(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーにより回転運動を発生させるモータと、
該モータの回転位置を検出するための検知器と、
該検知器の出力信号に基づいて前記モータの回転動作を制御するモータコントローラと、を備えたモータシステムにおいて、
前記検知器の出力信号を処理するフィルタを備え、かつ該フィルタの時定数を前記モータの回転速度に応じて変化させる制御機構を備え、
前記モータコントローラは、前記出力信号の信号変化の回数をカウントし、カウントした前記回数が規定回数に到達すると、前記モータを停止させ、
前記制御機構は、前記規定回数の１つ前に到達したタイミングで、前記時定数を短い時定数に変化させることを特徴とするモータシステム。
【請求項２】
請求項１記載のモータシステムにおいて、
前記モータはステッピングモータであることを特徴とするモータシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータシステムにおいて、
前記モータは、試料と試薬を反応させる反応容器を複数、列状に配置した反応ディスクを回転させるものであり、
前記検知器は、該ディスクと一体で回転する検知板と該検知板を検出する検出器を備えたことを特徴とするモータシステム。
【請求項４】
請求項１記載のモータシステムにおいて、
前記フィルタの時定数を前記モータの回転数に応じて変化させる制御機構を備えたことを特徴とするモータシステム。
【請求項５】
請求項１記載のモータシステムにおいて、
さらに、前記規定回数の１つ前に到達したタイミングで前記出力信号の監視を開始する監視回路を備え、
前記モータコントローラは、前記カウントが前記規定回数に到達すると停止位置を補正するための補正パルスを出力し、
前記制御機構は、前記監視回路の監視が開始されると伴に前記補正パルスのカウントを開始し、前記監視回路の監視時間の間に前記信号変化を検出した場合は、前記補正パルスのカウントをクリアすることを特徴とするモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ出力により移動して、検知器により停止位置を検出する機構、例えば、試薬または検体などを架設するディスク回転機構のモータコントローラに関わり、特に架設位置に対して物理的配置に相関性がある被検知体を検知器にて検出した信号変化をカウントすることで、所定の位置にて停止制御するモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
試薬または検体などを架設するディスクにて、架設位置と物理的配置に相関性がある被検知体を検知器にて検出した信号変化を用いて、ディスクを所定の位置にて停止する技術が特許文献１に記載されている。
【０００３】
前記技術では試薬または検体などを架設したディスクの回転および停止動作を制御するモータコントローラでは、ディスク回転機構に架設位置と物理的配置に相関性があるに被検知体を少なくとも１つ以上設けて、被検知体を検知器が検知するときの信号変化の回数をカウントすることによりディスクを所定の位置で停止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
試薬または検体などを架設したディスクをモータ駆動にて回転すると、回転速度とディスクの機械的な共振周波数の関係から、特に低速回転においてディスクの回転に振動が生じる場合がある。また、ディスクに設置した被検知体にほこりや結露水などの異物が付着する場合がある。また、検知器の出力信号に対して電気的な雑音が重畳する場合がある。
【０００６】
これらはディスクが回転するときに検知器からの出力信号の意図しない信号変化となり、前記信号変化をモータコントローラでカウントすると信号変化カウントが本来のカウントよりも多くなるためディスクの停止位置ずれの原因となる。
【０００７】
本発明の目的は、ディスクが回転するときに検知器から意図しない信号変化が発生した場合でも、ディスクを所定の位置にて停止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。
【０００９】
試薬または検体などを架設したディスクを回転するときの検知器からの出力信号に対して、モータコントローラにて信号変化をカウントするカウンタの入力回路にフィルタ特性が変更可能なフィルタ回路、入力信号を監視する監視回路、更に、監視回路の報告によりモータコントローラ内の処理行う制御回路を具備したことを特徴とする。
