JPS631974A - 速度検出器 - 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 本発明は、速度検出器に関し、特に回転機器の回転速度
を示す信号を発生する速度検出器に関する。

従来の技術 回転機器を用いて位置決めを行う位置決め装置ではザー
ボ制御が行われている。このサーボ系の位置センサとし
て、スリット付回転円板を用いたインクリメンタルエン
コーダが知られており、多用されている。このエンコー
ダは、回転が高速の場合にはその位置検出が正確に行わ
れ、これを周波数対電圧変換（Ｐ−Ｖ変換）することに
より速度の検出も正確に行われる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のインクリメンタルエンコーダは低
速領域では該エンコーダから出力されるパルス列の間隔
が長くなり、このため正確な速度信号を得ることができ
ない欠点があった。このエンコーダの特性を改善するた
めタコジェネレータを併用することが通常行われている
。しかし、インクリメンタルエンコーダとタコジェネレ
ータとの２つのセンサを用いるのは、ザーボ駆動系の寸
法を大きくし、また調整に手間をとり、更には価格を高
くする不利がある。

従って、本発明の目的は、インクリメンタルエンコーダ
だけで低速領域においても正確な速度信号を得ることの
できる速度検出器を提供することにある。

問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するため、本発明において提供される
速度信号発生器は、位相がほぼ９０度だけずれた２つの
正弦波信号を出力する回転式エンコーダだけを用いたも
のであり、一方の正弦波信号を微分して微分信号を出力
する微分手段と、他方の正弦波信号と前記微分信号とを
受け入れて両信号の比を作り出す除算手段とにより速度
信号を発生し、タコジェネレータを不要にした。

実施例 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図ａ及びｂにおいて、符号１は回転式エンコーダに
用いるスリット付円板を示しており、この円板１．には
その円周に沿って一定の間隔でスリット２が多数設けら
れている。このスリット２は図示のように円板Ｉの半径
方向に延びる細長い穴又は反射帯で成り、該スリットを
通過あるいは反射した光は受光素子３及び４に投射され
る。受光素子３及び４は、回転する円板１の各スリット
２からの光をうけてその光量に対応する振幅の電気信号
（すなわち、正弦波信号）を出力するものである。なお
、受光素子４は、受光素子３に対してこれらの出力信号
において位相が９０度ずれるように配置されている（第
１図す参照）。

」１記のようなエンコーダは、−般にインクリメンタル
エンコーダとして知られており、回転機器例えばモーフ
の回転軸に取りつけられて回転位置や回転速度を検出す
るのに用いられ、サーボ制御系のセンサとして利用され
る。

第２図は、受光素子３及び４からの正弦波信号Ｘ及びｙ
を処理する本発明に係る速度検出器の回路のブロック図
を示している。第２図において、受光素子３からの第１
正弦波信号Ｘ及び受光素子４からの第２正弦波信号ｙを
処理して速度信号を得る回路１０は、基本的には、第１
の正弦波信号Ｘを微分してその微分信号Ｘ′を出力する
微分器１１と、この微分信号Ｘ′　と第２正弦波信号ｙ
とを受け入れて両信号の比を出力する除算器１２とから
なる。しかし、図示のように、第２の正弦波信号ｙを微
分してその微分信号ｙ′を出力する第２の微分器１３と
、この微分信号ｙ′　と第１正弦波信号Ｘとを受け入れ
て両信号の比を出力する第２の除算器１４とを設けても
よい。

回路１０の各構成部分の作用について詳細に説明する。

先ず、受光素子３及び４から出力される正弦波信号Ｘ及
びｙは次のように表される。

ｘ　＝　Ａｓ１ｎ（ωｔ＋φ） ｙ　＝　Ｂｓ１ｎ（ωｔ＋φ＋９０６＋Δφ）二ＢＣＯ
８（ωｔ＋φ＋Δφ） ここで、八及びＢは振幅の大きさを表し、通常八−Ｂで
あるので以下このように扱う。ωは角速度、ｔは時間で
あり、Ｘはｙに対して約９０度だけ位相がずれているも
のとする。なお、Δφは９０度に対する角度偏差を示し
ている。

第１微分器１１及び第２微分器１３の出力信号Ｘ′及び
ｙ′　は次のようになる。

ｘ’　　＝　Ａ　（ＬＩＣＯＳ（（１）　ｔ＋φ）ｙ′
　ゴＡωｃｏｓ　（ωｔ４−φ＋９０°＋Δφ）−−Δ
ω５ｉｎ（ωｔ＋φ＋Δφ） 次に、ｙ′　について展間すると以下の通りとなる。

