JPH035922Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、検出したい１乃至複数の機械系位
置情報を予じめ記憶し、この記憶位置情報と機械
系の現位置情報とをつき合わせて所望位置の検出
を行なうようにした位置検出装置に関する。

機械系においては、部品のバラツキや組立精度
の悪さにより、そこで用いる位置センサの精度が
いくら良くても誤差を含む検出がなされてしまう
ことが多々ある。この問題を解決するには、機械
系において検出したい１乃至複数の位置を夫々位
置センサによつて予じめ検出してこの位置情報を
夫々記憶しておき、通常動作時にはこの記憶した
位置情報と位置センサによつて検出した機械系の
現位置情報とをつき合わせて所望の位置検出を行
なうようにする、所謂、テイーチング方式を採用
するのがよい。かくすれば、機械系の組立誤差等
が相殺されて、正確な位置検出を行なうことがで
きる。ところで、位置センサの検出分解能に限界
がある場合は（例えば光学式ロータリエンコーダ
のように）、機械系の誤差分に応答することがで
きないこともあり、テイーチングモード時（書込
み時）とプレイモード時（通常動作時）との間に
おいて再現性にくるいが生じ、テイーチング方式
を採用しても十分な効果を上げることができない
場合もある。また、従来は機械系の複数の位置を
検出しようとする場合、所望の各位置毎にリミツ
トスイツチ等を設けねばならず、しかも位置換え
をする場合はかなり面倒であつた。

この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
機械系の複数の位置を検出する場合にリミツトス
イツチ等の機械的スイツチの必要性無しにこれを
実現すると共に正確にこれを実現し、かつ、テイ
ーチング方式を用いて位置検出を行うことが容易
であり、その場合は、テイーチングモード時とプ
レイモード時の再現性を高め、正確な位置検出を
行い得るようにした位置検出装置を提供しようと
するものである。この目的のため位置センサとし
て位相シフト型センサを用い、機械系の僅かな誤
差分にも応答し得る、再現性の高い、高分解能の
位置検出を行なうようにしたことを特徴とする。
この考案の一実施例によれば、テイーチング方式
によつて所望の機械系位置を予じめ記憶すること
により、リミツトスイツチ等の固定的位置センサ
を除去し、かつ、従来のリミツトスイツチを配設
していた作動位置を自在かつ容易にプログラムし
得るようにすることができる。

以下添付図面を参照してこの考案の一実施例を
詳細に説明しよう。

第１図はプリンターの活字選択機構にこの考案
を適用した例を示すもので、この活字選択機構は
デイジイホイール型の活字盤１０をモータ９によ
つて回動することにより所望の活字を選択する
（所定の印字位置に位置決めする）ようになつて
いる。デイジイホイール型活字盤１０において
は、放射状の各活字収納ペタルの間隔を等間隔に
形成するのは困難であり、どうしても微妙なばら
つきがでてしまう。従つて、単純にモータ９を所
望活字に対応する角度だけ回動しても正確な印字
位置にペタル上の活字字母を位置決めできないこ
とがしばしば生じる。これはモータ９をサーボモ
ータにしたとしても同じことであり、モータ９そ
のものの位置決め精度の問題ではなく、活字盤１
０の加工精度の問題であるからである。従来はこ
のような活字盤１０の誤差を解消するために、位
置矯正用機構を印字位置に具備し、所定のペタル
を印字位置に位置決めしたときこの矯正機構を突
出させてペタルを挾み、強制的に正確な印字位置
に位置させるようにしていた。しかし、第１図に
示すようなこの考案を実施すれば、そのような面
倒な矯正用機構は不要となるのである。

位相シフト型回転検出器１は、活字盤１０の回
転軸に取付けられたセンサ部２と、このセンサ部
２に基準交流信号を印加するための第１の回路部
３と、このセンサ部２から出力された交流信号と
基準交流信号との位相ずれをデイジタル的に算出
する第２の回路部４とを含んでいる。センサ部２
として、第２図に示すような可変磁気抵抗器型の
ものを用いれば、ロータ部に巻線が不要であるた
め、好ましい。

第２図に示すように、センサ部２は、ステータ
５とロータ（可動鉄心）６を含んでいる。ロータ
６は活字盤１０の回転軸すなわちモータ１１の回
転軸９ａに取付けられる。ステータ５は４つの励
磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを円周方向に90度の間隔で配
して成るもので、半径方向で対向する２つの励磁
極Ａ及びＣが１つの対を成し、励磁極Ｂ及びＤが
もう１つの対を成している。励磁極対Ａ及びＣ
（またはＢ及びＤ）には１次巻線８Ａ及び８Ｃ（ま
たは８Ｂ及び８Ｄ）が差動的に巻回されている。
すなわち、各磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて端部に
向う磁束の方向を正相とすると、各巻線Ａ及びＣ
（またはＢ及びＤ）によつて生じる磁束が互いに
逆相となるように巻回されている。

