JP3550489B2 - MOTOR CONTROL METHOD, MOTOR CONTROLLER, AND TIME CLOCK WITH THE MOTOR CONTROLLER - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、モータ制御方法及びモータ制御装置及びこのモータ制御装置を備えたタイムレコーダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
タイムレコーダでタイムカードを引き込み、さらに印字欄に印字可能な位置に引き上げるための駆動手段として安価な直流モータが採用されることがある。
【0003】
このようなタイムレコーダは、カード挿入口にタイムカードが挿入されると、センサによってこれを検出し、制御回路により直流モータを駆動してタイムカードを所定位置まで引き込み、さらに期日のデータに応じて印字欄の所定位置に印字可能な高さまで引き上げ、停止状態としたところで印字ヘッドにより印字している。
【0004】
このように直流モータを始動し又は停止させる制御は、制御回路によって行われるが、モータの停止動作は停止目標位置から所定距離だけ前方位置に達したときに、モータにブレーキをかけて停止目標位置で停止するようにしてある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、直流モータが高速回転中に急激にブレーキをかけるとモータに無理な力が働くため耐久性が低くなっている問題がある。
【0006】
また、温度や湿度の変化により、モータの特性が変動したり、タイムカードの紙厚が変動したり、あるいは機械そのものの特性が変動したりして、その結果、モータにかかる負荷が変動する。このためモータの回転速度が変動してタイムカードの停止位置にずれを生じてしまう問題がある。この問題はタイムレコーダ用モータに限らず、直流モータを使用する機器全般に当てはまる問題でもある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、請求項1記載のモータ制御方法は、温度又は湿度等のモータ使用環境によって動作速度が変動するモータを介して移動される物体を所定の目標位置に停止させるためのモータ制御方法であって、通常時に第1動作速度で動作させるための第1駆動条件で駆動されている上記モータを、上記目標位置の手前で、上記第1動作速度よりも低速の第2動作速度で動作させるための第2駆動条件に切り換え、上記モータを減速した状態で上記モータに制動信号を供給して上記物体を上記目標位置に停止させるものであり、上記第2駆動条件で上記モータを動作させる減速期間は一定期間であって、上記第1動作速度を直接的又は間接的に検出し、その検出結果に基づいて上記第1駆動条件から上記第2駆動条件に切り換えるタイミングを補正する。これによれば、第1駆動条件で回転中のモータに対して停止目標位置の手前で急にブレーキをかけることをせず、ブレーキ区間の前の一定区間については、モータを低電圧駆動等による第2駆動条件に切り換え、この第2駆動条件による駆動区間の終点で制動力を加えて目標位置に停止させ、これによりモータに無理な力が働かないようにしてある。
【0008】
また、請求項2記載のモータ制御方法では、また、モータの速度変動等に対応して物体を目標位置に正確に停止させるために、第1駆動条件で回転中のモータの回転速度を検出手段によって測定して、その平均値から補正量を算出してモータを第2駆動条件へ切り換える切り換えタイミングを補正するようにしてある。
【0009】
このような切り換えタイミングの補正は、請求項4に記載のモータ制御方法のように、モータと連動するエンコーダを含む検出手段によって行う。この検出動作は好ましくは複数回行いその平均値を採用することによって信頼性を高め得るようにしてある。請求項3に記載のモータ制御方法のように更にこれらのデータは直近のものを採用することにより精度の向上を図れる。
【0010】
また、請求項4に記載のモータ制御方法では、上記モータはタイムレコーダ用タイムカード等の記録媒体を移動させるための記録媒体搬送用モータであることを特徴としている。
【0011】
このようなモータ制御を司どるモータ制御装置は、請求項6に記載のモータ制御装置の通り、記憶手段を備えており、この記憶手段には、通常時にモータを第1動作速度で動作させるための第1駆動条件と、この第1動作速度よりも低速の第2動作速度で動作させるための第2駆動条件とが記憶してある第1記憶回路を備えている。
【0012】
また、請求項7に記載のモータ制御装置では、上記記憶手段には、第1駆動条件から第2駆動条件に切り換えるタイミングの補正量の複数個をモータの第1動作速度に関連づけて記憶する第2記憶回路を備えている。請求項8に記載のモータ制御装置では、さらに、上記記憶手段には、検出手段による検出結果を記憶する第3記憶回路を備えており、これら3つの記憶回路によってモータ速度の切り換えタイミングが有機的に行われるようにしてある。
【0013】
請求項9に記載のモータ制御装置では、上記検出手段は上記モータに連動して作動するエンコーダを含むものであり、上記検出手段は、上記エンコーダの出力パルスの周期又は当該周期に基づき上記第1動作速度を算出するものである。
【0014】
請求項10に記載のモータ制御装置では、上記モータはタイムレコーダ用タイムカード等の記録媒体を移動させるための記録媒体搬送用モータであり、このようにモータ制御装置を具体的に請求項11に記載のタイムレコーダのタイムカード搬送装置に適用した場合は、安価な直流モータを使用した場合でも、タイムカードを停止目標位置に正確に停止させることができ、タイムレコーダの寿命を長くできる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【0033】
