(57)【要約】【課題】シャフトレス輪転印刷機等の同期・位置決め制御において、回転位相の検出器として用いられている中で、インクリメンタルエンコーダは、電源オン直後は絶対回転位相の不検出、また、アブソリュートエンコーダは、高分解能の回転位相を得ることが困難、高速回転時の絶対回転位相の精度が悪いなどの課題があった。【解決手段】ハイブリッドエンコーダを電動機に取り付けて使用し、電源をオンした直後はアブソリュート信号から得られる絶対回転位相を位相カウンタの上位にプリセットして前記位相カウンタを初期化して、電動機運転後は、前記位相カウンタはインクリメンタル信号により低速から高速回転においてもリアルタイムに精度良く絶対回転位相を更新する。そのためインクリメンタル信号とアブソリュート信号間の回転位相のずれをそれぞれより正弦波区間と絶対中位位相値の検査、比較をし、初期化する初期位相検出装置を実現する。【選択図】図１
2006194766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中制御装置と複数の電動機をそれぞれ駆動する同期駆動装置で構成され、前記複数の電動機の回転位相と回転速度を同期せしめる同期駆動システムであって、
前記電動機はアブソリュート信号とインクリメンタル信号を共に出力するロータリーエンコーダを付属し、該アブソリュート信号の出力と該インクリメンタル信号の出力を前記同期駆動装置が内蔵する初期位相検出装置にフィードバックとして入力し、
前記アブソリュート信号は１回転の絶対回転位相を（ｉ＋２）ビットの分解能で出力し、前記インクリメンタル信号は９０度位相差の２相の正弦波を出力し、該２相の正弦波は１回転する毎に正弦波サイクル数ＳＨを出力するロータリーエンコーダにおいて、
該初期位相検出装置は、前記アブソリュート信号の１回転の絶対回転位相（ｉ＋２）ビットの分解能において、上位ｉビットの値を絶対上位位相値ＲＨとして下位２ビットの値を絶対中位位相値ＲＭとして検出し、該絶対上位位相値ＲＨは前記正弦波サイクル数ＳＨと等しいものであって前記絶対中位位相値ＲＭは０、１、２、３、０と順次検出し、
前記初期位相検出装置は、前記電動機が１回転するとき前記２相正弦波のＨｉｇｈとＬｏｗを識別して計数し、相対回転位相をｉビットの分解能で検出するプリセット式位相カウンタを内蔵し、該プリセット式位相カウンタは、前記ｉビットの値を相対上位位相値ＴＨとして出力し、該相対上位位相値ＴＨは前記正弦波サイクル数ＳＨと等しいものであり、
前記初期位相検出装置は、前記２相正弦波をそれぞれ入力するＡ／Ｄコンバータを内蔵し、該Ａ／Ｄコンバータの出力より前記２相正弦波の１サイクルを分割して正弦波区間を検出し、該正弦波区間はＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ０と順次検出することを特徴とする初期位相検出装置。
【請求項２】
請求項１の前記初期位相検出装置において、
前記正弦波区間の検出値がＳ０のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が３のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨに１を加えた値を、前記相対中位位相値ＴＭには０をプリセットし、
前記正弦波区間の検出値がＳ０のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が０または１のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには０をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置。
【請求項３】
請求項１の前記初期位相検出装置において、
前記正弦波区間の検出値がＳ１のとき、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには１をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置。
【請求項４】
請求項１の前記初期位相検出装置において、
前記正弦波区間の検出値がＳ２のとき、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには２をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置。
【請求項５】
請求項１の前記初期位相検出装置において、
前記正弦波区間の検出値がＳ３のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が２または３のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには３をプリセットし、
前記正弦波区間の検出値がＳ３のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が０のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨから１を減じた値を、前記相対中位位相値ＴＭには３をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置。
【請求項６】
請求項１から５の前記初期位相検出装置であって、
集中制御装置と前記初期位相検出装置を内蔵する同期駆動装置、電動機、及び該電動機に付属する前記ロータリーエンコーダを一組として、複数の印刷部と折り部を精度良く同期制御し、
前記集中制御装置から折り部に速度指令が入力されるシャフトレス輪転印刷機において、
前記印刷部の同期駆動装置は設定用初期位相検出装置とフィードバック用初期位相検出装置を内蔵し、前記折り部の同期駆動装置はフィードバック用初期位相検出装置を内蔵し、
該折り部のロータリーエンコーダの出力は印刷部の設定用初期位相検出装置と折り部のフィードバック用初期位相検出装置に入力し、運転を始める前に前記印刷部の設定用初期位相検出装置は折り部の回転位相を主設定として検出し、前記折り部のフィードバック用初期位相検出装置は折り部の回転位相をフィードバックとして検出し、
前記印刷部のロータリーエンコーダの出力は印刷部のフィードバック用初期位相検出装置に入力し、運転を始める前に該フィードバック用初期位相検出装置は印刷部の回転位相を検出し、
折り部を主設定として待ち時間を要すること無く、シャフトレス輪転印刷機の同期制御運転開始を可能とする初期位相検出装置。
【請求項７】
請求項１から５の前記初期位相検出装置であって、
集中制御装置と前記初期位相検出装置を内蔵する同期駆動装置、電動機、及び該電動機に付属する前記ロータリーエンコーダを一組として、複数の印刷部と折り部を同期制御するシャフトレス輪転印刷機において、
前記印刷部と折り部の同期駆動装置はそれぞれフィードバック用初期位相検出装置を内蔵して前記電動機の回転位相を検出し、
前記折り部の同期駆動装置は検出した折り部の回転位相を前記集中制御装置に送出し、
前記集中制御装置は仮想指令器を内蔵し該仮想指令器は前記折り部の回転位相で初期化した後、運転する回転位相指令と回転速度指令を生成して前記印刷部と折り部の全セクションの同期駆動装置に送出し、
折り部の回転位相を主設定の初期値として待ち時間を要すること無く、シャフトレス輪転印刷機の同期制御運転開始を可能とする初期位相検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシャフトレス輪転印刷機や工作機械など、停止中や低速運転時のみならず高速運転中においても高精度が要求される複数の電動機の同期制御や位置決め制御に関するもので、電動機を運転するに当たり速やかに回転位相を初期化し、以後の運転において待ち時間を要すること無く回転位相を常時精度良く検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電動機間の高精度な同期制御を行うシャフトレス輪転印刷機や精密な位置決めを行う工作機械などにおいては、電動機の位相や速度を精度良く検出しなければならず、その為に高精度のロータリーエンコーダが必要であるが、従来、このロータリーエンコーダはインクリメントエンコーダやアブソリュートエンコーダが使用されている。そして、電動機を運転するに当たり常に回転位相を精度良く検出する必要がある。
