JPH01253610A - エンコーダ装置 - 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、エンコーダ装置に関し、さらに詳しくはいわ
ゆる産業用ロボットなとに好適に実施されるエンコーダ
装置に関する。

従来の技術 無人溶接機なとのいわゆる産業用ロポツ１〜では、アー
ムなとの作業端の変位量、即ち回転角度なとの作業目標
値か予め定められた作業ブロクラムデータとして制御部
内の記憶手段にストアされ、作業開始と同時に記憶手段
から上記ブロクラムか順次読出されてブログラムデータ
に基づく実行命令がモータなとの駆動系に与えられ、所
望の動作を順次的に実行してゆく。実行結果はエンコー
ダ装置で刻々に読取られ、制（１部にフィードバックさ
れ、演算手段によって目標値と比較、判断されつつ、作
業が進行する。

このようなエンコーダ装置の典型的な先行技術（たとえ
ば特開昭６１．　４８７１７）では、たとえは駆動系の
モータの回転軸と同軸に、円周に沿−）で配設された透
孔あるいは反射マークなとの光学的被検出部を有する円
板と、円板に対向して光学読取手段を形成する発光部と
受光部を取り付け、円板の回転にとらなう被検出部から
の透過光あるいは反射光を読取り、計数して、作業端の
現在位置についてのテークを制御部にフイートハツクリ
ーる。

前記動作ブロクラムがストアされた記憶手段や、演算手
段なと（」電池によりハツクアツフ゛され、停電に対処
している。作業中に停電か発生し、モータが消勢されて
作業端か停止し、その険停電が（ｋ旧すると、制御部は
作業端を回転変位させて前記被検出部のうちの周方向１
カ所に設けである被検出部を検出する。

発明か解決すｌ＼き課題 しかしなから上述の従来技術では、停電復旧後の作業端
の位置の確認の７こめには、前記回転軸を最大１回転さ
ぜなけれはならす、これにとムな−）で作業端も回転変
位し、亥位旦か大きいために付近び）作業者や工作物に
衝突する危険かあり、安全性の上て問題かあ−ノ／こ。

また上述のように作業端を最大１回転させなけれはなら
ないので、位置を確認、する作業に多くの時間を要する
という問題点もあった。

本発明は、上７述σ）技術的問題点に鑑みてなされたち
のであって、モータを僅か回転させるたけて位置を確認
することかでき、安全性と効率を向」ニさせたエンコー
ダ装置を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、５（４動力か（兄達されろ回転軸と同軸に装
着された円板に、周方向に等間隔に多数配設された第１
被検出部と、 第１被検出部と同心に、か−）第１被検出部と関連して
配設された第２被検出部と、 第１被検出部と第２被検出部の検出手段と、前記回転軸
の回転数を１回転毎にＯまなは極めて僅かう、消費電力
び）乙とに電気信号として導出する回転数検出１段と、 前記回転数検出手段によ′）で導出される回転軸の回転
数に該当する電気信号をストアするメモリと、 停電時においても前記回転数検出手段およびメモリを電
力付勢するバッテリ手段とを備え、前記検出手段の出力
に応答して回転軸の１回転辺、内の変位位置を求める手
段とを含むことを特徴とするエンコーダ装置である。

作　　用 本発明に従うエンコーダ装置ては、モータ回転軸と同軸
に取り付けられた円板の円周方向に沿−）で同心の第１
および第２の被検出部を配設する。

たとえば、一方の列に設りられな第１被検出部の予め定
められた個数ごとにｍ−）の第２被検出部を対応させて
配設する。

作業中に停電か発生しても、停電後１［」後は回転軸を
僅か回転駆動させるたけて、上記の第］被検出部と第２
被検出部の対応か検出され、これにＪ：って速やかに（
ヤ業端の現在位置を確認、することができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例のエンコーダ装置の構成を
示す１ｆｆｌである。エンコーダ装置１は産業用ロホツ
トの機構部２と一体的に構成され、機構部２は、駆動動
力源であろモータ３と、モータ３からぴ）駆動力か伝達
される回転軸４と、複数の歯車などて形成される減速機
構５と、ロボツ１〜アーｌ＼なとの作業端６とか陰まれ
る。

回転軸４にはこれと同軸に、第１円板７と第２円板８か
装着され、第１円板７には同心に、第１被検出部を形成
する第１検出用透孔９と、第２被検出部を形成する第２
検出用透孔１０かそれぞれ多数配服されている。第１円
板７のＷＩ造については後述する。

