JPH0324154B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の利用分野 本発明は一般的にはモーター制御方法に関し、
詳細には位置決め装置により駆動されるモーター
を所望の位置で正確に停止するモーター停止方法
に関する。

(ロ) 従来技術及びこの発明が解決する課題 従来、位置決め装置において動作しているモー
ターを停止するのにより大きな精度を与えるため
に種々の装置が提案されている。接地駆動装置に
おける流体モーターについて考察した米国特許第
3694671号に開示されているような多くの装置に
おいては、単一逆極性パルスが選択した方向に装
置を動作している信号の終了に応じて印加され
る。このような装置においては、逆極性パルスの
持続時間が抵抗−容量回路網により固定されてい
ることがわかる。そのため、タイミングが装置の
慣性の変化に適合できなかつた。このように、例
えば、重荷重で動作している装置であれば、逆転
パルス後でさえも装置の動作を続ける傾向があつ
た。

位置決め装置におけるモーター制動に関する別
の方法は米国特許第3995208号に例示されている。
この装置においては、サイクリツク動作信号がモ
ーターに加えられ、制動パルスがモーター端子を
分路することにより与えられる。制動（分路）パ
ルスの持続時間は種々のサイクルタイマーの動作
を制御するフイードバツク回路に応じた位置によ
り制御された。この従来の装置は、所望の位置及
び現在の位置を表わす信号が微分されてタイマー
制御に用いられる必要があつたので、極めて複雑
であつた。この装置のコストは相当なものであり
おそらく、固定持続時間分路周期と共に比較的狭
い許容誤差限度を有するモーターの使用により得
られるいかなる利益をも相殺するだろう。

出願人は郵便料金計設定装置の設計において、
迅速に料金計設定レバーを位置決めできる正確で
しかも経済的なモーター制動装置を提供するとい
う実質的な問題に出合つた。

装置の正確な位置を監視しこの位置に応じた制
動信号を与えるフイードバツク回路を組み込むこ
とは別のコストを含むことになり、必ずしも迅速
な制動サイクルを促進することにはならない。こ
れに対して、モーターに対して固定持続時間を有
する逆極性すなわち分路サイクルを用いることは
実際の大量生産モーター許容誤差限度に対して十
分な幅を与えずそのため高いモーターコストとな
る。

実際のモーターの許容誤差限度については、各
個々のユニツトについての位置決め装置を停止す
るサイクル時間を決め、かつ極めて実際的でない
技術であるこのサイクル時間の制動サイクルを用
いることが必要であつた。

本発明は、郵便料金計設定装置のような位置決
め装置により駆動されるモーターを所望の位置で
正確に停止するモーター停止方法に関している。

料金計設定装置を制御するシステムプロセツサ
は所望の位置の接近を検出すると制動ルーチンを
開始する。制動ルーチンは基準周期間について料
金計設定装置の駆動モーターへ初期逆極性パルス
を含んでいる。基本周期間は理想条件下の装置の
慣性に基づく値として決定される。

モーターの引続く進行は阻止され、そのため装
置は基本パルスに続いてモーターに正及び負の極
性の複数の交互のバーストを各交互バーストの持
続時間がシステム応答時間（モータ応答時間）よ
り小さい状態で与えることにより、比較的広いモ
ーター許容誤差限度をとつている。

本発明の目的は、前述の欠点が除かれる一般特
性を有するモーター停止方法を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、位置決め装置により動作
されるモーターの正確な停止を行なう特性を有す
るモーター停止方法を提供することである。

本発明の目的は、商業上の実際の許容誤差範囲
内にモーターを停止する所定制動ルーチンを組み
込んだモーター制御装置を提供することである。

本発明の目的は、郵便料金計設定装置内の使用
にうまく適合するモーター停止方法を提供するこ
とである。

本発明の目的は、位置決め装置により駆動され
るモーターの経済的な製造を促進するモーター停
止方法を提供することである。

本発明の目的は、一部は明らかであり、他の一
部は以降に説明される。

(ハ) 実施例 以下に図面を参照して本発明について詳細に説
明する。

参照数字１０は、一般に品物重量及び輸送等級
及び／あるいは目的地データに基づく郵便料金計
算用にプログラムされたロツクウエル
（Rockwell）４／１のようなシステムプロセツサ
から成る自動化郵送装置を示す。郵送装置１０は
品物重量情報をプロセツサ１２とオペレータキー
ボード１６に与える秤１４を備えている。このキ
ーボード１６を介して輸送等級及び目的地データ
が受信される。プロセツサ１２は輸送料金表を参
照して秤１４上に置かれた品物の重量に対する適
当な輸送料金を計算する。輸送料金表は、1972年
９月９日にドラゴス（Dlugos）他に与えられ本
発明の譲受人に譲渡された米国特許第3692988号
に示されている方法と同様の方法で料金メモリー
中に記憶されている。

