JP2003061395A - 少なくとも１つの誘導負荷において交流電流を発生または制御する装置 - Google Patents

少なくとも１つの誘導負荷において交流電流を発生または制御する装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廉価的でかつ機能的にも確実な方式で、機能
的所与性の考慮を所期のように行うことができる、少な
くとも１つの誘導負荷において直流電流源を用いて交流
電流を発生する装置を実現すること。 【解決手段】 上述の課題は本発明により制御ループ
と、複雑なプログラマブルロジックのための装置（CPL
D; complex programmable logic device）を有する、前
記の制御ループに対するアクチュエータとが設けられる
ことで解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
誘導負荷において直流電流源を用いて交流電流を発生す
る装置、有利にはマイクロステップ方式でステップモー
タを駆動制御する装置に関する。
【０００２】さらに本発明は、少なくとも１つの誘導負
荷における電流の制御部に対する装置、有利には請求項
１に記載された装置に対する装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】冒頭に述べたような形式の装置は、充分
に公知である。
【０００４】このような装置の重要な使用領域は例え
ば、デジタルで、とりわけ電子写真式に駆動する印刷機
である。この種の印刷機には、異なった目的を有する複
数のステップモータがそれぞれ設けられている。ここで
これらのステップモータは、それぞれの目的に応じて、
その一部が非常に異なったトルクを発生しなければなら
ない。例えば使用目的に応じて、約０. １５Ｎｍまたは
３. ８Ｎｍのトルクを発生しなければならない。このよ
うな異なるトルクを有するステップモータは異なって駆
動制御されなければならない。なぜなら例えばパルス幅
変調（ＰＷＭ）を用いた制御のもとでは、各微少ステッ
プ毎に少なくとも１つのＰＷＭパルスが発生されなけれ
ばならないので、ＰＷＭに高い基本周波数が必要だから
である。しかし他方では、トルクが大きい時に生じるよ
うな高いインダクタンスが必要であり、インダクタンス
は電流と反比例する。そのためこの種のモータの駆動時
には、低い周波数が必要となる。
【０００５】ステップモータ、とりわけ特定の目的を持
った特有のステップモータをそれぞれ駆動制御するの
に、基本的には２つの異なった手法的アプローチが存在
する。すなわちソフトウェアに基づくアプローチと、ハ
ードウェアに基づくアプローチである。
【０００６】ソフトウェア的な解決手法は比較的緩慢
で、該当する領域に必要な信頼性の要求を満たすのは難
しい。
【０００７】特定のＩＣに基づくハードウェア的な解決
手法は、製造者によって定められる仕様の影響下におか
れる。そのためこれらは必然的に各適用ケース毎に特定
化されて、確定される。
【０００８】上述の２種類の解決方法にはコストがかか
る。なぜなら上述したように１つの印刷機内には、異な
る特有の目的を有する多数のステップモータが設けられ
ているからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、廉価的でかつ機能的にも確実な方式で、機能的所与
性の考慮を所期のように行うことができる、少なくとも
１つの誘導負荷において直流電流源を用いて交流電流を
発生する装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の課題は本発明によ
り制御ループと、複雑なプログラマブルロジックのため
の装置（CPLD; complex programmable logic device）
を有する、前記の制御ループに対するアクチュエータと
が設けられることで解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】制御ループと当該制御ループに対
するアクチュエータとを設けることによって、駆動すべ
き負荷およびその機能に制御をフレキシブルに対応させ
ることができる。しかも、これは論理回路の簡単なプロ
グラム変更によってできるので、内部にＩＣが実装され
ている回路を変える必要はない。このようにして本発明
