(57)【要約】【課題】共通の駆動軸を回転させる複数のモーターを駆動制御する際に、コスト増や機械的制約を避けつつ、円滑に動作させるとともに、複数のモーターの均衡を取って効率よく駆動する。【解決手段】モーター駆動装置１は、共通の駆動軸３を回転させる複数のモーターＭ１，Ｍ２を駆動制御する。モーター駆動装置は、複数のモーターのそれぞれに相等しい駆動電力ＰＷＭを出力し、複数のモーターのうちいずれか一のモーターの回転数検知信号Ｍ１_ＦＧ又はＭ２_ＦＧをフィードバック信号として駆動電力を操作する。フィードバック信号を応答性、効率性等の条件に基づき切替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の駆動軸を回転させる複数のモーターを駆動制御するモーター駆動装置であって、
前記複数のモーターのそれぞれに相等しい駆動電力を出力し、前記複数のモーターのうちいずれか一のモーターの回転数検知信号をフィードバック信号として前記駆動電力を操作するモーター駆動制御部を備えるモーター駆動装置。
【請求項２】
前記フィードバック信号を前記複数のモーターの回転数検出信号の間で切替え可能である請求項１に記載のモーター駆動装置。
【請求項３】
前記複数のモーターの起動又は／及び停止の累積回数が所定値を超えたら、前記フィードバック信号を前記複数のモーターの回転数検出信号の間で切替える制御部を備える請求項２に記載のモーター駆動装置。
【請求項４】
前記複数のモーターの回転数検出信号のうち、前記フィードバック信号としたときに応答性がより良くなる回転数検出信号に、前記フィードバック信号を切替える制御部を備える請求項２に記載のモーター駆動装置。
【請求項５】
前記複数のモーターの回転数検出信号のうち、前記フィードバック信号としたときに所定回転数から目標回転数に達するまでの前記駆動電力の積分値がより小さくなる回転数検出信号に、前記フィードバック信号を切替える制御部を備える請求項２に記載のモーター駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１−３にも記載されるように、共通の負荷（駆動軸）を２つのモーターで回転駆動する技術がある。特許文献１−３に記載の技術では、バックラッシの抑制等を目的に、負荷（出力軸）の回転を検出するセンサー（エンコーダー）からの情報に基づき、２つのモーターに対してそれぞれ制御された信号に基づき駆動電力を生成して当該２つのモーターを駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１３１９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１９９３９５号公報
【特許文献３】特開２００３−３３０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の従来技術にあっては、２つのサーボモーターと、これに対する２つのコントローラーとを用いてギアの位相を特定の状況に制御する。
しかし、サーボモーターやエンコーダーを用いており、コストが高くかかり、エンコーダーの設置スペースや接続構造が必要となって大型化、複雑化を招く。
共通の駆動軸を２つのモーターで回転駆動する場合に、各モーターに対応したフィードバック系を互いに独立にすると、モーター間のトルク干渉が起き、速度変動が大きく出力効率が低下する。
また、片方のモーターに対してのみフィードバック系を構成した場合には、当該片方のモーターの方が変動過多となって負荷への駆動力が安定せず、当該片方のモーターの方がギアの摩耗や劣化が激しく故障しやすくなる。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、共通の駆動軸を回転させる複数のモーターを駆動制御する際に、コスト増や機械的制約を避けつつ、円滑に動作させるとともに、複数のモーターの均衡を取って効率よく駆動することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、共通の駆動軸を回転させる複数のモーターを駆動制御するモーター駆動装置であって、
前記複数のモーターのそれぞれに相等しい駆動電力を出力し、前記複数のモーターのうちいずれか一のモーターの回転数検知信号をフィードバック信号として前記駆動電力を操作するモーター駆動制御部を備えるモーター駆動装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、モーター駆動制御部は、前記フィードバック信号を前記複数のモーターの回転数検出信号の間で切替え可能である請求項１に記載のモーター駆動装置である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記複数のモーターの起動又は／及び停止の累積回数が所定値を超えたら、前記フィードバック信号を前記複数のモーターの回転数検出信号の間で切替える制御部を備える請求項２に記載のモーター駆動装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記複数のモーターの回転数検出信号のうち、前記フィードバック信号としたときに応答性がより良くなる回転数検出信号に、前記フィードバック信号を切替える制御部を備える請求項２に記載のモーター駆動装置である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記複数のモーターの回転数検出信号のうち、前記フィードバック信号としたときに所定回転数から目標回転数に達するまでの前記駆動電力の積分値がより小さくなる回転数検出信号に、前記フィードバック信号を切替える制御部を備える請求項２に記載のモーター駆動装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数のモーターのそれぞれに相等しい駆動電力を出力し、複数のモーターのうちいずれか一のモーターの回転数検知信号をフィードバック信号として駆動電力を操作するので、共通の駆動軸の回転を検出するエンコーダーが不要であり、相等しい駆動電力により円滑に動作させるとともに、複数のモーターの均衡を取って効率よく駆動することができる。
