JP2006162410A - Rotation detection device and its connection system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、各種の機器における回転検出、例えば小型モータの回転制御のための回転検出や、事務機器の位置検出のための回転検出、ロボットの関節角度の検出等に用いられる回転検出装置、およびその接続システムに関する。 The present invention relates to rotation detection in various devices, for example, rotation detection for rotation control of a small motor, rotation detection for office device position detection, detection of a joint angle of a robot, and the like, and It relates to the connection system.
ロボットの関節等の回転あるいは回転角度を検出するために、関節等に、回転検出装置あるいは、関節部の軸を支持するための軸受と一体となった回転検出装置が設置される。このような回転検出装置は、ロボットの指などの関節に装着する場合には小型であることが望まれる。そこで、このような要請に応えるものとして、転がり軸受における回転側部材である軸受内輪に、回転中心回りの方向性を有する磁気発生手段を設けると共に、非回転側部材である軸受外輪に磁気センサアレイを設けたものが提案されている（例えば特許文献１）。前記磁気センサアレイは、磁気センサ素子がマトリクス状に配置されたものであり、その出力から回転角度を算出する角度算出手段に接続される。
上記した回転検出装置付き軸受を、例えば図１５のように、ロボットの指のような多関節を有する機器４０の各関節部４１の軸受として装着した場合、それぞれの関節部の回転検出装置には、それらの回転検出装置から回転速度や回転角度を出力してロボットの制御装置４２に入力するケーブル４３が接続される。この場合に、回転検出装置からのデータ出力方式が例えばシリアル出力方式であったとしても、回転検出装置の数が多いと、それに比例した多くのケーブル４３が必要となり、以下に挙げるような問題が生じる。
（１）回転検出装置からの回転あるいは角度等の出力を読み取るロボットの制御装置４２に、多くの入力端子が必要となる。
（２）各回転検出装置からロボットの制御装置４２までのケーブル本数が多くなり、ケーブル管理が必要で、組付けにミスが発生し易い。
（３）ケーブル本数が多いと、配線工数が多くなる。
When the above-mentioned bearing with a rotation detection device is mounted as a bearing of each
(1) A large number of input terminals are required for the
(2) The number of cables from each rotation detection device to the
(3) If the number of cables is large, the number of wiring steps increases.
上記（１）〜（３）の課題を解決するために、図１６のように、各回転検出装置間をケーブル４３によりデイジーチェーン（数珠つなぎ）方式で接続することがある。しかし、この場合には、制御装置４２側で各回転検出装置を識別できるように、各回転検出装置に識別番号を持たせる必要がある。このため、次に挙げるような別の問題が生じる。
（４）各回転検出装置にスイッチで識別番号を設定する場合は、小型化が困難になる。 （５）各回転検出装置に識別番号を設定するために、回転検出装置に書き込み可能な不揮発性メモリ（フラッシュメモリ等）を搭載する場合は、不揮発性メモリの分だけコストが上昇し、不揮発性メモリの分だけ小型化が困難になる。また、センサチップ内に書き込み可能な不揮発性メモリを組み込む場合は、半導体製造プロセスが特殊なものとなるので、センサチップのコストが上昇する。
（６） 識別番号の設定において、各回転検出装置間で識別番号が重複しないようにする必要があり、その作業が面倒である。
In order to solve the above problems (1) to (3), the rotation detectors may be connected by a
(4) When an identification number is set to each rotation detection device with a switch, downsizing becomes difficult. (5) In order to set an identification number for each rotation detection device, when a non-volatile memory (flash memory or the like) that can be written to the rotation detection device is mounted, the cost increases by the amount of the non-volatile memory, and the non-volatile Miniaturization becomes difficult by the amount of memory. In addition, when a writable nonvolatile memory is incorporated in the sensor chip, the semiconductor manufacturing process becomes special, which increases the cost of the sensor chip.
(6) In setting the identification number, it is necessary to prevent the identification number from being duplicated between the rotation detecting devices, which is troublesome.
この発明の目的は、多数の回転検出装置が搭載される機器の制御装置と各回転検出装置とのケーブル接続において、各回転検出装置に固有の識別番号を記憶させることなく、個々の回転検出装置が制御装置側で認識できて、制御装置における入力端子数およびケーブル本数を低減することができる回転検出装置およびその接続システムを提供することである。 It is an object of the present invention to connect each rotation detection device without storing a unique identification number in each rotation detection device in a cable connection between a control device of a device on which a large number of rotation detection devices are mounted and each rotation detection device. Is provided on the control device side, and it is possible to provide a rotation detection device and its connection system that can reduce the number of input terminals and the number of cables in the control device.
