JPH04133680A - 回転速度検出装置 - 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】 〔概要〕 検出対象回転体において、一回転を周期とする誤差を補
正するための回転速度を検出する装置に関し、 単一のセンサによるロータリ・エンコーダを使用し、ロ
ータリ・エンコーダの取付は偏心などによる検出誤差を
無くして瞬時回転速度の変動を正確に検出する検出対象
回転体の回転速度検出装置を提供することを目的とし、 検出対象回転体と同軸に接続したスリット板を使用する
ロータリ・エンコーダの出力パルスにより検出対象回転
体の回転速度を検出する装置において、ロータリ・エン
コーダにおけるスリット板の各スリットに基つく出力パ
ルス間の時間を計測するカウンタと、該カウンタかカウ
ントした値を記憶するメモリと、該メモリからの読出値
を演算して前記出力パルス間の時間を一定化するための
演算を行う補正値演算回路と、該演算回路の出力補正値
を前記カウンタ出力に対し補正する補正回路とを具備し
、該補正回路により前記検出対象回転体の回転速度を一
定化するための信号を得ることて構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は検出対象回転体において、一回転を周期とする
誤差を補正するための回転速度を検出する装置に関する
。

ビデオ機器などの回転体の回転速度をロータリ・エンコ
ーダにより検出し、帰還制御ループを構成して回転ムラ
を抑えることは広〈実施されている。しかしロータリ・
エンコーダにより検出した回転速度には、回転体軸への
ロータリ・エンコーダの取り付は軸の偏心などによる検
出誤差か含まれているので、それを取り除く簡易な技術
を開発することか要望された。

〔従来の技術〕

オーディオ・ビデオ機器や光磁気ディスク装置なとの回
転体では、一回転中の瞬時回転速度の変動、つまり回転
ムラかジッタやフラッタの原因となる。そのため回転ム
ラを少なくするために帰還制御ループを構成しこの回転
速度を制御し、回転ムラを抑えることか広〈実施されて
いる。このとき使用するセンサは唯１個である。ロータ
リ・エンコーダで検出した回転速度には取付は偏心やス
リット加工歪に起因する検出誤差か含まれているので、
帰還制御ループの性能を上げると、ロータリ・エンコー
ダの出力パルス周期は一定になるが、回転体の回転ムラ
は、丁度このロータリ・エンコーダの検出誤差を相殺す
るのに必要なだけ生じることどなる。

前記ロータリ・エンコーダの取付は偏心による誤差は、
原理的には対角位置に２個のセンサを設けることて相殺
できることか研究された。

また１個のセンサを有するロータリ・エンコーダでスリ
ット板の取付は偏心による誤差を除くことは特開昭６３
−４８６５８号公報に記載されている。この公報の記載
事項は下記のように要約できる。センサとして動作する
１個のロータリ・エンコーダの出力にはスリット板の取
付は偏心による誤差か含まれている。そのようなロータ
リ・エンコーダの出力と基準信号との制御誤差の平均を
、時間若しくは回転角度の関数として一回転期間にわた
って記憶し、この平均信号を対応する時間若しくは回転
角度毎に制御誤差から減算する。このようにして回転に
同期した制御誤差だけをキャンセルした誤差信号を得て
回転制御を行うことにより、スリット板偏心の影響を除
くことである。ロータリ・エンコーダのスリット板取付
は偏心は機械的なものであり、回転に対して再現性かあ
るから、これたけを回転制御の誤差信号から除去すれば
、回転に同期しないランダムな外乱に対してのみ制御か
行われて有効である。

〔発明か解決しようとする課題〕

ロータリ・エンコーダで回転速度を検出し、帰還制御ル
ープにより回転ムラを抑えることは、検出した回転速度
に取付は偏心なとに起因する検出誤差が含まれているの
で、検出誤差を減少させない限り回転ムラは残ってしま
う。検出誤差を減少させる他の手段を追加取付ける必要
かあった。