また、フィードバック信号を複数のモーターの回転検出信号の間で切替えることによって、円滑で効率の良い駆動を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るモーター駆動装置の回路ブロック図及び２つのモーターによる回転駆動機構の模式図である。
【図２】２つのモーターを起動した時の一方のモーターの回転数の変動を示す波形図であり、(a)は初期、(b)は経年劣化後のものである。
【図３】切替制御例２に係る制御切替シーケンスのフローチャートである。
【図４】切替制御例２に係り、２つのモーターを起動した時の一方のモーターの回転数の変動を示す波形図である。
【図５】切替制御例２に係り、２つのモーターを起動した時の他方のモーターの回転数の変動を示す波形図である。
【図６】切替制御例３に係る制御切替シーケンスのフローチャートである。
【図７】切替制御例３に係り、２つのモーターを起動した時の一方のモーターの回転数と駆動電力の変動を示す波形図である。
【図８】切替制御例３に係り、２つのモーターを起動した時の他方のモーターの回転数と駆動電力の変動を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１４】
図１に示すように本実施形態のモーター駆動装置１は、共通の駆動軸３を回転させる２つのモーターＭ１、Ｍ２を駆動制御する。例えば、図示するように各モーターの出力軸に固定されたギアＧ１，Ｇ２が、駆動軸３に固定されたギアＧ３に噛合連結された伝動機構により２つのモーターＭ１、Ｍ２が駆動軸３に接続されるが、この伝動機構は一例であってこれに限定されるものではない。例えば減速歯車を追加してもよい。
駆動軸３とローラー２とが同軸に一体となっている。ローラー２、駆動軸３及びギアＧ３が共通の負荷となる。
【００１５】
モーター駆動装置１は、モーター駆動制御部１０と、システム制御部２０とを備える。
モーター駆動制御部１０は、ＰＷＭ方式の駆動電力をモーターＭ１，Ｍ２に出力するモーター駆動アンプを含んだものであり、２つのモーターＭ１，Ｍ２のそれぞれに相等しい駆動電力ＰＷＭを出力する。
また、モーター駆動制御部１０には、モーターＭ１から出力される回転数検出信号Ｍ１_ＦＧと、モーターＭ２から出力される回転数検出信号Ｍ２_ＦＧとがそれぞれ入力される。
モーター駆動制御部１０は、ＰＩＤコントローラー１１を含み、２つのモーターのうちいずれか一のモーターの回転数検知信号Ｍ１_ＦＧ又はＭ２_ＦＧのうちセレクター１２によって切替えられる回転数検出信号がフィードバック信号としてＰＩＤコントローラー１１に入力され、駆動電力ＰＷＭを操作するフィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行う。モーター駆動制御部１０は、ＰＩＤコントローラー１１から出力される選択信号ＳＥＬに従ったセレクター１２の動作によってフィードバック信号を２つのモーターＭ１，Ｍ２の回転数検出信号の間で切替え可能である。
【００１６】
システム制御部２０からＰＩＤコントローラー１１には、上記フィードバック制御（ＰＩＤ制御）の目標値を指定する速度指令信号、上記選択信号ＳＥＬが入力される。
ＰＩＤコントローラー１１からシステム制御部２０には、上記フィードバック制御（ＰＩＤ制御）における駆動電力（ＰＷＭ）の操作量（デューティー比）及びフィードバック信号（回転数検出信号）が入力される。
【００１７】
システム制御部２０は、速度指令信号、選択信号ＳＥＬをＰＩＤコントローラー１１に出力して、モーターＭ１，Ｍ２の駆動制御を実行させるとともに、モーターＭ１，Ｍ２の駆動制御時にＰＩＤコントローラー１１から入力された情報に基づき計算処理して、選択信号ＳＥＬを決定する。その具体的制御例を以下に挙げる。
【００１８】
（１）切替制御例１
切替制御例１では、モーターＭ１，Ｍ２の起動又は停止の累積回数が所定値を超えたら切替える。
システム制御部２０は、速度指令信号又はフィードバック信号（回転数検出信号）に基づき、モーターＭ１，Ｍ２の起動の回数を累計する。
システム制御部２０は、モーターＭ１，Ｍ２の起動の累積回数が所定値を超えたら、選択信号ＳＥＬを切替える。
すなわち、システム制御部２０は、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号として選択した制御でのモーターＭ１，Ｍ２の起動の累積回数が所定値を超えたら、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号ＳＥＬに切替える。これに応じてその選択信号ＳＥＬをＰＩＤコントローラー１１がセレクター１２に入力してフィードバック信号をモーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧに切替える。
