JPH05248893A - バックアップ式絶対位置エンコーダ - Google Patents

バックアップ式絶対位置エンコーダ

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JPH05248893A
JPH05248893A JP4741292A JP4741292A JPH05248893A JP H05248893 A JPH05248893 A JP H05248893A JP 4741292 A JP4741292 A JP 4741292A JP 4741292 A JP4741292 A JP 4741292A JP H05248893 A JPH05248893 A JP H05248893A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電池構成で長時間バックアップできる安価な絶
対位置エンコーダを得る。 【構成】回転ディスク25上に密なる第1の回転スリット
の他に粗なる第2の回転スリットを設けて、密なる信号
を計数する回路と粗なる信号を計数する回路を設ける。
バックアップ時は粗なる信号のみ計数可能な速度で回路
を動作させ、動作開始時には粗なる回転量カウンタ27b
の内容に基づいて(つまり粗い絶対位置で)産業用ロボ
ットを動作させる。動作の結果エンコーダが回転し、回
転スリットからの粗なる信号が最初に変化する時点で密
なる回転量カウンタ27aを正しい値にセットし、密な絶
対位置でロボットを動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットなどに使
われるバックアップ式絶対位置エンコーダに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、産業用ロボットには、1回転内の
回転角度を検出するアブソコードと1回転に1回信号を
出すZ相を回転ディスク上に刻み、動作電源遮断時(以
下バックアップ時という)にはエンコーダ内部に組み込
まれた電気回路でこのZ相信号を計数する絶対位置エン
コーダが主に使われている。しかし、構成が複雑で高価
なことから、アブソコードを廃止し、インクリメンタル
エンコーダの信号をエンコーダ内部の電気回路で計数す
る全バックアップ式絶対位置エンコーダが商品化されて
いる。
【0003】このバックアップ式絶対位置エンコーダ
は、図3に示すように、光学式のエンコーダでありLE
D1からの光を回転ディスク2上に設けられた回転スリ
ット3と後方の固定スリット4とのスリット群5を通過
させて受光素子6に到達させエンコーダの回転を電気的
な信号として取り出している。そして、受光素子6の出
力は制御基盤7上の信号処理IC8内部の回転量カウン
タでそのスリット数が計数されてエンコーダ軸の回転量
を検出している。
【0004】また、産業用ロボットのモータにはブレー
キが付けられ、電源が遮断された時には回転が止められ
てはいるがロボットアームにかかる衝撃などでエンコー
ダの回転は避けられない。このため、バックアップ式絶
対位置エンコーダは、電源が遮断されて止まっていると
きにも電池などによってバックアップして制御基盤7上
の必要な電気回路を動作させ絶対位置が判るようにした
ものであり、通常、バックアップ時、消費電流低減のた
めLED1を間欠的に駆動させている。
【0005】図4は従来のバックアップ式絶対位置エン
コーダにおける電気回路の構成を示すブロック図であ
る。図4において、LED1からの光はスリット群5を
通過して受光素子6に到達する。受光素子6a、6bの
出力は波形整形回路11a、11bによって矩形波信号とな
る。この信号はA相出力、B相信号と呼ばれ、動作電源
印加時(以下通常動作時という)には外部への出力信号
となる。A相出力、B相信号は、4倍回路12によりアッ
プ信号a、ダウン信号bとなりバックアップされた回転
量カウンタ13で計数される。また、低消費電力化を目的
にバックアップ動作時にはLED1を間欠駆動するタイ
ミング発生回路14が設けられている。これは、LED1
の消費電流が圧倒的に大きいためである。以上の波形整
形回路11a、11b、4倍回路12、回転量カウンタ13およ
びタイミング発生回路14により信号処理IC7が構成さ
れている。
【0006】図5はA相、B相出力とLED駆動信号p
の関係を示している。図5において、A相出力、B相出
力を正しく計数するためには、A相出力、B相出力の変
化点が出現する最小時間よりLED駆動信号pの周期T
0 (以下サンプリング周期という)が短いことが必要で
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のバ
ックアップ式絶対位置エンコーダでは、バックアップ時
の低消費電力化のためにサンプリング周期T0 を長くす
ると、エンコーダの回転を正しく計数可能な上限回転数
0 は小さくなることにある。電池の容量と必要とされ
るバックアップ時間の長さによりサンプリング周期T0
を決めると、この上限回転数N0 が決まるが、実用上十
分な上限回転数N0 を得ることが難しいという問題を有
していた。
【0008】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、産業用ロボットの駆動電源が遮断されてバックアッ
プ状態になったときに、実用上十分な上限回転数N0
バックアップ時間を標準的な電池構成で実現することが
できるバックアップ式絶対位置エンコーダを提供するこ
とを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のバックアップ式絶対位置エンコーダは、第1
の発光手段および受光手段の間に、回転ディスクに設け
られた回転スリットを介在させて前記回転ディスクの回
転量を検出する第1の回転量検出手段を有するバックア
ップ式絶対位置エンコーダであって、前記回転ディスク
に前記回転スリットよりも粗の回転スリットを設け、第
2の発光手段および受光手段の間に前記粗の回転スリッ
トを介在させて前記回転ディスクの回転量を検出する第
2の回転量検出手段を設け、バックアップ状態では前記
粗の回転スリットを正しく検出するのに必要な周期で少
なくとも前記第2の発光手段を間欠駆動させる駆動手段
を設けたものである。
【0010】
【作用】上記構成により、バックアップ状態では粗の回
転スリットを正しく検出するのに必要な程度の長い周期
で少なくとも第2の発光手段を駆動手段で間欠駆動さ
せ、第2の回転量検出手段で回転ディスクの回転量を検
出しているので、バックアップ時、発光手段の間欠駆動
周期を長くしたことでエンコーダの消費電流を少なくで
き、バックアップ時間を標準的な電池構成で長く実現可
能で、かつ、産業用ロボットの駆動電源が遮断されてバ
ックアップ状態での、実用上十分な上限回転数も保証さ
れる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例のバックア
