JPH07177779A

JPH07177779A - モータの回転速度制御装置

Info

Publication number: JPH07177779A
Application number: JP4064615A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakamura; 豊中村
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はＰＬＬ制御（位相同期ループ）によ
るモータの回転速度制御装置に係り、特にモータの回転
速度が少し遅い場合でも異常を検出でき、画像品質の低
下を招くことのないモータの回転速度制御装置を提供す
ることを目的とする。【構成】モータ５の回転データをエンコーダ１で検出
し、コンパレータ２へ出力し、コンパレータ２で周波数
データと位相データとしてＣＰＵ３へ出力することによ
り、ＣＰＵ３は両データからモータ５の速度が基準値は
越えているが、一定時間低速状態を継続するか判断し、
低速状態が一定時間継続する時モータ５や負荷１０に異
常が発生しているものとする。このことにより、モータ
５が低速ではあるが基準値を越えて回転している時のモ
ータや負荷の異常を検出できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＰＬＬ制御（位相同期ル
ープ）によるモータの回転速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＬＬ制御を用いたモータの回転速度制
御は、エンコーダにより検出したモータの回転速度デー
タを位相比較器へ出力して基準データと比較し、その位
相差をアナログデータとしてモータ駆動回路へ出力しモ
ータを定速回転させる技術である。このようなＰＬＬ制
御を用いたモータの回転速度制御は、例えばプリンタ装
置のメインモータに使用され、このモータにより駆動さ
れる負荷、例えば感光体ドラムや、現像ロール、ロール
クリーナ、用紙送りロール等を一定の速度で回転させて
いる。

【０００３】通常、モータの各負荷が正常に駆動してい
る時の負荷変動は上述のＰＬＬ制御により制御できる。
しかし、負荷に異常が生じたり、紙詰まり等が生じた場
合回転負荷は非常に大きくなり、ＰＬＬ制御では制御し
きれずモータの回転速度が低下する。この様な場合、モ
ータを駆動したままにしておくとモータが加熱し、モー
タ自体や回路を焼損する危険もある。

【０００４】従来この危険を防止する為、モータの回転
速度が所定速度以下になったとき、これを検出し、モー
タの駆動を自動的に停止する安全回路が設けられてい
る。具体的には上述のエンコーダで検出したモータの回
転速度データを、予め検出した理想回転時の基準値と比
較し、例えばその速度差が５％以上になった時モータの
駆動を停止するよう制御する回路である。

【０００５】

【従来技術の問題点】しかしながら、従来のモータの回
転速度制御装置では、上記のようにモータの回転速度が
基準速度に対して、例えば５％以上にならない限り異常
であると判断しない。この為、負荷に異常が発生し５％
までは回転速度が低下しない状態で駆動している場合
（例えば回転速度が基準速度に対して４％低下している
時等）、安全回路が働かず、モータの焼損等の危険が発
生する。

【０００６】また、プリンタ装置のように回転速度に高
い精度が要求される装置に使用する場合は、感光体ドラ
ム等の回転速度が低下すると、作成される画像が一方向
に縮んだ（又は伸びた）ものとなり、画像品質が低下す
る。

【０００７】一方、上述のような不具合を解消する為、
モータの回転速度が少しでも低下したら（例えば１％程
度低下したら）モータの回転を停止するよう設定しても
よい。しかし、あまり精度を上げると回転不良ではない
のに安全回路が働きモータを停止させてしまい、運転効
率を悪くする。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記従来の問題点に鑑み、負荷
等に異常がありモータの回転速度が若干変動する場合で
も正確に異常を検出し、画像品質の低下等を招くことの
ないモータの回転速度制御装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【発明の要点】本発明は上記目的を達成する為、負荷を
駆動するモータと、該モータに連結し該モータの回転速
度情報及び位相情報を検出する検出手段と、該検出手段
により得られた前記回転速度情報及び位相情報から予め
設定された回転速度で回転させる為に要する前記モータ
の供給電圧値を演算する演算手段と、該演算手段から指
示される前記供給電圧値に応じた電圧を前記モータに供
給するモータ駆動手段とからなるモータの回転速度制御
装置において、前記演算手段から指示される前記供給電
圧値が予め設定された電圧値範囲の最大限界値で所定時
間継続して指示されたことを判定する判定手段と、該判
定手段の出力に応じてモータの駆動停止処理を行うモー
タ異常検出手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を
参照しながら詳述する。図１は一実施例のモータの回転
速度制御装置のシステムブロック図である。同図におい
て、モータの回転速度制御装置はエンコーダ１、コンパ
レータ２、ＣＰＵ（中央処理装置）３、周波数幅変調回
路（以下ＰＷＭ回路という）４、モータ５、ＲＯＭ６、
ＲＡＭ７、サンプリングパスル発生回路８で構成されて
いる。検出手段としてのエンコーダ１はモータ５の回転
軸５’に取り付けられ、モータ５の回転データ、すなわ
ち周速度θ〔ラジアン〕及び回転角速度データｗ〔ラジ
アン／秒〕に基づいてモータ５の回転周波数ｆと位相φ
を計測する。

