JP2726262B2 - 移動物体の運動制御装置 - Google Patents
移動物体の運動制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、制御手段により制御されたモータの回転が
伝達されることによって移動している移動物体を所定位
置までに目標速度に減速させる移動物体の運動制御装置
に関する。 従来技術 一般に、例えば複写機ではコンタクトガラス上の原稿
を露光照明するランプや原稿からの反射光を受ける第１
ミラー等を搭載した第１スキャナをモータにより所定速
度でスキャニング駆動させることにより、原稿面の露光
走査を行なうようにしている。第2,3ミラー等は第２ス
キャナとされ、1/2の速度関係にて同時に駆動される。
このようなスキャナは露光動作終了後、リターン位置か
らホームポジション位置に向けてリターン移動する。こ
のリターン時の移動速度はスキャニング時よりかなり高
速であるが、ホームポジションに近づくに従い減速さ
せ、ホームポジションへ突入するまでに、支障ないとさ
れる速度に減速するよう制御する。ここで、リターン位
置は減速開始位置であり、ホームポジションは所定位置
であり、支障ないとされる速度は目標速度である。 しかるに、従来の制御方式にあっては自然減速時の減
速加速度より大きい減速加速度で減速させている。従っ
て、例えばプログラム暴走により制御不能になった場合
や、電源が動作中のあるタイミングで切られたような場
合、速度制御が不能となるため、自然減衰によって緩や
かに減速されることになり、スキャナがホームポジショ
ンへ突入するときの速度は、前述の支障ないとされる速
度を超え、慣性力によりホームポジション付近の支持体
に衝突し、支持体に歪みを生じさせたり、駆動系に減速
ギヤを使用しているものではギヤ破損を生じたりする不
具合がある。ここに、プログラム暴走については高精度
化によりその頻度を低減させ得るが、後者の電源の不慮
の切断の点に関しては、これを防止するのは根本的に不
可能であり、その対策にも相当のコストがかかってしま
うものである。又、制御不能になった場合の破損等を防
止するため、緩衝材を用いることも考えられるがコスト
高につながるものとなる。 目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、移動
物体の減速制御時に不測の事態により制御不能となって
も、確実に、移動物体の速度を所定位置において目標速
度以下まで減速させることを目的とする。 構成 本発明は、上記目的を達成するため、モータの回転を
伝達されることによって所定方向に移動する移動物体
と、摩擦力により該移動物体の速度が自然減衰するとき
の加速度以下の加速度にて該移動物体を減速制御するこ
とにより、自然減衰時の前記モータの回転方向とは逆の
方向に回転させる励磁を該モータに行うことなく、減速
開始位置から所定位置までの間に目標速度まで減速させ
るように制御する制御手段とを備えていることを特徴と
するものである。 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、複写機のスキャナ装置に適用したものであ
る。第２図に複写機の光学系構成を示す。まず、原稿
（図示せず）をセットするコンタクトガラス１の下方に
はスキャナ光学系２が設けられている。これにより、原
稿からの反射光による像がこのスキャナ光学系２を介し
てドラム状の感光体３上に結像される。このスキャナ光
学系２は、照明光源４、反射板５、第１ミラー６等より
なり移動物体となる第１スキャナ７と、第2,3ミラー8,9
等よりなり移動物体となる第２スキャナ10と、この第２
スキャナ10と相対位置が固定的に設けられた結像レンズ
11と、第4,5ミラー12,13と、選択的なフィルタ14と、第
６ミラー15等からなる。16は防塵ガラスである。 ここに、これらの第1,2スキャナ7,10は、走査中に原
稿からの反射光路長が変化しないように、周知の駆動系
構成の下、2:1の速度比で直流モータ17により往復駆動
されるものである。具体的には、等倍時であれば120〔m
m/sec〕なる速度で第１スキャナ７が駆動され、変倍時
には倍率をＭとすると120/M〔mm/sec〕なる速度で駆動
される。又、リターン時の最高速度は約800〔mm/sec〕
とされる。 このような光学系構成の下、概略的には、第２図に実
