JPH06133580A - 直流モータの回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上下変動許容範囲△内で円滑かつ安定した回転
制御を行う。 【構成】回転速度変動許容範囲設定手段３０と高電流値
設定手段２１と低電流値設定手段２３と目標電流値信号
生成手段２０とを設け、設定上下変動許容範囲△内にお
いて直流モータ１の実際回転速度Ｓｉが増速中に設定上
限回転速度Ｓｈに到達した場合には基準電流値Ｉｒより
も値の大きな高電流値Ｉｈ１に対応させ、減速中に設定
下限回転速度Ｓｌに到達した場合には値の小さな低電流
値Ｉｌ１に対応させた増・減速目標電流値信号Ｉｉを駆
動制御回路１０へ切替出力する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流モータの回転速度
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、直流モータ用回転速度制御装置
の従来構造を示す。同図において、１０は直流モータ１
に接続された駆動制御回路で、図４（Ｂ）に示す基準回
転速度Ｓｒに対応する目標電流値信号Ｉｒを入力とし、
かつパルスジェネレータ５からの角度信号θｉをフィー
ドバック信号として駆動電流Ｉａを出力しつつ直流モー
タ１を回転制御する。角度信号θｉは、駆動制御回路１
０のマイナーループ方式により、駆動制御回路１０内に
おいて速度信号や加速度信号に適宜に変換されて利用さ
れる。

【０００３】２０Ｐは目標電流値信号出力手段で、電流
設定器２５で設定された基準電流値（Ｉｒ），速度設定
器３５で設定された基準回転速度値（Ｓｒ）および角度
・速度変換器６からの直流モータ１の実際回転速度信号
Ｓｉを入力として、目標電流値信号Ｉｒを駆動制御回路
１０へ出力する。詳しくは、目標電流値信号出力手段２
０Ｐは、駆動信号ＳＴＲＴがＯＮされると、図４（Ａ）
に示す如く電流設定器２５で設定された基準電流値（Ｉ
ｒ）に対応する目標電流値信号Ｉｒを駆動制御回路１０
へ出力する。すると、駆動制御回路１０は、パルスジェ
ネレータ５からの角度信号θｉを内部で適宜に変換して
得た速度信号乃至加速度信号をフィードバック信号とし
て駆動電流Ｉａを印加して直流モータ１を回転制御す
る。したがって、直流モータ１の回転速度は、図４
（Ｂ）に示す如く、急激に立上る。

【０００４】また、目標電流値信号出力手段２０Ｐは、
速度設定器３５で設定された基準回転速度値（Ｓｒ）に
図４（Ｂ）に示す一定のバンド（±α）を持たせて直流
モータ１の実際回転速度Ｓｉを監視しつつ、実際回転速
度Ｓｉが設定されたバンド付基準回転速度（Ｓｒ＋α）
以上となると、駆動制御回路１０への目標電流値信号Ｉ
ｒを遮断する。これにより直流モータ１は急激に減速し
基準回転速度Ｓｒに至る。さらに減速された実際回転速
度Ｓｉがバンド付基準回転速度（Ｓｒ−α）以下となる
と、再び目標電流値信号Ｉｒを出力する。これにより直
流モータ１は再び加速される。したがって、直流モータ
１の実際回転速度Ｓｉは、図４（Ｂ）に示す如く、基準
回転速度Ｓｒを中心に上下に変動しつつ回転制御され
る。そして、駆動信号ＳＴＲＴがＯＦＦされると、目標
電流値信号Ｉｒが遮断されるので、直流モータ１は回転
フリーとなり回転減衰し最後に停止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来装置
は、図４（Ａ）に示す如く実際回転速度Ｓｉを監視しつ
つ駆動制御回路１０への目標電流値信号Ｉｒの出力・遮
断（ＯＮ−ＯＦＦ）を繰返すことによって回転制御を行
い、かつ目標電流値信号Ｉｒが電流設定器２５で設定さ
れた基準電流値（Ｉｒ）に対応する一定の値とされてい
るので、構造簡単かつ比較的に安価であるが、次のよう
な問題点がある。

【０００６】すなわち、 目標電流値信号Ｉｒが基準
回転速度Ｓｒにおいて基準トルクを発生させることので
きる基準電流値（Ｉｒ）と等しいものと対応されている
ので、図４（Ｂ）に示すように起動加速時におけるオー
バーシュートが大きく、例えばプリンタのキャリア移動
モータとして用いる場合には、迅速に正規の印字動作に
入ることができない。

