專利名稱：：電機(jī)驅(qū)動電路及電機(jī)驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明，涉及一種電機(jī)驅(qū)動電路及電機(jī)驅(qū)動方法，特別是涉及一種控制對驅(qū)動的相的電流和驅(qū)動的相實施切換的定時的電機(jī)驅(qū)動方式。
背景技術(shù)：
：以往，在步進(jìn)電機(jī)中，起初，用較低的驅(qū)動頻率(驅(qū)動速度)開始驅(qū)動，之后用驅(qū)動頻率慢慢上升的驅(qū)動曲線(profile)驅(qū)動。這樣，步進(jìn)電機(jī)雖然具有僅通過控制驅(qū)動頻率和脈沖數(shù)，就能簡單地進(jìn)行速度控制和位置控制的特征，但是為了同步于驅(qū)動脈沖來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，必須考慮電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和負(fù)荷來決定適當(dāng)?shù)尿?qū)動頻率。例如，相對于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，若以較慢的速度驅(qū)動負(fù)荷較小的對象則會發(fā)生振動，相反若負(fù)荷較大且動作頻率較快，則電機(jī)無法同步，發(fā)生失步。作為上述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方法，有公開在日本特許廳發(fā)行的特開2003-235296號公報(專利文獻(xiàn)1)中的方法。即，在通過具有齒隙且由彈性體構(gòu)成的齒輪傳遞機(jī)構(gòu)，以給定的驅(qū)動曲線實施加速、減速驅(qū)動的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方法中，至少起動時，在對應(yīng)由齒隙和彈性體所導(dǎo)致的變位量的加速區(qū)域中，以比最低速度快的速度實施驅(qū)動。然后，在該驅(qū)動后，通過切換為最低速度來順序加速起來的這個驅(qū)動曲線，實施步進(jìn)電機(jī)的加速、減速。如此，能夠防止由齒隙和彈性體所產(chǎn)生的變位量所引起的起動時的振動和噪音的發(fā)生，并且不失步地實施步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動。上述的專利文獻(xiàn)1中所公開的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方法，是在系統(tǒng)中存在游隙(齒隙)的區(qū)間中，較快地驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，之后從最低速度起進(jìn)行順次加速的方法。在該技術(shù)中，由于在較快速度下的饋送中，以系統(tǒng)中存在游隙為前提，因此在游隙的變動較大的系統(tǒng)中，難以適用。也就是說，在該方法中，若在以較快速度饋送中游隙消失而負(fù)荷增加，則有可能會失步，若在游隙較大而負(fù)荷較小時以較慢的速度饋送，則振動可能會變大。該問題，在例如要用齒輪對復(fù)印機(jī)等的實施讀取掃描的托架進(jìn)行驅(qū)動時發(fā)生。也就是說，托架有必要重復(fù)讀取掃描和返回動作，在返回動作結(jié)束而開始讀取掃描時的齒輪的游隙中，當(dāng)然存在每個復(fù)印機(jī)的差別(稱作機(jī)差)，即使同一部機(jī)械，每次起動游隙的量也會變動。因此，本發(fā)明的目的為解決上述問題點，提供一種能夠不受齒隙的大小影響地，將電機(jī)向直通(through)區(qū)域加速的電機(jī)驅(qū)動電路和電機(jī)驅(qū)動方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明中的電機(jī)驅(qū)動電路，在至少因齒隙和變形所引起的系統(tǒng)的游隙較大、且因機(jī)差或每次起動的變動導(dǎo)致所述游隙變動的系統(tǒng)中，通過給定的曲線將電機(jī)向直通區(qū)域加速，其特征在于具有控制電路，其將所述電機(jī)起動后向最低速度減速，且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比所述齒隙稍大，并且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的所述電機(jī)的驅(qū)動電流，設(shè)定得比從最低速度去往所述直通區(qū)域的區(qū)間中的所述電機(jī)的驅(qū)動電流小。