JPH0822148B2 - サ−ボモ−タ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、 従来技術 例えば、複写機の画像読取用走査装置においては、キ
ャリッジの駆動速度および位置を正確に制御する必要が
ある。そこで、この種のモータ駆動系では、いわゆる位
置同期型のサーボ制御が行なわれる。これは、指令信号
としてパルス信号を利用し、モータの回転量に応じたパ
ルスを発生させて、出力された指令パルスの数とその結
果発生したフィードバックパルスの数との差を検出し、
その差に応じたモータ付勢を行なう方式である。この方
式においては、定常状態では指令パルスの周期とフィー
ドバックパルスの周期とが一致する。従って、目標速度
は指令パルスの周期によって定まる。

この種の制御においては、従来より基準パルス発生器
を用い、それが発生するパルスの周期を走査装置の速度
に応じて予め設定することにより、速度制御を行なって
いる。従って、駆動系の立ち上がり特性および立ち下が
り特性は、パルス数の差に応じた制御量（例えば電圧）
に基づき、サーボ系の応答速度に応じて決定される。つ
まり、モータ駆動を指示するために制御装置が所定周期
の指令パルスを出力すると、フィードバックパルスの周
期がそれと一致するようにサーボ系が制御する。サーボ
系の応答が速ければ立ち上がり時間が短くなり、サーボ
系の応答が遅ければ立ち上がり時間が長くかかる。

この種の駆動系においては、定常駆動時に正確に目標
速度を維持するのが大切であるが、加減速調整の方法も
大切である。つまり、あまり急激に加速又は減速すると
駆動系および装置本体に振動を生じさせることがある
し、加速又は減速が遅いと、助走距離が長くなって大き
なスペースを必要としたり走査時間が長くなったりす
る。しかしながら、どのような加減速特性が最良かとい
うことは、駆動系の電気的，および機械的特性と、その
駆動系が使用される環境に応じて異なる。そこで従来
は、サーボ系の応答時定数を電気回路のフィルタ等で調
整して、加減速特性を調整していた。しかし、このよう
なサーボ系の調整で目的とする加減速特性を得るのは非
常に難しい。

特に、変倍複写機のように目標とする定常速度が様々
でしかも走査位置が変わる装置に使用される駆動系で
は、この種の調整は困難である。

また例えば、特開昭58−133192号公報では、現在位置
と目標位置との距離の大きさと速度との関係を定めるテ
ーブルをメモリ上に予め複数用意し、最初の位置から目
標位置までの距離の大きさに応じて、使用するテーブル
の種類を自動的に切換え、減速特性を自動調整する装置
を開示している。しかしこの装置では、必要な加減速特
性の種類と同一数のテーブルを全てメモリ上に保持して
おく必要があるので、加減速特性の種類が多い場合に
は、テーブルを保持するメモリの容量が膨大になり、コ
ストが増大する。

目的 本発明は、任意の加減速特性が簡単に得られる位置同
期型のサーボ制御を安価で実現することを目的とする。

構成 上記目的を達成するために、本発明では、各時刻の駆
動指示量とフィードバック量とに応じてサーボモータを
駆動するサーボ系（DAC,DRV,TG）；サーボモータの動作
量に応じたパルス信号を発生する動作量検出器（PG）；
印加される指令パルスの数と前記動作量検出器が出力す
るフィードバックパルスの数との差に応じて前記サーボ
系に駆動指示を与える誤差検出手段（SP,ECT）；複数の
基準パルスデータを予め保持する読み出し専用メモリ手
段（ROM）；サーボモータの駆動前に、前記読み出し専
用メモリ手段に保持された基準パルスデータと少なくと
も１つのパラメータとの計算を実施してパルスデータを
生成するパルスデータ演算手段（MPU）；該パルスデー
タ演算手段の演算結果の複数のパルスデータを保持する
読み書きメモリ手段（RAM）；および該読み書きメモリ
手段に保持された複数のパルスデータを順次に選択し、
選択したデータに応じた周期の指令パルス信号を生成し
て前記誤差検出手段に与える電子制御手段（MPU,TM
C）；を備える。

なお上記括弧内に示した記号は、後述する実施例中の
対応する要素の符号を参考までに示したものであるが、
本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要素のみに限
定されるものではない。

