JP2006296095A - ステッピングモータ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、加速時の異常動作を適切に回避するステッピングモータ制御装置に関する。
【解決手段】ステッピングモータ制御装置1は、ステッピングモータ20の加速制御に用いるステップ毎の加速データをメモリ3から順次第1データレジスタ4及び第2データレジスタ5を介して駆動信号生成部8に送って駆動信号生成部8で加速データに応じたタイミングで駆動信号を生成し、この駆動信号でモータドライバ9がステッピングモータ20を駆動する。このとき、加速度算出部6が第1データレジスタ4の加速データと第2データレジスタ5の加速データに基づいて加速度を算出し、この加速度に基づいて異常検出部7が加速データの異常の有無を判別して、加速データに異常を検出すると、CPU2に割り込みをかけ、CPU2が、ソフトウェアの処理として加速データを補正する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ステッピングモータ制御装置に関し、詳細には、異常発生時に異常動作を適切に回避するステッピングモータ制御装置に関する。
複写装置やファクシミリ装置等の画像処理装置においては、走査光学系を搭載した走行体の駆動、用紙の搬送、記録ヘッドの走査移動等の駆動において、従来から、制御特性に優れたステッピングモータが採用される場合が多い(特許文献1、特許文献2等参照)。
そして、本出願人は、先に、ステッピングモータの加速、定速及び減速時に使用するパルスレートデータを記憶手段に記憶し、加速時に使用する最初のパルスレートデータを予め定めた回数だけ使用して駆動パルスを発生した後、加速時に使用するパルスレートデータに続く各パルスレートデータを順次上記回数とは異なる予め定めた回数だけ使用して駆動パルスを発生させてステッピングモータを駆動させる電子装置を提案している(特許文献3参照)。
特開平9−201095号公報 特許第3438612号公報 特開2002−281786号公報
しかしながら、上記特許文献3記載の技術にあっては、加速データの異常によって発生する異常状態を適切に回避する上で、改良の必要があった。
すなわち、特許文献3記載の従来技術にあっては、加速時のパルスレートデータの使用方法を変化させることで、CPUの負荷を減少させつつ、加速を行うことを目的としており、加速データに誤りがあったり、読み出しに異常が生じた場合であっても、異常検知を行うことなく、異常データのまま駆動動作を行うため、異常データによる駆動によってステッピングモータに脱調が発生したり、ステッピングモータを使用している装置に過負荷をかけるおそれがある。
そこで、本発明は、ステッピングモータを使用している装置に過負荷をかけることなく、ステッピングモータの脱調や異常動作を未然に防止し、ステッピングモータを適切に動作させるとともに、ステッピングモータを使用する装置に与える損傷等を抑制するステッピングモータ制御装置を提供することを目的としている。
請求項1記載の発明のステッピングモータ制御装置は、制御手段の制御下で、記憶手段内のステップ毎の加速データをレジスタを介して駆動手段に送り、駆動手段で当該各ステップ毎に順次送られてくる加速データに基づいてステッピングモータを加速制御するステッピングモータ制御装置において、前記レジスタ内の連続するステップの加速データに基づいて加速度を順次算出し、当該算出した加速度に基づいて前記レジスタ上の加速データの異常の有無を判別して、当該加速データに異常を検出すると、前記制御手段が、ソフトウェアの処理として当該加速データを補正することにより、上記目的を達成している。
請求項2記載の発明のステッピングモータ制御装置は、制御手段の制御下で、記憶手段内のステップ毎の加速データをレジスタを介して駆動手段に送り、駆動手段で当該各ステップ毎に順次送られてくる加速データに基づいてステッピングモータを加速制御するステッピングモータ制御装置において、前記レジスタとして、少なくとも現在前記ステッピングモータの駆動に使用している現加速データを保持する現レジスタと次の駆動に使用する次加速データを保持する次レジスタを有し、これら現レジスタの現加速データと次レジスタの次加速データから次加速度を算出する加速度算出手段と、当該算出した次加速度に基づいて前記次レジスタ上の次加速データの異常の有無を判別する異常検出手段と、を備え、当該異常検出手段が前記次加速データに異常を検出すると、当該次レジスタに次加速データの次の次次加速データを前記記憶手段から読み出し、前記加速度算出手段が、前記現レジスタの現加速データと前記次レジスタの次次加速データから加速度の平均を算出して、前記異常検出手段が、当該次次加速データの異常の有無を判別して、当該次次加速データに異常を検出すると、前記ステッピングモータを停止させることにより、上記目的を達成している。
