JPS61207200A - ステツピングモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステッピングモータの制御装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

テクトロニツクス社の４６６２型あるいは４６６３型の
ような周知のＸ−Ｙプロッタにおいて、ペンヘッドは、
！ロツタワーク領域内でベクトル（定められた端点間の
直線）Ｋ沿って駆動される。プロッタは、Ｘ方向Ｋ（ン
ヘッドを動かすＸモータと、（直角の）Ｙ方向に動かす
Ｘモータとを有する。更にプロッタは、マイクロプロセ
ッサを有する。このマイクロプロセッサは、端点に関す
る情報を受け、この情報と、モータの特性に関する情報
、及びモータ、インヘッド間の駆動の連携に関する情報
とに基づいて、ペンヘッドを２端点間のベクトルに沿っ
て動かすために必要な加速時間、定速時間及び減速時間
を計算する。ペンヘッドが描く線が直線になるためには
、ＸモータとＸモータの加速、定速、減速時間は等しく
、且つ両モータ速度の瞬時値及び変化率は互いに比例す
る必要があることは明らかであろう。

上述の４６６２型、４６６３型デジタルＸ−Ｙプロッタ
においては、Ｘモータ及びＸモータとして、マイクロス
テラぎング動作モードで駆動されるステッピングモータ
を用いている。この理由は、その動作モードによって両
モータを高精度に指定された２４ｉ点間で駆動できるか
らである。

従来の永久磁石ステッピングモータの詳細は、コ−（Ｋ
ｕｏ）著、［セオリー・アンドのアプリケーショ／・オ
プ・ステップ・モーターズＪ、１９７４年、第２５〜３
０頁を参照されたい。このモータのロータは、ロータシ
ャフト上に同軸的に取付けられ、シャフトの軸と平行に
磁化され九円筒形永久磁石コアと、コアの両端に取付け
られた２個の軟鉄製キャップとから成る。両キャップは
共に略円筒状であり、各々の同日に等角度間隔に並んだ
同数の歯を有する。この２組の歯は、シャフトの軸回り
にキャップの隣接する歯の角度ピッチの半分の角度だけ
互いくずれている。こうして、コア及び両キャップは、
各キャップの歯の数に等しい数のポール（磁極）対を作
る。典型的な例では、各キャップは５０個の歯を有し、
よってロータは５０個のポール対を有する。両ロータキ
ャップは、コアによシ誘起される磁化の極性によってＮ
及び８に指定される。ステータは、８（［９の突出ゾー
ルを有する薄板（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ　）を積層して
構成する。これらの突出ポールは、ロータ軸の回シに等
角度間隔に配される。以下、説明の便宜上、各ポールは
１つのポールに対するその？−ルの角度によって指定す
る。即ち、その基準となるポール（２−ル１）はＯｏ、
ポール２は４５°、ポール３は９０°、・・・・・・の
如く指定する。各突出ポールは、ロータに向けて設けら
れた５個の歯を有する。このステータの歯は７．５°の
ピッチで並ぶが、巻線のスペースを作るため８個の歯は
省略されている。各突出ポールは、夫々ロータの両端側
に位置する２つの部分から成り、画部分の歯はロータの
両キャップに夫々関連している。各突出ポールの２つの
部分の歯は、両ロータキャップの歯と異なシ、互いに角
度的くずれてはいない。

ステータは２相巻線を有する。両巻線を巻線Ａ及び巻線
Ｂとすれば、巻線Ａ及びＢは夫々交互の突出？−ルに巻
かれる。即ち、巻線Ａ＃′ｉ、ｔ？−ル（１）。

（３）　、　＋５）　、　（７）に巻かれ、巻線Ｂはポ
ール（２）　、　＋４１　、　（６）。

（８）に巻かれる。ポール（３）及び（７）には？−ル
（１）及び（５）と逆に巻かれ、同様にポール（２）及
び（６）　Ｋ　Ｆｉボール（４）及び（８）と逆に巻か
れる。即ち、ゾール（１）がＮ極になるよう巻線Ａが駆
動されるとポール（５）もＮ極になり、ポール（３）及
び（７）はＳ極になる。任意時点くおいて１つの相巻線
のみが駆動される。その駆動のシーケンスは、１，０：
０，１　ニー１．０：Ｏ。