品物を所望の場所まで輸送するための適正な郵
便料金を得るに際して、プロセツサ１２は料金計
設定装置１８に適正な命令信号を送る。

第１図に示されているように、料金計設定装置
１８は、例えばピツトネイボウズ（Pitney
Bowes）シリーズ5300料金計から成る郵便料金
計２０の上に係合して取付けられる。第１図には
遠隔料金計リセツト装置２２が別に示されてい
る。このリセツト装置２２は、1972年５月23日に
ハンソン（Hanson）に与えられ本発明の譲受人
に譲渡された米国特許第3664231号に述べられて
いるように、ユーザーの料金が請求された後料金
計２０のレジスタをリセツトするために取付けら
れている。

第２図には料金計設定装置１８の要素の相対位
置が示されており、取付け部材及び他の詳細は明
瞭化のため省略されている。更に、本発明は単一
料金計設定レバー２４の制御を参照して以下に説
明されるが、実際には、料金計２０はそれぞれが
印刷される郵便料金の異なつた10進表示の印刷設
定を変更するようにされた複数のレバーを備えて
いる。

料金計設定装置１８は料金計設定レバー２４の
位置を制御する２方向直流モーター２６を有して
いる。このモーター２６は軽量の駆動ベルト・プ
ーリー装置３０を介して親ネジ２８を動作するた
め回転する。親ネジ２８の回転は、キヤリアナツ
ト３２のＵ字形リンクにかみ合わされるレバーチ
ツプ３４を介して料金計設定レバー２４と係合し
ている間はキヤリアナツト３２を移動させる。

モーター２６に加えられた一方の極性の直流電
圧によつて、モーターの回転がキヤリアナツト３
２そしてそのため料金計設定レバー２４の一方の
方向への移動を生じ、一方逆極性の電圧の印加に
よるモーターの動作はモーターを逆方向に回転さ
せキヤリアナツト３２を逆方向に移動させる。料
金計設定レバー２４と係合しているキヤリアナツ
ト３２移動は歯車装置（図示せず）を介して郵便
料金印刷輪の設定を変更する。

キヤリアナツト３２の位置は監視されて、適切
な信号が符号化テープ３６を介してシステムプロ
セツサ１２へ送られる。このテープ３６の一端は
キヤリアナツト３２に固定されている。テープ３
６の一端はガイド３８の周りに伸び、他端は巻取
リール４０に取付けられる。テープが複数の位置
指示孔によつて符号化されると、光源４２及びホ
トデテクタ４４のような適切な位置検出装置が用
いられる。代わつて、テープが磁気的に符号化さ
れると、磁気読取りヘツドが用いられる。料金計
設定装置１８は郵便料金計２０の各料金計設定レ
バーに対して同様のモーター駆動キヤリアナツト
及び位置検出装置を備えている。

印刷される郵便料金額を決定する際に、プロセ
ツサ１２は各料金計設定レバーの最終位置を示す
データを検索し、次に印刷が希望される郵便料金
額を示すのに必要とされるこれらのレバーの移動
方向を決める。郵便料金印刷レバーの最終位置
が、符号化テープ３６から検出されたキヤリアナ
ツト３２の位置を表示する信号として記憶され
る。この最終位置が知られそして所望の郵便料金
が知られると、このプロセツサは次に各印刷レバ
ーに必要な移動方向及び大きさを決定し、要求さ
れた方向にモーターを回転させる命令信号を各モ
ーターに送る。

第７図には、モーター２６を動作する駆動回路
４６が示されている。この駆動回路４６はＡ及び
Ｂで示される２つの入力端子を有している。これ
ら入力端子はプロセツサ１２から高あるいは低論
理レベル信号からなる命令信号を受信する。

正パワートランジスタ４８はそのエミツタコレ
クタ回路を介してモーター２６の一方の端子を、
正電位電源に接続する。この時、正パワートラン
ジスタ４８のベースはドライバトランジスタ５０
のエミツタ・コレクタ回路を介して導通のために
選択的に接地されている。このドライバトランジ
スタ５０は入力端子Ａに高論理信号が存在すると
導通するようにバイアスされる。

第８図の真理値表に示されているように、時計
方向のモーターの回転を与えるために入力端子Ａ
は高にされ、駆動回路４６の端子Ｂへの入力も高
にされる。端子Ｂへの高入力は負パワートランジ
スタ５２をオフにし、そのエミツタ・コレクタが
モーター２６の端子と負電位電源とを接続する。
負パワートランジスタ５２はそのベースとエミツ
タとを接続する抵抗を介してそのベースが負にバ
イアスされた時は非導通である。Ｂで論理入力に
よりバイアスされるドライバトランジスタ５４は
Ｂに低入力が存在するときは負パワートランジス
タを導通するように正にバイアスするように動作
する。このように、駆動回路の端子Ａ及びＢに高
論理レベル入力があるならば、モーター端子は正
電位電源に接続され、負電位電源は接続を断たれ
る。