この発明の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）は、回転を検出する回転検出部（８）、およびこの回転検出部（８）の回転情報を識別番号と共に出力端子から送信するデータ通信部（９）を備えた回転検出装置であって、他の機器から送信された回転情報および識別番号を入力可能な入力端子（１０）と、この入力端子（１０）に入力された他の機器の回転情報および識別番号につき、識別番号に所定の演算を施して回転情報と共に前記出力端子（１１）から出力する検出装置内蔵中継部（１３）とを設けたことを特徴とする。 The rotation detection device (6A, 6B) of the present invention includes a rotation detection unit (8) that detects rotation, and a data communication unit (9) that transmits rotation information of the rotation detection unit (8) from an output terminal together with an identification number. A rotation detection apparatus comprising: an input terminal (10) capable of inputting rotation information and an identification number transmitted from another device; and rotation information of the other device input to the input terminal (10) and For the identification number, there is provided a detection device built-in relay section (13) for performing a predetermined calculation on the identification number and outputting the rotation information together with the output terminal (11).
この構成よると、複数の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）をデイジーチェーン方式として制御装置（２）が下流側となるデータ送信の流れを設定した場合等に、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）における検出装置内蔵中継部（１３）により、入力された上流側機器の回転情報および識別番号につき、その識別番号に所定の演算を施して回転情報と共に出力端子（１１）から出力する。そのため、制御装置（２）側で個々の回転検出装置の識別番号が認識できる。したがって、多数の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）が搭載されるロボット等の機器の制御装置（２）と各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）とのケーブル接続において、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）に固有の識別番号を記憶させることなく、制御装置（２）における入力端子数およびケーブル本数を低減することができる。 According to this configuration, when a plurality of rotation detection devices (6A, 6B) are daisy chained and the control device (2) sets a downstream data transmission flow, each rotation detection device (6A, 6B). The detection device built-in relay unit (13) performs a predetermined calculation on the input rotation information and identification number of the upstream device and outputs the rotation number and output information from the output terminal (11). Therefore, the identification number of each rotation detection device can be recognized on the control device (2) side. Therefore, in the cable connection between the control device (2) of a device such as a robot on which a large number of rotation detection devices (6A, 6B) are mounted and the rotation detection devices (6A, 6B), the rotation detection devices (6A, 6B) are connected. ), The number of input terminals and the number of cables can be reduced in the control device (2).
例えば、次の手順で各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）のデータを制御装置（２）に送信できる。
（１）各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の固有の識別番号を例えば０番とし、回転情報と共にヘッダや誤り符号等を付加し１つのパケットとして下流へ出力する。
（２）各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）は、上流から得た他の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）のパケットについては、識別番号に１を付加して下流へ転送する。
このようにデータ送信することで、制御装置（２）から見た回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号は、制御装置（２）の１つ上流の回転検出装置（６Ａ）が０番、さらにその１つ上流の回転検出装置（６Ｂ）が１番となり、制御装置（２）から回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別が可能となる。
これにより、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号が同じ（０番）となり、それぞれ固有の識別番号を記憶させる必要がなくなる。したがって、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）において、識別番号を設定するスイッチや書き込み可能な不揮発性メモリを搭載する必要がなく、コスト低減および小型化が可能となると共に、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号が重複しないように管理する必要がなくなる。
特に、ケーブル接続方式として、デイジーチェーン方式を採用することにより、ケーブル本数が減少するので、制御装置（２）の入力端子数を減らすことができると共に、ケーブル（７）の配線作業での接続ミスも低減できる。
For example, the data of each rotation detection device (6A, 6B) can be transmitted to the control device (2) by the following procedure.
(1) The unique identification number of each rotation detection device (6A, 6B) is set to 0, for example, and a header, an error code, etc. are added together with the rotation information and output downstream as one packet.
(2) Each rotation detection device (6A, 6B) adds 1 to the identification number and forwards the packet of the other rotation detection device (6A, 6B) obtained from the upstream.
By transmitting data in this way, the identification number of the rotation detection device (6A, 6B) viewed from the control device (2) is the
As a result, the identification numbers of the rotation detection devices (6A, 6B) are the same (number 0), and there is no need to store a unique identification number. Therefore, each rotation detection device (6A, 6B) does not need to be equipped with a switch for setting an identification number or a writable non-volatile memory, so that the cost can be reduced and the size can be reduced, and each rotation detection device (6A) can be reduced. , 6B) need not be managed so that the identification numbers do not overlap.
In particular, since the number of cables is reduced by adopting a daisy chain method as a cable connection method, the number of input terminals of the control device (2) can be reduced and a connection error in the wiring work of the cable (7). Can also be reduced.
