JPH03215195A - 記録装置 - Google Patents

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］ 本発明はステッピングモータを駆動源とし，第１軸およ
び第２軸をほぼ直交するように構成し，この平面上で記
録手段を走査させて視覚像を形成する記録装置（いわゆ
るＸＹプロッタ）の改良に関する． ［従来の技術］ 一般にブロツタの概略構造は，第５図に示されるように
ほぼ直交する第１軸（Ｘ軸と呼ぶ）と第２軸（Ｙ軸と呼
ぶ）に駆動源としてＸ軸駆動用モータ１，Ｙ軸駆動用モ
ータ２の各モータが梧載され，プロツタ等記録装置を駆
動している．３ａおよび３ｂは夫々Ｘ軸駆動プーり，３
ｃおよび３ｄはアイドラプーり，４ａおよび４ｂは夫々
Ｘ軸駆動ベルト，５はＹ軸駆動プーり．６はＹ軸バー，
７はＹ軸駆動ベルト．８はペンキャリッジ，９はペン．
１１はプラテン．１２は記録紙である． なお，この種記録装置においては．駆動モータとしてス
テッピングモ−夕が採用される例が多い．この駆動源に
使用されるステッピングモータの駆動パルス周波数応答
特性は第８図中の起動トルク曲線（イ）および脱出トル
ク曲線〈口）に示すような特性曲線となり，ステッピン
グモータは自起動可能領域を超えて同図中にハッチで示
したスルー領域（ハ）まで高速に運転する場合，ステッ
ピングモータの脱調を回避しながら適度な速度パターン
にしたがってステッピングモータの加減速制御を行う。

この時１従来の加減速制御方法においては．第６図に示
すように速度を直線的に増減し，すなわち加減速制御時
にステッピングモータが等加速度運動となるように運転
されている。

ここで，一般にステッピングモータの運動方程式は次式
で表される． Ｊ−ｄω（ｔ　）／ｄ　ｔ　十Ｄ・ω（ｔ）十Ｔｆ＝Ｔ
・・・（１）ここで．Ｊはモータのロータ慣性．Ｄは粘
性係数，ω（１）はロー夕の角速度，Ｔｆは静止摩擦ト
ルク，Ｔはモータの発生トルクである．［発明が解決し
ようとする課題］ 従来の等加速度による直線加減速制御法の場合，第６図
で明らかなようにステッピングモータの起動時，加速か
ら定速移行時．定速から減速移行時，減速から停止移行
時に突然上記（１）式左辺の第１項のＪ・ｄω（ｔ）／
ｄｔ　　が変化することを意味し．この変化直前のバラ
ンス状態が次のバランス状態に整定するまでの間のエネ
ルギ消費として大きな振動が発生する． この振動現象は．ステッピングモータを用いて軌跡制御
を行うプロッタ等の記録装置においては作図線の乱れの
発生となって甚だ不都合な現象であり，結果的にこれら
記録装置の性能を低下させていた． この欠点を改善した先行技術（第２の従来例）として特
公昭６１−　３５７９９号公報に示す台形加速度制御に
よる駆動方式が提案されている．この方式は，第７図に
示すように加速度を台形状とすることによってモータ駆
動速度指令が起動時．加速から定速移行時，定速から減
速移行時，減速から停止移行時に緩やかな曲線をもたせ
．各々の速度変曲点で発生する振動を抑制することを目
的の一つとしている。

しかし．この方式でも，加速度の急激な変化に対して十
分な対策が取られていないため，直線加減速決と比較す
ると振動抑制効果はあるが，上記に述べたように加速度
の変化によって運動方程式のバランスが崩れ．振動が発
生するという問題点は解決されていなかった． 本発明は従来のものの上記課題（問題点）を解決するよ
うにしたステッピングモータの速度制御方法を備えた記
録装置を提供することを目的とする． ［課題を解決するための手段コ この課題を解決するために，本発明の記録装置では，ス
テッピングモータが駆動されるときの運動方程式に注目
し，加減速制御時の加速度を滑らかに増減することによ
って運動方程式（１）の左辺を緩やかに変化させ，この
非線形加速度から算出された速度パターンにしたがって
ステツピングモータ駆動を行うような記録制御回路を備
えている。

今少し，詳しくいえば，本発明は第１軸および第２軸の
駆動源として各々のステッピングモータを備え．上記第
１軸および第２軸をほぼ直交するようにＸ−Ｙ平面を構
成し，この平面上で記録手段を双方または一方のステッ
ピングモータによって走査させて視覚像を記録形成する
記録装１において，上記ステッピングモータの速度制御
を加減速制御時における加速度が連続的な曲線で増減さ
れるように前記速度パターンを構成し，この速度パター
ンに基′づいて行うようにした記録装置に関する。