【実施例】
以下本発明の一実施例として、本発明をタイムレコーダ用モータに適用した場合について説明する。
図1に示すように、フレーム1の上部近傍にローラ軸2が水平な姿勢で、回転自在に設けてある。ローラ軸2には、タイムカードCの両側近傍に相当する位置にピンチローラ2a,2aが固着してある。タイムカードCのローラ軸2と対向する面と反対側には、ピンチローラ2a,2aと対をなすローラ(図示略)が回転自在に設けてあり、ローラ軸2の正逆回転によりタイムカードCを上下方向に移動可能である。フレーム1の正面左側部1aには、後述する直流モータ8の回転をローラ軸2に伝達させてタイムカードを上下方向に移動させるための輪列Rが設けてある。
【0034】
輪列Rの構成についてローラ軸2側から駆動側に遡上して説明する。
図2に示すように、ローラ軸2には、ローラ軸駆動歯車3が固着しており、この駆動歯車には第1中間車4と一体のピニオン4aが噛車している。第1中間車4には第2中間車5が噛車しており、この中間車にはさらに第3の中間車6と一体のピニオン6aが噛合している。第3の中間車6はモータ歯車7と噛合している。モータ歯車7は、フレーム1の下部に取り付けられた直流モータ8のモータ軸8aに固着されている。したがって、モータ8の正逆回転が輪列Rを介してローラ軸2に伝達されることにより、タイムカードCは引き込み又は引き上げの搬送をされるようになっている。
【0035】
第2の中間車5には、これと同心の回転板9が一体的に回転可能に設けられている。この回転板9には外周部の内側に等間隔に放射状の透孔9aが設けられている。回転板9の外周部近傍の1ヶ所には、回転板9を挾むようにしてインタラプタ型の光センサ10が設けてあり、回転板9の回転にともない透孔9aが光センサ10の光を通過させたり遮断したりするようになっている。つまり、回転板9とセンサ10とによって、モータ8の回転量をパルス信号に変換する検出手段(エンコーダ)16が構成されている。検出手段16から出力されるデータ信号は後述の制御回路15へ出力される。
【0036】
また、図1に示すように、フレーム1の上部近傍には、タイムカードCの両側にそれぞれカード検知手段を構成する1対のカードセンサ13,13が設けられている。
【0037】
ここで、本実施例のタイムレコーダにおいて、本タイムレコーダの仕様に最適なタイムカード(標準仕様品)を使用する場合に、このタイムカードは表裏両面に印字欄が設けられているので、使用者がタイムカードを表裏正しく挿入する必要がある。したがって、図1に示すタイムカードCのように、タイムカードCの上端には切り欠き部C1が設けられており、上述の1対のカード検知手段によってタイムカードの表裏判別がされるようになっている。
【0038】
また、標準仕様のタイムカードではないが使用可能なもの(印字欄等のデータが予め記憶されているタイムカード)、例えば、表裏に印字欄が設けられているのでなく片面のみに印字欄が設けられているものや、表裏に印字欄が設けられているが印字欄の位置が異なるもの等があるが、これらを使用することも可能である。この場合には、予めそのタイムカード用にモードを切り替えておく必要がある。
【0039】
このように、いずれのタイムカードを使用する場合にも、タイムカードがカード挿入口から挿入されると、カード検出手段がタイムカードの下端を検知し、タイムレコーダはタイムカードの引き込み動作を開始する。標準仕様のタイムカードの場合には、この引き込み動作は1対のカード検知手段の一方がタイムカードの切り欠き部が設けられている側の上端を検知し、もう一方がタイムカードの切り欠き部が設けられてない側の上端を検知するまで行われるようになっている。
【0040】
そして、この両カード検知手段の検知時間の差において、閾値が設定されている。すなわち、この閾値以内の場合は、本タイムレコーダ用のタイムカードであり、さらにタイムカードが正しく挿入されているとして表裏判別されるようになっている。また、この閾値以下の場合は、本タイムレコーダ用のタイムカード以外のタイムカードであるが、そのタイムカードは正しく挿入されていると判断され、設定されているモードにしたがって処理されるようになっている。そして、閾値以上の場合は、本タイムレコーダ用のタイムカードまたはその他のタイムカードであっても、エラーと判断され、引き込み動作エラーとしてタイムカードの排出動作がなされるようになっている。
【0041】
ローラ軸2の下方には、タイムカードCの印字欄C2に日時等を印字する印字ヘッド14が設けられている。印字ヘッド14は、図示されていないキャリアに搭載され、これもまた図示されていないキャリア送り軸に沿って水平方向に移動である。
【0042】
図3は、モータ制御装置の構成をブロック図で示したものであり、モータ制御装置の中枢部をなす制御回路(CPU)15には上述のカード検知手段13からの出力信号が入力可能となっている。また、検出手段16は上述のエンコーダであり、通常電圧駆動(第1駆動条件)によるモータの回転速度(第1動作速度)を直接的に又は間接的に測定し、その出力信号を制御回路15へ供給可能となっている。ここで算出されたデータは、モータ8を通常電圧駆動による低速回転への切り換えタイミングの補正量を算出するためのデータとなる。この算出されたデータは、直近の8データの平均値が後述の記憶手段17に記憶される。
【0043】
また、制御回路15には記憶手段17がデータを授受可能に設けられている。記憶手段17にはタイムカードCの印字位置や印字内容を記憶するとともに後述のモータ制御用データを記憶する3つの記憶回路が備わっている。
【0044】
制御回路15は、上記した諸データを処理し、その結果をモータ駆動回路18に出力可能としてある。モータ駆動回路18は制御回路15からの命令信号を受けて停止目標位置の手前で駆動電圧を切り換えてモータ8を減速し、その後でモータ8に制動信号を供給してタイムカードを停止目標位置に停止させる働きをする。モータ8の回転は、エンコーダ等の検出手段16によって検出され、この検出結果に基づいてモータの駆動電圧の切り換えのための制御がなされる。
