JPS622123A - Position detector - Google Patents
Position detectorInfo
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- JPS622123A JPS622123A JP14086485A JP14086485A JPS622123A JP S622123 A JPS622123 A JP S622123A JP 14086485 A JP14086485 A JP 14086485A JP 14086485 A JP14086485 A JP 14086485A JP S622123 A JPS622123 A JP S622123A
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- signal
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- rotating shaft
- absolute encoder
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロボット、NC工作機等の産業用機器に用い
られる位置検出器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a position detector used in industrial equipment such as robots and NC machine tools.
従来の技術
近年、ロボット、NC工作機等の位置検出器は、配線の
省線化等のため、従来複数個用いられたセンサを1ユニ
ツト化したものが登場しており、特願昭58−1031
29にその一例が紹介されて等の位置検出器を取付ける
ことなく機器の位置制御を行なうもので、回転軸の回転
角度を検出するインクリメンタルロータリーエンコーダ
(以下「エンコーダ」と呼ぶ)と、この回転軸と入力軸
が結合され、この入力軸の回転速度を減速して出力軸に
出力する減速機部と、この減速機部の出力軸と結合され
る回転軸を有しこの回転軸の回転角に応じた電圧を出力
するポテンショメータとを有するものである。Background of the Invention In recent years, position detectors for robots, NC machine tools, etc., have appeared that combine multiple sensors into one unit in order to save wiring. 1031
An example of this is introduced in 29, which controls the position of equipment without installing a position detector.It uses an incremental rotary encoder (hereinafter referred to as an "encoder") that detects the rotation angle of a rotating shaft, and a and an input shaft, a reducer section that decelerates the rotational speed of the input shaft and outputs it to the output shaft, and a rotating shaft that is coupled to the output shaft of this reducer section. It has a potentiometer that outputs a corresponding voltage.
以下図面を参照しながら、上述した従来の位置検出器に
ついて説明する。The conventional position detector mentioned above will be explained below with reference to the drawings.
第2図は、上述した構成の従来の位置検出器を備えた水
平位置決め装置である。FIG. 2 shows a horizontal positioning device equipped with a conventional position detector configured as described above.
モータ1の回転がポールネジ2に伝達され、その回転運
動がスライドシャツ)sa 、 3bに沿った直線運動
に変換さnてスライダ4が直線運動する。10はスライ
ダの動きを機械的に規制するストッパーテする。モータ
1の軸には上述した構成の位置検出器が連結されている
。The rotation of the motor 1 is transmitted to the pole screw 2, and the rotational motion is converted into a linear motion along the slide shirt 3b, causing the slider 4 to move linearly. 10 is a stopper that mechanically restricts the movement of the slider. A position detector configured as described above is connected to the shaft of the motor 1.
第3図に、上述した構成の従来の位置検出器を示す・5
はベアリング16a、16bに支えられて回転する回転
軸である。発光素子17より出た光は回転軸15に取付
けられた回転スリット板18と、固定スリット板19を
通過して受光素子2゜に入シ、電気信号に変換され、プ
リント基板21の回路で電気処理されエンコーダ信号と
して出力される。回転軸16にはビニオン22が取付け
らn、回転軸15の回転はギア23によシ減速されてポ
テンショメータの軸24に伝えられる。軸24には刷子
取付板25が取付けられ、前記刷子取付板25には刷子
26が取付けらnている。前記刷子26は抵抗体27の
上を摺動し、ポテンショメータの信号を出力する。Figure 3 shows a conventional position detector with the above-mentioned configuration.
is a rotating shaft supported by bearings 16a and 16b. The light emitted from the light emitting element 17 passes through the rotating slit plate 18 attached to the rotating shaft 15 and the fixed slit plate 19, enters the light receiving element 2°, is converted into an electrical signal, and is converted into an electrical signal by the circuit on the printed circuit board 21. It is processed and output as an encoder signal. A pinion 22 is attached to the rotating shaft 16, and the rotation of the rotating shaft 15 is reduced in speed by a gear 23 and transmitted to the shaft 24 of the potentiometer. A brush attachment plate 25 is attached to the shaft 24, and a brush 26 is attached to the brush attachment plate 25. The brush 26 slides on a resistor 27 and outputs a potentiometer signal.
