JPH0222562A - 偏差計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、運動体の運動速度、例えば、回転体の回転
速度に応じた周波数のパルスを発生するパルスエンコー
ダからのパルスを用いて、回転むら等の運動体の運動む
らを測定する場合に使用して好適な偏差計に関する。

［従来の技術］ 回転体の回転むらを測定しようとする場き、通常、この
回転体の回転速度に応じた周波数のノ＜ルスを発生する
パルスエンコーダからのパルスが測定用に用いられる。

そして、従来、−船釣には、この回転むらを測定する方
法として、パルスエンコーダの出力パルスの周波数から
求める方法が用いられている。

すなわち、回転むら（いわゆるワウ・フラッタ）により
入力パルスはＦＭ変調されたものとなっているので、こ
の入力パルスを周波数−電圧変換器に入力すれば、この
周波数−電圧変換器からは、入力パルスの周波数に比例
した大きさの直流電圧と、その直流電圧を中心にワウ・
フラッタの大きさに比例して上下する交流電圧の重畳信
号が得られる。したかって、この周波数−電圧変換器の
出力を例えばＤＣ〜０．５Ｈｚ帯域のドリフト成分のみ
を通過させるローパスフィルタと、０．２Ｈ２以上のワ
ウ・フラッタ成分のみを通過させるバイパスフィルタに
供給すれば、その回転体の有するドリフト量及びワウ・
ブラック量を求めることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように周波数から回転むらを求める
方法は、入力パルスの何パルスもの情報から入力周波数
を計測するため、周期を計測するものと異なり、入力１
波長ごとの応答ができなくなる。また、入力パルスが、
即座に電圧に変換されるため、その後の処理はアナログ
で行われ、ドリフトの影響が大きく、僅かの偏差を検出
する為に感度を上げると、アナログ値のドリフトと偏差
との識別が困難になる結果となり、あまり精度が良くな
く、このため従来は、この周波数−電圧変換器を用いた
回転むら検出装置の校正を行うための校正装置が必要に
なるなどの欠点があった。

また、周波数から偏差を求める方法では、パルスの１波
長ごとに偏差を計測することはできないので、１回転に
おける基準位相からの各パルス位置の回転位相における
偏差を計測するなどということはできず、回転体の基準
位相角位置を基準にした各回転角位置（パルスエンコー
ダの出力パルスの位置）での回転角速度むらは計測でき
ない。

また、パルスエンコーダ自身にピッチむらが在った場合
には正しい回転角速度むらは計測できないが、同様の理
由から、このパルスエンコーダのピッチむらの測定もで
きないので、従来はこのパルスエンコーダのピッチむら
を含んだ回転むらしか測定できなかった。

この発明は、以上の欠点を除去した偏差計を提供しよう
とするものである。

５課語を解決するための手段コ この発明においては、運動体の運動速度に応じた周波数
のパルスを発生する入力パルスの発生手段からの入力パ
ルスの周期を測定することから、運動体の運動むらを測
定する。

そして、この発明においては、運動体の周期性運動の基
準位相を示すパルスを発生する基準パルス発生手段と、
入力パルスの周期を測定する周期測定手段と、入力パル
スの周期偏差を計測するための基準の周期Ｔｏを設定す
る基準値設定手段と、この基準値設定手段からの上記基
準周期Ｔｏを補正する補正手段と、上記周期測定手段か
らの被測定周期Ｔｘと、上記補正手段からの補正された
基準の周期とから、入力パルスの周期偏差を求める偏差
演算手段と、基準パルス発生手段からの周期性運動の基
準位相を示すパルスによってリセットされ、入力パルス
をカウントするカウンタのカウント値に基づいて、運動
体の基準位相位置を基準アドレスとして、入力パルスの
発生位置のアドレスを定める手段と、運動体が、慣性に
より一定速度で運動している状態において、上記゛偏差
演算手段の出力が入力パルスの発生位置のアドレスに［
７たかって書き込まれるメモリとを設け、このメモリか
ら読み出される偏差情報により、上記補正手段において
、設定された基準の周期を補正するようにする。

また、この発明においては、他の手段として、次のよう
な手段を設ける。

運動体の周期性運動の１回当たりの入力パルスの個数を
割り算したとき割り切れない数をＭとしたとき、入力パ
ルスを１／Ｍに分周する分周手段と、この分周手段から
のパルスの周期を測定する周期測定手段と、この周期測
定手段からの被測定周期Ｔｘと、この分周手段からのパ
ルスの周期偏差を計測するための設定された基準の周期
Ｔ。とから、この基準周期Ｔ。に対する偏差を求める偏
差演算手段と、基準パルス発生手段からの周期性運動の
基準位相を示すパルスによってリセットされ、入力パル
スをカウントするカウンタのカウント値に基づいて、運
動体の基準位相位置を基準アドレスとして、上記分周回
路からの各パルスの発生位置のアドレスを定める手段と
、上記偏差演算手段の出力が上記分周回路からの各パル
スの発生位置のアドレスにしたがって書き込まれるメモ
リと、このメモリからの運動体の各１回の周期性運動ご
との読み出し出力信号を少なくとも連続する２回分につ
いて比較し、その比較結果に基づいて、周期性運動につ
いての周期偏差パターンのうち基準位相位置に対して静
止しているパターン成分を抽出する抽出手段とを設け、
この抽出手段からの静止パターン成分を上記運動体の運
動むらとして検知するようにする。

