JP4884125B2

JP4884125B2 - ステッピングモータ制御装置、タイムレコーダ及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP4884125B2
Application number: JP2006214710A
Authority: JP
Inventors: 浩次江原
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-08-07
Also published as: WO2008018417A1; TWI358891B; TW200822525A; JP2008043068A

Description

本発明は、カード送り機構を駆動させるステッピングモータ制御装置に関し、特にタイムレコーダにおけるタイムカード送り機構を駆動させるステッピングモータ制御装置に関する。

例えば出勤時間等を管理するために用いられる一般的なタイムレコーダは、カード送り機構により、カード挿入口に挿入されたタイムカードを所定位置に送る構成となっている。

この種のカード送り機構の駆動（具体的には、カード送りローラの回転）源となる直流モータの駆動制御装置として、例えば、特許文献１で提案されている技術がある。特許文献１の直流モータの駆動制御装置は、直流モータの回転速度を検出するためのエンコーダを備え、直流モータの回転速度に応じて当該直流モータの制御を行うことで、カード送り時の位置合わせ等の精度を向上させる、というものである。

特開平６−７５６３３号公報

ところで、上記カード送り機構の駆動源として、正確な回転角度制御に適し、長寿命である等という利点からステッピングモータ（パルスモータともいう）が使用されるケースも多い。

しかしながら、タイムカード等を引き込む場合のカード送り制御において、ステッピングモータのトルク調整を適切に行わないと、例えば、タイムカード等が傾いた状態で挿入れた場合等、ステッピングモータの駆動負荷が増大してトルク余裕度が不足し、脱調（駆動パルスにステッピングモータの駆動が追従できなくなる状態）を起こしてしまう虞がある。

これに対し、上記特許文献１で提案される技術のように、エンコーダを備えたフィードバック制御によって、ステッピングモータのトルク調整を行うこともできるが、かかる構成にするとコスト高となってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、正確且つ安定したカード送り制御を低コストで実現でき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する。

本発明に係るステッピングモータ制御装置は、カード送り機構を駆動させるステッピングモータ制御装置において、カード挿入口に隣接して設けられ、当該カード挿入口からカードが挿入されたことを検出するカード検出センサと、該カード検出センサにより前記カードの挿入が検出されてから当該カードが所定位置に到達するまでは、第１の駆動パルスを前記ステッピングモータに供給し、前記所定位置到達後は、前記第１の駆動パルスよりもパルス速度が速い第２の駆動パルスを前記ステッピングモータに供給する駆動パルス供給手段と、を備える、ことを特徴とする。

また、前記ステッピングモータに供給される前記第１の駆動パルスのパルス数を計数するパルスカウンタを更に備え、前記所定位置への到達有無が、前記パルスカウンタの計数結果に基づき判定される、とする構成にしてもよい。

また、前記ステッピングモータへの前記第１の駆動パルスの供給時間を計時するタイマを更に備え、前記所定位置への到達有無が、前記タイマの計時結果に基づき判定される、とする構成でもよい。

また、本発明に係るタイムレコーダは、上記構成のステッピングモータ制御装置の何れかを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、カード挿入口に隣接して設けられたカード検出センサが、当該カード挿入口からカードが挿入されたことを検出してから当該カードが所定位置に到達するまでは、カード送り機構を駆動させるステッピングモータに第１の駆動パルスを供給し、前記所定位置到達後は、前記第１の駆動パルスよりもパルス速度が速い第２の駆動パルスを前記ステッピングモータに供給する駆動パルス供給手段として機能させる、ことを特徴とする。

以上の如く、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トルク余裕度をカード送り機構による当該カードの引き込み状態に応じて適切に調整するため、脱調の発生を極力防止できる。また、このステッピングモータ制御装置を用いることにより、適切なカード送りが可能な安価なタイムレコーダを提供できる。

以下、本発明に係るステッピングモータ制御装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置を実装したタイムレコーダ１の概略構成を示す図である。

図１において、３は、タイムカード２を挿入するためのカード挿入口であり、４は、該カード挿入口３からタイムカード２が挿入された場合に、これを検出するカード検出センサである。５は、挿入されたタイムカード２を引き込み、又は、挿入されたタイムカード２を引き出すためのローラ軸であり、６ａ，６ｂは、ローラ軸５に設けられた左右一対の送りローラである。７は、ローラ軸５の駆動（回転）源である送りモータであり、８は送りモータ７の駆動力をローラ軸５に伝達するタイミングベルトである。９ａ，９ｂは、引き込まれたタイムカード２が最大引き込み位置まで達した場合に、これを検出する左右一対のカード検出センサである。

送りモータ７は、パルス信号（駆動パルス）が与えられることで、決められたステップ単位で回転するステッピングモータ（パルスモータ）である。

カード検出センサ４は、タイムカード２の先端部の通過を検出する、例えば、発光素子と受光素子（何れも図示せず）からなる透過型の光センサである。尚、特にセンサの種別に限定はなく、例えば、反射型の光センサであっても構わない。