【０００３】
図１１は前記インクリメンタルエンコーダの概要を示し、始めに図１１−（ａ）において被検出体である回転円板上に放射状に光学的なスリットを設け、これを発光素子、受光素子により回転に応じてパルス列を発生するもので、図１１−（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相の信号を得るものである。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相の矩形波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実施されている。かような装置では、最初に運転を始めるとき前記インクリメンタルエンコーダを回転させてＺ相を受信した後絶対回転位相の検出が可能となり、
（vi）Ｚ相の信号を最初に受信するまで、絶対回転位相を検出できない。
と言う課題があった。
【０００４】
次に、図１２は前記アブソリュートエンコーダの概要を示し、始めに図１２−（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ものである。そして、図１２−（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には、
（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。
などの課題があった。
【０００５】
又、かような前記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を用いる他、
前記アブソリュート信号とインクリメンタル信号を共に備えたロータリーエンコーダを用いる方法が（特許文献１）や（特許文献２）により従来から考案されている。
始めに、前記（特許文献１）は「回転角度の変化に従って連続的に変化するアナログ符号形成面と回転角度の変化に従って異なる２進コードの光信号を形成するディジタル符号形成面とを具備してなり、光アナログ符号と光ディジタル符号の組合せによって回転角度を測定することを特徴とする光角度センサ。」を用いるもので、更に「前記アナログ符号形成面と前記ディジタル符号形成面は前記回転ディスクの同一面上に同心に形成された環状面に形成されている光角度センサ。」なるロータリーエンコーダを用いるものである。すなわち、前記アブソリュートエンコーダが出力するアブソリュート信号は前記（特許文献１）のディジタル符号に相当し、前記インクリメンタルエンコーダが出力するインクリメンタル信号は回転に応じて周期的な信号を出力するものと広義に考えれば前記（特許文献１）のアナログ符号に相当するものである。そして、アナログ符号とディジタル符号の組み合わせにより回転位相を検出するものである。
【０００６】
又、前記（特許文献２）は「２のｎ乗の分解能を有するアブソリュートエンコーダ信号を出力するアブソリュートエンコーダ信号出力方法において、ｎビットより少ないｍビットのｍビットアブソリュート信号（２０）と、このｍビットアブソリュート信号（２０）のＬＳＢと同周期の正弦波信号（１０）とを用い、前記正弦波信号（１０）を電気的に（ｎ−ｍ）ビットに内挿して前記ｍビットアブソリュート信号（２０）と合成し、２のｎ乗の分解能のアブソリュートエンコーダ信号を得ることを特徴とするアブソリュートエンコーダ信号出力方法。」としている。すなわち、「前記正弦波信号１０を電気的に（ｎ−ｍ）ビットに内挿して前記ｍビットアブソリュート信号２０と合成し、２のｎ乗の分解能のアブソリュートエンコーダを得ることができる。」手段を達成するロータリーエンコーダを用いている。そして、同様に前記アブソリュートエンコーダが出力するアブソリュート信号は前記（特許文献２）のｍビットアブソリュート信号（２０）に相当し、前記インクリメンタルエンコーダが出力するインクリメンタル信号は、これも回転に応じて周期的な信号を出力するものと広義に考えれば前記（特許文献２）の正弦波信号（１０）に相当し、ｍビットアブソリュート信号（２０）と正弦波信号（１０）とを合成し回転位相を検出している。
【０００７】
そして、前記（特許文献１）や（特許文献２）の主たる目的は、前記アブソリュート信号の数を制約しつつインクリメンタル信号により精度を高め、該アブソリュート信号とインクリメンタル信号を組み合わせて高分解能の回転位相を検出する手段を提供するものである。
【０００８】
【特許文献１】実開昭５６−９６３２２（富士通）
【特許文献２】特開平１１−３４４３５９（多摩川）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、複数の電動機間において高精度の同期制御を行いシャフトレス輪転印刷機や精密な位置決め装置に適用されており、シャフトレス輪転印刷機を例とすればシアン、マゼンダ、イエローやブラックなど複数の色を個別に電動機で駆動してカラー印刷が行われるに至っている。かような生産物では色ずれが許容されず、低速や中速回転のみならず高速回転においても電動機に付属したロータリーエンコーダから高速かつ高精度で回転位相や回転速度を検出し、同期制御をこれも高速かつ高精度でサイクリックに実行する必要がある。（なお、回転速度は回転位相より演算できるものであるから、以下では回転位相の検出について示す。）
【００１０】
そして、前記インクリメンタルエンコーダを用いるときは、前記（ii）項で示したとおり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が、前記（vi）項で示したとおり運転を始めるときＺ相の信号を最初に検出するまで絶対回転位相の検出ができず、これは原点合わせを完了し同期制御に移行するまでに時間を要する課題があった。又、前記アブソリュートエンコーダを用いるときは、前記（vii）項で示したとおり絶対回転位相を常時検出できるが、前記（viii）項及び（x）項で示したとおり高い分解能を得ることが困難であり、そして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課題があった。更に、前記アブソリュート信号とインクリメンタル信号を同時に備えたロータリーエンコーダを用いる方法では、該アブソリュート信号とインクリメンタル信号を組み合わせて高分解能の回転位相の検出が可能である。しかし、該アブソリュート信号の検出機構とインクリメンタル信号の検出機構が異なる為、高速回転中に短時間で該アブソリュート信号とインクリメンタル信号を検出し組み合わせて回転位相を検出することが甚だ困難である課題があった。
【００１１】
本発明はこれらを鑑みてなされたものであってその目的とするところは、高精度が必要とされる電動機の同期制御や位置決め制御において、低速回転のみならず高速回転においてもリアルタイムに回転位相の検出が可能な前記インクリメンタル信号を用いることとし、運転を始めるとき該インクリメンタル信号の前記Ｚ相の信号を最初に検出するまで絶対回転位相の検出ができない課題について、該インクリメンタル信号と前記アブソリュート信号を共に用いて、運転を開始する前に該アブソリュート信号からの絶対回転位相により前記インクリメンタル信号から得られる絶対回転位相を精密に初期化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）集中制御装置と複数の電動機をそれぞれ駆動する同期駆動装置で構成され、前記複数の電動機の回転位相と回転速度を精度良く同期させる同期駆動システムにおいて、前記電動機はアブソリュート信号とインクリメンタル信号を共に出力するロータリーエンコーダを付属している。
