JPH0469808B2 - - Google Patents

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JPH0469808B2
JPH0469808B2 JP61000611A JP61186A JPH0469808B2 JP H0469808 B2 JPH0469808 B2 JP H0469808B2 JP 61000611 A JP61000611 A JP 61000611A JP 61186 A JP61186 A JP 61186A JP H0469808 B2 JPH0469808 B2 JP H0469808B2
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JP
Japan
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shutter
motor
shutter blade
square wave
signal
Prior art date
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JP61000611A
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English (en)
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JPS62159427A (ja
Inventor
Tsutomu Saito
Ken Fujii
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS62159427A publication Critical patent/JPS62159427A/ja
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  • Shutters For Cameras (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シヤツタの制御方式に係り、特に縮
小投影露光装置のシヤツタのように、高速な動作
と、露光時間を微小な分解能かつ高精度で設定し
得ることが要求される場合、また高温下で使用さ
れる場合に好適なシヤツタの制御装置に関する。
〔従来の技術〕
回転式シヤツタの立上り時間の短縮、高速化、
振動の軽減を目的として直流電動機を使用した場
合の制御方法が特開昭60−102737に於て提案され
ている。第2図はこの従来技術の説明図である。
シヤツタ羽根1を直流電動機3により回転して、
光束2を通過させ、また遮断する。シヤツタ羽根
が回転した角度は、ロータリエンコーダ4により
検出され、カウンタ5により計数される。レジス
タ6に置数された回転量の指示値と、カウンタ5
内の実際の回転量との偏差εが減算回路7で求め
られ、これがDA変換器8で電圧に変換された
後、幅巾器9で増巾されて直流電動機4を駆動す
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のように構成された従来技術の問題点を以
下に説明する。
第3図は、上記の偏差εと増巾器9の出力電圧
の関係を示す図である。両者の関係は、図のよう
に階段状の特性となる。図のδはロータリエンコ
ーダ4の分解能であり、例えば1000パルス/1回
転の場合0.36度である。図のhは位置決めの要求
精度から決定される。シヤツタ羽根を回転するの
に必要なトルクをτ[Kg・cm]、直流電動機のトル
ク定数をKT[Kg・cm/A]、電機子抵抗をRa
[Ω]、ブラシ電圧降下をVb[V]とするとき、ロ
ータリエンコーダの1パルス程度の精度で位置決
めを行なうためにはh=τ/KT・Ra+Vb[V]程度 であることが要求される。例えば、τ=0.2[Kg/
cm]、KT=0.6[Kg・cm/A]、Ra=1[Ω]、Vb=
1.5[V]の場合、h=(0.2)(1)/0.6+1.51.9[V
] である。
従つて、階段の立上り部、すなわち図のA,
B,…部では、偏差εと増巾器9の出力電圧との
間のゲインは極めて大きい値となる。減算回路7
−DA変換器8−増巾器9−直流電動機3−ロー
タリエンコーダ4−カウンタ5−減算回路7で構