［作用〕 運動体を慣性で一定速度で運動させた状態で、例えばパ
ルスエンコーダからのパルスの周期偏差を計測すれば、
その偏差は、パルスエンコータ自身のピッチ誤差である
にのピッチ誤差が記憶されているメモリからのピッチ誤
差の情報により、運動体の運動むら測定時の、測定すべ
き基準の周期が、実質的に補正手段で補正される。する
と、ピッチ誤差が相殺された運動むらが検出できる。

また、この発明の池の手段めときは、次のようになる。

運動体の運動むらは、運動体の基準位相を示ず】運動周
期の基準パルスで同期をかけると、周期偏差パターン上
において静止パターンとなる。

一方、分周されたパルスの周期むらは、分周比が、運動
体の１回の周期性運動当たりの上記入力パルスの個数を
割り算したとき割り切れない値に選定されているなめ１
、位相基準パルスに対して同期がかからず、位相基準パ
ルス位置を基準にした周期性運動の周期（社）差パター
ン１では、動いてみえる。

したがって、抽出手段から得られる静止バターン成分は
運動体の運動むらそのものである。

［実艙例］ 第１図はこの発明による偏差計の一実施例である。この
例は、運動体が回転体の場合の例である。

同図において、１は回転体、例えばモータと同軸的に取
り付けられ、回転体の回転速度に応じた周波数のパルス
ＰＩを発生するパルスエンコーダである。

このパルスエンコーダ１からのパルスＰＩは、周期計測
手段に供給されて周期計測される。

周期計測手段は、例えば、水晶発振器からの安定なりロ
ックパルスを、カウンタでカウントすることで構成でき
る。しかし、この構成では、周期測定精度は、タロツク
パルスの周波数により決まり、クロックパルスの１波長
内の細かい測定はできない、この場合、クロック数の計
測には、先ず、安定度が要求される。タロツク発生器と
して通常用いられる水晶発振器は、−船釣にＩＭＨｚ付
近が最も安定度が高いと言われており、この周波数が用
いられた場合、タロツクの分解能はＩＭＨｚで１μｓで
あるから、この１μｓが測定感度の限界となる。

そこで、この例では、以下に説明するように、周期計測
手段として、より高精度の計測ができるものを用いてい
る。

４は、クロック発生器で、水晶発振器で構成され、これ
よりはパルスＰＩよりも十分に周波数の高いクロックパ
ルスＣＫが得られる。この例では、このタロツクパルス
ＣＫは、ＩＭＨｚとされている。このクロック発生器４
からのクロックパルスＣＫ（第２図Ｂ）はダウンカウン
タ３のクロック端子に供給される。

５は、プリセット値設定手段で、測定すべきパルス周期
の理想値である基準周期をＴｏとしたとき、その基準周
期Ｔ。内に含まれるクロックパルスＣＫの数に相当する
カウント値がこれに設定される。つまり、基準の周期Ｔ
。がこれに設定される。このプリセットカウント値は、
後述するプリセット値補正手段６を介してカウンタ３に
供給されている。

そして、パルスエンコーダ１からのパルスＰＩ（第２図
Ａ）が、波形整形用のバッファアンプ２を介してダウン
カウンタ３のロード端子に供給される。

してかって、ダウンカウンタ３では、入力パルスＰＩに
よりプリセットカウント値がプリセットされ、このプリ
セットカウント値からクロックパルスＣＫか順次ダウン
カウントされる（第２図Ｃ参照）。

このカウンタ３のカウント値は、コンパレータ７に供給
される。一方、このコンパレータ７には定数設定メモリ
８からの定数Ｋが供給される。

この定数には後述するように感度切り替えに応じて切り
替えられる。第２図の例では、Ｋ＝１とされている。

コンパレータ７では、定数設定メモリ８からの定数にと
、カウンタ３のカウント値とが比較され、両者が一致し
たとき一致出力ＳＥ（第２図Ｄ）がこれより得られる。

この一致出力ＳＥは積分手段９に供給される。

積分手段９では、この出力ＳＥの時点から直線的にレベ
ルを変更、例えば上昇させる積分動作を開始する。この
場合、積分手段９は、定電流回路と充放電回路とを用い
て、アナログ回路として構成しても良いし、また、タロ
ツクパルスＣＫよりも高い周波数のクロックパルスをカ
ウンタでカウントすることにより、ディジタル回路とし
て構成しても良い。

この積分手段の出力ＳＩ（第２図Ｅ）は、サンプルホー
ルド手段１０に供給される。

サンプルホールド手段１０には、バッファアンプ２を介
した入力パルスＰＩが、サンプルホールドパルスとして
供給され、このパルスＰＩにより積分手段９の出力ＳＩ
がサンプルホールドされる。

このサンプルホールド出力はＡ−Ｄコンバータ１１に供
給され、ディジタル値に変換され、被測定周期演算手段
１２に供給される。

この被測定周期演算回路１２には、また、プリセット値
設定手段５からプリセット値補正手段６を介して得られ
る基準周期Ｔ。に相当するプリセット値か供給されると
共に、定数設定口ｌｉ！８８からの定数Ｋが供給される
。

ここで、第２図から明らかなように、正確な被測定周期
は、その時の入力パルスによるサンプルボールド時点と
、１周期前の入力パルスによるサンプルホールド時点と
の間隔となる。

この場合に、例えば、第３図Ａ及びＢに示すように、入
力パルスＰＩとクロックパルスＣＫとの同期を取るよう
にしているならば、１周期前の入力パルスによるサンプ
ルホールド時点は、カウンタ３のロード時点、つまり計
数開始時点と一致するから、被測定周期Ｔｘは、同図か
ら明らかなように、カウンタ３がロードされてからコン
パレータ７から出力ＳＥが得られるまでの時間Ｔ１と、
サンプルホールド出力に対応する時間Ｔ２との和として
求められる。時間Ｔ、は、プリセット値と定数にとから
求められる。