【００１１】コンパレータ２は上記モータ５の回転周波
数ｆ、位相φのデータと、コンパレータ２へ入力する基
準信号を比較する。そして両信号から周波数データ（ｆ
−ｄａｔａ）と、位相差データ（φ−ｄａｔａ）を測定
し、ＣＰＵ３へ出力する。また、コンパレータ２にはサ
ンプリングパルス発生回路８からサンプリングパルスが
入力しており、上記周波数データ及び位相差データは後
述するようにこのサンプリングパルスの数のデータとし
て具体的には出力される。

【００１２】判定手段及び異常検出手段としてのＣＰＵ
３にはＲＯＭ６、及びＲＡＭ７が接続され、上記周波数
データ、位相差データに基づいてＰＷＭ−ｄａｔａを作
成する。

【００１３】図２はＲＯＭ６の具体的構成を示す図であ
る。ＲＯＭ６は位相テーブル６ａと速度テーブル６ｂと
位相調整テーブル６ｃで構成されている。上記位相テー
ブル６ａ、速度テーブル６ｂ、位相調整テーブル６ｃは
それぞれ２５６エリアのメモリ領域で構成され、位相テ
ーブル６ａには位相データが予め２５６記憶され、速度
テーブル６ｂには上記速度データが予め２５６記憶さ
れ、位相調整テーブル６ｃには位相調整データが予め２
５６記憶されている。

【００１４】位相テーブル６ａの位相データφｔｄａｔ
ａ０〜φｔｄａｔａ２５５は各々８ビット構成であり、
上記位相データの値に対してモータを直ちに定速制御す
る為に最も適したデータが書込まれている。すなわち、
モータ５に接続された負荷１０の特性に最も対応した位
相差データに対する位相制御データが８ビットデータと
して記憶されている。そして、位相データφｔｄａｔａ
０はサンプリングパルス０個に対応するデータであり、
位相データφｔｄａｔａ１はサンプリングパルス１個に
対応するデータであり、以下同様にして、位相データφ
ｔｄａｔａ２５５はサンプリングパルス２５５個に対応
するデータである。また、上記サンプリングパルスの個
数は図３に示すように、基準信号とエンコーダ１で検出
したモータの回転データ（ＦＧ）との位相誤差Ｔφの間
に含まれるサンプリングパルスの数であり、上記位相差
データそのものである。また速度テーブル６ｂも同様で
あり、モータ負荷変動に対応してモータを安定回転させ
る為に最適なデータが記憶され、速度データｆｔｄａｔ
ａ０はサンプリングパルス０個に対応し、速度データｆ
ｔｄａｔａ１はサンプリングパルス１個に対応し、速度
データｆｔｄａｔａ２５５はサンプリングパルス２５５
個に対応する。この場合、サンプリングパルスの個数は
図３に示すＴ_fの期間に含まれるサンプリングパルスの
個数であり、上記周波数データに対応する。また、位相
調整データ０〜２５５はその中心である位相調整データ
１２８が位相の補正データ“０”に対応し、位相調整デ
ータ１２８より上位のデータ１２７、１２６・・・には
“−１”、“−２”・・・の補正データが書き込まれ、
位相調整データ１２８より下位のデータ１２９、１３０
・・・には“１”、“２”・・・の補正データが書き込
まれている。

【００１５】一方、ＲＡＭ７は図４に示すメモリ領域で
構成され、メモリ１には後述する、位相差データにより
選択された位相データが書き込まれ、メモリ２には周波
数データによって選択された速度データが書き込まれ、
メモリ３には補正データが書き込まれる。また、ＯＰＷ
Ｍエリア７ａにはメモリ１〜３に書き込まれた後述する
データを加算して得られる加算データが書き込まれ、位
相サンプルエリア７ｃはさらにＯＰＷＭエリア７ａに書
き込まれた加算データの加算値（Σφ）が書き込まれ
る。また位相カウンタエリア７ｂは、ＯＰＷＭエリア７
ａに書き込まれたデータを加算する際の加算回数（ｎ）
を計数するカウンタである。さらに、ロースピードカウ
ンタ（Ｌ−ＳＰＥＥＤ）７ｄは、モータ５が所定速度よ
り遅い回転速度を継続する時間を計数するカウンタであ
る。

