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JP3161621B2 - Step motor operation method - Google Patents

Step motor operation method

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Publication number
JP3161621B2
JP3161621B2 JP7642192A JP7642192A JP3161621B2 JP 3161621 B2 JP3161621 B2 JP 3161621B2 JP 7642192 A JP7642192 A JP 7642192A JP 7642192 A JP7642192 A JP 7642192A JP 3161621 B2 JP3161621 B2 JP 3161621B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
section
speed
constant speed
deceleration
Prior art date
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Application number
JP7642192A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH05219798A (en
Inventor
直孝 佐々木
Original Assignee
日本サーボ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本サーボ株式会社 filed Critical 日本サーボ株式会社
Priority to JP7642192A priority Critical patent/JP3161621B2/en
Publication of JPH05219798A publication Critical patent/JPH05219798A/en
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、起動から加速終了まで
の加速区間と加速終了から減速開始までの定速区間と減
速開始から停止までの減速区間からなる加減速制御用の
駆動パルス列で運転されるステップモータの運転方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention operates with a drive pulse train for acceleration / deceleration control which includes an acceleration section from start to end of acceleration, a constant speed section from end of acceleration to start of deceleration, and a deceleration section from start of deceleration to stop. The operation method of the step motor to be performed.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にステップモータの運転方法とし
て、停止状態または自起動周波数から徐々に速度すなわ
ち駆動パルス周波数を増加させ所望の最高速度まで加速
してから定速状態に移行し、さらに所定の時刻から停止
に向けて徐々に減速する運転方法が採用される。従来の
運転方法をより具体的に示す一例としてX軸およびY軸
の駆動源にステップモータを使用したXYプロッタを引
用して説明する。図5は、従来からCAD分野等で用い
られるXYプロッタ機構の内部構造の概略を示す。同図
で10はX軸ステップモータ、12はY軸ステップモー
タ、17はX軸駆動プーリ、18はX軸駆動ベルト、1
9はX軸アイドラプーリ、20はX軸ガイド、21はX
軸スライダ、22はY軸駆動プーリ、23はY軸駆動ベ
ルト、24はY軸アイドラプーリ、25はY軸ガイド、
26はキャリッジ、27は記録ペン、28はプラテン、
29は記録媒体を示す。以下同図を用いてXYプロッタ
の動作原理を説明する。X軸ステップモータ10に駆動
パルスが入力されると、該X軸ステップモータ10の回
転軸に直結されたX軸駆動プーリ17も同時に回転し、
このX軸駆動プーリ17に巻回されたX軸駆動ベルト1
8が自由回転するX軸アイドラプーリ19を周回して移
動する。一方このX軸駆動ベルト18の一部はX軸スラ
イダ21に固定されており、結果としてX軸ステップモ
ータ10の回転量はX軸スライダ21に固定されたY軸
ガイド25を直線移動させるように変換されている。こ
の時の直線移動量の分解度はおよそ0.025ミリメー
トル/ステップとなるように制御されている。またY軸
駆動系もX軸同様にY軸ステップモータ12の回転量を
Y軸駆動プーリ22、Y軸駆動ベルト23、Y軸アイド
ラプーリ24で直線変換し、Y軸駆動ベルト23に固定
されたキャリッジ26がおよそ0.025ミリメートル
の分解度でY軸ガイド25上を移動可能とする構成とな
っている。X軸およびY軸駆動パルスは、プロッタ内部
の演算処理回路によって2軸同時制御アルゴリズムによ
って生成され、キャリッジ26に把持された記録ペン2
7の断続的な上下動作と組み合わせることによって所望
の軌跡がプラテン28に載置された記録媒体29上に描
かれる。
2. Description of the Related Art Generally, as a method of operating a step motor, a speed, that is, a drive pulse frequency is gradually increased from a stop state or a self-starting frequency, accelerated to a desired maximum speed, and then shifted to a constant speed state. An operation method of gradually decelerating from stop to stop is adopted. As an example showing the conventional operation method more specifically, an XY plotter using a step motor as a drive source for the X-axis and the Y-axis will be described. FIG. 5 schematically shows the internal structure of an XY plotter mechanism conventionally used in the CAD field and the like. In the figure, 10 is an X-axis step motor, 12 is a Y-axis step motor, 17 is an X-axis drive pulley, 18 is an X-axis drive belt, 1
9 is an X-axis idler pulley, 20 is an X-axis guide, 21 is X
Axis slider, 22 is a Y-axis drive pulley, 23 is a Y-axis drive belt, 24 is a Y-axis idler pulley, 25 is a Y-axis guide,
26 is a carriage, 27 is a recording pen, 28 is a platen,
Reference numeral 29 denotes a recording medium. Hereinafter, the operating principle of the XY plotter will be described with reference to FIG. When a drive pulse is input to the X-axis step motor 10, the X-axis drive pulley 17 directly connected to the rotation axis of the X-axis step motor 10 simultaneously rotates,
X-axis drive belt 1 wound around this X-axis drive pulley 17
8 moves around the freely rotating X-axis idler pulley 19. On the other hand, a part of the X-axis drive belt 18 is fixed to the X-axis slider 21, and as a result, the rotation amount of the X-axis step motor 10 is such that the Y-axis guide 25 fixed to the X-axis slider 21 moves linearly. Has been converted. At this time, the degree of resolution of the linear movement amount is controlled to be about 0.025 mm / step. In the Y-axis drive system, similarly to the X-axis, the rotation amount of the Y-axis step motor 12 is linearly converted by a Y-axis drive pulley 22, a Y-axis drive belt 23, and a Y-axis idler pulley 24, and fixed to the Y-axis drive belt 23. The carriage 26 can move on the Y-axis guide 25 with a resolution of about 0.025 mm. The X-axis and Y-axis drive pulses are generated by a two-axis simultaneous control algorithm by an arithmetic processing circuit inside the plotter, and the recording pen 2 held by the carriage 26
A desired trajectory is drawn on the recording medium 29 placed on the platen 28 by combining it with the intermittent up-down movement 7.

