JP3228050B2 - 回転角度検出方法 - Google Patents
回転角度検出方法Info
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- JP3228050B2 JP3228050B2 JP02738095A JP2738095A JP3228050B2 JP 3228050 B2 JP3228050 B2 JP 3228050B2 JP 02738095 A JP02738095 A JP 02738095A JP 2738095 A JP2738095 A JP 2738095A JP 3228050 B2 JP3228050 B2 JP 3228050B2
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- Japan
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- rotation angle
- rotation
- pulse
- axis
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、棒鋼圧延設備における
フライングシャーに必要な刃の位置検出のように、回転
運動する各種機械要素の基準位置からの回転角度を検出
する方法に関する。
フライングシャーに必要な刃の位置検出のように、回転
運動する各種機械要素の基準位置からの回転角度を検出
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の回転角度検出方法として
は次のようなものが知られている。すなわち、回転運動
する機械要素に連結されたパルスジェネレータ（以下、
必要に応じてＰＬＧという）が周期的に（機械角３６０
°につき１回）外部プリセット信号(以下、マーカー信
号という)を発信し、ＰＬＧの出力パルスを積算するカ
ウンタ(以下、必要に応じてＨＰＲＣという)が前記マー
カー信号を受信した際にカウント値をゼロにプリセット
する。これにより、例えば機械要素が１回転（３６０
°）する間にＰＬＧが３０００パルスを出力するとし
て、０〜２９９９までのカウント値により機械角３６０
°を比例配分して回転角度を検出する。
は次のようなものが知られている。すなわち、回転運動
する機械要素に連結されたパルスジェネレータ（以下、
必要に応じてＰＬＧという）が周期的に（機械角３６０
°につき１回）外部プリセット信号(以下、マーカー信
号という)を発信し、ＰＬＧの出力パルスを積算するカ
ウンタ(以下、必要に応じてＨＰＲＣという)が前記マー
カー信号を受信した際にカウント値をゼロにプリセット
する。これにより、例えば機械要素が１回転（３６０
°）する間にＰＬＧが３０００パルスを出力するとし
て、０〜２９９９までのカウント値により機械角３６０
°を比例配分して回転角度を検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、マ
ーカー信号によりカウンタをプリセットしているため、
マーカー信号の入力相にノイズが混入した場合にはカウ
ンタを誤ってプリセットしてしまい、回転角度を正確に
検出することができないという問題があった。また、機
械要素の回転軸（機械軸）とＰＬＧの取付軸との間には
通常、ギアが介在されており、機械軸の１回転ごとにカ
ウンタをプリセットするので、このギア比が整数でない
場合には機械軸の位置とカウント値との間にずれを生じ
る。言い換えれば、機械軸の回転数に応じて本来発生す
るべきＰＬＧ出力パルスのカウント値と実際のカウント
値との間に誤差を生じ、この誤差が次第に積算されてい
くという問題があった。
ーカー信号によりカウンタをプリセットしているため、
マーカー信号の入力相にノイズが混入した場合にはカウ
ンタを誤ってプリセットしてしまい、回転角度を正確に
検出することができないという問題があった。また、機
械要素の回転軸（機械軸）とＰＬＧの取付軸との間には
通常、ギアが介在されており、機械軸の１回転ごとにカ
ウンタをプリセットするので、このギア比が整数でない
場合には機械軸の位置とカウント値との間にずれを生じ
る。言い換えれば、機械軸の回転数に応じて本来発生す
るべきＰＬＧ出力パルスのカウント値と実際のカウント
値との間に誤差を生じ、この誤差が次第に積算されてい
くという問題があった。
【０００４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、電気的ノイズや
ギア比等に影響されることなく機械要素の回転角度を正
確に検出するようにした回転角度方法を提供することに
ある。
れたもので、その目的とするところは、電気的ノイズや
ギア比等に影響されることなく機械要素の回転角度を正
確に検出するようにした回転角度方法を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、第１の発明は、回転運動する機械要素の回転
