JPH07112357B2 - 回転速度制御装置 - Google Patents
回転速度制御装置Info
- Publication number
- JPH07112357B2 JPH07112357B2 JP60066462A JP6646285A JPH07112357B2 JP H07112357 B2 JPH07112357 B2 JP H07112357B2 JP 60066462 A JP60066462 A JP 60066462A JP 6646285 A JP6646285 A JP 6646285A JP H07112357 B2 JPH07112357 B2 JP H07112357B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- phase
- rotation
- rotation speed
- encoder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rotational Drive Of Disk (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、きわめて高精度の回転速度制御装置に関する
ものである。
ものである。
光デイスクフアイル装置で用いられるデイスクは、マス
タデイスクを基本にして作られるレプリカであるため、
マスタデイスクの品質が重要な意味をもつている。この
マスタデイスクは、専用のカツテイング装置で作成され
るが、高品質のデイスクを作るためには、きわめて高精
度のデイスク回転速度制御が必要であり、精度10-6以下
で、ジツタ10ns程度のものが必要とされている。
タデイスクを基本にして作られるレプリカであるため、
マスタデイスクの品質が重要な意味をもつている。この
マスタデイスクは、専用のカツテイング装置で作成され
るが、高品質のデイスクを作るためには、きわめて高精
度のデイスク回転速度制御が必要であり、精度10-6以下
で、ジツタ10ns程度のものが必要とされている。
一般に、正確な回転速度制御には、位相制御方式が用い
られるが、このような超高精度になると、回転位相検出
用センサとして用いられるエンコーダ自体の精度が問題
となつてくる。
られるが、このような超高精度になると、回転位相検出
用センサとして用いられるエンコーダ自体の精度が問題
となつてくる。
エンコーダは普通、ガラスデイスクの周上に多数のスリ
ツトを形成し、そのスリツト上に光を照射し、スリツト
を透過する光を光検出器で検出することにより第１図の
ような正弦波状の信号を得て回転位相を知るようになつ
ている。この図はスリツト数20でモータは1Hzで回転し
ている場合である。しかしこのスリツト付ガラス板の作
成時とエンコーダ組立時のガラス板のとり付け方の違い
などによりガラス板の偏心の様子が異なり結果的にスリ
ツト間隔の精度が低下する。そのため、エンコーダが正
確に一定速度で回転したとしても、エンコーダの出力周
波数は一定とはならず、第２図のように一回転ごとのゆ
らぎがあらわれる。
ツトを形成し、そのスリツト上に光を照射し、スリツト
を透過する光を光検出器で検出することにより第１図の
ような正弦波状の信号を得て回転位相を知るようになつ
ている。この図はスリツト数20でモータは1Hzで回転し
ている場合である。しかしこのスリツト付ガラス板の作
成時とエンコーダ組立時のガラス板のとり付け方の違い
などによりガラス板の偏心の様子が異なり結果的にスリ
ツト間隔の精度が低下する。そのため、エンコーダが正
確に一定速度で回転したとしても、エンコーダの出力周
波数は一定とはならず、第２図のように一回転ごとのゆ
らぎがあらわれる。
第２図は、スリツト数20で、モータは1Hzで回転し、エ
ンコーダ直径100mm、偏心30mmppの場合である。
ンコーダ直径100mm、偏心30mmppの場合である。
実際の装置では、偏心が10μｍpp程度であるため周波数
のゆらぎもごくわずかであり、さらにスリツト数も6000
程度と多く、図示できないため第２図はそれを簡単化し
たもので、周波数変動も大きくでるように偏心をきわめ
て大きくしたものである。
のゆらぎもごくわずかであり、さらにスリツト数も6000
程度と多く、図示できないため第２図はそれを簡単化し
たもので、周波数変動も大きくでるように偏心をきわめ
て大きくしたものである。
超高精度エンコーダとしては、公開特許公報昭59−1607
16などのようなものがあり、スリツトに相当する反射ピ
ツトをデイスク半径方向に長く形成して偏心の影響をな
くしているが、これでは上記のような周波数ゆらぎをお
さえることは不可能である。
16などのようなものがあり、スリツトに相当する反射ピ