この場合、例えば、請求項3に記載するように、前記ステッピングモータ制御装置は、前記加速度算出手段の算出した次次加速データによる加速度と前記現加速データに基づいて前記次加速データを補正した補正次加速データを算出する加速データ補正手段を備え、前記異常検出手段が、前記次次加速データが正常であると判別すると、当該加速データ補正手段が、前記次レジスタの前記次加速データを前記算出した補正次加速データで補正するものであってもよい。
本発明のステッピングモータ制御装置によれば、ステッピングモータの加速制御に用いるステップ毎の加速データの異常の有無を判別して、当該加速データに異常を検出すると、当該加速データを補正したり、ステッピングモータを停止させるので、ステッピングモータを使用している装置に過負荷をかけることなく、ステッピングモータの脱調や異常動作を未然に防止することができ、ステッピングモータを適切に動作させることができるとともに、ステッピングモータを使用する装置に与える損傷等を抑制することができる。
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1及び図2は、本発明のステッピングモータ制御装置の第1実施例を示す図であり、図1は、本発明のステッピングモータ制御装置の第1実施例を適用したステッピングモータ制御装置1のブロック構成図である。
図1において、ステッピングモータ制御装置1は、CPU(Central Processing Unit )2、メモリ3、第1データレジスタ4、第2データレジスタ5、加速度算出部6、異常検出部7、駆動信号生成部8及びモータドライバ9等を備えており、主要各部は、バス10で接続されていて、制御対象であるステッピングモータ20の駆動を制御する。
メモリ(記憶手段)3は、ステッピングモータ20の駆動制御に必要な各種データ、特に、加速データ、定速データ及び減速データ等のモータ制御データを格納している。この加速データは、ステッピングモータ20が等加速動作を行うように算出されたモータ駆動信号の周期を示すデータである。すなわち、本実施例では、ステッピングモータ20は、等加速度動作を行って加速するものとし、加速データは、ステッピングモータ20がこのように等加速度動作を行うようにモータ駆動信号の周期を算出したものである。
CPU(制御手段)2は、メモリ3内の各種データ、特に、モータ制御データを使用して各部を制御して、ステッピングモータ20の駆動制御処理、特に、加速時の異常対策制御処理を行う。
第1データレジスタ(次レジスタ)4は、メモリ3からモータ制御データ、特に、加速データを受け取って、当該受け取った加速データ等のモータ制御データを第2データレジスタ(現レジスタ)5に渡す。
加速度算出部6は、第1データレジスタ4の加速データ(次加速データ)と第2データレジスタ5の加速データ(現加速データ)に基づいて加速度(次加速度)を算出する。
異常検出部7は、加速度算出部6の算出した加速度(次加速度)に基づいて加速データ(次加速データ)に異常があるか否か検出を行い、異常を検出すると、CPU2に割り込みを発生させて、加速データの異常を通知して、ソフトプログラムの処理によって第1データレジスタ4の加速データの書き換えを行う。
駆動信号生成部8は、CPU2の制御下で、第2データレジスタ5から渡されるモータ制御データに応じた周期のモータ駆動信号を生成して、モータドライバ9に出力し、モータドライバ9は、駆動信号生成部8からのモータ駆動信号に基づいてステッピングモータ20を駆動させる。
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例のステッピングモータ制御装置1は、加速時に加速データの異常の有無を検出して、適切に対処するところにその特徴がある。
すなわち、ステッピングモータ制御装置1は、加速時、CPU2の制御下で、メモリ3内の加速データを第1データレジスタ4、第2データレジスタ5へと順次シフトさせて駆動信号生成部8に転送して、駆動信号生成部8が加速データに対応する周期のモータ駆動信号を生成してモータドライバ9に出力し、モータドライバ9が駆動信号生成部8からのモータ駆動信号に基づいてステッピングモータ20を駆動させる。
ステッピングモータ制御装置1は、この一連の加速制御において、加速データに異常があるか否かをチェックして、異常があると、加速データの補正による加速制御を行う異常対策制御処理を実行する。
すなわち、ステッピングモータ制御装置1は、加速時、図2に示すように、CPU2の制御下で、メモリ3からNステップ目の加速データ(現加速データ)を読み出して第1データレジスタ4に転送し(ステップS101)、この第1データレジスタ4のNステップ目の加速データを第2データレジスタ5にシフトするとともに、メモリ3からN+1ステップ目の加速データ(次加速データ)を読み出して第1データレジスタ4に転送して書き込む(ステップS102)。