本発明においては、サーボモータを駆動する指令パル
スの元になる複数の（１組の）基準パルスデータが読み
出し専用メモリ手段（ROM）に予め保持されている。パ
ルスデータ演算手段（MPU）は、サーボモータの駆動を
開始する前に、読み出し専用メモリ手段に保持された基
準パルスデータと少なくとも１つのパラメータ（例えば
変倍倍率Ｍ）との計算を実施してパルスデータを生成す
る。ここで生成したパルスデータが読み書きメモリ手段
（RAM）に保持される。そして、電子制御手段（MPU,TM
C）は、読み書きメモリ手段に保持された複数のパルス
データを順次に選択し、選択したデータに応じた周期の
指令パルス信号を生成して前記誤差検出手段に与える。
従って、パルスデータ演算手段が使用するパラメータの
値に応じて、各パルスデータの周期が変わるので、それ
によって加減速特性が変化する。加減速特性を微妙に調
整したい場合であっても、基準パルスデータは１組だけ
用意すればよく、それを保持するのに必要なメモリの容
量は非常に小さい。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図に、本発明を実施する一形式のモータ駆動装置
を示す。第１図を参照して説明する。SVMが直流サーボ
モータである。このモータSVMの駆動軸に、タコメータ
ジェネレータTGとパルスジェネレータPGとが連結してあ
る。タコメータジェネレータTGは、モータSVMが回動す
るとその速度に応じた電圧Vfを出力する。パルスジェネ
レータPGは、モータSVMの回転量に応じた数のパルスPf
を発生する。

このモータ駆動装置は、いわゆる偏差カウンタ型サー
ボ方式を採用しており、２種のサーボ系で構成されてい
る。１つは、D/A変換器DACが出力する速度指令電圧Vcと
タコメータジェネレータTGが出力するフィードバック電
圧とを比較してその差が零になるようにモータ付勢量を
決定するアナログ制御系である。

もう１つは、指令パルスPcの数と実際にモータSVMが
回転したことによって得られるフィードバックパルスPf
の数との差を零にするように制御量を決定するデジタル
サーボ系である。偏差カウンタECTが、指令パルスPcの
数とフィードバックパルスPfの数との差を保持する。モ
ータSVMを正転駆動する場合には、信号ラインPAに指令
パルスPcが、信号ラインPBにフィードバックパルスPfが
それぞれ印加される。従って、D/A変換器DACに、指令パ
ルスPcとフィードバックパルスPfとの数の差が印加され
る。つまり、デジタルサーボ系は出力した指令パルス数
とフィードバックされたパルス数との差が零になるよう
に制御するから、最終的には位置の誤差が生じない。

指令パルスPcおよび駆動方向指示信号は、マイクロコ
ンピュータCPUが出力する。マイクロコンピュータCPU
は、この例ではマイクロプロセッサMPU,I/OポートIOP,
タイマカウンタTMC,読み出し専用メモリROMおよび読み
書きメモリRAMを備えている。

タイマカウンタTMCは、所定の指示を与えると、そこ
に書き込まれるタイマデータの値に応じた周期のパルス
信号を連続的に出力する。タイマデータは、パルスの出
力途中でも更新可能である。このタイマカウンタTMCが
出力するパルスが、モータSVMの駆動を指示する指令パ
ルスPcになる。指令パルスPcは、パルス整形，方向判別
回路SPに印加されるとともに、マイクロプロセッサMPU
が制御のタイミングを知ることができるように、I/Oポ
ートIOPにも印加される。マイクロコンピュータCPUは、
読み出し専用メモリROMの内部に、次の第１表に示すよ
うなメモリテーブルを持っている。

第１表に示すタイマデータは、タイマカウンタTMCに
設定するデータの基準になるデータであり、パルス数
は、加減速時のタイマカウンタTMCのデータ更新タイミ
ング（パルス数）を決定するデータである。

なお、このモータ駆動装置は複写機のスキャナ駆動用
に設計されている。このため、I/OポートIOPには、変倍
データ入力ライン，変倍要求信号ライン等が接続されて
いる。スタート指示信号ラインは、走査を行なうか否か
の指示および走査方向の指示を通す。減速指示信号ライ
ンは、モータSVMによって駆動される物体が、予め定め
られた減速すべき位置に達したか否かを示す信号を通
す。

第2a図および第2b図に、マイクロプロセッサMPUの概
略動作を示す。第2a図および第2b図を参照して説明す
る。電源がオンすると、まず出力ポートを初期レベルに
設定し、メモリの内容をクリアする。次に、I/OポートI
OPを介して、外部から印加される変倍データＭを読み取
る。

メモリアドレスを指示するポインタPSおよびPDに、そ
れぞれ読み出し専用メモリROMおよび読み書きメモリRAM
の、タイマデータテーブルの先頭アドレスをセットす
る。なおこの状態では、読み書きメモリRAM上の、タイ
マデータテーブルおよび後述するパルス数データテーブ
ルはクリアされており、以下の処理によって所定のデー
タが格納される。