そして、前記ロータリーエンコーダのアブソリュート信号とインクリメンタル信号の出力を前記同期駆動装置が内蔵する初期位相検出装置にフィードバックとして入力し、前記アブソリュート信号は１回転の絶対回転位相を（ｉ＋２）ビットの分解能で出力し、前記インクリメンタル信号は９０度位相差の２相の正弦波を出力し、該２相の正弦波は１回転する毎に正弦波サイクル数ＳＨを出力する。
次に、前記初期位相検出装置は、前記アブソリュート信号の１回転の絶対回転位相（ｉ＋２）ビットの分解能において、上位ｉビットの値を絶対上位位相値ＲＨとして下位２ビットの値を絶対中位位相値ＲＭとして検出し、該絶対上位位相値ＲＨは前記正弦波サイクル数ＳＨと等しく前記絶対中位位相値ＲＭは０、１、２、３、０と順次検出するものである。
更に、前記初期位相検出装置は、前記電動機が１回転するとき前記２相の正弦波のＨｉｇｈとＬｏｗを識別して計数し、相対回転位相をｉビットの分解能で検出するプリセット式位相カウンタを内蔵し、該プリセット式位相カウンタは、前記ｉビットの値を相対上位位相値ＴＨとして出力し、該相対上位位相値ＴＨは前記正弦波サイクル数ＳＨと等しいものである。
又、前記初期位相検出装置は、前記２相の正弦波をそれぞれ入力するＡ／Ｄコンバータを内蔵し、該Ａ／Ｄコンバータの出力より前記２相正弦波の１サイクルを分割して正弦波区間を検出し、該正弦波区間はＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ０と順次検出することを特徴とする初期位相検出装置である。
【００１３】
（２）前記（１）項の期位相検出装置において、前記正弦波区間の検出値がＳ０のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が３のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨに１を加えた値を、前記相対中位位相値ＴＭには０をプリセットする。
そして、前記正弦波区間の検出値がＳ０のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が０又は１のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには０をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置である。
【００１４】
（３）前記（１）項の初期位相検出装置において、前記正弦波区間の検出値がＳ１のとき、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには１をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置である。
【００１５】
（４）前記（１）項の初期位相検出装置において、前記正弦波区間の検出値がＳ２のとき、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには２をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置である。
【００１６】
（５）前記（１）項の初期位相検出装置において、前記正弦波区間の検出値がＳ３のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が２又は３のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨを、前記相対中位位相値ＴＭには３をプリセットする。
そして、前記正弦波区間の検出値がＳ３のときであって前記絶対中位位相値ＲＭの検出値が０のときは、前記プリセット式位相カウンタの前記相対上位位相値ＴＨには前記絶対上位位相値ＲＨから１を減じた値を、前記相対中位位相値ＴＭには３をプリセットして初期化することを特徴とする初期位相検出装置である。
【００１７】
（６）前記（１）項から（５）項の初期位相検出装置であって、集中制御装置と前記初期位相検出装置を内蔵する同期駆動装置、電動機、及び該電動機に付属する前記ロータリーエンコーダを一組として、複数の印刷部と折り部を精度良く同期制御し、前記集中制御装置から折り部に速度指令が入力されるシャフトレス輪転印刷機に関するものである。
そして、前記印刷部の同期駆動装置は設定用初期位相検出装置とフィードバック用初期位相検出装置を内蔵し、前記折り部の同期駆動装置はフィードバック用初期位相検出装置を内蔵する。
更に、該折り部のロータリーエンコーダの出力は印刷部の設定用初期位相検出装置と折り部のフィードバック用初期位相検出装置に入力し、運転を始める前に前記印刷部の設定用初期位相検出装置は折り部の回転位相を主設定として速やかに検出し、前記折り部のフィードバック用初期位相検出装置は折り部の回転位相をフィードバックとして速やかに検出する。
又、前記印刷部のロータリーエンコーダの出力は印刷部のフィードバック用初期位相検出装置に入力し、運転を始める前に該フィードバック用初期位相検出装置は速やかに印刷部の回転位相を検出し、折り部を主設定として待ち時間を要すること無く、シャフトレス輪転印刷機の安定した同期制御の運転開始を可能とする初期位相検出装置である。
【００１８】
（７）前記（１）項から（５）項の初期位相検出装置であって、集中制御装置と前記初期位相検出装置を内蔵する同期駆動装置、電動機、及び該電動機に付属する前記ロータリーエンコーダを一組として、複数の印刷部と折り部を精度良く同期制御するシャフトレス輪転印刷機に関するものである。
そして、前記印刷部と折り部の同期駆動装置はそれぞれフィードバック用初期位相検出装置を内蔵して前記電動機の回転位相を検出し、前記折り部の同期駆動装置は検出した折り部の回転位相を前記集中制御装置に送出する。
この集中制御装置は仮想指令器を内蔵し該仮想指令器は前記折り部の回転位相で初期化した後、運転する回転位相指令と回転速度指令を生成して前記印刷部と折り部の全セクションの同期駆動装置に送出する。
かように、折り部の回転位相を主設定の初期値として待ち時間を要すること無く、シャフトレス輪転印刷機の安定した同期制御の運転開始を可能とする初期位相検出装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、高精度が必要とされる電動機の同期制御や位置決め制御において、低速回転のみならず高速回転においてもリアルタイムに回転位相の検出が可能な前記インクリメンタル信号を用いることとし、従来、運転を始めるとき前記インクリメンタル信号のＺ相の信号を最初に検出するまで絶対回転位相の検出ができない課題について、該インクリメンタル信号とアブソリュート信号を共に用いて、運転を開始するときに該アブソリュート信号からの絶対回転位相により前記インクリメンタル信号から得られる絶対回転位相について精密に初期化を行うものである。これにより、前記インクリメンタル信号を用いて電源をオンとして運転を開始するとき速やかに回転位相を初期化して待ち時間を解消し、低速運転及び高速運転に至るまで、高精度の同期制御や位置決め制御を可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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３は本発明の初期位相検出装置の構成と動作を説明し、図４から図８は請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、及び請求項５を説明するものであり、図９は本発明を商用輪転印刷機への実施例で請求項６、図１０は同じく商用輪転印刷機への実施例で請求項７を説明するものである。
【実施例１】
【００２１】