線で示すようなホームポジションHP状態からスキャナ光
学系２が右方向に走査駆動されて原稿面を露光走査す
る。第２図中に仮想線で示す第1,2スキャナ7,10の位置
は往復動作の最大移動位置（リターン開始位置）を示
す。露光走査を終了したスキャナ光学系２（第1,2スキ
ャナ7,10）は、第２図中の仮想線で示す最大移動位置か
ら再び実線で示すホームポジションHPに向けて復動動作
する。ここに、スキャナの復動時には前述の如く、往復
時よりも高速にて駆動され、ホームポジションHPに近づ
いたら減速制御を行なうようにしている。 又、第２図に示すスキャナ光学系２において、変倍は
結像レンズ11及び第4,5ミラー12,13の位置を各々のステ
ッピングモータ（図示せず）により仮想線で示す位置間
で適宜位置制御させることにより、例えば50％から200
％までのフルサイズの変倍コピーが可能に構成されてい
る。又、第1,2スキャナ7,10を駆動するための前記直流
モータ17は低速駆動を可能とするため、1:4なる比の減
速用ギヤを有する10〔Ｗ〕,24〔Ｖ〕のDCサーボモータ
が用いられている。 次に、制御系の概略構成を第３図に示す。まず、制御
手段となるマイクロコンピュータ（マイコン）20が設け
られている。このマイコン20は例えば78C10Gによるもの
であり、複写機全体の制御系において考えた場合には、
全体のシーケンス制御を受け持つシステム制御側に対
し、入出力制御側に位置するI/Oコントローラをなすも
のである。このようなマイコン20には例えばμPD71054G
によるプログラマブルインターバルタイマ21が接続され
ている。このタイマ21はマイコン20制御により前記直流
モータ17の速度制御を行なうためのパルス幅変調PWM出
力を送出するためのものである。このPWM制御の周期は5
0〔μsec〕であり、これを400ビットの分解能で制御す
る。このタイマ21には８〔MHz〕の発振器22が接続され
クロック信号が与えられるように構成されている。 又、直流モータ17は前記マイコン20に対し駆動用トラ
ンジスタQ1〜Q4を介して接続されている。即ち、トラン
ジスタQ1,Q4がオンしトランジスタQ3,Q2がオフの状態で
直流モータ17には時計方向（CW）に電流が供給され、ト
ランジスタQ3,Q2がオンでトランジスタQ1,Q4がオフの状
態で直流モータ17には反時計方向（CCW）に回転する電
流が供給される。ここに、直流モータ17が時計方向CWに
回転すると第1,2スキャナ7,10は往動し、直流モータ17
が反時計方向CCWに回転すると第1,2スキャナ7,10は復動
するように設定されている。これらはマイコン20のポー
トPF6,PF7から各々出力されるCW信号、CCW信号により回
転方向が制御される。 又、直流モータ17にはその回転に従いパルスを発生さ
せるロータリエンコーダ23が直結されている。ここに、
このエンコーダ23は直流モータ17の回転量及び回転方向
に応じて位相の異なる２つのパルス信号を発生する。１
つはＡ相エンコーダパルスENCAであり、他の１つはＢ相
エンコーダパルスENCBである。Ａ相エンコーダパルスEN
CAは分周マルチプレクサ24を介してマイコン20のカウン
タインプット端子CIに入力されている。これにより、マ
イコン20はＡ相エンコーダパルスENCAのパルス間隔をマ
イコン内部のカウンタ（マイコン20の発振器25の発振周
波数10〔MHz〕により規制される）により計測する。
又、このカウンタインプット端子CIへの入力信号は割込
み入力となっており、割込みプログラムの処理中にエン
コーダ間隔の測定データの値を読みこのデータを基に直
流モータ17の回転数の算出、比例・積分制御演算による
モータ制御量の算出、出力（タイマ21へのデータロー
ド）等を行なう。具体的には、Ａ相エンコーダパルスEN
CAの出力を目標速度に応じて分周マルチプレクサ24によ
り1,2,4,8分周してCI端子に割込み入力させている。１
分周時には第１スキャナ７はエンコーダの１パルスにて
0.116〔mm〕移動することにより、その速度を割込み間
隔よりマイコン20の内部で演算する。そして、算出され
た速度データを用いた比例・積分演算処理により、出力
タイマ値を決定するものである。 又、エンコーダパルスENCA,ENCBはフリップフロップ2
6を介してマイコン20の入力端子PC3に入力され、両者間
