JPH066997A - 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以下になった時、ま
たは、その時から微小時間Δｔ０経った時点で、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、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ときに、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、請求項１記載のモ
ータ制御装置において、上記反転検出手段は、モータの
回転速度が基準速度以下になったと判別された後、予め
定める微小時間経過時に、モータが反転したと判定する
ことを特徴とするものである。請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載のモータ制御装置において、上記
回転信号出力手段は、モータの回転軸が微小角度回転す
るごとに１種類の信号を出力する単相のエンコード手段
を含むことを特徴とするものである。

【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】この発明によれば、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、その
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
以下になったときに、モータが実際に反転したと判定さ
れる。したがって、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。

【００１３】また、より検出精度を上げるため、モータ
の回転速度が基準速度以下になった後、所定の微小時間
経ったときに、モータの反転が検出される。

【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、モータ制御部６内で
は、図２Ｃのような階段状の速度データとして把握され
る。モータ制御部６内には、図２Ｃ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】ところで、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、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、図２Ｃに示すように速度データは
０にならず、正確な反転時の検出が困難である。そこ
で、この実施例では、図２Ｃに示す速度データが予め定
める基準速度以下になったときにモータ１が反転したと
みなすか、または、より正確なモータ１の反転時を決め
るために、速度データが基準速度以下になった時から所
定の微小時間Δｔ０を経過した時に、モータ１が反転し
たと判別するようにした。

【００２５】このような判別を行うためのモータ制御部
６の制御動作について、次に、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）。

【００２６】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）。

【００２７】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）。

【００２８】そして、その算出された速度Ｎが基準速度
Ｎｔｈ以下か否かの判別がされる（ステップＳ６）。そ
の結果、算出された速度Ｎは反転開始時にはまだ基準速
度Ｎｔｈ以下でないから、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
れる（ステップＳ２〜Ｓ５）。

【００２９】ステップＳ６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、タイマ２が
スタートされる（ステップＳ７）。タイマ２は、予め定
める微小時間Δｔ０を計時するためのタイマである。タ
イマ２がスタートした後、タイマ２が予め定める微小時
間Δｔ０を計時してタイムアップしたことが判別される
と（ステップＳ８）、その時点でモータ１が反転したと
判別される（ステップＳ９）。

【００３０】このような制御を行うと、タイマ２で計時
している時間が微小時間Δｔ０であるから、先に説明し
た特開昭６１−１７４５３８号公報のように、相対的に
長い時間Ｔに基づく時間観察によってモータ１の反転時
期を検出しないため、モータ１の反転時を正確に判定で
きるという利点がある。また、この実施例では、モータ
１の回転速度Ｎが基準速度Ｎｔｈ以下になった後に、タ
イマ２をスタートさせるようにしたが、モータ１の速度
が所定速度以下になったか否かの判定しきい値（基準速
度Ｎｔｈ）を十分に低くすることにより、ステップＳ６
における基準速度Ｎｔｈ以下の判定がされた時点で、モ
ータ１が反転したとみなすことも可能である。

【００３１】

【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 (3)

【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、 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
   ときに、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】請求項１記載のモータ制御装置において、 上記反転検出手段は、モータの回転速度が基準速度以下
   になったと判別された後、予め定める微小時間経過時
   に、モータが反転したと判定することを特徴とするもの
   である。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のモータ制御装置に
   おいて、 上記回転信号出力手段は、モータの回転軸が微小角度回
   転するごとに１種類の信号を出力する単相のエンコード
   手段を含むことを特徴とするものである。