【0003】このような構成のXYプロッタでは、装置
の価格を安価とするためX軸およびY軸の駆動源となる
ステップモータの駆動制御にオープンループ制御方式を
採用して運転するが、オープンループ制御方式のために
現在位置のフィードバックがなくステップモータの振動
現象などに起因する脱調による位置ズレを予め完全に防
止する処置が施される。このような処置の一策としてス
テップモータは可能な限り高速まで運転するためにも起
動から運転可能な最高速度に至る加速終了までの加速区
間と加速終了から減速開始までの定速区間と減速開始か
ら停止までの減速区間からなる所定の台形状の加減速パ
ターンに従った駆動パルス列で運転される。通常XYプ
ロッタで作図される視覚像は短ベクトルの集合で表現さ
れる場合が多く、従って前記加速区間の途中すなわち運
転可能な最高速度に達する以前に定速へ移行しさらに減
速して停止することが頻繁に行われる。
In the XY plotter having such a configuration, in order to reduce the cost of the apparatus, the XY plotter is operated by adopting an open-loop control method for driving control of a step motor serving as a drive source for the X-axis and the Y-axis. Because of the control method, there is no feedback of the current position, and a measure is taken in advance to completely prevent a position shift due to step-out caused by a vibration phenomenon of the step motor or the like. As a measure of such measures, in order to operate the step motor as high as possible, the acceleration section from the start to the maximum operable speed until the end of acceleration, the constant speed section from the end of acceleration to the start of deceleration, and the start of deceleration It is driven by a drive pulse train according to a predetermined trapezoidal acceleration / deceleration pattern consisting of a deceleration section from to a stop. Normally, the visual image drawn by the XY plotter is often represented by a set of short vectors. Therefore, it is necessary to shift to a constant speed in the acceleration section, that is, before reaching the maximum operable speed, further decelerate and stop. Is frequently done.