の位相差検知に供され、その位相差により直流モータ17
の回転方向が判定される。つまり、Ａ相エンコーダパル
スENCAの立上り時のＢ相エンコーダパルスENCBの状態を
マイコン20のポートに入力して判断するものである。 次に、直流モータ17の速度制御はPWM制御にて行なわ
れる。まず、スキャナ走査時、即ち直流モータ17の時計
方向回転時にはトランジスタQ1をオンさせる一方、タイ
マ21からのPWM出力によりゲート回路27を介してトラン
ジスタQ4をオン・オフさせ、直流モータ17の両端に電位
差を生じさせ、PWM信号のデューティ比に応じた速度で
回転させる。一方、リターン時には逆にトランジスタQ3
をオンさせるとともに、タイマ21からのPWM出力により
ゲート回路28を介してトランジスタQ2をオン・オフさ
せ、直流モータ17の両端に逆向きの電位差を生じさせ、
PWM信号のデューティ比に応じた速度で回転させる。 しかして、本実施例における第1,2スキャナ7,10のリ
ターン時の速度制御は第１図に示すように行なわれる。
第１図において、縦軸はリターン速度を示すもので、ス
キャニング時を正方向とするため−（マイナス）なる速
度として示されるが、ここでこのマイナスの符号は、単
に方向を示す印として付けられているものであって、数
値的には意味を持たないものとする。まず、従来であれ
ば、最高速度を−700〔mm/sec〕として一点鎖線で示す
▲▼の速度プロフィールにてホームポジションHP
に突入させるように減速制御している。その方法は、エ
ンコーダパルス数によるホームポジションHPからの位置
から逆算する。即ち、▲▼はホームポジションHPよ
り69〔mm〕地点から0.924〔mm〕毎に−８〔mm/sec〕ず
つ減速し、約−200〔mm/sec〕でホームポジションHPに
突入させ、逆に正転側へ直モータを励磁させ、正転が検
知されたらモータを停止させるというものである。この
時の減速制御の加速度は、摩擦力により速度が自然減衰
する時の加速度よりも大きいものである。 ここに、スキャナリターン時に何らかの原因により電
源がオフされた場合には、制御不能となり、摩擦力によ
りリターン速度が自然減衰する。第1,2スキャナ7,10に
ついて実測した場合、この自然減衰する減速は約−1800
〔mm/sec2〕の加速度であった。最悪の位置Ａでこのよ
うな電源オフによる制御不能状態が発生した場合には、
スキャナはＤで示すように約−480〔mm/sec〕の速度で
ホームポジションHPに突入し、その付近の支持体に衝突
した。この衝突により、スキャナ支持体の変形や、モー
タギヤの破損といった問題が起こるのである。また、こ
の時の衝突のエネルギーＥは、第1,2スキャナ7,10の重
量を各々m1,m2とし、第１スキャナ７の速度をｖとする
と、 で表わされる。ここに、m1,m2は一定であるので、エネ
ルギーＥは速度ｖの２乗に比例することになる。 そこで、自然減衰するときよりも小さい減速加速度に
よって緩やかに減速するように制御する。実施例では、
速度プロフィール▲▼のように、リターン時の最
高速度を−800〔mm/sec〕とし、減速を0.924〔mm〕毎に
−４〔mm/sec〕ずつ行って、ホームポジションHPに支障
ない速度−200〔mm/sec〕以下の速度で突入させてい
る。ここで、減速開始位置であるＢ点はホームポジショ
ンHPから139〔mm〕の位置である。そして、Ｂ点で電源
オフする実験では、第1,2スキャナ7,10は丁度ホームポ
ジションHP位置で停止した。又、減速制御において、ホ
ームポジションHPへ突入後に正転側へ直流モータを励磁
させ、正転が検知されたらモータを停止させるという如
き制御も不要となる。即ち、本実施例では、直流モータ
17の減速制御時にその回転方向とは逆の方向に回転させ
る励磁を行なうことはない。ここで、第１図の従来に示
す場合よりも減速時の加速度が小さいために、ホームポ
ジションHPでの速度を同じものとするためには、減速時
間は長くなる。そのため、減速開始位置Ｂ点は、Ａ点よ
りも前になる。 ところで、プログラムが暴走した場合にも同様の現象
を生ずる。即ち、プログラムが進まず制御不能となり、
新しいPWM出力データを送出し得ない場合であり、等速
時であれば▲▼のようにそのままの速度でホームポ
ジションHPに突入し、或いは加速時であればそれ以上の