またエンコーダ部分と減速ギアの間には、遮蔽板28が
あり、エンコーダ部への粉じんの侵入を防いでいる。Furthermore, a shielding plate 28 is provided between the encoder section and the reduction gear to prevent dust from entering the encoder section.
第4図aにエンコーダの出力信号を示す。A信号はエン
コーダの回転軸が1回転する間に、等間隔にN回、パル
ス信号を発生する。B信号は、A信号に対して一定の位
相差を保ちつつ、1回転中にN回パルス信号を発生する
。Z信号は、A信号の1周期分の幅のパルスの信号を、
1回転中に1パルスだけ同じ位置で発生する。FIG. 4a shows the output signal of the encoder. The A signal generates a pulse signal N times at equal intervals during one revolution of the rotary shaft of the encoder. The B signal generates a pulse signal N times during one rotation while maintaining a constant phase difference with respect to the A signal. The Z signal is a pulse signal with a width equivalent to one period of the A signal.
Only one pulse occurs at the same position during one rotation.
第4図すにポテンショメータの出力信号を示す。Figure 4 shows the output signal of the potentiometer.
ポテンショメータの回転は、減速機により減速されてお
シ、ポテンショメータの電気的有効角度を超えて回転す
ることがない様に、減速比が設定されている。The rotation of the potentiometer is reduced by a reduction gear, and a reduction ratio is set so that the rotation of the potentiometer does not exceed an electrically effective angle of the potentiometer.
ポテンショメータの出力は、第5図に示すコンパレータ
回路に入力され、直流電圧レベルa、b。The output of the potentiometer is input to a comparator circuit shown in FIG. 5, and DC voltage levels a and b are determined.
C2d、e、f、q、hと比較され、原点よりC)側の
動作の限界を検出するθ側すミット信号C0、原点位置
を通過する直前にスライダー4の速度を低下させる位置
を検出するスローダウン信号C8、原点信号C○、原点
より■側の動作の限界を検出する■側すミット信号CH
として出力される。第4図Cにポテンショメータの回転
角に応じたCL。The θ side mitt signal C0 is compared with C2d, e, f, q, and h to detect the limit of operation on the C) side from the origin, and detects the position where the speed of the slider 4 is reduced just before passing the origin position. Slow down signal C8, origin signal C○, ■ side mitt signal CH that detects the limit of operation on the ■ side from the origin
is output as Figure 4C shows CL according to the rotation angle of the potentiometer.
C8,C02CHの各信号を示す。Each signal of C8 and C02CH is shown.
すなわちモータ1の回転運動がスライダ4の直線運動に
変換されてスライダ4が1往復する間に前記従来例の位
置検出器に内蔵されたポテンショメータも1往復しその
出力がコンパレータに入力される。スライダ4が所定の
位置に達した時、出力信号CL、C8,C02CHを発
生し、スライダ4の位置をエンコーダのA、B信号とは
別に検出することができる。That is, the rotational motion of the motor 1 is converted into a linear motion of the slider 4, and while the slider 4 makes one reciprocation, the potentiometer built in the conventional position detector also makes one reciprocation, and its output is input to the comparator. When the slider 4 reaches a predetermined position, output signals CL, C8, and C02CH are generated, and the position of the slider 4 can be detected separately from the encoder's A and B signals.
又、第4図dに示すように、コンパレータの出力信号と
エンコーダの2信号との論理積をとることにより、位置
検出を行う。Further, as shown in FIG. 4d, the position is detected by performing a logical product of the output signal of the comparator and the two signals of the encoder.