この発明の回転検出装置接続システムは、回転を検出する回転検出部（８）およびこの回転検出部（８）の回転情報を識別番号と共に出力端子から送信するデータ通信部（９）を備えた回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）を、制御装置（２）に複数接続した回転検出装置接続システムであって、制御装置（２）から見た各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号を、前記複数の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の接続形態に応じて決定する識別番号決定手段（１２）を設けたことを特徴とする。
この構成の回転検出装置接続システムによると、識別番号決定手段（１２）により、制御装置（２）から見た各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号を、複数の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の接続形態に応じて決定する。このように接続形態に応じて各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号を決定するため、オペレータ等において、回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号が重複しないように管理することなく、制御装置（２）から個々の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）を識別することができる。
The rotation detection device connection system according to the present invention includes a rotation detector (8) for detecting rotation and a data communication unit (9) for transmitting rotation information of the rotation detector (8) from an output terminal together with an identification number. A rotation detection device connection system in which a plurality of detection devices (6A, 6B) are connected to a control device (2), wherein the identification number of each rotation detection device (6A, 6B) viewed from the control device (2) is An identification number determining means (12) for determining according to the connection form of the plurality of rotation detecting devices (6A, 6B) is provided.
According to the rotation detection device connection system having this configuration, the identification number determination means (12) assigns the identification number of each rotation detection device (6A, 6B) viewed from the control device (2) to a plurality of rotation detection devices (6A, 6B). 6B) is determined according to the connection form. Thus, in order to determine the identification number of each rotation detection device (6A, 6B) according to the connection form, without managing the identification number of the rotation detection device (6A, 6B) so that they do not overlap, The individual rotation detection devices (6A, 6B) can be identified from the control device (2).
この発明の回転検出装置接続システムにおいて、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）は、前述したこの発明の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）であっても良い。その場合に、それぞれ自己の識別番号を付与する自己識別番号付与部（１４）を有し、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の自己識別番号付与部（１４）の付与する識別番号は互いに同一であっても良い。
この構成の場合、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の自己識別番号付与部（１４）の付与する識別番号は互いに同一であっても、検出装置内蔵中継部（１３）が識別番号に所定の演算を施すため、デイジーチェーン方式等で接続した場合に、個々の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号が異なるものとなる。そのため、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）に、それぞれ固有の識別番号を設定する必要がなくて、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の識別番号が重複しないように管理する必要がなくなる。
In the rotation detection device connection system of the present invention, each rotation detection device (6A, 6B) may be the rotation detection device (6A, 6B) of the present invention described above. In that case, each has a self-identification number assigning section (14) for assigning its own identification number, and the identification numbers assigned by the self-identification number assignment section (14) of each rotation detecting device (6A, 6B) are the same. It may be.
In the case of this configuration, even if the identification numbers assigned by the self-identification number assigning units (14) of the rotation detection devices (6A, 6B) are the same as each other, the detection device built-in relay unit (13) has a predetermined identification number. Since the calculation is performed, the identification numbers of the individual rotation detection devices (6A, 6B) are different when they are connected by a daisy chain method or the like. Therefore, it is not necessary to set a unique identification number for each rotation detection device (6A, 6B), and it is not necessary to manage the rotation detection devices (6A, 6B) so that the identification numbers do not overlap.
この発明の回転検出装置接続システムにおいて、複数の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の送信する回転情報および識別番号を中継して他の機器に伝達する中継装置（１６）を設けても良い。また、前記中継装置（１６）は複数の入力端子または複数の出力端子を有し、これら入力端子から出力端子に至る経路によって、中継する回転情報および識別情報のうちの識別情報に所定の演算を施すものとしても良い。
この構成の場合、デイジーチェーン方式で接続した複数群の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の回転情報を、他の機器で識別することができる。
In the rotation detection device connection system of the present invention, a relay device (16) that relays rotation information and identification numbers transmitted from the plurality of rotation detection devices (6A, 6B) and transmits them to other devices may be provided. Further, the relay device (16) has a plurality of input terminals or a plurality of output terminals, and performs a predetermined calculation on the identification information among the rotation information and the identification information to be relayed by a path from the input terminals to the output terminals. It may be applied.
In the case of this configuration, rotation information of a plurality of groups of rotation detection devices (6A, 6B) connected by a daisy chain method can be identified by other devices.
この発明の回転検出装置接続システムにおいて、前記回転情報と合わせて他の情報を通信できるものとしても良い。他の情報としては、温度や応力などの任意の検出対象を検出する検出装置の出力であっても良い。 In the rotation detection device connection system of the present invention, other information may be communicated together with the rotation information. The other information may be an output of a detection device that detects an arbitrary detection target such as temperature or stress.
