CN110829899A - 马达驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及马达驱动装置，在对使共同的驱动轴旋转的多个马达进行驱动控制时，避免成本增加、机械性制约且使得平滑地动作，并且取得多个马达的平衡而高效地驱动。马达驱动装置(1)对使共同的驱动轴(3)旋转的多个马达(M1、M2)进行驱动控制。马达驱动装置输出与多个马达的各个马达相等的驱动电力(PWM)，将多个马达中的任意一个马达的转速检测信号(M1_FG或者M2_FG)设为反馈信号而操作驱动电力。根据响应性、效率性等条件而切换反馈信号。

Description

马达驱动装置
技术领域
本发明涉及马达驱动装置。
背景技术
以往，如专利文献1-3也记载的那样，有通过2个马达对共同的负载(驱动轴)进行旋转驱动的技术。在专利文献1-3记载的技术中，为了抑制齿侧间隙等，根据基于来自检测负载(输出轴)的旋转的传感器(编码器)的信息对2个马达分别控制的信号，生成驱动电力来驱动该2个马达。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2009-213190号公报
专利文献2：日本特开2003-199395号公报
专利文献3：日本特开2003-33084号公报
发明内容
在以上的现有技术中，使用2个伺服马达和针对该2个伺服马达的2个控制器，将齿轮的相位控制为特定的状况。
但是，使用伺服马达、编码器，则成本变高，需要编码器的设置空间、连接构造而导致大型化、复杂化。
在通过2个马达对共同的驱动轴进行旋转驱动的情况下，在使与各马达对应的反馈系统相互独立时，发生马达之间的转矩干扰，速度变动大而输出效率降低。
另外，在仅对一方的马达构成反馈系统的情况下，该一方的马达会变动过多而向负载的驱动力不稳定，该一方的马达的齿轮的磨耗、劣化严重而易于故障。
本发明是鉴于以上的现有技术中的问题而完成的，其课题在于在对使共同的驱动轴旋转的多个马达进行驱动控制时，避免成本增加、机械性制约且使得平滑地动作，并且取得多个马达的平衡而高效地驱动。
用于解决以上的课题的方案1记载的发明提供一种马达驱动装置，对使共同的驱动轴旋转的多个马达进行驱动控制，其中，
所述马达驱动装置具备马达驱动控制部，该马达驱动控制部输出与所述多个马达的各个马达相等的驱动电力，将所述多个马达中的任意一个马达的转速检测信号设为反馈信号而操作所述驱动电力。
方案2记载的发明在方案1记载的马达驱动装置中，马达驱动控制部能够在所述多个马达的转速检测信号之间切换所述反馈信号。
方案3记载的发明在方案2记载的马达驱动装置中，所述马达驱动装置具备控制部，该控制部在所述多个马达的起动或/和停止的累积次数超过预定值时，在所述多个马达的转速检测信号之间切换所述反馈信号。
方案4记载的发明在方案2记载的马达驱动装置中，所述马达驱动装置具备控制部，该控制部将所述反馈信号切换为所述多个马达的转速检测信号中的在设为所述反馈信号时响应性更好的转速检测信号。
方案5记载的发明在方案2记载的马达驱动装置中，所述马达驱动装置具备控制部，该控制部将所述反馈信号切换为所述多个马达的转速检测信号中的在设为所述反馈信号时从预定转速达到至目标转速的所述驱动电力的积分值更小的转速检测信号。
根据本发明，输出与多个马达的各个马达相等的驱动电力，将多个马达中的任意一个马达的转速检测信号设为反馈信号而操作驱动电力，所以无需检测共同的驱动轴的旋转的编码器，能够通过相等的驱动电力使得平滑地动作，并且取得多个马达的平衡而高效地驱动。
另外，通过在多个马达的旋转检测信号之间切换反馈信号，能够维持平滑且效率好的驱动。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的马达驱动装置的电路框图以及利用2个马达的旋转驱动机构的示意图。
图2是示出起动了2个马达时的一方的马达的转速的变动的波形图，(a)为初始的变动，(b)为经年劣化后的变动。
