(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力されるパルスの周波数を第１の周波数値から第２の周波数値に変化させる周波数可変装置であって、周波数を変化させ得る加減算の少なくとも一方の演算を実行する演算手段と、予め設定された標準回数の演算が実行されると周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化する場合の周波数の平均変化量を算出する算出手段と、加算又は減算される演算値として平均変化量を選択可能な選択手段と、を備え、前記算出手段は、前記平均変化量に基づいて演算された前記平均変化量とは異なる関連値も算出するものであって、前記選択手段は前記関連値も演算値として選択可能としたことを特徴とする周波数可変装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記周波数が前記第２の周波数値に変化するまで演算の加減算を切り替え自在としたことを特徴とする請求項１記載の周波数可変装置。
【請求項３】
前記標準回数を可変としたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の周波数可変装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、モータの回転を加減速するための出力パルスの周波数を変化させる周波数可変装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の周波数可変装置として、図６に示すものが存在する。このものは、起動指示を受けた状態では出力されるパルスの周波数を第１の周波数値から第２の周波数値へ変化させる指令を出力するために所定の命令を実行するＣＰＵA と、ＣＰＵA に順次読み込まれる複数の命令を格納するとともに命令の実行結果を格納するメモリB と、ＣＰＵA からの指令に基づいてパルスを出力する周辺回路C と、ＣＰＵA に起動指示をするために必要な設定がなされる設定レジスタD と、を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の周波数可変装置にあっては、ＣＰＵA が所定の命令を実行することにより、出力されるパルスの周波数を第１の周波数値から第２の周波数値へ変化させる指令を出力するから、周辺回路C は、ＣＰＵからの指令に基づいて、第１の周波数値から第２の周波数値へ変化させる状態で、パルスを出力することができる。
【０００４】
しかしながら、ＣＰＵA は、メモリB に格納された命令を順次読み込むとともに、その読み込んだ命令を実行するという動作を、メモリB に格納された命令の数だけしなくてはならず、起動指示を受けてからパルスの周波数が変化し終わるまでの時間がかかってしまい、パルスの周波数を迅速に変化させることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、パルスの周波数を迅速に変化させることができる周波数可変装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、出力されるパルスの周波数を第１の周波数値から第２の周波数値に変化させる周波数可変装置であって、周波数を変化させ得る加減算の少なくとも一方の演算を実行する演算手段と、予め設定された標準回数の演算が実行されると周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化する場合の周波数の平均変化量を算出する算出手段と、加算又は減算される演算値として平均変化量を選択可能な選択手段と、を備え、算出手段は、平均変化量に基づいて演算された平均変化量とは異なる関連値も算出するものであって、選択手段は関連値も演算値として選択可能とした構成にしてある。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記演算手段は、前記周波数が前記第２の周波数値に変化するまで演算の加減算を切り替え自在とした構成にしてある。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれかに記載の発明において、前記標準回数を可変とした構成にしてある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて以下に説明する。この周波数可変装置は、出力パルスの周波数値でもって回転速度が制御されるステッピングモータ（図示せず）用の出力パルスの周波数を可変制御するものであって、設定部1 、タイミング発生部2 、制御部3 、パルス出力部4 を備えて構成されている。
【００１１】
設定部1 は、ステッピングモータの起動速度に対応する第１の周波数値fs、ステッピングモータの目標速度に対応する第２の周波数値ft、周波数が第１の周波数値から第２の周波数値ftに変化するのに要する標準時間、周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化するための制御部3 内での演算の標準回数（２n ）を１６進数で設定するとともに、ステッピングモータの起動指令Goを受け付けるためのものである。なお、本実施形態では、ｎ＝５として、標準回数を３２としている。この設定部1 は、設定の度に、各設定値、すなわち、第１の周波数値fs、第２の周波数値ft、標準時間及び標準回数が可変となっている。
