JP5840995B2 - Encoder system - Google Patents

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本発明は、負荷を、モータにより減速機を介して駆動する構成において、モータの回転位置と負荷の回転位置とをエンコーダにより検出するエンコーダシステムに関する。   The present invention relates to an encoder system that detects a rotational position of a motor and a rotational position of a load by an encoder in a configuration in which a load is driven by a motor via a speed reducer.

例えばロボットの関節を駆動する構成においてアームの回転位置を制御する際に、エンコーダにより検出される回転位置に従いモータを制御した結果、減速機を介したアームの回転位置が実際にどのような値になっているのか確認したい場合がある。例えば特許文献1では、モータとアームとがトルクカッタを介して連結されるものにおいて、アームの回転位置をポテンショメータにより検出する構成が開示されている。
特許第4369886号公報
For example, when controlling the rotational position of the arm in a configuration that drives the joint of the robot, as a result of controlling the motor according to the rotational position detected by the encoder, the actual rotational position of the arm via the speed reducer You may want to check if it is. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a rotational position of an arm is detected by a potentiometer when a motor and an arm are connected via a torque cutter.
Japanese Patent No. 4369886

上記のような構成において、回転位置をデジタルデータで取り扱うため、アーム側のポテンショメータに替えてモータ側と同じくエンコーダを用いることを想定する。この場合、アーム側のエンコーダを、特許文献1のように、モータの回転軸の先端側において減速機とアームとの間に配置しようとすると、その分だけ配置スペースを確保する必要があり、ロボットを小型に構成するための妨げとなる。   In the configuration as described above, it is assumed that the encoder is used in the same manner as the motor side instead of the potentiometer on the arm side in order to handle the rotational position with digital data. In this case, if the encoder on the arm side is arranged between the speed reducer and the arm on the tip end side of the rotating shaft of the motor as in Patent Document 1, it is necessary to secure an arrangement space correspondingly, and the robot This hinders the construction of a small size.

すなわち、ロボットや工作機械といったアームを有する装置は、その作業特性からアームの先端側を狭い領域に導入することがあるため、できるだけアームを細く小型化したいという要望がある。そして、特許文献1のように、ポテンショメータやそれに替わるエンコーダのような部品を追加的に搭載すると、その配置スペース分だけアーム側の体積が肥大化することになる。   That is, an apparatus having an arm, such as a robot or a machine tool, may introduce the tip end side of the arm into a narrow region because of its work characteristics, and there is a demand for making the arm as thin and small as possible. If a part such as a potentiometer or an encoder instead of the potentiometer is additionally mounted as in Patent Document 1, the volume on the arm side is enlarged by the arrangement space.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、モータと負荷との回転位置をそれぞれエンコーダで検出する構成を小型化できるエンコーダシステムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an encoder system capable of downsizing a configuration in which the rotational positions of a motor and a load are detected by an encoder.

請求項1記載のエンコーダシステムによれば、モータの回転軸(入力軸)を中空状に形成し、出力軸を、その後端を負荷に直結し、入力軸の中空部に挿通して、先端を入力軸の後端側に導出する。すなわち、負荷の回転に伴って回転する出力軸の先端は、入力軸の内部を介してモータの後端側に臨む状態となる。モータの回転位置と、減速機構を介した負荷の回転位置とを、それぞれ光学式の入力側,出力側エンコーダで検出するが、これらの回転板を共通化して入力軸の後端側に固定する。そして、出力側エンコーダの検出部(すなわち、投光部及び受光部)を出力軸の先端側に取り付け、入力側エンコーダの検出部を、固定部に取り付ける。   According to the encoder system of the first aspect, the rotating shaft (input shaft) of the motor is formed in a hollow shape, the output shaft is directly connected to the load at the rear end thereof, and is inserted into the hollow portion of the input shaft. Derived to the rear end side of the input shaft. That is, the tip of the output shaft that rotates with the rotation of the load faces the rear end side of the motor through the inside of the input shaft. The rotational position of the motor and the rotational position of the load via the speed reduction mechanism are detected by the optical input side and output side encoders, respectively, but these rotating plates are shared and fixed to the rear end side of the input shaft. . And the detection part (namely, light projection part and light-receiving part) of an output side encoder is attached to the front end side of an output shaft, and the detection part of an input side encoder is attached to a fixed part.

このように構成すれば、モータの回転位置は、入力側エンコーダの検出部の検出結果に基づいて通常通り取得することができる。一方、負荷の回転位置については、以下のように検出される。回転板が入力軸と共に回転し、出力側エンコーダの検出部が出力軸と共に回転するので、前記検出部により検出されるのは、入力軸と出力軸との回転速度の差に応じた回転位置となる。したがって、2つのエンコーダの検出部からのデータを読み込んで処理する制御部において、入力側エンコーダより検出された回転位置と出力側エンコーダより検出された回転位置との差を得れば、負荷の回転位置を得ることができる。   If comprised in this way, the rotation position of a motor can be acquired as usual based on the detection result of the detection part of an input side encoder. On the other hand, the rotational position of the load is detected as follows. Since the rotating plate rotates with the input shaft and the detection unit of the output encoder rotates with the output shaft, the detection unit detects the rotational position corresponding to the difference in rotational speed between the input shaft and the output shaft. Become. Therefore, in the control unit that reads and processes the data from the detection units of the two encoders, if the difference between the rotation position detected by the input side encoder and the rotation position detected by the output side encoder is obtained, the rotation of the load is obtained. The position can be obtained.

すなわち、入力側,出力側エンコーダは、同じ回転板の回転に基づいて回転位置を検出するので、軸心のズレに伴う検出誤差が発生し難くなる。そして、これらのエンコーダがモータの後端側に一括して配置されるので負荷側の配置スペースを極力削減でき、2つのエンコーダを用いるエンコーダシステム,及びそのエンコーダシステムと負荷とを組み合わせた構成を小型にすることができる。   That is, since the input side and output side encoders detect the rotational position based on the rotation of the same rotating plate, it is difficult to generate a detection error due to the deviation of the axis. Since these encoders are collectively arranged on the rear end side of the motor, the load side arrangement space can be reduced as much as possible, and the encoder system using two encoders and the configuration combining the encoder system and the load are compact. Can be.

請求項2記載のエンコーダシステムによれば、入力側エンコーダの検出部を、出力側エンコーダの検出部に対して、回転板を挟んで逆側に位置する固定部に取り付ける。このように構成すれば、2つの光学式エンコーダのそれぞれが回転位置を検出するために出力した光信号が、互いの検出部によって受光される可能性が無くなり、誤検出を防止することができる。   According to the encoder system of the second aspect, the detection unit of the input side encoder is attached to the fixed unit located on the opposite side of the rotation plate with respect to the detection unit of the output side encoder. If comprised in this way, there will be no possibility that the optical signal which each of the two optical encoders output in order to detect the rotational position will be received by the mutual detection unit, and erroneous detection can be prevented.

