JPS6142297A - ステツプモ−タの速度制御装置 - 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、ステップモータの速度制御装置、特に小型の
回路によって高速回転等に対応し得る速度制御装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 ステップモータは、負荷条件と、要求する回転速度とに
よって、自起動周波数範囲内から要求する周波数（回転
速度）にまで加速しなければ、正確な動作を行なえず、
また、停止作動時には自起動周波数範囲内まで減速しな
ければならない。

このようなステップモータの加速及び減速方法の状態を
示すと第１図のようになる。この図中、縦軸はパルス周
波数（Ｆ）、横軸は時間（Ｔ）を表わす。

ｆｏは負荷条件によって決する自起動周波数範囲内の初
期パルス周波数、ｆｏは要求回転速度によって決捷る要
求パルス周波数である。また、Ａ点は加速開始点、Ｂ点
は要求パルス周波数到達点、０点は減速開始点、Ｄ点は
停止点である。

点Ａから点Ｂに至る直線の傾斜は、負荷条件と、要求回
転速度とによって決り、一般に、負荷条件と要求回転速
度とが決ると、ｆｏ及びｆｎに到達するまでの時間ｔｎ
が決る。また、同様に直線ＣＤ間にかかる時間も決定さ
れる。

ここで、直ｇＡＢ間の総パルス数をｎ、直線１８間の第
１パルスからｍ番目のパルスをｍＳ。

からｍ番目のパルス１での時間を輻とすると、ｎ　、　
ｍ　、　ｔｍの間では次の式が成立する。

”　−（ｆｎ　＋　ｆｏ　）　”ｎ／　２　　　　−−
（１）β−（ｆｎｆｏ　）　／　ｔｎ　　　　　　　　
”””（２）ｔｍ−（ｑ　−ｆ、　）　／　Ｂ　　　・
・−（３）・・・・・・（４） ここで、△ｔｍはｍ番目のパルスのパルス周期である。

かかる事柄を電圧パルスで表わすと、第２図の様になる
。第２図において、横軸は時間、縦軸は電圧を示す。そ
して、この第２図は、第１図中のＡ点からＢ点付近捷で
の電圧パルスの様子を表わしている。

そして、ステップモータを減速する場合は、当該モータ
を加速する場合とは逆の順序のパルスを供給してやれば
よい。このような加速方法は、直線加速と一般に呼ばれ
ζステップモータに供給されるパルス周波数が上記直線
の近辺もしくは各点での直線の傾きが直線加速の傾きよ
り小さければステップモータは正確に動作する。

従来、この種の制御方法として、アナログ制御やプログ
ラム制御といった方法があったが、アナログ制御方式で
は任意の値での加減速の設定ができないという欠点があ
り、また、プログラム制御方式では高速処理に限界があ
り、加減速の設定範囲が狭いという問題点がある。

かかる問題点を解決する一手段として、パルス周期（回
転速度）を決めるカウンタ１と、とのカウンタ１のプリ
セット値を記憶するリードオンリメモリ２と、リードオ
ンリメモリ２に記憶されたプリセット値を順次読み出す
アンプ・ダウンカウンタ３と、各カウンタ１，３からの
出力に基づき決定されたパルスに従ってステップモータ
５を駆動するステップモータドライバ４とから成る制御
装置を構成し、この制御装置によって第１図及び第２図
に示すようなパルスを発生させ、ステップモータ６の回
転制御を行なうようにしている。この制御装置では、外
部信号側にプログラム制御装置を使用しても、プログラ
ム制御装置を殆ど使用することがなく、高速処理も可能
となる。また、リードオンリメモリ２の内容を負荷条件
により任意に設定できるだめ、加減速カーブを最良にで
き、かつアンプ・ダウンカウンタ３の停止位置により、
任意の回転速度の設定も可能である。

しかしながら、かかる従来例によると、リードオンリメ
モリの容量が非常に大きくなるという不都合が生じる。

何故なら、ステップそ一夕５の負荷が重く、更に高速回
転が要求されるというような場合、カウンタ１の基本ク
ロックのパルス周期を小さくし、且つカウンタの数を増
加させなければならず、結果として、プリセット値のデ
ータが増加することになるからである。その上、種々の
傾きを持った直線加速を行なうためには、各直線にあっ
たデータ群が必要となり、プリセット値のデータは更に
増大してしまう。

