JPH066995A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構成が簡易で、かつ、精度良くモータの実際の
反転時点を検出することができるモータ制御装置を提供
すること。 【構成】モータに反転命令が出力された後、単位微小時
間Δｔ経過ごとに、モータの回転軸に連結された検出器
の出力パルスがカウントされ、単位微小時間Δｔごとに
モータ速度Ｎおよび加速度αが算出される。そして算出
されるモータ速度Ｎが予め設定した基準速度Ｎｔｈ以下
になった後で、加速度αが負から正に反転した時点で、
モータが反転したと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、モータを反転させる場合に、モータの反転位
置を正確に検出することのできるモータ制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば複写機やファクシミリ装置等に
おける原稿を照明走査するための光学系駆動用モータ
や、複写機に装着される自動原稿送り装置駆動用のモー
タにおいては、第１方向に回転して光学系や原稿搬送ベ
ルトを第１方向へ駆動し、所定のタイミングで第２方向
へ反転して、光学系や原稿搬送ベルトを第１方向と反対
の第２方向へ駆動する。

【０００３】このような光学系駆動や原稿搬送ベルトの
駆動においては、駆動反転位置を正確に制御する必要が
ある。そのためには、駆動源であるモータが実際に、ど
の時点で正転から逆転に切換わったかを検出する必要が
ある。ところで、回転するモータは、慣性があり、反転
命令信号が与えられても、直ちに正転から逆転に切換わ
るわけではなく、反転命令信号と実際にモータが正転か
ら逆転に反転する時とでは、時間のずれがある。それゆ
え、上述のような光学系駆動用モータや自動原稿送り装
置の搬送ベルト駆動用モータにおいては、モータに与え
る反転命令信号と、モータが実際に正転から逆転に反転
する時との時間のずれを正確に検出して、それを制御に
反映させなければ、精度の良い制御ができない。

【０００４】従来のたとえば自動原稿送り装置の駆動用
モータの逆転制御では、特開昭６１−１７４５３８号公
報に記載されたモータ反転時の検出制御がある。この公
開公報に記載の制御では、モータに連結されたエンコー
ダの出力パルスを検出し、モータに反転命令信号が与え
られた時刻ｔ１と、エンコーダ出力が変化しなくなる時
刻ｔ２との差を求めることで、モータに反転命令信号が
与えられた時ｔ１と、実際にモータが反転を開始した時
ｔ２とのずれ時間Ｔを検出するものである。

【０００５】また、上述の公開公報に記載の制御に代え
て、たとえば、モータ軸に連動した位相の９０度異なる
２相式のエンコーダを用いるものでも、モータの反転位
置を正確に検出することができる。位相の９０度異なる
２相式のエンコーダでは、一般に、エンコーダが回転す
ることにより、図６Ａに示すように、Ａ相とＢ相のパル
スが出力される。そして、Ａ相のパルスとＢ相のパルス
とは互いに９０度の位相差を有している。それゆえ、モ
ータが正転時には、図６Ｂに示すように、Ａ相のパルス
が立ち上がった時点におけるＢ相の信号レベルを検出す
ると、Ｂ相のレベルはたとえばハイである。

【０００６】逆に、モータが逆転している場合は、図６
Ｃに示すように、Ａ相のパルスが立ち上がった時点でＢ
相の信号レベルを検出すると、Ｂ相の信号レベルはたと
えばローである。それゆえ、Ａ相のパルスが立ち上がっ
た時点におけるＢ相の信号レベルを検出することで、モ
ータが正転しているか、逆転しているかを正確に検出す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のう
ち、特開昭６１−１７４５３８号公報に記載の制御で
は、反転命令信号が出力された時から、実際の反転が検
出されるまでのずれ時間Ｔが比較的長く、しかも、エン
コーダの出力が変化しなくなった時点の検出が正確に行
えないので、モータが実際に反転する時点を検出する制
御方法としては、精度が良くないという欠点があった。