【0004】図6に従来のステップモータの運転に用い
られる加減速パターンを示す。P3’が到達速度V3の
場合の加減速パターン、P4’が到達速度V4の場合の
加減速パターン、Pmが最高速度Vmの場合の加減速パ
ターン、t4が加減速パターンP3’の加速終了時刻、
t6が加減速パターンP4’の加速終了時刻、t9が加
減速パターンPmの加速終了時刻、t13が加減速パタ
ーンP3’の定速終了時刻、t14が加減速パターンP
4’の定速終了時刻、t12が加減速パターンPmの定
速終了時刻、(t13−t4)が加減速パターンP3’
の定速区間、(t14−t6)が加減速パターンP4’
の定速区間を示している。いづれのパターンも定速終了
時刻から停止に至るまでの区間が減速区間を示してい
る。従来のステップモータの運転方法では制御アルゴリ
ズムの簡便性から(t13−t4)=(t14−t6)
とする加減速パターンP3’およびP4’が採用され、
場合によっては(t13−t4)=(t14−t6)=
0の三角状の加減速パターンが採用されていた。
FIG. 6 shows an acceleration / deceleration pattern used for operation of a conventional step motor. P3 'is the acceleration / deceleration pattern when the arrival speed is V3, P4' is the acceleration / deceleration pattern when the arrival speed is V4, Pm is the acceleration / deceleration pattern when the maximum speed is Vm, t4 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern P3 ',
t6 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern P4 ', t9 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern Pm, t13 is the constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern P3', and t14 is the acceleration / deceleration pattern P
4 ', the constant speed end time, t12 is the constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern Pm, and (t13-t4) is the acceleration / deceleration pattern P3'.
(T14-t6) is the acceleration / deceleration pattern P4 '
Shows a constant speed section. In each case, the section from the constant speed end time to the stop indicates the deceleration section. In the conventional stepping motor operation method, (t13−t4) = (t14−t6) from the simplicity of the control algorithm.
Acceleration / deceleration patterns P3 'and P4'
In some cases, (t13−t4) = (t14−t6) =
A triangular acceleration / deceleration pattern of 0 has been adopted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、加速区間から
定速区間および定速区間から減速区間への移行変曲点で
は急激な加速度の変化によって駆動系の運動方程式に不
平衡状態を生じ、この不平衡状態は振動エネルギとして
消費される。特にステップモータにおいてはこの振動エ
ネルギによって励起される不安定現象の影響に敏感であ
り、運転する速度すなわち駆動パルスの周波数によって
は発生する振動の大きさや整定時間にバラツキがある。
図7に駆動パルス周波数と発生する振動振幅Gの関係を
示す。図7で、f3は到達速度V3に相当する駆動パル
ス周波数でf4は到達速度V4に相当する駆動パルス周
波数を示し、f4すなわち到達速度V4が大きな振動を
発生する領域である。このため前述のように定速区間の
長さを一定にすると運転される速度によっては振動の整
定以前に定速区間から減速区間に移行することになり、
その変曲点(例えば時刻t14)で再び大きな振動を発
生し、場合によってはこの振動がステップモータの脱調
現象を招いて現在位置の管理が不能となり、XYプロッ
タの信頼性を著しく損なうという欠点があった。一方、
予め上記振動の整定に十分余裕を持った一定の長さで定
速区間を設けることもあるが、この場合は余分な定速区
間が作図動作のスループットを低下させる欠点となって
いた。以上のような欠点は、X軸およびY軸の駆動源と
しているステップモータの運転方法で特に加減速パター
ンの最適化について十分な検討が為されていないことに
起因していた。従って従来例にみられるステップモータ
の運転方法における加減速パターンを改善し、特に加速
区間から定速区間に移行した後の定速区間の長さを最適
化して位置決め動作のスループットを向上し、位置管理
の信頼性を向上しながら高速に運転可能なステップモー
タの運転方法を実現することを目的としている。
However, at the transition inflection point from the acceleration section to the constant speed section and from the constant speed section to the deceleration section, an abrupt change in acceleration causes an unbalanced state in the equation of motion of the drive system. The unbalanced state is consumed as vibration energy. Particularly, the stepping motor is sensitive to the influence of the unstable phenomenon excited by the vibration energy, and the magnitude of the generated vibration and the settling time vary depending on the driving speed, that is, the frequency of the driving pulse.
FIG. 7 shows the relationship between the drive pulse frequency and the generated vibration amplitude G. In FIG. 7, f3 indicates a driving pulse frequency corresponding to the reaching speed V3, and f4 indicates a driving pulse frequency corresponding to the reaching speed V4. F4, that is, a region where the reaching speed V4 generates a large vibration. For this reason, if the length of the constant speed section is made constant as described above, depending on the operating speed, a transition from the constant speed section to the deceleration section occurs before the vibration is settled,
A large vibration is generated again at the inflection point (for example, time t14), and in some cases, this vibration causes a step-out phenomenon of the step motor, so that the current position cannot be managed and the reliability of the XY plotter is significantly impaired. was there. on the other hand,
In some cases, a constant speed section having a certain length with a sufficient margin for the vibration settling may be provided in advance, but in this case, the extra constant speed section has a drawback of lowering the throughput of the drawing operation. The above-mentioned drawbacks have arisen from the fact that a sufficient study has not been made particularly on the optimization of the acceleration / deceleration pattern in the operation method of the step motor used as the drive source for the X-axis and the Y-axis. Therefore, the acceleration / deceleration pattern in the stepping motor driving method seen in the conventional example is improved, and in particular, the length of the constant speed section after shifting from the acceleration section to the constant speed section is optimized to improve the positioning operation throughput, An object of the present invention is to realize a method of operating a step motor that can operate at high speed while improving the reliability of management.

【0006】[0006]

【問題を解決する為の手段】上記の課題を解決するた
め,予め速度に対する振動特性が既知のステップモータ
を駆動源とし,起動から加速終了までの加速区間と加速
終了から減速開始までの定速区間と減速開始から停止ま
での減速区間からなる加減速パターンで,最高速度に至
る加速区間の中間で前記最高速度よりも遅い到達速度の
定速区間に移行する場合に,該定速区間の長さを到達速
度の増加に応じて増加させた駆動パルス列で駆動される
前記ステップモータの運転方法において,運転可能な最
高速度に至る加速区間の中間で,振動が大となる既知の
速度の定速区間に移行する場合に定速区間の長さを,最
高速度に至らない到達速度の増加に応じて増加させた他
の速度の定速区間よりも長く変更するようにした加減速
パターンでステップモータを運転している。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, a stepping motor whose vibration characteristic with respect to speed is known in advance is used as a drive source, and an acceleration section from start to end of acceleration and a constant speed from end of acceleration to start of deceleration are set. In an acceleration / deceleration pattern consisting of a section and a deceleration section from deceleration start to stop, when shifting to a constant speed section having an arrival speed lower than the maximum speed in the middle of the acceleration section reaching the maximum speed, the length of the constant speed section is reduced. In the method of operating a stepping motor driven by a drive pulse train whose height is increased in accordance with an increase in the reaching speed, a constant speed of a known speed at which vibration becomes large in the middle of an acceleration section reaching the maximum operable speed. Steps in an acceleration / deceleration pattern in which the length of the constant speed section is changed to be longer than the constant speed section of other speeds increased according to the increase of the reaching speed that does not reach the maximum speed when shifting to the section We are driving over data.

