JPH01320424A - 可動機械要素の位置を検出する装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、計数される回転パルスを発生するインクリメ
ント型発信器が設けられた可動機械要素の位置、特に印
刷機の回転要素の回転位置を検出する装置に関する。

［従来の技術］ 計算機によって機械を制御する場合、可動機械要素の位
置を検出し、設定された位置において特定の動作を行わ
せる課題がしばしば生じる。したがって、例えば設定し
た位置に達した場合、機械を停止させることができる。

さらに、機械の運転中に別の作用および動作を周期的に
制御することができる。これは、特に印刷機において、
使用可能な計算機容量の大きな割合を必要とする場合が
ある。特に、高速に運転する機械において、それぞれの
位置を高い精度で測定する必要がある場合、機械の位置
を絶えず監視するには、かなりの計算時間を必要とする
。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の目的は、高い精度および／または
機械高速であるにも拘らず計算機の負荷が可及的に小さ
くなるような、可動機械要素の位置、特に印刷機の回転
要素の回転位置を検出する装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の可動機械要素の位置を検出する装置は、インク
リメント発信器と計算機との間に少なくとも１つのカウ
ンタが設けられ、計算機が、それぞれの回転パルスを処
理する必要がないという利点を有することを特徴として
いる。

本発明による装置の１つの実施態様は、さらにカウンタ
からのそれぞれの計数値および計数器からの基準値が供
給される比較器が設けられ、比較器の出力端子が、プロ
グラム割込みを行うための計算機の入力端子に接続され
ている。

この実施態様は、設定された位置を検出し別の設定され
た位置を伝達することによって、機械が別の設定された
位置に達するまでプログラム割込みなしで計算機が作動
し得ることを、有利な方法で可能にしている。したがっ
て、計算機の本来の制御目的および／または調整目的の
ために著しく多くの計算時間を使用することができる。

その他の実施態様によれば、周波数が回転パルスの周波
数の所定の倍数に相当する別のパルスが取り出され、こ
の別のパルスが回転パルスの代りに計数されるようにす
るか、または別のパルスが別のカウンタに供給され、こ
の別のカウンタの出力信号は計数値の下位の桁を形成す
るが、カウンタの出力信号は計数値の上位の桁を表わす
ようにされている。

この実施態様によって、例えば光学ディスクからなるイ
ンクリメント型発信器を変化させなくても、位置検出時
に高い精度が得られる。さらに、高い機械速度における
別のパルスの取り出しおよび評価をなくすことができる
。

その他の実施態様によれば、互いに異なる２つの回転信
号の回転パルスの前線および後縁によって計数値を増加
または減少させることによって、精度を高くすることが
できる。

機械の速度を測定する装置が設けられ、計算機において
別のパルスの周波数の計算が行われることによって、別
のパルスを有利な方法で取り出すことができる。

別の実施態様によれば、それぞれ位相が９０°ずれた回
転信号が形成され、組合わせ論理回路を介してカウンタ
に供給されるようにされている。この実施態様によって
、インクリメント型発信器および信号線の範囲に生ずる
ノイズに対する本発明による装置の信頼性が向上する。

さらに、タコメータ信号の許容される組合わせがある場
合にだけ回転パルスが計数されるように、組合わせ論理
回路におけるタコメータ信号が互いに結合される。

［実施例］ 本発明の実施例が添付の幾つかの図面に示されており、
以降ではこれをより詳細に説明する。

別の図でも同じ部分については同じ参照番号を用いてい
る。

第１図の装置においては、公知のインクリメント型発信
器１が設けられている。この種のインクリメント型発信
器ｌは、例えば、光電変換器で構成されている。ここに
おいて、光電変換器のうちの１つが１回転の間に１つの
パルス０を出力する。さらに、波形で、互いに９０°の
位相差をタコメータ信号ＡとＢが発生される。市販のイ
ンクリメント型発信器の場合、タコメータ信号ＡとＢは
、各々１回転に１０２４回のパルスを含む。

タコメータ信号０．ＡおよびＢはスイッチ２の入力端に
送られる。このスイッチ２のその他の入力端には、電子
的に発生させられた試験信号ｔｅｓｔ−Ｏ，ｔｅｓｔ−
Ａ、およびｔｅｓｔ−Ｂが入力されている。このスイッ
チ２は、機械が休止中であっても、試験運転モードの場
合には後述の回路が試験されつるように、計算機３によ
って制御される。