−１：１．Ｏという具合に表わされる。ここに、各数字
対の左側はゾール（１）の磁化状態を示し、右側はポー
ル（２）の磁化状態を示す。また、数字＠１”はそのポ
ールがＮ極に磁化されたことを示し、Ｉｌ＋　　１１１
はＳ極に磁化されたことを示し、ｗ　Ｏｓは磁化されな
いことを示す。

ロータは、常にステータに対して、ロータ及びステータ
の磁化ポールを含む磁気回路の磁気抵抗の和が最小とな
るような回転位置をとろうとする。

このために、Ｎ極に磁化された？−ルの中央の歯はキャ
ップＳのロータ歯に整列し、キャップＮのロータ歯との
整列からは外れる。したがって、状態１．０ではポール
（１）及び（５）の中央の歯が夫々ロータキャップＳの
歯に整列すると共に一−ル（３）及び（７）の中央の歯
がロータキャップＮの歯に整列したときポール（１）　
、　＋３１　、　（５１、（７）及びロータによる磁気
回路は最小の磁気抵抗を有する。ポール（１）及び（５
）の中央の歯がロータキャップＳの歯〈整列したとき、
？−ル（２）及び（６）の中央の歯は、そのロータキャ
ップＳの歯からａ−タビツチの１／４（１，８°）だけ
外れる。したがって磁化状態が０．１に変わると、ロー
タは１．８°だけ進む。この位置では、ポール（３）及
び（７）の中央の歯は、キャップＳの歯からロータピッ
チの１／４だけずれ、駆動状態が−１，ＯＫ変わると、
ロータは更に１．８°進む。し九がって上述の如く相巻
線が駆動されれば、ロータは１．８゜のステップで回転
し、適切に相巻線の駆動を制御すれば、１．８°ステツ
プに対応する２００個の回転角度位置の任意位置くロー
タを停止させることができる。一般に、ロータのポール
対の数をＮとするとロータは１サイクルにつき４Ｎステ
ップ進み、任意の回転位置に停止できる。ステッピング
モータのこのような動作モードは通常ステッピング、ま
たは単にステッピングと呼ばれ、以下に述べるマイクロ
ステッピングとは区別される。

ステッピングモータのマイクロステッピング動作モード
では、両方のステータ巻線が駆動され得る。この２つの
巻線を流れる駆動電流を夫々■Ａ。

ＩＢとすると両者の関係は次のようＫなる。

ＩＡ＝Ｉ自θｅ（１ト ＩＢ　＝＝　Ｉａｓｔθｅ（２） ここで、Ｉは定数であシ、ｅｅの次元はラジアンである
。ロータは、上述した４Ｎ個の取シ得る可能な位置の任
意の２つの間をｅｅの値に応じて補間する。式（１）及
び（２）が成シ立つとき、両電流のベクトル和ＩＴは次
のように表わされる。

ＩＴ＝Ｊ”ｒ　ｒ　ｃｍ　＜θｅ−二）（３）そこで、
ｅｅがＯからπ／４ラジアンまでの間にＭ個の異なる値
を持つように両電流を制御できれば、ロータの取り得る
回転位置の総数、即ちロータの１回転あたりのステップ
数は４ＭＮ個になる。典型的な場合、Ｎは５０、Ｍは３
２であシ、したがって１回転あたりのマイクロステップ
の数は６４０゜になる。

マイクロステッピング動作を行うステッピングモータは
、特にゾロツタのペンヘッドを駆動する用途忙適してい
る。なぜなら、モータの巻線の駆動電流を正確釦制御す
ることによシ、ペンへツｒをすばやくそのワーク領域内
で駆動し、ロータの許される回転位置の１つに対応する
所定位置で停止させることができるからである。ペンヘ
ッドが移動する間、各モータの巻線は、直角位相関係に
あるサイン波電流によって駆動される。機械的負荷を加
速するために必要なステッピングモータのトルクＴＲは
次式で与えられる。

ここに、０はステータに対して固定された半径に対する
モータシャフトの回転角位置であり、Ｃは組合わされた
モータと反射機構のクーロン摩擦定数、ωはモータシャ
フトの角速度（並またはｄ）、ｔ Ｂは組合わされたモータと反射機構の粘性摩擦定数、α
はモータシャフトの加速度（寿ヲまたはθ）Ｊは組合わ
されたモータと反射機構の慣性定数である。