【００１２】
タイミング発生部2 は、設定部1 により設定された標準時間及び標準回数に基づき、標準時間内に標準回数と同数個のパルスを等間隔で有するタイミングクロックを出力する。
【００１３】
制御部3 は、減算器31、シフト回路32、制御回路33、マルチプレクサ（選択手段）34、加減算器（演算手段）35、カウンタ36、フリップフロップ37を備えて構成される。
【００１４】
減算器31は、シフト回路32と共に、標準回数の演算が実行されると周波数が第１の周波数値fsから第２の周波数値ftに変化する場合の周波数の平均変化量Δf を算出する算出手段30を構成するものであって、第１の周波数値fs及び第２の周波数値ftが入力され、それらの第１の周波数値fsと第２の周波数値ftとの周波数差を計算する。
【００１５】
シフト回路32は、周波数差が入力され、その周波数差を上記した標準回数で除算して平均変化量Δf を計算するためのシフト動作を行う。詳しくは、周波数差を標準回数（２n ）のべき数であるｎ回右シフトする。従って、本実施形態では、ｎ＝５であるから、５回右シフトする。
【００１６】
制御回路33は、設定部1 から起動指令Goが入力されると、マルチプレクサ34に選択信号を入力するとともに、加減算器35及びカウンタ36に加減算制御信号を入力する。
【００１７】
マルチプレクサ（選択手段）34は、第１の周波数値fs及び平均変化量Δf が入力され、制御回路33からの選択信号に基づいて、第１の周波数値fs又は平均変化量Δf のいずれか一方を演算値として選択して、加減算器35に入力する。
【００１８】
加減算器（演算手段）35は、マルチプレクサ34からの演算値及びフリップフロップ37からの帰還値が入力され、制御回路33からの加減算制御信号に基づいて、帰還値に演算値を加算するか又は帰還値から演算値を減算する演算をして、演算結果を出力する。
【００１９】
カウンタ36は、制御部3 内での演算による周波数の変化の段階を示す段数を記録して、現在段数を制御回路33に入力するものであって、制御回路33からの加減算制御信号に基づいて、段数が変化する。すなわち、加算を意味する加減算制御信号「１」が入力されると段数が増加し、減算を意味する加減算制御信号「０」が入力されると段数が減少する。なお、カウンタ36における現在段数は、制御回路33からリセット信号が入力されることにより、リセットされる。このカウンタ36は、タイミング発生部2 からタイミングクロックが入力され、制御回路33から加減算制御信号が入力されると、そのタイミングクロックをタイミング信号として、フリップフロップ37に入力する。
【００２０】
フリップフロップ37は、カウンタ36からのタイミング信号に基づいて加減算器35から演算結果が入力され、その演算結果をステッピングモータの希望速度に対応する希望周波数として、パルス出力部4 に出力する。
【００２１】
パルス出力部4 は、フリップフロップ37からの希望周波数に基づいて、パルス信号を出力する。
【００２２】
次に、図２に基づいて、このものの動作をさらに詳しく説明する。制御回路33は、先ず、設定部1 により受け付けられた起動信号Goが入力されると、第１の周波数値fsを演算値として選択することを意味する選択信号をマルチプレクサ34に入力する。すると、マルチプレクサ34は、制御回路33からの選択信号に基づいて、第１の周波数値fsを演算値として選択する。一方、加減算器35は、加算を意味する加減算制御信号「１」が制御回路から入力されると、演算値として選択された第１の周波数値fsとフリップフロップからの帰還値の初期値である「０」を加算し、加算された演算結果を出力する。フリップフロップ37は、タイミング信号に基づいて加減算器35からの演算結果を希望周波数として、パルス出力部4 に出力し、パルス出力部4 が、その希望周波数に基づき、パルス信号を出力する。
【００２３】
その後、マルチプレクサ34は、制御回路33からの選択信号に基づいて、平均変化量Δf を演算値として選択し、その演算値を加減算器35に入力する。加減算器35は、加算を意味する加減算制御信号「１」が制御回路33から引き続き順に入力されることにより、演算値として選択された平均変化量Δf とフリップフロップ37からの帰還値である前回の演算結果とを順に加算する演算を行い、演算結果を出力する。フリップフロップ37は、前述した様に、タイミング信号に基づいて加減算器35からの演算結果を希望周波数として、パルス出力部4 に出力し、パルス出力部4 が、その希望周波数に基づいて、パルス信号を出力する。
【００２４】
この加減算器35の演算は、制御回路33が、カウンタ36の現在段数が最終段数に達したことを認識して加減算制御信号を加減算器35に入力しなくなるまで行われる。
【００２５】