【０００７】 駆動制御回路１０への目標電流値信号
ＩｒのＯＮ−ＯＦＦ制御であるから、図４（Ｂ）に点線
で示した上限回転速度Ｓｈと下限回転速度Ｓｌとで決ま
る回転速度の上下変動許容範囲△を逸脱してしまうこと
があるので、高精度印字をさせることができない。ま
た、逸脱しているか否かを正確に知ることができないの
で、取扱不便である。

【０００８】 目標電流値信号ＩｒのＯＮ−ＯＦＦ制
御であるから、駆動制御回路１０の起動・停止サイクル
が激しく構成素子の寿命上も電力効率上も不利である。

【０００９】本発明の目的は、起動加速時におけるオー
バーシュートが小さくかつ常に上下変動許容範囲内で安
定させて回転制御できる直流モータの回転度速度制御装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流モータの
実際回転速度を基準回転速度に完全合致させて回転制御
することは至難であることから必ず上下変動許容範囲を
設けて回転制御されていることに着目し、実際回転速度
を目標値たる基準回転速度に合致させる考え方でなく実
際回転速度がその上下変動許容範囲内にあればよいとい
う考え方、つまり上下変動許容範囲内において実際回転
速度を基準回転速度を中心として積極的に増減速を繰返
させることにより前記目的を達成する構成とされてい
る。

【００１１】すなわち、本発明に係る直流モータの回転
度速度制御装置は、直流モータに接続された駆動制御回
路に目標電流値信号を入力して直流モータの回転速度制
御を行う直流モータの回転速度制御装置において、基準
回転速度に対する上下変動許容範囲を設定する回転速度
変動許容範囲設定手段と、前記直流モータを基準回転速
度において基準トルクを発生させるために必要とする基
準電流値よりも値の大きな高電流値を設定する高電流値
設定手段と、基準電流値よりも値の小さな低電流値を設
定する低電流値設定手段と、設定上下変動許容範囲内に
おいて前記直流モータの実際回転速度が予め設定された
上下変動許容範囲を決める上限回転速度と等しくなった
ことを条件として予め設定された低電流値に対応する減
速目標電流値信号を生成しかつその下限回転速度と等し
くなったことを条件に予め設定された高電流値に対応す
る増速目標電流値信号を生成しつつ上下変動許容範囲内
において前記駆動制御回路へ減速目標電流値信号と増速
目標電流値信号とを切替出力する目標電流値信号生成手
段とを設けた、ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成による本発明では、回転速度変動許容
範囲設定手段を用いて基準回転速度に対する上下変動許
容範囲を決める上限回転速度と下限回転速度とを設定し
かつ高・低電流値設定手段を用いて高電流値と低電流値
とを予め設定しておく。運転に入ると、目標電流値信号
生成手段が、上下変動許容範囲内において直流モータの
実際回転速度が設定上限回転速度と等しくなると設定低
電流値に対応する減速目標電流値信号を、設定下限回転
速度と等しくなると設定高電流値に対応する増速目標電
流値信号を生成し駆動制御回路に切替え出力する。した
がって、起動加速時におけるオーバーシュートを小さく
かつ直流モータを上下変動許容範囲内で増減速を繰返し
つつ直流モータの回転速度を常に安定制御できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本直流モータの回転速度制御装置は、図１に示す
如く、回転速度変動許容範囲設定手段３０（３１，３
２）と高電流値設定手段２１と低電流値設定手段２３と
目標電流値信号生成手段２０とを設け、駆動制御回路１
０への目標電流値信号Ｉｉを基準電流値Ｉｒよりも大き
な高電流値Ｉｈ１と小さな低電流値Ｉｌ２とのそれぞれ
に対応させた増速目標電流値信号と減速目標電流値信号
とに切替えつつ直流モータ１を基準回転速度Ｓｒを中心
とする上下変動許容範囲△内で連続回転制御運転するこ
とのできる構成とされている。