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記従来例では、
1 抵抗体27の摩耗により抵抗体の抵抗値が経年変化
したり、あるいは抵抗体27と刷子26の接触部の摩耗
により、接触抵抗が変化し、長期にわたり安定した出力
信号を得ることが困難である。Problems to be Solved by the Invention However, in the above conventional example, 1. The resistance value of the resistor changes over time due to wear of the resistor 27, or the contact resistance changes due to wear of the contact portion between the resistor 27 and the brush 26. However, it is difficult to obtain a stable output signal over a long period of time.
2 回転方向によシ、刷子26の抵抗体27への接触角
度が微妙に変化し、若干の位置誤差を生じる。2. Depending on the direction of rotation, the contact angle of the brush 26 with the resistor 27 changes slightly, resulting in a slight positional error.
といった欠点を有していた。It had such drawbacks.
また、上記の問題点を解消する対策として、従来から非
接触式のディジタルアブソリウトエンコーダの適用が試
みられていたが、ディジタルの場合分解能を高くするた
めに多くのピット数を要し、エンコーダの加工コストが
高くなり、しかも信号処理がより複雑になる等の問題点
を有していた。In addition, attempts have been made to apply non-contact digital absolute encoders as a measure to solve the above problems, but digital requires a large number of pits to increase resolution, and the encoder This method has problems such as higher processing costs and more complex signal processing.
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の位置検出器は、回
転軸の回転に応じて回転角検出信号を発生するためのア
ブソリウドエンコーダとして、非接触ディジタルアブソ
リウトエンコーダを適用し、前記非接触ディジタルアブ
ソリウトエンコーダの回転角検出信号が、前記回転軸の
回転範囲の限界位置付近に相当する領域において、他の
領域よりも微細な回転角変化に対応して発生するように
設定されたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the position detector of the present invention uses a non-contact digital absolute encoder for generating a rotation angle detection signal in accordance with the rotation of a rotating shaft. A Liut encoder is applied, and the rotation angle detection signal of the non-contact digital absolute encoder corresponds to a finer rotation angle change in a region corresponding to the vicinity of the limit position of the rotation range of the rotary shaft than in other regions. It is set to occur.
作 用
本発明は上記のように、回転軸の回転角を検出するため
の出力信号が、非接触センサーを用いた非接触ディジタ
ルアブソリウトエンコーダによるものであるため、従来
例に示す接触式の場合の問題点が解消し、長期にわたっ
て安定した出力信号が得られ、また回転方向による位置
誤差も生じない。さらに、位置分解能が、動作範囲限界
位置付近に相当する部分でのみ高くなるように不均等に
設けられているため、より少ないビット数で動作範囲の
細かな調整が可能である・
実施例
以下本発明の一実施例の位置検出器について、図面を参
照しながら説明する。Function As described above, the present invention uses a non-contact digital absolute encoder that uses a non-contact sensor to output the output signal for detecting the rotation angle of the rotating shaft. This problem is solved, a stable output signal can be obtained over a long period of time, and no position error occurs due to the direction of rotation. Furthermore, since the position resolution is unevenly set so that it is high only in the portion corresponding to the vicinity of the operating range limit position, fine adjustment of the operating range is possible with a smaller number of bits. A position detector according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明の一実施例である位置検出器を示すも
ので、29は回転軸、30a、30bは回転軸29を支
承するベアリング、31は発光素子、32は回転スリッ
ト板、33は固定スリット板、34は受光素子、36は
受光素子34の信号を電気処理するプリント基板で、以
上の構成物でインクリメンタルエンコーダを構成する。FIG. 1 shows a position detector which is an embodiment of the present invention, 29 is a rotating shaft, 30a and 30b are bearings that support the rotating shaft 29, 31 is a light emitting element, 32 is a rotating slit plate, 33 34 is a fixed slit plate, 34 is a light receiving element, and 36 is a printed circuit board for electrically processing the signal of the light receiving element 34. The above components constitute an incremental encoder.