かかる周波数可変装置にあっては、算出手段30が、予め設定された標準回数の演算が実行されると周波数が第１の周波数値fsから第２の周波数値ftに変化する場合の周波数の平均変化量Δf を算出し、マルチプレクサ34が、加算又は減算される演算値として平均変化量を選択し、加減算器35が演算を実行すると、出力されるパルス信号の周波数が第１の周波数値fsから第２の周波数値ftに変化するのであって、従来例のように、ＣＰＵが命令を実行することにより、出力されるパルス信号の周波数が第１の周波数値fsから第２の周波数値ftに変化するわけではないのであるから、パルス信号の周波数を迅速に変化させることができ、ひいては、パルス信号の周波数に基づいて、ステッピングモータの回転速度を迅速に変化させることができる。
【００２６】
また、設定の際に、標準回数を変えると、演算による周波数の平均変化量Δf も変わるから、マルチプレクサ34により選択される演算値も変わって、周波数の変化量が１通りではなくなり、周波数の変化の割合が変わるので、周波数を急激に変化させたり、徐々に変化させたりすることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態を図３及び図４に基づいて以下に説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、第１実施形態と異なるところのみ記す。第１実施形態では、周波数は、直線的に変化するのに対し、本実施形態では、曲線的に変化する構成となっている。
【００２８】
シフト回路32は、平均変化量Δf のみならず、シフト動作により、平均変化量Δf とは異なる関連値も算出する。詳しくは、平均変化量Δf を２m のべき数であるｍ回左シフトすることにより、平均変化量Δf に２m を乗算してなる関連値も算出する。なお、本実施形態では、ｍ＝１として、平均変化量Δf ×２の乗算からなる関連値ΔＦが算出されている。
【００２９】
次に、図４に基づいて、このものの動作をさらに詳しく説明する。マルチプレクサ34は、２回目以降の演算のために、平均変化量Δf 、関連値ΔＦ及び「０」が入力され、制御回路33からの選択信号に基づいて、平均変化量Δf 、関連値ΔＦ又は「０」のいずれか１つを演算値として選択して、その演算値を加減算器35に入力する。詳しくは、選択信号が「０」のときは「０」を選択し、選択信号が「１」のときは平均変化量Δf を選択し、選択信号が「２」のときは関連値ΔＦを選択する。すると、加減算器35は、加算を意味する加減算制御信号「１」が制御回路33から入力されることにより、演算値として選択された値、すなわち、平均変化量Δf 、関連値ΔＦ又は「０」のいずれかとフリップフロップ37からの帰還値である前回の演算結果とを加算する演算を行い、演算結果を出力する。このように、演算値として選択される値が３通りあると、加減算器35による演算結果も３通りとなり、周波数の変化量が一定でなくなる。
【００３０】
かかる周波数可変装置にあっては、第１実施形態の効果に加えて、前述したように、算出手段30が、平均変化量Δf とは異なる関連値ΔＦを平均変化量Δf に基づいて算出し、マルチプレクサ34が、その関連値ΔＦを演算値として選択すると、加減算器35は、平均変化量Δf とは異なる演算値ΔＦでもって演算されるから、周波数が第１の周波数値fsから第２の周波数値ftに変化するまでの間で、周波数の変化量が一定でなくなり、周波数の変化の割合が変わるので、周波数を急激に変化させたり、徐々に変化させたりすることができ、ひいては、パルス信号の周波数に基づいて、ステッピングモータの回転速度を、変化過程での初期と末期では徐々に変化させるとともに、中間期を急激に変化させたりすることができる。
【００３１】
次に、本発明の第３実施形態を図５に基づいて以下に説明する。なお、第２実施形態と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、第２実施形態と異なるところのみ記す。第２実施形態では、周波数は、単調増加の変化をしているのに対し、本実施形態では、部分的な増加及び部分的な減少を伴って最終的には増加の変化をする構成となっている。
【００３２】
詳しくは、加減算器35は、周波数が第２の周波数値ftに変化するまでの間は、周波数が変化している過程であっても、加算を意味する加減算制御信号「１」が制御回路33から入力されるときは、演算値として選択された値とフリップフロップ37からの帰還値である前回の演算結果とを加算する演算を行い、減算を意味する加減算制御信号「０」が制御回路33から入力されるときは、フリップフロップ37からの帰還値である前回の演算結果から演算値として選択された値を減算する演算を行い、演算結果を出力する。このように、加減算制御信号が「１」か「０」であることにより、加減算器35による演算は、加算又は減算のいずれかがなされることとなる。
【００３３】
かかる周波数可変装置にあっては、第２実施形態の効果に加えて、周波数が第２の周波数値ftに変化するまでの間に、上記したように、加減算器35の演算の加減算を切り替えると、周波数を増加したり減少したりすることができ、ひいては、パルス信号の周波数に基づいて、ステッピングモータの回転速度を、増加及び減少が交互になされる状態で変化させて、ステッピングモータの調子を探りながら、最終的な速度に変化させたりすることができる。
