JPH01148906A - 産業用ロボットの回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、産業用ロボットにおいてアーム等の回転角を
検出する装置に関し、特にその検出結果を制御装置へ伝
送する手段の改善をはかった産業用ロボットの回転角検
出装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、産業用ロボット等を制御する際には、そのアー
ムなどの各回転軸の回転角を高精度で検出する検出装置
が必要であり、このような回転角検出装置として、構造
が複雑でそのため高価なアブソリュート型の検出装置よ
りも低コストで構造の簡素なインクリメンタル（増分）
型の検出装置が一般的に用いられている。

この回転角検出装置としては、従来、第３図に示すよう
なものがある。第３図において、１は回転部材としての
産業用ロボットのアーム、２は減速機２ａを介してアー
ム１を回転駆動するモータ、３はパルス発生器としての
パルスエンコーダ（ＰＥ）である。このパルスエンコー
ダ３は、ロボット本体側においてモータ２の回転軸に結
合され、第４図に示すように、モータ２（アーム１）の
回転に伴って、モータ２の１回転ごとに原点設定用の２
パルス信号を出力するとともに、回転角検出用のＡ、Ｂ
パルス信号を出力するものである。ここで、Ａ、Ｂパル
ス信号は、９０＠の位相差をもって出力され、これらの
Ａ、Ｂパルス信号の先後関係をみることにより回転方向
が検出されるようになっている。

また、４はロボット本体側からロボットの制御装置側へ
パルスエンコーダ３のＡ、Ｂ、Ｚパルス信号を伝送する
伝送路、５は伝送路４を介してＡ。

Ｂパルス信号を受けその先後関係（アーム１の回転方向
）を判別するパルス判別回路、６はパルスカウンタとし
てのアップダウンカウンタで、パルス判別回路５による
判別結果に基づいて、パルスエンコーダ３からのＡ、Ｂ
パルス信号の数をカウントするものである。さらに、７
はカウンタクリア回路で、アーム１に設けられた図示し
ないリミットスイッチからのＯＮ、ＯＦＦ信号により、
パルスエンコーダ３からのＺパルス信号を受けてアップ
ダウンカウンタ６の原点を設定するためのものである。

なお、上記のパルス判別回路５．アップダウンカウンタ
６およびカウンタクリア回路７は、伝送路４を介してロ
ボット本体に接続された制御装置内にそなえられている
。

上述の構成により、回転角を検出する際には、まずアー
ム１が原位置から動き始めると、第４図に示すように、
パルスエンコーダ３からＺ、Ａ。

Ｂパルス信号が出力され始めるとともに、リミットスイ
ッチからの信号がＯＦＦからＯＮになる。

そして、このリミットスイッチ信号がＯＮになってから
、最初に２パルス信号がカウンタクリア回　　　′路７
に入力される時点を原点とすべく、カウンタクリア回路
７は、その時点でアップダウンカウンタ６゛をリセット
するクリア信号を出力して、原点合せが行なわれる。

その後、パルス判別回路５において、パルスエンコーダ
３から入力されるＡ、Ｂパルス信号により回転方向を判
定しながら、その回転方向の正逆に応じてアップダウン
カウンタ６によりＡ、Ｂパルス信号をカウントアツプま
たはカウントダウンする。

このようにして、アップダウンカウンタ６によりカウン
トされたカウント値が、検出すべき回転角として制御装
置内のＣＰＵへ出力される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述のような従来の産業用ロボットの回
転角検出装置では、ロボット本体と制御装置との間にパ
ルスエンコーダ３からのＡ、Ｂ。

２パルス信号を伝送するための伝送路４が設けられ、こ
の伝送路４が長距離であるために、パルス信号伝送中に
ノイズが加わり易く、特にＡ、Ｂパルス信号にノイズが
加わるとアップダウンカウンタ６において誤カウントが
発生し、これが累積すると検出される回転角に大きな誤
差が生じることになる。このような誤差を解消するため
には、前述したような原点合せ動作を行なう必要がある
。