成される位置決めサーボループのループゲイン
も、これら階段の立上り部で極めて大きい値とな
るため、サーボ系の動作点がこれらの点にある
時、サーボ系は不安定であり、振動的になる。
偏差εが大きいところでは、サーボ系はこれら
不安定点を過渡的に通過するだけであるから問題
はないが、シヤツタ羽根が目標位置に達し、偏差
ε0になると、シヤツタ羽根は静止できず、目
標位置を中心として振動することになる。
上記の従来技術は、この問題に対する配慮がさ
れておらず、高精度の位置決めが要求される場
合、目標位置での安定な制御が極めて困難という
欠点がある。
本発明の目的は、高精度の位置決めを安定に行
ない、シヤツタ羽根が目標位置に達した後、何等
かの原因でシヤツタ羽根があるべき位置からはず
れるような力が働らいた場合、これを直ちにもと
にもどすような制御が安定に行なわれるようなシ
ヤツタ装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、シヤツタ羽根の回転角度の検出に
レゾルバを用いることにより達成される。
〔作用〕
レゾルバは、その軸が回転した角度を、交流電
気信号の位相の移動量に変換して出力する作用を
する。従つて、基準となる位相一定の交流電気信
号と、レゾルバの出力信号との位相差を検出し
て、これに比例した直流電圧に変換すれば、レゾ
ルバ軸の回転量に比例した直流信号が得られる。
ロータリエンコーダの場合と異なり、レゾルバの
場合は軸の回転量を検出した信号が階段状になら
ず、軸の回転量に比例した直線状の信号となるか
ら、シヤツタ羽根が目標位置に達し、偏差ε0
になつた近辺においても、位置決めサーボ系は振
動せず安定な制御が行なわれる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明す
る。レゾルバ10は、固定子巻線S1−S3,S2
S4、回転子巻線R1−R3,R2−R4を備えた回転電
気機械でであり、シヤツタ羽根1を駆動する直流
電動機3と直接または歯車を介して結合されてい
る。二つの交流電源11および12は、第4図に
示すように、同じ一定の周波数(以下の説明で
は=500Hzとする)と波高値を有し、位相を90
度異にしている。このような二つの交流電源11
および12で、レゾルバの固定子巻線S1−S3,S2
−S4を励磁する。二つの回転子巻線には、変圧器
作用により交流電圧が誘起されるが、R1−R3
線に誘起された電圧のみを使用する。レゾルバの
軸を回転するとR1−R3巻線に誘起される電圧1
3の位相が軸の回転に等しい回度だけ移動する。
このことを第5図に示す。
パルス発生器14、カウンタ15,16はシヤ
ツタ羽根の回転指令を電気信号の位相で与えるた
めの装置を構成する。第6図を用いて、この部分
の動作を説明する。
カウンタ15,16はそれぞれ180進、2進の
カウンタである。180進カウンタ15に500×360
=180000Hzのパルス列17を入力すると、その出
力には入力パルスの180個毎に1個、すなわち
1000Hzのパルス列18が得られる。このパルス列
18を更に2進カウンタ16に加えるとその出力
19は500Hzの方形波になる。これを第6図aに
示す。
180進カウンタ15は、そのLOAD指令端子1
5−1に信号を加えることによつて適当な数値を
置数するための回路15−2を備えておくものと
する。A−A′で示す時刻に、180進カウンタ15
に数値+60を置数したとすると、入力パルス17
がこの時刻から数えて120個に達すると180進カウ
ンタ15は出力パルス18を発生するが、以後は
180個毎に出力パルスを発生する。従つて、2進
カウンタ16の出力する500Hzの方形波19は電
気角60度だけ位相が進む。これを第6図bに示
す。
また、A−A′で示す時刻に、180進カウンタ1
5に数値−60を置数したとすると、入力パルス1
7がこの時刻から数えて240個に達した時に始め
て180進カウンタ15は出力パルス18を発生す
るが、以後は180個毎に出力パルスを発生する。
従つて、2進カウンタ16の出力する500Hzの方
形波19は電気角60度だけ位相が遅れる。これを
第6図cに示す。
2進カウンタ16の出力方形波19と、レゾル
バ出力13を波形整形回路20により方形波にし
た信号21は位相差検出回路22に加えられる。
