JPS5965715A - サ−ボ機構 - Google Patents

サ−ボ機構

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JPS5965715A
JPS5965715A JP17685482A JP17685482A JPS5965715A JP S5965715 A JPS5965715 A JP S5965715A JP 17685482 A JP17685482 A JP 17685482A JP 17685482 A JP17685482 A JP 17685482A JP S5965715 A JPS5965715 A JP S5965715A
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JP
Japan
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signal
output signal
displacement
frequency
encoder
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JP17685482A
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JPS6323486B2 (ja
Inventor
Hajime Kuwabara
一 桑原
Takaharu Matsumoto
松本 高治
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication of JPS6323486B2 publication Critical patent/JPS6323486B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/243Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of ac

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

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】 本発明は、サーボ機構に関するものであって、詳しくは
、デジタル的な変位変換器を用いたサーボ機構の改良に
関するものであり、比較的簡単な構成で安価で応答性の
優れた装置を提供するものである。
第1図は、従来のこの種の装置の一例を示す構成説明図
であって、1.2はアップダウンカウンタ(以下カウン
タという)、3はアダー、4はデジタルアナログ変換器
(以下D/A変換器という)、5はサーボアンプ、6は
サーボモータとして用いる直流モータ、7はエンコーダ
、8はエンコーダインタフェース(以下インタフェース
といつ)である。カウンタ1には制御対象(図示せず)
の制御変位量に応じた入力パルス信号S工及びアップダ
ウン信号S2が加えられ、出力信号S3はアダー3の一
方の入力端子に加えられている。カウンタ2にはインタ
フェーヌ8からパルス信号S4及びア、プダウン信号S
5が加えられ、出力信号S6はアダー5の他方の入力端
子に加えられている。アダー3の出力信号S7はD/A
変換器4に加えられ、出力信号S8はサーボアンプ5に
加えられている。サーボアンプ5の出力信号S9は直流
モータ6に加えられる。
サーボアンプ5は制御対象を変位させると共にエンコー
ダ7も変位させる。エンコーダ7id、90度位相がず
れた2相の信号S工。、S□□をインタフェース8に送
出する。インタフェース8は前述ノようにカウンタ2に
パルス信号S4及びアップダウン信号S5を送出する。
これにより、直流モータ6は、アダー3の出力信号S7
を零にするように制御対象及びエンコーダ7を変位させ
ることになる。
しかし、このような従来の構成によれば、D/A変換器
を用いなければならず、高価になる。また、直流モータ
を駆動するのにあたっては、D/A変換器から送出され
るアナログ信号をパルス幅変調して駆動信号をスイ、テ
ングするのが一般的であシ、サーボアンプの回路構成が
複雑になる。
本発明は、このような従来の欠点を解決したものであり
、変位変換器として変位量を周波数変調して送出するよ
うに構成されたものを用いてサーボ機構を実現したもの
である。
以下、図面を用いて詳細に説明する。
第2図は、本発明の一実施例を示す構成説明図であって
、第1図と同等部分には同一符号を付している。第2図
において、9は変位変換器として用いるエンコーダ、1
0は変調器、11は位相比較器である。エンコーダ9か
らは、直流モータ6による変位量を周波数変調した出力
信号S□2(この出力信号S12の周波数は搬送信号の
周波数をfoとするとエンコーダ9が正方向に回転して
毎秒1個のパルスを発生する場合にはfo+Δfとなり
、負方向に回転して毎秒41個のパルスを発生する場合
にはfo−Δfとなる)が位相比較器11の一方の入力
端子に加えられ、周波数変調を行うための搬送信号S□
3が変調器10に加えられる。変調器10には制御対象
の制御変位量に応じた入力信号S□4が加えられる。そ
して、変調器10は、入力信号S工、により搬送信号S
13を周波数変調し、変調出力信号S□5を位相比較器
11の他方の入力端子に加える。
位相比較器11は、エンコーダ9の変調出力信号S工。
と変調器10の変調出力信号S工、の位相差を検出して
