JP5740319B2 - Drive control device and drive control method for power generation device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動制御装置、及び、動力発生装置の駆動制御方法に関する。 The present invention, drive kinetic control device, and a drive control method of the power generating device.
一般的に、DCモーター等の駆動源の駆動制御は、以下のようにして行われる。例えば、駆動源の回転軸に、複数のスリットを有して当該回転軸と供回りする円形のパルス板を取り付けると共に、当該パルス板にLEDにより光を照射してスリットを通過した光をフォトインターラプターが受光する度に、パルス信号を発生させる光学センサーを設ける。そして、CPU等からなる制御部に、当該光学センサーが発生させるパルス信号を入力し、当該制御部は、当該パルス信号を用いてフィードバック制御により駆動源の回転速度を制御する。なお、下記特許文献1では、フォトインターラプターにより取得した回転速度を用いたステッピングモーターの駆動制御が開示されている。 Generally, drive control of a drive source such as a DC motor is performed as follows. For example, a circular pulse plate having a plurality of slits and rotating around the rotation shaft is attached to the rotation axis of the drive source, and light that has passed through the slit by irradiating light to the pulse plate with an LED An optical sensor that generates a pulse signal each time a raptor receives light is provided. Then, a pulse signal generated by the optical sensor is input to a control unit composed of a CPU or the like, and the control unit controls the rotation speed of the drive source by feedback control using the pulse signal. In Patent Document 1 below, drive control of a stepping motor using a rotational speed acquired by a photo interrupter is disclosed.
上記の制御部は、光学センサーからフィードバックされるパルス信号の周期を目標値とすべく、駆動源の駆動に用いる駆動パルスの位相等を適切に可変させ、これにより、当該駆動源を目標とする回転数及びトルクで駆動させる。しかし、DCモーター等の駆動源は、駆動源の種別毎に固有の慣性モーメントを有しているため、目標とする回転数及びトルクで各駆動源を駆動制御するには、各駆動源の慣性モーメントに合わせて上記駆動パルスの周期を設定する必要がある。このため、複数種別からなる駆動源を用いる場合には、適切な周期等からなる制御特性が組み込まれた制御基板又は制御プログラムを各駆動源の種別毎に取り付けなければならないという問題がある。 The control unit appropriately varies the phase of the drive pulse used for driving the drive source so that the period of the pulse signal fed back from the optical sensor is set to the target value, thereby targeting the drive source. It is driven by the rotation speed and torque. However, since a drive source such as a DC motor has a specific moment of inertia for each type of drive source, in order to drive and control each drive source at a target rotational speed and torque, the inertia of each drive source It is necessary to set the period of the drive pulse in accordance with the moment. For this reason, in the case of using a plurality of types of drive sources, there is a problem that a control board or a control program in which a control characteristic having an appropriate period or the like is incorporated must be attached for each type of drive source.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数種別からなる駆動源を用いる場合であっても、各駆動源の種別毎に別個の制御基板又は制御プログラムを必要とすることなく、複数種別の各駆動源を目標の回転数及びトルクで的確に駆動制御可能とすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and requires a separate control board or control program for each type of drive source, even when a plurality of types of drive sources are used. Instead, the object is to enable accurate drive control of a plurality of types of drive sources with a target rotational speed and torque.
本発明の請求項1に記載の発明は、回転駆動力を発生させ、当該回転駆動力を外部に伝えるための回転軸を有する種別が異なる複数の駆動源と、
周縁に沿って同一形状のスリットが均等間隔で複数並べて形成され、前記各駆動源の前記回転軸にそれぞれ取り付けられて当該回転軸と同心で回転する円形のパルス板と、
前記パルス板において前記スリットが並べて形成されている位置に光を照射すると共に、当該パルス板を通過した光を受光する度にパルス信号を発生させる光学センサーと、
前記光学センサーから得た前記パルス信号を用いてパルス数をカウントする演算部と、
前記演算部によってカウントされたパルス数に応じて、前記駆動源の回転速度を制御する制御部とが、前記駆動源毎に備えられ、
前記各パルス板に形成されたスリットの数を互いに同一としつつ、各パルス板同士のスリット面積を異ならせることによって、前記駆動源及び当該駆動源に取り付けられたパルス板の各慣性モーメントの和からなる総慣性モーメントが、前記複数の駆動源のそれぞれについて同一とされ、前記複数の駆動源のそれぞれについての前記パルス信号の周期が同一とされた駆動制御装置である。
The invention according to claim 1 of the present invention includes a plurality of different types of drive sources having a rotation shaft for generating a rotational driving force and transmitting the rotational driving force to the outside,
A plurality of slits of the same shape along the periphery are formed side by side at a uniform interval, and each is attached to the rotation shaft of each drive source, and a circular pulse plate that rotates concentrically with the rotation shaft ;
An optical sensor that irradiates light at a position where the slits are formed side by side in the pulse plate, and generates a pulse signal each time light that has passed through the pulse plate is received;
An arithmetic unit that counts the number of pulses using the pulse signal obtained from the optical sensor;
A control unit that controls the rotational speed of the drive source according to the number of pulses counted by the calculation unit is provided for each drive source,
From the sum of the moments of inertia of the drive source and the pulse plate attached to the drive source by making the slit areas of the pulse plates different while making the number of slits formed in each pulse plate the same. The total inertia moment is the same for each of the plurality of drive sources, and the cycle of the pulse signal for each of the plurality of drive sources is the same .