図１は実施例１の全体の構成を説明する図であり、１０３はロータリーエンコーダで該ロータリーエンコーダ１０３は、アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂを出力する。かように、前記ロータリーエンコーダ１０３は２つの形態の前記アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂを出力するものであるから、以降の説明においてハイブリッドエンコーダ１０３と称する。そして、前記アブソリュート信号１０３ａは１回転の絶対回転位相が２進数で（ｉ＋２）ビットの分解能を有し、後述する同期駆動装置１０１における初期位相検出装置１０１ａにフィードバックとして入力され、前記インクリメンタル信号１０３ｂは電気的に９０度位相差の２つの正弦波であるＡ相正弦波とＢ相正弦波であり、該Ａ相正弦波、又はＢ相正弦波の１回転あたりの正弦波サイクル数はゼロから数えてＳＨｍａｘであって、同じく後述する同期駆動装置１０１における初期位相検出装置１０１ａにフィードバックとして入力される。
【００２２】
１０１ａは同期駆動装置１０１における初期位相検出装置であり、後述するアブソリュートインターフェイス１０１ｂからコントロール＆ステータスバス１０１ｋを内蔵し、順次これらについて以下に説明する。
始めに１０１ｂはアブソリュートインターフェイスで前記ハイブリッドエンコーダ１０３が出力する前記アブソリュート信号１０３ａを入力ポートＩＮより入力する。該アブソリュート信号１０３ａは前述のとおり１回転の絶対回転位相が（ｉ＋２）ビットの分解能を有し、前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂは該絶対回転位相（ｉ＋２）ビットの下位２ビットの値を絶対中位位相値ＲＭとして出力ポートＱ０、Ｑ１より出力し、上位ｉビットの値を絶対上位位相値ＲＨとして出力ポートＱ２からＱｉ＋１より出力する。
なお、前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂの入力ポートＣは複数の入力ポートで構成されており、該入力ポートＣには前記マイクロコンピュータ１０１ｈから通常のチップセレクト信号やリード信号などのコントロール信号が入力されその説明は割愛する。
【００２３】
更に、１０１ｈはマイクロコンピュータ、１０１ｉはデータバス、１０１ｊはコントロールバス、１０１ｋはコントロール＆ステータスバスであり、該マイクロコンピュータ１０１ｈは前記初期位相検出装置１０１ａを制御するもので、入出力ポートＤ０からＤｎ−１に接続された前記データバス１０１ｉと、入出力ポートＣ／Ｓに接続されたコントロールバス１０１ｊ、コントロール＆ステータスバス１０１ｋを介して前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂや後述する位相カウンタ１０１ｇ等とデータの授受を行う。
すなわち、前記マイクロコンピュータ１０１ｈは前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂの出力ポートＱ０からＱｉ＋１により前記絶対中位位相値ＲＭと絶対上位位相値ＲＨをリードするものである。
【００２４】
次に同じく図１において、１０１ｃはインクリメンタルインターフェイス、１０１ｇは位相カウンタであり、該インクリメンタルインターフェイス１０１ｃは前記ハイブリッドエンコーダ１０３が出力するインクリメンタル信号１０３ｂのＡ相正弦波を入力とし、これを基準値と比較することによりＬｏｗ、ＨｉｇｈのＡ相矩形波を出力し前記位相カウンタ１０１ｇの入力ポートＰＡの入力となる。
そして、該位相カウンタ１０１ｇは入力ポートＰＡから入力される前記Ａ相矩形波を計数することによりハイブリッドエンコーダ１０３の相対回転位相を検出し出力ポートＲ２からＲi＋１より出力する。そして、前記マイクロコンピュータ１０１ｈは前記データバス１０１ｉを介して前記相対回転位相をリードするものである。
ここで、前記相対回転位相は出力ポートＲ２からＲｉ＋１に出力するのでｉビットの分解能を有し、この出力する値を相対上位位相値ＴＨとする。
次に、前記位相カウンタ１０１ｇの入力ポートＰ２からＰｉ＋１はプリセット入力であり、前記マイクロコンピュータ１０１ｈから前記データバス１０１ｉを介して後述するプリセット値がライトされ、前記位相カウンタ１０１ｇが検出する前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
又、前記位相カウンタ１０１ｇの入力ポートＣは複数の入力ポートで構成されており、該入力ポートＣには前記マイクロコンピュータ１０１ｈから前記コントロールバス１０１ｊを介して、通常のチップセレクト信号、アドレス信号、リード信号、及びライト信号などのコントロール信号が入力される。
【００２５】
同じく図１において１０１ｅはＡ／Ｄコンバータであり、前記インクリメンタル信号１０３ｂのＡ相正弦波を入力ポートＩＮから入力し、該Ａ相正弦波を数値に変換したＡ相正弦波値を出力ポートＳ０からＳｋ−１に２進数でｋビットの分解能で出力し、前記データバス１０１ｉを介して前記マイクロコンピュータ１０１ｈにリードされる。
又、前記Ａ／Ｄコンバータ１０１ｅの入出力ポートＣ／Ｓは複数のポートで構成されており、該入出力ポートＣ／Ｓには前記マイクロコンピュータ１０１ｈからコントロール＆ステータスバス１０１ｋを介して、通常のチップセレクト信号、アドレス信号、Ａ／Ｄスタート及びリード信号などのコントロール信号が入力され、Ａ／Ｄ変換完了信号等のステータス信号が前記マイクロコンピュータ１０１ｈへ出力される。
そして、１０１ｆは前記インクリメンタル信号１０３ｂのＢ相正弦波を入力とするＡ／ＤコンバータでＢ相正弦波値を出力し、その動作は前記Ａ／Ｄコンバータ１０１ｅと同じであるのでその説明は割愛する。
【００２６】
次に、図２は前記ハイブリッドエンコーダ１０３が出力する前記アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂを詳細に説明するもので、始めに図２−（ａ）は前記インクリメンタル信号１０３ｂのＡ相正弦波とＢ相正弦波を示し、図示するとおり該Ａ相正弦波とＢ相正弦波は電気的に９０度の位相差を有し、前記ハイブリッドエンコーダ１０３が任意の回転位相にあるとき前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波の正弦波サイクル数をＳＨとし、前記ハイブリッドエンコーダ１０３が１回転するとき該正弦波サイクル数ＳＨはゼロから最大ＳＨｍａｘまで変化するとしている。
そして、図２―（ｂ）は前記インクリメンタルインターフェイス１０１ｃが出力する前記Ａ相矩形波を示し、該Ａ相矩形波は前記位相カウンタ１０１ｇに入力され計数されて相対回転位相が検出される。図２−（ｃ）は前記位相カウンタ１０１ｇが検出し出力ポートＲ２からＲｉ＋１より出力する前記相対上位位相値ＴＨの時間的推移を示し、該相対上位位相値ＴＨはゼロから最大ＴＨｍａｘまで変化するとしている。
又、図２−（ｄ）は通常実施される様に前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波の１サイクルを正弦波区間Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３の４区間に分割することを示している。この正弦波区間の分割は、前記マイクロコンピュータ１０１ｈが前記Ａ／Ｄコンバータ１０１ｅ、及び１０１ｆの出力をリードして行うもので、例えば前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波が共に正のとき正弦波区間はＳ０となり、Ａ相正弦波が正でＢ相正弦波が負のときはＳ１となる。
【００２７】
