JPS6047836B2 - 位置決め制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモータを回転して印字ヘッド等の負荷を駆動し
所望位置へ位置決めする方法に関する。

例えは第１図の概略斜視図に示す一般的なタイプホィー
ル型プリンタは、モータ１を回転してタイプホィール２
を回転し、該タイプホィール２の外周に配置れた所望の
活字２ａが図示せぬハンマの前に位置するように位置決
めした後、図示せぬハンマを駆動して上記活字２ａを打
撃し印字することができるものである。この際上記タイ
プホィール２を所望量回転し位置決めする方法として、
上記モータ１を該モータ１の電気的性能および機械的性
能により定まる一定の角加速度て加速しながら時間を、
回転し、次に一定速度で時間を。回転し、その後上記角
加速度と同じ大きさの負の角加速度で減速しながら、加
速時と同じ時間を、（■ち）回転する、いわゆる台形速
度制御がよく用いられる。この台形速度制御において、
一定の荷を同じ時間内に一定量駆動するのに必要な上記
モータ１の実効入電流ｉｅは上記時間を、、を２がち＝
を２のとき最小になることが知られている。このため従
来の台形速度制御を用いたプリンタにおいては、例えは
タイプホィール２を駆動すべき量（以下移動量θと記す
）が９００のとき、第２図の時間−速度線図に実線で示
すように上記時間ち、を２がち■を２となるように正お
よび負の加速度、定速走行速度ω，を定め、このタイプ
ホィール２の移動量θを変えたいときには第２図に破線
で示すように上記正および負の加速度および定速走行速
度ωｓを変化せず、この定速走行速度ωｓで回転する時
間Ｔ２のみを変えて制御している。なお第２図において
、横軸は時間Ｔ．縦軸は回転速度ωである。そこで、モ
ータ１のトルク定数をＫ，、最大角加速度をα９とし、
このモータ１および負荷のイナーシャをＩＴとすると、
モータ１の全移動量θＭ１最大角加速度α９、および実
効角加速度α８は、（１），（２），（３）式て表わす
ことができる。また、上記トルク定数ＫＴｌイナーシャ
ＩＴｌ実効角加速度α８、および実効入力電流１ｅの間
には次の（４）式の関係が成り立つことは公知てある。
（ただし、摩擦抵抗、粘性抵抗を無視する。）すなわち
、モータ１が速度ω，で定速走行は加速度が零であり、
したがつてモータ１の入力電流も零とみなせるので、実
効角加速度α６はモータ１の加速・減速時に対する角加
速度の実効値（ここではＲＯＯｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａ
ｒｅｖａｌｕｅ：２乗平均平方根値をいう）として表わ
すことができ、それゆえ．実効入力電流１ｅもこの速・
減速時に対する入力電流の実効値（ここではＲＯＯｔ−
Ｍｅａｎ−Ｓｑｌ］Ａｒｅｃｕｒｒｅｎｔ：２乗平均電
流をいう）を示すことになる。さて、上記の通り、タイ
プホィール２を駆動す．べき量つまりモータ１の移動量
θが９０駆のときモータ１の速時間ｔ１減速時腓。

とが等しくなるようにすると、移動量θに対する実効入
力電流１ｅの関係は、上記（１），（３），（４）式よ
り、第３図のように示すことができる。しかしながら、
上記従来の方法は駆動量０に対する実効入力電流１ｅが
、第３図の移動量対実効入力電流線図に実線で示すよう
に、大きく変化する動作特性であつた。

それゆえ、例えば上記モータ１を常に定格電流以下で動
作させようとすると、この実効入力電流１ｅが最大とな
る移動量θ以外では、第３図に斜線で示す量だけ実効入
力電流１ｅを減少して動作しており、その分だけ上記モ
ータ１の実効トルクが減少するので、上記タイプホィー
ル２のような負荷を移動して位置決めする時間がかかり
過ぎる欠点があつた。本発明は上記欠点を除去するため
、負荷を加速あるいは減速する駆動量と定速駆動する駆
動量とノを、上記負荷が位置決めされるまでの移動量に
応じて変え、上記モータの定格電流に応じた所定の実効
入力電流でこのモータ駆動するもので、以下図面にした
がい詳細に説明する。