これは、二つの方形波入力の位相差に比例した直
流信号を作るための回路であり、例えば第7図a
の回路で構成される。同図bに回路内の主要な信
号の波形を示す。次に、これらの図を使つて位相
差検出回路の動作を説明する。
二つの方形波信号19,21は、それぞれワン
シヨツト・マルチバイブレータ23,24に加え
られる。ワンシヨツト・マルチバイブレータ2
3,24は、入力方形波の立上りをとらえて、巾
の小さいパルス29,30を作りSRフリツプフ
ロツプ25に加える。パルス29によつてフリツ
プフロツプをセツトし、30によつてリセツトす
れば、フリツプフロツプの出力31は、方形波信
号19の立上りから方形波信号21の立上りまで
続くパルス信号31となる。このパルス信号31
をフイルタ26により平滑にすれば、二つの入力
方形波信号の位相差に比例した直流電圧を得る。
これに、演算増巾器28で適当な負のバイアス電
圧27を加えると、第7図cに示すように、帰還
方形波信号21が基準方形波信号19に較べて位
相が進んでいるか遅れているかによつて極性が異
なる位相差検出信号32が得られる。
今、シヤツタ羽根1は光束を遮断する位置すな
わち閉状態で静止しているとする。この時、二つ
の方形波信号19,21は等しい位相となつてお
り、位相差検出回路の出力電圧は0であり、従つ
て直流電動機3を駆動する電圧も0となり、直流
電動機は静止して平衡をたもつている。
シヤツタ羽根が第2図のような3枚羽根の場合
を例にとると、シヤツタを開状態にするにはシヤ
ツタ羽根を60度回転させなければならない。ここ
で、端子33にシヤツタ起動信号を加えることに
よつて、180進カウンタ15に数値+60を置数す
ると方形波19の位相が60度進む。方形波信号1
9の位相が方形波信号21の位相よりも60度進み
の状態となるから、位相差検出回路22は位相差
+60度に相当する直流電圧を発生し、増巾器9は
これを増巾して直流電動機3を駆動しシヤツタ羽
根1を回転させる。直流電動機3の回転によつて
レゾルバ10も回転し、その出力信号13の位相
が進み方向に移動するので、シヤツタ羽根が回転
するに従つて二つの方形波信号19,21の位相
差は小さくなり、位相差検出回路22の出力電圧
も低くなつていく。直流電動機3を駆動する電圧
も低くなつていき、シヤツタ羽根の回転が60度に
達した時0になり、直流電動機3は停止する。
所定の時間の後、端子33にシヤツタ起動信号
を再び加えると、上と同じことが再び繰返されて
シヤツタ羽根は更に60度回転し、シヤツタは閉状
態にもどる。
方形波信号発生器34、電流検出器35、スイ
ツチ36は、直流電動機が熱的に許される最大の
電流でシヤツタ羽根を駆動し、シヤツタの立上り
時間の短縮、高速化をはかるために設けた装置で
ある。次に、この部分の動作を説明する。
引続き、3枚羽根の場合を例にとると、閉から
開、開から開に至る回転角は60度である。この60
度を駆動する全時間taの前半1/2を直流電動機に
許される最大加速度で加速し、後半1/2を同じく
最大減速度で減速すれば、最短時間での60度回転
が行なわれる。最短の駆動時間taは、直流電動機
の仕様、シヤツタ羽根の慣性能率等から予じめ正
確に知り得る。方形波信号発生器34は、シヤツ
タ起動信号33を受けると、最初のta/2の期間
に正、後半のta/2の期間に負の方形波を発する
ように構成する。
方形波信号発生器34の発生する信号を第8図
aに示す。この方形波信号は、増巾器9、直流電
動機3、電流検出器35、帰還抵抗器37で構成
される電流制御ループの指令値となるから、直流
電動機電流はこの方形波信号は相似になるように
制御され、結局シヤツタは所期の通り最短時間で
の加減速が行なわれる。上記のような制御がなさ
れた時の直流電動機電流を第8図b、直流電動機
速度を第8図cに示す。
方形波信号発生器34は上記taの期間スイツチ
36を開いて位相差検出回路22の出力が加減速
動作をさまたげないようにする。このようにする
と、レゾルバ13からの帰還信号による位置決め
動作は、加減速動作が完了しシヤツタ羽根が目標
位置の極く近辺に達した後の極く僅かの角度につ
いて行なわれることになる。
以上の説明は、シヤツタ羽根が3枚羽根の場合
について行なつたが、羽根の枚数が異なる場合に
も同様な制御が行なわれ得る。またシヤツタ羽根