速度（数倍の速度）で突入することもあり得る。この点
に対し、本実施例ではマイコン20の外部にプログラムの
暴走を監視するためのウオッチドッグタイマ29（例え
ば、MB3773）を設け、プログラム暴走検出時にはマイコ
ン20にリセットをかけてマイコン20の動作を停止させ。
直流モータ17を慣性運動のみとさせるようにしている。 即ち、通常はマイコン20のポートPC7よりタイマ29に
対し10〔msec〕以下のタイミングでクロックパルスを送
信してる。しかし、10〔msec〕以上に渡ってクロックパ
ルスが発生しない時には、マイコン20のリセット端子に
リセット入力を行ない、リセットをかけてマイコン20の
制御を中止させる。これは、プログラムが正常に走って
いないことを意味し、プログラム暴走時の問題を防止し
得る。例えば、第１スキャナ７が最高−800〔mm/sec〕
の速度で走行中であれば、10〔msec〕間に約８〔mm〕だ
け第１スキャナ７は移動するが、これは減速開始点Ｂを
ホームポジションHP側に８〔mm〕だけ移動したことにな
り、この検出期間は殆ど無視し得る。これにより、スキ
ャナリターン中の電源オフの場合と同様に最悪でも▲
▼の速度プロフィールによりホームポジションHPに
突入させることにより、スキャナ系は保護される。 なお、第１図に示す速度プロフィールにおいて、スキ
ャナのリターン開始位置からホームポジションHP位置ま
での距離は一定であり、本実施例の速度制御方式をとっ
てもリターン所要時間を増加させないため、最高速度は
−700〔mm/sec〕から−800〔mm/sec〕に増加されてい
る。これは、第１図において、F,A,Cを含む台形面積に
対しG,B,Cを含む台形面積が等しくなるようにすればよ
い。 なお、本実施例においては、スキャナの慣性力と摩擦
力によってその速度減衰率を決定するようにしたが、速
度計測をマイコン20自身が行なっているのでその減衰率
を計算し、速度目標値をマイコン20に決定させ、これを
不揮発性メモリに記憶させて実行させることも可能であ
る。又、不揮発性メモリを持たない場合でも、例えば減
速中に反対側の信号を出力する演算結果が出た時にはこ
の逆転信号を出さずに、停止処理により自然減衰させる
ようにしても、同様の効果が得られる。この場合、減速
開始位置Ｂを決定してやればよい。 効果 本発明は上述のように、モータの回転を伝達されるこ
とによって所定方向に移動する移動物体と、摩擦力によ
り該移動物体の速度が自然減衰するときの加速度以下の
加速度にて該移動物体を減速制御することにより、自然
減衰時の前記モータの回転方向とは逆の方向に回転させ
る励磁を該モータに行うことなく、減速開始位置から所
定位置までの間に目標速度まで減速させるように制御す
る制御手段とを備えているので、移動物体の減速制御時
に不測の事態により制御不能となっても、確実に、移動
物体の速度を所定位置において目標速度以下まで減速さ
せることができるものである。
伝達されることによって移動している移動物体を所定位
置までに目標速度に減速させる移動物体の運動制御装置
に関する。 従来技術 一般に、例えば複写機ではコンタクトガラス上の原稿
を露光照明するランプや原稿からの反射光を受ける第１
ミラー等を搭載した第１スキャナをモータにより所定速
度でスキャニング駆動させることにより、原稿面の露光
走査を行なうようにしている。第2,3ミラー等は第２ス
キャナとされ、1/2の速度関係にて同時に駆動される。
このようなスキャナは露光動作終了後、リターン位置か
らホームポジション位置に向けてリターン移動する。こ
のリターン時の移動速度はスキャニング時よりかなり高
速であるが、ホームポジションに近づくに従い減速さ
せ、ホームポジションへ突入するまでに、支障ないとさ
れる速度に減速するよう制御する。ここで、リターン位
置は減速開始位置であり、ホームポジションは所定位置
であり、支障ないとされる速度は目標速度である。 しかるに、従来の制御方式にあっては自然減速時の減
速加速度より大きい減速加速度で減速させている。従っ
て、例えばプログラム暴走により制御不能になった場合
や、電源が動作中のあるタイミングで切られたような場
合、速度制御が不能となるため、自然減衰によって緩や
かに減速されることになり、スキャナがホームポジショ
ンへ突入するときの速度は、前述の支障ないとされる速
度を超え、慣性力によりホームポジション付近の支持体