【０００８】一方、上述の９０度位相の異なる２相式の
エンコーダを用いる方法では、モータが実際に反転する
時点を正確に検出することができるが、２相式のエンコ
ーダは高価であり、しかも、エンコーダからの信号線が
２相式であるため１本多く、安価な装置を構成する場合
には適さないという欠点があった。そこでこの発明は、
構成が簡易で、かつ、精度良くモータの実際の反転時点
を検出することができるモータ制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
モータの回転軸に連結され、モータ回転に連動して回転
信号を出力する回転信号出力手段と、回転信号出力手段
から出力される回転信号に基づいて、モータの回転速度
を算出する速度算出手段と、回転信号出力手段から出力
される回転信号に基づいて、モータの加速度を算出する
加速度算出手段と、モータに反転命令を出力する手段
と、反転命令出力後の速度算出手段で算出されるモータ
の回転速度が予め定める基準速度以下になったか否かを
判別する判別手段と、判別手段が回転速度が基準速度以
下になったと判別した後の加速度算出手段で算出される
加速度を検出し、加速度が負から正に反転したとき、モ
ータが反転したと判定する反転検出手段とを含むことを
特徴とするモータ制御装置である。

【００１０】請求項２記載の発明は、モータの回転軸に
連結され、モータ回転に連動して回転信号を出力する回
転信号出力手段と、回転信号出力手段から出力される回
転信号に基づいて、モータの回転速度を算出する速度算
出手段と、回転信号出力手段から出力される回転信号に
基づいて、モータの加速度を算出する加速度算出手段
と、モータに反転命令を出力する手段と、反転命令出力
後の速度算出手段で算出されるモータの回転速度が予め
定める基準速度以下になったか否かを判別する判別手段
と、判別手段が回転速度が基準速度以下になったと判別
した後に、予め定める単位微小時間ごとに加速度算出手
段で算出される加速度を平均してその平均値を求め、加
速度の平均値が負から正に反転した時点を記憶し、か
つ、加速度の平均値が連続して所定回数正を続けたと
き、上記記憶した時点でモータが反転したと判定する反
転検出手段とを含むことを特徴とするモータ制御装置で
ある。

【００１１】

【作用】モータは、反転時には、次のような挙動を示
す。すなわち、所定速度で回転しているモータに反転命
令が与えられると、モータは、反転命令に応じて減速を
始め、やがて速度が０になり、その後反対方向に加速し
ていく。したがって、反転命令出力時と、モータが実際
に反転する時点とは、ずれがある。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、反転命令に
応じてモータが減速を始めると、そのモータ速度が算出
されるとともに、モータ加速度が算出される。そして、
算出されたモータ速度が予め定める基準速度、たとえば
十分に低い速度と比べられ、モータ速度がその基準速度
以下になった後は、モータ加速度が検査される。モータ
は、反転時は、上述のように減速状態、速度が０の状態
および速度が加速する状態と順にその挙動が変わってい
く。それゆえ、モータ速度が０になった時点を境にし
て、加速度は負から正に反転する。それゆえ、この発明
では、モータ速度が基準速度以下で、かつ、加速度が負
から正に反転した時点をモータの実際の反転時点として
検出する。

【００１３】請求項２記載の発明では、モータ加速度が
ばらつくことを考慮して、より正確な反転時点の検出が
行えるようにされている。すなわち、検出されるモータ
加速度は、単位微小時間ごとに、ばらつきがあり、検出
値にも誤差がある。そこで、請求項２記載の発明では、
加速度の平均値が負から正に反転した時点を記憶してお
くとともに、加速度の平均値が連続して所定回数正を続
けたとき、上記記憶した時点に遡ってモータの反転を検
出するようにしたものである。これにより、より正確な
反転検出が行える。

【００１４】

【実施例】以下には、図面を参照して、この発明の一実
施例について詳細に説明をする。図１は、この発明の一
実施例にかかるモータ駆動制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１を参照して説明すると、モータ１はた
とえばＤＣサーボモータであって、負荷２を駆動するた
めのものである。負荷２としては、たとえば複写機に装
着される自動原稿搬送装置の搬送ベルトが考えられる。
また、負荷２としては、複写機の原稿照明走査用の光学
系が考えられる。その他、負荷２としては、任意の駆動
部材が考えられる。

