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JPS61161998A - Load detecting method of stepping motor - Google Patents

Load detecting method of stepping motor

Info

Publication number
JPS61161998A
JPS61161998A JP69685A JP69685A JPS61161998A JP S61161998 A JPS61161998 A JP S61161998A JP 69685 A JP69685 A JP 69685A JP 69685 A JP69685 A JP 69685A JP S61161998 A JPS61161998 A JP S61161998A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
step motor
phase
electromotive force
back electromotive
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP69685A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0640755B2 (en
Inventor
Toshiro Higuchi
俊郎 樋口
Katsuhide Sawada
克秀 沢田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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 Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd filed Critical Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority to JP60000696A priority Critical patent/JPH0640755B2/en
Publication of JPS61161998A publication Critical patent/JPS61161998A/en
Publication of JPH0640755B2 publication Critical patent/JPH0640755B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To prevent a stepout phenomenon and to presume the amplitude or an external load torque or variation by continuously detecting a load from a counterelectromotive force and a drive voltage signal. CONSTITUTION:A drive circuit 22 drives a step motor 8 by drive voltage signals E1, E2. A counterelectromotive force detector 23 detects a counterelectromotive force generated at the motor 8. A calculator 24 obtains a period function with the phase difference delta of the position of a rotor as variable from phase drive voltage signals E1, E2 and phase counterelectromotive force signals V1, V2. A controller 20 detects the load of the motor 8 from the phase difference deltacontained in a period function obtained by the calculator 24, and varies the drive frequency of a step motor for preventing, for example, a stepout in response to the load.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、ステップモータの負荷検出方法に係り、特に
、数値制御(以下NO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ップ
モータの制御に用いるのに好適な、複数相の周期的駆動
信号によって駆動されているステッ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 step motors widely used in numerical control (hereinafter referred to as NO) machine tools and servo mechanisms of peripheral equipment of electronic computers. , relates to a method for detecting the load of a step motor driven by a multi-phase periodic drive signal.

【従来の技術】[Conventional technology]

アクチュエータとしての働きに加え、パルス列で与えら
れるデジタル盪を機械的位置に変換する機能を有するス
テップモータが、数値制御に最も適したサーボモータと
して、NO工作機械や電子計算機の周辺機器に広く用い
られるようになってきている。このステップモータは、
開ループ制御が可能であり、エンコーダやポテンショメ
ータ等のフィードバッ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。
In addition to acting as an actuator, step motors have the function of converting digital pulses given by pulse trains into mechanical positions, and are widely used in peripheral equipment for NO machine tools and electronic computers as servo motors most suitable for numerical control. It's starting to look like this. This step motor is
The major feature is that open-loop control is possible, and the servo mechanism can be configured easily and with high precision without using feedback elements such as encoders or potentiometers.

【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、ステップモータに加わる負荷を
検出プる適切な方法が提案されておらず、従って、予期
しない外力や負荷が加わった場合に、ステップモータが
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、一定締付は力でステップモータ
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。 即ら、ステップモータの負荷を検出することができれば
、例えば、負荷変動等によって脱調に近いときは、ステ
ップモータの駆動周波数を低くし、トルクを向上するこ
とによって、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ったため、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っ
た。 このような問題点を解消(るべく、出願人は既に特願昭
59−87283で、ステッ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ップモー
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、ステッ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
ロス点闇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
使用することによって、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, until now, no suitable method has been proposed to detect the load applied to the step motor, and therefore, it is necessary to prevent the so-called step-out phenomenon in which the step motor cannot rotate fully when an unexpected external force or load is applied. In addition, in processing machines, etc., constant tightening has the problem that it is difficult to stop the feed by a step motor with force. That is, if the load on the step motor can be detected, for example, if the step motor is close to losing synchronization due to load fluctuations, it is possible to prevent the step motor from losing synchronization by lowering the drive frequency of the step motor and increasing the torque. However, since it was not possible to detect the load in the past, the drive frequency could only be determined based on experience, and no effective countermeasures could be taken against load fluctuations during use. There wasn't. In order to solve such problems, the applicant has already proposed in Japanese Patent Application No. 59-87283, which detects the stable point position signal of the step motor, calculates the phase difference between the periodic drive signal and the stable point position signal, and A method is proposed for detecting the load of a step motor based on the phase difference and the drive frequency.However, in the load detection method proposed in this patent application No. 59-87283, the step motor is stabilized from the zero cross point of the back electromotive force. If a point position signal is obtained, there is no need to attach a rotary encoder, but it is not possible to detect a load change at the zero cross point.On the other hand,
If a rotary encoder is attached to obtain a stable point position signal, information between zero cross points can also be obtained by using a rotary encoder with high resolution, but the information obtained is intermittent. The problem remains that it is.

