JP4245599B2 - Rotation phase detection device and synchronous control device - Google Patents
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Description
本発明は輪転印刷機の他、ミシン穴加工機や糊つけ装置などの印刷二次加工装置及び精密搬送装置において電動機により精密な回転制御を行うとき、ノイズにより外乱が発生する場合であってもこのノイズを排除し、前記電動機の回転位相を極めて確実に検出することを可能として高精度の同期制御や位置制御を可能とする回転位相検出装置および同期制御装置に関するものである。 In the present invention, in addition to a rotary printing machine, when precise rotation control is performed by an electric motor in a printing secondary processing apparatus such as a sewing machine, a gluing apparatus, and a precision conveying apparatus, even if a disturbance occurs due to noise. The present invention relates to a rotation phase detection device and a synchronization control device that can eliminate the noise and detect the rotation phase of the electric motor with high reliability and enable highly accurate synchronous control and position control.
輪転印刷機は新聞や広告物を高速かつ大量に印刷することが可能で従来から広く使用されている。そして、前記輪転印刷機にはさまざまの用途や種類があると共に、前記輪転印刷機は電動機により駆動され該電動機による前記輪転印刷機の駆動方式も従来種々考案されている。図19は新聞輪転印刷機の一例を示す図で墨一色のページとカラーページの印刷がある場合を模擬的に表し、インキング装置や水処理装置を省き駆動系統を主として示している。
該図19において符号01、02はそれぞれ集中制御装置、通信線路を表し、該集中制御装置01は後述する複数の同期制御装置に回転速度指令及び回転位相指令を該通信線路02経由にて送出すると共に、新聞輪転印刷機の運転、操作、及び監視などを行う。
Rotary printing presses have been widely used since they can print newspapers and advertisements at high speed and in large quantities. The rotary printing press has various uses and types, and the rotary printing press is driven by an electric motor, and various driving methods of the rotary printing press by the electric motor have been conventionally devised. FIG. 19 is a diagram showing an example of a newspaper rotary printing machine, which schematically shows a case in which a black page and a color page are printed, and mainly shows a drive system without an inking device and a water treatment device.
In FIG. 19,
符号03aから14aは第1のカラー印刷の構成例を示し、03a、04a、及び05aはそれぞれ給紙部、印刷紙、及びインフィードロールであり、10a、11a、12a、及び13aはカラーの表裏の両面印刷を行う印刷ユニットで例えば印刷ユニット10aはイエロー、11aはマゼンダ、12aはシアン、13aはブラックの印刷を行い、14aと15fはそれぞれアウトフィードロールと折り機である。前記給紙部03aは前記印刷紙04aをインフィードロール05aを介して印刷ユニット10aから13aに供給し、該印刷ユニット10aは06a、07a、及び09aからなる装置で駆動され06aは同期制御装置、07aは電動機、09aは該電動機07aに付属するロータリーエンコーダである。該同期制御装置06aは前記ロータリーエンコーダ09aからフィードバック信号を得て、前記集中制御装置01が送信する回転位相指令及び回転速度指令に追随して前記電動機07aを制御し前記印刷ユニット10aを精度良く同期制御にて駆動する。
Reference numerals 03a to 14a denote configuration examples of the first color printing. Reference numerals 03a, 04a, and 05a denote a paper feeding unit, printing paper, and infeed roll, respectively.
ここで、該集中制御装置01が送信する回転位相指令及び回転速度指令は、例えば、後述するインクリメンタルエンコーダが出力するA相、B相、及びZ相信号を電子的に生成して出力するもので、従来特許文献2などが実施されている。なお、本発明では以降の説明において回転速度指令のみならず回転位相指令にも精度良く追随する制御を同期制御と呼称する。
同様に前記印刷ユニット11a、12a、及び13aも前記同期制御装置06a、電動機07a、及びロータリーエンコーダ09aをそれぞれ備え、前記集中制御装置01の指令に追随して精度良く同期制御にて駆動され、換言すれば前記4色の印刷ユニット10aから13a相互間の回転位相と回転速度が精度良く一致することとなりカラー印刷を実現している。
Here, the rotation phase command and the rotation speed command transmitted by the
Similarly, the
かように印刷された印刷紙04aは、前記アウトフィードロール14aと図示しないドラッグロールを経て前記折り機15fに導かれる。そして、06f、07f、及び09fはそれぞれ同期制御装置、電動機、及びロータリーエンコーダであり、これらの装置により前記折り機15fも前記集中制御装置01の指令に追随して精度良く同期制御にて駆動され、前記印刷紙04aは折り機15fにてページ毎に揃えて裁断され折り畳まれる。ここで、上記の同期制御の為にロータリーエンコーダが不可欠であり、前記印刷紙04aについて印刷部では4台、前記折り機15fでは1台のロータリーエンコーダを用いている。
The printed paper 04a thus printed is guided to the
そして、前記図19において添え字bを付す03b、04b、05b、06b、07b、09b、10b、及び14bは墨(ブラック)一色の印刷を行うもので、それぞれ給紙部、印刷紙、インフィードロール、同期制御装置、電動機、ロータリーエンコーダ、印刷ユニット、及びアウトフィードロールであり、これらの機能は前記にてそれぞれ番号が同じでaの添え字を付したものと同じで、前記印刷ユニット10bも前記集中制御装置01の指令に追随して精度良く同期制御にて駆動されている。
In FIG. 19, the subscripts b, 03b, 04b, 05b, 06b, 07b, 09b, 10b, and 14b, are for printing in black (black). A roll, a synchronous control device, an electric motor, a rotary encoder, a printing unit, and an outfeed roll. These functions are the same as those described above with the same number and the suffix a, and the
次に、前記図19において添え字c、d、及びeを付す装置は第2のカラー印刷の構成例を示し、印刷紙の表と裏を独立した2台の電動機を用いる場合を説明するもので、03c、04c、及び05cはそれぞれ給紙部、印刷紙、及びインフィードロールであり、10c、11c、12c、及び13cはカラーの表裏の両面印刷を行う印刷ユニットであり、14cはアウトフィードロールである。これらの装置はそれぞれ前記において同じ番号で添え字aを付すものと同じでありそれぞれの説明は割愛する。そして、06d、07d、及び09dは例えば前記印刷ユニット10cにおいて印刷紙04cの表面の印刷を行う同期制御装置、電動機、及びロータリーエンコーダであり、06e、07e、及び09eは前記印刷ユニット10cにおいて印刷紙04cの裏面の印刷を行う同期制御装置、電動機、及びロータリーエンコーダである。
この構成例においても該同期制御装置06d及び06eはそれぞれ前記ロータリーエンコーダ09d、09eからフィードバック信号を得て、前記集中制御装置01から前記通信線路02を経由して受信した回転位相指令及び回転速度指令に追随して前記電動機07d、07eを精度良く制御し表裏の両面印刷を行う。 同様に前記印刷ユニット11c、12c、及び13cも印刷ユニット10cと同期制御にて駆動され、この構成例においては8台のロータリーエンコーダを用いている。
Next, in FIG. 19, the devices to which the subscripts c, d, and e are attached show a second color printing configuration example, and explain the case of using two motors that are independent on the front and back of the printing paper.
Also in this configuration example, the
以上のように、前記図19は各印刷ユニット10aから13cを機械的にシャフトで連結すること無く、電子的に複数の電動機を同期制御にて駆動して印刷を行うシャフトレス新聞輪転機の例である。
この例では14台のロータリーエンコーダを用いているが、通常の新聞の朝刊セットは1部当たりの新聞のページが更に多くこれに対応して使用するロータリーエンコーダの台数も多くなっている。そして、確実に印刷を行う為に、前記同期制御装置(図19において06aから06e)は前記ロータリーエンコーダ(図19においては09aから09e)からフィードバックの回転位相と回転速度をいついかなるときも安定して確実に検出せねばならない。
As described above, FIG. 19 shows an example of a shaftless newspaper rotary press that performs printing by electronically driving a plurality of electric motors by synchronous control without mechanically connecting the
In this example, 14 rotary encoders are used. However, a regular newspaper morning newspaper set has more newspaper pages per copy, and the number of rotary encoders to be used correspondingly increases. In order to ensure printing, the synchronous control device (06a to 06e in FIG. 19) stabilizes the rotational phase and rotational speed of feedback from the rotary encoder (09a to 09e in FIG. 19) at any time. Must be detected reliably.
上記ロータリーエンコーダは大別すればインクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダがあり、次に、図20と図21にこれらの概要について示す。
始めに、図20は前記インクリメンタルエンコーダの概要を説明するもので、図20−(a)は構造について、図20−(b)、(c)、及び(d)は出力する信号を示す。
該図20−(a)において被検出体である回転円板上に放射状に等間隔の光学的なスリットを設け、これを発光素子、受光素子を用いて回転に応じたパルス列を発生するもので、図20−(b)、(c)、及び(d)に示すA相、B相のインクリメンタル信号と1回転に1つのパルスを発生するZ相の信号を出力する。
ここで、前記A相とB相は電気角で例えば90°の位相差を有して正転と逆転の検出が可能であり、該インクリメンタルエンコーダには下記に示す特徴がある。
(i) 出力信号がA相、B相、及びZ相と数が少なく長距離伝送に耐え得る。
(ii)位相の変化をシリアルなパルス列で検出するので、高速回転中であってもリアルタイムに時間の遅延がない回転位相を検出できる。
(iii) 出力信号がA相、B相、及びZ相のパルス信号のみで受信側のインターフェイスを簡単に構成でき、温度変化や経年変化の少ないインターフェイスが可能である。
(iv)後述するアブソリュートエンコーダと比較して一般的に安価である。
などの長所があるが、
(v) そのままでは絶対回転位相を検出できない。
という課題があり、その為に例えば制御装置側に回転位相検出カウンタを設け、前記インクリメンタルエンコーダが出力するA相とB相のインクリメンタル信号をカウントし、Z相の信号により前記回転位相検出カウンタをゼロにクリアすることに依り1回転の絶対回転位相の検出が従来から実施されている。
The rotary encoder is roughly classified into an incremental encoder and an absolute encoder. Next, an outline of these is shown in FIGS.
First, FIG. 20 explains the outline of the incremental encoder. FIG. 20- (a) shows the structure, and FIGS. 20- (b), (c), and (d) show the signals to be output.
In FIG. 20- (a), optical slits that are radially spaced are provided on a rotating disk that is a detection object, and a pulse train corresponding to the rotation is generated by using light emitting elements and light receiving elements. 20- (b), (c), and (d), an A-phase and B-phase incremental signal and a Z-phase signal that generates one pulse per rotation are output.
Here, the A phase and the B phase have an electrical angle of, for example, a phase difference of 90 °, and can detect forward rotation and reverse rotation. The incremental encoder has the following characteristics.
(i) The number of output signals is small, such as A phase, B phase, and Z phase, and can withstand long distance transmission.
(ii) Since the phase change is detected by a serial pulse train, a rotational phase without a time delay can be detected in real time even during high-speed rotation.
(iii) The interface on the receiving side can be easily configured with only the A-phase, B-phase, and Z-phase pulse signals as output signals, and an interface with little temperature change and aging change is possible.
(iv) It is generally cheaper than the absolute encoder described later.
There are advantages such as,
(v) The absolute rotation phase cannot be detected as it is.
For this purpose, for example, a rotation phase detection counter is provided on the control device side, the A phase and B phase incremental signals output from the incremental encoder are counted, and the rotation phase detection counter is set to zero by the Z phase signal. Therefore, detection of the absolute rotation phase of one rotation has been conventionally performed.
次に、図21は前記アブソリュートエンコーダの概要を示し、図21−(a)は構造について、図21−(b)から(f)は出力する信号を示す。始めに、該図21−(a)において被検出体である回転円板上に同心円状の複数のトラックを設け、該トラック上に回転位相を示す絶対位置情報を2進化コードで構成し、これを発光素子、受光素子により回転位相を例えばb0からbn−1までのnビットのアブソリュート信号を検出する。そして、図21−(b)から(f)は前記b0からbn−1の信号が回転に応じて変化する状況を示しており、該アブソリュートエンコーダは、
(vii)絶対回転位相を常時検出できる。
という長所があるが、
(viii)回転位相検出の分解能を高くする為には回転円板上のトラックの数を多くせねばならず、これに伴い回転円板の形状が大きくなり高い分解能のものは実現が困難もしくは不可能である。
(ix)同じく回転位相検出の分解能を高くする程2進化信号線の本数が多くなり、長距離の回転位相の電送が困難となる。
(x)絶対回転位相を検出するとき前記b0からbn−1のデータの変化とタイミングを合わせて検出する必要があり、高速回転においてリアルタイムに回転位相を検出することが困難である。
などの課題がある。
Next, FIG. 21 shows an outline of the absolute encoder, FIG. 21- (a) shows the structure, and FIGS. 21- (b) to (f) show signals to be output. First, in FIG. 21- (a), a plurality of concentric tracks are provided on the rotating disk, which is the object to be detected, and absolute position information indicating the rotational phase is formed on the track by a binary code. A light-emitting element and a light-receiving element detect an n-bit absolute signal having a rotational phase of, for example, b0 to bn-1. FIGS. 21- (b) to (f) show the situation in which the signals b0 to bn-1 change according to the rotation.
(Vii) The absolute rotation phase can always be detected.
There is an advantage, but
(Viii) In order to increase the resolution of rotational phase detection, the number of tracks on the rotating disk must be increased. With this, the shape of the rotating disk becomes large, and it is difficult or impossible to realize a high-resolution one. Is possible.
(Ix) Similarly, the higher the resolution of rotational phase detection, the greater the number of binary signal lines, making it difficult to transmit a long-distance rotational phase.
(X) When detecting the absolute rotation phase, it is necessary to detect the change of the data from b0 to bn-1 in combination with the timing, and it is difficult to detect the rotation phase in real time at high speed rotation.
There are issues such as.
ここで、前記インクリメンタルエンコーダはアブソリュートエンコーダと比して構造が簡単である為、より高分解能のものを得ることが可能であり、前記図19に示したシャフトレス輪転印刷機などの同期制御に用いられている。
図22は従来の同期制御装置において、前記インクリメンタルエンコーダを用いた回転位相の検出を説明するもので、06a、07aは前記図19と同じく同期制御装置及び電動機を示し、09aは該電動機07aに付属するインクリメンタルエンコーダを示す。さらに、該同期制御装置06aが内蔵する1f、2f、3f、及び4fはそれぞれA相、B相インターフェイス、Z相インターフェイス、フィードバックの回転位相検出カウンタ、及びフィードバックの回転速度検出器である。該A相、B相インターフェイス1fは前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力するA相とB相信号を入力し、電気的絶縁やレベル変換を行うと共に、例えば回転に応じたA相信号の1倍、2倍、若しくは4倍の周波数の1列のAB相パルス信号1f1と回転方向を示す信号1f2を生成して前記回転位相検出カウンタ3fへ出力する。
なお、以降の本発明の説明において、前記A相、B相インターフェイス1fは前記A相信号の2倍の周波数を該AB相パルス信号1f1に出力するとする。
Here, since the incremental encoder has a simpler structure than the absolute encoder, it is possible to obtain a higher resolution one, which is used for synchronous control of the shaftless rotary press shown in FIG. It has been.
FIG. 22 illustrates the detection of the rotational phase using the incremental encoder in the conventional synchronous control device. 06a and 07a show the synchronous control device and the motor as in FIG. 19, and 09a is attached to the electric motor 07a. An incremental encoder is shown. Further, 1f, 2f, 3f, and 4f included in the synchronization control device 06a are an A phase, a B phase interface, a Z phase interface, a feedback rotation phase detection counter, and a feedback rotation speed detector, respectively. The A-phase and B-phase interface 1f inputs the A-phase and B-phase signals output from the incremental encoder 09a, performs electrical insulation and level conversion, and for example, doubles or doubles the A-phase signal according to the rotation. Alternatively, an AB phase pulse signal 1f1 and a signal 1f2 indicating the rotation direction are generated and output to the rotation phase detection counter 3f.
In the following description of the present invention, it is assumed that the A-phase and B-phase interface 1f outputs a frequency twice as high as the A-phase signal to the AB-phase pulse signal 1f1.
次に、前記Z相インターフェイス1fはインクリメンタルエンコーダ09aが出力するZ相パルスを入力し、電気的絶縁やレベル変換を行ったZ相信号2f1を生成して前記回転位相検出カウンタ3fへ出力する。該回転位相検出カウンタ3fは前記AB相パルス信号1f1のパルス数をカウントし、前記Z相信号2f1により該カウント値をゼロにクリアして前記電動機07aの回転位相3f1を生成し出力する。
なお、前記電動機07aの正転、または逆転運転に対応した前記回転方向信号1f2により該回転位相検出カウンタ3fはカウントアップ、またはカウントダウンの動作となるが、以降の説明において前記電動機07aは正転方向に回転し、前記回転位相検出カウンタ3fは前記AB相パルス信号1f1を入力してカウントアップの動作を行うものとする。また、前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力するZ相パルスと前記Z相信号2f1は、間に前記Z相インターフェイス2fが介在するのみで以降の説明においては同一の信号と見なすものである。
次に、前記回転速度検出器4fは図示しないリアルタイマーを内蔵し前記回転位相検出カウンタ3fから常に前記回転位相3f1を入力して、基準時間当たりの該回転位相3f1の変化量より回転速度4f1を演算し出力する。
なお、該図22において細線は一つの信号の流れを示し、太線は例えば1ワード、2ワード長などの数値データの流れを示し、以降の説明図においても同様に表記するものである。
Next, the Z-phase interface 1f receives the Z-phase pulse output from the incremental encoder 09a, generates a Z-phase signal 2f1 subjected to electrical insulation and level conversion, and outputs the Z-phase signal 2f1 to the rotational phase detection counter 3f. The rotational phase detection counter 3f counts the number of pulses of the AB phase pulse signal 1f1, clears the count value to zero by the Z phase signal 2f1, and generates and outputs the rotational phase 3f1 of the electric motor 07a.