【0045】
ここで記憶手段17に備わっている3つの記憶回路について説明する。
第1記憶回路17aは、モータ8の速度を制御するための2つの駆動条件を記憶するためのものである。その1として、例えばタイムカードの引き込み動作または引き上げ動作の際に、モータ8を通常回転速度(第1動作速度)で回転させるために通常電圧で駆動させる条件(第1駆動条件)が記憶されている。その2として、モータを停止させる手前の位置で第1動作速度よりも低速の回転速度(第2動作速度)で回転させるため上記の通常電圧よりも低電圧で駆動させる条件(第2駆動条件)が記憶されている。
【0046】
モータ8は、制御回路15が第1記憶回路17aから第1駆動条件を読み出してモータ駆動回路18に命令信号を出力すると、第1動作速度で回転してタイムカードの引き込み動作を行うようになっており、引き込み動作終了位置の手前に達すると、制御回路15は第1駆動条件から第2駆動条件に切り換えて、通常回転速度よりも低速の回転(第2動作速度)で一定期間(減速期間)だけ移動させるように設定されている。そして、第2動作速度による減速期間を経過後、モータ8に制動信号を供給して目標位置に停止可能となっている(図4参照)。なお、この減速期間は一定に設定されている。
【0047】
第2記憶回路17bは、モータ8が第1駆動条件で回転しているときに、温度や湿度等のモータの使用環境の変化により第1動作速度が変化してしまうことに対処するためのデータを記憶するものである。これは、同じ第1駆動条件でモータ8を駆動させても、使用環境の変化によって第1動作速度が変動してしまうため、第1記憶回路17aに記憶してあるデータだけではモータ8の停止位置を正しく制御できないことがわかっており、これに対処するために必要なデータを記憶するものである。つまり、温度や湿度等の変化により同じ第1駆動条件においてもモータ8の回転速度が高くなっているとすると、停止目標位置の手前で第1駆動条件から第2駆動条件に切り換えなければ、タイムカードは停止目標位置に対してオーバーランしてしまうことになる。反対にモータの回転速度が低速になっているときには停止目標位置に達する前に停止してしまうことになる。第2記憶回路17bは、使用環境の変化によって生じる第1動作速度の変化に対して、第1駆動条件から第2駆動条件へ切り換えるタイミングの補正量の複数個を上記した第1動作速度に関連づけて記憶するものである。
【0048】
第3記憶回路17cは、検出手段(エンコーダ)16による検出結果を記憶するものである。エンコーダ16による検出結果は、複数回の検出結果を記憶するようにしてあり、第3記憶回路17cには、そのための記憶領域が備わっており、制御回路15が第1動作速度と関連づけて読み出し可能となっている。なお、この記憶領域は予め定められた直近の複数の検出結果、例えば直近の8データを常に記憶し、古いものから順次更新するようにしてある。この結果、第1駆動条件から第2駆動条件への切り換えタイミングは常に最新のデータに基づいて設定可能となっており、これによって、カードの上端検出前の最新の8データを得ることができ、検出場所が一定となっている。
【0049】
また、第3記憶回路17cに記憶される検出結果は、モータ8に速度変動が生じた場合における切り換えタイミングの信頼性を低下させるおそれがあることから、直近の複数回の検出結果の平均値を記憶する記憶領域を更に備えるようにしてある。
【0050】
【動作の説明】
図4には、横軸に直流モータの回転量をエンコーダの回転板9の透孔9a(図2参照)を透過するセンサの光の数すなわちパルス数で示し、縦軸にモータの速度(回転速度)を示し、各曲線はモータが始動してから停止するまでの速度の変化を示しており、実線の太線で示す曲線が、ある動作条件(以降、この条件を「通常の状態」とする。)における速度であり、実線の細線で示す曲線が通常の速度より遅い場合であり、細線の破線で示してある曲線が通常の速度よりも速い場合である。
【0051】
まず、実線の太線で示した通常の状態の速度の場合について説明すると、モータが始動して加速中に微小時間経過し、ある時点d0からタイムカードを移動させながら通常電圧駆動(第1駆動条件)による速度(第1動作速度)に入る。モータが通常電圧により定速回転し、タイムカードを区間Aだけ移動させた後、停止目標位置d1の所定距離だけ手前の位置d2で低電圧駆動(第2駆動条件)による速度(第2動作速度)に切り換えて区間Bだけ移動させる。このとき、モータの回転速度は通常電圧のときにはN1であったものが、低電圧駆動により減速されて区間Bが終了した時点ではN2となる。この区間Bは、低電圧駆動へ切り換えられたことによる減速期間であるが、この期間は初期状態においては、一定になるように設定されている。
【0052】
タイムカードCが、モータ8の低電圧駆動により区間(減速期間)Bを通過した位置d3で、モータの回路を切り換えてモータに制動信号を供給することによりブレーキをかけて停止目標位置d1に停止させる。なお、ブレーキは、モータに制動信号を供給することにより加えられる。具体的にはモータの回路を切り換えてモータに逆方向のトルクを発生させ、モータの慣性力による回転力とこのトルクとを相殺することにより働くようにしてある。
【0053】
このようにしてモータを停止させる場合に、実際のモータの回転速度が基本設定通りになっていれば、制御回路は駆動電圧の切り換えタイミングや、ブレーキタイミングを修正する必要がない。しかし実際にはタイムカードを使用する環境は常に変化しているため、これに対応してモータの回転速度も変動することから、これらのタイミングを修正する必要がある。
【0054】