タコメータ信号ＡとＢとは、回転方向と位置を把握する
ため、および速度または回転数を測定するために評価さ
れる。回転方向を把握するには、タコメータ信号ＡとＢ
とは回路４に送られる。回路４には２つの出力端５．６
があり、出力端５には回転方向を表わす信号が出力され
、出力端６には回転方向が変ったときに１つのパルスが
出力される。回転方向を表わす信号が計算機３のデータ
入力端に送られている間に、出力端６のパルスはプログ
ラム割込み（ＩＲ）を起させる。

回転数の測定は２つのカウンタ８．９で行われる。これ
らカウンタ８，９には、タコメータ信号Ａ、Ｂの一方が
スイッチ７と分周回路１７を経て送られる。この際、ス
イッチ７は、タコメータ信号の一方が故障したとき他方
が以降段に送られるように、回路１８によって制御され
る。分周回路１７はプログラマブルで、そのために、各
場合の分周比が計算機３からデータバスｌＯを経て送ら
れる。カウンタ８，９には、回転数測定の分解能に応す
るように、周波数がタコメータ信号Ａ、Ｂの周波数より
も実質的に高い１つの基準信号が送られる。

この基準信号に周波数は、回転数が低い場合にカウンタ
８，９がオーバフローすることなく、回転数が高い場合
にも、回転数測定の高い分解能が達成されるように、変
更されつる。そのため、しかるべき値がバスシステムｌ
Ｏを経て基準信号のための発振器１１に送られる。

さて、回転数の測定は、分周回路１７から送出される２
つのパルスの間においてカウンタ８，９のうちの一方が
、そしてカウンタ８，９は交互に基準信号をカウントす
るということで行われる。そのカウント動作が終った後
にプログラム割込み（ＩＲ）が起り、そこで、計算機３
はデータバスｌＯを経てそのカウント値を読取る。その
間において、他方のカウンタはスタートされているので
、分周回路１７の出力信号の各１周期の長さ（Ｄａｕｅ
ｒ）が測定される。測定値は計算機３において回転数に
換算される。

カウント値を読み込むためには、その度ごとプログラム
割込みが起るので、それによって計算機３での他のプロ
グラムの進行が乱される。この乱れが過度に頻繁に起ら
ないようにするために、回転数が高い場合にはタコメー
タ信号Ａ、Ｂの周波数は（さきに述べたように）分割さ
れる。データバスｌＯと計算機３は極めて簡単に図示さ
れているが、それは、適合する回路とか構成要素は十分
に知られているからである。

位置を把握するために、タコメータ信号Ａ。

Ｂ１そしてパルス０がカウンタ回路１２に送られる。さ
らに、パルスＯがプログラム割込みを起すようになって
いる。パルスＯによってカウンタ回路１２はリセットさ
れるので、カウント値は最初の位置を基準としての位置
または回転角度を表わす。この値は、第１図においては
、位置の実際値として比較器１３に送られ、そこで、計
算機３によって予めレジスタ１４に書き込まれてあった
位置の設定値と比較される。機械が設定値のところに到
達したならば両方の値は等しくなり、比較器１３はプロ
グラム割込みを起し、そうなると計算磯３は設定値にお
いて準備された処理を行なう。その直後レジスタ１４を
経て新しい設定値が入力されつる。機械がこの新しい設
定値に到達するまでは、計算機３としては機械の位置を
把握し続ける必要はない。

位置計測の分解能を高めるためには、カウンタ回路に補
助パルス発生器１５から、周波数がタコメータ信号Ａ、
Ｂの周波数の何倍かである補助パルスが送られるように
できる。そのためには発振器１５が計算機３によって、
回路７〜１１によって周波数測定に基づいて制御される
。補助パルスのカウントは、比較器１３に送られる位置
実際値の下位桁を作る。機械の特性上、タコメータ信号
Ａ、　Ｂの周期はさほど急速に変化することはないので
、周波数測定、したがって次のタコメータ信号Ａ。