【００１５】モータ１の回転軸にはモータ１の回転状態
を検出するための検出器３が連結されている。検出器３
は、たとえば放射状に多数のスリットが形成された回転
円板４と、この回転円板４に光学的に結合されたフォト
インタラプタ５とによって構成された単相式のエンコー
ダとされている。このような構成にすると、検出器３を
簡易でかつ安価に構成することができる。この実施例で
は、回転円板４には、たとえば総数７０〜８０個のスリ
ットが放射状に形成されている。それゆえ、モータ１が
１回転すると、フォトインタラプタ５から７０〜８０個
のパルスが出力される。

【００１６】検出器３は、上述のような構成に代えて、
サーボモータ１の回転に周期的に連動したパルスを出力
する他の機器、たとえば周波数発生器を用いてもよい。
フォトインタラプタ５の出力パルスはモータ制御部６へ
与えられる。モータ制御部６には、マイクロコンピュー
タやメモリが備えられていて、モータ制御部６によって
モータ１が反転制御されるとともに、モータ１の実際の
反転時が検出される。

【００１７】モータ制御部６の制御信号はドライバ７へ
与えられ、ドライバ７によってモータ１が回転される。
図２は、モータ制御部６から出力される反転命令信号
と、モータ１の実際の回転速度と、フォトインタラプタ
５から出力されるパルスに基づいてモータ制御部６が検
出する速度データおよび加速度データとの関係を表わす
波形図である。図２に示すように、反転命令がオンする
と、そのタイミングでモータ１の実速度は正転側の定速
回転から除々に下がり、時間ｔ２でモータ１の回転は０
となり、時間ｔ２から逆転する。

【００１８】このモータ１の実速度は、フォトインタラ
プタ５の検出パルスに基づいて、理想的には、モータ制
御部６内で、図２Ｃのような階段状の速度データとして
把握される。また、このモータ１の加速度は、フォトイ
ンタラプタ５の検出パルスに基づいて、理想的にはモー
タ制御部６内で、図２Ｄのように把握される。モータ制
御部６内には、図２Ｃおよび図２Ｄに示すデータを算出
するために、図３に示すようなフォトインタラプタ５の
パルス幅データＣＷＤＴを算出するための回路が備えら
れている。

【００１９】図３を参照して説明すると、フォトインタ
ラプタ５から出力されるパルスはエッジ検出回路６１へ
与えられる。エッジ検出回路６１は、与えられるパルス
のたとえば立ち上がりエッジを検出して、その検出出力
を導出する。そしてその検出出力は、アップカウンタ６
２へ与えられてカウントされる。また、このパルス幅デ
ータＣＷＤＴ算出回路には、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６３が備えられている。フリーランニングカウン
タ６３は、基準クロックとしてたとえば周波数ｆ＝１．
５ＭＨｚ程度のマイクロコンピュータのマシンクロック
をカウントする。

【００２０】一方、エッジ検出回路６１の出力は、キャ
プチャ信号としてキャプチャレジスタ６４へ与えられ
る。キャプチャレジスタ６４は、エッジ検出回路６１か
ら与えられる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６３のカウント数を読取保持する。した
がって、キャプチャレジスタ６４の内容はエッジ検出回
路６１の出力、すなわちフォトインタラプタ５から出力
されるパルスの立ち上がりエッジによって更新されてい
く。

【００２１】それゆえ、図４に示すように、ある時点Δ
ｔ１において、アップカウンタ６２のカウント数がＵＤ
Ｃｍであり、またそのときのキャプチャレジスタ６４の
カウント数がＣＰＴｍであり、その時点Δｔ１から単位
微小時間Δｔ後のΔｔ２におけるアップカウンタ６２の
カウント数をＵＤＣｎ、キャプチャレジスタ６４のカウ
ント数をＣＰＴｎとすれば、フォトインタラプタ５から
与えられるパルス幅データＣＷＤＴは、

【００２２】

【数１】

【００２３】なお、図３においては、アップカウンタ６
２が用いられているものとして説明したが、このアップ
カウンタ６２に代えて、モータ１が反転したことが検出
されると、ダウンカウントに切換わるアップダウンカウ
ンタを用いたものとしてもよい。上述の式（１）におい
ては、アップダウンカウンタを用いた場合を考慮して、
右辺の分母は絶対値がとられている。