この発明の回転検出装置付き軸受（５）は、軸受に回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）を取付け、この回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）を、この発明の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）、またはこの発明の回転検出装置接続システムにおける上記いずれかの構成の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）としたものである。
この構成によると、軸受に回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）が設けられているため、回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）を別に設置する必要がなく、回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）の設置に便利である。この場合に、回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）がこの発明の回転検出装置、またはこの発明の回転検出装置接続システムにおける上記いずれかの構成の回転検出装置であるため、多数の回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）が搭載される機器の制御装置（２）と各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）とのケーブル接続において、各回転検出装置（６Ａ，６Ｂ）に固有の識別番号を記憶させることなく、制御装置（２）における入力端子数およびケーブル本数を低減することができる。
In the bearing (5) with a rotation detection device of the present invention, the rotation detection device (6A, 6B) is attached to the bearing, the rotation detection device (6A, 6B), the rotation detection device (6A, 6B) of the present invention, or The rotation detection device (6A, 6B) having any one of the above configurations in the rotation detection device connection system of the present invention is provided.
According to this configuration, since the rotation detection device (6A, 6B) is provided on the bearing, it is not necessary to install the rotation detection device (6A, 6B) separately, and it is convenient for installation of the rotation detection device (6A, 6B). It is. In this case, since the rotation detection device (6A, 6B) is the rotation detection device of the present invention or the rotation detection device having any one of the above-described configurations in the rotation detection device connection system of the present invention, a large number of rotation detection devices (6A , 6B) in the cable connection between the control device (2) of the device on which the device is mounted and each rotation detection device (6A, 6B), without storing a unique identification number in each rotation detection device (6A, 6B), The number of input terminals and the number of cables in the control device (2) can be reduced.
この発明の回転検出装置は、回転を検出する回転検出部、およびこの回転検出部の回転情報を識別番号と共に出力端子から送信するデータ通信部を備えた回転検出装置であって、他の機器から送信された回転情報および識別番号を入力可能な入力端子と、この入力端子に入力された他の機器の回転情報および識別番号につき、識別番号に所定の演算を施して回転情報と共に前記出力端子から出力する検出装置内蔵中継部とを設けたため、この回転検出装置と他の機器とを例えばデイジーチェーン方式で接続することで、各回転検出装置に固有の識別番号を記憶させることなく、個々の回転検出装置が制御装置側で認識できる。そため、制御装置における入力端子数およびケーブル本数を低減することができ、またケーブル本数を低減でき、ケーブルの配線作業での接続ミスも低減できる。
この発明の回転検出装置接続システムは、回転を検出する回転検出部およびこの回転検出部の回転情報を識別番号と共に出力端子から送信するデータ通信部を備えた回転検出装置を、制御装置に複数接続した回転検出装置接続システムであって、制御装置から見た各回転検出装置の識別番号を、前記複数の回転検出装置の接続形態によって決定する識別番号決定手段を設けたため、各回転検出装置に固有の識別番号を記憶させることなく制御装置側で個々の回転検出装置が識別できて、制御装置における入力端子数およびケーブル本数を低減できる。
この発明の回転検出装置付き軸受は、軸受に回転検出装置を取付け、この回転検出装置を、この発明の回転検出装置、またはこの発明の回転検出装置接続システムにおける前記いずれか構成の回転検出装置としたため、多数の軸受を使用した機器において、回転検出装置の設置が軸受の設置と共に行え、かつ各軸受の回転検出装置に固有の識別番号を記憶させることなく制御装置側で個々の回転検出装置が識別できて、制御装置における入力端子数およびケーブル本数を低減でき、また回転検出装置の設置や接続，設定等を簡単に行うことができる。
The rotation detection device of the present invention is a rotation detection device including a rotation detection unit that detects rotation, and a data communication unit that transmits rotation information of the rotation detection unit together with an identification number from an output terminal. An input terminal capable of inputting the transmitted rotation information and identification number, and the rotation information and identification number of other equipment input to the input terminal, the identification number is subjected to a predetermined calculation and the rotation information from the output terminal. Since the rotation detecting device built-in relay section is provided, the rotation detecting device and other devices are connected by, for example, a daisy chain method, so that each rotation detecting device can store each rotation without storing a unique identification number. The detection device can be recognized on the control device side. Therefore, the number of input terminals and the number of cables in the control device can be reduced, the number of cables can be reduced, and connection errors in cable wiring work can be reduced.
