JPS602088A

JPS602088A - サ−ボモ−タ駆動方式

Info

Publication number: JPS602088A
Application number: JP58107287A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yanagida; 柳田　詔二
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1985-01-08
Also published as: DE3422368A1; DE3422368C2; US4525658A

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】〔技術分野〕本発明は、シリアルプリンタのキャリッジ送り等に用い
られるサーボモータのＪ」動方式に関する。

〔従来技術〕

シリアルプリンタのキャリッジ送り用サーボモータ（一
般にＤＣサーボモータが用いられるが、以下では単にモ
ータと称す）の動作は、印字時のスペース動作と、キャ
リッジリターン（ＣＲ）動作またはタブ（ＴＡＢ）動作
時とでは、七〇面転数が極端に異なる場合が多（、ＣＲ
またはＴＡＢ動作時のモータ最高回転数は、印字スペー
ス動作時の最高回転数の２〜６倍程度の速度を必要とす
る場合がある。このとき、モータを駆動するための電源
電圧りは ■Ｈ〉ω（ＭＡす・ＫＢ＋ＩＭ（ＭＡＸ）　’　Ｒａ＋
ＶＣＸ（ＳＡＴ）　・・・（１）の式を満足する必要が
ある。但し、ω（ＭＡＸ＞はＴＡＢ、ＣＲ時のモータ最
高回転数（ｒａｄ／　ｓｅｃ　）　’ｓ　ＫＥはモータ
の誘起電圧定数（Ｖ／ｒａｄ／ｓｅｃ　）、ＩＭ（ＭＡ
Ｘ）はモータに流れる最大電流値（Ａ）　、ＲｃＬはモ
ータの端子間抵抗（Ω）、ｖａｉ（ｓＡＴ）はモータ駆
動用トランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和電圧（Ｖ
）である。

上記（１）式から、モータの回転数ω　が太きけれ（Ｍ
ＡＸ）ば大きい程、電源電圧は高い電圧を必要とすることが分
かる。

一方、モータが定電流で加速されるとして、印字スペー
ス期間におけるモータ駆動用トランジスタの全消費電力
Ｐは、Ｃ，＋ｔ２・・・（２）で表わされる。但し、■４は加速時の定電流値、ｔｌは
モータの加速時間、ｔ２はモータの減速停止時間、ωｉ
は加速度時のモータ回転角速度、ω２は減速時のモータ
回転角速度、Ｉ、は減速時の平均電流である。

なお、一般に減速度は加速時の半分程度であり、更にモ
ータの負荷として慣性負荷のほかに摩擦トルクがあるた
め、Ｉ、＞Ｉ、ｚである。（２）式からｖＩ（か大きい
程、またω１が小さい程、モータ駆動用トランジータの
消費電力が増大することが分かる。

以上より・、シリアルプリンタのキャリッジ送り用モー
タの駆動においては、ＣＲ＋ＴＡＢ動作時の高速回転を
維持するため、（１）式を満足する亮い電源電圧（駆動
電圧）が必要であるが、これは（２）式から分かるよう
に、速度が小さい印字スペース時、モータ駆動用トラン
ジスタの消費電力を大幅に増大させることになる。この
モータ駆動用トランジスタの消費電力の増大は、当然の
ことながら発熱を招くため、冷却対策が必要となり、プ
リンタのコスト、重量、外形寸法等の増大につながると
いう問題が発生する。また、発熱はプリンタの信頼性を
低下させることにもなる。

従来、モータ駆動用トランジスタの消費電力を減少させ
、かつ、モータの高速回転を可能にする方式として、ノ
ツ「謂■（形と呼ばれるチョッパ駆動回路を用い、モー
タ電流をオン、オフにチョッパ制御することが知られて
いる。しかし、この方式の場合、チョッパ周波数が可聴
領域になるのが殆んどであるため、騒音を発生する問題
がある。また、駆動トランジスタのチョッパ・スイッチ
ングにより電気的ノイズを発生し、装置内の他の回路の
誤動作の原因となり易い。

〔発明の目的〕

本発明は、モータの回転速度が遅い場合は低い電圧なモ
ータ駆動電圧源とし、早い場合は高い電圧をモータ駆動
電圧源とすることにより、前述のプリンタのキャリッジ
駆動のように、動作状態によってモータの回転数が大幅
に異なる場合、モータ低速動作時の駆動回路部の発熱を
減少させ、更にチョッパ制御方式でみられるチョッパ騒
音発生をなくし、′電気的ノイズの少ないサーボモータ
駆動方式を提供することにある。