The rotation phase detection counter 3f is incremented or decremented by the rotation direction signal 1f2 corresponding to the normal rotation or reverse rotation operation of the electric motor 07a. In the following description, the electric motor 07a is in the normal rotation direction. The rotation phase detection counter 3f inputs the AB phase pulse signal 1f1 and performs a count-up operation. Further, the Z-phase pulse output from the incremental encoder 09a and the Z-phase signal 2f1 are regarded as the same signal in the following description only with the Z-
Next, the
In FIG. 22, the thin line indicates the flow of one signal, and the thick line indicates the flow of numerical data such as 1 word, 2 words, and the like, and is similarly expressed in the following explanatory drawings.
図23は従来の前記回転位相検出カウンタ3fの回転位相3f1の検出を説明するもので、図23−(a)、(b)、及び(c)の横軸は時間であり、それぞれ前記図22のAB相パルス信号1f1、Z相信号2f1、及び前記回転位相検出カウンタ3fが出力する回転位相3f1の時間的推移を示す。ここで、該図23において前記電動機07a、すなわちインクリメンタルエンコーダ09aは一定の速度で回転しているとし、図23−(a)のAB相パルス信号1f1は回転に対応した一定の周波数信号となり、図23−(b)のZ相信号2f1は1回転毎にハイとなる信号であり、例えば時刻t1及びt3でハイとなることを示している。次に、図23−(c)を参照して、前記回転位相検出カウンタ3fは前記AB相パルス信号1f1をカウントアップした計数値を出力し前記Z相信号2f1がハイのとき該計数値をゼロにクリアして回転位相3f1を検出し、該図23−(c)においては一回転の最大回転位相をPmaxとし、時刻t1及びt3において前記回転位相3f1がクリアされる動作を示している。 FIG. 23 illustrates detection of the rotational phase 3f1 of the conventional rotational phase detection counter 3f. The horizontal axes of FIGS. 23- (a), (b), and (c) represent time, and FIG. The AB phase pulse signal 1f1, the Z phase signal 2f1, and the rotational phase 3f1 output from the rotational phase detection counter 3f are shown as time transitions. Here, in FIG. 23, it is assumed that the electric motor 07a, that is, the incremental encoder 09a is rotating at a constant speed, and the AB phase pulse signal 1f1 in FIG. 23- (a) becomes a constant frequency signal corresponding to the rotation. The Z-phase signal 2f1 of 23- (b) is a signal that becomes high every rotation, and indicates that it becomes high at times t1 and t3, for example. Next, referring to FIG. 23- (c), the rotational phase detection counter 3f outputs a count value obtained by counting up the AB phase pulse signal 1f1, and when the Z phase signal 2f1 is high, the count value is set to zero. In FIG. 23- (c), the maximum rotation phase of one rotation is set to Pmax, and the rotation phase 3f1 is cleared at times t1 and t3.
前記回転位相検出カウンタ3fは該図23−(c)のとおり回転位相3f1を検出するが、前記電動機07a及びインクリメンタルエンコーダ09aは、他のインバータ、動力機器と共に使用されるなどさまざまな環境の生産現場に設置され、電気的なノイズが発生しうる厳しい環境下に置かれることが多い。
このため、前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力するZ相にノイズが侵入した場合、前記回転位相検出カウンタ3fは正しく回転位相を検出することができない。
図24はこの様相を模擬的に示すもので図24−(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記図23−(a)、(b)、(c)に対応しており、相違は該図24−(b)の時刻t2において前記インクリメンタルエンコーダ09aのZ相にノイズが侵入するとしている。 この時刻t2において、前記回転位相検出カウンタ3fが出力する前記回転位相3f1は図24−(c)に示すとおりPt2からゼロにクリアされ、その後カウントアップを継続して正規にZ相がハイとなる時刻t3において再び前記回転位相3f1がPt3からゼロにクリアされる。すなわち、時刻t2からt3において前記回転位相検出カウンタ3fは回転位相を正しく検出せず、同期制御においては精度が著しく劣化し前記図19におけるカラー印刷運転を行っているときは印刷ずれを発生することとなる。
The rotational phase detection counter 3f detects the rotational phase 3f1 as shown in FIG. 23- (c), but the electric motor 07a and the incremental encoder 09a are used in production environments in various environments such as being used with other inverters and power equipment. It is often placed in a harsh environment where electrical noise can occur.
For this reason, when noise enters the Z-phase output from the incremental encoder 09a, the rotational phase detection counter 3f cannot correctly detect the rotational phase.
FIG. 24 schematically shows this aspect, and FIGS. 24- (a), (b), and (c) correspond to FIGS. 23- (a), (b), and (c), respectively. It is assumed that noise enters the Z phase of the incremental encoder 09a at time t2 in FIG. At this time t2, the rotational phase 3f1 output by the rotational phase detection counter 3f is cleared from Pt2 to zero as shown in FIG. 24- (c), and then continues to count up, so that the Z phase becomes high normally. At time t3, the rotational phase 3f1 is cleared again from Pt3 to zero. That is, from the time t2 to t3, the rotational phase detection counter 3f does not detect the rotational phase correctly, and the accuracy is significantly deteriorated in the synchronous control, and printing misalignment occurs when the color printing operation in FIG. 19 is performed. It becomes.
インクリメンタルエンコーダが出力するZ相にノイズが侵入するときの対処については、例えば特許文献1のものが提案されている。
特許文献1に記載のものは、インクリメンタルエンコーダが出力するパルスをカウントするリセット検出カウンタを備え、該リセット検出カウンタの出力を現在値、前回値としてそれぞれ第1、第2のラッチゲートに記憶させ、第1、第2のラッチゲートの出力の偏差に基づきZ相付きインクリメンタルエンコーダの1回転を判別する回転数判別手段を備えたものであり、Z相にノイズが侵入した場合であっても、インクリメンタルエンコーダの回転数を正しく検出できるようにしたものである。
また、特許文献2には、Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するA,B相パルス、Z相パルスに対応したパルス信号を出力する速度及び位置信号発生装置が記載されている。
The one described in
前記図19にて示したシャフトレス輪転印刷機などにおいて、電子的な同期制御を実現する場合、回転位相と回転速度を検出するため、電動機に付属して多数のロータリーエンコーダが必要となる。
上記ロータリーエンコーダとして、リアルタイム性と回転位相の分解能に優れたZ相付きインクリメンタルエンコーダを使用する場合、該インクリメンタルエンコーダが出力するZ相にノイズが侵入すると、前記図24で説明した様に回転位相検出カウンタは正しく回転位相を検出することができず、同期制御の精度が著しく劣化し、印刷ずれ等が発生する。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的はインクリメンタルエンコーダが出力するZ相にノイズが侵入する場合であってもこれを確実に除去し、いついかなるときも安定して正確な回転位相を検出することができるようにすることである。
When the electronic synchronous control is realized in the shaftless rotary printing press shown in FIG. 19 and the like, a large number of rotary encoders are required attached to the electric motor in order to detect the rotational phase and the rotational speed.
When the Z-phase incremental encoder with excellent real-time performance and rotational phase resolution is used as the rotary encoder, if noise enters the Z-phase output from the incremental encoder, the rotational phase detection is performed as described above with reference to FIG. The counter cannot correctly detect the rotation phase, the accuracy of the synchronization control is significantly deteriorated, and printing misalignment or the like occurs.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to remove noise reliably even when noise enters the Z-phase output from the incremental encoder, and to be stable at any time. An accurate rotational phase can be detected.
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
(1)回転機器の回転に応じたパルス列を生成するとともに該回転機器が一回転する毎にZ相信号を生成するZ相付きインクリメンタルエンコーダの出力が与えられる回転位相検出カウンタを内蔵し、上記回転位相検出カウンタが、上記Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するパルス列をカウントして積算値を得るとともに、上記Z相信号により該積算値をゼロにクリアすることにより、上記回転機器の回転位相に対応した信号を検出する回転位相検出装置において、上記回転位相検出カウンタのZ相信号の入力側に、多分割可変クロック発生器とノイズカットZ相発生器とから構成され、Z相信号に含まれるノイズをキャンセルするためのノイズキャンセラーを設ける。
そして、上記多分割可変クロック発生器に、前記回転位相検出カウンタが出力する回転位相より演算した回転速度を入力し、ゼロから最高速度に至るまでの上記回転速度に応じて、低い周波数から高い周波数に段階的に切り替わる可変クロック信号を生成する。
また、上記ノイズカットZ相発生器に上記可変クロック信号と前記Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するノイズを含むZ相信号を入力し、上記可変クロック信号により、上記ノイズを含むZ相信号を該クロック信号のnクロックサイクルだけ位相シフトすることにより、nクロックサイクルより短いノイズを除去したノイズキャンセラーZ相信号を出力し、上記ノイズキャンセラーZ相信号を前記回転位相検出カウンタへのZ相入力とする。
具体的には、上記ノイズカットZ相発生器は、入力されたZ相信号を上記可変クロック信号によりシフトするn段のシフトレジスタと(Z相パルスの幅を上記可変クロック信号のmクロックサイクルとするとn<m)、シフトレジスタの各段の出力が入力される論理回路を備え、上記論理回路は、該シフトレジスタの全段がハイレベルになったときハイレベルの出力を発生し、上記シフトレジスタの全段がローレベルになるまでハイレベルの出力状態を維持することより上記Z相信号を上記可変クロック信号のnクロックサイクルだけ位相シフトし、上記可変クロック信号のnクロックサイクルより短いノイズを除去したノイズキャンセラーZ相信号を出力する。
(2)上記(1)において、多分割可変クロック発生器が、ゼロから最高速度に至るまでの上記回転速度に応じて、低い周波数から高い周波数に2段階に切り替わる可変クロック信号を生成し、この可変クロック信号をノイズカットZ相発生器に供給する。
(3)上記(1)(2)において、Zバンド発生器とゲート回路から構成されるZバンドノイズ阻止手段を設ける。
上記Zバンド発生器は、上記回転位相の最小値より予め設定された第1の所定値だけ大きい回転位相をZバンドロー位相設定値PZLoとし、上記回転位相の最大値より予め設定された第2の所定値だけ小さい回転位相をZバンドハイ位相設定値PZHi(但しPZLo<PZHi)としたとき、前記回転位相検出カウンタが出力する回転位相3f1と、上記Zバンドロー位相設定値PZLo及びZバンドハイ位相設定値PZHiと比較し、該回転位相3f1がPZLoを越えてPZHi未満のときはノンアクティブとなるZバンド信号を生成し、上記回転位相3f1がPZHi以上、又は、PZLo以下のときはアクティブとなるZバンド信号を生成する。
そして、上記ゲート回路の一方の入力端に上記Zバンド発生器の出力を入力し、また、他方の入力端には前記ノイズキャンセラーが設られ、前記Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するZ相信号を上記ノイズキャンセラーに入力し、ノイズキャンセラーの出力を上記ゲート回路に入力し、該ゲート回路の出力を回転位相検出カウンタのZ相入力端に接続し、
上記ゲート回路が、上記Zバンド信号がアクティブのとき、ノイズを含むZ相信号を通過可能とし、上記Zバンド信号がノンアクティブのときノイズを含むZ相信号の通過を阻止する。
(4)上記(3)において、前記電動機がゼロもしくは低速度にて運転するときは、前記Zバンド発生器は前記Zバンド信号を常時アクティブとし、前記ノイズキャンセラーの出力を上記回転位相検出カウンタに入力させ、前記電動機が低速度を越える速度にて運転しているとき、前記Zバンド発生器は、前記回転位相検出カウンタが出力する回転位相3f1と、上記Zバンドロー位相設定値PZLo及びZバンドハイ位相設定値PZHiと比較し、該回転位相3f1がPZLoを越えてPZHi未満のときはノンアクティブとなるZバンド信号を生成し、上記回転位相3f1がPZHi以上、又は、PZLo以下のときはアクティブとなるZバンド信号を生成する。
そして、前記ゲート回路は、上記Zバンド信号がアクティブのとき、前記ノイズキャンセラーの出力を通過可能とし、上記Zバンド信号がノンアクティブのとき前記ノイズキャンセラーの出力の通過を阻止する。
(5)上記(3)または(4)において、前記Zバンド発生器が出力するZバンド信号と、前記Z相付きインクリメンタルエンコーダの出力であるノイズキャンセラーへの入力信号が入力されるZ相監視器を設け、上記Z相監視器は、前記Zバンド信号がノンアクティブのときにノイズキャンセラーに入力される信号の回数を計数するカウンタと、該カウンタの出力を表示する不正Z相カウント表示器を内蔵し、該不正Z相カウント表示器を監視することにより、前記Z相付きインクリメンタルエンコーダの出力によるZ相信号にノイズが混入した回数を検知可能とする。
(6)集中制御装置と、複数の電動機と、該電動機の回転を検出するZ相付きインクリメンタルエンコーダと、集中制御装置に対応した指令用の回転位相検出装置と、上記電動機の台数に対応した複数のフィードバック用の回転位相検出装置と、上記電動機を制御する制御装置を内蔵し、上記Z相付きインクリメンタルエンコーダは電動機の回転に応じたパルス列を生成するとともに該回転機器が一回転する毎にZ相信号を生成し、上記集中制御装置は、電子的に上記Z相付きインクリメンタルエンコーダの機能をエミュレートして、回転位相指令と回転速度指令に対応したパルス列と1回転毎にZ相信号を出力し、上記集中制御装置が出力する回転位相指令と回転速度指令に対応した信号に、上記電動機の回転位相と回転速度とを同期させる同期制御装置において、上記指令用の回転位相検出装置及び上記フィードバック用の回転位相検出装置として、上記(3)(4)または(5)の回転位相検出装置を使用する。
そして、上記制御装置は、上記指令用の回転位相検出装置と上記フィードバック用の回転位相検出装置が出力する回転位相指令および回転位相から、それぞれ回転速度指令と回転速度を演算し、回転速度指令と回転速度の速度偏差を求め、また、上記指令用の回転位相検出装置と上記フィードバック用の回転位相検出装置が出力する回転位相指令および回転位相から、位相偏差を求め、上記速度偏差と位相偏差に基づき電動機の回転位相と回転速度が、それぞれ回転位相指令と回転速度指令に一致するように制御する。
In the present invention, the above problem is solved as follows.
(1) A rotation phase detection counter that generates a pulse train corresponding to the rotation of the rotating device and generates an output of a Z-phase incremental encoder that generates a Z-phase signal each time the rotating device makes one rotation is incorporated. The phase detection counter counts the pulse train output from the Z-phase incremental encoder to obtain an integrated value, and clears the integrated value to zero by the Z-phase signal, thereby corresponding to the rotational phase of the rotating device. In the rotational phase detection device for detecting a signal, a multi-phase variable clock generator and a noise-cut Z phase generator are provided on the Z phase signal input side of the rotational phase detection counter, and noise included in the Z phase signal is detected. Provide a noise canceller to cancel.
Then, the rotation speed calculated from the rotation phase output from the rotation phase detection counter is input to the multi-division variable clock generator, and a low frequency to a high frequency according to the rotation speed from zero to the maximum speed. A variable clock signal that switches in stages is generated.
Further, the variable clock signal and the Z-phase signal including noise output from the incremental encoder with Z-phase are input to the noise cut Z-phase generator, and the Z-phase signal including the noise is input to the clock by the variable clock signal. By shifting the phase by n clock cycles of the signal, a noise canceller Z-phase signal from which noise shorter than n clock cycles is removed is output, and the noise canceller Z-phase signal is used as a Z-phase input to the rotational phase detection counter.
Specifically, the noise-cut Z-phase generator includes an n-stage shift register that shifts an input Z-phase signal by the variable clock signal (the width of the Z-phase pulse is m clock cycles of the variable clock signal). Then, n <m), and a logic circuit to which the output of each stage of the shift register is input is provided. The logic circuit generates a high level output when all the stages of the shift register are at the high level, and the shift circuit The Z-phase signal is phase-shifted by n clock cycles of the variable clock signal by maintaining a high-level output state until all stages of the register become low level, and noise shorter than the n clock cycles of the variable clock signal is generated. The removed noise canceller Z-phase signal is output.
(2) In the above (1), the multi-division variable clock generator generates a variable clock signal that switches from a low frequency to a high frequency in two stages according to the rotational speed from zero to the maximum speed. A variable clock signal is supplied to the noise cut Z phase generator.
(3) In the above (1) and (2), a Z-band noise prevention means comprising a Z-band generator and a gate circuit is provided.
The Z-band generator sets a rotational phase that is larger than the minimum value of the rotational phase by a first predetermined value set in advance as a Z-band low phase set value PZLo, and a second phase that is preset from the maximum value of the rotational phase. When the rotation phase that is smaller by a predetermined value is the Z-band high phase setting value PZHi (where PZLo <PZHi), the rotation phase 3f1 that is output from the rotation phase detection counter, the Z band low phase setting value PZLo, and the Z band high phase setting Compared with the value PZHi, when the rotational phase 3f1 exceeds PZLo and less than PZHi, a non-active Z-band signal is generated. When the rotational phase 3f1 is PZHi or higher or PZLo or lower, Z is active. Generate a band signal.
Then, an output of the Z band generator to one input terminal of the gate circuit, also, to the other input terminal the noise canceller is set, the Z-phase signal the phase Z with incremental encoder output Input to the noise canceller, input the output of the noise canceller to the gate circuit, connect the output of the gate circuit to the Z-phase input terminal of the rotation phase detection counter,
The gate circuit can pass a Z-phase signal including noise when the Z-band signal is active, and prevents a Z-phase signal including noise when the Z-band signal is inactive.
( 4 ) In the above ( 3 ), when the motor operates at zero speed or at a low speed, the Z band generator always activates the Z band signal, and outputs the noise canceller to the rotational phase detection counter. When the electric motor is operated at a speed exceeding the low speed, the Z band generator generates the rotation phase 3f1 output from the rotation phase detection counter, the Z band low phase set value PZLo, and the Z band high. Compared with the phase setting value PZHi, when the rotational phase 3f1 exceeds PZLo and less than PZHi, a Z-band signal that becomes inactive is generated, and when the rotational phase 3f1 is PZHi or more or PZLo or less, it is active. Z band signal is generated.
The gate circuit allows the output of the noise canceller to pass when the Z-band signal is active, and blocks the passage of the output of the noise canceller when the Z-band signal is inactive.
( 5 ) In the above ( 3 ) or ( 4 ), the Z-phase monitor to which the Z-band signal output from the Z-band generator and the input signal to the noise canceller that is the output of the Z-phase incremental encoder are input. The Z-phase monitor includes a counter that counts the number of signals input to the noise canceller when the Z-band signal is inactive, and an illegal Z-phase count indicator that displays the output of the counter. By monitoring the illegal Z-phase count indicator, it is possible to detect the number of times noise is mixed in the Z-phase signal output from the Z-phase incremental encoder.