ツトをデイスク半径方向に長く形成して偏心の影響をな
くしているが、これでは上記のような周波数ゆらぎをお
さえることは不可能である。
このゆらぎをおさえるには、第３図のように、スリツト
ガラス板４の180度ずつずれた２ケ所に光源６と透過光
検出器８をとりつけ、第２図のようなアナログ出力100
と第４図のようなアナログ出力102とを加算することに
より、偏心によるゆらぎをキヤンセルした第５図のよう
な信号104を得て、この信号104と基準位相信号106を入
力とする位相制御回路16の出力108によりモータ２を速
度制御する方式が考えられる。さらに厳しく偏心による
エンコーダ信号のゆらぎをおさえるためには90度ずつず
れた４ケ所に光源と光検出器をとりつけて、その４つの
アナログ出力を加算してゆらぎをキヤンセルすることも
考えられる。しかし、このような方式では、光源と光検
出器のとりつけ位置の調整がきわめてむつかしく、また
温度変化によるとりつけ位置の変化や各検出器の利得の
違いなどもあつて、ゆらぎを完全にキヤンセルすること
が困難で、結果として、超高精度の回転速度制御を実現
することができなかつた。
ガラス板４の180度ずつずれた２ケ所に光源６と透過光
検出器８をとりつけ、第２図のようなアナログ出力100
と第４図のようなアナログ出力102とを加算することに
より、偏心によるゆらぎをキヤンセルした第５図のよう
な信号104を得て、この信号104と基準位相信号106を入
力とする位相制御回路16の出力108によりモータ２を速
度制御する方式が考えられる。さらに厳しく偏心による
エンコーダ信号のゆらぎをおさえるためには90度ずつず
れた４ケ所に光源と光検出器をとりつけて、その４つの
アナログ出力を加算してゆらぎをキヤンセルすることも
考えられる。しかし、このような方式では、光源と光検
出器のとりつけ位置の調整がきわめてむつかしく、また
温度変化によるとりつけ位置の変化や各検出器の利得の
違いなどもあつて、ゆらぎを完全にキヤンセルすること
が困難で、結果として、超高精度の回転速度制御を実現
することができなかつた。
本発明は、以上のような問題をなくし、調整が簡単で超
高精度の回転速度制御装置を提供するためになされたも
のである。
高精度の回転速度制御装置を提供するためになされたも
のである。
超高精度回転制御を実現するには、回転位相検出器であ
るエンコーダの検出精度を高めるのが基本であり、エン
コーダ自体の誤差の影響を受けないように速度を検出し
て、エンコーダ信号を較正する必要がある。
るエンコーダの検出精度を高めるのが基本であり、エン
コーダ自体の誤差の影響を受けないように速度を検出し
て、エンコーダ信号を較正する必要がある。
本発明では、エンコーダから一周一回のパルスをつく
り、その周期を測定すれば、エンコーダ自体の誤差の影
響を受けないことを利用して、エンコーダ信号を較正し
ながらモータの回転速度を制御するものである。
り、その周期を測定すれば、エンコーダ自体の誤差の影
響を受けないことを利用して、エンコーダ信号を較正し
ながらモータの回転速度を制御するものである。
本発明の実施例を７図を用いて説明する。
モータ２の回転軸に接続されて、周上にＮ個のスリツト
をもつガラス板４の、90度ずつずれた４ケ所に光源６と
透過光検出器８がとりつけられている。この４つの透過
光検出器８のアナログ出力100,102,200,202には、モー
タ２を一定速度で回したとき、スリツトガラス板４の偏
心により一回転あたり１回の周波数変化があらわれる。
その周波数変動の位相は、アナログ出力100と102間では
180度ずれており、アナログ出力200と202間でも180度ず
れている。またモータ２を概略（Hz）で回転させる
と、アナログ出力100,102,200,202は概略Ｎ（Hz）の
正弦波状信号となつている。アナログ出力100を基準と
してアナログ出力102,200,202を観察すると、スリツト
ガラス板４の偏心のため上記の正弦波状信号に（Hz）
のジツタがみられる。そのジツタの中心でアナログ出力
100の基準波形と概略同じになるように、アナログ出力1
02,200,202を与える３つの透過光検出器８の位置を調整
する。従来技術では、この調整を高精度に行なう必要が
あつたが、本発明では概略同じとなるように調整すれば
よい。アナログ信号102,200,202は、制御信号204,206,2
08によつて制御されるプログラマブル利得アンプ9,10,1
1を通つてアナログ信号210,212,214となり、さらに、制
御信号216,218220によつて制御されるプログラマブル移
相器12,13,14を通つてアナログ信号222,224,226とな
る。アナログ信号100,222,224,226は加算器15によつて
加算され、回転位相信号228となる。この回転位相信号2
