JPS59197901A - 運動制御装置 - 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】 技術分野 本発明は、移動体の位置、速度、加速度などを所定のプ
ログラムに従って制御する運動制御装置に関し、殊に複
写機などの往復光学系搬送手段を高速にて移動させるよ
う制御する場合に好適な連動制御装置に関する。

従来技術 、従来から、移動体の位置制御を行う場合に、その加速
度および速度をも併゛せて制御することは種−々の困難
があった。例えば、工作機械における位置決め制御、コ
ンベアの速度制御、複写機における往復光学系の位置制
御などを行う技術分野においてかかる問題が生じていた
。そこで、−例として複写機における移動光学系の速度
制御を挙げ、その問題点について述べる。

一般に、移動体光学系では露光工程時（すなわち往動時
）−のみが制御されており、反転時、復動時および停止
時については特に意図した制御が行われていない。とこ
ろが、かかる状態の下に複写速度を増加せんとする場合
には、移動光学系の反転時における衝撃が露光工程時に
影響を与え、画面ぶれを生じさせるという欠点がみられ
た。また、反転時における衝撃が過大になると、移動光
学系と一体になって移動する原稿照明用ランプが断線し
てしまうという欠点も生じることになる。

従来から知られている移動光学系の制御方式を一例とし
て列挙すると、次の通りである。

従来から知られている第１の方式は、正方向および逆方
向用のクラッチ２個を用い、これらクラッチをオンオフ
制御して往復動制御をなすものである。すなわち、往動
時には往動クラッチをオンして起動させ、もって定速駆
動をなし、復動時には往動クラッチをオフすると共に復
動クラ・ンチをオンし、もって逆転・定速駆動を行って
いる。

かかる方式ではクラッチのオンオフにより正逆転かなさ
れるので、移動光学系に加わる加速度は１０Ｇを超える
大きな値となる。そして、正逆転による衝撃は複写機本
体にも影響を与え、既述の如く、−面ぶれを生じさせる
原因となるばかりでなく複写機全体の寿命も縮めること
になる。更に、反転時に生じる音や衝撃は、ユーザにと
っても快いものではない。

しかし、この方式は電気信号を用いて往復動の制御を行
っているので、移動光学系の走査距離を任意に設定する
ことができるいう利点を有している。その結果、コピー
サイズに応じて、移動光学系の早戻しを行うことができ
る。現在のところ、かかる方式が主流をなしているが、
５０枚／分程度のコピースピードが限界である。

従来から知られている第２の方式は、ＤＣモータの回転
方向を逆転させ、もって移動光学系の往復動制御をなす
ものである。すなわち、正逆転の変更はＤＣモータに印
加する電圧の極性を反転させることにより、また定速制
御は位相コツクループ制御を行うことにより速度制御を
行うものである。

かかる方式では、移動光学系の正転反転をオンオフ制御
により切換えているものの、上述した、４１の方式と異
なり、モータ自体のイナーシャによってその衝撃が緩和
されるという利点を有している。

しかし、加速時および反転加速時にはＤＣモータに全電
圧が印加されており、何ら速度制御がなされていない。

従って、往復切換時におけるオー／ヘーラン量やタイム
ラグは、案内レールが有するまさつ抵抗のばらつき、　
Ｉ］ｃモータの出力、ＤＣモータにおけるトルク特性の
ばらつき、電源電圧変動なとによって異る値を採ること
になるので、複写機のコピー性能（枚／分）にばらつき
が生じることにもなる。

更に、この方式で用いられるＤＣモータは定速回転を行
うには適しているものの、加減速時の制御は以ドの理由
（イ）および（ロ）により困難である。

（イ）　移動光学系に、例えば等加速度連動をり、えよ
うとする場合にはＤＣモータのトルク出力を−・定とし
なければならないので、第１図に示す如く、回転数に応
じて入力電圧Ｖｉｎを。

変える心安がある。従って、加速および）成速を行うた
めに加速度を変化させる場合には、更に複雑な制御とな
る。

（ロ）　　ＤＣモータの回転数か小さい場合、あるいは
回転方向を逆転させる場合には、第２図に示す如く、過
大な電流が流れるので、大きな市原を必要とする。

従来から知られている第３の方式は、第３図（米国特許
第４，１２０，５７８号第５図より抜跡）に示す如く、
カムを用いて光学系を往復駆動するものである。すなわ
ち、図示したカム８４の輪郭曲線により、往復工程中の
位置および速度を制御している。このように加減速の程
度９反転位置、ホームポジションを一義的に特定するこ
とができるので、定速駆動時から反転駆動時に向かう制
御を滑らかに行うことができる。