【0007】[0007]

【作用】このような運転方法を用いると、ステップモー
タの発生トルクに余裕がある低速領域では定速区間の短
縮を行って位置決め動作のスループットを向上し、さら
にステップモータを振動に敏感な特定の速度による定速
区間の長さを変更するため加速区間から定速区間への移
行時に発生した振動が所定の量に整定してから減速区間
へ移行することが可能となり、減速区間への移行時にお
ける振動を抑制しすることによってステップモータの脱
調を防止して位置管理の信頼性を高め、位置決め動作の
スループットの低下を最小限に抑制しながらこれら一連
の改良を施したステップモータの運転方法を実現するこ
とが可能となる。
By using such an operation method, the constant speed section is shortened in a low speed region where the generated torque of the step motor has a margin, thereby improving the positioning operation throughput. In order to change the length of the constant speed section depending on the speed, it is possible to settle the vibration generated during the transition from the acceleration section to the constant speed section to a predetermined amount and then shift to the deceleration section. The stepping motor operation method that has been improved with these series of steps while preventing the stepping out of the stepping motor by suppressing the vibration in the step, improving the reliability of the position management, and minimizing the decrease in the throughput of the positioning operation. Can be realized.

【0008】[0008]

【実施例】従来例の説明と同様に本発明の一実施例をよ
り具体的に説明するため、記録装置で特にXYプロッタ
の駆動源にステップモータを応用した例を引用しながら
説明する。図1は、本発明のステップモータの運転方法
に使用される加減速パターンを示す。P1が到達速度V
1の場合の加減速パターン、P2が到達速度V2の場合
の加減速パターン、P3が到達速度V3の場合の加減速
パターン、P4が到達速度V4の場合の加減速パター
ン、P5が到達速度V5の場合の加減速パターン、Pm
が運転可能な最高速度Vmの場合の加減速パターン、t
1が加減速パターンP1の加速終了時刻、t3が加減速
パターンP2の加速終了時刻、t4が加減速パターンP
3の加速終了時刻、t6が加減速パターンP4の加速終
了時刻、t7が加減速パターンP5の加速終了時刻、t
9が加減速パターンPmの加速終了時刻、t2が加減速
パターンP1の定速終了時刻、t5が加減速パターンP
2の定速終了時刻、t8が加減速パターンP3の定速終
了時刻、t10’が加減速パターンP4の変更前の定速
終了時刻、t10が加減速パターンP4の延長された定
速終了時刻、t11が加減速パターンP5の定速終了時
刻、t12が加減速パターンPmの定速終了時刻、(t
2−t1)が加減速パターンP1の定速区間、(t5−
t3)が加減速パターンP2の定速区間、(t8−t
4)が加減速パターンP3の定速区間、(t10’−t
6)が加減速パターンP4の変更前の定速区間、(t1
0−t6)が加減速パターンP4の延長後の定速区間、
(t11−t7)が加減速パターンP5の定速区間、
(t12−t9)が加減速パターンPmの定速区間を示
している。また、いづれの加減速パターンも定速終了時
刻から速度0の停止に至るまでの区間が減速区間を示し
ている。Cは定速区間の増加曲線を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more specifically describe one embodiment of the present invention, as in the description of the prior art, a description will be given with reference to an example in which a stepping motor is applied to a driving source of an XY plotter in a printing apparatus. FIG. 1 shows an acceleration / deceleration pattern used in the method of operating a step motor according to the present invention. P1 is the arrival speed V
1, P2 is the acceleration / deceleration pattern when the arrival speed is V2, P3 is the acceleration / deceleration pattern when the arrival speed is V3, P4 is the acceleration / deceleration pattern when the arrival speed is V4, and P5 is the acceleration / deceleration pattern. Acceleration / deceleration pattern, Pm
Acceleration / deceleration pattern when is the maximum operable speed Vm, t
1 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern P1, t3 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern P2, and t4 is the acceleration / deceleration pattern P
3, t6 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern P4, t7 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern P5, t
9 is the acceleration end time of the acceleration / deceleration pattern Pm, t2 is the constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern P1, and t5 is the acceleration / deceleration pattern P
2, a constant speed end time t8 is the constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern P3, t10 'is a constant speed end time before the change of the acceleration / deceleration pattern P4, t10 is an extended constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern P4, t11 is the constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern P5, t12 is the constant speed end time of the acceleration / deceleration pattern Pm, (t
2-t1) is a constant speed section of the acceleration / deceleration pattern P1, and (t5-
t3) is a constant speed section of the acceleration / deceleration pattern P2, and (t8−t)
4) is a constant speed section of the acceleration / deceleration pattern P3, and (t10'-t)
6) is a constant speed section before the change of the acceleration / deceleration pattern P4, and (t1)
0-t6) is a constant speed section after the extension of the acceleration / deceleration pattern P4,
(T11-t7) is a constant speed section of the acceleration / deceleration pattern P5,
(T12-t9) indicates a constant speed section of the acceleration / deceleration pattern Pm. In each of the acceleration / deceleration patterns, a section from the constant speed end time to the stop at the speed 0 indicates a deceleration section. C indicates an increase curve in the constant speed section.