( 6 ) Central control device, a plurality of electric motors, a Z-phase incremental encoder for detecting the rotation of the electric motor, a command rotational phase detection device corresponding to the central control device, and a plurality corresponding to the number of the motors And a control device for controlling the motor, and the Z-phase incremental encoder generates a pulse train corresponding to the rotation of the motor and each time the rotating device makes one rotation, The centralized control device electronically emulates the function of the incremental encoder with Z phase and outputs a pulse train corresponding to the rotation phase command and the rotation speed command and a Z phase signal for each rotation. The rotation phase and the rotation speed of the motor are synchronized with the signals corresponding to the rotation phase command and the rotation speed command output from the central control device. In that synchronization control unit, as a rotation phase detection device and a rotary phase detection device for the feedback for the command, using the rotational phase detecting apparatus of the above (3) (4) or (5).
Then, the control device calculates a rotational speed command and a rotational speed from the rotational phase command and rotational phase output from the rotational phase detection device for command and the rotational phase detection device for feedback, respectively. The speed deviation of the rotational speed is obtained, and the phase deviation is obtained from the rotational phase command and the rotational phase output from the rotational phase detector for command and the rotational phase detector for feedback. Based on this, control is performed so that the rotation phase and the rotation speed of the electric motor coincide with the rotation phase command and the rotation speed command, respectively.
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
(1)回転位相検出装置に、ノイズキャンセラーを内蔵させたので、回転機の回転速度が低いときに、インクリメンタルエンコーダのZ相出力にノイズが侵入しても、このノイズが回転位相検出カウンタに入力されるのを阻止することができ、安定、且つ正確に回転位相を検出することができる。
(2)回転位相検出装置に、Zバンドノイズ阻止手段を内蔵させたので、電動機に付属するインクリメンタルエンコーダのZ相出力にノイズが侵入しても、このノイズがZ相信号の発生位相近傍のZ相信号通過許容期間内に侵入した場合を除き、ノイズの侵入を確実に阻止し、安定し、且つ正確な回転位相を検出することができる。
(3)上記ノイズキャンセラーとZバンドノイズ阻止手段の両方を回転位相検出装置に内蔵させることにより、電動機がいかなる速度で運転しているときであっても、ノイズが回転位相検出カウンタに入力されるのを阻止することができ、常に正確に回転位相を検出することができる。
(4)Zバンド信号がノンアクティブのときにノイズキャンセラーに入力される信号の回数を計数するカウンタと、該カウンタの出力を表示するZ相監視器を設けることにより、インクリメンタルエンコーダの出力信号にノイズが侵入した頻度を定量的に記録して表示することができ、各種制御装置、駆動装置の設置環境の改善を確認して実施することを可能となる。
(5)上記ノイズキャンセラーとZバンドノイズ阻止手段を有する回転位相検出装置を用いて同期制御を行うことにより、高精度の同期制御や位置制御を実現することが可能となる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the noise canceller is built into the rotational phase detector, even if noise enters the Z-phase output of the incremental encoder when the rotational speed of the rotating machine is low, this noise is input to the rotational phase detection counter. The rotational phase can be detected stably and accurately.
(2) Since the rotation phase detector incorporates the Z-band noise prevention means, even if noise enters the Z-phase output of the incremental encoder attached to the motor, this noise will be Z in the vicinity of the Z-phase signal generation phase. Except for the case where it enters within the phase signal passage allowable period, it is possible to reliably prevent noise from entering, and to detect a stable and accurate rotational phase.
(3) By incorporating both the noise canceller and the Z-band noise prevention means in the rotational phase detection device, noise is input to the rotational phase detection counter even when the motor is operating at any speed. Therefore, it is possible to always detect the rotational phase accurately.
(4) By providing a counter that counts the number of signals input to the noise canceller when the Z-band signal is inactive and a Z-phase monitor that displays the output of the counter, noise is added to the output signal of the incremental encoder. It is possible to quantitatively record and display the frequency of intrusion, and to confirm and implement improvements in the installation environment of various control devices and drive devices.
(5) By performing synchronization control using the rotational phase detection device having the noise canceller and the Z-band noise prevention means, it is possible to realize highly accurate synchronization control and position control.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図1から図4は請求項1に、図5と図6は請求項2に、図7から図12は請求項3から請求項5に、図13は請求項6と請求項7に、図14から図16は請求項8に、図17と図18は請求項9に関わる実施例を説明する図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 are shown in
図1は本発明の実施例1の全体構成を説明する図、図2は実施例1におけるノイズキャンセラーの構成例を示す図、図3及び図4は実施例1の動作を説明する図である。
図1において、前記図22と同じ符号を付すものは機能が同一でありその説明を割愛し、1及び6fはそれぞれ本発明による回転位相検出装置及びノイズキャンセラーであり、6f29は該ノイズキャンセラー6fが出力するノイズキャンセラーZ相信号である。 本実施例による前記回転位相検出装置1は従来の前記回転位相検出カウンタ3fに加えて前記ノイズキャンセラー6fを内蔵し、該ノイズキャンセラー6fは前記Z相信号2f1と前記回転速度検出器4fが出力する回転速度4f1を入力とし、前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29を前記回転位相検出カウンタ3fへ出力する。
該ノイズキャンセラー6fは前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力する信号による前記Z相信号2f1にノイズが侵入した場合であっても、該ノイズを消去した前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29を出力する。さらに、このノイズを消去する性能は前記電動機07aの回転速度が高いときより低いときの方が優れているものとしていることに特徴がある。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a noise canceller in the first embodiment, and FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating an operation of the first embodiment. .
In FIG. 1, those having the same reference numerals as those in FIG. 22 have the same functions and will not be described.
The noise canceller 6f outputs the noise canceller Z-phase signal 6f29 from which the noise has been eliminated even when noise enters the Z-phase signal 2f1 based on the signal output from the incremental encoder 09a. Furthermore, the performance of eliminating this noise is characterized in that it is superior when the rotational speed of the electric motor 07a is lower than when it is high.
次に、図2は該ノイズキャンセラー6fの一構成例を示すもので、該ノイズキャンセラー6fはさらに多分割可変クロック発生器6f0とノイズカットZ相発生器6f21より構成される。
該多分割可変クロック発生器6f0は前記回転速度4f1を入力し該回転速度4f1がゼロから最高速度に至るまで、低い周波数のクロック信号から高い周波数のクロック信号に順次切り替えてm段の周波数の可変クロック信号6f15を生成して前記ノイズカットZ相発生器6f21へ出力する。そして、前記ノイズカットZ相発生器6f21は該可変クロック信号6f15と前記Z相信号2f1を入力し、該Z相信号2f1を可変クロック信号6f15にて波形整形することによりノイズを消去したノイズキャンセラーZ相信号6f29を出力するものである。
Next, FIG. 2 shows an example of the configuration of the noise canceller 6f. The noise canceller 6f further includes a multi-division variable clock generator 6f0 and a noise cut Z phase generator 6f21.
The multi-division variable clock generator 6f0 receives the rotation speed 4f1, and sequentially switches from a low-frequency clock signal to a high-frequency clock signal until the rotation speed 4f1 reaches zero to the maximum speed, thereby changing m stages of frequency. A clock signal 6f15 is generated and output to the noise cut Z phase generator 6f21. The noise cut Z-phase generator 6f21 receives the variable clock signal 6f15 and the Z-phase signal 2f1, and a noise canceller Z that eliminates noise by shaping the Z-phase signal 2f1 with the variable clock signal 6f15. The phase signal 6f29 is output.
さらに前記図2により前記多分割可変クロック発生器6f0の一構成例の説明を行う。 図2において6f2、6f3、6f4、及び6f5はそれぞれ発信器、分周器、NOTゲート、及びセレクタを示し、6f6から6f9、6f10から6f13、及び6f14はそれぞれDフリップフロップ、ANDゲート、及びORゲートを示す。
該発信器6f2は固定の周波数信号を発生し前記分周器6f3及びNOTゲート6f4へ出力し、前記分周器6f3はCK入力に供給された周波数信号をm段に順次分周してQ0出力から出力する。図2においては説明を容易とする為該分周器6f3は仮に5段に分周するとして、Q0出力及びQ1出力には入力周波数がそれぞれ2分の1、4分の1に分周されて出力されQ3出力には16分の1に分周されたクロック信号が出力される。
Further, a configuration example of the multi-division variable clock generator 6f0 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 6f2, 6f3, 6f4, and 6f5 indicate an oscillator, a frequency divider, a NOT gate, and a selector, respectively, and 6f6 to 6f9, 6f10 to 6f13, and 6f14 indicate a D flip-flop, an AND gate, and an OR gate, respectively. Indicates.
The transmitter 6f2 generates a fixed frequency signal and outputs it to the frequency divider 6f3 and the NOT gate 6f4. The frequency divider 6f3 sequentially divides the frequency signal supplied to the CK input into m stages and outputs Q0. Output from. In FIG. 2, for ease of explanation, the frequency divider 6f3 is assumed to divide into 5 stages, and the Q0 output and the Q1 output are divided into input frequencies of 1/2 and 1/4, respectively. A clock signal divided by 1/16 is output to the output Q3.
そして、前記セレクタ6f5は前記回転速度4f1を入力し、この回転速度がゼロから最高速度に至るまでm段の切り替え信号を生成するものであるが、前記図2においては仮に4段の切り替え信号をS0出力からS3出力に生成するとしている。
そして、前記回転速度4f1がゼロから最高速度に至るまでS0、S1、S3、S4と順次交互にハイの信号を出力し、該セレクタ6f5の出力は前記Dフリップフロップ6f6から6f9とNOTゲート6f4により前記発信器6f2が出力する周波数信号に同期化された後、前記ANDゲート6f10から6f13へ入力され唯一のANDゲートをアクティブ(セレクト)にすることとなる。
すなわち、前記ORゲート6f14は前記回転速度4f1の値に対応して、前記発信器6f2を16分の1、8分の1、4分の1、または2分の1のいずれかに分周したクロック信号を可変クロック信号6f15として出力することとなる。なお、本発明に本質的にかかわるものではないが、図2において前記分周器6f3及びDフリップフロップ6f6から6f9はCK入力の立ち上がりで動作を更新すると想定しており、以降の説明においても各種フリップフロップはCK入力の立ち上がりで動作するものとする。
The selector 6f5 receives the rotational speed 4f1 and generates an m-stage switching signal until the rotational speed reaches from zero to the maximum speed. In FIG. The S0 output is generated from the S0 output.
Then, a high signal is sequentially output alternately from S0, S1, S3, and S4 until the rotational speed 4f1 reaches the maximum speed from zero, and the output of the selector 6f5 is output by the D flip-flops 6f6 to 6f9 and the NOT gate 6f4. After being synchronized with the frequency signal output from the oscillator 6f2, the AND gates 6f10 to 6f13 are input to activate (select) the only AND gate.
That is, the OR gate 6f14 divides the transmitter 6f2 into one of 1/16, 1/8, 1/4, or 1/2 corresponding to the value of the rotational speed 4f1. The clock signal is output as the variable clock signal 6f15. Although not essentially related to the present invention, in FIG. 2, it is assumed that the frequency divider 6f3 and D flip-flops 6f6 to 6f9 update their operations at the rising edge of the CK input. It is assumed that the flip-flop operates at the rising edge of the CK input.
前記多分割可変クロック発生器6f0の動作ついて図2を参照しつつ図3により次に説明を行う。なお、図2のノイズカットZ相発生器6f21については後で説明を行う。
図3−(a)は前記電動機07aの回転速度4f1の変化を示し、回転速度4f1は、ゼロと最高回転速度の間を図示する如く時間と共に推移するとする。
図3−(b)、(c)、(d)、及び(e)はそれぞれ前記セレクタ6f5のS0、S1、S2、及びS3出力に生成される信号の時間的推移を表し、図3−(f)、(g)、(h)、及び(i) はそれぞれ前記ANDゲート6f10、6f11、6f12、及び6f13の出力を、図3−(j)は前記可変クロック信号6f15の時間的推移を表す。
始めに、図3−(a)と図3−(b)、(c)、(d)、(e)を対比して説明する。(1)図3−(b)で表される前記セレクタ6f5のS0出力は、前記回転速度4f1がゼロから加速し回転速度がVup1となる時刻t1迄ハイ、時刻t1を過ぎるとローとなり、次に前記回転速度4f1が減速して回転速度がVdw1以下となる時刻t6を過ぎると再びハイとなる。
(2)図3−(c)で表される前記セレクタ6f5のS1出力は、加速するときは前記回転速度4f1がVup1となる時刻t1からVup2となる時刻t2迄ハイとなり、減速するときは前記回転速度4f1がVdw2となる時刻t5からVdw1となる時刻t6迄ハイとなり、それ以外はローである。
(3)図3−(d)で表される前記セレクタ6f5のS2出力は、加速するときは前記回転速度4f1がVup2となる時刻t2からVup3となる時刻t3迄ハイとなり、減速するときは前記回転速度4f1がVdw3となる時刻t4からVdw2となる時刻t5迄ハイとなり、それ以外はローである。
(4)図3−(e)で表される前記セレクタ6f5のS3出力は、前記回転速度4f1が加速してVup3となる時刻t3から減速してVdw3となる時刻t4迄ハイとなり、それ以外はローである。
このように、前記セレクタ6f5は前記回転速度4f1の速度の高低のレベルを示す信号をS0出力からS3出力に生成し、該信号は前記Dフリップフロップ6f6から6f9により前記発信器6f2が出力する周波数信号に同期化されるが該Dフリップフロップ6f6から6f9による遅延は僅かであり、前記図3−(b)、(c)、(d)、(e)はそれぞれDフリップフロップ6f6、6f7、6f8、6f9のQ出力の信号をも示すものとする。
Next, the operation of the multi-division variable clock generator 6f0 will be described with reference to FIG. 3 and FIG. The noise cut Z-phase generator 6f21 in FIG. 2 will be described later.
FIG. 3A shows a change in the rotational speed 4f1 of the electric motor 07a. The rotational speed 4f1 is assumed to change with time between zero and the maximum rotational speed as shown in the figure.
3- (b), (c), (d), and (e) represent temporal transitions of signals generated at the outputs S0, S1, S2, and S3 of the selector 6f5, respectively. f), (g), (h), and (i) represent the outputs of the AND gates 6f10, 6f11, 6f12, and 6f13, respectively, and FIG. 3- (j) represents the temporal transition of the variable clock signal 6f15. .
First, FIG. 3- (a) and FIGS. 3- (b), (c), (d), and (e) will be compared and described. (1) The S0 output of the selector 6f5 shown in FIG. 3B is high until time t1 when the rotational speed 4f1 accelerates from zero and the rotational speed becomes Vup1, and goes low after the time t1. After the time t6 when the rotational speed 4f1 decelerates and the rotational speed becomes Vdw1 or less, it becomes high again.
(2) The S1 output of the selector 6f5 shown in FIG. 3- (c) is high from time t1 when the rotational speed 4f1 becomes Vup1 to time t2 when Vup1 is reached when accelerating, and when the vehicle is decelerated. It is high from time t5 when the rotational speed 4f1 becomes Vdw2 to time t6 when Vdw1 becomes Vdw2, and is otherwise low.
(3) The S2 output of the selector 6f5 shown in FIG. 3D is high from time t2 when the rotational speed 4f1 becomes Vup2 to time t3 when Vup2 is reached when accelerating, and when the vehicle is decelerated. From time t4 when the rotational speed 4f1 becomes Vdw3 to time t5 when Vdw2 becomes Vdw2, it is high otherwise.
(4) The S3 output of the selector 6f5 shown in FIG. 3 (e) becomes high from time t3 when the rotational speed 4f1 is accelerated and becomes Vup3 to time t4 when Vdw3 is decelerated and otherwise. Low.
Thus, the selector 6f5 generates a signal indicating the level of the rotational speed 4f1 from the S0 output to the S3 output, and the signal is output from the transmitter 6f2 by the D flip-flops 6f6 to 6f9. Synchronized with the signal, the delays caused by the D flip-flops 6f6 to 6f9 are slight, and FIGS. 3B, 3C, 3D, and 3E show the D flip-flops 6f6, 6f7, and 6f8, respectively. , 6f9 Q output signal is also shown.
次に、前記図3−(f)、(g)、(h)、(i) について説明する。
(5)図3−(f)で表される前記ANDゲート6f10の出力は、前記図3−(b)の信号と前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数信号を例えば16分の1に分周したクロック信号をAND演算したもので図示する如きとなる。
(6)図3−(g)で表される前記ANDゲート6f11の出力は、前記図3−(c)の信号と前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数信号を8分の1に分周したクロック信号をAND演算したもので図示する如きとなる。
(7)図3−(h)で表される前記ANDゲート6f12の出力は、前記図3−(d)の信号と前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数信号を4分の1に分周したクロック信号をAND演算したもので図示する如きとなる。
(8)図3−(i) で表される前記ANDゲート6f13の出力は、前記図3−(e)の信号と前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数信号を2分の1に分周したクロック信号をAND演算したもので図示する如きとなる。
Next, FIGS. 3 (f), (g), (h) and (i) will be described.
(5) The output of the AND gate 6f10 shown in FIG. 3- (f) is, for example, 16 minutes of the signal of FIG. 3- (b) and the frequency signal of the transmitter 6f2 output by the frequency divider 6f3. The clock signal divided by 1 is obtained by AND operation as shown in the figure.
(6) The output of the AND gate 6f11 shown in FIG. 3- (g) is 1/8 of the signal of FIG. 3- (c) and the frequency signal of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3. As shown in the figure, the clock signal divided into two is ANDed.
(7) The output of the AND gate 6f12 shown in FIG. 3- (h) is a quarter of the signal of FIG. 3- (d) and the frequency signal of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3. As shown in the figure, the clock signal divided into two is ANDed.
(8) The output of the AND gate 6f13 shown in FIG. 3- (i) is a half of the signal of FIG. 3- (e) and the frequency signal of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3. As shown in the figure, the clock signal divided into two is ANDed.