モーター２６に逆電圧を印加するために、両入
力端子Ａ及びＢは低論理レベルが供給される。そ
のような場合には、正のドライバートランジスタ
５０のエミツタ・コレクタ回路は非導通であり、
そのため正のパワートランジスタ４８は非導通で
ある。これに対して、入力端子Ｂにおける低論理
レベルは負のパワートランジスタ５２を導通する
ようにバイアスする負のドライバートランジスタ
５４のエミツタ・コレクタ回路を介して導通をも
たらし、これによりモーターを逆の駆動トルクを
発生する逆極性電源に接続する。

前述のように、プロセツサ１２は、各モーター
のドライバー回路の入力ラインに沿つて適切な論
理信号を与え、所望の料金計設定レバー位置に向
かう適切な方向に各キヤリアナツトの移動を生じ
させる。ホトデテクタ４４により所望の位置まで
キヤリアナツトが接近したことを検出すると、信
号が発生され本発明に基づいて制動サブルーチン
を開始する。

この制動サブルーチンは経済的なかつ商業的に
実行可能なモーター許容誤差限度を与えしかも迅
速にモーター２６を制動することによりキヤリア
ナツトの正確な位置決めを保証する。本発明によ
れば、モーターは制動される、すなわちモーター
が、現在動作しているその極性と逆の極性がモー
ターに印加され逆トルク制動力を発生する。初期
のすなわち制動の基本周期が、理想条件下かつ理
想特性をもつて装置１８内で動作しているモータ
ーによつて特徴づけられる慣性装置内で決定さ
れ、そしてこの基本周期はこの装置を停止するた
めに要求される制動の周期である。この決定は経
験的になされる。料金計設定装置１８内で動作し
ているモーターに対して決定されたモーター制動
用の典形的な基本周期は10ミリ秒の大きさであ
る。

動作特性を変更ししかも実用的な許容誤差限度
内にとどまるモーターを提供するために、制動サ
ブルーチンは初期基本制動周期の後のモーターの
惰行を減少するための迅速な引続く逆極性電圧バ
ーストを含んでいる。交互のバーストは、サイク
リツクバーストの連続的な印加が装置にいかなる
移動も発生しないように、望ましくはそれぞれシ
ステム応答時間（モータ応答時間）より小さい周
期に制限される。サイクリツクバーストの印加に
対するシステム応答時間も経験的に決定され、そ
して例えば料金計設定システム応答時間より小さ
い適切なバースト持続時間が1.5ミリ秒の大きさ
であることがわかつている。更に、実際のモータ
ー許容誤差限度を与える満足のいく結果がほぼ５
ないし10サイクルの交互バーストにより得られる
ことがわかつている。別のサイクリツクバースト
は移動を与えないが、それらは停止時間及びその
時のモーター２６への不必要な停止トルク負荷を
減少しない。

第５図には、モーター２６に印加される電圧一
時間のグラフが示されており、正電圧の初期持続
期間がモーター２６に印加されキヤリアナツト従
つて料金計設定レバーの大容量位置決めに対する
全速力回転を発生する。所望の料金計設定レバー
位置に接近したことを検出すると、ホトデテクタ
４４は、第５図に示された時間Ｔで信号をプロセ
ツサに送る。この信号は制動サブルーチンを開始
し、これによりモーターに印加された電圧の極性
が逆転される。この逆極性は時間T′まで所定の
基本周期間保持される。時間T′の後複数の交互
の電圧バーストが時間T″まで印加される。連続
した交互バーストは制動サブルーチンの終端
T″であるいはこのT″以前にこのモーターを完全
に保持するような許容誤差範囲内で動作している
モーターに対して有効である。料金計設定装置１
８内で、基本周期及び30ミリ秒の大きさの交互バ
ーストを含む全制動サブルーチンに対する全停止
時間は料金計設定装置を停止するのに十分である
ことがわかつている。

第６図には、第５図に示された対応時間間隔中
のモーター電流のグラフが示されている。逆極性
の印加の各瞬間には、モーター停止電流が制動の
ために印加されることがわかつている。更に、モ
ーター２６がまだもとの方向に回転している時に
は、逆起電力電流（モーター電機子回転により発
生される）もまた制動トルクのために導かれる。
モーターが停止に向かつて遅くなる間このモータ
ーを介して制動サブルーチンの各連続した逆極性
部分に流れている電流はこのモーターが停止して
停止電流だけが各交互バーストの印加の間モータ
ーを介して流れるようになるまで徐々に減少す
る。このように、逆起電力電流により初期制動基
本周期及びそこでモーターが依然として動作して
いる全ての引続く逆極性バーストのうちのある部
分は停止電流トルクを越えてモーター制動トルク
の別の増分を与える。