36aは回転軸29に固着されたピニオン、3ebはピ
ニオン35にかみ合うギヤであり、ピニオ/36aとギ
ヤ36bば、回転軸29を入力軸とする減速機を構成し
、回転軸29の回転は減速され、出力軸37に出力され
る。以上の構成は従来例と全く同様である。38は出力
軸37に固定された回転スリット板で、第6図に示され
るように、第1スリツト39a、第2スリット39b、
第3スリツ)39a、第4スリツ)39dの計4ビット
のグレーコードを成すスリットが設けられている。りは
発光素子、41は固定スリット板、42はスリット板3
8の各ピットに対応して設けられた4個の受光素子であ
る。43は受光素子42の信号を電気処理するプリント
基板で、受光素子42の信号はこれにより4ピツトのバ
イナリ−コードとして出力される。即ち、上記の回転ス
リット板38、受光素子42、プリント基板43はアブ
ソリウドエンコーダを構成する。36a is a pinion fixed to the rotating shaft 29, and 3eb is a gear meshing with the pinion 35.The pinio/36a and the gear 36b constitute a reducer with the rotating shaft 29 as an input shaft, and the rotation of the rotating shaft 29 is decelerated. and is output to the output shaft 37. The above configuration is completely the same as the conventional example. 38 is a rotating slit plate fixed to the output shaft 37, and as shown in FIG. 6, it has a first slit 39a, a second slit 39b,
A third slit) 39a and a fourth slit) 39d are provided to form a total of 4-bit gray code. 4 is a light emitting element, 41 is a fixed slit plate, and 42 is a slit plate 3.
There are four light receiving elements provided corresponding to each of the eight pits. 43 is a printed circuit board for electrically processing the signal of the light receiving element 42, and the signal of the light receiving element 42 is thereby outputted as a 4-pit binary code. That is, the rotating slit plate 38, the light receiving element 42, and the printed circuit board 43 constitute an absolute encoder.
第7図に本実施例におけるインクリメンタルエンコーダ
の出力信号およびアブソリウドエンコーダの出力信号を
示す。入信号は回転軸29が1回転する間に、等間隔に
N回、パルス信号を発生する。B信号は、A信号に対し
て一定の位相差を保ちつつ、1回転中にN回パルス信号
を発生する。FIG. 7 shows the output signal of the incremental encoder and the output signal of the absolute encoder in this embodiment. As for the input signal, pulse signals are generated N times at equal intervals during one rotation of the rotating shaft 29. The B signal generates a pulse signal N times during one rotation while maintaining a constant phase difference with respect to the A signal.
Z信号は、インクリメンタルエンコーダの原点を検出す
るために1回転中に1パルスだけ、A信号の1周期分の
幅のパルスを発生するようになっている。アブソリウド
エンコーダの出力信号を16進数で表わすと、第7図の
如く出力される。このとき、アブソリウドエンコーダの
回転は減速機により減速されており、第2図に示すよう
な水平位置決め装置に本実施例を用いる場合、スライダ
ー4のストッパー10によって定まる最大動作範囲とア
ブソリウドエンコーダの1回転弱が対応するような減速
比が設定されており、前記最大動作範囲において、アブ
ソリウドエンコーダの出力は一義に対応しており、同じ
信号が2度繰返して出てくることはない。In order to detect the origin of the incremental encoder, the Z signal generates only one pulse during one rotation, which has a width equivalent to one cycle of the A signal. When the output signal of the absolute encoder is expressed in hexadecimal, it is output as shown in FIG. At this time, the rotation of the absolute encoder is decelerated by a speed reducer, and when this embodiment is used in a horizontal positioning device as shown in FIG. The reduction ratio is set so that the encoder corresponds to a little less than one rotation, and within the maximum operating range, the absolute encoder output corresponds uniquely, and the same signal will not appear twice. do not have.