に衝突し、支持体に歪みを生じさせたり、駆動系に減速
ギヤを使用しているものではギヤ破損を生じたりする不
具合がある。ここに、プログラム暴走については高精度
化によりその頻度を低減させ得るが、後者の電源の不慮
の切断の点に関しては、これを防止するのは根本的に不
可能であり、その対策にも相当のコストがかかってしま
うものである。又、制御不能になった場合の破損等を防
止するため、緩衝材を用いることも考えられるがコスト
高につながるものとなる。 目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、移動
物体の減速制御時に不測の事態により制御不能となって
も、確実に、移動物体の速度を所定位置において目標速
度以下まで減速させることを目的とする。 構成 本発明は、上記目的を達成するため、モータの回転を
伝達されることによって所定方向に移動する移動物体
と、摩擦力により該移動物体の速度が自然減衰するとき
の加速度以下の加速度にて該移動物体を減速制御するこ
とにより、自然減衰時の前記モータの回転方向とは逆の
方向に回転させる励磁を該モータに行うことなく、減速
開始位置から所定位置までの間に目標速度まで減速させ
るように制御する制御手段とを備えていることを特徴と
するものである。 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、複写機のスキャナ装置に適用したものであ
る。第２図に複写機の光学系構成を示す。まず、原稿
（図示せず）をセットするコンタクトガラス１の下方に
はスキャナ光学系２が設けられている。これにより、原
稿からの反射光による像がこのスキャナ光学系２を介し
てドラム状の感光体３上に結像される。このスキャナ光
学系２は、照明光源４、反射板５、第１ミラー６等より
なり移動物体となる第１スキャナ７と、第2,3ミラー8,9
等よりなり移動物体となる第２スキャナ10と、この第２
スキャナ10と相対位置が固定的に設けられた結像レンズ
11と、第4,5ミラー12,13と、選択的なフィルタ14と、第
６ミラー15等からなる。16は防塵ガラスである。 ここに、これらの第1,2スキャナ7,10は、走査中に原
稿からの反射光路長が変化しないように、周知の駆動系
構成の下、2:1の速度比で直流モータ17により往復駆動
されるものである。具体的には、等倍時であれば120〔m
m/sec〕なる速度で第１スキャナ７が駆動され、変倍時
には倍率をＭとすると120/M〔mm/sec〕なる速度で駆動
される。又、リターン時の最高速度は約800〔mm/sec〕
とされる。 このような光学系構成の下、概略的には、第２図に実
線で示すようなホームポジションHP状態からスキャナ光
学系２が右方向に走査駆動されて原稿面を露光走査す
る。第２図中に仮想線で示す第1,2スキャナ7,10の位置
は往復動作の最大移動位置（リターン開始位置）を示
す。露光走査を終了したスキャナ光学系２（第1,2スキ
ャナ7,10）は、第２図中の仮想線で示す最大移動位置か
ら再び実線で示すホームポジションHPに向けて復動動作
する。ここに、スキャナの復動時には前述の如く、往復
時よりも高速にて駆動され、ホームポジションHPに近づ
いたら減速制御を行なうようにしている。 又、第２図に示すスキャナ光学系２において、変倍は
結像レンズ11及び第4,5ミラー12,13の位置を各々のステ
ッピングモータ（図示せず）により仮想線で示す位置間
で適宜位置制御させることにより、例えば50％から200
％までのフルサイズの変倍コピーが可能に構成されてい
る。又、第1,2スキャナ7,10を駆動するための前記直流
モータ17は低速駆動を可能とするため、1:4なる比の減
速用ギヤを有する10〔Ｗ〕,24〔Ｖ〕のDCサーボモータ
が用いられている。 次に、制御系の概略構成を第３図に示す。まず、制御
手段となるマイクロコンピュータ（マイコン）20が設け
られている。このマイコン20は例えば78C10Gによるもの
であり、複写機全体の制御系において考えた場合には、
全体のシーケンス制御を受け持つシステム制御側に対
し、入出力制御側に位置するI/Oコントローラをなすも
のである。このようなマイコン20には例えばμPD71054G
によるプログラマブルインターバルタイマ21が接続され
ている。このタイマ21はマイコン20制御により前記直流