同様に、システム制御部２０は、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号として選択した制御でのモーターＭ１，Ｍ２の起動の累積回数が所定値を超えたら、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号ＳＥＬに切替える。これに応じてその選択信号ＳＥＬをＰＩＤコントローラー１１がセレクター１２に入力してフィードバック信号をモーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧに切替える。
起動の累積回数に代えて、停止の累積回数により実施してもよいし、双方の累積回数で実施してもよい。
以上のようにして、一定の累積駆動回数毎にフィードバック信号を切替えることで、２つのモーターＭ１，Ｍ２の均衡を取って円滑で効率の良い駆動を維持することができる。
【００１９】
（２）切替制御例２
切替制御例２は、２つのモーターＭ１，Ｍ２の回転数検出信号のうち、フィードバック信号としたときに応答性がより良くなる回転数検出信号に、フィードバック信号を切替える。
モーターＭ１，Ｍ２の起動時の回転数が図２(a)に示すように変動する。図２(a)に示すように速度リップルが生じる、すなわち、回転数がオーバーシュート、アンダーシュートを繰り返す。速度リップルの振幅が次第に小さくなっていき、回転数が目標回転数ｒＧに収束する。
ギアの摩耗などの経年劣化により負荷条件が変化するので、速度リップルの最大振幅が大きくなり、速度リップルが一定範囲に収束するまでの整定時間Ｔが図２(b)に示すように伸びる。整定時間Ｔは、例えば所定の収束判定時間ｔＳ（例５０ｍｓｅｃ）連続で回転数検出信号（ＦＧ）が目標回転数ｒＧを中心とした所定の収束範囲ｒＳ（例±５％）以内になった時点（図２(a)の時点ｔａ、図２(b)の時点ｔｂ）までとする。整定時間Ｔの起点は起動開始時点ｔ０である。
【００２０】
システム制御部２０は、以上の整定時間Ｔの長短により応答性の良し悪しを判断して選択信号ＳＥＬを決定するための以下の制御切替シーケンスを実行する。以下は電源ＯＮを契機に制御切替シーケンスを実行する例であり、制御切替シーケンスは待機時間等その他の時機に実行してもよい。また、モーター駆動装置１がプリンターに組み込まれている場合を例とする。図３のフローチャートを参照する。
システム制御部２０は、プリンターの主電源が入り、電源がＯＮとなったら（Ｓ１１）、プリント準備処理の一つである制御切替シーケンスを起動し（Ｓ１２）、制御切替シーケンスとしてまず、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号ＳＥＬをＰＩＤコントローラー１１に入力して、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号として選択させる（Ｓ１３）。
その上でシステム制御部２０は、速度指令（目標回転数）をＰＩＤコントローラー１１に入力してモーターＭ１，Ｍ２を同時に回転起動させる（Ｓ１４）。
システム制御部２０は、ＰＩＤコントローラー１１から返される回転数検出信号（ＦＧ信号）に基づき、図４に可視化するような整定時間Ｔ１を測定する（Ｓ１５）。この整定時間Ｔ１（図４の区間ｔ０−ｔ１に相当）は、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧがフィードバック信号である時の整定時間である。
システム制御部２０は、整定時間Ｔ１の測定が終われば、速度指令（目標回転数：０）をＰＩＤコントローラー１１に入力してモーターＭ１，Ｍ２をともに停止させる（Ｓ１６）。
【００２１】
次に、システム制御部２０は、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号ＳＥＬをＰＩＤコントローラー１１に入力して、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号として選択させる（Ｓ１７）。
その上でシステム制御部２０は、速度指令（Ｓ１４と同じ目標回転数）をＰＩＤコントローラー１１に入力してモーターＭ１，Ｍ２を同時に回転起動させる（Ｓ１８）。
システム制御部２０は、ＰＩＤコントローラー１１から返される回転数検出信号（ＦＧ信号）に基づき、図５に可視化するような整定時間Ｔ２を測定する（Ｓ１９）。この整定時間Ｔ２（図５の区間ｔ０−ｔ２に相当）は、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧがフィードバック信号である時の整定時間である。
システム制御部２０は、整定時間Ｔ２の測定が終われば、速度指令（目標回転数：０）をＰＩＤコントローラー１１に入力してモーターＭ１，Ｍ２をともに停止させる（Ｓ２０）。
【００２２】
次に、システム制御部２０は、整定時間Ｔ１より整定時間Ｔ２が長ければ（Ｓ２１でＹＥＳ）、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号に決定し（Ｓ２２）、整定時間Ｔ２より整定時間Ｔ１が長ければ（Ｓ２１でＮＯ）、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号に決定し（Ｓ２３）、制御切替シーケンスを終了する（Ｓ２４）。図４と図５に示した例では、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号に決定する。
