JPH01276010A - 位置検出装置の診断方法 - Google Patents

位置検出装置の診断方法

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JPH01276010A
JPH01276010A JP10601288A JP10601288A JPH01276010A JP H01276010 A JPH01276010 A JP H01276010A JP 10601288 A JP10601288 A JP 10601288A JP 10601288 A JP10601288 A JP 10601288A JP H01276010 A JPH01276010 A JP H01276010A
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encoder
origin
movable mechanism
phase signal
counter
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JP10601288A
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Shinsuke Inoue
真輔 井上
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Shinmaywa Industries Ltd
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Shin Meiva Industry Ltd
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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) この発明は、ロボットアームなどの可動機構の位置検出
装置の動作の良否を判定する位置検出装置の診断方法に
関する。
(従来の技術) ロボットアームなどの可oti構においては、予め設定
された鍬械的原点を基準とした位置、つまり絶対位置に
応じて各種の指令が可動機構に与えられる構成となって
いる。上記絶対1ヴ置を割り出す方式として、アブソリ
ュート型エンコーダを用いる方式とインクリメンタル型
エンコーダを用いる方式とがある。アブソリュート型エ
ンコーダを用いる方式では、可IJJ FjA構のそれ
ぞれの絶対位置に応じた信号が直接エンコーダより出力
されるのに対し、インクリメンタル型エンコーダを用い
る方式では、可動機構の変位に応じてエンコーダより出
力される信号をカウンタでカウントしで、そのカウント
値から絶対位置が割り出される。そこで、インクリメン
タル型エン」−ダを用いる方式の場合、電源が−・口A
ノになるとカウンタのカウント値が不定となるため、再
度電源がオンにされたどきに、可動機構を機械的原点に
戻して、このときのカウンタのカウント値を例えば零な
どの予め定めである原点値に設定づるといった原点合せ
動作が必要になる。
第4図は、インクリメンタル型エン」−ダを用いて可動
機構の絶対位置を検出する装置の従来例を示す概略構成
図である。図において、馴初源であるモータ1の回転は
、伝達機構2を介してロボッ1−アームなどの可動機構
3に伝達される。モータ1の回転は別の伝達機構4を介
してインクリメンタルτ!のロータリ・エンコーダ5に
も伝達され、このロータリ・エンコーダ5からはそれが
1回転より4−9小さい一定角度回転するごとに相互の
位相が90度ずれた2つの基準信号a、b(以下、これ
らをへ相信号、B相信月と呼7S)が出力されるととも
に、そのロータリ・エンコーダ5が1回転するごとに1
つの基準信?’yZ(以F、/相信号と呼ぶ)が出力さ
れる。さらに、[−夕1の回転は別の伝達機構6を介し
て原点目標位置検出器7に伝達される。この原点目標位
置検出器7は、予め設定された可動機構3の機械的原点
に極く近い所定の原点目標位置に可動機構3が到達した
ことを検出するためのものであり、モータ1に追従して
回転するスリット8a付きの円板8と、この円板8の表
裏にまたがるように配置されたフオl−セン与などから
なるセンサ9とによって構成され、センサ9からは検出
信号1」[〕が出力される。
第5図は、第4図の可動機構3としてボールねじ3aに
