JP2723757B2

JP2723757B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP2723757B2
Application number: JP4158291A
Authority: JP
Inventors: 博之原田
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPH066996A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はモータ制御装置に関
し、特に、モータを反転させる場合に、モータの反転位
置を正確に検出することのできるモータ制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば複写機やファクシミリ装置等に
おける原稿を照明走査するための光学系駆動用モータ
や、複写機に装着される自動原稿送り装置駆動用のモー
タにおいては、第１方向に回転して光学系や原稿搬送ベ
ルトを第１方向へ駆動し、所定のタイミングで第２方向
へ反転して、光学系や原稿搬送ベルトを第１方向と反対
の第２方向へ駆動する。

【０００３】このような光学系駆動や原稿搬送ベルトの
駆動においては、駆動反転位置を正確に制御する必要が
ある。そのためには、駆動源であるモータが実際に、ど
の時点で正転から逆転に切換わったかを検出する必要が
ある。ところで、回転するモータは、慣性があり、反転
命令信号が与えられても、直ちに正転から逆転に切換わ
るわけではなく、反転命令信号と実際にモータが正転か
ら逆転に反転する時とでは、時間のずれがある。それゆ
え、上述のような光学系駆動用モータや自動原稿送り装
置の搬送ベルト駆動用モータにおいては、モータに与え
る反転命令信号と、モータが実際に正転から逆転に反転
する時との時間のずれを正確に検出して、それを制御に
反映させなければ、精度の良い制御ができない。

【０００４】従来のたとえば自動原稿送り装置の駆動用
モータの逆転制御では、特開昭６１−１７４５３８号公
報に記載されたモータ反転時の検出制御がある。この公
開公報に記載の制御では、モータに連結されたエンコー
ダの出力パルスを検出し、モータに反転命令信号が与え
られた時刻ｔ１と、エンコーダ出力が変化しなくなる時
刻ｔ２との差を求めることで、モータに反転命令信号が
与えられた時ｔ１と、実際にモータが反転を開始した時
ｔ２とのずれ時間Ｔを検出するものである。

【０００５】また、上述の公開公報に記載の制御に代え
て、たとえば、モータ軸に連動した位相の９０度異なる
２相式のエンコーダを用いるものでも、モータの反転位
置を正確に検出することができる。位相の９０度異なる
２相式のエンコーダでは、一般に、エンコーダが回転す
ることにより、図７Ａに示すように、Ａ相とＢ相のパル
スが出力される。そして、Ａ相のパルスとＢ相のパルス
とは互いに９０度の位相差を有している。それゆえ、モ
ータが正転時には、図７Ｂに示すように、Ａ相のパルス
が立ち上がった時点におけるＢ相の信号レベルを検出す
ると、Ｂ相のレベルはたとえばハイである。

【０００６】逆に、モータが逆転している場合は、図７
Ｃに示すように、Ａ相のパルスが立ち上がった時点でＢ
相の信号レベルを検出すると、Ｂ相の信号レベルはたと
えばローである。それゆえ、Ａ相のパルスが立ち上がっ
た時点におけるＢ相の信号レベルを検出することで、モ
ータが正転しているか、逆転しているかを正確に検出す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のう
ち、特開昭６１−１７４５３８号公報に記載の制御で
は、反転命令信号が出力された時から、実際の反転が検
出されるまでのずれ時間Ｔが比較的長く、しかも、エン
コーダの出力が変化しなくなった時点の検出が正確に行
えないので、モータが実際に反転する時点を検出する制
御方法としては、精度が良くないという欠点があった。

【０００８】一方、上述の９０度位相の異なる２相式の
エンコーダを用いる方法では、モータが実際に反転する
時点を正確に検出することができるが、２相式のエンコ
ーダは高価であり、しかも、エンコーダからの信号線が
２相式であるため１本多く、安価な装置を構成する場合
には適さないという欠点があった。それゆえ、構成が簡
易で、かつ、精度良くモータの実際の反転時点を検出す
ることができるモータ制御装置が望まれる。このような
モータ制御装置を発明するにあたっては、上述のよう
に、２相式のエンコーダを使用できないため、単相式の
エンコーダに基づいてモータの回転速度を検出する必要
がある。ところで、単相式のエンコーダに基づいてモー
タの回転速度を検出し、しかも反転時点を検出する場
合、万一、モータの反転が検出されない事態が生じる
と、モータに反転電圧が印加され続ける等の不具合があ
る。