ステッピングモータから得られるトルクＴＡは１次の式
で次のように表わすことができる。

ＴＡ＝ＫｒＩｌｎ（θｅ−θｍ　）　　　　　（５）こ
こに、θｍはラジアンの次元を有し、１０−タの隣接す
る２つのステップ（マイクロステップではない）の間隔
が１フジアンであるような空間内でのロータの角位置を
表わす。したがって、ロータの１回転毎にθｍは２Ｎπ
だけ変化し、θがＯのときθｍも０ならば、 θｍ＝Ｎθ となる。

そこで、式（４）＝式（５）として、式（６）のθを代
入すると、 となる。ｅｅ及びθｍは、夫々相巻線の電流によって発
生したステータポール内の磁束によりセットアツプされ
た誘起磁気ポールの角位置、及びロータの磁気ポール対
の１つの角位置を表わす電気的及び機械的フエーザー（
ｐｈａｓｅｒ　）と考えられる。両角度とも２πラジア
ンが２πハジオメトリカルラジアンに対応するような空
間内での尺度である。

良好なステッピングモータ動作のためには、両７エーザ
ー間の角度差θｅ−θｍ／ｒｉ小さく保たれなければな
らない。したがって −（θｅ−＃ｍ）＝（θｅ−θｍ）　　　　（８）と近
似できる。

低角速度のときのみ顕著なり−ロン摩擦成分を無視し、
式（８）の内（θｅ−θｍ）を式（７）に代入すると、
次式が得られる。

ｌ　　・ １０ｍＢ　＋　”１ｍＪ　）　＝　ＫＴＩＴ　（θｅ−
θｍ）　　（９）システム伝達関数を得るためにラプラ
ス変換を用いると、 θｍ　（Ｓ）／θｅ（Ｓ）　＝ＮＫＴＩＴ／　（Ｊｓ２
＋ＢＳ＋　ＮＫＴＩＴ　）　ＧＯが得られる。この弐〇
〇は次式のように変形できる。

θｍ＜ｓｖ　ｅｅ＜ｓ＞　＝ωｎ２／　（Ｓ２＋２ζｃ
ｍ＋ｎＳ＋ａ＋ｎ２）　　（１１１五のｎ＝ｆ面７７乃
了　　　　　　　　　α２ζ＝Ｂ／（２ωｎＪ）　　　
　　　　　　　（１３であシ、ω。及びζは夫々システ
ムの自然共振周波数及びダンピング係数である。

システム特性方程式（弐〇υの分母）の根を求めると、 ｓｌ、　５２＝−ζωｎ＝Ｉ＝ｊωｎＪ口珂　　Ｉとな
る。

デジタルＸ−Ｙプロッタのような、低活性摩擦力ヲ有す
るステッピングモータシステムでは、ζは０．３のオー
ダーである。ζが１．０未満であれば、ω（＝δ）がω
ｎに等しいまたは近いときモータ／機構系は角位置の摂
動の影響を敏感に受ける。これは、モータ及びモータ駆
動系に存する小さなトルク変動による。このトルク変動
は、モータ及びモータ駆動系の非理想的な動作に起因し
、シャフト角速度の高調波である。ステッピングモータ
またはモータ駆動系によって発生したその系の自然周波
数あるいはその近傍のトルク撮動はプロッタの描画線質
を劣化させる。その上、モータをステップ関数入力で駆
動すると、モータ／機構系は角位置のオーツキーシュー
トの影響を敏感に受ける。これら不良応答の問題は、粘
性摩擦定数Ｂを増加させることＫよって解決または少な
くとも改善することができ、これによりダンピング係数
ζを大きくすることができる。反面、粘性摩擦定数を大
きくすると、粘性摩擦ωＢによるトルク損失が増大する
。

したがって、本発明はトルク損失を増大させることなく
実効的に粘性摩擦定数を増加させて上述の如きステッピ
ングモータの不良動作を改善するものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の第１
の態様によれば、相巻線手段を有し、これに与えられる
電流に応じて時間的に変化し得る方向に磁場を発生する
ステータと、周辺領域に交互に且つ軸回りに略等角度間
隔に配置された複数のＮ極及びＳ極を有するロータと、
夫々ロータの回転周期に比例した周期を有する、互いに
直角関係にある第１及び第２のサイン波状電圧を発生す
る、ステータに関連したセンス巻線手段とを有するステ
ッピングモータの制御装置が得られこの制御装置は、第
１及び第２電圧の２乗の和の平方根に比例した値を表わ
す信号を発生する手段と、この信号を用いて相巻線手段
に与えられる駆動電流を補正する手段とを具える。