本發(fā)明中的電機(jī)驅(qū)動方法，在至少因齒隙和變形所引起的系統(tǒng)的游隙較大、且因機(jī)差或每次起動的變動導(dǎo)致所述游隙變動的系統(tǒng)中，通過給定的曲線將電機(jī)向直通區(qū)域加速，其特征在于具有驅(qū)動控制步驟，其將電機(jī)起動后向最低速度減速，且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比所述齒隙稍大，并且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的所述電機(jī)的驅(qū)動電流，設(shè)定得比從最低速度去往所述直通區(qū)域的區(qū)間中的所述電機(jī)的驅(qū)動電流小。即，在本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動電路中，在因齒隙或變形等的系統(tǒng)的游隙較大且每次起動游隙變動的系統(tǒng)中，將電機(jī)的從起動到最低速度的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比所述齒隙大，并且在將步進(jìn)電機(jī)向直通區(qū)域加速之前、在系統(tǒng)的游隙比齒隙大的情況下，設(shè)置首先以高速起動、之后順次減速的減速區(qū)間，在該減速的區(qū)間中，將驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的電流，設(shè)定得比后續(xù)的去往直通區(qū)域的加速區(qū)間小，不易引起振動的發(fā)生。另外，在本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動電路中，在作為系統(tǒng)游隙的齒隙十分小的情況下，基本和起動同時地齒隙變?yōu)榱?，被?qū)動物發(fā)生比較大的振動。即，在本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中，若假設(shè)減速比足夠大且為完全彈性碰撞，則被驅(qū)動物得到碰撞速度的兩倍的最初速度，之后，以由驅(qū)動系統(tǒng)的彈性和被驅(qū)動物的慣性構(gòu)成的系統(tǒng)的固有振動數(shù)振動，并根據(jù)系統(tǒng)的粘滯性衰減。在系統(tǒng)的齒隙十分小的情況下，在接近最低速度處齒隙成為零，被驅(qū)動物發(fā)生比較小的振動。即，是以最低速度的2倍為初速度的振動。在本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動電路中，由于將起動時的速度和最低速度之比、與減速區(qū)間中的系統(tǒng)振動的振幅衰減的比(振幅衰減比)設(shè)定為基本相等，因此在開始加速的時刻，不論齒隙最大時還是最小時，振動的振幅均大致相等。由此，由于在本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動電路中，如上所述，能夠令加速開始時的振動大致相等且較小，而與齒隙的大小無關(guān)，因此能夠不受齒隙大小影響地，將步進(jìn)電機(jī)向直通區(qū)域加速。另外，由于在本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動電路中，最初以高速驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，因此與一開始用低速進(jìn)行驅(qū)動的情況相比，驅(qū)動同樣距離所需的時間變短，從而能夠縮短消除齒隙的區(qū)間的所需時間。再有，由于在本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動電路中，在系統(tǒng)中存在齒隙的區(qū)間中減小了步進(jìn)電機(jī)的電流，因此該區(qū)間中的振動不易發(fā)生，再有，由于不以固定速度饋送，因此步進(jìn)電機(jī)的振動不易加劇，動作穩(wěn)定。圖1是表示本發(fā)明的一個實施例中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是表示圖1的曲線表的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示本發(fā)明的一個實施例中的系統(tǒng)的響應(yīng)的圖。圖4是表示圖1的控制電路和驅(qū)動電路的動作的流程圖。圖5是表示按照本發(fā)明的一個實施例穩(wěn)定地實施加速的例子的圖。圖6是表示減速區(qū)間T1中的電流過大、步進(jìn)電機(jī)振動從引起失步的例子的圖。圖中1-控制電路，2-驅(qū)動電路，3-步進(jìn)電機(jī)，4-記錄介質(zhì)，11-曲線表。具體實施例方式接下來，參照本發(fā)明的實施例。圖1是表示本發(fā)明的一個實施例中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖1中，本發(fā)明的一個實施例中的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，由具備曲線表(profiletable)11的控制電路1；驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)(M)3的驅(qū)動電路2；以及，存儲由控制電路1所執(zhí)行的程序的記錄介質(zhì)4構(gòu)成。