CN110091579A - 逆变器装置、卷对卷输送系统及马达控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种向应用块提供频率不同的脉冲信号的技术。网络(106)连接第1逆变器装置(200A)与第2逆变器装置(200B)。第1逆变器装置构成为，能够根据来自第1编码器(104)的第1输出脉冲(POUTA)来驱动第1马达(102A)，并且向第2逆变器装置发送基于第1输出脉冲的第1旋转信息(DA)，并且输出频率低于第1输出脉冲的频率的第1分频脉冲(PDIVA)。第2逆变器装置构成为，能够根据来自第2编码器(104)的第2输出脉冲(POUTB)来驱动第2马达(102B)，并且输出频率低于来自第1逆变器装置的第1旋转信息所示的第1输出脉冲的频率的第2分频脉冲(PDIVB)。

Description

逆变器装置、卷对卷输送系统及马达控制系统
本申请主张基于2018年1月30日申请的日本专利申请第2018-013535号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明关于一种逆变器装置、卷对卷输送系统及马达控制系统。
背景技术
卷对卷输送系统广泛应用于以凹版印刷机、涂布机、层压机为代表的各种印刷系统中。卷对卷输送系统用于输送纸或薄膜等长条状物(卷筒材料)，且其具备一边与卷筒材料接触一边进行旋转的旋转体、及驱动旋转体的马达或逆变器装置。
专利文献1：日本特开2013-132877号公报
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其一种实施方式的例示性目的之一在于提供一种能够向应用块提供频率不同的脉冲信号的马达控制系统及能够使用于该马达控制系统中的逆变器装置。
本发明的一种实施方式涉及一种马达控制系统。马达控制系统具备：第1马达；第2马达；第1编码器，监视第1马达；第2编码器，监视第2马达；第1逆变器装置，驱动第1马达；第2逆变器装置，驱动第2马达；及网络，连接第1逆变器装置与第2逆变器装置。第1逆变器装置构成为，能够根据来自第1编码器的第1输出脉冲来驱动第1马达，并且向第2逆变器装置发送基于第1输出脉冲的第1旋转信息，并且输出频率低于第1输出脉冲的频率的第1分频脉冲。第2逆变器装置构成为，能够根据来自第2编码器的第2输出脉冲来驱动第2马达，并且从第1逆变器装置接收第1旋转信息，并且输出频率低于第1旋转信息所示的第1输出脉冲的频率的第2分频脉冲。
通过在逆变器装置上安装用于在其与其它逆变器装置之间收发旋转信息的接口并且利用安装于其它逆变器装置的分频功能，无需追加外置的信号分配器及分频器即可生成分频比不同的多个分频脉冲。
马达控制系统还可以具备显示装置，其基于第1分频脉冲及第2分频脉冲中的至少一个分频脉冲显示第1马达的旋转信息。
本发明的一种实施方式涉及一种使用于马达控制系统的逆变器装置。马达控制系统具备：多个马达；多个编码器，分别与多个马达相对应；多个逆变器装置，分别与多个马达相对应；及网络，连接多个逆变器装置。逆变器装置具备：驱动部，根据来自对应的编码器的输出脉冲来驱动对应的马达；接口，在第1模式中，向其它逆变器装置发送基于输出脉冲的旋转信息，在第2模式中，从其它逆变器装置接收旋转信息；及分频单元，在第1模式中，根据输出脉冲生成分频脉冲，在第2模式中，根据由接口接收的旋转信息生成分频脉冲。
通过在逆变器装置上安装用于在其与其它逆变器装置之间收发旋转信息的接口并且利用安装于其它逆变器装置的分频功能，无需追加外置的信号分配器及分频器即可生成多个系统的脉冲信号。
分频单元的分频比可变。由此能够应对各种外围设备。
本发明的另一实施方式涉及一种卷对卷输送系统。卷对卷输送系统具备多个上述逆变器装置。
另外，将以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表述在方法、装置、系统等之间相互置换的方式也作为本发明的实施方式而有效。