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の駆動制御装置であって、
前記演算部は、前記パルス信号が示すパルスの位相がハイレベルに達した後の立ち下がり部分の到達をカウントすることで前記パルス数をカウントする。
The invention according to claim 2 is the drive control device according to claim 1,
The arithmetic unit counts the number of pulses by counting the arrival of a falling portion after the phase of the pulse indicated by the pulse signal reaches a high level .
また、請求項5に記載の発明は、回転駆動力を発生させ、当該回転駆動力を外部に伝えるための回転軸を有する駆動源と、周縁に沿って同一形状のスリットが均等間隔で複数並べて形成され、前記駆動源の前記回転軸に取り付けられて当該回転軸と同心で回転する円形のパルス板とを備えた動力発生装置の駆動制御方法であって、
種別が異なる複数の前記駆動源について、前記各駆動源のパルス板に形成されたスリット数を互いに同一としつつ、それぞれのパルス板のスリット面積を異ならせて、前記駆動源及び前記パルス板の各慣性モーメントの和からなる総慣性モーメントを、前記複数の駆動源のそれぞれについて同一とし、
前記パルス板における前記スリットの形成位置に光を照射すると共に、前記パルス板を通過した光を受光する度にパルス信号を発生させる前記駆動源毎に設けられたそれぞれの光学センサーから、当該各駆動源で同一の周期で前記パルス信号を出力させる駆動制御方法である。
In the invention according to claim 5, a driving source having a rotating shaft for generating a rotational driving force and transmitting the rotational driving force to the outside, and a plurality of slits of the same shape along the periphery are arranged at equal intervals. A drive control method for a power generation device comprising a circular pulse plate formed and attached to the rotary shaft of the drive source and rotating concentrically with the rotary shaft,
For the plurality of drive sources of different types, the number of slits formed in the pulse plate of each drive source is the same, while the slit area of each pulse plate is different, each of the drive source and the pulse plate The total moment of inertia consisting of the sum of the moments of inertia is the same for each of the plurality of drive sources,
Each of the drives is provided from each optical sensor provided for each of the drive sources that irradiates light to the slit formation position on the pulse plate and generates a pulse signal each time the light passing through the pulse plate is received. This is a drive control method for outputting the pulse signal at the same cycle at the source .
これらの発明では、複数の駆動源のそれぞれに設けられた各パルス板同士のスリット面積を異ならせることで、パルス板の質量を調整し、駆動源及び当該駆動源に取り付けられたパルス板の各慣性モーメントの和からなる総慣性モーメントを、複数の各駆動源について同一としているため、各駆動源の慣性モーメントに応じて決定する駆動パルス信号の周期を、各駆動源で同一にすることが可能になる。また、複数の駆動源の各パルス板に形成されたスリット数を互いに同一にするため、上記各駆動源及び対応するパルス板に光学センサーを設けて、パルス板に照射した光がパルス板を通過する度にパルス信号を発生させた場合、いずれの駆動源に取り付けた光学センサーであっても同じ周期のパルス信号が得られる。従って、いずれの駆動源及び対応するパルス板に対しても、共通の制御特性が組み込まれた制御基板又は制御プログラムを用いることが可能になる。これにより、複数種別からなる駆動源を用いる場合であっても、各駆動源の種別毎に別個の制御基板又は制御プログラムを必要とすることなく、複数種別の各駆動源を目標とする回転数及びトルクで的確に駆動制御可能となる。 In these inventions, the mass of the pulse plate is adjusted by making the slit area of each pulse plate provided in each of the plurality of drive sources different, and each of the pulse source attached to the drive source and the drive source is adjusted. Since the total moment of inertia, which is the sum of the moments of inertia, is the same for each drive source, the drive pulse signal cycle determined according to the moment of inertia of each drive source can be the same for each drive source. become. In addition, in order to make the number of slits formed on each pulse plate of a plurality of drive sources the same, an optical sensor is provided on each of the drive sources and the corresponding pulse plate so that the light irradiated to the pulse plate passes through the pulse plate. When a pulse signal is generated each time, an optical sensor attached to any drive source can obtain a pulse signal having the same cycle. Therefore, it is possible to use a control board or a control program in which common control characteristics are incorporated for any drive source and corresponding pulse plate. Thus, even when a plurality of types of drive sources are used, the number of revolutions targeted at each type of drive source without requiring a separate control board or control program for each type of drive source. And it becomes possible to control the drive accurately with torque.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の動力発生装置であって、前記各パルス板同士の厚みを更に異ならせることによって、前記複数の駆動源のそれぞれについての前記総慣性モーメントが同一とされているものである。 Further, the invention according to claim 3 is the power generation device according to claim 1 or 2 , wherein the thicknesses of the respective pulse plates are further made different to each other for each of the plurality of drive sources. The total moment of inertia is the same.
この発明では、各パルス板同士のスリット面積を異ならせることに加えて、各パルス板同士の厚みを異ならせることによっても、各パルス板の質量を調整することが可能なので、複数の各駆動源の総慣性モーメントを同一にするための調整の幅を広げることが可能である。 In the present invention, the mass of each pulse plate can be adjusted by changing the thickness of each pulse plate in addition to making the slit area of each pulse plate different. It is possible to widen the range of adjustment to make the total moment of inertia of the same.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の動力発生装置であって、前記各パルス板同士の材質を更に異ならせることによって、前記複数の駆動源のそれぞれについての前記総慣性モーメントが同一とされているものである。 Further, the invention according to claim 4 is the power generation device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the plurality of drive sources are provided by further differentiating the materials of the pulse plates. In which the total moment of inertia is the same.
