JP2009236821A - Device for detecting amount of change in rotation speed, and rotation control device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体における回転速度の変化量を簡単な構成で検出でき、回転制御に適用可能な回転速度の変化量検出装置及びこれを用いた回転制御装置に関するものである。 The present invention relates to a rotational speed variation detecting device that can detect a rotational speed variation in a rotating body with a simple configuration and can be applied to rotational control, and a rotational control device using the same.
従来、この種の装置の一例としては、例えば特開平7−129034号公報に開示される感光体駆動装置およびその制御方法が知られている。この駆動装置では、回転体の回転検出手段としてロータリーエンコーダーを備え、このロータリーエンコーダーによって回転体の回転状態の変動値を検出し、検出した回転状態の変動値に基づいて能動的制御をするように回転体の駆動手段としてのステッピングモータを駆動して回転体の回転制御を行っている。 Conventionally, as an example of this type of apparatus, for example, a photoreceptor driving apparatus and a control method thereof disclosed in JP-A-7-129034 are known. In this drive device, a rotary encoder is provided as rotation detection means of the rotating body, and the rotary encoder detects a fluctuation value of the rotating state of the rotating body, and performs active control based on the detected fluctuation value of the rotating state. A stepping motor as a driving means for the rotating body is driven to control the rotation of the rotating body.
上記回転状態の変動値は、回転速度、回転加速度、角速度、角加速度等である。これらの回転状態の変動値は、ロータリーエンコーダーから出力されるパルス信号を検出し、そのノイズ成分を除去してから、パルスを計数して算出される。
しかしながら、過去の速度データと現在の速度データの比較ということになると、複雑な計算プログラムが必要であり、コスト高になってしまう。さらに、計算時間の影響でフィードバックに時間遅れが生じてしまうので、最適な制御を行うためには、この時間遅れを考慮したさらに複雑な制御プログラムが必要になるという問題点があった。 However, when comparing the past speed data with the current speed data, a complicated calculation program is required and the cost becomes high. Furthermore, since a time delay occurs in the feedback due to the influence of the calculation time, there is a problem that a more complicated control program that takes this time delay into consideration is necessary in order to perform optimal control.
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりもフィードバックの時間遅れを低減することができる回転速度の変化量検出装置及びこれを用いた回転制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotational speed change amount detecting device capable of reducing the time delay of feedback as compared with the conventional technology and a rotational control device using the same. Is to provide.
本発明は前記目的を達成するために、第1加速度センサと第2加速度センサ、および加算手段と変化量出力手段を備えた回転速度の変化量検出装置を構成した。 In order to achieve the above object, the present invention has a rotational speed change amount detecting device including a first acceleration sensor, a second acceleration sensor, an adding means, and a change amount output means.
第1加速度センサは、回転体に装着されて回転接線方向の加速度を検出し、該検出結果に対応する電気信号を出力する。さらに、第2加速度センサは、回転体の回転軸を中心として180度回転対称な位置において回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出し、該検出結果に対応する電気信号を出力する。 The first acceleration sensor is attached to the rotating body, detects acceleration in the rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result. Further, the second acceleration sensor is attached to the rotating body at a position rotationally symmetric about 180 degrees around the rotation axis of the rotating body, detects acceleration in the rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result.
また、加算手段は、第1加速度センサと第2加速度センサの検出結果に対応する電気信号に基づいて、これら2つの加速度センサのそれぞれが検出した2つの加速度値を加算した加算値を出力する。 The adding means outputs an added value obtained by adding the two acceleration values detected by each of the two acceleration sensors based on the electrical signal corresponding to the detection results of the first acceleration sensor and the second acceleration sensor.
また、変化量出力手段は、加算手段によって出力された加算値をもとに回転体の回転速度の変化量を求めて出力する。 The change amount output means obtains and outputs a change amount of the rotational speed of the rotating body based on the addition value output by the addition means.
また、本発明は前記目的を達成するために、回転体に装着されたメインセンサユニット及びサブセンサユニットと、回転体から離して設けられた制御部とからなる回転速度の変化量検出装置を構成した。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention constitutes a rotational speed variation detecting device comprising a main sensor unit and a sub sensor unit mounted on a rotating body, and a control unit provided away from the rotating body. did.
メインセンサユニットは、回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第1加速度センサと、第1加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値と第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値との和の値を出力する加算手段と、加算手段から出力された加算値を無線によって送信する送信手段とを備えている。 The main sensor unit is attached to the rotating body and detects the acceleration in the rotational tangential direction, the value of the rotational tangential acceleration detected by the first acceleration sensor, and the rotation detected by the second acceleration sensor. An adding means for outputting the sum of acceleration values in the tangential direction and a transmitting means for transmitting the added value output from the adding means by radio are provided.
また、サブセンサユニットは、第1加速度センサの装着位置に対して回転体の回転軸を中心とした180度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する前記第2加速度センサと、第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報をワイヤ配線によってメインセンサユニットに出力する出力手段とを備えている。 The sub sensor unit is mounted at a rotationally symmetric position around the rotation axis of the rotating body with respect to the mounting position of the first acceleration sensor, and detects the acceleration in the rotational tangential direction. And output means for outputting information on the rotational tangential acceleration detected by the second acceleration sensor to the main sensor unit by wire wiring.
さらに、制御部は、メインセンサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加算値を出力する受信手段と、前記加算値をもとに回転体の回転速度の変化量を求めて出力する変化量出力手段とを備えている。 Further, the control unit receives the information transmitted by the transmission unit of the main sensor unit, outputs the addition value, and obtains the amount of change in the rotational speed of the rotating body based on the addition value. Change amount output means for outputting.
また、本発明は前記目的を達成するために、第1加速度センサと、第2加速度センサ、加算手段、変化量出力手段、重力方向変化検出手段、回転数検出手段、入力手段、回転駆動制御手段を備えた回転制御装置を構成した。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first acceleration sensor, a second acceleration sensor, an adding means, a change amount output means, a gravity direction change detecting means, a rotational speed detecting means, an input means, and a rotational drive control means. A rotation control device provided with
第1加速度センサは、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されて回転接線方向の加速度を検出し、該検出結果に対応する電気信号を出力する。また、第2加速度センサは、回転体の回転軸を中心として180度回転対称な位置において回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出し、該検出結果に対応する電気信号を出力する。 The first acceleration sensor is attached to a rotating body that rotates with the rotation axis not in the direction of gravity, detects acceleration in the rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result. The second acceleration sensor is attached to the rotating body at a position rotationally symmetrical by 180 degrees about the rotation axis of the rotating body, detects acceleration in the rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result.
さらに、加算手段は、前記第1加速度センサと前記第2加速度センサの検出結果に対応する電気信号に基づいて、該2つの加速度センサのそれぞれが検出した2つの加速度値を加算した加算値を出力し、加算手段によって出力された加算値をもとに前記回転体の回転速度の変化量が変化量出力手段によって求められて出力される。 Further, the adding means outputs an added value obtained by adding the two acceleration values detected by the two acceleration sensors based on the electrical signals corresponding to the detection results of the first acceleration sensor and the second acceleration sensor. Then, based on the added value output by the adding means, the change amount of the rotational speed of the rotating body is obtained by the change amount output means and output.
また、重力方向変化検出手段は、検出した2つの加速度情報のうちの少なくとも何れか一方から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する。 The gravity direction change detecting means detects a change in the direction of gravity acceleration caused by the rotation of the rotating body as a sine wave from at least one of the detected two pieces of acceleration information.
回転数検出手段は、重力方向変化検出手段から出力されたサイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した前記回転体の回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する。 The rotation speed detection means uses the maximum value, minimum value, or zero value of the sine wave output from the gravity direction change detection means as a reference value, detects the reference value, and then detects the next reference value. Is measured, and the value of the rotational speed of the rotating body calculated from the time is output after detecting the next reference value.
さらに、回転駆動制御手段は、入力手段から入力された目標とする回転体の回転数の値が検出回転数の値よりも大きいときに変化量が所定の正の値に一致するように回転体の回転駆動トルクを増加させ、目標回転数の値が検出回転数の値よりも小さいときに変化量が所定の負の値に一致するように回転体の回転駆動トルクを減少させる。 Further, the rotation drive control means is configured to cause the amount of change to coincide with a predetermined positive value when the target rotational speed value input from the input means is larger than the detected rotational speed value. And the rotational drive torque of the rotating body is decreased so that the amount of change matches a predetermined negative value when the target rotational speed value is smaller than the detected rotational speed value.