根据本发明的一种实施方式，能够向应用块提供频率不同的脉冲信号。
附图说明
图1是马达控制系统的框图。
图2是表示实施方式涉及的马达控制系统的基本结构的框图。
图3是表示图2的逆变器装置的结构例的框图。
图4是表示能够用作第1逆变器装置及第2逆变器装置的逆变器装置的第1结构例的框图。
图5是表示能够用作第1逆变器装置及第2逆变器装置的逆变器装置的第2结构例的框图。
图6是表示具备马达控制系统的卷对卷输送系统的图。
图中：100-马达控制系统,102-马达,102A-第1马达,102B-第2马达,104-编码器,104A-第1编码器,104B-第2编码器,106-网络,108-控制器,200-逆变器装置,200A-第1逆变器装置,200B-第2逆变器装置,202-驱动部,204-分频单元,206-接口,300-应用块,302-外围设备，304-显示装置,400-逆变器装置,410-驱动部,420-分频单元,422-选择器,424-分频器,430-接口,432-发射器,434-接收器,440-转换部,442-脉冲/数据转换部,444-数据/脉冲转换部,500-逆变器装置,510-驱动部,520-分频单元,522-选择器,524-分频器,530-接口,532-发射器,534-接收器,540-转换部,600-输送系统,602-输送辊,604-卷取辊。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。在各附图中，对相同或相等的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，实施方式并不限定发明而只是示例，并且实施方式中记载的所有特征或其组合并非一定是发明的本质内容。
图1是马达控制系统(Motor Controlled System)100R的框图。马达控制系统100R具备多个马达102、多个编码器104、网络106、控制器108及多个逆变器装置130。
编码器104生成表示对应的马达102的旋转状态(具体而言，位置信息)的脉冲信号S1。脉冲信号S1包括相位彼此错开1/4周期的A相脉冲及B相脉冲。
逆变器装置130的驱动部132基于脉冲信号S1获取马达102的位置信息，并将其反映到马达102的驱动控制。
在马达控制系统100R连接有应用程序固有的控制块(以下，称为应用块)300。在应用块300中，有时也希望获取马达102的旋转状态以用于控制或显示。应用块300具备一个或多个外围设备302。受外围设备(例如，微电脑)302的接口的工作速度的限制，有时无法直接接收编码器104所生成的脉冲信号S1以进行解码。
为了解决这个问题，在逆变器装置130设置有分频器134。分频器134将来自编码器104的具有第1频率f1的脉冲信号S1以适当的分频比N进行分频，生成具有第2频率f2(f2＝f1/N)的脉冲信号S2。通过在逆变器装置130上安装分频器134的功能，能够缓解在马达控制系统100R上可追加设置的外围设备302的限制。
在多个外围设备302要求提供马达102的旋转信息的情况下，多个外围设备302能够接收的脉冲信号的频率并不一定相同。例如，外围设备302A能够接收第2频率的脉冲信号S2，而外围设备302B则能够接收第3频率f3(f3＜f2)的脉冲信号。在这种情况下，通过信号分配器150将脉冲信号S2分支成两个系统，将其中一个供给至外围设备302A，将另一个供给至分频器152。分频器152将脉冲信号S2以分频比M进行分频而生成第3频率f3(＝f2/M)的脉冲信号S3，并将其供给至外围设备302B。
另外，在图1的马达控制系统100R中，若外围设备302的数量增加，则信号分配器150及分频器152的个数也会增加，马达控制系统100R的成本会变高。这种问题通过以下说明的技术得以解决。