まづ、本発明の基礎となる最適動作モードを第４図の時
間対速度線図により説明する。ここで、最適動作モード
は、モータ１に流す電流をモータ１の放熱条件より定め
られる定格電流以内に抑えたとき、平均の位置決め時間
が最も短くなるモードをいう。第４図において、縦軸は
モータ１の回転速度ω、横軸は時間ｔであり、ω３モー
タ１の定速走行速度、ｔαはモータ１を加速あるいは減
速する時間、Ｔｓはモータ１定速走行する時間である。
そして、本発明においては、モータ１の加速・減速時間
を等しくｔαとし、定速走行速度ω，を全駆動量θ９に
応じて変えるようにしたので、前記の台形速度制御の各
式を用いることができる。ここで、（１），（２），（
３），（４）各式において、Ｔｌ，ちをそれぞれｔα，
Ｔ，とおき、さらに実効入力電流１ｅをその最大値つま
りモータ１の放熱能力によつて決る最大実効電流１ｍ（
以下最大実効入力電流１．．と記す）とおくことにより
、モータ１を加速および減速する駆動量θ１ モータ１
を定速回転する駆動量θ２およびそのときの定速走行速
度ω３は、次の（５），（６），（７）各式で示される
。なお、θ１＝↓ω，ｔα，θ２＝ωＳｔ，である。し
たがつて、モータ１を上記（５），（６），（７）式の
動作モードで動作させれば、モータ１の全駆動量θＭが
変わつても常に一定の最大実効入力流１ｍで動作させる
ことができ、モータ１は放熱能力を考慮して決められた
定格限度の動作を行うことになり、モータ１の能力を最
大限に利用することが可能となる。以下、実施例につい
て説明する。

第５図は本発明に係る一実施例を示すブロック図で、３
は全駆動量九に応じた指令信号の入力端子、４は入力端
子３から入力される指令信号と後述の回転角検出器１２
から送出される回転角信号との差を検出して偏差信号を
送出する第一偏差検出回路、５はこの第一偏差検出回路
４から送出される偏差信号の電圧■１をＶ■の電圧に補
正して送出する補正回路、６は上記入力端子３から入力
れる指令信号の大きさに応じて異なる大きさまたはコー
ドのモード信号を送出するモード切換回路、７はこのモ
ード切換回路６から送出されるモード信号の大きさまた
はコードに応じて制限電圧を切換え、上記補正回路５か
ら送出される偏差信号の電圧をこの制限電圧以内に制限
て送出する可変りミッタ、８はこの可変りミッタ７から
送出される偏差信号と後述の微分回路１３から送出され
る速度帰還信号との差を検出し、駆動信号送出する第二
偏差検出回路、９は中間アンプ、１０はこの中間アンプ
９を介して送出される駆動信号の電圧を所定値以内に制
限して送出する固定りミッタ、１１はこの固定りミッタ
１０から送出される駆動信号を増幅してモータ１へ送出
したモータ１に流れる電流を制御する出力アンプ、１２
はモータ１の回転角を検出して回転角信号を送出する回
転角検出器、１３はこの回転角検出器１２から送出され
る回転角信号を微分し、モータ１の回転速度に比例する
速度帰還信号を送出する微分回路である。上記構成にお
いて、上記４図および第６図の入力電圧一出力電圧線図
を参照して動作を説明する。