【０００９】そこでこの発明は、このような不具合がな
く、構成が簡易で精度良くモータの実際の反転時点を検
出可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータの回転軸に連結され、モータ回転に連動して回転
信号を出力する回転信号出力手段と、回転信号出力手段
から出力される回転信号に基づいて、モータの回転速度
を算出する速度算出手段と、モータに反転命令を出力す
る手段と、反転命令出力後の速度算出手段で算出される
モータの回転速度が予め定める基準速度以下になったか
否かを判別する判別手段と、判別手段が回転速度が基準
速度以下になったと判別したことに応答して、モータの
反転時点を判定する反転検出手段と、反転命令出力後、
所定時間内に、モータの反転時点が検出されないときに
異常処理を行う異常処理手段とを含むことを特徴とする
モータ制御装置である。

【００１１】

【作用】この発明によれば、反転命令出力後、所定時間
内にモータの反転が検出されない場合は、異常事態と判
別され、所定の保護動作が行われるから、万一モータの
反転が検出されなかったときでも、危険な状態等になる
ことのない安全なモータ制御装置とすることができる。

【００１２】

【実施例】以下には、図面を参照して、この発明の一実
施例について詳細に説明をする。図１は、この発明の一
実施例にかかるモータ駆動制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１を参照して説明すると、モータ１はた
とえばＤＣサーボモータであって、負荷２を駆動するた
めのものである。負荷２としては、たとえば複写機に装
着される自動原稿搬送装置の搬送ベルトが考えられる。
また、負荷２としては、複写機の原稿照明走査用の光学
系が考えられる。その他、負荷２としては、任意の駆動
部材が考えられる。

【００１３】モータ１の回転軸にはモータ１の回転状態
を検出するための検出器３が連結されている。検出器３
は、たとえば放射状に多数のスリットが形成された回転
円板４と、この回転円板４に光学的に結合されたフォト
インタラプタ５とによって構成された単相式のエンコー
ダとされている。このような構成にすると、検出器３を
簡易でかつ安価に構成することができる。この実施例で
は、回転円板４には、たとえば総数７０〜８０個のスリ
ットが放射状に形成されている。それゆえ、モータ１が
１回転すると、フォトインタラプタ５から７０〜８０個
のパルスが出力される。

【００１４】検出器３は、上述のような構成に代えて、
サーボモータ１の回転に周期的に連動したパルスを出力
する他の機器、たとえば周波数発生器を用いてもよい。
フォトインタラプタ５の出力パルスはモータ制御部６へ
与えられる。モータ制御部６には、マイクロコンピュー
タやメモリが備えられていて、モータ制御部６によって
モータ１が反転制御されるとともに、モータ１の実際の
反転時が検出される。

【００１５】モータ制御部６の制御信号はドライバ７へ
与えられ、ドライバ７によってモータ１が回転される。
図２は、モータ制御部６から出力される反転命令信号
と、モータ１の実際の回転速度と、フォトインタラプタ
５から出力されるパルスに基づいてモータ制御部６が検
出する速度データおよび加速度データとの関係を表わす
波形図である。図２に示すように、反転命令がオンする
と、そのタイミングでモータ１の実速度は正転側の定速
回転から除々に下がり、時間ｔ２でモータ１の回転は０
となり、時間ｔ２から逆転する。

【００１６】このモータ１の実速度は、フォトインタラ
プタ５の検出パルスに基づいて、モータ制御部６内で
は、図２Ｃのような階段状の速度データとして把握され
る。また、このモータ１の加速度は、フォトインタラプ
タ５の検出パルスに基づいて、モータ制御部６内で、図
２Ｄのような把握される。モータ制御部６内には、図２
Ｃおよび図２Ｄに示すデータを算出するために、図３に
示すようなフォトインタラプタ５のパルス幅データＣＷ
ＤＴを算出するための回路が備えられている。

【００１７】図３を参照して説明すると、フォトインタ
ラプタ５から出力されるパルスはエッジ検出回路６１へ
与えられる。エッジ検出回路６１は、与えられるパルス
のたとえば立ち上がりエッジを検出して、その検出出力
を導出する。そしてその検出出力は、アップカウンタ６
２へ与えられてカウントされる。また、このパルス幅デ
ータＣＷＤＴ算出回路には、基準クロックをアップカウ
ントするたとえば１６ビット構成のフリーランニングカ
ウンタ６３が備えられている。フリーランニングカウン
タ６３は、基準クロックとしてたとえば周波数ｆ＝１．
５ＭＨｚ程度のマイクロコンピュータのマシンクロック
をカウントする。