【００１６】次に、上記構成のモータの回転速度制御装
置の動作を図５のフローチャート及び図６の制御ブロッ
ク線図を用いて説明する。先ず、不図示のクラッチ等を
介して負荷１０を回転軸５’に接続しモータ５を駆動す
る。モータ５が駆動を開始すると、その回転速度は回転
軸５’を介してエンコーダ１により検出され、位相φ及
び周波数ｆのデータとしてコンパレータ２へ出力され、
コンパレータ２で基準信号と比較される。ここで、位相
データはループｌ₂に示す如く、基準信号（基準位相
ｄ）とコンパレータ２で比較され（位相検波ｅされ）、
この位相差データはＣＰＵ３へ出力され、この位相差デ
ータに対応する位相データをＲＯＭ６内の位相テーブル
６ａから読み出し、この位相データをＲＡＭ７内のメモ
リ１に書き込む（図５のステップ（以下Ｓで示す）
１）。一方、周波数データはループｌ₁に示す如くコン
パレータ２で同期検波ａされ、基準信号（基準速度デー
タｂ）と比較され、比較結果である周波数データをＣＰ
Ｕ３に読み込む（Ｓ２）。

【００１７】ここで、ＣＰＵ３は読み込んだ周波数デー
タが基準値に対して５％を越えているか判断する（Ｓ
３）。ここで、周波数データが５％を越えている時（Ｓ
３がＹ（イエス））、モータの回転速度が異常であると
判断し、直ちにモータの異常処理を行う（Ｓ４）。すな
わち、モータの回転速度が異常であることをオペレータ
に報知すべくアラームを鳴らし、モータの運転を停止す
る。一方、上記周波数データが５％を越えていない時
（Ｓ３がＮ（ノー））、この周波数データに対応する速
度データを速度テーブル６ｂから読み出し、ＲＡＭ７内
のメモリ２へ書き込む（Ｓ５）。尚、さらにＣＰＵ３は
補正データが書き込まれている位相調整テーブル６ｃか
ら補正データを読み出す。但し、初期時位相調整テーブ
ル６ｃには補正データ“０”である位相調整データ１２
８が設定されている。

【００１８】その後、初期時“０”である補正データが
書き込まれた位相調整データ１２８のデータをメモリ３
に書き込むと共に、上記メモリ１、２エリアのデータを
加算し、さらにメモリ３エリアのデータを加算してＯＰ
ＷＭエリア７ａに書き込む（Ｓ６）。

【００１９】次に、ＣＰＵ３はこの加算（ＯＰＷＭ）デ
ータの大きさを判断する（Ｓ７）。ここで、ＯＰＷＭデ
ータの大きさが０より小さければ“０”データをＰＷＭ
回路４へ出力する（Ｓ８）。また、ＯＰＷＭデータの大
きさが“０”から“２５５”の間の値である場合は、こ
のＯＰＷＭデータをＰＷＭ回路４へ出力する（Ｓ９）。
さらに、ＯＰＷＭデータの大きさが“２５５”より大き
い場合は、“２５５”のデータをＰＷＭ回路４へ出力す
る（Ｓ１０）。この時、ＰＷＭ回路４へ出力されるＯＰ
ＷＭデータはコンパレータ２から出力されたデータに対
してモータの負荷特性に対して直ちに最適な回転数に制
御できるデータである。すなわち、位相テーブル６ａ、
速度テーブル６ｂに予め記憶されている位相データ、及
び速度データはコンパレータ２で出力される位相差デー
タ及び周波数データに対して、モータ５に接続される負
荷１０を基準速度及び位相に修正する為に最適なデータ
である。したがって、ＰＷＭ回路４が上記データに従っ
てモータ駆動信号を出力することにより、モータ５を直
ちに安定的回転制御へ導く。