請求項3記載のエンコーダシステムによれば、回転板の第1の面に、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の面に入力側エンコーダ用の位置検出用パターンを設ける。このように構成すれば、出力側,入力側エンコーダそれぞれの検出部が、回転位置検出を行うための反射光を、互いに干渉しない状態で受光することが可能となる。   According to the encoder system of the third aspect, the first surface of the rotating plate has a position detection pattern for the output side encoder, and the input is input to the second surface which is a surface different from the first surface. A position detection pattern for the side encoder is provided. If comprised in this way, it will become possible for the detection part of each of an output side and an input side encoder to receive the reflected light for performing a rotational position detection in the state which does not mutually interfere.

第1実施例であり、エンコーダの検出部におけるデータ処理部の構成を中心に示す機能ブロック図Functional block diagram illustrating the configuration of the data processing unit in the detection unit of the encoder according to the first embodiment. 入力EC検出部と、出力EC検出部との間における回転位置データの転送処理を示すフローチャートFlowchart showing the rotational position data transfer process between the input EC detection unit and the output EC detection unit 回転位置データPin(t),Pout(t)が変化する状態を示すタイミングチャートTiming chart showing a state in which rotational position data Pin (t), Pout (t) changes モータ制御用コントローラの内部構成,及び3組の入力EC検出部と、前記コントローラとの接続状態を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the internal configuration of the motor control controller, and the connection state between the three input EC detection units and the controller 制御用CPUが3軸ロボットを制御する場合の処理内容を示すフローチャートFlowchart showing processing contents when control CPU controls 3-axis robot 図5の処理に対応した回転位置データの転送状態を示すタイミングチャートFIG. 5 is a timing chart showing a transfer state of rotational position data corresponding to the processing of FIG. 図8の縦断側面図Vertical side view of FIG. 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The perspective view which shows the structure which drives one of the joint axes of a robot with a motor. 第2実施例を示す図7相当図FIG. 7 equivalent diagram showing the second embodiment. 回転盤の縦断側面図Longitudinal side view of turntable 出力角度θoutの計算を説明する図Diagram explaining calculation of output angle θout 出力角度θoutの計算処理を示すフローチャートFlow chart showing calculation process of output angle θout 第3実施例を示す図4相当図FIG. 4 equivalent view showing the third embodiment

(第1実施例)
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。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a perspective view showing a configuration in which one of the joint axes of the robot is driven by a motor, and FIG. 7 is a vertical side view (however, slightly simplified). The motor 1 is, for example, an inner rotor type permanent magnet synchronous motor, and is arranged inside a cylindrical base 2 with the tip of the rotary shaft 3 facing upward in the drawing. The stator 4 of the motor 1 is composed of a stator core and windings (not shown), and is fixed so that its upper end surface is in contact with the back of the top plate of the base 2. The rotor is composed of a rotating shaft 3 and permanent magnets arranged so as to face the rotor core and the stator side windings (none of which are shown). In FIG. 6 is shown as being rotatably supported.

回転軸3の後端部は、ステータ4の後端面より下方に突出しており、先端部は、ベース2の天板に形成された貫通穴7を介して外部に突出している。そして、上記先端部は、減速機8の入力部8Iに連結されており、出力部8Oには、ロボットのアーム9(制御対象物,負荷)が連結されている。尚、減速機8の詳細構成についても図示を省略している。回転軸3の後端面には、光学式のロータリエンコーダ(以下、入力エンコーダ(入力EC)と称す)10を構成する回転盤11が取り付けられている。   The rear end portion of the rotating shaft 3 protrudes downward from the rear end surface of the stator 4, and the front end portion protrudes outside through a through hole 7 formed in the top plate of the base 2. The tip portion is connected to the input portion 8I of the speed reducer 8, and the robot arm 9 (control object, load) is connected to the output portion 8O. The detailed configuration of the speed reducer 8 is also not shown. On the rear end surface of the rotary shaft 3, a turntable 11 constituting an optical rotary encoder (hereinafter referred to as an input encoder (input EC)) 10 is attached.

回転盤11の下方には、投光素子及び受光素子,カウンタや(図示せず)、後述するレジスタ等からなるデータ処理部を含む入力 EC検出部12が、カップ状をなしてステータ4の後端面に固定されているエンコーダ支持部材13の底面部に取り付けられている。すなわち、入力EC検出部12は、上方の回転盤11のスリット(図示せず)に向けて投光し、反射した光を受光することでモータ1の回転位置を検出する。   Below the turntable 11, an input EC detection unit 12 including a data processing unit including a light projecting element, a light receiving element, a counter (not shown), a register described later, and the like is formed in a cup shape after the stator 4. It is attached to the bottom surface of the encoder support member 13 fixed to the end surface. That is, the input EC detection unit 12 detects the rotational position of the motor 1 by projecting light toward a slit (not shown) of the upper turntable 11 and receiving the reflected light.

アーム9の上面側には、モータ1の回転軸3(入力軸)と同軸となるようにアーム回転軸14(出力軸)の後端部が取り付けられている。ベース2の天板における図6中右端には、上方に伸びる垂直部15Vと、垂直部15Vの先端にアーム9と平行となるように配置される水平部15Hからなる軸支持部材15が配置されている。アーム回転軸14は水平部15Hを貫通しており、水平部15Hに配置されている軸受16により回転自在に支持されている。   A rear end portion of the arm rotation shaft 14 (output shaft) is attached to the upper surface side of the arm 9 so as to be coaxial with the rotation shaft 3 (input shaft) of the motor 1. A shaft support member 15 comprising a vertical portion 15V extending upward and a horizontal portion 15H disposed parallel to the arm 9 at the tip of the vertical portion 15V is disposed at the right end of the top plate of the base 2 in FIG. ing. The arm rotation shaft 14 passes through the horizontal portion 15H and is rotatably supported by a bearing 16 disposed in the horizontal portion 15H.

アーム回転軸14の先端面には、光学式のエンコーダ17(以下、出力エンコーダ(出力EC)と称す)を構成する回転盤18が取り付けられている。出力エンコーダ17は、入力エンコーダ10と同様の構成であり、回転盤18の上方には、投光素子及び受光素子,カウンタ等を含む出力EC検出部19が、カップを伏せた形状で水平部15Hの上面に固定されているエンコーダ支持部材20の天板裏に取り付けられている。すなわち、出力EC検出部19は、下方の回転盤18のスリットに向けて投光し、反射した光を受光することでアーム9の回転位置を検出する。   A rotating disk 18 constituting an optical encoder 17 (hereinafter referred to as an output encoder (output EC)) is attached to the tip surface of the arm rotating shaft 14. The output encoder 17 has the same configuration as that of the input encoder 10, and an output EC detection unit 19 including a light projecting element, a light receiving element, a counter, and the like is disposed above the turntable 18 with a horizontal part 15 </ b> H in a shape with the cup turned down. Are attached to the back of the top plate of the encoder support member 20 fixed to the upper surface of the encoder. In other words, the output EC detection unit 19 detects the rotational position of the arm 9 by projecting light toward the slit of the lower rotating disk 18 and receiving the reflected light.