このパルスＰＩとタロツクパルスＣＫとの同期が取られ
ている場合には、入力パルスＰＩの周期が基準の周期Ｔ
ｏに等しいときには、サングルホールド出力は、第３図
Ｅに示すように、定まった所定のレベル（これを以下０
点レベルという）となる、したがって、この基準の周期
Ｔ０のときの０点レベルを基準として、この０点レベル
からのレベル偏差を周期偏差ΔＴ（＝Ｔｏ　　Ｔｘ）に
変換して周期偏差情報として得、これから被測定周期Ｔ
ｘを求めることができる。

そして、このように入力パルスＰＩとクロックパルスＣ
Ｋとが同期しているときは、次のようにして、基準の周
期Ｔ。の値をクロックパルスＣＫの１周期分よりも細か
く設定することかできる。

すなわち、コンパレータ７と積分手段９との間に、クロ
ックパルスＣＫの１周期分を中心に遅延時間を前後に変
えられる遅延回路を設ける。この遅延回路としては、時
定数を例えば可変抵抗あるいは可変容量素子により変え
ることの出来る単安定マルチバイブレータを用いること
ができる。そして、第３図Ｃに示すように、定数Ｋをこ
の場合にはＫ　　＝２として、クロックパルスＣＫの１
周期前で、第３図りにおいて点線で示すように一致出力
ＳＥ＊を得、この一致出力ＳＥ　　によって単安定マル
チバイブレータをトリガするようにする。

すると、単安定マルチバイブレータからは第３図Ｆに示
すような遅延信号Ｍが得られ、積分手段９は、この遅延
信号Ｍの立ち下がりの時点から積分を開始する。このた
め、積分手段９の出力ＳＩは、第３図Ｇに示すように、
遅延回路における遅延時間に応じて、時間的に平行移動
するようになる。したがって、第３図Ｇから明らかなよ
うに、積分出力ＳＩか０点レベルとなる時間が変わり、
基準の周期Ｔ、の値が、クロックパルスＣＫの１周期よ
りも細かく変えられることになる。これにより、クロッ
クパルスＣＫの周期よりも細かい精度の基準周期に対す
る周期偏差を測定できる。

ところで、第１図の例においては、入力パルスＰＩとク
ロックパルスＣＫとは、第２図Ａ及びＢに示すように非
同期である（−船釣には両者は非同期である）ので、第
２図Ｃ〜Ｅに示すように、入力パルスＰＩによるサンプ
ルホールド時点とカウンタ３のロード時点であるクロッ
クパルスＣＫの時点との間に位相差ＥＲＴが存在する。

したがって、サンプルホールド時点から次のサンプルホ
ールド時点までである正確な被測定周期Ｔｘは、（Ｔ　
＋　士Ｔ２　＋Ｅ　ＲＴ　）である。

位相差ＥＲＴはサンプルホールド出力から次のようにし
て求めることができる。

すなわち、積分回′８９は、前述したようにクロックパ
ルスＣＫに同期して積分を開始する。したがって、サン
プルホールド出力とクロックパルスＣＫのパルス位置と
の間には一定の対応関係が存在する。つまり、クロック
パルスＣＫの周波数が既知であれば、積分出力の各レベ
ルはクロックパルスＣＫからのずれを示すから、サンプ
ルホールド出力から位相差ＥＲＴを求めることができる
。

そこで、この例では、この位相差ＥＲＴの演算手段１３
が設けられ、Ａ−Ｄコンバータ１１からのサンプルホー
ルド手段１０のディジタル出力がこの演算手段１３に供
給され、位相差ＥＲＴが求められる。

この求められた位相差ＥＲＴは、例えば、Ｄフリツブフ
ロップ回路からなるメモリ回路１４に供給され、遅延手
段１５により若干遅延された入力パルスＰＩにより書き
込まれる。遅延手段１５の存在により、次の入力パルス
ＰＩの時点では、このメモリ１４からは、１周期前のパ
ルス時点における位相差ＥＲＴが得られる。そして、こ
の１周期前の位相差ＥＲＴが被測定周期演算回路１２に
供給される。

したがって、被測定周期演算手段１２からは、正確な被
測定周期Ｔｘの情報が得られる。

この被測定周期Ｔｘの情報は、偏差演算回路１６に供給
される。また、この偏差演算回路１６には、プリセット
値補正回路６からのプリセット値が供給される。そして
、この偏差演算回路１６では、被測定周期Ｔｘの基準周
期Ｔ、に対する偏差が百分率で求められる。

この場合、偏差は回転角速度むら（周波数の偏差）とし
て求められる。すなわち、基準周波数をｆｏ、被測定周
波数をｆｘとしたとき、回転ｔｊ　ラ＝　ｆｘ−１ｘ　
１００　（％　）ｆ。

１　　Ｔｘ−Ｉ　　ＴＯｘｌｏｏ １／Ｔ。

＝　（１／ＴＸ−１／Ｔｏ　　）ｘＴｏ　　Ｘ１００＝
　（Ｔｏ　／Ｔｘ　　　１　）　　ｘｌＯＯ（Ｘ）とな
る、この偏差は、パルスエンコータに空間的なパルス配
列のピッチ誤差がなければ、回転体、この例ではモータ
の、そのパルスＰＩの回転角位置での回転むら（回転角
速度むら）を表わしている。