モータ17の速度制御を行なうためのパルス幅変調PWM出
力を送出するためのものである。このPWM制御の周期は5
0〔μsec〕であり、これを400ビットの分解能で制御す
る。このタイマ21には８〔MHz〕の発振器22が接続され
クロック信号が与えられるように構成されている。 又、直流モータ17は前記マイコン20に対し駆動用トラ
ンジスタQ1〜Q4を介して接続されている。即ち、トラン
ジスタQ1,Q4がオンしトランジスタQ3,Q2がオフの状態で
直流モータ17には時計方向（CW）に電流が供給され、ト
ランジスタQ3,Q2がオンでトランジスタQ1,Q4がオフの状
態で直流モータ17には反時計方向（CCW）に回転する電
流が供給される。ここに、直流モータ17が時計方向CWに
回転すると第1,2スキャナ7,10は往動し、直流モータ17
が反時計方向CCWに回転すると第1,2スキャナ7,10は復動
するように設定されている。これらはマイコン20のポー
トPF6,PF7から各々出力されるCW信号、CCW信号により回
転方向が制御される。 又、直流モータ17にはその回転に従いパルスを発生さ
せるロータリエンコーダ23が直結されている。ここに、
このエンコーダ23は直流モータ17の回転量及び回転方向
に応じて位相の異なる２つのパルス信号を発生する。１
つはＡ相エンコーダパルスENCAであり、他の１つはＢ相
エンコーダパルスENCBである。Ａ相エンコーダパルスEN
CAは分周マルチプレクサ24を介してマイコン20のカウン
タインプット端子CIに入力されている。これにより、マ
イコン20はＡ相エンコーダパルスENCAのパルス間隔をマ
イコン内部のカウンタ（マイコン20の発振器25の発振周
波数10〔MHz〕により規制される）により計測する。
又、このカウンタインプット端子CIへの入力信号は割込
み入力となっており、割込みプログラムの処理中にエン
コーダ間隔の測定データの値を読みこのデータを基に直
流モータ17の回転数の算出、比例・積分制御演算による
モータ制御量の算出、出力（タイマ21へのデータロー
ド）等を行なう。具体的には、Ａ相エンコーダパルスEN
CAの出力を目標速度に応じて分周マルチプレクサ24によ
り1,2,4,8分周してCI端子に割込み入力させている。１
分周時には第１スキャナ７はエンコーダの１パルスにて
0.116〔mm〕移動することにより、その速度を割込み間
隔よりマイコン20の内部で演算する。そして、算出され
た速度データを用いた比例・積分演算処理により、出力
タイマ値を決定するものである。 又、エンコーダパルスENCA,ENCBはフリップフロップ2
6を介してマイコン20の入力端子PC3に入力され、両者間
の位相差検知に供され、その位相差により直流モータ17
の回転方向が判定される。つまり、Ａ相エンコーダパル
スENCAの立上り時のＢ相エンコーダパルスENCBの状態を
マイコン20のポートに入力して判断するものである。 次に、直流モータ17の速度制御はPWM制御にて行なわ
れる。まず、スキャナ走査時、即ち直流モータ17の時計
方向回転時にはトランジスタQ1をオンさせる一方、タイ
マ21からのPWM出力によりゲート回路27を介してトラン
ジスタQ4をオン・オフさせ、直流モータ17の両端に電位
差を生じさせ、PWM信号のデューティ比に応じた速度で
回転させる。一方、リターン時には逆にトランジスタQ3
をオンさせるとともに、タイマ21からのPWM出力により
ゲート回路28を介してトランジスタQ2をオン・オフさ
せ、直流モータ17の両端に逆向きの電位差を生じさせ、
PWM信号のデューティ比に応じた速度で回転させる。 しかして、本実施例における第1,2スキャナ7,10のリ
ターン時の速度制御は第１図に示すように行なわれる。
第１図において、縦軸はリターン速度を示すもので、ス
キャニング時を正方向とするため−（マイナス）なる速
度として示されるが、ここでこのマイナスの符号は、単
に方向を示す印として付けられているものであって、数
値的には意味を持たないものとする。まず、従来であれ
ば、最高速度を−700〔mm/sec〕として一点鎖線で示す
▲▼の速度プロフィールにてホームポジションHP
に突入させるように減速制御している。その方法は、エ
ンコーダパルス数によるホームポジションHPからの位置
から逆算する。即ち、▲▼はホームポジションHPよ
り69〔mm〕地点から0.924〔mm〕毎に−８〔mm/sec〕ず