次にこのようなタイミングを修正する場合の動作について、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
図5(1)は、タイムカードの引き込み動作における制御の手順を示している。まず最初に、タイムレコーダのカード挿入口にタイムカードが挿入される(S1)と、カード検知手段のセンサ13,13を遮光し(S2)、タイムカードが挿入されたことを制御回路15に出力する。制御回路15は、この信号を受けてモータ駆動回路18によりモータ8を駆動してタイムカードを引き込む(S3)。この時、モータ8の回転により検出手段であるエンコーダ16の回転板9も連動するため、光センサの発光素子から発せられる光が回転板の透孔9aを経て受光素子を用いて読み取られ、これをパルス信号に変換して制御回路15に出力する。このパルス信号は制御回路15によってモータの回転速度の周期を算出し、これらの周期の最新の8データだけが記憶手段17の第3記憶回路17cに記憶される(S4)。
【0055】
さらにタイムカードCの引き込み動作が続くが、この時間帯は、カード検知手段のセンサ13,13によって絶えずタイムカードの存在を検出している。このとき左右のカード検出センサのうちのどちらかのセンサが透光するまでは、エンコーダ16による速度の測定が続けられ、常に最新の8データのみが第3記憶回路17に記憶されながらデータの更新が行われる。
【0056】
このデータの更新は、右または右のセンサが透光するまで続けられ(S5)、この透光によりカードの上端が検出される。カードの上端が検出された後も更に引き込み動作が続けられ両センサが透光する(S6)ことによりタイムカードの挿入が正しく行われたが否かの判別が行われる(S7)。
【0057】
この判別は、1対のカード検出センサ13,13のうちの一方がタイムカードの切り欠き部C1の部分の上端を感知し、閾値以内に他方のセンサがタイムカードの切り欠き部のない方の上端を検知(すなわち両センサが透孔)すると、所定の送り停止動作が開始される。
【0058】
送り停止動作の開始に先立って、両センサ13,13の検知時間の差が上記した閾値以内であれば、本タイムレコーダの標準仕様のタイムカードCが正しく挿入されていると判別する。この検知時間の差が閾値以下の場合には、それ以外のタイムカードが正しく挿入されていると判別する。これに対し、検知時間の差が閾値以上である場合には、いずれの仕様のタイムカードであってもエラーと判断され、引き込み動作エラー処理としてタイムカードの排出動作が行われる。こうしてタイムカードCの仕様や表裏など正しく挿入されていない場合には、誤挿入としてタイムカードの排出動作が行われ(S8)、正しい仕様のタイムカードを正しい面で挿入し直して同じ動作が繰り返される。
【0059】
タイムカードCの挿入が正しいと判断されると、上記したエンコーダの周期測定による8データの平均値z及びこのzに基づく補正量を計算する(S9)。この補正量は、モータの回転を通常電圧駆動から低電圧駆動に切り換えるタイミングを基本設定からどれだけの距離(パルス)だけずらせばよいかということであり、図4のa,bがこれに相当する。
【0060】
例えば、図4において破線で示してあるように、通常電圧区間のモータの回転速度が設定値よりも速くなっているときには、基本設定の切り換えタイミングを距離d2よりaだけ前にずらして停止動作開始に移ることを示している。また、実線の細線で示してあるように、モータの回転が設定値よりも遅くなっているときには、d2よりもbだけ後にずらした位置で低電圧駆動に切り換えることにより、正確な位置で停止可能とするものである。
【0061】
こうして低電圧駆動への切り換えタイミングd2が決定されると、モータの回転速度は低電圧駆動に切り換えられて、低速回転によりタイムカードをB区間だけ引き込む(S10)。
【0062】
低電圧駆動によりタイムカードがブレーキを加えられる位置d3まで引き込まれると、モータ駆動回路18の回路が切り換えられてモータ8に逆方向の電圧(制動電圧)を印加し、逆方向へのトルクが働いて停止目標位置d1で停止する(S11)。ブレーキ区間Cの長さは、基本設定では150msecとしてある。タイムカードが目標位置に停止することによりタイムカードへ印字するための準備動作が終了し、タイムカード位置決め制御へ移行する(S12)。
【0063】
図5(2)は、タイムカード位置決め制御の動作をフローチャートで示している。上述したように、タイムカードの引き込み動作により、タイムカードの挿入が判別され、停止目標位置d1に停止すると、こんどはタイムカードの引き上げ開始動作に移る(S21)。
【0064】
引き上げ動作の際には、モータ8の回転は引き込み動作の時の逆方向となり、ピンチローラ2a,2aによりタイムカードCが引き上げられる(図1参照)。このとき、タイムカードCの上端の一側部に形成された切り欠き部C1がカード検知手段のセンサ13を横切る位置まで上昇し、他側部が他方のセンサ13を遮光することによりタイムカードの上端が検出される(S22)。この動作はタイムカードの上昇動作中、タイムカードの上端位置が検知されるまで続けられ、この上端が検知されると、所定の印字欄C2の正確な位置へ停止させるための停止動作の開始位置を探す動作に移る(S23)。この停止動作開始位置は、引き込み動作の際の低電圧駆動への切り換えタイミングd2に相当する。したがってこの場合にも引き上げ動作中のモータの回転速度をエンコーダで測定し、測定値の8データの平均値z(小文字)及びこのzに基づく補正量を計算して、モータの回転速度が基本設定よりも速い場合には、このタイミングが早くなるように、すなわち図4に示すaの方向へ補正し、遅い場合には、このタイミングが遅くなるように、すなわち図4に示すbの方向へ補正した位置から停止動作が開始される。
【0065】