本発明の第２の態様によれば、相巻線手段を有し、これ
に与えられる電流に応じて時間的に変化し得る方向に磁
場を発生するステータと、周辺領域に交互に且つ軸回り
に略等角度間隔に配置された複数のＮ極及びＳ極を有す
るロータとを有するステッピングモータの制御装置が得
られ、この制御装置は、ロータの回転周期に比例した周
期を有する互いに直角関係にある第１及び第２のサイン
波状電圧を発生する手段と、この第１及び第２電圧の２
乗の和の平方根に比例した値を表わす信号を発生する手
段と、この信号を用いて相巻線手段に与えられる駆動電
流を補正する手段とを具える。

本発明の第３の態様によれば、相巻線手段を有し、これ
に与えられる電流に応じて時間的に変化し得る方向に磁
場を発生する ステータと、周辺領域に交互に且つ軸回シに略等角度間
隔に配置された複数のＮ極及びＳ極を有するロータと、
夫々ロータの回転周期に比例した周期を有する、互いに
直角関係にある第１及び第２のサイン波状電圧を発生す
る手段と、この第１及び第２電圧の２乗の和の平方根に
比例した値を表わす信号を発生する手段と、この信号を
用いて相巻線手段に与えられる駆動電流を補正する手段
とを具える。

第１及び第２電圧から作られた信号で表わされる数値は
ｊｍの大きさである。次に、この信号を用いて補正値Ｋ
（１＞ｅ−ａｍ）を導出する（ここに、Ｋは時間の次元
を有する定数）。この補正値をθｅＫ加えることによシ
、θｅに対する所望値θｅが得られ、式（９）は次の如
く書直される。

１　　・ ■（θｍＢ十〇ｍＪ　）　＝　ＫＴＩＴ　（（θｅ−Ｋ
（ｂｅ−ｊｍ）　：Ｉ−０ｍ）（Ｉｓ これは、ロータＩ−ル対の角速度（ｂｍ）を検出し、そ
の値晶を誘起ステータ一−ル対（ｔｌｅ）の所望の角速
度から減算し、その差情報（ｔｌｅ−ａｍ）を用いて誘
起ステータポール対の実際の角位置（θｅ）を変化させ
たことと等価である。補正値Ｋ（１９ｅ−ｊｍ）は、両
角速度が同じ大きさ及び方向（両角速度が０の場合も含
む）のとき０であシ、ｄｅはｄｅに等しくなる。

新たな伝達関数を求めるためにラゾラス変換を用いると
、次式が得られる。

０ｍ（８）／θｅ（ｓ）＝　（（ＮＫ↑ＩＴ（１＋Ｋｓ
〕）／Ｊ）／（Ｓ２＋　ＣＢ＋ＮＫ７Ｉ７　）　Ｓ／Ｊ
　＋ＮＫＴＩＴ／Ｊ　）この式は、粘性摩擦の増大ある
いは従来、機械的粘性ダンノセーを用いたときに起こる
ようなシステム慣性の増大を招くことなく実効粘性摩擦
定数がＮＫＫＴＩＴだけ増加されたことを示す。このよ
うＫ、相巻線を駆動する電流値に依存する誘起ステータ
ボール対の実際の角位置（ｄｅ）を決定し、更に、角速
度差情報（δｅ−１ｍ）を用いてこの角速度差がＯにな
るまで実際の角位置（ｄｅ）を調整することによって、
電気的フエーザー及び機械的７エーザー間の差（θｅ−
θｍ）は一定に保たれる。したがって、トルク及びシャ
フト角速度の揺動は低減される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の好適実施例を説明す
る。第２図は、７′ジタルＸ−Ｙプロッタのペンヘッド
（１３を１方向（図示の例ではＸ方向）に駆動する機械
的構造を示す。モータ（２）はプロッタのフレームに堅
固に取付けられたハウジングと、このハウジングから突
出している回転シャフト（４）を有する。シャフト（４
）は駆動キャプスタン（６）に結合される。可撓性・非
伸張性ケーブル（８）の両端はプロッタのフレームに固
着される。ケーブル（８）は、（ンヘッドα２に取付け
たプーリα〔に張架される。