なお、システム制御部２０は、プリント準備処理をすべて実行して、プリント準備完了状態に移行する（Ｓ２５）。
システム制御部２０は、ステップＳ２２，Ｓ２３で決定した選択信号をＰＩＤコントローラー１１に入力して、次の制御切替シーケンスが行われるまでは、その選択信号に従った回転数検出信号をフィードバック信号として選択させ、ＰＩＤコントローラー１１はプリント動作等に伴うモーターＭ１，Ｍ２の駆動を制御する。
【００２３】
以上のようにして、応答性がより良くなる回転数検出信号にフィードバック信号を切替えることで、２つのモーターＭ１，Ｍ２の均衡を取って円滑で効率の良い駆動を維持することができる。
なお、以上の例では、応答性の良し悪しを整定時間Ｔの長短により判断したが、他の指標により判断してもよい。例えば、起動後、オーバーシュートとアンダーシュートが１回ずつあると、最大振幅が測定できるから、これを判断指標としてもよい。また、起動後、オーバーシュートが１回あると、目標回転数ｒＧに対するオバーフロー量が測定できるから、これを判断指標としてもよい。
【００２４】
（３）切替制御例３
切替制御例３は、２つのモーターＭ１，Ｍ２の回転数検出信号のうち、フィードバック信号としたときに所定回転数（本例では０）から目標回転数に達するまでの駆動電力の積分値がより小さくなる回転数検出信号に、フィードバック信号を切替える。図６のフローチャートを参照する。上記の切替制御例２と同じステップは同じ符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図６に示すようにステップＳ１４の後、システム制御部２０は、ＰＩＤコントローラー１１から返される操作量（デューティー比）に基づき、図７に可視化するような駆動電力ＰＷＭの積分値Ｓ１を測定する（Ｓ１５Ｂ）。この積分値Ｓ１は、図７の区間ｔ０−ｔ３のデューティー比の時間積分値に相当し、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧがフィードバック信号である時の積分値である。
【００２６】
同様に、ステップＳ１８の後、システム制御部２０は、ＰＩＤコントローラー１１から返される操作量（デューティー比）に基づき、図８に可視化するような駆動電力ＰＷＭの積分値Ｓ２を測定する（Ｓ１９Ｂ）。この積分値Ｓ２は、図８の区間ｔ０−ｔ４のデューティー比の時間積分値に相当し、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧがフィードバック信号である時の積分値である。
【００２７】
システム制御部２０は、積分値Ｓ１より積分値Ｓ２が大きければ（Ｓ２１ＢでＹＥＳ）、モーターＭ１の回転数検出信号Ｍ１_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号に決定し（Ｓ２２）、積分値Ｓ２より積分値Ｓ１が大きければ（Ｓ２１ＢでＮＯ）、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号に決定し（Ｓ２３）、制御切替シーケンスを終了する（Ｓ２４）。図７と図８に示した例では、モーターＭ２の回転数検出信号Ｍ２_ＦＧをフィードバック信号とする選択信号に決定する。
その他、上記の切替制御例２と同様に実施する。
【００２８】
以上のようにして、駆動電力の積分値がより小さくなる回転数検出信号にフィードバック信号を切替えることで、２つのモーターＭ１，Ｍ２の均衡を取って円滑で効率の良い駆動を維持することができる。
【００２９】
以上の実施形態にあっては、共通の駆動軸を回転させる複数のモーターを２つとしたが、３つ以上にして実施してもよい。その場合、各モーターの回転数検出信号をフィードバック信号としたときの整定時間や駆動電力の積分値を測定して最も整定時間の短いもの、最も駆動電力の積分値の小さいものを選択して実施するとよい。また、制御切替シーケンスの実行ごとに、３つ以上から２つをランダムに選択して、上記実施形態と同様に実施してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１     モーター駆動装置
２     ローラー
３     駆動軸
１０   モーター駆動制御部
２０   システム制御部
Ｍ１，Ｍ２    モーター
ｒＧ   目標回転数
ｒＳ   収束範囲
Ｓ１   駆動電力の積分値
Ｓ２   駆動電力の積分値
ＳＥＬ 選択信号
ｔＳ   収束判定時間
Ｔ     整定時間
Ｔ１   整定時間
Ｔ２   整定時間
【図１】
2020025407.tif 000003
【図２】
2020025407.tif 000004
【図３】
2020025407.tif 000005
【図４】
2020025407.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020025407.tif 000008
【図７】
2020025407.tif 000009
【図８】
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