停止動作は、モータの回転を通常電圧駆動から低電圧駆動へ切り換え、一定の区間(B区間)を低電圧駆動によりタイムカードを引き上げ(S24)、B区間の移動を終了してこの区間の終了位置d3に到達すると、こんどは回路の切り換えにより、モータに逆方向の電圧(制動電圧)を印加し、ブレーキをかけながらC区間を移動させ(S25)、停止目標位置d1で停止させるることにより印字段を決定する(S26)。これらの一連の停止動作は引き込み動作時と同様に、補正量の計算値に基づいて行われる。
【0066】
印字段が決定されると、印字ヘッド14によって位置決めされた印字位置に時刻等の印字が行われる。印字終了後、タイムカードはピンチローラ2a,2aによって抜き取り可能な位置まで引き上げられる。
【0067】
以上の構成及び動作の説明は、タイムレコーダ及びそれに用いるタイムカードなどの記録媒体を移動させる搬送用モータについてのものであるが、本発明は、タイムレコーダ用のモータに限らず物体を移動させる直流モータの制御一般に適用可能である。本発明の採用により安価な直流モータを用いて物体を正確な位置に停止可能とするものであるため、高価なステップモータを使わなくてもよくなる。
【0068】
なお、上記実施例では、モータの回転速度を電圧制御方式により変更するようにしたが、これに限らず、周知の周波数制御方式やデューティ制御方式により速度制御を行うようにすることも可能である。
【0069】
さらに、本発明は、タイムレコーダに限られるものではなく、直流モータを動力源とする機器全般に適用可能であり、記録媒体についてもタイムカードに限らず、例えば普通の印字用紙や磁気カードあるいはICカード等の搬送にも適用可能である。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、第1動作速度により移動中の物体を停止目標位置に停止させるのに、予め一定の区間を第2動作速度である低電圧駆動によるモータの回転速度に切り換えて、回転速度を遅くした後にブレーキをかけて停止させることにより、モータに無理な力がかからないようにしてあるのでモータの耐久性が向上する。
【0071】
また、第2駆動条件でモータを動作させる減速期間が一定期間であることによって、モータ停止動作の開始のタイミングを単純化して得ることができている。
【0072】
また、第1駆動条件によるモータの回転速度を検出手段で測定してその測定値に基づいて第1駆動条件から第2駆動条件に切り換えるタイミングを補正することにより、さらにはその補正は測定を複数回行なってその平均値に基づくものとし、またさらにはその補正は複数回行なわれた測定の内の直近の複数回を用いた平均値に基づくものとすることによって、モータの停止動作の開始タイミングを補正するようにしてあるため、モータの回転速度が外部的要因により変動した場合にも正確な位置に停止可能となる。
【0073】
また、モータの回転速度を測定する検出手段は、モータから記録媒体を移動させるための作用部までに設けられている輪列の途中に一体的に形成されているエンコーダから出力パルスを検出するものであるため、特別に検出手段を設けることなく目的の測定が可能となる。
【0074】
また、本発明をタイムレコーダのタイムカード搬送用のモータの制御に適用すれば、安価な直流モータによってタイムカードを正確な位置に停止させて印字可能となるため、タイムレコーダの製造コストの低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したタイムレコーダの内部構成例を示す正面図である。
【図2】同、側面図である。
【図3】本発明の構成を示すブロック図である。
【図4】タイムカードの移動量とモータの回転速度との関係を示す線図である。
【図5】タイムカードの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
C タイムカード
8 モータ
13 カード検知手段
15 制御回路
16 検出手段(エンコーダ)
17 記憶手段
17a 第1記憶回路
17b 第2記憶回路
17c 第3記憶回路
18 モータ駆動回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control method, a motor control device, and a time clock provided with the motor control device.
[0002]
[Prior art]
An inexpensive DC motor may be used as a driving unit for pulling in a time card by a time recorder and further raising the time card to a position where it can be printed on a print column.
[0003]
In such a time clock, when a time card is inserted into the card insertion slot, this is detected by a sensor, a DC motor is driven by a control circuit, the time card is drawn to a predetermined position, and further printed according to the date data. The print head prints at a predetermined position in the column to a height at which printing can be performed and stops when the column is stopped.