【0009】XYプロッタが短ベクトルを作図するため
最高作図速度に至る加速区間の中間で定速区間に移行す
る場合に採用される定速区間の所定の長さは、到達速度
V1〜V5の値に応じて定速区間の増加曲線Cに沿って
(t2−t1)<(t5−t3)<(t8−t4)<
(t10’−t6)<(t11−t7)の関係で設定さ
れている。ここで、種々の速度で運転されるステップモ
ータの発生トルク対駆動パルス周波数の関係は図3のよ
うになり、PIがステップモータの引き入れトルク曲
線、POが脱出トルク曲線、Lが図1のようにステップ
モータを台形状の加減速パターンで運転する場合に負荷
を駆動するのに必要なトルクを示し、fmが最高速度V
mを達成する駆動パルス周波数を示している。一般にス
テップモータを図1のように加減速運転すると、ステッ
プモータの発生トルクは脱出トルク曲線で示され、駆動
パルス周波数が低周波の場合は所要トルクLに対して発
生トルクに大きな余裕があり、駆動パルス周波数がfm
に近づくにつれてトルク余裕が少なくなる。すなわち駆
動パルス周波数が低周波の領域では十分なトルク余裕が
あり、低速領域では定速区間を短縮してもステップモー
タの脱調現象は防止可能である。また特に低速領域での
定速区間を短縮することは短ベクトルのように細かな位
置決め動作を頻繁に行う場合のスループット向上にとっ
て極めて有効である。
The predetermined length of the constant speed section employed when the XY plotter shifts to the constant speed section in the middle of the acceleration section reaching the maximum drawing speed for drawing the short vector is determined by the values of the reaching speeds V1 to V5. (T2-t1) <(t5-t3) <(t8-t4) <along the increasing curve C in the constant speed section according to
(T10'-t6) <(t11-t7). Here, the relationship between the generated torque of the stepping motor driven at various speeds and the driving pulse frequency is as shown in FIG. 3, where PI is the drawing torque curve of the stepping motor, PO is the escape torque curve, and L is as shown in FIG. Shows the torque required to drive the load when the stepping motor is driven in a trapezoidal acceleration / deceleration pattern.
The drive pulse frequency to achieve m is shown. Generally, when the stepping motor is accelerated / decelerated as shown in FIG. 1, the generated torque of the stepping motor is shown by an escape torque curve. When the driving pulse frequency is low, the generated torque has a large margin with respect to the required torque L. Drive pulse frequency is fm
, The torque margin decreases. That is, there is a sufficient torque margin in a region where the driving pulse frequency is low, and in a low speed region, the step-out phenomenon of the step motor can be prevented even if the constant speed section is shortened. In particular, shortening the constant speed section in the low speed region is extremely effective for improving the throughput when frequent fine positioning operations such as short vectors are performed.