【００１０】
このようなモータコントローラの入力回路において、ディスクが回転するときに検知器からの信号変化の周期が前記フィルタ回路の設定値よりも短い場合、前記信号変化はフィルタにて除去するためモータコントローラではカウントしない。
【００１１】
また、監視回路では入力信号が変化してから設定した時間において入力信号の再変化の有無を監視し、入力信号が再変化した場合は、監視回路は制御回路に最初の信号変化を異常信号として報告する。制御回路では監視回路から異常報告を受けると入力信号の変化をカウントするカウンタを元に戻す処理をする。あるいは、制御回路では入力信号の変化から監視回路の設定時間が経過するまで、信号変化のカウントを保留しておき、監視回路からの異常報告がなかったときにカウントする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ディスク回転の振動、または被検知体への異物の付着、または検知器の出力信号に対する雑音の重畳などにより、ディスクが回転するときに検知器からの出力信号の意図しない信号変化が発生しても、ディスクを所定の位置で停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ディスク回転機構の概略図。
【図２】ディスク回転時の検知器出力信号。
【図３】フィルタリング後の信号。
【図４】モータコントローラ内部ブロック図。
【図５】モータコントローラ内部フィルタリング処理の概略図。
【図６】モータコントローラ内部フィルタ回路制御フローチャート。
【図７】モータコントローラ内部監視回路制御フローチャート。
【図８】モータコントローラ内部監視処理の概略図。
【図９】ステージ機構の概略図。
【図１０】原点検知タイミングの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例１を図１から図６を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明を適用するディスク回転機構の概略図、図２はディスク回転時の検知器からの出力信号、図３はフィルタリング処理した信号、図４はモータコントローラの内部ブロック図、図５はモータコントローラ内での信号変化の概略図、図６はモータコントローラ内のフィルタ回路の制御フローチャートである。
【００１６】
図１においてモータコントローラ６はユーザインターフェース１１から与えられた情報によりモータドライバ回路５に対して制御パルス７を出力する。これによりモータ４が回転してディスク１が回転する。ディスク１が回転するとディスクの停止位置に対応した被検知体２が検知器３を通過する。被検知体２が検知器３を通過すると検知信号８が出力する。検知信号８の信号変化の回数をモータコントローラ６にてカウントする。このとき検知信号８の信号変化は被検知体２が検知器３を通過する毎に発生するので、信号変化のカウントから被検知体２の移動角度、さらには架設ポジション１０の移動角度を知ることができる。このカウントが規定回数に到達すると、モータコントローラ６では架設ポジション１０とそれに対応した被検知体２の絶対位置を補正するためにユーザインターフェース１１から予め与えられた補正パルス１２を出力して停止する。これによりディスク１は所定の位置に停止する。
【００１７】
ディスク回転時の検知器からの出力信号について図２を参照して説明する。図２（ａ）は架設ポジションつまり被検知体２をＮポジション移動するときの検知器３の出力信号、信号変化のカウンタ、および制御パルス７の出力状況である。
【００１８】
まず、検出器からの出力信号の変化が規定回数（Ｎ）になるまでカウントすることにより被検知体２の移動数、つまり架設ポジション１０の位置を把握することができる。その後、出力信号７の変化が規定回数まで到達すると、被検知体２と架設ポジション１０の絶対位置を補正するための補正パルス１２を出力して停止することでディスクを所定の位置まで回転する。
【００１９】
これに対して、図２（ｂ）は図２（ａ）と同じ制御パルス７を出力したときに被検知体２に付着した異物による意図しない検知信号１３、検知器３の検知信号８に重畳する雑音１４、さらにはディスク回転時の振動のよるチャタリング１５が生じた場合のカウントの変化である。このような異常信号が重畳すると、モータコントローラでの信号変化のカウントが多くなり、例えば、図２（ｂ）において図２（ａ）と同様に信号変化が規定回数（Ｎ）で停止しようとすると図２（ａ）より手前で停止することになり、結果として停止位置ずれの原因となる。
