JPS60190200A - ステツプモータ制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔頬業手のη・Ｕ用分野〕 本発明は、ステップモータが停止するまでに要する時間
を短縮する装置に係り、特にステラフ０モータがその最
終位置に接近するとき、行き過ぎ゛と倣動を最少にして
モータの速度なセ゛口に減少させるためにコイルを動作
させる回路に関する。

〔従来技術〕

ステップモータは、タイプライタでは、印刷車輪、往復
台、プラテン、紙送り機構及びリボンカートリッジの角
連動を制御するために通常使用される。ｌ：ｌＪ桐単車
ｌ１Ｎ１制の場合には、印刷速度及び印刷品質を最大と
するために、印刷車輪はできる限り最高速度で次の印刷
位置に進行して、最少の行き過ぎと振動的運動を伴って
その位置の中心に停止しなけれはならない。

印刷車輪か１つの文字から次の文字へ移行するのに必要
な時間を短縮する一つの方法は、間隔が可変のパルスに
よってステップモータを駆動することである。すなわち
、ステラフ０モータは、滑かにかつ迅速に速度を増加し
、高速度で最終位置に向って回転したのち、最終位置に
近ずくに従って速度を低下するようにパルスの間隔か定
められる。

残されている問題は、モータの駆動にディジタルパルス
を使用するとき、最終パルスか、モータを１ステツフ０
の端数たけそのゼロ点を過ぎて駆動しやすく、そのため
最終安定位置に刺違する以前にいくつかの小さな振動を
生じることである。

これらの振動は、サーボ装置のようなある種のアナログ
駆動回路を使用することによって防止できるが、アナロ
グ装置は機器コストを増加させる傾向がある。ディジタ
ル駆動装備、を使用して、ゼロ位置で急速にゼロ速度に
収れんするようなステップモータの運動を生じるＴＪ＋
Ｊ−をすることが望ましい。

〔発明の目的と要約〕

本発明は、モータの速度と位置のすに報か常時発生され
て、ステップモータ巻線を開側１するプロセッサに加え
られるディジタル装置について述べる表示するテ゛イジ
タル信号の形で衣ゎされる。ｉｕ記７０ロセッザは、ス
テラフ０モータの巻線を制御してモータを加速又は減速
させて、その速度を最適な割合で鼠少させ、モータがゼ
ロ位置に達するとき、速度か七゛口となるようにモータ
を劃−する。このようにしてディジタル装置は、サーボ
装置の動作に匹敵するものとなる。

〔実施例〕

前述したように、最終パルスの後にゼロ位飯ノ周囲に振
動か発生しやすい。これ″らの振動は、６４９秒又はそ
れ以上の時ｒｄＪ継続することがある。

これは、例えは毎秒１５字から２５字のような速度の遅
い印刷なする機器では許容されるか、印刷速度が毎秒５
（］字以上になると受け入れられない。

通常の高速度印刷車輪では、６ミリ秒から４ミリ秒まで
がモータを停止させるのに適当な時間間隔である。

その他の回路を、最終ステップ位置の中心にモータを停
止させるためのステップモータ巻線の開−可能とするた
めには、位に変換器かかなりの確度をもってモータの位
置な知ることが必要である。

通常のディジタル変ｐＡ６は使用できない。方形上端信
号は、各ステップ内の位動を表示しないからである。

一つの使用可能な変換器は、１組の２個からなる光学回
折格子であって、１個を印桐車ｆＭＶｃ取付け、他の１
藺を固定部分に取付ける。１１１配（ロ）折格子か完全
に正しく配列されるとき、最大麓の光が通過して元セン
ザーに達する。ＦＩＪ桐単輪が移動するに従って、光は
、変換器供給者の仕様書によって定まるある関数に従っ
て減少する。通常ののこぎり波出力波形を第１図に示し
た。振幅は位置の関数であり、また瞬時速度は位置の微
分として決定できる。こＮに説明する実施例では、各印
刷車＠（ひなき゛く）の幅（イＥ弁）に２個のステップ
が存在するので、１００花弁印刷車輪の回転ごとに２０
０ステツプか生じる。このようにして符号器は、４ステ
ツプ毎に光全なのこさ゛り鼓形の１サイクルを児戟する
。