また、上述のように累積誤差の解消時、あるいは検出開
始前や電源オフ後の検出再開前に行なわれる原点合せ動
作は、その操作が繁雑で時間を要するなどの理由により
不要化することが望まれている。そこで、第３図に示す
ような装置において。

常時、パルスエンコーダ３．パルス判別回路５およびア
ップダウンカウンタ６をバックアップすることも考えら
れるが、従来装置では、伝送路４が長くノイズ耐性を考
慮すると、かなり大きな電流を流し続けなければならず
、実現が困難であった。

本発明は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、伝送路において受けるノイズによって検出誤差が
累積す条のを防止して検出精度の向上をはかるとともに
、バッテリによるバックアップを容易に行なえるように
して原点合せ動作の不要化を実現した産業用ロボットの
回転角検出装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明の産業用ロボットの回転角検出装置は
、パルスカウンタ（アップダウンカウンタ）によるカウ
ント値をシリアルな２値信号に変換して繰り返し出力す
る変換手段（シフトレジスタ）をそなえるとともに、パ
ルス発生器（パルスエンコーダ）、上記パルスカウンタ
および上記変換手段をロボットの本体構造上または本体
構造内に設けたこと特徴としている。

［作　　　用］ 上述の本発明の産業用ロボットの回転角検出装置では、
パルス発生器およびパルスカウンタによりパルス信号の
カウント値として検出された回転部材（ロボットアーム
等）の回転角は、変換手段によりシリアルな２値信号に
変換され、ロボット外部の制御装置等へ繰り返して出力
される。従って、上記変換手段からの伝送路上において
ノイズが加わっても、その瞬間のみ誤差を含むだけで次
の瞬間には正確な回転角であるカウント値が、上記変換
手段から伝送されることになる。

また、上記のパルス発生器およびパルスカウンタはロボ
ット本体側に設けられているので、これらのパルス発生
器とパルスカウンタとの伝送路の長さを極めて短くでき
、ノイズによる誤カウントの発生を十分に少なくできる
とともに、上記のパルス発生器およびパルスカウンタを
小さな電流で十分にバックアップできる。

［発明の実施例］ 以下、図面により・本発明の一実施例としての産業用ロ
ボットの回転角検出装置を説明すると、第１図はそのブ
ロック図であり、第１図に示すように、本実施例の装置
も従来装置とほぼ同様に、アーム１の回転角を検出すべ
く、減速機２ａおよびモータ２を介して、パルス発生器
としてのパルスエンコーダ３．パルス判別回路５．パル
スカウンタとしてのアップダウンカウンタ６およびカウ
ンタクリア回路７を有しているが、本実施例では、これ
らの各要素はすべてロボット本体側にそなえられている
。

さらに、本実施例において、８は変換手段としてのシフ
トレジスタで、ロボット本体側に設けられ、アップダウ
ンカウンタ６によるカウント値をシリアルな２値信号（
バイナリデータ）に変換して伝送路１０を介し後述のシ
フトレジスタ１１へ繰り返し出力するものである。また
、９はロボット本体側にそなえられシフトレジスタ８と
１１とにおけるシリアルデータの同期をとるための同期
信号（第２図参照）を出力するクロック、１１は制御装
置側のシフトレジスタで、伝送路１０を介して伝送され
てきたシリアルデータをビット出力に変換してＣＰＵ八
出力出力ものである。

なお１本実施例では、パルスエンコーダ３．パルス判別
回路５およびアップダウンカウンタ６は。

装置オフ時であっても電源（図示せず）により常時バッ
クアップされている。

本発明の一実施例としての産業用ロボットの回転角検出
装置は上述のごとく構成されているので、本実施例の装
置でも、従来装置と同様に、パルスエンコーダ３．パル
ス判別回路５およびアップダウンカウンタ６により、ア
ーム１の回転角が検出される。