【００２０】
これに対して異常信号を除去するために、図１において検知器３からモータコントローラ６の間にフィルタ回路９を設けた場合において、フィルタ回路９の出力信号、つまりモータコントローラ６への入力信号を図３に記載する。
【００２１】
図３（ａ）の異常信号が重畳していない場合に対して、図３（ｂ）のように検知器３の検知信号８に雑音１４が重畳した場合、およびディスク回転時の振動によるチャタリング１５が発生する場合について記載する。この場合、フィルタ回路９の時定数が小さくても図３（ｃ）のように検知器の出力信号に重畳する雑音１４、あるいはディスクの回転速度による回転振動によるチャタリング１５など、ある程度周波数の高い異常信号の除去は可能である。
【００２２】
しかし、図３（ｃ）の被検知体に付着した異物による意図しない検知信号１３のように周波数の低い異常信号はその影響が完全には除去できない。
【００２３】
一方、フィルタ回路９の時定数を大きくすると、図３（ｄ）のように異常信号は除去できるが、検知器の出力信号の変化自体にも遅延が生じてしまい所定の停止位置を越えてしまう。
【００２４】
そこで、フィルタ回路９の機能をモータコントローラの内部に搭載してモータの回転状況に応じてフィルタ回路９の時定数を変更する方法を図４から図６を用いて説明する。
【００２５】
まず、図４では検知器からの検知信号８をフィルタ回路２１でフィルタリングする。フィルタ回路２１にてフィルタリングされた信号は制御回路２３に入力され、信号が変化すると出力変化カウンタ２４を更新する。また、制御回路２３では出力変化カウンタ２４の情報によりフィルタ回路２１の時定数の設定切り替えを行う。例えば、検知器から図５（ａ）のような検知信号８がモータコントローラ６に入力した場合について制御回路２３の動作を具体的に説明する。
【００２６】
ディスクを所定の位置で停止するためには、被検知体の検知信号２７の信号変化のみをカウントすること、および出力変化カウンタ２４が規定回数になる最終カウントにおいて、被検知体の検知信号２７による信号変化と制御回路２３に信号変化が入力するまでの遅延時間を最小にすることが必要となる。つまり図５（ａ）の検知時間Ａでは被検知体の検知信号２７の有無がわかればよく、検知時間Ｂではフィルタ回路２１の時定数を必要最低限に抑えることが重要となる。
【００２７】
そこで、図６の動作フローチャートのように出力変化カウンタ２４のカウントが規定回数の１つ前になるまではフィルタ回路２１の時定数を長くしておき、規定回数の１つ前に到達したタイミングでフィルタ回路２１の時定数を必要最低限の値にする。つまり検知時間Ａでは被検知体の検知信号２７の検知時間よりも少し短い時定数とすることで、より周期が長い異常信号まで除去することができる。
【００２８】
図６の制御を実施したときのフィルタ回路２１の出力信号は図５（ｂ）のようになる。図５（ｂ）では被検知体に付着した異物による意図しない検知信号１３、検知器の出力信号に重畳した雑音１４、およびディスク回転時の振動によるチャタリング１５を除去しており、かつ最終カウントでの遅延時間を他のカウントのときと比較して短くできる。
【００２９】
しかし、実施例１において図５（ｂ）のようなフィルタ出力を得た場合でも、最終カウントにおいてフィルタ回路２１の時定数による遅延時間中に出力したパルス３１の分だけ所定の位置から停止位置ずれが生じることになる。
【００３０】
そこで別な実施例として図４にてフィルタ回路２１の出力を監視する監視回路２２を用いた実施例２を図４，図７、および図８を参照して以下説明する。
【００３１】
図８の信号変化３２および信号変化３３にて、信号変化３２が被検知体２による信号変化である場合は、監視回路２２を用いずに実施例１において検知時間Ｂにてフィルタ回路２１の時定数を０、つまりフィルタ回路２１を無効として信号変化３２をカウントすればよい。
【００３２】
一方、信号変化３３が本来の被検知体２による信号変化である場合は、検知時間Ｂにてフィルタ回路２１を無効、監視回路２２を有効として、検知器３の検知信号８を監視回路２２にて図７のフローチャートに従い監視する。
【００３３】
まず、出力変化カウンタ２４のカウントが規定回数の１つ前になるまでは実施例１と同様とし、規定回数の１つ前に到達したタイミングでフィルタ回路２１の無効（時定数を０）として監視回路２２を有効とする。
