JPS60111163A - 回転体の回転数計測装置 - 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】 この発明は７回転体の回転数を測定する回転数計測装置
に関する。

回転体の回転数を枳１ｊ定するに当ってはｌ［！！１転
体の回転に対応した電気的回転検出信号をとりだす必要
があるが、そのための手段が回転体の負荷となり、その
回転速度に影響を及ぼすものであっては、とくにその有
するトルクが小さい回転体においてはその本来の回転に
対応した正確な回転検出信号をえたことにならない。し
たがってこの棟の回転体がら電気的回転検出信号をえる
手段として９回転体自体昏こ直接、または回転位相伝達
部材を介して連結された回転検出用回転体の軸心を中心
とする同一円周上に複数の光反射体を等配するとともに
、これら光反射体が自己設された円周上をこ光ビームを
照射する光源を設け、照射光ビームをこよる光反射体そ
れぞれから反射光ビームをえ、これら反射光ビームを−
に位Ｋｋ二固足した光電変換素子に順次入射せしめるよ
うにした手段かしられている。

この手段にまれは、前記した回転検出用回転体が慣性モ
ーメントの小さい形状、大きさのもので、これを回転体
自体に直接連結する場合は。

それが実質的に回転体の負荷にならないようにすること
ができるし、この回転検出用回転体を回転位相伝達部材
を介して連結する場合でも。

常時この回転検出用回転体が連結された状態で回転体が
使用されるのであれば回転検出用同転体は同転体の実質
的な負荷とはならないことがら９回転体の回転昏こ対応
した正確な電気的回転検出信号をえることができる。

しかしながら、前記した電気的回転検出信号にもとづい
て回転体の同転を測定する従来の装置は、その構成をこ
おいて９回転体の回転速度をこ変動がないものとした場
合には、とりだされる電気的１転検出信号が一定周期を
有するパルスとしてえられることを前提としたものが一
般であり、そのために回転検出用回転体に配設される複
数の光反射体は９回転体の回転測定結果が光反射体の回
転中心に対する等ハヒ中心角度の精度に左右されること
がら、その配設を高精度にて行うことを要する。しかし
このような高精度の配設を行うことは実際上困難であり
、かりにそれが可能であるとしても測光路上の水滴など
の障害物による乱反射【こもとづく誤計測を排除するこ
とはできず、また測定は明室で行うことが望主しいが、
その場合には外光が外乱となり正確な計測を行うに当っ
て誤差を生ずるおそれがある。

この発明は、従来の装置における前記した難点を解消す
るためになされたものであって、同転体自体をこ直接も
しくは１転位相伝達部材を介して、複数の光反射体を配
設した回転検出用回転体を取付け、前記したようを３回
転体の回転昏こ対応した電気的回転検出信号をえ、これ
によって回転体の１転数を電気的をこ測定するよう舎こ
しながら、前記複数の光反射体をとくをこ高精度をこ配
設しなくても、また測定を明室昏こおいて行う場合をこ
も回転体の回転数を正確に測定しうるようをこした回転
体の１転数計測装置を提供することを目的とするもので
ある。

以下、この発明にかかる実施例装置（二ついて図面にも
とづいて詳細をこ説明する。

第１図はこの実施例装置全体の概略構成図である。同図
中（１）は９回転数を測定しようとする回転体をこ直接
、もしくは回転位相伝達部材たとえば計器用歯車列を介
して連結した同転検出用回転体で、軸端部をこ複数（こ
の例では８個）の光反射平面（２）を有する偏平な截頭
正多角錐体（この例では正式角錐体）が同心に固定され
ているものであり、（３）はこの回転検出用回転体（１
）をこ光ビームを照射するための光源をなす発光素子た
とえばレーザダイオードや赤外線発光ダイオードで、ホ
ルダ（４）の内筒（５）ｔこ９回転検出用回転体（１目
こかなり近接させ、それと同じ軸線上に位置するよう固
定されている。この発光素子（３）と回転検出用回転体
（１）との中間をこ、第２図をこ示すとおり環状の半透
明なカラスまたはプラスチック材からなる投影板（６）
を検出用回転体（１）の軸線に対し、垂直かつ同心に固
定し、検出用回転体（１］を図示の回転角度位置に停止
して発光素子（３）から光ビームを照射すると、この光
ビームは。