图2是表示实施方式涉及的马达控制系统100的基本结构的框图。马达控制系统100具备多个马达102、多个编码器104、网络106、控制器108及多个逆变器装置200。在图2中，为了便于理解，仅示出了分别与马达102A及马达102B对应的两个系统，但是，在本发明中，马达的个数(系统的规模)并不限定于此，能够增加到三个以上的任一数量。在本说明书中，尾标A、B……表示系统的编号，通用时则标注为#或者*。
网络106连接第1逆变器装置200A与第2逆变器装置200B。在网络106连接有集中控制马达控制系统100的控制器108。逆变器装置200A、200B根据来自控制器108的控制指令来驱动马达102A、102B。
第1编码器104A及第2编码器104B分别生成表示对应的第1马达102A及第2马达102B的旋转状态的输出脉冲POUTA及输出脉冲POUTB。各个输出脉冲POUT包括相位彼此错开1/4周期的A相脉冲及B相脉冲。例如，输出脉冲的计数表示转子的位置，A相脉冲与B相脉冲之间的相位的关系表示旋转方向。
第1逆变器装置200A与第2逆变器装置200B经由网络106连接在一起。
第1逆变器装置200A构成为，能够根据来自第1编码器104A的第1输出脉冲POUTA来驱动第1马达102A，并且能够输出频率低于第1输出脉冲POUTA的频率的第1分频脉冲PDIVA。
另外，第1逆变器装置200A能够经由网络106向第2逆变器装置200B发送基于第1输出脉冲POUTA的第1旋转信息DA。
另一方面，第2逆变器装置200B根据来自第2编码器104B的第2输出脉冲POUTB来驱动第2马达102B。并且，第2逆变器装置200B构成为，能够经由网络106从逆变器装置200A接收第1旋转信息DA，并且能够输出频率低于第1旋转信息DA所示的第1输出脉冲POUTA的频率的第2分频脉冲PDIVB。
在该例子中，第1分频脉冲PDIVA的频率为第1输出脉冲POUTA的频率的1/2，第2分频脉冲PDIVB的频率为第1输出脉冲POUTA的频率的1/4，但是，可以根据各个分频脉冲的供给目标的外围设备302A、302B的接口来任意设定各个分频比。
外围设备302A基于第1分频脉冲PDIVA获取第1马达102A的旋转信息。外围设备302B基于第2分频脉冲PDIVB获取第1马达102A的旋转信息。外围设备302A、302B能够基于第1马达102A的旋转信息来执行各种处理。例如，外围设备302A、302B可以将第1马达102A的旋转信息显示于显示装置304。
以上为马达控制系统100的基本结构。根据该马达控制系统100，无需如图1那样追加信号分配器150及分频器152即可生成频率不同的多个分频脉冲。由此，能够降低系统整体的成本。
接着，对逆变器装置200A、200B的结构例进行说明。
图3是表示图2的逆变器装置200A、200B的结构例的框图。
首先，对第1逆变器装置200A进行说明。第1逆变器装置200A具备驱动部202A、分频单元204A及接口206A。驱动部202A根据来自对应的第1编码器104A的第1输出脉冲POUTA来驱动对应的第1马达102A。
分频单元204A生成具有第1输出脉冲POUTA的频率的1/NA倍的频率的第1分频脉冲PDIVA。分频比NA可变。
接口206A能够接收来自控制器108的控制指令，并且能够向第2逆变器装置200B发送基于第1输出脉冲POUTA的第1旋转信息DA。将第1输出脉冲POUT#以脉冲串的形式经由网络106传送到其它逆变器装置200B是不容易的。因此，优选将第1输出脉冲POUTA转换成接口206能够发送的数据形式的第1旋转信息DA后进行发送。第1旋转信息DA例如可以包括第1输出脉冲POUTA的频率信息及包含于此的A相脉冲及B相脉冲的相位信息。
接着，对第2逆变器装置200B进行说明。第2逆变器装置200B具备驱动部202B、分频单元204B及接口206B。驱动部202B的功能与驱动部202A的功能相同，其根据来自对应的编码器104B的第2输出脉冲POUTB来驱动对应的第2马达102B。
接口206B能够接收来自控制器108的控制指令，并且能够从第1逆变器装置200A接收第1旋转信息DA。
分频单元204B基于第1旋转信息DA生成具有第1输出脉冲POUTA的频率的1/NB倍的频率的第2分频脉冲PDIVB。分频比NB可变。