次に、図２−（ｅ）は前記アブソリュート信号１０３ａを入力とする前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力する絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭを前記図２−（ａ）及び（ｄ）と対比して示す。そして、図２−（ｅ）の上段は前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力ポートＱ２からＱｉ＋１にて出力する絶対上位位相値ＲＨが０から最大のＲＨｍａｘの範囲で遷移することを示し、図２−（ｅ）の下段は出力ポートＱ０、Ｑ１から出力する絶対中位位相値ＲＭが前記図２−（ｄ）の正弦波区間Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３にそれぞれ対応して、０、１、２，及び３と遷移することを示す。
ここで、前記絶対上位位相値ＲＨ、最大値ＲＨｍａｘ、前記相対上位位相値ＴＨ、最大値ＴＨｍａｘ、及び前記正弦波サイクル数ＳＨ、最大値ＳＨｍａｘは次の（１）式と（２）式の関係がある。
ＲＨ  ＝  ＴＨ  ＝  ＳＨ                                      （１）式
ＲＨｍａｘ＝ＴＨｍａｘ＝ＳＨｍａｘ                            （２）式
前記（１）式により、前記ハイブリッドエンコーダ１０３の任意の時刻における上位の回転位相は前記絶対上位位相値ＲＨにより検出することができると共に、前記相対上位位相値ＴＨと前記正弦波サイクル数ＳＨに等しいものである。
【００２８】
次に、図３により前記位相カウンタ１０１ｇの初期化と回転位相の検出の概要を示す。始めに、図３―（ａ）は前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力する絶対回転位相を示し、出力ポートＱ０、Ｑ１より絶対中位位相値ＲＭを、出力ポートＱ２からＱｉ＋１より絶対上位位相値ＲＨを出力する。
そして、前記マイクロコンピュータ１０１ｈは該絶対回転位相をリードし、該絶対上位位相値ＲＨを図３−（ｂ）に示すとおり前記位相カウンタ１０１ｇのプリセット入力Ｐ２から（Ｐｉ＋１）にライトし前記位相カウンタ１０１ｇを初期化する。かように、初期化された回転位相は図３−（ｃ）に示すとおり相対上位位相値ＴＨとして前記位相カウンタ１０１ｇの出力ポートＲ２からＲｉ＋１より出力され、前記マイクロコンピュータ１０１ｈが常時リードすることとなる。
又、前記マイクロコンピュータ１０１ｈは、前記Ａ／Ｄコンバータ１０１ｅ、及び１０１ｆの出力をリードすることにより前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波の１サイクルを前記正弦波区間Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３の４区間に分割を行い、この分割の結果は図３−（ｄ）に示す如く図示しないメモリ上のＵ１、Ｕ０ビットに格納される。
更に、図３−（ｅ）のＴ０ビットから（Ｔｍ−１）ビットは１サイクルの前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波から補間される補間位相値を示すものである。この補間は従来から実施されているもので、一例を示せば前記マイクロコンピュータ１０１ｈが前記Ａ／Ｄコンバータ１０１ｅ、及び１０１ｆを介してリードした前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波の値をそれぞれＳＡ、及びＳＢとすれば、前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波の１サイクル以内の位相θは次の（３）式で求めることができる。
θ＝（２ｍ−１）×ａｒｃＴＡＮ（ＳＡ／ＳＢ）／９０°              （３）式
【００２９】
次に、図３−（ｆ）は前記図３−（ｃ）の相対上位位相値ＴＨ、図３−（ｄ）の正弦波区間、及び図３−（ｅ）の補間位相値を合成したもので、これにより前記ハイブリッドエンコーダ１０３の１回転の位相を（ｉ＋２＋ｍ）ビットの分解能で極めて高分解能にて検出することができる。例えば説明を容易とする為に具体例を示せば、前記図３−（ｆ）においてｉビットを１０ビットとすれば０から１０２３までの値となり、Ｕ０とＵ１は０から３の値であり、ｍビットを１２ビットとすれば０から４０９５までの値となり、これらを合成したものは次の（４）式で示す分解能を有し極めて高精度に回転位相を検出するものである。
１０２４×４×４０９６＝１６，７７７，２１６＝０１００，００００ｈ  （４）式
ここで本発明において、数値の末尾に付すｈは１６進数であることを示す。
【００３０】
そして、前記図３−（ｆ）の上位ｉビットは前記位相カウンタ１０１ｇが出力する相対上位位相値ＴＨであるが、前記初期位相検出装置１０１ａの電源をオンした直後は正しく回転位相を出力しない為、前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂの絶対上位位相値ＲＨ
により初期化を行うものである。そして、前記（４）式の具体例によれば、上位ｉビットの初期化の誤差が最小の１であっても、前記正弦波区間による４、及び補間位相値による４０９６による次の（５）式で示す大きな回転位相の誤差が発生することとなる。
４×４０９６＝１６３８４＝４０００ｈ                （５）式
それ故に、前記位相カウンタ１０１ｇの初期化は常に正確に実施せねばならない。
【００３１】
ここで、前記図２−（ａ）の前記インクリメンタル信号１０３ｂのＡ相正弦波とＢ相正弦波の変化と、前記図２−（ｅ）の前記アブソリュート信号１０３ａによる絶対回転位相は同時に変化するとしている。しかし、実用において前記ハイブリッドエンコーダ１０３の製造における誤差、ばらつき、及び前記インクリメンタルインターフェイス１０１ａとアブソリュートインターフェイス１０１ｂの信号処理の相違により前記インクリメンタル信号１０３ｂとアブソリュート信号１０３ａの変化の時間的ずれが避けられない。
【００３２】
図４、図５、及び図６はこのずれの例を示し本発明の詳細を説明する図であり、始めに図４について説明を行う。図４−（ａ）は前記図２−（ａ）と同じく前記インクリメンタル信号１０３ｂのＡ相正弦波とＢ相正弦波の時間的推移を示し、図４−（ｄ）は前記図２−（ｄ）と同じく前記Ａ相正弦波とＢ相正弦波より検出する正弦波区間の時間的推移を示す。該図４−（ｄ）において、時刻ｔ０は正弦波区間がＳ３からＳ０に遷移する時刻を、時刻ｔ１はＳ０からＳ１に遷移する時刻を示す。
次に、図４−（ｉ）は前記図２−（ｅ）と同様に前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力する前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭの時間的推移を示すが、前記図２−（ｅ）と相違して遅延して動作する例を示している。すなわち、該図４−（ｉ）において絶対中位位相値ＲＭが３から０に遷移すると同時に、絶対上位位相値ＲＨが（Ｎ−１）からＮに遷移する時刻は、前記図４−（ｄ）の正弦波区間がＳ３からＳ０に変化する時刻ｔ０より時間Ｔｉの遅延がある場合を示す。
【００３３】
この図４において、前記マイクロコンピュータ１０１ｈが前記位相カウンタ１０１ｇのプリセット入力Ｐ２から（Ｐｉ＋１）にプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する手段について以下に説明する。