ポインタPSで示されるデータ、すなわちROM上のタイ
マデータを読み、それと変倍データＭとを乗算し、演算
結果をポインタPDで示されるメモリ（RAM）に格納す
る。

なお、この実施例では計算を簡単にするため、タイマ
データには、予め8192/100倍したカウント値（16ビッ
ト）が入れてあり、変倍データＭには実際の変倍値を80
0倍した16ビットのデータを入れてある。これらの16ビ
ット同志の乗算を行ない、結果（32ビット）の上位16ビ
ットを最終的な計算結果にする。

１回の演算およびデータ格納が終了したら、ポインタ
PSおよびPDをインクリメントして、指示するテーブルの
項目を１つずらす。ポインタPSおよびPDで示されるアド
レスが終了アドレスになるまで、上記処理を繰り返す。

次に、ポインタPSおよびPDに、読み書きメモリROMお
よび読み書きメモリRAMの、パルス数データテーブルの
先頭アドレスをセットする。そして、ポインタPSで示さ
れるデータをPDで示されるメモリ（RAM）に転送する。
ポインタPSおよびPDをインクリメントし、このアドレス
が終了アドレスになるまで上記処理を繰り返す。つま
り、以上の処理によって、読み書きメモリRAM上に、前
記第１表と同様のタイマデータテーブルおよびパルス数
データテーブルが生成される。但し、RAM上のデータは
変倍データに応じて調整された値である。

次に、スタート指示があるまで待つ。もしスタート指
示がある前に変倍要求があったら、再度上記の処理を行
なって、読み書きメモリRAM上のタイマデータテーブル
およびパルス数データテーブルの内容を更新する。

スタート指示があると、ポインタPSおよびPDに、それ
ぞれ読み書きメモリRAM上のタイマデータテーブルおよ
びパルス数データテーブルの先頭アドレスをセットす
る。つまり、前記第１表のNo.0の項目に対応する、RAM
上のテーブルのアドレスにポインタをセットする。タイ
マデータテーブルおよびパルス数データテーブルを参照
し、PSおよびPDで示されるデータを読んで、それぞれレ
ジスタR1およびR2にロードする。つまり、レジスタR1に
はタイマデータが、レジスタR2にはパルス数データがそ
れぞれロードされる。

タイマカウンタTMCに、レジスタR1上のタイマデータ
をセットして、パルス発生を指示する。またこれを行な
った後でレジスタR2の内容をデクリメント（−１）す
る。タイマデータがセットされると、タイマカウンタTM
Cはその数値を計数して、それに応じた周期のパルス
（第４図参照）を発生する。２回目以降では、I/Oポー
トIOPを介して、タイマカウンタTMCが出力するパルスを
チェックし、これの立ち上がりエッジを検出するまで待
つ。

パルスの立ち上がりエッジを検出したら、レジスタR2
の内容をチェックする。R2の内容が０でなければ、再度
タイマカウンタTMCにレジスタR1の内容をセットしてレ
ジスタR2の内容をデクリメント（−１）する。レジスタ
R2の内容が０になったら、ポインタPSおよびPDが終了ア
ドレス（第１表のNo.27の項目に対応するRAM上のアドレ
ス）でないことを確認し、ポインタPSおよびPDをインク
リメントしてテーブル参照処理に戻る。

ポインタPSおよびPDがインクリメントされると、それ
らの示すテーブルの項目が移動するので、レジスタR1お
よびR2に格納されるデータが更新される。従って、この
後でレジスタR1の内容をタイマカウンタTMCにセットす
ると、タイマカウンタTMCの出力するパルスの周期が更
新される。なお、タイマカウンタTMCの内部では、それ
が出力するパルスの立ち上がりをすぎた後でデータが再
セットされると、次のパルスの立ち上がりまでの間は、
それ以前にセットされたデータに応じた周期のパルスを
発生する。

つまり、タイマカウンタTMCにセットされるデータ
は、タイマカウンタTMCが１つパルスを発生する毎に再
セットされるが、その時セットされるタイマデータの値
は、パルス数データテーブルに記憶された値だけパルス
が出力される毎に更新される。前記第１表に示すよう
に、タイマデータテーブルの値は、この例では項目No.
が大きくなる程小さくなるように設定してあるので、第
４図に示すように、指令パルスPcの周期は時間とともに
短くなる。

ポインタPSおよびPDが終了アドレスになると、減速信
号が印加されるまでこの状態を持続する。タイマカウン
タTMCは、最後にセットされたタイマデータに応じた周
期のパルスを連続的に出力するので、テーブルの最後に
対応する周期のパルスを発生した後は、それと同一の定
周期のパルスを発生することになる。

