KR100316280B1 - 스텝모터의제어방법 - Google Patents

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무라타 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

스텝모터(M)를 화상처리장치의 구동원으로 한 경우에, 스텝모터(M)에 걸린 부하토크(T)에 대해서 적당한 회전토크(T0)를 출력하도록 하는 것을 목적으로 한다.
CPU(1)는 스텝모터(M)가 소정의 회전토크(T0)로 회전할 수 있도록 제1테이블(t1)에서 공급전류량(I)을 구하고, 그 공급전류량(I)이 여자상(A, B)에 공급되도록 모터드라이브(8)에 신호를 송출한다. 그리고 CPU(1)는 공급전류량(I)이 여자상(A, B)에 공급되어진 각 여자상(A, B)의 전류적분치(Q)에 따라서 부하토크(T)를 구하는 동시에, 부하토크(T)와 회전토크(T0)의 사이에 필요한 차분치의 데이터를 ROM(7)에서 읽어내고, 부하토크(T)에 대해서 가장 적당한 회전토크(T0)를 판별한다. CPU(1)는 그 판별결과에 따라서 제2테이블(t2)에서 전류치의 데이타를 읽어내고, 읽어낸 전류치데이타에 대응하는 신호를 상기한 전류제어회로(8a)에 송출한다.

Description

스텝모터의 제어방법
본 발명은 스텝모터의 부하토크에 대한 출력토크의 제어방법에 관한 것이다.
종래에는, 화상처리장치에 있어서 용지를 반송할 경우, 구동원으로서 스텝모터가 사용되고 있다. 이 스텝모터는 복수의 여자상(勵磁相)을 구비하고, 펄스신호가 입력되면, 이 여자상의 권선에 흐르는 전류가 전환되어서 소정의 스텝각만큼만 회전하도록 되어 있다. 이 스텝모터의 회전을 상기한 용지반송용의 롤러에 전달하므로서 용지가 상기한 화상처리장치안으로 반송되어진다.
그러나, 상기한 스텝모터의 여자상에 전류를 공급하여, 스텝모터의 회전을시작시키면, 그 스텝모터의 회전력이 전달되는 기구측으로부터의 부하토크가 상기한 스텝모터에 걸리게 된다. 상기한 바와 같이 용지를 반송할 때, 상기한 부하토크는 반송된 용지의 재질이나 두께에 따라 변동한다. 그러므로, 상기한 스텝모터를 상기한 토크의 변동에 있어서, 최대라고 인정되는 부하토크 이상의 회전토크를 항상 출력할 수 있는 것으로 해둘 필요가 있다. 이와 같은 스텝모터를 사용하면, 상기한 화상처리장치 자체로 소비되는 전력이 크게 된다는 문제가 생긴다.
또한, 상기한 바와 같은 스텝모터에 의해 상기한 용지를 반송을 할 때, 스텝모터에 걸린 부하토크가 상기한 바와 같은 토크의 변동에 있어서 최소에 가까운 부하토크라면, 상기한 스텝모터로부터의 출력토크가 과잉이 되므로, 진동에 따른 소음이 발생한다. 또, 상기한 바와 같은 작은 부하토크에 있어서 출력토크가 과잉되떤, 공진현상에 따른 모터의 동기가 되지 않게되므로, 모터가 정상적으로 회전하지 않고, 그 결과, 용지의 반송이 되지 않는다고 하는 탈조현상(脫調現象)을 야기시킬 우려가 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 청구항 제1항기재의 발명은, 가동중인 스텝모터에 걸린 부하토크를 검출하고, 상기한 부하토크에 따른 소정량의 출력토크가 발생되도록 스텝모터의 여자상에 공급된 공급전력의 양을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 제2항기재의 발명은, 상기한 스텝모터의 여자패턴이 전환되는 사이에 상기한 여자상에 공급된 공급전류량의 적분치로부터 상기한 부하토크를 검출하고, 그 검출결과에 따라서, 상기한 스텝모터의 여자상에 공급되는 공급전류량을제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 제3항기재의 발명은, 가동중의 스텝모터에 걸린 상기한 부하토크를 검출하고, 상기한 부하토크에 따른 소정량의 출력토크가 발생하도록 스텝모터의 펄스속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 제4항기재의 발명은, 상기한 스텝모터의 여자패턴이 전환되는 사이에 상기한 여자상에 공급된 공급전류량의 적분치로부터 상기한 부하토크를 검출하고, 그 검출결과에 따라서, 상기한 스텝모터의 펄스속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 청구항 제1항기재의 발명에 의하면, 상기한 스텝모터에 걸린 부하토크와 스텝모터가 출력하는 출력토크를 비교해서 스텝모터의 여자상에 공급된 공급전류치를 제어하는 것으로서, 상기한 부하토크에 대해서 상기한 출력토크의 여유가 적을 경우에는, 상기한 공급전류치를 올려서 상기한 출력토크를 크게 하여, 상기한 부하토크와의 차이를 늘릴 수가 있다. 한편으로, 상기한 부하토크에 대하여 과잉된 출력토크가 출력되는 경우에는, 상기한 공급전류치를 낮춰서, 스텝모터의 진동에 따른 소음이 나지않을 정도로 상기한 출력토크를 작게할 수가 있다.
