專利名稱：步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及步進馬達的微步(micro-step)驅(qū)動控制裝置。
背景技術(shù)：
步進馬達的微步驅(qū)動是通過使對步進馬達的各相施加的電流的大小階段性地變化而使電流波形接近正弦波從而降低馬達旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)矩變動的驅(qū)動控制方法。通過降低該轉(zhuǎn)矩變動，能夠無旋轉(zhuǎn)不均勻且低振動地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動步進馬達。但是，在內(nèi)部具有永久磁鐵的步進馬達的情況下，由于步進馬達在無勵磁時產(chǎn)生的保持轉(zhuǎn)矩(以下稱為定位轉(zhuǎn)矩(detenttorque))的影響，即使進行微步驅(qū)動有時也無法降低旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中的轉(zhuǎn)矩變動。在以往的步進馬達的微步驅(qū)動裝置中，為了去除所述定位轉(zhuǎn)矩的影響，在使用步進馬達之前，預(yù)驅(qū)動所述步進馬達，并通過編碼器等位置傳感器來測定該預(yù)驅(qū)動中的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度與實際的應(yīng)答旋轉(zhuǎn)角度之差，隨著時間推移求出用于去除該差所需的校正電流值，將所求出的校正電流值預(yù)先存儲到存儲介質(zhì)。實際上，在使用所述步進馬達時，根據(jù)從所述步進馬達的驅(qū)動開始的時間點起的時間經(jīng)過，讀入所述存儲介質(zhì)中存儲的校正電流值，將該讀入的校正電流值附加到微步驅(qū)動的基本電流值而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述步進馬達(例如，參照專利文獻I)。專利文獻1:日本特開平I 一 107700號公報

發(fā)明內(nèi)容
在以往的步進馬達的微步驅(qū)動裝置中，需要針對所使用的每個步進馬達事先實施基于預(yù)驅(qū)動的校正電流值的測定，所以具有在步進馬達驅(qū)動系統(tǒng)的開發(fā)中花費時間這樣的問題。另外，根據(jù)從步進馬達的驅(qū)動開始的時間點起的時間經(jīng)過而進行校正電流值的讀入，所以如果由于所述步進馬達的繞驅(qū)動軸的摩擦轉(zhuǎn)矩的經(jīng)年變化等而在預(yù)驅(qū)動時的馬達旋轉(zhuǎn)角的時刻變化和所述步進馬達使用時的馬達旋轉(zhuǎn)角的時刻變化中發(fā)生一點點的差錯，也會在從存儲介質(zhì)讀出的校正電流值與實際上定位轉(zhuǎn)矩的校正中所需的校正電流值之間產(chǎn)生時間差，成為相位誤差。如果使用包含該相位誤差的校正電流值來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述步進馬達，則存在不僅無法降低轉(zhuǎn)矩變動、而且在最壞的情況下使轉(zhuǎn)矩變動進一步增加這樣的問題。本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題點而完成的，其目的在于提供一種步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，無需為了降低定位轉(zhuǎn)矩的影響所致的轉(zhuǎn)矩變動而進行基于預(yù)驅(qū)動的校正電流值的測定等事先作業(yè)，并且即使馬達驅(qū)動條件由于摩擦轉(zhuǎn)矩的經(jīng)年變化等而發(fā)生了變化的情況下，也能夠降低所述轉(zhuǎn)矩變動。本發(fā)明的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置具備:驅(qū)動器，驅(qū)動步進馬達；控制電路，向驅(qū)動器提供微步驅(qū)動信號；指令值生成部，向控制電路提供指令值；電流檢測器，檢測步進馬達中流過的實際電流；相位差推測部，根據(jù)由電流檢測器檢測的檢測電流以及指令值，推測檢測電流相對指令值的推測相位差；低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)檢測電流以及微步驅(qū)動信號，推測步進馬達在無法以規(guī)定的精度推測推測相位差的低速下進行旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角e■;高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)推測相位差以及指令值，推測步進馬達高速旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角e EH ;加法部，基于放大值根據(jù)指令值而分別變化的低速推測角增益以及高速推測角增益，以適合的比例將推測馬達旋轉(zhuǎn)角e EL以及推測馬達旋轉(zhuǎn)角0_進行相加來推測推測馬達旋轉(zhuǎn)角Qme;定位轉(zhuǎn)矩推測部，根據(jù)推測馬達旋轉(zhuǎn)角Qme，推測推測定位轉(zhuǎn)矩；以及補償信號生成部，根據(jù)推測定位轉(zhuǎn)矩以及推測馬達旋轉(zhuǎn)角eME，生成補償信號。