JPS62190467A - 速度ムラ測定器 - 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、光のドツプラ効果を＋ｌＪ用して、音％’
機器、情報機器、工作機械等の回転体及び鉄鋼。

非鉄金属、フィルム等裂造ラインの移動物体の回転ムラ
、速度ムラを計唄１′する速度ムラ曲゛定器に関するも
のである。

〔従来の技術〕

音ｔ′機器であるレコードプレーヤ、テープレコーダ、
　　ＶＴＲの回転ムラは録音、鍔−画、再生時の音質２
画質を左右する重要な要素であり９回転ムラいわゆるワ
ウ・フラッタの艮し悪しがこれら機器の商品価１−を決
定する。

また、複写機、印刷機、レーザプリンタなどでは、搬送
されるフィルム寺門」画紙の速度ムラがある場合、得ら
れた印画に濃淡１色ずれ２分解能の甘さなど種々の問題
が生じる。

従って、このような分野における回転ムラ、速度ムラの
測定はこれら機器の検査等に必要不可欠なものとなって
いる。

一般に９回転ムラ、速度ムラは第（１）式に示すワウ・
フラッタＷ／Ｆという指標で示される。

ここで、　　ｖ二回転速度　（ｒｐｍ又はｍ７分）ΔＶ
：回転ムラ迷度　（ｒｐｍ又はｍ７分）第（１）式は１
回転速度Ｖに対する回転ムラ速度ΔＶの比の百分率で示
され、２Ｉ！！常庵肢数成分として０．２Ｈｚ以上の回
転ムラ速度について評価される。

第２図は、従来の回転体等に接触して速度ムラを計測す
る速度ムラ測定器を示す構成図であり。

図において（１）はモータ又はモータ等に直結して回転
する回転体、　　（２ａ）は回転体の回転軸のシャフト
。

（２ｂ）は後述するロータリエンコーダの回転軸のシャ
ツ）、＋３１は回転体のシャフト（２ａ）と後述するロ
ータリエンコーダのシャフト（２ｂ）を結合するカップ
ブリング、（４）は回転体（１）の回転速度を検出する
ロータリエンコーダ、（５）はロータリエンコーダ（４
）の出力パルス周波数をこの周波数に比例したアナログ
電圧に変換する周波数−電圧変換器（以下Ｆ−■変換器
という。）、＋６１はロータリエンコーダ（４）の出力
パルス周波数をカウントする周波数カウンタ、（７）は
Ｆ−Ｖｉ換器（５）の出力電圧を可変する可変抵抗器等
で代表される可変減衰器、（８）は可変減衰器（７）の
出力信号のうち直流成分をカットする尚域フィルタ、（
９１は可変減衰器（７）の出方信号のうち高周波成分を
カットする低域フィルタである。

第２図に示すごとく９回転体＋１１の回転軸のシャフト
（２ａ）はロータリエンコーダ（４）の回転軸のシャフ
ト（２ｂ）とカップリング（３）により結合され９回転
体ｉｌ＋の回転はａ−タリエンコーダ（４１に伝達され
る。

Ｃ−タリエンコーダ（４）は回転運動を電気量に変換す
るトランスジューサで回転体（１）の回転量に比例した
数のパルス信号を発生する。

回転体（１）の回転速度Ｖはロータリエンコーダ（４）
の周波数出力Ｆ　（Ｈｚ）として第（２）式で与えられ
る。

Ｆ＝に一■　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・　（２）ここで　ｋ：ロータリエンコーダ１回
転当りのパルス数から決定される比例定数 ロータリエンコーダ（４）の出力周波数Ｆは９回転速度
Ｖに比例した形で求められ９回転速度Ｖの中の回転ムラ
速度ムＶは、　ロータリエンコーダ（４）の出力周波数
Ｆの中の周波数変調量ΔＦとして検出される。