図２は、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置２０の内部構成を示すブロック図である。ステッピングモータ制御装置２０は、制御部２１と、駆動パルス発生部２２と、ドライバ２３と、パルスカウンタ２４と、前記カード検出センサ４とから構成される。

尚、ステッピングモータ制御装置２０は、従来のステッピングモータ制御装置と同様にタイムカード２の搬送一般の制御（即ち、引き込み、引き上げ制御等）を行うが、本発明は、タイムカード２の挿入の際の引き込み制御に優れた特徴を有する。従って、以下、タイムカード２の引き上げ制御についての説明は割愛する。

制御部２１は、図示しないマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータによる処理の手順を定義したプログラムを格納するＲＯＭと、ワークエリア等に使用するＲＡＭとを備え、送りモータ７のトルク余裕度を適切な範囲に維持するように、ステッピングモータ制御装置２０全般の制御を行う。また、カード検出センサ４がタイムカード２の挿入を検出すると、カード検出センサ４からの信号（検出信号）が、制御部２１に入力される。尚、制御部２１は、タイムレコーダ１全般の制御を行う図示しない主制御装置（例えば、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される）の一機能部とする構成であってもよい。

駆動パルス発生部２２は、送りモータ７の図示しない駆動軸を所定の回転速度で回転させるための駆動パルスを発生する。また、駆動パルス発生部２２は、例えば、他励方式の発振回路等により構成され、制御部２１からの発振制御信号に基づき、駆動パルスを所望のパルス速度に調整することができる。

ドライバ２３は、駆動パルス及び制御部２１からの制御信号に基づき、送りモータ７の前記駆動軸の回転制御を行う。

パルスカウンタ２４は、制御部２１からの計数開始信号に基づき、駆動パルス発生部２２が発生する駆動パルスのパルス数をカウントする。そして、そのカウント値を制御部２１に通知する。尚、パルスカウンタ２４とカード検出センサ４とを信号線で接続し、カード検出センサ４からの前記検出信号が入力されるタイミングでカウント（計数）を開始する仕様にしてもよい。

以上のように構成されたステッピングモータ制御装置２０が行う引き込み制御に係る処理手順を図３のフローチャートに沿って説明する。

引き込み制御処理は、タイムカード２が、タイムレコーダ１のカード挿入口３に挿入され、当該タイムカード２の先端部がカード検出センサ４の検出領域内まで到達することにより開始される。より具体的には、タイムカード２の先端部を検出したカード検出センサ４からの検出信号が、制御部２１に入力されることにより開始される。

先ず、制御部２１は、第１の駆動パルスについての発振開始信号を駆動パルス発生部２２に送出する。駆動パルス発生部２２は、制御部２１からの前記発振開始信号を受けると、第１の駆動パルス（例えば、５００ｐｐｓ（pulse per second））を発生する。また、制御部２１は、ドライバ２３に駆動制御信号を送出する。該駆動制御信号を受けたドライバ２３は、駆動パルス発生部２２から送られる第１の駆動パルスを送りモータ７に供給する（ステップＳ３０１）。このようにして、制御部２１、駆動パルス発生部２２及びドライバ２３によって、送りモータ７に第１の駆動パルスが供給される。

第１の駆動パルスの供給が開始されると、カード送り機構（本実施形態では、ローラ軸５、送りローラ６ａ，６ｂ）が駆動し、タイムカード２の引き込みが開始される。具体的には、送りモータ７の図示しない駆動軸が回転し、該回転による駆動力が、タイミングベルト８を介して、ローラ軸５に伝達される。すると、該ローラ軸５の回転が始まり、送りローラ６ａ，６ｂによって、挿入されたタイムカード２が内部に引き込まれる。

また、制御部２１は、前記発振開始信号を駆動パルス発生部２２に送出するのと同一タイミングでパルスカウンタ２４に計数開始信号を送出する。パルスカウンタ２４は、制御部２１からの前記計数開始信号を受けると、駆動パルス発生部２２が発生する第１の駆動パルスの計数（即ち、パルス数のカウント）を開始する（ステップＳ３０２）。

以上のようにして、タイムカード２の引き込みが開始されると、制御部２１は、タイムカード２が所定位置（例えば、カード挿入口３から引き込み方向に向かって２０ｍｍの位置）まで引き込まれたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。本実施形態では、かかる判定は、パルスカウンタ２４によってカウントされるパルス数が所定数（例えば、５０パルス）に達したか否かで行われる。具体的には、予め送りモータ７の性能や実測値等から１パルス当たりのタイムカード２の引き込み距離（例えば、０．４ｍｍ）を割り出しておき、これとカウントしたパルス数を乗算することで、引き込んだ距離を導き出している。例えば、所定位置をカード挿入口３から２０ｍｍ引き込んだ位置に設定した場合、１パルス当たりの引き込み距離を０．４ｍｍとすれば、５０パルス（２０／０．４）目でタイムカード２が所定位置に達したことが推定できる。

