JPS63269210A - Position detector - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the precision of absolute position detection by preliminarily storing correspondence relations between the potential value and the absolute value for the occurrence of a prescribed control pulse in a memory table. CONSTITUTION:The mark provided on a disk body 12 is detected to divide the frequency of the control pulse, which is outputted from an incremental encoder 9, in a certain ratio. This signal after frequency division is detected by an optical sensor 14, and the potential value at the time of generating a prescribed control pulse after this sensor detection is stored on the table in a RAM 24. In the case of position detection, the memory table is retrieved to detect the absolute position when the prescribed control pulse is detected. Thus, the movement range required for position detection is reduced and the position is accurately obtained in the case of absolute position detection in a servo mechanism of a carrying device, a robot, or the like.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、サーボ機構を有する搬送装置、ロボット等の
位置検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a position detection device for a transport device, a robot, etc. having a servo mechanism.

（従来の技術） 従来、搬送装置、ロボット等のサーボ機構の原点位置を
認識するために、基準位置センサを設ける方法と、エン
コーダとポテンショメータを用いる方法がある。(Prior Art) Conventionally, in order to recognize the origin position of a servo mechanism such as a transport device or a robot, there are a method of providing a reference position sensor and a method of using an encoder and a potentiometer.

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、前者の方法では、基準位置センサの配置され
た箇所まで移動させる必要があるので、原点位置の検出
に要する時間が長くかかるという問題がある。また、後
者の方法として、アブソリュート型エンコーダを用いた
場合高価となる。一方、インクリメンタル型エンコーダ
を用いたものでは前記ポテンショメータに印加される制
御電圧は高々数ボルトであるので、移動距離が長いとそ
れだけエンコーダの出力に対するポテンショメータの出
力偏差電圧が少ないので、検出精度が悪いという問題が
ある。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the former method, there is a problem that it takes a long time to detect the origin position because it is necessary to move the sensor to the location where the reference position sensor is placed. Furthermore, in the latter method, if an absolute encoder is used, it will be expensive. On the other hand, in the case of an incremental encoder, the control voltage applied to the potentiometer is several volts at most, so the longer the moving distance, the smaller the output deviation voltage of the potentiometer with respect to the encoder output, resulting in poor detection accuracy. There's a problem.

（問題点を解決するための手段） 本発明に係わる位置検出装置は、所定の移動範囲内の移
動を制御するサーボ機構を有する装置における絶対位置
を検出するものであって、サーボモータの回転軸に連結
され、該サーボモータの１回転につき１つの制御パルス
を出力する機能を有するインクリメンタル型エンコーダ
と、前記サーボモータの出力軸に連結された第１の減速
機と第２の減速機と、第１の減速機と第２の減速機との
間に介装され、円周方向に沿って一定間隔をおいてマー
クが設けられた円盤体と、該マークを検出するセンサと
、前記第２の減速機の出力軸に連結されたポテンショメ
ータとを備え、前記センサ出力後の所定の制御パルス発
生時のポテンショ値と絶対位置との対応関係が予めメモ
リテーブル上に記憶され、該所定の制御パルスの検出に
よって前記メモリテーブルが検索されて絶対位置の検出
がなされるものである。(Means for Solving the Problems) A position detection device according to the present invention detects an absolute position in a device having a servo mechanism that controls movement within a predetermined movement range, and detects an absolute position in a device having a servo mechanism that controls movement within a predetermined movement range. an incremental encoder connected to the servo motor and having a function of outputting one control pulse per rotation of the servo motor; a first reduction gear and a second reduction gear connected to the output shaft of the servo motor; a disc body interposed between the first speed reducer and the second speed reducer, and provided with marks at regular intervals along the circumferential direction; a sensor for detecting the marks; and the second speed reducer. a potentiometer connected to the output shaft of the reducer, the correspondence between the potentiometer value and the absolute position when a predetermined control pulse is generated after the sensor output is stored in advance on a memory table, Upon detection, the memory table is searched to detect the absolute position.