理想的には、ステップモータの速度は、セゝロ点に近ず
くに従って清かに減速されて、セ゛ロ点に釧連した瞬間
にａｈが正しくセ゛口となるものでなければならない。

もしも速度が大きすぎ゛ると、モータかゼロ点を行き過
ぎる機会か生じるので、１つのモータコイルを付勢して
モータを減速させることかできる。同様に速度が遅すさ
るとモータがセゞロ位甑に到達するのに時１０）かかか
りすさ゛るので、１つのモータコイルを＋Ｊ勢してモー
タの速度を上昇させることかできる。これらの関係を第
２図に図形表示した。

この第２図では、正方向位置を右１１４１ｊにとり、ま
た正方向速度（Ｃ，Ｗ、）を十〇１１１にとった。セ゛
ロ点０は、ゼロ位置とセ゛ロ速展とか一致する点を衣わ
す。

モータが左側からセ゛ロ点に接近するときの最適の通路
は、ｉｗｏで表わされる。速度は滑かに敷少して点Ｏで
ゼロとなる。ある時間の任意の点における位置／速度が
区域１にあるときは、速度か遅すき゛るので、右方への
力１−１ニわち時帽方向（Ｃ、’Ｗ、　）トルクを加え
てモータを加速さぜる心安かある。

もしも点か区域２にあるときは、速度は速すさるので減
速コイルを句勢させる必要がある。

もしもモータかゼロ点を行き過ぎると、位資／速度点は
区域３に宮まれる。この場合は、モータを左側ｊに戻し
駆動するコイルを付勢したけれはならない。速度が最初
に負方向（右から圧へ）に向かうとぎ、プロットされる
点は区域４に含まれる。

この場合の最適連路は勝ＹＯとして表わされるので、モ
ータを左１ＵＩＩ　（Ｃ，Ｃ，Ｗ、）　Ｋ駆動するコイ
ルを使用しなけれはならない。点か区域５に入ると、速
度が速すさるので、モータな減速させるコイルを使用し
なけれはならない。最佐に区域６ではモータが所望位置
の左側にあって左に向って移動している。モータを右９
１１１　（すなわちＣ，Ｗ、）Ｋ駆動するコイルを使用
しなけれはならない。

第２図の区域２と区域３では、モータを圧力に（Ｃ，Ｃ
，Ｗ、　）駆動する力すなわちトルクが心安であるか、
同一のコイルを使用できることも、使用できないことも
ある。モータかセ゛ロ点を横断するとぎ、コイルの関係
か変化するからである。

モータの制動されない運動を第６図に示したかこの図で
汀、角度位置を水平軸に沿って７０ロツトし、また角速
度を垂直軸に沿ってプロットし又ある。このステップモ
ータは４つの巻線をもち、それぞれの巻線はセ゛ロ点Ａ
、Ｂ、Ｃ及びＤをもつ。

制動を加えないでコイルＡを付勢させて、モータか正方
向速度でセ゛Ｏむ１置に到達していると仮定する。この
点を点１にプロットすることかできる。

セ゛ロ位ｋＶｃあってはコイルによってモータに作用す
る力かないので右方向への運動か継続する。しかしなか
ら、その運動かモータをｔ゛口位歯を過さて移動させる
と、イ」努されたコイルが運動を減速させるように作用
して、つ（・に図示したように点２に停止させる。