センサを２個使用することて検出誤差を減少させること
は原理的に可能であっ−Ｃも、セ゛ンザの位置関係が微
妙であり調整か困難であった。

次に前述の特許公開公報記載の事項では、回転に同期し
ないランダムな外乱に対してのみ制御か行われ、１回転
を周期とする回転ムラを抑えることは出来ない。

本発明の目的は前述の欠点を改善し、単一のセンサによ
るロータリ・エンコーダを使用し、ロータリ・エンコー
ダの取付は偏心などによる検出誤差を無くして瞬時回転
速度の変動を正確に検出する検出対象回転体の回転速度
検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図にお
いて、１は検出対象の回転体、２はスリット板、３はロ
ータリ・エンコーダ、４はロータリ・エンコーダの出力
パルス、５は時間計測用カウンタ、６はメモリ、７は演
算回路、８は補正回路、９は回転速度一定住のための出
力信号を示す。

検出対象回転体１と同軸に接続したスリット板２を使用
するロータリ・エンコーダ３の出力パルス４により検出
対象回転体１の回転速度を検圧する装置において、本発
明は下記の構成とする。即ち、 ロータリ・エンコーダ３におけるスリット板２の各スリ
ットに基つく出力パルス４間の時間を計測するカウンタ
５と、該カウンタ５かカウントした値を記憶するメモリ
６と、該メモリ６からの読出値を演算して前記出力パル
ス４間の時間を一定化するための演算を行う補正値演算
回路７と、該演算回路７の出力補正値を前記カウンタ５
の出力に対し補正する補正回路８とを具備し、該補正回
路８により前記検出対象回転体１の回転速度を一定化す
るための信号９を得ること、て構成する。

〔作用〕

ロータリ・エンコーダ自体の回転速度検出誤差は１回転
を周期とする回転角度の周期関数であり、且つその誤差
はパルス周期に対する比で生しることを認識した結果、
本発明を案出している。そのためモータのような検圧対
象回転体１と同軸に接続された複数のスリットを有する
スリット板２を使用するロータリ・エンコーダ３におい
て、各スリットに基つくパルス４か繰り返し出力してい
るとき、出力パルス間の時間をカウンタ５により計測す
る（例えば高速パルスの発生数を計数すること。）次に
その計測値をスリット番号に対応させてメモリ６に格納
する。メモリ６の記憶データを読出し、演算回路７にお
いて前記出力パルス４間の時間を一定化するだめの演算
を行う。それはスリット板２の一回転分の全出力パルス
間の時間の合計をスリット数で割算し平均時間を求め、
次に各出力パルス間の時間をこの平均時間で除算した値
を補正割合とすれば、スリット板の次の回転のときスイ
ッチを切換え、そのときの各スリットに対応する時間に
、前記「補正割合」を乗算することて、回転体１の回転
速度を一定化するだめの信号９を得ることが出来る。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例として第１図におけるロータリ
・エンコーダ３からの出力パルス４について処理を行い
、補正回路８に到るまでを詳細に示すブロック図である
。第３図は第２図の動作波形図、第４図は時間計測メモ
リの格納データの例、第５図はメモリ内の補正データの
格納の例を示す図である。

第２図に入力されるパルスを得るロータリ・エンコーダ
は、そのスリット数がｎ個であるとする。

第２図において、９は補正された信号、ｌＯは時間計測
用高速パルスを発生する発振器、１１は動作シーケンサ
で各部の処理順序を制御するもの、１２はロータリエン
コーダからの出力パルスについて、波形整形を行う回路
、１３は波形整形回路１２において整形された信号波形
よりクリア信号とラッチ信号を生成するタイミング発生
回路、１４はスリットを１つずつ数えるｎ進カウンタ、
１５はメモリ６のアドレス指定のためのアドレス発生回
路、５はカウンタ、５ａはカウンタ５のカウント値を保
持するラッチ、６はメモリ、６ａはメモリ６への書込デ
ータを切換えるマルチプレクサ、６ｂはメモリ６へのア
ドレス入力を切換えるマルチプレクサを示す。７は補正
値演算回路を全体的に示し、７ａは加算器、７ｂは加算
器７ａの結果を保持するラッチ、７ｃは１　／　ｎを乗
算する乗算器、７ｄは入力Ａを入力Ｂて除算する除算器
、８は補正信号を得るためカウンタ出力とメモリ出力と
を乗算する補正回路としての乗算器を示す。