なお１本図中の８６は往復光学系を、６４は駆動ベルト
を、８０は駆動ベルトの固定端を、８３はカムフォロア
を、８４はカムを示している。

しかし、移動光学系のストロークはカムの輪郭曲線によ
り一義的に定まるので、サイズの小さなコピーを行う場
合にもフルスｉ・ローフ駆動されるという欠点かある。

その結果、コピースピードを」−げることかできず、し
かも余分な機械的動きにより複写機自体の寿命を短くす
ることにもなる。

また、かかる方式では、大かがすな機構を必要としてコ
スト高になるという欠点を有する。

目　　　　　的 本発明の目的は、上述の点に鑑み、移動体の位置決め、
一度、加速度などを制御し、もって移動体の往動もしく
は復動を円滑かつ高速にてなし得るようにした運動制御
装置を提供することに視る。

かかる目的を達成するために、本発明では移動体の運動
を制御する装置において、移動体の移動特性を予め定め
たプログラムに従って制御するよ・う構成する。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第４図は、本発明を適用した複写機の移動光学系運動制
御装置を示す。本図において、２は常に定速回転を行う
モータ、４はモータ２のシャフトに取すイづけたフライ
ホイール、６はモータ２のシャフトに接続されたパウダ
ークラ・ンチまたはヒステリシスクラッチを用いた順方
向り、ラッチ、８は逆転変換ギヤ１０を介してモータ２
のシャフトに接続した逆方向クラッチ、１２はこれら両
クラッチ６および８の共通出力軸に接続されその回転数
に対応した２相のクロック信号を送出するエンコーダ、
１４は順方向クラッチ（以下、Ｆクラ・ンチという）６
または逆方向クラッチ（以下、Ｂクラッチという、）の
回転出力をプーリ１Ｂに伝達する減速機、１８は移動光
学系２０を往動（矢印Ｆにより示す）または復動（矢印
Ｂにより示す）させるために出力プーリ１８に係合させ
たワイヤである。

また、２２は往動時における移動光学系２０が基準位置
（例えば、露光スキャン中において原稿の先端が感光ド
ラムに投影され始める位置、すなわち画先）を通過した
ことを検出する基準位置センーサ、２４はエンコーダ１
２から送出されるクロック信号を導入してクラッチ出力
軸９の回転方向および回転数を判別する回転検知回路、
２６は基準位置センサ２２からの出力信号を導入する基
準位置判別回路２日および上述の回転検知回路２４の出
力信号を導入して移動光学系２０の瞬時位置を検出する
位置判別回路である。従って、正確な位置判別を行うた
めには、エンコーダ１２を１賊速機１４の上流側（すな
わち、クラッチ側）に配置するのが好適である。

３０は移動光学系２０の起動、コピ一枚数指定、コピー
倍率指定に関する指令信号を送出するコマンド回路、３
２は位置判別回路２６から構成される装置情報とコマン
ド回路３０から送出される各種コマンドに対応した角速
度を読み出す角速度プログラム−用テーブルである。こ
こで角速度プログラムとは、移動光学系２０について予
め設定した速度（メートル７秒）に対応するクラッチ出
力軸９の軸回転角速度（９９７７７秒）をいう。３４は
角速度プログラム用テーブル３２と同様に、位置判別回
路２６から構成される装置情報とコマンド回路３０がら
送出される各種コマンドに対応した加速度を読み出す加
速度プログラム用テーブルである。ここで加速度プログ
ラムとは、移動光学系２０について予め設定した加速度
（メートル７秒２）に対応するクラッチ出力軸９の軸回
転加速度（９９７７７秒２）をいう。

３６は、回転検知回路２４からの出力信号に同期して、
加速度プログラムをクラッチ伝達トルク（第５図および
第６図において説明する）に変換するトルク変換テーブ
ルである。ただし、このトルク変換テーブル３８は、角
速度プログラム用テーブル３２および加速度プログラム
用テーブル３４と異なり、トルクオフセット信号５０（
後述する）の導入に伴ってその記憶値を更新することが
できる。

すなわち、加速度プログラムに対応したトルクを読み出
すＲＯＭ　　（リード自オンリ・メモリ）と、トルクオ
フセット信号３８に応答してこのＲＯＭ内のデータに修
正を加え得るよう構成したＲＡＭ　　（ランダムφアク
セス・メモリ）とを一体化してトルク変換テーブル３６
を形成する。