入力エンコーダ10の入力EC検出部12は、出力エンコーダ17の出力EC検出部19と中継バス21を介して接続されており、出力EC検出部19において検出された回転位置データは入力EC検出部12に転送される。また、出力EC検出部19は、中継バス21を介して入力EC検出部12にデータラッチ用のエッジパルス信号を送信する。そして、入力EC検出部12は、上記回転位置データと自身が検出した回転位置データとを統合すると、データバス22を介してモータ制御用コントローラ23(図1,図3参照)に出力する。尚、中継バス21及びデータバス22は、ベース2に形成されている貫通孔24を介してベース2の内外に導出される。   The input EC detection unit 12 of the input encoder 10 is connected to the output EC detection unit 19 of the output encoder 17 via the relay bus 21, and the rotational position data detected by the output EC detection unit 19 is the input EC detection unit 12. Forwarded to The output EC detection unit 19 transmits an edge pulse signal for data latch to the input EC detection unit 12 via the relay bus 21. When the input EC detection unit 12 integrates the rotation position data and the rotation position data detected by itself, the input EC detection unit 12 outputs the data to the motor control controller 23 (see FIGS. 1 and 3) via the data bus 22. The relay bus 21 and the data bus 22 are led out to the inside and outside of the base 2 through a through hole 24 formed in the base 2.

図1は、検出部12及び19におけるデータ処理部の構成を中心に示す機能ブロック図である。入力EC検出部12は、受光部より出力されるパルス数をカウントするカウンタのデータを保持する、例えば20ビットの入力EC値保持レジスタ31(入力データラッチ)を備えている。同様に、出力EC検出部19は、カウンタのデータを保持する出力EC値保持レジスタ32(出力データラッチ)を備えている。アーム9の回転位置データは例えば9ビットであるが(減速機8を介しているため入力側よりサイズが小さい)、アーム9の回転数が1回転以上となる場合に対応して、カウンタがオーバーフローした回数を示す多回転データ(例えば2ビット)も格納される。但し、本実施例では多回転データについては取り扱わない。   FIG. 1 is a functional block diagram mainly showing the configuration of the data processing unit in the detection units 12 and 19. The input EC detection unit 12 includes, for example, a 20-bit input EC value holding register 31 (input data latch) that holds counter data for counting the number of pulses output from the light receiving unit. Similarly, the output EC detection unit 19 includes an output EC value holding register 32 (output data latch) that holds counter data. The rotation position data of the arm 9 is, for example, 9 bits (the size is smaller than the input side because of the speed reducer 8), but the counter overflows when the rotation speed of the arm 9 is 1 rotation or more. Multi-rotation data (for example, 2 bits) indicating the number of times the image is recorded is also stored. However, this embodiment does not handle multi-rotation data.

出力EC検出部19において、データ変化検出部33を構成する出力EC値レジスタ監視部34は、出力EC値保持レジスタ32のLSB(Least Significant Bit)が変化したか否かを監視し、変化があると(すなわち、カウンタ値がインクリメントすると)出力EC値保持レジスタ32にエッジパルスを出力すると共に、エッジパルス出力部35(ラッチ信号出力部)にパルス出力命令をする。すると、エッジパルス出力部35は、入力検出部12にラッチ用のエッジパルス(ラッチ信号)を送信する。   In the output EC detection unit 19, the output EC value register monitoring unit 34 constituting the data change detection unit 33 monitors whether or not the LSB (Least Significant Bit) of the output EC value holding register 32 has changed, and there is a change. (That is, when the counter value is incremented), an edge pulse is output to the output EC value holding register 32 and a pulse output command is issued to the edge pulse output unit 35 (latch signal output unit). Then, the edge pulse output unit 35 transmits a latching edge pulse (latch signal) to the input detection unit 12.

データ変化時出力値保持レジスタ36は、エッジパルスの立ち上がりエッジで、EC値保持レジスタ32にラッチされている9ビットの回転位置データPout(t)を格納して保持する。保持された回転位置データPout(t)は、保持データ出力部37を介して入力EC検出部12に送信される。すなわち、エッジパルス出力部35及び保持データ出力部37は、それぞれエッジパルス及び回転位置データPout(t)を入力EC検出部12に送信するためのドライバである。   The data change output value holding register 36 stores and holds the 9-bit rotational position data Pout (t) latched in the EC value holding register 32 at the rising edge of the edge pulse. The held rotational position data Pout (t) is transmitted to the input EC detection unit 12 via the holding data output unit 37. That is, the edge pulse output unit 35 and the hold data output unit 37 are drivers for transmitting the edge pulse and the rotation position data Pout (t) to the input EC detection unit 12, respectively.

入力EC検出部12側では、エッジパルス出力部35より送信されたエッジパルスを、データラッチ部38のエッジパルス入力部39で受信して、入力値保持レジスタ31に出力する。これにより、データ変化時出力値保持レジスタ36における回転位置データPout(t)と、入力値保持レジスタ31における回転位置データPin(t)とは、同じエッジパルスの立ち上がりエッジによってラッチされることになる。   On the input EC detection unit 12 side, the edge pulse transmitted from the edge pulse output unit 35 is received by the edge pulse input unit 39 of the data latch unit 38 and output to the input value holding register 31. As a result, the rotational position data Pout (t) in the data change output value holding register 36 and the rotational position data Pin (t) in the input value holding register 31 are latched by the rising edge of the same edge pulse. .

上記回転位置データPin(t)は、前述したデータバス22の一部をなす入力値データバス40を介してモータ制御用コントローラ23(制御装置)に出力されると共に、データラッチ部38の入出力値保持レジスタ41(入出力データラッチ)に転送される。また、出力EC検出部19の保持データ出力部37より送信された回転位置データPout(t)も、入出力値保持レジスタ41に転送される。そして、入出力値保持レジスタ41に格納された合計29ビットの回転位置データPin(t),Pout(t)は、データバス22の一部をなす入出力値データバス42を介してモータ制御用コントローラ23に出力される。
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。
The rotational position data Pin (t) is output to the motor control controller 23 (control device) via the input value data bus 40 forming a part of the data bus 22 described above, and input / output of the data latch unit 38. It is transferred to the value holding register 41 (input / output data latch). Further, the rotational position data Pout (t) transmitted from the held data output unit 37 of the output EC detection unit 19 is also transferred to the input / output value holding register 41. The total 29-bit rotational position data Pin (t) and Pout (t) stored in the input / output value holding register 41 is used for motor control via the input / output value data bus 42 that forms part of the data bus 22. It is output to the controller 23.
The data buses 40 and 42 are actually 32 bits in size, and the bits of data not used for transmission are pulled up or pulled down. Hereinafter, the 20-bit rotational position data Pin (t) is referred to as an input EC value, and the 29-bit rotational position data Pin (t) and Pout (t) are referred to as input / output EC values.