各励磁極Ａ〜Ｄの端部に対して適宜のギヤツプ
を介在させて対峙するロータ６は、各ステータ励
磁極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを通る磁路のパーミアンスを
その回転角度θに応じて変化させる形状を成して
いる。この例では、ロータ６は回転軸９ａの中心
に対して偏心して取付けられた円筒形状を成して
いる。この偏心した円筒形状によつて、ロータ６
の円筒側面と各ステータ極Ａ，Ｂ，C.Dの端部と
の間に介在するギヤツプの距離が回転角度θに応
じて変化する。このギヤツプの変化によつて、ロ
ータ６の１回転につき１周期分の三角関数に相当
するパーミアンス変化が各極Ａ，Ｂ，C.Dにもた
らされる。

Ａ及びＣから成る励磁極対とＢ及びＤから成る
励磁極対は、０度位相のずれた交流信号によつて
別々に励磁される。極ＡとＣの１次巻線８Ａ及び
８Ｃが直列接続され、第１の回路部３（第１図）
から正弦波信号Isinωtが印加される。また、極Ｂ
とＤの１次巻線８Ｂ及び８Ｄが直列接続され、第
１の回路部３（第１図）から余弦波信号Icosωt
が印加される。

上記の構成において、各励磁極Ａ，Ｂ，C.Dに
よつて夫々誘起される電圧を取り出すために２次
巻線７がステータ５に巻回される。第２図の例で
は、励磁極Ａ及びＣに２次巻線７Ａ及び７Ｃが
夫々同相で巻回され、励磁極Ｂ及びＤに２次巻線
７Ｂ及び７Ｄが夫々同相で巻回されており、７Ａ
及び７Ｃと７Ｂ及び７Ｄは互いに逆相である。こ
れらの２次巻線７Ａ〜７Ｄが直列接続されて、各
励磁極Ａ，Ｂ，C.Dにおいて夫々誘起された電圧
の合成信号Ｅが取り出されるようになつている。
正弦波信号Isinωtによつて励磁される磁極対Ａ，
Ｃにおけるパーミアンス変化をcosθを用いて示す
とすると、余弦波信号Icosωtによつて励磁され
る磁極対Ｂ，Ｄにおけるパーミアンス変化はそれ
よりも90度ずれているのでsinθを用いて表わすこ
とができる。従つて、各磁極Ａ〜Ｄの出力の合成
信号Ｅは下記第１式のように回転角度θに応じて
位相ずれを生じた交流信号となる。Ｋは振幅係数
である。

Ｅ＝Ksin（ωt＋θ） …(1) 第２図はあくまでも一例であり、ロータ６の形
状、ステータ５の磁極構成はこれに限定されな
い。

第１図に戻り、第１図及び第２の回路部３，４
について説明する。クロツク発生器１８からの高
速クロツクパルスCPをＮ進カウンタ１１（Ｎは
設計上任意に選ぶ整数）でカウントし、該カウン
タ１１の途中の出力段から４／Ｎ分周出力を正弦
波・余弦波形成回路１２に与える。この回路１２
では、クロツクパルスCPの４／Ｎ分周信号にも
とずき、該クロツクパルスCPの１／Ｎ分周信号
と同周波数の正弦波信号Isinωt及び余弦波信号
Icosωtを形成する。これらの信号はアンプ１３，
１４で増幅されて、ステータ５の１次巻線８Ａ，
８Ｃ及び８Ｂ，８Ｄに夫々印加される。

ステータ５の２次巻線７から出力された検出信
号Ｅはアンプ１５で増幅されて、ゼロクロス検出
回路１６に与えられる。ゼロクロス検出回路１６
は信号Ｅが負のレベルから正のレベルに切換わる
とき、すなわち信号Ｅがゼロ位相のときを検出
し、パルスを出力する。このゼロクロス検出パル
スがラツチ回路１７のロード制御パルスとなる。
ラツチ回路１７にはＮ進カウンタ１１の出力が入
力される。励磁用信号Isinωt，Icosωtの周波数と
カウンタ１１における最大分周出力１／Ｎの周波
数とは一致しており、従つて、正弦波信号Isinωt
がゼロ位相（ωt＝０）のときカウンタ１１の全
ビツトが“０”となるように設計できる。従つ
て、回路１６のゼロクロス検出パルス（ωt＋θ
＝０のタイミングで発生するパルス）によつてカ
ウンタ１１のカウント出力をラツチ回路１７にラ
ツチするようにすれば、検出信号Ｅの位相ずれθ
に相当するデイジタルデータをラツチ回路１７に
ラツチすることができる。こうして、ロータ６す
なわち活字盤１０の回転角度θを電気的デイジタ
ル情報に変換することができる。尚、検出分解能
はカウンタ１１のモジユロ進数を大きくすること
によりいくらでも高めることができる。