The rotation detection device connection system according to the present invention connects a plurality of rotation detection devices each including a rotation detection unit that detects rotation and a data communication unit that transmits rotation information of the rotation detection unit together with an identification number from an output terminal to the control device. The rotation detection device connection system is provided with an identification number determination means for determining the identification number of each rotation detection device viewed from the control device according to the connection form of the plurality of rotation detection devices. Thus, the individual rotation detection devices can be identified on the control device side without storing the identification number, and the number of input terminals and the number of cables in the control device can be reduced.
The bearing with a rotation detection device according to the present invention has a rotation detection device attached to the bearing, and the rotation detection device is connected to the rotation detection device according to the present invention or the rotation detection device with any one of the configurations in the rotation detection device connection system according to the present invention. Therefore, in a device using a large number of bearings, the rotation detection device can be installed together with the installation of the bearing, and each rotation detection device can be installed on the control device side without storing a unique identification number in the rotation detection device of each bearing. Thus, the number of input terminals and the number of cables in the control device can be reduced, and the rotation detection device can be easily installed, connected and set.
この発明の第１の実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１は、この実施形態の回転検出装置接続システムを適用した多関節ロボットとその制御装置のケーブル接続図を示す。多関節ロボット１は、関節部で回動自在に接続された複数のアーム部３を有し、各関節部の軸４がそれぞれ回転検出装置付き軸受５で支持されている。各軸受５の回転検出装置６Ａ，６Ｂ（図２）と制御装置２とは、ケーブル７を介してデイジーチェーン方式で接続して、各回転検出装置６Ａ，６Ｂから出力される検出信号である回転情報（回転数または回転角度）を制御装置２へ送信するようになされている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cable connection diagram of an articulated robot to which the rotation detection device connection system of this embodiment is applied and its control device. The
図２および図３は、この回転検出装置接続システムのブロック図、および同システムにおける回転検出装置６Ａ，６Ｂのブロック図を示す。ケーブル７は、データケーブル７Ａと電源ケーブル７Ｂを含む。データケーブル７Ａは、パラレルケーブルであってもシリアルケーブルであっても良い。各回転検出装置６Ａ，６Ｂは、回転を検出する回転検出部８と、この回転検出部８の回転情報を識別番号ＩＤと共に出力端子１１から送信するデータ通信部９と、他の回転検出装置から送信された回転情報および識別番号ＩＤを入力可能な入力端子１０とを備える。
データ通信部９は、制御装置２から見た各回転検出装置６Ａ，６Ｂの識別番号ＩＤを、複数の回転検出装置６Ａ，６Ｂの接続状態によって決定する識別番号決定手段１２を有する。この識別番号決定手段１２は、入力端子１０に入力された他の回転検出装置の回転情報および識別番号ＩＤのうち、識別番号ＩＤに所定の演算を施して前記回転情報と共に出力端子１１から出力する検出装置内蔵中継部１３と、自己の識別番号ＩＤを付与する自己識別番号付与部１４とを有する。ここでは、各回転検出装置６Ａ，６Ｂの自己識別番号付与部１４が付与する識別番号ＩＤは、いずれも同一とされる。具体的には、回転検出装置６Ａ，６Ｂの自己識別番号付与部１４が付与する識別番号ＩＤはＩＤ＝０とされる。
2 and 3 show a block diagram of the rotation detection device connection system and block diagrams of the
The
図４は、前記回転検出装置接続システムに搭載される回転検出装置付き軸受５の一例を示す断面図である。この回転検出装置付き軸受５は、内輪２１と外輪２２の転走面間に、保持器２３に保持された転動体２４を介在させた転がり軸受である。転動体２４はボールからなり、この転がり軸受５は深溝玉軸受とされている。また、例えば回転部材となる軸４が内輪２１に嵌合し、転動体２４を介して外輪２２に支持されている。図１における隣接する２つのアーム部３において、その一方のアーム部３に前記軸４が設けられ、他方のアーム部３に前記外輪２２が設置される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a
