TWI801821B - 輸送系統、輸入電路 - Google Patents

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Abstract

[問題]提供一種能夠開發不取決於編碼器的種類的軟體之輸送系統。 [解決手段]在印刷機用之輸送系統中，馬達(2)使輥子(102)旋轉。編碼器(6)檢測馬達(2)的位置。處理器(14)執行軟體程式並控制馬達(2)。輸入電路(200)設置於編碼器(6)與處理器(14)之間。介面電路(202)從絕對方式的編碼器(6B)定期性地獲取表示馬達(2)的旋轉位置的絕對訊號ABS。虛擬Z相訊號生成部(208)生成當絕對訊號ABS的值與預定的臨界值交叉時被確定的虛擬Z相訊號Z’。

Description

輸送系統、輸入電路
本發明係有關一種輸送系統。 本申請案係主張基於2020年3月27日申請之日本專利申請第2020-057194號的優先權。該日本申請案的全部內容係藉由參閱而援用於本說明書中。
塗佈裝置或印刷機使用輸送紙等卷狀物之輸送系統。通常，輸送系統具備捲繞卷狀物的複數個輥子。複數個輥子由同步旋轉控制的複數個馬達驅動。
圖1係輸送系統的方塊圖。輸送系統1係具備：馬達2A、2B；驅動馬達2A、2B的驅動器4A、4B；檢測馬達2A、2B的位置的編碼器6A、6B；以及控制驅動器4A、4B的控制器10。另外，雖然在這裡將馬達的個數設為2個，但馬達的個數根據系統的規模或種類而各不相同。
控制器10係具備輸入電路12及處理器14。輸入電路12為處理器14與編碼器6A、6B的介面，將編碼器6A、6B的輸出轉換為處理器14能夠利用的樣態而進行遞送。
處理器14為微控制器單元(Microcontroller Unit)或CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)，執行控制程式16A、16B，根據從輸入電路12接收的編碼器的資訊S1、S2，控制驅動器4A、4B。 [先前技術文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-81931號公報 [專利文獻2]日本特開平8-210876號公報 [專利文獻3]日本特開平5-71986號公報 [專利文獻4]日本特開2008-125183號公報 [專利文獻5]日本特開2006-194766號公報
[發明所欲解決之問題]
編碼器的方式分為增量方式及絕對方式(absolute method)。在圖1的系統1中，編碼器6A為增量方式、編碼器6B為絕對方式。增量編碼器(incremental encoder)6A生成A相訊號、B相訊號及Z相訊號。Z相訊號係針對馬達每旋轉1圈而確定的脈衝訊號。A相訊號和B相訊號係具有90度相位差，且每當馬達旋轉預定角時位準變化的脈衝訊號。根據馬達的旋轉方向，A相訊號與B相訊號所出現的順序發生變化。另一方面，絕對編碼器6B將馬達的旋轉位置作為絕對值而輸出。
通常，輸送系統係具備複數個馬達，對每個馬達設置編碼器。在這樣的情況下，存在絕對方式的編碼器與增量方式的編碼器6並存的情況。此時，處理器14從輸入電路12接收的資訊S1、S2根據編碼器6的種類而不同。因此，系統的設計者需要按編碼器6的種類準備處理器14執行的控制程式16A、16B。
本發明係鑑於這種情況而開發完成者，其一種樣態的例示性目的之一在於，提供一種能夠開發不取決於編碼器的種類的軟體之輸送系統。 [解決問題之技術手段]
本發明的一種樣態係有關一種印刷機用之輸送系統。輸送系統係具備：馬達，使輥子旋轉；編碼器，檢測馬達的位置；處理器，執行軟體程式並控制馬達；以及輸入電路，設置於編碼器與處理器之間。輸入電路係具備：介面電路，從絕對方式的編碼器定期性地獲取表示馬達的旋轉位置的絕對訊號；以及虛擬Z相訊號生成部，生成當絕對訊號的值與預定的臨界值交叉時被確定的虛擬Z相訊號。
藉由該樣態，輸入電路能夠將絕對方式的編碼器的輸出與增量方式的編碼器的輸出建立關聯，而將兩個編碼器的輸出的形式一致地遞送至處理器。因此，系統的設計者能夠不考慮編碼器的種類而開發處理器執行的控制程式，從而能夠通用化複數個控制代碼。
輸入電路還可以具備累計絕對訊號的上次值與當前值的差值的累計計數器。
