专利名称：步进电动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种步进电动机控制装置。
技术背景 目前，为了使进给机构等移动而使用步进电动机。并且，例如， 如专利文献l所记载，已知下述技术为了不使用位置检测器而检测 步进电动机的原点位置，使可动部与机械工作范围的端部(机械界限) 碰撞而使其失调，通过存储该位置的相励磁模型而规定原点位置，从 而在之后的原点检测时，根据该存储的相励磁模型，使步进电动机的 旋转停止。 另外/众所周知下述技术，即，作为进给机构等的原点位置， 在使步进电动机向原点检索方向旋转时，以从原点传感器开启的位置 再前进规定步数的位置作为原点。 专利文献l:特开平5 — 236800号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1的情况下存在以下问题，即，当使进 给机构与机械界限相撞而失调时，如工业用缝纫机的布料输送装置所 示，在电动机转矩很大的设备中，会产生异常声，且在最坏的情况下， 进给机构会发生故障。 另外，在利用上述使用原点传感器的现有技术驱动步进电动机 的情况下，在驱动电动机的励磁相(驱动相)与实际进行驱动的负载 (转子)间会产生相位延迟的关系。也就是说，即使以规定的励磁模 型励磁步进电动机，负载(转子)通常也会以在几步前的位置移动的 方式延迟。 并且，只要该相位延迟总是保持恒定即可，但因为相位延迟因 步进电动机的随时间变化或使用环境温度变化等而不同，所以存在伴 随相位延迟的变化，原点位置发生偏离的问题。具体地说，在使用5相步进电动机的全步驱动的进给机构的情 况下，励磁模型有10组(例如，0 9这10组)。并且，步进电动 机的控制装置，通过依次地重复该励磁模型并作用于步进电动机，而 使步进电动机旋转。并且，例如，如图6 (a) 、 (b)所示，表示步进电动机的励磁 相(A)和负载位置(B)的步距，在励磁切换为箭头C的方向的情 况下，如图6 (a)所示，相对于励磁位置延迟3步而随动的负载通 过原点传感器位置，如果从此时的励磁位置(图中"O"位置；第O步) 开始，使励磁前进规定的5步再停止，贝U"5"的位置(第5步)成为 原点位置。另一方面，如图6 (b)所示，如果相对励磁位置延迟4 步而随动的负载通过原点传感器位置，从此时的励磁位置(图中"l" 的位置；第l步)开始，使励磁前进规定的5步再停止，贝lj"6"的位 置(第6步)成为原点位置。也就是说，由于该相位延迟的变化，原 点位置偏离1步。如上所述，在上述现有技术的情况下，存在由于相位延迟的变 化，而无法得到原点位置重复性的问题。本发明的目的在于提供一种步进电动机控制装置，其提高步进 电动机的原点对位精度。为了解决以上课题，技术方案1所述的发明为一种驱动控制步 进电动机的步进电动机控制装置，其特征在于，具有基准位置检测 单元，其检测前述步进电动机的旋转基准位置；电动机驱动器，其向 前述步进电动机供给驱动电流；以及电动机控制部，其使前述电动机 驱动器输出与规定的励磁模型相对应的驱动电流，在使前述步进电动 机在原点位置停止时，在利用前述基准位置检测单元检测到前述步进 电动机的旋转基准位置之后，前述电动机控制部，通过使前述电动机 驱动器输出驱动电流直至到达规定的励磁模型中的规定步，从而使前 述步进电动机在与前述规定步相对应的原点位置停止。根据技术方案1所述的发明，步进电动机控制装置在利用基准 位置检测单元检测到步进电动机的旋转基准位置之后，通过使电动机 驱动器输出驱动电流直至到达规定的励磁模型中的规定步，可以使电 动机在通过旋转基准位置之后第一次出现的励磁模型的规定步停止， 从而使步进电动机在与规定步相对应的规定的原点位置停止。
技术方案2所述的发明为，在技术方案1所述的步进电动机控 制装置上，其特征在于，在进行使前述步进电动机停止的原点位置的 调整时，前述电动机控制部存储下述规定位置的步作为相当于原点位 置的规定步，即，该规定位置是在前述基准位置检测单元检测到前述 步进电动机的旋转基准位置之后，使励磁前进相对于规定的励磁模型 的全部步数为一半左右的步数后的位置，前述电动机控制部，通过使 前述电动机驱动器输出驱动电流直至到达前述存储的规定步，从而使 前述步进电动机在原点位置停止。