このようにして得られた該図3−(f)、(g)、(h)、及び(i) に示す信号は前記ORゲート6f14の入力となり、該ORゲート6f14の出力、すなわち前記可変クロック信号6f15は図3−(j)に示す如きとなる。そして、該図3−(j)と前記図3−(a)を対照して本発明による前記多分割可変クロック発生器6f0の特徴を説明すれば、前記回転速度4f1がゼロもしくは低い速度から加速するとき、可変クロック信号6f15(ORゲート6f14の出力)は低い周波数から高い周波数まで多分割のクロック信号を出力し、前記回転速度4f1が高い速度から減速するとき、可変クロック信号6f15は高い周波数から低い周波数まで多分割のクロック信号を出力するものである。 The signals shown in FIGS. 3- (f), (g), (h), and (i) thus obtained are input to the OR gate 6f14, and the output of the OR gate 6f14, that is, the variable clock. The signal 6f15 is as shown in FIG. The characteristics of the multi-division variable clock generator 6f0 according to the present invention will be described by comparing FIG. 3- (j) and FIG. 3- (a). The rotational speed 4f1 is accelerated from zero or a low speed. The variable clock signal 6f15 (output of the OR gate 6f14) outputs a multi-divided clock signal from a low frequency to a high frequency, and when the rotational speed 4f1 decelerates from a high speed, the variable clock signal 6f15 starts from a high frequency. A multi-division clock signal is output up to a low frequency.
そして、前記ノイズカットZ相発生器6f21は該可変クロック信号6f15と前記Z相信号2f1を入力し、該Z相信号2f1を可変クロック信号6f15にて波形整形することによりノイズを消去したノイズキャンセラーZ相信号6f29を出力するもので、次に、前記図2に戻りノイズカットZ相発生器6f21の一構成例の説明を行う。
図2において6f22、6f23、6f24、及び6f25はDフリップフロップ、6f26、6f27、及び6f28はそれぞれANDゲート、NORゲート、及びJKフリップフロップである。前記Dフリップフロップ6f22から6f25は前記Z相信号2f1を信号入力とし前記可変クロック信号6f15をCK入力とする例えば4段のZ相シフトレジスタを構成し、前記ANDゲート6f26は前記Dフリップフロップ6f22から6f25の出力が全てハイのとき出力はハイとなり、前記NORゲート6f27は前記Dフリップフロップ6f22から6f25の出力が全てローのとき出力はハイとなる。該ANDゲート6f26とNORゲート6f27の出力は前記JKフリップフロップ6f28のJ及びK入力に接続され、該JKフリップフロップ6f28の出力は前記ノイズキャンセラー6fが出力するノイズキャンセラーZ相信号6f29となる。
The noise cut Z-phase generator 6f21 receives the variable clock signal 6f15 and the Z-phase signal 2f1, and a noise canceller Z that eliminates noise by shaping the Z-phase signal 2f1 with the variable clock signal 6f15. The phase signal 6f29 is output. Next, returning to FIG. 2, a configuration example of the noise cut Z-phase generator 6f21 will be described.
In FIG. 2, 6f22, 6f23, 6f24, and 6f25 are D flip-flops, and 6f26, 6f27, and 6f28 are AND gates, NOR gates, and JK flip-flops, respectively. The D flip-flops 6f22 to 6f25 constitute, for example, a four-stage Z-phase shift register having the Z-phase signal 2f1 as a signal input and the variable clock signal 6f15 as a CK input, and the AND gate 6f26 is connected to the D flip-flop 6f22. When all the outputs of 6f25 are high, the output is high, and when the outputs of the D flip-flops 6f22 to 6f25 are all low, the output of the NOR gate 6f27 is high. The outputs of the AND gate 6f26 and the NOR gate 6f27 are connected to the J and K inputs of the JK flip-flop 6f28, and the output of the JK flip-flop 6f28 becomes a noise canceller Z-phase signal 6f29 output from the noise canceller 6f.
さらに、前記ノイズカットZ相発生器6f21の動作ついて前記図2を参照しつつ図4により説明を行う。該図4において横軸は時間であり図4−(a)は前記Z相信号2f1の時間的推移を示し、図4−(b)は前記可変クロック信号6f15が、前記分周器6f3出力する例えば2分の1に分周したクロック信号のときを表しており、図4−(c)は該図4−(b)に対応した前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29である。
同様に図4−(d)は前記可変クロック信号6f15が、前記分周器6f3が出力する16分の1に分周したクロック信号のときを表しており、図4−(e)は該図4−(d)に対応した前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29である。
始めに、前記図4−(a)において前記Z相信号2f1は前記インクリメンタルエンコーダ09aの正規の1回転毎の信号として時刻t1aにおいてハイとなり時刻t1bにおいてローとなるとし、時刻t1cからt1dにおいて図示するノイズが混入したとしている。
Further, the operation of the noise cut Z-phase generator 6f21 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, FIG. 4- (a) shows the temporal transition of the Z-phase signal 2f1, and FIG. 4- (b) shows the variable clock signal 6f15 output from the frequency divider 6f3. For example, the case of the clock signal divided by one half is shown, and FIG. 4- (c) shows the noise canceller Z-phase signal 6f29 corresponding to FIG. 4- (b).
Similarly, FIG. 4D shows the case where the variable clock signal 6f15 is a clock signal divided by 1/16 output from the frequency divider 6f3, and FIG. This is the noise canceller Z-phase signal 6f29 corresponding to 4- (d).
First, in FIG. 4- (a), the Z-phase signal 2f1 is assumed to be high at time t1a and low at time t1b as a normal signal for each rotation of the incremental encoder 09a, and is illustrated from time t1c to t1d. It is assumed that noise is mixed.
そして、前記図4−(a)、(b)、及び(c)を相互に対照し、該図4−(b)のクロック信号が前記Dフリップフロップ6f22から6f25のCK入力に供給され、前記図4−(a)の時刻t1aにてZ相信号2f1がハイになった後前記図4−(b)のクロック信号が時刻t2aから4クロック後の時刻t2bにて前記ANDゲート6f26がハイとなり、前記JKフリップフロップ6f28が出力する前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29も図4−(c)の時刻t2bにおいてハイとなる。
ここで、該JKフリップフロップ6f28のCK入力によるJ、K入力からQ出力への遅延は僅かであり無いものとし、以下の説明においても同様である。
また、前記図4−(a)の時刻t1bにてZ相信号2f1がローになった後、前記図4−(b)のクロック信号が時刻t2cから4クロック後の時刻t2dにて前記NORゲート6f27がハイとなり、前記JKフリップフロップ6f28が出力する前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29は図4−(c)の時刻t2dにおいてローとなる。
4 (a), (b), and (c) are contrasted with each other, and the clock signal of FIG. 4- (b) is supplied to the CK inputs of the D flip-flops 6f22 to 6f25, After the Z-phase signal 2f1 becomes high at time t1a in FIG. 4- (a), the AND gate 6f26 becomes high at time t2b, which is four clocks after time t2a. The noise canceller Z-phase signal 6f29 output from the JK flip-flop 6f28 also becomes high at time t2b in FIG.
Here, it is assumed that the delay from the J and K inputs to the Q output due to the CK input of the JK flip-flop 6f28 is not slight, and the same applies to the following description.
Further, after the Z-phase signal 2f1 becomes low at time t1b in FIG. 4- (a), the clock signal in FIG. 4- (b) becomes the NOR gate at time t2d, which is four clocks after time t2c. 6f27 becomes high, and the noise canceller Z-phase signal 6f29 output from the JK flip-flop 6f28 becomes low at time t2d in FIG. 4- (c).
次に、前記図4−(a)の時刻t1cからt1dにおいてノイズが混入したとき、前記図4−(b)の時刻t2eから4クロック後の時刻t2fにて前記ANDゲート6f26がハイとなり、前記JKフリップフロップ6f28が出力する前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29は図4−(c)の時刻t2fにおいてハイとなる。
また、前記時刻t1dにてZ相信号2f1がローになった後、前記図4−(b)の時刻t2gから4クロック後の時刻t2hにて前記NORゲート6f27がハイとなり、前記JKフリップフロップ6f28が出力する前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29は図4−(c)の時刻t2hにおいてローとなる。
以上のように、前記Z相信号2f1に前記図4−(a)の時刻t1cに侵入したノイズは、前記可変クロック信号6f15が出力するクロック信号が前記図4−(b)に示す如き高いとき、前記図4−(c)に示すとおり前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29にも表れるものである。
Next, when noise is mixed from time t1c to t1d in FIG. 4- (a), the AND gate 6f26 goes high at time t2f, which is four clocks after time t2e in FIG. 4- (b), and The noise canceller Z-phase signal 6f29 output from the JK flip-flop 6f28 becomes high at time t2f in FIG.
Further, after the Z-phase signal 2f1 becomes low at the time t1d, the NOR gate 6f27 becomes high at time t2h, which is four clocks after the time t2g in FIG. 4- (b), and the JK flip-flop 6f28. The noise canceller Z-phase signal 6f29 output by becomes low at time t2h in FIG.
As described above, the noise that has entered the Z-phase signal 2f1 at time t1c in FIG. 4- (a) is high when the clock signal output from the variable clock signal 6f15 is high as shown in FIG. 4- (b). As shown in FIG. 4- (c), the noise canceller Z-phase signal 6f29 also appears.
次に、前記可変クロック信号6f15が前記図4−(b)より低いクロック信号である図4−(d)のときの動作説明を行うが、該図4−(d)は前記分周器6f3が出力する16分の1に分周したクロック信号のときを例に示している。さて、前記図4−(a)、(d)、及び(e)を相互に対照しつつ、該図4−(d)のクロック信号は前記Dフリップフロップ6f22から6f25のCK入力に供給され、前記図4−(a)の時刻t1aにおいてZ相信号2f1がハイになった後、前記図4−(d)の時刻t4aから4クロック後の時刻t4dにて前記ANDゲート6f26がハイとなり、前記JKフリップフロップ6f28が出力する前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29は図4−(e)の時刻t4dにおいてハイとなる。
また、前記時刻t1bにてZ相信号2f1がローになった後、前記図4−(d)の時刻t4eから4クロック後の時刻t4hにて前記NORゲート6f27がハイとなり、前記JKフリップフロップ6f28が出力する前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29は図4−(e)の時刻t4hにおいてローとなる。
Next, the operation when the variable clock signal 6f15 is a clock signal lower than that shown in FIG. 4- (b) will be described. FIG. 4- (d) shows the frequency divider 6f3. As an example, a clock signal divided by 1/16 is output. 4 (a), (d), and (e), the clock signal of FIG. 4- (d) is supplied to the CK inputs of the D flip-flops 6f22 to 6f25, After the Z-phase signal 2f1 becomes high at time t1a in FIG. 4- (a), the AND gate 6f26 becomes high at time t4d four clocks after time t4a in FIG. 4- (d). The noise canceller Z-phase signal 6f29 output from the JK flip-flop 6f28 becomes high at time t4d in FIG.
Further, after the Z-phase signal 2f1 becomes low at the time t1b, the NOR gate 6f27 becomes high at time t4h, which is four clocks after the time t4e in FIG. 4- (d), and the JK flip-flop 6f28. The noise canceller Z-phase signal 6f29 output by becomes low at time t4h in FIG.
そして、前記図4−(a)の時刻t1cからt1dにおいてノイズが混入したとき、前記図4−(e)の時刻t4iから4クロック後の時刻t4mにおいて前記図4−(a)のレベルはローに戻っているので、前記ANDゲート6f26の出力はローを維持し前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29は図4−(e)の時刻t1c以降に示すとおりローを維持する。
以上のように、前記回転速度4f1の高低に応じて前記可変クロック信号6f15の周波数を切り替え、該回転速度4f1が低いときに該可変クロック信号6f15の周波数を充分に低くすることにより、前記ノイズキャンセラー6fは前記Z相信号2f1に混入したノイズを消去し、前記図4−(e)に示す如くノイズレスの前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29を生成するものである。
When noise is mixed from time t1c to t1d in FIG. 4- (a), the level in FIG. 4- (a) is low at time t4m after 4 clocks from time t4i in FIG. 4- (e). Accordingly, the output of the AND gate 6f26 remains low, and the noise canceller Z-phase signal 6f29 maintains low as shown after time t1c in FIG.
As described above, the frequency of the variable clock signal 6f15 is switched according to the level of the rotational speed 4f1, and the frequency of the variable clock signal 6f15 is sufficiently lowered when the rotational speed 4f1 is low. 6f deletes the noise mixed in the Z-phase signal 2f1 and generates the noise-less noise canceller Z-phase signal 6f29 as shown in FIG. 4- (e).
図5は本発明の実施例2の2分割可変クロック発生器6f1の一構成例を説明する図であり、図6は図5の実施例2の動作を説明する図である。
ここで、前記図2による可変クロック発生器6f0は前記回転速度4f1の値に対応して、多分割の周波数のクロック信号を可変クロック信号6f15として出力するものであったが、実施例2の可変クロック発生器6f1ではこれを単純化し、前記回転速度4f1がゼロから最高速度の範囲で遷移するとき低い周波数と高い周波数の種類の2クロック信号を切り替えて可変クロック信号6f15を生成する。
FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration example of the two-divided variable clock generator 6f1 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment of FIG.
Here, the variable clock generator 6f0 according to FIG. 2 outputs a clock signal having a multi-frequency divided as the variable clock signal 6f15 corresponding to the value of the rotational speed 4f1, but the variable clock generator 6f15 shown in FIG. The clock generator 6f1 simplifies this, and when the rotational speed 4f1 transitions in the range from zero to the maximum speed, the variable clock signal 6f15 is generated by switching between the two clock signals of the low frequency and the high frequency.
前記図5の2分割可変クロック発生器6f1において前記図2と同じ符号を付すものはこれと同じ機能を有しその説明を割愛し、6f16はNOTゲート、6f17及び6f18はANDゲート、6f19はORゲートである。セレクタ6f5は前記回転速度4f1を入力し、この回転速度が低速度であるときはS0出力をハイとし低速度を超えるときはS0出力をローとする。すなわち、該セレクタのS0出力のみを使用して該S0出力の信号はDフリップフロップ6f6にて発信器6f2が出力する周波数信号に同期化された後、前記NOTゲート6f16と組み合わせて前記ANDゲート6f17、または6f18を交互にアクティブ(セレクト)にすることとなる。
そして、前記ANDゲート6f17、6f18、及びORゲート6f19の作用により、前記回転速度4f1が低速度であるときは前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数を例えば16分の1に分周したQ3出力のクロック信号を前記可変クロック信号6f15として出力し、前記回転速度4f1が低速度を越えるときは前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数を例えば2分の1に分周したクロック信号を前記可変クロック信号6f15として出力するものである。
In FIG. 5, the two-divided variable clock generator 6f1 having the same reference numeral as in FIG. 2 has the same function as that shown in FIG. 2, and its description is omitted. 6f16 is a NOT gate, 6f17 and 6f18 are AND gates, 6f19 is OR It is a gate. The selector 6f5 inputs the rotational speed 4f1, and when the rotational speed is low, the S0 output is high, and when it exceeds the low speed, the S0 output is low. That is, using only the S0 output of the selector, the signal of the S0 output is synchronized with the frequency signal output from the transmitter 6f2 by the D flip-flop 6f6, and then combined with the NOT gate 6f16 to the AND gate 6f17. Or 6f18 is made active (selected) alternately.
Then, due to the action of the AND gates 6f17 and 6f18 and the OR gate 6f19, when the rotational speed 4f1 is low, the frequency of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3 is divided by, for example, 1/16. The Q3 output clock signal is output as the variable clock signal 6f15, and when the rotational speed 4f1 exceeds a low speed, the frequency of the transmitter 6f2 output by the frequency divider 6f3 is divided, for example, by half. A clock signal is output as the variable clock signal 6f15.
以上の図5の2分割可変クロック発生器6f1の動作を図6によりさらに説明を行う。 図6−(a)は前記図3−(a)と同様に前記回転速度4f1がゼロと最高回転速度の間を図示する如く時間と共に推移するとし、図3−(b)及び(e)はそれぞれ前記Dフリップフロップ6f6のQ出力から前記ANDゲート6f17への入力信号、前記NOTゲート6f16から前記ANDゲート6f18への入力信号の時間的推移を表し、図3−(f)、(i) 、及び(j)はそれぞれ前記ANDゲート6f17の出力信号、前記ANDゲート6f18の出力信号、及び可変クロック信号6f15の時間的推移を表す。 The operation of the two-divided variable clock generator 6f1 in FIG. 5 will be further described with reference to FIG. FIG. 6- (a) assumes that the rotational speed 4f1 changes with time as shown in FIG. 3- (b) and (e), as shown in FIG. 3- (a). 3 represents the temporal transition of the input signal from the Q output of the D flip-flop 6f6 to the AND gate 6f17, and the input signal from the NOT gate 6f16 to the AND gate 6f18, respectively. And (j) represent temporal transitions of the output signal of the AND gate 6f17, the output signal of the AND gate 6f18, and the variable clock signal 6f15, respectively.
始めに、前記図6−(b)及び(e)を図6−(a)と対比して説明を行う。
(1)前記図5のセレクタ6f5のS0出力は前記回転速度4f1がゼロから加速し回転速度がVup1となる時刻t1迄ハイ、時刻t1を過ぎるとローとなり、次に、前記回転速度4f1が減速して回転速度がVdw1以下となる時刻t6を過ぎると再びハイとなる。該S0出力の信号は前記Dフリップフロップ6f6により前記発信器6f2が出力する周波数信号に同期化されて図6−(b)に表される信号となり前記ANDゲート6f17の入力となる。
(2)該図6−(b)で表される信号は前記NOTゲート6f16にて反転され図6−(e)に表される信号となり前記ANDゲート6f18の入力となる。
次に、前記図3−(f)、(i) 、及び(j)について説明する。
(3)図6−(f)で表される前記ANDゲート6f17の出力は、前記図6−(b)の信号と前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数信号を例えば16分の1に分周したクロック信号をAND演算したもので図示する如きとなる。
(4)図6−(i) で表される前記ANDゲート6f18の出力は、前記図6−(e)の信号と前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数信号を例えば2分の1に分周したクロック信号をAND演算したもので図示する如きとなる。
First, the description will be made by comparing FIG. 6 (b) and FIG. 6 (e) with FIG. 6 (a).
