JPH01101413A

JPH01101413A - 記録計

Info

Publication number: JPH01101413A
Application number: JP62260100A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tohara; 正博戸原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1987-10-15
Publication date: 1989-04-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は各種アナログ信号をペンによって記録紙上に波
形記録する記録計に係り、特にペン位置のオープンルー
プ制御機能を備えた記録計の改良に関する。　　・（従来の技術）従来から、各種アナログ信号をペンによって記録紙上に
波形記録する記録計が用いられているが、その一つとし
て短時間的にペン位置のオープンループ制御を行なう機
能を備えた記録計が多く採用されてきている。すなわち
この記録計は、ペン駆動機構としてステップモータを使
用し、入力信号に対応したペンの記録位置（今回の記録
位置）と現在のペン位置（前回の記録位置）とから、今
回の記録位置にペンを移動するためのステップモータの
ステップ数（駆動量）およびステップ回転方向を求めて
記録動作を行なうものである。しかしながら、この種の
記録計においては、何らかの原因（外乱）によってペン
位置が一度ずらされると、そのずらされる位置から正常
な記録位置に戻ることができないため、その後の記録が
全く信頼度の低いものとなってしまう。

そこで近年では、このような問題を解消するための技術
が、本出願人によって“特願昭６１−７１１７５号”に
より提案されてきている。すなわちこの記録計は、ペン
が移動してアナログ入力信号に対する記録動作が行なわ
れている時に、ペンの実際の位置を周期的に検出し、こ
の検出されたペン位置とアナログ入力信号に対応したペ
ンの記録位置とから、ペンを移動させるステップモータ
のステップ数およびステップ回転方向を求めてペン位置
を修正するものである。しかしこの種の記録計では、前
述のような外乱には十分に対処できるが、オープンルー
プ制御されている期間はペン位置検出を行なわないこと
から、もし仮にモータプーリ径や繰糸の径等のメカ系に
誤差が存在すると、ペンの移動にとなって記録誤差が増
大していくことになり、記録精度の点で問題が生じる。

なお、このようなメカ系の誤差の存在による記録精度上
の問題は、前述の記録計の場合についても同様に言える
ものである。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように、従来の各種記録計では、モータブーり径
や繰糸の径等のメカ系に誤差が存在すると、記録誤差が
増大して記録精度の点で問題があった。

本発明の目的は、モータプーリ径や繰糸の径等のメカ系
の誤差が存在していても、常に高精度の記録を行なうこ
とが可能な記録計を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明では、入力信号に対
応したペンの記録位置と現在のペン位置とから、当該ペ
ンを移動させるモータの駆動量を求めて記録動作を行な
うオープンループ制御機能を備えた記録計において、ペ
ンと非接触状態にて当該ペンの位置を検出するペン位置
検出手段と、このペン位置検出手段により複数箇所で検
出された夫々のペン位置に基づいて、オープンループ制
御に・よるペン移動量の補正量を算出する校正動作手段
とを備えて構成している。

（作用）従って、本発明では以上のような手段を備えたことによ
り、オープンループ制御による複数箇所でのペン位置が
ペン位置検出手段によって検出され、この夫々のペン位
置に基づいてオープンループ制御によるペン移動量の補
正量が校正動作手段によ−って算出される。そして、こ
の算出されたペン移動量の補正量と、入力信号に対応し
たペンの記録位置と、現在のペン位置とから、ペンを移
動させるモータの駆動量が求められることにより、前述
のメカ系の誤差を無くした状態で記録動作が行なわれる
。

（実施例）まず、本発明の考え方について述べる。

いま、２つのペンが０％の位置にあり、ここでフィード
バック制御であるペン位置検出と誤差補正を行なってい
るものとすると、ここでは誤差は無く全てのペンは第４
図（ａ）に示すように正確にＯ％位置にある。次に、ペ
ンに対してオープンループ制御のみを行なって全てのペ
ンを１００％の位置へ移動させると、従来例のように特
に何も考慮しなければ、例えば第４図（ｂ）に示すよう
に実際のペンの位置には誤差を生じる。この誤差の原因
としては前述したように、０％から１００％までのペン
の移動量すなわちスパンが１．例えばペン駆動用のモー
タであるステップモータの１０００ステップ分というこ
とに決まっていても、実際にはモータブーり径や繰糸径
等のメカ系の誤差によって、設定値からばらつくことが
上げられる。

