JP7015922B2 - 複数モーターについてのモーター識別 - Google Patents

Description

マルチモーターシステムは、幾つかのモーターを制御するための共通の基板を含んでいることが多い。マルチモーターシステムの１つの例はプリンターであり、そこでは類似した種類および電力定格の幾つかのモーターが異なる目的で使用されており、例えば５０Ｗから４５０Ｗの間の電力の１２Ｖから４２Ｖの直流モーターがリワインダーモーターとして媒体の供給用に多く用いられ、またローラーモーターとして、プリンターへと用紙を押しやるために使用されている。

図１は、複数のモーターを備えたアーキテクチャの１つの例を示している。

図２は、モーター識別方法の１つの例を示している。

図３は、モーター識別方法のさらなる例を示している。

図４は、モーター識別方法に従って識別されてよい、特性信号の例を示している。

複数のモーターを備えたシステムの制御は、ソフトウェアまたはファームウェアを構築して、１セットのモーターをそれらの対応するエンコーダおよびシステム内でそれらに対応する機能と相関させることによって行われることが多い。

複数のモーターを備えたシステム上で設置作業または保守作業を行うことには、人的エラー、例えばモーターおよび／またはエンコーダの基板内の対応する位置への不正確な接続が付きものであり、それによってシステムの誤動作が生ずる。

上記では、添付図面に対する参照が行われている。詳細な説明および添付図面における例示物は説明のためのものと理解されるべきであり、記載された特定の例または要素に限定するものと見なされてはならない。以下の詳細な説明および／または添付図面からは、特定の要素の修正、組み合わせ、または変動を通じて、幾つもの例が導かれてよい。ある種の特徴は関連して図示され説明されているが、それらはまた特定的に特許請求されていないとしても、この詳細な説明中の方法および／またはシステムに対して別個に適用されてよい。さらにまた、当業者は詳細な説明および添付図面から、文字通りには記載されていない例または要素を導き出してよいことが理解されよう。

図１はアーキテクチャの例を示しており、そこではシステム３内部に幾つかのモーターが備えられていてよい。図１のこのシステム３は、モーター４０および対応するエンコーダ４１を備えたサブシステム３１と、第２のモーター５０および第２の対応するエンコーダ５１を備えた第２のサブシステム３０を含んでいる。

これらの要素はすべて共通の基板２に接続されており、この基板は図１の場合には４つである、入力／出力ポートのセットを有し、各々は上述した要素に割り当てられている。

モーター４０、５０は多くの場合、似たような電力定格を有する類似した種類のモーターであってよいが、異なるサブシステム３０、３１に接続されている。保守を行う間には、要素の幾つかがユーザーによって、異なるポートへと不正確に接続されうる。その場合、モーター識別方法が使用されてよく、不正確な接続が行われたことを判定し、またはコントローラ１内でアドレスを再割り当てして、システム３の新しい動作条件、特に基板２に接続された要素の新しいアドレスに対処する。

各々のサブシステムは、関連する機械要素の固有のセットを含んでおり、従って、モーターの特定の動き（例えば、その速度、角度位置、または加速度）に対する各々のサブシステムの応答もまた固有である。例えば、巻取りリールに接続された機械要素は、スタッカーに接続された機械要素とは異なり、従って、サブシステムが同じ種類のモーターに接続されているとしても、モーターの特定の動きに対するそれらの応答は異なってくる。

例えば、所定の入力信号にわたってエンコーダ４１、５１から検出信号を集めることによって、各々のモーターの応答を分析することにより、コントローラ１はどのサブシステム３０、３１が所定のモーター４０、５０に接続されているかを識別する手法を有しており、そして例えばシステムのファームウェアにおいて基板のアドレスを再割り当てして、ユーザーの介在なしに、不正確な接続を事実上補正することができてよい。

図２は、システム内部のモーターを識別するための方法の例を示している。図２の例において、コントローラ１は入力信号を発生し、それはサブシステム３１に機械的に結合されたモーター４０へと送られる。その入力信号に応答して、モーターは回転を行い、この回転はエンコーダ４１によって測定されて、検出信号２０１が発生され、これがコントローラ１に送り戻されて処理される。コントローラ１は次いで、検出信号２０２を受信し、判定してよい。