この発明では、各パルス板同士のスリット面積を異ならせることに加えて、各パルス板の材質を異ならせることによっても、各パルス板の質量を調整することが可能なので、複数の各駆動源の総慣性モーメントを同一にするための調整の幅を広げることが可能である。 In the present invention, the mass of each pulse plate can be adjusted by changing the material of each pulse plate in addition to making the slit area of each pulse plate different. It is possible to widen the range of adjustment to make the total moment of inertia the same.
本発明によれば、複数種別からなる駆動源を用いる場合であっても、各駆動源の種別毎に別個の制御基板又は制御プログラムを必要とすることなく、複数種別の各駆動源を目標とする回転数及びトルクで的確に駆動制御可能となる。 According to the present invention, even when a plurality of types of drive sources are used, a plurality of types of drive sources are targeted without requiring a separate control board or control program for each type of drive source. The drive can be accurately controlled by the number of rotations and torque.
以下、本発明の一実施形態に係る動力発生装置、駆動制御装置、及び、動力発生装置の駆動制御方法について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る動力発生装置を示す全体斜視図である。図2は、本発明の一実施形態に係る動力発生装置を示す側面図である。図3(A)は光学センサー13による受光状態を概念的に示す図、(B)は光学センサー13から出力されるパルス信号を示す図である。 Hereinafter, a power generation device, a drive control device, and a drive control method for a power generation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall perspective view showing a power generation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view showing a power generation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a diagram conceptually showing a light receiving state by the optical sensor 13, and FIG. 3B is a diagram showing a pulse signal output from the optical sensor 13.
動力発生装置1は、駆動源11と、当該駆動源11に取り付けられたパルス板12とを有する駆動装置10を複数備えている。駆動装置10が有する駆動装置10の数は限定されないが、動力発生装置1は、少なくとも慣性モーメントが互いに異なる駆動源11を有する駆動装置10を備えている。図1には、当該駆動装置10のうちの1つを示している。 The power generation device 1 includes a plurality of drive devices 10 each having a drive source 11 and a pulse plate 12 attached to the drive source 11. Although the number of drive devices 10 included in the drive device 10 is not limited, the power generation device 1 includes the drive device 10 including the drive sources 11 having at least different inertia moments. FIG. 1 shows one of the driving devices 10.
駆動装置10において、駆動源11は、回転駆動力を発生させるモーターであり、当該回転駆動力を外部に伝えるための回転軸111を有する。駆動源11は、サーボモーター(例えば、DCモーター)である。駆動源11は、その両側部に取付板3が取り付けられている。駆動源11は、取付板3により、駆動源11の下方に配された基板5上に固定されている。また、駆動源11は、後述する制御部103により、図略の電源から供給される電力を用いて駆動される。 In the driving apparatus 10, the driving source 11 is a motor that generates a rotational driving force, and includes a rotating shaft 111 for transmitting the rotational driving force to the outside. The drive source 11 is a servo motor (for example, a DC motor). The drive source 11 has attachment plates 3 attached to both sides thereof. The drive source 11 is fixed on the substrate 5 disposed below the drive source 11 by the mounting plate 3. The drive source 11 is driven by the control unit 103 described later using power supplied from a power source (not shown).
パルス板12は、円形の板状からなり、周縁に沿って複数のスリット121が均等間隔で並べて形成されている。これら複数のスリット121は、それぞれ同一形状とされている。パルス板12は、駆動源11の回転軸111と同心で供回りに回転するように、当該回転軸111に取り付けられている。 The pulse plate 12 has a circular plate shape, and a plurality of slits 121 are arranged at equal intervals along the periphery. The plurality of slits 121 have the same shape. The pulse plate 12 is attached to the rotary shaft 111 so as to rotate concentrically with the rotary shaft 111 of the drive source 11.
パルス板12に対向する位置には、光学センサー13が設けられている。光学センサー13は、パルス板12の周縁部の一部を非接触で挟み込む凹部14aが形成された外形ケース14を有している。光学センサー13は、基板5上に固定されている。 An optical sensor 13 is provided at a position facing the pulse plate 12. The optical sensor 13 has an outer case 14 in which a concave portion 14a is formed in which a part of the peripheral edge of the pulse plate 12 is sandwiched without contact. The optical sensor 13 is fixed on the substrate 5.
凹部14aを構成する一方側のケース側部141には、パルス板12の一側面部12aに対向する位置に発光部131が設けられている。発光部131は、例えば、LED(Light Emitting Diode)を有し、パルス板12におけるスリット121の配置箇所に光を照射する。 A light emitting portion 131 is provided at a position facing one side surface portion 12a of the pulse plate 12 on one case side portion 141 constituting the concave portion 14a. The light emitting unit 131 includes, for example, an LED (Light Emitting Diode), and irradiates light to the arrangement position of the slit 121 in the pulse plate 12.