３８は、エンコーダ１２から送出されるクロック信号と
角速度プログラムとを比較して、クラッチ出力軸、９の
回転角速度と予め設定されている角速度とのずれを位相
差信号４０として送出する比較回路である。４２は、こ
の位相差信号４ｏに対応した補償トルク量（電圧）ΔＴ
に変換するための位相トルり変換回路である。この補償
トルク量は、エンコーグ１２からクロック信号が送出さ
れる度に、加算回路４４へ供給されると共に、メモリ４
６にストアされる。メモリ４６にストアされた各々の補
償トルク量６丁は、積算平均回路４８にて所定回数（例
えば、移動光学系２０を１０往復させるために必要なり
ロック数）だけ積算され、その平均値がトルクオフセン
ト信号５０としてトルク変換テーブルに帰還される。

５２は、加算回路４４から送出されるトルク制御電圧（
トルクプログラムから読み出したトルク量と補償トルク
量ΔＴの和）５４をＦクラッチ制御電流５６またはＢク
ラッチ制御電流５８に変換する電圧電流変換回路である
。

第５図は、Ｆクラッチ６およびＢクラッチ８としてパウ
ダークラッチを用いた場合の［伝達トルク１対［励磁電
流特性］を示す。第６図は同様に、パウダークラッチの
［伝達トルク］対［スリップ回転数、すなわち入出力軸
間の相対回転数］を示す。これら両図から明らかなよう
に、パウダークラッチからは励磁電流（すなわち、Ｆり
。

ラッチ制御電流５６またはＢクラッチ制御電流５８）に
ほぼ比例した伝達トルクが得られ、しがも入出力軸間の
相対回転数に拘らず一定の伝達トルクが得られる。Ｆク
ランチロおよびＢクラッチ８としてヒステリシスクラッ
チを用いる場合にも、同様の特性が得られる。

第７図は、上述したトルクプログラムと、加速度プログ
ラム、角速度プログラムおよび移動光学系２０の位置と
の相互関係を示すグラフであり、横軸は時間［秒］を表
わしている。ただし、角速度プログラムについては、ク
ラッチ出力軸９の角ｍ度に対応した移動光学系２ｏの移
動速度を示しである。また、ｔｌないしｔｌＯはそれぞ
れの時刻を表わす。

第７図の上方に示したトルクプログラムに見られる如く
、時刻０からｔｌに至るまでは、モータ２の回転数とク
ラッチ出力軸９の回転数との差に拘わりなく一定の伝達
トルクがＦクラッチ６を介して供給されるので（第６図
参照）、移動光学系２゜は等加速度運動を行う。その後
、移動光学系２０に所定の等球運動を行わせるために伝
達トルクを徐々に減少させ、ｔ２以降は一定トルクΔＴ
１を保持させる。すなわち、Ｆクラッチ６に供給する励
磁電流（Ｆクラッチ制御電流５６）を小さくすることに
より伝達トルクを減少させる（第５図参照）。

そして、ｔ２以降は移動光学系を等球運動させるために
のみ必要なトルクΔＴ１のみを生じさせる。

このトルク△Ｔ１により、移動光学系２０が載せられて
いるレール等に起因して生じる摩擦力に打ち勝って等球
運動がなされる。従って、このトルクΔＴ、は複写機ご
とに、あるいは経時変化と共に異なった値をとる。

次に、移動光学系２０を反転駆動するために、Ｔ３を経
過した時点で伝達トルクを零まで降下させ、更に引き続
いて負の伝達トルクを加えて（Ｂクラッチ８に励磁電流
を供給することにより）ブレーキをかける。ｔ３ないし
ｔ５におけるトルクプログラム曲線および速度プログラ
ム曲線は、このことを表わしている。なお、ｔ４ないし
ｔ６における加速度は負の一定値をとるにも拘わらず、
ｔ５において伝達トルクを負方向に対してステップ状に
増さなければならない。その理由は、移動光学系２ｏが
停止して反転駆動される際に、摩擦力の方向も反転する
からである。換言すれば、移動光学系２ｏの減速中にお
ける摩擦力と、反転駆動時における摩擦力とは、その方
向が逆となるからである。

ｔ５ないし七６にかけては、一定の伝達トルクを与えて
加速を急に行うが、その後の七〇以降は伝達トルクを徐
々に減少させていき、ｔ７以降は負の一是伝達トルクー
ΔＴ２を保持させる。この伝達トルク−ΔＴ２は、既述
のΔＴ、と同様、移動光学系２０を摩擦力に打ち勝って
定速運動させるために必要なトルクである。その後、移
動光学系２ｏをボームポジションに停止させるために、
伝達トルクを正方向に増してい＜（ｔ８〜ｔ９）。そし
て、ｔ８経過後は加速度を徐々に減少させて滑らかな停
止を行うために、伝達トルクを負の方向に増していく。