〔発明の構成〕

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体ブロック図である。第
１図において、モーター５はモータ駆動回路１４により
駆動され、該モータに連結された図示されていない負荷
、たとえばプリンタのキャリッジな動作させる。モータ
ー５には機械的にエンコーダ１６が連結されており、第
２図に示すよう、に、モ）一夕１５０回転に対応したサイクル数の９０°位相の異
なる２相の正弦波信号φ、、φ□が発生する。このエン
コーダ１６から発生する２相の正弦波信号φ、、φ３ヲ
１４周波数−電圧コンバータ（Ｆ−４コンバータ）１７
に入力することにより、モータ速度に比例した電圧レベ
ルの実速度信号ｖ２Ｂが得られる。一方、外部装置より
データ線１０を介してモーター５の速度指令値がディジ
タル・アナログ変換器１１に与えられ、該速度指令値に
対応した電圧レベルの指令速度信号■Ｒ８Ｆが得られる
。この指令速度信号Ｖゆ、と実速度信号Ｖｌ、Ｂの差信
号Ｖ工、をオペアンプ１２で増幅した後、オペアンプ１
３を通してモータ駆動回路１４を動作し、差信号■□、
が零になるように、即ち、Ｖ□ＦキｖＦＢになるように
、モータ１５０回転速度を制御せしめる。この時、モー
タ１５の駆動電流エラに対応した電圧が抵抗Ｒの両端に
現われ、これをオペアンプ１３０入力側圧帰遣すること
により、モータ速度に関係なく、モータ１５の電流の最
大値は所定の値にクランプされ、過大電流や流れるのが
防止される。

このようなサーボ制御系は周知であるが、第１図では更
にシュミットトリガ回路１８が付加されている。シュミ
ットトリガ回路１８は、Ｆ−、Ｖコンバーク１７の出力
電圧（Ｖお）を入力して、予め定めらだ値に対してモー
タ１５の回転速度が低下した場合は、モータ駆動回路１
４の電源電圧を高電圧から低電圧に切り替え、逆に、モ
ータ１５０回転速度が上昇した場合は、同電源電圧を低
電圧から高電圧に切り替える働きをする。

第１図における主要部の具体的構成例を第３図に示す。

第４図は各部の信号波形を示したものである。

第３図において、モータ駆動用トランジスタＱ、。、は
ダイオードＤ　を介＼して低電圧源＋■、に接０５続されていると共に、トランジスタＱ１゜５を介して高
電圧源＋ｖＨＫ接続されている。同様に、モータ駆動用
トランジスタＱ１ｏ２はダイオードＤ１ｏ６を介して低
電圧源−ｖＬに接続されていると共に、トランジスタＱ
１ｏ６を介して高電圧源−ｖＨＫ接続されている。トラ
ンジスタＱ１０５　＋　Ｑ１６６はシュミットトリガ回
路１８によりインバータ■Ｎｖ１ｏ１．■Ｎｖ１ｏ２、
トランジスタＱ１０７　’　Ｑ１０８を通してオン・オ
フされる。

トランジスタＱ＋０３１　Ｑ１０４はモータ駆動用トラ
ンジスタＱＩＯＩ　Ｉ　Ｑ１０２の制御用トランジスタ
である。

モータ１５の停止時、トランジスタＱ１０５　＋　Ｑ１
０６はオフである。モータ１５を起動すべく外部装置よ
り所定の速度指令値が与えられろと、該速度指令値に対
応した電圧レベルの差信号Ｖ工ＩＩ　ｆＪ？−現われる
。

この信号ｖ１Ｎはオペアンプ（ＯＰｌｏ、　）　１２で
増幅されるが、その電圧レベルが＋■２あるいは一■２
以上の場合は、ダイオードＤ１０１あるいはＤ１ｏ２を
介して核子■２あるいは−ｖ２にクランプされる。この
信号ＶＸＮの極性により、オペアンプ（ＯＰ１ｏ２）１
３を介してトランジスタＱ１ｏ３かＱ１ｏ４のいずれか
がオン状態となり、それに対応してモータ駆動用トラン
ジスタＱＩＯＩあるいはＱ１ｏ２がオンし、低電圧源＋
ｖＬあるいは一■１よりトランジスタＱ　、。、あるい
はＱ１０２を通じでモータ１５に電流工８が流れ、該電
流の極性が決まる方向にモータ１５が回転を開始する。

このモータ１５に流れる電流■つに対応した電圧が抵抗
Ｒ□２□を介してオペアンプ１３の入力側に帰還され、
モータ電流は定電流に制御される。

一方、モータ１５にはエンコーダ１６が連結されており
、モータ１５が回転を開始したことによって、該回転に
対応したサイクル数の２相の正弦波信号φ、ｌ＃Ｂが発
生する（第２図参照）。この正弦波信号φ□、φ３はＦ
−・■コンバータ１７に入力され、モータ速度に比例し
た電圧レベルの実速度信号ｖＦ□がＦ−■コンバータ１
７から出力される。Ｆ−Ｖコンバータ１７の出力は第１
図のオペアンプ１２の入力側に帰還されると同時に、シ
ュミットトリガ回路１８に入力される。