图3是切换控制例2的控制切换次序的流程图。
图4是示出切换控制例2的起动了2个马达时的一方的马达的转速的变动的波形图。
图5是示出切换控制例2的起动了2个马达时的另一方的马达的转速的变动的波形图。
图6是切换控制例3的控制切换次序的流程图。
图7是示出切换控制例3的起动了2个马达时的一方的马达的转速和驱动电力的变动的波形图。
图8是示出切换控制例3的起动了2个马达时的另一方的马达的转速和驱动电力的变动的波形图。
(符号说明)
1：马达驱动装置；2：辊；3：驱动轴；10：马达驱动控制部；20：系统控制部；M1、M2：马达；rG：目标转速；rS：收敛范围；S1：驱动电力的积分值；S2：驱动电力的积分值；SEL：选择信号；tS：收敛判定时间；T：稳定(settling)时间；T1：稳定时间；T2：稳定时间。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。以下是本发明的一个实施方式，并非限定本发明。
如图1所示，本实施方式的马达驱动装置1对使共同的驱动轴3旋转的2个马达M1、M2进行驱动控制。例如，如图所示，通过固定于各马达的输出轴的齿轮G1、G2与固定于驱动轴3的齿轮G3啮合连结的传动机构，2个马达M1、M2与驱动轴3连接，但该传动机构是一个例子而并不限定于此。例如，也可以追加减速齿轮。
驱动轴3和辊2同轴地构成为一体。辊2、驱动轴3以及齿轮G3成为共同的负载。
马达驱动装置1具备马达驱动控制部10和系统控制部20。
马达驱动控制部10包括将PWM方式的驱动电力输出给马达M1、M2的马达驱动放大器，输出与2个马达M1、M2的各个马达相等的驱动电力PWM。
另外，向马达驱动控制部10分别输入从马达M1输出的转速检测信号M1_FG和从马达M2输出的转速检测信号M2_FG。
马达驱动控制部10包括PID控制器11，2个马达中的某一个马达的转速检测信号M1_FG或者M2_FG中的由选择器12切换的转速检测信号作为反馈信号被输入到PID控制器11，进行操作驱动电力PWM的反馈控制(PID控制)。马达驱动控制部10能够通过依照从PID控制器11输出的选择信号SEL的选择器12的动作在2个马达M1、M2的转速检测信号之间切换反馈信号。
从系统控制部20向PID控制器11输入指定上述反馈控制(PID控制)的目标值的速度指令信号、上述选择信号SEL。
从PID控制器11向系统控制部20输入上述反馈控制(PID控制)中的驱动电力(PWM)的操作量(占空比)以及反馈信号(转速检测信号)。
系统控制部20将速度指令信号、选择信号SEL输出到PID控制器11，执行马达M1、M2的驱动控制，并且根据在马达M1、M2的驱动控制时从PID控制器11输入的信息进行计算处理而确定选择信号SEL。以下举出其具体的控制例。
(1)切换控制例1
在切换控制例1中，在马达M1、M2的起动或者停止的累积次数超过预定值时进行切换。
系统控制部20根据速度指令信号或者反馈信号(转速检测信号)，累计马达M1、M2的起动的次数。
系统控制部20在马达M1、M2的起动的累积次数超过预定值时，切换选择信号SEL。
即，在系统控制部20中，在将马达M1的转速检测信号M1_FG选择为反馈信号的控制下的马达M1、M2的起动的累积次数超过预定值时，切换为将马达M2的转速检测信号M2_FG设为反馈信号的选择信号SEL。与其对应地，PID控制器11将该选择信号SEL输入到选择器12，将反馈信号切换为马达M2的转速检测信号M2_FG。
同样地，在系统控制部20中，在将马达M2的转速检测信号M2_FG选择为反馈信号的控制下的马达M1、M2的起动的累积次数超过预定值时，切换为将马达M1的转速检测信号M1_FG设为反馈信号的选择信号SEL。与其对应地，PID控制器11将该选择信号SEL输入到选择器12，将反馈信号切换为马达M1的转速检测信号M1_FG。