【００１４】また、この実施例では、第２の高電流値設
定手段２２と第２の低電流値設定手段２４とを設け、起
動時における直流モータ１の上下変動許容範囲△内への
立上り時間および停止時の上下変動許容範囲△内からの
立下り時間を短縮できるように第２の高電流値Ｉｈ２と
第２の低電流値Ｉｌ２とのそれぞれに対応する加速目標
電流値信号と極減速目標電流値信号とに切替えて回転制
御できるものと形成されている。

【００１５】なお、従来例（図３）と同一または共通す
る部分については同一の符号を付しその説明を簡略また
は省略する。

【００１６】まず、回転速度変動許容範囲設定手段３０
は、図２（Ｂ）に示す基準回転速度Ｓｒを中心とする上
下変動許容範囲△（△Ｕ＋△Ｄ）を設定する手段で、図
１に示す上限回転速度設定器３１と下限回転速度設定器
３２とから形成され、上限回転速度Ｓｈと下限回転速度
Ｓｌとを設定することにより上下変動許容範囲△を設定
する。この上下変動許容範囲△は、当該直流モータ１を
用いる装置、例えばプリンタ、の特性上許し得る回転速
度の変動幅である。

【００１７】高電流値設定手段２１は、基準回転速度Ｓ
ｒで基準トルクを発生して直流モータ１を回転運転させ
るに必要とする基準電流値Ｉｒよりも値の大きな高電流
値Ｉｈ１を設定するものである。すなわち、高電流値Ｉ
ｈ１は、上下変動許容範囲△内で基準トルクを発生させ
つつ直流モータ１を比較的緩やかに増速することができ
るものとして選択設定される。

【００１８】一方の低電流値設定手段２３は、基準電流
値Ｉｒよりも値の小さな低電流値Ｉｌ１を設定するもの
で、低電流値Ｉｌ１は上記と同様に基準トルクを発生し
つつ直流モータ１を比較的緩やかに減速することができ
るものと選択設定される。

【００１９】ここに、目標電流値信号生成手段２０は、
駆動信号ＳＴＲＴで信号生成作動する。すなわち、パル
スジェネレータ５からの角度信号θｉを角度・速度変換
器６で変換して得た直流モータ１の実際回転速度Ｓｉ
が、設定上下変動許容範囲△内において設定上限回転速
度Ｓｈと等しくなったことを条件として設定低電流値Ｉ
ｌ１に対応する減速目標電流値信号（Ｉｉ）を生成して
駆動制御回路１０へ出力する。したがって、直流モータ
１は緩やかに減速する。そして、実際回転速度Ｓｉが設
定下限回転速度Ｓｌと等しくなると設定高電流値Ｉｈ１
に対応する増速目標電流値信号（Ｉｉ）を生成して切替
出力する。これにより、直流モータ１は緩やかに増速す
る。

【００２０】以下、実際回転速度Ｓｉが上下変動許容範
囲内において設定上限回転速度Ｓｈと設定下限回転速度
Ｓｌとに到達するごとに、設定低電流値Ｉｌ１と設定高
電流値Ｉｈ１とのそれぞれに対応する増・減速目標電流
値信号Ｉｉ（Ｉｈ１，Ｉｌ１）が図２（Ａ）に示すよう
に切替出力される。したがって、直流モータ１を同
（Ｂ）に示す如く上下変動許容範囲△内で安定回転制御
することができる。駆動制御回路１０は連続運転となる
ので、電力効率が高い。

【００２１】また、設定高電流値Ｉｈ１は基準電流値Ｉ
ｒよりも絶対値が小さいので、起動時におけるオーバー
シュートを発生させないで回転制御することができる。
しかし、立上げ時間を短縮したい場合があることから、
この実施例では、図１に示す第２の高電流値設定手段２
２を設け、実際回転速度Ｓｉが零（０）〔停止中〕から
設定下限回転速度Ｓｌに到達する迄は、目標電流値信号
生成手段２０から基準電流値Ｉｒおよび高電流値Ｉｈ１
よりも大きな第２高電流値Ｉｈ２に対応する加速目標電
流値信号Ｉｉを駆動制御回路１０へ出力するように形成
している。したがって、立上げ時間を従来よりも大幅に
短縮できる。なお、設定下限回転速度Ｓｌに到達する
と、値の小さな設定高電流値Ｉｈ１に対応する増速目標
電流値信号Ｉｉに切替えられるので、立上時間の短縮を
図っても上下変動許容範囲△を逸脱するようなオーバー
シュートを防止することができる。