根据技术方案2所述的发明，其起到与技术方案1所述的发明 同样的作用，同时，,步进电动机控制装置可以存储下述位置的步作为 相当于原点位置的规定步，即，在进行使步进电动机停止的原点位置 的调整时，在基准位置检测单元检测到步进电动机的旋转基准位置之 后，使励磁前进相对于规定的励磁模型的全部步数为一半左右的步数 后的位置。
发明的效果
根据技术方案1所述的发明，由于步进电动机控制装置在利用 基准位置检测单元检测到步进电动机的旋转基准位置之后，通过使电 动机驱动器输出驱动电流直至到达规定的励磁模型中的规定步，可以 使电动机在通过旋转基准位置之后第一次出现的励磁模型的规定步 停止，从而使步进电动机在与规定步相对应的规定的原点位置停止， 因此，即使发生随时间变化或温度变化等的负载变动(例如，相位延 迟)，也可以使步进电动机必定停止在同一个原点位置。
由此，利用该步进电动机控制装置，可以进行高精度的原点检 索，解决电动机由于停止位置偏移而引起的问题，提高步进电动机的 原点对位的精度。
根据技术方案2所述的发明，步进电动机控制装置可以存储下 述位置的步作为相当于原点位置的规定步，即，在进行使步进电动机 停止的原点位置的调整时，在基准位置检测单元检测到步进电动机的 旋转基准位置之后，使励磁前进相对于规定的励磁模型的全部步数为 一半左右的步数后的位置。
并且，步进电动机控制装置，通过使电动机驱动器输出驱动电 流直至到达其存储的规定步，可以使步进电动机在原点位置停止。
在这里，所谓相对于规定的励磁模型的全部步数为大约一半的 步数，例如在全部步数为"10"的情况下，为一半的步数"5"，或该"5"
的前后、即大约一半的"4"或"6"的步数。在如全部步数为"10"这样的 偶数的情况下， 一半的步数确定为"5"，但根据基准位置检测单元或 旋转基准位置的配置，有时优选将大约一半的"4"或"6"的步数作为规 定步，另外，在全部步数为奇数的情况下，因为无法刚好确定一半的 步数，所以使规定步为相对于全部步数为大约一半的步。
图l表示本发明涉及的步进电动机控制装置的要部结构的框图。
图2是表示使用步进电动机控制装置设定使步进电动机停止的 原点位置的调整处理的流程图。
图3是表示步进电动机的励磁相与载荷位置的关系的说明图， 表示在3步的相位延迟时，使调整步数为"5"的原点位置的调整处理 U)，和4步的相位延迟时的原点复原动作处理(b)。
图4是表示由步进电动机控制装置使步进电动机在原点位置停 止的原点复原动作处理的流程图。
图5是表示步进电动机的励磁相与载荷位置的关系的说明图， 表示使调整步数为"l"的原点位置的调整处理(a)，和停止位置偏移 励磁模型的l个循环的状态(b)。
图6是表示步进电动机的励磁相与负载位置的关系的说明图， 表示现有的原点复原动作处理中的3步的相位延迟的情况(a)，和 现有的原点复原动作处理中的4步的相位延迟的情况(b)
具体实施例方式
下面，参照附图，说明本发明涉及的步进电动机控制装置的实 施方式。
在本实施方式中，以对分辨率为0.72°的5相步进电动机的全步 驱动进行控制的步进电动机控制装置为例进行说明。 此外，发明的范围不限于图示例。
步进电动机控制装置10，如图1所示，具有以下等部分而构成-步进电动机1;电动机驱动器2，其向该步进电动机1供给驱动电流； 电动机控制部3，其使该电动机驱动器2输出与规定的励磁模型相对 应的驱动电流；以及基准位置检测单元4等，其检测步进电动机1 的旋转基准位置。
步进电动机1例如为5相步进电动机，在为5相HB电动机的 情况下，采取具有10个线圈、50个齿的结构。并且，每1步旋转0.72°， 每10步，转子(负载)移动1个齿。
电动机驱动器2例如具有励磁电路2a，其决定励磁顺序；以 及驱动电路2b，其控制向步进电动机供给的电力。
电动机控制部3例如具有CPU，其进行各种运算处理等；RAM， 其作为CPU的工作区域使用；以及ROM，其存储由CPU执行的各 种控制程序及各种数据等。
并且，电动机控制部3例如通过将存储在ROM中的与规定的励 磁模型相对应的指令脉冲信号输出至电动机驱动器2，使该电动机驱 动器2输出与励磁模型相对应的驱动电流，并将该驱动电流向步进电 动机1供给，从而进行驱动步进电动机1的控制。
此外，励磁模型由多步构成，在5相步进电动机的全步驱动的 情况下，规定的励磁模型由10步(例如，0 9这10步)构成。并 且，通过电动机控制部3的控制处理，电动机驱动器2将与励磁模型 的各步相对应的驱动电流，依次作用于步进电动机l，从而可以旋转 驱动步进电动机1。
