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JPH0640755B2 - Step motor load detection method - Google Patents
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JPH0640755B2 - Step motor load detection method - Google Patents

Step motor load detection method

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Publication number
JPH0640755B2
JPH0640755B2 JP60000696A JP69685A JPH0640755B2 JP H0640755 B2 JPH0640755 B2 JP H0640755B2 JP 60000696 A JP60000696 A JP 60000696A JP 69685 A JP69685 A JP 69685A JP H0640755 B2 JPH0640755 B2 JP H0640755B2
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JP
Japan
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step motor
load
phase
electromotive force
detected
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JP60000696A
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Japanese (ja)
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JPS61161998A (en
Inventor
俊郎 樋口
克秀 沢田
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Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
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Publication date
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Publication of JPH0640755B2 publication Critical patent/JPH0640755B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
    • H02P8/38Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults the fault being step-out

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、ステツプモータの負荷検出方法に係り、特
に、数値制御(以下NCと称する)工作機械や電子計算
機の周辺機器のサーボ機構に広く用いられているステツ
プモータの制御に用いるのに好適な、複数相の周期的駆
動信号によつて駆動されているステツプモータの負荷を
検出する方法に関する。
The present invention relates to a step motor load detection method, and is particularly suitable for use in controlling a step motor that is widely used in a servo mechanism of a peripheral device of a numerical control (hereinafter referred to as NC) machine tool or an electronic computer. , A method of detecting the load of a step motor driven by a plurality of cyclic drive signals.

【従来の技術】[Prior art]

アクチユエータとしての働きに加え、パルス列で与えら
れるデジタル量を機械的位置に変換する機能を有するス
テツプモータが、数値制御に最も適したサーボモータと
して、NC工作機械や電子計算機の周辺機器に広く用い
られるようになつてきている。このステツプモータは、
開ループ制御が可能であり、エンコーダやポテンシヨメ
ータ等のフイードバツク要素を用いることなく、サーボ
機構を簡単且つ高精度に構成することができるという大
きな特徴を有する。
The step motor, which has the function of converting the digital value given by the pulse train to the mechanical position in addition to its function as an actuator, is widely used as a servo motor most suitable for numerical control in peripheral equipment of NC machine tools and electronic computers. It is becoming like this. This step motor is
It has a great feature that open loop control is possible and the servo mechanism can be configured easily and with high accuracy without using feed back elements such as an encoder and a potentiometer.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、従来は、ステツプモータに加わる負荷を
検出する適切な方法が提案されておらず、従つて、予期
しない外力や負荷が加わつた場合に、ステツプモータが
回りきれなくなる、いわゆる脱調現象を防止したり、
又、加工機械等において、一定締付け力でステツプモー
タによる送りを停止したりすることが困難であるという
問題点を有していた。 即ち、ステツモータの負荷を検出することができれば、
例えば、負荷変動等によつて脱調に近いときは、ステツ
プモータの駆動周波数を低くし、トルクを向上すること
によつて、脱調の防止を図ることが可能であるが、従来
は負荷を検出することができなかつたため、駆動周波数
を経験に応じて決めるだけであり、使用時の負荷変動に
対しては、何ら効果的な対策をとることができなかつ
た。 このような問題点を解消するべく、出願人は既に特願昭
59−87283で、ステツプモータの安定点位置信号
を検出し、周期的駆動信号と安定点位置信号間の位相差
を取り、該位相差と駆動周波数に基づいてステツプモー
タの負荷を検出する方法を提案している。 しかしながらこの特願昭59−87283で提案した負
荷検出方法では、ステツプモータの逆起電力のゼロクロ
ス点から安定点位置信号を得るようにした場合には、ロ
ータリエンコーダを付設する必要がないものの、ゼロク
ロス点間の負荷変化を検出することができない。一方、
ロータリエンコーダを付設して安定点位置信号を得るよ
うにした場合には、分解能の高いロータリエンコーダを
使用することによつて、ゼロクロス点間の情報も得るこ
とができるが、得られる情報が断続的なものであること
には変わりがないという問題点を有していた。
However, conventionally, an appropriate method for detecting the load applied to the step motor has not been proposed. Therefore, when an unexpected external force or load is applied, the step motor cannot be prevented from turning completely, that is, so-called step-out phenomenon is prevented. Or