カくシて、ｔｌＯにおいて移動光学系２ｏがホームポジ
ョン上に停止することになる。なお、第７図のｒ方に描
いた曲線は移動光学系２０の変位曲線を表わし、時刻０
な゛いしｔ５が往動、　ｔ５ないし１１０か復動を示し
ている。

次に、第４図および第７図を参照して本装置の動作を説
明する。

まず、起動命令がコマンド回路３０から発せられると、
コピー倍率に応じた走査速度の各プログラムが選択され
る。そして、既に回転しているモータ２にＦクラッチ６
を接続した後、第７図の加速度プログラムについて述べ
た如く、Ｆクラッチ６に一定の励磁電流を供給して等加
速度運動を開始させる。その後、伝達トルクを第７図に
示す如く変化させて移動光学系２０の一往復を終了させ
る。

ただし、第７図は一往復後に移動光学系２０がホームポ
ジション上に停止する場合のプログラムを示しているの
で、複数回の往復動を連続して行わせる場合には、時刻
ｔ８以降の伝達トルクを一定値に保ち、その後節、ψ起
動時の伝達トルク（時刻Ｏ〜ｔ’ｌにおける伝達トルク
）を与え、るようなプログラムとしておけばよい（第７
図上方に一点鎖線で示す）。

ここで、エンコーグ１２からクロック信号が送出される
各時点での角速度は所定の角速度と比較され（比較ｌ１
ｉ８］路３８参照）、その位相差−信号４０７ま褥−償
トルク量△Ｔに変換された後に（位相トルク変換回路４
２参照）メモリ４６ヘストアされることは既述の通りで
あるが、かかる記憶動作は定速度往復時（ｔ２〜ｔ３お
よびｔ７〜ｔ８）、またはその一方（定速度往動時もし
くは定速度徨動時月；所定回数だけ行って積算し、トル
クプログラムの更新を行う（トルクオフセット信号５ｏ
参！り。このことにより、種々の外乱を除去した一定ト
ルク量ΔＴ１および−△Ｔ２、またはその一方がトルク
変換テーブル３６内に記憶され、もって光学系案内レー
ルおよびプーリ軸（いずれも図示せず）などの経時変化
によるトルク変動を補正している。よって、かかるトル
クプログラムの更新動作は、起動時における一往復につ
いてのみ行えば十分である。

また、移動光学系２ｏの走査速度はコピー倍率によって
変化させる必要があるので、第７図の加速度プログラム
に示した斜線部分の面積Ａを最低の走査速度より若干小
さな値に設定しておく。そして、コピー倍率によって足
まる走査速度への対応は、起動時から時刻目に１至るま
での時間（すなわち、定加速度運動を行わせている時間
）を適宜調節して行う。換言すれば、・、コピー倍率の
３ツ定如何に拘らず、ｔ１以降のトルクプログラムを何
ら変更する必要がないことになる。

禾実施例では、移動光学系２ｏの有効移動距１ｉ１１ｕ
２３０ｍｍを１秒間で往復させ、その時の最大加速度が
　１５ｍ／５ｅｅ２（約１．５Ｇ）となるようトルクプ
ログラムを設定しである。すなわち、起動時には１５ｍ
／５ｅｃ２のＡ・加速度運動を行い（ｔｌまで）、所定
の走査速度０．４４５ｍ／ｓｅｃよりも０．３ｍ／ｓｅ
ｃ手前（加速度プログラムの斜線部面積Ａに相当する）
から加速度を減しくｔｌ〜ｔ２）、加速度が零になった
時点（ｔ２）において所定の走査速度０．４４５ｍ／ｓ
ｅｃに達する。同様に、復動時における定速度−１，２
ｍ／ｓｅｅよりも０．３ｍ／ｓｅｅ手前（加速度プログ
ラムの斜線部面積Ｂに相当する）から減速を開始１てい
る。

なお、モータ２の回転数が低下した場合のことを考慮、
して、規定の回転数よりも若干高い値に設定しておくの
が好適である。また、復動時の定速度を往復時の定速度
よりも犬きく設定しであるので、逆転変換ギヤＩＱのギ
ヤ比を調節してＢフランチ８への入力回転数を増してお
く必要がある。

更に、七−夕２に取り何けたフライホイール４を省略し
て、ロータ自体のイナーシャを代用とすることも可能で
ある。

第８図は、トルクプログラムの別実施例を示す。図示し
たトルクプログラムと第７図に示したトルクプログラム
との相違は、ｔ４〜ｔ６の期間中、伝達トルクを一定に
保持させていることになる。