発明の目的 本発明は、上記のような従来の問題点に着目〜してなさ
れたもので、その目的は、リードオンリメモリのような
記憶装置のデータ内容を多くすることなく、負荷の大き
な高速回転や種々の傾きの直線加速及び減速をすること
のできるステップ・し−タの速度制御装置を提供し、上
記従来の問題点を解決することである、 発明の構成 本発明は、上記目的を達成するため、ステップモータの
回転速度を決定するカウンタに、アップダウンカウンタ
を接続して当該アップダウンカウンタからプリセット値
を供給し、このアップダウンカウンタには、カウンタの
形成するパルスに対してパルス周期が短かくなるにつれ
て分周する率を大きくする分周手段を組込んだコン］・
ローラを接続し、アップダウンカウンタのイネーブル又
はクロック制御用の信号を発生させるようにしたことを
要旨とするものである。コントローラによってアップダ
ウンカウンタを制御し、これによってカウンタのプリセ
ット値を供給するから、大量のプリセット値を記憶装置
に入力しておかなくても負荷の重い高速回転や種々の傾
きの直線加速及び減速をすることが可能であり、記憶容
量を少なくすることができる。

実施例の説明 第４図は、本発明の一実施例を示す図である。

この実施例に係るステップモータの速度制御装置は、パ
ルス周期（ステップモータの回転速度に対応する）を決
定するカウンタ１１と、このカウンタ１１のプリセット
値を供給するアップダウンカウンタ１２と、アップダウ
ンカウンタ１２の動作を規制するコントローラ１３と、
カウンタ１１からの出力に応じて所定の回転速度に対応
する駆動電流を発生するステップモータドライバ回路１
４とを有し、当該ステップモータドライバ回路１４から
の出力に応じてステップモータ１６が回転作動する。カ
ウンタ１１には、外部からイネーブル信号す、及び各ブ
ロックのロード信号ｂ２が印加され、コントローラ１３
には、当該コントローラ１３の動作を規定する外部信号
Ｃ４〜Ｃｘ、Ｄ、〜Ｄ２が入力される。

コントローラ１３は、カウンタ１１の発生するパルスを
当該カウンタ１１のプリセット値に応じて分周する手段
となる第２のカウンタ１６と、外部条件即ち操作条件に
よって決る外部信号Ｃ１〜Ｃｘ　　を受け、この外部信
号とカウンタ１１のプリセット値が等しくなった時にア
ップ・ダウンカウンタ１２のイネーブルを停止し又適時
に加速、減速時のアップ・ダウンカウンタの切換え信号
を発生するイネーブル制御回路１７と、アップ・ダウン
カウンタ１２のイネーブルを発生するためのＪ−にフリ
ップフロップ１８及び第３のカウンタ１９と、各種直線
加速の傾きを与える情報が蓄えられる記憶部材即ちリー
ドオンリメモリ２ｏと、このリードオンリメモリ２０に
対してアドレス呼出しのためのＱ出力を発する第２のア
ップ・ダウンカウンタ２１とから成る。リードオンリメ
モリ２０では、外部信号り、〜Ｄｚによって直線加速の
傾きが選択され、アップ・ダウンカウンタ２８のＱ出力
に従って所定の傾きに対応するカウント値即ちプリセン
ト値を第３のカウンタ２６に向けて出力する。

かかる構成を有するステップモータの速度制御装置にあ
っては、先ずロード信号ｂ２　　によってカウンタ１１
が初期状態に設定され、次いでイネーブル信号ｂ１　　
がハイレベルになるとカウンタ１１から自起動周波数内
のパルスが発生する。カウンタ１１のパルスは、ステッ
プモータドライバ回路１４を介してステップモータ１６
を駆動する一方、第２のカウンタ１６に供給される。第
２のカウンタ１６は、カウンタ１１のプリセット値に従
ってカウンタ１１のパルスを分周し、イネーブル制御回
路１７に供給する。第２のカウンタ１６の初期の分周率
は１であり、カウンタ１１のパルスが供給されるごとに
、イネーブル制御回路１７にパルスを送る。イネーブル
制御回路１７は、アンプ・ダウンカウンタ１２　、２１
を制御し、初期状態はアンプカウンタとする。そして、
第２のカウンタ１６からのパルス信号を受けるごとに、
第２のアップ・ダウンカウンタ２１にイネーブルを供給
し、当該筒２のアップ・ダウンカウンタ２１を１カウン
トづつカウントアツプさせる。