こうして得られた偏差は、出力端子１７に取り出され、
例えば、０％を中心に±に触れるメータに供給されて、
このメータによって、偏差が可視表示される。

こうして、■パルスについての周期偏差測定が終了する
と、パルスＰＩが遅延回路１８により遅延されたパルス
により、積分回路９がリセットされ、次の入力パルスＰ
Ｉの周期測定に備えるようにされる。

この例においては、次のようにして周期測定感度を切り
替えることができるようにしている。

すなわち、１９は感度切替手段で、これよりの感度切替
信号は、定数設定メモリ８に供給されると共に、積分手
段９に供給される。

定数設定メモリ８では、定数Ｋが切り替えられる。定数
Ｋが、第４図に示すように、Ｋ１．に２　。

Ｋ３と切り替えられると、ダウンカウンタ３がロードさ
れてからコンパレータ７から一致出力ＳＥが得られる時
点までの時間Ｔ、が、Ｔ、、、Ｔ、２゜ＴＩ３と変わる
。

したがって、積分手段９では、積分の開始時点が変わる
ことになる。

そして、この積分回路９では、積分の開始時点が変わっ
ても、第４図Ｃに示すように、入力パルスＰＩの周期が
基準の周期Ｔｏであるときの前述した０点位１のレベル
は常に変わらないように、固定されて積分の傾斜が変え
られる。

この場合、クロックパルスＣＫの周波数がＩＭＨｚであ
り、タロツクパルス間隔は１μｓであるから、例えば、
Ｋ＝１とすれば、±１μｓの範囲の偏差が測定でき、Ｋ
＝１０とすれば、１０μｓの範囲の偏差が測定できる。

また、Ｋ＝１００とすれば、１００μｓの範囲の偏差の
測定ができる。

そして、備差測定範囲が狭くなればなるほど、積分手段
９でのレベル傾斜が急峻になるので、測定感度は高くな
る。このように、Ｋの値を変えることによって、測定感
度を変えることができる。

この例の周期計測手段は、入力パルス到来時点から、基
準の周期Ｔ。より短い時間Ｔ１の時間を計測手段で計測
した後、積分手段の積分動作を開始させ、その積分出力
を入力パルスに関連するサンプルホールドする構成であ
る。

計測手段は、設定された時間Ｔ１を安定に計測すれば良
く、安定度は、水晶発振器からの、例えばＩＭＨｚの安
定なタロツクパルスをカウントするカウンタで構成する
ことにより確保できる。

また、タロツクパルスの１波長内に要求される分解能は
、積分出力をサンプルホールドすることで周期を測定す
るので、積分手段での精度で測定感度が決まる。したが
って、この積分処理をアナログ処理で行えば、無限の分
解能を有することになる。

この場合に、アナログ処理は、たとえ安定度がよくない
場合であっても、計測手段のクロックパルスの１波長内
のことであるから、精度に与える影響は少ない。

また、積分手段を、計測手段のクロックパルスよりも高
周波のクロックパルスをカウントするカウンタで構成し
た場合も、クロックパルスの安定度が低下したとしても
クロック１波長内のことであり、この高周波クロックの
精度は影響が少なくなるので上述のアナログ処理の場合
と同様に考えることができる。

したがって、この例のようにサングルホールド時点の間
隔を計測すれば、精度の高い被測定入力パルス周期を得
ることができ、偏差測定精度は非常に高くなる。

入力パルスと計測手段のクロックパルスとが同期してい
るときは、サングルホールド時点と計測手段での計測の
開始時点が一致する。したがって、次の入力パルスの時
点のサンプルホールド出力は、サンプルホールド時点の
間隔に正確に対応している。そして、この場合に、サン
プルホールドされた積分値は、基準の周期のパルスのと
きは、はぼ定まった値となり、周期偏差はこの値からの
ずれとして得られる。もっとも、積分出力のサンプルホ
ールド出力は、単にクロックパルスを計数して周期測定
する場合に比べて１カウント誤差がないアナログ手段に
よっているから精度は向上しており、入力パルスとクロ
ックパルスとが同期している必要はない。

そして、入力パルスと計測手段でのクロックパルスとが
非同期のときは、サンプルホールド時点とクロックパル
スＣＫとの間に生じる位相差を求め、これを被測定入力
パルス周期の演算に加算あるいは減算して用いているの
で、さらに精度を高めることができる。

以上はパルスエンコーダ１自身の空間的なパルス配列の
ピッチ誤差がないとして、回転むらを測定した場合であ
るが、この発明では、パルスエンコーダ１自身のこのピ
ッチ誤差の影響を除去できるようにしている。

すなわち、この例では、ピッチ誤差メモリ２０を設け、
このメモリ２０に、パルスエンコーダ１の１回転につい
て、所定回転角位置を基準位置として、パルスエンコー
ダ１からのパルスＰＩの各発生位置（回転角位置）にお
けるピッチ誤差の情報を書き込んでおく。そして、この
ピッチ誤差の情報を用いて、周期測定のための理想中心
値、つまり基準周期Ｔ。の設定値（カウンタのプリセッ
ト値）を、パルスＰＩの１波入力ごとに補正するように
する。このように、設定値にピッチ誤差の情報を含ませ
れば、測定した偏差からはピッチ誤差分が相殺されるか
ら、回転運動体自身の回転角速度むらが正確に測定でき
る。

このピッチ誤差の情報は、別途特別の測定機器を用いて
求め、それをメモリ２０に書き込んでおくこともできる
。その場合には、メモリ２０は不揮発性メモリを用いて
もよい。