内輪２１には磁気発生手段取付部材２６が取付けられ、この磁気発生取付部材２６に磁気発生手段２８が取付けられている。外輪２２には、センサ取付部材２７が取付けられ、このセンサ取付部材２７に、磁気ラインセンサ２９および角度算出手段３０の集積された半導体チップからなる回転検出部８（図５）が取付けられている。また、このセンサ取付部材２７にケーブル７も取付けられている。これらの構造と、前記データ通信部９（図２）とで回転検出装置６Ａ（６Ｂ）が構成される。
A magnetism generating means attaching
図５は、前記回転検出装置付き軸受５における回転検出装置６Ａ（６Ｂ）の概念構成を示す斜視図である。図４の軸受５における相対的に回転する内輪２１および外輪２２のうち、内輪２１側（磁気発生手段取付部材２６）に磁気発生手段２８が設けられ、軸４の回転中心Ｏ回りを相対回転する。外輪２２側（センサ取付部材２７）には、磁気ラインセンサ２９および角度算出手段３０の集積された半導体チップからなる回転検出部８が設けられている。
FIG. 5 is a perspective view showing a conceptual configuration of the
磁気発生手段２８は磁気を発生する部材であり、永久磁石の単体、あるいは永久磁石と磁性材の複合体からなり、回転中心Ｏ回りの方向性を有する。ここでは、磁気発生手段２８は、１つの永久磁石３１を２つの磁性体ヨーク３２，３２で挟んで一体化したものとされて、概形が二叉のフォーク状とされ、一方の磁性体ヨーク３２の一端がＮ磁極、他方の磁性体ヨーク３２の一端がＳ磁極となる。
The magnetism generating means 28 is a member that generates magnetism, and is made of a single permanent magnet or a composite of a permanent magnet and a magnetic material, and has directionality around the rotation center O. Here, the magnetism generating means 28 is formed by integrating a single
磁気ラインセンサ２９は磁気発生手段２８の磁気を検出するセンサであって、図６のように仮想の矩形の４辺における各辺に沿って配置され、各辺のセンサ列２９Ａ〜２９Ｄにおける磁気センサ素子２９ａの個数は少なくとも１個以上とされている。この場合、前記矩形の中心は、軸４の回転中心Ｏに一致する。各磁気センサ素子２９ａは、例えば半導体磁気抵抗素子またはホール素子等からなる。磁気ラインセンサ２９における各磁気センサ素子２９ａの出力は、例えば適宜のしきい値以上を「１」、しきい値未満を「０」とする２値化信号とされる。
角度算出手段３０は集積回路からなり、半導体チップ上に、磁気ラインセンサ２９と共に集積されている。各磁気センサ素子２９ａの出力から、角度算出手段３０が回転角度を算出することにより、角度信号を出力することができる。
The
The angle calculation means 30 is composed of an integrated circuit, and is integrated with a
この回転検出装置接続システムにおける情報伝達動作を、図７と共に、図２を参照して以下に説明する。このシステムにおけるデータの流れでは、図２において、回転検出装置６Ａから見ると、回転検出装置６Ｂは上流側となり、制御装置２は下流側となる。回転検出装置６Ｂからの出力信号は、下流の回転検出装置６Ａを経て制御装置２に入力される。回転検出装置６Ａからの出力信号を受け取った制御装置２は、受け取った回転情報が回転検出装置６Ａのものか、回転検出装置６Ｂのものかを識別する必要があるため、以下の手順によってその識別を行う。
The information transmission operation in this rotation detection device connection system will be described below with reference to FIG. 2 together with FIG. In the flow of data in this system, when viewed from the
回転検出装置６Ｂのデータ通信部９（図２）から送信されたパケット（識別番号ＩＤ＋回転情報）は、回転検出装置６Ａで受信された後、制御装置２へ送信される。すべての回転検出装置（この場合は、回転検出装置６Ｂと回転検出装置６Ａ）は、識別番号決定手段１２（図２）によって、自己の回転情報（回転数や角度）に識別番号ＩＤとして０番を付けたパケットを下流側へ送信する。各回転検出装置６Ａ，６Ｂは、他の回転検出装置からパケット受信したとき、検出装置内蔵中継部１３により、そのパケットの中の識別番号ＩＤに１を加算して下流へ送信する。下流へ送信するときに、誤り訂正符号が識別番号ＩＤに依存するときは、誤り訂正符号も訂正する。
制御装置２がパケットを受信したとき、パケットの中の識別番号ＩＤが０番であれば、そのパケットの回転情報は回転検出装置６Ａのものであり、パケットの中の識別番号ＩＤが１番であれば、制御装置２は、そのパケットの回転情報が回転検出装置６Ｂのものであると判別できる。
A packet (identification number ID + rotation information) transmitted from the data communication unit 9 (FIG. 2) of the
When the
すなわち、以上の動作を要約すると、次のようになる。
（１） 各回転検出装置６Ａ，６Ｂの固有の識別番号ＩＤは、自己識別番号付与部１４（図２）によって０番とされており、各回転検出装置６Ａ，６Ｂは、それらの識別番号ＩＤを回転情報と共にヘッダや誤り符号等を付加し１つのパケットとして下流へ出力する。 （２） 各回転検出装置６Ａ，６Ｂは、上流から得た回転検出装置のパケットについては、識別番号ＩＤに１を加算して下流へ送信する。
上記手順によって、制御装置２から見た各回転検出装置の識別番号ＩＤは、回転検出装置６Ａが０番、回転検出装置６Ｂが１番となり、制御装置２において回転検出装置６Ａ，６Ｂの識別が可能となる。つまり、各回転検出装置６Ａ，６Ｂと制御装置２とはケーブル７を介してデイジーチェーン方式で接続されているので、制御装置２に信号が入力された時点で識別番号ＩＤが自動的に決定される。なお、図２では図示しないが、回転検出装置６Ｂよりもさらに上流に接続された回転検出装置の識別番号ＩＤは２番となり、上流側に至るほど、制御装置２から見た回転検出装置の識別番号ＩＤの値が増えて行く。
That is, the above operation is summarized as follows.