【００２２】これと同様な考え方、つまり立下り時間を
短縮するために第２の低電流値設定手段２４を設け、直
流モータ１の実際回転速度Ｓｉが設定下限回転速度Ｓｌ
に下降しかつ停止指令がある場合は、設定低電流値Ｉｌ
１よりも値の小さな第２低電流値Ｉｌ２に対応する極減
速目標電流値信号Ｉｉを駆動制御回路１０へ出力するよ
うに形成している。すなわち、従来の如く回転フリーと
するのでなく、第２低電流値Ｉｌ２を限りなく零（０）
に近い値に設定することにより駆動制御回路１０への目
標電流値信号Ｉｉを極小として積極的かつ強制的に直流
モータ１の回転速度を下降させるわけである。

【００２３】次に、この実施例の作用を説明する。回転
速度変動許容範囲設定手段３０（上限回転速度設定器３
１，下限回転速度設定器３２）を用いて、図２（Ｂ）に
示す上限回転速度Ｓｈと下限回転速度Ｓｌとをセットし
て上下変動許容範囲△を設定する。最大許容範囲△ｍａ
ｘからやや小さく設定することが望ましい。また、各設
定器２１，２２，２３，２４を用いて高電流値Ｉｈ１，
第２高電流値Ｉｈ２，低電流値Ｉｌ１，第２低電流値Ｉ
ｌ２を設定しておく。

【００２４】ここで、駆動信号ＳＴＲＴを発して運転開
始すると、目標電流値信号生成手段２０は、角度・速度
変換器６から出力される直流モータ１の実際回転速度Ｓ
ｉが設定下限回転速度Ｓｌに到達するまでは、図２
（Ａ）に示す如く第２高電流値Ｉｈ２に対応する加速目
標電流値信号Ｉｉを出力する。したがって、駆動制御回
路１０は、図２（Ｂ）に示す如く、直流モータ１を急速
に加速して立上り時間を短縮する。

【００２５】実際回転速度Ｓｉが設定下限回転速度Ｓｌ
に到達すると、目標電流値信号生成手段２０は第２高電
流値Ｉｈ２に代えてそれよりも値の小さい高電流値Ｉｈ
１に対応する増速目標電流値信号Ｓｉを生成して出力す
る。したがって、図２（Ｂ）に示すように、直流モータ
１の実際回転速度Ｓｉは穏やかに速度上昇する。実際回
転速度Ｓｉが設定上限回転速度Ｓｈに到達すると、低電
流値Ｉｌ１に対応する減速目標電流値信号Ｓｉに切替え
られる。したがって、直流モータ１は、オーバーシュー
トなくかつ基準トルクを発生しつつ穏やかに減速し始め
る。

【００２６】この減速により、実際回転速度Ｓｉが設定
下限回転速度Ｓｌに下降すると、目標電流値信号生成手
段２０は再び設定高電流値Ｉｈ１に対応する増速目標電
流値信号Ｓｉを切替え出力する。かくして、駆動制御回
路１０は、設定上下変動許容範囲△内において交互に切
替え入力される高電流値相当の増速目標電流値信号Ｓｉ
と低電流値相当の減速目標電流値信号とを目標信号とし
て直流モータ１を連続運転制御する。よって、直流モー
タ１を設定上下変動許容範囲△内の回転速度で安定して
回転制御できる。

【００２７】また、駆動信号ＳＴＲＴが消滅するつまり
停止指令がかかると、目標電流値信号生成手段２０は、
強制的に第２低電流値Ｉｌ２に対応する極減速目標電流
値信号Ｉｉを駆動制御回路１０へ出力する。したがっ
て、直流モータ１は回転フリーとされることなく、急速
かつ円滑に回転低下される。したがって、立下げ時間を
大幅に短縮することができる。

【００２８】しかして、この実施例によれば、回転速度
変動許容範囲設定手段３０と高電流値設定手段２１と低
電流値設定手段２３と目標電流値信号生成手段２０とを
設け、設定上下変動許容範囲△内において直流モータ１
の実際回転速度Ｓｉが増速中に設定上限回転速度Ｓｈに
到達した場合には基準電流値Ｉｒよりも値の大きな高電
流値Ｉｈ１に対応させ、減速中に設定下限回転速度Ｓｌ
に到達した場合には値の小さな低電流値Ｉｌ１に対応さ
せた増・減速目標電流値信号Ｉｉを駆動制御回路１０へ
切替出力する構成とされているので、起動時におけるオ
ーバーシュートを解消しつつ直流モータ１を上下変動許
容範囲△内で円滑かつ安定させて回転制御できるととも
に、駆動制御回路１０が従来のＯＮ−ＯＦＦ制御でなく
連続回転制御であるから電力効率を向上できかつ寿命も
延せる。

