JPH0472573A - 回転速度検出装置 - Google Patents

回転速度検出装置

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JPH0472573A
JPH0472573A JP18570390A JP18570390A JPH0472573A JP H0472573 A JPH0472573 A JP H0472573A JP 18570390 A JP18570390 A JP 18570390A JP 18570390 A JP18570390 A JP 18570390A JP H0472573 A JPH0472573 A JP H0472573A
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JP
Japan
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data
time
speed
position data
memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP18570390A
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English (en)
Inventor
Misao Kato
加藤 操
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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〕 この発明は、ロボット、工作機械などに使われるモータ
等の回転軸の速度検出装置に関し、特に回転軸に取り付
けられたエンコーダやレゾルバなどの位置検出器の出力
に基すき低速回転から高速回転まで回転速度を高精度に
検出し得る回転速度検出装置に関する。
〔従来の技術〕
エンコーダやレゾルバは周知のように位置センサである
従来、これらの位置センサを用いて軸の回転速度を検出
する際には、通常衣の2方式のいずれかが用いられてい
た。
第1の方式は、一定サンプリング期間内の位置移動量を
カウントするものである。第2の方式は、一定量移動す
るのに要する時間間隔を測定するものである。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかしながら、前記第1の方式は高速回転において高精
度であるが、低速になればなるほとサンプリング周期内
の位置移動量か減少するため低速での精度が低下すると
いう問題かある。一方、前記第2の方式は低速回転にお
いて高精度であるか、高速になればなるほと一定量移動
するのに要する時間か短くなるため高速での精度が低下
し、また低速になればなるほと一定量移動するのに要す
る時間か長くなり、速度を演算する時間か長くなるとい
う問題かある。
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、全
速度域で高精度に速度検出をなし得るとともに、一定時
間毎にあるいは速度データを必要とする任意に時間に速
度検出をなし得る回転速度検出装置を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明では、回転軸に取り付けた位置検出器の出力を
用いて回転軸の速度を検出する回転速度検出装置におい
て、時刻を計時する計時手段と、前記位置検出器の位置
データおよび該位置データに対応する前記計時手段の時
刻データを蓄積記憶するメモリ手段と、回転軸の速度演
算時、現時点における位置検出器の位置データおよび前
記計時手段の時刻データを取り込むとともに前記メモリ
手段の記憶データのうちの現時点における位置検出器の
位置データに対し所定の設定量以上位置か異なる位置デ
ータおよび該該位置データに対応する時刻データを前記
メモリ手段から読み出し、これらデータを用いて回転軸
の速度を演算する速度演算手段とを具えるようにする。
前記速度演算手段において用いる現時点における位置検
出器の位置データおよび前記計時手段の時刻データの代
わりに、前記メモリ手段の記憶データのうちの最新の位
置データおよび該最新の位置データに対応する時刻デー
タを用いることもてきる。
〔作用〕
かかる本発明の構成によれば、一定あるいは任意の時間
間隔をもって、計時手段から時刻データT (k)を、
レゾルバ、エンコーダなどの位置検出器からその時刻に
おける位置データP (k)を取り込み、これらデータ
をメモリ手段に蓄積記憶する。
一方、一定あるいは任意の時間間隔をもって位置検出器
の位置データおよび前記計時手段の時刻データを逐次取
り込み、これらを現在位置データP nowおよび現在
時刻データT nowとする。
そして、前記メモリ手段の記憶データのうち現在位置デ
ータP nowから所定の値ΔP以以上室か離れた位置
データP (i)と該位置データP (i)に対応する
時刻データT (i)を抽出し、これら抽出データP 
(i) 、T (i)と前記現在位置データp now
および現在時刻データT nowを用いて回転速度ωを
以下のように差分処理によって算出する。
<IJ−C(Pnov −P (i) ) /(Tno
v −T (i) ) Cは、速度ωの単位、計時手段の分解能、位置検出器の