也可以不根据起动的累积次数来实施而根据停止的累积次数来实施，还可以根据双方的累积次数来实施。
如以上那样，通过针对每固定的累积驱动次数切换反馈信号，能够取得2个马达M1、M2的平衡而维持平滑且效率好的驱动。
(2)切换控制例2
切换控制例2将反馈信号切换为2个马达M1、M2的转速检测信号中的在设为反馈信号时响应性更好的转速检测信号。
马达M1、M2的起动时的转速如图2的(a)所示那样变动。如图2的(a)所示，产生速度脉动、即转速反复过冲(overshoot)、下冲(undershoot)。速度脉动的振幅逐渐变小，转速收敛于目标转速rG。
由于齿轮的磨耗等经年劣化而负载条件变化，所以速度脉动的最大振幅变大，直至速度脉动收敛于一定范围为止的稳定时间T如图2的(b)所示那样伸长。稳定时间T例如设为预定的收敛判定时间tS(例如50msec)连续且转速检测信号(FG)成为以目标转速rG为中心的预定的收敛范围rS(例如±5％)以内的时间点(图2的(a)的时间点ta、图2的(b)的时间点tb)为止。稳定时间T的起点是起动开始时间点t0。
系统控制部20执行用于根据以上的稳定时间T的长短判断响应性的好坏而确定选择信号SEL的以下的控制切换次序。以下是以电源接通为契机执行控制切换次序的例子，控制切换次序也可以在待机时间等其他时机执行。另外，以马达驱动装置1组装于打印机的情况为例子。参照图3的流程图。
系统控制部20在打印机的主电源接通而电源接通时(S11)，使作为打印准备处理之一的控制切换次序启动(S12)，作为控制切换次序，首先将把马达M1的转速检测信号M1_FG设为反馈信号的选择信号SEL输入到PID控制器11，将马达M1的转速检测信号M1_FG选择为反馈信号(S13)。
然后，系统控制部20将速度指令(目标转速)输入到PID控制器11，使马达M1、M2同时旋转起动(S14)。
系统控制部20根据从PID控制器11返回的转速检测信号(FG信号)，测定如图4中可视化的那样的稳定时间T1(S15)。该稳定时间T1(与图4的区间t0-t1相当)是马达M1的转速检测信号M1_FG为反馈信号时的稳定时间。
系统控制部20在稳定时间T1的测定结束时，将速度指令(目标转速：0)输入到PID控制器11，使马达M1、M2都停止(S16)。
接下来，系统控制部20将把马达M2的转速检测信号M2_FG设为反馈信号的选择信号SEL输入到PID控制器11，将马达M2的转速检测信号M2_FG选择为反馈信号(S17)。
然后，系统控制部20将速度指令(与S14相同的目标转速)输入到PID控制器11，使马达M1、M2同时旋转起动(S18)。
系统控制部20根据从PID控制器11返回的转速检测信号(FG信号)，测定如图5中可视化的那样的稳定时间T2(S19)。该稳定时间T2(与图5的区间t0-t2相当)是马达M2的转速检测信号M2_FG为反馈信号时的稳定时间。
系统控制部20在稳定时间T2的测定结束时，将速度指令(目标转速：0)输入到PID控制器11，使马达M1、M2都停止(S20)。
接下来，系统控制部20在稳定时间T2比稳定时间T1长时(在S21中“是”)，确定为将马达M1的转速检测信号M1_FG设为反馈信号的选择信号(S22)，在稳定时间T1比稳定时间T2长时(在S21中“否”)，确定为将马达M2的转速检测信号M2_FG设为反馈信号的选择信号(S23)，结束控制切换次序(S24)。在图4和图5所示的例子中，确定为将马达M1的转速检测信号M1_FG设为反馈信号的选择信号。
此外，系统控制部20执行所有的打印准备处理，转移到打印准备完成状态(S25)。
系统控制部20将在步骤S22、S23中确定的选择信号输入到PID控制器11，在进行接下来的控制切换次序以前，将依照该选择信号的转速检测信号选择为反馈信号，PID控制器11控制与打印动作等相伴的马达M1、M2的驱动。
如以上那样，通过将反馈信号切换为响应性更好的转速检测信号，能够取得2个马达M1、M2的平衡而维持平滑且效率好的驱动。