以上の判定の結果、タイムカード２が所定位置に達した場合（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、制御部２１は、第２の駆動パルスについての発振開始信号を駆動パルス発生部２２に送出する。駆動パルス発生部２２は、制御部２１からの前記発振開始信号を受けると、前記第１の駆動パルスよりもパルス速度が速い第２の駆動パルス（例えば、６００ｐｐｓ）を発生する。ドライバ２３は、駆動パルス発生部２２から送られる第２の駆動パルスを送りモータ７に供給する（ステップＳ３０４）。

第２の駆動パルスの供給が開始されると、送りモータ７の図示しない駆動軸の回転速度が増し、引き込み速度が速くなる。しかる後、タイムカード２の先端部が最大引き込み位置（即ち、最下点）まで達すると（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、カード検出センサ９ａ，９ｂがこれを検出する。すると、かかる検出信号は、図示しない信号線を介して、制御部２１に送出される。制御部２１は、カード検出センサ９ａ，９ｂからの前記検出信号を受けると、発振停止信号を駆動パルス発生部２２に送出する。これにより、第２の駆動パルスの供給が停止され（ステップＳ３０６）、当該タイムカード２の引き込み処理が停止する。以上で引き込み制御処理は終了となる。

以上のように、本実施形態に係るステッピングモータ制御装置２０は、第１の駆動パルスとこれよりパルス速度の速い第２の駆動パルスを所定条件の下で切り替えることで、タイムカード２の挿入の際の送りモータ７のトルク余裕度（出力トルク／実トルク）が、その他の状況での送りモータ７のトルク余裕度よりも大きくなるようにしている。従って、タイムカード２が傾けて挿入された場合等に起因して、送りモータ７のトルク負荷が増大しても、送りモータ７の駆動軸の回転は駆動パルスに追従できることになる。即ち、脱調の発生を極力防止できる。

尚、本発明に係るステッピングモータ制御装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、第１の駆動パルスの供給時において、タイムカードが所定位置まで引き込まれたか否かの判定をパルスカウンタがカウントしたパルス数に基づき行っているが、これに限定されることはなく、例えば、送りモータ（ステッピングモータ）への第１の駆動パルスの供給時間に基づいて判定する仕様にしてもよい。具体的には、送りモータへの第１の駆動パルスの供給時間を計時するタイマを用意し、該タイマの計時値と所定時間を比較し、計時時間が所定時間に達した場合に、タイムカードが所定位置まで引き込まれたと判断するようにしてもよい。この場合の所定時間は、例えば、カード挿入口から所定位置までの引き込み距離を１秒当たりの引き込み距離（送りモータの性能や実測値等から求められる）で除算することで与えられる。

また、タイムカードを引き込む所定位置の近傍に光センサ等のカード検出センサを配置し、該カード検出センサからの検出信号に基づいて、タイムカードが所定位置まで引き込まれたか否かの判定を行ってもよい。

本発明の一実施形態に係るタイムレコーダの概略構成を示す図である。同実施形態において、ステッピングモータ制御装置の内部構成を示すブロック図である。同実施形態において、ステッピングモータ制御装置による引き込み制御の処理手順を示すフローチャートである。

１タイムレコーダ
２タイムカード
３カード挿入口
４，９ａ，９ｂカード検出センサ
５ローラ軸
６ａ，６ｂ送りローラ
７送りモータ
８タイミングベルト
２０ステッピングモータ制御装置
２１制御部
２２駆動パルス発生部
２３ドライバ
２４パルスカウンタ

Claims

カード送り機構を駆動させるステッピングモータの制御装置において、
カード挿入口に隣接して設けられ、当該カード挿入口からカードが挿入されたことを検出するカード検出センサと、
該カード検出センサにより前記カードの挿入が検出されてから当該カードが所定位置に到達するまでは、第１の駆動パルスを前記ステッピングモータに供給し、前記所定位置到達後は、前記第１の駆動パルスよりもパルス速度が速い第２の駆動パルスを前記ステッピングモータに供給する駆動パルス供給手段と、を備える、
ことを特徴とするステッピングモータ制御装置。
前記ステッピングモータに供給される前記第１の駆動パルスのパルス数を計数するパルスカウンタを更に備え、
前記所定位置への到達有無が、前記パルスカウンタの計数結果に基づき判定される、
ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
前記ステッピングモータへの前記第１の駆動パルスの供給時間を計時するタイマを更に備え、
前記所定位置への到達有無が、前記タイマの計時結果に基づき判定される、
ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のステッピングモータ制御装置を備えたことを特徴とするタイムレコーダ。
コンピュータを、
カード挿入口に隣接して設けられたカード検出センサが、当該カード挿入口からカードが挿入されたことを検出してから当該カードが所定位置に到達するまでは、カード送り機構を駆動させるステッピングモータに第１の駆動パルスを供給し、前記所定位置到達後は、前記第１の駆動パルスよりもパルス速度が速い第２の駆動パルスを前記ステッピングモータに供給する駆動パルス供給手段として機能させる、
ことを特徴とするコンピュータプログラム。