또, 청구항 제2항기재의 발명에 의하면, 상기한 스텝모터의 여자패턴이 전환되는 사이에 상기한 여자상에 공급된 공급전류량의 적분치를 구하므로서 상기한 부하토크를 검출할 수 있다. 그리고, 그 검출결과에 의해서 얻어진 부하토크와 상기한 공급전류가 공급되어지고 있을 때의 스텝모터의 출력토크를 비교하는 것으로, 상기한 부하토크와 출력토크의 차이가 적당한가 아닌가를 판별할 수 있다.
또, 청구항 제3항기재의 발명에 의하면, 상기한 스텝모터에 걸린 부하토크와 스텝모터가 출력하는 출력토크를 비교하여, 스텝모터의 펄스속도를 제어하는 것으로, 상기한 부하토크에 대하여 상기한 출력토크의 여유가 적을 경우에는 펄스속도를 낮춰서 상기한 출력토크를 크게 하고, 상기한 부하토크와의 차이를 늘리는 것이 가능하다. 한편, 상기한 부하토크에 대해서 과하게 출력토크가 출력되는 때는, 상기한 펄스속도를 올려서, 스텝모터의 진동에 의한 소음이 생기지 않은 정도로 상기한 출력토크를 작게할 수가 있다.
또, 청구항 제4항기재의 발명에 의하면, 상기한 바와 같이, 스텝모터의 여자패턴이 전환되는 사이에 상기한 여자상에 공급된 전류량의 적분치를 구하는 것으로, 상기한 부하토크를 검출할 수 있다. 그리고 검출결과로부터 얻어진 부하토크와 상기한 펄스속도의 아래에서의 스텝모터의 출력토크를 비교하는 것으로서, 상기한 부하토크와 출력토크의 차이가 적절한가 아닌가를 판별할 수 있다.
실시예
지금부터, 도면에 따라서 본 발명을 설명한다. 제1도는 스텝모터가 사용되는 팩시밀리장치의 회로구성을 도시하는 블록도이다, CPU(1)는 팩시밀리장치의 동작을 제어하기 위한 것이다. 판독부(2)는 원고표면의 화면데이타를 판독하기 위한 것이고, 기록부(3)는 화면데이타를 기록용지 위에 기록하기 위한 것이다. 키입력부(4)는 상대방의 팩시번호 등을 입력하기 위한 것이다. 또, 표시부(5)는 팩시밀리장치의 동작상황을 표시하기 위한 것이다. 이들 판독부(2), 기록부(3), 키입력부(4) 및 표시부(5)는 상기한 CPU(1)와 접속되어져 있다.
RAM(6)은 상기한 화면데이타를 일시적으로 격납하기 위한 것으로, ROM(7)은 팩시밀리장치의 각종 동작을 제어하기 위한 프로그램을 격납하기 위한 것이다. RAM(6)과 ROM(7)도 또한 상기한 CPU(1)와 접속되어져 있다. 모뎀(9)은 송신 및 수신을 하는 화면데이타의 변조 및 복제를 하기 위한 것으로, 상기한 CPU(1)와 접속되어져 있다. 그래서 상기한 모뎀(9)에는 상대방의 팩스번호에 대응한 다이얼 펄스의 송출 및 상대방으로부터 착신을 검출하기 위한 NCU(10)가 접속되어져 있다.