(1) The unique identification number ID of each
According to the above procedure, the identification number ID of each rotation detection device viewed from the
この回転検出装置接続システムによると、各回転検出装置６Ａ，６Ｂの自己の識別番号ＩＤは全て０番であるため、回転検出装置６Ａ，６Ｂに固有の識別番号ＩＤを設定する必要がない。したがって、固有の識別番号ＩＤを設定するスイッチや、回転検出装置６Ａ，６Ｂ内に書き込み可能な不揮発性メモリを設けて識別番号ＩＤを記憶させる必要がなく、回転検出装置６Ａ，６Ｂをコンパクトに、かつ低コストで構成することができると共に、識別番号ＩＤが重複しないように管理する必要もなくなる。
また、各回転検出装置６Ａ，６Ｂと制御装置２とがデイジーチェーン方式で接続されるため、ケーブル７の本数が減少し、制御装置２の入力端子数を減らすことができ、ケーブル７の配線作業で接続ミスを低減できる。
According to this rotation detection device connection system, since the identification numbers ID of the
Further, since each
図８および図９は、この発明の他の実施形態を示す。この回転検出装置接続システムは、人間型ロボットにおける多関節ハンド１５に適用したものであり、多関節ハンド１５の各指１５Ａ〜１５Ｅの関節部にそれぞれ回転検出装置６が設けられている。この実施形態では、全ての回転検出装置６を一筆書き状にケーブル７で接続するのではなく、図８のように各指１５Ａ〜１５Ｅの回転検出装置６毎にディジーチェーン方式で接続し、各指のケーブル７と制御装置２とを５入力・１出力の中継装置１６で中継したものである。
8 and 9 show another embodiment of the present invention. This rotation detection device connection system is applied to a
図９は、この回転検出装置接続システムの情報伝達動作を示す。同図では、その説明を簡略にするために、中継装置１６として２入力・１出力のものを例示して、多関節ハンド１５における親指１５Ａの回転検出装置６Ａ２，６Ａ１と、人差し指１５Ｂの回転検出装置６Ｂ３，６Ｂ２，６Ｂ１の信号の流れを示している。
中継装置１６において、入力端子Ａを通過したパケットの識別番号ＩＤは変更されず、入力端子Ｂを通過したパケットの識別番号ＩＤには所定の数値（ここでは１６）が加算される。これにより、制御装置２が受信したパケットにおいて、各回転検出装置の識別番号ＩＤが異なることになり、制御装置２は各回転検出装置６の回転情報を認識することができる。
FIG. 9 shows the information transmission operation of this rotation detection device connection system. In the figure, to simplify the description, the
In the
図１０は、４入力・１出力の中継装置１６の例を示す。この中継装置１６では、各入力端子Ａ〜Ｄを通過するパケットの識別番号ＩＤに、入力端子毎に異なる値となるように所定の値ｎの整数倍の値を加算する。これにより、中継装置１６から出力されて制御装置２に入力される回転情報がどの入力端子Ａ〜Ｄを経て送信されたものかを、各パケットにおける識別番号ＩＤの数値範囲から判別できる。
なお、上記実施形態における中継装置１６として、入力端子数の少ない複数の中継装置を互いに接続して、各中継装置よりも入力端子数の多い中継装置を構成しても良い。
FIG. 10 shows an example of a 4-input / 1-
Note that, as the
図１１は、この発明のさらに他の実施形態における情報伝達動作の説明図を示す。上記した各実施形態では、パケットの流れが片方向の場合を示したが、この回転検出装置接続システムは、パケットの流れが双方向の場合を示している。回転検出装置６Ａ，６Ｂから制御装置２への送信方式は、図１〜図７に示した第１の実施形態の場合と同じである。回転検出装置６Ａが制御装置２からパケットを受信するとき、受信したパケットの識別番号ＩＤが０番であれば、自己へ送信されたパケットと認識する。その他の識別番号ＩＤの場合は、識別番号ＩＤから１を減算したパケットを、回転検出装置６Ｂへ送信する。
このような送受信方式とすることにより、制御装置２から見て、各回転検出装置６Ａ，６Ｂの識別番号ＩＤは、送信と受信で同じになる。
FIG. 11 shows an explanatory diagram of an information transmission operation in still another embodiment of the present invention. In each of the embodiments described above, the case where the packet flow is unidirectional has been shown, but this rotation detection device connection system shows the case where the packet flow is bidirectional. The transmission method from the
By adopting such a transmission / reception method, as viewed from the
図１２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、例えば図８および図９に示す実施形態の回転検出装置接続システムにおいて、信号を制御装置２から中継装置を介して各回転検出装置６に送信するようにした場合のものであって、図１２には中継装置１６Ａだけを示している。図１０で示した中継装置１６では複数の入力端子Ａ〜Ｄと１つの出力端子を有し、入力されるパケットの識別番号ＩＤに加算を施していたが、この実施形態における中継装置１６Ａでは、入出力の方向が逆で、１つの入力端子と複数の出力端子Ａ’〜Ｄ’を有し、出力されるパケットの識別番号ＩＤに減算を施して回転検出装置６へ送信する。また、入力端子に入力されたパケットの識別番号ＩＤによって、そのパケットをどの出力端子Ａ’〜Ｄ’から送信するかが決定される。
FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, for example, in the rotation detection device connection system of the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, a signal is transmitted from the