第２円板８は計成樹脂村なとの非磁性材料で作成され、
その一方の面には永久磁石片１１が貼着され、永久磁石
片１１を臨む位置に間隔をあけて磁気抵抗素子またはリ
ートスイツヂなとて実現される一対の磁気センサー、２
．１３か配置されており５回転軸４の回転にともない前
記永久磁石片１１が磁気セ〉す１２，１３の近傍を通過
することにその接点を閉し、第２円板８、即ち作業端６
の回転方向についての第１回転検出信号３１１と第２回
転検出信号Ｓ］２とかそれぞれライン１１゜１２を介し
て回転数弁別回路１４に入力され、第１回転検出信号３
１１と第２回転検出信号ＳＬ２に基づき、回転方向と回
転数が弁別され、弁別出力はライン１４を介して第１ア
ツプダウンカウンタ１５に入力される。回転方向の弁別
は前記第１回転検出信号Ｓｌｌと第２回転検出信号Ｓ１
２の先後関係によって弁別され、また回転数の弁別は、
たとえば作業端６が第１図に示ず矢符Ａの方向に回転す
るときを正と定めて、この方向に１回転すると第１アツ
プタウンカウンタ１５は１を加え、反対に、第１図の矢
符Ａの逆方向に回転するとき１を減する。このようにし
て作業開始以後現在までの回転回数か第１アップタウン
カウンタ］、５によって計数され、計数結果はそのカウ
ンタ１５にストアされ、ライン１５を介して演算回路２
２に与えられる。上記回転数弁別回路１４、および第１
アツプタウンカウンタ１５は、ライン１６を介して電池
なとて実現されるバックアップ用の無停電電源１７から
供給される電力により、停電後も回転回数のデータかス
トアされており、消費電力は零または極めて僅かである
。

第２図は、本実施例グ）第１円板７の構造を示す斜視図
である。第２図において前記第１図に対応する部分には
同一の参照符を付す。第１円板７は、たとえばガラスま
たはき成樹脂材なとの透光性材料から作成され、その表
面に金属薄膜蒸着法なとによって遮光面を形成させる。

蒸着にあたりホ１〜レジストなとの方法で、第１検出用
透孔（以下第１透孔と記す）つと、第２検出用透孔（以
下第２透孔と記す）１０とか作成される。

第１円板７には、その円周方向に沿い同心に一点鎖線で
示される第１トラツクａと、２点鎖線で示される第２ト
ラツクしか設定され、第１トラツクεを上には、微少幅
Ｗの第１透孔９が等間隔に多数配設されている。第２ト
ラツクｂ上には、前記第１透孔９に関連し、かつ後述す
るようにこれらと一定の対応関係を保って複数個の第２
透孔］０が配設されている。

第１円板７を挾み、前記第１透孔９と第２透孔１０を臨
む位置に、第１透孔９と第２透孔１ｏの検出手段を形成
する光源Ｉ−と複数の受光部１７゜１８．１．９が設け
られている。光源りは、発光タイオードなどで実現され
、受光部１７〜１つは、たとえばホトタイオードなどて
実現される。これらのうち第１透孔９に臨む受光部１７
．１８は、第１透孔９の隣接間隔と等しい間隔で隣接配
置される。光源りがら照射された光は、第１透孔９を通
り、行路ｃｌ、ｃ２を介して第１受光部１７と第２受光
部１８に入射する。光源りがらの光はまた、第２透孔１
０を通り、行路ｃ３を介して第３受光部１つに入射する
。

第１円板７が矢符Ａで示される方向に回転すると、光源
りからの光は、断続光とな−）で各受光部１７〜１つに
達するがら、各受光部１７〜１９に接続されたライン１
７．１８．１９には回転にともなう第１角度検出信号Ｓ
３、第２角度検出信号８４、位置検出信号Ｓ５が個別的
に導出され、第１図に示される回転角度検出器２０には
、第１角度検出信号Ｓ３と第２角度検出信号Ｓ４か入力
され、演算回路２２には位置検出信号Ｓ５か入力される
。したがって前記第１角度検出信号Ｓ３と第２角度検出
信号Ｓ４の先後関係を調へ、れば、第１円板７即ち第１
図に示される作業端６の回転方向が判別されると同時に
、第１角度検出信号Ｓ３あるいは第２角度検出信号Ｓ４
のパルス数を第１図に示す第２アツプタウンカウンタ２
１て計数すれは、作業端６の変位量、即ち回転角度を算
出することができる。

第３Ｉ２Ｉは、本実施例の第１円板７上に配設された第
１透孔９と第２透孔１０の対応量１糸と位置関係を示す
図である。第３図において前掲第１図と第２図に対応す
る部分には同一の参照符を付す。

ただし第３図においては説明の便宜」二、第１円板７の
円周を直線に変えて画いている。したがって第１トラツ
クａ上に配設された第１透孔９も、第２トラツクｔ＋　
Ｊｌに配設された第２透孔１０も、配膜方向を直線状に
画かれている。