（正弦波区間Ｓ０の時刻ｔ０からｔ０＋Ｔｉ）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが３で正弦波区間Ｓ０と不一致なので絶対上位位相値ＲＨに位相の遅れがあると判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ−１）に１を加算したＮを位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ０の時刻ｔ０＋Ｔｉからｔ１）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが０で正弦波区間Ｓ０と一致するので絶対上位位相値ＲＨに位相のずれが無いと判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ１において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ２において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ３において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが２又は３のとき絶対上位位相値ＲＨに位相のずれが無いと判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
【００３４】
次に、図５により他の例を示し本発明の動作の説明を行う。図５−（ａ）及び（ｄ）は前記図４−（ａ）、（ｄ）と同じ信号を示しその説明は割愛する。そして、図５−（ｊ）は前記図４−（ｉ）と同様に前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力する前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭの時間的推移を示すが、前記図４−（ｉ）と相違して該図５−（ｊ）の絶対中位位相値ＲＭが３から０に遷移する時刻と前記図５−（ｄ）の正弦波区間がＳ３からＳ０に変化する時刻の時間差Ｔｊがゼロで遅延も進みも無く動作する例を示している。この図５において前記マイクロコンピュータ１０１ｈは、正弦波区間Ｓ０からＳ３のいかなる時刻において処理を行うときも、前記図５−（ｊ）の上段に例を示す絶対上位位相値ＲＨ（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
【００３５】
次に、図６により進みの例を示し本発明の説明を行う。図６−（ａ）及び（ｄ）は前記図４−（ａ）、（ｄ）と同じ信号を示しその説明は割愛し、該図６−（ｄ）において時刻ｔ３は正弦波区間がＳ２からＳ３に遷移する時刻を、時刻ｔ４はＳ３からＳ０に遷移する時刻を示す。
そして、図６−（ｋ）は前記図４−（ｉ）と同様に前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力する前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭの時間的推移を示すが、前記図４−（ｉ）と相違して進みで動作する例を示している。すなわち、該図６−（ｋ）において絶対中位位相値ＲＭが３から０に遷移すると同時に、絶対上位位相値ＲＨがＮから（Ｎ＋１）に遷移する時刻は、前記図６−（ｄ）の正弦波区間がＳ３からＳ０に変化する時刻ｔ４より時間Ｔｋの進みがある場合を示す。
【００３６】
この図６において、前記マイクロコンピュータ１０１ｈが前記位相カウンタ１０１ｇのプリセット入力Ｐ２から（Ｐｉ＋１）にプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する手段について次に説明する。
（正弦波区間Ｓ０において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位相値ＲＭが０又は１のとき絶対上位位相値ＲＨに位相のずれが無いと判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ１において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ２において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ３の時刻ｔ３からｔ４−Ｔｋ）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが３で正弦波区間Ｓ０と一致するので絶対上位位相値ＲＨに位相のずれが無いと判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ３の時刻ｔ４−Ｔｋからｔ４）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが０で正弦波区間Ｓ３と不一致なので絶対上位位相値ＲＨに位相の進みによるずれがあると判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ＋１）から１を減算したＮを位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
【００３７】
かように、前記ハイブリッドエンコーダ１０３が停止中、又は低速で回転しているとき、前記マイクロコンピュータ１０１ｈは図４、及び図６に示すとおり正弦波区間Ｓ０、及びＳ３において前記インクリメンタル信号１０３ｂとアブソリュート信号１０３ａの遷移に位相のずれがあるときこれを検出し、前記絶対上位位相値ＲＨを補正した後正確に前記位相カウンタ１０１ｇの前記相対上位位相値ＴＨの初期化を行う。これにより、待ち時間を要すること無く以後の運転が可能となり、電動機が加速中、減速中、及び高速運転中であっても、該電動機に付属した前記ハイブリッドエンコーダ１０３が出力する前記インクリメンタル信号１０３ｂから常に正しい前記相対上位位相値ＴＨを検出し、前記図３−（ｆ）による高精度の回転位相の検出を確実とするものである。
【００３８】
次に、図７は前記図４から図６において説明した前記相対上位位相値ＴＨの初期化を総合して説明するもので、図７−（ａ）及び（ｄ）は前記図４−（ａ）、（ｄ）と同じ信号を示しその説明は割愛し、図７−（ｆ）から（ｐ）は上段に前記アブソリュートインターフェイス１０１ｂが出力する前記絶対上位位相値ＲＨの時間的推移を、下段に絶対中位位相値ＲＭの時間的推移を示す。そして、図７−（ｉ）、（ｊ）、及び（ｋ）はそれぞれ前記図４−（ｉ）、図５−（ｊ）、及び図６−（ｋ）と同じでその説明は割愛し、始めに図７−（ｈ）から説明を行う。
【００３９】
前記図７−（ｉ）の前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭは前記図７−（ｄ）に示す正弦波区間の遷移より時間Ｔｉの遅延がある場合で、この遅延は電気角に換算すれば９０度以下の遅延であったが、図７−（ｈ）は電気角で９０度の遅延がある場合を示す。該図７−（ｈ）において、前記マイクロコンピュータ１０１ｈは次の処理を行う。
（正弦波区間Ｓ０において）；この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが３で正弦波区間Ｓ０と不一致なので絶対上位位相値ＲＨに位相の遅れによるずれがあると判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ−１）に１を加算したＮを位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ１とＳ２において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ３において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが２のとき絶対上位位相値ＲＨに位相のずれが無いと判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
かように、該図７−（ｈ）の場合は、前記図７−（ｉ）、すなわち前記図４と同様の処理を行うものである。
【００４０】