図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この回転検出装置接続システムも多関節ロボットに適用されるものである。図８および図９に示す実施形態では、複数の回転検出装置６と制御装置２との間で双方向通信を行ったが、この回転検出装置接続システムでは、ロボットの各関節部の回転検出装置６Ａ，６Ｂだけでなく、各関節部に設けられ関節を駆動する複数の駆動装置１７Ａ，１７Ｂも、ロボットの制御装置２との間で双方向通信を行うようにしている。
FIG. 13 shows still another embodiment of the present invention. This rotation detection device connection system is also applied to an articulated robot. In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, bidirectional communication is performed between the plurality of rotation detection devices 6 and the
図１４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。図１３の実施形態の回転検出装置接続システムが適用される多関節ロボットでは、関節を駆動する各駆動装置１７Ａ，１７Ｂにそれぞれ回転情報が必要であるから、この実施形態では各関節に設置された駆動装置１７Ａ，１７Ｂごとに、対応する回転検出装置６Ａ，６Ｂをケーブル７で直接接続している。これにより、各装置間の配線量を減らすことができる。また、この実施形態では、回転検出装置６Ａ，６Ｂから送信されたパケットが、駆動装置１７Ａ，１７Ｂで受信された後に制御装置２へと送信される。
FIG. 14 shows still another embodiment of the present invention. In the multi-joint robot to which the rotation detection device connection system of the embodiment of FIG. 13 is applied, rotation information is required for each of the
なお、上記各実施形態では、回転情報だけをデータ送受信する場合について示したが、回転情報と共に別の情報もパケットの中に入れて送ることができる。別の情報としては、回転検出装置の自己診断機能の情報や、回転検出装置に温度センサや荷重センサ、トルクセンサ等を付加した場合に、回転情報と共に検出される関節部の温度や荷重、トルク等の情報などを挙げることができる。 In each of the above-described embodiments, the case where only the rotation information is transmitted / received has been described. However, other information can be sent in the packet together with the rotation information. Other information includes information on the self-diagnosis function of the rotation detection device, and when a temperature sensor, load sensor, torque sensor, etc. are added to the rotation detection device, the temperature, load, and torque of the joints detected together with the rotation information And the like.
２…制御装置
５…回転検出装置付き軸受
６，６Ａ，６Ｂ…回転検出装置
７…ケーブル
８…回転検出部
９…データ通信部
１０…入力端子
１１…出力端子
１２…識別番号決定手段
１３…検出装置内蔵中継部
１４…自己識別番号付与部
１６，１６Ａ…中継装置
DESCRIPTION OF
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004353621A JP2006162410A (en) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | Rotation detection device and its connection system |
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| JP2004353621A JP2006162410A (en) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | Rotation detection device and its connection system |
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ID=36664602
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| JP2004353621A Pending JP2006162410A (en) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | Rotation detection device and its connection system |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006162410A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022020739A (en) * | 2017-12-06 | 2022-02-01 | 日本電産株式会社 | Device ID setting device and setting method |
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2004
- 2004-12-07 JP JP2004353621A patent/JP2006162410A/en active Pending
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