28とＮ（Hz）の基準位相信号106とが位相制御回路16
で比較され、その位相誤差に応じた出力信号108によつ
てモータ２が位相制御され（Hz）で回転する。しか
し、プログラマブル利得アンプ9,10,11の利得とプログ
ラマブル移相器12,13,14の移相量が正しく調整されてい
ないため、スリツトガラス板４の偏心の影響が完全にキ
ヤンセルされず、高精度には回転しないで速度変動があ
る。そこで本発明では以下のような偏心に影響されない
真の周期検出系と、プログラマブル利得アンプ調整系
と、プログラマブル位相器調整系を用いている。
をもつガラス板４の、90度ずつずれた４ケ所に光源６と
透過光検出器８がとりつけられている。この４つの透過
光検出器８のアナログ出力100,102,200,202には、モー
タ２を一定速度で回したとき、スリツトガラス板４の偏
心により一回転あたり１回の周波数変化があらわれる。
その周波数変動の位相は、アナログ出力100と102間では
180度ずれており、アナログ出力200と202間でも180度ず
れている。またモータ２を概略（Hz）で回転させる
と、アナログ出力100,102,200,202は概略Ｎ（Hz）の
正弦波状信号となつている。アナログ出力100を基準と
してアナログ出力102,200,202を観察すると、スリツト
ガラス板４の偏心のため上記の正弦波状信号に（Hz）
のジツタがみられる。そのジツタの中心でアナログ出力
100の基準波形と概略同じになるように、アナログ出力1
02,200,202を与える３つの透過光検出器８の位置を調整
する。従来技術では、この調整を高精度に行なう必要が
あつたが、本発明では概略同じとなるように調整すれば
よい。アナログ信号102,200,202は、制御信号204,206,2
08によつて制御されるプログラマブル利得アンプ9,10,1
1を通つてアナログ信号210,212,214となり、さらに、制
御信号216,218220によつて制御されるプログラマブル移
相器12,13,14を通つてアナログ信号222,224,226とな
る。アナログ信号100,222,224,226は加算器15によつて
加算され、回転位相信号228となる。この回転位相信号2
28とＮ（Hz）の基準位相信号106とが位相制御回路16
で比較され、その位相誤差に応じた出力信号108によつ
てモータ２が位相制御され（Hz）で回転する。しか
し、プログラマブル利得アンプ9,10,11の利得とプログ
ラマブル移相器12,13,14の移相量が正しく調整されてい
ないため、スリツトガラス板４の偏心の影響が完全にキ
ヤンセルされず、高精度には回転しないで速度変動があ
る。そこで本発明では以下のような偏心に影響されない
真の周期検出系と、プログラマブル利得アンプ調整系
と、プログラマブル位相器調整系を用いている。
まずアナログ信号100は波形整形回路18によつてデジタ
ル波形230に直され、1/N分周器20によつて第６図の231
のような１回転パルス信号に分周され、周期測定器22に
よつてモータ１回転の周期232が測定される。この周期
測定結果232はスリツトガラス板４の偏心の影響を受け
ない正しい値であるが、１回転に１回しか測定できず途
中の様子がわからない。そこで信号230をN/4パルスデイ
レイ回路24を通して信号234とし、これを1/N分周器20に
通して第６図235のような１回転１回のパルスとし、周
期測定器22によつてモータ１回転の周期236を測定す
る。同様に信号234よりN/4パルスデイレイ回路24を通し
て信号238とし、これを1/N分周器20に通して第６図239
のような１回転１回のパルスとし、周期測定器22によつ
てモータ１回転の周期240を測定する。同様に、信号238
よりN/4パルスデイレイ回路24を通して信号242とし、こ
れを1/N分周期に通して第６図243のような１回転１回の
パルスとし、周期測定器22によつてモータ１回転の周期
244を測定する。周期232,236,240,244によつて、１回転
に４回のエンコーダの誤差を含まない真の周期測定結果
が得られる。本実施例ではN/4パルスデイレイ回路を用
いているが、N/mパルスデイレイ回路とｍ組の1/N分周器
20、ｍ組の周期測定器22を用いれば、１回転あたりｍ回
の真の周期測定結果が得られることは容易に類推でき
る。
ル波形230に直され、1/N分周器20によつて第６図の231
のような１回転パルス信号に分周され、周期測定器22に
よつてモータ１回転の周期232が測定される。この周期
測定結果232はスリツトガラス板４の偏心の影響を受け
ない正しい値であるが、１回転に１回しか測定できず途
中の様子がわからない。そこで信号230をN/4パルスデイ
レイ回路24を通して信号234とし、これを1/N分周器20に