凹部14aを構成する他方側のケース側部142には、パルス板12の他側面部12bに対向する位置に受光部132が設けられている。受光部132は、例えば、フォトインターラプター等を備える。受光部132は、ケース側部142において、発光部131がパルス板12のスリット121の配置箇所に照射した光を受光可能な位置に配設されている。受光部132は、発光部131がパルス板12に照射した光であって、スリット121を通過した光を受光する。受光部132は、当該受光した光の光量を電気信号に変換して出力する。例えば、駆動源11の回転駆動により回転軸111及びパルス板12が一定速度で回転しているとすると、図3(A)に示すように、発光部131及び受光部132の配設位置をパルス板12のスリット121が通過する度に、受光部132がスリット121を通過する光を受光するため、図3(B)に例を示すように、発光部131及び受光部132の配設位置にスリット121が到着する度に光量が増大し、当該配設位置からスリット121が離れると光量が低減することを示す電気信号が出力される。すなわち、受光部132は、スリット121を通過した光を受光する度にパルス信号を発生させる。なお、図3(B)には、受光部132による受光量が反転してなるパルス信号を示している。 A light receiving portion 132 is provided at a position facing the other side surface portion 12b of the pulse plate 12 on the other case side portion 142 constituting the concave portion 14a. The light receiving unit 132 includes, for example, a photo interrupter. The light receiving unit 132 is disposed on the case side portion 142 at a position where the light emitting unit 131 can receive the light irradiated to the arrangement position of the slit 121 of the pulse plate 12. The light receiving unit 132 receives light that is emitted from the light emitting unit 131 to the pulse plate 12 and that has passed through the slit 121. The light receiving unit 132 converts the light amount of the received light into an electrical signal and outputs it. For example, if the rotation shaft 111 and the pulse plate 12 are rotated at a constant speed by the rotational drive of the drive source 11, as shown in FIG. 3 (A), the arrangement positions of the light emitting unit 131 and the light receiving unit 132 are changed to pulses. Each time the slit 121 of the plate 12 passes, the light receiving part 132 receives the light passing through the slit 121. Therefore, as shown in FIG. The amount of light increases every time the slit 121 arrives, and an electrical signal indicating that the amount of light decreases when the slit 121 moves away from the arrangement position is output. That is, the light receiving unit 132 generates a pulse signal every time it receives light that has passed through the slit 121. FIG. 3B shows a pulse signal obtained by inverting the amount of light received by the light receiving unit 132.
次に、本発明の一実施形態に係る駆動制御装置を説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る駆動制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る駆動制御装置100は、目標値入力部101と、演算部102と、制御部103と、駆動装置10と、光学センサー13とを有する駆動ユニット110を複数備えている。駆動制御装置100が有する駆動ユニット110の数は限定されない。 Next, a drive control device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the drive control apparatus according to one embodiment of the present invention. A drive control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of drive units 110 having a target value input unit 101, a calculation unit 102, a control unit 103, a drive device 10, and an optical sensor 13. . The number of drive units 110 included in the drive control apparatus 100 is not limited.
目標値入力部101は、駆動源11を回転駆動する際の回転速度の目標値の入力を操作者等から受け付ける。目標値入力部101は、入力された目標値SVを演算部102に出力する。 The target value input unit 101 receives an input of a target value of the rotational speed when the drive source 11 is rotationally driven from an operator or the like. The target value input unit 101 outputs the input target value SV to the calculation unit 102.
演算部102は、目標値入力部101から入力される目標値SVと、光学センサー(回転数検出部)13からフィードバックされるパルス信号が示す(モーター位置検出信号)PVとに基づいて、目標値SVと測定値PVの偏差eをゼロにするように、PID制御等のアルゴリズムを用いて、操作量(速度指令)MVを算出する。演算部102は、図3(B)に示したようなパルス信号からなるモーター位置検出信号PVを光学センサー13から受信するが、パルスの位相がHighレベルに達した後の立ち下がり部分の到達をカウントすることで、パルス数をカウントする。 The calculation unit 102 calculates the target value based on the target value SV input from the target value input unit 101 and the (motor position detection signal) PV indicated by the pulse signal fed back from the optical sensor (rotation speed detection unit) 13. The manipulated variable (speed command) MV is calculated using an algorithm such as PID control so that the deviation e between the SV and the measured value PV is zero. The calculation unit 102 receives the motor position detection signal PV composed of a pulse signal as shown in FIG. 3B from the optical sensor 13, but arrives at the falling portion after the pulse phase reaches the high level. By counting, the number of pulses is counted.
制御部103は、演算部102から入力された上記操作量MVに応じて、駆動源11の駆動制御に用いる駆動パルス信号のデューティー比を算出し、当該算出したデューティー比からなる駆動パルス信号を生成して、駆動源11に出力する。このデューティー比変更により、制御部103は、オンパルスの通電幅を上記操作量MVに応じて任意に変化させる。すなわち、制御部103は、駆動源11の駆動制御に用いる駆動パルス信号のパルス幅を変調して、駆動源11への供給エネルギーをコントロールすることで、駆動源11の回転数を制御する。これより、駆動源11の回転数が目標値SVと同一又は近似する値に保たれる。 The control unit 103 calculates a duty ratio of a drive pulse signal used for drive control of the drive source 11 according to the operation amount MV input from the calculation unit 102, and generates a drive pulse signal composed of the calculated duty ratio. And output to the drive source 11. By changing the duty ratio, the control unit 103 arbitrarily changes the energization width of the on pulse according to the operation amount MV. That is, the control unit 103 controls the rotation speed of the drive source 11 by modulating the pulse width of the drive pulse signal used for driving control of the drive source 11 and controlling the energy supplied to the drive source 11. Thereby, the rotation speed of the drive source 11 is maintained at a value that is the same as or close to the target value SV.
駆動源11は、上記デューティー比からなる駆動パルス信号により回転駆動される。この回転駆動により駆動源11が発生する回転駆動力は、回転軸111の一方端部に取り付けられたギアから、当該ギアに噛合するギアを有する負荷6側に伝達される。例えば、負荷6は、画像形成装置の場合、画像形成機構に向けて又は当該画像形成機構から記録紙を搬送する搬送ローラ、現像装置内に備えられる現像ローラ、又は給紙カセットにおいて記録した場の最上面の記録紙に接触して記録紙をピックアップする給紙ローラ等である。 The drive source 11 is rotationally driven by a drive pulse signal having the duty ratio. The rotational driving force generated by the drive source 11 by this rotational driving is transmitted from the gear attached to one end of the rotating shaft 111 to the load 6 side having a gear meshing with the gear. For example, in the case of an image forming apparatus, the load 6 is recorded on a conveyance roller that conveys a recording sheet toward or from the image forming mechanism, a developing roller provided in the developing apparatus, or a sheet feeding cassette. A paper feed roller that picks up the recording paper in contact with the uppermost recording paper.
駆動源11から負荷6への回転駆動力の伝達時、回転軸111の回転に伴ってパルス板12が回転しているとき、光学センサー13の発光部131からパルス板12に対して発光される光のうち、スリット121を通過した光を受光部132が受光すると、当該受光の度に、図3(A)に例を示したパルス信号が測定値PVとして演算部102に出力され、演算部102による操作量MVの上記算出に用いられる。 When the rotational driving force is transmitted from the driving source 11 to the load 6, light is emitted from the light emitting unit 131 of the optical sensor 13 to the pulse plate 12 when the pulse plate 12 is rotating with the rotation of the rotating shaft 111. Of the light, when the light receiving unit 132 receives light that has passed through the slit 121, the pulse signal illustrated in FIG. 3A is output to the calculation unit 102 as the measured value PV each time the light is received. This is used for the above calculation of the operation amount MV by 102.
なお、例えば、ここでいう演算部102及び制御部103が特許請求の範囲でいう制御部の一例となる。但し、特許請求の範囲でいう制御部は当該構成に限定されない。 For example, the calculation unit 102 and the control unit 103 referred to here are examples of the control unit in the claims. However, the control unit referred to in the claims is not limited to this configuration.
次に、駆動装置10が備える駆動源11及びパルス板12の構成について説明する。図5は動力発生装置1が備える駆動装置の1つを示す図であり、(A)に駆動源を示し、(B)にパルス板を示す。図6は慣性モーメントが異なる他の駆動装置を示す図であり、(A)に駆動源を示し、(B)にパルス板を示す。図6では、図5に示す駆動装置10と同様の部材については、駆動装置10の部材と同一の符号に’を付して記す。なお、以下には、動力発生装置1が2つの駆動装置を備える例を示す。但し、動力発生装置1が備える駆動装置の数を2組に限定する趣旨ではない。 Next, the configuration of the drive source 11 and the pulse plate 12 included in the drive device 10 will be described. FIG. 5 is a diagram showing one of the drive devices included in the power generation device 1, in which (A) shows a drive source and (B) shows a pulse plate. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing another driving device having different moments of inertia. FIG. 6A shows a driving source and FIG. 6B shows a pulse plate. In FIG. 6, members similar to those of the driving device 10 shown in FIG. Hereinafter, an example in which the power generation device 1 includes two driving devices will be described. However, this is not intended to limit the number of driving devices included in the power generation device 1 to two sets.
動力発生装置1は、2つの駆動装置10(図5(A))及び駆動装置10’(図6(A))を備えている。駆動装置10の駆動源11と、駆動装置10’の駆動源11’は、慣性モーメントが互いに異なっている。なお、本実施形態では、駆動源11が有する慣性モーメントJmは、駆動源11’が有する慣性モーメントJm’よりも小さいものとする。 The power generation device 1 includes two driving devices 10 (FIG. 5A) and a driving device 10 '(FIG. 6A). The driving source 11 of the driving device 10 and the driving source 11 ′ of the driving device 10 ′ have different moments of inertia. In the present embodiment, it is assumed that the inertia moment Jm of the drive source 11 is smaller than the inertia moment Jm ′ of the drive source 11 ′.
そして、駆動装置10のパルス板12と、駆動装置10’のパルス板12’は、材質が同一とされている。また、パルス板12に形成されている各スリット121の面積は同一であり、パルス板12’に形成されている各スリット121’の面積は同一であるが、パルス板12のスリット121と、パルス板12’のスリット121’との比較では、互いのスリット同士の面積が異なっている。スリット121,121’のそれぞれの面積は、以下のようにして設定される。 The pulse plate 12 of the driving device 10 and the pulse plate 12 'of the driving device 10' are made of the same material. Further, the area of each slit 121 formed in the pulse plate 12 is the same, and the area of each slit 121 ′ formed in the pulse plate 12 ′ is the same, but the slit 121 of the pulse plate 12 and the pulse In comparison with the slit 121 ′ of the plate 12 ′, the areas of the slits are different. The area of each of the slits 121 and 121 'is set as follows.
まず、駆動源11の慣性モーメントJmと、パルス板12の慣性モーメントJpとの合算値を、駆動装置10の総慣性モーメントJとする(J=Jm+Jp)。また、駆動源11’の慣性モーメントJm’と、パルス板12’の慣性モーメントJp’との合算値を、駆動装置10’の総慣性モーメントJ’とする(J’=Jm’+Jp’)。 First, the sum of the inertia moment Jm of the drive source 11 and the inertia moment Jp of the pulse plate 12 is defined as the total inertia moment J of the drive device 10 (J = Jm + Jp). Further, the sum of the moment of inertia Jm ′ of the drive source 11 ′ and the moment of inertia Jp ′ of the pulse plate 12 ′ is defined as the total moment of inertia J ′ of the drive device 10 ′ (J ′ = Jm ′ + Jp ′). .
この場合において、駆動装置10のパルス板12の質量と、駆動装置10’のパルス板12’の質量は、駆動装置10の総慣性モーメントJと、駆動源11’の慣性モーメントJm’とが同一となる値に設定される。すなわち、パルス板12及びパルス板12’の各質量は、J=J’,Jp=J-Jm ,Jp’=J’-Jm’が成立する値とされる。この条件を満たすために、パルス板12,12’の各質量は、それぞれに形成されているスリットの面積を異ならせることによって調整される。 In this case, the mass of the pulse plate 12 of the drive device 10 and the mass of the pulse plate 12 ′ of the drive device 10 ′ are the same as the total moment of inertia J of the drive device 10 and the moment of inertia Jm ′ of the drive source 11 ′. Is set to a value. That is, the masses of the pulse plate 12 and the pulse plate 12 ′ are values that satisfy J = J ′, Jp = J−Jm, and Jp ′ = J′−Jm ′. In order to satisfy this condition, the masses of the pulse plates 12 and 12 'are adjusted by making the areas of the slits formed different from each other.
駆動源11の慣性モーメントJmよりも大きな慣性モーメントJm’を有する駆動源11’は、その回転軸111’は、駆動源11の回転軸111よりも回転し難い。このため、図5(B),図6(B)に示すように、駆動源11’のパルス板12における各スリット121’はその開口形状が、駆動源11のパルス板12における各スリット121よりも大きく設定される。 In the drive source 11 ′ having an inertia moment Jm ′ larger than the inertia moment Jm of the drive source 11, the rotation shaft 111 ′ is less likely to rotate than the rotation shaft 111 of the drive source 11. Therefore, as shown in FIGS. 5B and 6B, each slit 121 ′ in the pulse plate 12 of the drive source 11 ′ has an opening shape that is more than that of each slit 121 in the pulse plate 12 of the drive source 11. Is also set larger.
これにより、駆動源11’のパルス板12’の質量を、駆動源11のパルス板12の質量よりも小さくして、パルス板12’の慣性モーメントJp’を、パルス板12の慣性モーメントJpよりも小さくする。そして、パルス板12の各スリット121と、パルス板12’の各スリット121’の各開口形状の大きさは、パルス板12及びパルス板12’の質量が、駆動装置10の総慣性モーメントJと、駆動源11’の慣性モーメントJm’とが同一となる面積に定められる。すなわち、動力発生装置1に備えられるいずれか又は複数のパルス板のスリット面積を調整することによって、各パルス板の質量を調整し、これにより、各駆動装置の総慣性モーメントが同一とされる。 As a result, the mass of the pulse plate 12 ′ of the drive source 11 ′ is made smaller than the mass of the pulse plate 12 of the drive source 11, and the inertia moment Jp ′ of the pulse plate 12 ′ is greater than the inertia moment Jp of the pulse plate 12. Also make it smaller. The size of each opening 121 of each slit 121 of the pulse plate 12 and each slit 121 ′ of the pulse plate 12 ′ is such that the mass of the pulse plate 12 and the pulse plate 12 ′ is equal to the total moment of inertia J of the driving device 10. The inertial moment Jm ′ of the drive source 11 ′ is determined to be the same area. That is, the mass of each pulse plate is adjusted by adjusting the slit area of one or a plurality of pulse plates provided in the power generation device 1, and thereby the total moment of inertia of each drive device is made the same.
なお、動力発生装置1が3台以上の駆動装置を備える場合には、すべての駆動装置の総慣性モーメントが同一となるように、各動力発生装置のパルス板の質量(スリットの面積)が定められる。 When the power generating device 1 includes three or more driving devices, the mass (slit area) of the pulse plate of each power generating device is determined so that the total moment of inertia of all the driving devices is the same. It is done.
ここで、駆動装置10,10’を備える各駆動ユニット110における光学センサー13からのパルス信号の出力は、以下のようになる。図7(A)は駆動装置10の光学センサー13による受光状態を概念的に示す図、(B)はその光学センサー13から出力されるパルス信号を示す図である。(C)は駆動装置10’の光学センサー13による受光状態を概念的に示す図、(D)はその光学センサー13から出力されるパルス信号を示す図である。なお、図7(B)(D)には、受光部132による受光量が反転してなるパルス信号を示している。 Here, the output of the pulse signal from the optical sensor 13 in each drive unit 110 including the drive devices 10 and 10 'is as follows. FIG. 7A is a diagram conceptually showing a light receiving state by the optical sensor 13 of the driving device 10, and FIG. 7B is a diagram showing a pulse signal output from the optical sensor 13. (C) conceptually shows a light receiving state by the optical sensor 13 of the driving device 10 ′, and (D) shows a pulse signal output from the optical sensor 13. 7B and 7D show pulse signals obtained by reversing the amount of light received by the light receiving unit 132. FIG.
駆動装置10の光学センサー13の受光部132による受光状態は、図7(A)に示すものとなり、そのパルス信号は、図7(B)に示したものとなるが、これに対して、駆動装置10’の光学センサー13’の受光部132は、パルス板12’のスリット121’の面積がスリット121の面積よりも大きいため、図7(C)に示すように、受光時間が受光部132よりも長くなり、受光量が反転してなるパルス信号は、図7(D)に示しように、パルスの位相幅が、駆動装置10の光学センサー13の受光部132のパルス信号の位相幅よりも小さくなる。 The light receiving state by the light receiving unit 132 of the optical sensor 13 of the driving device 10 is as shown in FIG. 7A, and the pulse signal is as shown in FIG. 7B. In the light receiving unit 132 of the optical sensor 13 ′ of the apparatus 10 ′, the area of the slit 121 ′ of the pulse plate 12 ′ is larger than the area of the slit 121. Therefore, as shown in FIG. As shown in FIG. 7D, the pulse signal that is longer than that and has the light reception amount inverted has a pulse phase width that is greater than the phase width of the pulse signal of the light receiving unit 132 of the optical sensor 13 of the driving device 10. Becomes smaller.
しかし、パルス板12,12’のそれぞれのスリット数は同一とされているため、駆動装置10,10' のいずれの光学センサー13からも同じ周期のパルス信号が出力される。また、各駆動ユニット110の演算部102は、パルスの位相がHighレベルに達した後の立ち下がり部分の到達をカウントすることで、パルス数をカウントする。このため、いずれの光学センサー13からのパルス信号に基づいても、同様のアルゴリズムを用いた演算部102により、制御対象とする駆動源の回転情報を取得することができる。 However, since the number of slits in each of the pulse plates 12 and 12 'is the same, a pulse signal having the same cycle is output from any of the optical sensors 13 of the driving devices 10 and 10'. Further, the calculation unit 102 of each drive unit 110 counts the number of pulses by counting the arrival of the falling portion after the pulse phase reaches the high level. For this reason, based on the pulse signal from any optical sensor 13, the rotation information of the drive source to be controlled can be acquired by the calculation unit 102 using the same algorithm.
このように、動力発生装置1が備える各駆動装置の総慣性モーメントを同一にすることで、各駆動源の慣性モーメントに応じて決定する各駆動源の駆動パルス信号の周期を、各駆動源で同一にすることが可能になる。また、複数の駆動源の各パルス板に形成されたスリット数は互いに同一にしているため、いずれの駆動源に取り付けた光学センサーからも、同じ周期のパルス信号(モーター位置検出信号)PVをフィードバックさせることができる。従って、動力発生装置1が備えるいずれの駆動源及び対応するパルス板に対しても、その回転駆動制御について、共通の設定からなる目標値入力部101、演算部102、及び制御部103を用いることができ、すなわち、共通の制御特性が組み込まれた制御基板又は制御プログラムを用いることが可能になる。これにより、複数種別からなる駆動源を用いる動力発生装置1であっても、各駆動源の種別毎に別個の制御基板又は制御プログラムを必要とすることなく、複数種別の各駆動源を目標とする回転数及びトルクで的確に駆動制御可能である。 In this way, by making the total moment of inertia of each driving device included in the power generation device 1 the same, the period of the driving pulse signal of each driving source determined according to the moment of inertia of each driving source is different for each driving source. It becomes possible to be the same. Since the number of slits formed on each pulse plate of multiple drive sources is the same, pulse signals (motor position detection signals) PV with the same period are fed back from optical sensors attached to any drive source. Can be made. Therefore, the target value input unit 101, the calculation unit 102, and the control unit 103 having common settings are used for the rotation drive control for any drive source and the corresponding pulse plate included in the power generation device 1. That is, it is possible to use a control board or a control program in which common control characteristics are incorporated. As a result, even in the power generation device 1 that uses a plurality of types of drive sources, each type of drive source can be targeted without requiring a separate control board or control program for each type of drive source. It is possible to accurately control the drive with the rotation speed and torque.
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、複数のパルス板のスリット面積を互いに異ならせることによって、各パルス板のそれぞれの質量を調整しているが、さらに、複数のパルス板同士の厚みを異ならせることによって、各パルス板の質量を調整し、各駆動源及びパルス板の総慣性モーメントが同一となるようにしてもよい。この場合、複数の各駆動源及びパルス板の総慣性モーメントを同一にするための調整の幅を広げることができる。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the mass of each pulse plate is adjusted by making the slit areas of the plurality of pulse plates different from each other, but further, by making the thicknesses of the plurality of pulse plates different, The mass of each pulse plate may be adjusted so that the total moment of inertia of each drive source and pulse plate is the same. In this case, the range of adjustment for making the total inertia moments of the plurality of drive sources and pulse plates the same can be widened.
また、複数のパルス板同士の材質を更に異ならせることによって、各パルス板の質量を調整し、各駆動源及びパルス板の総慣性モーメントが同一となるようにしてもよい。この場合、複数の各駆動源及びパルス板の総慣性モーメントを同一にするための調整の幅を更に広げることができる。 Further, the mass of each pulse plate may be adjusted by further changing the materials of the plurality of pulse plates so that the total moment of inertia of each drive source and pulse plate may be the same. In this case, the range of adjustment for making the total moments of inertia of the plurality of drive sources and pulse plates the same can be further increased.
また、上記実施形態では、本発明の実施形態を、動力発生装置1、駆動制御装置100としているが、本発明の実施形態はこれらに限定されない。例えば、上記に示した構成、すなわち、種別が異なる複数の駆動源について、各パルス板に形成されたスリット数を互いに同一としつつ、それぞれのパルス板のスリット面積を異ならせて、前記駆動源及び前記パルス板の各慣性モーメントの和からなる総慣性モーメントを、複数の駆動源のそれぞれについて同一とする構成を、各駆動源及びそれらに取り付けられるパルス板、或いは、これらを備えた動力発生装置に対して採用することにより、各駆動源毎に設けられたそれぞれの光学センサーから、同一の周期で上記パルス信号を出力させる動力発生装置の駆動制御方法も、本発明の一実施形態となる。 Moreover, in the said embodiment, although embodiment of this invention is made into the motive power generator 1 and the drive control apparatus 100, embodiment of this invention is not limited to these. For example, for a plurality of drive sources having different configurations as described above, the number of slits formed in each pulse plate is the same, and the slit areas of the respective pulse plates are made different so that the drive source and A configuration in which the total moment of inertia composed of the sum of the moments of inertia of the pulse plates is made the same for each of the plurality of drive sources, the drive plates and the pulse plates attached to the drive sources, or a power generation device equipped with them. By adopting it, a drive control method for a power generation apparatus that outputs the pulse signal at the same cycle from each optical sensor provided for each drive source is also an embodiment of the present invention.
1 動力発生装置
10, 10’ 駆動装置
11,11’ 駆動源
111,111’ 回転軸
121,121’ スリット
12,12’ パルス板
13 光学センサー
131 発光部
132 受光部
100 駆動制御装置
101 目標値入力部
102 演算部
103 制御部
110 駆動ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generator 10, 10 'Drive apparatus 11, 11' Drive source 111, 111 'Rotating shaft 121, 121' Slit 12, 12 'Pulse plate 13 Optical sensor 131 Light emission part 132 Light reception part 100 Drive control apparatus 101 Target value input Unit 102 Calculation unit 103 Control unit 110 Drive unit
Claims (5)
周縁に沿って同一形状のスリットが均等間隔で複数並べて形成され、前記各駆動源の前記回転軸にそれぞれ取り付けられて当該回転軸と同心で回転する円形のパルス板と、
前記パルス板において前記スリットが並べて形成されている位置に光を照射すると共に、当該パルス板を通過した光を受光する度にパルス信号を発生させる光学センサーと、
前記光学センサーから得た前記パルス信号を用いてパルス数をカウントする演算部と、
前記演算部によってカウントされたパルス数に応じて、前記駆動源の回転速度を制御する制御部とが、前記駆動源毎に備えられ、
前記各パルス板に形成されたスリットの数を互いに同一としつつ、各パルス板同士のスリット面積を異ならせることによって、前記駆動源及び当該駆動源に取り付けられたパルス板の各慣性モーメントの和からなる総慣性モーメントが、前記複数の駆動源のそれぞれについて同一とされ、前記複数の駆動源のそれぞれについての前記パルス信号の周期が同一とされた駆動制御装置。 A plurality of different types of drive sources having a rotating shaft for generating a rotational driving force and transmitting the rotational driving force to the outside;
A plurality of slits of the same shape along the periphery are formed side by side at a uniform interval, and each is attached to the rotation shaft of each drive source, and a circular pulse plate that rotates concentrically with the rotation shaft ;
An optical sensor that irradiates light at a position where the slits are formed side by side in the pulse plate, and generates a pulse signal each time light that has passed through the pulse plate is received;
An arithmetic unit that counts the number of pulses using the pulse signal obtained from the optical sensor;
A control unit that controls the rotational speed of the drive source according to the number of pulses counted by the calculation unit is provided for each drive source,
From the sum of the moments of inertia of the drive source and the pulse plate attached to the drive source by making the slit areas of the pulse plates different while making the number of slits formed in each pulse plate the same. The total inertia moment is the same for each of the plurality of drive sources, and the period of the pulse signal for each of the plurality of drive sources is the same .
種別が異なる複数の前記駆動源について、前記各駆動源のパルス板に形成されたスリット数を互いに同一としつつ、それぞれのパルス板のスリット面積を異ならせて、前記駆動源及び前記パルス板の各慣性モーメントの和からなる総慣性モーメントを、前記複数の駆動源のそれぞれについて同一とし、
前記パルス板における前記スリットの形成位置に光を照射すると共に、前記パルス板を通過した光を受光する度にパルス信号を発生させる前記駆動源毎に設けられたそれぞれの光学センサーから、当該各駆動源で同一の周期で前記パルス信号を出力させる駆動制御方法。 A drive source having a rotation shaft for generating a rotation drive force and transmitting the rotation drive force to the outside, and a plurality of slits having the same shape along the periphery are formed side by side and formed on the rotation shaft of the drive source. A drive control method for a power generation device including a circular pulse plate that is attached and rotates concentrically with the rotation shaft,
For the plurality of drive sources of different types, the number of slits formed in the pulse plate of each drive source is the same, while the slit area of each pulse plate is different, each of the drive source and the pulse plate The total moment of inertia consisting of the sum of the moments of inertia is the same for each of the plurality of drive sources,
Each of the drives is provided from each optical sensor provided for each of the drive sources that irradiates light to the slit formation position on the pulse plate and generates a pulse signal each time the light passing through the pulse plate is received. A drive control method for outputting the pulse signal at the same cycle at a source .
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