JPH03218289A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 この発明は、モータ制御装置に関し、特に、低速時にお
い゜Ｃ１モータの回転状態を正確に検出できるモータ制
御装置に関するものである。

く従来の技術〉 モータを所望の状態に制御するためには、その前提とし
て、モータの回転速度を正確に検出できなければならな
い。

従来のモータ回転速度検出装置は、一般に、たとえばモ
ータ回転軸に結合されたロータリエンコーダの出力パル
ス数に基づいて回転速度を検出していた。

く発明が解決しようとする課題〉 モータ回転速度が比較的高速の場合には、ロタリエンコ
ーダから出力されるパルス数が多いので、一定時間内に
出力されるパルス数に基づいて正確にモータの回転速度
を算出することができる。

しかしながら、モータ回転速度か低速になればなる程、
ロータリエンコーダから出力されるパルスは少なくなる
ので、モータ回転速度の算出が難しくかつ不正確になる
。

たとえば、一定間隔ごとに、その間隔内に出力されるロ
ータリエンコーダのパルス数を計数して、該パルス数に
基づいてモータ回転速度を算出する方法においては、検
出間隔よりもパルスの出力間隔が長くなると、モータが
完全に停止していないにも拘らず、モータは完全に停止
したと誤判断される恐れがある。

この発明は、このような欠点を解消するためになされた
もので、モータ回転速度か低速になった場合においても
、モータの回転状態を正確に検出することのできるモー
タ制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 この発明は、モータの回転軸に連結され、モータの回転
に連動して周期的に変化する信号を出力する回転信号出
力手段、回転信号出力手段から出力される信号の変化を
検出する検出手段、検出手段の出力に基づいて信号の周
期データを算出する算出手段、検出手段が一定間隔の間
に全く信号の変化を検出しなかったときに所定の値だけ
計数値が変化される計数手段、および、計数手段の計数
値が予め定める値に達したときに、モータ回転数が所定
の回転数まで低下したことを判別する判別手段を含むこ
とを特徴とするものである。

く作用〉 検出手段により検出される回転信号の変化、たとえばパ
ルスの立上りエッジに基づいて信号の周期データ、たと
えばパルス幅データが算出される。

算出された周期データは、記憶手段に予め記憶された目
標回転数に対応する周期データと比較され、算出された
周期データが目標回転数に対応する周期データよりも大
きい場合には、モータ回転数が目標回転数よりも低速に
なったと判別され、小さい場合には目標回転数よりも高
速であると判別され、両者が一致した場合には、モータ
回転数が目標回転数であると判別される。

また、一定間隔の間に、全く信号の変化が検出されない
ときは、計数手段の計数値が所定値だけ変化され、その
所定値が一定値に達した場合に、モータは停止したと判
別される。

く実施例〉 以下には、この発明の一実施例として、複写機の光学系
（照明ユニットおよび反射ミラー）駆動用のＤＣサーボ
モー夕の制御装置を例にとって説明をする。

第１図は、複写機の光学系を駆動するためのＤＣサーボ
モー夕の制御回路の構成例を示すブロック図である。こ
の制御回路では、ＤＣサーボモー夕への印加電圧として
ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）信号が使用されている。

このＤＣサーボモーター０は永久磁石フィールド形であ
って、ドライバ部１１によって回転駆動され、光学系１
７を移動させる。

サーボモーター０の回転軸にはロータリエンコーダ１２
が連結されている。ロータリエンコーダ１２は、既に公
知の通り、サーボモーター０が予め定める微小角度回転
するごとに速度検出パルスを出力するものである。この
実施例のロータリエンコーダ１２からは、互いに周期が
等しくかつ位相が９０度ずれたＡ相とＢ相の速度検出パ
ルス５ （速度検出信号）が出力され、サーボモーターｏが１回
転することにより、各相、たとえば２００個の速度検出
パルスが出力される。

なお、ロータリエンコーダ１２の代わりに、サーボモー
ター０の回転に連動して周期的に変化する信号を出力す
る他の機器を用いてもよい。

ロータリエンコーダ１２から出力される速度検出パルス
は、エンコーダ信号入力部１３へ与えられる。エンコー
ダ信号入力部１３は、後に詳述するように、ロータリエ
ンコーダ１２から与えられる速度検出パルスに基づいて
、サーボモーターｏの回転速度を検出するための回路で
ある。エンコーダ信号入力部１３の出力は制御部１４へ
与えられる。

制御部１４には、ＣＰＵ，プログラムなどを記憶するＲ
ＯＭ，必要なデータを記憶するＲＡＭなどが備えられて
おり、指令速度と検出速度との差の算出処理、速度指令
信号と速度検出信号との位相差の算出処理、サーボモー
ターｏを制御するためのＰＷＭデータの算出処理などが
行われる。