(1) The S0 output of the selector 6f5 in FIG. 5 is high until time t1 when the rotational speed 4f1 accelerates from zero and the rotational speed becomes Vup1, goes low after the time t1, and then the rotational speed 4f1 decelerates. Then, after time t6 when the rotation speed becomes Vdw1 or less, it becomes high again. The S0 output signal is synchronized with the frequency signal output from the transmitter 6f2 by the D flip-flop 6f6 and becomes a signal shown in FIG. 6B, which is input to the AND gate 6f17.
(2) The signal shown in FIG. 6B is inverted by the NOT gate 6f16 and becomes the signal shown in FIG. 6E, which is input to the AND gate 6f18.
Next, FIGS. 3 (f), (i) and (j) will be described.
(3) The output of the AND gate 6f17 shown in FIG. 6- (f) is the signal of FIG. 6- (b) and the frequency signal of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3, for example, 16 minutes. The clock signal divided by 1 is obtained by AND operation as shown in the figure.
(4) The output of the AND gate 6f18 shown in FIG. 6- (i) is, for example, the signal of FIG. 6- (e) and the frequency signal of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3, for example, two minutes. The clock signal divided by 1 is obtained by AND operation as shown in the figure.
かようにして得られた該図6−(f)及び(i) に示す信号は前記ORゲート6f19の入力となり、該ORゲート6f19の出力、すなわち前記可変クロック信号6f15は図6−(j)に示す如きとなる。
そして、該図6−(j)と前記図6−(a)を対照して本実施例による前記可変クロック発生器6f1の特徴を説明すれば、前記回転速度4f1がゼロもしくは低い速度から加速するとき、可変クロック信号6f15(ORゲート6f19の出力)は低い周波数から高い周波数へ2分割のクロック信号を出力し、前記回転速度4f1が高い速度から減速するとき、該可変クロック信号6f15は高い周波数から低い周波数へ2分割のクロック信号を出力するものである。そして、該可変クロック信号6f15を前記図5のノイズカット発生器に供給することにより前記回転速度4f1が特に低い速度であるとき、前記Z相信号2f1に混入したノイズを強力に除去した前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29を生成する。該ノイズキャンセラーZ相信号6f29は前記回転位相検出カウンタ3fのZ相入力に供給されて、安定した回転位相3f1を得ることができる。
The signals shown in FIGS. 6- (f) and (i) thus obtained are input to the OR gate 6f19, and the output of the OR gate 6f19, that is, the variable clock signal 6f15, is shown in FIG. 6- (j). As shown in
The characteristics of the variable clock generator 6f1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6 (j) and FIG. 6 (a). The rotational speed 4f1 is accelerated from zero or a low speed. The variable clock signal 6f15 (output of the OR gate 6f19) outputs a clock signal divided into two from a low frequency to a high frequency, and when the rotational speed 4f1 decelerates from a high speed, the variable clock signal 6f15 starts from a high frequency. A clock signal divided into two is output to a low frequency. Then, by supplying the variable clock signal 6f15 to the noise cut generator of FIG. 5, when the rotational speed 4f1 is particularly low, the noise canceller that strongly removes noise mixed in the Z-phase signal 2f1. A Z-phase signal 6f29 is generated. The noise canceller Z-phase signal 6f29 is supplied to the Z-phase input of the rotational phase detection counter 3f, and a stable rotational phase 3f1 can be obtained.
図7は本発明の実施例3の全体を説明する図であり、図8は実施例3の基本的な動作を説明し、図9は実施例3の後述するZバンド発生器7fの構成例を示し、図10、図11、及び図12は実施例3の動作をさらに説明する図である。
図7において、前記図1と同じ符号を付すものは機能が同一でありその説明を割愛し、2、7f、及び7f12はそれぞれ本実施例3による回転位相検出装置、Zバンド発生器、及びZバンド信号であり、8fはANDゲート、7f13はZバンドによるZ相信号であり、上記Zバンド発生器7fとANDゲートを併せて、Zバンドノイズ阻止手段を構成する。
本実施例による前記回転位相検出装置2は従来の前記回転位相検出カウンタ3fに加えて前記Zバンド発生器7fを内蔵し、該Zバンド発生器7fは前記回転位相検出カウンタ3fが出力する回転位相3f1と前記回転速度検出器4fが出力する回転速度4f1を入力する。そして、該Zバンド発生器7fは前記回転位相3f1が後述するZバンドハイ位相設定値PZHi以上のとき、またはZバンドロー位相設定値PZLo以下のとき、前記Zバンド信号7f12をアクティブとし、該Zバンド信号7f12と前記Z相信号2f1を前記ANDゲート8fにて論理演算を行ってZバンドによるZ相信号7f13を生成し、これを前記回転位相検出カウンタ3fへ入力する。
このようにして生成される前記ZバンドによるZ相信号7f13は、前記回転位相3f1がZバンドロー位相設定値PZLoを越えてZバンドハイ位相設定値PZHi未満のとき、前記Z相信号2f1に侵入したノイズを完全に排除する特徴がある。
FIG. 7 is a diagram for explaining the entire third embodiment of the present invention, FIG. 8 explains the basic operation of the third embodiment, and FIG. 9 shows a configuration example of a Z-band generator 7f described later of the third embodiment. 10, FIG. 11, and FIG. 12 are diagrams for further explaining the operation of the third embodiment.
In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same functions, and the description thereof is omitted.
The
The Z-phase signal 7f13 based on the Z-band generated in this way enters the Z-phase signal 2f1 when the rotational phase 3f1 exceeds the Z-band low phase setting value PZLo and is less than the Z-band high phase setting value PZHi. There is a feature that completely eliminates noise.
次に、図8により前記図7のZバンド発生器7fの動作の説明を行う。前記図23−(a)、(b)、及び(c)と同様に図8−(a)、(b)、及び(c)の横軸は時間であり、それぞれ前記図7のAB相パルス信号1f1、Z相信号2f1、及び前記回転位相検出カウンタ3fが出力する回転位相3f1の時間的推移を示す。ここで、該図8においては前記電動機07a、すなわちインクリメンタルエンコーダ09aは一定の速度で回転しているとし、図8−(a)のAB相パルス信号1f1は回転に対応した一定の周波数信号となり、図8−(b)のZ相信号2f1は1回転毎にハイとなる信号である。次に、図8−(c)を参照して前記回転位相検出カウンタ3fは前記図8−(a)のAB相パルス信号1f1をカウントアップした計数値を出力し前記図8−(b)のZ相信号2f1がハイのとき該計数値をゼロにクリアして回転位相3f1を検出し、該図8−(c)においては一回転の最大回転位相をPmaxとし、後述するZバンドハイ位相とZバンドロー位相をそれぞれPZHi、PZLoとしている。 Next, the operation of the Z band generator 7f shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. Like FIGS. 23- (a), (b), and (c), the horizontal axis of FIGS. 8- (a), (b), and (c) is time, and the AB phase pulse of FIG. The time transition of the rotation phase 3f1 output from the signal 1f1, the Z-phase signal 2f1, and the rotation phase detection counter 3f is shown. Here, in FIG. 8, it is assumed that the electric motor 07a, that is, the incremental encoder 09a is rotating at a constant speed, and the AB phase pulse signal 1f1 in FIG. 8- (a) is a constant frequency signal corresponding to the rotation, The Z-phase signal 2f1 in FIG. 8- (b) is a signal that goes high every rotation. Next, referring to FIG. 8- (c), the rotational phase detection counter 3f outputs a count value obtained by counting up the AB phase pulse signal 1f1 of FIG. 8- (a) and outputs the count value of FIG. 8- (b). When the Z-phase signal 2f1 is high, the count value is cleared to zero and the rotation phase 3f1 is detected. In FIG. 8C, the maximum rotation phase of one rotation is set to Pmax. The Z band low phase is PZHi and PZLo, respectively.
そして、図8−(d)及び(e)はそれぞれ前記Zバンド信号7f12及び前記ZバンドによるZ相信号7f13の時間的推移を示し、前記図8−(c)において前記Zバンド発生器7fは、前記回転位相3f1が前記Zバンドハイ位相設定値PZHi以上のとき、または前記Zバンドロー位相設定値PZLo以下のとき、前記図8−(d)にて示すZバンド信号7f12をハイとし、前記回転位相3f1が前記Zバンドロー位相設定値PZLoを越えて前記Zバンドハイ位相設定値PZHi未満のときは前記図8−(d)のZバンド信号7f12をローとする。ここで、該図8−(d)においてハイの期間をZ相許可期間TZon、ローの期間をZ相禁止期間TZoffとしている。
そして、図8−(e)にて示す前記ZバンドによるZ相信号7f13は、前記図8−(b)と図8−(d)の信号をAND演算したものである。それゆえに、前記図8−(d)のZ相禁止期間TZoffの期間内に前記図8−(b)のZ相信号2f1にノイズが侵入したとしても、該図8−(e)においては完全に消去されることとなる。ここで、前記図7の構成のとき前記図8−(c)の回転位相3f1は、前記8−(e)にて示されるZバンドによるZ相信号7f13がハイのときゼロにクリアされることに留意されたい。
FIGS. 8- (d) and (e) show the Z-band signal 7f12 and the time transition of the Z-phase signal 7f13 by the Z-band, respectively. In FIG. 8- (c), the Z-band generator 7f When the rotational phase 3f1 is equal to or higher than the Z band high phase set value PZHi or equal to or lower than the Z band low phase set value PZLo, the Z band signal 7f12 shown in FIG. When the phase 3f1 exceeds the Z band low phase set value PZLo and is less than the Z band high phase set value PZHi, the Z band signal 7f12 of FIG. Here, in FIG. 8D, the high period is the Z-phase permission period TZon, and the low period is the Z-phase inhibition period TZoff.
A Z-phase signal 7f13 based on the Z band shown in FIG. 8- (e) is obtained by ANDing the signals shown in FIGS. 8- (b) and 8- (d). Therefore, even if noise enters the Z-phase signal 2f1 in FIG. 8- (b) during the Z-phase inhibition period TZoff in FIG. 8- (d), the noise is completely removed in FIG. 8- (e). Will be deleted. Here, in the configuration of FIG. 7, the rotational phase 3f1 of FIG. 8- (c) is cleared to zero when the Z-phase signal 7f13 by the Z band shown in 8- (e) is high. Please note that.
図9は前記図7および図8で説明した該Zバンド発生器7fの一構成例を示す。該図9において前記図7と同じ符号を付すものはこれと同じ機能を有しその説明を割愛し、7f1、7f2、及び7f3はそれぞれ最大回転位相Pmaxを出力する係数器、Zバンドロー位相設定値PZLoを出力する係数器、及び加減算器であり、7f4と7f5は共にコンパレータであり、7f6、7f7、及び7f8はそれぞれORゲート、Zバンド制御器、及びORゲートである。
そして、前記係数器7f1が出力する最大回転位相Pmaxと前記係数器7f2が出力するZバンドロー位相設定値PZLoは、前記加減算器7f3にて加減算されてZバンドハイ位相設定値PZHiを生成する。前記コンパレータ7f4は該Zバンドハイ位相設定値PZHiと前記回転位相3f1を入力して比較し、前記回転位相3f1が該Zバンドハイ位相設定値PZHi以上のときはハイを出力し、前記回転位相3f1が該Zバンドハイ位相設定値PZHi未満のときはローを出力する。該コンパレータ7f4の出力は2つの前記ORゲート7f6と7f8を経由して前記Zバンド信号7f12となる。
一方、前記コンパレータ7f4の動作に類似して、前記コンパレータ7f5は前記係数器7f2が出力するZバンドロー位相設定値PZLoと前記回転位相3f1を入力して比較し、前記回転位相3f1が該Zバンドロー位相設定値PZLo以下のときはハイを出力し、前記回転位相3f1が該Zバンドロー位相設定値PZLoを越えるときはローを出力する。そして、該コンパレータ7f5の出力は2つの前記ORゲート7f6と7f8を経由して前記Zバンド信号7f12となる。
そして、前記Zバンド信号7f12がハイのときは前記ANDゲート8fの作用により前記Z相信号2f1は許可されてそのまま前記ZバンドZ相信号7f13の出力となり、前記Zバンド信号7f12がローのときは前記ANDゲート8fの作用により前記Z相信号2f1は禁止されて前記ZバンドZ相信号7f13は強制的にローとなる。
FIG. 9 shows an example of the configuration of the Z-band generator 7f described with reference to FIGS. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 7 have the same functions and the description thereof is omitted. 7f1, 7f2, and 7f3 are coefficient units for outputting the maximum rotational phase Pmax, respectively, and Z band low phase setting values. A coefficient unit and an adder / subtracter that output PZLo, 7f4 and 7f5 are comparators, and 7f6, 7f7, and 7f8 are an OR gate, a Z-band controller, and an OR gate, respectively.
The maximum rotational phase Pmax output from the coefficient unit 7f1 and the Z band low phase set value PZLo output from the coefficient unit 7f2 are added / subtracted by the adder / subtractor 7f3 to generate a Z band high phase set value PZHi. The comparator 7f4 inputs and compares the Z-band high phase set value PZHi and the rotation phase 3f1, and outputs a high when the rotation phase 3f1 is equal to or greater than the Z-band high phase set value PZHi, and the rotation phase 3f1. Is less than the Z band high phase set value PZHi. The output of the comparator 7f4 becomes the Z band signal 7f12 via the two OR gates 7f6 and 7f8.
On the other hand, similar to the operation of the comparator 7f4, the comparator 7f5 inputs and compares the Z band low phase set value PZLo output from the coefficient unit 7f2 and the rotation phase 3f1, and the rotation phase 3f1 is compared with the Z band low phase. A high is output when it is less than or equal to the set value PZLo, and a low is output when the rotational phase 3f1 exceeds the Z band low phase set value PZLo. The output of the comparator 7f5 becomes the Z band signal 7f12 via the two OR gates 7f6 and 7f8.
When the Z band signal 7f12 is high, the operation of the AND gate 8f allows the Z phase signal 2f1 to be output as the Z band Z phase signal 7f13, and when the Z band signal 7f12 is low. The Z-phase signal 2f1 is inhibited by the action of the AND gate 8f, and the Z-band Z-phase signal 7f13 is forced to be low.
以上のように、前記コンパレータ7f4及び7f5は前記回転位相3f1の値に応じて前記Z相信号2f1を許可、または禁止するコントロールを行うものであるが、これに加えてZバンド制御器7f7はインクリメンタルエンコーダの回転速度に応じて、或いは運転操作、シーケンス制御の指令により前記Zバンド信号7f12をハイとして前記Z相信号2f1を許可する機能を有するようにしてもよい。
これを前記図9により説明する。図9はインクリメンタルエンコーダの回転速度に応じて前記Z相信号2f1を許可する機能を有するようにした場合を示している。
図9において、前記Zバンド制御器7f7は前記回転速度4f1を入力し該回転速度4f1が予め定める速度以下のときはハイを出力し、それを越える速度のときはローを出力する。
該Zバンド制御器7f7が出力する信号は前記ORゲート7f8を介して前記Zバンド信号7f12となり、前記ANDゲート8fの作用により前記Z相信号2f1を許可、または禁止するものである。
As described above, the comparators 7f4 and 7f5 perform control for permitting or prohibiting the Z-phase signal 2f1 in accordance with the value of the rotational phase 3f1, but in addition, the Z-band controller 7f7 is incremental. The Z-band signal 7f12 may be set to high according to the rotation speed of the encoder, or by an operation operation or sequence control command, and the Z-phase signal 2f1 may be permitted.
This will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a case where a function of permitting the Z-phase signal 2f1 according to the rotational speed of the incremental encoder is provided.
In FIG. 9, the Z-band controller 7f7 inputs the rotational speed 4f1, outputs high when the rotational speed 4f1 is equal to or lower than a predetermined speed, and outputs low when the rotational speed exceeds the predetermined speed.
The signal output from the Z-band controller 7f7 becomes the Z-band signal 7f12 through the OR gate 7f8, and the Z-phase signal 2f1 is permitted or prohibited by the action of the AND gate 8f.
なお、図9では、インクリメンタルエンコーダの回転速度に応じて前記Z相信号2f1を許可する機能を有するようにした場合を示したが、運転操作、シーケンス制御の指令によりZ相信号2f1を許可する機能を有するようにしてもよい。
具体的にこのような制御が必要となる例を挙げると、前記図7の回転位相検出装置2や回転位相検出カウンタ3fはディスクリートのロジックデバイスを用いる他、今日ではPLDやASICを用いてワンチップのデバイスにロジック回路を実現する。
このような電子装置は電源がオフからオンしたとき前記回転位相検出カウンタ3fが出力する回転位相3f1は、通常、実際の位相と相違する。そのゆえ、電源がオンしたときは正しく回転位相を検出する為、前記Z相信号2f1が正規にハイとなることを少なくとも1回転以上待つ必要がある。
この為、前記Zバンド制御器7f7に図示しないマイクロコンピュータを内蔵させ、電源がオフからオンしたとき運転操作の指令や、外部に設置されたこれも図示しない集中制御装置のシーケンス制御の指令を受信して前記Zバンド制御器7f7に一時的にハイを出力せしめる。これにより、前記コンパレータ7f4及び7f5の動作にかかわらず前記Z相信号2f1の許可を行い、該Z相信号2f1が正規にハイとなって正しく前記回転位相検出カウンタ3fをゼロにクリアし後前記回転位相3f1による回転位相の検出を開始する。
Although FIG. 9 shows the case where the function of permitting the Z-phase signal 2f1 according to the rotational speed of the incremental encoder is shown, the function of permitting the Z-phase signal 2f1 by an operation operation or sequence control command. You may make it have.
As an example in which such control is specifically required, the rotational
In such an electronic apparatus, the rotational phase 3f1 output from the rotational phase detection counter 3f when the power is turned on is usually different from the actual phase. Therefore, in order to correctly detect the rotation phase when the power is turned on, it is necessary to wait at least one rotation for the Z-phase signal 2f1 to be normally high.
For this reason, a microcomputer (not shown) is incorporated in the Z-band controller 7f7, and when the power is turned on, an operation command is received or a sequence control command (not shown) of the centralized control unit installed outside is also received. Then, the Z-band controller 7f7 is temporarily made to output high. As a result, the Z-phase signal 2f1 is permitted regardless of the operations of the comparators 7f4 and 7f5, the Z-phase signal 2f1 becomes normal high and the rotation phase detection counter 3f is correctly cleared to zero, and then the rotation. Detection of the rotational phase by the phase 3f1 is started.