Further, in a processing machine or the like, it is difficult to stop the feeding by the step motor with a constant tightening force. That is, if the load of the step motor can be detected,
For example, when it is close to step-out due to load fluctuation or the like, it is possible to prevent step-out by lowering the drive frequency of the step motor and improving the torque. Since it could not be detected, the drive frequency was only determined according to experience, and no effective countermeasures could be taken against load fluctuation during use. In order to solve such a problem, the applicant has already proposed in Japanese Patent Application No. 59-87283 that the stable point position signal of the step motor is detected and the phase difference between the periodic drive signal and the stable point position signal is obtained. We propose a method to detect the load of the step motor based on the phase difference and the driving frequency. However, in the load detecting method proposed in this Japanese Patent Application No. 59-87283, when the stable point position signal is obtained from the zero cross point of the back electromotive force of the step motor, it is not necessary to attach a rotary encoder, but the zero cross point is required. The load change between points cannot be detected. on the other hand,
When a rotary encoder is attached to obtain a stable point position signal, the information between zero cross points can be obtained by using a rotary encoder with high resolution, but the obtained information is intermittent. There was a problem that it was no different.

【発明の目的】[Object of the Invention]

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、ステツプモータの負荷を連続的に検出することが
でき、従つて、高精度且つ高分解能の負荷検出が可能と
なると共に、検出後の補正を加えることなく、測定器の
測定力検出や一定トルクの締付装置等に幅広く活用でき
るステツプモータの負荷検出方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can continuously detect the load of the step motor. Therefore, it is possible to detect the load with high accuracy and high resolution, and to detect the load. An object of the present invention is to provide a step motor load detection method that can be widely used for detecting a measuring force of a measuring instrument, a tightening device with a constant torque, and the like without adding a subsequent correction.

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

本発明は、複数相の周期的駆動信号によつて駆動されて
いるステツプモータの負荷を検出するに際して、第1図
にその要旨を示す如く、ステツプモータに発生する逆起
電力を、駆動信号の各相に対応する相毎に検出し、前記
駆動信号の各相と該逆起電力信号の各相との積和又は積
差を求め、該積和又は積差から、励磁電圧とステツプモ
ータのロータの位置との位相差を変数とする連続的な周
期関数を求め、該周期関数に含まれる前記位相差からス
テツプモータの負荷を検出するようにして、前記目的を
達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記周期関数を正弦関数とし
て、小さな負荷を精度良く検出できるようにしたもので
ある。 あるいは、本発明の他の実施態様は、前記周期関数を余
弦関数として、負荷の変化幅が大であるときにも負荷を
確実に検出できるようにしたものである。
According to the present invention, when detecting the load of a step motor driven by a plurality of phase drive signals, the counter electromotive force generated in the step motor is detected by the drive signal as shown in FIG. Detecting for each phase corresponding to each phase, obtain the product sum or product difference between each phase of the drive signal and each phase of the counter electromotive force signal, from the product sum or product difference, the excitation voltage and the step motor The object is achieved by obtaining a continuous periodic function having a phase difference from the position of the rotor as a variable and detecting the load of the step motor from the phase difference included in the periodic function. Further, according to an embodiment of the present invention, the periodic function is a sine function so that a small load can be accurately detected. Alternatively, another embodiment of the present invention is such that the periodic function is a cosine function so that the load can be reliably detected even when the change width of the load is large.