−そこで本発明では、校正動作手段というものを備える
。すなわち、第４図（ａ）に示すように全てのペンの０
％位置を揃えた後に、全てのペンをオープンループ制御
で１００％の位置へ移動させ、第４図（ｂ）に示すよう
になった所で再度ペン位置検出を行なう。そして、第４
図Ｃｂ’）における検出位置をこれから差引くことによ
って、各ペンの実際のスパンＳ１．Ｓ２　　（ＳＮは第
Ｎペンのスパンであり、単位は％）が求まる。そして、
以後のオープンループ制御においては、篤Ｎベンに対し
てはＸ％だけ移動させようとする場合には、実際にはＸ
％だけでなく　（ｘ・１００／ＳＮ）％だけ移動させる
ことによって誤差補正を行なう。この方法により、全て
のペンが０％に揃った位置からオープンループ制御で１
００％位置転位置した場合には、第４図（Ｃ）に示すよ
うに全てのペンを正確に揃えることが可能となる。

なお、スパンのばらつきは主にモータプーリ径や繰糸径
によるものであり、ペンの移動距離に比例するものであ
るので、０％から１００％への移動が正確になれば、当
然のことながら任意の箇所から任意の箇所への移動も正
確になる。すなわち、−点校正を行なうことのみにより
、全ての記録範囲で正確な記録を行なえることになる。

また、上述した誤差の要因は経時的にも安定しており、
−度校正動作を行なうことにより長期間の補正が可能で
ある。

以下、上記のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明による記録計の構成例を示す構成図で
ある。第１図において、各アナログ信号ａｌｎ８２は、
それぞれアンプ１，２を介してアナログ／デジタル変換
器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）３．４に入力され、
デジタル信号に変換されるようになっている。一方、中
央処理装置（以下、ＣＰＵと称する）５には、ステップ
モータドライバ６．７およびチャートドライバ８がパス
ライン９を介して接続されており、ＣＰＵ５から出力さ
れる指令に従ってこれらのステップモータドライバ６．
７およびチャートドライバ８が作動する構成となってい
る。ここで、ステップモータドライバ６はステップモー
タ１０のステップ回転方向、パルスレートおよびステッ
プ数のデータを受けてステップモータ１０をステップ回
転駆動するものであり、またステップモータドライバ７
はステップモータドライバ６と同様に図示しないステッ
プモータのステップ回転方向、パルスレートおよびステ
ップ数のデータを受けてそのステップモータをステップ
回転駆動するものであ６る。さらに、チャートドライバ
８はチャート、速度データを受けて当該速度となるよう
に、チャートモータ１１の回転数を制御して記録紙１２
を移動させるものである。

一方、ぺ、ンキャリッジ１３，１４のペン１５゜１６が
設けられた反対側には、発光素子および受光素子から構
成されるフォトインタラプタ１７゜１８が設けられてい
る。フォトインタラプタ１７は、ペンキャリッジ１３に
形成された突起部１３ａが発光素子と受光素子との間に
入って光をしゃ断した時に、ペン１５の実際の位置を検
出したことを示すペン位置検出信号を出力するようにな
っており、またフォトインクラブタ１８は、ベンキャリ
ッジ１４に形成された突起部１４ａが発売素子と受光素
子との間に入って光をしゃ断した時に、４ン１６の実際
の位置を検出したことを示すペン位置検出信号を出力す
るようになっている。

そして、これらフォトインクラブタ１７，１８は共に、
センサキャリッジドライバ１９により駆動制御されるセ
ンサキャリッジモータ２．０の回転駆動により、各ペン
１５．１６の移動方向に対して平行移動するように構成
されている。なおこの移動は、各プーリ２１，２２およ
び２３の間に張られた繰糸２４に各フォトインタラプタ
１７．１８を設けたセンサキャリッジ２５が取付けられ
、センサキャリッジモータ２０の回転駆動がギヤ２６゜
２７を介してプーリ２３に伝達されることにより行なわ
れるようになっている。そして、各フォトインクラブタ
１７，１８から出力される各ペン位置検出信号は割込み
コントローラ２８に入力されるようになっている。