通して第６図235のような１回転１回のパルスとし、周
期測定器22によつてモータ１回転の周期236を測定す
る。同様に信号234よりN/4パルスデイレイ回路24を通し
て信号238とし、これを1/N分周器20に通して第６図239
のような１回転１回のパルスとし、周期測定器22によつ
てモータ１回転の周期240を測定する。同様に、信号238
よりN/4パルスデイレイ回路24を通して信号242とし、こ
れを1/N分周期に通して第６図243のような１回転１回の
パルスとし、周期測定器22によつてモータ１回転の周期
244を測定する。周期232,236,240,244によつて、１回転
に４回のエンコーダの誤差を含まない真の周期測定結果
が得られる。本実施例ではN/4パルスデイレイ回路を用
いているが、N/mパルスデイレイ回路とｍ組の1/N分周器
20、ｍ組の周期測定器22を用いれば、１回転あたりｍ回
の真の周期測定結果が得られることは容易に類推でき
る。
また本実施例のように、すべてのパルスデイレイ回路の
デイレイ量を同じにすることにより均等時間ごとに測定
結果が得られるが異なつていても特に問題とはならな
い。
デイレイ量を同じにすることにより均等時間ごとに測定
結果が得られるが異なつていても特に問題とはならな
い。
この周期測定結果はスリツトガラス板の偏心の影響を受
けない真の周期であるが、測定結果には１周期分のむだ
時間があり、これを用いて直接速度制御を行なうのは困
難であり。しかし、周期測定結果から、プロセツサ26に
よつてモータ回転周期のゆらぎの時間ΔＴ（sec）を求
めることができる。この時間ΔＴが小さくなるように、
制御信号204,206,208,216,218,220を逐次変化させ、プ
ログラマブル利得アンプ9,10,11の利得とグラマブル移
相器12,13,14の移相量を変える。
けない真の周期であるが、測定結果には１周期分のむだ
時間があり、これを用いて直接速度制御を行なうのは困
難であり。しかし、周期測定結果から、プロセツサ26に
よつてモータ回転周期のゆらぎの時間ΔＴ（sec）を求
めることができる。この時間ΔＴが小さくなるように、
制御信号204,206,208,216,218,220を逐次変化させ、プ
ログラマブル利得アンプ9,10,11の利得とグラマブル移
相器12,13,14の移相量を変える。
具体的には、信号216を変えてプログラマブル移相器12
の移相量をΔθずつ増やし、ゆらぎの時間ΔＴを観測
し、ゆらぎΔＴが小さくなつたならばさらに移相量をΔ
θ増やす。もし、ゆらぎΔＴが増加した場合には、逆に
プログラマブル移相器12の移相量をΔθだけ減らす。こ
れをくり返してプログラマブル移相器12の移相量の最適
値を設定する。
の移相量をΔθずつ増やし、ゆらぎの時間ΔＴを観測
し、ゆらぎΔＴが小さくなつたならばさらに移相量をΔ
θ増やす。もし、ゆらぎΔＴが増加した場合には、逆に
プログラマブル移相器12の移相量をΔθだけ減らす。こ
れをくり返してプログラマブル移相器12の移相量の最適
値を設定する。
次に、信号218を変えてプログラマブル移相器13の移相
量をΔθずつ増やし、ゆらぎの時間ΔＴを観測し、ゆら
ぎΔＴが小さくなつたならばさらに移相量をΔθ増や
す。もし、ゆらぎΔＴが増加した場合には、逆にプログ
ラマブル移相器13の移相量をΔθだけ減らず。これをく
り返してプログラマブル移相器13の移相量の最適値を設
定する。
量をΔθずつ増やし、ゆらぎの時間ΔＴを観測し、ゆら
ぎΔＴが小さくなつたならばさらに移相量をΔθ増や
す。もし、ゆらぎΔＴが増加した場合には、逆にプログ
ラマブル移相器13の移相量をΔθだけ減らず。これをく
り返してプログラマブル移相器13の移相量の最適値を設
定する。
プログラマブル移相器14についても信号220を変えて、
上記と同様な手順により最適移相量を設定する。
上記と同様な手順により最適移相量を設定する。
次に、信号204を変えてプログラマブル利得アンプ９の
利得をΔＡずつ増やし、ゆらぎの時間ΔＴ観測する。す
らぎΔＴが小さくなつたら、さらに利得をΔＡ増やす。
もしゆらぎΔＴが増加した場合には、逆にΔＡだけ減ら
す。これを繰り返してプログラマブル利得アンプ９の最
適利得を設定する。
利得をΔＡずつ増やし、ゆらぎの時間ΔＴ観測する。す
らぎΔＴが小さくなつたら、さらに利得をΔＡ増やす。
もしゆらぎΔＴが増加した場合には、逆にΔＡだけ減ら
す。これを繰り返してプログラマブル利得アンプ９の最
適利得を設定する。
プログラマブル利得アンプ10についても信号206を変え
て、上記と同様な手順により最適利得を設定する。
て、上記と同様な手順により最適利得を設定する。
プログラマブル利得アンプ11についても信号208を変え
て、上記と同様な手順により最適利得を設定する。