【発明の目的] 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、ステップモータの負荷を連続的に検出することができ、従って、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ップモータの負荷検出方法を提供することを目的とする。 【問題点を解決するための手段】[Purpose of the invention] The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and is capable of continuously detecting the load of a step motor. Therefore, it is possible to detect the load with high precision and high resolution, and also to detect the load after detection. It is an object of the present invention to provide a step motor load detection method that can be widely used for measuring force detection of measuring instruments, constant torque tightening devices, etc. without adding correction. [Means to solve the problem]

本発明は、複数相の周期的駆動信号によって駆動されて
いるステッ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、駆動信号の各相に対応する相の
逆起電力信号を検出し、各相駆動信号と各相逆起電力信
号の積和又は積差を求め、該積和又は積差から、励磁電
圧とステップモータのロータの位置との位相差を変数と
する周期関数を求め、該周期関数に含まれる前記位相差
からステッ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ちのである。
When detecting the load of a step motor driven by a periodic drive signal of multiple phases, the present invention detects a back electromotive force signal of a phase corresponding to each phase of the drive signal, as shown in FIG. Detect and calculate the product sum or product difference of each phase drive signal and each phase back electromotive force signal, and from the product sum or product difference, generate a periodic function whose variable is the phase difference between the excitation voltage and the position of the rotor of the step motor. The above object is achieved by determining the phase difference included in the periodic function and detecting the load of the step motor. Further, in an embodiment of the present invention, the periodic function is a sine function so that small loads can be detected with high accuracy. Alternatively, in another embodiment of the present invention, the periodic function is a cosine function, so that the load can be reliably detected even when the range of change in the load is large.

【作用】[Effect]

ステップモータには、基本的に蒐変りラフタンス(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、通常ハイブリット形と呼ばれる形式を
も含むPM形スステップモータ、基本的には2相交1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はステップモータ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形スステップモータ
運動は次の方程式で表わすことができる。 LIt+RIt−KsinNθ・θ−E + ・= (
1)Jθ+Dθ+Ti −−KSlnNθφI 1+ KO08Nθ・I2・・
・ (3) ここで、し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、1iは第i相ノ
電流、Eiは第1相の励1m!圧、Kはトルク定数、N
はロータの磁極対の数<m敗)、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、TIは摩擦力を含む負荷トルクである。 一般に、入力電圧El、El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+−VcosωL       ・・・(4)E 2
−Vsin cc+j        −(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1ItiN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。 助出(4)、(5)式のような駆動電圧信号E1、El
を与えた場合、検出される逆起電力信号V+、Vz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+−−KSIロ (ω
There are basically two types of step motors: variable roughtance (hereinafter referred to as VR) type and permanent magnet (hereinafter referred to as PM) type, but PM type step motors also include a type commonly called hybrid type. Basically, it is a two-phase alternating current one-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 and second phases can be ignored, the static torque curve can be approximated by a sinusoidal waveform, and the PM type step motor motion is expressed by the following equation: It can be expressed as LIt+RIt-KsinNθ・θ−E + ・= (
1) Jθ+Dθ+Ti −−KSlnNθφI 1+ KO08Nθ・I2・・
・ (3) Here, Shi is the self-inductance of the stator winding, R is the resistance of the stator winding including the load resistance, 1i is the current of the i-phase, and Ei is the excitation of the first phase 1 m! pressure, K is the torque constant, N
is the number of magnetic pole pairs of the rotor <m), θ is the rotation angle of the rotor shaft, J is the moment of inertia of the load and rotor, D is the viscous drag coefficient, and TI is the load torque including frictional force. In general, the input voltages El and El are given as rectangular waves as shown in FIG. 3, but in the analysis below, we will focus on their fundamental harmonic components, which will be expressed by the following equation. E+−VcosωL...(4)E2
-Vsin cc+j -(5) Since the harmonic components of the excitation voltage are attenuated in the motor windings and the portion of the output torque used can be considered to be due to the fundamental harmonic components, the excitation 1ItiN pressure is ), (5)
It can be said that the results obtained when given as in the equation are also meaningful for phenomena in the case of rectangular wave input. Drive voltage signals E1 and El such as equations (4) and (5)
When given, the detected back electromotive force signals V+, Vz are as follows:
For example, as shown in FIG. 4, it is basically expressed by the following equation. V+--KSIro (ω