その結果として、移動光学系２ｏが一時停止する時点（
ｔ５）の前後において・、加速度がステップ状に変化す
ることになるが実用上問題はない。

第９図は、移動光学系連動制御装置の別実施例を示す。

本図と第４図との相違は、加速度プログラムを削除した
ことにある。すなわち、トルクと加速度とは比例関係に
あるので、予め加速度プロダラムに対応したトルクプロ
グラムな河己を意させておくことにより、所定の運動制
御を行うこと力く可能となる。従って、その他の構゛成
要素１１第４図番こ示した通りであるのでＪ同一の番１
号を４ｊｉ　Ｌ、である。水装置の動作も第４図と同様
モ（あるので説明を省略する。

第１０図は、Ｆクラッチ６またはＢクラ・ンチ８（第４
図参照）の［伝達トルク］対［励磁電流］特性における
トルク零付近を拡大した図である。

かかる特性は既に第５図に示した通りである力く、第１
０．図中に（イ）で示す部分が非直線特性を呈している
ので、この部分（イ）を補償して直線性を持たせるのが
好適である。すな６ち、和１の補イ賞も行うことなくＦ
クランチロおよびＢクラ・ンチ８を切り変える場合には
、第１１図番こ示す４口〈［伝達トルク］対［励磁電流
］がリニアとならなｌ、）ので、トルク零付近で段階が
生じてしまｌ／Ｘ、制御力−オテレ１にくくなる。

第１２図は、クラッチの伝達特性に直線性をす寺たせる
ようにした補償方法を示す。伝達トルり力Ｓ／Ｊ＼さな
範囲においては、Ｆクラ・ンチ６およびＢクラッチ８の
それぞれに励磁電流を供給し、もつ、て破線で示したよ
うな直線性を得る。従って、伝洋トルク１９零の場合に
／も、両クラ・ンチ６および８にほぼ同一の励磁電流を
供給するよう制御する必要がある。かかる制御を実現す
るために、補償すべき励磁電流値を予めＲＯＭ　（図示
せず）に記憶させておく。

第１３図は、マイクロコンピュータ（図示せず）を用い
て８４図または第９図に示した装置を制御する手順を示
す。なお、図示したフローチャー１・は、通常のコピー
動作等については何ら触れておらず、本実施例に係る制
御についてのみ表わしている。

まず、コピ一枚数をセットしてコピースタートボタン（
図示せず）を押すと給紙が行われモータ２がＦクラッチ
６に接続され、移動光学系２０が前進し始める。すると
、エンコーダ１２からのクロックパルス信号はロー状態
からハイ状態（または、ハイ状態からロー状態）＆こ遷
移し、以下のステップに示す如き処理が行われる。

ステップ１３００において、ホームポジションから基準
位置までの距離に相当するクロックパルス数ｐＢをデー
タテーブル（図示せず）から読み込む。

ステップ１３０１において、基準位置から反転位置まで
の距離に相当するクロックパルス数Ｐｎをデータテーブ
ル（図示せず）から読み込む。

ステップ１３０２において、クロックパルス（すなわち
、移動光学系２０の位置を示すエンコーダ・クロックパ
ルス）に対応した目標角速度を角速度プログラム用チー
タル３２から読み込む。ただし、読み込むべきデータが
多すぎることに起因してメモリエリアが不足する場合に
は、マルチプロセ・ンサ（図示せず）を用いてその演算
結果を読み込むようにすることも可能である。

ステップ１３ｏ３において、エンコーダ１２がらのクロ
ックパルスに基づいて算出した実測角速度を読み込む。

ステップ１３０４において、上述の目−角速度と実測角
速度との差Δω（補償角速度）を求める。

ステップ１３０５において、補償角速度Δωを補償トル
クΔＴに変換する。この変換は、力学上の関係式 （トルク）＝（移動光学系の質量） ×（ワイヤプーリの半径）２ ×（角速度）２ によって得られるトルク値に、ある修正係数を乗じて得
ることができる。あるいは、単に補償角速度Δωに、あ
る変換計数を乗じて補償トルクΔＴを得ることも可能で
ある。