図10は以上で説明した前記図9の構成による動作を各部の波形を示して説明するもので、該図10−(a)、(b)、及び(c)は前記図8−(a)、(b)、及び(c)と同様にAB相パルス信号1f1、Z相信号2f1、及び前記回転位相検出カウンタ3fが出力する回転位相3f1の時間的推移を示す。該図10−(c)において時刻t2は前記回転位相3f1が前記Zバンドハイ位相設定値PZHi以上となる時刻であり、時刻t3は前記回転位相3f1が最大回転位相Pmaxからゼロにクリア(後述する図10−(i) がハイになるとゼロにクリアされる)される時刻であり、時刻t4は前記回転位相3f1が前記Zバンドロー位相設定値PZLo以上となる時刻である。
そして、図10−(d)、(e)、及び(f)はそれぞれ前記コンパレータ7f4、コンパレータ7f5、及びORゲート7f6の出力を示し、前記図10−(d)のコンパレータ7f4の出力は前記10−(c)を参照して、前記回転位相3f1が前記Zバンドハイ位相設定値PZHi以上である時刻t2とt3間においてハイでありそれ以外のときはローであり、前記図10−(e)のコンパレータ7f5の出力は、前記回転位相3f1が前記Zバンドロー位相設定値PZLo以下である時刻t3とt4間においてハイでありそれ以外のときはローである。そして、図10−(f)で表される前記ORゲート7f6の出力は前記図10−(d)と図10−(e)をOR演算して得られ図示の如く例えば時刻t2とt4間においてハイとなる。
FIG. 10 illustrates the operation of the configuration of FIG. 9 described above with the waveforms of the respective parts. FIGS. 10- (a), (b), and (c) are the same as FIG. 8- (a). Similarly to FIGS. 7B, 7B, and 9C, the AB phase pulse signal 1f1, the Z phase signal 2f1, and the rotational phase 3f1 output by the rotational phase detection counter 3f are shown as time transitions. In FIG. 10- (c), time t2 is the time when the rotational phase 3f1 becomes equal to or higher than the Z band high phase set value PZHi, and at time t3, the rotational phase 3f1 is cleared from the maximum rotational phase Pmax to zero (described later). The time t4 is a time when the rotational phase 3f1 becomes equal to or greater than the Z band low phase set value PZLo.
10- (d), (e), and (f) show the outputs of the comparator 7f4, comparator 7f5, and OR gate 7f6, respectively. The output of the comparator 7f4 in FIG. Referring to-(c), the rotation phase 3f1 is high between times t2 and t3 when the rotation frequency of the Z band is equal to or greater than the Z band high phase set value PZHi, and is low otherwise. The output of the comparator 7f5 is high between times t3 and t4 when the rotational phase 3f1 is equal to or less than the Z band low phase set value PZLo, and is low otherwise. The output of the OR gate 7f6 shown in FIG. 10- (f) is obtained by ORing the above-described FIG. 10- (d) and FIG. 10- (e), and as shown in the figure, for example, between times t2 and t4. Become high.
次に、図10−(g)、(h)、及び(i) はそれぞれ前記Zバンド制御器7f7の出力、Zバンド信号7f12、及びZバンドZ相信号7f13を示し、該Zバンド制御器7f7は前記図7のインクリメンタルエンコーダ09aの回転速度4f1が例えば予め定める速度以下のときはハイを出力し、それを越える速度のときはローを出力する。或いは、運転操作、シーケンス制御の指令により前記Zバンド制御器7f7の出力をハイとするもので、該図10−(g)では例として時刻t0迄をハイとしそれ以降はローとしている。すなわち、該Zバンド制御器7f7の主たる機能は後述するZ相許可期間を任意に拡張することにある。
そして、図10−(h)にて示す前記ORゲート7f8の出力であるZバンド信号7f12は、前記図10−(f)と図10−(g)をOR演算して得られるものである。本発明では該10−(h)のハイの期間はZ相許可期間TZon、ローの期間はZ相禁止期間TZoffと呼称し、該10−(h)のZバンド信号7f12と前記図10―(b)のZ相信号2f1は前記ANDゲート8fでAND演算されて前記図10−(i) のZバンドZ相信号7f13を生成する。該ZバンドZ相信号7f13は前記図7の回転位相検出カウンタ3fに入力され、前記図10−(c)に示す回転位相3f1をゼロにクリアすることとなる。
Next, FIGS. 10- (g), (h), and (i) show the output of the Z-band controller 7f7, the Z-band signal 7f12, and the Z-band Z-phase signal 7f13, respectively. 7 outputs high when the rotational speed 4f1 of the incremental encoder 09a shown in FIG. 7 is equal to or lower than a predetermined speed, for example, and outputs low when the rotational speed exceeds the predetermined speed. Alternatively, the output of the Z-band controller 7f7 is set to high by a command for driving operation or sequence control. In FIG. 10- (g), for example, the time until time t0 is high, and thereafter the level is low. That is, the main function of the Z-band controller 7f7 is to arbitrarily extend a Z-phase permission period to be described later.
The Z-band signal 7f12, which is the output of the OR gate 7f8 shown in FIG. 10- (h), is obtained by ORing the above-described FIG. 10- (f) and FIG. 10- (g). In the present invention, the high period of 10- (h) is referred to as the Z-phase permission period TZon, and the low period is referred to as the Z-phase prohibition period TZoff, and the 10- (h) Z-band signal 7f12 and FIG. The Z-phase signal 2f1 of b) is ANDed by the AND gate 8f to generate the Z-band Z-phase signal 7f13 of FIG. 10- (i). The Z-band Z-phase signal 7f13 is input to the rotational phase detection counter 3f shown in FIG. 7, and the rotational phase 3f1 shown in FIG. 10- (c) is cleared to zero.
さらに、図11と図12により前記Zバンド発生器7fの動作と効果について説明を行う。始めに、該図11に示す図11−(a)、(b)、(c)、(h)、及び(i) はそれぞれ前記図10−(a)、(b)、(c)、(h)、及び(i) で示したものと同じ信号を示しそれぞれの説明は割愛するが、前記図10との相違は該図11では前記Zバンド制御器7f7は常にローを出力しているとして前記図10−(g)に相当するものを表示せず、また、該図11−(b)の前記Z相信号2f1に時刻t1及びt5において図示するノイズが侵入したとしている。このノイズが侵入した該図11−(b)は前記図11−(h)に示すZバンド信号7f12とAND演算されて前記図11−(i) のZバンドZ相信号7f13を生成するが、時刻t1及びt5において前記図11−(h)はローレベルであり、前記図11−(i) では前記ノイズは確実に消去される。 Further, the operation and effect of the Z-band generator 7f will be described with reference to FIGS. First, FIGS. 11- (a), (b), (c), (h), and (i) shown in FIG. 11 are respectively shown in FIGS. 10- (a), (b), (c), ( h) and the same signals as those shown in (i) are shown and their explanations are omitted. However, the difference from FIG. 10 is that the Z-band controller 7f7 always outputs low in FIG. It is assumed that the signal corresponding to FIG. 10- (g) is not displayed, and the noise shown in FIG. 11- (b) enters the Z-phase signal 2f1 at times t1 and t5. 11- (b) where the noise has intruded is ANDed with the Z-band signal 7f12 shown in FIG. 11- (h) to generate the Z-band Z-phase signal 7f13 of FIG. 11- (i). At time t1 and t5, FIG. 11- (h) is at a low level, and in FIG. 11- (i), the noise is surely erased.
続いて図12は前記Z相信号2f1にノイズが侵入するワーストケースにおける前記Zバンド発生器7fの動作を説明するもので、該図12も同様に図12−(a)、(b)、(c)、(h)、及び(i) はそれぞれ前記図10−(a)、(b)、(c)、(h)、及び(i) で示したものと同じ信号を示し、前記図10との相違は該図12では前記Zバンド制御器7f7は常にローを出力しているとして前記図10−(g)に相当するものを表示せず、また、該図12−(b)の前記Z相信号2f1に時刻t1において図示するノイズが侵入したとしている。
ここで、該図12−(b)の時刻t3及びt7において前記Z相信号2f1が正規のハイになるとし、該図12−(c)において前記回転位相3f1が前記Zバンドハイ位相設定値PZHi以上となる時刻をt2及びt6とし、前記のノイズが侵入する前記時刻t1は該時刻t2とt3の間としている。
さらに、該図12−(c)においてノイズが侵入した時刻t1にて前記回転位相3f1は回転位相Pt1からゼロにクリアされ、その後カウントアップを継続し時刻t3にて正しくZ相信号2f1がハイとなって回転位相Pt3からゼロにクリアされる。該回転位相3f1はその後時刻t4にて前記Zバンドロー位相設定値PZLoを越えつつ動作を継続する。
Next, FIG. 12 explains the operation of the Z-band generator 7f in the worst case in which noise enters the Z-phase signal 2f1, and FIG. 12 similarly shows FIGS. 12- (a), (b), ( c), (h), and (i) show the same signals as those shown in FIGS. 10- (a), (b), (c), (h), and (i), respectively. FIG. 12 shows that the Z-band controller 7f7 always outputs a low level in FIG. 12, and does not display the one corresponding to FIG. 10- (g). It is assumed that the noise shown in the figure enters the Z-phase signal 2f1 at time t1.
Here, it is assumed that the Z-phase signal 2f1 is normally high at times t3 and t7 in FIG. 12- (b), and the rotational phase 3f1 is set to the Z-band high phase set value PZHi in FIG. 12- (c). The above times are t2 and t6, and the time t1 at which the noise enters is between the times t2 and t3.
Further, in FIG. 12- (c), the rotation phase 3f1 is cleared from the rotation phase Pt1 to zero at time t1 when noise enters, and then continues counting up, and the Z-phase signal 2f1 is correctly set to high at time t3. Thus, the rotational phase Pt3 is cleared to zero. The rotation phase 3f1 then continues to operate while exceeding the Z band low phase set value PZLo at time t4.
前記図12−(c)について以上で説明したことを踏まえつつ、前記回転位相Pt1と回転位相Pt3にはつぎの(1)式の関係があるので、前記回転位相Pt1は(2)式のとおりとなる。
Pt1+Pt3=Pmax・・・・・・・・・・・(1)式
Pt1=Pmax−Pt3・・・・・・・・・・・(2)式
また、時刻t1において前記回転位相Pt1は前記Zバンドハイ位相設定値PZHiより大きいこと、及び上記(2)式より次の(3)式が導かれる。
PZHi<(Pt1=Pmax−Pt3)
Pt3 <Pmax−PZHi・・・・・・・・・(3)式
また、前記図9において前記Zバンドハイ位相設定値PZHiは前記最大回転位相Pmaxから前記Zバンドロー位相設定値PZLoを減じたものであったので、つぎの(4)式が導かれる。
PZLo=Pmax−PZHi・・・・・・・・・(4)式
上記(4)式を(3)式に代入すればつぎの(5)式のとおりとなる。
Pt3 <PZLo・・・・・・・・・・・・・・(5)式
上記(5)式により前記時刻t3において前記Z相信号2f1が正しくハイとなるとき前記図9のコンパレータ7f5はハイを出力しており、図12−(h)に示す前記Zバンド信号7f12もハイとなる。
かように、前記図9においてコンパレータ7f4を設けたときは前記回転位相3f1がZバンドロー位相設定値PZLo以下であることを検出する前記コンパレータ7f5も必要となる。
Based on the above description regarding FIG. 12- (c), since the rotational phase Pt1 and the rotational phase Pt3 have the following relationship (1), the rotational phase Pt1 is expressed by the following equation (2). Become.
Pt1 + Pt3 = Pmax (1) Formula Pt1 = Pmax−Pt3 (2) Also, at time t1, the rotational phase Pt1 is equal to Z The following equation (3) is derived from the fact that it is larger than the band high phase set value PZHi and the above equation (2).
PZHi <(Pt1 = Pmax−Pt3)
Pt3 <Pmax−PZHi (3) In FIG. 9, the Z band high phase set value PZHi is obtained by subtracting the Z band low phase set value PZLo from the maximum rotation phase Pmax. Therefore, the following equation (4) is derived.
PZLo = Pmax−PZHi (4) Formula If the above formula (4) is substituted into the formula (3), the following formula (5) is obtained.
Pt3 <PZLo (5) When the Z-phase signal 2f1 is correctly high at the time t3 according to the above equation (5), the comparator 7f5 in FIG. And the Z band signal 7f12 shown in FIG. 12- (h) is also high.
Thus, when the comparator 7f4 is provided in FIG. 9, the comparator 7f5 for detecting that the rotational phase 3f1 is equal to or smaller than the Z band low phase set value PZLo is also required.
次に、図12−(h)に示す前記Zバンド信号7f12は例えば時刻t2からt4迄がZ相許可期間TZonであり時刻t4からt6迄がZ相禁止期間TZoffとなり、図12−(i) に示す前記ZバンドZ相信号7f13は前記図12−(b)と図12−(h)が前記図9のANDゲート8fによりAND演算されて図示する如きとなる。すなわち、時刻t1におけるノイズが該図12−(i) にも表れて前記図12−(c)の前記回転位相3f1をゼロにクリアするに至る。
ここで、該図12について具体例を示せば、前記インクリメンタルエンコーダ09aのA相信号の1回転当たりのパルス発生数を19200ppr(pprはPulse Per Round)とし、前記図7の前記A相B相インターフェイス1fは前記A相信号の2倍の周波数を前記AB相パルス信号1f1に出力するとすれば、図12−(c)の最大回転位相Pmaxはつぎの(6)式のとおりとなる。
Pmax=19200×2=38400パルス・・・・・・(6)式
また、前記Zバンドロー位相設定値PZLoは例えば16パルスと設定すれば、前記Z相許可期間TZonと1回転に要する時間の比率はつぎの(7)式のとおり僅か0.0834%である。
TZon/(TZon+TZoff)=(2×PZLo)/Pmax
=(2×16)/38400=0.0834%・・・・・・(7)式
Next, the Z-band signal 7f12 shown in FIG. 12- (h) is, for example, a Z-phase permission period TZon from time t2 to t4 and a Z-phase inhibition period TZoff from time t4 to t6. The Z-band Z-phase signal 7f13 shown in FIG. 12 is as shown in FIG. 12- (b) and FIG. 12- (h), which are ANDed by the AND gate 8f of FIG. That is, noise at time t1 also appears in FIG. 12- (i), and the rotational phase 3f1 in FIG. 12- (c) is cleared to zero.
Here, a specific example of FIG. 12 shows that the number of pulses generated per rotation of the A phase signal of the incremental encoder 09a is 19200ppr (ppr is Pulse Per Round), and the A phase B phase interface of FIG. If 1f outputs a frequency twice as high as the A-phase signal to the AB-phase pulse signal 1f1, the maximum rotation phase Pmax in FIG. 12- (c) is expressed by the following equation (6).
Pmax = 19200 × 2 = 38400 pulses (6) If the Z band low phase setting value PZLo is set to 16 pulses, for example, the ratio of the Z phase permission period TZon and the time required for one rotation Is 0.0834% as shown in the following equation (7).
TZon / (TZon + TZoff) = (2 × PZLo) / Pmax
= (2 × 16) /38400=0.0834% (7)
かように、図7から説明した本発明の実施例3の前記Zバンド発生器7fを内蔵する前記回転位相検出装置2は、前記Z相信号2f1に前記図11−(b)にて示したZ相禁止期間TZoffにノイズが侵入しても、該ノイズは完全に除去されて前記図11−(i) に示したZバンドによるZ相信号7f13を生成して信頼性のある回転位相を検出せしめる。
また、前記回転位相検出装置2は、前記Z相信号2f1に前記図12−(b)にて示したワーストケースの前記Z相許可期間TZonにノイズが侵入する場合も、前記Zバンドロー位相設定値PZLoの値は通常前記(7)式の例で示した様に充分に小さく設定するので1回転に対する前記Z相許可期間TZonの比率は小さく、該Z相許可期間TZonの期間内にノイズが侵入する確率も極めて小さい。また、該Z相許可期間TZonの期間内にノイズが侵入したとしても、前記図12−(c)の時刻t3に示すとおり前記Z相信号2f1が正しくハイとなって前記回転位相Pt3からゼロにクリアされ、速やかに正常な状態に復帰し信頼性のある回転位相を検出せしめるものである。
As described above, the
In addition, the rotational
図13は本発明の実施例4を説明する図であり、該図13において前記図1及び図7と同じ符号を付すものは機能が同一でありそれぞれの説明を割愛し、3及び8f1はそれぞれ実施例4の回転位相検出装置及び安定化Z相信号である。
本実施例4は前記図1のノイズキャンセラー6fと前記図7のZバンド発生器7fとゲート8fから構成されるZバンドノイズ阻止手段を同時に用いて安定化Z相信号8f1を生成して、これを前記回転位相検出カウンタ3fのZ相入力とする。そして、その目的とするところは前記前記電動機07aが低速度から最高速度までいかなる速度で運転しているときも、前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力するZ相信号に万が一ノイズが侵入した場合であっても、該ノイズを確実に除去して正確な回転位相を検出することにある。
FIG. 13 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG. 7 denote the same functions, and the explanation thereof is omitted. It is a rotation phase detection apparatus of Example 4, and a stabilization Z phase signal.
The fourth embodiment generates a stabilized Z-phase signal 8f1 by simultaneously using the Z-band noise blocking means comprising the noise canceller 6f of FIG. 1, the Z-band generator 7f of FIG. 7, and the gate 8f. Is the Z-phase input of the rotational phase detection counter 3f. The purpose is that even when the electric motor 07a is operating at any speed from a low speed to a maximum speed, even if noise enters the Z-phase signal output from the incremental encoder 09a. It is to detect the accurate rotational phase by reliably removing the noise.