ｙＬ　　　−−二　−Δ　ω５ｉｎ（ω　ｔ　＋　φ　
−）−Δ　φ　）＝　−Ａ　ω（Ｓｉｎ（ωｔ　　＋φ
）　ｃｏｓ（Δφ）＋５ｉｎ（Δφ）　　ｃｏｓ（ωｔ
　　−１−φ）　　）＝　−ωｘｃｏｓ（Δφ）　　−
１−ｘ’　５ｉｎ（Δφ）ここで△φ＜（Ｑならば、 Ｃ０８（△φ）ζ１となり、 ５ｉｎ（△φ）’、Ｏとなる。

従って、ｙ”玉−ωＸとなり、 結局、以下の式が導き出される。

ｙ′／Ｘ−−ω この比を算出するのが除算器（図示の例では第２除算器
１４）である。即ち、第２除算器１４は第１正弦波信号
Ｘと第２微分信号ｙ′　とを受け入れて、−１−記の比
ｙ’／ｘ＝−ωを作り出す。従って、この除算器１４の
出力の値がそのまま角速度ωとなり、この角速度ωはエ
ンコーダ（ひいてはモータ等の回転機器）の回転速度に
比例（ω−２πｆ＝２πＮ／６１）であり、Ｎは回転速
度即ち回転数７分を示す）したものであるから、除算器
１４は速度信号を発生することが理解されよう。

上記のことは、第２正弦波信号ｙと第１微分信号Ｘ′　
についても同様であり、参考までに示せば以下の通りで
ある。

ｘ’　＝　Ａ　０）ｃｏｓ（ωｔ−１−φ）ｙ　二Ａｃ
ｏｓ　（ωｔ＋φ＋Δφ） −ＡＣＯ３（ω　ｔ　＋　φ）　　ｃｏｓ（Δφ　）＋
５ｉｎ（Δφ）　　５ｉｎ（ω　ｔ　　＋　φ）△φ〈
〈（］ならば、 ｙ＝Ａｃｏｓ（ωｔ−＋−φ）二ωＸ′従って、第１除
算器１２も角速度ωを出力し、これにより回転速度Ｎを
出力することが理解されよう。

即ち、第１除算器１２も第２除算器１４も回転速度Ｎに
対応した信号を出力し、いずれか一方の出力だけで速度
を検出することができる。

なお、上記の速度信号の発生の出力において、角度偏差
△φは小さいものであることを前提とした。従って、角
度偏差Δφをできるだけ小さくすることか正確な速度信
号の発生につながる。そこで、５％の誤差に抑えるとす
る。即ち、ｃｏｓ　　△φ≧０．９５ 故に、ｃｏｓ−’　０．９５＝１８．２度≦△φｓｉｎ
　　△φ≦０．０５ 故に、５ｉｎ−’　０．０５−・２．９度≦Δφとなり
、△φを２９度以下にすればよいことが分かる。

また、１０％の誤差に抑える場合には、ｓｉｎ　　Δφ
≦０．１０であり、 故に、５ｉｎ−’　０．１０　＝　５．７度≦Δφとな
り、５，７度以下に抑えればよい。

発明の効果 本発明によれば、エンコーダだけでしかも簡弔な回路構
成で速度信号が得られ、この信号は回転速度が高速であ
ろうと低速であろうと常に速度に比例しているので、タ
コジェネレータを用いる必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはインクリメンタルエンコーダの回転円板を示
す平面図、第１図すは第１図ａの部分すの詳細図、第２
図は本発明に係る速度検出器の回路のブロック図である
。 符号の説明 ■・・・・・・スリット付円板、２・・・・・・スリッ
ト、３・・・・・・受光素子、　　　４・・・・・・受
光素子、１０・・・速度検出器回路、 １１・・・第１微分器、　　　１２・・・第１除算器、
１３・・・第２微分器、　　　１４・・・第２除算器、
Ｘ・・・・・・第１正弦波信号、ｙ・・・・・・第２正
弦波信号、ｙ′・・・第１微分信号、　ｙ′・・・第２
微分信号。 第１図 第２図 １６Ｉｔ＋

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転位置を検出するため位相がほぼ９０度だけず
   れた２つの正弦波信号を出力する回転式エンコーダを用
   いて回転速度を表す信号を発生する速度検出器において
   、一方の正弦波信号を微分して微分信号を出力する微分
   手段と、他方の正弦波信号と前記微分信号とを受け入れ
   て両信号の比を作り出す除算手段とを備えたことを特徴
   とする速度検出器。
2. （２）微分手段が、第１正弦波信号を微分して第１微分
   信号を出力する第１微分手段と、第２正弦波信号を微分
   して第２微分信号を出力する第２微分手段とを備え、除
   算手段が、第１正弦波信号と第２微分信号とを受け入れ
   て両信号の比を作り出す第１除算手段と、第２正弦波信
   号と第１微分信号とを受け入れて両信号の比を作り出す
   第２除算手段とを備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の速度検出器。
3. （３）第１除算手段または第２除算手段のいずれかの出
   力を速度信号として用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の速度検出器。