【００１８】一方、エッジ検出回路６１の出力は、キャ
プチャ信号としてキャプチャレジスタ６４へ与えられ
る。キャプチャレジスタ６４は、エッジ検出回路６１か
ら与えられるキャプチャ信号をトリガとしてフリーラン
ニングカウンタ６３のカウント数を読取保持する。した
がって、キャプチャレジスタ６４の内容はエッジ検出回
路６１の出力、すなわちフォトインタラプタ５から出力
されるパルスの立ち上がりエッジによって更新されてい
く。

【００１９】それゆえ、図４に示すように、ある時点Δ
ｔ１において、アップカウンタ６２のカウント数がＵＤ
Ｃｍであり、またそのときのキャプチャレジスタ６４の
カウント数がＣＰＴｍであり、その時点Δｔ１から単位
微小時間Δｔ後のΔｔ２におけるアップカウンタ６２の
カウント数をＵＤＣｎ、キャプチャレジスタ６４のカウ
ント数をＣＰＴｎとすれば、フォトインタラプタ５から
与えられるパルス幅データＣＷＤＴは、

【００２０】

【数１】

【００２１】なお、図３においては、アップカウンタ６
２が用いられているものとして説明したが、このアップ
カウンタ６２に代えて、モータ１が反転したことが検出
されると、ダウンカウントに切換わるアップダウンカウ
ンタを用いたものとしてもよい。上述の式（１）におい
ては、アップダウンカウンタを用いた場合を考慮して、
右辺の分母は絶対値がとられている。

【００２２】また、単位微小時間Δｔの間の平均加速度
は、

【００２３】

【数２】

【００２４】で求めることができる。ところで、モータ
１が反転する場合は、モータ１の実速度は正転側から除
々に減速し、やがて０になり、逆転側になって除々に加
速する。ところが、モータ制御部６内で算出される速度
データは、モータ１の実速度が０になっても、図２Ｃに
示すように速度データは０にならず、正確な反転時の検
出が困難である。

【００２５】そこで、一つの実施例では、図２Ｃに示す
速度データが予め定める基準速度以下になったときにモ
ータ１が反転したとみなすか、または、より正確なモー
タ１の反転時を決めるために、速度データが基準速度以
下になった時から所定の微小時間Δｔ０を経過した時
に、モータ１が反転したと判別するようにした。また、
他の実施例としては、図２Ｃに示す速度データが予め定
める基準速度Ｎｔｈ以下になり、かつ、その場合に図２
Ｄに示す加速度データが負から正に反転した時点を、モ
ータ１が反転した時点とみなすようにした。

【００２６】さらに、これらの各実施例において、反転
命令が出力されて後、所定時間内にモータ１の反転が判
定されなかった場合は、異常事態であるとして保護処理
がされるようにして、単相エンコーダを用いたモータ制
御における安全性の向上が図られている。次に、第５図
のフローチャートを参照して、モータ制御部６の制御動
作の一例について説明をする。

【００２７】このモータ１がたとえば複写機に装着され
た自動原稿搬送装置の搬送ベルト駆動用のモータであ
り、モータ制御部６がそのモータの制御部であるとす
る。すると、モータ制御部６には、自動原稿搬送装置の
全体制御を行う本体制御部から反転指令が与えられる。
応じて、モータ制御部６はドライバ７に対して反転命令
を出力する。また、異常検出用タイマ３をスタートさせ
る（ステップＳ１）。

【００２８】次いで、タイマ１をスタートさせる（ステ
ップＳ２）。タイマ１は、単位微小時間Δｔを計時する
ためのものである。次いで、フォトインタラプタ５から
入力されるパルスがカウントされる（ステップＳ３）。
そして、単位微小時間Δｔが経過するまでの間、パルス
のカウントが続けられる（ステップＳ４，Ｓ３，Ｓ
４）。

【００２９】このパルスのカウントは、図３を参照して
説明したように、アップカウンタ６２でパルス数がカウ
ントされるとともに、その間の基準クロックの数がキャ
プチャレジスタ６４でカウントされる。そして、単位微
小時間Δｔが経過すると、その単位微小時間Δｔの間に
カウントされたアップカウンタ６２のパルス数（ＵＤＣ
ｎ−ＵＤＣｍ）およびその単位微小時間Δｔの間のキャ
プチャレジスタ６４のカウント数の変化（ＣＰＴｎ−Ｃ
ＰＴｍ）に基づいて、パルス幅データＣＷＤＴが求めら
れ、かつ、式（２）に基づいてモータ１の回転速度Ｎが
求められる（ステップＳ５）。