可動体3bを螺合させたものを例示し、その可動機構3
の可動体3bの絶対位置Xど上記した各信号a、b、z
、HPとの関係をタイミング・ブト一トで示したもので
ある。第5図(2)に示ず絶対位置Xの座標軸の両端X
  、X  は可動旧   H2 体3bの筬械的可動限界位置を示lノ、X  、X[1
12 はセンサ10a、10bによって可動体3bの可動範囲
が制限される限界位置を示し、X31=  S2は可動
体3bの移動が実際に制御装置によって制御される場合
の限界位置を示し、XHPは原点目標位置を示し、Xo
は可動体3bに固有に設定されでいる機械的原点を示し
ている。ロータリ・エンコーダ5から出力される7相信
号Zの1つ1つからは、それが−1−肥可動体3bのど
の絶対位置には対応するものかは直1a識別できないが
、それぞれの/相信号7は可動体3bの各々の絶対位置
Xに対応しており、第5図(4)に承り−ようにそのう
ちの1つの7相信号1゜が出力されるどきの可動体3b
の位置X。が、この場合の機械的原点と)ノで選ばれて
いる。また、原点目標位置XHPは、この例にa3いて
は機械的1京点X。に対応する/相信号loが出力され
たあと、可動体3bが第5図(1)の左側に移動してか
ら最初のZ相信号Z1が出力されるまでの間の途中の位
置に設定されている。
づ−なわち、原点目標位置検出器7では、可動体ご3b
が例えば第5図(1)の座標軸の右側から左側へ移動す
る場合、可動体3bが原点目標位置XHPに到達するま
での間はIKンサ9が円板8のスリット8aを検出せず
検出信号HPが第5図(3)に示すように「H」となる
一方、可動体3bが原点目標位置XHPに到達後は円板
8のスリン]・8aがセンサ9と対向する位置に来て検
出信号1−4Pが第7図(3)に示すようにr L J
となるように、センサ9に対し円板8の回転位相が設定
されている。また、円板8の1回転は、可動体3bの全
可動範囲と対応するように設定されている。ロータリ・
エンコーダ5から出力されるA相信号aおよびB相信号
すは第4図に示すように、カウンタ11に入力されて、
カウントされる。また、カウンタ11ではA相信Q a
とB相信号すの位相関係から上記した可動体3bの移動
方向を判別して、例えば可動体3bが第5図(1)の座
標軸の右側に移動するときにはアップカウント動作をし
、可動体3bが左側に移動するときにはダウンカウント
動作を4−る。
カウンタ11のカウント(直は演目処叩装着12に人力
され、イのカラン1−値に閣づき、可動体3bの現在の
絶対位置が演粋処理装置12によって割り出される。カ
ウンタ11のカウント値は、可動体3bが機械的原点X
。に位置するとき予め設定された原点値N2となるよう
に、演算処理装置12によって制御される。その原点合
せのための信号として、ロータリ・エンコーダ5から出
力されるZ相信号2と原点目標位置検出器7から出力さ
れる検出信号HPとがそれぞれ入力ボート13゜14、
及びバス40を介して演算処理装置12に入力される。
電源が一旦切られてから再投入されたときには、上記カ
ウンタ11のカウント値は不定となり、現在の可動体3
bの絶対位置とカウンター値が対応しなくなるため、演
算処理装置12による上記した原点合せが行われる。そ
の動作手順を第6図に示すフロー図と、第7図および第
8図に示すタイミング・チャートを参照して以下に説明
する。
電源が投入されると(ステップS1)、原点合わせ動作
が開始され(ステップS2)、原点目標位置検出器7か
ら入力ボート14を介して演算処理装置12に入力され
る検出信号HPがrHJかrLJかによって可動体3b
を移動させる方向が判定される(ステップ83)。例え
ば、検出信号HPがr l−I Jのときには、第5図
(1)に示す座標軸の原点目標位置X より右側の位置
A1に可動P 休3bが停止していると判定される。そこで、演算処理
装置12からモータ1に対し、可動体3bを第5図(1
)の座標軸の左側に向けて所定の速度v1で移動させる
ように駆動指令が与えられ(ステップS4)、これ以後
、検出信号HPがrHJからrLJに反転する時点つま
り原点目標位置×+1Pのサーチが行われる(ステップ
85.86)。
原点目標位置×11.が検出されると、演算処理装置1
2からモータ1に対し停止指令が与えられる(ステップ
87)。このようにして可動体3bが停止した(ステッ