스텝모터(M)는 원고 혹은 기록지의 반송을 위해서 설치된 것으로, 모터드라이브(8)는 상기한 스텝모터(M)에 구동용 전류를 공급하기 위한 것이다. 전류제어회로(8a)는 모터구동전원(19)으로부터 공급되는 전류량을 제어하기 위한 회로이고, 모터드라이브(8)안에 설계되어져 있다. 상기한 모터드라이브(8)는 CPU(1)와 접속되어져 있고, 스텝모터(M)는 모터드라이브(8)와 접속되어져 있다. 스텝모터(M)는 2상스텝모터이고, A상 및 B상에 각각, 전류가 흐르는 방향이 반대가 되도록 2개의 권선(+A, -A 및 +B, -B)이 설치되어 있다.
상기한 스텝모터(M)의 구동에 의해서 원고 혹은 기록지를 반송하는 경우, 상기한 CPU(1)는 상기한 모터드라이브(8)에 신호를 송출한다. 상기한 모터드라이브(8)는 CPL(1)에서의 신호를 받아서, 상기한 스텝모터(M)의 상기한 A상, B상의 여자패턴을 변화시켜서, 스텝모터(M)에 의한 원고 혹은 기록지의 반송을 시작하게 한다.
적분기(11)는 상기한 각 권선(+A, -A, +B, -B)의 하나(예를 들면 권선 +A)에 공급되어진 전류량을 상기한 스텝모터(M)의 각 여자상의 여자패턴이 변화되는 사이의 시간으로 적분(제6도의 사선부 참조)했을 때의 값(이하, 전류적분치(Q)로 기재한다)을 검출하기 위한 회로이다. 또한, A/D변환기(12)는 적분기(11)로부터 출력되는 전류적분치(Q)의 값을 검출하고, 검출한 값에 대응하는 디지탈신호를 상기한 CPU(1)에 송출하기 위한 장치이다.
제2도는 스텝모터로 원고를 반송하기 위한 기구의 개략도이다. 상기한 스텝모터(M)의 회전축(18)에는 모터기어(g1)가 부착되어져 있고, 상기한 모터기어(g1)는 아이들기어(g2)와 맞물려 있다. 이 아이들기어(g2)는 기어(g3)를 포함한 복수의 기어로 구성되어진 제1기어렬(16)을 통하여, 축(13a)에 부착된 분리롤러기어(g5)와 맞물려 있다. 상기한 축(13a)에는 분리롤러(13)가 부착되어져 있고, 그 분리롤러(13)에는, 분리패드(14)가 맞닿아 있다.
한편으로, 상기한 아이들기어(g2)는 기어(g4)를 포함한 복수의 기어로 구성된 제2기어렬(17)을 통하여, 축(15a)에 부착되어진 플레튼롤러기어(g6)와 맞물려 있다. 상기한 축(15a)에는 플레튼롤러(15)가 부착되어 있고, 그 플레튼롤러(15)에는 밀착형의 판독부(2)가 맞닿아 있다.
상기한 바와 같은 기구에 의해서, 원고(P)를 반송할 때, 상기한 스텝모터(M)의 회전은 아이들기어(g2), 제1기어렬(16) 및 분리롤러기어(g5)를 통해서, 상기한 분리롤러(13)에 전달된다. 분리롤러(13)는 스텝모터(M)로부터의 회전을 받으면, 제 2도의 반시계방향으로 회전을 시작하고, 상기한 원고(P)를 상기한 판독부(2)의 방향으로 집어넣는다. 또, 상기한 스텝모터(M)의 회전은 아이들기어(g2), 제2기어렬(17) 및 플레튼롤러기어(g6)를 통하여 상기한 플레튼롤러(15)에도 전달된다. 분리롤러(13)는 스텝모터(M)로부터의 회전을 받게 되면, 제2도중, 반시계방향으로 회전을 시작하고, 상기한 원고(P)를 판독부(2)로 밀착시키면서 순차적으로 반송한다.
제2도와 같은 기구에 의하면, 원고를 반송하는 경우, 상기한 원고(P)와 분리롤러(13)와의 사이, 원고(P)와 상기한 플레튼롤러(15)와의 사이, 혹은 상기한 각 기어끼리의 사이에는 마찰저항이 생긴다. 그레서, 그 마찰저항에 의하면, 상기한 스텝모터(M)에는 회전에 대한 부하토크(T)가 걸린다. 이때, 부하토크(T)가 클수록, 전류의 공급이 시작되는 시점에서 상기한 각 권선(+A, -A, +B, -B)으로 공급되는 전류량이 커지게 된다. 이에 따라, 상기한 부하토크(T)는 상기한 전류적분치(Q)와 1대 1로 대응한다(제3도 참조). 상기한 부하토크(T)와 전류적분치(Q)와의 대응관계는 팩시밀리장치의 동작제어의 제1테이블(t1)로서 상기한 ROM(7)에 격납되어 있다.
