JPS6145972A

JPS6145972A - 光学式速度計

Info

Publication number: JPS6145972A
Application number: JP16810184A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mishina; 三品　一博; Yoshimitsu Nakamura; 良光中村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1986-03-06

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】〔技術分野〕本発明はロボットや工作機械、計測器等の回転体の速度
を検出し制御する光学式速度計に関するものである。

〔背景技術〕

従来制御機器の速度検出にはタコジェネレータ等の回転
体と発電機とを連ψυして、その発電量によって速度を
検出していた。しかし、これらは機械的に高い精度を要
求される吉共に、回転体の機械的負荷となり回転体のエ
ネル千−を消費すると　゛いう欠点を持っていた。この
ため、光学式ニジコータ等のノ〜ルス出力を速度−電圧
変換して速度を検出する方法が取られているが、低速域
ではパルス間隔が広くなり出力が波打つ等の欠点を持っ
ていた。

〔発明の目的〕

本発Ｆ３Ａは上述の問題点に鑑みて為されたもので、そ
の目的とするところは、回転体の機械的負荷とならず、
氏速から高速までの回転体の速度を検出できる光学式速
度計を提供するにある。

〔発明の開示〕

（実施例１）＠１図と第２図は本発明の実施例１を示す図である。（
３）は固定板であり、第２図（ｂ）に示すように、中心
から回転軸（６）の半径より大きな押通孔（ｌＯ）をの
距離を等しく、４互いの角度を９０度異ならせ、半径が
等しい円形の光透過孔（８）と（９）を有する円筒形で
その側壁に固定板（３）をカバー〇乃に固定するだめの
固定片（１１）を３点に有している。（４）は回転板で
あり、中心に回転軸（６）を嵌入む嵌込孔（１２）を有
する円板で、固定板（３）の光透過孔（８）と（９）の
中心からの距離と等しい一点鎖線の両側の間隔を等しく
して一回転で正弦波の一周期を実現し、最大間隔を光透
過孔（８）と（９）の半径と等しくして光を透過する光
透過部（＋３）を有している。

＋１）は光を発光する発光素子であり、回転体（図示せ
ず）の回転軸（５）と中心軸を同じに直結された回転軸
（６）の中心軸に平行に配設されている。（２）は受光
素子であり、発光素子＋１＋と相対する側に前記回転軸
（６）の中心軸と垂直に配設された回路基板（７）に受
光面を発光素子（１）方向に挿入されている。こ光透過
孔ρ位置に合わせて２個づつ配置されている。

上述のような構造を有する光変調部の動作は次のように
なる。まず、回転体が回転するとその回転は回転軸（６
）に伝わる。この回転軸（６）には回転板（４）が一体
に取着されているので回転板（４）は回転体の回転と一
体となって回転する。すると、発光素子（Ｉａ）、（ｌ
ｂ）によって発せられた光は、回転板（４）の光透過部
のどの部分が固定板（３）の光透過孔（８）と（９）に
位置するかで、光の透過状態を変えられる。その様子を
第３図に示す。ここで説明を簡革にするために同図（ａ
）を回転の初めの状態とする。まず初め光透過孔（８）
は光をほぼ全く透過していない状態で、光透過孔（９）
は全面的に透過する光の透過量の約半分となっている。

これより回転板（４）が９０度反時計方向に回転すると
同図（ｂ）のようになる。ここで光透過孔（８）は初め
の光透過孔（９）の状態、すなわち約半分の光透過量と
なり、光透過孔（９）は全部の光を透過する状態となっ
ている。更に９０度回転すると同図（Ｃ）、それから更
に９０度回転すると同図（ｄ）と回転板（４）の回転に
よって順次状態を変化し、同図（ｄ）から回転板（４）
が更に９０度回転、すなわち一回転すると、初めの状態
同図（ａ）に戻る。この様にして固定板（３）の光透過
孔（８）と（９）を通過した光はそれぞれの受、光素子
（２ａ）と（２ｂ）により受光され、電気信号に変換す
ると第４図のＡとＢの様な正弦波となる。Ａが、第３図
のように初めの状態を仮定した場合の光透過孔（８）の
光量の変化を、Ｂは光透過孔（９）の光量の変化を示す
。ここで、第３図（ａ）の光透過孔（９）を透過した光
量を基準とするとＢはＳＩＮ波、ＡはＣＯ８波となって
いる。

次に、この受光素子（２ａ）と（２ｂ）とで検出された
信号から速度制御を行うだめの電圧を得る方法について
説明する。回路は第５図に示すような回路構成である。

（１ａ）と（１ｂ）は発光素子で、（２ａ）と（２ｂ）
は受光素子である。

上段の発光素子（１ａ）と受光素子（２ａ）とが、第３
図の光透過孔（９）側の回路で、下段の発光素子（１ｂ
）と受光素子（２ｂ）とが、光透過孔（８）側の回路で
ある。（１４ａ）と（＋４ｂ）とは電流電圧変換アンプ
であり、受光素子（２ａ）と（２ｂ）とで検出した電流
変化による信号を電圧変化の信号に変換し増幅する。（
＋５）は微分回路であり、光透過孔（９）側の電流電圧
変換アンプ（１４ａ）の出力を微分する。Ｏ６）は割算
回路であり、微分回路（Ｉ荀と電流電圧変換アンプ（＋
４ｂ）とを割算する。この回路の動作は次のようになる
。まず受光素子（２ａ）で検出した信号は、第３図（ａ
）を初めの状態とすると電流（ｉｌ　）は（１）の式に
示すＳＩＮ波となる。