また、本発明は前記目的を達成するために、回転軸が重力方向にない状態で回転する回転体に装着されたメインセンサユニット及びサブセンサユニットと、回転体から離して設けられた制御部とからなる回転制御装置を構成した。 In order to achieve the above object, the present invention provides a main sensor unit and a sub sensor unit that are mounted on a rotating body that rotates without a rotating shaft in the direction of gravity, and a control unit that is provided apart from the rotating body. The rotation control apparatus which consists of was comprised.
メインセンサユニットは、回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第1加速度センサと、第1加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値と第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値との和の値を出力する加算手段と、加算手段によって出力された加算値と第1加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報と第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報とを無線によって送信する送信手段とを備えている。 The main sensor unit is attached to the rotating body and detects the acceleration in the rotational tangential direction, the value of the rotational tangential acceleration detected by the first acceleration sensor, and the rotation detected by the second acceleration sensor. An adding means for outputting a sum of acceleration values in the tangential direction, an added value output by the adding means, rotational tangential acceleration information detected by the first acceleration sensor, and detection by the second acceleration sensor And transmitting means for transmitting information on the acceleration in the rotational tangential direction wirelessly.
また、サブセンサユニットは、第1加速度センサの装着位置に対して回転体の回転軸を中心とした180度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第2加速度センサと、第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報をワイヤ配線によって前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備えている。 Further, the sub sensor unit is mounted at a rotationally symmetric position around the rotation axis of the rotating body with respect to the mounting position of the first acceleration sensor, and detects the acceleration in the rotational tangential direction. And output means for outputting information on acceleration in the rotational tangential direction detected by the second acceleration sensor to the main sensor unit by wire wiring.
制御部は、受信手段と、変化量出力手段、重力方向変化検出手段、回転数検出手段、入力手段、回転駆動制御手段を備えている。 The control unit includes a reception unit, a change amount output unit, a gravity direction change detection unit, a rotation speed detection unit, an input unit, and a rotation drive control unit.
受信手段は、メインセンサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、第1加速度センサ及び第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度のそれぞれの値を出力する。 The receiving means receives the information transmitted by the transmitting means of the main sensor unit, and outputs each value of the acceleration in the rotational tangential direction detected by the first acceleration sensor and the second acceleration sensor.
さらに、変化量出力手段は、加算手段によって出力された加算値をもとに回転体の回転速度の変化量を求めて出力する。 Further, the change amount output means obtains and outputs a change amount of the rotational speed of the rotating body based on the addition value output by the addition means.
また、重力方向変化検出手段は、検出された2つの加速度情報のうちの少なくとも何れか一方から、回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出して出力する。 The gravity direction change detection means detects and outputs a change in the direction of gravity acceleration caused by the rotation of the rotating body as a sine wave from at least one of the detected two pieces of acceleration information.
回転数検出手段は、重力方向変化検出手段から出力されるサイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、この時間から計算した回転体の回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する。 The rotation speed detection means uses the maximum value, minimum value, or zero value of the sine wave output from the gravity direction change detection means as a reference value, detects the reference value, and then detects the next reference value. Is measured, and the value of the rotational speed of the rotating body calculated from this time is output after detecting the next reference value.
さらに、回転駆動制御手段は、入力手段から入力された目標とする回転体の回転数の値が検出回転数の値よりも大きいときに変化量が所定の正の値に一致するように回転体の回転駆動トルクを増加させ、目標回転数の値が検出回転数の値よりも小さいときに変化量が所定の負の値に一致するように回転体の回転駆動トルクを減少させる。 Further, the rotation drive control means is configured to cause the amount of change to coincide with a predetermined positive value when the target rotational speed value input from the input means is larger than the detected rotational speed value. And the rotational drive torque of the rotating body is decreased so that the amount of change matches a predetermined negative value when the target rotational speed value is smaller than the detected rotational speed value.
本発明の回転速度の変化量検出装置によれば、従来のように過去の速度データと現在の速度データとを比較することがないので、簡単な構成で時間遅れを生ずることなく回転速度の変化量を検出することができるという非常に優れた効果を奏する。 According to the rotational speed variation detection device of the present invention, since past speed data and current speed data are not compared as in the prior art, the rotational speed change can be achieved without a time delay with a simple configuration. There is an excellent effect that the amount can be detected.
また、本発明の回転制御装置によれば、従来のようにフィードバックに時間遅れを生じることなく、簡単な構成で最適な回転制御を行うことができるという非常に優れた効果を奏する。 Further, according to the rotation control device of the present invention, there is an excellent effect that optimum rotation control can be performed with a simple configuration without causing a time delay in feedback as in the prior art.
以下に、本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
図1は本発明の第1実施形態における回転制御装置の電気系回路を示すブロック図、図2は本発明の第1実施形態における回転体の駆動装置を示す概略図である。図において、10は回転体、20は回転軸、200は回転制御装置、300は回転駆動部である。回転制御装置200は、回転速度の変化量検出部(以下、変化量検出部と称する)100と駆動制御部201、入力部202から構成され、回転駆動部300による回転軸20が水平な回転体10の駆動を制御する。
FIG. 1 is a block diagram showing an electric circuit of a rotation control device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a driving device for a rotating body according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a rotating body, 20 is a rotating shaft, 200 is a rotation control device, and 300 is a rotation driving unit. The
変化量検出部100は、加速度センサ101,106、A/D変換回路102,108、演算処理部103、記憶部104、出力部105、加算回路107とから構成されている。
The change
加速度センサ101,106のそれぞれは、回転体10に装着され、回転体10の回転方向RDの加速度、すなわち加速度センサ101,106の位置における回転接線方向TLの加速度を検出し、この検出加速度の値に対応する電圧のアナログ電気信号を出力する。加速度センサ101から出力されたアナログ電気信号は、スリップリングを介してA/D変換回路102と加算回路107に入力される。また、加速度センサ106から出力されたアナログ電気信号は、スリップリングを介して加算回路107に入力される。
Each of the
また、加速度センサ101,106は互いに回転軸を中心として180度回転対称な位置に装着されている。さらに、回転体10の回転軸20は重力方向に一致せず水平に配置されているため、加速度センサ101,106は回転体10の回転による加速度と重力加速度とを合成した加速度を検出する。この際、加速度センサ101,106によって検出される重力加速度の絶対値は、加速度センサ101,106の装着位置における回転接線方向TLが水平となる位置でゼロとなり、回転接線方向TLが垂直となる位置で最大値を示す。
Further, the
加算回路107は、加速度センサ101,106のそれぞれから入力したアナログ電気信号の電圧を加算した電圧を出力する。
The
A/D変換回路102は、加速度センサ101から入力したアナログ電気信号の電圧値をディジタル値に変換して演算処理部103に出力する。
The A /
A/D変換回路108は、加算回路107から入力したアナログ電気信号の電圧値をディジタル値に変換して演算処理部103に出力する。
The A /
演算処理部103は、例えば周知のCPUを主体として構成され、記憶部104に予め設定されているコンピュータプログラムによって動作し、A/D変換回路102から入力したディジタル値とA/D変換回路108から入力したディジタル値とを含む所定フォーマットの加速度情報と回転数情報を生成して、この加速度情報と回転数情報を出力部105を介して駆動制御部201に出力する。ここで、A/D変換回路102から入力したディジタル値は回転体10の回転方向RD(加速度センサ101の位置における回転接線方向TL)に発生する加速度値に対応する値であり、重力加速度成分を含むものであり、この重力加速度成分から回転数を検出する。また、A/D変換回路108から入力したディジタル値は加速度センサ101が検出した回転接線方向TLの加速度と加速度センサ106が検出した回転接線方向TLの加速度との和の値に対応するものであり、この値は回転接線方向TLの加速度の2倍の値に対応し、且つ重力加速度成分が除去されたものであり、これを加速度情報とする。
The
すなわち、演算処理部103は、変化量検出処理を行うとき、図3に示すように、A/D変換回路102から加速度値を取得し(SA1)、この加速度値から回転体10の回転数を算出する(SA2)。
That is, when performing the change amount detection process, the
このとき、演算処理部103は、図4に示すように、A/D変換回路102から入力した加速度値Aの変化から次の(1)〜(8)の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Bとして検出する。さらに、演算処理部103は、重力加速度変化のサイン波Bの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体10の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を出力部105を介して駆動制御部201に出力する。
At this time, as shown in FIG. 4, the
(1)加速度値の取得開始
(2)加速度値の極大値及び極小値を更新していき、半周期と判断できる閾値以上の差分が検出できた時点で、その半周期の時間を決定する。
(1) Acceleration value acquisition start (2) The maximum value and minimum value of the acceleration value are updated, and when a difference equal to or greater than a threshold that can be determined as a half cycle is detected, the time of the half cycle is determined.