リードオンリメモリ２０は、外部信号り、〜Ｄ２によっ
て直線加速の傾きを選択され、アップ・ダウンカウンタ
２１のＱ出力に従って、第３のカウンタ１９にプリセッ
ト値を供給する。寸だ、イネーブル制御回路１７は、第
２０カウンタ１６のパルス信号を受ける毎に、Ｊ−にフ
リップフロップ１８にパルスを与える。Ｊ−にフリップ
フロップ１８と第３のカウンタ１９とは、イネーブル制
御回路１７からのパルスを受ける毎にアップ・ダウンカ
ウンタ１２のイネーブルを発生する。カウンタ１１のパ
ルス周期が、選択した加速直線に添うように、アップ・
ダウンカウンタ２１、リードオンリメモリ２ｏによりイ
ネーブルの長さを決める。

パルス周期の変化量を６２１ｍとして前記（１）〜（４
）式と同様に表現すると、 △２ｔｍ−Δｔｍ−△ｔ、ｎ−１ 十Ｖ１☆３（ｍ−２）璽石弓ン−）／β　　・・・・・
（５）となる。

即ち、第２のアップ・ダウンカウンタ２１が一つづつ増
加し、Ｑ出力が増すにしたがって、リードオンリメモリ
２０は、イネーブルが（５）式の△２ｔＩｌｌになる様
なプリセット値をカウンタ１９に供給する。アップ・ダ
ウンカウンタ１２はＪ−にフリップフロップ１８とカウ
ンタ１９とＫより形成されるイネーブルによって駆動さ
れ、当該アップ・ダウンカウンタ１２のＱ出力、即ちカ
ウンタ１１のプリセント値が大きくなるに従ってパルス
周期が直線加速に添い、第１図及び第２図に示す様に短
かくなる。カウンタ１１のプリセット値は一定に保たれ
ているので、パルス周期は一定となり、これによってス
テップモータ１６の回転は一定に保たれる。なお、ステ
ップモータ１６の回転速度（上記一定に保たれる速度）
は、外部信号０１〜ＣＸによって任意に設定することが
できるっパルス周期の変化量△２ｔ、Ｉｌがカウンタ１
１の基本クロックと同じ大きさになると、イネーブル制
御回路１７によって第２のアンプ・ダウ７カウンタ２１
のイネーブルを停止する。この時、リードオンリメモリ
２ｏの出力は全てハイレベルであり、アップ・ダウンカ
ウンタ１２のイネーブルは、ノ４（本クロックを１カウ
ントするだけの長さになっている。第２のカウンタ１６
の分周率は、アップ・ダウンカウンタ２１のイネーブル
を停止すると同時に、カウンタ１１のパルス周期が短か
くなるに従って所定の割合で犬きくなるように設定しで
ある。そして、分周する数だけカウンタ１１のパルス（
周期）が繰返される。よって、パルス周期が短かくなる
に従って、カウンタ１１のパルス（周期）の繰返しが多
くなる。まだ、上記第２のカウンタ１６の分周率は、カ
ウンタ１１のパルス（周期）の繰返しが、選択された直
線加速の傾斜に添うように設定しである。

次に、外部信号Ｃ１〜Ｃｘとカウンタ１１のプリセット
値とが等しくなると、イネーブル制御回路２４によって
アップ・ダウンカウンタ１２のイネーブルが停止し、当
該アンプ・ダウンカウンタ１２のＱ出力は一定に保たれ
る。

