JPH03178586A

JPH03178586A - 往復運動制御装置

Info

Publication number: JPH03178586A
Application number: JP2341171A
Authority: JP
Inventors: Efu Baaku Edowaado; エドワード・エフ・バーク
Original assignee: Sony Tektronix Corp
Current assignee: Tektronix Japan Ltd
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1991-08-02
Also published as: DE69024032D1; EP0431731B1; DE69024032T2; EP0431731A3; EP0431731A2; US4939440A

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】［産業上の利用分野コ本発明は、例えばプリンタのキャリッジのように所定の
経路を往復運動する物体の動きを制御する往復運動制御
装置に関する。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］プリンタ
のキャリッジの往復運動を制御する装置には一般に４つ
の動作状態がある。第１状態は、キャリッジを一定速度
で左側に移動する状態、第２状態は、キャリッジの移動
速度を反転する左側反転状態、第３の状態は、右側に一
定速度で移動する状態、第４状態は、キャリッジの移動
方向を反転する右側反転状態である。このようなキャリ
ッジの従来の制御方法は、以下のような種々の文献に記
載されている。例えば、１９７９年刊行の「ワーナー電
気のステップ・モーターの選択及び制御ガイド（Ｗａｒ
ｎｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ’ｓ　Ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　Ｓ
ｅｌｅｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　
５ｔｅｐ　Ｍｏｔｏｒｓ）ＪのＶ−１〜Ｖ−２１頁の「
ステップ・モーターの閉ループ動作（Ｃ１ｏｓｅｄ　Ｌ
ｏｏｐ　０ｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　５ｔｅｐ　Ｍｏｔ
ｏｒｓ）Ｊ　　や、インクリメンタル運動制御装置協会
（Ｉ　ｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＭｏｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ　５ｙｓｔｅＩＩＩＳｏｃｉｅｔｙ）の第１４回年
次シンポジウム会報（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｔ
、ｉｏｎ　ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ、　Ｊｕｎｅ　１９８５）の９９〜１ｏ７
頁のレニアー（Ｒｅｇｎｉｅｒ）等による「速度センサ
を用いたブラシレス直流モーターの始動（Ｓｔａｒｔｉ
ｎｇ　Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ　　ＤＣＭｏｔｏｒｓ　Ｕｔ
ｉｌｉｚｉｎｇ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　５ｅｎｓｏｒｓ）
Ｊや、１９８７年３月３日発行のベトリック（Ｐｅｔ、
ｒｉｃｋ）による米国特許第４６４８０２６号「マイク
ロプロセッサ・ステッパー・モーター・ドライブ（Ｍｉ
ｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　５ｔｅｐｐｅｒ　Ｍｏｔｏ
ｒ　Ｄｒｉｖｅ）Ｊ等がある。

一定速度の移動状態を維持するには、駆動モーターを速
度サーボ装置で制御する。移動反転状態中には、駆動モ
ーターは、定電流源で駆動される。

直流駆動モーターを用いた場合、定電流により一定のト
ルクが得られるので、理想的には一定の減速及び加速が
得られる。この場合、減速動作は、負の加速動作と考え
られるので、　「加速」という用語は、一般に正の値及
び負の値を含む広い意味で用いられる。

しかし、このような従来例ではプリンタのキャリッジに
生じる摩擦力の影響を補償することが出来ない。摩擦は
、減速を促進するが加速の場合には抵抗力として作用す
る。従って、キャリッジの等しい移動距離に亘る速度反
転中の加速度及び減速度を理論通りの所望値とすること
は出来ない。

−例を言えば、キャリッジは約００７５インチの距離で
速度ゼロまで減速される。また、このキャリッジは、約
１．２５インチの距離で３３．３３インチ／秒の設計速
度まで加速される。従って、プリンタの幅を十分広くす
ることにより、キャリッジの走査領域の両端で加速の為
の余裕を与えてプリントの開始前にキャリッジが設計速
度に達することが出来るようにする必要がある。しかし
、プリンタの幅を大きくすることは、装置全体の寸法が
大きくなり、コスト的にも不利になるという問題があっ
た。