(3)前回方向は、半周期と判定した時点の方向(±)をフラグとして記録しておき、次に検出すべきものが最大値なのか最小値なのかを限定するために使用する。これにより、期待する方向と異なる不要なサンプル(検出加速度値)は除外される。 (3) As the previous direction, the direction (±) at the time point determined to be a half cycle is recorded as a flag, and is used to limit whether the next value to be detected is the maximum value or the minimum value. Thereby, unnecessary samples (detected acceleration values) different from the expected direction are excluded.
(4)半周期と確定したサンプル(極大値及び極小値を確定したサンプル)の直後のサンプル値(検出加速度値)が、前回方向と逆方向に、ある一定値以上の値で急激に変化した場合、そのサンプル値は無効とする。 (4) The sample value (detected acceleration value) immediately after the sample that has been determined to be a half cycle (the sample that has determined the maximum value and the minimum value) has changed abruptly at a value greater than a certain value in the opposite direction to the previous direction. The sample value is invalid.
(5)有効な極大値又は極小値とできる場合でも、極端に突出した値は、適切な限界値で抑制する。 (5) Even when an effective maximum value or minimum value can be obtained, an extremely prominent value is suppressed with an appropriate limit value.
(6)一定サンプリングサイクル以上の間、次の半周期が確定できない(差分が既定値に達しない)場合は、回転体10が停止した状態であると判断し、上記(1)の状態ステートに戻る。
(6) If the next half cycle cannot be determined for a certain sampling cycle or more (the difference does not reach a predetermined value), it is determined that the rotating
さらに、上記の判断基準に加えて、急停止時のような特殊なサンプルデータ(検出加速度値)に対する対応を付加する。すなわち、次の(7)(8)の処理を行う。 Further, in addition to the above-described determination criteria, a correspondence is added to special sample data (detected acceleration value) such as during a sudden stop. That is, the following processes (7) and (8) are performed.
(7)半周期を確定したサンプル以外でも、前回のサンプルと逆方向に極端に変化したサンプルも無効とする。 (7) In addition to samples whose half cycle is fixed, samples that have changed extremely in the opposite direction to the previous sample are also invalidated.
(8)上記(7)に加えて、無効としたサンプルと同じレベルの値が継続する場合も無効とする。 (8) In addition to the above (7), the case where the value of the same level as the invalidated sample continues is invalidated.
演算処理部103は、上記のように回転数を算出した後、A/D変換回路108から加速度検出値の加算値を入力し(SA3)、この値に基づいて回転速度の変化量を求める(SA4)。本実施形態では、A/D変換回路108から入力した加速度検出値の加算値を回転速度の変化量としている。なお、検出した加速度値から角加速度を算出して、この角加速度を回転速度の変化量としてもよい。
After calculating the rotational speed as described above, the
次に、演算処理部103は、上記求めた回転数の情報と回転速度の変化量の情報を出力部105を介して駆動制御部201に出力する(SA5)。
Next, the
記憶部104は、書き換え可能な不揮発性のメモリを有し、このメモリには演算処理部103を動作させるためのプログラムがあらかじめ記憶されている。
The
出力部105は、演算処理部103から出力された加速度情報を駆動制御部201が受け入れ可能な信号に変換して、駆動制御部201に出力する。
The
駆動制御部201は、周知のCPU及びこれを動作するコンピュータプログラム及び回転駆動部300の駆動制御インタフェース回路を主体として構成され、出力部105から入力した回転体10の回転数の情報と回転速度の変化量の情報、および入力部202から入力した目標回転数の情報に基づいて、回転体10の回転数が目標回転数を中心とする所定の目標値許容範囲内になるように、回転駆動部300による回転体10の回転駆動を制御する駆動制御信号を出力する。
The
入力部202は、スイッチやキーボード等からなり、操作者がスイッチやキーボード等を介して入力した、目的とする回転体10の回転数の値を所定フォーマットのデータとして駆動制御部201に出力する。
The
回転駆動部300は、モーターやエンジン等を備え、このモーターやエンジン等によって、駆動制御部201から入力した駆動制御信号に基づいて回転体10を回転させる。
The
本実施形態では、駆動制御部201は、変化量検出部100から入力した回転数情報と回転速度の変化量情報と、入力部202から入力した目標回転数の情報とに基づいて、図5乃至図7に示す処理を行い、回転体10の回転数が目標回転数を中心とする所定の目標値許容範囲内になるように、回転駆動部300による回転体10の回転駆動を制御する駆動制御信号を出力する。
In the present embodiment, the
すなわち、駆動制御部201は、実際に検出した回転数の情報を出力部105から取得する(SB1)と共に、目標回転数の情報を入力部202から取得する(SB2)。こののち駆動制御部201は、実際に検出した回転数が目標回転数を中心とする許容範囲内にあるか否かを判定する(SB3)。本実施形態では、入力部202を介して許容範囲を設定できるようにしており、図8に示す許容範囲T-zoneのように、目標回転数を中心として例えば±0.01%〜5.00%の範囲内の任意の値に設定できるようにしている。
That is, the
上記SB3の判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲(T-zone)内であるときは上記SB1の処理に移行し、許容範囲内にないときは、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値MAXよりも大きいか否かを判定する(SB4)。 As a result of the determination of SB3, when the actually detected rotational speed is within the allowable range (T-zone), the process proceeds to SB1, and when it is not within the allowable range, the actually detected rotational speed is allowable. It is determined whether it is larger than the maximum value MAX of the range (SB4).
この判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値MAXよりも大きいときは、後述するSC1の処理に移行し、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値よりも大きくないときは、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値MINよりも小さいか否かを判定する(SB5)。 As a result of this determination, when the actually detected number of rotations is larger than the maximum value MAX of the allowable range, the process proceeds to SC1 described later, and when the actually detected number of rotations is not larger than the maximum value of the allowable range. Determines whether or not the actually detected rotational speed is smaller than the minimum value MIN of the allowable range (SB5).
この判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値MINよりも小さいときは、後述するSD1の処理に移行し、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値よりも小さくないときは、現在の駆動トルクを維持するように回転駆動部300を制御して(SB6)前記SB1の処理に移行する。
As a result of this determination, when the actually detected rotational speed is smaller than the minimum value MIN of the allowable range, the process proceeds to SD1 described later, and the actually detected rotational speed is not smaller than the minimum value of the allowable range. Controls the
上記SB4の判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値MAXよりも大きいときは、駆動制御部201は、回転数の変化量を取得し(SC1)、この変化量の値が0または正の値であるか否かを判定する(SC2)。この判定の結果、変化量の値が0または正の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを減少させるように回転駆動部300を制御し(SC3)、前記SB1の処理に移行する。
As a result of the determination in SB4, when the actually detected rotation speed is larger than the maximum value MAX of the allowable range, the
また、前記SC2の判定の結果、変化量の値が負の値であるときは、変化量の値が図9に示す負の第1閾値Th1よりも小さいか否か、すなわち第1閾値Th1よりも絶対値が大きい負の値であるか否かを判定する(SC4)。ここで、本実施形態では、上記第1乃至第4閾値Th1〜Th4を図9に示すように設定している。すなわち、本実施形態では、負の第1閾値Th1を設定し、第2閾値Th2として第1閾値Th1よりも絶対値が小さい負の値を設定している。ここで、第1閾値Th1と第2閾値Th2の値は、駆動トルクを減少する際に発生する回転速度の変化量の設定値Ac1を基準として例えば±1.0%の値に設定されている。さらに、第3閾値Th3として正の値を設定し、第4閾値Th4として第3閾値Th3よりも絶対値が小さい正の値を設定している。ここで、第3閾値Th3と第2閾値Th2の値は、駆動トルクを増加する際に発生する回転速度の変化量の設定値Ac2を基準として例えば±1.0%の値に設定されている。 If the value of the change amount is a negative value as a result of the determination in SC2, whether or not the value of the change amount is smaller than the negative first threshold value Th1 shown in FIG. 9, that is, from the first threshold value Th1. It is also determined whether the absolute value is a negative value having a large absolute value (SC4). Here, in the present embodiment, the first to fourth threshold values Th1 to Th4 are set as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the negative first threshold Th1 is set, and a negative value having a smaller absolute value than the first threshold Th1 is set as the second threshold Th2. Here, the values of the first threshold Th1 and the second threshold Th2 are set to a value of, for example, ± 1.0% with reference to the set value Ac1 of the amount of change in rotational speed that occurs when the drive torque is reduced. . Further, a positive value is set as the third threshold Th3, and a positive value having an absolute value smaller than the third threshold Th3 is set as the fourth threshold Th4. Here, the values of the third threshold value Th3 and the second threshold value Th2 are set to a value of, for example, ± 1.0% with reference to the set value Ac2 of the amount of change in rotational speed that occurs when the drive torque is increased. .