分解能によって決まる定数である。
ここて、速度ωを移動量ΔPとこの移動に要する時間4
丁を用いて差分ω−△P/Δ丁により求める場合、移動
量測定器の分解能をδP、時間測定器の分解能を6丁と
すると、速度ωの精度(δω/ω)は δ ω/ω−δ P/Δ P −δ T/ΔTにより表
されるから、(δω/ω)は(δP/ΔP)と(δT/
△丁)に依存する。
本発明の構成では、所定量ΔP以上移動するのに要する
時間から速度を算出するため、δPは位置検出器で決ま
り、δTは使用する計時手段の性能で決まる。したがっ
て、速度ωの精度はΔTによって決定される。
すなわち、低速度になればなるほど、ΔTは大きくなる
から、δT/ΔTは小さくなり、速度。
の精度は良くなる。また、ΔPは大きく設定すればする
はと、ΔTも大きくなって速度ωの精度は良くなるから
、ΔPを適宜設定することで任意の精度を得ることがで
きる。
また、本発明ではメモリ内に記憶されている過去のデー
タP (i) 、T (i)と現在のデータPnow 
ST nowとから速度を算出するため、ΔTの大きさ
にかかわらす一定時間ことにあるいは速度データを所望
する任意の時刻に速度を算出することができる。
〔実施例〕
以下、この発明を添付図面に示す実施例にしたがって詳
細に説明する。
第2図はこの発明の実施例を示すもので、モータ1の回
転軸にはロータリーエンコーダやレゾルバなどの位置検
出器2が取り付けられている。この場合はインクリメン
タルエンコーダが取り付けられており、エンコータ2か
らは90@位相のずれたパルス信号A、Bと、2信号(
軸の1回転毎に発生される)とが出力される。方向判別
回路3ては、これら入力信号A、Bからモータ1の回転
方向を判別し、正回転のときカウントアツプ信号UPを
逆回転のときカウントダウン信号DOWNをアップダウ
ンカウンタ4に人力する。アップダウンカウンタ4はカ
ウントアツプ信号UPおよびカウントダウン信号DOW
Nに従ってアップダウンカウントを行うとともにZ信号
によってカウント値をリセットすることで、モータ1の
回転軸の位置データPをCPU7に出力する。
発振器6は所定周期のパルス信号を発生し、発生したパ
ルス信号をフリーランカウンタ5に入力する。フリーラ
ンカウンタ5は発振器6のパルス信号をカウントするこ
とで時刻を計時しており、その時刻データTをCPU7
に入力する。
CPU7は、アップダウンカウンタ4からの位置データ
Pに基ずきモータ1の回転速度を演算するものであり、
この場合は、アップダウンカウンタ4からの位置データ
Pを予め設定された所定のサンプリング周期で定期的に
取り込みものとする。
メモリ8は、第3図に示すように、アップダウンカウン
タ4の位置データPおよびフリーランカウンタ5の時刻
データTをそれぞれn個記憶するメモリ容量を有してお
り、下位CPU7によって上記位置データPおよび時刻
データTが蓄積記憶される。すなわち、メモリ8には位
置データPと共に当該位置データPをサンプリングした
ときの時刻データTが記憶される。これら位置データP
と該位置データに対応する時刻データTとはベアでメモ
リ8に記憶される。なおこの場合には、最初にメモリ8
のメモリ容量が満杯になるまで上記ペアデータを蓄積す
るようにしており、メモリ容量が満杯になると、最も古
いデータに対応するアドレス領域に最新のデータを記憶
するといったデータ更新動作を行っている。
以下、CPU7の動作を第1図のフローチャートを参照
して詳述する。
このフローチャートにおいて、各符号の意味は以下の通
りである。
k:最も新しい位置データおよび時刻データが記憶され
ているメモリ8のアドレ ス m:速度算出に用いるメモリ8のデータを指定するため
に使う変数値 Pnowニアツブダウンカウンタ4の現在値Tnov:
フリーランカウンタ5の現在値n、メモリ8の最大アド
レス CPT :モータ1の1回転に対応するカウンタ4のパ
ルス数 t:位置データPおよび時刻データTのサンプリング周
期 マス、CPU7は、モータ1の速度算出に先立ち、メモ
リ8が満杯になるまでメモリ8に位置データPおよび時
刻データTを蓄積しておく。すなわち、まずCPU7は
変数kを1に、変数mを0にセットしくステップ100
)、アップダウンカウンタ4およびフリーランカウンタ
5から現在位置P nowおよび現在時刻T nowを
それぞれ読み込み、これらをメモリ8のアドレスk(−
1)に対応する記憶領域P (k)およびT (k)に
記憶する(ステップ110.120)。これ以後、cp
U7は、アドレスkを1ずつ増やしながら(ステップ1
30)、所定のサンプリング周期て現在位fl P n
owおよび現在時刻T nowを順次読み込み、これら
をメモリ8が満杯になるまでメモリ8(k)に記憶して
いく (ステップ110〜140)。この結果、メモリ
8にはn個の位置データPおよび時刻データTが記憶さ
れることになる。
この記憶データの蓄積か終了すると、CPU7は変数n
をkにセットしくステップ150)、その後CPU7は
所定のサンプリング時刻になると、アップダウンカウン
タ4およびフリーランカウンタ5から現在位置P no
wおよび現在時刻T nowをそれぞれ読み込む(ステ
ップ160)。
次に、CPU7はi−に−m(最初は、k−n。
m−0)の演算を行い(ステップ170)、該演算値i