第２図の動作は図示しない検出対象回転体とロータリ・
エンコーダについて、製造時に所定の調整を行ったため
、当初に一定の回転速度で回転していると見なせるとき
にメモリ６に当初の書込の動作、所謂１−学習」を行う
。そのためシーケンサ１１に対し学習開始を指示すると
、マルチプレクサ６ａをラッチ５ａ側に、マルチプレク
サ６ｂをスリット番号カウンタ１４側に切換える。ラッ
チ５ａにカウント値か得られる毎にスリット番号カウン
タ１４か示す値をメモリ６のアドレスとしてカウント値
を格納する。ラッチ５ａのカウント値はスリットを透過
する光信号を波形整形して得られたパルス間に、発振器
１０か発振した高速パルスをカウントしたものである。

第４図はスリット板におけるスリットか１０個であると
きの、スリット板−回転に対しメモリ６に格納されたデ
ータ例を示す。高速パルスが各スリット間て８００−１
１００個カウントされていることを示している。このと
きラッチ５ａのカウント値を加算器７ａにも同時に供給
し、ラッチ７ｂによりカウント値を積算する。スリット
板か一回転するとラッチ７ｂにはパルス数の総和（ここ
ては１０．０００）か保持されている。次にシーケンサ
１１は乗算器７Ｃによりパルス数の総和を１　／　ｎ、
ここては１／ＩＯして平均値１０００を得る。またシー
ケンサ１１はマルチプレクサ６ｂをアドレス発生回路１
５の側に切換えメモリ６中のデータを読出し、除算器７
ｄの端子Ａ側に印加する。除算器７ｄの端子Ｂ　（ＩＩ
Ｊには前記平均値＋０００を印加し、端子へのデータ対
応に除算する。その結果は補正値を得るための値である
から、マルチプレクサ６ａを除算器７ｄ側に切換え、メ
モリ６の前記読出したデータと同一アドレスに格納する
。次にアドレス発生回路１５のアドレスを±１して同様
に読出し演算と格納を行う。第４図の全ての格納データ
について演算すると、第５図に示すデータ例か得られる
。ここては第５図のデータはメモリ６に格納されている
か、補正割合メモリを独立して設は格納しても良い。

以上で［学習Ｊか終了したため、マルチプレクサ６ｂを
スリット番号カウンタ１４の側に切換え、各スリット番
号に対応した補正値をメモリ６から乗算器８に供給する
。乗算器８てはラッチ５ａからのカウント値と、前記メ
モリからの補正信号とを乗算して、検出対象回転体の回
転速度を一定化するための補正信号９を得る。

なお、第３図に示す波形Ａはタイミンク発生回路１３へ
の入力信号、波形Ｂは同回路１３の出力であるクリア信
号を示しカウンタ５をクリアするため使用する。波形Ｃ
は同回路１３の出力であるラッチ信号を示し、ラッチ５
ａにカウンタ５のカウント値を保持させるために使用す
る。波形りはカウンタ５のカウント値を示している。波
形Ａに示す入力信号の立上りエツジてカウンタ５のカウ
ント値をラッチ５ａに保持させるため、波形Ｂのラッチ
信号を使用する。その直後に次のカウントのためカウン
タ５をクリアするように波形Ｃのクリア信号を使用する
。

以上か検出対象回転体の回転速度を検出する装置の動作
についての説明であるか、第６図はその結果信号により
具体的に回転体の回転速度を一定化することについての
説明用ブロック図である。

第６図において、２１は指示回転速度信号、２２は周期
速度変換回路、２３は比較回路、２４は制御演算回路、
２５はＤ／Ａ変換回路、２６はモータ駆動回路、２７は
モータを示す。