上記SC4の判定の結果、変化量の値が第1閾値Th1よりも絶対値が大きい負の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを増大させるように回転駆動部300を制御する(SC5)。
As a result of the determination in SC4, when the change amount is a negative value whose absolute value is larger than the first threshold value Th1, the
また、上記SC4の判定の結果、変化量の値が第1閾値Th1よりも絶対値が大きい負の値でないときは、変化量の値が第2閾値Th2よりも大きい値であるか否か、すなわち変化量の値が第2閾値Th2よりも絶対値が小さい負の値であるか否かを判定する(SC6)。この判定の結果、変化量の値が第2閾値Th2よりも絶対値が小さい負の値でないときは前記SB1の処理に移行し、変化量の値が第2閾値Th2よりも絶対値が小さい負の値であるときは、回転駆動トルクを減少させるように回転駆動部300を制御する(SC7)。
Further, as a result of the determination in SC4, if the change value is not a negative value having an absolute value greater than the first threshold Th1, whether or not the change value is a value greater than the second threshold Th2. That is, it is determined whether or not the value of the change amount is a negative value whose absolute value is smaller than the second threshold value Th2 (SC6). As a result of this determination, when the change value is not a negative value whose absolute value is smaller than the second threshold value Th2, the process proceeds to SB1, and the change value is a negative value whose absolute value is smaller than the second threshold value Th2. If it is the value of, the
上記SB5の判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値MINよりも小さいときは、駆動制御部201は、回転数の変化量を取得し(SD1)、この変化量の値が0または負の値であるか否かを判定する(SD2)。この判定の結果、変化量の値が0または負の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを増加させるように回転駆動部300を制御し(SD3)、前記SB1の処理に移行する。
As a result of the determination in SB5, when the actually detected rotation speed is smaller than the minimum value MIN of the allowable range, the
また、前記SD2の判定の結果、変化量の値が正の値であるときは、変化量の値が図9に示す正の第3閾値Th3よりも大きいか否か、すなわち第3閾値Th3よりも絶対値が大きい正の値であるか否かを判定する(SD4)。 If the value of the change amount is a positive value as a result of the determination of SD2, whether or not the value of the change amount is larger than the positive third threshold value Th3 shown in FIG. 9, that is, from the third threshold value Th3. It is also determined whether the absolute value is a positive value having a large absolute value (SD4).
前記SD4の判定の結果、変化量の値が第3閾値Th3よりも絶対値が大きい正の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを減少させるように回転駆動部300を制御する(SD5)。
As a result of the determination of SD4, when the value of the change amount is a positive value whose absolute value is larger than the third threshold value Th3, the
また、上記SD4の判定の結果、変化量の値が第3閾値Th3よりも絶対値が大きい正の値でないときは、変化量の値が第4閾値Th4よりも小さい値であるか否か、すなわち変化量の値が第4閾値Th4よりも絶対値が小さい正の値であるか否かを判定する(SD6)。この判定の結果、変化量の値が第4閾値Th4よりも絶対値が小さい正の値でないときは前記SB1の処理に移行し、変化量の値が第4閾値Th4よりも絶対値が小さい正の値であるときは、回転駆動トルクを増加させるように回転駆動部300を制御する(SD7)。
Further, as a result of the determination of SD4, when the value of the change amount is not a positive value whose absolute value is larger than the third threshold value Th3, whether or not the value of the change amount is a value smaller than the fourth threshold value Th4, That is, it is determined whether or not the value of the change amount is a positive value whose absolute value is smaller than the fourth threshold Th4 (SD6). As a result of this determination, when the change value is not a positive value whose absolute value is smaller than the fourth threshold value Th4, the process proceeds to the process of SB1, and the change value is a positive value whose absolute value is smaller than the fourth threshold value Th4. When the value is, the
駆動制御部201が以上説明した処理を行うことによって、回転駆動部300により回転体10は許容範囲内の誤差で一定回転を行う。さらに、回転体10の回転数が変更されたときには常に同じ加速度で回転体10の回転速度が変化されるため、ガタゴトとした回転のムラを生じることがない。
As the
また、本実施形態の装置を用いることにより、従来のようにフィードバックに時間遅れを生じることなく、簡単な構成で最適な回転制御を行うことができる。 Further, by using the apparatus of the present embodiment, optimal rotation control can be performed with a simple configuration without causing a time delay in feedback as in the prior art.
さらに、回転体10に加速度センサ101,106を装着するだけで検出結果情報が得られるため、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。例えば、ロータリーエンコーダなどが使用できないような部位でも、簡便に回転数又は角速度を得ることができる。
Furthermore, since the detection result information can be obtained simply by attaching the
なお、本実施形態では、半周期毎に回転数を決定するようにしたが1周期毎に決定するようにしても良い。さらに、本実施形態では検出加速度の極大値と極小値を用いて半周期を決定したが、重力加速度の検出値がゼロになるゼロ値を用いて半周期を決定しても良い。 In the present embodiment, the number of rotations is determined every half cycle, but may be determined every cycle. Further, in the present embodiment, the half cycle is determined by using the maximum value and the minimum value of the detected acceleration. However, the half cycle may be determined by using a zero value at which the detected value of gravitational acceleration is zero.