【 −δ−φ) ・ θ・・・
 (6)V 2− K 005  (ωを一δ−φ)・
θ・・・(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
、L1R成分による電圧検出信号の位相遅れである。 φ−wtan−’τω       ・・・(8)τ−
L/R・・・(9) 又、前記位相差δは1次式から求めることができる。 Tβ+Dω/N −vK/(Rr丁+r’ cn’ )  −5in  
(δ−φ)−K 2ω/(NR(1+τ2ω2))・・
・(10)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TJ2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Tλを容易に求めることが
できる。 前記位相差δを変数とする周期関数、例えば正弦関数S
in  (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Ez、Elと各相逆起電
力信号V1、V2の積和を取ることができる。 E+ ΦV++Ez aVz −−sin  (ωL−6−φ)cosωt+cos 
 (ωt−6−φ)sinωt−5in  (δ+φ)
         ・・・(11)この積和により位相
差δを変数とづる正弦関数si口 (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E1、Elと各
相逆起電力信号Vl、V2の積差を取ることができる。 El・Vz−El・Vl−cos(6+φ)・・・(1
2) この積差により位相差δを変数とする余弦関数aOS 
 (δ+φ)を求める方法は、余弦関数が、第6図に示
す如く、δ+φ−1800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、負荷が広い範囲に亘って
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
中にり、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1+、12を検出するもので
あれば、原理的にり、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。 I+=V/(Rr   w   ) xcos(ω(−φ) +にω/(NRrゴ+z’ゴーi了) Xsin   (ωt  −δ −φ )      
     ・  (13)I2−V/(R+r   w
   ) xsiロ (ω【 −φ) −にω/(NRrゴー箇Tゴcc>T)xcos  (
ωt  −a−φ)       ・・・ (14)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910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さ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+ ・Vz−12−Vt−cosδ   ・(15)
よって、高分解能で連続的に検出された負荷に応じて、
ステッ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、一定締付力でステッ
プモータによる送りを止めたり、ステップモータの動き
を監視したり、トルクの異常を検出してステップモータ
を非常停止したす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。 本発明は、上記のような知見に基づいてなされたもので
ある。 【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形スステップモータ制WJVi装置の実施例
を詳細に説明プる。 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+、Ezによってステップモー98
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、前記ステップモータ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E1、Ez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V1、Vzの積和又は積差を求め、該
積和又は積差から、励磁電圧とステップモータのロータ
の位置の位相差δを変数とする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rIAaに含ま
れる前記位相差δからステップモー98の負荷を検出し
、該負荷に応じて、例えば税調を防止するようにステッ
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、ステップモータ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E1及び第1相電流
11に対応する第1相逆起電力■1の検出回路を示した
ものであるが、第2相の逆起電力V2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
1、Vz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(1)、(2)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E1、Ezと逆起電力信号Vl、V
z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24G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E1、Ezによ
り駆動回路22を介してステップモータ8が駆動される
。該駆動時に発生した逆起電力■1、■2は逆起電力検
出回路23によって検出される。該逆起電力検出回路2
3で検出された逆起電力信号V+、Vzと前記駆動回路
22に与えられる駆動電圧信号E+、Ezは、その積和
が演算器24で求められる。演算器24出力の励la電
圧とステップモータのロータの位置との位相差δを変数
とする周期関数は制御部20に入力され、ここでステッ
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ッ
プモータ8の駆動周波数を変化させる。 【発明の効果] 以上説明した通り、本発明によれば、ステップモータの
負荷を連続的に検出することが可能となる。従って、ス
テッ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パルプを締める装置等に対
して、ステッ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。
[−δ−φ) ・θ・・・
(6) V 2- K 005 (ω is one δ-φ)・
θ (7) Here, δ is the delay angle of the rotor 10 with respect to the excitation voltage due to the load, and φ is the phase delay of the voltage detection signal due to the L1R component, which is expressed by the following equation. φ−wtan−'τω ...(8)τ−
L/R (9) Further, the phase difference δ can be determined from a linear equation. Tβ+Dω/N-vK/(Rr+r'cn')-5in
(δ−φ)−K2ω/(NR(1+τ2ω2))・・
-(10) This equation (10) indicates that the rotor 10 rotates with a delay angle of δ, and this delay angle δ
has a relationship with the load torque TJ2, so the frequency ω
If is constant, the load torque Tλ can be easily determined. A periodic function with the phase difference δ as a variable, for example, a sine function S
One method for determining in (δ-φ) is to calculate the sum of products of each phase drive voltage signal Ez, El and each phase back electromotive force signal V1, V2, as shown in the following equation. E+ ΦV++Ez aVz −-sin (ωL-6-φ)cosωt+cos
(ωt-6-φ) sin ωt-5in (δ+φ)
...(11) The method for finding the sine function (δ+φ) using the phase difference δ as a variable is to calculate the sine function δ+φ−90 as shown in FIG.
Considering that it is a monotonically increasing single-valued function in the region up to ``, it is suitable when the load is small.Also, other periodic functions using the phase difference δ as a variable, such as the cosine function COS (δ+φ ) can be obtained by taking the product difference between each phase drive voltage signal E1, El and each phase back electromotive force signal Vl, V2, as shown in the following equation: El・Vz−El・Vl− cos(6+φ)...(1
2) This product difference creates a cosine function aOS with the phase difference δ as a variable.
The method for determining (δ+φ) is to take into account that the cosine function is a monotonically increasing monovalent function in the region up to δ+φ−1800, as shown in Figure 6, when the load changes over a wide range. It is suitable. Also, δ+φ−90”