しかし、この例の場合には、ピッチ誤差メモリ２０とし
てＲＡＭを用い、上述した周期偏差の測定出力を利用し
て、このメモリ２０に、適宜、ピッチ誤差の情報を書き
込むことができるようにしている。

すなわち、回転体、したがってパルスエンコーダ１を、
例えばフライホイールを用いて、高回転速において、慣
性で回転させるようにする。このような、高回転速で慣
性で回転する回転状態では、回転体の回転むらは無視で
きるから、もし周期偏差が在れば、それはパルスエンコ
ーダ１自身が有するピッチ誤差であると考えられる。

そこで、回転位相角の基準位置から各パルスＰ■を数え
て、各パルスＰＩを番地に対応させ、そのパルスＰＩの
回転角位置でのピッチ誤差をメモリ２０に書き込む、こ
れにより、メモリ２０にはパルスエンコーダ１の１回転
についての各パルスＰＩの回転角位置でのピッチ誤差が
記憶される。

このため、この例では次のように構成される。

先ず、偏差演算手段１６からの各パルスＰＩごとの前述
した偏差の情報は、スイッチ回路２１を介してピッチ誤
差メモリ２０に供給される。また、書き込み／読み出し
コントローラ２２が設けられる。この書き込み／読み出
しコントローラ２２に対しては、図示しないがピッチ誤
差の書き込み及び読み出しを制御するためのスイッチが
設けられている。このコントローラ２２がらの書き込み
／読み出しＭ＃信号はメモリ２０に供給されると共に、
スイッチ回路２１に供給される。そして、書き込み時は
、スイッチ回路２１がオンとされる。

一方、パルスエンコーダ１の回転位相角の基準位置を示
す１回転周期の基準パルスＰＧを発生する基準パルス発
生器２３が設けられる。そして、この基準パルスＰＧが
アドレスカウンタ２４のリセット端子に供給される。ま
た、パルスエンコーダ１からのパルスＰＩが波形整形用
のバッファアンプ２５を介してこのアドレスカウンタ２
４に供給される。

したがって、このアドレスカウンタ２４からは、パルス
エンコーダの１回転について、パルスＰＧの位置を基準
回転位相角位置とした各パルスＰＩの回転角位置のアド
レスが得られる。このアドレスカウンタ２４からのアド
レス信号はピッチ誤差メモリ２０のアドレス端子に供給
される。

そして、高回転速において、慣性で回転させられている
パルスエンコーダからの各パルスＰＩの回転角位置にお
ける偏差演算手段１６からの偏差（ピッチ誤差）が、カ
ウンタ２４からのアドレスにしたがってメモリ２０に書
き込まれる。

そして、通常の、回転体の回転むら等の偏差測定時は、
コントローラ２２により、メモリ２０は読み出し状態と
される。したがって、この回転むら測定時は、このメモ
リ２０からは、パルスエンコーダ１の基準回転位相角位
置を基準とした各パルスＰ■の回転角位置におけるパル
スエンコーダ１自身のピッチ誤差が読み出され、これが
プリセット値補正手段６に供給され、そのピッチ誤差に
応じてプリセット値が補正される。

以上により、パルスエンコーダにピッチ誤差があったと
しても、このピッチ誤差の影響のない高精度の回転むら
の測定が可能になる。

なお、メモリ２０にピッチ誤差の情報が書き込まれてい
ない場合には、メモリ２０がらは常に０％の補正信号が
読み出され、これがプリセット値補正手段６に供給され
るようにされている。

なお、ピッチ誤差情報によりプリセット値を補正するの
ではなく、定数設定メモリ８がらの定数Ｋを補正するよ
うにしてもよい。また、クロックパルスＣＫの周波数を
変更できるものであれば、このクロックパルスＣＫの周
波数をビ・ｙチ誤差の影響を相殺するように変えてもよ
い、要は、設定する基準周期Ｔ。を実質的に補正して、
ピッチ誤差を相殺できるようにすればよい。

なお、以上の説明は、回転体が、定速回転を行っている
場合に周期偏差を測定する場合であるが、回転体が、増
速、あるいは減速しているときにも、例えば、基準パル
スＰＧの周波数あるいは周期変化を検出し、これにより
速度変化率を求め、その速度変化の比率により、実質的
に基準の周期Ｔ。

を補正することにより、回転体が増速、あるいは減速し
ているときにも、この回転体の回転速度に応じた周波数
の入力パルスの周期偏差の測定を行って、回転むらの測
定を行うことができる。

また、パルスエンコーダの例として、機械的精度で発生
するパルスの位相をずらしてパルスを逓倍した状態のパ
ルス列を発生させ、あるいは、機械的精度で発生するパ
ルスの後に複数個のパルスを電気的に発生させ、１個の
パルスエンコーダの出力パルスを逓倍した状態のパルス
列を発生させて、見掛上のパルスエンコーダの精度を向
上させるものがある。

このようなパルスエンコーダからのパルスのパルス間隔
は空間的に一定ではないから、電気的にパルス間の周期
偏差を測定しても意味がない、要するに、本来の、機械
的精度を有する、空間的に高精度なパルス間隔を測定し
なければならない。

このような場合には、パルスエンコーダからのパルスＰ
Ｉを、その逓倍比に応じた分周比の分周手段で分周した
もののパルス周期を測定すればよい 第５図は、この発明による偏差計の他の例で、第１図の
例と同一部分には、同一符号を付しである。