検出用回転体（１）の各光反射平面（２）から反射され
。

投影板（６）上を３台形状の光ヌポ７）（７１をほぼ等
角度間隔に光反射平面（２）の数だけ投影することとな
る。このことに着目して、ホルダ（４）の光フアイバー
保持部（８）には、それに保持される各光ファイバー（
９）の端面が前記した台形秋の光スボノ！−＋７１の中
心およびこれら光スポット（７）をとおる円周上で相隣
る前記光スポット（７）の中間に位置するように、ホル
ダ（４）の軸組ヲこ対していずれも同じ傾斜角度をなし
、前記軸線のまわりをこ等角度間隔（この例では中心角
度２２°３０′）で配設された光フアイバー挿入（ｇｔ
ａαに光ファイバー（９）の受光端部かそれぞｎ挿入固
定されている。図示の光スポ７）（７１の中心に端面が
位置する光ファイバー（９）をＡ群、他の光ファイバー
（９）をＢ群と区分し、それぞれの光ファイバー（９）
を群ごとに時計方向まわりをこ（Ａｔ）ｌ　い２）、（
Ａ３）・・・（Ａ８）・（Ｂｌ）　、（Ｂ２）　、（Ｂ
ｉ）・・・■８）と名付ける。

このようをこ２群をこ分けられた光ファイ、＜　−（９
）は、適当な固定部台こ固定したバンドル部（１１１，
（１２１をこＡ群、Ｂ群ごとをこまとめられている。バ
ンドル部αυ、（１７Ｉ＆こそれぞれまとめられたＡ群
、Ｂ群の各光ファイバー（９）の投光端面・こは、それ
に正対して光電変換素子（１３１，０句が設けられ、各
光ファイバー（９）によって伝導された反射光を、その
光量に対応した電気量（電圧）に変換する。α５１０６
）は光電変換素子ｔｔ３１．　（１４＋の出力を増幅す
る増幅器で、増幅器α５）、α６）によって増幅された
出力信号はアンドゲートＱ７１．　（１１ｕＧこ送りこ
まれる。

一方９発光素子（３）は９発に回路回からのパルス出力
によって発光を一定周期で繰返えして行うが９発振回路
α９）からは遅延回路（４））をへてアンドグー）Ｑ７
＋、（ＩＩＶにもパルス出力か送りこまれるようをこさ
れている。ｏｎ、ａはコンパレータで。

アンドゲート０り、（１８１から出力されるパルヌ列の
波高値を、しきい値設定器圀）から、それにプリセット
されたし占い波高値を送りこむことにまってこの設定し
きい波高値と比較し、それをこえたものだけを出力信号
としてパルス整形回路（財）、イ）に送りこむようにさ
れている。□□□）はカウンタ回路で、フリップフロッ
プ回路（４）１分周回路□□□）およびカウンタ＠）か
ら構成されている。

つぎゃここの装置における動作について第３図。

第４図を参照しながら説明する。

いま、第２図において光源（３）が常時光ビームを回転
検出用回転体（１）をこ照射しており、この検出用回転
体ｔｌ）が時計方向に角速度ωで回転するものとすると
２台形状の光スポット（７）も同じ角速度ωで同じ同転
方向に回転するから、光ファイバー（９）のＡｌｌ　Ａ
ｚ・・・Ａｚの受光端面に投光される光反射平面（２１
からの反射光はいずれもほは同時にフェードアウトする
ととも瘉こ、光ファイバー（９）のＢｌ、１３２・・・
Ｂ８の受光端ｍ目ニフェードインする。したがって光フ
ァイバー（９）のＡＩＹＩ　１−４’がたばねられてい
るバンドル部αυ、　ＱＷの投光端面からは、それぞれ
８本の光ファイバー（ＡｌＡ２・・・Ａａ　）　＋　（
Ｂｌｌ　Ｂ２・・・Ｂｓ　）によって伝導された反射光
が重畳され、１１°１５′／ωの時開差（位相差）にて
同じように光量が変化しながら。