輸送系統還可以具備設置於馬達與輥子之間的減速器。輸入電路還可以具備閂鎖電路，接收輥子每旋轉1圈時被確定的近接訊號與虛擬Z相訊號，在第1模式中，當近接訊號與虛擬Z相訊號都被確定時，前述閂鎖電路閂鎖累計計數器的計數值。
在第2模式中，當虛擬Z相訊號被確定時，閂鎖電路可以閂鎖累計計數器的計數值。
虛擬Z相訊號生成部可以參閱累計計數器的計數值來代替絕對訊號的值，當累計計數器的計數值與臨界值交叉時，將虛擬Z相訊號確定。
本發明的另一樣態為輸入電路。輸入電路設置於檢測馬達的位置的編碼器與執行軟體程式並控制馬達的處理器之間。輸入電路具備：介面電路，從絕對方式的編碼器定期性地獲取表示馬達的旋轉位置的絕對訊號；以及虛擬Z相訊號生成部，生成當絕對訊號的值與預定的臨界值交叉時被確定的虛擬Z相訊號。該樣態的輸入電路還能夠與具備編碼器與處理器的現有之輸送系統的輸入電路替換。
另外，將以上構成要素的任意組合或本發明的構成要素或表述在方法、裝置等之間互相替換者亦作為本發明的樣態而有效。 [發明之效果]
依本發明，能夠開發不取決於編碼器的種類的軟體。
圖2係示意地表示實施形態之輸送系統100的圖。輸送系統100組裝於凹版印刷機或紙板印刷機，輸送並定位作為印刷對象的紙或薄膜等帶狀或片狀的卷狀物W。
輸送系統100具備複數個輥子(旋轉體)102A、102B。根據輥子102A、102B的旋轉角控制卷狀物W的位置。
圖3係實施形態之輸送系統100的方塊圖。馬達2#(#=A、B)透過減速器104#而與輥子102#連接。並不限於此，例如減速器104#的減速比為3：1或4：1左右。
驅動器4#根據處理器14生成的控制訊號，驅動馬達2#。驅動器4#包括逆變器與閘極驅動電路等。
編碼器6A為增量編碼器，生成作為馬達2A的旋轉資訊的A相訊號、B相訊號及Z相訊號。
編碼器6B為絕對編碼器，生成作為馬達2B的旋轉資訊的檢測訊號(絕對訊號)ABS。例如絕對訊號ABS為18位元，該值根據轉子的位置，在0至218 (=262144)的範圍內變化。
輸入電路200接收作為編碼器6A的輸出的A相訊號、B相訊號、Z相訊號，轉換成處理器14能夠讀出的形式的旋轉資訊S1A，遞送至處理器14。又，輸入電路200接收作為編碼器6B的輸出的絕對訊號ABS，轉換成處理器14能夠讀出的形式的旋轉資訊S1B，遞送至處理器14。從輸入電路200遞送至處理器14的旋轉資訊S1A、S1B的形式統一成不取決於編碼器的種類。
並不限於此，輸入電路200能夠由FPGA(Field Programmable Gate Array：現場可程式邏輯閘陣列)或PL(Programmable Logic：可程式邏輯)電路構成。或者輸入電路200亦可以是專門設計的功能IC(Integrated Circuit：積體電路)。
處理器14根據旋轉資訊S1A，生成控制訊號S2A，供給至驅動器4A。又，處理器14根據旋轉資訊S1B，生成控制訊號S2B，供給至驅動器4B。
接著，對輸入電路200的構成進行說明。
首先，對編碼器6B與處理器14之間的介面單元200B進行說明。
介面電路202從編碼器6B接收絕對訊號ABS。例如，介面電路202與編碼器6B形成介面電路202為主器件(master device)、編碼器6B為從屬器件(slave device)的串列介面(serial interface)。介面電路202以預定的週期向編碼器6B發送讀取命令(read command)，獲取絕對訊號ABS的值。
虛擬Z相訊號生成部208監視介面電路202接收到的絕對訊號ABS，當其值與預定的臨界值THZ交叉時，將虛擬Z相訊號Z’確定。虛擬Z相訊號生成部208可以包括比較器。
累計計數器204累計絕對訊號ABS的上次值與當前值的差值ΔC。累計計數器204的動作由計數器控制器206控制。
累計計數器204可以構成為位元擴展計數器，其位元數例如為24位元或32位元。
在輥子102B上安裝有非接觸式感測器(proximity sensor)8B，輥子102B每旋轉1圈時，非接觸式感測器8B將近接訊號PRX確定。
在輸入電路200的輸出級中，設置有閂鎖電路210。閂鎖電路210閂鎖累計計數器204的計數值CNTB。在本實施形態中，閂鎖動作的觸發能夠根據模式而切換。