６ 制御部１４には、複写機本体の制御部（図示せず）から
、動作指令信号および速度指令信号（速度指令クロック
）が与えられる。速度指令クロックは、速度指令信号入
力部１５で信号処理されてから制御部１４へ与えられる
。

ＰＷＭユニット１６は、制御部１４から与えられるＰＷ
Ｍデータに応じたパルス幅（出力デュティ）のＰＷＭ信
号を発生するためのユニットである。ＰＷＭユニット１
６から出力されるＰＷＭ信号によってサーボモータ１０
の回転速度が制御される。

ドライバ部１１は、制御部１４から与えられるドライバ
部駆動信号に基づいて、サーボモータ１０の回転方向を
決めたり、ブレーキングしたりする。

次に、ザーボモータ１０の回転速度の検出に関するこの
実施例の構成について説明をする。

第２図は、エンコーダ信号入力部１３の構成例を示す図
である。第２図を参照して説明すると、エンコーダ信号
入力部１３には、ロータリエンコダ１２から送られてく
るＡ相の速度検出パルスの立」ニリエッジを検出する立
上り検出回路１３１、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
１３Ｂおよび立上り検出回路１３１の立上り検出出力を
キャプチャ信号とし、該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１３３のカウント数を読取保
持するキャプチャレジスタ１３４が備えられている。

基準クロックは、第１図に示す回路全体の動作タイミン
グの基準となる基準クロックであり、回路がマイクロコ
ンピュータで構成されている場合はマシンクロックが利
用される。また、そのような基準クロックがない場合は
、基準クロック発生回路を設ければよい。

エンコーダ信号入力部１３は、さらに、アップダウン検
出部１３５およびアップダウンカウンタ１３６を備えて
いる。アップダウン検出部１３５は、立上り検出回路１
３１からＡ相の速度検出パルスの立上り検出出力が与え
られた時にＢ相の回転パルスのレベルを判断し、Ｂ相の
回転ハルスがハイレベルかローレベルかによって、サー
ボモータ１０（第１図）が正転しているか逆転している
かを判別するものである。アップダウンカウンタ１３６
は、アップダウン検出部１３５の判別出力に基づいて、
立上り検出回路１３１の検出出力をアップカウントまた
はダウンカウントするものである。

次に、第２図の回路の動作説明をする。

キャプチャレジスター３４の内容は、キャプチャ信号、
すなわちＡ相の速度検出パルスの立上りエッジが検出さ
れるごとに更新されていく。また、アップダウンカウン
ター３６は、速度検出パルスの立上り検出回数、言い換
えれば速度検出パルス数をカウントする。

それゆえ、所定のサンプル時間ΔＴ内において、アップ
ダウンがウンタ１３６で、速度検出パルスがｎ個カウン
トされ、その間にフリーランニングカウンター３３でカ
ウントされる基準クロックのカウント数を計測すれば、
それに基づいて回転数９ Ｎを算出することができる。

つまり、サーボモータ１０の回転数Ｎ［ｒｐｍ］は、基
準クロックの周波数をｆ［Ｈｚ］、サーボモータ１０が
１回転ずることによりロータリエンコーダ１２から出力
されるＡ相の速度検出パルス数をＣ［ｐｐｒコ、今回の
キャプチャレジスタ１３１の内容をＣＰＴ，，、前回の
キャプチャレジスタ１３１の内容をＣＰＴ，，前回のキ
ャプチャレジスタ１３１の内容をＣ　Ｐ　Ｔ　ｎ−１　
とすると、ｆ （１） で算出することができる。

ここで、式（１）は、基準クロック周波数ｆと速度検出
パルス数Ｃとが定数であるから、Ｎ　Ｉｌｇ　　　　　
ｎ　Ａ ＣＰＴ，−ＣＰＴゎ 但し、Ａ：−！−Ｘ６０ Ｃ ｎＡ Ｘ （２） １０ Ｘ　：　ＣＰＴ．　　　ＣＰＴ−−＋ となる。

第３図は、制御部１４がキャプチャレジスタ１３４およ
びアップダウンカウンタ１３６の内容をサンプル時間Δ
ｔごとに読出して回転数データＮを算出するための回転
数検出処理手順を示している。

サンプル時間Δｔは、 Δｔ≧Ｘ＝ＣＰＴ，，　ＣＰＴ，，−＋・・・（３）を
満足する適当な時間が設定されている。

次に、第２図および第３図を参照して説明をする。

制御部１４では、内部タイマが一定のサンプル時間Δｔ
に達するごとに（ステップＳ１）、タイマがリセットさ
れる（ステップＳ２）。そして、キャプチャレジスタ１
３４およびアップダウンカウンタ１３６の内容を読出す
（ステップＳ３）。