次に、本発明の第2実施形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図10は本発明の第2実施形態における回転制御装置の電気系回路を示すブロック図、図11は本発明の第2実施形態における回転体の駆動装置を示す概略図である。図において、前述した第1実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。また、本実施形態においても、回転制御装置200Aは回転駆動部300による回転軸が水平な回転体10の駆動を制御する。
FIG. 10 is a block diagram showing an electric circuit of a rotation control device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a schematic diagram showing a rotating body drive device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Also in the present embodiment, the
10は回転体、200Aは回転制御装置、300は回転駆動部である。回転制御装置200Aは、メインセンサユニット100Aとサブセンサユニット100Bと制御部400とから構成され、制御部400は受信処理部500と駆動制御部201と入力部202とから構成されている。本実施形態では、回転速度の変化量検出部はメインセンサユニット100Aとサブセンサユニット100Bと後述する受信処理部500によって構成されている。
メインセンサ100Aは、加速度センサ101と、A/D変換回路102、演算処理部103、記憶部104、加算回路107、A/D変換回路108、送信部111、アンテナ112から構成され、図11に示すように回転体10に装着されている。
The
加速度センサ101は、回転体10の回転方向RDの加速度、すなわち加速度センサ101の位置における回転接線方向TLの加速度を検出し、この検出加速度の値に対応する電圧のアナログ電気信号を出力する。加速度センサ101から出力されたアナログ電気信号は、A/D変換回路102と加算回路107に入力される。また、加速度センサ101は回転体10の回転による加速度と重力加速度とを合成した加速度を検出する。この際、加速度センサ101によって検出される重力加速度の絶対値は、加速度センサ101の装着位置における回転接線方向TLが水平となる位置でゼロとなり、回転接線方向TLが垂直となる位置で最大値を示す。
The
加算回路107は、加速度センサ101とサブセンサユニット100Bの加速度センサ113のそれぞれから入力したアナログ電気信号の電圧を加算した電圧を出力する。
The
A/D変換回路102は、加速度センサ101から入力したアナログ電気信号の電圧値をディジタル値に変換して演算処理部103に出力する。
The A /
A/D変換回路108は、加算回路107から入力したアナログ電気信号の電圧値をディジタル値に変換して演算処理部103に出力する。
The A /
演算処理部103は、例えば周知のCPUを主体として構成され、記憶部104に予め設定されているコンピュータプログラムによって動作し、A/D変換回路102から入力したディジタル値とA/D変換回路108から入力したディジタル値とを含む所定フォーマットの第1及び第2加速度情報として送信部111及びアンテナ112を介して所定周波数の電波で制御部400に送信する。
The
記憶部104は、書き換え可能な不揮発性のメモリを有し、このメモリには演算処理部103を動作させるためのプログラムがあらかじめ記憶されている。
The
送信部111は演算処理部103から入力された第1及び第2加速度情報をアンテナ112を介して所定周波数の電波で送信する。
The
サブセンサユニット100Bは、加速度センサ113を備えてなり、メインセンサユニット100Aの加速度センサ101の装着位置に対して回転体10の回転軸を中心として180度回転対称な位置に加速度センサ113が配置されるように回転体10に装着されている。加速度センサ113は、回転体10の回転方向RDの加速度、すなわち加速度センサ113の位置における回転接線方向TLの加速度を検出し、この検出加速度の値に対応する電圧のアナログ電気信号をワイヤ配線を介してメインセンサユニット100Aに出力する。
The
加速度センサ113は加速度センサ101に対して回転軸を中心として180度回転対称な位置に装着され、且つ回転体10の回転軸は重力方向に一致せず水平に配置されているため、加速度センサ113は回転体10の回転による加速度と重力加速度とを合成した加速度を検出する。この際、加速度センサ113によって検出される重力加速度の絶対値は、加速度センサ113の装着位置における回転接線方向TLが水平となる位置でゼロとなり、回転接線方向TLが垂直となる位置で最大値を示す。
The
受信処理部500は、受信用アンテナ501と、受信部502、演算処理部503、記憶部504、出力部505から構成されている。
The
受信部502は、アンテナ501を介してメインセンサユニット100Aから送信された検出結果情報を受信し、ディジタルデータとして演算処理部503に出力する。
The receiving
演算処理部503は、例えば周知のCPUを主体として構成され、後述するように、メインセンサユニット100Aから受信した検出結果情報を受信部502から入力したときに、検出結果の第1及び第2加速度の値を記憶部504の記憶媒体に記憶する。記憶部504は、書き換え可能な不揮発性のメモリや磁気ディスク装置などの所定の記憶媒体を有し、この記憶媒体には、演算処理部103を動作させるためのプログラムがあらかじめ記憶されている。
The
さらに、演算処理部503は、受信部502から入力した第1加速度情報に基づいて回転数情報を生成し、この回転数情報と第2加速度情報を出力部505を介して駆動制御部201に出力する。ここで、A/D変換回路102の出力値である第1加速度情報は回転体10の回転方向RD(加速度センサ101の位置における回転接線方向TL)に発生する加速度値に対応する値であり、重力加速度成分を含むものであり、この重力加速度成分から回転数を検出する。また、A/D変換回路108の出力値である第2加速度情報は加速度センサ101が検出した回転接線方向TLの加速度と加速度センサ113が検出した回転接線方向TLの加速度との和の値に対応するものであり、この値は回転接線方向TLの加速度の2倍の値に対応し、且つ重力加速度成分が除去されたものであり、これを加速度情報とする。
Further, the
すなわち、演算処理部503は、変化量検出処理を行うとき、図12に示すように、受信部502から第1加速度情報を入力し(SE1)、この第1加速度情報から回転体10の回転数を算出する(SE2)。
That is, when performing the change amount detection process, the
このとき、演算処理部503は、図4に示したように、A/D変換回路102から入力した加速度値Aの変化から上記(1)〜(8)の処理を行うことにより重力加速度の変化を略サイン波Bとして検出する。さらに、演算処理部503は、重力加速度変化のサイン波Bの半周期の時間を計測し、この計測時間から回転体10の単位時間あたりの回転数を算出して、この回転数の情報を出力部505を介して駆動制御部201に出力する。
At this time, as shown in FIG. 4, the
演算処理部503は、上記のように回転数を算出した後、受信部502から第2加速度情報を入力し(SE3)、この値に基づいて回転速度の変化量を求める(SE4)。本実施形態では、第2加速度情報であるA/D変換回路108から入力した加速度検出値の加算値を回転速度の変化量としている。なお、検出した加速度値から角加速度を算出して、この角加速度を回転速度の変化量としてもよい。
After calculating the rotational speed as described above, the
次に、演算処理部503は、上記求めた回転数の情報と回転速度の変化量の情報を出力部505を介して駆動制御部201に出力する(SE5)。
Next, the
駆動制御部201は、周知のCPU及びこれを動作するコンピュータプログラム及び回転駆動部300の駆動制御インタフェース回路を主体として構成され、出力部505から入力した回転体10の回転数の情報と回転速度の変化量の情報、および入力部202から入力した目標回転数の情報に基づいて、回転体10の回転数が目標回転数を中心とする所定の目標値許容範囲内になるように、回転駆動部300による回転体10の回転駆動を制御する駆動制御信号を出力する。
The
入力部202は、スイッチやキーボード等からなり、操作者がスイッチやキーボード等を介して入力した、目的とする回転体10の回転数の値を所定フォーマットのデータとして駆動制御部201に出力する。
The
回転駆動部300は、モーターやエンジン等を備え、このモーターやエンジン等によって、駆動制御部201から入力した駆動制御信号に基づいて回転体10を回転させる。
The
本実施形態では、駆動制御部201は、受信処理部500から入力した回転数情報と回転速度の変化量情報と、入力部202から入力した目標回転数の情報とに基づいて、図13乃至図15に示す処理を行い、回転体10の回転数が目標回転数を中心とする所定の目標値許容範囲内になるように、回転駆動部300による回転体10の回転駆動を制御する駆動制御信号を出力する。
In the present embodiment, the
すなわち、駆動制御部201は、実際に検出した回転数の情報を出力部105から取得する(SF1)と共に、目標回転数の情報を入力部202から取得する(SF2)。こののち駆動制御部201は、実際に検出した回転数が目標回転数を中心とする許容範囲内にあるか否かを判定する(SF3)。本実施形態では、入力部202を介して許容範囲を設定できるようにしており、図8に示した許容範囲T-zoneのように、目標回転数を中心として例えば±0.01%〜5.00%の範囲内の任意の値に設定できるようにしている。
That is, the
上記SF3の判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲(T-zone)内であるときは上記SF1の処理に移行し、許容範囲内にないときは、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値MAXよりも大きいか否かを判定する(SF4)。 As a result of the determination of SF3, when the actually detected rotation speed is within the allowable range (T-zone), the process proceeds to SF1. When it is not within the allowable range, the actually detected rotation speed is allowable. It is determined whether it is larger than the maximum value MAX of the range (SF4).
この判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値MAXよりも大きいときは、後述するSG1の処理に移行し、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値よりも大きくないときは、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値MINよりも小さいか否かを判定する(SF5)。 As a result of this determination, when the actually detected rotation speed is larger than the maximum value MAX of the allowable range, the process proceeds to SG1 described later, and the actually detected rotation speed is not larger than the maximum value of the allowable range. Determines whether the actually detected rotational speed is smaller than the minimum value MIN of the allowable range (SF5).