在第1模式中，近接訊號PRX與虛擬Z相訊號Z’都被確定時，藉由閂鎖電路210閂鎖累計計數器204的計數值CNTB。在第2模式中，不管近接訊號PRX的值是多少，虛擬Z相訊號Z’被確定時，藉由閂鎖電路210閂鎖累計計數器204的計數值CNTB。
設置邏輯閘(logic gate)212、214以切換模式。邏輯閘212為或閘(OR gate)，生成近接訊號PRX與模式訊號MODE的邏輯和(logical sum)。模式訊號MODE在第1模式中為低，在第2模式中為高。模式訊號MODE可以由處理器14根據軟體程式生成。
邏輯閘214為與閘(AND gate)，生成虛擬Z相訊號Z’與邏輯閘214的輸出的邏輯積(logical product)，供給至閂鎖電路210的閘極端子。
另外，用於切換模式的構成並無特別限定。
例如，輸入電路200可以將閂鎖電路210的值(計數閂鎖值)及作為閂鎖器的觸發而使用的訊號(稱為Z輸出)，作為旋轉資訊S1B而發送至處理器14。
旋轉資訊S1B的發送方法並無特別限定。例如，Z輸出作為中斷訊號而輸入至處理器14。檢測到該中斷時，處理器14可以讀取閂鎖電路210的值。
或者，可以在輸入電路200上設置儲存Z輸出的暫存器(Register)，藉由處理器14進行查詢(Polling)等的方式，監視其值。然後，檢測Z輸出的確定時，可以讀取閂鎖電路210的值。
接著，對編碼器6A與處理器14之間的介面單元200A進行說明。
向計數器控制器220輸入作為脈衝訊號的A相訊號及B相訊號。計數器控制器220生成與該等邏輯位準(logic level)的組合相對應的向上/向下訊號UP/DN。關於向上/向下訊號UP/DN，A相訊號及B相訊號的相位關係表示馬達2A在正向旋轉時為向上狀態，該等的相位關係表示馬達2A在逆向旋轉時為向下狀態。
計數器222的計數值CNTA根據向上/向下訊號UP/DN的狀態而增加或減少。
閂鎖電路224閂鎖計數器222的計數值CNTA。在本實施形態中，閂鎖電路224的閂鎖動作的觸發亦能夠根據模式而切換。具體而言，由邏輯閘226、228生成觸發。
在第1模式中，近接訊號PRX與Z相訊號Z都被確定時，藉由閂鎖電路224閂鎖計數器222的計數值CNTA。在第2模式中，不管近接訊號PRX的值是多少，Z相訊號Z被確定時，藉由閂鎖電路224閂鎖計數器222的計數值CNTA。
輸入電路200可以將閂鎖電路224的值(計數閂鎖值)及作為閂鎖器的觸發而使用的訊號(稱為Z輸出)，作為旋轉資訊S1A而發送至處理器14。
以上為輸送系統100的構成。接著，對輸送系統100的動作進行說明。圖4係表示圖3的輸入電路200的介面單元200B的動作的圖。
絕對訊號ABS成為與馬達2B的旋轉相對應的斜坡波形(Lamp waveform)。
每當絕對訊號ABS與臨界值THZ交叉時，虛擬Z相訊號生成部208將虛擬Z相訊號Z’確定。在該例中，減速器104B的減速比為3：1，馬達2B每旋轉3圈時，輥子102B旋轉1圈，近接訊號PRX以馬達每旋轉3圈進行1次的比例被確定。
累計計數器204的值CNTB根據絕對訊號ABS的值而向上計數(count up)。
在第1模式中，當近接訊號PRX與虛擬Z相訊號Z’都被確定時，觸發被輸入至閂鎖電路210，取入計數值CNTB的值。
在第2模式中，每當虛擬Z相訊號Z’被確定時，觸發被輸入至閂鎖電路210，取入計數值CNTB的值。
圖5係表示圖3的輸入電路200的介面單元200A的動作的圖。
計數器控制器220根據A相訊號及B相訊號，生成向上/向下訊號UP/DN。在該例中，馬達2A正向旋轉，向上/向下訊號UP/DN表示向上狀態，計數器222的計數值按A相訊號(B相訊號)的每個脈衝而遞增。
在第1模式中，當近接訊號PRX與Z相訊號Z都被確定時，觸發被輸入至閂鎖電路224，取入計數值CNTA的值。
在第2模式中，每當Z相訊號Z被確定時，觸發被輸入至閂鎖電路224，取入計數值CNTA的值。
以上為輸送系統100的動作。依該輸送系統100，能夠以相同的形式向處理器14遞送基於絕對編碼器的旋轉資訊與基於增量編碼器的旋轉資訊。
其結果，能夠通用化處理器14執行的控制程式16A、16B的一部分或全部，且能夠減輕軟體開發的負擔。
