JP2013211958A - エンコーダシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ51の回転軸54を中空状に形成し、出力軸61を、その後端をアーム9に直結し、回転軸54の中空部に挿通して、先端を回転軸54の後端側に導出する。そして、モータ51の回転位置と、減速機60を介したアーム9の回転位置とを、それぞれ光学式の入力エンコーダ部59,出力エンコーダ部64で検出するため、これらが使用する回転盤58を共通化して回転軸54の後端側に固定する。そして、出力エンコーダ部64の検出部19を出力軸61の先端側に取り付け、入力エンコーダ部59の検出部10を支持部材57に取り付ける。
【選択図】図9
Description
以下、第1実施例について図1ないし図8を参照して説明する。図8は、ロボットの関節軸の1つをモータにより駆動する構成を示す斜視図であり、図7はその縦断側面図(但し、若干簡略化している)である。モータ1は、例えばインナーロータタイプの永久磁石型同期モータであり、円筒形をなすベース2の内部に、回転軸3の先端が図中の上方を向いた状態で配置されている。尚、モータ1のステータ4は、ステータコア及び巻線で構成され(図示せず)、その上端面がベース2の天板裏に接するように固定されている。ロータは、回転軸3とロータコア及びステータ側の巻線に対向するように配置される永久磁石とで構成されるが(何れも図示せず)、図7では、回転軸3がステータ4に軸受6により回転自在に支持されているように示している。
尚、データバス40及び42のサイズは実際には何れも32ビットであり、送信に使用しないデータのビットはプルアップ若しくはプルダウンされている。また、以降では、20ビットの回転位置データPin(t)を入力EC値と、29ビットの回転位置データPin(t),Pout(t)を入出力EC値と称する。
以上のように処理が実行される結果、各軸の入力EC値及び入出力EC値は、図6に示すようにコントローラ23に転送される。すなわち、全軸の入力EC値は送信周期毎に転送され、各軸の入出力EC値は、それぞれ異なる送信周期で順次転送される。
図9ないし図12は第2実施例であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例では、第1実施例の入力エンコーダ10及び出力エンコーダ17に相当する構成を、モータ回転軸の後端側に一体化して配置したものを示す。図9は、図7の上下を反転した状態(モータの後端側が上方)で示している。モータ51は、モータ1と同様にインナーロータタイプの永久磁石型同期モータであり、ステータ52と、ステータ52の内周側に配置された軸受53により回転自在に支持されている回転軸(ロータ)54とを備えている。そして、モータ51の後端側には、エンコーダ収容部55が配置されている。
θ2=θrot1−θrot2
となる。
したがって、モータ51の回転角度θinは、
θin=θ1=θrot1
であり、アーム9の回転角度θoutは、
θout=θ1−θ2=θrot1−(θrot1−θrot2)=θrot2
として求めることができる。
θ1=360×Pin(t)/(220×a) [deg]
次に、出力EC値Pout(t)より、回転角度θ2を次式により計算する(S32)。
θ2=360×Pout(t)/29 [deg]
そして、回転角度θ1より回転角度θ2を減じることで回転角度θoutを求める(S33)。尚、以上の処理をハードロジックで行っても良い。
つまり、第2実施例のように、中空状に形成された回転軸54を用いることによってエンコーダ部59,64をモータ51の後端側に一括して配置可能となり、出力エンコーダ部64を減速機60とアーム9との間に配置する必要が無くなる。
図13は第3実施例であり、第1実施例と異なる部分のみ説明する。第3実施例は、入力EC検出部12’(1〜3)及び出力EC検出部19(1〜3)とコントローラ23との間に、データ転送処理部71を配置した構成を示している。データ転送処理部71は、入力EC検出部12が備えていた入出力EC値保持レジスタと、通信インターフェイスの機能を備えたものである。したがって、出力EC検出部19は、9ビットの出力EC値をデータ転送処理部71に直接する。
そして、データ転送処理部71は、コントローラ23側の通信インターフェイス43R及び44からの要求に応じて、20ビットの入力EC値及び29ビットの入出力EC値をコントローラ23側に出力する。以上のように構成される第3実施例による場合も、第1実施例と同様の効果が得られる。
入力エンコーダ及び出力エンコーダのビット数は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
図4に示す3軸分の入力EC検出部12とコントローラ23との間で行うデータ転送方式についても適宜変更して良い。例えば、両者の間を2本の32ビットバスで接続し、3軸分の入力EC値(20ビット)と、3軸分の入出力EC値(29ビット)とを選択して、1回の通信で1軸分のデータだけをコントローラ23側に転送するような通信インターフェイスを用いても良い。
第2実施例において、減速機60の構成によっては、回転軸54と出力軸61とが互いに逆方向に回転しても良い。
4軸以上のロボットに適用しても良い。また、多軸構成のロボットに限ることなく、単一のモータ制御に適用しても良い。
Claims (3)
- 負荷を、モータにより減速機を介して駆動するもので、
前記モータは、回転軸が中空部を有しており、
前記回転軸を入力軸とすると、後端が前記負荷に直結され、前記入力軸の中空部に挿通されて先端が前記入力軸の後端側に導出される出力軸と、
前記モータの回転位置を検出するもので、前記入力軸の後端側に配置される光学式の入力側エンコーダと、
前記減速機構を介した負荷の回転位置を検出するもので、光学式の出力側エンコーダとを備え、
前記入力側エンコーダ及び前記出力側エンコーダを構成する回転板は共通化され、前記入力軸の後端側に固定されており、
前記出力側エンコーダの検出部は、前記出力軸の先端側に取り付けられ、
前記入力側エンコーダの検出部は、固定部に取り付けられていることを特徴とするエンコーダシステム。 - 前記入力側エンコーダの検出部は、前記出力側エンコーダの検出部に対して、前記回転板を挟んで逆側に位置する前記固定部に取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のエンコーダシステム。
- 前記回転板は、第1の面に前記出力側エンコーダ用の位置検出用パターンを有し、前記第1の面とは異なる面である第2の面に前記入力側エンコーダ用の位置検出用パターンを有することを特徴とする請求項1又は2記載のエンコーダシステム。
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