この周波数ｆ調信号であるロータリエンコーダ（４）の
出方信号をＦ−Ｖｉ換器（５）に入力すると、Ｆ−■変
換器（５）の出力は入力周波ａＦに比例した大きさの直
流電圧Ｅとその直Ｒ，を圧Ｅ？中心に回転ムラの大きさ
に比例して上下する又流寛圧ΔＥの両方を重畳したアナ
ログ信号となる。

一方、ロータリエンコーダ（４）の出力信号は９周波数
カウンｊＩ（６１にも接続されており六方信号の周波数
を計数表示し回転体（１＋の回転速度Ｖを直読できるよ
うになっている。

Ｆ−Ｖｉ換器（５）の出力側に接続された可変減衰器（
７）は、減衰量が周波数値で目盛られ、交換出方を入力
周波数に比例して減衰させる働きを有しており、可変減
衰器（７）の目盛周波数を周波数カウンタ（６１で測定
した表示周波数に合わせることにより。

可１ｆｉｋ衰器（７）の出力には９回転体（１）の回転
速度Ｖの大きさに関係なく回転ムラ速度ΔＶ成分を第（
１）式に示すように回転速度Ｖとの比率関係で取り出し
得ることになる。

高域フィルタ（８）は０．２Ｈｚ以上のワウ・フラッタ
成分のみを通過させるものであり、低域フィルタ（９）
はロータリエンコーダ（４）の出力周波数成分（搬送波
）の影響を除去するためのもので回転体＋１１の回転速
度Ｖに応じてカットオフ周波数が可変できるようになっ
ている。このようにして２回転体（１）の回転ムラ速度
△Ｖを第＋１１式に示すワウ・フラッタＷ／Ｆとして求
めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の速度ムラ到定器は９回転体（１）の回転速度
Ｖを検出するために９回転体＋１１にロータリエンコー
ダ（４）が機械的に結合されていた。このため。

回転体（１）とロータリエンコーダ（４）を結合するカ
ップリング（３）のガタやロータリエンコーダ（４１付
加による回転体（１）の負荷イナーシャの増加により回
転体（１）自身の真の回転ムラを計測できないとかフロ
ッピディスク、光デイスク等回転体（１）にシャフト（
２ａ）がない場合には測定が不可能となる問題を有して
いた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので９回転体＋１１等の回転ムラ又は速度ムラを非接触
で計測する非接触速度ムラ測定器を得ることを目的とす
る。

〔問題漬を解決するための手段〕

この発明に係わる速度ムラ測定器は２回転体ｆｌ）等の
回転速度を検出するトランスジューサとして。

レーザドツプラ効果を利用した非接触光字式速度センサ
を設けたものである。

〔作用〕

この発明におし・ては、非接触光学式速度上ンサを回転
体＋１ｉ等の回転速度を検出するトランスジューサとし
て使用することで２回転体＋１１と機械的に結合する必
要がないため、従来問題であったカップリング（３）の
ガタ、回転体（＋＋の負荷イナーシャの影響を除去した
回転体（１）の真の回転ムラを測定するとともに９回転
体（１１のシャフト（２ａ）のないものについても計測
可能となる。

〔実施例〕

第１図は、この発明による一実施例を示す非接触速度ム
ラ測定器の構成図であり、以下図面に従い説明する。

図中＋　（ｔｌ、　（５＋〜（９１は上記従来と同じも
のである。

α〔はレーザ装置、α１１はレーザ装置α０からのレー
ザ光を２分割するビームスプリッタｅ　　（１２ａ）　
、　（１２ｂ）。

（１２ｃ）ハレーザ光の方向を食えるためのミラー。

α３は回転体（１）から散乱された光を受信するための
レンズ、αＱは受信光を電気信号に変換する光検出器、
αＳは増幅器、（１ｅは周波数追跡器である。

以上の構成の非接触速度ムラ測定器において。

レーザ装置α０かも発信したレーザ光はビームスプリッ
タαＢで２分割され、一方のレーザビームはミラー（１
２ｂ）、　（１２ｃ）で、他方のレーザビームはミラー
　（１２ａ）で方向を変えて２回転体ｆｉｌ上に交差さ
せて照射すると、各々の照射ビームに対応した回転体（
１）の散乱光の波長は回転体（１）の回転速度Ｖに応じ
ていわゆる正負のドツプラシフトを起こす。