【作用】[Action]

ステツプモータには、基本的に可変リラクタンス(以下
VRと称する)形と永久磁石(以下PMと称する)形の
2形式があるが、通常ハイブリツト形と呼ばれる形式を
も含むPM形ステツプモータは、基本的には2相交流同
期モータであり、第2図に示すモデルを適用することが
できる。第2図において、10はステツプモータ8のロ
ータ、12は同じくステータである。 この形式のモータでは、第1相と第2相との間の相互イ
ンダクタンスは無視してよく、又静止トルク曲線は正弦
波形で近似することができ、該PM形ステツプモータの
運動は次の方程式で表わすことができる。 L+RI−Ksin Nθ・=E…(1) L+RI+Kcos Nθ・=E…(2) J+D+Tl =−Ksin Nθ・I+Kcos Nθ・I…(3) ここで、Lはステータ巻線の自己インダクタンス、Rは
負荷抵抗をも含むステータ巻線の抵抗、Iiは第i相の
電流、Eiは第I相の励磁電圧、Kはトルク定数、Nは
ロータの磁極対の数(歯数)、θはロータ軸の回転角、
Jは負荷とロータの慣性モーメント、Dは粘性抵抗係
数、Tlは摩擦力を含む負荷トルクである。 一般に、入力電圧E、Eは、第3図に示すように矩
形波で与えられるが、以下の解析においては、その基本
調波成分に注目し、次式で表わす。 E=Vcos ωt …(4) E=Vsin ωt …(5) 励磁電圧の高調波成分がモータ巻線において減衰される
ことと、出力トルクの使用部分が基本調波成分によると
見なして良いことから、励磁電圧を前出(4)、(5)
式のように与えた場合に得られる結果は、矩形波入力の
場合の現象に対しても有意義なものといえる。 前出(4)、(5)式のような駆動電圧信号E、E
を与えた場合、検出される逆起電力信号V、Vは、
例えば第4図に示す如く、基本的に次式で示されるもの
となる。 V=−Ksin (ωt −δ−φ)・…(6) V=Kcos (ωt −δ−φ)・…(7) ここで、δは、負荷による励磁電圧に対するロータ10
の遅れ角であり、φは次式で表わされる、L、R成分に
よる電圧検出信号の位相遅れである。 φ=tan -1τω …(8) τ=L/R …(9) 又、前記位相差δは、次式から求めることができる。 この(10)式は、ロータ10がδだけの遅れ角を有し
て回転することを示しており、この遅れ角δが負荷トル
クTlと関係を有することから、周波数ωが一定であれ
ば、負荷トルクTlを容易に求めることができる。 前記位相差δを変数とする連続的な周期関数、例えば正
弦関数 sin(δ−φ)を求める一つの方法としては、次
式に示す如く、各相駆動電圧信号E、Eと各相逆起
電力信号V、Vの積和を取ることができる。 E・V+E・V =−sin (ωt −δ−φ)cos ωt +cos (ωt −δ−φ)sin ωt =sin (δ+φ) …(11) この積和により位相差δを変数とする正弦関数sin (δ
+φ)を求める方法は、正弦関数が、第5図に示す如
く、δ+φ=90゜までの領域で単調増加の1価関数と
なることを考慮すると、負荷が小さいときに好適なもの
である。 又、前記位相差δを変数とする他の連続的な周期関数、
例えば余弦関数cos (δ+φ)を求める一つの方法とし
ては、次式に示す如く、各相駆動電圧信号E、E
各相逆起電力信号V、Vの積差を取ることができ
る。 E・V−E・V=cos (δ+φ)…(12) この積差により位相差δを変数とする余弦関数cos (δ
+φ)を求める方法は、余弦関数が、第6図に示す如
く、δ+φ=180゜までの領域で単調増加の一価関数
となることを考慮すると、負荷が広い範囲に亘つて変化
するときに好適なものである。又、δ+φ=90゜付近
の検出精度が高い。なお、この場合には、負荷が小さい
時の検出精度が若干低下する可能性があるが、負荷が小
さい時には脱調の恐れがほとんどないので、あまり問題
とはならない。 前出(11)式、(12)式による場合は、周期関数の
中にL、Rによる位相遅れφの項も含まれるので、周波
数ωが一定でない場合にはその補正も必要となる。 一方、前出(1)〜(5)式を解くことで得られる、次
式に示される駆動電流信号I、Iを検出するもので
あれば、原理的にL、Rによる位相遅れφは零となるの
で、周波数ωに関係なく負荷トルクを求めることが可能
となる。 即ち、この場合には、例えば次式に示す如く、L、Rに
よる位相遅れφを含まないロータ10の位置δに関する
周期関数のみを得ることができ、例えば第7図に示すよ
うなcos δと負荷の関係を用いて、より精度の高い測定
が可能である。 I・V−I・V=cos δ …(15) よつて、高分解能で連続的に検出された負荷に応じて、
ステツプモータの駆動周波数を低くし、トルクを向上す
ることで、脱調現象を防止したり、一定締付力でステツ
プモータによる送りを止めたり、ステツプモータの動き
を監視したり、トルクの異常を検出してステツプモータ
を非常停止したりすることが可能となる。又、加減速時
に最適制御を行うことも可能となる。
Basically, there are two types of step motors, a variable reluctance (hereinafter referred to as VR) type and a permanent magnet (hereinafter referred to as PM) type. The PM type step motor including a type usually called a hybrid type is basically Specifically, it is a two-phase AC synchronous motor, and the model shown in FIG. 2 can be applied. In FIG. 2, 10 is the rotor of the step motor 8, and 12 is the stator. In this type of motor, the mutual inductance between the first phase and the second phase can be neglected, and the static torque curve can be approximated by a sinusoidal waveform, and the motion of the PM type stepper motor can be expressed by the following equation. Can be expressed as L 1 + RI 1 −Ksin Nθ · = E 1 (1) L 2 + RI 2 + Kcos Nθ · = E 2 (2) J + D + Tl = −Ksin Nθ · I 1 + Kcos Nθ · I 2 (3) where L Is the self-inductance of the stator winding, R is the resistance of the stator winding including the load resistance, Ii is the current of the i-th phase, Ei is the excitation voltage of the I-phase, K is the torque constant, and N is the magnetic pole pair of the rotor. Number (number of teeth), θ is the rotation angle of the rotor shaft,