この運ｉＩ！ＩＩは、コイルＡによって発生されるトル
クによるものであり、そのトルクの形は第４図に示した
通りである。この図で垂直軸はトルクでありまた水平軸
は角度位置である。図７Ｊクシたように点への右側には
、左方向への復元トルクが存任し、点への左側には右方
向へり俊）Ｌトルクか介在し、またセ゛ロ点は、なんら
のトルクか発生されない安定点となる。

第６図に戻って、点２では速度はイチ在しないか位置が
七°口点の右側にあるので、コイルかモータな左１則に
押して、ついに点３に利達さぞ・る。また慣性かモータ
を点４まで迎める。厚焼その他の偵失のために、合成ｋ
ｉＩＩＩＩはらせんルになって、ついに七゛口点に停止
する。

ステラフ０モータは、例えは点５又は点６のような極々
の初期速度又は初勘位仏から出発して、セロ位置に到達
することかできるか、その場合の一群の曲線を図示した
。

本発明か防止を慧図しているのかこれらの振動であって
、速度／位置プロットを第３図の形でなく第２図のブレ
に合致させている。　、それは第５図にボず方法で実現
できる。この図で水平−１１は位置であって、コイルＤ
、Ａ及びＢのセ゛ロ位甑を示した。垂直軸は角速度であ
る。七゛口点り及びＡを粗く旋回する曲線は、結合コイ
ルによって発生される固有振動通路をグロソトしたもの
である。

ステップモータか点１の位置／速反から出発してセ゛ロ
点Ａに停止しなけれはならないと仮定すると、セ゛ロ点
Ａに飼遅するのに最も近い、Ｈｘｏをたどるように制（
財）される。この場合第２図によると、脚χＯの］の区
域から出発するので、加速されなけれはならない。それ
はコイルＡを付勢することによって、点線で示したよう
に速度を増加させて実行する。１ｂ」もなく速度か線ｘ
Ｏ以上に上昇すると、コイルＤか付勢されてモータな減
速させる。

その結果として、コイルＤＩＩ４１？ＩＭとコイルＡ［
ｉｌ＋Ｗとのいずれかに父互に追随することによって線
χ０に近似する運動か得られる。このような逐次近似に
よってゼロ点に接近するにつれて速度をエセ゛口となる
。

他の場合とｔ′″Ｃは、ゼロ位置の手前に停止できない
ような大きな速度で、モータかセ゛ロ位置ＶＣ接近する
（点２から出発ずろ）ことかある。この場合、コイルＡ
かイづ勢されて、開脚は右１の象限で線ＯＹと父差する
。その佐コイルＡとコイルＢとは、同じように協力して
、モ、−夕を紛ＹＯに沿ってゼロ点まで駆動する。

い抜までの説明では、ある時点では１（固のコイルが付
勢されると仮定したか、実際にはモータかセ゛ロ点から
ある程度の距離離れているときは、２個のコイルを同時
に刊努すると、装置、の動作が改善される。例えは、第
４図にボしたようＶＣ、モータの位置かセ゛ロ位ｉ１　
Ａの石側にあるときは、コイ　゛ルＡ（実線）とコイル
１．）（破線）の両方を使用することによって、左方へ
向かう大きな力が発生できる。同様な理由から、モータ
か七′口位揃Ａの左１ｉ１＋１にあるときは、コイルＡ
とコイルＢとの併用（図示してない）によって、右方向
への大きな力を発生ずることかできる。

、なお別の複雑さかある。それは、高速度装置にしはし
は発生ずるもので、モータか所望のゼロ位置から１ステ
ップ以上離れるということである。

第４図において、モータは位置Ｂと位＃Ｃとの間にある
か、所望のゼロ位置は八にあるという場合である。この
場合は、モータかＢ点を通りすき゛るまでコイルＡとコ
イルＢとを１更月−ＩＬ、その体、コイルＡとコイルＤ
とを、前と同様に使用してモ〜りをＡ点に向けて駆動す
る。