プ38)停止位置A2は、第5図(1)の座標軸におけ
る機械的原点X。よりも左側にあり、しかも停止指令が
与えられてから実際に停止するまでの慣性による遅れは
わずかで、Z相信号z1が出力される位置より右寄りの
位置となる。ついで、演算処理装置12からモータ1に
対し、可動体3bを第5図(1)の座標軸の右側に向け
て先の移動速度v1より遅い速度v 2  (v 2〈
■1)で移動させるように駆動指令が与えられ(ステッ
プS9)、これ以後、ロータリ・エンコーダ5から最初
に出力されるZ相信号Z□つまり機械的原点X。のサー
チが行われる(ステップS10.811)。機械的原点
X。が検出されると、演算処理装置12からモーターに
対し停止指令が与えられる(ステップ512)。このと
きの可動体3bの移動は低速■2で行われているため、
可動体3bの停止位置A  は機械的原点×。にほぼ一
致することになる。この停止位置A3において、カウン
ター1のカウント値は演算処理装置12に予め用意され
ている原点値に初期設定され(ステップ513)、以後
は、この原点値を初期値として、可動体3bの左右方向
への移動室に応じてカウンタ11がロータリ・エンコー
ダ5から出力されるA相信号a及びB相信号すから構成
される装置パルスをアップカウント或いはダウンカウン
トし、そのカウント値に基づき演算処理装置12が可動
体3bの絶対位置を割り出す。
また、ステップS3において、検出信号HPが[LJの
ときには、第5図(1)に示す座標軸の原点目標位置x
HPより左側の位置B1に可動体3bが停止していると
判定される。そこで、ステップS4では演算処]!!′
!装置12からモータ1に対し、可動体3bを第5図(
1)の絶対位置座標Xの右側に向けて速度■1で移動さ
せるように駆動指令が与えられる。そして、このあとの
ステップS5゜S6では、検出信号)−IPがrLJか
ら「ト1」に反転する時点つまり原点目標位”HPのサ
ーチが行われる。ステップS7において、原点目標位置
XHPが検出され、演算処理装置12からモータ1に停
止指令が与えられて、可動体3bが位置B2に停止しく
ステップS8)、以後は先の場合と同様にしてステップ
89〜S13の動作が行われる。
(発明が解決しようとする課題) 上記した位置検出装置に用いられるエンコーダは、回転
板に形成された透孔をフォトカプラなどのセンサで検出
して、信号を出力するという構成のものが一般的であり
、このためセンサの経年劣化などで光量変化が生じたり
、機械的構成部分の回転むらなどで出力されるパルスに
異常が発生したり、また他の電気ノイズが発生すると、
エンコーダ信号ラインに重畳されて誤差が生じることに
なる。そこで、このような誤差が生じたまま、可動闘構
を繰り返し動作させていると、前記したカウンタ11の
カウント値の誤差がしだいに増大していき、ティーチン
グ動作させる場合に同じティーチング位置に可動機構が
戻らなくなり、可動機構の動作に狂いが生じることにな
る。ところが、このようなエンコーダの動作不良を位置
検出装置に自己チエツクさせる簡単な方式が従来にはな
く、1ンコーダを含む位置検出装置の良否診断が困難C
あった。
〈発明の目的) この発明は、上記課題を解決するためになされたちので
、エンコーダを含む位置検出装置の動作良否を容易に自
己診断することのできる位置検出装置の診断方法を提供
することを目的とする。
〈課題を解決するだめの手段) この発明は、可動機構の駆動源に結合されたエンコーダ
と、前記エンコーダの出力パルスをカウントするカウン
タとを有する位置検出装置の診断方法であって、(a)
所定の間隔を隔てた第1と第2の基準位置に前記可動機
構が到達したことをそれぞれ検出する基準位置検出手段
を設けておき、(b)前記駆動源によって前記可動機構
を前記第1と第2の基準位置の間で移動させて、前記基
準位置検出手段による前記第1と第2の基準位置の検出
間隔内での前記カウンタのカウント値の変化量を求め、
(c)前記エンコーダが正常である場合に前記変化量が
とるべき値としてあらかじめ専用された基準変化量と、
前記eb)のステップにおいて実際に求めた前記変化量
とを比較して、前記位置検出装置の動作の良否を判定す
る。
〈作用〉 この発明においては、あらかじめ求められた基準変化量
と、実際のカウント値の変化量が一致すればエンコーダ
を含む位置検出装置が[良1であると判定し、それらが