J is the moment of inertia of the load and the rotor, D is the viscous drag coefficient, and Tl is the load torque including the frictional force. In general, the input voltages E 1 and E 2 are given as rectangular waves as shown in FIG. 3, but in the following analysis, its fundamental harmonic component is focused and expressed by the following equation. E 1 = Vcos ωt (4) E 2 = Vsin ωt (5) It can be considered that the harmonic component of the excitation voltage is attenuated in the motor winding and that the output torque is used in the fundamental harmonic component. Therefore, the excitation voltage is given in (4) and (5) above.
It can be said that the result obtained when given as the formula is meaningful for the phenomenon in the case of rectangular wave input. The drive voltage signals E 1 and E 2 as in the above equations (4) and (5)
Is given, the detected back electromotive force signals V 1 and V 2 are
For example, as shown in FIG. 4, it is basically expressed by the following equation. V 1 = -Ksin (ωt -δ- φ) · ... (6) V 2 = Kcos (ωt -δ-φ) · ... (7) where, [delta], the rotor 10 against the excitation voltage by the load
Is the delay angle of φ, and φ is the phase delay of the voltage detection signal due to the L and R components expressed by the following equation. φ = tan −1 τω (8) τ = L / R (9) The phase difference δ can be calculated from the following equation. The expression (10) indicates that the rotor 10 rotates with a delay angle of δ, and this delay angle δ is related to the load torque Tl. Therefore, if the frequency ω is constant, The load torque Tl can be easily obtained. As one method of obtaining a continuous periodic function having the phase difference δ as a variable, for example, a sine function sin (δ-φ), as shown in the following equation, the drive voltage signals E 1 and E 2 of each phase and each phase The product of the counter electromotive force signals V 1 and V 2 can be calculated. E 1 · V 1 + E 2 · V 2 = −sin (ωt −δ−φ) cos ωt + cos (ωt −δ−φ) sin ωt = sin (δ + φ) (11) The phase difference δ is varied by this product sum. Sine function sin (δ
The method of obtaining + φ) is suitable when the load is small considering that the sine function becomes a monovalent function of monotonically increasing in the region up to δ + φ = 90 ° as shown in FIG. Further, another continuous periodic function having the phase difference δ as a variable,
For example, as one method of obtaining the cosine function cos (δ + φ), the product difference between the phase drive voltage signals E 1 and E 2 and the phase counter electromotive force signals V 1 and V 2 is calculated as shown in the following equation. it can. E 1 · V 2 −E 2 · V 1 = cos (δ + φ) (12) Cosine function cos (δ) with the phase difference δ as a variable due to this product difference