これに反して、モータかセ゛ロ点の小さな角度偏移内に
くるときは、１個のコイルを使用して駆動トルクを狗め
て機械的振動を阻止することかできる。またゼロ点にお
いては１餉のコイルだけを使用してモータを安定な固定
位軸に保持して、″電力を最小にして確度を向上させる
。

ステップモータ駆動回路を開側ｊす回路を第６図にブロ
ック図形式で示した。速度と第２図に示したＨ１定の１
頃糾との比較は、第６図に示した１圓の比較器で何われ
る。谷比較器に対する運吸入−力は、符号器出力を倣分
することによって発生される。

傾斜は、符号器出力を取り込みそれに適当な係数を乗す
ることによって発生される。例えは、第１図において、
点Ｃでモータを停止するのに使用されるしきい負傾斜信
号を発生するためには、ＢＣＤ期間内に符号器によって
発生される１ぎ号を使用することができる。位置Ａにお
いて使用されるしきい呟頑斜信号には、期間ＤＡＢを反
転した信号か使用される。いずれの場合も、速度かｉ頃
多士よりも商いか低いかを示す２進比較器出力か発生さ
れて、制＠１器に送られると制御器が第２図と第５図に
ついて説明した法則に従ってコイル駆動信号を発生する
。

この装置は、低コストのディジタル装置とｉＶ＋１４帥
ａ度の高いアナログ装置とを結合させたものであること
が理解されるであろう。特に、ステラフ０モータの多く
のコイルは２進方式で動作されて、ステ六フ０モータが
セ゛ロ点に収れんするように制動されて、速度及び位置
！移はともに滑かに選択されたゼロ点に収れんする。こ
れは各ステップ０におけＷ　ＩＩＩａＪ′Ｌ Ｈ６，３ Ｈ６，４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ステップモータの位置偏移と速度とを選択した
   ゼロ点において急速にセ゛口に収れんさせる方法におい
   て、 ＥｉＪ変速度しきい匝を、１頃斜形に予め定めておき、
   前記＠斜形上の“任意の点における速度しきい値は位置
   の関数になっており、前記傾斜上の任意の点に対しては
   、表示された１頃科に沿ってステップモータの速度を維
   持すれはゼロ点に近接するに従い、ステップモータか急
   速かつ滑かにゼロとなること、実際の速度を現在位置に
   おける所定の速度と比較して、現在の速度か過大か過小
   かな表示する２進出力を発生すること、及び 前記２進出力に応答して１個又は泡数個のステップモー
   タコイルな付勢又は除勢して実際のモータ速度かＨ［定
   電となるように駆動すること、以上の各段階を営む前記
   ステップモータの制御方法。
2. （２）ステップモータの位ｔｋ１＃１移と速度とを選択
   したゼロ点において急速に七′口に収れんさせる回路に
   おいて、 前記モータの現在の位置及び速度を表示するための符号
   器、 前記現在位置に尾、答し、その位置においてステップモ
   ータがもつべき速度を決定し、その決定される速度を前
   記位置の関数とする装置、現在の速度が前記の決定され
   た値よりも大きいか小さいかを決定するための比較器、
   及び前記比較器に応答して、１餉又は複数（尚のステッ
   プモータコイルを付勢させてモータ速度が前記決定した
   １直となるように駆動する装置、を備える前記のステッ
   プモータルリ（財）回路。
3. （３）　現在の速度を表示する速度符号器をもつ型式で
   最終ステップ内でステップモータの速度を制動する回路
   及び実際の速度がル［定値をこえるときモータの角速反
   を減速させるためにコイルを付勢させる装置において、 現在の位負を表示する位置符号器、及び前記坑在位動に
   応答してステップモータがその位置でもつへき速度を決
   定する装置、 を備え、前記決定される速度の匝は、ステップモータか
   セ゛ロ位甑に接近′１−るに従ってセ゛口にｉｆく滑か
   な曲線形である前記のステップモータ制御装置。