図4は、モータ制御用コントローラ(以下、単にコントローラと称す)23の内部構成を機能ブロック図で示すと共に、多軸構成,例えば3軸ロボットの各軸に適用することを想定し、図1に示す構成が3組ある場合の入力EC検出部12(1〜3)と、モータ制御用コントローラ23との接続状態を示すものである。符号に付した(1)〜(3)はロボットの第1軸〜第3軸に対応する。両者の間は、図示しない通信インターフェイスを介して接続されている。   FIG. 4 is a functional block diagram showing the internal configuration of a motor control controller (hereinafter simply referred to as a controller) 23, and assumes that it is applied to a multi-axis configuration, for example, each axis of a 3-axis robot. The connection state of the input EC detection units 12 (1 to 3) and the motor control controller 23 when there are three sets of configurations shown is shown. Reference numerals (1) to (3) correspond to the first to third axes of the robot. The two are connected via a communication interface (not shown).

コントローラ23は、制御用CPU43を中心に、図示しないROM,RAMやその他の周辺回路を備えるマイクロコンピュータで構成されている。入力EC値保持レジスタ44(1〜3)は、入力EC検出部12(1〜3)よりそれぞれ送信される20ビットの入力EC値(1〜3)が通信インターフェイスを介して書き込まれるレジスタである。また、入出力EC値保持レジスタ45(1〜3)は、入力EC検出部12(1〜3)よりそれぞれ送信される29ビットの入出力EC値が入出力EC値送信切替器46を介して書き込まれるレジスタである。また、通信インターフェイスや上記入出力EC値送信切替器46は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。   The controller 23 is composed of a microcomputer including a ROM, RAM and other peripheral circuits (not shown) with a control CPU 43 as a center. The input EC value holding register 44 (1 to 3) is a register in which the 20-bit input EC value (1 to 3) transmitted from the input EC detection unit 12 (1 to 3) is written via the communication interface. . The input / output EC value holding registers 45 (1 to 3) receive the 29-bit input / output EC values transmitted from the input EC detection units 12 (1 to 3) via the input / output EC value transmission switch 46. The register to be written. Further, the communication interface and the input / output EC value transmission switching unit 46 are configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).

尚、入力EC検出部12(1〜3)に対するデータ転送要求は、コントローラ23が出力する。図中の「制御用データ要求」は3軸分の入力EC値の転送要求であり、「補正用データ要求」は、1軸分の入出力EC値の転送要求である。制御用CPU43は例えば32ビット構成であり、入力EC値保持レジスタ44,入出力EC値保持レジスタ45に格納された回転位置データを読み出して、後述するようにロボットの制御を行う。   The controller 23 outputs a data transfer request to the input EC detection unit 12 (1 to 3). In the figure, “control data request” is a transfer request for input EC values for three axes, and “correction data request” is a transfer request for input / output EC values for one axis. The control CPU 43 has, for example, a 32-bit configuration, reads the rotational position data stored in the input EC value holding register 44 and the input / output EC value holding register 45, and controls the robot as described later.

次に、本実施例の作用について図2,図3,図5,図6を参照して説明する。図2は、図1に示す入力EC検出部12と、出力EC検出部19との間における回転位置データの転送処理を示すフローチャートである。制御CPU43が後述する制御を実行した結果、モータ1を駆動してロボットのアーム9を移動させる(S1)。そして、出力EC値監視部34が、出力EC値保持レジスタ32のLSBが変化した(Pout(t−1)→Pout(t))ことを検出すると(S2:YES)、エッジパルス出力部35がエッジパルスを出力して回転位置データPout(t)を出力EC値保持レジスタ32にラッチさせる(S3)。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3, FIG. 5, and FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a rotational position data transfer process between the input EC detection unit 12 and the output EC detection unit 19 shown in FIG. As a result of the control CPU 43 executing the control described later, the motor 1 is driven to move the robot arm 9 (S1). When the output EC value monitoring unit 34 detects that the LSB of the output EC value holding register 32 has changed (Pout (t−1) → Pout (t)) (S2: YES), the edge pulse output unit 35 An edge pulse is output and the rotational position data Pout (t) is latched in the output EC value holding register 32 (S3).

上記エッジパルスは入力EC検出部12に送信され(S4)、エッジパルス入力部39を介して入力EC値保持レジスタ31に出力されて、回転位置データPin(t)をラッチさせる(S5)。また、出力EC検出部19の保持データ出力部37より回転位置データPout(t)がデータラッチ部38に送信されて(S6)、回転位置データPin(t),Pout(t)が入出力値保持レジスタ41に格納される(S7)。すると、入力EC値保持レジスタ31に格納された回転位置データPin(t)と、入出力値保持レジスタ41に格納された、回転位置データPin(t),Pout(t)とが、それぞれデータバス40,42を介してモータ制御用コントローラ23に送信される(S8)。   The edge pulse is transmitted to the input EC detection unit 12 (S4), is output to the input EC value holding register 31 via the edge pulse input unit 39, and the rotational position data Pin (t) is latched (S5). Further, the rotation position data Pout (t) is transmitted from the held data output unit 37 of the output EC detection unit 19 to the data latch unit 38 (S6), and the rotation position data Pin (t) and Pout (t) are input / output values. It is stored in the holding register 41 (S7). Then, the rotational position data Pin (t) stored in the input EC value holding register 31 and the rotational position data Pin (t) and Pout (t) stored in the input / output value holding register 41 are respectively data buses. The data is transmitted to the motor control controller 23 via 40 and 42 (S8).

図3は、上述した処理において、回転位置データPin(t),Pout(t)が変化する状態を示すタイミングチャートである。出力エンコーダ17において、回転位置データPout(t)が変化するとエッジパルスが発生し((a),(b)参照)、その時点の回転位置データPout(n)及び入力エンコーダ10側の回転位置データPin(n)がラッチされる((e),(f)参照)。また、図3(c)は、出力エンコーダ17より送信された回転位置データPout(t)を入力エンコーダ10が受信した際の遅延を示している。これにより、ラッチされた回転位置データPinL,PoutLは、同じタイミングで検出されたデータとなる。   FIG. 3 is a timing chart showing a state in which the rotational position data Pin (t) and Pout (t) change in the above-described processing. In the output encoder 17, when the rotational position data Pout (t) changes, an edge pulse is generated (see (a) and (b)), the rotational position data Pout (n) at that time and the rotational position data on the input encoder 10 side. Pin (n) is latched (see (e) and (f)). FIG. 3C shows a delay when the input encoder 10 receives the rotational position data Pout (t) transmitted from the output encoder 17. Thereby, the latched rotational position data PinL and PoutL become data detected at the same timing.