第１トラックａ上て一個の第１透孔９　ａをとり、第１
透孔９ａと同一位置または少しずれた位置に、一つの第
２透孔１０Ｅ１か、第１透孔の配設方向の幅Ｗと等しい
幅ｗ１て配設される。、これにより第１透孔９ａと第２
透孔１０２４との対応かｒ・１けちれる。次に前記第１
透孔９εｔを基点として、これがら第１透孔９のｒ＋個
目（本実施例ではたとえばｒｌ−６０である）の位置に
、２番目の第２透孔１０１−）が、第１透孔９を２個分
禽む幅Ｗ２て配設される（　Ｗ　２　＝　２　　ｗ）。

さらに前記第１透孔０２＋から２　ｒ＋個目に対応づ−
る位置に、３番目の第２透孔１０（が第１透孔０を３個
分薪む幅Ｗ３て配設される（ｗ３・＝　３　　ｗ）　。

以下同様に第１透孔９ａｌを基点として、３　ｎ　、　
４ｒ＋、　５　ｒｌ、−個目ことに、ｒｌの係数（１，
２，３゜・・・）に１を加えた個数の第１透孔９を含む
幅の第２透孔］Ｏｒ＋が配設される。／ごとえは基点で
ある第１透孔９　ａから５　ｎ個目に対応する位置に配
設される第２透孔↑０の幅は、第１透孔９２ｔを（）個
汁含む幅で配設されろ。このようにして第１円板７の円
周に沿−）て配設された２種類び）透孔９．］Ｏの内、
第１透孔（０はそれぞれの幅Ｗが等しく、か−）等間隔
て配設されている。また第１透孔９と同心に配設された
第２透孔１０は、その配設方向の幅Ｗか一定の側音で増
加づる。したが′）で第１−１」に示されでいる第１円
板７、即ちモ・−夕３の回転にともな−Ｊで、第１図に
示されている第３受光部１９か・′）Ｊ）第２透孔］０
を検出したどき、当該第２透往］Ｏが検出されている間
の第１透孔０の数を第１受光部１７に、Ｌっで検出ずれ
は、同番［１の第２透孔１０を検出したがが判別てきる
Ｊ）て、作業’４ｎ　Ｏの現在位置を確認することがて
きる。

ｔｌひ第１図を″！ン照して、回転角度検出器２０がら
導出された回転軸・１α）回転方向と回転角度に関する
データは、う・イン１１０を介して第２アツプタウン力
ウニ・り２１゛ζ、１１数さ！１、その数１直テータか
回転軸−１ｙ）変（１”１゛量を算出する手段と１７で
の演算量＆４１２２にレイ〉１］１を介して入力される
。まノこ第３受光部］０からＦ７）位置検出信すＳ５ζ
、」うｆン１９を介して演算回路２２に入力され、後述
引るように停電復旧時の作業端６の位置確認、に用いら
れる。

演算回路２２は、マ・イタロコンピュータなとて実現さ
れ、前記入力されるデータに基つき作業＜％ｉ６の変位
量が算出されて、データライン＆１３を介して、ＲＡＭ
なとて実現される第２記憶十段′、２３にストアすると
ともに、う・イン＆１４を介して図示しない制御回路に
出力する。

上述の実施例では、第１円板７には、多数の透孔を複数
列に配設して被検出部を形成するようにしたけれとも、
第１円板７に沿−ノで、／、二とえ（Ｊ塗装なとて黒白
のパターンを一定順序て配設して被検出部を形成し、反
射光を利用するようにしてもよい。

次に、産業用ロホッ１−が停電して、モータ３が消勢し
、その後停電か復ＩＩ」シた場ａを想定して、本実施例
による作業端６の位置σ）確認、動作を説明する。

第２図と第３図をあわせて参照して、停電ととも（、ご
作業端６か停止（−５た場き、第３受光部１つの助力は
第１円板７の遮光面か、ある一つの第２透孔］０かのい
り”れかの状態となる。

第３受光部１　ｃ）の耐力が、第２透孔１０（たとえｉ
ｉ’　］　ＯＬ＋　）σ）場芹。この場ａ−には、停電
が復旧し／ごとき、モータ３を駆動し、僅が回転させる
。

モータ３の回転に６Ｌつで、第３受光部１９の前を一一
一）の第２透孔１０Ｌ）が通過し、次に遮光部分に入る
。遮光されてから次の第２透孔］０（が現れて第３受光
部１９か受光するまての周方向間隔ＱにＪ）ける第］透
孔９ぴ）数を第１受光部１７まな（」ＩＳ−第１角度検
出信号Ｓ３またはＳ４→回転角度検出器２０−・第２ア
ツプタウンカウンタ２］の経路て計数ずれｃＪ、演算回
路２２は、第２透孔１０（Ｘか現れフコ四点て作業端（
−）の位置を算出する。