ステップ１３０６におし）て、目標トルりＴｒをトルり
変換テーブル３８から読み′込む。

ステップ１３０７においイて、目標トルクＴｒと補償ト
ルクムＴとを加え合わせて制御トルクＴ（）ルク制御電
圧５４）を得る。

ステップ１３０８において、この制御トルクＴ、（トル
ク制御電圧５４）をＦクラッチ制御電流５６またはＢク
ラッチ制御電流５日に変換する。

そして、移動光学系２０が基準位置を通過するまでステ
ップ１３０２ないしステップ１３０８までの処理を繰り
返す（ステップｔ３ｏ８）。

なお、ステップ１３０２ないしステップ１３０９までの
処理は、エンコーダ１２からクロックパルス（１パルス
または分周パルス）が送出される度に一巡する必要かあ
るので、マイクロプロセッサの処理速度を予め設定して
おく必要がある。

ステップ１３１Ｏにおいて、カウンタ（図示せず）のカ
ラン＋値Ｐを零にセットする。

ステップ１３１１ないしステ・ンプ１３１７におし１て
は。

ステップ１３０２ないしステップ１３０８までの処理と
同様の処理を行う。

ステップ１３１８において、エンコー〆１２からの出力
パルスに応答して、カウンタのカウント値Ｐを１だけ増
加する。

そして、カウント値Ｐが基準位置から反転位置までの距
離に相当するクロックパルス数Ｐｎ　　（ステップ１３
０１参照）に達するまで、ステップ１３１１ないしステ
ップ１３１８までのループを繰り返す（ステップ１３１
１１）。

上述したステップ１３１１ないしステップ１３１８は、
エンコーダ１２からクロックパルスが送出されるたびに
一巡し得るような処理速度としておくことが必要である
。

カウント値ＰがＰｎに達するとステップ１３２０に進み
、そのカウント値が（２Ｐｎ　＋　Ｐｅ　）　　（基準
位置および反転位置を経由して再びホームポジションに
至る距離に相当する）に達するまで、ステップ１３１１
ないしステップ１３１８までのループを繰り返す。

カウント値が（２Ｐｎ　＋　ＰＢ）に達した時点しとお
いて木プログラムは終了し、移動光学系２０はホームポ
ジション上に停止する。

なお、Ｆクラッチ６およびＢクラ・ンチ８の作動精度、
その他の種々な要因によって移動光学系２０がホームポ
ジション上に戻らない場合も起り得る。この場合には、
移動光学系２０が所定の時刻より早く立ちＬつたり、あ
るいは遅く立ち上ることになるが、基準位置をホームポ
ジションから十分に離しであるので、制御トルクＴに何
ら修正を加える必要はない。換言すれば、移動光学系２
０が基準位置を通過する時には、既に所定の定速度に達
しているので、ホームポジション上に必ずしも正確に位
置させる必要がないことになる。

第１４Ａ図は、エンコニダ１２からのパルス出力を処理
するための別実施例を示す。

ステップ１４０１およびステップ１４０２は、第１３図
に示したステップ１３００および１３０１と同じである
ので説明を省略する。

ステップ１４０３において、カウンタ（図示せず）のカ
ウント値Ｐを零にセットする。

ステップ１４０４ないしステップ１４１Ｏは、第１３図
に示したステップ１３０２ないしステップ１３０８と同
じであるので説明を省略する。

ステップ１４１１において、エンコーダ１２からの出力
パルスに応答してカウンタのカウント値Ｐを１だけ増加
する。

移動光学系２０が基準位置を通過すると（ステップ１４
１２．基準位置センサ２２参照）、ステップ１４１３に
おいてＰＰ＝ＰＢ−Ｐを計算する。これにより、現実に
移動光学系２０がスタートした位置とホームポジション
との差を求める。

ステップ１４１４において、Ｐ＝Ｐ＋ＰＰを求める。

これにより、移動光学系２０が正確にホームポジション
からスタートした場合に得られるであろうカウント値に
カウンタをセットする。

ステップ１４１５ないしステップ１４２２は、既述のス
テップ１４０４ないしステップ１４１１と同じである。

ステップ１４２３では、移動光学系２０が反転位置に到
達したか否かを判断する。

そして、ステップ１４２３において、移動光学系２０が
再びホームポジション上に到達したことを検知するまで
、ステラップ１４１５ないしステップ１ａ２３ｃｉ：＋
ループを繰り返す。

かくして、移動光学系２０はホームポジション上に停止
する。

第１４Ｂ図は、第１４Ａ図に示した制御手順を若干変更
したフローチャー１・を示す。本図と第１４Ａ図との相
違は、 ■　ステップ１４０３を除去したこと。

■　ステップ１４１３およびステップ１４１４を除去し
、新たなス、テップ１４１４’　（Ｐ　４−ＰＢ　）を
設けたこと。

の２点である。制御全体の思想は第１４Ａ図に示した通
りであるので、説明は省略する。

第１５図は、トルク変換テーブル３８に予めストアされ
ているトルクプログラムを補償トルク量ΔＴに応じて更
新する手順を示すフローチャートである。

ステップ１５０１において、時刻ｔ３（第７図参照）の
直前における移動光学系２０の位置と基準位置との間の
距離に相当するエンコーダ出力パルス数を読み込む。

ステップ１５０２において、移動光学系２０が基準位置
を通過したことを検出すると、ステップ１５０’３にお
いてカウンタ（図示せず）のカウント値Ｐを零にセット
する。