ラツチ回路１７にラツチされたデイジタルデー
タは比較器１９のＡ入力に与えられると共にゲー
ト２０を介してリード／ライトメモリ２１のデー
タ入力に与えられる。このリード／ライトメモリ
２１のアドレス入力には活字番号指示信号がデコ
ーダ２２を介して入力される。このメモリ２１は
スイツチ２３によつてテイーチングモードが選択
されたとき書込みモード（Ｗ）となり、プレイバ
ツクモードが選択されたとき読み出しモードとな
る。テイーチングモードのときの活字番号指示信
号は書込みキー部２４のキー操作によつて与え
る。プレイバツクモードのときの活字番号指示信
号は印字しようとする活字を指示する活字選択信
号である。

テイーチングモードのときの動作につき説明す
る。まず自動／手動切換ゲート２５をオフにし
て、モータ９をフリーにし、活字盤１０を手動で
回動して所望の活字を所定印字位置に現物合わせ
する。このときの活字盤１０の回転角度を示すデ
イジタルデータがラツチ回路１７にラツチされ
る。そして、スイツチ２３をオンにしてテイーチ
ングモードを選択し、ゲート２０を開くと共にメ
モリ２１を書込みモードにする。かつ、書込みキ
ー部２４で、上記現物合せした活字の活字番号を
入力し、この活字番号に対応するメモリ２１のア
ドレスにラツチ回路１７からのデイジタルデータ
を書込む。以上の操作を、活字盤１０の全活字に
ついて行ない、メモリ２１における各活字番号に
対応するアドレス位置にそれら活字の現物の配置
角度を示すデイジタル角度データを夫々予じめ記
憶する。リード／ライトメモリ２１はバツテリバ
ツクアツプ型あるいは適宜の不揮発生半導体メモ
リを用い、電源オフによつても記憶内容が消えな
いようにするものとする。

以上のようにしてメモリ２１の書込みを終えた
後は、書込みキー部２４とスイツチ２３を取り外
し、常時プレイバツクモードにする。プレイバツ
クモードにおいては、メモリ２１は読み出しモー
ド（Ｒ）となり、かつ、自動／手動切換ゲート２
５は常時オンして、比較器１９の出力をモータ９
に与える（詳しくは、図示していないモータ駆動
用回路に与える）。活字選択信号が与えられると、
その活字番号に対応するアドレス信号がデコーダ
２２からメモリ２１に入力され、その活字の現物
の配置角度を示すデイジタル角度データが該メモ
リ２１から読み出されて比較器１９のＢ入力に与
えられる。比較器１９はＡ入力とＢ入力のデータ
を比較し、どちらが大きいかに応じて「正転／逆
転」制御信号を出力し、かつ両入力の差が大きい
か小さいかに応じて「高速／低速」制御信号を出
力し、かつ両入力が一致したときは「停止指令」
信号を出力する。比較器１９から出力された各信
号はゲート２５を通過してモータ９に与えられ、
該モータ９の回転を制御する。その結果、活字盤
１０の回転角度θがメモリ２１から読み出された
デイジタル角度データと同角度になつたときモー
タ９が停止し、活字選択信号によつて指示された
活字が所定印字位置に正確に位置決めされる。

この考案は活字選択機構に限らず、工作機械あ
るいはコンベア装置等適宜の機械系で適用するこ
とができる。

第３図は、工作機械等の位置検出にこの考案を
適用した実施例を示すもので、２６は移動ベツ
ド、２７はこのベツド２６を移動させるためのネ
ジ送り機構（もしくはラツク及びピニオン送り機
構）、２８はこの送り機構２７を駆動するための
モータ、である。従来は、破線で示すように所定
の位置にリミツトスイツチLS１，LS２…を設け
ておき、ベツド２６に設けたドツク２６ａによつ
てこのリミツトスイツチLS１，LS２…が作動さ
れたとき該ベツド２６が所定の位置に達したこと
を検出するようになつていた。しかし、この考案
を適用すればリミツトスイツチLS１，LS２…が
不要であり、かつ、作動位置を自由に切換え変更
することができるようになる。従来は、作動位置
を変更する場合、リミツトスイツチLS１，LS２
…の配設位置を変えねばならないため大変面倒で
あつた。