軸に連結したＰＬＧの出力パルスをカウントして前記機
械要素の基準位置からの回転角度を検出する方法におい
て、前記出力パルスのカウント値を定周期でサンプリン
グして各サンプリング値の偏差を積算すると共に、この
積算値を機械要素の回転軸の１回転に相当するパルス数
に達した時点でリセットすることにより回転角度と積算
値とを対応させた制御三角波を作成し、この制御三角波
に基づき前記積算値に応じた機械要素の回転角度を求め
る。この発明によれば、マーカー信号によるカウンタの
プリセットが不要になり、ノイズの混入によって回転角
度を誤検出することなく常に正確に回転角度を求めるこ
とができる。
するため、第１の発明は、回転運動する機械要素の回転
軸に連結したＰＬＧの出力パルスをカウントして前記機
械要素の基準位置からの回転角度を検出する方法におい
て、前記出力パルスのカウント値を定周期でサンプリン
グして各サンプリング値の偏差を積算すると共に、この
積算値を機械要素の回転軸の１回転に相当するパルス数
に達した時点でリセットすることにより回転角度と積算
値とを対応させた制御三角波を作成し、この制御三角波
に基づき前記積算値に応じた機械要素の回転角度を求め
る。この発明によれば、マーカー信号によるカウンタの
プリセットが不要になり、ノイズの混入によって回転角
度を誤検出することなく常に正確に回転角度を求めるこ
とができる。
【０００６】第２の発明は、上記第１の発明において、
機械要素の回転軸とＰＬＧの取付軸との間に介在するギ
アの比が整数でない場合に、前記回転軸の回転数に応じ
て本来出力されるべきＰＬＧの出力パルス数と実際の出
力パルス数との誤差を補正するために、この誤差が１パ
ルス分溜るごとに積算値から１を減じて制御三角波を補
正し、この補正された制御三角波に基づいて機械要素の
回転角度を求める。この発明によれば、上記ギア比が整
数でない場合に、本来発生するべきＰＬＧの出力パルス
数と実際の出力パルス数との誤差が次第に積算されてい
くのを防止することができ、回転角度の検出精度を高め
ることができる。
機械要素の回転軸とＰＬＧの取付軸との間に介在するギ
アの比が整数でない場合に、前記回転軸の回転数に応じ
て本来出力されるべきＰＬＧの出力パルス数と実際の出
力パルス数との誤差を補正するために、この誤差が１パ
ルス分溜るごとに積算値から１を減じて制御三角波を補
正し、この補正された制御三角波に基づいて機械要素の
回転角度を求める。この発明によれば、上記ギア比が整
数でない場合に、本来発生するべきＰＬＧの出力パルス
数と実際の出力パルス数との誤差が次第に積算されてい
くのを防止することができ、回転角度の検出精度を高め
ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。まず、第１の発明の実施例では、従来のようにマー
カー信号によりプリセットされることなく、ＰＬＧの出
力パルスを継続的にカウントするＨＰＲＣを用意し、エ
ンドレスで回転運動する機械要素の回転軸に連結された
ＰＬＧの出力パルスをカウントする。そして、ＨＰＲＣ
のカウント値を一定周期Δｔでサンプリングし、各サン
プリング値の偏差を別のカウンタにより積算していって
その積算値が機械要素の１回転に相当するパルス数に達
したところで当該カウンタをリセットする。
る。まず、第１の発明の実施例では、従来のようにマー
カー信号によりプリセットされることなく、ＰＬＧの出
力パルスを継続的にカウントするＨＰＲＣを用意し、エ
ンドレスで回転運動する機械要素の回転軸に連結された
ＰＬＧの出力パルスをカウントする。そして、ＨＰＲＣ
のカウント値を一定周期Δｔでサンプリングし、各サン
プリング値の偏差を別のカウンタにより積算していって
その積算値が機械要素の１回転に相当するパルス数に達
したところで当該カウンタをリセットする。
【０００８】このようにして機械要素の回転角度とサン
プリング値偏差の積算値との関係を示す波形（以下、制
御三角波という）を作成し、この制御三角波を使用して
積算値に応じた機械要素の回転角度を検出する。
プリング値偏差の積算値との関係を示す波形（以下、制
御三角波という）を作成し、この制御三角波を使用して
積算値に応じた機械要素の回転角度を検出する。
【０００９】以下、この実施例を具体的に説明する。図
１の上段には、機械要素の回転角度θとＰＬＧの出力パ
ルス数（ＨＰＲＣのカウント値）との関係が示されてい
る。本実施例では、ＨＰＲＣは（８０００００００）H
＝（−２１４７４８３６４８）10から（７ＦＦＦＦＦＦ
Ｆ）H＝（２１４７４８３６４７）10の範囲でカウント
可能であるとする。
１の上段には、機械要素の回転角度θとＰＬＧの出力パ
ルス数（ＨＰＲＣのカウント値）との関係が示されてい
る。本実施例では、ＨＰＲＣは（８０００００００）H
＝（−２１４７４８３６４８）10から（７ＦＦＦＦＦＦ
Ｆ）H＝（２１４７４８３６４７）10の範囲でカウント
可能であるとする。
【００１０】図１の下段は、ＨＰＲＣのカウント値に基