[0004]
The control for starting or stopping the DC motor is performed by a control circuit. The stop operation of the motor is performed by applying a brake to the motor when the motor reaches a forward position by a predetermined distance from the stop target position. To stop at.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that when the DC motor is suddenly braked during high-speed rotation, an excessive force acts on the motor, resulting in low durability.
[0006]
In addition, changes in temperature and humidity change the characteristics of the motor, the paper thickness of the time card, or the characteristics of the machine itself. As a result, the load on the motor changes. Therefore, there is a problem that the rotation speed of the motor fluctuates and the stop position of the time card is shifted. This problem is not limited to the motor for a time clock, but also applies to all devices using a DC motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem,The motor control method according to
[0008]
Also,In the motor control method according to
[0009]
Correction of such switching timingAs in the motor control method according to
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, the motor is a recording medium transport motor for moving a recording medium such as a time card for a time recorder.
[0011]
The motor control device that performs such motor control includes a storage unit as in the motor control device according to claim 6. The storage unit includes a storage unit for operating the motor at the first operation speed in normal times. And a second drive condition for operating at a second operation speed lower than the first operation speed.
[0012]
Further, in the motor control device according to the seventh aspect, the storage means stores a plurality of correction amounts of timing for switching from the first drive condition to the second drive condition in association with the first operation speed of the motor. It has two storage circuits. In the motor control device according to the eighth aspect, the storage means further includes a third storage circuit for storing a detection result by the detection means, and the switching timing of the motor speed is organically controlled by the three storage circuits. To be performed.
[0013]
In the motor control device according to the ninth aspect, the detection unit includes an encoder that operates in conjunction with the motor, and the detection unit determines a period of the output pulse of the encoder or the first period based on the period. The operation speed is calculated.
[0014]
According to a tenth aspect of the present invention, the motor is a recording medium transport motor for moving a recording medium such as a time card for a time recorder, and the motor control device is specifically described in the eleventh aspect. When applied to the time card transport device of the time recorder, the time card can be accurately stopped at the stop target position even when an inexpensive DC motor is used, and the life of the time recorder can be extended.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0033]
【Example】
Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to a motor for a time clock will be described.
As shown in FIG. 1, a
[0034]
The configuration of the wheel train R will be described by going back from the
As shown in FIG. 2, a roller
[0035]
The second
[0036]
As shown in FIG. 1, near the upper part of the
[0037]
Here, in the time recorder of this embodiment, when a time card (standard specification product) that is optimal for the specification of the time recorder is used, since the time card is provided with print columns on both front and back sides, the user can set the time. You need to insert the card correctly. Therefore, as in the case of the time card C shown in FIG. 1, a notch C1 is provided at the upper end of the time card C, so that the front and back of the time card can be discriminated by the above-mentioned pair of card detecting means. ing.
[0038]
Also, it is not a standard specification time card but can be used (a time card in which data such as a print column is stored in advance). For example, a print column is provided only on one side instead of having print columns on the front and back. There are printheads that are provided, and printheads are provided on the front and back sides, but the positions of the printouts are different. These can also be used. In this case, it is necessary to switch the mode for the time card in advance.
[0039]
As described above, when any time card is used, when the time card is inserted from the card insertion slot, the card detecting means detects the lower end of the time card, and the time recorder starts the operation of pulling in the time card. In the case of a standard time card, the pull-in operation is such that one of the pair of card detecting means detects the upper end of the side on which the notch of the time card is provided, and the other detects the notch of the time card. Is performed until the upper end of the side where the is not provided is detected.
[0040]
Then, a threshold value is set for the difference between the detection times of the two card detection units. That is, when the time card is within the threshold value, the time card is used for the present time recorder, and it is determined that the time card has been correctly inserted. When the time is equal to or less than the threshold, the time card is a time card other than the time card for the present time recorder, but it is determined that the time card is correctly inserted, and the time card is processed according to the set mode. I have. If the time is equal to or greater than the threshold, even if the time card is for the present time recorder or another time card, it is determined that an error has occurred, and a time card ejection operation is performed as a pull-in operation error.
[0041]
Below the
[0042]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the motor control device. An output signal from the above-described card detecting means 13 can be input to a control circuit (CPU) 15 which forms a central portion of the motor control device. ing. The detecting means 16 is the above-described encoder, directly or indirectly measures the rotation speed (first operating speed) of the motor under normal voltage driving (first driving condition), and outputs the output signal to the
[0043]
In the
[0044]
The
[0045]
Here, three storage circuits provided in the storage unit 17 will be described.
The first storage circuit 17a stores two driving conditions for controlling the speed of the motor 8. As a first condition, a condition (first drive condition) for driving the motor 8 at a normal voltage to rotate the motor 8 at a normal rotation speed (first operation speed) at the time of, for example, a pull-in operation or a pull-up operation of a time card is stored. I have. The second condition is that the motor is driven at a rotation speed lower than the first operation speed (second operation speed) at a position before stopping the motor (second operation speed) (the second driving condition). Is stored.