て、上記と同様な手順により最適利得を設定する。
以後、信号216によるプログラマブル移相器の移相量調
整から再びくり返す。
整から再びくり返す。
これによつて回転位相検出信号228へのスリツトガラス
板４の偏心の影響がなくなり、位相制御回路16によつて
超高精度の位相制御が行なわれるようになる。
板４の偏心の影響がなくなり、位相制御回路16によつて
超高精度の位相制御が行なわれるようになる。
本実施例では、光源６と透過光検出器を利用した回転位
相検出器を用いているが、本発明はこれに限定されず、
たとえば、光源と反射形の検出器を用いたものや、磁性
板と磁気式の検出器を用いたものなどにも使用可能であ
る。
相検出器を用いているが、本発明はこれに限定されず、
たとえば、光源と反射形の検出器を用いたものや、磁性
板と磁気式の検出器を用いたものなどにも使用可能であ
る。
以上述べたごとく、本発明によれば、モータを位相制御
して速度制御を行なう場合の位相検出器の誤差を容易な
調整できわめて小さくして超高精度の回転速度制御を行
なうことができる。
して速度制御を行なう場合の位相検出器の誤差を容易な
調整できわめて小さくして超高精度の回転速度制御を行
なうことができる。
第１図は、エンコーダの出力波形、第２図は、偏心のあ
るエンコーダの出力波形、第３図は、従来技術による回
転速度制御装置、第４図は、180度ずれた位置につけら
れた検出器の出力波形、第５図は、従来技術によつて、
偏心によるゆらぎをキヤンセルした信号、第６図は、周
期測定に用いられるパルスの説明図、第７図は本発明に
よる回転速度制御装置の説明図である。
るエンコーダの出力波形、第３図は、従来技術による回
転速度制御装置、第４図は、180度ずれた位置につけら
れた検出器の出力波形、第５図は、従来技術によつて、
偏心によるゆらぎをキヤンセルした信号、第６図は、周
期測定に用いられるパルスの説明図、第７図は本発明に
よる回転速度制御装置の説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】複数個のスリットを有するディスクと、上
記ディスクを回転させる駆動手段と、上記ディスクを挾
むように備えられた複数組の位置検出センサと、上記複
数組の位置検出センサの各々の出力の和信号に基づいて
上記駆動手段を制御する制御手段とを有する回転速度制
御装置において、上記複数組の位置検出センサの少なく
とも１つの出力を遅延させる手段と、上記遅延された信
号に基づいて上記複数組の検出センサの他の出力の位相
を制御する手段を有することを特徴とする回転速度制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066462A JPH07112357B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 回転速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066462A JPH07112357B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 回転速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61227689A JPS61227689A (ja) | 1986-10-09 |
| JPH07112357B2 true JPH07112357B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=13316463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066462A Expired - Lifetime JPH07112357B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 回転速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112357B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6141436Y2 (ja) * | 1981-02-02 | 1986-11-25 |
-
1985
- 1985-04-01 JP JP60066462A patent/JPH07112357B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61227689A (ja) | 1986-10-09 |
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