【００２４】また、単位微小時間Δｔの間の平均加速度
は、

【００２５】

【数２】

【００２６】で求めることができる。ところで、図２Ｂ
に示すように、モータ１が反転する場合は、モータ１の
実速度は正転側から除々に減速し、やがて０になり、逆
転側になって除々に加速する。ところが、図２Ｃに示す
ように、モータ制御部６内で算出される速度データは、
モータ１の実速度が０になっても０にならず、正確な反
転時の検出が困難である。

【００２７】そこで、一つの実施例では、図２Ｃに示す
速度データが予め定める基準速度Ｎｔｈ以下になり、か
つ、その場合に図２Ｄに示す加速度データが負から正に
反転した時点を、モータ１が反転した時点とみなすよう
にした。また、他の実施例としては、加速度データの算
出に次のような工夫が施されている。

【００２８】すなわち、実際にモータ制御部６で検出さ
れる速度データは、図２Ｃに示すような階段状の速度デ
ータとなることは少なく、単位微小時間Δｔごとに算出
速度がばらつき、実際には図２Ｅに示すような速度デー
タとなることが多い。同様に、算出される加速度データ
も、図２Ｄに示すように或る時点で負側から正側にきれ
いに反転するデータにはならず、実際には、図２Ｆに示
すように、単位微小時間Δｔごとに負側、正側と切換わ
るばらついたデータになる。

【００２９】そこで、この発明の他の実施例では、図２
Ｆに示すような加速度データを、その平均値を求めるこ
とにより活用することにした。つまり、加速度データの
平均値が負から正に反転した時点を記憶し、かつ、加速
度の平均値が連続して所定回数正を続けたとき、上記記
憶した加速度の平均値が負から正に反転した時点でモー
タが反転したと判定するようにした。

【００３０】次に、このような判定を行うためのモータ
制御部６の制御動作について、図５のフローチャートを
参照して説明する。このモータ１がたとえば複写機に装
着された自動原稿搬送装置の搬送ベルト駆動用のモータ
であり、モータ制御部６がそのモータの制御部であると
する。すると、モータ制御部６には、自動原稿搬送装置
の全体制御を行う本体制御部から反転指令が与えられ
る。応じて、モータ制御部６はドライバ７に対して反転
命令を出力する（ステップＳ１）。

【００３１】また、タイマ１をスタートさせる（ステッ
プＳ２）。タイマ１は、単位微小時間Δｔを計時するた
めのものである。次いで、フォトインタラプタ５から入
力されるパルスがカウントされる（ステップＳ３）。そ
して、単位微小時間Δｔが経過するまでの間、パルスの
カウントが続けられる（ステップＳ４，Ｓ３，Ｓ４）。

【００３２】このパルスのカウントは、図３を参照して
説明したように、アップカウンタ６２でパルス数がカウ
ントされるとともに、その間の基準クロックの数がキャ
プチャレジスタ６４でカウントされる。そして、単位微
小時間Δｔが経過すると、その単位微小時間Δｔの間に
カウントされたアップカウンタ６２のパルス数（ＵＤＣ
ｎ−ＵＤＣｍ）およびその単位微小時間Δｔの間のキャ
プチャレジスタ６４のカウント数の変化（ＣＰＴｎ−Ｃ
ＰＴｍ）に基づいて、パルス幅データＣＷＤＴが求めら
れ、かつ、式（２）に基づいてモータ１の回転速度Ｎが
求められる（ステップＳ５）。

【００３３】また、単位微小時間Δｔの間の加速度αが
算出される（ステップＳ６）。加速度αは、上述した式
（３）により求められる。そして、次のステップＳ７に
おいて、ステップＳ５で算出された速度Ｎが基準速度Ｎ
ｔｈ以下か否かの判別がされる。その結果、算出された
速度Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下でなければ、ステップＳ２
からの制御が繰返されて、次の単位微小時間Δｔの間の
速度Ｎが算出され、その間の加速度αが求められる（ス
テップＳ２〜Ｓ６）。

【００３４】ステップＳ７において算出された回転速度
Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下と判別されると、次には、加速
度αの平均値が算出される（ステップＳ８）。この加速
度αの平均値の算出においては、最新のものを含めて所
定回の単位微小時間Δｔの平均値が算出される。たとえ
ば、最新の加速度αを含めてそれ以前の３回分の単位微
小時間Δｔの加速度の平均値が算出される。