+ Φ) is calculated by considering that the cosine function is a monotonically increasing monovalent function in the region up to δ + φ = 180 °, as shown in Fig. 6, when the load changes over a wide range. It is suitable. Further, the detection accuracy is high near δ + φ = 90 °. In this case, the detection accuracy may be slightly reduced when the load is small, but when the load is small, there is almost no risk of step-out, so this is not a serious problem. In the case of the above equations (11) and (12), since the term of the phase delay φ due to L and R is also included in the periodic function, the correction is necessary when the frequency ω is not constant. On the other hand, if the drive current signals I 1 and I 2 shown in the following equations, which are obtained by solving the above equations (1) to (5), are detected, the phase delay φ due to L and R is theoretically obtained. Is zero, the load torque can be obtained regardless of the frequency ω. That is, in this case, for example, as shown in the following equation, it is possible to obtain only the periodic function relating to the position δ of the rotor 10 that does not include the phase delay φ due to L and R. For example, cos δ as shown in FIG. More accurate measurement can be performed by using the load relationship. I 1 · V 2 −I 2 · V 1 = cos δ (15) Therefore, according to the load continuously detected with high resolution,
By reducing the drive frequency of the step motor and improving the torque, step-out phenomenon can be prevented, feeding by the step motor can be stopped with a constant tightening force, the movement of the step motor can be monitored, and abnormal torque can be detected. It becomes possible to detect and stop the step motor in an emergency. It is also possible to perform optimum control during acceleration / deceleration.

【実施例】 以下図面を参照して、本発明に係る負荷検出方法が採用
されたPM形ステツプモータの制御装置の実施例を詳細
に説明する。 本実施例は、第8図に示す如く、制御部20から与えら
れる駆動電圧信号E、Eによつてステツプモータ8
を駆動するための、複数相の励磁方式及び駆動方式の駆
動回路22と、前記ステツプモータ8に発生する逆起電
力を検出するための逆起電力検出回路23と、前記制御
回路20から駆動回路22に入力される各相駆動電圧信
号E、Eと前記逆起電力検出回路23で検出された
各相逆起電力信号V、Vの積和又は積差を求め、該
積和又は積差から、励磁電圧とステツプモータのロータ
の位置の位相差δを変数とする連続的な周期関数を求め
る演算器24と、該演算器24で求められた周期関数に
含まれる前記位相差δからステツプモータ8の負荷を検
出し、該負荷に応じて、例えば脱調を防止するようにス
テツプモータ8の駆動周波数を変化させる制御部20
と、から構成されている。 前記逆起電力検出回路23は、例えば第9図に詳細に示
す如く、ステツプモータ8の励磁巻き線14に重ね巻き
した検出用補助巻線23Aと、トランス23Bから構成
されている。第9図は、第1相電圧E及び第1相電流
に対応する第1層逆起電力Vの検出回路を示した
ものであるが、第2相の逆起電力Vも同様にして検出
することが可能であり、検出された2相分の逆起電力V
、Vは、例えば前出第4図に示すような波形とな
る。 なお逆起電力の検出方法はこれに限定されず、例えば前
出(6),(7)式から導出する回路を構成して、計算
で出すことも可能である。この場合にはトランス等のセ
ンサが不要となる。 前記演算器24は、例えば第10図に詳細に示す如く、
各相の駆動電圧信号E、Eと逆起電力信号V、V
の積を求める乗算器24A、24Bと、該乗算器24
A、24Bの出力を加算する加算器24Cとから構成さ
れている。 以下実施例の作用を説明する。 制御部20から与えられる駆動電圧信号E、Eによ
り駆動回路22を介してステツプモータ8が駆動され
る。該駆動時に発生した逆起電力V、Vは逆起電力
検出回路23によつて検出される。該逆起電力検出回路
23で検出された逆起電力信号V、Vと前記駆動回
路22に与えられる駆動電圧信号E、Eは、その積
和が演算器24で求められる。演算器24出力の励磁電
圧とステツプモータのロータの位置との位相差δを変数
とする連続的な周期関数は制御部20に入力され、ここ
でステツプモータ8の負荷が検出される。検出された負
荷に応じて、制御部20は、例えば脱調を防止するよう
にステツプモータ8の駆動周波数を変化させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a PM type stepping motor control device adopting the load detecting method according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the stepping motor 8 is driven by drive voltage signals E 1 and E 2 provided from the controller 20.