第３図に示すようをこ同一の周期Ｔ（Ｔ＝２２°３０’
１０Ｊ）をもって投射される。このように検出用回転体
（１）の各光反射平面（２１からの反射光は光電変換素
子ｆ１３１．　Ｑ４）にそれぞれ８本の光ファイバー（
９）によって重畳されて投射されるので、前記位相差お
よび周期Ｔは、光反射平面（２）、光ファイバー（９）
の受光端部の双方もしくはいずれか一方の等配誤差がわ
ずかあっても、この誤差には直接影響されない。しかし
この装置船こおける測定は明室でなされるので、光電変
換素子（１３１，圓Ｇこ投射される反射光を、光源すな
わち発光素子（３）に短い一定周期での発光を発振回路
０９１　＋こより繰返し行わさせ、外光をこよるものと
区別できるパルス反射光としている。このパルス反射光
は、第３図に示したＡ、Ｂ２つの反射光量波を前記発光
周期で区分した反射光量を有し、これらの反射光量にそ
れぞれ対応した電気信＋ｊ（パルス電圧）が光電変換素
子＋１３）、　（１４１から出力され、増幅器（１５）
（１６）によって増幅され、それぞれが発振回Ｎ　（１
９１から遅延回路刈によりタイミングが合わされて人力
されるゲート信号でアントゲ−）（１７１，（１Ｂ＋が
開かれている間のみ、アンドケー）（１７＋、Ｂ８）か
ら第４図（ａ）、　（ｂＨこ示すようなパルス状の信号
どして出力される。

しきい値設定器（２３）＆こは、外光による反射光量よ
りも高い値をもつ第３図を３１点鎖線昏こて示した基準
レベルに対応する基準電圧レベル〈第４図の（ａ）　、
　（ｂ）に１点鎖線で示したもの〉をしきい波高値とし
て予め設置しておく。コンパレータｔ２１）、（２Ｚに
入力されたアン下ゲートＱ７＋、（１８）がらのパルス
信号は、同じくコンパレータ２１＋、（２２Ｎこしきい
値設定器内から入力されるｍｉｊ記しきい波高値と比較
され、それを越えたものだけがコンパレータ（２１＋、
Ｅから第４図の（ｃ）　、　（ｄ）に示すパルス列とし
てパルス整形回路（至）、Ｃ１５Ｎこそれぞれ入力され
、これらよりパルス整形回路（至）、（２）において第
４図の（ｅ）、　（ｆ）に示すように、パルス列ＥＡお
よびＥＢの各パルスのたとえば前縁時点でのインパルス
からなるパルス列ＦＡおよびＦＢがそれぞれえられる。

ついでこれらパルス列ＦＡおよびＦＢがそれぞれフリッ
プフロップ回路（イ）のセット端子、リセット端子にそ
れぞれ入力され、この回路（資）によってパルス列ＦＡ
の１パルスにてＯＮＬ、ついで到達するパルス列ＦＢの
１バルヌにてＯＦＦするパルスからなる第４図の（ｇ）
に示すようなパルス列Ｇがえられる。

パルス列Ｇは、前記したところかられがるとおり９回転
検出相同゛転体（１）の丁度１回転ごとに８パルスが分
周回路（２）に入力される。したかって分周回路＠にて
前記入力パルスＧを１に分周し、カウンタ＠）に第４図
の（ｈ）に示すようなパルスＨが入力されると、カウン
タ■はこのパルスＨを計数し９回転検出用回転体（１）
の回転数、すなわち測定しようとする回転体の回転数を
正確に計測することとなる。

この場合、検出用回転体（１）が計器用歯車列を介して
被測定Ｎ転体に連結されているのであれば、カウンタ（
至）の計数値をこの歯車比にて換算し、被測定回転体の
回転数をめるため換算回路をカウンタ（２ｇ）Ｇこ接続
しておけばよい。

この装置によって明室において測定がなされ。

外光が回転検出用回転体（１）に均等に作用する場合に
は、前記したしきい値設定器困にプリセットするしきい
波高値を前記のとおり高くとるようにすれば、Ａ、Ｂ両
群のいずれか一力のみをこよってコンパレータ（２１１
もしくは（ハ）から出力されるパルス列をそのまま分周
回路□□□に入れてやるだけで前記同様に被測定回転体
の回転数を測定することもできる。

しかし外光が回転検出用回転体（１）に偏して作用する
場合や側光光路中にたまたま介在する水滴などによる乱
反射が生じる場合Ｇこは、正常状態では受光しえない反
射光を受光するファイノ（−（９）かいくつかでてくる
ことにより、受信信号が乱される。しかしこのような場
合でも受信信号はＡ群のファイバー値、）、　（Ａ２）
、（Ａｓ）・・・Ｇこおいては増加し、それとともにＢ
群のファイノ（−（Ｂｌ）、　（Ｂ２）、　（Ｂ３）・
・・では減少し、Ａ群のそれはピークを迎え、それから
減少し９反対ＧこＢ群のそれは増加し、ピークを迎え、
それから減少するというサイクルは必ず存在するわけで
、この現象を電気的・ことらえることによりノ＜ルヌを
計測することが可能となるＡ群、Ｂ群２系列の信号処理
回路を第１図に示したように設げることによって外乱に
もとづく計測誤差の発生を抑制することができる。