（作用） 円盤体に設けられているマークを検出することで、イン
クリメンタル型エンコーダから出力される制御パルスを
一定比率に分周する。この分周後の信号はセンサにより
検出され、このセンサ検出後の所定の制御パルスの発生
時におけるポテンショ値をメモリテーブル上に記憶して
おく。そして、位置検出の際には、前記所定の制御パル
スをヰ食出したときにメモリテーブル内を検索して絶対
位置を検出する。(Function) By detecting the marks provided on the disc body, the control pulses output from the incremental encoder are frequency-divided into a fixed ratio. This frequency-divided signal is detected by a sensor, and the potentiometer value at the time when a predetermined control pulse is generated after this sensor detection is stored in a memory table. When detecting the position, when the predetermined control pulse is output, the memory table is searched to detect the absolute position.

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第２図は、本発明に係わる位置検出装置の適用例を示す
搬送装置１を示している。この搬送装置１は水平方向（
Ｘ軸）に配設された案内レール２に沿って台車３を移動
制御するものである。この台車３の両側４ａ、４ｂには
前記案内レール２に嵌合する車輪５．５が設けられてい
る。一方の車輪５は動力源となるモータ７とプーリ７ａ
、７ｂ及びベル）７ｃを介して接続され、駆動輪となっ
ている。さらに、台車３の下面には上下方向（Ｚ軸）に
伸縮制御される伸縮ブーム６が配設されている。FIG. 2 shows a transport device 1 showing an application example of the position detection device according to the present invention. This conveying device 1 is installed in the horizontal direction (
The movement of the truck 3 is controlled along the guide rail 2 arranged on the X-axis). Wheels 5.5 that fit into the guide rails 2 are provided on both sides 4a, 4b of the truck 3. One wheel 5 is powered by a motor 7 and a pulley 7a.
, 7b and bell) 7c, forming a driving wheel. Furthermore, a telescopic boom 6 that is controlled to extend and contract in the vertical direction (Z-axis) is disposed on the lower surface of the truck 3.

第１図は、前記モータ７の回転軸、出力軸に連結された
部材の取付位置関係を示し、前記モータ７の回転軸８に
インクリメンタル型エンコーダ９が連結され、またこの
モータ７の出力軸１０には減速比１／（ｎＸｍ）を有す
る第１の減速機１１が連結され、この第１の減速機１１
の出力軸１５にはさらに第２の減速機１６が連結されて
いる。第２の減速機１６の減速比は、後述するポテンシ
ョメータ１７に印加される制御電圧と、前記台車３の移
動範囲との関係でポテンショメータ１７の分解能を良好
にするように決められる。そして、これら第１及び第２
の減速機１１．１６の間に円盤体１２が介装されている
。前記インクリメンタル型エンコーダ９は、その分解能
によって決まる所定ピンチ毎に位相のずれた２つのパル
スＳｌ、　５ｚ（Ａ相、Ｂ相のパルス）を出力するとと
もに、モータ７の１回転につき１つの制御パルス（Ｚ相
パルス）Ｓ、を出力するものである。FIG. 1 shows the mounting positional relationship of members connected to the rotating shaft and output shaft of the motor 7. An incremental encoder 9 is connected to the rotating shaft 8 of the motor 7, and the output shaft 10 of the motor 7 is connected to a first reducer 11 having a reduction ratio of 1/(nXm), and this first reducer 11
A second reduction gear 16 is further connected to the output shaft 15 of the motor. The reduction ratio of the second reduction gear 16 is determined to improve the resolution of the potentiometer 17 based on the relationship between a control voltage applied to the potentiometer 17, which will be described later, and the movement range of the trolley 3. And these first and second
A disc body 12 is interposed between the speed reducers 11 and 16. The incremental encoder 9 outputs two phase-shifted pulses Sl and 5z (A-phase and B-phase pulses) at every predetermined pinch determined by its resolution, and outputs one control pulse ( It outputs a Z-phase pulse) S.

円盤体１２の外周部には周方向に沿って一定間隔をおい
てｎ個のスリット１３が形成されている。n slits 13 are formed on the outer periphery of the disc body 12 at regular intervals along the circumferential direction.