【００２９】また、回転速度変動許容範囲設定手段３０
が、上限回転速度設定器３１と下限回転速度設定器３２
とを含み、上限回転速度Ｓｈと下限回転速度Ｓｌとをセ
ットすることによって上下変動許容範囲△（△Ｕ＋△
Ｄ）を設定するものと形成されているので、適用性が広
くかつ各設定値（Ｓｈ，Ｓｌ）を適宜とすることによ
り、最大的上下変動許容範囲△ｍａｘを逸脱させない確
実な回転制御ができる。

【００３０】また、設定上下変動許容範囲△内でも高電
流値Ｉｈ１と低電流値Ｉｌ１とに対応する増・減速度目
標電流値信号で連続回転制御されている。換言すれば、
従来例のようにＯＮ−ＯＦＦ制御でないから直流モータ
１の回転速度の急変を防止できる。

【００３１】さらに、第２の高電流値設定手段２２と第
２の低電流値設定手段２４とを設け、起動加速時は基準
電流値Ｉｒおよび高電流値Ｉｈ１よりも値の大きな第２
高電流値Ｉｈ２に対応する加速目標電流値信号によって
かつ停止減速時は低電流値Ｉｌ１よりも遥かに小さい第
２低電流値Ｉｌ２に対応する極減速目標電流値信号によ
って回転制御するものと形成されているので、立上げ時
間と立下げ時間とを大幅に短縮できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、回転速度変動許容範囲
設定手段と高電流値設定手段と低電流値設定手段と目標
電流値信号生成手段とを設け、設定上下変動許容範囲内
において直流モータの実際回転速度が増速中に設定上限
回転速度に到達した場合には基準電流値よりも値の大き
な高電流値に対応させ、減速中に設定下限回転速度に到
達した場合には値の小さな低電流値に対応させた増・減
速目標電流値信号を駆動制御回路へ切替出力する構成と
されているので、起動時におけるオーバーシュートを解
消しつつ直流モータを上下変動許容範囲内で円滑かつ安
定させて回転制御できるとともに、駆動制御回路が従来
のＯＮ−ＯＦＦ制御でなく連続回転制御であるから電力
効率を向上できかつ寿命も延せる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図である。

【図２】同じく、動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図３】従来例を説明するための回路図である。

【図４】同じく、動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 直流モータ ５ パルスジェネレータ ６ 角度・速度変換器 １０ 駆動制御回路 ２０ 目標電流値信号生成手段 ２１ 高電流設定手段 ２２ 第２の高電流設定手段 ２３ 低電流設定手段 ２４ 第２の低電流設定手段 ３０ 回転速度変動許容範囲設定手段 ３１ 上限回転速度設定器 ３２ 下限回転速度設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流モータに接続された駆動制御回路に
   目標電流値信号を入力して直流モータの回転速度制御を
   行う直流モータの回転速度制御装置において、 基準回転速度に対する上下変動許容範囲を設定する回転
   速度変動許容範囲設定手段と、前記直流モータを基準回
   転速度において基準トルクを発生させるために必要とす
   る基準電流値よりも値の大きな高電流値を設定する高電
   流値設定手段と、基準電流値よりも値の小さな低電流値
   を設定する低電流値設定手段と、設定上下変動許容範囲
   内において前記直流モータの実際回転速度が予め設定さ
   れた上下変動許容範囲を決める上限回転速度と等しくな
   ったことを条件として予め設定された低電流値に対応す
   る減速目標電流値信号を生成しかつその下限回転速度と
   等しくなったことを条件に予め設定された高電流値に対
   応する増速目標電流値信号を生成しつつ上下変動許容範
   囲内において前記駆動制御回路へ減速目標電流値信号と
   増速目標電流値信号とを切替出力する目標電流値信号生
   成手段とを設けた、ことを特徴とする直流モータの回転
   速度制御装置。