まず一定の駆動力てモータ２７は検出対象回転体１を回
転させ、次にモータの駆動を止めて惰性て回転している
時に「学習」を行う。そのときはモータのトルクリップ
ルも除去出来る。次いて補正回路８から１スリット間隔
分の角度Δθだけ回転するのにかかった時間の補正値Δ
ｔが得られるので、これを周期速度変換回路２２て、ω
＝（Δθ）／（Δｔ） の演算を施し回転速度ωを得て比較回路２３へ与える。

比較回路２３はωと指示回転速度を比較してその差ｅを
制御演算回路２４へ与える。制御演算回路２４ては例え
ば繰り返し制御アルゴリズムなとの適当なアルゴリズム
を実行して、操作量りを作成してＤ／Ａ変換回路２５へ
与える。Ｄ／Ａ変換回路２５はＵをアナログ量に変換し
、次のωを反映したＵか得られるまて現在のＵを保持し
てモータ駆動回路２６に与える。モータ駆動回路２６は
入力されたＵの大きさに比例した駆動電力をモータ２７
に与える。このように構成された帰還制御ループでは補
正回路８てロータリ・エンコーダの検出誤差か排除され
ているから、帰還制御ループの利得を高くして制御帯域
を広げたり、制砒演算回路２４に高度のアルゴリズムを
実装することて、瞬時回転速度の変動まで帰還制御の対
象に出来、抑制することか可能となる。

以上の説明におけるロータリ・エンコーダは光学式のも
のを使用しているか、機械式や磁気式のものであっても
良いことは当然である。

また、学習時の検出対象回転体の回転速度か一定である
場合について説明したか、補正値算出方法を変更するこ
とて回転速度が変動する場合でも所定の効果が得られる
。

〔発明の効果〕

このようにして本発明によると、１個のセンサを有する
ロータリ・エンコーダの取付は偏心やスリット板加工歪
による検出対象回転体の回転速度について検出誤差を無
くせるから、瞬時回転速度の変動を正確に検出すること
か出来て、回転ムラの抑制に寄与するところか大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の実施例の構成を示す図、第３図は第２
図の動作波形図、 第４図は時間計測メモリの格納データの例、第５図は補
正データの格納例、 第６図は回転体の回転速度を一定化する構成を示すブロ
ック図である。 １−検出対象回転体 ２−スリット板 ３−　ロータリ・エンコーダ ４−出力パルス ５・カウンタ　　　　　６・　メモリ ７　補正値演算回路 ８　補正回路 ９一回転速度を一定化するだめの信号 特許出願人　　　富士通株式会社ｔ’　ｌ？装置ｂ２代
　理　人　　弁理士　鈴木栄祐 Ａ　入力 Ｂ　ラッチ 動作波形図 第３！！１ 第１図 計測データの例 第４図 補正データの例 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検出対象回転体（１）と同軸に接続したスリット板
   （２）を使用するロータリ・エンコーダ（３）の出力パ
   ルス（４）により検出対象回転体（１）の回転速度を検
   出する装置において、 ロータリ・エンコーダ（３）におけるスリット板（２）
   の各スリットに基づく出力パルス（４）間の時間を計測
   するカウンタ（５）と、 該カウンタがカウントした値を記憶するメモリ（６）と
   、 該メモリ（６）からの読出値を演算して前記出力パルス
   （４）間の時間を一定化するための演算を行う補正値演
   算回路（７）と、 該演算回路（７）の出力補正値を前記カウンタ（５）の
   出力に対し補正する補正回路（８）とを具備し、該補正
   回路（８）により前記検出対象回転体（１）の回転速度
   を一定化するための信号（９）を得ることを特徴とする
   検出対象回転体の回転速度検出装置。 ２、請求項第１項記載の回転速度検出装置には、スリッ
   ト板の各スリットにスリット番号を付して置き、該スリ
   ット番号をメモリ（６）のアドレスとしてパルス間の時
   間データを格納することを特徴とする回転速度検出装置
   。 ３、請求項第２項記載のメモリ記憶内容を読出して演算
   した「補正割合」値を、補正回路（８）において補正す
   る以前に、第２のメモリに一旦格納しておくことを特徴
   とする回転速度検出装置。