次いで、今回読出したキャプチャレジスタ１３４のカウ
ント数ＣＰＴ，（ｎは自然数であり、検１１ 出タイミングごとに１．　　２，　　３，・・・と増加
していく。）から、すでに記憶されている前回読出され
たキャプチャレジスタ１３４のカウント数ＣＰＴ９−，
を減じることにより、１サンプル時間Δｔ内の基準クロ
ック数Ｘが求められた後、ＣＰＴ，が記憶される（ステ
ップＳ４）。

また、今回読出されたアップダウンヵウンタ１３６のカ
ウント数ＵＤＣ，（ｎは自然数であり、検出タイミング
ごとに１．　　２，　　３，・・・と増加していく。）
から、すでに記憶されている前回読出されたアップダウ
ンカウンタ１３６のカウント数ＵＤ　Ｃ　ｎＪを減じる
ことにより、１サンプル時間Δｔ内の回転パルス数ｎが
求められた後、ＵＤ　Ｃｎが記憶される（ステップＳ５
）。

その後、上述した式（２）に基づいて、サーボモータ１
０の回転数Ｎが求められる（ステップＳ６）。

以上は、サーボモータ１ｏの回転数データＮの算出方法
の説明である。

今度は、サーボモータ１ｏを停止させる場合ま１２ たは逆転させる場合の制御を説明する。この実施例では
、サーボモータ１０の回転数が予め定める極めて低い回
転数以下になるまでは、急に停止または逆転を行わず、
減速制御を続ける。

つまり、サーボモータ１０を、たとえば停止させる場合
には、制御部１４はＰＷＭ信号を調整して、まず、サー
ボモータ１０の回転数を減速させる。そして、サーボモ
ータ１０の回転数が予め定める回転数以下に低下するま
では、サーボモータ１０の回転を完全に停止させること
を禁止して、サーボモータ１０の急激な停止に伴なう振
動の発生や光学系のランプ切れや光学系移動用の摺動部
材の摩耗を少なくするのである。

より具体的に第４図を参照して説明すると、減速制御時
において、制御部１４では、所定の割込みタイミング等
でキャプチャレジスタ１３４およびアップダウンカウン
タ１３６（第２図参照）の内容の更新があったか否かの
判別がされる（ステップＳ１１）。

キャプチャレジスタ１３４およびアップダウン１３ カウンタ１３６の内容の更新があった場合には、所定の
減算カウンタに予め定める数Ｚが設定され（ステップＳ
１２）、更新後のキャプチャレジスタ１３４およびアッ
プダウンカウンタ１３６の内容に基づいてパルス幅Ｗ。

（ｎは自然数であり、算出タイミングごとに１．２，３
，・・・と増加していく。）の算出が行われる（ステッ
プ８１３）。

パルス幅ＷＩｌの算出は、次式に基づいてなされる。

Ｗ　ｎ　−Ｘ　／　ｎ　　　　　　　　　　　　・・・
（４）但し、Ｘ＝　Ｃ　Ｐ　Ｔ，，Ｃ　Ｐ　Ｔ．−＋ｎ
　＝　Ｕ　Ｄ　Ｃ　．，Ｕ　Ｄ　Ｃ　ｎ　−　＋つまり
、パルス幅Ｗ。は、従来装置のように、一定時間、たと
えばサンプル時間Δｔ内に検出される速度検出パルスの
個数によって算出されているのではなく、ある回転検出
パルスの立上りエッジから次の回転パルスの立上りエッ
ジまでの幅が基準クロックの数で表わされ、該基準クロ
ックの数がパルス幅Ｗ，，とされている。従って、従来
の装置に比べて、パルス幅Ｗ。が極めて正確に算出］　
４ され、モータの回転速度が正確に検出されている。

そして、パルス幅Ｗ。が予め定める値Ｗ。と比較され、
Ｗ．＜Ｗ。の場合には（ステップＳ　］．　４でＹＥＳ
）、次の動作、たとえばサーボモータ１０を完全に停止
させるための動作を禁止する次動作禁＋Ｉ−フラグか“
Ｈ”にセットされる（ステップＳ１５）。

一方、パルス幅がＷ，，≧Ｗｏの場合（ステップＳ１４
てＮｏ）には、次動作禁ＩＬフラグが“Ｌ″にリセッｌ
・される（ステップ８１６）。

この結果、制御部１４ては、次動作禁１Ｆフラグが“Ｈ
″にセットされている場合、複写機本体の制御部（図示
せず）から停止命令、反転命令等が与えられた場合にお
いても、直ちに停止制御等は行イつれず、次動作禁止フ
ラグが“Ｌ”にリセットされるまで、換言すればサーボ
モータ１０の回転速度が所定速度以下になるまで、停止
制御等が一時保留される。