本發(fā)明能夠提供一種步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，無需為了降低定位轉(zhuǎn)矩的影響所致的轉(zhuǎn)矩變動而進行基于預(yù)驅(qū)動的校正電流值的測定等事先作業(yè)，并且即使馬達驅(qū)動條件由于摩擦轉(zhuǎn)矩的經(jīng)年變化等而發(fā)生了變化的情況下，也能夠降低所述轉(zhuǎn)矩變動。


圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出本發(fā)明的實施方式I的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的馬達旋轉(zhuǎn)角推測部的詳細內(nèi)容的框圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式3的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是示出本發(fā)明的實施方式3的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的動作流程的流程圖。圖5是示出本發(fā)明的實施方式4的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是示出本發(fā)明的實施方式5的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。(符號說明)1:步進馬達；2:微步驅(qū)動控制裝置；3:驅(qū)動器；4:控制電路；5:指令值生成部；6:電流檢測器；7:推測運算部；8:馬達旋轉(zhuǎn)角推測部；9:定位轉(zhuǎn)矩推測部；10:補償信號生成部；11:相位差推測部；12:低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部；13:高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部；14:加法部；15:低速時推測旋轉(zhuǎn)角放大部；16:高速時推測旋轉(zhuǎn)角放大部；17:加法器；18:存儲介質(zhì)；19:第I切換開關(guān)；20 第2切換開關(guān)；100:第I步驟；101:第2步驟；102 第3步驟；103:第4步驟。
具體實施例方式實施方式1.
圖1是示出實施方式I的步進馬達I的微步驅(qū)動控制裝置2的結(jié)構(gòu)的框圖，圖2是示出該裝置中的馬達旋轉(zhuǎn)角推測部8的詳細內(nèi)容的框圖。首先，參照圖1以及圖2，說明實施方式I中的步進馬達I的微步驅(qū)動控制裝置2的結(jié)構(gòu)。在圖1中，步進馬達I的微步驅(qū)動控制裝置2具備:驅(qū)動器3，對步進馬達I的各相施加勵磁電流而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動步進馬達I ;控制電路4，生成微步驅(qū)動信號而輸出到驅(qū)動器3 ;指令值生成部5，生成向步進馬達I的 旋轉(zhuǎn)角度/角速度的指令值并輸出到控制電路4 ;電流檢測器6，檢測由驅(qū)動器3對步進馬達I施加的實際電流，并輸出所檢測出的檢測電流；以及推測運算部7，根據(jù)所述檢測電流、所述指令值以及所述微步驅(qū)動信號，將補償信號輸出到控制電路4。推測運算部7在物理上由微型計算機等運算處理裝置構(gòu)成，包括:馬達旋轉(zhuǎn)角推測部8，根據(jù)所述檢測電流、所述指令值以及所述微步驅(qū)動信號來推測馬達旋轉(zhuǎn)角；定位轉(zhuǎn)矩推測部9，根據(jù)所述推測的馬達旋轉(zhuǎn)角(以下，稱為推測馬達旋轉(zhuǎn)角eME)，推測當(dāng)前的定位轉(zhuǎn)矩；以及補償信號生成部10，根據(jù)所述推測的定位轉(zhuǎn)矩(以下，稱為推測定位轉(zhuǎn)矩)以及所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0 ME，生成用于補償定位轉(zhuǎn)矩的所述補償信號并輸出到控制電路4。