づいて作成される制御三角波を示しており、この制御三
角波は、ＨＰＲＣのカウント値を一定周期Δｔにてサン
プリングし、各サンプリング時点におけるサンプリング
値(カウント値)の偏差ΔＰSを別のカウンタにより積算
すると共に、この積算値が機械要素の１回転に相当する
パルス数に達したら当該カウンタをリセットすることに
より作成されるものである。
づいて作成される制御三角波を示しており、この制御三
角波は、ＨＰＲＣのカウント値を一定周期Δｔにてサン
プリングし、各サンプリング時点におけるサンプリング
値(カウント値)の偏差ΔＰSを別のカウンタにより積算
すると共に、この積算値が機械要素の１回転に相当する
パルス数に達したら当該カウンタをリセットすることに
より作成されるものである。
【００１１】ここで、回転角度をできるだけ高精度に検
出するためには、サンプリング周期Δｔを可能な限り短
くすることが必要であり、また、カウント値の偏差ΔＰ
Sが（７ＦＦＦＦＦＦＦ）H以上になるような長いサンプ
リング周期Δｔに対しては、本発明を実現することがで
きない。
出するためには、サンプリング周期Δｔを可能な限り短
くすることが必要であり、また、カウント値の偏差ΔＰ
Sが（７ＦＦＦＦＦＦＦ）H以上になるような長いサンプ
リング周期Δｔに対しては、本発明を実現することがで
きない。
【００１２】制御三角波における今回サンプリング時の
積算値ＰΔ2は、一般に前回サンプリング時の積算値Ｐ
Δ1、サンプリング値偏差ΔＰS、機械要素の１回転に相
当するＰＬＧの出力パルス数Ｐ0に基づいて、数式１に
より求められる。
積算値ＰΔ2は、一般に前回サンプリング時の積算値Ｐ
Δ1、サンプリング値偏差ΔＰS、機械要素の１回転に相
当するＰＬＧの出力パルス数Ｐ0に基づいて、数式１に
より求められる。
【００１３】
【数１】 ＰΔ2＝ＭＯＤ〔Ｐ0，｛（ΔＰS＋ＰΔ1）＋Ｐ0｝〕
【００１４】数式１において、ＭＯＤ〔Ａ，Ｂ〕は、Ｂ
のＡによる除算の余りを示している。また、０≦ＰΔ2
≦Ｐ0である。
のＡによる除算の余りを示している。また、０≦ＰΔ2
≦Ｐ0である。
【００１５】以上のように、本実施例では、図１下段の
制御三角波が作成されれば、カウンタの積算値と機械要
素の回転角度θとを対応させることができ、前述のごと
くサンプリング周期Δｔをできるだけ小さくすれば回転
角度θをほぼ正確に検出することが可能になる。
制御三角波が作成されれば、カウンタの積算値と機械要
素の回転角度θとを対応させることができ、前述のごと
くサンプリング周期Δｔをできるだけ小さくすれば回転
角度θをほぼ正確に検出することが可能になる。
【００１６】次に、第２の発明の実施例を説明する。こ
の実施例は、機械要素の回転軸（機械軸）とＰＬＧの取
付軸との間に設けられたギアの比が整数でない場合の、
機械軸の位置とカウント値との間のずれを補正する方法
に関する。
の実施例は、機械要素の回転軸（機械軸）とＰＬＧの取
付軸との間に設けられたギアの比が整数でない場合の、
機械軸の位置とカウント値との間のずれを補正する方法
に関する。
【００１７】いま、機械軸のギア歯数をａ、ＰＬＧの取
付軸のギア歯数をｂ、ＰＬＧが１回転して発生するパル
ス数を前述のようにＰ0、機械軸１回転当たりのパルス
数をα'（小数を含む）、このパルス数α'の小数を切り
捨てたものをαとする。ＰＬＧの取付軸が１回転したと
きに機械軸はｂ／ａ回転しており、これから数式２を導
くことができる。
付軸のギア歯数をｂ、ＰＬＧが１回転して発生するパル
ス数を前述のようにＰ0、機械軸１回転当たりのパルス
数をα'（小数を含む）、このパルス数α'の小数を切り
捨てたものをαとする。ＰＬＧの取付軸が１回転したと
きに機械軸はｂ／ａ回転しており、これから数式２を導
くことができる。
【００１８】
【数２】α'＝（ｂ／ａ）・Ｐ0＝α＋（ｃ／ａ）
【００１９】但し、数式２において、（ｃ／ａ）は誤差
としての小数である。数式２は、パルスの単位では小数
を認識できないので、１回転ごとにα'とαとの誤差と
して（ｃ／ａ）が発生することを意味している。ここ
で、この誤差（ｃ／ａ）が整数ｃとなるのは機械軸がａ
回転したときであるから、機械軸がａ回転した場合、数
式２から次の数式３を得ることができる。
としての小数である。数式２は、パルスの単位では小数
を認識できないので、１回転ごとにα'とαとの誤差と
して（ｃ／ａ）が発生することを意味している。ここ
で、この誤差（ｃ／ａ）が整数ｃとなるのは機械軸がａ
回転したときであるから、機械軸がａ回転した場合、数
式２から次の数式３を得ることができる。
【００２０】
【数３】ａα'＝ａα＋ｃ
【００２１】つまり、機械軸がａ回転した場合、ＰＬＧ
はａα'個のパルスを発生するが、制御上、認識されて
いるのはａα＋ｃであることがわかる。
はａα'個のパルスを発生するが、制御上、認識されて
いるのはａα＋ｃであることがわかる。
【００２２】次いで、機械軸のａ回転につきｃ個のパル
スを補正する方法を以下に説明する。まず、図２に示す
ように周期ａα'（＝ａα＋ｃ）の大三角波ＰΔLを作