一方、ステップモータ１０の回転軸に設けられたギヤ２
９が回転し、このギヤ２９と歯合するギヤ３０が回転し
てプーリ３１．３２に張られた繰糸３３が作動すること
により、繰糸３３に取付けられたベンキャリッジ１３が
シャフト３４上を移動するようになっている。

上記ＣＰＵ５は、第２図に示す記録動作処理Ａの機能の
他に、第３図に示す如くペン位置検出手段であるセンサ
キャリッジ２５を移動させて検出された０％位置（図示
最左側位置）および１００％位置転位置最古側位置）の
各箇所での夫々のべ。

ン位置検出信号に基づいて、オープンループ制御による
ペン移動量の補正量すなわちスパン補正係数を全てのペ
ン１５．１６について算出する校正動作処理Ｂの機能を
有している。なお、３５は上記処理ＡおよびＢの各プロ
グラムを格納するＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）
であり、３６は処理途中および処理結果の各種データを
格納するＲＡＭ　（ランダム・アクセスｅメモリ）であ
る。

次に、以上の如く構成された記録計の作用について、第
２図および第３図に示す各フロー図に従って説明する。

まず、校正動作について第３図に示す校正動作処理フロ
ー図を参照して述べる。

校正動作処理は、後述する記録動作処理を行なうに先だ
って実行される。ＣＰＵ５は、ステップＳ１１において
センサキャリッジドライバ１９に対して駆動指令を出力
する。これにより、センサキャリ、ツジモータ２０が回
転駆動してセンサキャリッジ２５をホームポジション、
例えば記録紙１２の左端の位置へ移動させる。次に、ス
テップＳ１２においてＣＰＵ５は、センサキャリッジド
ライバ１９に対して駆動指令を出力することにより、セ
ンサキャリッジモータ２０が回転駆動してセンサキャリ
ッジ２５を、ペン１５．１６の移動方向に対して平行に
上記ホームポジションから１回移動（スキャン）させて
、現在の全てのペン位置を検出する。すなわち、センサ
キャリッジ２５の移動によって、フォトインタラプタ１
７．１８の各発光素子と受光素子の間をそれぞれペンキ
ャリッジ１３．１４の各突起部１３ａ、１４ａが通過し
、この通過時は各ペン１５．１６の位置と対応する時刻
であり、この時刻に各フォトインタラプタ１７．１８か
らペン位置検出信号が出力される。一方、ＣＰＵ５によ
ってセンサキャリッジ２５の往路の期間だけ割込みを許
可しておけば、各フォトインクラブタ１７．１８が出力
されたペン位置検出信号は、割込みコントローラ２８を
通してＣＰＵ５に送られる。ここで、現在の各ペン１５
．１６の位置をＲＡＭ３６に記憶しておく。

このようにして現在の各ペン１５．１６の位置を検出す
ると、次にステップＳ１３に移行してＣＰＵ５は、ステ
ップモータのステップ数から計算を行ない、この値をス
テップモータドライバ６゜７へ設定する。これにより、
ステップモータドライバ６に対応したステップモータ１
０．およびステップモータドライバ７に対応した図示し
ないステップモータがステップ回転駆動し、ステップモ
ータドライバ６に対応した各ギヤ２９，３０．およびス
テップモータドライバ７に対応した図示しないギヤが回
転し、さらに繰糸３３および図示しない繰糸が作用して
各ペン１５．１６のベンキャリッジ１３．１４が移動し
て、各ペン１５．１６を０％相当の位置へ移動させる。

これによって各ペン１５．１６が停止する位置は、前述
したように各種誤差要因によってばらつく。そこで、次
にステップＳ１４においてＣＰＵ５は、上述と同様にし
てセンサキャリッジ２５を１回移動（スキャン）させて
、当該０％の位置における各ペン１５゜１６の実際の位
置ｘ　□　（１５）、　　ｘ　Ｏ（［１）を検出し、こ
れをＲＡＭ３６に記憶しておく。次に、ステップＳ１５
においてＣＰＵ５は、上述と同様にして各ペン１５．１
６を１００％相当の位置へ移動させる。そして、次にス
テップＳ１６においてＣＰＵ５は、上述と同様にしてセ
ンサキャリッジ２５を１回移動（スキャン）させて、当
該１００％の位置における各ペン１５．１６の実際の位
置ｘ　１ｉ０（１５）　、　　ｘ　１０Ｇ（１８）を検
出し、これをＲＡＭ３６に記憶しておく。