또, 상기한 스텝모터(M)에 있어서, 상기한 각 권선(+A, -A, +B, -B)에 공급되어지는 전류량(이하 공급전류량(I)으로 기재)과, 스텝모터(M)의 회전토크(T0)와의 사이에도 특유한 대응관계가 있다(제4도 참조), 이때 일정 펄스속도(f)하에서의 공급전류량(I)과 회전토크(T0)와의 대응관계도, 팩시밀리장치의 동작제어의 제2테이블(t2)로서 상기한 ROM(7)으로 격납되어 있다.
상기한 원고(P)를 반송할 때, 상기한 CPU(1)는 스텝모터(M)를 상기한 일정한 펄스속도(f)하에서 소정의 회전토크(T0)로 회전시키도록, 상기한 제2테이블(t2)로부터 전류치를 구해서 판독한 전류치에 대응하는 신호를 모터드라이브(8)에 송출한다. 이 때 판독된 전류치는 상기한 RAM(6)에 일시적으로 격납된다.
모터드라이브(8)가 CPU(1)로부터의 신호를 받으면, 전류제어회로(8a)는 상기한 신호에 따라서, 모터구동전원(19)에서 각 권선(+A, -A, +B, -B)에 공급된 공급전류량(I)을 제어한다. 그래서, 전류제어회로(8a)로 제어되는 전류는 여자패턴에 따라서, 상기한 각 권선(+A, -A, +B, -B)에 공급된다.
상기한 바와 같은 각 권선(+A, -A, +B, -B)에 전류가 공급되어서 스텝모터(M)가 회전을 시작하면, 적분기(11)는 상기한 전류적분치(Q)를 검출하고, 검출치를 A/D변환기(12)로 입력한다. A/D변환기(12)는 입력된 전류적분치(Q)를 디지탈신호로 변환해서 CPU(1)에 송출한다. CPU(1)는 그 디지탈신호를 받으면, 상기한 부하토크(T)의 값을 판별하기 위하여, 그 신호에 대응하는 상기한 제1테이블(t1)로부터 부하토크(T)를 구한다.
상기한 CPU(1)는, 제1테이블(t1)로부터 부하토크(T)를 구하는 동시에, ROM(7)에서부터 부하토크(T)와 회전토크(T0)의 사이에 필요한 차분치(差分値)의 데이터를 읽어낸다. 그래서 CPU(1)는 부하토크(T)와 상기한 차분치로부터 부하토크(T)에 대해서 가장 적절한 회전토크(T0)를 판별한다. CPU(1)는 그 판별결과에 따라서, 다시 상기한 ROM(7)의 제2테이블(t2)로부터 전류치의 데이터를 읽어내고, 읽어낸 전류치데이터에 대응하는 신호를 상기한 전류제어회로(8a)에 송출한다. 전류제어회로(8a)는 이 신호를 받는 모터구동전원(19)에서 스텝모터(M)의 각 권선(+A, -A, +B, -B)에 공급된 전류량을 제어한다.
제5도는 본 발명의 다른 실시예의 회로구성을 도시하는 블록도이다. 스텝모터(M)는, 상기한 각 여자상의 여자패턴이 변화될 때마다 소정의 각도만큼 회전하고, 모터드라이브(8)는 상기한 CPU(1)에서부터의 펄스신호를 받아서 상기한 자성패턴을 변화시킨다. 이 때, 각 권선(+A, -A, +B, -B)에 공급된 전류량이 항상 일정하다면, 펄스속도(f)가 증가하면, 상기한 스텝모터(M)의 회전토크(T0)는 감소된다(제4도 참조).
본 실시예의 경우, 상기한 ROM(7)에는, 제2테이블(t2) 대신에 공급전류량(I)의 일정이하의 상기한 펄스속도(f)와 회전토크(T0)와의 대응관계가 팩시밀리장치의 동작제어의 제4테이블(t4)로서 격납된다. 상기한 CPU(1)는 스텝모터(M)를 일정공급전류량(I) 아래에서 소정의 회전토크(T0)로 회전하므로서, 상기한 제4테이블(t4)에서 펄스속도(f)를 구하고, 구해진 펄스속도(f)에 대응하는 신호를 모터드라이브(8)에 송출한다.