そして、このスリット１３を挾む位置に該スリット１３
の形成位置を検出する光センサ１４が設けられている。Then, the slit 13 is placed at a position sandwiching this slit 13.
An optical sensor 14 is provided to detect the formation position.

そして、この光センサ１４の出力信号は、本例ではエツ
ジ信号Ｓ４と称し、このエツジ信号Ｓ、の検出間隔（Ｌ
）毎に前記インクリメンタル型エンコーダ９からはｍ個
のＺ相パルスＳ。The output signal of this optical sensor 14 is called an edge signal S4 in this example, and the detection interval (L
), m Z-phase pulses S are output from the incremental encoder 9.

が検出される。前記第２の減速機１６の出力軸にはポテ
ンショメータ１７が連結されている。このポテンショメ
ータ１７は、前記台車３の移動範囲の一端（ｅ側すミッ
ト）から他端（ｅ側すミット）にかけてリニアの関数で
上昇する電圧（アナログ量）を出力するものである。本
例ではこのポテンショメータ１７の出力電圧をＡ／Ｄ変
換部２２　（第３図参照）でデジタル量に変換し、所定
間隔ごとにカウントアツプするポテンショカウント値〔
第６図（Ｃ）参照〕を出力している。なお、このポテン
ショカウント値がカウントアツプされる間隔は、エツジ
信号Ｓ４の検出間隔（Ｌ）よりも小さくなされている。is detected. A potentiometer 17 is connected to the output shaft of the second reduction gear 16. This potentiometer 17 outputs a voltage (analog amount) that increases with a linear function from one end (e-side end) to the other end (e-side end) of the moving range of the trolley 3. In this example, the output voltage of the potentiometer 17 is converted into a digital quantity by the A/D converter 22 (see Fig. 3), and the potentiometer count value is incremented at predetermined intervals.
Refer to FIG. 6(C)]. Note that the interval at which this potentiometer count value is counted up is made smaller than the detection interval (L) of the edge signal S4.

実際には、ポテンショカウントのパルスの幅に温度誤差
等によって発生する誤差幅ｄｌ＋ｄ２を含んだ間隔（ｊ
２）が前記検出間隔（Ｌ）より小さくなされている。こ
れにより、前記間隔（ｉｌ）の間にスリット１３が検出
されるのは０回若しくは１回となり、温度変化等による
誤差変動が生じてもポテンショカウント値に対応したイ
ンクリメンタル型エンコーダ９のＺ相パルスＳ、を正確
に割り出すことができる。In reality, the interval (j
2) is made smaller than the detection interval (L). As a result, the slit 13 is detected 0 or 1 time during the interval (il), and even if error fluctuations occur due to temperature changes, the Z-phase pulse of the incremental encoder 9 corresponding to the potentiometer count value It is possible to accurately determine S.

第３図は、前記モータ７の駆動制御系及び絶対位置の検
出をするための信号処理系を示すブロック図である０図
面上、破線で示したのは機械的結合部分を示している。FIG. 3 is a block diagram showing a drive control system for the motor 7 and a signal processing system for detecting the absolute position. In the drawing, broken lines indicate mechanical coupling parts.

これら駆動制御系及び信号処理系は、ＣＰＵ２０の指令
のもとに予めＲＯＭ２１に組み込まれたプログラムに従
って実行される。These drive control system and signal processing system are executed according to a program pre-installed in the ROM 21 under instructions from the CPU 20.

前記Ａ／Ｄ変換部２２でデジタル量に変換されたポテン
ショカウント値及び光センサ１４の出力であるエツジ信
号Ｓ４は、入出力インターフェース回路２３を介してＲ
ＡＭ２４に取り込まれる。The potentiometer count value converted into a digital quantity by the A/D converter 22 and the edge signal S4 which is the output of the optical sensor 14 are sent to R via the input/output interface circuit 23.
Captured by AM24.

モータ７は、サーボ回路２５によりサーボ制御されてい
る。すなわち、ＣＰＵ２０から指令されるモータ７の駆
動指令値と、前記インクリメンタル型エンコーダ９から
出力されるパルスＳ、、Ｓ。The motor 7 is servo-controlled by a servo circuit 25. That is, the drive command value of the motor 7 commanded by the CPU 20 and the pulses S, , S output from the incremental encoder 9.