まず入力端子３からモータ１の全駆動量θ９に応じた指
令号が入力れる。第一偏差検出回路４はこの指令信号と
回転角検出器１２から送出される回転角信号との差を検
出して偏差信号を送出する。補正回路５はこの第一偏差
検出回路４から送出される偏差信号の電圧■１を第６図
に示すようにｊへの電圧に補正して送出する。第６図に
おいて縦軸は上記電圧いＵ、横軸は上記電圧Ｖ，である
。またモード切換回路６は上記入力端子３から入力され
る指令信号の大きさに応じて異なる大きさまたはコード
のモード信号送出する。可変りミッタ７はこのモード切
換回路６から送出されるモード信号に応じて制限電圧を
切換え、上記補正回路５から送出される偏差信号の電圧
ＶＷとこの制限電圧以内に制限して送出する。このため
可変りミッタ７から送出される偏差信号はモータ１が所
望量駆動されるまで一定値を維持する。第二偏差検出回
路８はこの可変りミッタ７から送出される偏差信号と微
分回路１３から送出される速度帰還信号との差を検出し
て駆動信号を中間アンプ９へ送出する。また固定りミッ
タ１０はこの中間アンプ９を介して送出される駆動信号
の電圧を所定値以内に制限して送出する。このため固定
りミッタ１０から送出される駆動信号はモータ１が所望
速度になるまで一定である。したがつてこの固定りミッ
タ１０から送出される駆動信号を出力アンプで増幅して
モータ１を回転すると、該モータ１は一定加速度で駆動
される。回転角検出器１２はこのモータ１の回転角を検
出して回転角信号を第一偏差検出回路４と微分回路１３
へ送出する。微分回路１３はこの回転角検出器１２から
送出される回転角信号を微分して、上記モータ１の速度
に比例する速度帰還信号を上記第二偏差検出回路８へ送
出する。このようにして上記モータ１の回転速度が高く
なり上記微分回路１３から送出される速度帰還信号が上
記りミッタ７から送出される偏差信号と等しくなると、
上記第二偏差検出回路８、中間アンプ９および固定りミ
ッタ１０から送ノ出される駆動電圧がそれぞれ零となる
。したがつてモータ１は第４図に示す時間ｔαの間に上
記（５）式に示す駆動量θ１駆動され、回転速度が定速
走行速度ω５になる。この後モータ１はこの定速走行速
度ω，で定速回転される。このようにしてモ７−タ１が
第４図に示すように定速走行速度ω，で時間Ｔ，間回転
し、その間に上記（６）式に示す駆動量θ２駆動される
と、上記回転角検出器１２から送出される回転角信号が
増大し、上記補正回路５から送出される偏差信号が上記
可変りミッタ７のフ制限電圧以下になる。このため可変
りミッタ７から送出される偏差信号は上記微分回路１３
から送出される速度帰還信号より小さくなり、したがつ
て第二偏差検出回路８から送出される駆動信号も上記の
それとは逆極性で大きくなり、上記固定リミッタ１０お
よび出力アンプ１１を介してモータ１を減速する。この
ようにモータ１を減速することにより微分回路１３から
送出される速度帰還信号が小さくなるが、同様に第一偏
差検出回路４から送出される偏差信号が減少し、上記可
変りミッタ１から送出される偏差信号が減少するため上
記第二偏差検出面路８から送出される駆動信号も零とな
らず上記モータ１は第４図に示す時間ｔαの間減速され
続ける。この際、第６図に図示されるように上記第一偏
差検出回路４ら送出される偏差信号が小さくなるはど補
正回路５で補正される量が大きくなるため、上記モータ
１の回転速度が減少して上記第一偏差検出回路４から送
出される偏差信号の減少度が鈍つてきても上記補正回路
５から送出される偏差信号は一定の減少度で小さくなる
。したがつて可変りミッタ７から送出される偏差信号一
定の減少度で減少する。このように一定の減少度で減少
する偏差信号が上記第二偏差検出回路８に受信されると
微分回路１３から送出される速度帰還信号もこの減少す
る偏差信号に追従して減少することになり、結局モータ
１を一定減速度で減速する。また上記第一偏差検出回路
４一補正回路５一可変りミッタ７一第二偏差検出回路８
一中間アンプ９一固定りミッタ１０一出力アンプ１１−
モータ１一回転角検出器１２一第一偏差検出回路４のル
ープのループゲインを調節すれば上記モータ１の減速度
を上記モータ１の角加速度と同じ大きさにすることがで
きる。したがつて上記ループゲインを調節してモータ１
加速時と同じ時間ｔαの間に同じ駆動量θ１駆動するこ
とができ．る。これによりモータ１の駆動量は２θ１＋
θ２となるが、これはモータ１の全駆動量θＭ同じであ
るから、第一偏差検出回路４から送出される偏差信号が
零となり、モータ１は停止される。なお、上記モータ１
の全駆動量θ９が大きくなる．と、この全駆動量θ９に
応じた指令信号が入力端子３に入力され上記モード切換
回路６から異なるモード信号が送出されるため上記可変
りミッタ７の制限電圧が大きくなる。このため上記モー
タ１の定速回転速度ω，および時間Ｔ，が増加し、モー
・夕１をこの新たな全駆動量θＭに応じた最適動作モー
ドで駆動するとができる。このように駆動することによ
りモータ１を該モータの定格流に応じた最大の実効入力
電流を流す動作モードで駆動することができるため、こ
のモータ１にタイプホィール２のような負荷を連結すれ
ば、この負荷を上記モータ１の動作モードに比例した動
作モードで駆動することができる。したがつて同じ定格
のモータ１を使用しても上記負荷を短時間て移動し所望
位置へ位置決めすることができる。第７図は上記第５図
に示すブロック図の要部回路図で、０Ｐ１，０Ｐ２は演
算増幅器、Ｒ１〜Ｒｎは抵抗、Ｄ１はダイオード、６ａ
はＡ−Ｄ変換器、６ｂはデコー】ダである。以下動作を
説明する。入力端子３指令信号が入力されるとＡ−Ｄ変
換器６ａでＡ−Ｄ変換され、指令信号の大きさに応じた
コードに変換される。デコーダ６ｂはこのコードをデコ
ードして抵拍只．〜Ｒｎにつながる１個所ないし複数個
所の出力端子を“０゛にする。この結果抵抗Ｒ７と抵抗
Ｒ８〜Ｒｎの接続点の電位が変化し、モード切換回路６
から送出されるモード信号の電圧が変化する。このモー
ド信号の電圧が変化すると演算増幅器０Ｐ２の出力電圧
が変化する。また演算増幅器０Ｐ１の出力電圧はダイオ
ードＤ１の働きにより上記演算増幅器０Ｐ２の出力電圧
以下に制限される。したがつて上記モード切換回路６か
ら送出されるモード信号の大きさを変化して可変りミッ
タ７から送出される偏差信号を所望の大きさに制限する
ことができる。第８図は本発明に係る他の実施例を示す
ブロック図で、第５図と同じ要素には同一符号を付す。