は、確実にソフトウェアの利点とハードウェアの利点が
一つになり、同時にそれらの欠点を回避する。とりわけ
一度プログラムされた論理回路は固定的に接続されたハ
ードウェアと同じで精確に機能する。しかし一度プログ
ラムされた論理回路は固定的に接続されたハードウェア
とは異なって、別の機能的な所与性に対して容易にプロ
グラム変更ができる。
【００１２】本発明による解決方法は、実現および保守
（メインテナンス）の点でコストがかからない。なぜな
ら例えば、１つの印刷機内に存在するステップモータお
よびそれに属する制御部を十分に標準化することができ
るからである。このことはとりわけ、上述した課題に対
する独立請求項による解決手段によって明瞭になる。こ
の解決手段には独立した保護も要求される。この解決方
法によれば、少なくとも１つの誘導負荷において交流電
流を制御する本発明の装置は、制御ループとアクチュエ
ータとが設けられていることを特徴とする。ここでこの
アクチュエータは、（汎用的な）論理的書き込みを用い
て、パラメータ定数によってパラメータ化されるか、な
いしはパラメータ化が可能である。これに相応して論理
的書き込みも次の意味において汎用的である。つまりこ
の論理的書き込みはほぼ標準化されており、それぞれの
入力されるべきパラメータ定数だけで、各機能および所
与性に対する制御が個別化可能であり、また相応の準備
も可能だからである。すなわち本発明から発展した利点
は、パラメータ化そのものであり、このパラメータ化に
よってそれぞれの特有の制御特性がこの種のパラメータ
に集約、または明確にあらわれ再現される。
【００１３】制御そのものは有利にはパルス幅変調器、
前述のようにとりわけマイクロステップ方式の二相制御
に対するパルス幅変調器を介して行われる。
【００１４】制御を要求に合わせることのできる、有利
なパラメータおよびパラメータ化は請求項に記載されて
いる。
【００１５】既に冒頭で説明したように、マイクロステ
ップに対するパルス幅変調自体に比較的高い周波数が必
要であるにもかかわらず、高いインダクタンスには低い
周波数が必要である。それ故に本発明によればパラメー
タ定数ｆ＿ｃｈｏｐ＿ｃｎｔを用いてパルス幅変調器の
基本周波数を有利に調整することができる。
【００１６】インダクタンスでの電流に高い精度が要求
される場合、最小スイッチオン持続時間ができるだけ短
くなくてはならない。しかしここでも高いインダクタン
スの特性と短い最小スイッチオン持続時間は矛盾する。
それ故にこのような最小スイッチオン持続時間は本発明
によりパラメータ定数Ｍｉｎ＿ｏｎ＿ｃｎｔによって有
利に調整することができる。同じように有利にはパラメ
ータ定数Ｍｉｎ＿ｏｆｆ＿ｃｎｔを用いて最小スイッチ
オフ持続時間も調整できる。
【００１７】周波数が高い場合、制御ループのフィード
バック経路における信号伝搬時間は無視することができ
ない。この信号伝搬時間は制御ループにおけるむだ時間
（タイムラグ）を生じさせる。このむだ時間は、高い周
波数でのＰＷＭ制御モードにとっては補償されなければ
ならないものである。それ故に本発明と相応に有利に
は、パラメータ定数Ｃｏｍｐ＿ｄｉｓ＿ｄｅｌ＿ｃｎｔ
およびパラメータ定数Ｃｏｍｐ＿ｄｉｓ＿ｌｅｎ＿ｃｎ
ｔを介して、制御ループにおけるむだ時間による遅延お
よび／またはむだ時間の持続期間を調整することができ
る。
【００１８】本発明による装置は例えば（典型的ではな
いにせよ）、二相式ステップモータの２つのモータコイ
ルにおける電流を制御する。このためにＨブリッジ型駆
動部（H-Brueckentreiber)の駆動制御に必要な出力信号
が送出される。このため一体化されたＨブリッジ(H-Bru
ecke）、または極めて高い電流に対しては、相応の駆動
部を有する個別化されたトランジスタからなるＨブリッ
ジを使用することができる。
【００１９】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明
細書で詳細に説明するが、これは本発明の限定を意味す
るものではない。
【００２０】図１は、二相式ステップモータに対するモ
ータ駆動回路のブロック回路図である。図示された回路
は、二相式ステップモータの２つのモータコイルにおけ
る電流を制御する。
【００２１】モータ駆動回路は入力側インターフェイス
１を有する。この入力側インターフェイスは、基準メモ