図２の例では、システムはメモリ６０を含んでおり、そこには特性信号６１のセットが記憶されている。これらの特性信号６１は、複数のモーター応答６１０、６１１およびそれらに対応するサブシステム識別子６１２、６１３を含んでおり、それらは例えばファームウェアの設定時またはファームウェアの更新時に、メモリへと入力されてよい。このモーター応答６１０、６１１は、例えば工場出荷時、製造プロセスの間に、プロトタイプ／製造ユニットの特性評価を通じて、および／または運転ユニットから抽出したデータの分析を通じて獲得されてよい。ある例では、モーター応答６１０、６１１は、所定の入力に応答してモーターについて行われたエンコーダの測定値である。

コントローラ１は特性信号６１のセットをメモリ６０から受信し、そして他方では、サブシステム３１のモーター４０に対応する検出信号２０１を受信する。その後、コントローラはモーター４０（または基板に接続された任意の他のモーター）についての検出信号２０１をモーター応答６１０、６１１と比較する。一致が検出されたならば、コントローラ１は、一致したモーター応答６１０、６１１に関するサブシステム識別子６１２、６１３を決定し、そして検出信号２０１を決定されたサブシステム識別子６１２、６１３と相関２０４させる。

この相関性をもって、コントローラ１はモーターに対応するサブシステムを識別し、そして例えば、各々のサブシステムに対して基板のどの出力ポートを割り当てるか、システムのファームウェアを修正することができる。例えば、ソフトウェアの一部、ハードウェアの一部、および／またはメモリ位置を修正して、モーターに信号が送信されるたびごとに、それが割り当てられたポートへと送信されるようにする。また、コントローラは、ポートが入力ポートであっても、または出力ポートであっても、割当を行うことが可能であってよい。

入力信号は、１つの例では、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であってよく、ＰＷＭ信号は複数の周波数を含んでいる。検出信号２０１は、例えば、検出期間の間に測定された位置信号または速度信号であってよく、そしてエンコーダステップ中に、または単位時間当たりのエンコーダステップ中のそれぞれにおいて、測定されてよい。

図３は、モーター識別方法の更に別の例を示している。図３の方法においては、コントローラ１はモーター３００を連続的に動作させ、次いで各々の動作についてエンコーダ信号３０１を受信し、このようにして、コントローラ１はどのエンコーダが特定のモーターに対応しているかを識別することができ、そしてモーターをエンコーダ３０２に対して相関させることができる。

また、モーターのこの初期動作から、そしてエンコーダ信号を使用して、モーターの極性が決定３０３され、そしてファームウェア上で相関されてよく、またはユーザーに対して、接続の変更が行われるべきことが通知されてよい。

続いて、コントローラ１はシステム内部の一連のモーターＭ_１、Ｍ_２、Ｍ_３へと入力信号３０４を発生し、システムにはまた、そうしたモーターのそれぞれの位置および／または速度を検出するための、エンコーダＥ_１、Ｅ_２、Ｅ_３が備えられている。次いで、コントローラ１は各々のエンコーダＥ_１、Ｅ_２、Ｅ_３から検出信号２０１を読み取り、そしてメモリから特性信号６１、より具体的には図２を参照して説明したような、特性信号６１内部のモーター応答を読み取る。

次いで、検出信号２０１と特性信号６１の間で相関３０６が取られ、その結果として、サブシステム（またはサブシステム識別子）が各々のモーター－エンコーダの対へと割り当てられる。

最後に、モーター－エンコーダの対の各々と、それらが接続されているサブシステムとの間にこの相関を有することによって、コントローラはファームウェア内部にアドレス３０７を決定してよく、かくしてシステムがシステム上で動作する場合に適切なアドレスを使用することが可能となり、またそれらをメモリ（例えば、メモリ６０）に基板アドレス６２として記憶することが可能になる。

また、この方法は、サブシステム上に存在しうる潜在的な機械的／電気的な損傷を識別するのを補助してよく、例えば、モーター応答が特性信号のいずれとも一致しない場合は、手作業で識別を行い、またはサブシステム内の検査を行うように、ユーザーに対して警告が指示されてよい。