つ減速し、約−200〔mm/sec〕でホームポジションHPに
突入させ、逆に正転側へ直モータを励磁させ、正転が検
知されたらモータを停止させるというものである。この
時の減速制御の加速度は、摩擦力により速度が自然減衰
する時の加速度よりも大きいものである。 ここに、スキャナリターン時に何らかの原因により電
源がオフされた場合には、制御不能となり、摩擦力によ
りリターン速度が自然減衰する。第1,2スキャナ7,10に
ついて実測した場合、この自然減衰する減速は約−1800
〔mm/sec2〕の加速度であった。最悪の位置Ａでこのよ
うな電源オフによる制御不能状態が発生した場合には、
スキャナはＤで示すように約−480〔mm/sec〕の速度で
ホームポジションHPに突入し、その付近の支持体に衝突
した。この衝突により、スキャナ支持体の変形や、モー
タギヤの破損といった問題が起こるのである。また、こ
の時の衝突のエネルギーＥは、第1,2スキャナ7,10の重
量を各々m1,m2とし、第１スキャナ７の速度をｖとする
と、 で表わされる。ここに、m1,m2は一定であるので、エネ
ルギーＥは速度ｖの２乗に比例することになる。 そこで、自然減衰するときよりも小さい減速加速度に
よって緩やかに減速するように制御する。実施例では、
速度プロフィール▲▼のように、リターン時の最
高速度を−800〔mm/sec〕とし、減速を0.924〔mm〕毎に
−４〔mm/sec〕ずつ行って、ホームポジションHPに支障
ない速度−200〔mm/sec〕以下の速度で突入させてい
る。ここで、減速開始位置であるＢ点はホームポジショ
ンHPから139〔mm〕の位置である。そして、Ｂ点で電源
オフする実験では、第1,2スキャナ7,10は丁度ホームポ
ジションHP位置で停止した。又、減速制御において、ホ
ームポジションHPへ突入後に正転側へ直流モータを励磁
させ、正転が検知されたらモータを停止させるという如
き制御も不要となる。即ち、本実施例では、直流モータ
17の減速制御時にその回転方向とは逆の方向に回転させ
る励磁を行なうことはない。ここで、第１図の従来に示
す場合よりも減速時の加速度が小さいために、ホームポ
ジションHPでの速度を同じものとするためには、減速時
間は長くなる。そのため、減速開始位置Ｂ点は、Ａ点よ
りも前になる。 ところで、プログラムが暴走した場合にも同様の現象
を生ずる。即ち、プログラムが進まず制御不能となり、
新しいPWM出力データを送出し得ない場合であり、等速
時であれば▲▼のようにそのままの速度でホームポ
ジションHPに突入し、或いは加速時であればそれ以上の
速度（数倍の速度）で突入することもあり得る。この点
に対し、本実施例ではマイコン20の外部にプログラムの
暴走を監視するためのウオッチドッグタイマ29（例え
ば、MB3773）を設け、プログラム暴走検出時にはマイコ
ン20にリセットをかけてマイコン20の動作を停止させ。
直流モータ17を慣性運動のみとさせるようにしている。 即ち、通常はマイコン20のポートPC7よりタイマ29に
対し10〔msec〕以下のタイミングでクロックパルスを送
信してる。しかし、10〔msec〕以上に渡ってクロックパ
ルスが発生しない時には、マイコン20のリセット端子に
リセット入力を行ない、リセットをかけてマイコン20の
制御を中止させる。これは、プログラムが正常に走って
いないことを意味し、プログラム暴走時の問題を防止し
得る。例えば、第１スキャナ７が最高−800〔mm/sec〕
の速度で走行中であれば、10〔msec〕間に約８〔mm〕だ
け第１スキャナ７は移動するが、これは減速開始点Ｂを
ホームポジションHP側に８〔mm〕だけ移動したことにな
り、この検出期間は殆ど無視し得る。これにより、スキ
ャナリターン中の電源オフの場合と同様に最悪でも▲
▼の速度プロフィールによりホームポジションHPに
突入させることにより、スキャナ系は保護される。 なお、第１図に示す速度プロフィールにおいて、スキ
ャナのリターン開始位置からホームポジションHP位置ま
での距離は一定であり、本実施例の速度制御方式をとっ
てもリターン所要時間を増加させないため、最高速度は
−700〔mm/sec〕から−800〔mm/sec〕に増加されてい
る。これは、第１図において、F,A,Cを含む台形面積に
対しG,B,Cを含む台形面積が等しくなるようにすればよ
