JPH01304358A - 回転数測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、直流分巻電動機または電磁操作ブレーキの回
転部材の回転数測定方法および装置に関する。

従来の技術 アナログおよびディジタル回転数センサを用いた回転数
検出が公知である。その際センサに対する付加的コスト
および多くの場合では付加的な線路敷設に対するコスト
が欠点となる。

さらに電機子電流の整流子リプルから回転数を測定する
方法が公知である（　Ｅｌｅｋｔｒｏｎ’１ｋＳｏｎｄ
ｅｒｈｅｆｔ　、　１９８６年、２３０号、５５頁）。

しかしこの方法は整数子片の数が既知でなければならな
いという゛欠点を有する。

印刷機械では公知のように、速度制御は機械に取付けら
れた回転数センサを介して行われる。

その際駆動モータは回転数センサを使用しない。

回転数制御は電機子電流を介して行われる。モータによ
る印刷機械の駆動はベルト伝動装置を介して行われる。

このベルト伝動装置の変換比は印刷機械の可変最大回転
数が、モータの固定最大回転数に適合するように選択さ
れている。

しかし印刷機械回転数の最適制御に対し、機械の回転数
のみならずモータの回転数も検出される。そのために公
知の機械では別の回転数センサが使用される。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、直流分巻電動機における回転数の測定
を、回転数センサを使用しなくとも可能にすることであ
る。特に本発明による方法は機械、有利には印刷機械に
おいて、駆動モータと該モータによシ伝動装置を介して
駆動される機械のシャフトとの変換比を検出するのに使
用されるものである。

課題を′解決するだめの手段 上記課題は、界磁電流の交流成分に相応する電圧を周波
数分析することにより解決される。

本発明による別の方法では、電磁操作ブレーキの巻線電
流の交流成分に相応する電圧を周波数分析する。

別の構成では、所定の回転数に所属するスペクトル成分
を考慮する。この所定回転数は他の動作条件に基づき得
られた回転数領域の限界内に存在するものである。

本発明の方法によって回転数センサが省略できる。別の
利点として、本発明の方法は直流分巻電動機の構造（極
数、整流子片数）およびブレーキの構造にほとんど依存
しない。本発明の方法は種々の伝動装置で使用するのに
適する。周波数分析の際に生じた、回転数測定には適さ
ないスペクトルライン、例えば電源周波数やその高調波
は、多くの適用例で簡単に除去される。

別の実施例では、交流電圧がフーリエ変換され、所定の
回転数領域限界内にあるスペク）　）＋ｙラインの周波
数を回転数として出力する。その際高速フーリエ変換（
ＦＦＴ　）を行うと有利である。これは適切なシグナル
プロセッサにより得られる。

しばしば回転数測定は、モータが所定の回転数に達しだ
時点を検出するだめに行われる。との課題は別の実施例
により次のように解決される。すなわち、交流電圧を急
峻な特性の帯域フィルタに供給し、この帯域フィルタの
出力側にコンパレータを接続し、モータの回転数を所定
の領域内で変化させ、帯域フィルタの限界周波数に相応
する回転数を、コンパレータの出力電圧が変化した時点
で、有効回転数として送出するようにして解決される。

モータと伝動装置を介してモータと結合された、機械の
シャフトとの間の変換比を検査する方法では、本発明の
別の実施例により、シャフトの回転数がそれ自体公知の
ように測定され、シャフトの測定した回転数と変換比に
対する所定の領域とから所定の回転数領域が検出され、
モータの回転数とシャフトの回転数とが相互に関係付け
られる。

変換比を検査するだめの方法を実行する装置は次のよう
な特徴を有する。すなわち、直流分巻電動機が伝動装置
を介して機械のシャフトと結合されており、シャフトに
回転数センサが接続されており、直流分巻電動機の回転
数と界磁電流発生用装置とを制御するだめの装置が設け
られており、界磁電流回路には電流／電圧変換器が接続
されており、この電流／電圧変換器の出力側は周波数分
析装置を介してマイクロコンピュータど接続されており
、回転数センサの出力信号がコンピュータに供給可能で
ある。この種の機械にはしばしばベルト伝動装置が装備
される。ベルト車の交換の際に自動的に変換比が検出さ
れ、機械制御装置に入力される。本発明の装置の特に有
利な構成では、伝動装置はベルト伝動装置である。