図４はグラフを示しており、そこでは特性信号６１の一部として使用するための、モーター応答の２つの例６１０、６１１が重畳されている。

図４の例においては、第１のモーター応答６１０は、印刷システム内部のリワインダーアセンブリに接続された３段のギアを通じて９６：１の減速比を有するＤＣ モーターについて収集されており、そして第２のモーター応答６１１は、ローラーアセンブリに接続されたワームギアおよび４０歯の減速ギアを備えたＤＣモーターについて収集されている。図４から看取されるように、これらのモーターは実質的に同一であるが、モーター応答６１０、６１１は、モーターが接続されているサブシステム（多くは機械要素）に大きく依存している。従って、基本的にはフーリエ変換であるこれらのモーター応答は、周波数の指紋として使用することが可能であり、それらは少なくとも、メモリ６０内に特性信号６１の形態で部分的に記憶されてよく、そしてサブシステムと相関されてよい。そして、例えば、システムのブートシーケンスの間に、これらの応答は複数のモーターについて、それらが接続されているサブシステムを識別するために取得されてよく、そしてユーザーによる何らかの考えられる不正確な接続を事実上補正するために、ソフトウェア／ファームウェア内部でアドレスを再経路指定してよい。

本質的には、複数のサブシステムに対応する複数のモーターを含むシステムについてのモーター識別方法が開示され、この方法は：
・複数のモーターのうち第１のモーターに入力を印加して第１のモーターの動作を生じさせ；そして
・第１のモーターの特性に対応する検出信号を検出期間の間に取得し；
・コントローラによって、検出信号をシステムのメモリに記憶された特性信号のセットと比較し、この特性信号のセットは複数のサブシステムのうち第１のサブシステムに対応する第１の特性信号を含み；
・第１の検出信号が第１の特性信号に対応するか否かを決定し；そして
・コントローラによって決定されたところに従い、第１のモーターを第１のサブシステムに相関させることを含む。

ある例では、第１のモーターの特性は、第１のモーターの速度、位置、および／または加速度を含んでいる。

さらなる例では、方法はブートシーケンスの間または診断シーケンスの間に行われる。

入力に関しては、それは少なくとも検出期間の間に大きさが変動するソースから供給されてよく、例えば入力は、検出期間の間に周波数が変動するＰＷＭ信号またはＡＣ信号、または検出期間の間に電圧の大きさが変動するＤＣ電圧であってよい。

さらなる例では、メモリはモーター応答および対応するサブシステム識別子のセットを含み、ここで比較は検出信号とモーター応答との間で行われ、そして相関は対応するサブシステム識別子を一致した検出信号に割り当てることによって行われる。

検出信号は、例えばエンコーダによって決定されてよい。

また、この方法は、例えば複数のモーターの幾つかを順次動作させ、そして複数のモーターの幾つかに関連するエンコーダ、さらなる例では複数のモーターの極性を決定することによる、さらなる検出特徴を含んでいてよい。さらにまた、システムは第２のモーターを含んでいてよく、この方法は、第１のモーターおよび第２のモーターを順次動作させ、そして第１のモーターまたは第２のモーターに関連するエンコーダを決定することを含んでいてよい。

さらにまた、コントローラはアドレスのセット、例えば各々のサブシステムに対応する基板アドレスに対するアクセスを有していてよく、そしてこの方法は、複数のモーターの少なくとも幾つかのアドレスを選択することを含んでいる。こうしたアドレスはさらなるメモリ内に、または特性信号が記憶されているメモリ内に記憶されてよい。

ある例では、複数のモーターは複数の直流モーターである。また、システムは例えば印刷システムであってよい。

また、特性信号のセットがその上に記憶されたメモリを含む印刷システムも考慮されており、各々の特性信号はサブシステム識別フィールドと関連されており、複数のモーターは複数のサブシステムに対応しており、そしてコントローラが：
・複数のモーターへと入力信号を発生し；
・複数のモーターの位置、速度、または加速度に対応する複数のモーターからの複数の検出信号を受信し；
・複数の検出信号と複数の特性信号の間の相関を決定し；そして
・対応する特性信号に関連するサブシステム識別フィールドを、対応する検出信号の相関が決定された複数のモーターに割り当てる。

上述したように、ある例においては、検出信号はエンコーダによって発生される。

また、複数のモーターに対する入力信号は、少なくとも大きさ（振幅）が変動し、および／または位相が変動するソースによって発生されてよい。

ある例では、サブシステム識別フィールドの割り当ては、プリンターのファームウェアにおいてアドレスを変更することを含んでいる。

Claims (16)