そして、図７−（ｇ）は更に遅延が大きい場合で、前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭは前記図７−（ｄ）に示す正弦波区間の遷移より時間Ｔｇの遅延がある場合で、この遅延は電気角に換算すれば９０度以上の遅延である。ここで、本発明はハイブリッドエンコーダ１０３において、製造における誤差や信号処理の相違により発生する前記アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂ間の言うなれば僅かの位相ずれを克服するもので、該図７−（ｇ）の如く９０度以上の遅延はあり得ず除外するものである。又、図７−（ｆ）の場合、遅延時間はＴｆであり電気角に換算すれば１８０度の遅延であり、前記図７−（ｇ）と同様に本発明ではかような大きな遅延はありえないとしている。
【００４１】
次に、前記図７−（ｋ）の前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭは前記図７−（ｄ）に示す正弦波区間の遷移より時間Ｔｋの進みがある場合で、この遅延は電気角に換算すれば９０度以下の進みであったが、図７−（ｍ）は電気角で９０度の進みがある場合を示し、該図７−（ｍ）において前記マイクロコンピュータ１０１ｈは次の処理を行う。
（正弦波区間Ｓ０において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位相値ＲＭが１のとき絶対上位位相値ＲＨに位相のずれが無いと判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ１とＳ２において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ）を位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
（正弦波区間Ｓ３において）：この区間においてマイクロコンピュータ１０１ｈが処理を行うとき、絶対中位位相値ＲＭが０で正弦波区間Ｓ３と不一致なので絶対上位位相値ＲＨに位相の進みによるずれがあると判定し、該絶対上位位相値ＲＨの値（Ｎ＋１）から１を減算したＮを位相カウンタ１０１ｇにプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化する。
かように、該図７−（ｍ）の場合は、前記図７−（ｋ）、すなわち前記図６と同様の処理を行うものである。
【００４２】
そして、図７−（ｎ）は更に進みが大きい場合で、前記絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭは前記図７−（ｄ）に示す正弦波区間の遷移より時間Ｔｎの進みがある場合で、この進みは電気角に換算すれば９０度以上の進みである。ここで、先に説明のとおり本発明はハイブリッドエンコーダ１０３において、製造における誤差や信号処理の相違により発生する前記アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂ間の言うなれば僅かの位相ずれを克服するもので、遅延のときと同じく該図７−（ｎ）の如く９０度以上の進みのずれはあり得ないとし除外するものである。又、図７−（ｐ）の場合、進み時間はＴｐであり電気角に換算すれば１８０度の進みであり、前記図７−（ｎ）と同様に本発明ではかような大きな進みはあり得ないとしている。
【００４３】
かようにして、本発明においてはハイブリッドエンコーダ１０３が出力する前記インクリメンタル信号１０３ｂとアブソリュート信号１０３ａから得られる前記正弦波区間と前記絶対中位位相値ＲＭ間の位相ずれを９０度の遅延から９０度の進みの範囲において検出し、前記絶対上位位相値ＲＨを正確に補正した後位相カウンタ１０１ｇのプリセットを行い、前記相対上位位相値ＴＨを初期化するものである。
【００４４】
次に、図８は前記図４から図７で説明した本発明について、前記マイクロコンピュータ１０１ｈが実行する前記位相カウンタ１０１ｇの初期化を説明するフローチャートで、該図８のステップｆ１からｆ１１について以下に説明する。
ｆ１：マイクロコンピュータ１０１ｈは、ハイブリッドエンコーダ１０３が出力するインクリメンタル信号１０３ｂからＡ／Ｄコンバータ１０１ｅに依りＡ相正弦波値を、Ａ／Ｄコンバータ１０１ｆに依りＢ相正弦波値をリードする。
ｆ２：マイクロコンピュータ１０１ｈは、リードしたＡ相正弦波値とＢ相正弦波値から正弦波区間Ｓ０からＳ３を検出する。
ｆ３：マイクロコンピュータ１０１ｈは、アブソリュートインターフェイス１０１ｂから絶対上位位相値ＲＨと絶対中位位相値ＲＭをリードする。
ｆ４：マイクロコンピュータ１０１ｈは、正弦波区間がＳ０かをチェックしＳ０のときはステップｆ５へ、そうでないときはｆ７へ進む。
ｆ５：マイクロコンピュータ１０１ｈは、絶対中位位相値ＲＭが３かをチェックし３のとき絶対上位位相値ＲＨに位相の遅れによるずれがあるのでステップ６へ進んで補正を行い、絶対中位位相値ＲＭが３でないときは絶対上位位相値ＲＨにずれが無いのでそのままステップｆ１１へ進む。
ｆ６：マイクロコンピュータ１０１ｈは、絶対上位位相値ＲＨに１を加算し位相の遅れを補正しステップｆ１１へ進む。
ｆ７：マイクロコンピュータ１０１ｈは、正弦波区間がＳ３かをチェックしＳ３のときはステップｆ８へ、そうでないときはｆ１０経由でｆ１１へ進む。
ｆ８：マイクロコンピュータ１０１ｈは、絶対中位位相値ＲＭが０かをチェックし０のとき絶対上位位相値ＲＨに位相の進みによるずれがあるのでステップ９へ進んで補正を行い、絶対中位位相値ＲＭが０でないときは絶対上位位相値ＲＨにずれが無いのでそのままステップｆ１１へ進む。
ｆ９：マイクロコンピュータ１０１ｈは、絶対上位位相値ＲＨから１を減算し位相の進みを補正しステップｆ１１へ進む。
ｆ１０：このルートは、正弦波区間がＳ１又はＳ２のときであり絶対上位位相値ＲＨの補正が不要の場合でそのままｆ１１へ進む。
ｆ１１：マイクロコンピュータ１０１ｈは、絶対上位位相値ＲＨの値を位相カウンタ１０１ｇの入力ポートＰ２からＰｉ＋１にプリセットを行い、相対上位位相値ＴＨを初期化する。
【００４５】
かように本発明は、前記位相カウンタ１０１ｇを迅速にアブソリュート信号により初期化を行い、以降の電動機の運転において加速中、減速中、及び高速運転中を問わずインクリメンタル信号を入力とする前記位相カウンタ１０１ｇから正確な前記相対上位位相値ＴＨを検出せしめ、高精度でリアルタイムな回転位相の検出可能とするものである。
【実施例２】
【００４６】
図９は実施例２を説明する図であり、本発明に依る初期位相検出装置をカラー印刷のシャフトレス商用輪転印刷機に適用する例を示す。該図９において、１１は給紙部、１２はインフィードロール、１３、１４、１５、及び１６はそれぞれイエロー、シアン、マゼンダ及びブラックなどの印刷部であり、６は走行紙、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれドライヤ、クーリング、ドラッグロール、５は折り部である。前記給紙部１１からの走行紙６はインフィードロール１２を経て印刷部１３，１４、１５、及び１６にてカラー印刷がなされ、該走行紙６はドライヤ１７ａにて乾燥、クーリング１７ｂにて冷却された後、ドラッグロール１７ｃを経由して折り部５に至り裁断され折り畳まれる。
【００４７】
そして、前記印刷部１３から１６はそれぞれ印刷機１０４と該印刷機を駆動する同期駆動装置１０１、電動機１０２及びハイブリッドエンコーダ１０３から構成され、同様に前記折り部５は折り機１０５と該折り機を駆動する同期駆動装置１０１、電動機１０２及びハイブリッドエンコーダ１０３から構成されており、前記各セクションの電動機は速度と位相を精度よく同期して駆動すべきものである。ここで、該ハイブリッドエンコーダ１０３は前記図１で同じ符号を付すハイブリッドエンコーダと同じであり、又、前記同期駆動装置１０１は前記図１に示した前記初期位相検出装置１０１ａを内蔵する。そして、０１は集中制御装置で通信線路０２を介して輪転印刷機の統括的な制御、監視を行い、０３は前記折り部のハイブリッドエンコーダ１０３が出力する前記アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂからなる信号線路で、前記折り機１０５の位相情報を折り部と印刷部の前記同期駆動装置１０１に送信する。