る。この大三角波ＰΔLの今回値をＰΔL2、前回値をＰ
ΔL1、サンプリング値偏差をΔＰLS、αを前記同様に機
械軸１回転当たりのパルス数α'の小数を切り捨てたも
のとすると、ＰΔL2は数式４により表わされる。
スを補正する方法を以下に説明する。まず、図２に示す
ように周期ａα'（＝ａα＋ｃ）の大三角波ＰΔLを作
る。この大三角波ＰΔLの今回値をＰΔL2、前回値をＰ
ΔL1、サンプリング値偏差をΔＰLS、αを前記同様に機
械軸１回転当たりのパルス数α'の小数を切り捨てたも
のとすると、ＰΔL2は数式４により表わされる。
【００２３】
【数４】ＰΔL2＝ＭＯＤ〔（ａα＋ｃ），｛（ΔＰLS＋
ＰΔL1）＋（ａα＋ｃ）｝〕
ＰΔL1）＋（ａα＋ｃ）｝〕
【００２４】このＰΔL2に基づき、機械軸１回転ごとの
制御三角波を余り演算によって求める。機械軸がｎ（ｎ
≦ａ）回転したとき、制御側の認識との誤差は（ｎｃ／
ａ）であり、これが１パルス溜るごとに大三角波の今回
値ＰΔL2からパルス数１を引けば良いと考える。また、
周回数ｎを（ＰΔL2／α）の整数解とすれば、補正ポイ
ントをｃ箇所に特定できることとなる。なお、図２はａ
＝９，ｃ＝４とした例である。これにより、補正後の制
御三角波（ＰΔ）は数式５によって表わされる。
制御三角波を余り演算によって求める。機械軸がｎ（ｎ
≦ａ）回転したとき、制御側の認識との誤差は（ｎｃ／
ａ）であり、これが１パルス溜るごとに大三角波の今回
値ＰΔL2からパルス数１を引けば良いと考える。また、
周回数ｎを（ＰΔL2／α）の整数解とすれば、補正ポイ
ントをｃ箇所に特定できることとなる。なお、図２はａ
＝９，ｃ＝４とした例である。これにより、補正後の制
御三角波（ＰΔ）は数式５によって表わされる。
【００２５】
【数５】 ＰΔ＝ＭＯＤ〔α，｛（ＰΔL2−（ｎｃ／ａ）｝〕 ＝ＭＯＤ〔α，｛（ＰΔL2−（ＰΔL2ｃ／αａ）｝〕
【００２６】上記数式５において、（ＰΔL2ｃ／αａ）
は整数解とする。ここで、誤差が１パルス溜る前に補正
した場合、制御三角波（ＰΔ）は数式６のようになる。
は整数解とする。ここで、誤差が１パルス溜る前に補正
した場合、制御三角波（ＰΔ）は数式６のようになる。
【００２７】
【数６】ＰΔ＝ＭＯＤ〔α，｛（ＰΔL2−（ＰΔL2／α
＋１）×ｃ／ａ｝〕
＋１）×ｃ／ａ｝〕
【００２８】なお、図２において、回転角θの横軸上に
記した“Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4”は、単純に補正が必要な
回数に基づいて決めた場合の補正ポイント（例えば、補
正回数すなわち補正ポイントを４とすると、（ａα＋
ｃ）／４パルスごとに１パルス補正するとした場合の補
正ポイント）、“Ａ'1，Ａ'2，Ａ'3，Ａ'4”は、「誤差
が１パルス溜るごとに」という条件で決めた場合の補正
ポイントである。また、図２の補正ポイントＡ'1におい
て縦軸の積算値方向に“１”と記されているのは、この
時点で誤差が１パルス積算されることを示している。
記した“Ａ1，Ａ2，Ａ3，Ａ4”は、単純に補正が必要な
回数に基づいて決めた場合の補正ポイント（例えば、補
正回数すなわち補正ポイントを４とすると、（ａα＋
ｃ）／４パルスごとに１パルス補正するとした場合の補
正ポイント）、“Ａ'1，Ａ'2，Ａ'3，Ａ'4”は、「誤差
が１パルス溜るごとに」という条件で決めた場合の補正
ポイントである。また、図２の補正ポイントＡ'1におい
て縦軸の積算値方向に“１”と記されているのは、この
時点で誤差が１パルス積算されることを示している。
【００２９】以上のように本実施例によれば、数式６に
基づいて作成した制御三角波を用いて回転角度を求める
ことにより、機械軸とＰＬＧの取付軸との間に設けられ
たギアの比が整数でない場合の、機械軸の位置とカウン
ト値との間のずれを補正することができる。
基づいて作成した制御三角波を用いて回転角度を求める
ことにより、機械軸とＰＬＧの取付軸との間に設けられ
たギアの比が整数でない場合の、機械軸の位置とカウン
ト値との間のずれを補正することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、マー
カー信号によりカウンタをプリセットする必要がないた
め、ノイズの混入によって回転角度を誤検出することな
く常に正確に回転角度を求めることができる。また、第
２の発明によれば、機械要素の回転軸とＰＬＧの取付軸
との間のギア比が整数でない場合に、回転ごとのパルス
数積算値の誤差を補正してより高精度に回転角度を求め
ることが可能になる。
カー信号によりカウンタをプリセットする必要がないた
め、ノイズの混入によって回転角度を誤検出することな
く常に正確に回転角度を求めることができる。また、第
２の発明によれば、機械要素の回転軸とＰＬＧの取付軸
との間のギア比が整数でない場合に、回転ごとのパルス
数積算値の誤差を補正してより高精度に回転角度を求め
ることが可能になる。
【図１】第１の発明の実施例における、回転角度とパル