1. 複数のサブシステムに対応する複数のモーターを含むシステムについてのモーター識別方法であって：
   ・複数のモーターのうち第１のモーターに入力を印加して第１のモーターの動作を生じさせ；そして
   ・第１のモーターの特性に対応する検出信号を検出期間の間に取得し；
   ・コントローラによって、検出信号をシステムのメモリに記憶された特性信号のセットと比較し、この特性信号のセットは複数のサブシステムのうち第１のサブシステムに対応する第１の特性信号を含み；
   ・検出信号が第１の特性信号に対応するか否かを決定し；そして
   ・コントローラによって決定されたところに従い、第１のモーターを第１のサブシステムに相関させることを含む、方法。
2. 特性信号のセットは複数のモーター応答およびそれらに対応するサブシステム識別子を含んでおり、検出信号をシステムのメモリに記憶された特性信号のセットと比較することは検出信号を複数のモーター応答と比較することを含み、特性信号のセットは第１のモーター応答およびこれに対応するサブシステム識別子を含み、このサブシステム識別子は複数のサブシステムのうち第１のサブシステムに対応し、検出信号が第１の特性信号に対応するか否かを決定することは検出信号が第１のモーター応答に対応するか否かを決定することを含む、請求項１の方法。
3. 第１のモーターの特性は、第１のモーターの速度、位置、および／または加速度を含んでいる、請求項１または２の方法。
4. 方法はブートシーケンスの間または診断シーケンスの間に行われる、請求項１から３のいずれか１の方法。
5. 入力は、検出期間の間に大きさが変動するソースから供給される、請求項１から４のいずれか１の方法。
6. 入力は、検出期間の間に周波数が変動するソースによって供給される、請求項１から５のいずれか１の方法。
7. 検出信号はエンコーダによって決定される、請求項１から６のいずれか１の方法。
8. システムはさらに第２のモーターを含み、そして方法は、第１のモーターおよび第２のモーターを順次動作させ、そして第１のモーターまたは第２のモーターに関連するエンコーダを決定することを含む、請求項１から７のいずれか１の方法。
9. コントローラは各々のサブシステムに対応するアドレスのセットに対するアクセスを有し、そして方法は、複数のモーターの少なくとも幾つかのアドレスを選択することを含む、請求項１から８のいずれか１の方法。
10. 複数のモーターの少なくとも幾つかを順次動作させ、そして複数のモーターの少なくとも幾つかの各々の極性を決定することをさらに含む、請求項１から９のいずれか１の方法。
11. 複数のモーターは複数の直流モーターであり、システムは印刷システムである、請求項１から１０のいずれか１の方法。
12. 特性信号のセットがその上に記憶されたメモリを含む印刷システムであって、各々の特性信号はサブシステム識別子と関連されており、複数のモーターは複数のサブシステムに対応しており、そしてコントローラが：
    ・複数のモーターへと入力信号を発生し；
    ・複数のモーターの位置、速度、または加速度に対応する複数のモーターからの複数の検出信号を受信し；
    ・複数の検出信号を特性信号のセットと比較し；
    ・複数の検出信号と複数の特性信号の間の相関を決定し；そして
    ・対応する特性信号に関連するサブシステム識別子を、対応する検出信号の相関が決定された複数のモーターに割り当てる、印刷システム。
13. 特性信号のセットは複数のモーター応答およびそれらに対応するサブシステム識別子を含んでおり、複数の検出信号を特性信号のセットと比較することは複数の検出信号を複数のモーター応答と比較することを含み、対応する特性信号に関連するサブシステム識別子を複数のモーターに割り当てることは複数のモーター応答に対応するサブシステム識別子を複数のモーターに割り当てることを含む、請求項１２の印刷システム。
14. 検出信号はエンコーダによって発生される、請求項１２または１３の印刷システム。
15. 複数のモーターに対する入力信号は、少なくとも大きさが変動し、および／または位相が変動するソースによって発生される、請求項１２から１４のいずれか１の印刷システム。
16. サブシステム識別フィールドの割り当ては、プリンターのファームウェアにおいてアドレスを変更することを含む、請求項１２から１５のいずれか１の印刷システム。

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