另外，實施形態之輸入電路200能夠代替圖1所示的以往的輸送系統1的輸入電路12而設置。這種情況下，能夠通用化此後的處理器14執行的控制程式16A、16B。
以上，對實施形態之張力系統進行了說明。本領域技術人員應當可以理解，該實施形態為例示，該等各構成要素和各處理程序的組合存在各種變形例，又這種變形例亦在本發明的範圍內。以下示出變形例。
(變形例1) 圖6係變形例1之輸送系統100A的方塊圖。在該變形例中，虛擬Z相訊號生成部208監視累計計數器204的計數值CNTB來代替介面電路202接收到的絕對訊號ABS，當計數值CNTB與臨界值THZ交叉時，將虛擬Z相訊號Z’確定。另外，當累計計數器204的位元數大於絕對訊號ABS的位元數的情況下，將累計計數器204的計數值CNTB的低位18位元與臨界值THZ比較即可。
(變形例2) 從輸入電路200遞送至處理器14的旋轉資訊的格式並不限定於實施形態中所說明的格式。例如，可以省略閂鎖電路224、210，而設為能夠從處理器14進接計數值CNTA、CNTB。
上述實施形態和變形例的任意組合亦作為本發明的實施形態有用。藉由組合而產生的新的實施形態兼具所組合的各實施形態及變形例的效果。
100:輸送系統 W:卷狀物 102:輥子 104:減速器 2:馬達 4:驅動器 6:編碼器 8:非接觸式感測器 14:處理器 200:輸入電路 202:介面電路 204:累計計數器 206:計數器控制器 208:虛擬Z相訊號生成部 210:閂鎖電路 212,214:邏輯閘 220:計數器控制器 222:計數器 224:閂鎖電路 226,228:邏輯閘
[圖1]係輸送系統的方塊圖。 [圖2]係示意地表示實施形態之輸送系統的圖。 [圖3]係實施形態之輸送系統的方塊圖。 [圖4]係表示圖3的輸入電路的介面單元的動作的圖。 [圖5]係表示圖3的輸入電路的介面單元的動作的圖。 [圖6]係變形例1之輸送系統的方塊圖。
2A:馬達
2B:馬達
4A:驅動器
4B:驅動器
6A:編碼器
6B:編碼器
8A:非接觸式感測器
8B:非接觸式感測器
14:處理器
16A:控制程式
16B:控制程式
100:輸送系統
102A:輥子
102B:輥子
104A:減速器
104B:減速器
200:輸入電路
200A:介面單元
200B:介面單元
202:介面電路
204:累計計數器
206:計數器控制器
208:虛擬Z相訊號生成部
210:閂鎖電路
212:邏輯閘
214:邏輯閘
220:計數器控制器
222:計數器
224:閂鎖電路
226:邏輯閘
228:邏輯閘
ABS:絕對訊號
CNTB:計數值
PRX:近接訊號
S1A:旋轉資訊
S1B:旋轉資訊
S2A:控制訊號
S2B:控制訊號
THZ:臨界值
Z’:虛擬Z相訊號
MODE:模式訊號

Claims (6)

  1. 一種輸送系統，其特徵為，係具備：馬達，係使輥子旋轉；編碼器，係檢測前述馬達的位置；處理器，係執行軟體程式並控制前述馬達；以及輸入電路，係設置於前述編碼器與前述處理器之間，前述輸入電路係具備：多個介面電路，用於從多種類型的馬達的編碼器中獲取資訊。
  2. 如請求項1所述之輸送系統，其中前述輸入電路能夠接收來自絕對方式的編碼器和增量方式的編碼器的資訊作為輸入資訊。
  3. 如請求項1所述之輸送系統，其中前述輸入電路還具備：第一介面電路，係從絕對方式的前述編碼器定期性地獲取表示前述馬達的旋轉位置的絕對訊號；及虛擬Z相訊號生成部，係生成當前述絕對訊號的值與預定的臨界值交叉時被確定的虛擬Z相訊號。
  4. 如請求項3所述之輸送系統，其中還具備：累計計數器，用於累計前述絕對訊號的上次值與當前值之間的差值。
  5. 如請求項4所述之輸送系統，其中前述輸送系統還具備設置於前述馬達與前述輥子之間的減速器，前述輸入電路還具備閂鎖電路， 接收前述輥子每旋轉1圈時被確定的近接訊號與前述虛擬Z相訊號，在第1模式中，當前述近接訊號與前述虛擬Z相訊號都被確定時，前述閂鎖電路閂鎖前述累計計數器的計數值。
  6. 一種輸入電路，其係設置於檢測馬達的位置的編碼器與執行軟體程式並控制前述馬達的處理器之間，前述輸入電路的特徵為，係具備：多個介面電路，用於從多種類型的馬達的編碼器中獲取資訊。
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