一致l)ていないと「不良」τ゛あると判定する。
(実施例) 第1図はこの発明の一実施例を適用する可動機構の位置
検出装置の概略構成をホすブロック図であり、第2図は
その位置検出装置とロボットアームなどの可動機構との
接続構成を示す概略構成図で・ある。第2図において、
可!l1機構15とその駆動源であるモータ16とは、
モータ16の回転を111動機構15に伝達する伝達機
構17を介して接続されており、またモータ16とイン
クリメンタル)りのロータリ・エンコーダ18も別の伝
達機構19を介しで接続されている。ロータリ・エンコ
ーダ18はそれが1回転づるごどに基準信号である7相
信号lを出力するとともに、それが1回転より」9小さ
い一定角度回転するごとにA相信号aおよびB相信号す
を出力する機能を有する。上記△相信号aとB相信号す
とは相互の位相が901qずれて出力されるようになっ
ている。さらに、モータ16は別の伝達機構20を介し
て目標位置検出器21にも接続されている。この目標位
置検出器21は、可動機構15の機械的原点(第1の基
準位置)の極く近くに予め設定された原点目標位置に可
動機構15が到達したことを検出する第1の検出部21
aと、上記機械的原点から十分離れた位置にある別の基
準点(第2の基準位置)の極く近くに予め設定された基
準点目標位置にiiJ動機構15が到達したことを検出
する第2の検出部21bとによって構成されている。第
1の検出部21aは、モータ16に追従して回転する回
転軸22に固設されたスリット23a付きの円板23と
、円板23の外周側の表裏にまたがるように配置された
フォトカプラなどからなるセンサ24どの組合せによっ
て構成され、第2の検出部21b1よ回転軸22に固設
された円弧片25と、センサ26との組合せによって構
成されている。各センサ24,26は同一位置において
上下にΦ4fるように設定されており、センサ24から
出力される検出信号+1 Pおよびセンサ26から出力
される検出信号REFは、円板23および円弧片25の
板部が通過するときrHJとなり、通過しないどきrL
Jとなるようにしである。また、円板23および円弧片
25は、可動機構15が全動作範囲を移動する間にほぼ
1回転するように、モータ16との回転比が設定されて
いるとともに、円弧片25の板部分は円板23の板部分
に重なり、かつ円弧片25の1つのエツジが円板23の
1つのエツジに揃った状態となるようにそれぞれ回転位
相が設定されている。すなわ、円板23のうち円弧片2
5と重ならない板部分の回転角度は、前記した機械的原
点と基準点の間の移動距離にほぼ対応するように設定さ
れている。
ロータリ・エンコーダ18は、第1図に示すように次段
のカウンタ27に接続されている。このカウンタ27は
ロータリ・エンコーダ18から出力されるA相信号aお
よびB相信号すを入力して、その位相関係から回転方向
と回転ff1(位置パルス)を検出し、そのパルスをカ
ウントすることで可動機構15の移動量を得るためのも
のであり、さらに次段の演算処理装置28にバス29を
介して接続されている。また、ロータリ・エンコーダ1
8から出力されるZ相信号2は入力ボート30.バス2
9を介して演算処理装置28に入力するように構成され
ている。さらに、目標位置検出器21の2つの検出部2
1a、21bから出力される検出信号HP、REFもそ
れぞれ入力ポート31゜32、バス29を介して演算処
理装置28に入力するように構成されている。
第3図は、可動機#115の絶対位置Xと上記した検出
信号HP、REFおよびZ相信号lとの関係を示すタイ
ミング・チャートであり、同図(1)は上記絶対位置X
の座標軸を示している。その座標軸において、X  、
X 。  、。tはそれぞれ機械的原 点および基準点を示し、座標軸の両端X、X2は可動機
構15の可動範囲の限界位置を示している。第3図(2
L (3)は可動機構15の絶対位置Xに対応する検出
信号HP、REFの波形であり、上記した検出部21a
の構成から、可動礪構15が第3図(1)の座標軸の左
側から右側に移動するにつれて、検出信号HPは始めr
LJで機械的原点X。の近くに達するとrl−(Jに変
化し以後rHJ状態を保ち、また上記した検出部21b
の構成から、検出信号REFは始めrLJで基準点X、
。fをわずかに越えるとrHJに変化することを示して
いる。すなわち、検出信号HPがrLJからrHJに反