本発明の特に有利な構成では、周波数分析装置は、高速
フーリエ変換（ＦＦＴ　）を実行するシグナルプロセッ
サである。

本発明の装置の別の構成では、周波数分析装置は急峻な
スカート特性の帯域フィルタ、整流回路およびコンパレ
ータからなり、回転数制御装置ハマイクロコンピュータ
により制御可能である。

実施例 本発明の実施例を図面に基づき以下詳細に説明する。

第１図は回転数２０４Ｓ−］ないし１１２２４ｍ１ｎ’
の直流分巻電動機の界磁電流スペクトル例を示す。相応
してスペクトルはこの周波数で際立つラインＬ１を有す
る。５０Ｈｚおよび１００Ｈｚの周波数での別のライン
Ｌ　２　＋　　Ｌ３は交流電源から得られる直流の残留
リプルにより生じる。その都度の回転数に依存しない、
５０Ｉ−１ｚおよび１００　Ｈｚでのラインが存在する
一方、他のライン、特に回転数であるラインＬ１は移動
する。

第２図の構成では、直流分巻電動機には電機子１と界磁
巻線２が設けられている。電機子１は制御可能な直流電
源３に接続されている。−方、界磁巻線は整流装置４を
介して交流電源からの直流電圧を受取る。直流分巻電動
機のシャフトにはベルト車５が配置されており、このベ
ルト車はベルｌ−６および別のベルト車７と共に伝動装
置を構成する。この伝動装置により直流分巻電動機は、
単に模式的に示した機械８を駆動する。機械８の駆動７
ヤフト９にはさらに回転数センサ１０が設けられている
。

界磁電流は電流センサ１１によって測定される。電流セ
ンサは例えばホール原理で動作し、界磁電流に比例する
電圧を送出する。本発明による方法を実施すること自体
は単に交流成分を必要とするだけである。しかしこの交
流成分はどのような場合でも帯域フィルタ１２を通過し
ない。帯域フィルタ１２は比較的に急峻な通過領域の側
縁を有する。帯域フィルタ１２の側縁の１つの次のよう
な周波数にある。すなわち、モータの回転数に相応し、
機械の回転数が測定され、それにより変換比が検出され
るような周波数にある。

帯域フィルタ１２の出力側には整流回路１３とコンパレ
ーク１４が接続されている。コンパレータ１４の出力側
はマイクロコンピュータ１５の入力側と接続されており
、マイクロコンピュータには回転数センサ１０により形
成されたパルスも供給される。

第２図の装置では、ベルト車５，７の大きさにより与え
られる変換比が、機械毎に異なることもある。なぜなら
、印刷機械の可変最大印刷数をモータの固定最大回転数
に適合させる必要があるからである。例えば実際に実施
された機械の場合、ベルト車７の直径が１４２　ｒｎ、
ｍでは、印刷数１１００口、一方直径１５５韮では印刷
数１２０００である。

第２図の装置の作用を以下第６図の線図に基づき説明す
る。ここでは、回転数ないし変換比の検出を、そのため
に企図した運転中に行うととができる。すなわち例えば
、機械の第１回目の投入接続後に行うことができる。し
かし検出は、適当な時間に適当な回転数があれば、通常
運転時に行うこともできる。

マイクロコンピュータ１５によって制御される場合、直
流分巻電動機の電機子１には次のような電圧が供給され
る。すなわち第６図ａに相応する所定の領域を通過する
回転数の生じるような電圧が供給される。ここでモータ
の回転数はｎｍｏｔ　−ｕからｎｍｏ　ｔ−○に上昇し
、一方機械の回転数はｎｍａ−ｕからｎｍａ　−ｏに上
昇する。

後者は回転数センサ１０により形成されるパルスによっ
て検出される。マイクロコンピュータ１５の入力側１６
はこの回転数領域の間だけ伺活する。

回転数領域は次のように選定する。すなわち、一方では
生じるすべての変換比を検出することができ、他方では
スペクトルラインの検出が明白なものとなるような回転
数領域に選定する。