よって、サーボモータ１０が予め定める所定速度以上で
ある場合においては、サーボモータ１０１　５ が直ちに停止されたり、反転されたりすることがないの
で、停止時や反転時に発生していたショックや振動等を
ほとんどなくすることができるか、または、極めて小さ
くすることができる。

従って、複写機においては、特に、連続コピーの場合等
に、次のコピーの先端部に画像乱れが生じることがない
。

ところで、ステップＳｌｌにおいて、キャプチャレジス
タ１３４およびアップダウンカウンタ１３６の値が更新
されていない場合、従来の制御装置であれば、直ちにザ
ーボモータ１０は停止したものと判別されていた。

しかしながら、この実施例においては、次に説明するス
テップ８１７〜Ｓ１９の処理によって、サーボモータ１
０が完全に停止されたか否かの判別が正確に行イつれて
いる。

ステップＳｌｌにおいてＮＯの場合には、減算カウンタ
に設定されたカウント値Ｚが「１」デクリメントされる
（ステップＳ１７）。そして、この減算カウンタのカウ
ント値が「Ｏ」か否かの判１６ 別がされ（ステップ３１８）、減算カウンタのカウント
値が「０」でない場合にはそのまま今回の処理は終了さ
れ、減算カウンタのカウント値が「０」と判別された場
合には、次動作禁止フラグが″Ｌ″にリセットされて、
次の動作、つまりザーボモータ１０を完全に停止させる
処理が可能な状態にされる（ステップＳ１９）。

換言すれば、一定時間（この一定時間は、この実施例で
は、たとえば所定の割込み時間幅であるが、これに代え
、第３図のサンプル時間Δｔであってもよい。）内にロ
ータリエンコーダ１２から速度検出パルスの立上りエッ
ジが出力されず、キャプチャレジスタ１３４の内容が更
新されない状態が連続的に所定回数続き、一定時間の所
定倍の時間内において、速度検出パルスの立上りエッジ
が検出されない場合に、制御部１４は次の動作、たとえ
ばサーボモータ１０を完全に停正させるという動作を行
うことができるのである。

以上の実施例では、減速制御時において、キャプチャレ
ジスタ１３４およびアップダウンカウン１７ タ１３６の内容の更新があったか否かが判別され（ステ
ップＳ１１）、更新があった場合にも、更新がなかった
場合にも、それぞれ、所定の処理がなされるようにされ
ているが、内容の更新があった場合の処理だけ、すなわ
ちステップＳｌｌ，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，
Ｓ１６の処理からなる減速制御であってもよい。

あるいはまた、内容の更新がなかった場合の処理、すな
わちステップＳｌｌ，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ１９の処理の
みからなる減速制御としてもよい。

この発明は、複写機の光学系制御用に限らず、ファクシ
ミリ装置の読取装置制御用モータや、その他の一般的な
モータ制御回路に採用できる。

また、この発明は、ＰＷＭ信号以外で印加電圧を算出す
る場合にも適用できる。

く発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されているので、モータ
が低速回転になってから停止するまでの状態を正確に判
断することができ、目標とする停止１８ 速度または停止と見做し得る回転速度を正確に検知する
ことができる。

また、この発明によれば、極めて低速の回転状態を正確
に判断できるため、モータを停止制御する場合やブレー
キング制御する場合に安定した制御、振動やショックの
発生を抑えた制御を行うことができる。

さらに、この発明によれば、分解能の余り高くないエン
コーダ等のモータの回転に連動して周期的に変化する信
号を出力する回転信号出力手段が用いられている場合に
おいても、モータの低速状態を正確に判別することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例が適用された光学系駆動用
ＤＣサーボモー夕の駆動制御回路の電気的構成を示すブ
ロック図である。 第２図は、この発明の実施例に係るエンコーダ入力部の
電気的構成を示す回路ブロック図である。 第３図は、この発明の実施例における回転速度検出処理
手順を表わすフローチャートである。 １９ 第４図は、制御部１４によって行われる減速制御処理の
内容を表わすフローチャートである。 図において、１０・・・ＤＣサーボモー夕、１１・・・
ドライバ部、１２・・・ロータリエンコーダ、１３・・
・エンコーダ信号入力部、１４・・・制御部、１５・・
・速度指令信号入力部、１６・・・ＰＷＭユニット、を
示す。 ２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータの回転軸に連結され、モータの回転に連動し
   て周期的に変化する信号を出力する回転信号出力手段、 回転信号出力手段から出力される信号の変化を検出する
   検出手段、 検出手段の出力に基づいて信号の周期データを算出する
   算出手段、 検出手段が一定間隔の間に全く信号の変化を検出しなか
   ったときに所定の値だけ計数値が変化される計数手段、
   および 計数手段の計数値が予め定める値に達したときに、モー
   タ回転数が所定の回転数まで低下したことを判別する判
   別手段、 を含むことを特徴とするものである。