この例では、第１図例の周期計測手段の積分手段９は、
カウンタを用いてディジタル的に構成されている。

すなわち、積分手段９は、カウンタ９１とＰＬＬ回路９
２と可変分周回路９３とで構成されている。

ＰＬＬ回路９２には、クロック発生器４からのクロック
パルスＣＫか供給され、このクロックパルスＣＫを逓倍
例えば１００倍した周波数のクロ・ツクパルスかこのＰ
ＬＬ回路９２から得られる。このＰＬＬ回路９２からの
タロツクパルスは、可変分周回路９３を介してカウンタ
９１のタロツク端子に供給される。カウンタ９１では、
この可変分周回路９３を通じたクロックパルスの周波数
に応じたスピードでカウント値を変える。つまり、タロ
ツクパルスの周波数に応じた傾斜でカウント値が変わる
積分がなされることになる。

この例の場合においては、感度切替手段１９による感度
切替時の積分のレベル傾斜の切り替えは、可変分周回路
９３の分周比が変えられることによりなされる。

この積分出力は、サングルホールド手段１０としてのラ
ッチ回路１０１に供給される。

この第５図の例は、パルスエンコーダｌがピッチ誤差を
有していても、このピッチ誤差を前述のように補正せず
に、このピッチ誤差の影響を除去した回転むらの検出が
できるようにした場合である。

これは、次のような考えに基づく。すなわち、回転体の
回転むらは、回転体の基準位相を示す１回転周期の基準
パルスで同期をかけると、１回転分の周期偏差パターン
上において静止パターンとなる。一方、パルスエンコー
ダからのパルスＰＩを、分周比がパルスエンコーダの１
回転当たりのパルスＰＩの数を割り切れない値に選定さ
れている分周手段により分周すると、分周されたパルス
についての周期むらは、位相基準パルスに対して同期が
かからず、位相基準パルス位置を基準にした各１回転の
周期偏差パターン上では、動いてみえる６ したかって、１回転の周期間差パターンから静止パター
ン成分を抽出すれば、回転体の回転むらが得られる。

以上のような考えから、この例では以下のように構成さ
れる。

先ず、この例では、アンプ２の出力側に可変分周回路３
０が設けられる。

そして、入力パルスＰＩがこの可変分周回路３０により
分周されたパルスが、ダウンカウンタ３のロード端子に
供給されると共に、ラッチ回路７０１に、ラッチパルス
として供給され、また、非同期誤差のメモリ回路１４に
供給される。この場合には、メモリ回路１４には、可変
分周回路９３からのクロックパルス精度に応じた非同期
誤差ＥＲＴがストアされる。

そして、この場合には、分周回路３０の分周比に応じて
、カウンタ３がロードされてからコンパレータ７から一
致出力ＳＥが得られるまでの時間を変える必要がある。

これは、プリセット値を変える、定数Ｋを変える、ある
いはクロックパルスＣＫの周波数を変えることで対応で
きるか、この例では、クロック発生器４からのタロツク
パルスＣＫが、可変分周ｌ１ｉｌｉｌ路３０の分周比に
応じて分周比か変えられる可変分周回路３１に供給され
、クロックパルスＣＫが周波数を変えられてカウンタ３
のタロツク端子に供給されるようになされている。

また、入力パルスが分周されるため、実質的に測定感度
を低くしなければならないから、可変分周回路９３の分
周比も同様に変えられる。

これらの分周比の変更は以下のようになされる。

可変分周回路３０．３１及び９３は、例えば、プリセッ
ト値が可変のカウンタで構成できる。

３２は分周比供給手段で、この分周比供給手段３２は、
例えばＲＯＭで構成され、分周比変更手段３３からの変
更信号（アドレス信号）により各分周比（プリセット値
）が読み出される。そして、その読み出された分周比が
可変分周回路３０及び３１に供給されると共に、感度切
替手段１つを介して可変分周回＃Ｉ９３に供給される。

以上の構成によれば、パルスＰＩが分周回路３０におい
てその分周比に応じて分周されたパルスの周期備差が求
められ、偏差演算手段１６からは、それが回転角速度む
らに変換されて得られる。

ここで、可変分周回路３０の分周比は、前述したように
、パルスエンコーダの１回転当たりのパルスＰＩの数を
割算したときに割り切ることのできない値をＭとしたと
き１／Ｍに設定しなければならないが、パルスエンコー
ダの１回転当たりのパルス数が判っている場合には、上
述の分周比はマニュアルで設定できる。３５は、そのた
めのマニュアル設定手段で、これよりの設定信号は、マ
ニュアル／オート切り替え用のスイッチ回路３６を介し
て分周比変更手段３３に供給され、これにより、分周比
がマニュアルで設定される。

ところで、パルスエンコーダの１回転当たりのパルス数
が常に既知であるとは限らない、そこで、この例では、
分周比が自動的に定められるように工夫している。

すなわち、３８は、サーチ信号発生手段で、スイッチ回
路３６が図示のようにオート側に切り替えられると、サ
ーチ信号が分周比変更手段３３に供給され、これにより
分周比供給手段３２から各分周回路３０．３１．９３に
、パルスエンコーダ１の複数回転ごとに、例えば５回転
ごとに順次変わる分周比が供給される。

また、アドレスカウンタ２４からの基準パルスＰＧの回
転角位置を基準にした、各パルスＰＩの回転角位置の番
地を示すアドレス信号が、ラッチ回路３４に供給され、
このアドレス信号が、可変分周回路３０の出力パルスで
ラッチされる。