在圖2中，馬達旋轉(zhuǎn)角推測部8具有:相位差推測部11，根據(jù)所述指令值以及所述檢測電流，推測所述檢測電流相對所述指令值的相位差；低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部12，根據(jù)所述微步驅(qū)動信號以及所述檢測電流，推測步進馬達低速旋轉(zhuǎn)時的馬達旋轉(zhuǎn)角；高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部13，根據(jù)由相位差推測部11推測的所述相位差(以下，稱為推測相位差)以及所述指令值，推測馬達高速旋轉(zhuǎn)時的馬達旋轉(zhuǎn)角；和加法部14，根據(jù)所述推測的步進馬達低速旋轉(zhuǎn)時的馬達旋轉(zhuǎn)角(以下，稱為推測馬達旋轉(zhuǎn)角9-)、所述推測的步進馬達高速旋轉(zhuǎn)時的馬達旋轉(zhuǎn)角(以下，稱為推測馬達旋轉(zhuǎn)角eMEH)以及所述指令值，輸出所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角qme。 加法部14包括:低速時推測旋轉(zhuǎn)角放大部15，輸入推測馬達旋轉(zhuǎn)角0 Mel以及所述指令值，對推測馬達旋轉(zhuǎn)角em乘以放大值根據(jù)所述指令值而變化的低速推測角增益I并輸出；高速時推測旋轉(zhuǎn)角放大部16，輸入推測馬達旋轉(zhuǎn)角0_以及所述指令值，對推測馬達旋轉(zhuǎn)角e ■乘以放大值根據(jù)所述指令值而變化的高速推測角增益Kh并輸出；和加法器17，將這些低速時推測旋轉(zhuǎn)角放大部15以及高速時推測旋轉(zhuǎn)角放大部16的輸出進行相力口，而計算所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0ME。接下來，參照圖1以及圖2，說明圖1和圖2的各模塊的動作。其中，關(guān)于步進馬達1、驅(qū)動器3以及指令值生成部5，由于與在一般的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置中使用的部件的動作相同，所以省略說明。另外，以下為了易于理解，作為步進馬達1，以2相類型的步進馬達為對象進行說明，但作為對象不限于此，還能夠應(yīng)用于具有單相、3相以上的相數(shù)的步進馬達。以下面的2相類型的步進馬達為對象的說明能夠容易地擴展到具有單相、3相以上的相數(shù)的步進馬達。電流檢測器6是檢測對步進馬達I的各相施加的實際電流的檢測器，作為電流檢測器6，能夠利用為了檢測電流而一般使用的利用了霍爾效應(yīng)的電流傳感器、對為了檢測電流而調(diào)整了溫度電阻系數(shù)的電阻等的電流進行檢測的技術(shù)。低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部12根據(jù)作為2相類型的步進馬達I的基礎(chǔ)電壓方程式的公式I以及公式2來推測馬達旋轉(zhuǎn)角。[公式I]
權(quán)利要求
1.一種步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，具備: 驅(qū)動器，驅(qū)動步進馬達； 控制電路，向所述驅(qū)動器提供微步驅(qū)動信號； 指令值生成部，向所述控制電路提供指令值； 電流檢測器，檢測所述步進馬達中流過的實際電流； 相位差推測部，根據(jù)由所述電流檢測器檢測的檢測電流以及所述指令值，推測所述檢測電流相對所述指令值的推測相位差； 低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)所述檢測電流以及所述微步驅(qū)動信號，推測步進馬達以所述推測相位差的推測無法確保規(guī)定的精度的低速進行旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角0.MEL高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)所述推測相位差以及所述指令值，推測步進馬達以所述推測相位差的推測能夠確保規(guī)定的精度的高速進行旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角e■；加法部，基于放大值根據(jù)所述指令值而分別變化的低速推測角增益以及高速推測角增益，以規(guī)定的比例將所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0m以及所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0_進行相加來推測推測馬達旋轉(zhuǎn)角0 ME ； 定位轉(zhuǎn)矩推測部，根據(jù)所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0 ME，推測推測定位轉(zhuǎn)矩；以及 補償信號生成部，根據(jù)所述推測定位轉(zhuǎn)矩以及所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0ME，生成補償信號。