例えばコンパレータに供給される１７での比較電圧か、
第１図のスペクトルでライン’−１１＋　　Ｌ２＋Ｌ３
を検出できるような大きさの場合、モータの回転数領域
は例えばｎｍｏｔ　−ｕ　＝　１６Ｓ−１からｎｍｏｔ
　−ｕ　＝　２４　ｓ−１の間とすることができる。こ
の回転数領域をモータが通過する間は、ラインＬ１のみ
が相応のスペクトル領域に存在する。

帯域フィルタ１２は次のように調整される。

すなわち帯域フィルタの下側の側縁が、当該周波数にて
変換比の求められるべきないしチエツクされるべき周波
数のところに位置するように調整する。この回転数ｎｍ
ｏｔ　−１ｓｔは、第６図１〕の信号跳躍で示したｔｍ
の時にて達する。この時点で機械の回転数値ｎｍａ、　
−ｊ、ｓｔがマイクロコンピュータに読込まれる。この
時点で帯域フィルタ１２の下側限界周波数に相応する、
モータの回転数及び読込まれた回転数値ｎｍａ−ｉｓｔ
を割算することにより変換比Ｕの検出が可能である。

この値は例えばデータバス１８を介して、機械に対し上
位に設けられた制御装置に送出される。

帯域フィルタ１２の」二側限界周波数を超えて回転数が
さらに上昇すると、第６図すに実線で示した整流回路の
出力電圧が再び降下する。

第４図の装置では、スペクトル分析はシグナルプロセン
サ２１により行われる。シグナルプロセンサには界磁電
流の交流成分が、高域フィルタ１９とアナログ／ディジ
タル変換器２０を介して供給される。それ自体公知のよ
うに、シグナルプロセンサ２１は高速フーリエ変換（Ｆ
ＦＴ　）を実行するようにプログラミングされている。

テキザスインストルメント社、７ＭＳ６２０型シグナル
プロセツザのＦＦＴに対するプログラミングの詳細は、
Ｒ，Ｋｕｅｎｇ著。

”　Ｆｌｅｘｉｂｌｅｒ　ＦＦＴ　−Ｐｒｏｚｅｓｓｏ
ｒ　１ｏｅｓｔ　Ｅｃｈｔｚｅｊ、−もａｕｆｇａｂｅ
ｎ　　　”　、　　　Ｅｌｅｋｔｒｏｎｊ、ｋ　　２　
１　　　１　　９　８　６　　年１０月１７日、第１０
１〜１１０頁に記載されている。結果はマイクロコンピ
ュータに供給される。この場合第２図の装置のように、
所定の回転数領域を通過する必要がない。単にスペクト
ル線Ｌ１と回転数センサ１０の出力パルスにより、回転
数が所定の領域内に存在する時に回転数比が検出される
。

第５図はプログラムのフローチャートである。

このプログラムにより変換比ｕ−ｉｓｔが所定の変換比
ｕ−ｓｏｌｌに相応するかどうか検査される。そのだめ
プログラムのスタート２３後、機械に対する回転数目標
値ｎｍａ　−５ｏｌｌと変換比ｉｊ　−５ｏｌｌが設定
される（プログラム部２４）。

その後２５で機械の実際回転数ｎｍａ　−ｉｓｔが読込
まれ、２６で機械の目標回転数ｎｍａ　−５ｏｌｌと比
較される。回転数が一致しない限り、プログラムステッ
プ２５と２６からなるループが繰返される。回転数が一
致して初めて２７にて周波数測定が行われ、そのために
スペクトルラインＬ１（第１図）の相応の周波数がシグ
ナルプロセッサ２１（第４図）からマイクロプロセッサ
へ転送される。

そしてプログラム部２８にて検出値および設定値から変
換比１ｊ−ｉｓｔが算出される。これは２９にて、変換
比に対する目標値ｕ−５ｏｉｌと比較される。一致した
場合には３０で変換比がいくつかの適用例、特に１つま
だは２つの印刷機構を有する印刷機械では、負荷の瞬時
経過が回転角に関し非常に不均一である。とシわけ特に
ソフトな回転数制御器を使用すると、駆動の大きな回転
数変動が発生する。そのだめモータ回転数の検出が困難
になる。種々異なる回転数のダイナミックに相応して、
十分な速度で評価が行われる。