加速度算出部6が、この第1データレジスタ4のN+1ステップ目の加速データと第2データレジスタ5のNステップ目の加速データに基づいて、加速度(次加速度)を算出し(ステップS103)、異常検出部7が、加速度算出部6が今回算出した加速度(現在の加速度)が前回加速度算出部6の算出した加速度と比較して一定値以上異なるか否かにより加速データの異常の有無を検出する(ステップS104)。このとき、加速度算出部6は、例えば、DをNステップ目の加速データ、DN+1をN+1ステップ目の加速データとしたとき、次式(1)により、N+1ステップ目の加速度N+1を算出する。
加速度N+1=(DN+1 −D )/2・・・(1)
ステップS104で、現在の加速度が前回の加速度から一定値以上異なると、異常検出部7は、加速データ(次レジスタである第1データレジスタ4内の次加速データ)に異常があると判断して、CPU2に割り込みを発生させて異常動作があったことを通知し(ステップS106)、CPU2が、ソフトウェア処理で、N+1ステップ目の適正な加速データを算出して、第1データレジスタ4の加速データをこの算出した加速データで書き換えて、処理を終了する(ステップS107)。このN+1ステップ目の適正な加速データの算出は、例えば、CPU2の内部メモリ、メモリ3あるいは図示しない電池バックアップされたRAM(Random Access Memory)等に予め格納されている加速度データと第2データレジスタ5内のNステップ目の加速データに基づいて、CPU2がソフトウェア処理で算出する。
そして、駆動信号生成部8は、この書き換えられた加速データが第2データレジスタ5を介して送られてくると、この加速データに基づいて駆動信号を生成して、この駆動信号に基づいてモータドライバ9がステッピングモータ20を駆動して、加速制御を継続する。
ステップS104で、加速度N+1と加速度を比較して、ほぼ同等であると、異常検出部7は、N+1ステップ目の加速データに異常がないと判断して、通常の加速制御を継続する。すなわち、現在の加速度が前回の加速度から一定値の範囲内であると、異常検出部7は、加速データに異常はないと判断して、そのまま処理を終了する。
このように、本実施例のステッピングモータ制御装置1は、ステッピングモータ20の加速制御に用いるステップ毎の加速データの異常の有無を判別して、当該加速データに異常を検出すると、CPU2に割り込みをかけて、CPU2が、ソフトウェアの処理として当該加速データを補正する。
したがって、ステッピングモータ20を使用している装置に過負荷をかけることなく、ステッピングモータ20の脱調や異常動作を未然に防止することができ、ステッピングモータ20を適切に動作させることができるとともに、ステッピングモータ20を使用する装置に与える損傷を抑制することができる。
図3〜図5は、本発明のステッピングモータ制御装置の第2実施例を示す図であり、図3は、本発明のステッピングモータ制御装置の第2実施例を適用したステッピングモータ制御装置30のブロック構成図である。
なお、本実施例は、上記第1実施例のステッピングモータ制御装置1と同様のステッピングモータ制御装置に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第1実施例のステッピングモータ制御装置1と同様の構成部分には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施例のステッピングモータ制御装置30は、上記第1実施例のステッピングモータ制御装置1と同様のCPU2、メモリ3、第1データレジスタ4、第2データレジスタ5、加速度算出部6、異常検出部7、駆動信号生成部8、モータドライバ9及びバス10等を備えるとともに、補正データ生成部(加速データ補正手段)31を備えており、補正データ生成部31は、加速度算出部6の算出結果に基づいて、第1データレジスタ4の加速データを補正するための補正データを生成し、当該生成した補正データで第1データレジスタ4の加速データを補正する。
本実施例のステッピングモータ制御装置30は、加速データ(次加速データ)に異常があると、次の加速データ(次次加速データ)の異常の有無の検証を行って、なお、当該次次加速データに異常があると、ステッピングモータ20を停止させる異常対策制御処理について、図4に基づいて説明する。
ステッピングモータ制御装置30は、加速時、図4に示すように、CPU2の制御下で、メモリ3からNステップ目の加速データを読み出して第1データレジスタ4に転送し(ステップS201)、この第1データレジスタ4のNステップ目の加速データを第2データレジスタ5にシフトするとともに、メモリ3からN+1ステップ目の加速データを読み出して第1データレジスタ4に転送して書き込む(ステップS202)。
加速度算出部6が、この第1データレジスタ4のN+1ステップ目の加速データと第2データレジスタ5のNステップ目の加速データから、上記式(1)に基づいて、加速度を算出し(ステップS203)、異常検出部7が、加速度算出部6が今回算出した加速度(現在の加速度)が前回加速度算出部6の算出した加速度と比較して一定値以上異なるか否かにより加速データの異常の有無を検出する(ステップS204)。
