JPH03218288A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 この発明は、モータ制御装置に関し、特に、低速時にお
いて、モータの回転状態を正確に検出できるモータ制御
装置に関するものである。

く従来の技術〉 モータを所望の状態に制御するためには、その前提とし
て、モータの回転速度を正確に検出できなければならな
い。

従来のモータ回転速度検出装置は、一般に、たとえばモ
ータ回転軸に結合されたロータリエンコーダの出力パル
ス数に基づいて回転速度を検出していた。

く発明が解決しようとする課題〉 モータ回転速度が比較的高速の場合には、ロータリエン
コーダから出力されるパルス数か多いので、一定時間内
に出力されるパルス数に基づいて正確にモータの回転速
度を算出することができる。

しかしながら、モータ回転速度が低速になればなる程、
ロークリエンコーダから出力されるパルスは少なくなる
ので、モータ回転速度の算出が難しくかつ不正確になる
。

たとえば、一定間隔ごとに、その間隔内に出力されるロ
ークリエンコーダのパルス数を計数して、該パルス数に
基づいてモータ回転速度を算出する方法においては、検
出間隔よりもパルスの出力間隔が長くなると、モータが
完全に停止していないにも拘らず、モータは完全に停止
したと誤判断される恐れがある。

この発明は、このような欠点を解消するためになされた
もので、モータ回転速度が低速になった場合においても
、モータの回転状態を正確に検出することのできるモー
タ制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 この発明は、モータの回転軸に連結され、モータの回転
に連動して周期的に変化する信号を出力する回転信号出
力手段、回転信号出力手段から出力される信号の変化を
検出する検出手段、検出手段の出力に基づいて信号の周
期データを算出する算出手段、および、目標回転数に対
応する周期データが予め記憶された記憶手段を有し、算
出手段によって算出された周期データを記憶手段の内容
と比較して、モータ回転数が目標回転数に対してどのよ
うな状態かを判別する判別手段を含むことを特徴とする
モータ制御装置である。

また、この発明は、さらに、検出手段が一定間隔の間に
全く信号の変化を検出しなかったときに所定の値だけ計
数値が変化される計数手段、および、計数手段の計数値
が予め定める値に達したときに、モータ回転数が所定の
回転数まで低下したことを判別する判別手段を含むこと
を特徴とするものである。

く作用〉 検出手段により検出される回転信号の変化、たとえばバ
ルスの立上りエッジに基づいて信号の周期データ、たと
えばパルス幅データが算出される。

算出された周期データは、記憶手段に予め記憶された目
標回転数に対応する周期データと比較され、算出された
周期データが目標回転数に対応する周期データよりも大
きい場合には、モータ回転数が目標回転数よりも低速に
なったと判別され、小さい場合には目標回転数よりも高
速であると判別され、両者が一致した場合には、モータ
回転数が目標回転数であると判別される。

また、この発明の好ましい態様によれば、一定間隔の間
に、全く信号の変化が検出されないときは、計数手段の
計数値が所定値だけ変化され、その所定値が一定値に達
した場合に、モータは停止したと判別される。

く実施例〉 以下には、この発明の一実施例として、複写機の光学系
（照明ユニットおよび反射ミラー）駆動用のＤＣサーボ
モー夕の制御装置を例にとって説５ 明をする。

第１図は、複写機の光学系を駆動するためのＤＣサーボ
モー夕の制御回路の構成例を示すブロック図である。こ
の制御回路では、ＤＣサーボモー夕への印加電圧として
ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）信号が使用されている。

このＤＣサーボモーター０は永久磁石フィールド形であ
って、ドライバ部１１によって回転駆動され、光学系１
７を移動させる。

サーボモーター０の回転軸にはロータリエンコーダ１２
が連結されている。ロータリエンコーダ１２は、既に公
知の通り、サーボモーター０が予め定める微小角度回転
するごとに速度検出パルスを出力するものである。この
実施例のロータリエンコーダ１２からは、互いに周期が
等しくかつ位相が９０度ずれたＡ相とＢ相の速度検出パ
ルス（速度検出信号）が出力され、サーボモーター０が
１回転することにより、各相、たとえば２００個の速度
検出パルスが出力される。