Ｂの周期に対しての発振器１５の制御は、十分な正確さ
をもって行われる。

第２図はカウンタ回路１２　（第１図）の１つの実施例
を示し、ここでは３個の４ビツトカウンタ（ＬＳ６９９
）が設けられている。カウンタ２１と２２の桁上げ出力
端がカウンタ２２と２３の入力端に接続されているので
、全体としては１２ビツトのカウンタになっている。タ
コメータ信号ＡとＢは入力端２４゜２５を経て結合回路
２６に送られ、ここで、カウンタ値の下位桁ＱｌとＱ２
との論理結合がなされることにより、アップダウン信号
Ｕ／Ｄとカウンタイネーブル信号ＥＮＡが出力される。

さらに結合回路２６には、入力端２７．２８を経て信号
ＤＲ−人力信号とＤＲ−イネーブル信号が入力される。

信号ＤＲ−人力信号は機械の回転方向を表わす。信号Ｄ
Ｒ−イネーブル信号は、機械の回転数が、方向変化があ
りうる回転数の上であるか下であるかを示す。さらに別
の入力端２９はパルス○のために設けられており、これ
はＬＯＡＤ入力端を制御し、したがってカウンタ２１〜
２３をリセットする。何故ならば、データ入力端ＡＮＤ
はフレームポテンシャル（ＭａｓｓｅＰｏｔｅｎｔｉａ
ｌ）にあるからである。最後に、カウンタ２１〜２３は
、クロック信号ＣＬにのための入力端３０を有している
。　第１図との関係で既に説明したように、位置測定に
おける分解能は、発振器１５でもって、周波数がタコメ
ータ信号Ａ、Ｂの周波数の何倍かである別のパルスが発
生されることによって高められる。第３図に示す実施例
では、発振器１５はタコメータ周波数の６４倍の周波数
のパルスを発生し、これが、追加のカウンタ３１（ＬＳ
６６９）に送られる。この追加のカウンタ３１のカウン
ト方向は信号ＤＲ−人力信号によって制御される。した
がって、カウンタ値は１６桁（Ｑｌ°〜Ｑ４°、Ｑｌ〜
Ｑ１２）まで拡大され、分解能は１６倍に高められる。

何故ならば、タコメータ信号ＡとＢの両方のエツジの評
価で既に４倍のカウント周波数が達せられているからで
ある。角度の分解能はしたがって、全周が１０２４に分
割されているとき追加のカウンタ３１カナケｈハ３６０
／４０９６＝０．０８７９”　、　追加ノカウンタ３１
があれば３６０／４０９６ｘ　１６＝　０．００５５°
となる。

第４図は組合せ論理回路２６の１つの実施例を示してい
るが、ここでは信号ＤＲ−イネーブル信号とＯＲ−人力
信号は考慮されていない。この組合せ論理回路は１つの
排他的論理和４１と２つの等何回路４２、４３を含んで
いる。タコメータ信号ＡとＢは、排他的論理和４１と２
つの入力端２４．２５を経て送られる。排他的論理和４
１の出力端は等何回路４３の入力端と接続されており、
この等何回路の他方の入力端には最下位ビット（ＬＳＢ
）　Ｑｌが入っている。出力端４４か らカウンタのためのイネーブル信号ＥＮＡが出力されう
る。アップダウン信号Ｕ／Ｄを得るためには、タコメー
タ信号Ａとカウンタ値の最下位から２つ目のビットｑ２
とが等何回路４２に送られ、その出力端４５から信号Ｕ
／Ｄが取り出されつる。

第２図のカウンタ２１〜２３と接続されている第４図の
組合せ論理回路の機能を以下第５図によってさらに詳し
く説明する。第５図は、所定の回転方向、例えば右廻り
に対しての信号０．Ａ、およびＢのタイムチャートであ
る。第５図ではさらに、カウンタ２１のＱｌ、　Ｑ２の
値と、カウント値Ｑｌ−Ｑ１２が示されており、終りと
してカウント値Ｑｌ’〜Ｑ４°　（第３図）も示されて
いる。

信号０は１回転につき１回起るが、タコメータ信号Ａと
Ｂとは、インクリメント型発信器１での分割に応じてよ
り頻繁に、例えば１回転に１０２４回起る０タコメータ
信号ＡとＢとは互いに９０°位相がずれている。パルス
Ｏによってカウンタ２１〜２３はリセットされるので、
カウント値はＯとなり、したがって最下位の２桁Ｑ１と
Ｑ２も値０となる。以後の最初のタコメータ信号Ａのエ
ツジの後では、タコメータ信号ＡとＢの大きさが異るの
で排他的論理和４１の出力端は値“１”となる６等価回
路４３のＱ１＝　Ｏとの結合によって、入力端４４はや
はり“０”であり、これがカウンタ２１〜２３をイネー
ブルする。この時点でｑ２＝０であり、Ａ＝Ｏとなるか
ら、Ｕ／Ｄ＝１となり、これにより、カウンタ２１〜２
３はインクリメントされる。