モータ１５が加速され、信号ＶｙＢ　”）　＆圧しベル
がシュミットトリガ回路１８の立上りスレッシュホール
ドレベルに達すると、シュミットトリガ回路１８の出力
はハイレベルからローレベルに反転する。この結果、イ
ンパーク■Ｎｖ１ｏ１の出力はノ１イレペル、それを反
転するインバータエＮ■１ｏ２の出力はローレベルとな
るため、トランジスタＱ１ｏ７．Ｑ、ｏ８がオンし、そ
れに対応してトランジスタＱ１ｏ５．Ｑ１ｏ６が飽和状
態にオンする。モータ１５が正回転の場合、トランジス
タＱ１ｏ５がオン状態になると、高電圧源＋ｖＨがトラ
ンジスタＱ１ｏ５を通してモータ駆動用トランジスタＱ
１ｏ１に接続され、又、モータ１５が負回夕脇動用トラ
ンジスタＱ１ｏ２に接続される。即ち、モータ１５が低
速でトランジスタＱ１０５　＋　Ｑ１０６がオフ状態で
は、モータ駆動電圧は＋ｖＬあるいは−■Ｌであるが、
モータ１５が加速されて実速度信号ＶＦＢがシュミット
トリガ回路１８の立上りスレッシュホールドレベルに達
し、トランジスタＱ１ｏ５＋　Ｑｌ。６がオン状態にな
ると、モータ駆動電圧は±ｖＬよりも電圧値の高い＋ｖ
８あるいは−ｖＨが印加されることになる。

モータ負荷が目的の停止位置に近づくにつれて速度指令
値は減少していき、それに伴なってモータ１５は減速さ
れ、Ｆ−４コンバータ１７の出力信号（モータ実速度信
号）Ｖアおの電圧レベルも低下してくる。信号ＶＦＢの
電圧レベルがシュミットトリガ回路１８の立下りスレッ
シュホールドレベルに達すると、シュミットトリガ回路
１８の出力はローレベルからハイレベルに反転する。こ
れにより、トランジスタＱＩＯ！、　ｓ　Ｑｌ。６はオ
フ状態となり、モータ駆動用トランジスタＱ１ｏ１ある
いはＱ１ｏ２は再び低電圧源＋ｖＬあるいは一■１に接
続され、モータ駆動電圧は低い電圧となる。

ここで、上記モータ駆動電圧の切り替えが行われるとき
のモータ回転数は、モータ回転角速度をωとすると、で表わすことができる。（３）式で示されるモータ回転
角速度以下の回転数でモータ１５を駆動する電圧を切り
替えることにより、低速回転時には低電圧源＋ＶＬある
いは−ＶＴ、でモータ１５が駆動され、所定の回転数以
上になると、高電圧源十Ｖヨあるいは−ＶＨで駆動され
る。この結果、モータ１５の低速回転時、モータ駆動用
トランジスタＱ、ｏ１あるいはＱ１ｏ２のコレクタ・エ
ミッタ間にかかる電圧（ｖｏつ）が軽式において、ｖＨ
の値を高速回転時以外は、それより小さな電圧ＶＬに切
り替えることにより、消費電力Ｐが減少することが分か
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、モータの回転数
に応じて駆動電圧を適切な値に切り替えてやることによ
り、モータ駆動用トランジスタの発熱を低減させること
ができ、従って、該トランジスタのｔｈ　Ｗ　ｍ化、放
熱器の不乱化、発熱による信頼性低下の改善が可能に７
．ｃる。更に、チョッパ駆動回路を用いる必要がないた
め、チョツノ＜騒音がな（、又、電気的チョッパノイズ
も減少する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体ブロック図、第２図は
第１図におけるエンコーダの出力信号波形を示す図、第
３図は第１図の主要部の具体的構成例を示す図、第４図
は第３図の動作を説明するだめの各部の波形図である。１４・・・モータ駆動回路、１５・・・七−タ、　１６
・・・エンコーク、１７・・・Ｆ−Ｖコン２く一タ、１
８・・・シュミットトリガ回路、ＱＩＱ１’　Ｑｌ（１
２・・・モータ駆動用トランジスタ、　±■１・・・低
電圧源、　±ｖｌｌ・・・高電圧源。代理人弁理士　鈴　木　誠

Claims

【特許請求の範囲】（１１サーボモータと、前記サーボモータを駆動するｕ
Ｈ’ｉＡ回路と、前記サーボモータの回転速度を検出す
る速度検出回路と、前記速度検出回路の出力を受けて、
前記サーボモータの回転速度が遅いときは前ｈａｍ＝ｈ
回路のモータ駆動電圧を低い値とし、前記回転速度が早
いときは前記モータ駆動電圧を高い値に切り替える切替
回路とを有していることを特徴とするサーボモータ駆動
方式。（２）前記速度検出回路は、前記サーボモータに連結さ
れて、該モータの回転速度に比例した周波数の信号を発
生するエンコーダと、該エンコーダの出力を入力して、
その周波数に比例した電圧レベルのアナログ信号を発生
する周波数−電圧変換器とからなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のサーボモータ駆動方式。（３）前記切替回路は、前記周波数−電圧変換器の出力
を予め定められた値と比較するシュミットトリガ回路を
含み、該シュミットトリガ回路の比較出力によりモータ
駆動電圧を切り替えることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載のサーボモータ駆動方式。