この場合，可減速時の加速度の時間特性としてｓｉｎ関
数を使用し，これを１回積分して速度パターンを得るよ
うにして制御されるステッピングモータを備えた記録装
置とすることができる．また，ステッピングモータの起
動時．加速から定速移行時．定速から減速移行時．減速
から停止移行時における加速度が連続的な曲線で増減さ
れるように前記速度パターンを構成し，この速度パター
ンに基ついて制御されるステツビングモー夕を備えた記
録装置とすることが望ましい。

なお，この場合，加減速時の加速度の時間特性としてｓ
ｉｎ　　関数の波形に対して起動時，加速から定速移行
時，定速から減速移行時，減速から停止移行時をゆるや
かな曲線としたものを１回積分して速度パターンを得る
ようにし，制御されるステッピングモータを備えた記録
装置とすることもできる。

［作用］ 本発明の記録装置は，このような記録制御回路を備える
ことによって，ステッピングモータを加減速時における
加速度が連続的に緩やかな曲線で変化するように速度制
御することによって，振動を抑制しながら高速回転領域
まで運転可能となって，作図品質を向上した記録装置を
実現できる．［実施例］ 以下第１図〜第３図に示す第１および第２の実施例によ
り本発明を具体的に説明する．ａ．第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例である記録装置に備えら
れたステッピングモータの加減速時の加速度および速度
の制御パターンと示す．第１の実施例では，加減速時の
加速度に対する時間変化をｓｉｎ関数で表されるパター
ンとしている． この場合，加減速時の加速度は，ステッピングモータの
起動から定速移行時までおよび減速移行時から停止まで
の間ｓｉｎ関数の連続的な曲線にしたがって徐々に増減
され．加減速時の途中に直線的に折れ曲がる変化がない
ことから，（１）式の運動方程式左辺の第１項が緩やか
に変化する．この結果，発生する　（１》式のアンバラ
ンスが緩やかであることから，ステッピングモータの振
動分励起するに至らず．加減速時の回転が滑らかに行わ
れる． したかって，第７図に示した従来例の台形加減速制御法
の場合にみちれる加減速時の中間で発生する振動も抑制
可能となる。

第３図に上述の加減速制御を行う記録装置上Ａを電気回
路の面から表したブロック線図で示す．同図において，
第５図と同等な部分は同一の符号夕付して示してある６ Ｘ軸はモータＩおよび）′軸モータ２に用いられるステ
ッピングモータを制御する記録制卿回路１５は演算処理
回路１６と記憶回路１８および機楕部制御回路１つで構
成されている．記憶回路１８にはステッピングモータの
駆動制御データとして，ｓｉｎ　　関数で表現された加
速度の一回積分を行い，算出された結果が速度データテ
ーブルとして格納されている。

ホストコンピュータ１３からインタフェース回路１７を
通して記録ペン９の移動を伴う作図指令が入力されると
，演算処理回路１６は記録回路１８に格納されている前
記速度データテーブルから順次データを呼び出し，予め
プログラムされた演算ルーチンで処理され，Ｉ！構部制
御回路１９を介して所定のタイミングで駆動パルスをス
テッピングモータに送り込む。

この結果，Ｘ軸モータ１およびＹ軸モータ２は第１図に
示した速度制御パターンにしたがって駆動され，これら
の各軸モータ１．２に機械的結合を施された記録ペン９
に代表される記録手段を移動させて作図を行う． なお，上記の説明では，加速度の増減をｓｉｎ関数とし
た場合について説明しているが，　　ｓｉｎ関数にこだ
わらず，ステッピングモータ駆動系の条件に適合するよ
うに適切な他の曲線を用いて連続的に滑らかに加速度の
増減を行えば，同様の効果を得ることができる． 上述のように本発明の第１の実施例の方法でステッピン
グモータを駆動した場合，振動抑制効果を改善した第７
図の従来例より大幅に振動抑制効果を発揮できる． ｂ．第２の実施例 第２の実施例のものでは振動抑制効果をステッピングモ
ータの起動時，加速から定速移行時，定速から減速移行
時．減速がら停止移行時にも波及させるなめには第２図
に示すように，加速度の増減をステッピングモータの起
動時．加速から定速移行時，定速から減速移行時，減速
がら停止移行時においても緩やかな曲線で行うようにし
たものである． なお，実際にステッピングモータを駆動する方法の一例
としては．第２図に示すように，加減速時の加速度の時
間特性としてｓｉｎ関数の波形に対して起動時，加速か
ら定速移行時，定速がら減速移行時．減速から停止移行
時をゆるやがな曲線としたものを１回積分して速度パタ
ーンを得るようにし，この速度パターンに基いて当該ス
テッピングモータの速度制御をおこなうようにした記録
装置とするようにすれば良い。