モータ３、シソコかつて第１円板７　ｔｙ、）回転角度
は、ニー′）０）第２透孔１０ト〉と１０（の間である
から（菫かてあり、そＪ）間に（？業端６の位置を確認
することができる。

第３受光部１つの助力か遮光面の場、６ｏこの場自には
、停電力・ｆ’ｉＥ　Ｉｎづ−れ（ＪモータをＷ動じて
回転させ、遮光面か終わり、第２透孔１０（たとえは］
、　Ｏｌ：＋　）を検出すると同時に、その第２透孔］
Ｏ１）が検出されている間Ｗ　３　（１，）第１透孔９
の数を、前述と同し経路で計数し、演算すれは（ヤ業端
６の位置を確認することかできろ。この場きも第１円板
７グ）回転角度は僅かであり、従来技術の項て辻ノ＼た
。Ｌうな作業端６の大きな変位と　それにとらなう事故
の発生が防止される。

第４図は、本発明の他の実施例ａ）、第１円板７グ配設
された第１透孔９と第２透孔１０の関係を示す図である
。第４図は第３図に類似し、ゲＩ応する部分には同一・
の参照符を（＝１丈。たたし、説明の便宜上、第１円板
７グ）円周を直線に変えて画いている。この実施例で注
目すｌ＼きは、第２透孔１０（７）配設方向の幅Ｗをす
べて同一τ１法とし、第、１図の右゛から！、：／＼、
−・−）の第２透孔１０　（ｎ　）と次の第２透孔１０
　（ｒ＋　＋　１．　）の間に含まれる第］込孔（：）
の数Ｎをたとえば１つず−）増す、Ｌうにしたことであ
る。したかつて「１番目の第２透孔１．０　（ｒ＋　）
から次丙第２透孔］、　Ｏ（ｒ＋　＋　１−　）の間に
Ｈまれる第１透孔０の数Ｎを計数し演算ずれは、作業端
６の（立置を確３忍ずろ、二とかできる。これ（、こ。

１；れは第２透孔］０と第１透孔ＯＪ）人さ４さを同・
にてきるのて、第１円板７の作成か簡−１１１ヒされる
。

発明の効果 以」二Ｊ）ように本発明による工〉コータ装置は、モー
タの回転軸と同軸に取りｒ」けられろ円板に、等間隔て
多数の第１透孔なとの被検出部と、第１透孔に関連し、
かつこれと一定び）対応関係をもつ第２透孔なとの被検
出部を同心に配設ｊ２、検出するようにした。これによ
って、作業中に停電してモータか消勢１１、その後復旧
し、／、１際の作業端の位置確５２にあな−）で、回転
軸を１回転以内の僅か駆動するの４７ノで位置か判明す
て、のて、安を性と効率か向上し、たエンコーダ装置か
実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のエンコーダ装置の構成を示
すＩＡ、第２１２１は本実施例ａ）回転円板の柘）ｈを
示す（・４、第３図は本実施例の第１透孔と第２−１．
５− 透孔の対応関係を示すｌ、第一１図は本発明の池の実施
例の第１透孔と第２透孔の対応関係を示ず図である。 １・・・エンコーダ装置、３　・モータ、６　作業端、
７　第１回転円板、８　第２回転円板、９　・第１検出
用透孔、１０　第２検出川透孔、１］・−永′（磁石片
、１．２，１．３・・磁気セ〉す、１．４　　回転数弁
別回路、１５，２］・・アップダウンカウンタ、１６．
２３・・・記憶手段、１７　無停電電源、１７゜１８．
１．９・・・受光部、２０・・回転角度検出回路、２２
−・演算部、Ｓｌｌ、３１２・・・回転検出（３号、Ｓ
３．Ｓ４・・・角度検出信号、Ｓ５・・・、位置検出信
号代理人　　弁理士　画数　圭一部 手続補正書（方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動力が伝達される回転軸と同軸に装着された円板に、
   周方向に等間隔に多数配設された第１被検出部と、 第１被検出部と同心に、かつ第１被検出部と関連して配
   設された第２被検出部と、 第１被検出部と第２被検出部の検出手段と、前記回転軸
   の回転数を１回転毎に０または極めて僅かな消費電力の
   もとに電気信号として導出する回転数検出手段と、 前記回転数検出手段によつて導出される回転軸の回転数
   に該当する電気信号をストアするメモリと、 停電時においても前記回転数検出手段およびメモリを電
   力付勢するバッテリ手段とを備え、前記検出手段の出力
   に応答して回転軸の１回転以内の変位位置を求める手段
   とを含むことを特徴とするエンコーダ装置。