ケーブル（８）は更にキャプスタン（６）及び固定プー
リ（図示せず）に巻回される。ペンヘッドＣＩ′ＪＪは
、キャプスタン（６）が時計方向に回転すると、Ｘ方向
に駆動され、キャプスタン（６）が反時計方向に回転す
ると−Ｘ方向に駆動される。

本発明の詳細な説明は、スイス、Ｐｏｒｔｅｓｃａｐ　
ｏｆＬａ　Ｃｈａｕｘ　−ｄｅ　−Ｆｏｎｄｓ社製、型
名Ｐ７５２のマイクロステッピング機能を有するステッ
ピングモータを用いた実施例に基づく。このモータにつ
いては、インクリメンタル・モーション・コントロール
・システムズ・ソサイアテイーの後援によ！７１９８３
年５月、米１１イリノイ州キャンペーンにて開催さレタ
（ンクリメンタルモーションコントロールシステム及び
デノ々イスの第１２回アニュアルシンデジウムにおいて
シー・オープツト（Ｃ，０ｕｄｅｔ　）氏によシ発表さ
れた。とのモータはロータとしてサマリウムコノ々ルト
製ディスクを用いている。このディスクは、夫々放射状
に広がシ且つディスクと同心の１環状領域内に位置する
１００個のＡイ形領域を磁化される。ディスク材料とし
て、従来ステッピングモータのロータに使われた鉄・ア
ルニコ磁石の代シにサマリウムコノ々ルトを用いること
Ｋよシ、従来の鉄含有材の磁気抱卵し易い性質による影
響が改善される。磁化の方向はロータの軸方向である。

即ち、各・々イ形領域はそのＮ極及びＳ極をロータの反
対側に有し、隣接する領域は互いに逆の軸方向に磁化さ
れる。これらの領域はロータの軸の回シに均等に配置さ
れる。

Ｐ７５２型モータでは、各巻線Ａ、Ｂ（以下、センス巻
線と区別して相巻線という）は平均化のため夫々互いに
直径の反対側に位置する２つの部分Ａｌ、　Ａ２及びＢ
１　ｓ　Ｂ２　ｌＣ分離される。相巻線には、エアギャ
ップを形成する薄板が取付けられ、このエアギャップ内
にディスクの環状領域が配置される。相巻線によって発
生した磁束はエアイヤツブ内でロータの軸方向く向く。

Ｘ−ｖ−一夕及びＹモータＩＣＰｏｒｔｅｓｃａｐ社の
Ｐ７５２型モータを用いるデジタルＸ−Ｙプロッタの具
体的実現方法として、モトローラ社製ＭＣ６８０９型マ
イクロプロセツサを用いてベクトルの端点データ及びモ
ータ特性に関するデータに基づき各方向（Ｘ及びＹ）の
加速、定速、減速の大きさ及び時間を計算する。この計
算は、モトローラ社出版の「ＭＣ６８０９−ＭＣ６８０
９Ｂマイクロプロセツサ・プログラミング・マニュアル
」に開示されているような周知手法によってＭＣ６８０
９型ツイク。プ。セッサをプログラミングすることによ
って行える。その結果、ＭＣ６８０９は、電気的フェー
ザーの角加速度の瞬時値であるデジタル出力信号Ｓ２θ
ｅ　（Ｓ）を出力する。次にこの出力信号はモトローラ
社製Ｍ０６８０１　型マイクロプロセッサに入力される
。ＭＣ６８０１型マイクロプロセツサは（モトローラ社
出版の「ＭＣ６８０１マイクロプロセツサ・プログラミ
ング・マニュアル」に開示されたような）周知手法でプ
ログラムされ、上記デジタル出力信号に基づいてデジタ
ル信号θｅ（Ｓ）、即ち電気的フェーザーの所望値を出
力する。

第１図に示すとおシ、ＭＣ６８０１はまずＳ”１ｅ（Ｓ
）を積分してＳθｅ　（Ｓ）を表わす信号を発生する。

この積分は、ノ９ラメータがＭＣ６８０９で制御される
一定時間数値積分アルゴリズムを用いて行われる。同様
の処理はヒユーレットパラカード社製９８７２Ａ型Ｘ−
Ｙプロッタの制御に用いられている。信号８１９ｅ（Ｓ
）は、θｅ（Ｓ）を発生するため再度積分されると共に
減算処理に供される。信号θｅ　（８）を得るため信号
θｅ（Ｓ）ＧＣは補正値Ｋ（Ｓθｅ（Ｓ）−８１９ｒｎ
８））が加算される。補正値の算出については後述する
。