を第9図のような2枚羽根にして往復動させる場
合には、直流電動機は1方向のみの回転でなく、
正逆両方向の回転を行なう必要があるが、以上に
説明した制御方式に適当な変更を加えることによ
つて容易に実施し得る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、直流電動機が熱的に許される
最大の電流でシヤツタ羽根を駆動するので、シヤ
ツタの立上り時間の短縮、高速化をはかるために
直流電動機を採用したことの効果が最大限に発揮
される。
また、シヤツタ羽根の目標位置からの偏差をレ
ゾルバは、ロータリエンコーダのような階段状で
なく、偏差に比例した直線状の直流電圧として検
出するので、シヤツタ羽根が目標位置に達し、偏
差ε0になつた近辺においてもシヤツタ羽根は
振動せず安定な制御が行なわれ、振動の軽減を目
的として直流電動機を採用したことの効果が充分
に発揮される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロツクダイ
アグラム、第2図は従来技術のブロツクダイアグ
ラム、第3図は従来技術の問題点を説明するため
の偏差に対する増巾器出力電圧の関係を示す図、
第4図は本発明の実施例におけるレゾルバの励磁
電源電圧波形を示す図、第5図は同じくレゾルバ
の発生電圧波形を示す図、第6図は同じくカウン
タの出力波形図、第7図は同じく位相差検出回
路、その各部の波形および位相差に対する位相差
検出回路出力電圧の関係を示す図、第8図は同じ
く直流電動機の加減速制御の説明を行うための方
形波発生器電圧並びに直流電動機の電流および速
度波形図、第9図は2枚羽根のシヤツタ羽根の形
状を示す図である。 1……シヤツタ羽根、2……光束、3……直流
電動機、9……増巾器、10……レゾルバ、1
1,12……レゾルバ励磁電源、14……パルス
発生器、15……180進カウンタ、16……2進
カウンタ、20……波形整形回路、22……位相
差検出回路、33……シヤツタ起動信号端子、3
4……方形波信号発生器、35……電流検出器、
36……スイツチ、37……帰還抵抗器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転型または往復動型シヤツタ羽根により露
    光制御する露光装置のシヤツタ装置において、前
    記シヤツタ羽根を駆動する直流電動機と連結し、
    該直流電動機の回転量を検出するレゾルバを備え
    たシヤツタ装置。 2 回転型または往復動型シヤツタ羽根により露
    光制御する露光装置のシヤツタ装置において、前
    記シヤツタ羽根を駆動する直流電動機と連結し、
    該直流電動機の回転量を検出するレゾルバを備
    え、更に前記シヤツタの回転指令信号を電気信号
    の位相で与えるため、パルス発生器、該パルス発
    生器の出力パルスを分周するカウンタ、該カウン
    タに回転量に比例した数値を置数するための回路
    を備えたことを特徴とするシヤツタ装置。 3 回転型または往復動型シヤツタ羽根により露
    光制御する露光装置のシヤツタ装置において、前
    記シヤツタ羽根を駆動する直流電動機と連結し、
    該直流電動機の回転量を検出するレゾルバを備
    え、更に前記シヤツタの閉から開、または開から
    閉に至るまでの時間を2分し、前半に正、後半に
    負の方形波を発生する信号発生器、該方形波信号
    を増巾して直流電動機を増巾する増巾器、直流電
    動機電流を検出して上記増巾器の入力に帰還する
    ための電流検出器を備えたことを特徴とするシヤ
    ツタ装置。
JP61000611A 1986-01-08 1986-01-08 シヤツタ装置 Granted JPS62159427A (ja)

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JPS62159427A JPS62159427A (ja) 1987-07-15
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JPS62159427A (ja) 1987-07-15

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