このようにした結果，ステッピングモータの起動から停
止に至るまでの間振動を大幅に抑制し．滑らかな回転駆
動を行うことが可能となる。

なお，この場合の制御回路も第３図で示した記録制御回
路１５と同様な構成で実現でき．前述と同様に，滑らか
な加速度対時間変位を一回積分した速度データに基づい
てステッピングモータの速度制御を行うことになる， 第２図の方法による振動抑制効果を第７図の従来例の方
法と比較するため，記録装置に搭載されたステッピング
モータの回転軸にタコジェネレタを装着し，実際の作図
時におけるモ〜タ回転軸の速度変化の状態を第４図に示
す， 第４図（イ）中，実線で示したものは本発明の第２の実
施例の加減速制御法によって駆動されたステッピングモ
ータの速度変化を．（口）中，実線で示したものは第２
の従来例（第７図）の加減速制御法によって駆動された
同一ステッピングモータの速度変化を夫々示している．
なお，第４図（イ），（口）中，破線で示したものは夫
々目標とする速度一時間特性のパターンを示す．同図《
イ》，（口）を比較すれば，本発明の記録装１によるス
テッピングモータ駆動方式は振動抑制効果の面で優れて
いることが判る．以上説明した本発明の実施例は，第５
図で引用したフラットベッド型プロッタのみならず記録
紙を移動して１軸を成す紙移動型プロツタにおいても振
動を抑制する効果を発揮する． ［発明の効果］ 上記のように，本発明の記録装置に搭載されたステ・ｌ
ビンクモータ駆動方法によると，高速運転を目的として
ステッピシグモータの加減速制御を行う際に，従来のよ
うに加速度の急激な変化に件い発生する振動を抑制し，
滑らかな回転駆動を実現して良好な軌跡制御を行うこと
が可能となり作図品質を向上した記録装置を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は夫々本発明の第１および第２の各
実施例における加速度一時間特性図，速度一時間特性図
である。 第３図は本発明の方法を適用する速度制御回路の一例を
示すブロック線図である。 また，第４図は本発明と従来例のものとを比較して示し
た速度一時間特性図である。 第５図は本発明の方法が適用される記録装１の概略構成
を示す斜視図である。 第６図および第７図は夫々従来例の加速度一時間特性図
，速度一時間特性図である。 第８図は記録装置に使用されるステッピングモタの駆動
パルス周波数応答特性図である。 １ ２ ９ １３ １　４ １５ １　６ １　７ １　８ ｌ　９ ：Ｘ軸駆動モータ ：Ｙ軸駆動モータ ：記録ペン ：ホストコンピュータ ：記録装置 ：記録制御回路 ：演算処理回路 ：インタフェース回路 ：記憧回路 二機構部制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１軸および第２軸の駆動源として各々のステッピ
   ングモータを備え、上記第１軸および第２軸をほぼ直交
   するようにＸ−Ｙ平面を構成し、この平面上で記録手段
   を双方または一方のステッピングモータによって走査さ
   せて視覚像を記録形成する記録装置において、上記ステ
   ッピングモータの速度制御を、加減速制御時における加
   速度が連続的な曲線で増減されるように速度パターンを
   構成し、この速度パターンに基づいて行うようにしたこ
   とを特徴とする記録装置。 ２、ステッピングモータの起動時、加速から定速移行時
   、定速から減速移行時、減速から停止移行時における加
   速度が連続的な曲線で増減されるように前記速度パター
   ンを構成し、この速度パターンに基づいて前記ステッピ
   ングモータを速度制御するようにした請求項１記載の記
   録装置。 ３、可減速時の加速度の時間特性としてｓｉｎ関数を使
   用し、これを１回積分して速度パターンを得るようにし
   て速度制御されるステッピングモータを備えた請求項１
   記載の記録装置。 ４、加減速時の加速度の時間特性としてｓｉｎ関数の波
   形に対して起動時、加速から定速移行時、定速から減速
   移行時、減速から停止移行時をゆるやかな曲線としたも
   のを１回積分して速度パターンを得るようにして速度制
   御されるステッピングモータ２を備えた請求項２記載の
   記録装置。