デジタル信号θｔ　（ｓ）は次にアナログ信号に変換さ
れ、モータの２つの相巻線の駆動に用いられる。

この処理は、従来の方法、例えば直線−サイン変換を行
うリードオンリメモリ、デジタルアナログ変換器、アナ
ログマルチプレクサ及びＨ−ブリッジスイッチング増幅
器を用いる方法によって行える。モータ／負荷の組合せ
系を通して、値θｅ　（Ｓ）は、シャフト角位置を表わ
す０ｍ（Ｓ）Ｋ変換される。

Ｐ７５２型モータには２つのセンス巻１１Ｃ，Ｄが設け
られている。センス巻線も夫々平均化のために互いに直
径の反対側に配置された２つの部分Ｃ１，Ｄｌ及びＣ２
、Ｄ２　Ｋ分ゆられる。各センス巻線には磁束集中薄板
が取付けられ、これらの薄板は反対側の２つのエアギャ
ップと共に磁気回路を形成する。ロータの永久磁石領域
による軸方向磁束は、センス巻線の磁束集中薄板によっ
て定まるエアギャップ内にディスクが配置されていれば
、次式の如く環状領域の回シにサイン波状に変化する。

φ＝φｍａｘ画（Ｎθ）　　　　　　　顛ここに、Ｎは
永久磁石領域の数の半分、即ち、ディスクの１面側Ｉ／
ｃあるポール対の数、φｍａｘは磁気回路の導磁度（ｐ
ｅｒｍｅａｎｃｅ　）及び４−ル対によって発生する起
磁力の関数、θは軸方向磁束が０である基準半径からの
ロータの回シの角位置である。

各センス巻線のエアギャップは、ロータが回転するとき
各パイ形領域によって順次横切られる位置にある。した
がって、ロータが回転するＫつれて各センス巻線の薄板
は、エアギャップを通過する磁化領域から磁束を集め、
ロータの回転による磁束の変動のためセンス巻線にはサ
イン波状に変化する電圧が誘起される。Ｎ個のポール対
があるから、ロータの１回転にはナイン波電圧のＮサイ
クルが対応し、両サイン波電圧の周波数はいずれもＮω
（ωはロータの回転の角速度）になる。両サイン波電圧
の位相差はＮΩ（Ωはセンス巻線の角度のずれ（オフセ
ット））である。Ｐ７５２型モータではＮは５０、Ωは
１．８°であるから、両サイン波電圧は直角関係にあシ
、次のように表わせる。

ＥＣ＝　Ｋ　Ｉ　１ｍ　（ｔ）ｃｍ、Ａｍ　（ｉ）　　
　　　　α秒”Ｄ　＝　Ｋ１−ｍ（ｔ）　ｄｋｘ　ａｍ
（ｔ）　　　　　　　（１９ここｇ、に１はＮ、φｍａ
ｘ　、及び磁気回路の回シのターン数に依存する定数で
ある。

センス巻線電圧ｇ（及びＥＤは、絶対値電圧増幅器及び
トランスコンダクタンス回路によって絶対値電流ＩＣ及
びＩＤに変換される。両絶対値電流は、次に汎用の電流
モード回路に入力される。この電流モード回路について
は、　ＦＬ、Ｗ、Ｊ、〕〕々−カーび、Ｂ、Ｌ、ハート
両氏によるエレクトロニツクレターズ誌第１０巻、第２
１号（１９７４年１０月）の第４３９頁の論文「ルート
ロー・サーキット・ユージング・モノリシック・ノ々イ
ポーラトランジスタ・アレイ１　（Ｒｏｏｔ−Ｌａｗ　
Ｃ１ｒｃｕｌｔ　Ｕｓｉｎｇ　Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　
Ｂｉｐｏｌａｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　Ａｒｒａｙｓ
　）　Ｊ　Ｋ記載されている。この電流モード回路を第
３図に示す。この図で、Ａはトランジスタのペース・エ
ミッタ接合の相対面積を表わす。第３図の回路の全トラ
ンジスタを同一チップ上に同時に作シ、αＦ（’コレク
タ電流のエミッタ電流に対する比率）、Ｊｏ（エミッタ
ｅベース接合の逆）々イアスリーク電流）、Ｔ（）ラン
ジスタの絶対温度ＯＫ）が全トランジスタに等しく且つ
αＦが１、ＶＢＥ　カｋＴ／ｑ（ｋ　：　Ｎ　／’　”
）　？　ン定１ｉｔ、ｑは電子電荷）より充分大であれ
ば、出力電流Ｉｏは次のように表わせる。