実施例における評価回路、すなわちマイクロプロセッサ
１５の動作速度が、回転数の変動を追従するのには小さ
すぎる場合、複数回の測定が行われ、引続き平均化が行
われる。

本発明は実施例のみに限定されるものではなく、当業者
により種々の手段で実現される。例えば評価のだめに企
図したスペクトルライン自体が過度に弱いかまたは障害
を受けている場合、マイクロコンピュータ内の相応のプ
ログラムにより他のスペクトルラインを検索および評価
することができる。別の実施例では、他の信号フィルタ
リング方法まだは回路により実現することができる。

発明の効果 本発明によシ、直流分巻電動機における回転数の測定を
、回転数センサを使用しなくとも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は所定回転数での直流分巻電動機の界磁電流の交
流成分のスペクトル、第２図は第１実施例のブロック回
路図、第６図ａおよび第６図すは第１実施例で発生する
信号のタイムチャート、第４図は第２実施例のブロック
回路図、第５図は２つの実施例で使用されるマイクロコ
ンピュータに対するプログラムのフローチャート図であ
る。 −へ（Ｙ′）ぐの・ ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、界磁電流の交流成分に相応する電圧を周波数分析す
   ることを特徴とする直流分巻電動機の回転数測定方法。 ２、電磁操作式ブレーキの巻線電流の交流成分に相応す
   る電圧を周波数分析することを特徴とする電磁操作式ブ
   レーキの回転部分の回転数測定方法。 ３、他の動作条件に基づき設定された回転数領域の限界
   内にある回転数に所属するスペクトル成分を考慮する請
   求項１または２記載の方法。 ４、交流電圧を高速フーリエ変換し、所定の回転数領域
   限界間にあるスペクトルラインの周波数を回転数として
   出力する請求項１から３までのいずれか１に記載の方法 ５、交流電圧を急峻な特性の帯域フィルタに供給し、該
   帯域フィルタの出力側にはコンパレータが接続されてお
   り モータの回転数を所定の領域内で変化させ、帯域フィル
   タの限界周波数に相応する回転数を、コンパレータの出
   力電圧変化の時点で有効な回転数として出力する請求項
   １から３までのいずれか１記載の方法。 ６、モータと、伝動装置を介してモータと連結された機
   械シャフトとの間の伝達変換比を検査する方法において
   、シャフトの回転数をそれ自体公知のように測定し、 シャフトの測定した回転数と変換比に対する所定領域か
   ら所定回転数領域を検出し、モータの回転数とシャフト
   の回転数とを相互に関連付ける請求項１から５までのい
   ずれか１記載の方法。 ７、直流分巻電動機（１、２）が伝動装置を介して、機
   械（８）のシャフト（９）と連結されており、シャフト
   （９）に回転数センサ （１０）が接続されており、 直流分巻電動機の回転数と界磁電流発生用装置（４）と
   の制御のための装置（３）が設けられており、 界磁電流回路に電流／電圧変換器（１１）が接続されて
   おり、該変換器の出力側は周波数分析用装置（１２〜１
   ４、２１）を介してマイクロコンピュータ（１５）と接
   続されており、 回転数センサ（１０）の出力信号はマイクロコンピュー
   タに供給可能である請求項６記載方法を実行するための
   装置。 ８、伝動装置はベルト伝動装置（５、６、７）である請
   求項７記載の装置。 ９、周波数分析用装置はシグナルプロセッサ（２１）で
   あり、該シグナルプロセッサは高速フーリエ変換（ＦＦ
   Ｔ）を行なうように装置構成されている請求項７または
   ８記載の装置。 １０、周波数分析用装置は急峻な帯域フィルタ（１２）
   と整流回路（１３）とコンパレータ（１４）とから成り
   、回転数制御装置（３）はマイクロコンピュータ（１５
   ）により制御可能である請求項７または８記載の装置。 １１、評価するのに不適当なスペクトルラインである場
   合は別のスペクトルライン、有利には高調波を評価する
   請求項１から６までのいずれか１記載の方法。