なお、ロータリエンコーダ１２の代わりに、サ６ ーボモータ１０の回転に連動して周期的に変化する信号
を出力する他の機器を用いてもよい。

ロークリエンコーダ１２から出力される速度検出パルス
は、エンコーダ信号入力部１３へ与えられる。エンコー
ダ信号入力部１３は、後に詳述するように、ロータリエ
ンコーダ１２から与えられる速度検出パルスに基づいて
、ザーボモータ１０の回転速度を検出するための回路で
ある。エンコーダ信号入力部１３の出力は制御部１４へ
与えられる。

制御部１４には、ＣＰＵ，プログラムなどを記憶するＲ
ＯＭ，必要なデータを記憶するＲＡＭなどが備えられて
おり、指令速度と検出速度との差の算出処理、速度指令
信号と速度検出信号との位相差の算出処理、ザーボモー
タ１０を制御するためのＰＷＭデータの算出処理などが
行われる。

制御部１４には、複写機本体の制御部（図示せず）から
、動作指令信号および速度指令信号（速度指令クロツク
）が与えられる。速度指令クロックは、速度指令信号入
力部１５で信号処理されてから制御部１４へり−えられ
る。

ＰＷＭユニット１６は、制御部１４から与えられるＰＷ
Ｍデータに応じたパルス幅（出力デューティ）のＰＷＭ
信号を発生するためのユニットである。ＰＷＭユニット
１６から出力されるＰＷＭ信号によってザーボモータ１
０の回転速度が制御される。

ドライバ部１１は、制御部１４から与えられるドライバ
部駆動信号に基づいて、サーボモータ１０の回転方向を
決めたり、ブレーキングしたりする。

次に、サーボモータ１０の回転速度の検出に関するこの
実施例の構成について説明をする。

第２図は、エンコーダ信号入力部１３の構成例を示す図
である。第２図を参照して説明すると、エンコーダ信号
入力部１３には、ロータリエンコーダ１２から送られて
《るＡ相の速度検出パルスの立上りエッジを検出する立
上り検出回路１３１、基準クロツクをアップカウントす
るたとえば１６ビット構成のフリーランニングカウンタ
１３３および立上り検出回路１３１の立上り検出出力を
キャプチャ信号とし、該キャプチャ信号をトリガとして
フリーランニングカウンター３３のカウント数を読取保
持するキャプチャレジスター３４か備えられている。

基準クロックは、第１図に示す回路全体の動作タイミン
グの基準となる基準クロックであり、回路がマイクロコ
ンピュータで構成されている場合はマシンクロックが利
用される。また、そのような基準クロックがない場合は
、基準クロツク発生回路を設ければよい。

エンコーダ信号入力部１３は、さらに、アップダウン検
出部１３５およびアップダウンカウンタ１３６を備えて
いる。アップダウン検出部１３５は、立上り検出回路１
３１からＡ相の速度検出パルスの立上り検出出力が与え
られた時にＢ相の回転パルスのレベルを判断し、Ｂ相の
回転パルスがハイレベルかローレベルかによって、サー
ボモータ１０（第１図）が正転しているか逆転している
かを判別するものである。アップダウンカウンタ９ １３６は、アップダウン検出部１３５の判別出力に基づ
いて、立上り検出回路１３１の検出出力をアップカウン
トまたはダウンカウントするものである。

次に、第２図の回路の動作説明をする。

キャプチャレジスタ１３４の内容は、キャプチャ信号、
すなわちＡ相の速度検出パルスの立上りエッジが検出さ
れるごとに更新されていく。また、アップダウンカウン
タ１３６は、速度検出パルスの立上り検出回数、言い換
えれば速度検出パルス数をカウントする。