【0010】一般にステップモータに所定の負荷を連結
して種々の速度すなわち駆動パルス周波数で運転すると
それぞれの速度で運転した場合の振動特性は図7で示し
たように予め把握することが可能であり、図1の場合で
は加減速パターンP4の到達速度V4すなわち駆動パル
ス周波数f4の近傍で通常より大きく振動的な動作軌跡
を示すため、定速区間の長さを(t10’−t6)から
(t10−t6)へ変更して定速区間の長さを延長して
最適化を行っている。図2は、図1における加減速パタ
ーンP3と加減速パターンP4の部分を拡大表示し、2
点鎖線はこれらの加減速パターンで運転されるステップ
モータの動作軌跡を示す。同図で、加速区間から到達速
度V4の定速区間に移行する際にステップモータで大き
な振動を発生するためこの振動が所定量に整定するまで
定速区間の長さが延長されるように加減速パターンP4
が形成されている。この結果、時刻t6で発生した振動
の残留振動によって影響を受けることなく時刻t10で
定速区間から減速区間への移行することが可能となり、
また通常の短ベクトル作図では定速区間の増加曲線Cに
沿った定速区間長が採用され、定速区間の延長による作
図動作のスループット低下を最小限とするように加減速
パターンが形成されている。
Generally, when a predetermined load is connected to a stepping motor and the motor is driven at various speeds, that is, at a driving pulse frequency, the vibration characteristics at the time of driving at each speed can be grasped in advance as shown in FIG. In the case shown in FIG. 1, the trajectory of the acceleration / deceleration pattern P4 has a vibration trajectory larger than normal in the vicinity of the arrival speed V4, that is, the drive pulse frequency f4. −t6) to extend the length of the constant speed section to perform optimization. FIG. 2 is an enlarged view of an acceleration / deceleration pattern P3 and an acceleration / deceleration pattern P4 in FIG.
The dashed line indicates the operation trajectory of the step motor driven in these acceleration / deceleration patterns. In the same figure, when shifting from the acceleration section to the constant speed section of the arrival speed V4, a large vibration is generated by the step motor, so that the length of the constant speed section is extended until this vibration is settled to a predetermined amount. Deceleration pattern P4
Are formed. As a result, it is possible to shift from the constant speed section to the deceleration section at time t10 without being affected by the residual vibration of the vibration generated at time t6,
In normal short vector drawing, a constant speed section length along the increasing curve C of the constant speed section is adopted, and an acceleration / deceleration pattern is formed so as to minimize a decrease in the throughput of the drawing operation due to extension of the constant speed section. I have.

【0011】次に本発明によるステップモータの運転方
法を採用した記録装置の内部制御回路を図4に示す。ま
た本発明の一実施例として説明に用いられるXYプロッ
タ機構は従来例の説明に使用した図5の機構と同様であ
る。図4で1がXYプロッタ、2がホストコンピュー
タ、3がインターフェイス回路、4が通信制御回路、5
がCPU(演算処理装置)、6がRAM(読み書き可能
記憶回路)、7がROM(読み出し専用記憶回路)、8
が入出力制御回路(イ)、9がX軸モータ制御回路、1
0がX軸ステップモータ、11がY軸モータ制御回路、
12がY軸ステップモータ、13がペン上下制御回路、
14がペン上下駆動ソレノイド、15が入出力制御回路
(ロ)、16が手動操作手段を示す。
FIG. 4 shows an internal control circuit of a recording apparatus employing the stepping motor driving method according to the present invention. The XY plotter mechanism used in the description of the embodiment of the present invention is the same as the mechanism in FIG. 5 used in the description of the conventional example. In FIG. 4, 1 is an XY plotter, 2 is a host computer, 3 is an interface circuit, 4 is a communication control circuit, 5
Denotes a CPU (arithmetic processing unit), 6 denotes a RAM (read / write storage circuit), 7 denotes a ROM (read-only storage circuit), 8
Is an input / output control circuit (a), 9 is an X-axis motor control circuit,
0 is an X-axis step motor, 11 is a Y-axis motor control circuit,
12 is a Y-axis step motor, 13 is a pen up / down control circuit,
Reference numeral 14 denotes a pen vertical drive solenoid, 15 denotes an input / output control circuit (b), and 16 denotes a manual operation means.

【0012】XYプロッタ1の内部制御は、CPU5が
ROM7に格納された制御プログラムに従って順次実行
し、一連の処理動作は以下のようになる。ホストコンピ
ュータ2からXYプロッタ1のインターフェイス回路3
を経由して入力された作図データは、通信制御回路4を
介して一旦RAM6に蓄積格納され、CPU5によって
順次読み出されて解析処理された後、作図すべきベクト
ルの傾きから長短軸指定とベクトルの長さから到達速
度、加速区間、定速区間、減速区間の指定が行われる。
これらの処理が終了すると、指定された加減速パターン
に従いながら所定のベクトルを生成するように直線補間
が行われる。この時に所定の加減速パターンを発生する
ための時間制御データは前記ROM7に予め格納されて
おり、この時間制御データを参照しながら直線補間処理
を行うことによってX軸ステップモータ10およびY軸
ステップモータ12を運転する駆動パルス列の生成が行
われる。生成された駆動パルス列は、入出力制御回路
(イ)8を経由してX軸モータ制御回路9およびY軸モ
ータ制御回路11で電力増幅が行われ、次いでX軸ステ
ップモータ10およびY軸ステップモータ12の励磁通
電が行われる。それぞれの作図ベクトルにはペン上下動
作の情報が含まれており、X軸およびY軸ステップモー
タ10および12の運転と同時にペン上下制御回路13
の電力増幅によってペン上下駆動ソレノイドの駆動が行
われ、記録ペンの上下動が実行され、記録媒体29の上
に視覚像の形成が行われる。
The internal control of the XY plotter 1 is sequentially executed by the CPU 5 according to a control program stored in the ROM 7, and a series of processing operations are as follows. Interface circuit 3 of XY plotter 1 from host computer 2
The drawing data input via the CPU is temporarily stored in the RAM 6 via the communication control circuit 4 and sequentially read out and analyzed by the CPU 5. The arrival speed, the acceleration section, the constant speed section, and the deceleration section are designated based on the length of.
When these processes are completed, linear interpolation is performed so as to generate a predetermined vector according to the specified acceleration / deceleration pattern. At this time, time control data for generating a predetermined acceleration / deceleration pattern is stored in the ROM 7 in advance, and by performing a linear interpolation process with reference to the time control data, the X-axis step motor 10 and the Y-axis step motor A drive pulse train for operating the drive 12 is generated. The generated drive pulse train is subjected to power amplification by an X-axis motor control circuit 9 and a Y-axis motor control circuit 11 via an input / output control circuit (B) 8, and then an X-axis step motor 10 and a Y-axis step motor Twelve excitation energizations are performed. Each drawing vector contains information on the pen up-down operation, and simultaneously with the operation of the X-axis and Y-axis step motors 10 and 12, the pen up-down control circuit 13
, The pen vertical drive solenoid is driven, the recording pen is moved up and down, and a visual image is formed on the recording medium 29.