ＩＯ＝　２近恥４ゴＤ”　）　　　　　　　ａｌｌ電流
ＩＯは、トランスレジスタンスが接続された増幅器によ
って電圧忙変換され、次の如くＫなる。

ＶＯ＝　ＫＩＫ２　Ｓθｍ　（８）　　　　　　　　（
Ｌｉ３ここに、に２は、トランスコンダクタンス回路の
伝達関数、及び増幅器に接続されたトランスレジスタン
スの伝達関数に依、存した定数である。このようＫ、電
圧Ｖｏはロータの角速度の、即ちｓ　ａｍ　（Ｓ）／Ｎ
Ｋ比例する。

このアナログ電圧Ｖｏはアナログ−デジタル変換器（Ａ
ＤＣ）でデジタル信号に変換される。そのデジタル出力
信号は次の形に表わせる。

Ｖｏ　＝　ＫＩＫ２に３８０ｍ（８）　　　　　　　ｃ
！Ｉここに、Ｋ３は、ＡＤＣの伝達関数に依存する定数
である。デジタル信号ｖｏ′はＭＣ６８０１に与えられ
ＭＣ６８０１は、信号ＶｊＫ基づいてａｅ　（Ｓ）をθ
ｅ’（Ｓ）　Ｋ変換するための補正信号を発生する。

プロッタの電源投入時の初期化動作中、モータ速度０で
のＡＤＣの出力が測定され、オフセット値として記憶さ
れ、更にモータ／機構が最終速度にまで加速され、ＡＤ
Ｃの出力が測定され、正規化係数が算出・記憶される。

続くプロッタ動作で、ＭＣ６８０１はＡＤＣ出力からオ
フセット値を減算し、そのｖ／の補正値に正規化係数を
掛ける。その出力信号は６１ｍ（Ｓ）の形になる。更に
、信号Ｓθｍ　（Ｓ）は５ｅｅ（勢から減算されてＳθ
ｅ（Ｓ）−８θｍ（Ｓ）になる。この信号Ｓ　ａｅ　（
Ｓ）　−８ａｍ　（Ｓ）はダンピング利得係数にと乗算
され、Ｋ　（Ｓ　ａｅ（ｔ）　−Ｓ　６ｍ（Ｓ）　）の
形の信号になる。

この信号はａｅとｈ間の半ステツプ（１６マイクロステ
ツプ）差に対応する最大値にクランプされる。

なぜなら、適正なステッピングモータ動作のためＫ、電
気的７エーザーと機械的７エーザー間の差は半ステツプ
に対応する角度を超えてはならないからである。クラン
プされた信号はａｅ（Ｓ）Ｋ加算され信号θｅ（Ｓ）Ｋ
なる。

上述の本発明の実施例では線形変換を用いた。

これは、ステッピングモータの高い内分解能（１ステツ
プあたシ３２マイクロステップ）及び高サンプリングレ
ート（システムの自然周波数の１０倍以上）を用いると
とＫよって可能になる。

以上、本発明の好適実施例について説明し九が、本発明
は上述の特定のモータ及び制御装置に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形・
変更が可能である・例えば、本発明はプロッタのペンヘ
ッドの用途に限定され乏ものではなく、物体の直線移動
を行う他のシステムに適用してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、センサ巻線からの信号を用いて角速度
差情報を（ｌｊｅ−４ｍ）発生し、これが一定となるよ
うに相駆動電流を制御するので、トルク損失を生じるこ
となくステッピングモータのトルク及びシャフト角速度
の揺動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるステッピングモータの制御回路
のブロック図、第２図はステッピングモータと（ンヘッ
ドとの機械的関係を示す説明図、第３図は制御回路の一
部を示す回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ロータの回転周期に比例した周期を有する直角位相関
   係の第１及び第２サイン波状電圧を発生するセンス巻線
   手段を具えたステツピングモータの制御装置であつて、 　上記第１及び第２電圧の２乗の和の平方根に比例する
   信号を発生する手段と、 　この信号に基づいて相巻線に供給される駆動電流を補
   正する手段とを具えたステツピングモータの制御装置。