リ２とモータコントロール装置３と接続されている。基
準メモリ内には入力側インターフェイス１のアドレスと
その他のデータが記憶されている。モータコントロール
装置３はとりわけ本発明に相応する部分であって、複雑
なプログラミングが可能な論理回路を有している。
【００２２】モータコントロール装置３には、実際のモ
ータ駆動部４が接続されている。このモータ駆動部４
は、ステップモータの２つの相１と２、ないしはＡとＢ
を駆動制御するためにＨブリッジ型駆動部５Ａないし５
Ｂと、Ｈブリッジ６Ａないし６Ｂをそれぞれ有する。モ
ータ駆動部４は自身の出力信号によって詳細には示され
ていないステップモータを、出力側インタフェイス７を
介して駆動制御する。この出力側インターフェイスは、
ステップモータのエネルギー供給装置８に信号を送出す
る。
【００２３】エネルギー供給装置８は、他方で直接的に
モータ駆動部４と接続されている。このモータ駆動部４
は、再びフィードバック機構９Ａないし９Ｂおよび、短
絡分岐１０Ａないし１０Ｂを介して、モータコントロー
ル装置３と接続されており、これによって相応の制御ル
ープが得られる。
【００２４】図２は、図面内で用いられている略語と
（英語の）単語からほぼ明らかである。このことは以降
の図にも言えることである。それ故に以下では示された
エレメントのうちの僅かなエレメントにしか言及しな
い。さらなる別の所与性は、図面から補足的に理解する
ことができる。
【００２５】図２は本発明による、プログラミング可能
な論理回路の機能を本質的に説明する。この論理回路
は、二相式ステップモータの駆動制御に対する制御ルー
プのアクチュエータである。このようなアクチュエータ
は、とりわけタイミングブロック１１、相ＡおよびＢそ
れぞれに対するパルス幅変調器（ＰＷＭ）１２、相Ａお
よびＢに対する相パターン発生器１３、相ＡおよびＢに
対する短絡検出器１４を有する。これらのブロック１１
〜１４は、以降の図３〜図６において、それぞれその同
じようにその内容を有するブロック回路図としてより詳
細に示されている。
【００２６】ステップモータのモータコイルに対する駆
動制御信号は、ほぼ最終的に各相パターン発生器１３か
ら送出される。このためにまず最初に一度、相１または
２ないし相ＡまたはＢの実際の相信号がそれぞれ、線路
１５を介して各相パターン発生器１３に入力される。し
かしこれに加えて各パルス幅変調器１２からも線路１６
を介して変調信号が各相パターン発生器１３に入力され
る。しかしパルス幅変調器１２は各制御ループ内に存在
し、線路１７を介してフィードバック機構９Ａないし９
Ｂからの信号を受け取る。しかしさらにパルス幅変調器
１２は、タイミングブロック１１とも接続されており、
このタイミングブロックはパルス幅変調器１２を自身の
時間信号によって駆動制御する。それによって各ステッ
プモータのそれぞれの需要、所与性および機能に応じて
決定的にパルス幅変調器に影響を与える、ないしはこれ
らを設定する。
【００２７】タイミングブロック１１がより詳細に示さ
れている図３から分かるように、このようなタイミング
ブロックは、自身の時間信号のためにカウンタ１８を有
する。このカウンタは本発明により最終的に、タイミン
グブロック１１に入力されたパラメータ定数(constant
s)によって、それぞれの使用目的に応じてプログラム可
能である。これらのパラメータ定数は、「ｃｎｔ」で省
略され、名前を挙げるとＭｉｎ＿ｏｎ，Ｃｏｍｐ＿ｄｉ
ｓ＿ｄｅｌ，Ｃｏｍｐ＿ｄｉｓ＿ｌｅｎ，Ｍｉｎ＿ｏｆ
ｆおよびｆ＿ｃｈｏｐである。
【００２８】さらに図２から分かるように、相Ａおよび
Ｂに対する短絡検出器１４に関する短絡制御ループが設
けられている。短絡検出器１４は共に短絡電流線路１９
および線路２０を介して接続されている。その他に短絡
検出器１４は、線路２１を介してタイミングブロック１
１と接続されている。線路２２を介して短絡検出器１４
は、その入力側で短絡分岐１０Ａないし１０Ｂ内に配置
されている。
【００２９】図４〜６にはパルス幅変調器１２、相パタ
ーン発生器１３および短絡検出器１４がより詳細に示さ
れており、上述したように明確であるのでこれらをさら
に説明する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】二相式ステップモータに対するモータ駆動部回
路のブロック回路図。
【図２】図１に相応するモータ駆動回路の本発明による