【0013】このような一連の作図処理を行う過程で、
作図すべきベクトルの長さからステップモータを運転す
る加速区間、定速区間、減速区間、到達速度の演算が可
能であり、図1の定速区間の増加曲線Cに沿って定速区
間長の設定が行われる。また到達速度の演算結果が到達
速V4に一致する場合は定速区間を延長する処置が施さ
れる。この特定化される速度は図7のように予めステッ
プモータの振動特性を勘案して決定しておくことが可能
であり、振動振幅が大となる速度域では振動の整定が所
定の量に落ちつくまで定速区間を延長するように加減速
パターンの決定が行われる。また作図動作のスループッ
ト向上には、短ベクトルを作図するため最高作図速度に
到達する加速区間の中間で定速区間に移行する場合に採
用される定速区間の長さが低速になるほど短い方が効果
的であり、つまり最高速度に至る加速区間の中間で定速
へ移行してさらに減速停止する場合に到達速度に応じて
定速区間の長さを変更した加減速パターンで加減速駆動
する方法がとられる。この結果、通常の短ベクトルの作
図においては到達速度の値に応じて所定の長さを持つ定
速区間を備え、特定の到達速度の場合にのみ定速区間の
長さを変更した加減速パターンで各軸駆動用ステップモ
ータを運転することが可能となる。
In the process of performing such a series of drawing processing,
The acceleration section, the constant speed section, the deceleration section, and the arrival speed at which the step motor is operated can be calculated from the length of the vector to be plotted, and the constant speed section length can be calculated along the increasing curve C of the constant speed section in FIG. The settings are made. If the calculation result of the reaching speed matches the reaching speed V4, a measure to extend the constant speed section is taken. The specified speed can be determined in advance in consideration of the vibration characteristics of the step motor as shown in FIG. 7, and in a speed range where the vibration amplitude is large, the vibration settles down to a predetermined amount. The acceleration / deceleration pattern is determined so as to extend the constant speed section up to. Also, in order to improve the throughput of the drawing operation, the shorter the length of the constant speed section adopted when shifting to the constant speed section in the middle of the acceleration section reaching the maximum drawing speed to draw the short vector, the shorter the shorter, the shorter It is effective, that is, when shifting to the constant speed in the middle of the acceleration section reaching the maximum speed and further decelerating and stopping, the method of driving the acceleration / deceleration with the acceleration / deceleration pattern in which the length of the constant speed section is changed according to the reaching speed Is taken. As a result, in the drawing of a normal short vector, an acceleration / deceleration pattern in which a constant speed section having a predetermined length according to the value of the reaching speed is provided and the length of the constant speed section is changed only at a specific reaching speed. Thus, the step motors for driving the respective axes can be operated.

【0014】[0014]

【効果】以上のような運転方法を用いると、ステップモ
ータの発生トルクに余裕がある低速領域では定速区間の
短縮を行って位置決め動作のスループットを向上し、さ
らにステップモータを振動に敏感な特定の速度による定
速区間の長さを変更するため加速区間から定速区間への
移動時に発生した振動が所定の量に整定してから減速区
間へ移行することが可能となり、減速区間への移動時に
おける振動を制御することによってステップモータの脱
調を防止して位置管理の信頼性を高め、位置決め動作の
スループットの低下を最小限に制御しながらこれら一連
の改良を施したステップモータの運転方法を実現するこ
とが可能となる。
[Effect] By using the operation method as described above, the constant-speed section is shortened in a low-speed region where the generated torque of the step motor has a margin, thereby improving the throughput of the positioning operation, and further, the step motor is specified to be sensitive to vibration. In order to change the length of the constant speed section depending on the speed, it is possible to move to the deceleration section after the vibration generated when moving from the acceleration section to the constant speed section settles to a predetermined amount, and move to the deceleration section A step motor operating method that has improved the position of the step motor by controlling the vibration at the time to prevent step-out of the step motor and improve the reliability of the position management. Can be realized.