従って、本発明の目的は、小型で、高速動作可能で且つ
コストを低減したプリンタ装置等を実現可能な往復運動
制御装置を提供することである。

本発明の他の目的は、往復物体の加速と減速とを同じ距
離で完了可能な往復運動制御袋ｊ４を提供することであ
る。

［課題を解決する為の手段］本発明は、摩擦のある所定の面に沿ってモーターに駆動
される物体の往復運動を制御する往復運動制御装置を提
供している。この装置は、モーターに駆動され所定の面
に沿って往復運動する物体の移動速度に応じた制御信号
を発生する制御信号発生手段を含む。また、モーター駆
動手段が制御信号発生手段からの制御信号に応じて、モ
ーターの動作を制御する。このとき、物体が加速運動し
ているときにモーターから物体に加えられる駆動力は、
物体が減速運動中よりも大きくなるようにモーターが駆
動される。

［作用コ往復運動する物体が加速運動の時には摩擦力は物体の運
動の抵抗力として作用し、減速運動の時には摩擦力は減
速に寄与する作用を有する。従って、加速運動の時の物
体の駆動力を減速運動時より大きくするように制御する
ことにより、加速及び減速に必要な物体の移動距離を等
しく調整することが出来る。なお、本発明では加速及び
減速運動時のモーターの駆動力を独立して制御可能であ
る。

［実施例］第１図は、本発明の好適実施例であるモーター制御装置
１０．　　これに制御されるモーター１１及びこのモー
ターに駆動されて案内棒（図示せず）に沿って往復運動
するプリンタ・キャリッジ１２で構成された装置を示す
ブロック図である。これより複雑な構成の物体移動制御
装置が１９８９年１月１７日出願の米国特許出願第２９
７２０２号（特願平２−８１１２号に対応）に記載され
ている。第２図は、第１図の制御信号発生器の一実施例
を示すブロック図、第３図は、第２図のステート・マシ
ンの状態変化の梯子を示す状態遷移図、第４図は、摩擦
表面上の往復移動物体の理論的及び実際の速度変化を示
す波形図である。第１図の制御袋Ｖｌ　１０内の制御信
号発生器１３は、キャリッジ１２の所望の運動及び実際
の運動に応じて制御信号を出力する。なお、理想的な速
度変化状態は、第４図の波形Ｂに示している。この第４
図の波形Ｂの部分１８のような一定速度の部分において
、速度信号は、スイッチ回路１４にて帰還信号の反転信
号と合成される。この結果得られた誤差信号がパワー増
幅器１５を介してモーター１１に送られる。このモータ
ー１１の応答は、エンコーダ１６により検出される。エ
ンコーダ１６は、帰還信号を発生し、この帰還信号は帰
還補償回路１７を介してスイッチ回路１４に帰還され、
ここで制御信号と合成される。

第４図の波形Ｂに含まれる定速度部分１８は、一方向、
例えば基準となる右方向へのキャリッジ１２の一定速度
運動に対応している。その後、波形部分１９において一
定の傾きで信号が変化し、一定速度部分２０まで変化し
、キャリッジの移動方向が反対方向、即ち左方向に反転
する。この−定傾斜の方向反転部分１９は、キャリッジ
の移動方向を反転させるために加えられた加速度が一定
であることを示している。

この部分１９は、キャリッジの速度をゼロまで減速する
減速部分、即ち負の加速部分２２も含んでいる。また、
正の加速部分２４が速度ゼロから一定速度部分２０まで
延びている。この一定速度部分２０の終端部から移動方
向反転部分２６となる。以上の理想的な速度変化に対応
する加速度変化の波形を第４図の波形Ａに示している。

加速度ゼロの部分は参照番号２８で示している。方向反
転部分１９は、加速度部分３０に対応し、方向反転部分
２６は、加速度部分３２に対応している。

第４図の波形Ｂは、理想的なキャリッジ機構を駆動する
場合の理想的な波形である。しかし、上述のように、摩
擦がキャリッジの移動の抵抗力となる。方向反転の時、
制御信号発生器１３からの制御信号によりスイッチ１４
で速度サーボ機構が非動作状態となり、モーター１１に
は一定電流が流れる。この時の基準電圧Ｖ１及びｖ２は
、夫々減速及び加速の場合のモーターに流れる電流に対
応している。

第４図の波形Ｃ及びＤは、実際に摩擦の影響を受けた従
来の場合であって、第４図の波形Ｂの制御信号を従来の
４状態制御装置から発生した場合のキャリッジの実際の
加速度変化波形及び速度変化波形を夫々示している。減
速時には摩擦がキャリッジの運動にブレーキとして作用
するので、減速度Ａｌは大きくなる。その後の加速時に
は摩擦が抵抗力として作用するので、加速度Ａ２の部分
は速度変化が遅れてより長い時間がかかる。上述のよう
に、この例では、所望速度から速度ゼロまで減速するに
は０．７５インチの距離が必要であり、速度ゼロから所
望速度まで加速するには１゜２５インチの距離が必要で
ある。