次に、図5は、モータ制御用コントローラ23の制御用CPU43が3軸ロボットを制御する場合の処理内容を示すフローチャートである。尚、以下では、回転位置データPin(n)を「入力EC値」と、回転位置データPout(t)を「出力EC値」と称する。先ず、ロボットの手先の目標位置より各軸モータの動作パターンを決定すると(S11)、制御用CPU43は、入力EC値保持レジスタ44より3軸分の入力EC値(全軸入力EC値)を3回のリードサイクルを実行して読み出す(S12)。   Next, FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents when the control CPU 43 of the motor control controller 23 controls the three-axis robot. Hereinafter, the rotational position data Pin (n) is referred to as “input EC value”, and the rotational position data Pout (t) is referred to as “output EC value”. First, when the operation pattern of each axis motor is determined from the target position of the hand of the robot (S11), the control CPU 43 sets the input EC value (all-axis input EC value) for three axes from the input EC value holding register 44 to three. The read cycle is executed and read (S12).

続いて、入出力EC値保持レジスタ45(1)より第1軸の入出力EC値を読み出すと(S13)、ステップS12で取得した全軸入力EC値に基づいて各軸モータ1(1〜3)を駆動するための電流制御,速度制御を行う。ここでの電流制御,速度制御とは、モータ1をインバータ等の駆動回路により駆動する際に、速度指令と実際の速度との偏差に基づきPI(比例積分)制御等を行うことである。   Subsequently, when the input / output EC value of the first axis is read from the input / output EC value holding register 45 (1) (S13), the motors 1 (1 to 3) of the respective axes are based on the all-axis input EC value acquired in step S12. ) To control the current and speed. Here, the current control and speed control mean that, when the motor 1 is driven by a drive circuit such as an inverter, PI (proportional integration) control or the like is performed based on the deviation between the speed command and the actual speed.

続くステップS15〜S17は、ステップS12〜S14と同様の処理パターンとなるが、ステップS16では、ステップS13での第1軸に替えて第2軸の入出力EC値を読み出す。また、続くステップS18〜S20についても同様であり、ステップS19では、ステップS16での第2軸に替えて第3軸の入出力EC値を読み出す。   Subsequent steps S15 to S17 have the same processing pattern as steps S12 to S14. However, in step S16, the input / output EC values of the second axis are read instead of the first axis in step S13. The same applies to the subsequent steps S18 to S20. In step S19, the input / output EC value of the third axis is read instead of the second axis in step S16.

次のステップS21では、ステップS13,S16,S19で取得した第1〜第3軸の入出力EC値を用いて、各軸について入力EC値と出力EC値との差(ズレ)を計算し、全ての軸の入力EC値に基づいてロボットの手先の位置制御を行う(S22)。またこのとき、ステップS21で計算したズレの値に応じて、上記の位置制御を補正する(S23)。そして、ロボットの手先が目標位置に到達すれば(S24:YES)動作を終了し、目標位置に到達しなければ(NO)ステップS12に戻り、以上の処理を繰り返す。   In the next step S21, using the input / output EC values of the first to third axes acquired in steps S13, S16, S19, the difference (deviation) between the input EC value and the output EC value for each axis is calculated, The position control of the hand of the robot is performed based on the input EC values of all axes (S22). At this time, the position control is corrected according to the deviation value calculated in step S21 (S23). If the hand of the robot has reached the target position (S24: YES), the operation is terminated, and if it has not reached the target position (NO), the process returns to step S12 and the above processing is repeated.

ここで、図5に示す処理において、コントローラ23が入力EC検出部12よりデータを取得して、入力EC値保持レジスタ44及び入出力EC値保持レジスタ45に格納するまでの処理は上述した通信インターフェイスが一定の周期で実行している。そして、レジスタ44,45に各データが格納されると、例えば通信インターフェイスが割り込みを発生させることで、制御用CPU43がステップS12以降の処理を開始し、入力EC値保持レジスタ44にアクセスする。
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。
In the processing shown in FIG. 5, the processing until the controller 23 acquires data from the input EC detection unit 12 and stores the data in the input EC value holding register 44 and the input / output EC value holding register 45 is the communication interface described above. Is running at a constant cycle. When the data is stored in the registers 44 and 45, for example, the communication interface generates an interrupt, so that the control CPU 43 starts the processing from step S12 and accesses the input EC value holding register 44.
As a result of executing the processing as described above, the input EC value and the input / output EC value of each axis are transferred to the controller 23 as shown in FIG. That is, the input EC values for all axes are transferred at each transmission cycle, and the input / output EC values for each axis are sequentially transferred at different transmission cycles.

以上のように本実施例によれば、ロボットの関節軸に、モータ1の回転位置を検出する入力エンコーダ10と、減速機8を介したアーム9の回転位置を検出する出力エンコーダ17とを備え、コントローラ23は、入力エンコーダ10及び出力エンコーダ17により検出される各回転位置データ(EC値)を取得してモータ1を制御する。そして、入力エンコーダ10に、入力EC値をラッチする入力EC値保持レジスタ31を配置し、出力エンコーダ17に、出力EC値をラッチする出力EC値保持レジスタ32と、出力EC値が変化する毎に、レジスタ31及び32にエッジパルスを出力するエッジパルス出力部35とを備える。   As described above, according to the present embodiment, the joint axis of the robot includes the input encoder 10 that detects the rotational position of the motor 1 and the output encoder 17 that detects the rotational position of the arm 9 via the speed reducer 8. The controller 23 acquires each rotational position data (EC value) detected by the input encoder 10 and the output encoder 17 and controls the motor 1. An input EC value holding register 31 that latches the input EC value is disposed in the input encoder 10, and an output EC value holding register 32 that latches the output EC value is provided in the output encoder 17, each time the output EC value changes. And an edge pulse output unit 35 for outputting edge pulses to the registers 31 and 32.

すなわち、モータ1側の入力エンコーダ10とアーム9側の出力エンコーダ17とは、構造上ある程度の距離を置いて配置され、コントローラ23がアーム9の回転位置を補正するためには、同じ時点の入力EC値と出力EC値とを取得する必要がある。アーム9は減速機8を介して駆動されるので、入力EC値に対して出力EC値の分解能は低い。したがって、エッジパルス出力部35を出力エンコーダ17に配置し、出力EC値が変化する毎にレジスタ31及び32にエッジパルスを出力すれば、距離が離れている入力エンコーダ10においても、上記の変化と同じタイミングで入力EC値をラッチして保持することができる。   That is, the input encoder 10 on the motor 1 side and the output encoder 17 on the arm 9 side are arranged at a certain distance in structure, and in order for the controller 23 to correct the rotational position of the arm 9, It is necessary to obtain an EC value and an output EC value. Since the arm 9 is driven via the speed reducer 8, the resolution of the output EC value is lower than the input EC value. Therefore, if the edge pulse output unit 35 is disposed in the output encoder 17 and an edge pulse is output to the registers 31 and 32 each time the output EC value changes, the above change can be achieved even in the input encoder 10 that is far away. The input EC value can be latched and held at the same timing.