ップ式絶対位置エンコーダにおける電気回路の構成を示
すブロック図である。図1において、バックアップ電源
B はLED21a、21bの直列回路を介してタイミング
発生回路22に接続され、バックアップ時、タイミング発
生回路22によりLED21a、21bを間欠駆動させる。ま
た、バックアップ電源VB は受光素子23a、23b、23
c、23dを並列にそれぞれ介して波形整形回路24a、24
b、24c、24dにそれぞれ接続され、LED21aからの
光を受光素子23a、23bでそれそれ受光して波形整形回
路24a、24bでそれぞれ波形整形し、A相、B相の矩形
波を形成し、また、同様に、LED21bからの光を受光
素子23c、23dでそれそれ受光して波形整形回路24c、
24dでそれぞれ波形整形し、C相、D相の矩形波を形成
する。これらLED21a、21bと受光素子23a、23b、
23c、23dの間に回転ディスク25を設けている。この回
転ディスク25には、A相、B相出力を発生させる第1の
回転スリットのほかにC相、D相出力を発生させる第2
の回転スリットが追加して設けられ、この第2の回転ス
リットは、A相、B相信号を発生させる第1の回転スリ
ットに比べて十分粗なスリット構成にしている。
【0012】また、波形整形回路24a、24bは4倍回路
26aを介してAB回転量カウンタ27aに接続され、波形
整形回路24a、24bからのA相、B相出力は4倍回路26
aでABアップ信号とABダウン信号となりAB回転量
カウンタ27aで計数される。また、波形整形回路24c、
24dは4倍回路26bを介してAB回転量カウンタ27bに
接続され、波形整形回路24c、24dからのC相、D相出
力は4倍回路26bでCDアップ信号とCDダウン信号と
なりAB回転量カウンタ27bで計数される。このよう
に、LED21a、21bからAB回転量カウンタ27a、27
bまで、回転ディスク25の回転量を検出する回転量検出
手段が設けられ、回転量カウンタはAB回転量カウンタ
27aとCD回転量カウンタ27bに分割され、各々対応す
るアップ信号とダウン信号を計数する。すなわち、回転
ディスク25上に密なる第1の回転スリットの他に粗なる
第2の回転スリットを設けて、密なる信号を計数する回
路と粗なる信号を計数する回路を設けている。
【0013】さらに、4倍回路26bからのCDアップ信
号とCDダウン信号を入力とするORゲートよりなる加
算器28はその出力端をAB回転量カウンタ27aに接続し
ている。これは、LED21a、21bの駆動周期T1 への
考察によりバックアップ状態でエンコーダが上限回転数
0 で回されたとしてもCD回転量カウンタ27bの内容
は正しいことが言えるが、AB回転量カウンタ27aの内
容にはズレが生じる可能性がある。このため、CDアッ
プ信号とCDダウン信号の和信号における立ち上がりお
よび立ち下がりエッジでAB回転量カウンタ27aをリセ
ットして復旧させる機能を設けている。したがって、産
業用ロボットの駆動電源投入直後はCD回転量カウンタ
27bの内容(つまり粗い絶対位置)でロボットを少し動
作させAB回転量カウンタ27aの内容を正しい値に戻し
てから絶対位置の取り込みを行う必要がある。以上のタ
イミング回路22、波形整形回路24a、24b、24c、24
d、4倍回路26a、26b、AB回転量カウンタ27a、27
bおよび加算器28により信号処理IC29が構成される。
【0014】図2は図1のバックアップ式絶対位置エン
コーダの電気回路各要部における出力信号波形図であ
り、エンコーダを一定速度で1回転した場合のA相〜D
相の出力信号とLED駆動信号Pの関係を示している。
図2において、簡単のためにC相、D相の繰り返し周期
を1/4回転とする。LED駆動信号Pの周期T1をC
相、D相の変化点が出現する最小時間(つまり1/16回
転)以下にすることによりC相、D相の計数が正しく行
われる。
【0015】上記構成により、バックアップ時は粗なる
信号のみ計数可能な速度で回路を動作させ、動作開始時
には粗なる回転量カウンタ27bの内容に基づいて(つま
り粗い絶対位置で)産業用ロボットを動作させる。そし
て、動作の結果エンコーダが回転し、粗の回転スリット
からの粗なる信号が最初に変化する時点で密なるAB回
転量カウンタ27aを正しい値にセットし、密な絶対位置
でロボットを動作させる。
【0016】すなわち、産業用ロボットのエンコーダは
駆動電源が遮断されてバックアップ状態ではブレーキで
回転が抑えられ高速に回転することは無いが衝撃、振動
など若干回転することは避けられない。したがって、止
まっているときにもエンコーダを作動させておいて絶対
位置が判るようにしておく。このとき、バックアップ状
態で、粗の回転スリットを正しく検出するのに必要な程
度の長い周期でLED21a,21bを駆動手段で間欠駆動
させることでエンコーダの消費電流を少なくする。ま
た、産業用ロボットの駆動電源が投入され動作電源が供
給されると、第1の回転スリットに対応するAB回転量
カウンタ27aの内容は無視し、第2の回転スリットに対
応するCD回転量カウンタ27bの内容で(つまり粗い絶
対位置で)ロボットを動作させる。そして、AB回転量
カウンタ27aはC相、D相出力の信号変化点で初期値に
戻され以後、完全な絶対位置での動作が可能となる。
【0017】したがって、産業用ロボットの駆動電源が
遮断されてバックアップ状態になったときに、実用上十
分な上限回転数N0 と長時間のバックアップ時間を標準
的な電池構成で実現することができ、安価なバックアッ
プ式絶対位置エンコーダを得ることができる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、バックア
ップ時に通常使用するのに十分な回転数を保証し、バッ
クアップ時間を延ばした安価な絶対位置エンコーダを提
供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のバックアップ式絶対位置エ
ンコーダにおける電気回路の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1のバックアップ式絶対位置エンコーダの各
要部の電気回路における出力信号波形図であり、A相〜
D相出力とLED駆動信号Pのタイミング図である。
【図3】従来のバックアップ式絶対位置エンコーダの構
成図である。
【図4】従来のバックアップ式絶対位置エンコーダにお
ける電気回路の構成を示すブロック図である。
【図5】図4のバックアップ式絶対位置エンコーダの各
要部の電気回路における出力信号波形図であり、A、B
相出力とLED駆動信号のタイミング図である。
【符号の説明】
21a,21b LED 22 タイミング発生回路 23a,23b,23c,23d 受光素子 24a,24b,24c,24d 波形整形回路 25 回転ディスク 26a,26b 4倍回路 27a,27b 回転量カウンタ 28 信号加算器 29 処理回路IC