に対応するメモリ8のアドレス領域から記憶データPお
よびTを読み出す動作を行う(ステップ170)。すな
わち、このステップ170においては、メモリ8に記憶
したデータのうち新しいほうからm番目の記憶データP
 (i)およびT(i)を読み出すようにする。最初の
段階においては、アドレス領域nかアクセスされる。
ただし、その後手順か進み、i<1となった場合は、1
にnを加え、演算値i+nに対応するメモリ8のアドレ
ス領域から記憶データPおよびTを読み出すようにする
。(ステップ1.80〜190)。
次に、CPU7は前記アップダウンカウンタ4から読み
込んだ現在位置P nowとメモリ8から読み出した位
置データP(i)との差PX (−Pnov−P(i)
)を取り(ステップ200)、さらにこの値PXをモー
タの回転方向およびモータの1回転を越える回転を考慮
して補正する。すなわち、PXか正でかつ時刻T no
wからT (i)まての間に正回転し得る限界値PL以
下ならばPXをそのままモータ軸の移動量PMとしくス
テップ220.240)、PXが正でかつPLより大き
いならばモータ軸は逆回転しており時刻T nOVとT
 (i)の間にカウンタ4がZ信号によってリセットさ
れたと判断しPXから値CPT  (モータ1の1回転
に対応するカウンタ4のパルス数)を減した値をモータ
軸の移動量PMとする(ステップ220.250)。
また、pxが負でかつ時11JTnovがらT(1)ま
での間に逆回転し得る限界値NL以下ならばPXをその
ままモータ軸の移動量PMとしくステップ220.26
0) 、PXが負でかっNLより小さいならばモータ軸
は正回転しており時刻T nowとT (i)の間にカ
ウンタ4がZ信号によってリセットされたと判断しPX
に値CPT  (モータ1の1回転に対応するカウンタ
4のパルス数)を加えた値をモータ軸の移動IPMとす
る(ステップ220.270)。
次に、CPU7はこのようにして求めたモータ移動I 
P Mを予め設定した所定の移動量ΔPと比較し、IP
MI≦ΔPならばmを+1することで(ステップ290
)、新しいほうからm+1番目(この場合は新しいほう
から2番目、すなわちアドレス領域n−1)の記憶デー
タP(1)およびT (i)を読み出しくステップ17
0〜190)以後前記同様にして移動量PMを求め、再
度この移動量PMを移動量ΔPと比較する。このように
して、IPMI>ΔPを満足するか、あるいはm−nに
なる、すなわち記憶しているデータの最も古いデータに
行き着くまてmを1ずつ増加させながら、上記移動、i
iPMを算出する手順を繰り返す。
なお、IPMI>ΔPを満足していなくてもm −nに
なると、この時の移動量PMを採用するようにする。
次に、CPU7はこのようにして求めた移動量PM、現
在時刻T nowおよび当該移動量PM算出に用いた位
置データP (i)に対応する時刻データT (i)を
用いて下式にしたかって回転速度ωを算出する。
ω−C−PM/ (Tnov −T (i ) )・・
・・ (1) ただし、上式(1)においてCはエンコーダの分解能お
よび速度の単位なとによって決定される定数値である。
次に、CPU7はkに1を加え、メモリ8のアドレス領
域(k+1)に今回サンプリングした位置データP n
owおよび時刻データT nowを記憶する(ステップ
320.350)、たたし、kinである場合は、K−
1とし、メモリ8のアドレス領域1に今回サンプリング
した位置データP nowおよび時刻データT now
を記憶するようにする(ステップ320.350)。な
お、最初に速度ωを求めたときにはに−nであるので、
ステップ340てに−1とされ、メモリ8のアドレス領
域1に今回サンプリングした位置データP nowおよ
び時刻データT nowか記憶されることになる。
次に、CPU7はmを再度0にセットしくステップ36
0)、さらにフリーランカウンタ5から現在時刻Tno
νを読み込み、この現在時刻Tnoνと前回サンプリン
グ時刻T (k)との時間間隔が所定のサンプリング周
期tになると(ステップ370〜380)、再度アップ
ダウンカウンタ4およびフリーランカウンタ5から現在
位置p nowおよび現在時刻T nowをそれぞれ読
み込み、前述と同様の動作を繰り返し実行する。
このようにこの実施例では、所定のサンプリング周期t
ごとにアップダウンカウンタ4およびフリーランカウン
タ5から現在位置p nowおよび現在時刻T now
をそれぞれ読み込み、過去の位置データの中から現在位
置P nowと予め設定した所定の移動量ΔP以上離れ
た最新の位置データP (i)およびその時刻データT
 (i)を選択し、これらデータを先の(1)式にした
がって差分処理することて、モータ回転速度ωを求める
ようにしている。
なお、上記実施例では、データをメモリ8に蓄積するた
めのサンプリング周期と現在位置P novおよび現在
時刻T nowを求めるためのデータサンプリング時刻
を一致させかつ両者のサンプリング周期を定期的とした
が、サンプリング周期を不定期としてもよく、また前記
両者のサンプリング周期を異ならせるようにしてもよい
例えば、第4図はデータをメモリ8に蓄積するためのサ
ンプリング周期と現在位if P novおよび現在時
刻T nowを求めるためのデータサンプリング周期を
異ならせた具体例を示すものであり、現在位置としてP