【００３０】そして、その算出された速度Ｎが基準速度
Ｎｔｈ以下か否かの判別がされる（ステップＳ６）。判
別の結果、算出されたＮが基準速度Ｎｔｈ以下でなけれ
ば、次に、タイマ３がタイムアップしたか否かの判別が
される（ステップＳ７）。タイマ３は、上述したように
異常検出用タイマであり、タイマ３の計時時間は、反転
検出に必要十分な時間が予め設定されている。それゆ
え、正常動作をしている限り、タイマ３はこの時点でタ
イムアップしない。したがって、ステップＳ２からの制
御が繰返されて、次の単位微小時間Δｔの間の速度Ｎが
算出されることになる（ステップＳ２〜Ｓ５）。

【００３１】一方、ステップＳ７において、万一タイマ
３がタイムアップしたと判別された場合、すなわちタイ
マ３で設定されているモータ１の反転検出に必要十分な
時間が経過しても、まだモータ１の速度Ｎが所定の基準
速度Ｎｔｈ以下にならない場合は、異常状態であると判
断されてモータ１が停止され（ステップＳ８）、この制
御は終わる。

【００３２】なお、モータ１を直ちに停止させるのに代
えて、たとえばモータ１を所定の速度で所定の時間だけ
回転させ続けた後、駆動を停止せさるようにしてもよ
い。このように、タイマ３がタイムアップしたことに基
づき、モータ１に対する保護処理がされる点が、この実
施例における特徴である。モータ１の制御が正常に行わ
れている場合には、タイマ３がタイムアップするまで
に、ステップＳ６において、算出された回転速度Ｎが基
準速度Ｎｔｈ以下と判別される。そうすると、タイマ２
がスタートされる（ステップＳ９）。タイマ２は、予め
定める微小時間Δｔ０を計時するためのタイマである。

【００３３】タイマ２がスタートした後、タイマ２が予
め定める微小時間Δｔ０を計時してタイムアップしたこ
とが判別されると（ステップＳ１０）、その時点でモー
タ１が反転したと判別される（ステップＳ１１）。この
ような制御を行うと、タイマ２で計時している時間が微
小時間Δｔ０であるから、先に説明した特開昭６１−１
７４５３８号公報のように、相対的に長い時間Ｔに基づ
く時間観察によってモータ１の反転時期を検出しないた
め、モータ１の反転時を正確に判定できるという利点が
ある。

【００３４】また、この実施例では、モータ１の回転速
度Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下になった後に、タイマ２をス
タートさせるようにしたが、モータ１の速度が所定速度
以下になったか否かの判定しきい値（基準速度Ｎｔｈ）
を十分に低くすることにより、ステップＳ６における基
準速度Ｎｔｈ以下の判定がされた時点で、モータ１が反
転したとみなすことも可能である。

【００３５】図６は、モータ制御部６の他の制御動作を
説明するためのフローチャートである。図６に示すフロ
ーチャートでは、モータ制御部６がモータ１の反転時点
を検出するのに加速度データを活用する例が示されてい
る。図６を参照して説明すると、モータ制御部６に自動
原稿搬送装置の全体制御を行う本体制御部から反転命令
が与えられると、モータ制御部６はドライバ７に対して
反転命令を出力するとともに、異常検出用タイマ３をス
タートさせる（ステップＳ２１）。

【００３６】次いで、タイマ１をスタートさせる（ステ
ップＳ２２）。タイマ１は、単位微小時間Δｔを計時す
るためのものである。次いで、フォトインタラプタ５か
ら入力されるパルスがカウントされる（ステップＳ２
３）。そして、単位微小時間Δｔが経過するまでの間、
パルスのカウントが続けられる。このパルスのカウント
は、図３を参照して説明したように、アップカウンタ６
２でパルス数がカウントされるとともに、その間の基準
クロックの数がキャプチャレジスタ６４でカウントされ
る。

【００３７】そして、単位微小時間Δｔが経過すると、
その単位微小時間Δｔの間にカウントされたアップカウ
ンタ６２のパルス数（ＵＤＣｎ−ＵＤＣｍ）およびその
単位微小時間Δｔの間のキャプチャレジスタ６４のカウ
ント数の変化（ＣＰＴｎ−ＣＰＴｍ）に基づいて、パル
ス幅データＣＷＤＴが求められ、かつ、式（２）に基づ
いてモータ１の回転速度Ｎが求められる（ステップＳ２
５）。