[0046]
When the
[0047]
The second storage circuit 17b stores data for coping with a change in the first operation speed due to a change in the use environment of the motor such as temperature and humidity when the motor 8 is rotating under the first drive condition. Is stored. This is because even if the motor 8 is driven under the same first driving condition, the first operating speed fluctuates due to a change in the use environment. Therefore, the motor 8 is stopped only by the data stored in the first storage circuit 17a. It is known that the position cannot be controlled correctly, and data necessary for coping with this is stored. That is, assuming that the rotation speed of the motor 8 is high even under the same first driving condition due to a change in temperature, humidity, or the like, the time is not changed from the first driving condition to the second driving condition before the stop target position. The card will overrun the stop target position. Conversely, when the rotation speed of the motor is low, the motor stops before reaching the stop target position. The second storage circuit 17b associates a plurality of correction amounts of timing for switching from the first drive condition to the second drive condition with respect to a change in the first operation speed caused by a change in the use environment to the above-described first operation speed. To remember.
[0048]
The third storage circuit 17c stores a detection result by the detection means (encoder) 16. The detection result by the
[0049]
Since the detection result stored in the third storage circuit 17c may reduce the reliability of the switching timing when the motor 8 fluctuates in speed, the average value of the latest plurality of detection results may be calculated. A storage area for storing is further provided.
[0050]
[Description of operation]
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the amount of rotation of the DC motor by the number of light beams, that is, the number of pulses of the sensor passing through the through hole 9a (see FIG. 2) of the
[0051]
First, a description will be given of the case of the speed in the normal state shown by the solid thick line. A minute time elapses during the acceleration after the motor starts, and the normal voltage driving (the first driving condition) is performed while moving the time card from a certain time point d0. )) (First operation speed). After the motor is rotated at a constant speed by the normal voltage and the time card is moved by the section A, a speed by the low-voltage driving (second driving condition) at a position d2 a predetermined distance before the stop target position d1 (second operating speed). ) And move only by section B. At this time, the rotation speed of the motor is N1 at the time of the normal voltage, but becomes N2 when the section B is completed by deceleration by the low voltage driving. This section B is a deceleration period due to switching to low-voltage driving, and this period is set to be constant in an initial state.
[0052]
At a position d3 where the time card C has passed the section (deceleration period) B due to the low voltage driving of the motor 8, the circuit of the motor is switched to supply a braking signal to the motor to apply a brake and stop at the stop target position d1. Let it. The brake is applied by supplying a braking signal to the motor. Specifically, the circuit of the motor is switched to generate a torque in the reverse direction to the motor, and the motor works by canceling the torque due to the inertial force of the motor and this torque.
[0053]
When the motor is stopped in this manner, if the actual rotation speed of the motor is in accordance with the basic setting, the control circuit does not need to correct the drive voltage switching timing and the brake timing. However, in reality, the environment in which the time card is used is constantly changing, and the rotational speed of the motor changes accordingly. Therefore, it is necessary to correct these timings.
[0054]
Next, the operation for correcting such a timing will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
FIG. 5A shows a control procedure in a time card pull-in operation. First, when a time card is inserted into the card slot of the time clock (S1), the
[0055]
Further, the operation of pulling in the time card C continues. In this time zone, the presence of the time card is constantly detected by the
[0056]
The updating of the data is continued until the right or right sensor transmits light (S5), and the upper end of the card is detected by the transmission. After the upper end of the card is detected, the drawing operation is further continued and both sensors transmit light (S6), so that it is determined whether or not the time card has been correctly inserted (S7).
[0057]
In this determination, one of the pair of
[0058]
Prior to the start of the feed stop operation, if the difference between the detection times of the
[0059]
If it is determined that the insertion of the time card C is correct, the average value z of the eight data obtained by measuring the period of the encoder and the correction amount based on the z are calculated (S9). This correction amount is how much distance (pulse) should be shifted from the basic setting at the timing of switching the rotation of the motor from the normal voltage drive to the low voltage drive, and a and b in FIG. 4 correspond to this. I do.
[0060]
For example, as shown by the broken line in FIG. 4, when the rotation speed of the motor in the normal voltage section is faster than the set value, the switching operation of the basic setting is shifted by a before the distance d2 to start the stop operation. It shows that it moves to. Also, as shown by the solid thin line, when the rotation of the motor is slower than the set value, the motor can be stopped at an accurate position by switching to low voltage driving at a position shifted by b after d2. It is assumed that.
[0061]
When the switching timing d2 for switching to the low-voltage driving is determined in this way, the rotation speed of the motor is switched to the low-voltage driving, and the time card is drawn in the B section by the low-speed rotation (S10).
[0062]
When the time card is pulled to the position d3 where the brake can be applied by the low voltage drive, the circuit of the
[0063]
FIG. 5B is a flowchart showing the operation of the time card positioning control. As described above, the insertion of the time card is determined by the pulling-in operation of the time card, and when the time card is stopped at the stop target position d1, the process proceeds to a time card pull-up start operation (S21).
[0064]
At the time of the pulling operation, the rotation of the motor 8 is in the opposite direction to that at the time of the pulling operation, and the time card C is pulled up by the
[0065]
The stop operation switches the rotation of the motor from the normal voltage drive to the low voltage drive, raises the time card by the low voltage drive in a certain section (section B) (S24), ends the movement in section B, and ends this section. When the motor reaches the position d3, the circuit is switched to apply a reverse voltage (braking voltage) to the motor, move the section C while applying the brake (S25), and stop at the stop target position d1. The printing step is determined (S26). These series of stop operations are performed based on the calculated value of the correction amount, as in the pull-in operation.