也可以将第1逆变器装置200A及第2逆变器装置200B设为完全相同的硬件结构，并且通过切换模式来切换功能。
(第1结构例)
图4是表示能够用作第1逆变器装置及第2逆变器装置的逆变器装置400的第1结构例的框图。若逆变器装置400设为第1模式(主模式)，则其作为第1逆变器装置200A而工作，若设为第2模式(从模式)，则其作为第2逆变器装置200B而工作。
逆变器装置400具备驱动部410、分频单元420、接口430及转换部440。逆变器装置400的主要部分可以由FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)构成，也可以由通用微电脑(或者CPU)及软件程序的组合构成，还可以由专门设计的硬件(即，IC(Integrated Circuit，集成电路))构成。
驱动部410的动作对应于图3的驱动部202A及驱动部202B。驱动部410的功能在第1模式及第2模式中均相同，即，接收来自对应的编码器104#的输出脉冲POUT#，并且驱动对应的马达102#。
在第1模式中，接口430发挥图3的接口206A的功能，在第2模式中，接口430发挥图3的接口206B的功能。即，在第1模式中，接口430将表示来自对应的编码器104#的输出脉冲POUT#的旋转信息DTX发送到另一逆变器装置400。并且，在第2模式中，接口430从另一逆变器装置400接收旋转信息DRX。
例如，接口430包括发射器432及接收器434。在第1模式中，发射器432成为有效从而发送旋转信息DTX。并且，在第2模式中，接收器434成为有效从而接收旋转信息DRX。
在第1模式中，分频单元420发挥图3的分频单元204A的功能，在第2模式中，分频单元420发挥图3的分频单元204B的功能。具体而言，在第1模式中，分频单元420生成频率低于对应的编码器104#的输出脉冲的频率的分频脉冲PDIV#。并且，在第2模式中，分频单元420生成频率低于表示由接口430接收的旋转信息DRX的输出脉冲的频率的分频脉冲PDIV#。
例如，分频单元420包括选择器422及分频器424。分频器424构成为，能够以所设定的分频比对输入脉冲进行分频从而生成输出脉冲。在第1模式中，选择器422选择来自对应的编码器104#的输出脉冲POUT#，并将其供给至分频器424。并且，在第2模式中，选择器422选择从转换部440供给过来的内部脉冲PINT。内部脉冲PINT为旋转信息DRX所示的输出脉冲。
转换部440包括脉冲/数据转换部442及数据/脉冲转换部444。在第1模式中，脉冲/数据转换部442成为有效，其将脉冲形式的输出脉冲POUT#转换成接口430能够发送的数据形式的旋转信息。在第2模式中，数据/脉冲转换部444成为有效，其将由接口430接收到的旋转信息DRX转换成内部脉冲PINT。以上为逆变器装置400的第1结构例。
(第2结构例)
图5是表示能够用作第1逆变器装置及第2逆变器装置的逆变器装置500的第2结构例的框图。该逆变器装置500能够选择第1模式(主模式(master mode))或第2模式(从模式(slave mode))。
逆变器装置500具备驱动部510、分频单元520、接口530及转换部540。逆变器装置500的主要部分可以由FPGA(Field Programmable Gate Array)构成，也可以由通用微电脑(或者CPU)及软件程序的组合构成，还可以由专门设计的硬件(即，IC(IntegratedCircuit))构成。
驱动部510的动作对应于图3的驱动部202A及驱动部202B。驱动部510的功能在第1模式及第2模式中均相同，即，接收来自对应的编码器104#的输出脉冲POUT#，并且驱动对应的马达102#。
在第1模式中，接口530发挥图3的接口206A的功能，在第2模式中，接口530发挥图3的接口206B的功能。即，在第1模式中，接口530将表示来自对应的编码器104#的输出脉冲POUT#的旋转信息DTX发送到另一逆变器装置500。并且，在第2模式中，接口530从另一逆变器装置500接收旋转信息DRX。