それゆえ、所定のサンプル時間ΔＴ内において、アップ
ダウンカウンタ１３６て、速度検出パルスがｎ個カウン
トされ、その間にフリーランニングカウンタ１３３でカ
ウントされる基準クロツクのカウント数を計測すれば、
それに基づいて回転数Ｎを算出することができる。

つまり、サーボモータ１０の回転数Ｎ［ｒｐｍ］は、基
準クロックの周波数をｆ［Ｈｚｌ、サーボモータ１０が
１回転することによりロータリエン１０ コーダ１２から出力されるＡ相の速度検出パルス数をＣ
［ｐｐｒ］、今回のキャプチャレジスタ１３１の内容を
ＣＰＴｎ，前回のキャプチャレジスタ１３１の内容をＣ
ＰＴｎ，前回のキャプチャレジスタ１３１の内容をＣＰ
Ｔ．−＋とすると、ｆ ・・・　（１） で算出することができる。

ここで、式（１）は、基準クロツク周波数ｆと速度検出
パルス数Ｃとが定数であるから、Ｎ＝　　　　　ｎ　Ａ
　　　　　　＝匹Ａ　・・・（２）ＣＰＴ，−ＣＰＴ，
−，　Ｘ 但し、Ａ：ＬＸ６０ Ｃ Ｘ　：　ＣＰＴ，　　　ＣＰＴ０−＋ となる。

第３図は、制御部１４がキャプチャレジスタ１３４およ
びアップダウンカウンタ１３６の内容を１１ サンプル時間Δｔごとに読出して回転数データＮを算出
するための回転数検出処理手順を示している。

サンプル時間Δｔは、 Δｔ≧Ｘ＝ＣＰＴ．，−ＣＰＴ，−＋　・＝　（３）を
満足する適当な時間が設定されている。

次に、第２図および第３図を参照して説明をする。

制御部１４では、内部タイマが一定のサンプル時間Δｔ
に達するごとに（ステップＳ１）、タイマがリセットさ
れる（ステップＳ２）。そして、キャプチャレジスタ１
３４およびアップダウンヵウンタ１３６の内容を読出す
（ステップＳ３）。

次いで、今回読出したキャプチャレジスタ１３４のカウ
ント数ＣＰＴｌｌ　（ｎは自然数であり、検出タイミン
グごとに１．２，３，・・・と増加していく。）から、
すでに記憶されている前回読出されたキャプチャレジス
タ１３４のカウント数ＣＰＴ。−１を減じることにより
、１サンプル時間Δｔ内の基準クロック数Ｘが求められ
た後、ＣＰＴｆｉが１２ 記憶される（ステップＳ４）。

また、今回読出されたアップダウンカウンタ１３６のカ
ウント数ＵＤＣ。（ｎは自然数であり、検出タイミング
ごとに１．２，３，・・・と増加していく。）から、す
でに記憶されている前回読出されたアップダウンカウン
タ１３６のカウント数ＵＤ　Ｃ　ｎ−１を減じることに
より、１サンプル時間Δｔ内の回転パルス数ｎが求めら
れた後、ＵＤＣ，が記憶される（ステップＳ５）。

その後、上述した式（２）に基づいて、サーボモータ１
０の回転数Ｎが求められる（ステップＳ６）。

以上は、サーボモータ１０の回転数データＮの算出方法
の説明である。

今度は、サーボモータ１０を停止させる場合または逆転
させる場合の制御を説明する。この実施例では、サーボ
モータ１０の回転数が予め定める極めて低い回転数以下
になるまでは、急に停止または逆転を行わず、減速制御
を続ける。

つまり、サーボモータ１０を、たとえば停止さ１３ せる場合には、制御部１４はＰＷＭ信号を調整して、ま
ず、サーボモータ］０の回転数を減速させる。そして、
サーボモータ１０の回転数が予め定める回転数以下に低
下するまでは、サーボモータ１０の回転を完全に停止さ
せることを禁止して、サーボモータ１０の急激な停止に
伴なう振動の発生や光学系のランプ切れや光学系移動用
の摺動部材の摩耗を少なくするのである。