したがって、このラッチ回路３４からは、基準パルスＰ
Ｇの回転角位置を基準にした、分周回路３０からのパル
スの回転角位置のアドレスが得られる。

ここで、分周器３０の分周比１／ＮのＮ値が、パルスエ
ンコーダエの１回転当たりのパルスＰＩの数をそのＮ値
で割算したときに割り切れない値Ｍである場合には、第
６図に示すように、１回転ごとにその割り切れない余り
のパルスが存在するため、分周回路３０の出力パルスは
、パルスＰＧの位置を基準とした１回転車位で見たとき
、Ｍ回転の間は、常に空間的に異なった位置のパルスＰ
Ｉである。したがって、ラッチ回路３４からのアドレス
は、そのＭ回転の間は、各１回転で、基準パルスＰＧか
ら数えて同じ順位となるものは、異なるものとなる。そ
して、Ｍ＋１回転目から、これを繰り返すものとなる。

一方、Ｎ値が、パルスエンコーダ１の１回転当たりのパ
ルスＰＩの数をそのＮ値で割算したときに割り切れる値
である場合には、分周回路３０の出力パルスは、パルス
ＰＧの位置を基準とした１回転車位で見たとき、常に空
間的に同一位置のパルスＰＩである。したがって、ラッ
チ回路３４からのアドレスは、各１回転で、基準パルス
ＰＧから数えて同じ順位となるものは、同一となる。

以上のことから、分周回路３０の分周比が１／Ｍになる
ようにされる。

すなわち、ラッチ回路３４からのアドレス信号は、不一
致検出手段３７に供給される、また、基準パルス発生手
段２３からの基準パルスＰＡが、この不一致検出手段３
７に供給される。そして、この不一致検出手段３７にお
いては、基準パルスＰＧから数えて同じ順位のラッチ回
路の出力が、複数回転分について比較され、一致してい
ないことが検出されたとき、その検出出力がサーチ信号
発生手段に供給され、これによりサーチ信号発生手段３
８のサーチ信号が停止させられ、各分周回路３０．３１
　、９３の分周比がこの仁きの分周比に固定される。

以上により、自動的に分周回路の分周比を設定すること
ができる。

なお、ラッチ回路３４からのアドレスを用いて分周比を
自動設定するのではなく、偏差演算手段１６の出力は、
ラッチ回路３４からのアドレスと同様の関係があるから
、この偏差演算手段１６の出力を、上述と同様にして複
数回転について比較し、不一致を検出しなとき、サーチ
を止めるようにしてもよい。

こうして、分周回路３０の分周比が設定されると、サー
チ手段３８の出力によりスイッチ回路４１がオンとされ
る。したがって、ラッチ回路３４からのアドレス信号が
メモリ回路４２に供給され、開基演算手段１６からの偏
差出力がこのメモリ回路４２に書き込まれる。

メモリ回路４２は、例えば、１回転分の演算偏差出力を
記憶するメモリが例えばＭ個以上設けられて構成される
。そして、このメモリ４２には、基準パルスＰＧが供給
され、この基準パルスＰＧごとに、書き込むメモリ及び
読み出すメモリがそれぞれ切り替えられる。そして、こ
のメモリ回路４２から読み出された１回転ごとの、複数
回転分の偏差出力は、静止パターン抽出回路４３に供給
される。

この静止パターン抽出回路４３では、複数回転分の偏差
出力から、各回転において、静止している成分が抽出さ
れる。

この抽出された静止パターンは、回転体の回転むらであ
る。すなわち、前述もしたように、回転体の回転むらは
、回転体の基準位相を示す１回転周期の基準パルスＰＧ
で同期をかけると、１回転分の周期偏差パターン上にお
いて静止パターンとなる。これに対し、分周比がパルス
エンコーダの１回転当たりのパルスＰＩの数を割り切れ
ない値に選定されている分周手段により分周されたパル
スについての周期むらは、位相基準パルスＰＧに対して
同期がかからず、位相基準パルス位置を基準にした各１
回転の周期偏差パターン上では、動いてみえるものであ
る。

この静止パターンの回転むらの抽出方法の一例として、
次のようなものが考えられる。

すなわち、Ｍ−１回転の偏差演算手段１６からの分周さ
れたパルスについての偏差出力を、先ず、１個のメモリ
Ａに書き込む。すると、このメモリＡには、Ｍ回転の間
に、パルスＰＩの１回転分の全ての回転角位置のアドレ
スに上記の偏差情報が書き込まれる。これは静止パター
ンとしての回転むらに、分周回路３０の出力パルスのパ
ルス周期中に含まれるパルスエンコーダが有するピッチ
誤差の成分が重畳されたものとなる。

ピッチ誤差の成分は、基準パルスを基準にした各１回転
ではその１回転固有のアドレス位置に書き込まれるから
、これを、それぞれ１回転ごとに、Ｍ回転分、別個のメ
モリに書き込む。そして、これらＭ個のメモリのうちの
、Ｍ−１個のメモリからの情報をメモリＡの情報から減
算する。すると、その減算出力として、減算されなかっ
たメモリに記憶されている成分の内のパルスエンコーダ
のピッチ誤差成分だけが得られる。減産出力に直流分が
あれば、それは１回転ごとのオフセットであるからそれ
は除去しておく。

こうして、Ｍ個のメモリのそれぞれに記憶されている成
分のうちのパルスエンコーダのピッチ誤差成分だけかそ
れぞれ得られる。そして、これらのピッチ誤差成分をメ
モリＡの情報から全て減算すると、動きのあるピッチ誤
差成分が、全て除去され、静止パターンの成分のみが抽
出される。