この２つの正負のドツプラシフトを受けた散乱光をレン
ズＱ３で集光し光検出器Ｉに導ひき電気信号に変換する
と、この電気信号の中には、受信光の強さに比例する直
流信号と第（３）式に示すドツプラ周波数ｆｄの交流信
号　（以下ドツプラ信号という）か存在する。

ここに。

Ｖ二回転体の回転速度 λ：レーザ元の波長 ψ：２つの照射ビームの交差角 光検出器Ｉで電気信号に変換されたドツプラ信号は、微
弱でかつＳ／Ｎが低いため増幅器ａりで増幅され９周波
数追跡器（１ｂｌでＳ／Ｎ改善すると第（３）式に示す
回転体（１）の回転速度Ｖに比例したドツプラ周波数ｆ
ｄがパルス信号として検出できる。

周波数追跡器ｎｅの出力パルス信号であるドツプラ周波
数ｆｄは、上記従来例のロータリエンコーダ（４）の周
波数出力Ｆと同等に扱うことができる。

従って、上記周波数追跡器ｎｅの出力パルス信号を上記
従来例と同様、　　Ｆ−Ｖ変換器（５）９周波数カウン
タ（６１，可変減衰器（７）、高域フィルタ（８）、低
域フィルタ（９）で信号処理することにより、第（１）
式に示した回転体（１）の回転ムラ速度をワウ・フラッ
タＷ／Ｆとして求める非接触速度ムラ測定器となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれは２回転体（１）の回転
速度を検出するトランスジューサとして、レーザドツプ
ラ効果を利用した非接触光学式速度上ンサを使用するこ
とにより、従来接触式で問題となっていたカップリング
Ｉ：＋＋　、、’ｌ）カメ２回転体（１）の負荷イナー
シャの影響を除去し、かつ９回転体（１）のシャフト（
２ａ）かなくａ−タリエンコーダ（４１を取付は出きな
いものについても計測可能な非接触速度ムラ測定器が提
供できる。

なお、この発明の実施例では９回転体＋１１の回転する
速度ムラについて説明したが、搬送ラインを直線運動す
る物体の速度ムラ測定についてもこの発明が適用できる
ことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す非接触速度ムラ測定
器の構成図、第２図は従来の速度ムラ測定器の構成図で
ある。 図中、　ａυはレーザ装置、　＋１１１はビームスプリ
ッタ。 （１２ａ）、　（１２ｂ）、　（１２ｂ）はミラー、α
３はレンズ、αＩは光検出器、　ｆｉ５は増幅器、αｅ
は周波数追跡器である。 なお２図中同一行号は同一または相当部分を示イ。 代坤人　大岩増雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特定の波長の光を出力するレーザと、上記レーザの出力
   ビームを２分割するビームスプリッタと、上記２分割し
   たレーザビームの方向を移動物体上又は回転体上に交差
   させて照射し得るための複数のミラーと、上記二つの照
   射ビームの各々について移動物体又は回転体の速度に応
   じてドップラシフトを起した散乱光を一緒に受信するレ
   ンズと、上記レンズで受信したドップラ信号を含む散乱
   光を電気変換する光検出器と、上記光検出器の出力を増
   幅する増幅器と、上記増幅された信号からドップラ周波
   数を検出する周波数追跡器と、上記周波数追跡器の出力
   信号であるドップラ周波数をドップラ周波数に比例した
   アナログ電圧に変換する周波数−電圧変換器と、上記ド
   ップラ周波数を計数表示する周波数カウンタと、上記周
   波数−電圧変換器の出力信号を上記周波数カウンタで計
   数されたドップラ周波数に比例して減衰し得る可変減衰
   器と、上記可変減衰器の出力信号のうち直流成分と高周
   波成分をそれぞれ除去する高域フィルタおよび低域フィ
   ルタとを備えたことを特徴とする速度ムラ測定器。