータの正面図、平面
図、左側面図、及び右側面図である。FIG. 4 is a front view, a plan view, a left side view, and a right side view of a stepping motor of this embodiment.
【図５】ステッピングモータの主要部の構造図である。FIG. 5 is a structural diagram of a main part of a stepping motor.
【図６】パルス駆動方式の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a pulse driving method.
【図７】正弦波駆動方式の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a sine wave driving method.
１０ ステッピングモータ １１ マグネット １２ シャフト １８ ヨークアセンブリ ３０ 制御部 ３１ 駆動電圧発生部 ４０ Ａ相フル電圧印加回路 ４１ Ｂ相フル電圧印加回路 10 Stepping Motor 11 Magnet 12 Shaft 18 Yoke Assembly 30 Control Section 31 Drive Voltage Generation Section 40 A-Phase Full Voltage Application Circuit 41 B-Phase Full Voltage Application Circuit
Claims (1)
れて継続した回転駆動がなされるとともに、少なくとも
回転停止直前においては前記励磁コイル対して最大値パ
ルス電圧が印加されて駆動されるようにしたことを特徴
とするステッピングモータの駆動方式。1. A sine wave voltage is applied to an exciting coil for continuous rotation driving, and a maximum pulse voltage is applied to the exciting coil to drive the exciting coil at least immediately before the rotation is stopped. A stepping motor drive method characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284492A JPH05207797A (en) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | Driving system for step motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284492A JPH05207797A (en) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | Driving system for step motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05207797A true JPH05207797A (en) | 1993-08-13 |
Family
ID=12370137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3284492A Pending JPH05207797A (en) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | Driving system for step motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05207797A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09107696A (en) * | 1995-10-11 | 1997-04-22 | Nec Corp | Microstep driver circuit |
| JP2016177145A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 日本電産コパル株式会社 | Blade drive device, optical device and blade drive method |
| JP2016177210A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 日本電産コパル株式会社 | Blade driving device, optical device, and method of driving stepping motor |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP3284492A patent/JPH05207797A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH09107696A (en) * | 1995-10-11 | 1997-04-22 | Nec Corp | Microstep driver circuit |
| JP2016177145A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 日本電産コパル株式会社 | Blade drive device, optical device and blade drive method |
| JP2016177210A (en) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 日本電産コパル株式会社 | Blade driving device, optical device, and method of driving stepping motor |
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