ス数（ＨＰＲＣカウント値）及びサンプリング値偏差の
積算値との関係を示す図である。
ス数（ＨＰＲＣカウント値）及びサンプリング値偏差の
積算値との関係を示す図である。
【図２】第２の発明の実施例における、大三角波及び制
御三角波の説明図である。
御三角波の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 回転運動する機械要素の回転軸に連結し
たパルスジェネレータの出力パルスをカウントして前記
機械要素の基準位置からの回転角度を検出する方法にお
いて、 前記出力パルスのカウント値を定周期でサンプリングし
て各サンプリング値の偏差を積算すると共に、この積算
値を機械要素の回転軸の１回転に相当するパルス数に達
した時点でリセットすることにより回転角度と積算値と
を対応させた制御三角波を作成し、この制御三角波に基
づき前記積算値に応じた機械要素の回転角度を求めるこ
とを特徴とする回転角度検出方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の回転角度検出方法におい
て、 機械要素の回転軸とパルスジェネレータの取付軸との間
に介在するギアの比が整数でない場合に、前記回転軸の
回転数に応じて本来出力されるべきパルスジェネレータ
の出力パルス数と実際の出力パルス数との誤差を補正す
るために、この誤差が１パルス分溜るごとに積算値から
１を減じて制御三角波を補正し、この補正された制御三
角波に基づいて機械要素の回転角度を求めることを特徴
とする回転角度検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02738095A JP3228050B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | 回転角度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02738095A JP3228050B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | 回転角度検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201052A JPH08201052A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3228050B2 true JP3228050B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=12219452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02738095A Expired - Lifetime JP3228050B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | 回転角度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228050B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8306917B2 (en) | 1999-12-28 | 2012-11-06 | Sony Corporation | Image commercial transactions system and method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101397740B1 (ko) * | 2012-12-03 | 2014-05-20 | 삼성전기주식회사 | 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법 |
| JP6504081B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2019-04-24 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御プログラムおよび記録媒体 |
-
1995
- 1995-01-23 JP JP02738095A patent/JP3228050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8306917B2 (en) | 1999-12-28 | 2012-11-06 | Sony Corporation | Image commercial transactions system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08201052A (ja) | 1996-08-09 |
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