転する時点に対応する可動機1115の位置が原点目標
位置であり、検出信号REFが「LJから「ト」」に反
転する時点に対応する可動機構15の位置が基準点目標
位置である。そして、機械的原点X。は、第3図(1)
の座標軸の左側から右側に向けて可動機構15が移動・
するとき、原点目標位置を通過して最初にロータリ・エ
ンコーダ18から出力されるZ相信号Z。の出力時点に
対応する可動機構15の位置が選ばれ、基準点X、。f
は、座標軸の右側から左側に向けて可動機構15が移動
するとき、基準点目標位置を通過して最初に出力される
2相信号2  の出力時点に対ef 応する可動機構15の位置が選ばれている。
次に、上記した位置検出装置のエンコーダ診断動作の手
順を説明する。
始めに従来の装置と同様の手段によって、原点合わせが
行われる。すなわち、例えば可動機構15の現在位置が
第3図(1)の座標軸において原点目標位nより左側に
あるものとすると(その判断は検出信号HPがrLJで
あることを演算処理装置28が入力ポート31の状態か
ら確認することによってなされる)、演算処理装置28
からモータ16に対して、可動機構15を座標軸の右側
に向けて一定の高速度■1で移動させるように駆動指令
が与えられ、検出信号HPがrLJから「ト1」に反転
すると、これを受けて演算処理装置28からモータ16
に対し停止指令が与えられ、可動機115は機械的原点
X。に到達する少し手前で停止する。ついで、演算処理
装置28からモータ16に対して、可動機構15を座標
軸の右側に向けて一定の低速度V 2  (V 2 <
 V 1’ )で移動させるように駆動指令が与えられ
、同時に入力ポート30の2相信号の確認を行いながら
このあと最初に出力されるZ相信号Z。の出力時点にお
いて、演算処理装置28からモータ16に対し停止指令
が与えられる。これにより、可動機構15は1ffN的
原点X。に停止する。演算処理装置28はこのときのカ
ウンタ27のカウント値n。を読み取る。
次には13準〆1ザーヂが行われる。すなわち、先ず演
算処理装置28からモータ16に対して、可動機構15
を座標軸の右側に向けて速度■1で移動させるように駆
動指令が与えられ、可動機構15は基準点X  に向け
て移動する。検出信号REef 「がrLJから「[11に反転すると、これを受けて演
算処理装置28から七−タ1Gに対し停止指令が与えら
れ、可動機構15は基準点X  を少ef し越えた位置で停止する。ついで、演算処理装置28か
らモータ16に対して、可flli構15を座標軸の左
側に向けて速度v2で移動させるように駆動指令が与え
られ、同時に入力ボート30のZ相信号の確認を行いな
がらこのあと最初に出力される7相信号7  の出力時
点において、演目処rat’ 埋装置28からモータ16に対し停止指令が与えられる
。これにより、可動機構15は基準点X、。
、に停止する。演算処理装置28はこのときのカウンタ
27の力rクント値’ ratを読み取り、先に読み取
ったカウンタ値n。との差分値 Δn  = Ino −nre(l     =il)
を算出し、この差分値Δnと予めストアされている基準
値(基準変化ff1)Nとを比較する。この基準値Nは
、機械的原点X −基準点X  間の可OrOf 動機構15の移動距離を、カウンタ27のカウント値(
ロータリ・エンコーダ18が正常に動いているものとし
た場合の)に換算した値として設定されており、上記差
分値Δnが下記の(2)式を満足しないとき演算処理装
置28はロータリ・エンコーダ18を含む位置検出装置
(あるいは位置フィードバック系)が不良である冒の信
号を出力し、また差分値Δnが下記の(2)式を満足す
るときには不良でない旨の信号を出力づ−る。
N−ε≦Δn≦N+ε      ・・・(2)ここで
、εは許容誤差であって通常1〜2パルス程度の値であ
る。
すなわち、以上の動作において、第1の検出部21aと
演算処理装置28とが原点(第1の基準位置)を検出す
る手段として機能し、第2の検出部21bと演算処理装
置28とが基準点(第2の15準位置)を検出する手段
として機能し、演算処理装置28が上記差分値Δnと基
準値Nを比較してロータリ・エンコーダ18を含む位置
検出装置の良否を判定する手段として機能することにな
る。
通常の絶対位置検出動作は、先の従来装置と同様である
ので、その説明については省略する。