[0066]
When the printing stage is determined, printing of the time and the like is performed at the printing position positioned by the
[0067]
Although the above description of the configuration and operation has been made with respect to the transport motor that moves the recording medium such as the time recorder and the time card used therein, the present invention is not limited to the motor for the time recorder, but may be applied to a DC motor that moves an object. The control is generally applicable. By adopting the present invention, an object can be stopped at an accurate position by using an inexpensive DC motor, so that an expensive step motor does not have to be used.
[0068]
In the above embodiment, the rotation speed of the motor is changed by the voltage control method. However, the present invention is not limited to this, and the speed control may be performed by a well-known frequency control method or duty control method. .
[0069]
Further, the present invention is not limited to a time recorder, but is applicable to all devices using a DC motor as a power source, and the recording medium is not limited to a time card. For example, ordinary printing paper, a magnetic card, or an IC card And the like can be applied.
[0070]
【The invention's effect】
According to the present invention, in order to stop the moving object at the stop target position at the first operation speed, a predetermined section is previously switched to the second operation speed, ie, the rotation speed of the motor driven by the low voltage, and the rotation speed is reduced. By applying a brake after stopping the motor, the motor is prevented from being subjected to an excessive force, thereby improving the durability of the motor.
[0071]
Further, since the deceleration period for operating the motor under the second drive condition is a fixed period, the timing of starting the motor stop operation can be simplified.
[0072]
Further, the rotation speed of the motor under the first driving condition is measured by the detecting means, and the timing of switching from the first driving condition to the second driving condition is corrected based on the measured value. Times and based on the average value, and furthermore, the correction is based on the average value using the latest multiple times of the multiple measurements, so that the start timing of the motor stop operation is determined. Is corrected, it is possible to stop at an accurate position even when the rotation speed of the motor fluctuates due to an external factor.
[0073]
Further, the detecting means for measuring the rotation speed of the motor detects output pulses from an encoder integrally formed in the middle of a wheel train provided from the motor to an action portion for moving the recording medium. Therefore, the target measurement can be performed without providing any special detecting means.
[0074]
Further, if the present invention is applied to the control of the motor for transporting the time card of the time recorder, the time card can be stopped at an accurate position and printed by an inexpensive DC motor, thereby contributing to a reduction in the manufacturing cost of the time recorder. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of the internal configuration of a time clock to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a side view of the same.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a movement amount of a time card and a rotation speed of a motor.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a control operation of a time card.
[Explanation of symbols]
C time card
8 motor
13 Card detection means
15 Control circuit
16 Detecting means (encoder)
17 Storage means
17a first memory circuit
17b Second memory circuit
17c Third memory circuit
18 Motor drive circuit
Claims (11)
通常時に第1動作速度で動作させるための第1駆動条件で駆動されている上記モータを、上記目標位置の手前で、上記第1動作速度よりも低速の第2動作速度で動作させるための第2駆動条件に切り換え、
上記モータを減速した状態で上記モータに制動信号を供給して上記物体を上記目標位置に停止させるものであり、
上記第2駆動条件で上記モータを動作させる減速期間は一定期間であって、上記第1動作速度を直接的又は間接的に検出し、その検出結果に基づいて上記第1駆動条件から上記第2駆動条件に切り換えるタイミングを補正する
ことを特徴とするモータ制御方法。A motor control method for stopping an object moved via a motor whose operating speed fluctuates depending on a motor usage environment such as temperature or humidity at a predetermined target position,
The motor, which is driven under the first drive condition for operating at the first operation speed at normal time, is operated at a second operation speed lower than the first operation speed before the target position. Switch to 2 driving conditions,
A brake signal is supplied to the motor in a state where the motor is decelerated to stop the object at the target position ,
The deceleration period during which the motor is operated under the second drive condition is a fixed period, and the first operation speed is directly or indirectly detected. A motor control method, wherein a timing for switching to a driving condition is corrected .
通常時に上記モータを第1動作速度で動作させるための第1駆動条件と上記第1動作速度よりも低速の第2動作速度で動作させるための第2駆動条件とが記憶してある第1記憶回路を有する記憶手段と、 A first storage in which a first drive condition for operating the motor at the first operation speed and a second drive condition for operating the motor at a second operation speed lower than the first operation speed in a normal state are stored. Storage means having a circuit;
制御回路からの信号により上記モータの駆動条件を上記目標位置の手前で上記第1駆動条件より上記第2駆動条件に切り換えて上記モータを減速し、その後で上記モータに制動信号を供給して上記物体を上記目標位置に停止させるモータ駆動回路と、 The driving condition of the motor is switched from the first driving condition to the second driving condition before the target position by a signal from the control circuit to decelerate the motor, and thereafter, a braking signal is supplied to the motor. A motor drive circuit for stopping the object at the target position,
上記第1動作速度を直接的又は間接的に検出するための検出手段とDetecting means for directly or indirectly detecting the first operation speed;
を備え、 With
上記第2駆動条件で上記モータを動作させる減速期間は一定期間であり、上記検出結果に基づいて上記第1駆動条件から上記第2駆動条件に切り換えるタイミングを補正することを特徴するモータ制御装置。 A motor control device, wherein a deceleration period for operating the motor under the second drive condition is a fixed period, and a timing for switching from the first drive condition to the second drive condition is corrected based on the detection result.
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