本実施例では、原点信号をアブソリウドエンコーダの出
力が1から0に変化した直後の2信号としている。原点
位置を変更したい場合は、アブソリウドエンコーダの出
力が1から0に変化した後のZ信号をカウントし、n回
目のZ信号をもって原点としたり、逆に、アブソリウド
エンコーダの出力が0から1に変化した後のZ信号をカ
ウントし、原点を定めるようにすればよい。In this embodiment, the origin signals are two signals immediately after the output of the absolute encoder changes from 1 to 0. If you want to change the origin position, count the Z signals after the absolute encoder output changes from 1 to 0, and set the nth Z signal as the origin, or vice versa. The origin may be determined by counting the Z signal after the change from 1 to 1.
ロボットの動作範囲の限界位置(以下「リミットJと呼
ぶ)を設定するリミット信号は、アブソリウドエンコー
ダの出力の変化点を任意に選択することによシ定められ
るようになっている。A limit signal that sets the limit position of the robot's operating range (hereinafter referred to as "limit J") is determined by arbitrarily selecting a change point in the output of the absolute encoder.
一般に、ロボットが周囲の障害物に干渉しないようにリ
ミット信号を設定する場合、リミット付近に相当する領
域即ち回転軸15の回転範囲の限界位置付近の信号を、
他の領域よシも高い分解能にしておく必要がある。その
ため本実施例では、アブソリウドエンコーダの回転角検
出信号が、リミットの設定を行う領域において、他の領
域よりも微細な回転角変化に対応して発生するように設
定することにより、少ないビット数でよシ微細なリミッ
ト調整を可能にしている。Generally, when setting a limit signal so that the robot does not interfere with surrounding obstacles, the signal near the area corresponding to the limit, that is, the limit position of the rotation range of the rotating shaft 15, is set as follows.
It is necessary to maintain high resolution in other areas as well. Therefore, in this embodiment, the rotation angle detection signal of the absolute encoder is set to be generated in response to a finer rotation angle change in the area where the limit is set than in other areas, thereby reducing the number of bits. The number allows fine limit adjustment.
なお、本実施例では、アブソリウドエンコーダを4ビツ
トのエンコーダとしているが、4ビットにこだわる必要
はない。インクリメンタルエンコーダ、アブソリウドエ
ンコーダをともに光学式としているが、これは−例であ
って磁気式等の他の非接触ディジタルエンコーダを用い
てもよい。In this embodiment, the absolute encoder is a 4-bit encoder, but it is not necessary to limit the encoder to 4 bits. Although both the incremental encoder and the absolute encoder are of optical type, this is just an example, and other non-contact digital encoders such as magnetic type may also be used.
発明の効果
以上のように本発明は、回転軸の回転に応じて回転角検
出信号を発生するアブソリウドエンコーダとして、非接
触ディジタルアブソリウトエンコーダを適用するため、
接触式アブソリウドエンコーダの問題点である、摩耗に
よる抵抗体の抵抗値の経年変化や接触抵抗の変化、回転
方向の違いによる誤差等が解消し、長期にわたって安定
した出力信号が得られ、また非接触ディジタルアブソリ
ウトエンコーダの回転角検出信号が、回転軸の回転範囲
のリミット付近に相当する領域で、他の領域よシも微細
な回転角変化に対応して発生するように設定されるため
、よシ少ないビット数で動作範囲の細かな調整が可能で
あシ、その工業的価値には犬なるものがある。Effects of the Invention As described above, the present invention applies a non-contact digital absolute encoder as an absolute encoder that generates a rotation angle detection signal according to the rotation of a rotating shaft.
The problems of contact-type absolute encoders, such as changes in the resistance value of the resistor over time due to wear, changes in contact resistance, and errors due to differences in rotation direction, are eliminated, and stable output signals can be obtained over a long period of time. This is because the rotation angle detection signal of the non-contact digital absolute encoder is set to be generated in response to minute changes in the rotation angle in an area corresponding to the limit of the rotation range of the rotating shaft, and in other areas as well. , it is possible to finely adjust the operating range with a very small number of bits, and its industrial value is considerable.