なお、原点サーチにおいて、可動機構15が座標軸の原
点目標位置にりもG側に位置する場合には、上記した基
準点サーチと同じ手順によって原点合わせが行われる。
F−記実施例では、先ず原点合わせを行い、ついで基準
点合わせを行ってロータリ・エンコーダ18を含む位置
検出装置(あるいは位置フィードバック系)の良否判定
を行うようにしているが、逆に先に基準点合わせを行い
、ついで原点合わせを行うという順序にしてもよい。
また、基準点を検出する手段としては、上記実施例の場
合のような検出部21bを特別に設けるのに苔えて、従
来の装置にみられる可動伐構の移動限界位置を検出する
センサ(第5図(1)におけるセンサ10a、10bな
ど)を利用してもよい。
さらに、上記実施例ではロータリ・エンコーダを用いて
いたが、これに限らず、インクリメンタル型であればリ
ニア・エンコーダにも本発明が適用可能である。
(発明の効果) 以上のように、この発明の位置検出装置の診断方法にJ
、れば、第1と第2の基準位置の間で可動機構を移動さ
せ、その区間でのカウンタのカウント値の変化量を鋒出
し、あらかじめ求められているISt¥変化吊変化記変
化量を比較しでエン」−ダを含む位置検出装置の動作の
良否を判定するようにしたので、位置検出装置の動作の
自己診断を容易に行うことができるという効果が11ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を適用する可動1構の位置
検出装置を示すブロック図、 第2図はその装置と可動機構との接続構成を示す概略構
成図、 第3図は可e機構の絶対位置と各信号との関係を示すタ
イミング・チャート、 第4図は従来の位置検出装置の構成を示す概略図、 第5図は従来の装置の可動機構と各信号との関係を示す
タイミング・チャート、 第6図は従来の装置の動作手順を示すフロー図、第7図
および第8図はそれぞれ従来の装置の動作を示すタイミ
ング・チャートである。 15・・・可動機構、     16・・・モータ、1
8・・・0−タリ・エンコーダ、 21・・・目標位置検出器、 21a、21b・・・検出部、 27・・・カウンタ、
28・・・演算処理装置、   a・・・A相信号、b
・・・B相信号、      Z・・・Z相信号、HP
、REF・・・検出信号、 X□・・・機械的原点、X
、。f・・・基準点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)可動機構の駆動源に結合されたエンコーダと、前
    記エンコーダの出力パルスをカウントするカウンタとを
    有する位置検出装置の診断方法であつて、 (a)所定の間隔を隔てた第1と第2の基準位置に前記
    可動機構が到達したことをそれぞれ検出する基準位置検
    出手段を設けておき、 (b)前記駆動源によつて前記可動機構を前記第1と第
    2の基準位置の間で移動させて、前記基準位置検出手段
    による前記第1と第2の基準位置の検出間隔内での前記
    カウンタのカウント値の変化量を求め、 (c)前記エンコーダが正常である場合に前記変化量が
    とるべき値としてあらかじめ算出された基準変化量と、
    前記(b)のステップにおいて実際に求めた前記変化量
    とを比較して、前記位置検出装置の動作の良否を判定す
    ることを特徴とする位置検出装置の診断方法。
JP10601288A 1988-04-27 1988-04-27 位置検出装置の診断方法 Pending JPH01276010A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04101688A (ja) * 1990-08-20 1992-04-03 Juki Corp モータ回転子位置検出器の故障検出装置
JPH04205324A (ja) * 1990-11-30 1992-07-27 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置
JP2008162574A (ja) * 2006-12-13 2008-07-17 Dr Ing H C F Porsche Ag 車両に対するスポイラの位置を検出する装置

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