曲線表11，存儲用于對步進(jìn)電機(jī)3實施減速、加速的數(shù)據(jù)?？刂齐娐?，從曲線表11順次讀取數(shù)據(jù)，并對通向驅(qū)動電路2的控制線(電流設(shè)定信號101和控制脈沖102)進(jìn)行控制。驅(qū)動電路2，根據(jù)來自控制電路1的控制脈沖102，順次切換驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)3的相。另外，驅(qū)動電路2，根據(jù)來自控制電路1的電流設(shè)定信號101，設(shè)定提供給步進(jìn)電機(jī)3的電流的大小。由于步進(jìn)電機(jī)3的電流控制和相的切換是一般的技術(shù)，因此省略對此具體的說明。圖2是表示圖1的曲線表11的結(jié)構(gòu)例的圖。另外，圖3是表示本發(fā)明的一個實施例下的系統(tǒng)的響應(yīng)(Ya，Yb)的圖，直線部分X1、X2相當(dāng)于系統(tǒng)的輸入，且將步進(jìn)電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)直線地近似。再有，圖4是表示圖1的控制電路1以及驅(qū)動電路2的動作的流程圖。參照這圖1～圖4，對本發(fā)明的一個實施例下的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的動作進(jìn)行說明。還有，圖4所示的控制電路1的動作通過執(zhí)行記錄介質(zhì)4的程序來實現(xiàn)?？刂齐娐?接收到圖中未示出的起動信號后，從曲線表11中順次讀取數(shù)據(jù)，并基于該數(shù)據(jù)，將電流設(shè)定信號101和控制脈沖102輸出給驅(qū)動電路2(圖4的a1～a4)。驅(qū)動電路2根據(jù)來自控制電路1的控制脈沖102，順次切換驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)3的相。另外，驅(qū)動電路2根據(jù)來自控制電路1的電流設(shè)定信號101，設(shè)定提供給步進(jìn)電機(jī)3的電流的大小(圖4的a5)。如圖2所示，曲線表11的各個項，由數(shù)據(jù)、和表示該數(shù)據(jù)的類別的標(biāo)簽構(gòu)成。曲線表11的首個數(shù)據(jù)的標(biāo)簽是“TagA”，表示該數(shù)據(jù)是電流設(shè)定數(shù)據(jù)。因此，控制電路1向電流設(shè)定信號101輸出“L1”。曲線表11的下個數(shù)據(jù)的標(biāo)簽是“TagB”，該數(shù)據(jù)表示到輸出控制脈沖102為止的時間。因此，控制電路1在T10后輸出控制脈沖102。以后，控制電路1一直以由曲線表11的數(shù)據(jù)所確定的間隔輸出控制脈沖102，直至T1n。這里，從T10起、T11、……、直至T1n，由曲線表11的數(shù)據(jù)所確定的間隔，被設(shè)定為時間逐漸變長。若用與圖3所示的響應(yīng)的對比來對其進(jìn)行說明，則為T10＝α/V0T1n＝＝α/VminT10＜T11＜……＜T1n。這里，V0是起動時的初速度，Vmin是最低速度。另外，α是由系統(tǒng)的減速比所決定的常數(shù)。也就是說，至此，對應(yīng)圖3所示的減速區(qū)間T1。由于曲線表11的下個數(shù)據(jù)的標(biāo)簽是“TagA”，因此該數(shù)據(jù)是電流設(shè)定數(shù)據(jù)。因此，控制電路1向電流設(shè)定信號101輸出“L2”。L2＞L1。以下，控制電路1以T20、T21、……、T2m的間隔輸出控制脈沖102。該區(qū)間，相當(dāng)于圖3所示的加速區(qū)間T2，且有T20＞T21＞……＞T2m。如上所述，分別對圖3所示的減速區(qū)間T1以及加速區(qū)間T2，輸出“L1”和“L2”作為電流設(shè)定信號101，并分別輸出間隔T10、T11、……、T1n和T20、T21、……、T2m作為控制脈沖102。其結(jié)果，如圖3所示，在游隙十分小時，系統(tǒng)的響應(yīng)沿著Ya的軌跡前進(jìn)；在游隙十分大時，系統(tǒng)的響應(yīng)沿著Yb的軌跡前進(jìn)。在圖3所示的、游隙較小的情況下的響應(yīng)Ya的軌跡中，雖然在初期，振動的振幅較大，但隨著時間的經(jīng)過振幅逐漸衰減。另外，在游隙較大的情況下的響應(yīng)Yb的軌跡中，由于輸入的速度較小，因而從初期起振動的振幅就較小。在本例中，通過結(jié)合振動的振幅，令速度V0、Vmin的比，與系統(tǒng)的固有振動的振幅在從起動開始到最低速度為止的區(qū)間內(nèi)衰減的比率(振幅衰減率)大致相同，從而能夠在區(qū)間T2的開始部分中，使得振動的振幅在Ya、Yb上相等。