アクチュエータのブロック回路図。
【図３】図２に相応するアクチュエータのタイミングを
取る装置のブロック回路図。
【図４】図２に相応するアクチュエータのパルス幅を変
調する装置のブロック回路図。
【図５】図２に相応するアクチュエータの相パターン発
生器のブロック回路図。
【図６】図２に相応するアクチュエータの短絡検出器の
ブロック回路図。
【符号の説明】
１ 入力インターフェイス ２ 基準メモリ ３ モータコントロール装置 ４ モータ駆動部 ５Ａ、５Ｂ Ｈブリッジ型駆動部 ６Ａ、６Ｂ Ｈブリッジ ７ 出力側インターフェイス ８ エネルギー供給装置 ９ フィードバック機構 １０ 短絡分岐 １１ タイミングブロック １２ ＰＷＭ １３ 相パターン発生器 １４ 短絡検出部 １５ 線路 １７ 線路 ２０ 線路 ２１ 線路 ２２ 線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルク ツェッシン ドイツ連邦共和国 アッシェベルク マテ ィアス−クラウディウス−リング 90 Ｆターム(参考） 5H580 AA04 BB05 BB09 CA12 FB01 GG03 GG04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの誘導負荷において直流
    電流源を用いて交流電流を発生する装置、有利にはマイ
    クロステップ方式でステップモータを駆動制御する装置
    において、 制御ループと当該制御ループに対するアクチュエータと
    が設けられており、 当該アクチュエータは複雑なプログラマブルロジックの
    ための装置（CPLD; complex programmable logic devic
    e）を有している、ことを特徴とする少なくとも１つの
    誘導負荷おいて直流電流源によって交流電流を発生する
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の装置における、少なくとも１
    つの誘導負荷における電流を制御する装置において、 制御ループとアクチュエータとが設けられており、 当該アクチュエータは、（汎用的な）論理的書き込みを
    用いてパラメータ定数によってパラメータ化可能であ
    る、請求項１の装置における少なくとも１つの誘導負荷
    における電流を制御する装置。
  3. 【請求項３】 制御信号のパルス幅変調器（ＰＷＭ）
    （１２）に対する装置が設けられている、請求項１また
    は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 パルス幅変調器の基本周波数を調整する
    パラメータ定数（ｆ＿ｃｈｏｐ＿ｃｎｔ）が設けられて
    いる、請求項２または３記載の装置。
  5. 【請求項５】 最小スイッチオン持続時間を調整するパ
    ラメータ定数（Ｍｉｎ＿ｏｎ＿ｃｎｔ）が設けられてい
    る、請求項２または３記載の装置。
  6. 【請求項６】 最小スイッチオフ持続時間を調整するパ
    ラメータ定数（Ｍｉｎ＿ｏｆｆ＿ｃｎｔ）が設けられて
    いる、請求項２または３記載の装置。
  7. 【請求項７】 制御ループにおけるむだ時間による遅延
    を調整するパラメータ定数（Ｃｏｍｐ＿ｄｉｓ＿ｄｅｌ
    ＿ｃｎｔ）が設けられている、請求項２または３記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 むだ時間の持続期間を調整するパラメー
    タ定数（Ｃｏｍｐ＿ｄｉｓ＿ｌｅｎ＿ｃｎｔ）が設けら
    れている、請求項２または３記載の装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つのＨブリッジ（６Ａ，６
    Ｂ）を有するＨブリッジ型駆動部（５Ａ，５Ｂ）が設け
    られている、請求項１から８までのいずれか１項記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 相応の駆動部を有する個別化されてい
    るトランジスタが設けられている、請求項１から８まで
    のいずれか１項記載の装置。
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