Nearby detection accuracy is high. Note that in this case, there is a possibility that the detection accuracy when the load is small is slightly reduced, but this does not pose much of a problem since there is almost no risk of step-out when the load is small. In the case of equations (11) and (12) above, the periodic function includes the phase delay φ due to R, so if the frequency ω is not constant, it must be corrected. On the other hand, if the device detects the drive current signals 1+ and 12 shown in the following equations obtained by solving equations (1) to (5) above, in principle, the phase delay φ due to R is zero. Therefore, it is possible to obtain the load torque regardless of the frequency ω. I+=V/(Rr w ) xcos(ω(-φ) +ω/(NRrgo+z'goi completion)
・ (13) I2-V/(R+r w
)
ωt −a−φ) (14) In other words, in this case, only the periodic function regarding the position δ of the row 910 that does not include the phase delay φ due to L and R can be obtained, for example, as shown in the following equation. For example, by using the relationship between COS and load as shown in FIG. 7, more accurate measurement is possible. I+ ・Vz-12-Vt-cosδ ・(15)
Therefore, depending on the load detected continuously with high resolution,
By lowering the drive frequency of the step motor and increasing its torque, you can prevent step-out phenomena, stop the step motor from feeding with a constant tightening force, monitor the movement of the step motor, and detect torque abnormalities. It is possible to detect this and make an emergency stop of the step motor. Furthermore, it is also possible to perform optimal control during acceleration and deceleration. The present invention has been made based on the above findings. Embodiments Hereinafter, embodiments of a PM type step motor controlled WJVi device in which the load detection method according to the present invention is adopted will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, as shown in FIG.
A drive circuit 22 with a multi-phase excitation method and drive method for driving the step motor 8, a back electromotive force detection circuit 23 for detecting the back electromotive force generated in the step motor 8, and a drive circuit from the control circuit 20 22 and each phase back electromotive force signal V1, Vz detected by the back electromotive force detection circuit 23, the product sum or product difference is calculated from the product sum or product difference. , an arithmetic unit 24 that calculates a periodic function using a phase difference δ between the excitation voltage and the position of the rotor of the step motor as a variable, and a load of the step motor 98 from the phase difference δ included in the period rIAa determined by the arithmetic unit 24. and a control section 20 that detects the load and changes the driving frequency of the step motor 8 according to the load so as to prevent tax adjustment, for example. The counter electromotive force detection circuit 23 is composed of a detection auxiliary winding 23A wound over the excitation winding 14 of the step motor 8, and a transformer 23B, as shown in detail in FIG. 9, for example. FIG. 9 shows a detection circuit for the first phase back electromotive force 1 corresponding to the first phase voltage E1 and the first phase current 11, but the second phase back electromotive force V2 is also detected in the same way. It is possible to detect the detected two-phase back electromotive force V
1, Vz has a waveform as shown in FIG. 4 mentioned above, for example. Note that the method for detecting the back electromotive force is not limited to this, and it is also possible to calculate the back electromotive force by configuring a circuit that derives it from the above equations (1) and (2), for example. In this case, a sensor such as a transformer is not required. The arithmetic unit 24 is, for example, as shown in detail in FIG.
Drive voltage signals E1 and Ez of each phase and back electromotive force signals Vl and V
Multipliers 24A and 24B that calculate the product of z, and the multiplier 24
It is composed of an adder 24G that adds the outputs of A and 24B. The operation of the embodiment will be explained below. The step motor 8 is driven via the drive circuit 22 by drive voltage signals E1 and Ez given from the control section 20. The back electromotive force (1) and (2) generated during the driving are detected by the back electromotive force detection circuit 23. The back electromotive force detection circuit 2
The product sum of the back electromotive force signals V+, Vz detected in step 3 and the drive voltage signals E+, Ez given to the drive circuit 22 is determined by the calculator 24. A periodic function whose variable is the phase difference δ between the excitation voltage Ia output from the calculator 24 and the position of the rotor of the step motor is input to the control section 20, where the load on the step motor 8 is detected. Depending on the detected load, the control unit 20 changes the drive frequency of the step motor 8 so as to prevent synchronization, for example. [Effects of the Invention] As explained 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, and it becomes possible to prevent step-out phenomena in open-loop driving and to estimate the magnitude and fluctuation of external load torque. Also, an automatic screw tightening machine that rotates until a predetermined torque is reached.
It becomes possible to use a step motor for a device that tightens pulp until the internal pressure reaches a predetermined value. Furthermore, it has excellent effects such as being able to stop the table and conveyance device when an abnormal load occurs.