2.一種步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，具備: 驅(qū)動器，驅(qū)動步進馬達； 控制電路，向所述驅(qū)動器提供微步驅(qū)動信號； 指令值生成部，向所述控制電路提供指令值； 電流檢測器，檢測所述步進馬達中流過的實際電流； 低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)所述檢測電流以及所述微步驅(qū)動信號，推測步進馬達以所述推測相位差的推測無法確保規(guī)定的精度的低速進行旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角0.MEL定位轉(zhuǎn)矩推測部，根據(jù)所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0 ■，推測推測定位轉(zhuǎn)矩；以及 補償信號生成部，根據(jù)所述推測定位轉(zhuǎn)矩以及所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0-，生成補償信號。
3.一種步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，其特征在于，具備: 驅(qū)動器，驅(qū)動步進馬達； 控制電路，向所述驅(qū)動器提供微步驅(qū)動信號； 指令值生成部，向所述控制電路提供指令值； 電流檢測器，檢測所述步進馬達中流過的實際電流； 相位差推測部，根據(jù)由所述電流檢測器檢測的檢測電流以及所述指令值，檢測所述檢測電流相對所述指令值的推測相位差； 高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)所述推測相位差以及所述指令值，推測步進馬達以所述推測相位差的推測能夠確保規(guī)定的精度的高速進行旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角Qmeh ； 定位轉(zhuǎn)矩推測部，根據(jù)所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0 MEH，推測推測定位轉(zhuǎn)矩；以及補償信號生成部，根據(jù)所述推測定位轉(zhuǎn)矩以及所述推測馬達旋轉(zhuǎn)角0_，生成補償信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部根據(jù)檢測電流以及微步驅(qū)動信號，依據(jù)馬達的基礎(chǔ)電壓方程式和速度感應(yīng)電壓式，推測推測馬達旋轉(zhuǎn)角em。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者3所述的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部根據(jù)指令值以及推測相位差，依據(jù)電流相位差和馬達旋轉(zhuǎn)角的偏差的關(guān)系，推測推測馬達旋轉(zhuǎn)角0MEH。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 定位轉(zhuǎn)矩推測部根據(jù)推測馬達旋轉(zhuǎn)角e ME，依據(jù)包括直至定位轉(zhuǎn)矩的n次分量的推測式，推測推測定位轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 補償信號生成部使用推測馬達旋轉(zhuǎn)角eME以及推測定位轉(zhuǎn)矩，生成使大小以及相位與所述推測定位轉(zhuǎn)矩一致的補償轉(zhuǎn)矩輸出的補償信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 能夠在補償信號生成部所 輸出的補償信號與預(yù)先存儲在存儲介質(zhì)中的補償信號中切換向控制電路輸入的補償信號。
全文摘要
目的在于得到一種即使摩擦轉(zhuǎn)矩等變化也無需預(yù)驅(qū)動而能夠降低定位轉(zhuǎn)矩的影響所致的轉(zhuǎn)矩變動的步進馬達的微步驅(qū)動控制裝置，具備相位差推測部，根據(jù)馬達的檢測電流以及指令值推測電流相對指令值的推測相位差；低速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)檢測電流以及微步驅(qū)動信號，推測低速旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角θMEL；高速時馬達旋轉(zhuǎn)角推測部，根據(jù)推測相位差以及指令值，推測高速旋轉(zhuǎn)時的推測馬達旋轉(zhuǎn)角θMEH；加法部，根據(jù)指令值以適合的比例將推測馬達旋轉(zhuǎn)角θMEL以及θMEH進行相加來推測推測馬達旋轉(zhuǎn)角θME；定位轉(zhuǎn)矩推測部，根據(jù)推測馬達旋轉(zhuǎn)角θME推測推測定位轉(zhuǎn)矩；和補償信號生成部，根據(jù)推測定位轉(zhuǎn)矩以及推測馬達旋轉(zhuǎn)角θME生成補償信號。
文檔編號H02P8/38GK103155404SQ201180048028
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者柏宗孝 申請人:三菱電機株式會社