【００３５】次いで、算出された加速度の平均値が正か
否かの判別がされる（ステップＳ９）。加速度の平均値
は、図２Ｆに示すように、モータ１が減速中は負であ
り、モータ１が加速状態になると正に反転する。したが
って、加速度の平均値が正でなければ、モータ１は減速
中であるということになる。ステップＳ９において、加
速度の平均値が正と判別されると、次いで、その判別さ
れた時点が記憶される（ステップＳ１０）。そして、そ
の後加速度の平均値が所定回数、たとえば２回正を続け
たか否かの判別がされる（ステップＳ１１）。加速度の
平均値が連続してたとえ２回正であれば、ステップＳ１
０で記憶された時点がモータ１の反転時点であると判定
される（ステップＳ１２）。

【００３６】また、ステップＳ１１において、加速度の
平均値が連続して所定回数正でなければ、ステップＳ９
からの制御が繰返される。上述の制御において、ステッ
プＳ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１を次のように簡単に構成
してもよい。すなわち、ステップＳ７においてモータ１
の回転速度Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下になったと判別され
た後、加速度αが正か否かを判別して、加速度αが正で
あればその時点でモータ１が反転したと判定する（ステ
ップＳ１２）ようにしてもよい。このようにすれば、よ
り簡易な構成で、モータ１の実際の反転時を精度良く判
定できる。

【００３７】

【発明の効果】この発明によれば、安価な構成で、モー
タの反転時期を精度良く判定することのできるモータ制
御装置を提供することができる。特に、モータの回転状
態を検出する検出手段が、２相式エンコーダ等でなく、
モータの回転に応じてパルスを出力するだけの簡易な構
成で済み、しかも、その簡易な構成のパルス出力に基づ
いて精度の良いモータの反転検出が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるモータ制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の一実施例にかかるモータ制御装置に
おける反転命令と、モータの実速度と、検出されたモー
タの速度データおよび加速度データとの関係を表わす波
形図である。

【図３】この発明の一実施例におけるパルス幅データ算
出回路の一例を示すブロック図である。

【図４】パルス幅の算出原理を説明するための図であ
る。

【図５】この発明の一実施例におけるモータ反転検出制
御の内容を表わすフローチャートである。

【図６】従来の２相式エンコーダの正転と逆転とを検出
する原理を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ 負荷 ３ 検出装置 ５ フォトインタラプタ ６ モータ制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転軸に連結され、モータ回転に
   連動して回転信号を出力する回転信号出力手段と、 回転信号出力手段から出力される回転信号に基づいて、
   モータの回転速度を算出する速度算出手段と、 回転信号出力手段から出力される回転信号に基づいて、
   モータの加速度を算出する加速度算出手段と、 モータに反転命令を出力する手段と、 反転命令出力後の速度算出手段で算出されるモータの回
   転速度が予め定める基準速度以下になったか否かを判別
   する判別手段と、 判別手段が回転速度が基準速度以下になったと判別した
   後の加速度算出手段で算出される加速度を検出し、加速
   度が負から正に反転したとき、モータが反転したと判定
   する反転検出手段とを含むことを特徴とするモータ制御
   装置。
2. 【請求項２】モータの回転軸に連結され、モータ回転に
   連動して回転信号を出力する回転信号出力手段と、 回転信号出力手段から出力される回転信号に基づいて、
   モータの回転速度を算出する速度算出手段と、 回転信号出力手段から出力される回転信号に基づいて、
   モータの加速度を算出する加速度算出手段と、 モータに反転命令を出力する手段と、 反転命令出力後の速度算出手段で算出されるモータの回
   転速度が予め定める基準速度以下になったか否かを判別
   する判別手段と、 判別手段が回転速度が基準速度以下になったと判別した
   後に、予め定める単位微小時間ごとに加速度算出手段で
   算出される加速度を平均してその平均値を求め、加速度
   の平均値が負から正に反転した時点を記憶し、かつ、加
   速度の平均値が連続して所定回数正を続けたとき、上記
   記憶した時点でモータが反転したと判定する反転検出手
   段とを含むことを特徴とするモータ制御装置。