カウンタ２１〜２３のインクリメントによってＱ１＝１
となり、その結果として、その次にタコメータ信号Ｂの
エツジが来たときには、タコメータ信号ＡとＢが等しく
なる結果ＥＮＡ＝Ｏとなり、その結果、カウンタ２１〜
２３はさらにインクリメントされる。

これに続いてのタコメータ信号Ａ、Ｂの１７４周期の始
めに当って信号Ａは“１“に変わる。何故ならば、Ｑ２
はやはり＝１ではあるがＵ／Ｄ＝１となるからである。

なお、ｑ１＝１は＝Ｏではあるがタコメータ信号ＡとＢ
が相異るので、ＥＮＡ＝Ｏとなり、カウンタ２１〜２３
はさらにインクリメントされる。

第４図の組合せ論理回路とカウンタ回路、特にカウンタ
２１　（第２図）とが接続されたものの機能をさらに説
明するために、以降では第６図の状態遷移図を参照する
こととする。これによれば、組合せ論理回路２６は、カ
ウンタ２１の２つの下位桁を含めて、２０．　Ｚｌ、　
Ｚ２およびＺ３の状態をとりつる。

これらの状態において出力端Ｑｌとｑ２に生じている値
が、状態を表わす円の中に示されている。１つ−の状態
から他の状態への移行は、アップまたはダウンのカウン
トの意味においてのみ起る。それが第６図では円と円の
間の矢印で示されている。ここで、矢印についている数
字は、それぞれの移行に必要なタコメータ信号Ａ、Ｂの
値を示す。つまり、例えば状態ＺＯから状態Ｚ１への移
行はＡ＝ＯでＢ＝１であることによって起る。それから
Ｂ＝０になったとすれば、組合せ論理回路は状態Ｚ２に
移行する。　例として１つの妨害パルス４６（第５図）
があった場合について組合せ論理回路のフィルタ作用を
説明する。妨害パルスが来る前には組合せ論理回路は状
態Ｚ３にある。妨害パルス４６が続く間、タコメータ信
号Ｂは値“１”をとっているので、状態ＺＯへの遷移が
起る。何故ならばタコメータ信号Ａも＝１であるからで
ある。しかし、妨害パルスが終りに当って再びＢ＝Ｏと
なるので、組合せ論理回路は状態ｚ３に戻される。した
がって、カウンタは、妨害パルス４６によってインクリ
メントされるが、その妨害パルスのあとでは再びインク
リメントされ、結局カウント結果に誤差を生じない。

したがって第４図に示した組合せ論理回路は、ある任意
の状態にはその際に隣り合っている状態だけしか入り得
ない、という働き方をする。つまり、カウント値０に続
くつるのはカウント値ｌまたは４０９５Ｌかない。運転
の確実さをさらに高めることが、計算機３（第１図）に
よっての回転方向の入力によって得られる。この場合、
タコメータ信号ＡとＢによって示された回転方向の変化
は、もしこれが計算機３から送られて来ている信号ＤＲ
−人力と矛盾するものであったならば、誤りと判定され
る。この補完的な状態判定はしかしながら、休止中や回
転数が小さい場合には誤差を生ずる原因となるので、回
転数が小さいたために回転方向の変化があり得るときに
は切離しされる。したがって、計算機３から、所定の回
転数以上で値１をとるさらに１つの信号ＤＲ−イネーブ
ル信号が送られる。

第７図の組合せ論理回路は、既に第４図との関係で説明
した構成部分のほかに、排他的論理回路５０、アンド回
路５１、オア回路５２を含んでいる。第４図の組合せ論
理回路においてはカウンタを停止したり（ＥＮＡ　＝　
１　＞イネーブルしたり−（ＥＮＡ　＝０）した等何回
路４３の出力信号ＥＮＡは、第７図の組合せ論理回路の
場合はさらにオア回路５２によってフィルタ作用をうけ
、それの出力信号ｒが出力端５３を経てカウンタ２１〜
２３に送られる。オア回路５２の下側の入力端に値“０
”があるならば、ＥＮＡ　’　＝　ＥＮＡとなるから、
第７図の組合せ論理回路は第４図の組合せ論理回路と同
様に働く。しかし、下側の入力端に“１”があった場合
には、出力端５３はＥＮＡの値に関係なく“１”となっ
て、それはカウンタを停止する働きをする。