この判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値MINよりも小さいときは、後述するSH1の処理に移行し、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値よりも小さくないときは、現在の駆動トルクを維持するように回転駆動部300を制御して(SF6)前記SF1の処理に移行する。
As a result of this determination, when the actually detected number of rotations is smaller than the minimum value MIN of the allowable range, the process proceeds to SH1 described later, and the actually detected number of rotations is not smaller than the minimum value of the allowable range. Controls the
上記SF4の判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最大値MAXよりも大きいときは、駆動制御部201は、回転数の変化量を取得し(SG1)、この変化量の値が0または正の値であるか否かを判定する(SG2)。この判定の結果、変化量の値が0または正の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを減少させるように回転駆動部300を制御し(SG3)、前記SF1の処理に移行する。
As a result of the determination in SF4, when the actually detected rotation speed is larger than the maximum value MAX of the allowable range, the
また、前記SG2の判定の結果、変化量の値が負の値であるときは、変化量の値が図9に示す負の第1閾値Th1よりも小さいか否か、すなわち第1閾値Th1よりも絶対値が大きい負の値であるか否かを判定する(SG4)。ここで、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、上記第1乃至第4閾値Th1〜Th4を図9に示すように設定している。 Further, if the value of the change amount is a negative value as a result of the determination of SG2, whether or not the value of the change amount is smaller than the negative first threshold value Th1 shown in FIG. 9, that is, from the first threshold value Th1. Whether the absolute value is a negative value having a large absolute value is determined (SG4). Here, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the first to fourth threshold values Th1 to Th4 are set as shown in FIG.
上記SG4の判定の結果、変化量の値が第1閾値Th1よりも絶対値が大きい負の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを増大させるように回転駆動部300を制御する(SG5)。
As a result of the determination in SG4, when the change value is a negative value whose absolute value is larger than the first threshold Th1, the
また、上記SG4の判定の結果、変化量の値が第1閾値Th1よりも絶対値が大きい負の値でないときは、変化量の値が第2閾値Th2よりも大きい値であるか否か、すなわち変化量の値が第2閾値Th2よりも絶対値が小さい負の値であるか否かを判定する(SG6)。この判定の結果、変化量の値が第2閾値Th2よりも絶対値が小さい負の値でないときは前記SF1の処理に移行し、変化量の値が第2閾値Th2よりも絶対値が小さい負の値であるときは、回転駆動トルクを減少させるように回転駆動部300を制御する(SG7)。
Further, as a result of the determination of SG4, when the change value is not a negative value whose absolute value is larger than the first threshold value Th1, whether or not the change value is a value larger than the second threshold value Th2 is determined. That is, it is determined whether or not the value of the change amount is a negative value whose absolute value is smaller than the second threshold value Th2 (SG6). As a result of this determination, when the change value is not a negative value whose absolute value is smaller than the second threshold value Th2, the process proceeds to SF1, and the change value is a negative value whose absolute value is smaller than the second threshold value Th2. When the value is, the
上記SF5の判定の結果、実際に検出した回転数が許容範囲の最小値MINよりも小さいときは、駆動制御部201は、回転数の変化量を取得し(SH1)、この変化量の値が0または負の値であるか否かを判定する(SH2)。この判定の結果、変化量の値が0または負の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを増加させるように回転駆動部300を制御し(SH3)、前記SF1の処理に移行する。
As a result of the determination in SF5, when the actually detected rotation speed is smaller than the minimum value MIN of the allowable range, the
また、前記SH2の判定の結果、変化量の値が正の値であるときは、変化量の値が図9に示す正の第3閾値Th3よりも大きいか否か、すなわち第3閾値Th3よりも絶対値が大きい正の値であるか否かを判定する(SH4)。 As a result of the determination of SH2, if the value of the change amount is a positive value, whether or not the value of the change amount is larger than the positive third threshold value Th3 shown in FIG. 9, that is, from the third threshold value Th3. It is also determined whether the absolute value is a positive value with a large absolute value (SH4).
前記SH4の判定の結果、変化量の値が第3閾値Th3よりも絶対値が大きい正の値であるときは、駆動制御部201は、回転駆動トルクを減少させるように回転駆動部300を制御する(SH5)。
As a result of the determination of SH4, when the value of the change amount is a positive value whose absolute value is larger than the third threshold value Th3, the
また、上記SH4の判定の結果、変化量の値が第3閾値Th3よりも絶対値が大きい正の値でないときは、変化量の値が第4閾値Th4よりも小さい値であるか否か、すなわち変化量の値が第4閾値Th4よりも絶対値が小さい正の値であるか否かを判定する(SH6)。この判定の結果、変化量の値が第4閾値Th4よりも絶対値が小さい正の値でないときは前記SF1の処理に移行し、変化量の値が第4閾値Th4よりも絶対値が小さい正の値であるときは、回転駆動トルクを増加させるように回転駆動部300を制御する(SH7)。
Further, as a result of the determination of SH4, if the value of the change amount is not a positive value whose absolute value is larger than the third threshold value Th3, whether or not the value of the change amount is a value smaller than the fourth threshold value Th4, That is, it is determined whether or not the value of the change amount is a positive value whose absolute value is smaller than the fourth threshold value Th4 (SH6). As a result of this determination, when the change value is not a positive value whose absolute value is smaller than the fourth threshold value Th4, the process proceeds to SF1 and the change value is a positive value whose absolute value is smaller than the fourth threshold value Th4. If the value is, the
駆動制御部201が以上説明した処理を行うことによって、回転駆動部300により回転体10は許容範囲内の誤差で一定回転を行う。さらに、回転体10の回転数が変更されたときには常に同じ加速度で回転体10の回転速度が変化されるため、ガタゴトとした回転のムラを生じることがない。
As the
また、本実施形態の装置を用いることにより、従来のようにフィードバックに時間遅れを生じることなく、簡単な構成で最適な回転制御を行うことができる。 Further, by using the apparatus of the present embodiment, optimal rotation control can be performed with a simple configuration without causing a time delay in feedback as in the prior art.
さらに、回転体10にメインセンサユニット100Aとサブセンサユニット100Bを装着するだけで、メインユニット100Aから電波を使用した無線で第1及び第2加速度情報が得られるため、回転駆動部300から離れたところに回転体10が存在する場合にも容易に設置することが可能であると共に、従来例に比べて構成が非常に簡単になるので、メンテナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に削減することができる。例えば、ロータリーエンコーダなどが使用できないような部位でも、簡便に回転数又は角速度を得ることができる。
Furthermore, since the first and second acceleration information can be obtained wirelessly using radio waves from the
なお、本実施形態では、半周期毎に回転数を決定するようにしたが1周期毎に決定するようにしても良い。さらに、本実施形態では検出加速度の極大値と極小値を用いて半周期を決定したが、重力加速度の検出値がゼロになるゼロ値を用いて半周期を決定しても良い。 In the present embodiment, the number of rotations is determined every half cycle, but may be determined every cycle. Further, in the present embodiment, the half cycle is determined by using the maximum value and the minimum value of the detected acceleration. However, the half cycle may be determined by using a zero value at which the detected value of gravitational acceleration is zero.
また、上記実施形態では、加速度センサ101,106,113から出力されたアナログ信号を加算回路107により加算して加算値を求めたが、アナログ信号をディジタル信号に変換してから加算するようにしても良い。
In the above embodiment, the addition value is obtained by adding the analog signals output from the
また、加速度センサ101, 106, 113の出力側にフィルタを介在させてノイズ除去を行うようにしてもよい。
Further, noise may be removed by interposing a filter on the output side of the
また、加速度センサ101, 106, 113のアナログ出力をそれぞれアンプで増幅させてもよい。
Further, the analog outputs of the
また、前記アンプの増幅率を調整して、それぞれの加速度センサの出力を等しくなるように調節してもよい。このようにすると、センサの出力ばらつきを完全に相殺できるので、より精度の高い制御装置が構成できる。 Further, the output of each acceleration sensor may be adjusted to be equal by adjusting the amplification factor of the amplifier. In this way, variations in sensor output can be completely canceled out, so that a more accurate control device can be configured.