第８図において、１４は全駆動量θ９に応じた指令パル
スを入力する入力端子、１５はこの入力端子１４から入
力された指令パルスを受信た計数値を例えば零から増加
し、後述のパルス化回路１８から送出される回転角パル
スを計数して計数値を減少する可逆カウンタ、１６は複
数個のブロックからなり、上記入力端子１４から入力さ
れる指令パルスにより読み出されるブロックが選択され
、この選択されたブロックにおける上記可逆カウンタ１
５の計数値に応じた番地を読み出しデジタル偏差信号と
して送出するメモ１八１７はこのメモリ１６から送出さ
れるデジタル偏差信号をＤ−Ａ変換して偏差信号を送出
するＤ−Ａ変換器、１８は上記回転角検出器１２から送
出される回転角信号をパルス化して回転角パルスを送出
するパルス化回路である。上記構成において動作を説明
する。

まず入力端子１４から全駆動量０Ｍ！こ応じた指令パル
スが入力される。この指令パルスに応じて可逆カウンタ
１５の計数値が増加し、メモリ１６のブロックが選択さ
れる。メモリ１６はこの選択されたブロックにおける上
記可逆カウンタ１５の計数値に応じた番地を読み出しデ
ジタル偏差信号として送出する。Ｄ−Ａ変換器１７はこ
のメモリ１６から送出されるデジタル偏差信号をＤ−Ａ
変換てアナログ量の偏差信号を送出する。第二偏差検出
回路８は上記Ｄ−Ａ変換器１７から送出される偏差信号
と−微分回路１３から送出される速度帰還信号との差を
検出し駆動信号送出する。この駆動信号を中間アンプ９
により増幅したのち固定りミッタ１０により所定値以内
に制限し、出力アンプ１１で増幅してモータ１を駆動す
る。回転角検出器１２はこのモータ１の回転角を検出し
て回転角信号を送出する。微分回路１３はこの回転角検
出器１２から送出される回転角号を微分して速度帰還信
号として送出する。この微分回路１３から送出される速
度帰還信号はモータ１の回転に応じて大きくなるが、上
記Ｄ−Ａ変換器１７から送出される偏差信号同じ大きさ
になると上記第二偏差検出回路８から送出される駆動信
号が零となるためその後一定値となる。このためモータ
１も定速回転する。またパルス化回路１８は上記回転角
検出器１２から送出される回転角信号をパルス化して回
転角パルスを送出する。このパルス化回路１８から送出
される回転角パルスを受信するごとに上記可逆カウンタ
１５の計数値が減少し、上記メモｌ川６の選択されたブ
ロックにおける読出し番地が変わるが、このモータ１が
予め定めた所定量回転するまて上記メモリ１６の番地か
ら読み出されるデジタル偏差信号は一定値である。しか
しこのモータ１が予め定めた所定量回転すると、このメ
モリ１６から読み出されるデジタル偏差信号の値が減少
し、これに応じてＤ−Ａ変換器１７から送出される偏差
信号も減少する。このため第二偏差検出回路８から送出
れる駆動信号はそれまでの駆動信号に対して逆極性とな
り、固定りミッタ１０および出力アンプ１１を介してモ
ータ１を減速する。この後モータ１が所定量回転し可逆
カウンタ１５の計数値が変わるごとに上記メモリ１６か
ら送出されるデジタル偏差信号が小さくなり、モータ１
を一定の減速度で減速し続ける。上記可逆カウンタ１５
の計数値が上記指令パルスを受信する前の値（例えば零
）になると、このメモリ１６から送出されるデジタル偏
差信号も零となり、モータ１は停止する。なお上記実施
例において指令パルスが異なれば、これに応じてメモリ
１６は読み出すブロックを変える。このメモリ１６の各
ブロックにはモータ１の全駆量九に応じて異なるモード
のデジタル偏差信号を記憶しているので、モータ１を最
適動作モードで駆動できる。このモータ１に負荷を連結
すればこの負荷を最適動作モードで駆動し、位置決めす
ることができる。なお上記第５図および第８図に示す実
施例において回転角検出器１２はレゾルバ、ポテンショ
メータ、インダクトシンあるいはスリット円板などが用
いられるが、このレゾルバ、ポテンショメータは第５図
に示す実施例に適し、またインダクトシン、スリット円
板は第８図に示す実施例に適している。