より具体的に第４図を参照して説明すると、減速制御時
において、制御部１４では、所定の割込みタイミング等
でキャプチャレジスタ１３４およびアップダウンカウン
タ１３６（第２図参照）の内容の更新があったか否かの
判別がされる（ステップＳ１１）。

キャプチャレジスタ１３４およびアップダウンカウンタ
１３６の内容の更新があった場合には、所定の減算カウ
ンタに予め定める数Ｚが設定され（ステップＳ１２）、
更新後のキャプチャレジスタ１３４およびアップダウン
カウンタ１３６の内容に基づいてパルス幅Ｗ，（ｎは自
然数であり、１４ 算出タイミングごとに１．２，３，・・・と増加してい
く。）の算出か行われる（ステップ８１３）。

パルス幅Ｗ０の算出は、次式に基づいてなされる。

Ｗｆｉ＝Ｘ／ｎ　　　　　　　　　　　　・・・（４）
但し、Ｘ　＝　Ｃ　Ｐ　Ｔ　，，Ｃ　Ｐ　Ｔ　ｏ−　＋
ｎ＝ＵＤｃｏ−ＵＤＣｏ つまり、パルス幅Ｗ０は、従来装置のように、一定時間
、たとえばザンプル時間Δｔ内に検出される速度検出パ
ルスの個数によって算出されているのではなく、ある回
転検出パルスの立上りエッジから次の回転パルスの立上
りエッジまでの幅が基準クロックの数で表わされ、該基
準クロックの数がパルス幅Ｗ。とされている。従って、
従来の装置に比べて、パルス幅Ｗ。が極めて正確に算出
され、モータの回転速度が正確に検出されている。

そして、パルス幅Ｗｎが予め定める値Ｗ。と比較され、
Ｗ，＜Ｗ。の場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、次
の動作、たとえばサーボモータ１０を完全に停止させる
ための動作を禁止する次動１５ 作禁止フラグが“Ｈ”にセットされる（ステップＳ１５
）。

一方、パルス幅かＷ。≧Ｗｏの場合（ステップＳ１４で
Ｎｏ）には、次動作禁止フラグが“Ｌ”にリセットされ
る（ステップＳ１６）。

この結果、制御部１４では、次動作禁止フラグが“Ｈ”
にセットされている場合、複写機本体の制御部（図示せ
ず）から停止命令、反転命令等が与えられた場合におい
ても、直ちに停止制御等は行イっれず、次動作禁止フラ
グが“Ｌ”にリセットされるまで、換言すればサーボモ
ータ１０の回転速度が所定速度以下になるまで、停止制
御等が一時保留される。

よって、サーボモータ１０が予め定める所定速度以上で
ある場合においては、サーボモータ１０が直ちに停止さ
れたり、反転されたりすることがないので、停止時や反
転時に発生していたショックや振動等をはとんとなくす
ることができるか、または、極めて小さくすることがで
きる。

従って、複写機においては、特に、連続コピー１６ の場合等に、次のコピーの先端部に画像乱れが生じるこ
とがない。

ところで、ステップＳｌｌにおいて、キャプチャレジス
タ１３４およびアップダウンヵウンタ１３６の値が更新
されていない場合、従来の制御装置であれば、直ちにザ
ーボモータ］０は停止したものと判別されていた。

しかしながら、この実施例においては、次に説明するス
テップ８１７〜Ｓ１９の処理によって、ザーボモータ１
０が完全に停止されたか否がの判別が正確に行われてい
る。

ステップＳｌｌにおいてＮＯの場合には、減算カウンタ
に設定されたカウント値Ｚが「１」デクリメンｌ・され
る（ステップＳ１７）。そして、この減算カウンタのカ
ウント値が「０」か否かの判別がされ（ステップ８１８
）、減算カウンタのカウン１・値が「０」でない場合に
はそのまま今回の処理は終了され、減算カウンタのカウ
ント値か「０」と判別された場合には、次動作禁止フラ
グが“Ｌ”にリセットされて、次の動作、っまりザ１７ ーボモータ１０を完全に停止させる処理が可能な状態に
される（ステップｓ１９）。