【００４８】
更に該図９において、前記折り部の同期駆動装置１０１は前記集中制御装置０１から前記通信線路０２を介して速度指令を受信すると共に、該折り部の同期駆動装置１０１は前記初期位相検出装置１０１ａを内蔵し、前記折り部のハイブリッドエンコーダ１０３より信号線路０３を介してフィードバック信号を入力する。そして、前記図１から図８において説明したとおり、折り部の前記初期位相検出装置１０１ａは電源を０Ｎとしたときに速やかに回転位相をプリセットに依り初期化し待ち時間を解消して高精度の同期制御へ移行する。
【００４９】
次に、前記印刷部１３の同期駆動装置１０１は設定用とフィードバック用のそれぞれの前記初期位相検出装置１０１ａを内蔵するもので、以降の説明において図示しない前記同期駆動装置１０１が内蔵する設定用初期位相検出装置を１０１ａｓと、フィードバック用初期位相検出装置を１０１ａｆと呼称する。
そして、該印刷部１３の設定用初期位相検出装置１０１ａｓは前記折り部のハイブリッドエンコーダ１０３が出力する信号を入力して折り部５を主設定とし、フィードバック用初期位相検出装置１０１ａｆは前記印刷部１３のハイブリッドエンコーダ１０３が出力する信号を入力とし、これにより印刷部１３の前記同期駆動装置１０１は電動機１０２を精度良く同期運転する。
【００５０】
以上は印刷部１３について説明したが、印刷部１４、１５、及び１６も同じ構成として、該印刷部１３から１６が内蔵する前記設定用初期位相検出装置１０１ａｓとフィードバック用初期位相検出装置１０１ａｆは随時、前記図１から図８に説明した前記アブソリュート信号１０３ａとインクリメンタル信号１０３ｂを用いて、回転位相の初期化を精度良く瞬時に行って待ち時間を著しく減少せしめる。
そして、回転位相の初期化が終わった後、印刷運転を行うときは前記アブソリュート信号１０３ａを使用することなく、リアルタイム性に優れた前記インクリメンタル信号１０３ｂを用いて高精度の同期制御を実現しカラー印刷を行う。
更に前述のとおり、前記印刷機１３から１６は前記折り部５のハイブリッドエンコーダ１０３の出力を主設定とするので、これを言い換えれば、前記折り部５は前記集中制御装置０１からの速度指令のみに追従し不必要に速度を増減すること無く安定して運転され、前記印刷機は折り部５の回転位相と回転速度を設定として速度の加減速とするので、前記走行紙６は特に運転を開始するとき印刷部と折り部の間で破断することなく安定した印刷を実現し、損紙を低減すると共にロス時間を減少せしめて操業度を向上するものである。
【実施例３】
【００５１】
図１０は実施例３を説明する図であり、前記図９と同様に本発明に依る初期位相検出装置をカラー印刷のシャフトレス商用輪転印刷機に適用する例を示し、該図１０において前記図９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は割愛する。始めに、該図１０と前記図９との相違について示すと、図１０において折り部５のハイブリッドエンコーダ１０３が出力するフィードバック信号は、折り部５の同期駆動装置１０１が内蔵する初期位相検出装置１０１ａに入力され、該同期駆動装置１０１で検出された折り部の電動機１０２の回転位相は、サイクリックに通信線路０２を介して集中制御装置０１に送信される。
該集中制御装置０１は設定となる回転位相と回転速度を生成する図示しない仮想指令器を内蔵し、運転を始める前に該仮想指令器の回転位相を前記折り部の同期駆動装置１０１から受信した回転位相で初期化を行う。そして、該仮想指令器が出力する回転位相と速度指令は、通信線路０２を経由して印刷部１３，１４，１５，１６、及び折り部５の全セクションの同期駆動装置１０１に送信される。
【００５２】
そして、前記図１０に示す同期駆動システムにおいて電源をオンした直後であって運転を始める前に、前記折り部の初期位相検出装置１０１ａが検出した回転位相を初期値として、前記集中制御装置０１は回転位相指令と回転速度指令を演算に依り生成しこの２つの指令を全セクションに送信する。これを換言すれば、前記印刷部１３、１４、１５、及び１６は折り部５の回転位相を基準に運転を開始するので折り部５の電動機１０２は安定して駆動され印刷部と折り部の間で前記走行紙６が破断することが無く、又、運転中においては前記仮想指令器が安定した回転位相と回転速度の指令を生成するので、品質の優れたカラー印刷物の生産を可能とする。
【００５３】
かように本発明の前記初期位相検出装置１０１ａは、内蔵する前記位相カウンタ１０１ｇをアブソリュート信号により速やかに初期化を行い、以降の電動機の運転において加速中、高速運転中、及び減速中を問わずインクリメンタル信号を入力とする前記位相カウンタ１０１ｇから正確な前記相対上位位相値ＴＨの検出を可能とする。これにより、シャフトレス輪転印刷機の同期制御において電源をオンした後速やかに運転を可能とし、運転を開始した後前記走行紙６を破断すること無く同期制御運転に推移し、損紙とむだ時間を著しく減少せしめ、その後の通常の生産運転においても高精度でリアルタイムな回転位相と回転速度の検出可能とし高品質のカラー印刷を実現するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
電動機を運転するに当たりいつでも回転位相を初期化し，以降の運転に連続して回転位相を精度良く検出できるので，複数の電動機間の同期制御に使用する他，精密な位置決めを行う工作機械や搬送装置などに適用できるものである．
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の構成を説明する図である。
【図２】インクリメンタル信号とアブソリュート信号の関係を説明する図である。
【図３】位相カウンタの初期化を説明する図である。
【図４】本発明の動作を説明する図−その１である。
【図５】本発明の動作を説明する図−その２である。
【図６】本発明の動作を説明する図−その３である。
【図７】本発明の動作を説明する図−その４である。
【図８】マイクロコンピュータによる位相カウンタの初期化のフローチャート
【図９】本発明を商用輪転印刷機に用いる例を示す図−その１
【図１０】本発明を商用輪転印刷機に用いる例を示す図−その２
【図１１】インクリメンタルエンコーダを説明する図
【図１２】アブソリュートエンコーダを説明する図
【符号の説明】
【００５６】
０１    集中制御装置
０２    通信線路
０３    信号線路
１１    給紙部
１２    インフィードロール
１３    印刷部
１４    同上
１５    同上
１６    同上
１７ａ  ドライヤ
１７ｂ  クーリング
１７ｃ  ドラッグロール
５    折り部
６    走行紙
１０１    同期駆動装置
１０１ａ  初期位相検出装置
１０１ａｓ  設定用初期位相検出装置
１０１ａｆ  フィードバック用初期位相検出装置
１０１ｂ  アブソリュートインターフェイス
１０１ｃ  インクリメンタルインターフェイス
１０１ｅ  Ａ／Ｄコンバータ
１０１ｆ  Ａ／Ｄコンバータ
１０１ｇ  位相カウンタ
１０１ｈ  マイクロコンピュータ
１０１ｉ  データバス
１０１ｊ  コントロールバス
１０１ｋ  コントロール＆ステータスバス
１０２    電動機
１０３    ハイブリッドエンコーダ
１０３ａ  アブソリュート信号
１０３ｂ  インクリメンタル信号
１０４    印刷機
１０５    折り機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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