【0015】[0015]

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

【図1】本発明の一実施例によるステップモータの加減
速パターンを示す。
FIG. 1 shows an acceleration / deceleration pattern of a step motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】ステップモータの発生トルク対駆動パルス周波
数の関係を示す。
FIG. 2 shows a relationship between a generated torque of a step motor and a drive pulse frequency.

【図3】本発明の一実施例によるステップモータの加減
速パターンの拡大図を示す。
FIG. 3 is an enlarged view of an acceleration / deceleration pattern of a step motor according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例を具体的に採用した記録装置
の内部制御回路を示す。
FIG. 4 shows an internal control circuit of a printing apparatus that specifically adopts an embodiment of the present invention.

【図5】XYプロッタ機構の概略構造を示す。FIG. 5 shows a schematic structure of an XY plotter mechanism.

【図6】従来例によるステップモータの加減速パターン
を示す。
FIG. 6 shows an acceleration / deceleration pattern of a step motor according to a conventional example.

【図7】ステップモータの駆動パルス周波数と発生する
振動振幅Gの関係を示す。
FIG. 7 shows a relationship between a driving pulse frequency of a step motor and a generated vibration amplitude G.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:XYプロッタ 2:ホストコンピュータ 5:CPU 6:RAM 7:ROM 8:入出力制御回路(イ) 9:X軸モータ制御回路 10:X軸ステップモータ 11:Y軸モータ制御回路 12:Y軸ステップモータ 27:記録ペン 28:プラテン 29:記録媒体 P1〜P5:到達速度V1〜V5の加減速パターン Pm:最高速度Vmの加減速パターン 1: XY plotter 2: host computer 5: CPU 6: RAM 7: ROM 8: input / output control circuit (a) 9: X-axis motor control circuit 10: X-axis step motor 11: Y-axis motor control circuit 12: Y-axis Step motor 27: Recording pen 28: Platen 29: Recording medium P1 to P5: Acceleration / deceleration pattern of reaching speeds V1 to V5 Pm: Acceleration / deceleration pattern of maximum speed Vm

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−212999(JP,A) 特開 平5−219799(JP,A) 特開 平6−98598(JP,A) 特開 昭59−132796(JP,A) 特開 昭60−16192(JP,A) 特開 昭61−20105(JP,A) 特開 昭63−63988(JP,A) 実開 昭63−55800(JP,U) 特公 昭60−47836(JP,B2) 特公 昭60−29121(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 8/00 - 8/42 G05D 3/00 - 3/20 B43L 13/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-212999 (JP, A) JP-A-5-219799 (JP, A) JP-A-6-98598 (JP, A) JP-A-59-1984 132796 (JP, A) JP-A-60-16192 (JP, A) JP-A-61-20105 (JP, A) JP-A-63-63988 (JP, A) Japanese Utility Model 63-55800 (JP, U) JP-B-60-47836 (JP, B2) JP-B-60-29121 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 8/00-8/42 G05D 3/00 -3/20 B43L 13/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 予め速度に対する振動特性が既知のステ
ップモータを駆動源とし,起動から加速終了までの加速
区間と加速終了から減速開始までの定速区間と減速開始
から停止までの減速区間からなる加減速パターンで,最
高速度に至る加速区間の中間で前記最高速度よりも遅い
到達速度の定速区間に移行する場合に,該定速区間の長
さを到達速度の増加に応じて増加させた駆動パルス列で
駆動される前記ステップモータの運転方法において,
転可能な最高速度に至る加速区間の中間で,振動が大と
なる既知の速度の定速区間に移行する場合に定速区間の
長さを,最高速度に至らない到達速度の増加に応じて増
加させた他の速度の定速区間よりも長く変更するように
した加減速パターンで前記ステップモータを駆動したこ
とを特徴とするステップモータの運転方法。
1. A stepping motor whose vibration characteristic with respect to speed is known in advance is a drive source, and includes an acceleration section from start to acceleration end, a constant speed section from acceleration end to deceleration start, and a deceleration section from deceleration start to stop. In the acceleration / deceleration pattern, when shifting to a constant speed section having an arrival speed lower than the maximum speed in the middle of an acceleration section reaching the maximum speed, the length of the constant speed section is increased according to an increase in the arrival speed. in the method of operating the stepping motor is driven by the drive pulse train, luck
In the middle of the acceleration section that reaches the maximum speed at which the vehicle can roll, the length of the constant-speed section when shifting to a constant-speed section with a known speed at which the vibration increases is increased according to the increase in the reaching speed that does not reach the maximum speed. Increase
Step motor operating method being characterized in that driving the step motor at acceleration and deceleration pattern to be changed longer than the constant speed of the other speed is pressurized.
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