A drive circuit 22 of a multi-phase excitation system and a drive system for driving the motor, a back electromotive force detection circuit 23 for detecting a back electromotive force generated in the step motor 8, and a drive circuit from the control circuit 20. 22. The sum of products or the product difference of the phase drive voltage signals E 1 and E 2 input to 22 and the phase back electromotive force signals V 1 and V 2 detected by the counter electromotive force detection circuit 23 is calculated, and the product sum Alternatively, an arithmetic unit 24 for obtaining a continuous periodic function whose variable is the phase difference δ between the excitation voltage and the rotor position of the step motor from the product difference, and the phase difference included in the periodic function obtained by the arithmetic unit 24. A control unit 20 that detects the load of the step motor 8 from δ and changes the drive frequency of the step motor 8 according to the load so as to prevent step-out, for example.
It consists of and. As shown in detail in FIG. 9, the counter electromotive force detection circuit 23 is composed of a detection auxiliary winding 23A wound around the excitation winding 14 of the step motor 8 and a transformer 23B. Figure 9 is shows a first detection circuit SogyakuOkoshi power V 1 corresponding to the first phase voltage E 1 and a first phase current I 1, also the counter electromotive force V 2 of the second phase It is possible to detect in the same manner, and the detected back electromotive force V for two phases is detected.
1 and V 2 have waveforms as shown in FIG. 4, for example. The method for detecting the back electromotive force is not limited to this, and it is also possible to form the circuit derived from the above equations (6) and (7) and calculate it. In this case, a sensor such as a transformer is unnecessary. The arithmetic unit 24 is, for example, as shown in detail in FIG.
Drive voltage signals E 1 and E 2 of each phase and back electromotive force signals V 1 and V
Multipliers 24A and 24B for obtaining the product of 2 and the multiplier 24
It is composed of an adder 24C for adding the outputs of A and 24B. The operation of the embodiment will be described below. The stepping motor 8 is driven via the drive circuit 22 by the drive voltage signals E 1 and E 2 provided from the control section 20. The counter electromotive forces V 1 and V 2 generated during the driving are detected by the counter electromotive force detection circuit 23. The sum of products of the counter electromotive force signals V 1 and V 2 detected by the counter electromotive force detection circuit 23 and the drive voltage signals E 1 and E 2 applied to the drive circuit 22 is obtained by the calculator 24. A continuous periodic function whose variable is the phase difference δ between the excitation voltage output from the calculator 24 and the rotor position of the step motor is input to the control unit 20, where the load on the step motor 8 is detected. In accordance with the detected load, the control unit 20 changes the drive frequency of the step motor 8 so as to prevent step-out, for example.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上説明した通り、本発明によれば、ステツプモータの
負荷を連続的に検出することが可能となる。従つて、ス
テツプモータの負荷を高精度且つ高分解能で検出するこ
とが可能となり、開ループ駆動における脱調現象を防止
したり、外部負荷トルクの大きさや変動を推定すること
が可能となる。又、所定トルクに達するまで回転する自
動ねじ締め機、内部圧力が所定値になるまでバルブを締
める装置等に対して、ステツプモータを用いることが可
能となる。更に、異常負荷が発生したときのテーブルや
搬送装置の停止が可能となる等の優れた効果を有する。