与图4相同，接口530包括发射器532及接收器534。在第1模式中，发射器532成为有效从而发送旋转信息DTX。并且，在第2模式中，接收器534成为有效从而接收旋转信息DRX。
在第1模式中，分频单元520发挥图3的分频单元204A的功能，在第2模式中，分频单元520发挥图3的分频单元204B的功能。
在第1模式中，转换部540成为有效，其将脉冲形式的输出脉冲POUT#转换成接口430能够发送的数据形式的旋转信息。该旋转信息还供给至分频单元520。
分频单元520包括选择器522及分频器524。图4的分频器424为输入脉冲后输出脉冲，相对于此，图5的分频器424为输入数据而输出脉冲。在第1模式中，选择器522选择由转换部540生成的旋转信息的数据，并将其供给至分频器524。并且，在第2模式中，选择器522选择由接口530接收的旋转信息DRX的数据。
如图4或图5所示，通过将共用的逆变器装置构成为能够切换模式，系统的扩充变得容易。
本领域技术人员应当可以理解：逆变器装置的结构并不限定于图4或图5的装置，其还能够采用其它结构，并且其它结构也包含于本发明的范围内。
(用途)
接着，对马达控制系统100的用途进行说明。图6是表示具备马达控制系统100的卷对卷输送系统600的图。输送系统600具备输送辊602、卷取辊604及上述马达控制系统100。马达控制系统100具备控制输送辊602及卷取辊604的旋转的多个马达102。在卷筒材料(web)700的移动路径上，还可以设置有用于调节卷筒材料的张力或者改变卷筒材料700的移动方向的辊610及辊612。
以上，根据实施方式并使用具体词句对本发明进行了说明，但是实施方式仅示出了本发明的原理及应用的一侧面，在不脱离技术方案中所规定的本发明的思想的范围内，实施方式允许存在多个变形例或配置的改变。

Claims (6)

1.一种马达控制系统，其特征在于，具备：
第1马达；
第2马达；
第1编码器，监视所述第1马达；
第2编码器，监视所述第2马达；
第1逆变器装置，驱动所述第1马达；
第2逆变器装置，驱动所述第2马达；及
网络，连接所述第1逆变器装置与所述第2逆变器装置，
其中，所述第1逆变器装置构成为，能够根据来自所述第1编码器的第1输出脉冲来驱动所述第1马达，并且向所述第2逆变器装置发送基于所述第1输出脉冲的第1旋转信息，并且输出频率低于所述第1输出脉冲的频率的第1分频脉冲，
所述第2逆变器装置构成为，能够根据来自所述第2编码器的第2输出脉冲来驱动所述第2马达，并且从所述第1逆变器装置接收所述第1旋转信息，并且输出频率低于所述第1旋转信息所示的所述第1输出脉冲的频率的第2分频脉冲。
2.根据权利要求1所述的马达控制系统，其特征在于，
还具备显示装置，其基于所述第1分频脉冲及所述第2分频脉冲中的至少一个分频脉冲显示所述第1马达的旋转信息。
3.一种卷对卷输送系统，其特征在于，
具备权利要求1或2所述的马达控制系统。
4.一种逆变器装置，其使用于马达控制系统，所述逆变器装置的特征在于，
所述马达控制系统具备：
多个马达；
多个编码器，分别与所述多个马达相对应；
多个所述逆变器装置，分别与所述多个马达相对应；及
网络，连接多个所述逆变器装置，
所述逆变器装置具备：
驱动部，根据来自对应的编码器的输出脉冲来驱动对应的马达；
接口，在第1模式中，向其它逆变器装置发送基于所述输出脉冲的旋转信息，在第2模式中，从其它逆变器装置接收旋转信息；及
分频单元，在所述第1模式中，根据所述输出脉冲生成分频脉冲，在所述第2模式中，根据由所述接口接收的旋转信息生成分频脉冲。
5.根据权利要求4所述的逆变器装置，其特征在于，
所述分频单元的分频比可变。
6.一种卷对卷输送系统，其特征在于，
具备多个权利要求4或5所述的逆变器装置。
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