【００３４】
なお、周波数は、第３実施形態のように、２回目以降の演算のために、平均変化量Δf 、関連値ΔＦ又は「０」のいずれか１つが、演算値としてマルチプレクサ34に選択されて、その演算値が加減算器35に入力されるとともに、周波数が第２の周波数値ftに変化するまでの間、加減算器35による加減算が切り替えられることによって、曲線的に変化して、かつ、部分的な増加及び部分的な減少を伴って最終的には増加の変化をするようになっているが、２回目以降の演算のために、平均変化量Δf のみが演算値として入力されるとともに、周波数が第２の周波数値ftに変化するまでの間、加減算器35による加減算が切り替えられることによって、直線的に変化して、かつ、部分的な増加及び部分的な減少を伴って最終的には増加の変化をするようになる。
【００３５】
また、第１乃至第３実施形態では、設定の度に標準回数を可変としているが、例えば、汎用的な変化率でもって、周波数を変化させるときは、標準回数を製作時に固定するようにしてもよい。
【００３６】
また、第１乃至第３実施形態では、第１の周波数値fsが第２の周波数値ftよりも小さくて、最終的に周波数が増加する構成となっているが、第１の周波数値fsが第２の周波数値ftよりも大きくて、最終的に周波数が減少する構成としても、同様の効果を奏することができる。
【００３７】
また、第１乃至第３実施形態では、起動信号Goは、設定部1 により受け付けられてから、制御回路33に入力されているが、専用回線を設けて、その専用回線により、制御回路33に直接入力されてもよい。
【００３８】
また、第１乃至第３実施形態は、出力パルスの周波数値でもって回転速度が制御されるステッピングモータ用の出力パルスの周波数を可変制御するものであるが、ステッピングモータ用の出力パルスの周波数を可変制御するためだけのものではない。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、算出手段が、予め設定された標準回数の演算が実行されると周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化する場合の周波数の平均変化量を算出し、選択手段が、加算又は減算される演算値として平均変化量を選択し、演算手段が演算を実行すると、出力されるパルスの周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化するのであって、従来例のように、ＣＰＵが命令を実行することにより、出力されるパルスの周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化するわけではないのであるから、パルスの周波数を迅速に変化させることができる。又、算出手段が、平均変化量とは異なる関連値を平均変化量に基づいて算出し、選択手段が、その関連値を演算値として選択すると、演算手段は、平均変化量とは異なる演算値でもって演算されるから、周波数が第１の周波数値から第２の周波数値に変化するまでの間で、周波数の変化量が一定でなくなり、周波数の変化の割合が変わるので、周波数を急激に変化させたり、徐々に変化させたりすることができる。
【００４１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、周波数が第２の周波数値に変化するまでの間に、演算手段の演算の加減算を切り替えると、周波数を増加したり減少したりすることができる。
【００４２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれかに記載の発明の効果に加えて、標準回数が変わると、演算による周波数の平均変化量も変わるから、選択手段により選択される演算値も変わって、周波数の変化量が１通りではなくなり、周波数の変化の割合が変わるので、周波数を急激に変化させたり、徐々に変化させたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図である。
【図２】同上による周波数の変化状態を示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態の制御部の構成図である。
【図４】同上による周波数の変化状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態による周波数の変化状態を示す説明図である。
【図６】従来例の構成図である。
【符号の説明】
30    算出手段
34    マルチプレクサ（選択手段）
35    加減算器（演算手段）
fs    第１の周波数値
ft    第２の周波数値
Δf   平均変化量
ΔＦ  関連値
【図１】
0003820698.tif 000002
【図２】
0003820698.tif 000003
【図３】
0003820698.tif 000004
【図４】
0003820698.tif 000005
【図５】
0003820698.tif 000006
【図６】
0003820698.tif 000007