【００３８】また、単位微小時間Δｔの間の加速度αが
算出される（ステップＳ２６）。加速度αは、上述した
式（３）により求められる。そして、次のステップＳ２
７において、ステップＳ５で算出された速度Ｎが基準速
度Ｎｔｈ以下か否かの判別がされる。その結果、算出さ
れた速度Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下でなければ、次いで、
タイマ３がタイムアップしたか否かの判別がされる（ス
テップＳ２８）。

【００３９】タイマ３は、上述したように、異常検出用
タイマであり、モータ１の反転検出に必要十分な時間を
計時するためのものである。それゆえ、正常状態におい
ては、この時点でタイマ３はタイムアップしないから、
ステップＳ２２からの制御が繰返されて、次の単位微小
時間Δｔの間の速度Ｎが算出され、その間の加速度αが
求められる（ステップＳ２２〜Ｓ２６）。

【００４０】もし、ステップＳ２８においてタイマ３が
タイムアップしたと判別されると、モータ１の反転に必
要十分な時間内においてモータ１の速度Ｎが基準速度Ｎ
ｔｈ以下にならなかったわけであるから、異常であると
判別されてモータ１が停止される（ステップＳ２９）。
このように、この実施例においてはタイマ３がタイムア
ップしたことに基づいて保護動作としてモータ１が直ち
に停止されるよう制御される。

【００４１】なお、モータ１を直ちに制御させるのに代
えて、所定の低速度で所定の時間だけ駆動した後に停止
させるようにしてもよい。正常な制御においては、タイ
マ３がタイムアップするまでの間に、ステップＳ２７に
おいて、算出された回転速度Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下に
なったことが判別される。すると、加速度αが正になっ
たか否かの判別がされる（ステップＳ３０）。加速度α
は、図２Ｄに示すように、モータ１が減速中は負であ
り、モータ１が加速状態にあると正に反転する。したが
って、加速度αが正でないとき、すなわち加速度αが負
であれば、モータ１は反転しておらず減速中であるとい
うことになる。

【００４２】加速度αが正でない場合は、次いで、タイ
マ３がタイムアップしたか否かの判別がされる（ステッ
プＳ３１）。もし、タイマ３がタイムアップするまでに
加速度αが正にならなければ、反転検出に必要十分な時
間内にモータ１の反転が検出されないわけであるから、
異常事態であると判別され、モータ１は停止される（ス
テップＳ２９）。

【００４３】正常な状態では、ステップＳ３１におい
て、タイマ３はタイムアップしていないと判別されるか
ら、ステップＳ３０において、加速度αが正になった時
点で、モータ１の反転が検出される（ステップＳ３
２）。以上の図５および図６に示すフローチャートは、
この発明の実施例にかかる制御であり、この発明は、図
５および図６のフローチャートに制限されず、種々の変
更が可能である。

【００４４】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてお
り、安価な構成でモータの反転時期を精度良く判定する
ことができるとともに、万一、モータの反転時期が判定
されない場合には、異常状態であると判定されてモータ
が停止されるので、安全性が高く、モータの反転時期を
安価にかつ精度良く検出できるモータ制御装置とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるモータ制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の一実施例にかかるモータ制御装置に
おける反転命令と、モータの実速度と、検出されたモー
タの速度データとの関係を表わす波形図である。

【図３】この発明の一実施例におけるパルス幅データ算
出回路の一例を示すブロック図である。

【図４】パルス幅の算出原理を説明するための図であ
る。

【図５】この発明の一実施例におけるモータ反転検出制
御の内容を表わすフローチャートである。

【図６】この発明の他の実施例におけるモータ反転検出
制御の内容を表わすフローチャートである。

【図７】従来の２相式エンコーダの正転と逆転とを検出
する原理を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１モータ２負荷３検出装置５フォトインタラプタ６モータ制御部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転軸に連結され、モータ回転に
連動して回転信号を出力する回転信号出力手段と、回転信号出力手段から出力される回転信号に基づいて、
モータの回転速度を算出する速度算出手段と、モータに反転命令を出力する手段と、反転命令出力後の速度算出手段で算出されるモータの回
転速度が予め定める基準速度以下になったか否かを判別
する判別手段と、判別手段が回転速度が基準速度以下になったと判別した
ことに応答して、モータの反転時点を判定する反転検出
手段と、反転命令出力後、所定時間内に、モータの反転時点が検
出されないときに異常処理を行う異常処理手段とを含む
ことを特徴とするモータ制御装置。