ステップS204で、現在の加速度が前回の加速度と比較して一定値以上異なると、異常検出部7は、加速データに異常があると判断して、メモリ3から第1データレジスタ4にN+2ステップ目の加速データを読み出し(ステップS205)、加速度算出部6が、Nステップ目からN+2ステップ目までの1ステップ当たりの加速度の平均を、DN+2をN+2ステップ目の加速データとしたとき、次式(2)により算出する(ステップS206)。
加速度N+2=(DN+2 −D )/4・・・(2)
加速度算出部6が、Nステップ目からN+2ステップ目までの1ステップ当たりの加速度の平均を算出すると、異常検出部7は、加速度N+2と加速度を比較して、ほぼ同じであるか否かチェックすることで、加速データの異常の有無を検出する(ステップS207)。
ステップS207で、加速度N+2と加速度を比較して、異なると、異常検出部7は、N+2ステップ目の加速データDN+2に異常があると判断して、CPU2に異常有りを通知して、CPU2がメモリ3から減速データを順次読み出して第1データレジスタ4及び第2データレジスタ5に順次シフトさせて駆動信号生成部8に送り、駆動信号生成部8が当該減速データに基づいて駆動信号を生成して、モータドライバ9に送ってモータドライバ9が当該減速データに基づく駆動信号でステッピングモータ20を減速駆動することで、ステッピングモータ20を強制停止させる(ステップS208)。なお、このステッピングモータ20の強制停止は、上記方法に限るものではなく、例えば、図3に示すように、異常検出部7から駆動信号生成部8に信号線を接続して、異常検出部7から駆動信号生成部8に当該信号線を介して強制停止信号を出力し、駆動信号生成部8からモータドライバ9への駆動信号の出力を停止させて、モータドライバ9によるステッピングモータ20の駆動を停止させることによって行っても良い。
そして、上記ステップS207で、加速度N+2と加速度を比較して、ほぼ同等であると、異常検出部7は、加速データDN+2に異常がないと判断して、通常の加速制御を継続する。
このように、本実施例のステッピングモータ制御装置30は、ステッピングモータ20の加速制御に用いるステップ毎の加速データの異常の有無を判別して、当該加速データに異常を検出すると、次の加速データの検証を行って、なお、異常があると、ステッピングモータ20を停止させる異常対策制御処理を行う。
したがって、ステッピングモータ20の脱調や異常動作を未然に防止することができ、ステッピングモータ20を適切に動作させることができるとともに、ステッピングモータ20を使用する装置に与える損傷等を抑制することができる。
なお、上記説明では、加速データに異常があると、次の加速データの検証を行って、なお、異常がある場合に、ステッピングモータ20を停止させているが、この場合、次の加速データの検証を行って、この次の加速データに異常がない場合には、最初に異常と判別した加速データを加速度に基づいて補正しても良い。
すなわち、図5に示すように、ステッピングモータ制御装置30は、CPU2の制御下で、メモリ3からNステップ目の加速データを読み出して第1データレジスタ4に転送し(ステップS301)、この第1データレジスタ4のNステップ目の加速データを第2データレジスタ5にシフトするとともに、メモリ3からN+1ステップ目の加速データを読み出して第1データレジスタ4に転送して書き込む(ステップS302)。
加速度算出部6が、この第1データレジスタ4のN+1ステップ目の加速データと第2データレジスタ5のNステップ目の加速データから、上記式(1)に基づいて、加速度を算出し(ステップS303)、異常検出部7が、加速度算出部6が今回算出した加速度(現在の加速度)が前回加速度算出部6の算出した加速度と比較して一定値以上異なるか否かにより加速データの異常の有無を検出する(ステップS304)。
ステップS204で、現在の加速度が前回の加速度と比較して一定値以上異なると、異常検出部7は、加速データに異常があると判断して、メモリ3から第1データレジスタ4にN+2ステップ目の加速データを読み出し(ステップS305)、加速度算出部6が、Nステップ目からN+2ステップ目までの1ステップ当たりの加速度の平均を、DN+2をN+2ステップ目の加速データとしたとき、上記式(2)により算出する(ステップS306)。
加速度算出部6が、Nステップ目からN+2ステップ目までの1ステップ当たりの加速度の平均を算出すると、異常検出部7は、加速度N+2と加速度を比較して、ほぼ同じであるか否かチェックすることで、加速データの異常の有無を検出する(ステップS307)。
ステップS307で、加速度N+2と加速度を比較して、異なると、異常検出部7は、加速データに異常があると判断して、CPU2に異常有りを通知して、CPU2がメモリ3から減速データを順次読み出してデータレジスタ4及びデータレジスタ5に順次シフトさせて駆動信号生成部8に送り、駆動信号生成部8が当該減速データに基づいて駆動信号を生成して、モータドライバ9に送ってモータドライバ9が当該減速データに基づく駆動信号でステッピングモータ20を減速駆動することで、ステッピングモータ20を強制停止させる(ステップS308)。なお、このステッピングモータ20の強制停止は、上記方法に限るものではなく、例えば、上述のように、異常検出部7から駆動信号生成部8に強制停止信号を出力し、駆動信号生成部8からモータドライバ9への駆動信号の出力を停止させて、モータドライバ9によるステッピングモータ20の駆動を停止させることによって行っても良い。