しかし、このカウンタの停止は、アンド回路５１の両方
の入力端に値“１”が送られている場合に起る。それは
、信号ＤＲ−イネーブル信号が“１”であるほか、互い
に無関係に得られた２つの信号Ｕ／ＤとＯＲ−人力信号
が相互に異る場合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタコメータ信号の評価装置のブロック
図、第２図はカウンタ２１〜２３の回路図、第３図はカ
ウンタのさらに別の回路図、第４図は第２図、第３図の
回路の一部である組合せ論理回路の回路図、第５図は第
２図の装置で用いられている幾つかの信号のタイムチャ
ート、第６図は組合せ論理回路２６の機能を説明する状
態遷移図、第７図は組合せ論理回路の他の例の回路図で
ある。 ｌ・・・・インクルメント型発信器、 ２・・・・スイッチ、 ３・・・・計算機、 ４・・・・回転方向回路、 ５．６・・・・出力端子、 ７・・・・切換スイッチ、 ８．９・・・・カウンタ、 ｌＯ・・・・データバス、 １１・・・・発振器、 １２・・・・カウンタ回路、 １３・・・・比較器、 １４・・・・レジスタ、 １５・・・・補助パルス発生器（発振器）、１７・・・
・分集回路、 １８・・・・Ａ／Ｄ回路、 ２１、２２．２３・・・・カウンタ、 ２４、２５・・・・組合せ論理回路入力端子、２６・・
・・組合せ論理回路、 ２７、２８・・・・組合せ論理回路入力端子、３０・・
・・入力端子、 ３１・・・・カウンタ、 ４１・・・・排他的論理和回路、 ４２、４３・・・・等何回路、 ４４・・・・出力端子、 Ａ、Ｂ、Ｏ・・・・回転信号（パルス）、ＩＲ・・・・
プログラム割込み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、計数される回転パルス（Ａ、Ｂ）を発生するインク
   リメント型発信器（１）が設けられた、可動機械要素の
   位置、特に印刷機の回転要素の回転位置を検出する装置
   において、 インクリメント型発信器（１）と計算機（３）との間に
   少なくとも１つのカウンタ（１２）が設けられているこ
   とを特徴とする、可動機械要素の位置を検出する装置。 ２、カウンタ（１２）からのそれぞれの計数値および計
   算機（３）からの基準値が入力される比較器（１３）が
   設けられ、比較器（１３）の出力端子が、計算機（３）
   のプログラム割込みを行うための入力端子（ＩＲ）に接
   続されている、請求項１記載の装置。 ３、周波数が回転パルスの周波数の所定の倍数に相当す
   る別のパルスが取り出され、この別のパルスが回転パル
   スの代りに計数される、請求項１記載の装置。 ４、周波数が回転パルスの周波数の所定の倍数に相当す
   る別のパルスが取り出され、この別のパルスが別のカウ
   ンタ（３１）に供給され、この別のカウンタ（３１）の
   出力信号は計数値の下位の桁を形成するが、カウンタ（
   １２）の出力信号は計数値の上位の桁を形成する、請求
   項１記載の装置。 ５、機械の速度を測定する装置（７ないし１１）が設け
   られ、計算機（３）において別のパルスの周波数の計算
   が行われる、請求項３または４に記載の装置。 ６、位相が互いに９０°ずれたタコメータ信号が形成さ
   れ、該タコメータ信号が組合わせ論理回路（２６）を介
   してカウンタ（１２：２１、２２、２３）に供給される
   、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。 ７、タコメータ信号に許容し得る組合わせがある場合に
   だけ回転パルスが計数されるように、組合わせ論理回路
   （２６）におけるタコメータ信号が互いに結合される、
   請求項１記載の装置。 ８、位相が互いにずれた２つのタコメータ信号（Ａ、Ｂ
   ）の回転パルスの前縁および後縁によって、カウンタ（
   １２）の計数値が増加または減少される、請求項１ない
   し７のいずれか１項に記載の装置。