い。 なお、本実施例においては、スキャナの慣性力と摩擦
力によってその速度減衰率を決定するようにしたが、速
度計測をマイコン20自身が行なっているのでその減衰率
を計算し、速度目標値をマイコン20に決定させ、これを
不揮発性メモリに記憶させて実行させることも可能であ
る。又、不揮発性メモリを持たない場合でも、例えば減
速中に反対側の信号を出力する演算結果が出た時にはこ
の逆転信号を出さずに、停止処理により自然減衰させる
ようにしても、同様の効果が得られる。この場合、減速
開始位置Ｂを決定してやればよい。 効果 本発明は上述のように、モータの回転を伝達されるこ
とによって所定方向に移動する移動物体と、摩擦力によ
り該移動物体の速度が自然減衰するときの加速度以下の
加速度にて該移動物体を減速制御することにより、自然
減衰時の前記モータの回転方向とは逆の方向に回転させ
る励磁を該モータに行うことなく、減速開始位置から所
定位置までの間に目標速度まで減速させるように制御す
る制御手段とを備えているので、移動物体の減速制御時
に不測の事態により制御不能となっても、確実に、移動
物体の速度を所定位置において目標速度以下まで減速さ
せることができるものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は速度プ
ロフィールの説明図、第２図は光学系の概略側面図、第
３図はブロック図である。 ７……第１スキャナ（移動物体）、10……第２スキャナ
（移動物体）、17……直流モータ（モータ）、20……マ
イコン（制御手段）
ロフィールの説明図、第２図は光学系の概略側面図、第
３図はブロック図である。 ７……第１スキャナ（移動物体）、10……第２スキャナ
（移動物体）、17……直流モータ（モータ）、20……マ
イコン（制御手段）
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．モータの回転を伝達されることによって所定方向に
移動する移動物体と、摩擦力により該移動物体の速度が
自然減衰するときの加速度以下の加速度にて該移動物体
を減速制御することにより、自然減衰時の前記モータの
回転方向とは逆の方向に回転させる励磁を該モータに行
うことなく、減速開始位置から所定位置までの間に目標
速度まで減速させるように制御する制御手段とを備えて
いることを特徴とする移動物体の運動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29677187A JP2726262B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 移動物体の運動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29677187A JP2726262B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 移動物体の運動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01137313A JPH01137313A (ja) | 1989-05-30 |
| JP2726262B2 true JP2726262B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=17837916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29677187A Expired - Lifetime JP2726262B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 移動物体の運動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726262B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP29677187A patent/JP2726262B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01137313A (ja) | 1989-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |