JPH0118673B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリツプルを含む信号のリツプル低減回
路、特に雑音信号等のリツプルを含む信号をリツ
プル率を低減した信号に変換するためのリツプル
低減回路に関するものである。

従来技術 リツプルを含む信号をリツプル率を低減した信
号に変換するためのリツプル低減手段が知られて
おり、例えば第１図に示したような速度サーボ系
に応用されている。

第１図において、速度指令電圧Vcと後述のフ
イードバツク電圧Vt′とが加算点１に加わつて得
られた差電圧ΔVは、増幅器２により増幅された
後、サーボモータ３へ印加される。サーボモータ
３には該サーボモータの回転速度を検出するため
の速度発電機４が直結されており、この速度発電
機４からは回転速度に比例した電圧Vtが出力さ
れ、この電圧が波回路５を介して電圧Vt′に変
換されて加算点１にフイードバツクされる。これ
により、サーボモータ３は速度指令電圧Vcに応
じた速度で回転動作を行うこととなる。

この場合、速度発電機４から出力される電圧
Vtには、ブラシ等の影響により、本質的にリツ
プル電圧が含まれているので、電圧Vtをそのま
ま加算点１にフイードバツクすると、増幅器２の
ゲインが高い場合にリツプル率が大きくなつて、
サーボモータ３の回転がリツプル電圧により変調
を来たしたり、うなりが発生したりすることとな
る。特に、回転の定常状態においてリツプル率が
大きい場合には、回転リツプルとなつて速度サー
ボ系の性能が悪くなる。

このため、従来からこのようなリツプル電圧を
低減するために、速度発電機４から出力される電
圧Vtを波回路５を介してリツプル率を低減し
た電圧Vt′に変換してフイードバツクすることが
行われていた。上記の波回路５は抵抗、コンデ
ンサの組み合わせにより構成されており、これら
の素子の値を定めることにより、一定のリツプル
低減効果を得ることができる。

しかしながら、上記の従来回路においては、リ
ツプル低減効果を増加させると、上記の素子の値
で定まる時定数が増加するので、負荷変動時等に
おいて応答速度が遅くなるという欠点があつた。

例えば工作機械の制御を行うような場合におい
て、第２図に示したように、時刻t₁において工作
機械の工具が加工物に接触して急激に負荷状態に
なると、サーボモータ３の回転速度、すなわち速
度発電機４から出力される電圧VtがΔVtだけ急
激に低下する。このような負荷変動時において
は、非常に速い応答速度が要求されるが、従来回
路では波回路５のリツプル低減効果を増加させ
ると、時刻t₁から比較的長い時間Δtを経過した時
刻t₂に達しなければ元の出力電圧Vtに復帰するこ
とができず、応答速度が著しく遅くなるという欠
点があつた。

このため、従来より、応答速度を速く維持しな
がら定常状態におけるリツプル率を充分に低減す
ることができるリツプル低減手段の開発が強く要
望されていた。

発明の目的 本発明は前述した従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、負荷変動時等の過渡状態
に対する応答速度が速く、かつ定常状態における
リツプルを充分に低減することができるリツプル
低減回路を提供することにある。

発明の構成 本発明のリツプル低減回路は、上記の目的を達
成するために下記のように構成されている。

先ず、第１の発明のリツプル低減回路は、リツ
プルを含む信号を入力信号としてリツプル低減信
号を出力する第１の波器と、該第１の波器よ
りは入力信号に対する出力の応答速度が遅く且つ
リツプル低減率が大きく設定されていて前記リツ
プルを含む信号を入力信号としてリツプル低減信
号を出力する第２の波器と、前記各波器から
出力される信号を演算処理してこれら波器の出
力信号を前記応答速度が速いものから遅いものへ
と順次出力するとともに前記入力信号の定常状態
においては前記演算処理により得たリツプル低減
信号のリツプルを消滅させる信号処理回路とを具
備し、 該信号処理回路は前記第１及び第２の波器の
各出力を入力とする減算器と、該減算器の出力を
入力信号として該入力信号の定常状態において該
入力信号のリツプルを消滅させる非線形回路と、
該非線形回路及び前記第２の波器の各出力を入
力とする加算器とからなつている。

また、第２の発明のリツプル低減回路は、入力
信号に対する出力の応答速度が順次段階的に遅く
且つリツプル低減率が順次段階的に大きく設定さ
れていてリツプルを含む信号をそれぞれ入力信号
としてそれぞれ異なるリツプル低減信号を出力す
る少なくとも第１、第２、第３の３個の波器
と、前記各波器から出力される信号を演算処理
してこれら波器の出力信号を前記応答速度が速
いものから遅いものへと順次出力するとともに前
記入力信号の定常状態においては前記演算処理に
より得たリツプル低減信号のリツプルを消滅させ
る信号処理回路とを具備し、 該信号処理回路は少なくとも、前記第１及び第
２の波器の各出力を入力とする第１の減算器
と、前記第２及び第３の波器の各出力を入力と
する第２の減算器と、前記第１の減算器の出力を
入力信号として該入力信号の定常状態において該
入力信号のリツプルを消滅させる第１の非線形回
路と、該第１の非線形回路及び前記第２の減算器
の各出力を入力とする第１の加算器と、該第１の
加算器の出力を入力信号として該入力信号の定常
状態において該入力信号のリツプルを消滅させる
第２の非線形回路と、該第２の非線形回路及び前
記第３の波器の各出力を入力とする第２の加算
器とを備えて構成されている。

そして、上述の第１及び第２の各発明のリツプ
ル低減回路ともに、入力信号の変化に対する応答
初期においては前記複数の波器の各出力信号の
うちのリツプル低減率の小さい信号を出力し、入
力信号が定常状態に移行するに従つて次第にリツ
プル低減率の大きい信号を出力し、入力信号の定
常状態においてはリツプルを消滅させた信号を出
力するようにしてある。

実施例 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳
細に説明する。

第３図は本発明に係るリツプル低減回路を用い
たサーボモータの速度制御系の例を示したもの
で、同図において、第１図と対応する部分には同
符号を付して示してある。図から明らかなよう
に、速度発電機４の出力側に本発明のリツプル低
減回路６が設けられ、速度発電機４から出力され
る電圧Vtはこのリツプル低減回路６により電圧
Vt′に変換されて加算点１にフイードバツクされ
る。

第４図は上記リツプル低減回路６のブロツク構
成の具体例を示したものである。本実施例のリツ
プル低減回路６は、速度発電機４から出力される
電圧Vtを図示していないレベル伸長器を介して
受ける入力端１０と、該入力端に受けた信号をそ
れぞれ入力する複数の波器としての波増幅器
１１〜１３を備えている。これらの波増幅器１
１〜１３は、入力信号に対する応答速度及びリツ
プル低減率をそれぞれ異にしたリツプル低減信号
Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ出力するように構成されて
いる。このために、波増幅器１１〜１３は、そ
れぞれ例えば演算増幅器の入出力端間に抵抗とコ
ンデンサの並列接続回路を橋絡接続して構成さ
れ、それぞれ上記の抵抗及びコンデンサにより定
められる時定数により所定の応答速度及びリツプ
ル低減率が得られるように設定されている。本実
施例においては、波増幅器１１が最も応答速度
が速くて、最もリツプル低減率が小さく設定され
ており、波増幅器１２は波増幅器１１よりも
応答速度が遅くて、リツプル低減率が大きく設定
され、更に波増幅器１３は波増幅器１２より
も応答速度が遅くて、リツプル低減率が大きく設
定されている。従つて、速度発電機４から電圧信
号Vtが入力端１０に入力されると、各波増幅
器１１〜１３からはそれぞれ異なる応答速度及び
リツプル低減率をもつリツプル低減信号Ａ，Ｂ，
Ｃが出力されることになる。

またリツプル低減回路６は、前記の波増幅器
１１〜１３から出力されるリツプル低減信号Ａ，
Ｂ，Ｃを演算処理するとともに定常状態のリツプ
ル低減に寄与する信号処理回路２０を備えてい
る。この信号処理回路２０は、減算器２１，２
２、加算器２４，２６、及び非線形回路２３，２
５が図示のように接続されて構成されている。非
線形回路２３，２５はそれぞれ減算器２１又は加
算器２４から出力されるリツプル低減信号の定常
状態におけるリツプルを消滅させる働きをする回
路である。各非線形回路２３，２５は例えば逆並
列接続された２個のダイオードによりそれぞれ構
成される。３０はリツプル低減回路６の出力端
で、この出力端から出力される信号は図示してい
ないレベル圧縮器にてレベルが圧縮された後、第
３図の加算点１にフイードバツクされるようにな
つている。

次に、以上の構成になるリツプル低減回路６の
動作について説明する。

今、時刻t₀において第５図に示したような電圧
信号Viが入力端に入力されると、波増幅器１
１〜１３からはそれぞれ第６図〜第８図に示した
ように異なる応答速度及びリツプル低減率をもつ
リツプル低減信号Ａ，Ｂ，Ｃが出力される。

上記のリツプル低減信号Ａ，Ｂは減算器２１に
入力され、減算器２１からは第９図に示したよう
な絶対値波形をもつ「−（Ａ―Ｂ）」なるリツプル
低減信号が出力される。このリツプル低減信号は
非線形回路２３に入力され、非線形回路２３から
は第１０図に示したように定常状態におけるリツ
プル電圧が消滅された「―（Ａ―Ｂ）′」なるリ
ツプル低減信号が出力される。

また、前記のリツプル低減信号Ｂ，Ｃは減算器
２２に入力され、減算器２２からは第１１図に示
したような絶対値波形をもつ「―（Ｂ―Ｃ）」な
るリツプル低減信号が出力される。

更に、非線形回路２３から出力される「―（Ａ
―Ｂ）′」なるリツプル低減信号及び減算器２２
から出力される「−（Ｂ―Ｃ）」なるリツプル低減
信号は加算器２４に入力され、加算器２４から
は、第１２図に示したような絶対値波形をもつ
「（Ａ―Ｂ）′＋（Ｂ―Ｃ）」なるリツプル低減信号
が出力される。このリツプル低減信号は非線形回
路２５に入力され、非線形回路２５からは該リツ
プル低減信号の定常状態におけるリツプル電圧が
消滅された第１３図に示したような絶対値波形を
もつ「｛（Ａ―Ｂ）′＋（Ｂ―Ｃ）｝′」なるリツプ低
減信号が出力される。

更に、上記の非線形回路２５から出力されるリ
ツプル低減信号及び波増幅器１３から出力され
るリツプル低減信号Ｃは加算器２６に入力され、
加算器２６からは第１４図に示したような絶対値
波形をもつ「−〔｛（Ａ―Ｂ）′＋（Ｂ―Ｃ）｝′＋
Ｃ〕」なるリツプ低減信号が出力される。

このように本実施例のリツプル低減回路６から
は、波増幅器１１〜１３から出力されるリツプ
ル低減信号Ａ，Ｂ，Ｃの組み合せから成るリツプ
ル低減信号が出力され、しかも波増幅器１１〜
１３の各出力のうち応答速度が速いものから遅い
ものへと前記の出力信号Ａ，Ｂ，Ｃが段階的に順
次出力される。

この結果、例えば工作機械の制御を行う場合に
は、次のような動作を行うこととなる。

すなわち、第１５図に示したように、時刻t₁に
おいて工作機械の工具が加工物に接触して急激に
負荷状態になると、まずサーボモータ３の回転速
度、すなわち速度発電機４から出力される電圧
Vtが急激にΔVtだけ低下する。その後、この電
圧変化に対する応答初期においては、リツプル低
減率が小さくて応答速度の速いリツプル低減信号
Ａが出力され、定常状態へ移行するに従つてリツ
プル低減率が大きくて応答速度の遅いリツプル低
減信号Ｂ，Ｃが順次出力される。従つて、上記の
ように負荷変動が生じた場合でも、速い応答速度
すなわち極めて短い時間Δt′で電圧Vtの回復が行
われ、かつ電圧Vtの定常状態においてはリツプ
ル率が充分に低減される。

変形例 以上説明した実施例においては、３個の波増
幅器を使用したが、例えば第１６図に示したよう
に２個の波増幅器１１，１２を使用してもよ
く、また第１７図に示したように４個の波増幅
器１１〜１４と、それぞれ３個の減算器２１，２
２，２７、加算器２４，２６，２９、及び非線形
回路２３，２５，２８を使用してもよく、波増
幅器の数を増加することにより応答速度及びリツ
プル低減率を更に改善することができる。

更に、以上説明した実施例においては、リツプ
ル低減回路をフイードバツク回路に適用した場合
を示したが、本発明のリツプル低減回路はオープ
ンループ回路に適用することもできる。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、入力信号
に対する応答速度及びリツプル低減率を順次に異
にする複数の波器からそれぞれ出力されるリツ
プル低減信号を演算処理して、該信号を前記応答
速度が速いものから遅いものへと順次出力するよ
うにしたので、負荷変動等の過渡状態に対する応
答速度を充分速くすることができる。また本発明
によれば、入力信号の定常状態においては前記演
算処理により得たリツプル低減信号のリツプルを
非線形回路により消滅させるようにしたので、定
常状態における雑音信号等のリツプルを充分に低
減することができる。従つて、本発明はサーボモ
ータの速度制御系等に用いて極めて良好な速度制
御を行なうことができる。

そして、第１の発明では前述の波器を２個と
したので、比較的簡単な構成で上記の効果を有す
るリツプル低減回路を提供することができる。

また、第２の発明では前述の波器を少なくと
も３個用いるので、上記の効果を極めて良好に発
揮するリツプル低減回路を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の波回路を適用したサーボモー
タの速度制御系を示すブロツク構成図、第２図は
第１図における波回路の出力電圧特性を示す特
性曲線図、第３図は本発明に係るリツプル低減回
路を適用したサーボモータの速度制御系のブロツ
ク構成図、第４図は本発明に係るリツプル低減回
路の具体例のブロツク構成図、第５図〜第１４図
は第４図の回路における各部の電圧波形図、第１
５図は第４図の回路の出力電圧特性を示す特性曲
線図、第１６図及び第１７図はそれぞれ本発明の
他の異なる実施例を示すブロツク構成図である。 ６…リツプル低減回路、１１〜１４…波器と
しての波増幅器、２０…信号処理回路、２１，
２２，２７…減算器、２４，２６，２９…加算
器、２３，２５，２８…非線形回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リツプルを含む信号を入力信号としてリツプ
   ル低減信号を出力する第１の波器と、該第１の
   波器よりは入力信号に対する出力の応答速度が
   遅く且つリツプル低減率が大きく設定されていて
   前記リツプルを含む信号を入力信号としてリツプ
   ル低減信号を出力する第２の波器と、前記各
   波器から出力される信号を演算処理してこれら
   波器の出力信号を前記応答速度が速いものから遅
   いものへと順次出力するとともに前記入力信号の
   定常状態においては前記演算処理により得たリツ
   プル低減信号のリツプルを消滅させる信号処理回
   路とを具備し、 該信号処理回路は前記第１及び第２の波器の
   各出力を入力とする減算器と、該減算器の出力を
   入力信号として該入力信号の定常状態において該
   入力信号のリツプルを消滅させる非線形回路と、
   該非線形回路及び前記第２の波器の各出力を入
   力とする加算器とからなることを特徴とするリツ
   プルを含む信号のリツプル低減回路。 ２ 入力信号に対する出力の応答速度が順次段階
   的に遅く且つリツプル低減率が順次段階的に大き
   く設定されていてリツプルを含む信号をそれぞれ
   入力信号としてそれぞれ異なるリツプル低減信号
   を出力する少なくとも第１、第２、第３の３個の
   波器と、前記各波器から出力される信号を演
   算処理してこれら波器の出力信号を前記応答速
   度が速いものから遅いものへと順次出力するとと
   もに前記入力信号の定常状態においては前記演算
   処理により得たリツプル低減信号のリツプルを消
   滅させる信号処理回路とを具備し、 該信号処理回路は少なくとも、前記第１及び第
   ２の波器の各出力を入力とする第１の減算器
   と、前記第２及び第３の波器の各出力を入力と
   する第２の減算器と、前記第１の減算器の出力を
   入力信号として該入力信号の定常状態において該
   入力信号のリツプルを消滅させる第１の非線形回
   路と、該第１の非線形回路及び前記第２の減算器
   の各出力を入力とする第１の加算器と、該第１の
   加算器の出力を入力信号として該入力信号の定常
   状態において該入力信号のリツプルを消滅させる
   第２の非線形回路と、該第２の非線形回路及び前
   記第３の波器の各出力を入力とする第２の加算
   器とを備えてなることを特徴とするリツプルを含
   む信号のリツプル低減回路。