As described above, according to the present invention, it is possible to continuously detect the load of the step motor. Therefore, it becomes possible to detect the load of the step motor with high accuracy and high resolution, prevent the step-out phenomenon in the open loop drive, and estimate the magnitude and fluctuation of the external load torque. Further, the step motor can be used for an automatic screw tightener that rotates until a predetermined torque is reached, a device that tightens a valve until the internal pressure reaches a predetermined value, and the like. Further, there is an excellent effect that the table and the transport device can be stopped when an abnormal load occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明に係るステツプモータの負荷検出方法
の要旨を示す流れ図、第2図は、本発明の原理を説明す
るための、PM形ステツプモータのモデル構成を示す正
面図、第3図は、同じく、ステツプモータ入力電圧の波
形を示す線図、第4図は、同じく、各相駆動信号及び各
相逆起電力信号の変化状態の例を示す線図、第5図は、
同じく、正弦関数の波形を示す線図、第6図は、同じ
く、余弦関数の波形を示す線図、第7図は、同じく、負
荷と、位相差を含む余弦関数の関係の例を示す線図、第
8図は、本発明が採用されたPM形ステツプモータの制
御装置の実施例の構成を示すブロツク線図、第9図は、
前記実施例で用いられている逆起電力検出回路の構成を
示す回路図、第10図は、同じく、演算器の構成を示す
ブロツク線図である。 8……ステツプモータ、20……制御部、 22……駆動回路、 E、E……駆動電圧信号、 I、I……駆動電流信号、 23……逆起電力検出回路、 V、V……逆起電力信号、 24……演算器、24A、24B……乗算器、 24C……加算器、 δ……位相差。
FIG. 1 is a flow chart showing the gist of a step motor load detection method according to the present invention, and FIG. 2 is a front view showing a model configuration of a PM type step motor for explaining the principle of the present invention. The same figure is a diagram showing the waveform of the step motor input voltage, FIG. 4 is a diagram showing an example of the change state of each phase drive signal and each phase counter electromotive force signal, and FIG.
Similarly, a diagram showing a waveform of a sine function, FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a cosine function, and FIG. 7 is a line showing an example of a relationship between a load and a cosine function including a phase difference. 8 and 9 are block diagrams showing the construction of an embodiment of a PM type stepping motor control device to which the present invention is applied, and FIG.
Similarly, FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the computing unit, which is a circuit diagram showing the configuration of the back electromotive force detection circuit used in the embodiment. 8 ...... step motor, 20 ...... controller, 22 ...... driving circuit, E 1, E 2 ...... drive voltage signal, I 1, I 2 ...... drive current signal, 23 ...... counter electromotive force detecting circuit, V 1 , V 2 ... Back electromotive force signal, 24 ... Computing unit, 24A, 24B ... Multiplier, 24C ... Adder, .delta .... Phase difference.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−71196(JP,A) 特開 昭53−30720(JP,A) 特開 昭59−181999(JP,A) 特開 昭55−97198(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-55-71196 (JP, A) JP-A-53-30720 (JP, A) JP-A-59-181999 (JP, A) JP-A-55- 97198 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数相の周期的駆動信号によつて駆動され
ているステツプモータの負荷を検出するに際して、 ステツプモータに発生する逆起電力を、駆動信号の各相
に対応する相毎に検出し、 前記駆動信号の各相と該逆起電力信号の各相との積和又
は積差を求め、 該積和又は積差から、励磁電圧とステツプモータのロー
タの位置との位相差を変数とする連続的な周期関数を求
め、 該周期関数に含まれる前記位相差からステツプモータの
負荷を検出することを特徴とするステツプモータの負荷
検出方法。
1. When detecting a load of a step motor driven by a plurality of phase drive signals, a back electromotive force generated in the step motor is detected for each phase corresponding to each phase of the drive signal. Then, the product sum or product difference of each phase of the drive signal and each phase of the counter electromotive force signal is obtained, and the phase difference between the excitation voltage and the rotor position of the step motor is changed from the product sum or product difference. The step motor load detecting method is characterized in that the load of the step motor is detected from the phase difference included in the periodic function.
【請求項2】前記周期関数を正弦関数とした特許請求の
範囲第1項記載のステツプモータの負荷検出方法。
2. The step motor load detection method according to claim 1, wherein the periodic function is a sine function.
【請求項3】前記周期関数を余弦関数とした特許請求の
範囲第1項記載のステツプモータの負荷検出方法。
3. A load detecting method for a step motor according to claim 1, wherein the periodic function is a cosine function.
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