ステップモータ１６の回転速度を減速させる場合には、
アップ・ダウンカウンタ１２をダウンカウンタとして使
用する。

この減速が開始されると、先ずイネーブル制御回路１７
はカウンタ１６から供給きれるパルス毎に、基本クロッ
クを１カウントできる長さのイネーブルをアンプ・ダウ
ンカウンタ１２に送り始める。そして、カウンタ１６は
、カウンタ１１の繰返しパルスが減速直線の傾斜に添う
ように、加速の場合と逆の順序で徐々に分周率を小さく
し、繰返し回数を減らす。次にパルス周期の変化量△２
ｔＩｎが、カウンタ１１の基本クロックと同じ大きさに
なると、イネーブル制御回路１７によって、第２のアン
プ・ダウンカウンタ２１にイネーブルが供給され始める
。この第２のアップ・ダウンカウンタ２１は、イネ−ゾ
ル制御回路１７からパルスを受ける毎に、一つづつＱ出
力が小さくなり、従ってアップ・ダウンカウンタ１２の
イネーブルは、加速とは逆の順序の畏さとなり、イネー
ブルに従ってアップ・ダウンカウンタ１２のＱ出力は徐
４に小さくなる。これによって、カウンタ１１のパルス
周期は、第１図のＣＤ直線の様に序々に大きくなる。そ
して最後の段階で、カウンタ１１のパルス周期が最初の
自起動周波数のパルスになると、カウンタ１１のパルス
を停止する。以上の動作によって、ステップモータの速
度制御を行なうことができるのである。

このようなステップモータの速度制御回路を用いると、
リードオンリメモリ２ｏは、パルス変化量の一部だけを
記憶すればよく、データ量を従来よりもかなり少なくす
ることが可能となる。特に、このような方式による速度
制御は、多相ステップモータの場合においてかなり有効
である。例えば５相ステツプモータを例にとると、この
モータでは繰返しパルスは１６回程度甘で有効であり、
それ以上の繰返しパルスは効果はない。つ１す、パルス
周期の変化量△２ｔｍ　が基本クロックの１６分の１の
大きさになる回転速度まで加速ができる。

なお、本実施例では、パルス変化量決定のだめの情報を
送る手段としてリードオンリメモリ２０等を組込んだコ
ントローラ１３としたが、このコントローラ１３は、プ
ログラム制御装置やプログラマブルペリフェラルインタ
ーフェースで構成シてもよい。但しイネーブル制御回路
１了は、ＴＴＬ等で作成した方が、ステップモータの最
高速度を引き上げることができる。

発明の効果 本発明によれば、ステップモータの速度制御するに当っ
て、パルス周期を形成するカウンタのプリセット値をア
ップ・ダウンカウンタによって決めるようにし、このア
ップ・ダウンカウンタに対して、上記カウンタのパルス
をパルス周期が短かくなるにつれて分局率が大きくなる
ように設定されたコントローラによって制御を行うよう
にしたため、リードオンリメモリに記憶すべきデータ量
を多くすることなく、負荷の大きい高速回転や種々の傾
きの直線加速及び減速を円滑に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はステップモータの加速及び減速方法を示した状
態図、第２図はステップモータの加速時の電圧パルスを
示した状態図、第３図はステップモータの制御装置の従
来例を示すブロック図、第４図は本発明の一実施例に係
るステップモータの速度制御装置を示すブロック図であ
る。 １１・・・・・カウンタ、１２・・・・・アップ・ダウ
ンカウンタ、１３・・・・・・コントローフ、１４・・
・・・ステップモータドライバ回路、１５・・・・・・
ステップモータ、１６・・・・・第２のカウンタ、１７
・・・・・イネーブル制御回路、１８・・・Ｊ−にフリ
ップフロップ、１９・・・・・・第３のカウンタ、２ｏ
・・・・・・リードオンリメモリ、２１・・・・・第２
のアンプ・ダウンカウンタ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （′− ｄ　づ　　　　　　　　　　　　　　　　Ｇ　は−ぺ　
　　　−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ステップモータの回転速度を決定するカウンタと、こ
   のカウンタにプリセット値を供給するアップダウンカウ
   ンタと、アップダウンカウンタのイネーブル又はクロッ
   ク制御用の回路を有し、加速又は減速の信号を発生する
   コントローラとを有し、該コントローラは、上記カウン
   タにおいて形成されるパルスを分周する手段を有し、こ
   の分周手段は、パルス周期が短かくなるにつれて分周す
   る率が大きくなる様に設定されていることを特徴とする
   ステップモータの速度制御装置。