また９回転検出用回転体（１）の設定位置の関係から、
光ファイバー（９）を光源（３）の光軸のまわり全周に
わたって等配できない場合にはその配設ｈ′可能な、た
とえば１８０’、　１２００といった中心角度範囲をこ
第２図と同様に光ファイバー（９１をＡ群のみもしくは
同数のＡ、Ｂ群にて等配するようにしてもよい。

以上の説明によって明らかなようをここの発明をこかか
る回転体の回転数計測装置においては。

複数の光反射平面をもつ截頭正多角錐体からなる回転検
出用回転体の各光反射平面からの反射光を、この回転体
の軸をこ対して等配した受光端部をもつ光ファイバーｉ
こよって伝導し、それぞれの投光端部をバンドル部にて
たばね、それぞれの投光端面がら併せて光電変換素子を
こ投射するようにされており、したがって回転数を測定
しようとする回転体の回転に応じた電気的回転検出信号
は、前記光反射平面、光ファイバーの受光端部の双方も
しくはいずれが一方の等配誤差には影響されないので、
これらの配設をとくに高精度とする必要がなく、よって
装置な容易をこ製作でき、しかも回転数を正確に測定す
ることができる。また前記した構成がとられているので
、光電変換素子に回転検出用の反射光を効率よく受光せ
しめることができ、かつその外光をこよる外乱を明確に
区別する信号処理回路が設けられているので明室におい
て正確に測定を行うことができる。このことはとくに光
ファイバーを２群船二群別し、２系統の信号処理を行う
場合に効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる実施例装置全体の概略構成図
、第２図は截頭正多角錐体からなる回転検出用回転体と
、それからの反射光を受光する光フアイバー受光端部と
の関係位置を示す説明図、第３図はＡ、Ｂ両群にまとめ
られた光ファイバーの各バンドル部から投射される反射
光量波の模式説明図、第４図はこの実施例装置の信号処
理各回路における出力信号波形図である。 （１）・・・回転検出用回転体　（２）・・・光反射平
面（３）・・・光源（発光素子）（９）・・・光ファイ
バーａｌｌ、　（１２１・・・バンドル部　ｆ１３１．
　（１４Ｊ・・・光電変換索子Ｑ７１．　（１８１・・
・アントゲ−）　（１９）・・・発振回路（４））・・
・ｊｔｌ［路０１１．　（２２＋・・・コンパレータ（
２３）・・・しきい値設定器 陶、（ハ）・・・パルス整形回路　勿）・・・カウンタ
ｈａ（５）・・・ノリツブフロ゛ノブ回路 （２８）・・・分周回路　■９）・・・カウンタ１．？
゛Ｊ゛、゛、 代理人　弁理士　間宮武雄゛・−′１ ”、＋７゜ 昭和５８年１２　Ｊ’ｌ　２ｆ３１ＥＩ特許庁長官　殿 １−０事件の表示 昭和５８年　特許　願第２１８８９６号２、発明の名称
　回転体の回転数計測装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏　名格称）株式会社　京都電装 代表者　代表取締役　馬　場　信　二 ４、代理　人 ８、補正。内容　ならびに図面の第５図および第６図８
−１　明細書の第１６頁第１８行と同日第２０行との間
に下記の文言を抽入する。 ［１以上やや抽象的に説明したことを第５図、第６図に
よって補足する。 この装置において、光フアイバー保持部（８）と回転検
出用回転体（１）との間に、たとえばう明なカラス板が
設けられており、このガラス板に水泡やたまたま結露な
どによって生じた水滴等が付着し１回転検出用回転体（
１）の光反射面（２１から光ファイバー（９１の受光端
に至る反射光の光路が。 Ａ群、Ｂ＝１の各光ファイバー（９１のいくつかにおい
て乱される場合には、第４図の（ａｌ、　（ｂｌにそれ
そノ１．示したパルス状信号に対応する波形は、第５図
（ａｌ、　（ｂ）に示す（Ａ）、　（１３）’のように
変化する。 図中（Ｐ）、　（Ｑ）は前記した水滴によってＡ群、８
群の光ファイバー（９１のいくつかが十分に受光できな
いため信号レベルが低下している部分を示Ｊ しており、　電ｒｉＥ（ｅｏ３は主として外光や乱射に
もとづく反射光による受光素子１１１　ｔ１２１の出力