【００３４】
監視回路２２にて検知信号８の信号変化３２を検知すると、出力信号の監視を開始すると伴に補正パルスカウンタ２６にて補正パルスのカウントを開始する。また制御回路２３では出力変化カウンタ２４に対して信号変化３２のカウントを保留にする。
【００３５】
図８のように検知器出力信号８の監視は制御回路２３から設定された監視時間３４の間にて監視を行うが、監視時間３４の間に監視回路２２にて信号変化３５を検出した場合は、信号変化３２を異常信号として監視回路２２から制御回路２３に報告する。制御回路２３では保留にしていた出力変化カウントを無効として処理すると伴に補正パルスカウンタ２６をクリアする。
【００３６】
また、監視回路２２にて信号変化３３を検知すると上記と同様な処理が始まる。信号変化３３を監視回路２２にて検知してから監視時間３４の間に信号変化が発生しなかった場合、信号変化３３を正常信号として監視回路２２から制御回路２３に報告する。制御回路２３では保留にしていた信号変化３３のカウントを有効として出力変化カウンタ２４を更新する。その後、補正パルスカウンタ２６が規定値に到達するとパルス出力を停止する。
【００３７】
上記のような検出器の出力信号処理にて、出力信号に異常信号が重畳してもその影響を除去してディスクを所定の位置で停止することができる。
【００３８】
また、前記モータシステムを用いた別な実施形態を図９および図１０を参照して説明する。図９はステージ制御機構の概略図、図１０は原点検知タイミングの概略図である。図９においてＸステージ３６はモータコントローラ４２により制御されるＸステージ制御モータ４０により制御され、原点検知器３９の検知情報を基に原点からの移動パルス数により、その位置を制御する。
【００３９】
また、Ｘステージ３６が停止位置（Ａ）３７および停止位置（Ｂ）３８から原点に移動する際、移動時間を短縮するため移動距離が長いほど移動速度、つまりＸステージ駆動モータ４０の回転速度を速くする。このときＸステージ３６が原点検知器３９まで到達すると図１０のように原点検知器の出力信号が変化する。その後、原点検知器の出力信号はフィルタ回路４３にてフィルタリングされモータコントローラ４２に原点検知信号として伝達する。
【００４０】
このときフィルタ回路４３の時定数４４が一定値であると、図１０のように検知器検知タイミング４５とモータコントローラ検知タイミング４６には時定数４４の遅延が生じ、Ｘステージ駆動モータの回転速度が異なると、この遅延時間中のＸステージの移動距離に差が生じる。つまり、Ｘステージ３６の移動速度が異なる場合、Ｘステージの停止位置に誤差が生じ、結果としてＸステージの位置制御に誤差が生じる原因となる。
【００４１】
そこで、Ｘステージ３６の移動速度、つまりモータコントローラ４２の回転速度によりフィルタ回路の時定数を変更することにより、時定数４４の移動距離の誤差を低減できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ディスク
２  被検知体
３  検知器
４  モータ
５  モータドライバ回路
６  モータコントローラ
７  制御パルス
８  検知信号
９  外部フィルタ回路
１０  架設ポジション
１１  ユーザインターフェース
１２  停止位置補正パルス
１３  検知信号
１４  被検知体に付着した異物による意図しない検知信号
１５  ディスク回転振動によるチャタリング
２１  フィルタ回路
２２  監視回路
２３  制御回路
２４  出力変化カウンタ
２５  パルス生成回路
２６  停止位置補正パルスカカウンタ
２７  被検知体の検知信号
３１  フィルタ回路による遅延時間中に出力したパルス
３２，３３  信号変化
３４  監視時間
３５  再変化信号
３６  Ｘステージ
３７  停止位置（Ａ）
３８  停止位置（Ｂ）
３９  原点検知器
４０  Ｘステージ駆動モータ
４１  Ｘステージ駆動モータドライバ
４２  モータコントローラ
４３  フィルタ回路
４４  フィルタ時定数
４５  検知器検知タイミング
４６  モータコントローラ検知タイミング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005622532.tif 000009
【図９】
0005622532.tif 000010
【図１０】
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