実施例における位置検出器を備えた水平位置決め波形を
示す図、第5図は同位置検出器の出力を入力するコンパ
レータ回路を示す図、第6図は本発明の一実施例におけ
る位置検出器のアブソリウドエンコーダ回転スリット板
の平面図、第7図は同位置検出器の出力信号を示す図で
ある。
1・・・・・・モータ、2・・・・・・ボールネジ、3
a、3b・・・・・・スライドシャフト、4・・・・・
・スライダー、1゜・・・・・・ストッパー、14・・
・・・・位置検出器、29・・・・・・回転軸、3Qa
、30b・・・・・・ベアリング、31・・・・・・発
光素子、32・・・・・・回転スリット板、33・・・
・・・固定スリット板、34・・・・・・受光素子、3
6・・・・・・プリント基板、36a・・・・・・ビニ
オン、36b・・・・・・ギヤ、37・・・・・・出力
軸、38・・・・・・回転スリット板、40・・・・・
・発光素子、41・・・・・・固定スリット板、42・
・・・・・受光素子、43・・・・・・プリント基板。
40− 発走案ト
4f−一一面定又り、ト七
42−青先聚)
43−−−7°リシト1(↓凝
第 2 閃
f−モータ第 3 図
第4fA
A(19JLrLrL−JLrl几−−−頂几几−−−
頂几几c。
″ こ3・
第5図
fチンシ3メータ士力
番
第 6 図 3Qa
−−+ 1スリツト、79b−−す2II
3Qc−−一才3 −I
馬−−−甘4 ・
第7図FIG. 5 is a diagram showing a horizontal positioning waveform equipped with a position detector in an embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a comparator circuit that inputs the output of the position detector. FIG. FIG. 7, which is a plan view of the absolute encoder rotating slit plate, is a diagram showing the output signal of the same position detector. 1...Motor, 2...Ball screw, 3
a, 3b...Slide shaft, 4...
・Slider, 1°...stopper, 14...
...Position detector, 29... Rotation axis, 3Qa
, 30b...bearing, 31...light emitting element, 32...rotating slit plate, 33...
...Fixed slit plate, 34... Light receiving element, 3
6... Printed circuit board, 36a... Binion, 36b... Gear, 37... Output shaft, 38... Rotating slit plate, 40・・・・・・
・Light emitting element, 41...Fixed slit plate, 42・
. . . Light receiving element, 43 . . . Printed circuit board. 40- Starting plan 4f-11 side fixed, To7 42-Aozanju) 43--7° Rishito 1 (↓Flash 2nd flash)
f-motor No. 3 Fig. 4fA
C.C. ``This 3・Figure 5 f Chinshi 3 meter staff number 6 Figure 3Qa
--+ 1 slit, 79b--su 2II 3Qc--one year old 3 -I horse---sweet 4 ・Fig.
Claims (1)
発生する非接触ディジタルアブソリウトエンコーダより
なり、前記非接触ディジタルアブソリウトエンコーダの
回転角検出信号が、前記回転軸の回転範囲の限界位置付
近に相当する領域において、他の領域よりも微細な回転
角変化に対応して発生するように設定された位置検出器
。It consists of a rotating shaft and a non-contact digital absolute encoder that generates a rotation angle detection signal according to the rotation of the rotating shaft, and the rotation angle detection signal of the non-contact digital absolute encoder detects the limit of the rotation range of the rotating shaft. A position detector that is set to respond to a rotation angle change that is smaller in a region corresponding to the vicinity of the position than in other regions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14086485A JPS622123A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14086485A JPS622123A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Position detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS622123A true JPS622123A (en) | 1987-01-08 |
Family
ID=15278518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14086485A Pending JPS622123A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Position detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS622123A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6047216B1 (en) * | 2015-11-09 | 2016-12-21 | 栄通信工業株式会社 | Multi-turn potentiometer stopper mechanism and multi-turn potentiometer unit |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP14086485A patent/JPS622123A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6047216B1 (en) * | 2015-11-09 | 2016-12-21 | 栄通信工業株式会社 | Multi-turn potentiometer stopper mechanism and multi-turn potentiometer unit |
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