？）ｆｒＥである。 ところでこの場合、８群のうｆファイバー（９）のみで
計測がなさね、かつ１点鎖線で示すしきい値が設定され
ていたとすると、第５図Φ′）に示すように１つの信号
を２つの信号とみなして処理１゛るおそれが生じてくる
。しかしこの装置においては、光ファイバー（９）の受
光端部に入力される検出信号を、Ａ群、Ｂ群２系列の信
号処ＤＪ！回路によって処理するようにされているので
。 Ｂｔ？￥の波形図を極性変換により反転させ、Ａ＋洋の
波形（Ａ１に加え、第６図に示す波形（Ａ’−ＩＪ’ｌ
とすれは、外乱や乱反射等のコモンモートノイスに対し
ても相殺して処理することができる。そしてしきい値を
１点鎖線にて示すとおシ上下対称的に設定し、しきい値
をこえる°亀子をフリップフロップ回路ののセント信号
、リセット信号としてそれぞれ入力すわば、フリップフ
ロップ回路笥からの出力信号（Ｇ′）は矩形波として出
力されることとなるので、外乱の影響をうけることなく
、彼が１１定回転体の回転数を正確に測定することがで
きる。」 ８−２　明細書の第１６頁第１８行〜第１９行の　「波
形図である。」とあるのを下記の文言に訂正する。 ［波形図、第５図は１回転検出用回転体からの反射光が
外乱をうけた場合における第４［Ｑｌ（ａｌ。 （ｂ）にそれそね示した出力信号波形に対応する出力信
号波形図、第６図はその信号処理過程を示す出力信号波
形図でＪ）る。」 ８−３　第５図および第６図を別紙のとおり追加する。 ９　添イ寸書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転数を測定しようとする回転体に直接もしくは回
   転位相伝達部材を介して連結され、複数の光反射平面を
   もつ截頭正多角錐体からなる同転検出用回転体と、この
   検出用回転体の軸線上に同定された光源と、この光源の
   光軸周りに受光端部が配設され、光源から照射された光
   ビームの前記光反射平面における反射光を受光し、投光
   端部が１つのバンドル部をこまとめられた複数本の光フ
   ァイバーと、前記バンドル部に正対して固定され、各光
   ファイバーによって伝導され、それぞれの投光端面から
   投射される反射光を併せて受光才る光電変換素子と、こ
   の光電変換素子刃溝らの出力パルス信号を入力とし、そ
   の所定のしきい波高値に区切られた区間のみにパルス信
   号をパ出力せしめるようをこされたコンパレータと、こ
   のコンパレータからの出力パルス信号を前記光反射平面
   の数に応じて分周する分周回路と。 この分周回路からの出力パルスを計数するカウンタとを
   伽えてなる回転体の回転数計測装置。 ２、回転数を測定しようとする回転体に直接もしくは回
   転位相伝達部材を介して連結され、複数の光反射平面を
   もつ截頭正多角錐体からなる回転検出用回転体と、この
   検出用Ｎ転体の軸線上に固定された光源と、この光源の
   光軸周りに受光端部が配設され、光源から照射された光
   ビームの前記光反射平面における反射光を受光し、投光
   端部が１つおきゃ３２つに群別され、各群ごとに別々の
   バンドル部にまとめられた複数本の光ファイバーと、前
   記バンドル部に正対して固定され、それぞれ前記複数本
   の半分の本数の光ファイバーによって伝導され、それぞ
   れの投光端面から投射される反射光を併せて受光する２
   つの光電変換素子と、これら光電変換素子のそれぞれか
   らの出カパルヌ信号を入力とし、それぞれ同じ所定のし
   きい波＾値をこ区切られた区間のみにパルス信号を出力
   せしめるようにした２つのコンパレータと、これら２つ
   のコンパレータ昏こ別々に接続されるパルス整形回路と
   、これら２つのパルス整形回路にともに接続されるフリ
   ップフロップ回路と、このフリップフロップ回路からの
   出力パルス信号を前記光反射平ｍ１の数に応じて分周す
   る分周回路と、この分周囲路からの出力パルスを計数す
   るカウンタとを備えてな〜る回転体の回転数計測装置。