さらに、前記図13について説明するにあたり、前記電動機07aが停止もしくは低速度にて運転するときと、速度を上げて該低速度を越えて運転するときに分けて説明を行う。
電動機07aが停止もしくは低速度にて運転するとき、
(1)始めに、前記図13のZバンド発生器7fの動作について前記図9を参照して説明する。
(2)前記Zバンド発生器7fが内蔵するZバンド制御器7f7は、入力する前記回転速度4f1から電動機07aが停止もしくは低速度であることを検出してハイを出力する。これにより前記Zバンド信号7f12は前記コンパレータ7f4、または7f5の動作にかかわらずハイとなる。
(3)該Zバンド信号7f12がハイなので、ANDゲート8fの出力である前記安定化Z相信号8f1は前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29と同じ信号となる。
(4)次に、前記図13のノイズキャンセラー6fの動作について、前記ノイズキャンセラー6fが内蔵する可変クロック発生器は、前記図2の多分割可変クロック発生器6f0ではなく前記図5の2分割可変クロック発生器6f1を使用しているとし該図5を参照して説明する。
(5)前記2分割可変クロック発生器6f1が内蔵する前記セレクタ6f5は、入力する前記回転速度4f1から電動機07aが停止もしくは低速度であることを検出してS0出力をハイとする。
(6)これにより前記可変クロック信号6f15は、前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数を例えば16分の1に分周したQ3出力と低い周波数のクロック信号となる。
(7)該可変クロック信号6f15は前記ノイズカットZ相発生器6f21に供給され、周波数が低いので前記Z相信号2f1に混入したノイズを強力に除去した前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29を生成する。
(8)該ノイズキャンセラーZ相信号6f29はANDゲート8fを経由して安定化Z相信号8f1となり、前記回転位相検出カウンタ3fのZ相入力に供給される。
(9)そして、前記同期制御装置06aが電源オン後であっても、前記Z相信号2f1が正規にハイとなって前記回転位相検出カウンタ3fをゼロにクリアして信頼性のある回転位相3f1の検出を開始する。
Further, in describing FIG. 13, the explanation will be made separately when the electric motor 07a is stopped or operated at a low speed and when the electric motor 07a is operated at a higher speed than the low speed.
When the motor 07a stops or operates at a low speed,
(1) First, the operation of the Z-band generator 7f of FIG. 13 will be described with reference to FIG.
(2) The Z-band controller 7f7 built in the Z-band generator 7f detects that the motor 07a is stopped or at a low speed from the input rotational speed 4f1 and outputs high. As a result, the Z-band signal 7f12 becomes high regardless of the operation of the comparator 7f4 or 7f5.
(3) Since the Z-band signal 7f12 is high, the stabilized Z-phase signal 8f1 that is the output of the AND gate 8f is the same signal as the noise canceller Z-phase signal 6f29.
(4) Next, regarding the operation of the noise canceller 6f of FIG. 13, the variable clock generator built in the noise canceller 6f is not the multi-division variable clock generator 6f0 of FIG. It will be described with reference to FIG. 5 that the clock generator 6f1 is used.
(5) The selector 6f5 included in the two-divided variable clock generator 6f1 detects that the motor 07a is stopped or at a low speed from the input rotational speed 4f1 and sets the S0 output to high.
(6) Thereby, the variable clock signal 6f15 becomes a Q3 output and a low frequency clock signal obtained by dividing the frequency of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3 by, for example, 1/16.
(7) The variable clock signal 6f15 is supplied to the noise cut Z-phase generator 6f21, and since the frequency is low, the noise canceller Z-phase signal 6f29 is generated by strongly removing noise mixed in the Z-phase signal 2f1.
(8) The noise canceller Z-phase signal 6f29 becomes a stabilized Z-phase signal 8f1 via the AND gate 8f, and is supplied to the Z-phase input of the rotational phase detection counter 3f.
(9) Even after the synchronous control device 06a is powered on, the Z-phase signal 2f1 is normally high and the rotational phase detection counter 3f is cleared to zero to provide a reliable rotational phase 3f1. Start detecting.
電動機07aが低速度を越えて運転するとき、
(10)始めに、前記図13のノイズキャンセラー6fの動作について上記と同様に前記図5を参照して説明する。
(11)前記2分割可変クロック発生器6f1が内蔵する前記セレクタ6f5は、入力する前記回転速度4f1から電動機07aが低速度を越えて運転していることを検出してS0出力をローとする。
(12)これにより前記可変クロック信号6f15は、前記分周器6f3が出力する発信器6f2の周波数を例えば2分の1に分周したQ0出力と高い周波数のクロック信号となる。
(13)該可変クロック信号6f15は前記ノイズカットZ相発生器6f21に供給され、前記Z相信号2f1に混入したノイズを通常に除去した前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29を生成する。
(14)次に、前記図13のZバンド発生器7fの動作について前記図9を参照して説明する。
(15)前記Zバンド発生器7fが内蔵するZバンド制御器7f7は、入力する前記回転速度4f1から電動機07aが低速度を越えていることを検出してローを出力する。
(16)これにより、前記Zバンド信号7f12において前記コンパレータ7f4、または7f5の出力が有効となり、該Zバンド信号7f12は前記Z相許可期間はハイ、前記Z相禁止期間はローとなる。
(17)前記ANDゲート8fは該Zバンド信号7f12により前記ノイズキャンセラーZ相信号6f29のノイズを消去して安定化Z相信号8f1を出力し、該安定化Z相信号8f1は前記回転位相検出カウンタ3fのZ相入力に供給されて信頼性のある回転位相3f1を得る。
When the motor 07a operates over a low speed,
(10) First, the operation of the noise canceller 6f of FIG. 13 will be described with reference to FIG.
(11) The selector 6f5 included in the two-divided variable clock generator 6f1 detects that the motor 07a is operating beyond the low speed from the input rotational speed 4f1, and sets the S0 output to low.
(12) Thereby, the variable clock signal 6f15 becomes a Q0 output obtained by dividing the frequency of the transmitter 6f2 output from the frequency divider 6f3 into, for example, a half and a high frequency clock signal.
(13) The variable clock signal 6f15 is supplied to the noise-cut Z-phase generator 6f21, and generates the noise canceller Z-phase signal 6f29 from which the noise mixed in the Z-phase signal 2f1 is normally removed.
(14) Next, the operation of the Z-band generator 7f of FIG. 13 will be described with reference to FIG.
(15) The Z-band controller 7f7 built in the Z-band generator 7f detects that the electric motor 07a exceeds the low speed from the input rotational speed 4f1 and outputs low.
(16) As a result, the output of the comparator 7f4 or 7f5 becomes valid in the Z-band signal 7f12, and the Z-band signal 7f12 becomes high during the Z-phase permission period and low during the Z-phase inhibition period.
(17) The AND gate 8f erases the noise of the noise canceller Z-phase signal 6f29 by the Z-band signal 7f12 and outputs a stabilized Z-phase signal 8f1, and the stabilized Z-phase signal 8f1 is the rotation phase detection counter. A reliable rotation phase 3f1 is obtained by being supplied to the 3f Z-phase input.
以上のように図13の実施例においては前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力するZ相信号にノイズが侵入した場合であっても、前記電動機07aが停止もしくは低速度で運転しているときは、前記ノイズキャンセラー6fの作用によりノイズを消去した前記安定化Z相信号8f1を生成する。また、前記電動機07aが低速度を越える速度で運転しているときは、前記Zバンド発生器7fの作用によりノイズを消去した前記安定化Z相信号8f1を生成する。そして、該安定化Z相信号8f1を前記回転位相検出カウンタ3fのZ相入力に入力することにより、いかなる回転速度であっても安定した回転位相3f1を得ることを可能とした。 As described above, in the embodiment shown in FIG. 13, even when noise enters the Z-phase signal output from the incremental encoder 09a, the noise is reduced when the motor 07a is stopped or operating at a low speed. The stabilized Z-phase signal 8f1 from which noise has been eliminated is generated by the action of the canceller 6f. Further, when the electric motor 07a is operating at a speed exceeding the low speed, the stabilized Z-phase signal 8f1 in which noise is eliminated is generated by the action of the Z-band generator 7f. Then, by inputting the stabilized Z-phase signal 8f1 to the Z-phase input of the rotational phase detection counter 3f, it is possible to obtain a stable rotational phase 3f1 at any rotational speed.
図14は本発明の実施例5の全体を説明する図であり、図15は実施例5の後述するZ相監視器9fの一構成例を示し、図16は実施例5の動作を説明するもので、図14より順次説明を行う。
図14において前記図1及び図13と同じ符号を付すものは機能が同一でありそれぞれの説明を割愛し、4及び9fはそれぞれ本実施例5の回転位相検出装置及びZ相監視器である。
前述のとおり前記電動機07aがいかなる速度で運転しているときも、前記ノイズキャンセラー6fとZバンド発生器7fの作用によりノイズの侵入を除去した前記安定化Z相信号8f1を得るものであった。本実施例5においては前記電動機07aが低速度を越える速度で運転しているとき、前記Z相監視器9fは前記Zバンド信号7f12と前記Z相信号2f1を入力として、前記インクリメンタルエンコーダ09aが出力する信号にノイズが侵入した回数を定量的に検出し監視を容易とするものである。
FIG. 14 is a diagram for explaining the entire fifth embodiment of the present invention, FIG. 15 shows a configuration example of a Z-phase monitor 9f described later of the fifth embodiment, and FIG. 16 explains the operation of the fifth embodiment. Therefore, description will be made sequentially from FIG.
In FIG. 14, components having the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 13 have the same functions, and their descriptions are omitted.
As described above, when the electric motor 07a is operating at any speed, the stabilized Z-phase signal 8f1 from which noise has been removed is obtained by the action of the noise canceller 6f and the Z-band generator 7f. In the fifth embodiment, when the electric motor 07a is operating at a speed exceeding the low speed, the Z-phase monitor 9f receives the Z-band signal 7f12 and the Z-phase signal 2f1, and the incremental encoder 09a outputs The number of times that noise has entered the signal to be detected is quantitatively detected to facilitate monitoring.
次に、図15により前記Z相監視器9fの構成例を示す。該図15において前記図14と同じ符号を付すものはこれと同じ機能を有しその説明を割愛し、9f1、9f2、9f3、9f4、及び9f5はそれぞれNOTゲート、ANDゲート、カウンタ、ノイズカウント値、及び不正Z相カウント表示器である。前記NOTゲート9f1は前記Zバンド信号7f12を反転し、前記ANDゲート9f2は該NOTゲート9f1の出力と前記Z相信号2f1を入力してAND演算を行う。すなわち、該ANDゲート9f2は前記Z相禁止期間TZoffにおいて前記Z相信号2f1にノイズが侵入したときハイを出力し、前記カウンタ9f3は該ANDゲート9f2の出力がハイとなる毎にカウントアップしてノイズカウント値9f4を出力する。該ノイズカウント値9f4は前記不正Z相カウント表示器9f5にて表示され前記Z相信号2f1にノイズが侵入した回数を簡単に知ることができる。 Next, FIG. 15 shows a configuration example of the Z-phase monitor 9f. In FIG. 15, those having the same reference numerals as those in FIG. 14 have the same functions and their explanations are omitted, and 9f1, 9f2, 9f3, 9f4, and 9f5 are a NOT gate, an AND gate, a counter, and a noise count value, respectively. And an unauthorized Z-phase count indicator. The NOT gate 9f1 inverts the Z-band signal 7f12, and the AND gate 9f2 inputs the output of the NOT gate 9f1 and the Z-phase signal 2f1 to perform an AND operation. That is, the AND gate 9f2 outputs high when noise enters the Z-phase signal 2f1 in the Z-phase inhibition period TZoff, and the counter 9f3 counts up every time the output of the AND gate 9f2 becomes high. The noise count value 9f4 is output. The noise count value 9f4 is displayed on the unauthorized Z-phase count display 9f5, and the number of times that noise has entered the Z-phase signal 2f1 can be easily known.
図16は該Z相監視器9fの動作をさらに説明するもので、図16−(a)、(b)、(c)、及び(h)はそれぞれ前記図11−(a)、(b)、(c)、及び(h)と同一であってその説明は割愛し、図16−(j)、(k)はそれぞれ前記ANDゲート9f2の出力及び前記カウンタ9f3が出力するノイズカウント値9f4の時間的推移を示す。すなわち、前記図16−(b)の時刻t1及びt5において前記Z相信号2f1にノイズが侵入したと仮定しており、該Z相信号2f1と、前記16−(h)のZバンド信号7f12をNOT演算した信号が前記ANDゲート9f2の入力となる。それゆえ、前記ANDゲート9f2の出力は前記図16−(j)に示す如くノイズが侵入したときのみハイとなり、前記カウンタ9f3はこれをカウントして前記図16−(k)のとおりノイズカウント値9f4を出力する。そして、前記不正Z相カウント表示器9f5は常に該図16−(k)の値を表示しており、この表示を監視することにより通常は容易に認識することができないノイズの侵入回数を定量的にクリアに知ることができる。 FIG. 16 further explains the operation of the Z-phase monitor 9f. FIGS. 16- (a), (b), (c), and (h) are the same as FIGS. 11- (a) and (b), respectively. , (C), and (h), and the description thereof is omitted. FIGS. 16- (j) and (k) show the output of the AND gate 9f2 and the noise count value 9f4 output from the counter 9f3, respectively. Shows the time transition. That is, it is assumed that noise has entered the Z-phase signal 2f1 at times t1 and t5 in FIG. 16- (b), and the Z-phase signal 2f1 and the Z-band signal 7f12 in 16- (h) are A signal obtained by NOT operation is input to the AND gate 9f2. Therefore, the output of the AND gate 9f2 becomes high only when noise enters as shown in FIG. 16- (j), and the counter 9f3 counts this and the noise count value as shown in FIG. 16- (k). 9f4 is output. The unauthorized Z-phase count indicator 9f5 always displays the value of FIG. 16- (k), and by monitoring this display, the number of times of intrusion of noise that cannot normally be easily recognized is quantitatively determined. You can know clearly.
ここで、かようなノイズの侵入は決して許容されるものではなく、前記ノイズカウント値9f4がカウントアップしたときは直ちに生産物の品質確認を実施すると共に、装置の主電源系統や信号線の敷設状況の点検と対策、他のインバータなどノイズ発生源の点検と対策を実施するものである。そして、これらの対策の効果も前記不正Z相カウント表示器9f5を監視することにより容易かつ定量的に確認できるものである。 Here, such intrusion of noise is never allowed, and when the noise count value 9f4 is counted up, the quality of the product is immediately checked, and the main power supply system and signal lines of the apparatus are installed. This is to check the situation and take countermeasures, and to check and take countermeasures for noise sources such as other inverters. The effects of these measures can also be easily and quantitatively confirmed by monitoring the unauthorized Z-phase count indicator 9f5.
図17は本発明の実施例6を説明する図である。前記図1から図16までは回転位相検出装置において、本発明の詳細を前記電動機07aのフィードバックの実施例により説明を行ったが、本発明はフィードバックと共に指令の回転位相検出装置にも用いることができ、本実施例によりこれを説明する。
図17において07a及び09aは前記図14と同じく電動機及びロータリーエンコーダを示し、5fは前記図14の4と機能が同一のフィードバックの回転位相検出装置を示し、その他1fから9fまで添え字「f」を付すものはフィードバックの信号を処理するものであり前記図14と同じ符号を付すものと同一の機能を有しその説明を割愛する。
そして、図17において01は集中制御装置であり、該集中制御装置01は前記インクリメンタルエンコーダ09aの動作を電子的にエミュレートして指令の回転位相と回転速度となるA相、B相、及びZ相を生成する(A相、B相、及びZ相の生成については前記特許文献2参照)。
すなわち、該集中制御装置01は前記図20にて示すA相、B相、及びZ相を生成して出力する。次に、前記同期制御装置06aが内蔵する1sから9sまで添え字「s」を付すものは、前記集中制御装置01からのA相、B相、及びZ相を受信して本発明による指令の回転位相検出装置を構成し、前記の1fから9fまで同じ番号で添え字「f」を付すものとそれぞれ同じ機能を有している。すなわち、指令の回転位相検出装置5sはノイズキャンセラー6s、Zバンド発生器7s、ANDゲート8s、Z相監視器9s、及び回転位相検出カウンタ3sを内蔵し、前記集中制御装置01がいかなる指令の回転速度を出力するときであってもノイズの侵入を除去して正確な指令の回転位相を検出する。
FIG. 17 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention. 1 to 16, the details of the present invention have been described in the embodiment of the feedback of the electric motor 07a in the rotational phase detector. However, the present invention can be used for the rotational phase detector of the command together with the feedback. Yes, this example illustrates this.
In FIG. 17, 07a and 09a indicate the electric motor and the rotary encoder as in FIG. 14, 5f indicates the rotational phase detector for feedback having the same function as 4 in FIG. 14, and the subscript “f” from 1f to 9f. Those marked with are for processing feedback signals and have the same functions as those marked with the same reference numerals as those in FIG.
In FIG. 17, 01 is a centralized control device, and the
That is, the
次に、1c及び2cは共に加減算器、3c及び4cはそれぞれ位相偏差増幅器及び加算器であり、前記指令の回転速度検出器4sの出力とフィードバックの回転速度検出器4fの出力は前記加減算器1cで演算されて速度偏差が生成され前記加算器4cへ出力される。同様に、前記指令の回転位相検出装置5sの出力とフィードバックの回転位相検出装置5fの出力は前記加減算器2cで演算されて位相偏差が生成され、該位相偏差は前記位相偏差増幅器3cを経て増幅後の位相偏差となって前記加算器4cに出力される。
5c、6cはそれぞれ演算増幅器及び駆動部であり、前記加算器4cは前記増幅後の位相偏差と速度偏差を加算して出力し、該出力は前記演算増幅器5cによりトルク指令に変換されて前記駆動部6cを制御し電動機07aを駆動することとなる。
かように、前記集中制御装置01が出力する指令に対して、前記指令の回転位相検出装置5sは常にノイズの侵入を排除した信頼性の高い指令の回転位相を検出すると共に、前記指令の回転速度検出器4sは該回転位相より信頼性の高い指令の回転速度の検出が可能となった。同様に、前記フィードバックの回転位相検出装置5f及び回転速度検出器4fの作用により信頼性の高い前記電動機6aのフィードバックの回転位相と回転速度を検出するので、前記集中制御装置01の指令に追随した精度の良い同期制御や位置制御を実現する。
Next, 1c and 2c are adder / subtracters, 3c and 4c are a phase deviation amplifier and an adder, respectively. The output of the command
Thus, with respect to the command output from the
図18は本発明の実施例7を説明する図であり、本発明の回転位相検出装置を用いて複数の電動機の同期制御や位置制御を行う例を示している。該図18において前記図17と同じ符号を付すものは機能が同一でありそれぞれの説明を割愛し、06b、07b、及び09bは前記同期制御装置06a、電動機07a、及びインクリメンタルエンコーダ09aと機能は同一で複数の電動機の制御の例を示し、電動機の台数がさらに多いときも本発明の回転位相検出装置を内蔵する同期制御装置を電動機に対応して設置すればよい。
以上のように、前記図19のシャフトレス輪転印刷機において多数の電動機をいかなる回転速度にて電子的に同期制御で駆動するときも、本発明による回転位相検出装置を用いることにより、インクリメンタルエンコーダのZ相にノイズが侵入したときであってもこれを確実に除去し信頼性の高い回転位相の検出を実現することができる。
FIG. 18 is a diagram for explaining a seventh embodiment of the present invention, and shows an example in which synchronous control and position control of a plurality of electric motors are performed using the rotational phase detector of the present invention. In FIG. 18, the same reference numerals as those in FIG. 17 denote the same functions, and the description thereof will be omitted. The functions of 06b, 07b, and 09b are the same as those of the synchronous control device 06a, the motor 07a, and the incremental encoder 09a. An example of controlling a plurality of electric motors is shown, and when the number of motors is larger, a synchronous control device incorporating the rotational phase detection device of the present invention may be installed corresponding to the electric motor.