第２図は、第１図の制御信号発生器の具体的構成を示し
ている。キャリッジの実際の速度を表す速度信号が実速
度信号発生器４２から出力される。

この速度信号は、第４図の波形Ｂの理想波形が全波整流
されて単一極性の信号４４として出力される。この信号
は、便宜上波形Ｂに対応して速度ゼロのレベルの下の実
線部分及び破線部分を含む信号４４として示されている
。

便宜上置の信号として示しているが、実質的に速度信号
の絶対値を表す信号４４は、第２図の緩衝増幅器４６に
供給される。この緩衝増幅器の出力は速度信号の傾きを
検出する微分回路４８の入力信号となる。この速度信号
の傾き検出は、減速動作及び加速動作の信号を分離する
ために重要な構成である。即ち、信号４４の減速部分は
正の傾きであり、加速部分は負の傾きである。

傾き検出微分回路４８の出力は、比較器５０に入力され
基準電圧と比較される。この比較基４！Ｉ５０の出力は
、減速期間及び加速期間を夫々表す異なる２状態を有す
るパルス信号となる。この出力パルス信号は６状態ステ
ート・マシン５２の１つの入力信号となる。図示してい
ないが、ステート・マシン５２のその他の入力信号は、
例えば、キャリッジの位置によって減速動作の開始時点
を示す信号やキャリッジの速度によって一定速度に到達
した時点を示す信号等である。

このステート・マシン５２の出力に応じて第１図のキャ
リッジ１２の動きが制御される。第３図は、キャリッジ
１２の動作の６状態を制御するステート・マシン５２の
状態サイクルを示す状態遷移図を示している。状態１及
び状態４では、キャリッジ１２は一定速度に維持されて
いる。状態２及び状態５は減速状態であって、キャリッ
ジの速度がゼロに達するまで第１の定電流がモーターに
供給される。状態３及び状態６は加速状態であって、キ
ャリッジの速度がゼロから所望速度に達するまで第２の
定電流がモーターに供給される。減速状態では、スイッ
チ回路１４の電圧Ｖｌで決まる例えば２．５アンペアの
ような低い方の電流がモーター１１に供給される。また
、加速状態では、電圧■２で決まる例えば４アンペアの
ような高い方の電流がモーター１１に供給される。これ
により、摩擦力の影響を実質的に除去することにより、
減速及び加速動作に必要な距離を等しく且つ対称にする
ことが出来る。

この結果、これらの減速及び加速に必要な距離を独立に
選択した値に設計することが出来る。これにより、経済
的な面等を考慮して装置の幅を縮小し、小型で高速動作
が可能なプリンタ装置を実現することが出来る。また、
減速及び加速に要する距離を互いに異なる特定の距離と
する特別の状況があった場合でも、本発明ではこれらの
距離を独立して設定可能なので、所望の装置を容易に実
現することが出来る。

以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。

［発明の効果］本発明の往復運動制御装置によれば、摩擦のある所定の
面に沿って往復運動する物体が加速運動中に受ける駆動
力が減速運動中に受ける駆動力より大きくなるように駆
動モーターを制御することにより、物体の移動方向反転
時に速度ゼロから所定速度まで加速するのに必要な物体
の移動距離を従来より短縮出来るので、装置を従来より
小型化することが可能であり、更に物体の往復動作を高
速に行うことも出来る。本発明は、プリンタ等のキャリ
ッジの運動を制御する装置に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による往復運動制御装置を用いたプリ
ンタ装置の主要部のブロック図、第２図は、第１図の第
１図の制御信号発生器の一実施例を示すブロック図、第
３図は、第２図のステート・マシンの状態変化の様子を
示す状態遷移図、第４図は、摩擦表面上の往復移動物体
の理論的及び実際の速度変化及び加速度変化を示す波形
図である。１０：往復運動制御装置１１；モーター１２：往復運動物体（キャリッジ）１３：制御信号発生手段

Claims

【特許請求の範囲】　モーターに駆動され所定の面に沿って往復運動する物
体の移動速度に応じて制御信号を発生する制御信号発生
手段と、上記制御信号に応じて、上記モーターを駆動する信号を
発生するモーター駆動手段とを具え、該モーター駆動手
段は、上記物体が加速運動しているときに上記モーター
から上記物体に加えられる駆動力が上記物体が減速運動
中よりも大きくなるように、上記モーターを駆動するこ
とを特徴とする往復運動制御装置。