 novlが現在時刻としてT nowlがサンプリン
グされたときには、記憶された過去のデータのうち現在
位置Pn。vlと所定の移動量ΔP以上離れた最新の位
置データP(1)およびその時刻データT(1)が選択
され、この時には速度ωは以下のようになっている。
ω−C(P novl −P (1) )/ (Tno
vl −T (1) ) また、現在位置としてP nov2が現在時刻とじてT
 nov2かサンプリングされたときには、記憶された
過去のデータのうち現在位置P nov2と所定の移動
量ΔP以上離れた最新の位置データP(3)おヨヒソの
時刻データT(3)が選択され、この時には速度ωは以
下のようになっている。
(,1−C(Pnov2−P (3) )/ (Tno
v2−T (3) ) ところで、上記実施例では、速度ωを求めるとき、その
時点においてアップダウンカウンタ4およびフリーラン
カウンタ5がらデータを取り込み、これらデータを現在
位置p nowおよび現在時刻Tnowとして使用した
が、速度ωを求めるときその時点においてメモリ8に記
憶されているデータのうちの最新のデータを現在位置P
 nowおよび現在時刻T nowに対応するデータと
して使用するようにしてもよい。
また、上記実施例のように一定或いは任意の時間間隔て
位置データおよび時刻データを記憶する変わりに、一定
量位置が移動するごとに位置データおよび時刻データを
記憶する手法も考えられる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、所定量以上移動
するのに要する時間から速度を算出するため、低速度に
なればなるほど上記時間は長くなり、これにより低速度
になればなるほど速度の精度は良くなる。また、本発明
ではメモリ内に記憶されている過去のデータと現在のデ
ータとから速度を算出するため、上記時間の大きさにか
かわらず一定時間ごとにあるいは速度データを所望する
任意の時刻に速度を算出することかできる。これにより
本発明では、常に一定の精度を保ちつつ連続的に回転速
度を算出てき、ロボットやNC工作機械などのモータ制
御において、高速回転から低速回転まで高精度の速度制
御をなし得る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明野実施例の作用を示すフロチャート、
第2図はこの発明の実施例を示すブロック図、第3図は
メモリの記憶内容を示す図、第4図は実施例の具体例を
示す図である。 1・・モータ  2・エンコーダ 3・・  方向判別回路  4・・ア・ンブダウンカウ
ンタ  5・・フリーランカウンタ6・・発振器  7
・CPU 8・・メモリ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転軸に取り付けた位置検出器の出力を用いて回
    転軸の速度を検出する回転速度検出装置において、 時刻を計時する計時手段と、 前記位置検出器の位置データおよび該位置データに対応
    する前記計時手段の時刻データを蓄積記憶するメモリ手
    段と、 回転軸の速度演算時、現時点における位置検出器の位置
    データおよび前記計時手段の時刻データを取り込むとと
    もに前記メモリ手段の記憶データのうちの現時点におけ
    る位置検出器の位置データに対し所定の設定量以上位置
    が異なる位置データおよび該位置データに対応する時刻
    データを前記メモリ手段から読み出し、これらデータを
    用いて回転軸の速度を演算する速度演算手段と、 を具える回転速度検出装置。
  2. (2)回転軸に取り付けた位置検出器の出力を用いて回
    転軸の速度を検出する回転速度検出装置において、 時刻を計時する計時手段と、 前記位置検出器の位置データおよび該位置データに対応
    する前記計時手段の時刻データを蓄積記憶するメモリ手
    段と、 回転軸の速度演算時、前記メモリ手段の記憶データのう
    ちの最新の位置データおよび該最新の位置データに対応
    する時刻データと前記最新の位置データに対し所定の設
    定量以上位置が異なる位置データおよび該位置データに
    対応する時刻データとを前記メモリ手段から読み出し、
    これら読み出したデータを用いて回転軸の速度を演算す
    る速度演算手段と、 を具える回転速度検出装置。
JP18570390A 1990-07-13 1990-07-13 回転速度検出装置 Pending JPH0472573A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6024595A (en) * 1996-07-23 2000-02-15 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Connector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6024595A (en) * 1996-07-23 2000-02-15 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Connector

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