As described above, even when a large number of electric motors are electronically driven at any rotational speed in the shaftless rotary printing press shown in FIG. 19, by using the rotational phase detection device according to the present invention, an incremental encoder is provided. Even when noise enters the Z phase, it is possible to reliably remove the noise and to realize a highly reliable rotational phase detection.
1 回転位相検出装置
2 回転位相検出装置
3 回転位相検出装置
4 回転位相検出装置
01 集中制御装置
02 通信線路
03a、03b、03c 給紙部
04a、04b、04c 印刷紙
05a、05b、05c インフィードロール
06a、06b、06d、06e、06f 同期制御装置
07a、07b、07d、07e、07f 電動機
09a、09b、09d、09e、09f インクリメンタルエンコーダ(ロータリーエンコーダ)
10a、10c 印刷ユニット(イエロー)
11a、11c 印刷ユニット(マゼンダ)
12a、12c 印刷ユニット(シアン)
13a、13c 印刷ユニット(ブラック)
10b 印刷ユニット(ブラック)
14a、14b、14c アウトフィードロール
15f 折り機
1c、2c 加減算器
3c 位相偏差増幅器
4c 加算器
5c 演算増幅器
6c 駆動部
1s A相B相インターフェイス(指令のA相B相インターフェイス)
2s Z相インターフェイス(指令のZ相インターフェイス)
3s 回転位相検出カウンタ(指令の回転位相検出カウンタ)
4s 回転速度検出器(指令の回転速度検出器)
6s ノイズキャンセラー(指令のノイズキャンセラー)
7s Zバンド発生器(指令のZバンド発生器)
8s ANDゲート
9s Z相監視器(指令のZ相監視器)
1f A相B相インターフェイス(フィードバックのA相B相インターフェイス)1f1 AB相パルス信号
1f2 回転方向信号
2f Z相インターフェイス(フィードバックのZ相インターフェイス)
2f1 Z相信号
3f 回転位相検出カウンタ(フィードバックの回転位相検出カウンタ)
3f1 回転位相(フィードバックの回転位相)
4f 回転速度検出器(フィードバックの回転速度検出器)
5f 回転位相検出装置(フィードバックの回転位相検出装置)
4f1 回転速度(フィードバックの回転速度)
6f ノイズキャンセラー(フィードバックのノイズキャンセラー)
6f0 多分割可変クロック発生器
6f1 2分割可変クロック発生器
6f2 発信器
6f3 分周器
6f4 NOTゲート
6f5 セレクタ
6f6、6f7、6f8、6f9 Dフリップフロップ
6f10、6f11、6f12、6f13 ANDゲート
6f14 ORゲート
6f15 可変クロック信号
6f16 NOTゲート
6f17、6f18 ANDゲート
6f19 ORゲート
6f21 ノイズカットZ相発生器
6f22、6f23、6f24、6f25 Dフリップフロップ
6f26 ANDゲート
6f27 NORゲート
6f28 JKフリップフロップ
6f29 ノイズキャンセラーZ相信号
7f Zバンド発生器(フィードバックのZバンド発生器)
7f1、7f2 係数器
7f3 加減算器
7f4、7f5 コンパレータ
7f6 ORゲート
7f7 Zバンド制御器
7f8 ORゲート
7f12 Zバンド信号
7f13 ZバンドによるZ相信号
8f ANDゲート
9f Z相監視器(フィードバックのZ相監視器)
9f1 NOTゲート
9f2 ANDゲート
9f3 カウンタ
9f4 ノイズカウント値
9f5 不正Z相カウント表示器
PZHi Zバンドハイ位相設定値
PZLo Zバンドロー位相設定値
TZon Z相許可期間
TZoff Z相禁止期間
DESCRIPTION OF
10a, 10c Printing unit (yellow)
11a, 11c Printing unit (magenta)
12a, 12c Printing unit (cyan)
13a, 13c Printing unit (black)
10b Printing unit (black)
14a, 14b,
2s Z phase interface (command Z phase interface)
3s Rotation phase detection counter (command rotation phase detection counter)
4s rotation speed detector (command rotation speed detector)
6s Noise canceller (Directive noise canceller)
7s Z-band generator (command Z-band generator)
8s AND gate 9s Z phase monitor (command Z phase monitor)
1f A phase B phase interface (feedback A phase B phase interface) 1f1 AB phase pulse signal 1f2
2f1 Z phase signal 3f Rotation phase detection counter (Feedback rotation phase detection counter)
3f1 rotation phase (rotation phase of feedback)
4f Rotational speed detector (Feedback rotational speed detector)
5f Rotational phase detector (feedback rotational phase detector)
4f1 Rotational speed (Feedback rotational speed)
6f Noise canceller (feedback noise canceller)
6f0 Multi-divided variable clock generator 6f1 Divided variable clock generator 6f2 Transmitter 6f3 Divider 6f4 NOT gate 6f5 Selector 6f6, 6f7, 6f8, 6f9 D flip-flops 6f10, 6f11, 6f12, 6f13 AND gate 6f14 OR gate 6f15 Variable Clock signal 6f16 NOT gate 6f17, 6f18 AND gate 6f19 OR gate 6f21 Noise cut Z phase generator 6f22, 6f23, 6f24, 6f25 D flip flop 6f26 AND gate 6f27 NOR gate 6f28 JK flip flop 6f29 Noise canceller Z phase signal 7f Z band generation (Z-band generator for feedback)
7f1, 7f2 Coefficient unit 7f3 Adder / Subtractor 7f4, 7f5 Comparator 7f6 OR gate 7f7 Z band controller 7f8 OR gate 7f12 Z band signal 7f13 Z phase signal by Z band 8f AND gate 9f Z phase monitor (feedback Z phase monitor)
9f1 NOT gate 9f2 AND gate 9f3 Counter 9f4 Noise count value 9f5 Incorrect Z-phase count indicator PZHi Z-band high phase set value PZLo Z-band low phase set value TZon Z-phase enable period TZoff Z-phase disable period
Claims (6)
上記回転位相検出カウンタが、上記Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するパルス列をカウントして積算値を得るとともに、上記Z相信号により該積算値をゼロにクリアすることにより、上記回転機器の回転位相に対応した信号を検出する回転位相検出装置であって、
上記回転位相検出カウンタのZ相信号の入力側に、多分割可変クロック発生器とノイズカットZ相発生器とから構成され、Z相信号に含まれるノイズをキャンセルするためのノイズキャンセラーを設け、
多分割可変クロック発生器に前記回転位相検出カウンタが出力する回転位相より演算した回転速度を入力し、ゼロから最高速度に至るまでの上記回転速度に応じて、低い周波数から高い周波数に段階的に切り替わる可変クロック信号を生成し、
上記ノイズカットZ相発生器に上記可変クロック信号と前記Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するノイズを含むZ相信号を入力し、
上記可変クロック信号により、上記ノイズを含むZ相信号を該クロック信号のnクロックサイクルだけ位相シフトすることにより、nクロックサイクルより短いノイズを除去したノイズキャンセラーZ相信号を出力し、
上記ノイズキャンセラーZ相信号を前記回転位相検出カウンタへのZ相入力とする
ことを特徴とする回転位相検出装置。 Incorporates a rotation phase detection counter that generates a pulse train corresponding to the rotation of the rotating device and outputs the output of the Z-phase incremental encoder that generates a Z-phase signal each time the rotating device makes one rotation,
The rotational phase detection counter counts the pulse train output from the Z-phase incremental encoder to obtain an integrated value, and clears the integrated value to zero by the Z-phase signal, thereby obtaining the rotational phase of the rotating device. A rotational phase detection device for detecting a corresponding signal,
A Z-phase signal input side of the rotational phase detection counter is composed of a multi-division variable clock generator and a noise cut Z-phase generator, and a noise canceller for canceling noise included in the Z-phase signal is provided.
The rotation speed calculated from the rotation phase output from the rotation phase detection counter is input to the multi-division variable clock generator, and stepwise from a low frequency to a high frequency according to the rotation speed from zero to the maximum speed. Generate a variable clock signal that switches,
Input the variable clock signal and the Z-phase signal including noise output from the incremental encoder with Z-phase to the noise-cut Z-phase generator;
By shifting the phase of the Z phase signal including the noise by n clock cycles of the clock signal by the variable clock signal, a noise canceller Z phase signal from which noise shorter than n clock cycles is removed is output,
A rotational phase detection device, wherein the noise canceller Z-phase signal is used as a Z-phase input to the rotational phase detection counter.
前記多分割可変クロック発生器は、ゼロから最高速度に至るまでの上記回転速度に応じて、低い周波数から高い周波数に2段階に切り替わる可変クロック信号を生成する
ことを特徴とする回転位相検出装置。 The rotational phase detection device according to claim 1,
The multi-segment variable clock generator generates a variable clock signal that switches in two steps from a low frequency to a high frequency in accordance with the rotational speed from zero to a maximum speed.
Zバンド発生器とゲート回路から構成されるZバンドノイズ阻止手段が設けられ、
上記回転位相の最小値より予め設定された第1の所定値だけ大きい回転位相をZバンドロー位相設定値PZLoとし、上記回転位相の最大値より予め設定された第2の所定値だけ小さい回転位相をZバンドハイ位相設定値PZHi(但しPZLo<PZHi)としたとき、
上記Zバンド発生器は、前記回転位相検出カウンタが出力する回転位相3f1と、上記Zバンドロー位相設定値PZLo及びZバンドハイ位相設定値PZHiと比較し、該回転位相3f1がPZLoを越えてPZHi未満のときはノンアクティブとなるZバンド信号を生成し、上記回転位相3f1がPZHi以上、又は、PZLo以下のときはアクティブとなるZバンド信号を生成するものであり、
上記ゲート回路の一方の入力端には上記Zバンド発生器の出力が入力され、また、他方の入力端には前記ノイズキャンセラーが設けられ、前記Z相付きインクリメンタルエンコーダが出力するZ相信号を上記ノイズキャンセラーに入力し、ノイズキャンセラーの出力を上記ゲート回路に入力し、
該ゲート回路の出力は回転位相検出カウンタのZ相入力端に接続され、上記ゲート回路は、上記Zバンド信号がアクティブのとき、ノイズを含むZ相信号を通過可能とし、上記Zバンド信号がノンアクティブのときノイズを含むZ相信号の通過を阻止する
ことを特徴とする回転位相検出装置。 In the rotation phase detection device according to claim 1 or 2,
Z-band noise prevention means comprising a Z-band generator and a gate circuit is provided,
The rotational phase that is larger than the minimum value of the rotational phase by a first predetermined value set in advance is set as a Z band low phase setting value PZLo, and the rotational phase that is smaller than the maximum value of the rotational phase by a second predetermined value set in advance. When Z band high phase set value PZHi (where PZLo <PZHi)
The Z band generator compares the rotation phase 3f1 output from the rotation phase detection counter with the Z band low phase setting value PZLo and the Z band high phase setting value PZHi, and the rotation phase 3f1 exceeds PZLo and less than PZHi. In this case, a Z-band signal that is inactive is generated, and when the rotational phase 3f1 is PZHi or higher or PZLo or lower, an active Z-band signal is generated .
One input terminal of the gate circuit output of the Z band generator is input also to the other input terminal the noise canceller is provided, the Z-phase signal the phase Z with incremental encoder output Input to the noise canceller, input the output of the noise canceller to the above gate circuit,
The output of the gate circuit is connected to the Z-phase input terminal of the rotation phase detection counter. When the Z-band signal is active, the gate circuit can pass a Z-phase signal including noise, and the Z-band signal is non-transmitted. rotational phase detecting apparatus according to claim <br/> blocking the passage of the Z-phase signal containing noise when active.
前記電動機がゼロもしくは低速度にて運転するときは、前記Zバンド発生器は前記Zバンド信号を常時アクティブとし、前記ノイズキャンセラーの出力を上記回転位相検出カウンタに入力させ、
前記電動機が低速度を越える速度にて運転しているときは、
前記Zバンド発生器は、前記回転位相検出カウンタが出力する回転位相3f1と、上記Zバンドロー位相設定値PZLo及びZバンドハイ位相設定値PZHiと比較し、該回転位相3f1がPZLoを越えてPZHi未満のときはノンアクティブとなるZバンド信号を生成し、上記回転位相3f1がPZHi以上、又は、PZLo以下のときはアクティブとなるZバンド信号を生成し、
前記ゲート回路は、上記Zバンド信号がアクティブのとき、前記ノイズキャンセラーの出力を通過可能とし、上記Zバンド信号がノンアクティブのとき前記ノイズキャンセラーの出力の通過を阻止する
ことを特徴とする回転位相検出装置。 In the rotation phase detection device according to claim 3 ,
When the motor operates at zero or low speed, the Z-band generator always activates the Z-band signal and inputs the output of the noise canceller to the rotational phase detection counter,
When the motor is operating at a speed exceeding the low speed,
The Z band generator compares the rotation phase 3f1 output from the rotation phase detection counter with the Z band low phase setting value PZLo and the Z band high phase setting value PZHi, and the rotation phase 3f1 exceeds PZLo and less than PZHi. A Z-band signal that is non-active is generated when, and a Z-band signal that is active when the rotational phase 3f1 is PZHi or more or PZLo or less,
The gate circuit allows the output of the noise canceller to pass when the Z-band signal is active, and blocks the passage of the output of the noise canceller when the Z-band signal is inactive. Detection device.
前記Zバンド発生器が出力するZバンド信号と、前記Z相付きインクリメンタルエンコーダの出力であるノイズキャンセラーへの入力信号が入力されるZ相監視器を備え、
上記Z相監視器は、前記Zバンド信号がノンアクティブのときにノイズキャンセラーに入力される信号の回数を計数するカウンタと、該カウンタの出力を表示する不正Z相カウント表示器を内蔵し、
該不正Z相カウント表示器を監視することにより、前記Z相付きインクリメンタルエンコーダの出力によるZ相信号にノイズが混入した回数を検知する
ことを特徴とする回転位相検出装置。 In the rotation phase detection device according to claim 3 or 4 ,
A Z-phase monitor that receives the Z-band signal output from the Z-band generator and the input signal to the noise canceller that is the output of the incremental encoder with Z-phase;
The Z-phase monitor includes a counter that counts the number of signals input to the noise canceller when the Z-band signal is inactive, and an illegal Z-phase count indicator that displays the output of the counter,
A rotational phase detection device that detects the number of times noise is mixed in a Z-phase signal generated by the output of the incremental encoder with Z-phase by monitoring the illegal Z-phase count indicator.
上記Z相付きインクリメンタルエンコーダは電動機の回転に応じたパルス列を生成するとともに該回転機器が一回転する毎にZ相信号を生成し、
上記集中制御装置は、電子的に上記Z相付きインクリメンタルエンコーダの機能をエミュレートして、回転位相指令と回転速度指令に対応したパルス列と1回転毎にZ相信号を出力し、
上記集中制御装置の回転位相指令と回転速度指令に、上記電動機の回転位相と回転速度とを同期させる同期制御装置であって、
上記指令用の回転位相検出装置及び上記フィードバック用の回転位相検出装置として、前記請求項3,4または請求項5の回転位相検出装置を使用し、
上記制御装置は、上記指令用の回転位相検出装置と上記フィードバック用の回転位相検出装置が出力する回転位相指令および回転位相から、それぞれ回転速度指令と回転速度を演算し、回転速度指令と回転速度の速度偏差を求め、
また、上記指令用の回転位相検出装置と上記フィードバック用の回転位相検出装置が出力する回転位相指令および回転位相から、位相偏差を求め、
上記速度偏差と位相偏差に基づき電動機の回転位相と回転速度が、それぞれ回転位相指令と回転速度指令に一致するように制御する
ことを特徴とする同期制御装置。 Centralized control device, a plurality of electric motors, an incremental encoder with a Z phase for detecting rotation of the electric motor, a rotational phase detector for command corresponding to the centralized control device, and a plurality of feedbacks corresponding to the number of the motors And a control device for controlling the electric motor,
The incremental encoder with Z phase generates a pulse train corresponding to the rotation of the electric motor and generates a Z phase signal every time the rotating device makes one rotation,
The centralized control device electronically emulates the function of the incremental encoder with Z phase, and outputs a pulse train corresponding to the rotation phase command and the rotation speed command and a Z phase signal for each rotation,
A synchronous control device for synchronizing the rotational phase and rotational speed of the electric motor with the rotational phase command and rotational speed command of the centralized control device;
As the rotational phase detection device for command and the rotational phase detection device for feedback, the rotational phase detection device of claim 3 , 4 or 5 is used,
The control device calculates a rotational speed command and a rotational speed from a rotational phase command and a rotational phase output from the rotational phase detector for command and the rotational phase detector for feedback, respectively. Find the speed deviation of
Further, from the rotational phase command and rotational phase output by the rotational phase detector for command and the rotational phase detector for feedback, a phase deviation is obtained,
A synchronous control device, wherein the rotational phase and rotational speed of the electric motor are controlled based on the speed deviation and the phase deviation so as to coincide with the rotational phase command and the rotational speed command, respectively.
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