、位相差に比例したパルス幅を有する正又は負の出力信
号S工、をサーボアンプ5に送出する。
サーボアンプ5は、位相比較器11の出力信号S□6を
増幅して直流モータ6に駆動信号S工、として加える。
第3図は、第2図の各部の波形図であって、(、)は変
調器10の出力信号S1.の波形、(b)はエンコーダ
9の出力信号S工。の波形、(cjは位相比較器11の
出力信号S□6の波形である。第3図において、(イ)
はエンコーダ9の出力信号S工、の位相が変調器10の
出力信号S□5よりも遅れている場合を示していて、位
相比較器11の出力信号S□6は正のパルス幅信号を送
出する。一方、(ロ)はエンコーター9の出力信号S□
2の位相が変調器10の出力信号S1.よシも進んでい
る場合を示していて、位相比較器11の出力信号S工。
は負のパルス幅信号を送出する。これにより、直流モー
タ6は、サーボアンプ5を介して加えられる駆動信号S
工、の極性及びパルス幅に従って所定の方向に所足量回
転し、制御対象及びエンコーダ9を制御変位量に応じて
変位させることになる。
このような構成によれば、第1図のようなり/A変換器
を用いなくてもよく、装置全体の簡略化が図れ、安価に
構成することができる。また、位相比較器11の出力信
号S□6がパルス幅信号となるので、従来のようにサー
ボアンプでアナログ信号をパルス幅信号に変換しなくて
もよく、サーボアンプ5の構成を簡略化することもでき
る。なお、位相比較器11の出力信号S工。をアナログ
信号に変換したい場合には、ローパスフィルタを介して
出力信号を取シ出せばよい。
第4図は第2図で用いるエンコーダの要部構成説明図で
あって、101はコード体、102はコード片、103
は発光素子、104は受光素子である。コード体101
の円周方向には等間隔に複数の透光部が形成されている
。コード片102には、4群の透光部群102□〜10
24がコード体101の透光部に対して位齢0度ずつず
れて重なるようにして形成されている。なお、コード片
102の各透光部群102□〜1024は、コード体1
01の透光部と等しい間隔で形成された複数個(第4図
では6個)の透光部で構成されている。発光素子103
は、コード片102の各透光部群1021〜1024を
個別に照射するように4個設けられている。受光素子1
04は、コード片102の各透光部群1021〜102
4及びコード体101の透光部を通過する発光素子10
3□〜1034の出力光を個別に検出するように4個設
けられている。ここで、コード体101とコード片10
2は相対的に回転可能に配置され、コード片102と発
光素子103及び受光素子104はコード片102の各
透光部群1021〜102を介して対向するように固定
配置されている。第5図は、第4図の信号処理を行う回
路図であって、110はクロック発生器、・111はカ
ウンタ、112はデコーダ、113はアンプ、114は
ノくンドノくスフィルタ、115は分周器である。カウ
ンター11はクロ、り発生器110の出カッ(ルスを計
数するものであって、本実施例では4進カウンタを用い
る。
デコーダ112はカウンター11の計数値を各発光素計
数値に応じて各発光素子1031〜1034が順次選択
的に駆動されることになる。アンプ113は、受光素子
104□〜1044の出力信号の和を求めるものである
0バンドパスフイルター14は、アンプ113の出力信
号から基本波成分を抽出するものであって、本実施例で
はクロック発生器110の出力信号の周波数の174を
中心周波数とするものを用いている。
第6図は、第5図の各部の波形図であって、(、)はク
ロック発生器110の出力信号120の波形、(b)〜
(e)は各発光素子103□〜1034を選択的に駆動
するためのデコーダ112の出力信号121□〜121
4の波形、(f)はアンプ113の出力信号122の波
形、(g)はバンドパスフィルター14の出力信号12
3の波形である。
第6図(b)〜(、)から明らかなように、発光素子1
03□〜103は順次1個ずつ選択的に点灯駆動される
この結果、アンプ113の出力信号は、(f)K示すよ
うにクロック発生器110の出力信号120の周波数で
大きさが時系列的に階段状に変化する階段波形となる。
このような階段波信号122をパンドパ2フイルタ11
4に加えると、(g)に示すように基本波である正弦波
信号123が得られる。ここで、正弦波信号123に着
目すると、発光素子1031〜1034の駆動信号12
11〜1214に対して位相差φを有している。この位
相差φは、コード体101とコード片102との相対的
な回転角度に対応したものであって、コード体101に
形成された透光部の1間隔以内の回転角度を表わすもの
である。すなわら、正弦波信号123は、クロ、り発生
器110の出力信号120を1/4分周した信号を搬送
信号としてコード体101とコード片102との相対的
な回転量で周波数変調した信号となる。従って、このよ
うなエンコーダの正弦波信号123を第2図のエンコー
ダ9の出力信号S とし、分周器115で1/4分周さ
れ2 だ信号を第2図のエンコーダ9の搬送信号S□3とする
ことにより、高分解能で高速応答性を有するエンコーダ
を用いたサーボ機構が実現てきる。
ところで、一般にサーボ機構において、比較的摩擦の大
きな負荷を駆動する場合には十分なダンピンクが得られ
安定に動作するが、摩擦が小さく慣性が大きな負荷を駆
動する場合には十分なダンピングが得られず、動作が不
安定になるおそれがある。このような場合には、サーボ