また、コントローラ23は、複数の軸について入力エンコーダ10(1〜3)及び出力エンコーダ17(1〜3)により検出される各EC値を取得して各モータ1(1〜3)を制御する。当該制御を行うため、コントローラ23は、一定周期毎に、全ての軸の入力EC値を取得すると共に、1つの軸の入力EC値及び出力EC値を順次切り替えて取得する。すなわち、各軸の入力EC値は、ロボットの手先の位置を制御するために必要であるから一定周期毎に全て取得する。そして、1つの軸において、入力EC値に対して減速機8を介して得られる出力EC値に誤差が発生しているとすれば、その誤差を補正する必要がある。そこで、補正を行うための入力EC値及び出力EC値は、一定周期毎に1つの軸だけ取得して順次切り替えることで、データの転送サイズを抑制しながら各軸の出力回転位置を補正できる。   Moreover, the controller 23 acquires each EC value detected by the input encoders 10 (1 to 3) and the output encoders 17 (1 to 3) for a plurality of axes, and controls each motor 1 (1 to 3). In order to perform the control, the controller 23 acquires the input EC values of all the axes at regular intervals and sequentially acquires the input EC value and the output EC value of one axis. That is, the input EC values for each axis are all acquired at regular intervals because they are necessary for controlling the position of the hand of the robot. If an error occurs in the output EC value obtained via the speed reducer 8 with respect to the input EC value in one axis, it is necessary to correct the error. Therefore, the input EC value and the output EC value for performing correction are obtained by switching only one axis at regular intervals and sequentially switching, thereby correcting the output rotation position of each axis while suppressing the data transfer size.

また、回転位置を補正するためのデータは、同じ時点で取得されたデータを使用するのが好ましい。したがって、同じ周期において全ての軸の入力EC値を取得するとしても、補正に用いるデータについては、別途各軸について入力EC値及び出力EC値の組として取得することで、補正を高い精度で行うことができる。   Moreover, it is preferable to use the data acquired at the same time as the data for correcting the rotational position. Therefore, even if the input EC values of all the axes are acquired in the same cycle, the correction is performed with high accuracy by separately acquiring the data used for the correction as a set of the input EC value and the output EC value for each axis. be able to.

そして、出力EC値を、出力エンコーダ17から一旦入力エンコーダ10に転送し、入力エンコーダ10を介してコントローラ23に転送するようにした。すなわち、各軸の入力EC値及び出力EC値については、両者を統合して同時にコントローラ23に転送すると効率が良い。そして、上述したように出力EC値の分解能は低くデータサイズが小さいので、出力EC値を入力エンコーダ10に転送してからコントローラ23に転送すれば、出力エンコーダ17と入力エンコーダ10との間を接続する中継バス21のバス幅が小さくなる。   The output EC value is once transferred from the output encoder 17 to the input encoder 10 and then transferred to the controller 23 via the input encoder 10. That is, it is efficient to integrate the input EC value and the output EC value of each axis and transfer them to the controller 23 at the same time. As described above, since the resolution of the output EC value is low and the data size is small, if the output EC value is transferred to the input encoder 10 and then transferred to the controller 23, the output encoder 17 and the input encoder 10 are connected. The bus width of the relay bus 21 is reduced.

この場合、入力エンコーダ10に、入力EC値をコントローラ23に転送するための入力値保持レジスタ31と、入力EC値を、出力EC値と共に制御装置に転送するための入出力値保持レジスタ41とを備える。したがって、一定周期毎に、全ての軸の一部としてコントローラ23に転送される入力EC値と、複数周期に1回だけ、1つの軸の入力EC値及び出力EC値の組で転送されるデータとを効率的に転送できる。また、コントローラ23は、各データを迅速に取得して処理できる。   In this case, the input encoder 10 includes an input value holding register 31 for transferring the input EC value to the controller 23, and an input / output value holding register 41 for transferring the input EC value together with the output EC value to the control device. Prepare. Therefore, the data transferred as a set of the input EC value and the output EC value of one axis only once in a plurality of periods and the input EC value transferred to the controller 23 as a part of all the axes at a constant period. And can be transferred efficiently. Moreover, the controller 23 can acquire and process each data quickly.

(第2実施例)
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。
(Second embodiment)
9 to 12 show a second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, different parts will be described. In the second embodiment, a configuration corresponding to the input encoder 10 and the output encoder 17 of the first embodiment is integrally arranged on the rear end side of the motor rotation shaft. FIG. 9 shows a state in which the top and bottom of FIG. 7 are inverted (the rear end side of the motor is upward). The motor 51 is an inner rotor type permanent magnet type synchronous motor similar to the motor 1, and a rotating shaft (rotor) rotatably supported by a stator 52 and a bearing 53 disposed on the inner peripheral side of the stator 52. 54. An encoder accommodating portion 55 is disposed on the rear end side of the motor 51.

エンコーダ収容部55は、ステータ52の後端に取り付けられた円環状の側壁56と、側壁56の途中部位に挿入されるように固定されている円板状の支持部材57(固定部)とを備えている。支持部材57は、その中心部に貫通穴57aが形成されており、所謂ドーナツ状となっている。回転軸54(入力軸)の後端部は、支持部材57の貫通穴57aに挿通されており、その後端にはエンコーダを構成する回転盤(回転板)58が固定されている。支持部材57の上面側には、回転盤58と対向するように入力EC検出部12が配置されている。すなわち、回転盤58と入力EC検出部12とが、第1実施例の入力エンコーダ10に対応する入力エンコーダ部59を構成している。   The encoder housing portion 55 includes an annular side wall 56 attached to the rear end of the stator 52 and a disk-like support member 57 (fixed portion) that is fixed so as to be inserted into the middle portion of the side wall 56. I have. The support member 57 has a through hole 57a formed at the center thereof, and has a so-called donut shape. A rear end portion of the rotary shaft 54 (input shaft) is inserted into a through hole 57a of the support member 57, and a rotary disc (rotary plate) 58 constituting an encoder is fixed to the rear end thereof. The input EC detection unit 12 is disposed on the upper surface side of the support member 57 so as to face the rotating disk 58. That is, the turntable 58 and the input EC detection unit 12 constitute an input encoder unit 59 corresponding to the input encoder 10 of the first embodiment.

回転軸54は中空の部材で構成されており、その先端は、減速機60を構成する入力部60Iの中空部内周側に固定されている、そして、減速機60の出力部60Oにはアーム9が連結されている。また、回転軸54の中空部分には、後端がアーム9に固定されている出力軸61が挿通されている。回転軸54の内周側には軸受62が配置されており、出力軸61は回転自在に支持されている。   The rotating shaft 54 is formed of a hollow member, and the tip thereof is fixed to the inner peripheral side of the hollow portion of the input portion 60I constituting the speed reducer 60. The arm 9 is attached to the output portion 60O of the speed reducer 60. Are connected. An output shaft 61 whose rear end is fixed to the arm 9 is inserted into the hollow portion of the rotating shaft 54. A bearing 62 is disposed on the inner peripheral side of the rotating shaft 54, and the output shaft 61 is rotatably supported.