すなわち、上記ステップS301〜S308は、上記図4の処理と同様の処理である。
そして、ステップS307で、加速度N+2と加速度を比較して、ほぼ同等であると、異常検出部7は、N+2ステップ目の加速データには、異常がないが、N+1ステップ目の加速データのみに異常があると判断して、補正データ生成部31が、加速度算出部6の算出した加速度に基づいて次式(3)によって算出したN+1ステップ目の加速データ(補正データ)DN+1をデータレジスタ4に格納して、上記同様の加速処理を行う(ステップS308)。
加速データDN+1=(2×加速度N+2+D 1/2・・・(3)
したがって、加速データの補正をハードウェアの処理として実施し、ステッピングモータ20を使用している装置に過負荷をかけることなく、ステッピングモータ20の脱調や異常動作を未然にかつ速やかに防止することができ、ステッピングモータ20を適切に動作させることができるとともに、ステッピングモータ20を使用する装置に与える損傷等を抑制することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
加速データに基づいてステッピングモータを加速制御するステッピングモータ制御装置に適用することができる。
本発明のステッピングモータ制御装置の第1実施例を適用したステッピングモータ制御装置のブロック構成図。 図1のステッピングモータ制御装置による加速時異常対策制御処理を示すフローチャート。 本発明のステッピングモータ制御装置の第2実施例を適用したステッピングモータ制御装置のブロック構成図。 図3のステッピングモータ制御装置によるステッピングモータの停止を行う加速時異常対策制御処理を示すフローチャート。 図3のステッピングモータ制御装置による加速データの補正を行う加速時異常対策制御処理を示すフローチャート。
符号の説明
1 ステッピングモータ制御装置
2 CPU
3 メモリ
4 第1データレジスタ
5 第2データレジスタ
6 加速度算出部
7 異常検出部
8 駆動信号生成部
9 モータドライバ
10 バス
20 ステッピングモータ
30 ステッピングモータ制御装置
31 補正データ生成部

Claims (3)

  1. 制御手段の制御下で、記憶手段内のステップ毎の加速データをレジスタを介して駆動手段に送り、駆動手段で当該各ステップ毎に順次送られてくる加速データに基づいてステッピングモータを加速制御するステッピングモータ制御装置において、前記レジスタ内の連続するステップの加速データに基づいて加速度を順次算出し、当該算出した加速度に基づいて前記レジスタ上の加速データの異常の有無を判別して、当該加速データに異常を検出すると、前記制御手段が、ソフトウェアの処理として当該加速データを補正することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
  2. 制御手段の制御下で、記憶手段内のステップ毎の加速データをレジスタを介して駆動手段に送り、駆動手段で当該各ステップ毎に順次送られてくる加速データに基づいてステッピングモータを加速制御するステッピングモータ制御装置において、前記レジスタとして、少なくとも現在前記ステッピングモータの駆動に使用している現加速データを保持する現レジスタと次の駆動に使用する次加速データを保持する次レジスタを有し、これら現レジスタの現加速データと次レジスタの次加速データから次加速度を算出する加速度算出手段と、当該算出した次加速度に基づいて前記次レジスタ上の次加速データの異常の有無を判別する異常検出手段と、を備え、当該異常検出手段が前記次加速データに異常を検出すると、当該次レジスタに次加速データの次の次次加速データを前記記憶手段から読み出し、前記加速度算出手段が、前記現レジスタの現加速データと前記次レジスタの次次加速データから加速度の平均を算出して、前記異常検出手段が、当該次次加速データの異常の有無を判別して、当該次次加速データに異常を検出すると、前記ステッピングモータを停止させることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
  3. 前記ステッピングモータ制御装置は、前記加速度算出手段の算出した次次加速データによる加速度と前記現加速データに基づいて前記次加速データを補正した補正次加速データを算出する加速データ補正手段を備え、前記異常検出手段が、前記次次加速データが正常であると判別すると、当該加速データ補正手段が、前記次レジスタの前記次加速データを前記算出した補正次加速データで補正することを特徴とする請求項2記載のステッピングモータ制御装置。
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