換言すれば、一定時間（この一定時間は、この実施例で
は、たとえば所定の割込み時間幅であるが、これに代え
、第３図のザンプル時間Δｔであってもよい。）内にロ
ータリエンコーダ１２がら速度検出パルスの立上りエッ
ジが出刀されず、キャプチャレジスタ］．３４の内容が
更新されない状態が連続的に所定回数続き、一定時間の
所定倍の時間内において、速度検出パルスの立上りエッ
ジが検出されない場合に、制御部１４は次の動作、たと
えばサーボモータ１ｏを完全に停止させるという動作を
行うことができるのである。

以上の実施例では、減速制御時において、キャプチャレ
ジスタ１３４およびアップダウンヵウンタ１３６の内容
の更新があったが否がか判別され（ステップＳ１１）、
更新があった場合にも、更新がなかった場合にも、それ
ぞれ、所定の処理がなされるようにされているが、内容
の更新があった場合の処理たけ、すなわちステップＳｌ
ｌ，Ｓ１８ １２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６の処理からなる
減速制御であってもよい。

あるいはまた、内容の更新がなかった場合の処理、すな
わちステップＳｌｌ，Ｓ１７，Ｓ１８．Ｓ１９の処理の
みからなる減速制御としてもよい。

この発明は、複写機の光学系制御用に限らず、ファクシ
ミリ装置の読取装置制御用モータや、その他の一般的な
モータ制御回路に採用できる。

また、この発明は、ＰＷＭ信号以外で印加電圧を算出す
る場合にも適用できる。

く発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、モータ
が低速回転になってから停止するまでの状態を正確に判
断することができ、目標とする停止速度または停止と見
做し得る回転速度を正確に検知することができる。

また、この発明によれば、極めて低速の回転状態を正確
に判断できるため、モータを停止制御する場合やブレー
キング制御する場合に安定した制御、振動やショックの
発生を抑えた制御を行うこ１９ とができる。

さらに、この発明によれば、分解能の余り高くないエン
コーダ等のモータの回転に連動して周期的に変化する信
号を出力する回転信号出力手段が用いられている場合に
おいても、モータの低速状態を正確に判別することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例が適用された光学系駆動用
ＤＣサーボモー夕の駆動制御回路の電気的構成を示すブ
ロック図である。 第２図は、この発明の実施例に係るエンコーダ入力部の
電気的構成を示す回路ブロック図である。 第３図は、この発明の実施例における回転速度検出処理
手順を表わすフローチャートである。 第４図は、制御部１４によって行われる減速制御処理の
内容を表わすフローチャートである。 図において、１０・・・ＤＣサーボモータ、］１・・・
ドライバ部、１２・・・ロータリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号入力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・ＰＷＭユニット、を
示２０ す。 ２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータの回転軸に連結され、モータの回転に連動し
   て周期的に変化する信号を出力する回転信号出力手段、 回転信号出力手段から出力される信号の変化を検出する
   検出手段、 検出手段の出力に基づいて信号の周期データを算出する
   算出手段、および 目標回転数に対応する周期データが予め記憶された記憶
   手段を有し、算出手段によって算出された周期データを
   記憶手段の内容と比較して、モータ回転数が目標回転数
   に対してどのような状態かを判別する判別手段、 を含むことを特徴とするモータ制御装置。 ２、請求項第１項記載のモータ制御装置は、さらに、 検出手段が一定間隔の間に全く信号の変化を検出しなか
   ったときに所定の値だけ計数値が変化される計数手段、
   および 計数手段の計数値が予め定める値に達したときに、モー
   タ回転数が所定の回転数まで低下したことを判別する判
   別手段、 を含むことを特徴とするものである。