此外，在以上的例子中，根据稳定时间T的长短判断了响应性的好坏，但也可以根据其他指标来判断。例如，在起动后过冲和下冲各有1次时，能够测定最大振幅，所以也可以将该最大振幅作为判断指标。另外，在起动后过冲有1次时，能够测定相对目标转速rG的超出量，所以也可以将该超出量作为判断指标。
(3)切换控制例3
切换控制例3将反馈信号切换为2个马达M1、M2的转速检测信号中的在设为反馈信号时从预定转速(在本例子中为0)达到至目标转速的驱动电力的积分值更小的转速检测信号。参照图6的流程图。对于与上述切换控制例2相同的步骤附加相同的符号而省略说明。
如图6所示，在步骤S14之后，系统控制部20根据从PID控制器11返回的操作量(占空比)，测定如图7中可视化的那样的驱动电力PWM的积分值S1(S15B)。该积分值S1与图7的区间t0-t3的占空比的时间积分值相当，是马达M1的转速检测信号M1_FG为反馈信号时的积分值。
同样地，在步骤S18之后，系统控制部20根据从PID控制器11返回的操作量(占空比)，测定如图8中可视化的那样的驱动电力PWM的积分值S2(S19B)。该积分值S2与图8的区间t0-t4的占空比的时间积分值相当，是马达M2的转速检测信号M2_FG为反馈信号时的积分值。
系统控制部20在积分值S2大于积分值S1时(在S21B中“是”)，确定为将马达M1的转速检测信号M1_FG设为反馈信号的选择信号(S22)，在积分值S1大于积分值S2时(在S21B中“否”)，确定为将马达M2的转速检测信号M2_FG设为反馈信号的选择信号(S23)，结束控制切换次序(S24)。在图7和图8所示的例子中，确定为将马达M2的转速检测信号M2_FG设为反馈信号的选择信号。
除此以外，与上述切换控制例2同样地实施。
如以上那样，通过将反馈信号切换为驱动电力的积分值更小的转速检测信号，能够取得2个马达M1、M2的平衡而维持平滑且效率好的驱动。
在以上的实施方式中，将使共同的驱动轴旋转的多个马达设为2个，但也可以设为3个以上来实施。在该情况下，可以测定将各马达的转速检测信号设为反馈信号时的稳定时间、驱动电力的积分值，选择稳定时间最短的转速检测信号、驱动电力的积分值最小的转速检测信号来实施。另外，也可以每当执行控制切换次序时，从3个以上中随机地选择2个，与上述实施方式同样地实施。

Claims (5)

1.一种马达驱动装置，对使共同的驱动轴旋转的多个马达进行驱动控制，其中，
所述马达驱动装置具备马达驱动控制部，该马达驱动控制部输出与所述多个马达的各个马达相等的驱动电力，将所述多个马达中的任意一个马达的转速检测信号设为反馈信号而操作所述驱动电力。
2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其中，
能够在所述多个马达的转速检测信号之间切换所述反馈信号。
3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其中，
所述马达驱动装置具备控制部，该控制部在所述多个马达的起动或/和停止的累积次数超过预定值时，在所述多个马达的转速检测信号之间切换所述反馈信号。
4.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其中，
所述马达驱动装置具备控制部，该控制部将所述反馈信号切换为所述多个马达的转速检测信号中的在设为所述反馈信号时响应性更好的转速检测信号。
5.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其中，
所述马达驱动装置具备控制部，该控制部将所述反馈信号切换为所述多个马达的转速检测信号中的在设为所述反馈信号时从预定转速达到至目标转速的所述驱动电力的积分值更小的转速检测信号。
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