另外，电动机控制部3执行以下控制与调整处理相关的控制， 该调整处理是设定使步进电动机1停止的原点位置；以及与使步进电
动机1在该设定的原点位置停止的处理相关的控制。
基准位置检测单元4例如是安装于步进电动机1的转子(负载)
上的检测旋转基准位置的原点传感器，当检测到该旋转基准位置时，
将检测信号输出至电动机控制部3。
并且，当进行使步进电动机1停止的原点位置的调整处理时，
步进电动机控制装置10的电动机控制部3执行下述控制，g卩，将下 述位置的步作为相当于原点位置的规定步，存储在电动机控制部3 的RAM中，该位置为，在基准位置检测单元4检测到步进电动机1 的旋转基准位置之后，使励磁前进下述步数后的位置，该步数为，相 对于规定的励磁模型的全部步数(在本实施方式中为IO步)，为一 半左右的步数(在本实施方式中，为例如4步、5步)。
另外，当进行使步进电动机1在原点位置停止的原点复原动作 时，步进电动机控制装置10的电动机控制部3执行以下控制，艮P， 在利用基准位置检测单元4检测到步进电动机4的旋转基准位置之 后，电动机控制部3使电动机驱动器2输出驱动电流直至到达规定的 励磁模型中的规定步、即存储在RAM中的规定步，从而使步进电动 机1在与规定步相对应的原点位置停止。
下面，对于使用本实施方式涉及的步进电动机控制装置io设定 使步进电动机1停止的原点位置的调整处理，根据图2所示的流程图 进行说明。
首先，如果向电动机控制部3输入用于设定使步进电动机1停 止的原点位置的原点检索信号，则电动机控制部3判断是否被输入了 伴随基准位置检测单元4检测到旋转基准位置而得到的检测信号(步 骤S101)。
如果电动机控制部3判断被输入了基准位置检测信号(步骤 S101:是)，则电动机控制部3获取下述步，即由0 9这10步构 成的励磁模型中，从检测到基准位置检测信号的定时的步开始，使励 磁前进全部步数的大约一半即5步后的位置的步(步骤S102)。
此外，具体地说，如图3 (a)所示，因为在相对于励磁位置延 迟3步而负载随动的情况下，当基准位置检测单元4检测到与旋转基准位置相对应的第7步时，励磁相到达第0步，所以，电动机控制部 3获取从该第0步开始使励磁前进5步的位置的第5步。并且，电动机控制部3将获得的第5步设定作为相当于原点位 置的规定步，存储在RAM中(步骤S103)。此外，在该获取的第5步不方便或不合适的情况下，获取使励 磁前进全部步数的大约一半即4步或6步后的位置的步，记忆并存储 更适当的规定步。由此，步进电动机控制装置10的电动机控制部3，设定与使步 进电动机1停止的原点位置相关的规定步。并且，进行与该规定步相 对应的原点位置调整。下面，根据图4所示的流程图，对于利用本实施方式的步进电 动机控制装置10，使步进电动机1在原点位置停止的原点复原动作 处理进行说明。首先，如果向电动机控制部3输入用于使步进电动机1停止的 电动机停止信号，则电动机控制部3判断是否被输入了伴随基准位置 检测单元4检测到旋转基准位置而得到的检测信号(步骤S201)。如果电动机控制部3判断被输入了基准位置检测信号(步骤 S201;是)，则电动机控制部3使电动机驱动器2输出驱动电流， 直至到达存储在RAM中的规定步(步骤S202)。并且，如果步进电动机的励磁相到达规定步(步骤S203;是)， 则步进电动机1停止在与该规定步相对应的原点位置(步骤S204)。此外，具体地说，如图3 (b)所示，即使在与原点位置设定时 的3步延迟的相位延迟不同，以相对于励磁位置延迟4步的相位延迟 而载荷随动的情况下，电动机也在通过旋转基准位置之后，在第一次 出现的规定步即第5步停止，即使步进电动机1的相位延迟变化，步 进电动机1的停止位置也很稳定。在这里，对于使与原点位置相当的规定步，成为使励磁前进相 对于励磁模型的全部步数为一半左右的步数后的位置的步的原因进 行说明。如图5 (a)所示，在相对于励磁位置延迟3步而载荷随动的情况下，将以下位置的第1步设定作为相当于原点位置的规定步，艮p，从基准位置检测单元4检测到与旋转基准位置相对应的第7步时的第 0步开始，使励磁前进l步后的位置。