그 다음에 상기한 바와 동일하게, CPU(1)는 부하토크(T)를 상기한 제1테이블(t1)에서 구하는 동시에, ROM(7)에서 부하토크(T)와 회전토크(T0)의 사이에 필요한 차분치의 데이타를 읽어낸다. 그리고 CPU(1)는 부하토크(T)와 그의 차분치로부터 부하토크(T)에 대한 가장 적당한 회전토크를 판별한다. CPU(1)는 그 판별결과에 따라서 다시 상기한 ROM(7)의 제4테이블(t4)에서 펄스속도(f)를 구하고, 그 펄스속도(f)에 대응하는 신호를 다시 모터드라이브(8)에 송출한다.
또, 본 실시예에서는, 부하토크(T)와 전류적분치(Q)의 대응관계, 일정 펄스속도(f)이하로의 공급전류량(I)과 회전토크(T0)와의 대응관계, 혹은 일정한 공급전류량(I) 이하의 펄스속도(f)와 회전토크(T0)와의 대응관계는, 테이블로서 ROM(7)안에 격납되어지지만, 상기한 각 대응관계를 관수(關數)에서 근사하고, 그의 근사식에 의해서 부하토크(T)나 회전토크(T0) 등을 구하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시예의 스텝모터의 제어방법은, 팩시밀리장치의 기록부(3)에 사용되거나 기록지를 절단하는 커터기구의 구동에 사용되는 스텝모터(M)에도 적용된다. 또 본 실시예와 같은 스텝모터의 제어방법은 프린터나 복사기에 사용되는 스텝모터에도 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 가동중의 스텝모터에 걸린 부하토크를 검출하고, 이 부하토크에 따른 소정량의 출력토크가 생기도록 모터의 여자상에 공급되어진 전류량 혹은 펄스속도를 제어하도록 하고 있기 때문에, 항상 부하에 상응한 적절한 출력토크를 얻을 수 있기 때문에 부하변동에 의한 출력토크가 너무 과다하게 되어서 소음이 발생하거나, 탈조현상을 야기시킬 우려가 없어진다.
제1도는 본 발명의 스텝모터가 사용된 실시예의 팩시밀리장치의 회로구성을 도시하는 블록도이다.
제2도는 본 발명의 실시예의 스텝모터가 사용되는 팩시밀리장치의 원고반송기구의 개략도이다.
제3도는 부하토크와 전류적분치와의 대응관계를 도시하는 도면이다.
제4도는 공급전류량과 펄스속도와 회전토크의 대응관계를 도시하는 도면이다.
제5도는 본 발명의 스텝모터가 사용되는 다른 실시예의 팩시밀리장치의 회로구성을 도시하는 블럭도이다.
제6도는 A, B각상을 여자시킨 때의 A상의 공급전류량의 적분치를 도시하는 도면이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
(1) ------------------------------ CPU,
(2) ------------------------------ 판독부,
(6) ------------------------------ RAM,
(7) ------------------------------ ROM,
(9) ------------------------------ 모터드라이버,
(8a) ---------------------------- 전류제어회로,
(11) ------------------------------ 적분기,
(12) ------------------------------ A/D 변환기,
(13) ------------------------------ 분리롤러,
(14) ------------------------------ 분리패드,
(15) ------------------------------ 플레튼롤러,
(19) ------------------------------ 모터구동전류,
(A),(B) --------------------------- 여자상,
(M) ------------------------------ 스텝모터.

Claims (4)

  1. 가동중의 스텝모터(M)에 걸린 부하토크(T)를 검출하고, 상기한 부하토크(T)에 따라서 소정량의 출력토크가 발생하도록 스텝모터(M)의 여자상에 공급되어진 공급전류량(I)을 제어하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 스텝모터(M)의 여자패턴이 전환되는 사이에 상기한 여자상에 공급된 공급전류량(I)의 적분치로부터 상기한 부하토크(T)를 검출하고, 그 검출결과에 따라서, 상기한 스텝모터(M)의 여자상에 공급된 공급전류량(I)을 제어하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 제어방법.
  3. 가동중의 스텝모터(M)에 걸린 상기한 부하토크(T)를 검출하고, 상기한 부하토크(T)에 따라서, 소정량의 출력토크가 생기도록 스텝모터(M)의 펄스속도(f)를 제어하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 제어방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 스텝모터(M)의 여자패턴이 전환되는 사이에 상기한 여자상에 공급되는 공급전류량(I)의 적분치로부터 상기한 부하토크(T)를 검출하고, 그 검출결과에 따라서, 상기한 스텝모터(M)의 펄스속도(f)를 제어하는 것을 특징으로 하는 스텝모터의 제어방법.
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