次に、前述した実施形態の具体的な応用例に関して図16乃至図28を参照して説明する。図16乃至図28のそれぞれは上記実施形態を応用した装置を示す図で、図16はリフト710を示す図、図17は工業用モータ720を示す図、図18はゴム混練ロール730を示す図、図19は混練押し出し機740を示す図、図20はインターナルミキサー750を示す図、図21はフィルム巻き取り機760を示す図、図22はプリンタ770を示す図、図23は電動車椅子780を示す図、図24はパワーステアリングハンドル790を示す図、図25はディスクドライブ810を示す図、図26は手ぶれ補正機能搭載のカメラ820を示す図、図27はエレベーター830を示す図、図28は電車840を示す図である。尚、これらの図中のSは加速度センサを示す。
Next, a specific application example of the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. Each of FIGS. 16 to 28 shows a device to which the above embodiment is applied, FIG. 16 shows a
<速度変化を抑制する目的で回転制御装置を使用する例>
回転変化によって生ずる検出電圧の変化に基づいてフィードバックをかけることで、かんたんに高精度な回転速度の制御が可能となる。
<Example of using a rotation control device for the purpose of suppressing speed change>
By applying feedback based on the change in the detection voltage caused by the rotation change, it is possible to easily control the rotation speed with high accuracy.
・荷物リフト710やロープウェイの減速機
重い荷物を上げ下ろしするリフトやロープウェイなどで、下りでは適切な速度で動かすためにブレーキを掛けながら運用するが、本発明を用いることによりブレーキ圧をプーリーの回転速度に応じて制御することができるので、簡単に一定速度で降下させることができる。
・
・工業用モータ720
回転速度を一定に保つ必要のあるゴム混練ロール730、混練押し出し機740、インターナルミキサ750、ロール、コンベアなどのエンジンやモーターによる回転全般。ゴムやプラスチックの混練は一定回転で混練することが多く、本発明の装置を用いることにより品質の安定化に貢献することができる。
・
General rotation by engines and motors such as
・プリンタ770、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置
回転ムラがあるとインクがムラになり、画像に縞模様が現れるため、回転を一定に保つ必要がある。従来は慣性の大きいフライホイールを用いたりドラムに線パターンを描いて、それを光学的に読み取ってドラム速度を検出していた。しかし、本発明の装置を用いることにより従来よりも簡単な構成で高精度に回転制御を行うことができる。
-Image forming apparatus such as
・巻き取り機760
糸やフィルムの巻き取り機760は、巻き始めは芯部で細く、巻き終わりは太ってくるので、重量と巻き取り半径が増加する。このため、同じ電力で巻き取りを行っていると次第に巻き取り速度が落ちてきて効率が低下する。しかし、本発明のシステムを用いることにより、巻き始めから巻き終わりまで一定の巻き取り速度を保つ回転制御を行うことができるので、効率的であり、品質も安定させることができる。
・ Winding
The yarn or
・電動車椅子780
電動車椅子で坂道を上ったり下ったりする際、従来は人がアクセルやブレーキを操作して速度を一定に保つ操作をしていたが、本発明と傾斜センサとを組み合わせて用いることで、上り坂でも或いは下り坂でも一定の速度を保って走行可能な制御を行うことができる。特に下り坂では走行速度が出すぎないような安全装置として機能を与えることができる。
・
When going up and down a hill with an electric wheelchair, a person has conventionally operated the accelerator and brake to keep the speed constant, but by using the present invention in combination with a tilt sensor, It is possible to perform control that allows the vehicle to travel at a constant speed even on a hill or downhill. In particular, it is possible to provide a function as a safety device that prevents the traveling speed from being excessively increased on a downhill.
・自動車のハンドル790(パワーステアリング制御)
ある一定以上の高速走行中に急ハンドルを切ると、横転などの事故につながり、非常に危険である。ステアリングコラムに本発明を適用し、走行速度とステアリングの操舵速度をモニタすることによって、走行速度に応じて一定以上の速度でステアリングが切れないようにブレーキを掛けることで、安全な制御が可能となる。1つの加速度センサを用いたのでは、自動車の旋回による加速度との判別がつかない他、路面の突き上げ等のノイズの入力に対応できないため、実用化は難しいが、本発明のように2つの加速度センサをもちいることにより実用化が可能になる。
・ Automotive handle 790 (Power steering control)
If the steering wheel is turned suddenly while driving at a high speed above a certain level, it may lead to accidents such as rollover, which is very dangerous. By applying the present invention to the steering column and monitoring the traveling speed and the steering speed of the steering, it is possible to perform a safe control by applying a brake so that the steering is not cut at a certain speed or more according to the traveling speed. Become. If one acceleration sensor is used, it cannot be distinguished from the acceleration due to turning of the car, and it cannot cope with input of noise such as pushing up the road surface, so it is difficult to put it to practical use. Practical use is possible by using a sensor.
・ディスクドライブ810の回転ムラ検出
アナログレコードはほとんど見られなくなったが、ディジタルディスクであっても回転ムラは読み取りエラーの原因になっている。本発明は回転ムラを簡単に検出することができるため、本発明を適用することによって精度の良いディスクドライブ装置を実現することができる。
・ Rotation unevenness detection of
・カメラ820などの手ぶれ補正
最近のカメラに多く装備されている「手ぶれ補正」機能は、ジャイロ(角速度)センサを使用しているが、ジャイロセンサは平行移動を検出することができない。本発明における加速度センサをカメラの筐体の両端に互いに逆位相を検知するように配置することで、回転運動(手ぶれ)は両者の加算値を用いて検知でき、平行移動する動きは片方の加速度センサの出力信号を用いて検出できるため、より高精度の手ぶれ補正を可能にする。
-Camera shake correction for
<速度変化一定に(加速度一定に)制御する目的で使用する例>
加速度を一定に(変化量を一定に)保つことで、移動する物体の制御に利用することができる。
<Example of using for the purpose of controlling speed change constant (acceleration constant)>
By keeping the acceleration constant (change amount constant), it can be used to control a moving object.
・エレベータ830の制御
エレベータのモータも同様に加速度を一定若しくは所定のパターンで制御することによって、使用者に不快感を与えない加速及び減速を簡単に実現することができる。
-Control of
・電車840の発進停止制御
電車の発進や停止は運転手が行っており、発進停止の滑らかさは運転技術や乗客数などによっても異なるため、立っていられないほどの急な加速や減速を経験することも多い。これを車輪の回転加速度を一定に制御することによって、どんな状態(どんな運転手)であっても、スムーズな加速或いは減速を実現することができる。具体的には、加算した加速度出力を一定に制御するだけでよい。
・ Start / stop control of
・電車840の運行制御
特に無人で運用されるような公共交通機関(特に電車)などの運行制御をする場合、一定の加速、速度保持時間(一定速度)、一定の減速の3つをセットにしたプログラムを組むだけで、簡単に電車の運行制御が可能となる。GPSなどと組み合わせれば微妙な位置のズレを補正して、より正確に運行制御することができる。
・ Operating control of
10…回転体、20…回転軸、100…変化量検出部、100A…メインセンサユニット、100B…サブセンサユニット、101…加速度センサ、102…A/D変換回路、103…演算処理部、104…記憶部、105…出力部、106…加速度センサ、107…加算回路、108…A/D変換回路、111…送信部、112…アンテナ、113…加速度センサ、200,200A…回転制御装置、201…駆動制御部、202…入力部、300…回転駆動部、400…制御部、500…受信処理部、501…アンテナ、502…受信部、503…演算処理部、504…記憶部、505…出力部、710…リフト、720…工業用モータ、730…ゴム混練ロール、740…混練押し出し機、750…インターナルミキサー、760…フィルム巻き取り機、770…プリンタ、780…電動車椅子、790…パワーステアリングハンドル、810…ディスクドライブ、820…カメラ、830…エレベーター、840…電車。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転体の回転軸を中心として180度回転対称な位置において前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出し、該検出結果に対応する電気信号を出力する第2加速度センサと、
前記第1加速度センサと前記第2加速度センサの検出結果に対応する電気信号に基づいて、該2つの加速度センサのそれぞれが検出した2つの加速度値を加算した加算値を出力する加算手段と、
前記加算手段によって出力された加算値をもとに前記回転体の回転速度の変化量を求めて出力する変化量出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転速度の変化量検出装置。 A first acceleration sensor that is mounted on a rotating body, detects acceleration in a rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result;
A second acceleration sensor that is attached to the rotating body at a rotationally symmetric position of 180 degrees around the rotation axis of the rotating body, detects acceleration in a rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result;
An adding means for outputting an added value obtained by adding two acceleration values detected by each of the two acceleration sensors based on an electrical signal corresponding to a detection result of the first acceleration sensor and the second acceleration sensor;
And a change amount output means for obtaining and outputting a change amount of the rotation speed of the rotating body based on the added value output by the addition means.