なお、本発明は上記実施例に限らず例えば負荷の最大移
動量を予め複数区分に分割、この分割された各区分ごと
に、１種の最適な動作モードを決定しても、この１区分
内の種々な移動量θに対して上記モータ１あるいはタイ
プホィール２のような負荷をほぼ最適に駆動することが
でき、部品を節減できる。

また上記モータ１に連結される負荷は上記タイプホィー
ル２に限らず、他の回転運動もしくは直線運動する負荷
てもよいことはもちろんてある。さらに上記モータ１を
加速および減速する時間）ｔαもモータ１を定速回転す
る時間Ｔｓとが等しくなるときの移動量をできるだけ小
さく設定すればより多くの移動量に対してモータ１ある
いは負荷を最適な動作モードで駆動することができる。

以上、詳細に説明したように本発明に係る実施７例によ
れば、負荷を加速あるいは減速する駆動量と定速度て駆
動する駆動量とを上記負荷が位置決めされるまでの移動
量に応じて変え、モータの定格電流に応じた所定の実効
入力電流で該モータを駆動するためモータを有効に利用
することがで９き、同じモータを用いて負荷をより短時
間に駆動し、位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なタイプホィール型プリンタの概略斜視
図、第２図は従来に係る時間一速度線図、第３図は従来
に係る移動量一実効入力電流線図。 第４図は本発明に係る時間一速度線図、第５図は本発明
に係る一実施例を示すブロック図、第６図は本発明に係
る入力電圧一出力電圧線図、第７図は第５図に示すブ七
ツク図の要部回路図、第８図は本発明に係る他の実施例
を示すブ咄ンク図である。１・・・・・・モータ、２・
・・・・・タイプホィール、４・・・第一偏差検出回路
、５・・・・・・補正回路、６・・・・・・モード切換
回路、７・・・・・・可変りミッタ、８・・・・・・第
二偏差検出回路、９・・・・・中間アンプ、１０・・・
・・・固定りミッタ、１１・・・・・・出力アンプ、１
２・・・・・・回転角検出器、１３・・・・・・微分回
路、１５・・・・・・可逆カウンタ、１６・・・・・・
メモｌ八１７・・・・・・Ｄ−Ａ変換器、１８・・・・
・・パルス化回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モータを駆動し、負荷を一定の正の加速度で加速し
   、次に定速度で動かし、そして前記加速度と同り大きさ
   の負の加速度で減速して荷を所望位へ位置決めするいわ
   ゆる台形速度制御による位置決め制御方法において、前
   記モータの加速および減速する駆動量θ＿１、定速ω＿
   Ｓで回転する駆動量θ＿２を負荷が位置決めされるまで
   の移動量θ＿Ｍに応じて下記のように設定し、▲数式、
   化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただしｉ＿ｍは前記モータの最大実効入力電流、Ｋ＿
   ｔは前記モータのトルクの定数、α＿Ｍは前記モータの
   最大角加速度、θ＿Ｍは前記モータの全駆動量、Ｉ＿Ｔ
   は前記負荷およびモータのイナーシャである。 ）負荷の移動量θに対しモータに流れる実効入力電流を
   最大値で一定にすることを特徴とする位置決め制御方法
   。