ｉ、＝Ａｍωｔ　　　　　　　−ｔｔｌここで、Ａは振
幅、ωは角速度、ｔは時間である。この信号を電流電圧
変換アンづ（１４ａ）を通した出力電圧（ｅｌ　）はｅ、＝ａｔ；ｍωｔ　　　　　　−（２１となる。ここ
で、ａは電流を変換し増幅された電圧の振幅である。こ
の出力電圧（ｅ、）を微分回路０５）を通した出力電圧
（ｅ３　）はｅ　３　＝　ａ（１）８”’ａｔ　ｔとなり、第６図の実線に示すような電圧波形となる。

また受光素子（２ｂ）で検出した電流（１２）はｉｌ　＝Ａ（２）ωｔとなる。この電流（ｉ、）を電流電圧変換アンプ（１４
ｂ）を通した出力電圧（ｅｘ）はｅｌ　＝ａ□□□ωｔとなり、第６図の破線のような電圧波形となる。

次に電圧（ｅ２　）と微分回路θ６）を通した出力電圧
（ｅ３　）とを割算回路０６）に通して、ｅ３　／　ｅ
２を行うと、出力（ｅ）はａω僚ω　ｔａ罵ω　を七なり、角速度に比例した電圧が得られる。ここでは初
期条件として第３図（ａ）の状態としたが、他の場合も
同様の結果となる。

（実施例２）第７図と第８図は本発明の実施例２を示す図である。こ
こでは回転板（４）′を除き、実施例１と同様である。

回転板（４ビはその中心と回転軸（６）を嵌　　゛込む
嵌込孔α２）′の中心とを偏心させだ円形であり、回転
軸（６）の嵌込孔（＋２）’の中心から回転板（４）′
の外周までの最大の距離が、固定板（３）の中心から光
透過孔（８）と（９）の最遠円周点までの距離にほぼ等
しくこの距離を越えることはなく、嵌込孔（１２）　’
の中心から回転板（４）′の外周までの距離で最小の距
離が、固定板（３）の中心から光透過孔（８）と（９）
の最近円周点との距離と等しくこの距離未満とならない
ようになっている。

上述のような回転板（４）′を有する光変調の動作を次
に示す。まず、説明を簡単にするだめに第９図（ａ）に
示すように、固定板（３）の光透過孔（８）から透過す
る光が最小となる位置を初期状態として説明する。まず
、初め光透過孔（８）は光を羅とんど透過していないと
き、光透過孔（９）は約半分の光を透過する状態となっ
ている。これより回転板（４）′を反時計方向に、９０
度ずつ回転した順次回転したのが、同図（ｂ）、（Ｃ）
、（ｄ）であり、同図（ｄ）の状態を更に９０度回転す
ると、同図（ａ）に戻る。この状°態で受光素子（２〆
ａ）と（２ｂ）とが検出した電流は、実施例１と同様に
検出され、以下の速度制御を行うだめの電圧を得る回路
については実施例１と同様である。

以上の実施例１と実施例２のように、本発明では、アナ
ロジ信号を時間的に連続して処理しているので、パルス
信号を用いたときの回転体の回転が低速の場合のように
出力が波打つことがなく、低速から高速まで’Ｊ＝アリ
ティの良い出力が得られるという利点をもつ。

〔発明の効果〕

本発明は２個の光透過孔を有する固定板の各光透過孔を
透過する光を正弦波的に変化させるように遮光する回転
体を有し、一方の受光素子の検出した出力を微分する微
分回路を有し、他方の受光素子にて検出した出力と微分
回路の出力とを割算する割算回路とを有する光を利用し
た方式なので、機械的な負荷となることがない。またア
ナロジ信号を時間的に連続して処理しているため、リニ
アリティの良い出力が得られ５．シたがって低速から高
速までパルスを用いた場合のような出力が波打つことが
少ないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第４図は同上の動作説明図、第５図は同上の電圧検出回
路構成図、第６図は第５図の要部の出力波形の説明図、
第７図は本発明の他の実施例の断面図、第８図は同上の
要部の正面図、第９図（ａ）〜（ｄ）は同上の動作説明
図であり、（ｌａ）（ｌｂ）は発光素子、（２ａ）（２
ｂ）は受光素子、（３）は固定板、＋４＋＋４＋’は回
転板、（８１＋９１　ｉ−１，光透過孔、０３）／″ｉ
光代理人　弁理士　　石　１）長　七第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転体の回転の中心からの距離を等しく、前記中
心を臨む互いの角度を９０度異ならせ、半径が等しい２
個の光透過孔を有する固定板と、回転体と一体回転して
各光透過孔を透過する光を正弦波的に変化させるように
遮光する回転板とを並設し、並設した固定板と回転板と
の両側の各光透過孔の位置に合わせた位置に発光素子と
受光素子とをそれぞれ配設し、一方の受光素子にて検出
した出力を微分する微分回路を有すと共に、他方の受光
素子にて検出した出力と微分回路の出力とを割算する割
算回路を有して成る光学式速度計。
（２）各光透過孔を透過する光を正弦波的に変化させる
ように遮光する回転板が回転体の回転の中心と回転板の
中心が同じで、固定板の光透過孔の中心から回転体の回
転の中心までの距離に等しい半径の円周両側の間隔を正
弦波的に変化させ、光を透過する光透過部を有する回転
板である特許請求の範囲第１項記載の光学式速度計。
（３）各光透過孔を透過する光を回転体と一体回転して
正弦波的に変化させる回転板が、回転体の回転の中心か
ら回転板の外周縁までの距離を正弦波的に変化させ、各
光透過孔を透過する光を正弦波的に変化させるように遮
光する回転板である特許請求の範囲第１項記載の光学式
速度計。