モータでタコジェネレータを回転させてタコジェネレー
タの出力信号をサーボアンプの入力信号に加算し、モー
タが高速回転する場合にサーボアンプに入力される偏差
信号を小さくすることが行われている。しかし、このよ
うなタコジェネレータを用いると、装置全体の小形化は
困難であり コストも高くなる。これに対し、本発明に
係るサーボ機構によれば、第2図に破線で示しだように
、エンコーダ9の変調出力信号S工。を移相回路12を
介して位相比較器11に加えればよい。この移相回路1
2は、例えば第7図に示すような位相−周波数特性を有
するものであって、周波数が高くなるのに従って位相の
変化量が増加することになる。第8図は、このような移
相回路12の具体例を示す回路図であって、fo=1 
/ (2RC)の関係が成立する。このような移相回路
12を用いることによシ、エンコーダ9の出力信号S□
2の周波数と変調器10の出力信号S□5の周波数との
差が大きくなった場合には第3図に破線で示したように
エンコーダ9の出力信号S□2の位相を変化させて位相
比較器11の出力信号S工。のパルス幅を狭くすること
ができ、タコジェネレータを用いた場合と同様なサーボ
モータ乙の速度補償が行え、安定な動作が実現できる。
このような構成によれば、簡単な回路を付加するだけで
よく、装置全体の小形化が図れ、コストも抑えられる。
なお、第2図において、制御変位量がデンタル信号で加
えられる場合には第9図に示すようなりDA(Digi
tal Differential Analizer
)構成の変調器を用いればよい。
また、上記実施例では、ロータリーエンコーダを用いる
例について説明したが、直線変位形であってもよい。
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構
成で、安価で応答性の優れ7とサーボ機構が実現でき、
実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のこの種の装置の一例を示す構成説明図、
第2図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第ろ図は
第2図の各部の波形図、第4図は第2図で用いるエンコ
ーダの要部構成説明図、第5図は第4図の信号処理を行
う回路図、第6図は第5図の各部の波形図、第7図は移
相回路の特性側図、第8図は移相回路の具体例を示す回
路図、第9図は第2図の変調器の具体例図である。 5・・・サーボアンプ、6・・・直流モータ、9・・・
エンコーダ、 10・・変調器、11・・・位相比較器
、12・・・移相器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  サーボモータによる変位量を周波数変調して
    送出する変位変換器と、入力信号を変位変換器の変調周
    波数で周波数変調する変調手段と、これら変位変換器及
    び変調手段の変調出力信号の位相差足検出する位相比較
    器と、位相比較器の出力信号を増幅してサーボモータに
    加えるサーボアンプとで構成されたことを特徴とするサ
    ーボ機構。
  2. (2)  サーボモータによる変位量を周波数変調して
    送出する変位変換器と、入力信号を変位変換器の変調周
    波数で周波数変調する変調手段と、これら変位変換器及
    び変調手段の変調出力信号の位相差を検出する位相比較
    器と、位相比較器に加える変位変換器の変調出力信号の
    位相を周波数に応じて変化させる移相器と、位相比較器
    の出力信号を増幅してサーボモータに加えるサーボアン
    プとで構成されたことを特徴とするサーボ機構。
JP17685482A 1982-10-07 1982-10-07 サ−ボ機構 Granted JPS5965715A (ja)

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JP17685482A JPS5965715A (ja) 1982-10-07 1982-10-07 サ−ボ機構

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JPS5965715A true JPS5965715A (ja) 1984-04-14
JPS6323486B2 JPS6323486B2 (ja) 1988-05-17

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ID=16020988

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5089073A (ja) * 1973-06-30 1975-07-17
JPS5150762A (ja) * 1974-10-29 1976-05-04 Yokogawa Electric Works Ltd Jidoheikokeiki

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5089073A (ja) * 1973-06-30 1975-07-17
JPS5150762A (ja) * 1974-10-29 1976-05-04 Yokogawa Electric Works Ltd Jidoheikokeiki

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