そして、エンコーダ１２からパルスが送出される度に補
償トルク量を読み込み（ステップ１５（１４）、その値
を積算していく（ステップ１５０５　、ステップ１５０
Ｅｌ）。

基準位置を通過した後に生ｐるエンコーダパルスの総数
がＰｖに達すると（ステップ１５０？　、ステップ１５
０８）　、ステップ１５０８において目標トルりＴｒ（
トルク変換テーブル３６に予めストアされている値）を
読み込む。

ステップ１５１０において、補償トルクΔＴの平均値Ｔ
Ｔ／Ｐｔ−Ｘめると共に、この平均値を目標トルクＴｒ
に加えあわせる。かくして、トルク変換テーブル３６の
更新を終了する。

上述の更新処理は、移動光学像２０．が１０往復程模す
る間についてのみ行えば実用上十分である。

なお、トルプロ）゛ラムの更新が過度にならぬよう、例
えば平均補償トルクにある補正係数を乗じることも可能
である。すなわち、 Ｔｒ＋　Ｔ丁＋に＠ＴＴ／Ｐ、　Ｏ＜ｋ＜１とする。

第１６図は、無視し得ない程度の外乱が木実施例に加わ
ったときの状態を示す図である。また、第１７図は、そ
の外乱を予知ルて外乱補償トルクＴｃを供給する状態観
測器の一例を示すブロック図である。

すなわち、外乱が第１６図に示す如くステップ状に加え
られるものとすると、その高さをいかに早く検出するか
が問題となる。そこで、モータ系の数式モデルおよび外
乱の数式モデル（状態方程式）を作成し、実際の入力デ
ータから外乱量を算出するものである（例えば、佐藤正
美著、システム制御論理第２１８ページ参照）。第１７
僅を木実５施例に適用すると、７０がシステム入力、７
２が制御対象、７３がシステム出力、７４が状態観測器
、７６が外乱補償トルクに相当する。ここで、状態観測
器７４には次の第１８図に示す重く、システム入カフ０
（Ｆクラッチ制御電流５６またはＢクラッチ制御電流５
８に応じた入力）およびシステム出カフ３（エンコーダ
１２からの出力）が入力される。

第１８図は、第４図に示した一実施例に状態観測器７４
を付加した構成を示す。これにより、トルク制御電圧５
４は、補償トルクΔＴ　（電圧）とトルク変換テ〒プル
３６から読み出したトルク（電圧）と外乱補償トルク７
６（電圧）との和になる。その他の動作は、第４図につ
いて述べた通りである。

なお、状態観測器７４は、演算スピードを上げると共に
コストを下げるために、ハードウェアにより構成するこ
とが可能である。また、信頼性を上けゞるために、マル
チプロセッサを用いて、ソフトウェアによる演算処理を
なすことも可能である。