とからモータ７の回転速度及び回転方向を検出し、これ
らを比較して台車３を適正位置まで移動させる位置フィ
ードバック制御を構成し、さらにモータ７の回転数を検
出するタコメータ（図示省略）の検出値をもとに速度フ
ィードバック制御を構成している。A tachometer (not shown) detects the rotational speed and rotational direction of the motor 7 and compares them to form a position feedback control that moves the trolley 3 to an appropriate position. Speed feedback control is configured based on the value.

一方、前記エツジ信号Ｓ４が出力された後の最初のＺ相
パルスＳ、が発生した時のポテンショカウント値と絶対
位置との対応関係が予めメモリテーブル（図示省略）上
に記憶される。この記憶手順を第４図に示している。On the other hand, the correspondence between the potentiometer count value and the absolute position when the first Z-phase pulse S is generated after the edge signal S4 is output is stored in advance in a memory table (not shown). This storage procedure is shown in FIG.

第４図において、ステップ■でＸ軸方向の一方の端（ｅ
側すミット）まで台車３を移動させ、その後ステップ■
で他方の端（Φ側すミット）へ向けて移動させ、エツジ
信号Ｓ４を探す。ステップ■でエツジ信号Ｓ４が見つか
ればステップ■でｅ側へ向けて徐々に移動し、最初のＺ
相パルスＳ。In FIG. 4, in step ■, one end of the X-axis direction (e
Move the trolley 3 to the side mitt), then step ■
Then move it toward the other end (Φ side mitt) and search for edge signal S4. If the edge signal S4 is found in step ■, it gradually moves toward the e side in step ■, and the first Z
Phase pulse S.

を探す（ステップ■）、この２相パルスＳ、が見つかれ
ば、ステップ■で該Ｚ相パルスＳ１発生時におけるポテ
ンショカウント値を絶対位置と対応付けてメモリテーブ
ルに格納しステップ■に戻る。(Step 2). If this two-phase pulse S is found, in Step 2, the potentiometer count value at the time of generation of the Z-phase pulse S1 is stored in the memory table in association with the absolute position, and the process returns to Step 2.

かかる動作をｅ側すミットからｅ側すミットに至る全ス
トロークにわたって繰り返し、全ストロークにわたって
終了したのをステップ■で確認すると終了する。This operation is repeated over the entire stroke from the e-side mitt to the e-side mitt, and ends when it is confirmed in step (2) that the entire stroke has been completed.

次に、上述したメモリテーブルに格納されたデータを検
索し、絶対位置を検出する手順を第５図に示す。Next, FIG. 5 shows a procedure for searching the data stored in the above-mentioned memory table and detecting the absolute position.

第５図において、台車３の現在位置（例えば、電源投入
時の位置）からステップ■での側へ向けて移動し、エツ
ジ信号Ｓ４を探す（ステップ■）。In FIG. 5, the cart 3 moves from its current position (for example, the position when the power is turned on) toward the side indicated in step (2), and searches for the edge signal S4 (step (2)).

エツジ信号Ｓ、を検出すると、ステップ０でｅ側へ徐々
に移動し、ステップ０で最初のＺ相パルスＳ、を探す。When the edge signal S, is detected, it gradually moves to the e side in step 0, and searches for the first Z-phase pulse S, in step 0.

見つかるとステップ＠で前記メモリテーブル内を検索し
、このＺ相パルスＳ、が見つかった時点でのポテンショ
カウント値から台車３のＸ軸方向の絶対位置を検出する
。If found, the memory table is searched in step @, and the absolute position of the cart 3 in the X-axis direction is detected from the potentiometer count value at the time when this Z-phase pulse S is found.

なお、本例ではエツジ信号Ｓ４を検出するために、前記
スリット１３及び光センサ１４からなる検出手段を用い
ているが、スリット１３の代わりに反射体を設けて反射
光を利用して検出したり、また磁気媒体と磁気センサを
用いて磁気的に検出するように構成することもできる。In this example, in order to detect the edge signal S4, a detection means consisting of the slit 13 and the optical sensor 14 is used, but it is also possible to provide a reflector in place of the slit 13 and perform detection using reflected light. , it can also be configured to detect magnetically using a magnetic medium and a magnetic sensor.