そして１本実施例では、アーム１の回転角であるアップ
ダウンカウンタ６のカウント値は、ロボット本体側のシ
フトレジスタ８により第２図に示すようなシリアルデー
タに変換されクロック９からの同期信号とともに、伝送
路１０を介して制御装置側におけるシフトレジスタ１１
へ繰り返し高速で伝送される。

これにより、伝送路１０の距離が長くこの伝送路ｌＯ上
において、シリアルデータにノイズが加わって同シリア
ルデータが変換した場合でも、その瞬間のみ誤差を含む
のみで次の瞬間には正確な回転角であるカウント値が、
シリアルデータとして制御装置側へ伝送されるので、従
来のような誤カウントによる検出誤差の累積は発生しな
くなる。

また、シリアルデータは高速で伝送されるので。

各シリアルデータ間の差つまりパルス信号のカウント値
の変化は小さく、ノイズによりシフトレジスタ１１にお
いて得られたカウント値が大きく変化している場合には
、その値は異常であるとしてデータから除去することも
できる。

さらに、パルス判別回路５およびアップダウンカウンタ
６はロボット本体側にそなえられており。

これらのパルス判別回路５．アップダウンカウンタロと
パルスエンコーダ３との間の伝送路を極めて短くするこ
とができるので、従来装置のような・ノイズによる誤カ
ウントが発生する可能性はほとんどなくなるほか、小さ
な電流でパルスエレコーダ３．パルス判別回路５および
アップダウンカウンタ６を十分にバッテリバックアップ
できるようになる。

°以上のように、本実施例によれば、検出された回転角
がロボット本体側から制御装置側ヘシリアルなバイナリ
データとして繰り返し伝送されるとともに、パルスエン
コーダ３とパルス判別回路５゜アップダウンカウンタ６
との間の伝送路を短くできるようになるので、ノイズの
影響を受けることがなくなり、検出精度および信頼性が
大幅に向上するほか、バッテリバックアップが小電流で
容易に行なえるようになって、原点合せ動作が不要であ
る絶対回転角検出装置を実現できるのである。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の産業用ロボットの回転角
検出装置によれば、検出された回転角を変換手段により
シリアルな２値信号に変換して繰り返し伝送するととも
に、パルス発生器とパルスカウンタとの間の伝送路を短
くできるように構成したので、データ伝送中にノイズの
影響を受けることがなくなり、検出精度および信頼性の
高い装置を提供できるほか、バッテリバックアップが小
電流で容易に行なえるようになって、原点合せ動作が不
要の絶対回転角検出装置を容易に実現できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての産業用ロボットの回
転角検出装置を示すブロック図、第２図は上記実施例に
おけるシリアルデータおよび同期信号の一例を示す波形
図、第３，４図は従来の回転角検出装置を示すもので、
第３図はそのブロック図、第４図はそのパルスエンコー
ダから出力されるパルス信号および原点設定手段を説明
するためのタイミングチャートである。 図において、１一回転部材としてのアーム、２−モータ
、２ａ−減速機、３−パルス発生器としてのパルスエン
コーダ、５・−パルス判別回路、６−パルスカウンタと
してのアップダウンカウンタ、７−カウンタクリア回路
、８・−変換手段としてのシフトレジスタ、９・−クロ
ック、１０−伝送路、１１・−シフトレジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転部材の回転に伴い所定回転角ごとにパルス信
   号を出力するパルス発生器と、同パルス発生器からのパ
   ルス信号をカウントしそのカウント値を上記回転部材の
   回転角として出力するパルスカウンタとをそなえてなる
   産業用ロボットの回転角検出装置において、上記パルス
   カウンタによるカウント値をシリアルな２値信号に変換
   して繰り返し出力する変換手段がそなえられるとともに
   、上記のパルス発生器、パルスカウンタおよび変換手段
   がロボットの本体構造上または本体構造内に設けられた
   ことを特徴とする産業用ロボットの回転角検出装置。
2. （２）上記のパルス発生器およびパルスカウンタが常時
   バッテリバックアップされていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の産業用ロボットの回転角検出装
   置。