以Ｖ説明′した実施例では、ワンチップのマイコンを用
いて制御系を構成するほか、アナログ回路を用いて計算
速度の増加およびコストダウンを図ることも可能である
。

効　　　果 以上説明したとおり、本発明によれば−、予め蛍められ
たプログラムに従って移動体の位置、速度、加速度等を
正確に制御することができるので、特に移動体を高速か
つ円滑にて制御すべき事務機、工業用機械、プラント機
械など多方面の分野に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は直流モータの特性を示す線図、第
３図は従来から知られている複写機の機構を示す構成図
、第４図は本発明を適用した第１の実施例を示す構成図
、第５図および第６図は第４図に示したパウダークラッ
チの特性を示す図、第７図は第４図に示した移動光学系
の運動制御プログラムを示す線図、第８図は第７図とは
異なる別の制御プログラムを示す線図、第９図は本発明
を適用した第２の実施例を示す構成図、第１Ｏ図ないし
第１２図は第４図および第９図に示したパウダークラッ
チの特性を補償するための線図、第１３図、第１４Ａ図
、第１４Ｂ図および第１５図は第４図および第９図に示
した実施例の制御手順を示すフローチャート、第１６図
は外乱モデルを示す線図、第１７図は従来から知られて
いる状態観測器を示すブロック図、第１８図は本発明を
適用した第３の実施例を示す構成図である。 ２・・・モータ、 ４・・・フライホイール、 ６・・・順方向クラッチ、 ８・・・逆方向クラッチ、 ９・・・クラッチ出力軸、 】Ｏ・・・逆転変換ギヤ、 １２・・・エンコーダ。 １４・・・減速器、 １Ｂ・・・出力プーリ、 １８・・・ワイヤ、 ２ｏ・・・移動光学系、 ２２・・・基準位置センサ、 ２４・・・回転検知回路、 ２６・・・位置判別回路、 ２８・・・基準位置判別回路、 ３０・・・コマンド回路、 ３２・・・角速度プログラム用テーブル、３４・・・加
速度プログラム用テーブル、３６・・・トルク変換テー
ブル、 ３８・・・比較回路、 ４０・・・位相差信号、 ４２・・・位相トルク変換回路、 ４４・・・加算回路。 ４６・・・メモリ、 ４８・・・積算平均回路、 ５０・・・トルクオフセット信号、 ５２・・・電圧電流変換回路、 ５４・・・トルク制御電圧、 ５６・・・順方向（Ｆ）クラッチ制御電流、５８・・・
逆方向（Ｂ）クラッチ制御電流、８０・・・制御回路、 ７０・・・システム入力、 ７２・・・制一対象、 ７３・・・システム出力、 ７４・・・状態観測器、 ７Ｇ・・・外乱補償トルク。 特　許　出　願　人　　キャノン株式会社第１５図 第１６図 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）移動体の運動を制御する装置において、前記移動体
   の移動特性を予め定めたプログラムに従って制御するよ
   うにしたことを特徴とする運動制御装置。 ２）所定の伝達手段を介して回転機の出力軸を前記移動
   体に連結し、前記回転機の回転特性を予め定めたプログ
   ラムに従って制御するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の運動制御装置。 ３）前記回転機の回転特性として、出力トルクおよび回
   転角速度をプログラムするようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の運動制御装置。 ４）前記回転機として電動機を用いると共に、前記伝達
   手段として正逆転クラッチおよび減速機を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の運動制御装置。 ５）前記正逆転クラッチとしてパウダークラッチまたは
   ヒステリシスクラッチを用いるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の運動制御装置。 ６）前記正逆転クラッチとして、正転パウダークラッチ
   の特性と逆転パウダークラ・ンチの特性とを重畳した一
   対のクラッチを用いるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の運動制御装置。 ７）前記正転パウダークラッチと前記逆転パウダークラ
   ッチとを同時に駆動し、伝達トルクの零点近傍特性を補
   償するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の運動制御装置。 ８）前記回転角速度として、正および負の値を有するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   運動制御装置。 ９）前記出力軸に取り付けたエンコーダを用いて前記回
   転角速度を検知するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第８項記載の運動制御装置、。 １０）予め定めたトルクプログラムに従って、前記回転
   機の回転特性を制御するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第９項記載の連動制御装置。 １１）前記トルクプログラムとして、前記移動体および
   前記伝達手段の有する摩擦負荷を主要素としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１０　）Ｊｉ記載の運動制御
   装置。 １２）前記移動体を第１方向に移動させるだめの第１ト
   ルクと、前記移動体を第２方向に移動させるための第２
   トルクとを用いて前記トルクプログラムを修正するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の
   連動制御装置。 ＋３）前記回転機の駆動に要するトルク量を積算平均す
   る手段を備え、前記トルクプログラムを修正するように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の運
   動制御装置。 １４）所定の加速度プログラムをトルクプログラムに変
   換して、前記回転機の回転特性を制御するようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の運動制御
   装置。 １’５　）前記移動体の位置判別に応答して、前記加速
   度プログラムの読み出しを制御するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１４項記載の運動制御装置。 １６）前記出力軸の回転角速度を検知して、対応する加
   速度プログラムにおける該当角速度との差をフィードバ
   ックするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １５項記載の運動制御装置。 １７）前記出力軸の回転角速度と、対応する加速度プロ
   グ″ラムにおける該当角速度との差を回転位相差角によ
   って検出し、フィードパ・ンク制御するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の運動制御装
   置。 １８）所定の前記回転角速度を得るために、等加速時間
   を可変とした加速度プログラムを備えたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１６項記載の運動制御装置。 １９）前記移動体の加速度増加率を一定とした加速度プ
   ログラムを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   ６項記載の運動制御装置。 ２０）無視し得ない程度の外乱が生じた場合には、状態
   観測器を用いて前記フィードバンクａＪＪ御における制
   御量を修正するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１７項記載の運動制御装置。