回転盤58には、回転軸54の中空部と同径の挿通穴58aが形成されており、出力軸61の先端は、挿通穴58aを経由してエンコーダ収容部55内部の空間に突出している。そして、その先端には、回転軸54の中空部よりも径大である回転盤63が固定されている。回転盤63の下面側には、回転盤58と対向するように出力EC検出部19が配置されている。すなわち、回転盤58と出力EC検出部19とが、第1実施例の出力エンコーダ17に対応する出力エンコーダ部64を構成している。   An insertion hole 58a having the same diameter as the hollow portion of the rotary shaft 54 is formed in the rotary disk 58, and the tip of the output shaft 61 protrudes into the space inside the encoder housing portion 55 via the insertion hole 58a. . A rotating disc 63 having a diameter larger than that of the hollow portion of the rotating shaft 54 is fixed to the tip. An output EC detection unit 19 is disposed on the lower surface side of the turntable 63 so as to face the turntable 58. That is, the turntable 58 and the output EC detection unit 19 constitute an output encoder unit 64 corresponding to the output encoder 17 of the first embodiment.

第2実施例では、回転位置を検出するため、回転盤58の下面側と上面側との双方から投光が行われる。したがって、回転盤58には、第1及び第2の2つの面(例えば両面や、上面と側面など)に位置検出用のパターン(例えばスリット)が形成されている。図10は、回転盤58の断面構造(一部分)を示している。回転盤58は5層構造となっており、遮光板58aの上下にガラス板58b,58cが配置され、ガラス板58b,58cの上下にスリット膜58d,58eが配置されている。そして、スリットは、スリット膜58d,58eの双方に形成されている。   In the second embodiment, light is projected from both the lower surface side and the upper surface side of the turntable 58 in order to detect the rotational position. Therefore, a pattern (for example, a slit) for position detection is formed on the rotary disk 58 on the first and second surfaces (for example, both surfaces, the upper surface and the side surfaces). FIG. 10 shows a cross-sectional structure (a part) of the turntable 58. The turntable 58 has a five-layer structure. Glass plates 58b and 58c are arranged above and below the light shielding plate 58a, and slit films 58d and 58e are arranged above and below the glass plates 58b and 58c. The slit is formed in both the slit films 58d and 58e.

尚、図示はしないが、回転盤63に配置されている出力EC検出部19に対する電源の供給,及び入力EC検出部12とのエッジパルス及び回転位置データの転送は有線接続で行われる。アーム9は、多回転するとしても高々3回転程度であるため、その分だけ接続配線長に余裕を持たせれば良い。そして、エンコーダ収容部55の上部には、開口部を覆うカバー65が取り付けられている。   Although not shown, power is supplied to the output EC detection unit 19 disposed on the turntable 63, and edge pulses and rotation position data are transferred to the input EC detection unit 12 by wire connection. Even if the arm 9 makes multiple rotations, the number of rotations is about 3 at most. A cover 65 that covers the opening is attached to the top of the encoder housing 55.

次に、第2実施例の作用について図11及び図12を参照して説明する。図11は、減速機60及びアーム9を削除して示している。モータ51を駆動してアーム9を回転させると、回転盤58は、回転軸54の回転に伴い回転するので、入力エンコーダ部59は、第1実施例の入力エンコーダ10と全く同様にモータの回転位置を検出できる。一方、回転盤63は、アーム9−出力軸61の回転に伴って回転する。ここで、回転盤58の回転角度をθrot1,回転盤63が回転盤58と同じ方向に回転するとして、その回転角度をθrot2とすると、入力EC部12で検出される角度θ1はθrot1に等しい。そして、出力EC検出部19において検出される角度θ2は、
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。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11 shows the reduction gear 60 and the arm 9 omitted. When the motor 51 is driven to rotate the arm 9, the rotating disk 58 rotates with the rotation of the rotating shaft 54, so that the input encoder unit 59 rotates the motor just like the input encoder 10 of the first embodiment. The position can be detected. On the other hand, the rotating disk 63 rotates as the arm 9-output shaft 61 rotates. Here, assuming that the rotation angle of the rotating disk 58 is θrot1 and the rotating disk 63 rotates in the same direction as the rotating disk 58, and that rotation angle is θrot2, the angle θ1 detected by the input EC unit 12 is equal to θrot1. The angle θ2 detected by the output EC detection unit 19 is
θ2 = θrot1−θrot2
It becomes.
Therefore, the rotation angle θin of the motor 51 is
θin = θ1 = θrot1
The rotation angle θout of the arm 9 is
θout = θ1−θ2 = θrot1− (θrot1−θrot2) = θrot2
Can be obtained as

具体的には、例えば制御用CPU43がステップS13,S16,S19で入出力EC値を読み込んだ際に、図12に示す処理を行って回転角度θoutを計算する。先ず、入力EC値Pin(t)より、回転角度θ1を次式により計算する(S31)。但し、aは減速機8の減速比である。
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。
Specifically, for example, when the control CPU 43 reads the input / output EC value in steps S13, S16, and S19, the processing shown in FIG. 12 is performed to calculate the rotation angle θout. First, the rotation angle θ1 is calculated from the input EC value Pin (t) by the following equation (S31). However, a is the reduction ratio of the reduction gear 8.
θ1 = 360 × Pin (t) / (2 20 × a) [deg]
Next, the rotation angle θ2 is calculated from the output EC value Pout (t) by the following equation (S32).
θ2 = 360 × Pout (t) / 2 9 [deg]
Then, the rotation angle θout is obtained by subtracting the rotation angle θ2 from the rotation angle θ1 (S33). The above processing may be performed by hard logic.

以上のように第2実施例によれば、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、上記検出部19に対して、回転盤58を挟んで逆側に位置する支持部材57に取り付けるようにした。尚、例えば入力エンコーダ部59の検出部10については、固定部としての側壁56に取り付けるようにしてもよい。   As described above, according to the second embodiment, the rotating shaft 54 of the motor 51 is formed in a hollow shape, the output shaft 61 is directly connected to the arm 9 at the rear end, and is inserted through the hollow portion of the rotating shaft 54, The front end is led out to the rear end side of the rotation shaft 54. The rotation position of the motor 51 and the rotation position of the arm 9 via the speed reducer 60 are detected by the optical input encoder unit 59 and the output encoder unit 64, respectively. And fixed to the rear end side of the rotating shaft 54. Then, the detection unit 19 of the output encoder unit 64 is attached to the distal end side of the output shaft 61, and the detection unit 10 of the input encoder unit 59 is supported on the opposite side of the detection unit 19 with the rotating disk 58 interposed therebetween. It was made to attach to the member 57. For example, the detection unit 10 of the input encoder unit 59 may be attached to the side wall 56 as a fixed unit.