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

第1図は、本発明に係るステップモータの負荷検出方法
の要旨を示す流れ図、第2図は、本発明の詳細な説明す
るための、PM形スステップモータモデル構成を示す正
面図、第3図は、同じく、ステップモータ入力電圧の波
形を示す縮図、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t m図、第5図は
、同じく、正弦関数の波形を示す縮図、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1線図、第8図
は、本発明が採用されたPM形スステップモータ制WJ
装置の実施例の構成を示すブロック線図、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、演算器の構成を示づブ
ロック線図である。 8・・・ステップモータ、  20・・・制一部、22
・・・駆動回路、 El、E2・・・駆動電圧信号、 If、12・・・駆動電流信号、 23・・・逆起電力検出回路、 Vl、V2・・・逆起電力信号、 24・・・演算器、   24A124B・・・乗算器
、24C・・・加算器、 δ・・・位相差。
FIG. 1 is a flowchart showing the gist of the step motor load detection method according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing a PM type step motor model configuration for explaining the present invention in detail, and FIG. Similarly, the figure is a miniature diagram showing the waveform of the step motor input voltage, FIG. , FIG. 6, which is a miniature diagram showing the waveform of the sine function, is the same. FIG. 7 is a diagram showing the waveform of a cosine function. Similarly, FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between a load and a cosine function including a phase difference. FIG. Motor-controlled WJ
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the device; FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the back electromotive force detection circuit used in the embodiment; FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the arithmetic unit. FIG. 8... Step motor, 20... Control part, 22
... Drive circuit, El, E2... Drive voltage signal, If, 12... Drive current signal, 23... Back electromotive force detection circuit, Vl, V2... Back electromotive force signal, 24... - Arithmetic unit, 24A124B... Multiplier, 24C... Adder, δ... Phase difference.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (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、駆動信号
の各相に対応する相の逆起電力信号を検出し、 各相駆動信号と各相逆起電力信号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た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 the load of a step motor driven by multiple-phase periodic drive signals, detect the back electromotive force signal of the phase corresponding to each phase of the drive signal, and compare each phase drive signal with each phase. Find the sum of products or difference of products of the phase back electromotive force signal, find a periodic function whose variable is the phase difference between the excitation voltage and the position of the rotor of the step motor from the sum of products or difference of products, and calculate the periodic function that is included in the periodic function. A method for detecting a load on a step motor, characterized in that the load on the step motor is detected from the phase difference.
(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) A step motor load detection method according to claim 1, wherein the periodic function is a sine function.
(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 step motor load detection method according to claim 1, wherein the periodic function is a cosine function.
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