最後に、ステップＳ１７においてＣＰＵ５は、ＲＡＭ３
６に記憶されであるステップＳ１６で検出したペン位置
ｘ　１００（１５）　、　　ｘ　１００（１６）から、
ステップＳ１４で検出したペン位置Ｘ　ｏ　（１５）＋
ｘ□（１Ｂ）を差引くことにより、オープンループ制御
による実際の各ペン１５．１６の１００％相当のスパン
Ｓ　（１５）、　　Ｓ　（１Ｂ）を求める。すなわち、
オープンループ制御によって第Ｎペンを１００％移動さ
せても、実際に移動するのはＳ　Ｎ（＝　ｘ　１００（
Ｎ）ｘｏ（Ｎ）１％であり、一般に８％移動させても実
際に移動するのはａ　・（ｘ　１００（Ｎ）　　Ｘ　ｏ　（Ｎ）ｌ／　１
００％である。

換言すると、ａ　　・　１００／　　（ｘｌｏｏ（Ｎ）　　　Ｘｏ　
　（Ｎ）１％移動させることによって実際にａ％移動す
ることとなり、この１００／　（ｘｌｏｏ（Ｎ）　　Ｘｏ　（Ｎ）１を第Ｎ
ペンのスパン補正係数ｋＮとして求めることができる。

以上のようにして、各ペン１５゜１６めスパン補正係数
ｋ１５．　　ｋ１８を求め、これをＲＡＭ３６へ記憶し
て校正動作処理が終了する。

次に、記録動作について第２図に示す記録動作処理フロ
ー図を参照して述べる。

記録動作処理は、比較的短い周期例えば１００ｉｓ毎に
実行される。ＣＰＵ５は、ステップｓ１においてアナロ
グ入力信号ａ１に対するチャンネルｒＰ−ＩＪを設定し
、次のステップｓ２においてＡ／Ｄ変換器３を動作させ
る。これにより、アナログ入力信号はデジタル信号に変
換され、ステップＳ３での判断によってステップｓ４で
ＲＡＭ３６に記憶される。このアナログ入力信号ａ１の
Ａ／Ｄ変換が終了してＲＡＭ３６への記憶動作が終了す
ると、次のステップＳ５に移行してＣＰＵ５は、アナロ
グ入力信号ａ１の記録位置が記録紙１２の例えば左端の
基準位置から、ステップモータ１０のステップ数に換算
して何ステップ目かを求める。ここで、この記録位置を
ｙ　ｐ（−ｎ）としてＲＡＭ３６に記憶しておく。

次に、ステップＳ６においてＣＰＵ５は、前回の記録動
作時に記憶しておいたペン１５の位置データｘ　ｐ（ｎ
−１）、前回と現在の間で駆動したステップモータ１０
のステップ回転方向とそのステップ数ｍ（ｎ−１）、お
よび前述の構成動作時に記憶しておいたペン１５のスパ
ン補正係数ｋ１５から、現在のペン１５の位置の理論値
ｘ　ｐ（ｎ）をＸ　ｐ（ｎ）−Ｘ　ｐ（ｎ−１）＋　ｍ
　（ｎ−１）／ｋ　１５を用いて求める。そして、次の
ステップＳ７に移行して、上記ｙ　ｐ（ｎ）、　　ｘ　
ｐ（ｎ）およびペン１５のスパン補正係数ｋ１５から、
このペン位置理論値ｘ　ｐ（ｎ）をｙ　ｐ（ｎ）の位置
へ移動するのに必要なステップモータ１０のステップ数
およびそのステップ回転方向を、ｋ１５−　　（ｙｐ（ｎ）−ｘｐ（ｎ））値をステップ
モータドライバ６′貝設定する。これにより、ステップ
モータ１０がステップ回転駆動゛して各ギヤ２・９，３
０が回転し、さらに繰糸３３が作用してペンキャリッジ
１３が移動し、かくして記録紙１２への記録が行−われ
る。以上のような記録動作処理が各チャンネルＰ毎に実
行されて、各アナログ入力信号ａｌ＋８２に対する記録
が行なわれる。この場合、予め校正動作をこなって各ペ
ン１５．１６毎にスパン補正係数ｋ１５．ｋｌＢを求め
、このスパン補正係数ｋ１５．ｋ１８によってオープン
ループ制御時の誤差が補正されるため、前述したメカ系
の誤差を無くした状態で高精度の記録動作が行なわれる
ことになる。