この実施例で用いているサーボ系は、パルスの周期に
応じた速度が得られるようにモータSVMを駆動するの
で、ここまでの処理でモータSVMの速度は第４図に示す
電圧Vfと同様のカーブで変化する。

減速位置に達したら、ポインタPSおよびPDをデクリメ
ントして、テーブルを参照し、PSおよびPDで示されるデ
ータを、それぞれレジスタR1およびR2にロードする。タ
イマカウンタTMCの出力パルスをチェックし、それが立
ち上がりエッジになったら、レジスタR1内のタイマデー
タを、タイマカウンタTMCに再セットする。レジスタR2
の内容を−１し、それが０になるまで上記処理を繰り返
す。レジスタR2の内容が０になったら、ポインタPSおよ
びPDを再度デクリメントして、テーブル参照処理に戻
る。

従って、減速位置になった後は、加速時と反対にタイ
マデータテーブルおよびパルス数データテーブルを後の
項目から前の方に向かって順次参照し、加速時と同様
に、各パルス毎にタイマカウンタTMCにデータをセット
する。

第３図に、マイクロコンピュータCPUのメモリマップ
の一部を示す。

このモータ駆動装置で駆動される物体の移動速度と時
間との関係は、第5a図に示すような変化を示す。つま
り、変倍データＭに応じて、定常駆動時の速度およびそ
の速度に駆動系が立ち上がるまでの時間が変化する。但
し、等立ち上がり距離曲線から分かるように、走査スタ
ート位置から定常駆動に移行するまでに要する助走距離
は、一定である。すなわち、同一の位置から走査をスタ
ートしても同一の位置で定常動作（この場合には像読み
取り）を開始することができる。

なお、上記実施例では読み書きメモリRAM上に生成す
るデータテーブルのパルス数の値を、読み出し専用メモ
リ内のデータと同一の値にしたが、前記実施例の変倍デ
ータのような、任意のパラメータに応じて、調整したパ
ルス数データPnを生成するようにすれば、第5b図に示す
ようにその大小に応じて立ち上がり特性を変更すること
ができる。

また、実施例では加速時と減速時とで同一のデータを
用いたが、それぞれ独立したデータテーブルを用意して
もよい。

効果 以上のとおり、本発明によれば自由に加減速特性を変
更することができる。しかも、演算によって実際の加減
速データを生成するので、必要とするメモリ（ROM）容
量が小さい。実施例のように駆動前の任意のタイミング
で演算を行なうことにより、周期の短いパルスを発生さ
せることが可能になり、細かい加減速調整を行ないう
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する一形式のモータ駆動装置を
示すブロック図である。 第2a図および第2b図は、第１図に示すマイクロコンピュ
ータCPUの概略動作を示すフローチャートである。 第３図は、マイクロコンピュータCPUのメモリ割り当て
の一部を示すメモリマップである。 第４図は、パルスPcと電圧Vfの時間変化を示す波形図で
ある。 第5a図および第5b図は、時間と速度との関係を示すグラ
フである。 TG:タコメータジェネレータ PG:パルスジェネレータ（動作量検出器） ECT:偏差カウンタ（誤差検出手段） CPU:マイクロコンピュータ（電子制御手段） TMC:タイマカウンタ SVM:直流サーボモータ DAC:D/A変換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各時刻の駆動指示量とフィードバック量と
   に応じてサーボモータを駆動するサーボ系； サーボモータの動作量に応じたパルス信号を発生する動
   作量検出器； 印加される指令パルスの数と前記動作量検出器が出力す
   るフィードバックパルスの数との差に応じて前記サーボ
   系に駆動指示を与える誤差検出手段； 複数の基準パルスデータを予め保持する読み出し専用メ
   モリ手段； サーボモータの駆動前に、前記読み出し専用メモリ手段
   に保持された基準パルスデータと少なくとも１つのパラ
   メータとの計算を実施してパルスデータを生成するパル
   スデータ演算手段； 該パルスデータ演算手段の演算結果の複数のパルスデー
   タを保持する読み書きメモリ手段；および 該読み書きメモリ手段に保持された複数のパルスデータ
   を順次に選択し、選択したデータに応じた周期の指令パ
   ルス信号を生成して前記誤差検出手段に与える電子制御
   手段； を備えるサーボモータ駆動装置。
2. 【請求項２】サーボモータの駆動対象が画像読取装置の
   スキャナ機構であり、前記１つのパラメータは変倍倍率
   に対応するデータである、前記特許請求の範囲第（１）
   項記載のサーボモータ駆動装置。