并且，在使步进电动机1进行在原点位置停止的原点复原动作 时，如图5 (b)所示，如果相对于励磁位置延迟5步而载荷随动， 使步进电动机在通过旋转基准位置之后第一次出现的规定步即第1 步停止，则会出现下述问题，即，其停止位置为偏离励磁模型的1 个循环的位置，即与偏离IO步的第1步相对应的位置。针对这一点，如本发明所示，通过将使励磁前进相对于励磁模 型的全部步数为大约一半的步数即5步后的位置的步，作为相当于原 点位置的规定步，则可以与相位延迟的程度无关地，使电动机的停止 位置不会偏离励磁模型的1个循环，而是停止在规定的原点位置。也 就是说，规定步不会相对于励磁模型的全部步数过多或过少，优选中 间程度的大约一半。 此外，并不是将相对于励磁模型的全部步数为一半的步数作为 规定步，而是以大致中间的一半左右的步数为规定步，其原因在于， 在全部步数为"10"这样的偶数的情况下， 一半步数确定为"5"，但根 据基准位置检测单元4的位置或步进电动机1的旋转基准位置的配 置，有时优选使大约一半的"4"或"6"的步数作为规定步，此外，在全 部步数为奇数的情况下，无法刚好确定一半的步数。如上所述，本发明涉及的步进电动机控制装置10，因为通过在 利用基准位置检测单元4检测到步进电动机1的旋转位置之后，使电 动机驱动器2输出驱动电流直至到达规定的励磁模型中的规定步(第 5步)，从而在通过其旋转基准位置之后第一次出现的励磁模型的规 定步(第5步)时使电动机停止，可以使步进电动机1在规定的原点 位置停止，所以即使出现随时间变化或温度变化等的负载变动(例如， 相位延迟)，步进电动机1也必定会在同一个原点位置停止，可以进 行高精度的原点检索，解决由于电动机停止位置偏离引起的问题。也 就是说，可以提高步进电动机的原点对位精度。
特别地，通过使通过旋转基准位置后励磁前进的步数，成为励 磁模型数的一半左右，即使发生随时间变化或温度变化等的负载变 动，也不会错误识别励磁模型的规定步，电动机的停止位置不会偏离 励磁模型的l个循环量，可以进行更高精度的原点检索。
此外，在以上的实施方式中，以分辨率为0.72°的5相步进电动 机的全步驱动的情况为例进行了说明，但本发明并不限于此，例如，
也适用于半步驱动(由全部20步构成的励磁模型)、或1.8。的2相 步进电动机的全步驱动(全部4步的励磁模型)、或半步驱动(全部 8步的励磁模型)等其它的步进电动机的驱动控制。
另外，当然对于具体的细节构造等也可以适当地变更。
权利要求
1.一种步进电动机控制装置，其对步进电动机进行驱动控制，其特征在于，具有基准位置检测单元，其检测前述步进电动机的旋转基准位置；电动机驱动器，其向前述步进电动机供给驱动电流；以及电动机控制部，其使前述电动机驱动器输出与规定的励磁模型相对应的驱动电流，在使前述步进电动机在原点位置停止时，在利用前述基准位置检测单元检测到前述步进电动机的旋转基准位置之后，前述电动机控制部，通过使前述电动机驱动器输出驱动电流直至到达规定的励磁模型中的规定步，从而使前述步进电动机在与前述规定步相对应的原点位置停止。
2. 如权利要求1所述的步进电动机控制装置，其特征在于， 在进行使前述步进电动机停止的原点位置的调整时，前述电动机控制部存储下述规定位置的步作为相当于原点位置的规定步，艮P， 前述规定位置是在前述基准位置检测单元检测到前述步进电动机的 旋转基准位置之后，使励磁前进相对于规定的励磁模型的全部步数为 一半左右的步数后的位置，前述电动机控制部，通过使前述电动机驱动器输出驱动电流直 至到达前述存储的规定步，从而使前述步进电动机在原点位置停止。
全文摘要
本发明实现一种步进电动机控制装置，其可以提高步进电动机的原点对位的精度。步进电动机控制装置(10)，在利用基准位置检测单元(4)检测到步进电动机(1)的旋转基准位置之后，通过使电动机驱动器(2)输出驱动电流直至到达规定的励磁模型中的规定步，从而使电动机在通过旋转基准位置后第一次出现的励磁模型的规定步(例如，第5步)停止，可以使步进电动机(1)在规定的原点位置停止，因此，即使发生随时间变化或温度变化等的负载变动(例如，相位延迟)，也可以使步进电动机(1)必定停止在同一个原点位置。
文档编号H02P8/00GK101340171SQ200810127849
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月4日 优先权日2007年7月4日
发明者松山健 申请人:Juki株式会社