上述したように、本実施例の記録計では、校正動作を行
なって各ペン１５．１６毎のスパン補正係数ｋ１５．に
１Ｂを求め、このスパン補正係数に１５゜ｋ１６によっ
てオープンループ制御時の誤差を予め補正するようにし
ているので、モータプーリ径や繰糸の径等のメカ系の誤
差が存在していても、換言すれば各ペン１５．１６の駆
動機構の誤差からペンの移動スパンにばらつきがあって
も、常に高精度の記録を行なうことが可能となる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、その要旨を変更しない範囲で次のようにしても同様に
実施することができるものである。

（ａ）上記実施例において、校正動作は必ずしも０％と
１００％の位置で行なう必要はなく、ペンの可動範囲が
もっと広いのであれば例えば−１０％と＋１１０％の位
置で行なうようにしてもよい。

（ｂ）上記実施例において、ペンの位置を検出する手段
としてはフォトインクラブタに限らず、例えばホール素
子、あるいは超音波を利用したものでもよく、さらにそ
の検出手段として例えばペンキャリッジ側に発光素子を
設け、センサキャリッジ側に受光素子を設ける構成とし
てもよい。

（ｃ）上記実施例において、ペンの駆動機構としてはス
テップモータに限らず、オープンループ制御できるもの
であれば何でもよい。

（ｄ）上記実施例においては、２つのペンを備えた記録
計に本発明を適用した場合を述べたが、これに限らず３
つ以上の複数のペンを備えた記録計についても、本発明
を同様に適用することが可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、複数箇所でペン位
置の検出を行ない、これから算出されたオープンループ
制御によるペン移動量の補正量に基づいてペン位置のオ
ープンループ制御を行なうようにしたので、モータプー
リ径や繰糸の径等のメカ系の誤差が存在していても、常
に高精度の記録を行なうことが可能な極めて信頼性の高
い記録計が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による記録計の一実施例を示す構成図、
第２図および第３図は同実施例における作用を夫々説明
するためのフロー図、第４図（ａ）〜（ｃ）は本発明の
詳細な説明するための概念図である。１．２・・・アンプ、３．４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・
・・ＣＰＵ、６．７・・・ステップモータドライバ、８
・・・チャートドライバ、９・・・パスライン、１０・
・・ステップモータ、１１・・・チャートモータ、１２
・・・記録紙、１３．１４・・・ペンキャリッジ、１３
ａ。１４ａ・・・突起部、１５．１６・・・ペン、１７．１
８・・・フォトインタラプタ、１９・・・センサキャリ
ッジドライバ、２０・・・センサキャリッジモータ、２
１゜２２．２３・・・プーリ、２４・・・繰糸、２５・
・・センサキャリッジ、２６．２７・・・ギヤ、２８・
・・割込みコントローラ、２９．３０・・・ギヤ、３１
．３２・・・プーリ、３３・・・繰糸、３４・・・シャ
フト、３５・・・ＲＯＭ、３６・・・ＲＡＭ０出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦８２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

　入力信号に対応したペンの記録位置と現在のペン位置
とから、当該ペンを移動させるモータの駆動量を求めて
記録動作を行なうオープンループ制御機能を備えた記録
計において、前記ペンと非接触状態にて当該ペンの位置
を検出するペン位置検出手段と、このペン位置検出手段
により複数箇所で検出された夫々のペン位置に基づいて
、前記オープンループ制御によるペン移動量の補正量を
算出する校正動作手段とを備えて成ることを特徴とする
記録計。