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、搬送装置、ロボッ
ト等のサーボ機構における絶対位置の検出に際し、その
検出に要する移動範囲が少なく、しかも正確に求めるこ
とができる。また、温度変化に対しても検出誤差を防ぐ
ことができて、信頼性が向上する。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, when detecting an absolute position in a servo mechanism of a transport device, a robot, etc., the movement range required for the detection is small and can be accurately determined. Furthermore, detection errors can be prevented against temperature changes, improving reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明に係る位置検出装置の機械的な構成を示
す斜視図、第２図は同位置検出装置の適用例を示す部分
側面図、第３図は同位置検出装置の信号処理系を示すブ
ロック図、第４図はメモリテーブルの作成手順を示す流
れ図、第５図はメモ”リテーブルの検索手順を示す流れ
図、第６図（ａ）〜（Ｃ）はエツジ信号、Ｚ相パルス、
ポテンショカウント値の関係を示す波形図である。 ７・・・モータ ９・・・インクリメンタル型エンコーダ１１・・・第１
の減速機　　　１２・・・円盤体１４・・・光センサ　
　　　　１６・・・第２の減速機ｌ、７・・・ポテンシ
ョメータ 信　７図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 ！Fig. 1 is a perspective view showing the mechanical configuration of a position detection device according to the present invention, Fig. 2 is a partial side view showing an example of application of the position detection device, and Fig. 3 is a signal processing system of the position detection device. FIG. 4 is a flowchart showing the procedure for creating a memory table. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure for searching the memory table. FIGS. 6(a) to (C) are edge signals and Z-phase pulses. ,
FIG. 3 is a waveform diagram showing the relationship between potentiometer count values. 7...Motor 9...Incremental encoder 11...First
Reducer 12... Disc body 14... Optical sensor
16...Second reducer l, 7...Potentiometer signal 7 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6!

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １）所定の移動範囲内の移動を制御するサーボ機構を有
する装置における絶対位置を検出するものであって、 サーボモータの回転軸に連結され、該サー ボモータの１回転につき１つの制御パルスを出力する機
能を有するインクリメンタル型エンコーダと、 前記サーボモータの出力軸に連結された第 １の減速機と第２の減速機と、 第１の減速機と第２の減速機との間に介装 され、円周方向に沿って一定間隔をおいてマークが設け
られた円盤体と、 該マークを検出するセンサと、 前記第２の減速機の出力軸に連結されたポ テンショメータとを備え、 前記センサ出力後の所定の制御パルス発生 時のポテンショ値と絶対位置との対応関係が予めメモリ
テーブル上に記憶され、該所定の制御パルスの検出によ
って前記メモリテーブル内が検索されて絶対位置の検出
がなされることを特徴とする位置検出装置。 ２）前記ポテンショ値は一定間隔おきにカウントアップ
するデジタル値であり、この間隔は前記センサ出力間隔
よりも小さくなされた特許請求の範囲第１項記載の位置
検出装置。[Claims] 1) A device for detecting an absolute position in a device having a servo mechanism that controls movement within a predetermined movement range, the device being connected to a rotating shaft of a servo motor, an incremental encoder having a function of outputting one control pulse; a first reducer and a second reducer connected to the output shaft of the servo motor; a first reducer and a second reducer; a disk body interposed between the disk body and provided with marks at regular intervals along the circumferential direction; a sensor for detecting the marks; and a potentiometer connected to the output shaft of the second speed reducer. A correspondence relationship between a potentiometer value and an absolute position when a predetermined control pulse is generated after the sensor output is stored in advance on a memory table, and the memory table is searched upon detection of the predetermined control pulse to determine the absolute position. A position detection device characterized by detecting a position. 2) The position detection device according to claim 1, wherein the potentiometer value is a digital value that is counted up at regular intervals, and the interval is smaller than the sensor output interval.