こうして、静止パターン抽出手段４３より、回転むらの
情報が得られ、これが出力端子に取り出される。

なお、この発明は、入カパルスとして、ロータリーパル
スエンコーダからのパルスの場合だけでなく、その他の
パルスエンコーダからのパルスの場合にも適用可能であ
る。

また、以上の例では、回転体について、偏差を測定する
ようにした場合について説明したが、例えば往復運動等
のような周期性運動をするものであっても偏差を測定で
きる。そして、この周期性運動の基準位相を示す信号が
得られるものであれば、この往復運動の速度に応じた周
波数のパルスの空間的なパルス配列によるピッチ誤差を
測定できるので、その周期性運動の１回についてピッチ
誤差の影響を除去して測定を行うことが可能である。

なお、第１図の例及び第５図の例の各部の構成は、ハー
ドウェア構成の場合だけでなく、適宜、コンピュータを
用いて、ソフトウェア処理とすることもできる。

［発明の効果］ この発明は、運動体の運動速度に応じた周波数のパルス
の周期を１波長ごとに計測し、この計測周期に基づいて
運動むらを測定するものであるから、運動体の周期性運
動の基準位相位置を基準にした各入力パルスの位相位置
における運動むらの測定ができる。

そして、運動体を、慣性で、一定速度で運動させれば、
この運動体の運動速度に応じた周波数のパルスの発生手
段からのパルスの周期偏差を計測することにより、この
パルス発生手段のピッチ誤差を計測できる。そして、こ
の計測したピッチ誤差により実質的に基準の周期Ｔ。を
補正して、このピッチ誤差を相殺するようにしたので、
より高精度の運動むらの測定ができる。

また、この発明においては、周期性運動の基準位相から
周期性運動の偏差パターンを見たとき、パルス発生手段
のピッチ誤差は動くパターンとなるのに対し、運動むら
は静止パターンとなることに着目して、運動むらを抽出
するものであるから、上記ピッチ誤差の測定をしなくて
も運動むらだけを測定することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のブロック図、第２図〜
第４図はその説明のためのタイムチャート、第５図はこ
の発明の他の実施例のブロック図、第６図はその説明の
ための図である。 １はパルスエンコーダ、３は計測手段を構成するカウン
タ、４はクロック発生器、９は積分手段、１０はサンプ
ルホールド手段、１２は被測定周期演算手段、１３は位
相差演算手段、１４は位相差のメモリ回路、１６は偏差
演算手段、２ｏはピッチ誤差メモリ、２３は回転位相の
基準を示す基準パルスを発生する基準パルス発生回路、
２４はアドルスヵウンタ、４３は静止パターン抽出手段
である。 代理人　弁理士　佐　藤　正　美

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周期性運動をする運動体の運動速度に応じた周波
   数の入力パルスの発生手段と、 上記運動体の周期性運動の基準位相を示すパルスを発生
   する基準パルス発生手段と、 上記入力パルスの周期を測定する周期測定手段と、 上記入力パルスの周期偏差を計測するための基準の周期
   Ｔ＿０を設定する基準値設定手段と、この基準値設定手
   段からの上記基準周期Ｔ＿０を補正する補正手段と、 上記周期測定手段からの被測定周期Ｔｘと、上記補正手
   段からの補正された基準の周期とから、上記入力パルス
   の周期偏差を求める偏差演算手段と、 上記基準パルス発生手段からの周期性運動の基準位相を
   示すパルスによってリセットされ、上記入力パルスをカ
   ウントするカウンタのカウント値に基づいて、上記運動
   体の基準位相位置を基準アドレスとして、上記入力パル
   スの発生位置のアドレスを定める手段と、 上記運動体が、慣性により一定速度で運動している状態
   において、上記偏差演算手段の出力が上記入力パルスの
   発生位置のアドレスにしたがって書き込まれるメモリと
   、 このメモリから上記入力パルスの発生位置のアドレスに
   したがって読み出される偏差情報が、上記補正手段に供
   給されて上記基準の周期が補正されるようになされた偏
   差計
2. （２）運動体の運動速度に応じた周波数の入力パルスの
   発生手段と、 上記運動体の周期性運動の基準位相を示す基準パルスを
   発生する基準パルス発生手段と、上記運動体の周期性運
   動の１回当たりの上記入力パルスの個数を割り算したと
   き割り切れない数をＭとしたとき、上記入力パルスを１
   ／Ｍに分周する分周手段と、 この分周手段からのパルスの周期を測定する周期測定手
   段と、 この周期測定手段からの被測定周期Ｔｘと、上記分周手
   段からのパルスの周期偏差を計測するための設定された
   基準の周期Ｔ＿０とから、上記基準周期Ｔ＿０に対する
   偏差を求める偏差演算手段と、 上記基準パルス発生手段からの周期性運動の基準位相を
   示すパルスによつてリセットされ、上記入力パルスをカ
   ウントするカウンタのカウント値に基づいて、上記運動
   体の基準位相位置を基準アドレスとして上記分周回路か
   らの各パルスの発生位置のアドレスを定める手段と、上
   記偏差演算手段の出力が上記分周回路からの各パルスの
   発生位置のアドレスにしたがって書き込まれるメモリと
   、 このメモリからの上記運動体の各１回の周期性運動ごと
   の読み出し出力信号を少なくとも連続する２回分につい
   て比較し、その比較結果に基づいて、周期性運動につい
   ての周期偏差パターンのうち、上記基準位相位置に対し
   て静止しているパターン成分を抽出する抽出手段とを備
   え、 この抽出手段からの静止パターン成分を上記運動体の運
   動むらとして検知するようにした偏差計。