このように構成すれば、モータ51の回転位置は、入力エンコーダ部59の検出部10の検出結果に基づいて通常通り取得できる。一方、アーム9の回転位置については、2つの検出部10,19からのデータを読み込んで処理するコントローラ23において、入力エンコーダ部59より検出された回転位置と出力エンコーダ部64より検出された回転位置との差によって得ることができる。すなわち、入力,出力エンコーダ部59,64は、同じ回転盤58の回転に基づいて回転位置を検出するので、軸心のズレに伴う検出誤差が発生し難くなる。そして、これらのエンコーダ部59,64がモータ51の後端側に一括して配置されるので配置スペースを極力削減でき、2つのエンコーダを用いるエンコーダシステム,及びそのエンコーダシステムと負荷とを組み合わせた構成を小型にすることができる。
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。
If comprised in this way, the rotation position of the motor 51 can be acquired normally based on the detection result of the detection part 10 of the input encoder part 59. FIG. On the other hand, the rotational position of the arm 9 is detected by the input encoder 59 and the rotational position detected by the output encoder 64 in the controller 23 that reads and processes data from the two detectors 10 and 19. And can be obtained by the difference. That is, since the input and output encoder units 59 and 64 detect the rotational position based on the rotation of the same rotating disk 58, it is difficult for a detection error due to the deviation of the axis to occur. And since these encoder parts 59 and 64 are collectively arrange | positioned at the rear-end side of the motor 51, arrangement | positioning space can be reduced as much as possible, The structure which combined the encoder system and load which used two encoders Can be reduced in size.
That is, as in the second embodiment, by using the rotating shaft 54 formed in a hollow shape, the encoder parts 59 and 64 can be collectively arranged on the rear end side of the motor 51, and the output encoder part 64 is reduced. It is not necessary to arrange between 60 and the arm 9.

そして、入力側エンコーダ59の検出部10を、出力側エンコーダ64の検出部19に対して、回転盤58を挟んで逆側に位置する固定部に取り付けるので、2つの光学式エンコーダ59,64のそれぞれが回転位置を検出するために出力した光信号が、互いの検出部19,10によって受光される可能性が無くなり、誤検出を防止することができる。また、回転盤58板の一方の面に出力側エンコーダ59用のスリットを設け、他方の面に入力側エンコーダ64用のスリットを設けたので、それぞれの検出部10,19が、回転位置検出を行うための反射光を、互いに干渉しない状態で受光することが可能となる。   And since the detection part 10 of the input side encoder 59 is attached to the fixed part located on the opposite side of the rotation disk 58 with respect to the detection part 19 of the output side encoder 64, the two optical encoders 59, 64 There is no possibility that the optical signals output for detecting the rotational position of each of them will be received by the mutual detectors 19 and 10, and erroneous detection can be prevented. Further, since the slit for the output side encoder 59 is provided on one surface of the rotating disk 58 plate and the slit for the input side encoder 64 is provided on the other surface, each of the detection units 10 and 19 detects the rotational position. It is possible to receive reflected light to be performed without interfering with each other.

(第3実施例)
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。
(Third embodiment)
FIG. 13 shows a third embodiment, and only differences from the first embodiment will be described. The third embodiment shows a configuration in which a data transfer processing unit 71 is disposed between the input EC detection units 12 ′ (1 to 3) and output EC detection units 19 (1 to 3) and the controller 23. The data transfer processing unit 71 has an input / output EC value holding register provided in the input EC detection unit 12 and a communication interface function. Therefore, the output EC detection unit 19 makes the 9-bit output EC value directly to the data transfer processing unit 71.
The data transfer processing unit 71 outputs a 20-bit input EC value and a 29-bit input / output EC value to the controller 23 in response to a request from the communication interfaces 43R and 44 on the controller 23 side. In the case of the third embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

本発明は上記した、または図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
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。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The number of bits of the input encoder and output encoder may be appropriately changed according to the individual design.
The data transfer method performed between the input EC detection unit 12 and the controller 23 for the three axes shown in FIG. 4 may be changed as appropriate. For example, two 32-bit buses are connected between them, and an input EC value for 3 axes (20 bits) and an input / output EC value for 3 axes (29 bits) are selected and A communication interface that transfers only data for one axis to the controller 23 side by communication may be used.

また、バスサイズは32ビットに限らず、それぞれ必要最小限のサイズとして20ビット,29ビットとしても良い。或いは、入力EC値と入出力EC値とを共通の32ビット(若しくは29ビット)バスで転送しても良い。
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。
Further, the bus size is not limited to 32 bits, and may be 20 bits and 29 bits as the minimum required sizes. Alternatively, the input EC value and the input / output EC value may be transferred by a common 32-bit (or 29-bit) bus.
In the second embodiment, depending on the configuration of the speed reducer 60, the rotating shaft 54 and the output shaft 61 may rotate in opposite directions.
You may apply to the robot of 4 axes or more. Further, the present invention is not limited to a multi-axis robot, and may be applied to single motor control.

1はモータ、8は減速機、9はアーム(負荷)、10は入力エンコーダ、12は入力EC検出部、17は出力エンコーダ、19は出力EC検出部、21は中継バス(データバス)、23はモータ制御用コントローラ(制御装置)、31は入力EC値保持レジスタ(入力データラッチ)、32は出力EC値保持レジスタ(出力データラッチ)、35はエッジパルス出力部(ラッチ信号出力部)、41は入出力値保持レジスタ(入出力データラッチ)、51はモータ、54は回転軸(入力軸)、57は支持部材(固定部)、58は回転盤、59は入力エンコーダ部、60は減速機、61は出力軸、64は出力エンコーダ部を示す。   1 is a motor, 8 is a reduction gear, 9 is an arm (load), 10 is an input encoder, 12 is an input EC detection unit, 17 is an output encoder, 19 is an output EC detection unit, 21 is a relay bus (data bus), 23 Is a motor control controller (control device), 31 is an input EC value holding register (input data latch), 32 is an output EC value holding register (output data latch), 35 is an edge pulse output unit (latch signal output unit), 41 Is an input / output value holding register (input / output data latch), 51 is a motor, 54 is a rotating shaft (input shaft), 57 is a support member (fixed portion), 58 is a rotating disk, 59 is an input encoder portion, and 60 is a reducer. , 61 is an output shaft, and 64 is an output encoder section.

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。
The load is driven by a motor through a speed reducer.
In the motor, the rotation shaft has a hollow portion,
When the rotary shaft is an input shaft, the rear end is directly connected to the load, the output shaft is inserted into the hollow portion of the input shaft and the front end is led out to the rear end side of the input shaft,
Detecting the rotational position of the motor, and an optical input-side encoder disposed on the rear end side of the input shaft;
It detects the rotational position of the load via the speed reduction mechanism, and comprises an optical output side encoder,
The rotating plate constituting the input side encoder and the output side encoder is shared, and is fixed to the rear end side of the input shaft,
The detector of the output side encoder is attached to the tip side of the output shaft,
An encoder system, wherein the detection unit of the input side encoder is attached to a fixed unit.
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。   2. The encoder according to claim 1, wherein the detection unit of the input-side encoder is attached to the fixed unit located on the opposite side of the rotation plate with respect to the detection unit of the output-side encoder. system. 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。   The rotary plate has a position detection pattern for the output encoder on a first surface, and a position detection pattern for the input encoder on a second surface that is different from the first surface. The encoder system according to claim 1, further comprising:
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