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の発光手段および受光手段の間に、回
    転ディスクに設けられた回転スリットを介在させて前記
    回転ディスクの回転量を検出する第1の回転量検出手段
    を有するバックアップ式絶対位置エンコーダであって、
    前記回転ディスクに前記回転スリットよりも粗の回転ス
    リットを設け、第2の発光手段および受光手段の間に前
    記粗の回転スリットを介在させて前記回転ディスクの回
    転量を検出する第2の回転量検出手段を設け、バックア
    ップ状態では前記粗の回転スリットを正しく検出するの
    に必要な周期で少なくとも前記第2の発光手段を間欠駆
    動させる駆動手段を設けたバックアップ式絶対位置エン
    コーダ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07174585A (ja) * 1993-12-06 1995-07-14 Futaba Corp 光学式アブソリュートスケール
JP2008533457A (ja) * 2005-03-11 2008-08-21 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 変化する入力信号から常に少なくとも1つの出力信号を求めるための2チャンネル方法
JP2020193942A (ja) * 2019-05-30 2020-12-03 日本電産株式会社 回転位置検出装置、回転位置検出方法、及び回転位置検出プログラム
WO2024147182A1 (ja) * 2023-01-05 2024-07-11 ファナック株式会社 位置検出システムおよびアクチュエータ

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JP2008533457A (ja) * 2005-03-11 2008-08-21 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 変化する入力信号から常に少なくとも1つの出力信号を求めるための2チャンネル方法
JP2020193942A (ja) * 2019-05-30 2020-12-03 日本電産株式会社 回転位置検出装置、回転位置検出方法、及び回転位置検出プログラム
WO2024147182A1 (ja) * 2023-01-05 2024-07-11 ファナック株式会社 位置検出システムおよびアクチュエータ

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