交互バーストはモータ応答時間より小さい持続
時間にあるので、それらはどちらの方向にもモー
ターの回転を生じない。しかし、モーターが停止
まで惰行している間は、逆極性のバーストは逆起
電力電流の吸収により追加の制動トルクを与え
る。

一度制動サイクル時間すなわち制動基本周期の
長さ及びバーストの数及び持続時間が決められる
と、制動サブルーチンは全てのユニツトに対して
固定され予め選択された許容誤差限度内にあるモ
ーターに加えられる。この手順はモーター許容誤
差限度に関して比較的広い範囲を許しそして位置
フイードバツク要素を有するモーター制動装置あ
るいは個々のユニツトについてプリセツトされね
ばならないモーター制動装置を与えるという要求
をさけることができる。

本発明が制動用の負電位で時計方向モードで動
作しているモーターを制動することに関して説明
されたが、この手順は正電位の印加により逆方向
のモードで動作しているモーターを制動すること
に関しても同様である。即ち、モータの現回転方
向と逆極性パルスが印加されるときに発生する逆
起電力により、停止電流を超過する電流が生じ
る。この結果、超過電流は現回転を制動し、回転
が減少するにつれて減少し、時間T′後の持続す
る回転がどちらの方向であろうとも少数のパルス
の印加の後にモータは停止する。なお、特別の場
合として時間ＴからT′までのパルスが確実に正
しく選択されるならばバーストの電流パルスは両
極性において同一で停止電流を超えることなく、
パルスはモータ応答時間より小さいから停止し続
ける。

(ニ) 効 果 このように、本発明の種々の目的を達成し、実
際の使用条件に適合するようにうまく調整された
モーター停止方法が与えられた。

本発明はモータを確実に停止させるために必要
な電気的極性の印加時間を正しく選択する困難な
要求もなく、またその印加時間経過後にモータの
持続する回転の方向と無関係に、第１及び逆の電
気的極性の印加を交互に行うことによりモータを
停止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモータ停止方法により制御さ
れる複数のモーターを有する料金計設定装置を備
える典形的な郵便料金計ステーシヨンの斜視図、
第２図は料金計設定装置及び郵便料金計の一部の
部分断面図、第３図はシステムプロセツサを含む
自動化郵送装置の要素と料金計設定装置との間の
相互作用を示すブロツク図、第４図は典形的なシ
ステムプロセツサルーチンのフローチヤートを示
す図、第５図は料金計設定装置のモーターに印加
される典形的な電圧レベルを示す図、第６図は第
５図の電圧レベルで記録されると同じ周期に対す
るモーター電流を示す図、第７図は料金計設定装
置のモーターを動作する典形的なモーター駆動回
路を示す図、第８図は駆動回路への論理レベル入
力に応答する種々のモーター出力の真理値表であ
る。 〔符号説明〕、１０：自動化郵送装置、１２：
システムプロセツサ、１４：秤、１６：キーボー
ド、１８：料金計設定装置、２０：郵便料金計、
２２：遠隔料金計リセツト装置、２４：料金計設
定レバー、２６：２方向直流モーター、２８：親
ネジ、３０：ベルト・プーリー装置、３２：キヤ
リアナツト、３４：レバーチツプ、３６：符号化
テープ、３８：ガイド、４０：巻取リール、４
２：光源、４４：ホトデテクタ、４６：駆動回
路、４８，５２：パワートランジスタ、５０，５
４：ドライバトランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 特定された動作特性の許容誤差範囲内の動作
   特性を有する直流モーターを停止する方法であつ
   て、 (a) 特定された動作特性を有する同様のモーター
   を停止するために必要なモーター制動時間を決
   定すること、 (b) モーター走行電圧に等しい印加された電位に
   対する同様のモーターの応答時間を決定するこ
   と、 (c) 前記決定されたモーター制動時間でモーター
   を制動すること、及び (d) 各々が前記決定された応答時間より大きくな
   い持続時間の間、モーターへ交互極性のサイク
   リツク電位を連続して印加すること、 からなる直流モーター停止方法。 ２ 特許請求の範囲第１項による直流モーター停
   止方法において、ほぼ５から10サイクルの交互極
   性サイクルが印加される直流モーター停止方法。 ３ 特許請求の範囲第１項による直流モーター停
   止方法において、モーター制動時間が経験的に決
   定される直流モーター停止方法。 ４ 特許請求の範囲第１項による直流モーター停
   止方法において、モーター応答時間が経験的に決
   定される直流モーター停止方法。