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第1加速度センサと、
前記第1加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値と第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値との和の値を出力する加算手段と、
前記加算手段によって出力された加算値を無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第1加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした180度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する前記第2加速度センサと、
前記第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報をワイヤ配線によって前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記制御部は、
前記メインセンサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加算値を出力する受信手段と、
前記加算値をもとに前記回転体の回転速度の変化量を求めて出力する変化量出力手段とを備えている
ことを特徴とする回転速度の変化量検出装置。 The main sensor unit and the sub sensor unit mounted on the rotating body, and a controller provided apart from the rotating body,
The main sensor unit is
A first acceleration sensor mounted on the rotating body and detecting acceleration in a rotational tangential direction;
Adding means for outputting a sum value of a rotational tangential acceleration value detected by the first acceleration sensor and a rotational tangential acceleration value detected by the second acceleration sensor;
Transmission means for wirelessly transmitting the addition value output by the addition means,
The sub sensor unit is
The second acceleration sensor, which is mounted at a rotationally symmetric position around the rotation axis of the rotating body with respect to the mounting position of the first acceleration sensor, and detects acceleration in a rotational tangential direction;
Output means for outputting information on the rotational tangential acceleration detected by the second acceleration sensor to the main sensor unit by wire wiring;
The controller is
Receiving means for receiving the information transmitted by the transmitting means of the main sensor unit and outputting the added value;
A rotation speed change amount detection device comprising: a change amount output means for obtaining and outputting a change amount of the rotation speed of the rotating body based on the added value.
前記回転体の回転軸を中心として180度回転対称な位置において前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出し、該検出結果に対応する電気信号を出力する第2加速度センサと、
前記第1加速度センサと前記第2加速度センサの検出結果に対応する電気信号に基づいて、該2つの加速度センサのそれぞれが検出した2つの加速度値を加算した加算値を出力する加算手段と、
前記加算手段によって出力された加算値をもとに前記回転体の回転速度の変化量を求めて出力する変化量出力手段と、
検出した2つの加速度情報のうちの少なくとも何れか一方から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する重力方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した前記回転体の回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する回転数検出手段と、
目標とする回転体の回転数の値を入力する入力手段と、
前記目標回転数の値が前記検出回転数の値よりも大きいときに前記変化量が所定の正の値に一致するように前記回転体の回転駆動トルクを増加させ、前記目標回転数の値が前記検出回転数の値よりも小さいときに前記変化量が所定の負の値に一致するように前記回転体の回転駆動トルクを減少させる回転駆動制御手段とを備えている
ことを特徴とする回転制御装置。 A first acceleration sensor that is mounted on a rotating body that rotates in a state where the rotation axis is not in the direction of gravity, detects acceleration in the rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result;
A second acceleration sensor that is attached to the rotating body at a rotationally symmetric position of 180 degrees around the rotation axis of the rotating body, detects acceleration in a rotational tangential direction, and outputs an electrical signal corresponding to the detection result;
An adding means for outputting an added value obtained by adding two acceleration values detected by each of the two acceleration sensors based on an electrical signal corresponding to a detection result of the first acceleration sensor and the second acceleration sensor;
A change amount output means for obtaining and outputting a change amount of the rotational speed of the rotating body based on the added value output by the adding means;
A gravitational direction change detecting means for detecting a change in the direction of gravitational acceleration caused by the rotation of the rotating body as a sine wave from at least one of the detected two acceleration information;
The maximum value or the minimum value or zero value of the sine wave is set as a reference value, the time from detection of the reference value to detection of the next reference value is measured, and the time calculated from the time is calculated. A rotational speed detection means for outputting the rotational speed value of the rotating body after detecting the next reference value;
Input means for inputting the value of the rotational speed of the target rotating body;
When the value of the target rotational speed is larger than the value of the detected rotational speed, the rotational drive torque of the rotating body is increased so that the amount of change matches a predetermined positive value, and the value of the target rotational speed is Rotation drive control means for reducing the rotation drive torque of the rotating body so that the amount of change coincides with a predetermined negative value when the value is smaller than the value of the detected rotation speed. Control device.
前記メインセンサユニットは、
前記回転体に装着され、回転接線方向の加速度を検出する第1加速度センサと、
前記第1加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値と第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の値との和の値を出力する加算手段と、
前記加算手段によって出力された加算値と第1加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報と第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報とを無線によって送信する送信手段とを備え、
前記サブセンサユニットは、
前記第1加速度センサの装着位置に対して前記回転体の回転軸を中心とした180度回転対称な位置に装着され、回転接線方向の加速度を検出する前記第2加速度センサと、
前記第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度の情報をワイヤ配線によって前記メインセンサユニットに出力する出力手段とを備え、
前記制御部は、
前記メインセンサユニットの送信手段によって送信された情報を受信して、前記加算値と前記第1加速度センサ及び前記第2加速度センサによって検出された回転接線方向の加速度のそれぞれの値を出力する受信手段と、
前記加算手段によって出力された加算値をもとに前記回転体の回転速度の変化量を求めて出力する変化量出力手段と、
検出した2つの加速度情報のうちの少なくとも何れか一方から、前記回転体の回転によって生ずる重力加速度の方向の変化をサイン波として検出する重力方向変化検出手段と、
前記サイン波の極大値または極小値またはゼロ値の何れかの値を基準値とし、基準値を検出してから次の基準値を検出するまでの時間を計測して、該時間から計算した前記回転体の回転数の値を前記次の基準値を検出した後に出力する回転数検出手段と、
目標とする回転体の回転数の値を入力する入力手段と、
前記目標回転数の値が前記検出回転数の値よりも大きいときに前記変化量が所定の正の値に一致するように前記回転体の回転駆動トルクを増加させ、前記目標回転数の値が前記検出回転数の値よりも小さいときに前記変化量が所定の負の値に一致するように前記回転体の回転駆動トルクを減少させる回転駆動制御手段とを備えている
ことを特徴とする回転制御装置。 A main sensor unit and a sub sensor unit mounted on a rotating body that rotates in a state where the rotation axis is not in the direction of gravity, and a control unit provided apart from the rotating body,
The main sensor unit is
A first acceleration sensor mounted on the rotating body and detecting acceleration in a rotational tangential direction;
Adding means for outputting a sum value of a rotational tangential acceleration value detected by the first acceleration sensor and a rotational tangential acceleration value detected by the second acceleration sensor;
Transmitting means for wirelessly transmitting the added value output by the adding means, information on the rotational tangential acceleration detected by the first acceleration sensor, and information on the rotational tangential acceleration detected by the second acceleration sensor; With
The sub sensor unit is
The second acceleration sensor, which is mounted at a rotationally symmetric position around the rotation axis of the rotating body with respect to the mounting position of the first acceleration sensor, and detects acceleration in a rotational tangential direction;
Output means for outputting information on the rotational tangential acceleration detected by the second acceleration sensor to the main sensor unit by wire wiring;
The controller is
Receiving means for receiving the information transmitted by the transmitting means of the main sensor unit and outputting each value of the added value and the acceleration in the rotational tangential direction detected by the first acceleration sensor and the second acceleration sensor. When,
A change amount output means for obtaining and outputting a change amount of the rotational speed of the rotating body based on the added value output by the adding means;
A gravitational direction change detecting means for detecting a change in the direction of gravitational acceleration caused by the rotation of the rotating body as a sine wave from at least one of the detected two acceleration information;
The maximum value or the minimum value or zero value of the sine wave is set as a reference value, the time from detection of the reference value to detection of the next reference value is measured, and the time calculated from the time is calculated. A rotational speed detection means for outputting the rotational speed value of the rotating body after detecting the next reference value;
Input means for inputting the value of the rotational speed of the target rotating body;
When the value of the target rotational speed is larger than the value of the detected rotational speed, the rotational drive torque of the rotating body is increased so that the amount of change matches a predetermined positive value, and the value of the target rotational speed is Rotation drive control means for reducing the rotation drive torque of the rotating body so that the amount of change coincides with a predetermined negative value when the value is smaller than the value of the detected rotation speed. Control device.
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