因此，在開始加速的時刻(區(qū)間T2的開始點)中，不管齒隙是最大或是最小，振動的振幅均大致相等。在圖3中，Yb從“0”開始動作的時刻，正好相當(dāng)于齒隙成為零的時刻。這意味著，將電機(jī)的從起動(V0)到最低速度(Vmin)的旋轉(zhuǎn)角，設(shè)定得比齒隙稍大。如此，將電機(jī)旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比齒隙稍大的理由如下。即，在齒隙成為零(不存在)時，若電機(jī)的速度較大，則被驅(qū)動物的振動變大，在電機(jī)的加速開始時(從圖3的減速區(qū)間T1向加速區(qū)間T2過渡時)，若不存在齒隙，則電機(jī)被以振動依然較大的方式繼續(xù)加速，最壞的情況下，會發(fā)生電機(jī)的失步。因此，本發(fā)明中，將電機(jī)的從起動到最低速度度為止的旋轉(zhuǎn)角，設(shè)定得比齒隙稍大。接下來，對于令減速區(qū)間T1的電流I1比加速區(qū)間T2的電流I2小所實現(xiàn)的效果，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行說明。圖5是表示按照本發(fā)明的一個實施例穩(wěn)定地實施加速的響應(yīng)例Ya4的圖，圖6是表示減速區(qū)間T1中的電流過大，步進(jìn)電機(jī)3振動從而引起失步的響應(yīng)例Ya5的圖。如圖6所示的響應(yīng)Ya5那樣，被驅(qū)動物一旦中途停止，其后的被驅(qū)動物的振動與圖5相比變得非常大。這里，是由于在響應(yīng)Ya5的中途，步進(jìn)電機(jī)3發(fā)生失步的緣故。低速的失步，容易在步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)矩相比于負(fù)荷過大時發(fā)生，通過降低步進(jìn)電機(jī)3的電流，通常能夠防止。另外，區(qū)間T1的電流設(shè)定，當(dāng)然應(yīng)該在以相當(dāng)于速度V0的脈沖間隔T10、以相對被驅(qū)動物不存在游隙的狀態(tài)、步進(jìn)電機(jī)3能夠穩(wěn)定地自起動的范圍中設(shè)定得極小。這樣，由于在本實施例中，能夠令加速開始時的振動大致相等且較小，而與齒隙的大小無關(guān)，因此能夠不受齒隙大小的影響地，將步進(jìn)電機(jī)3向直通(through)區(qū)域加速。另外，在本實施方式中，由于在系統(tǒng)中存在齒隙的減速區(qū)間T1中，將步進(jìn)電機(jī)3的電流設(shè)定得比加速區(qū)間T2小(I1＜I2)，因此該區(qū)間T1中不易發(fā)生振動。另外，由于不以固定的速度饋送，因此步進(jìn)電機(jī)3的振動難以加劇，故而能夠使動作穩(wěn)定化。在本發(fā)明中，即使電機(jī)3不是步進(jìn)電機(jī)，只要可以實施速度控制，即可應(yīng)用。例如，若是伺服電機(jī)，雖然不必控制驅(qū)動電流，但通過確保加速之前從中速向低速的減速區(qū)間比系統(tǒng)的游隙大，并令中速和低速的速度比大致與減速區(qū)間中的系統(tǒng)的振動的衰減率一致，從而能夠有效地減小加速時的系統(tǒng)的振動。本發(fā)明如上所述，獲得能夠不受齒隙大小的影響地將電機(jī)向直通區(qū)域加速的效果。權(quán)利要求1.一種電機(jī)驅(qū)動電路，在至少因齒隙和變形所引起的系統(tǒng)的游隙較大、且因機(jī)差或每次起動的變動導(dǎo)致所述游隙變動的系統(tǒng)中，通過給定的曲線將電機(jī)向直通區(qū)域加速，其特征在于具有控制電路，其將所述電機(jī)起動后向最低速度減速，且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比所述齒隙稍大，并且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的所述電機(jī)的驅(qū)動電流，設(shè)定得比從最低速度去往所述直通區(qū)域的區(qū)間中的所述電機(jī)的驅(qū)動電流小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動電路，其特征在于直線地實施所述電機(jī)的從起動到最低速度的減速，且令所述電機(jī)的起動速度和最低速度之比、與所述系統(tǒng)的固有振動的振幅在所述電機(jī)的起動到最低速度的時間內(nèi)衰減的比率大致相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)驅(qū)動電路，其特征在于所述控制電路，具有曲線表，存儲有用于對所述電機(jī)實施減速、加速的數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)驅(qū)動電路，其特征在于所述曲線表，至少存儲有對應(yīng)所述電機(jī)的電流設(shè)定數(shù)據(jù)；以及，到將給所述電機(jī)的脈沖輸出為止的時間的數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)驅(qū)動電路，其特征在于所述曲線表，設(shè)置在將所述電機(jī)向直通區(qū)域加速之前、在所述系統(tǒng)的游隙比所述齒隙大的情況下、首先以高速起動并順次減速的區(qū)間，并存儲有在該順次減速的區(qū)間中、將驅(qū)動所述電機(jī)的電流設(shè)定得比向直通區(qū)域加速時小的數(shù)據(jù)，所述控制電路，從所述曲線表中讀取該數(shù)據(jù)，并順次執(zhí)行所述電機(jī)的驅(qū)動控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項所述的電機(jī)驅(qū)動電路，其特征在于所述電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。7.一種電機(jī)驅(qū)動方法，在至少因齒隙和變形所引起的系統(tǒng)的游隙較大、且因機(jī)差或每次起動的變動導(dǎo)致所述游隙變動的系統(tǒng)中，通過給定的曲線將電機(jī)向直通區(qū)域加速，其特征在于具有驅(qū)動控制步驟，其將電機(jī)起動后向最低速度減速，且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比所述齒隙稍大，并且將所述電機(jī)的從起動到最低速度的所述電機(jī)的驅(qū)動電流，設(shè)定得比從最低速度去往所述直通區(qū)域的區(qū)間中的所述電機(jī)的驅(qū)動電流小。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于所述驅(qū)動控制步驟，具有直線地實施所述電機(jī)的從起動到最低速度的減速的步驟，且令所述電機(jī)的起動速度和最低速度之比、與所述系統(tǒng)的固有振動的振幅在所述電機(jī)的起動到最低速度的時間內(nèi)衰減的比率大致相同。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于所述驅(qū)動控制步驟，利用存儲有用于對所述電機(jī)實施減速、加速的數(shù)據(jù)的曲線表，進(jìn)行所述電機(jī)的驅(qū)動控制。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于所述曲線表，至少存儲有對應(yīng)所述電機(jī)的電流設(shè)定數(shù)據(jù)；以及，到將給所述電機(jī)的脈沖輸出為止的時間的數(shù)據(jù)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于所述曲線表，設(shè)置在將所述電機(jī)向直通區(qū)域加速之前、在所述系統(tǒng)的游隙比所述齒隙大的情況下、首先以高速起動并順次減速的區(qū)間，并存儲有在該順次減速的區(qū)間中、將驅(qū)動所述電機(jī)的電流設(shè)定得比向直通區(qū)域加速時小的數(shù)據(jù)，所述驅(qū)動控制步驟，從所述曲線表中讀取該數(shù)據(jù)，并順次執(zhí)行所述電機(jī)的驅(qū)動控制。12.根據(jù)權(quán)利要求7～11的任一項所述的電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于所述電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。全文摘要本發(fā)明提供一種能夠不受齒隙的大小影響的，將電機(jī)向直通區(qū)域加速的電機(jī)控制電路。控制電路(1)接收到起動信號后，從曲線表(11)順次讀取數(shù)據(jù)，并基于該數(shù)據(jù)向驅(qū)動電路(2)輸出電流設(shè)定信號(101)和控制脈沖(102)。驅(qū)動電路(2)根據(jù)來自控制電路(1)的控制脈沖(102)順次切換驅(qū)動電機(jī)(3)的相。驅(qū)動電路(2)根據(jù)來自控制電路(1)的電流設(shè)定信號(101)，設(shè)定供給到電機(jī)(3)的電流的大小。此時，驅(qū)動電路(2)，在將電機(jī)(3)起動后向最低速度減速，且將該減速區(qū)間中的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定得比齒隙稍大，并且將減速區(qū)間中的驅(qū)動電流，設(shè)定得比從最低速度去往所述直通區(qū)域的加速區(qū)間中的驅(qū)動電流小。文檔編號H02P8/14GK1767364SQ200510118050公開日2006年5月3日申請日期2005年10月26日優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日發(fā)明者內(nèi)田徹申請人:日本電氣株式會社