【００２０】例えば、ＯＰＷＭデータが２５５より大き
いと言うことはモータ５の回転速度が低いから回転速度
を上げるよう制御するデータであり、その時モータ５を
迅速に基準速度に制御する為の最適なデータである。し
たがって、ＰＷＭ回路４から出力されるＯＰＷＭ信号が
２５５より大きいデータが続く時はＰＬＬ制御を行って
もモータ５の回転速度が適正値にならない時である。し
たがって、この状態を検出するため、ロースピードカウ
ンタ７ｄが予め設定された時間Ｋに達しているか判断す
る（Ｓ１１）。そして、判断（Ｓ１１）を最初に実行す
る時には時間Ｋは０であるので判断（Ｓ１１）はＮとな
り、ＯＰＷＭデータ２５５をＰＷＭ回路４へ出力する
（Ｓ１２）。その後、上述の処理を繰り返すことによ
り、負荷に異常が発生している時はいくらモータ５の回
転速度を上げる様に制御しても低速のままであり、ＯＰ
ＷＭデータは２５５より大きい値である（Ｓ７→Ｓ１０
→Ｓ１１→Ｓ１２）。したがって、ロースピードカウン
タ７ｄは計数を継続し、ロースピードカウンタ７ｄが時
間Ｋを計数すると（Ｓ１１がＹ）、前述と同様のモータ
異常処理を実行する（Ｓ４）。すなわち、モータの回転
速度が異常であると判断し、直ちにオペレータに報知す
べくアラームを鳴らすと共に、モータの運転を停止す
る。この処理により、モータ５に異常な負荷がかかりモ
ータ５の回転速度が基準値の５％までは低下しない範囲
での異常を短時間で正確に検出することができる。

【００２１】一方、負荷の異常ではなく、何らかの原因
によりモータ５の回転速度が一時的に低下した時はモー
タ５の回転速度が直ちに復帰する為、一旦判断（Ｓ１
１）がＮであっても、判断（Ｓ７）においてＯＰＷＭデ
ータが０〜２５５と判断され、以後処理（Ｓ９）を実行
すると共に、ロースピードカウンタ７ｄをクリアする
（Ｓ１３）ので問題はない。

【００２２】尚、上記ＰＷＭ回路４へ出力されるデータ
は同時に位相サンプルエリア７ｃへ加えられ、位相カウ
ンタの値を＋１する（Ｓ１４）。ただし、上記最初の処
理では位相カウンタの値（ｎ）は０であるので位相カウ
ンタの値ｎはこの時“１”となる。その後、位相カウン
タの値ｎが“１００”になったか判断し（Ｓ１５）、最
初の処理では位相カウンタの値は上記の如く“１”であ
るので判断（Ｓ１５）はＮであり、上記と同様の処理を
行い、位相サンプル１１ｃの値（Σφ）にＯＰＷＭデー
タを順次加算する処理を繰り返す（Ｓ１６）。その後、
１００回のサンプリング処理を繰り返すと判断（Ｓ１
６）はＹとなり、位相サンプルエリア７ｃの１００回の
加算データを１００で割り（平均化処理ｉ）、同時にこ
のデータをメモリ３に書き込む。また、位相サンプルエ
リア７ｃ内の加算データ及び、位相カウンタの値をクリ
アする（Ｓ１６）。

【００２３】尚、図１に示すモータ５の同期化制御の伝
達関数Ｋ_eは誘起電圧安定数を示し、Ｋ_tはトルク定数
を示し、Ｊはイナーシャ、Ｓはラプラス変換演算子、Ｌ
は巻線インダクタンス、Ｒは巻線抵抗を示す。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、モータに異常な負荷がかかりモータの回転速度が基
準値（例えば５％）まで低下しない範囲で異常が発生し
ている場合でも、この異常を正確に検出することができ
る。

【００２５】したがって、モータの回転速度が精密であ
ることを要求される機器においては極めて有効であり、
例えばプリンタ装置では画像品質を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のモータの回転速度制御装置のシステ
ムブロック図である。

【図２】一実施例のモータの回転速度制御装置内のＲＯ
Ｍの構成図である。

【図３】基準信号とエンコーダの出力との位相差及び速
度データを説明する図である。

【図４】一実施例のモータの回転速度制御装置内のＰＡ
Ｍの構成図である。

【図５】一実施例のモータの回転速度制御装置の動作を
説明するフローチャートである。

【図６】一実施例のモータの回転速度制御装置の動作を
説明する制御ブロック線図である。

【符号の説明】

１エンコーダ、２コンパレータ、３ＣＰＵ、４ＰＷＭ回路、５モータ、６ＲＯＭ、７ＲＡＭ、８サンプリングパルス発生回路、１０負荷．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷を駆動するモータと、該モータに連
結し該モータの回転速度情報及び位相情報を検出する検
出手段と、該検出手段により得られた前記回転速度情報
及び位相情報から予め設定された回転速度で回転させる
為に要する前記モータの供給電圧値を演算する演算手段
と、該演算手段から指示される前記供給電圧値に応じた
電圧を前記モータに供給するモータ駆動手段とからなる
モータの回転速度制御装置において、前記演算手段から指示される前記供給電圧値が予め設定
された電圧値範囲の最大限界値で所定時間継続して指示
されたことを判定する判定手段と、該判定手段の出力に応じてモータの駆動停止処理を行う
モータ異常検出手段と、を備えたことを特徴とする。