第３図では、従来のリミツトスイツチLS１，
LS２…に代えて、モータ２８の回転軸に位相シ
フト型回転検出器１のセンサー部２を取付け、更
に、第１図と同様の回路、装置を設ける。ブロツ
ク２９は、第１図の符号３，４，１１乃至２５に
相当する回路をまとめて示したものである。この
場合、テイーチングモード時には、第１図に示す
活字番号指示信号の代わりにリミツトスイツチ配
置番号指示信号を与えればよい。すなわち、テイ
ーチングモード時には、前述と同様に、ベツド２
６を所望のリミツトスイツチ配置位置（実際はリ
ミツトスイツチを用いないので所望作動位置とも
いえる）に位置させ、その配置番号指示信号をア
ドレスとして回転検出器１（センサー部２）によ
るそのときのベツド２６の位置検出データをリー
ド／ライトメモリ（２１に相当）に書込む。こう
して必要な全リミツトスイツチ配設位置（作動位
置）に対応して実際の位置データをメモリに夫々
書込む。プレイモード時（通常作業時）は、上記
リード／ライトメモリから全リミツトスイツチ配
設位置の位置データを同時にもしくは送り動作の
進展に伴つて順番に読み出し（この点第１図とは
異なる）、これらのデータと回転検出器１（セン
サー部）によるベツド２６の位置検出データとを
夫々比較し、データが一致したリミツトスイツチ
配設位置番号に対応して位置検出信号を出力す
る。例えば、この位置検出信号に応じてモータ２
８を停止させる、あるいは速度を切換える、等の
制御を行なう。このようにすれば、リミツトスイ
ツチを実際には設けなくても、設けたのと同様の
位置検出信号を得ることができる。尚、第１図と
同様に、特定のリミツトスイツチ配置番号を指示
し、この位置データのみをリード／ライトメモリ
から読み出すようにしてもよい。

第４図は、コンベアの位置検出にこの考案を適
用した例を示すもので、３０はコンベア、３１は
パレツトあるいはキヤリア等の搬送具、３２はコ
ンベアを駆動するためのモータ、である。モータ
３２の回転軸に位相シフト型回転検出器１のセン
サー部２を取付け、更に、第１図と同様の回路装
置を設ける。ブロツク２９は、第３図と同様、第
１図の符号３，４，１１〜２５に相当する回路を
まとめて示すものである。第３図の場合と同様
に、従来設けていたリミツトスイツチLS１′，
LS２′…の位置に対応して位置検出データの書込
みを予じめ行ない、プレイモード時（通常運転
時）はこれらの記憶データを読み出してそのとき
の位置検出データと比較し、データが一致したと
きリミツトスイツチ配置番号に対応して検出信号
を出力する。

尚、第３図及び第４図の実施例において、リー
ド／ライトメモリ２１には位置データのみならず
その位置で実行すべき動作モードを示すデータを
も書込むようにすることができる。この場合、プ
レイモードのときはラツチ回路１７の出力をアド
レスとして動作モード信号を読み出すようにして
もよい。また、機械系の１行程においてモータ２
８，３２が複数回転する場合は、その行程の粗い
絶対位置すなわちモータ２８，３２の回転数を検
出する手段を併設すればよい。そのためには例え
ば、本出願人が先に出願した実願昭56−53756号
に示されたような方式を用いて、位相シフト型回
転検出器１の出力にもとづいてモータ２８，３２
の１回転毎に１パルス（原点パルス）を発生し、
このパルスをカウントして粗い絶対値として用
い、精密値はラツチ回路１７（第１図）の出力を
用いるようにすればよい。

尚、センサー部２としては回転型のものに限ら
ず、直線型のものを用いることもできる。また、
メモリ２１は一旦書込みを行なつた後は読み出し
専用となるものでもよい。

以上説明したようにこの考案によれば、位相シ
フト型センサーを用いることにより高分解能の位
置検出を行ない、これにより再現性の高いテイー
チング式位置検出を行なうことができるようにな
るという優れた効果を奏する。また、所望位置の
記憶により、リミツトスイツチ等を除去できると
いう効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案をデイジイホイール型活字選
択機構に適用した一実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図で用いる可変磁気抵抗型位相シフト
式回転検出器におけるセンサー部の一例を示す正
面略図、第３図はこの考案を工作機械の送り機構
に適用した一実施例を示す概念図、第４図はこの
考案をコンベア装置に適用した一実施例を示す概
念図、である。 １……位相シフト型回転検出器、２……センサ
ー部、３……第１の回路部、４……第２の回路
部、５……ステータ、６……ロータ（可動鉄心）、
７……２次巻線、８Ａ〜８Ｄ……１次巻線、９，
２８，３２……モータ、２１……リード／ライト
メモリ、２３……テイーチングモード選択スイツ
チ、２４……書込みキー部、１９……比較器、１
０……デイジーホイール型活字盤、２６……移動
ベツド、２７……送り機構、３０……コンベア、
３１……パレツト、LS１，LS２，LS１′，LS
２′……リミツトスイツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 励磁巻線が巻回された複数の励磁極を具備す
   ると共に、各励磁極による誘導電圧を取り出す
   ための巻線を設けて成る巻線部と、測定対象で
   ある機械系の位置に応じて該巻線部に対して相
   対的に変位し、該巻線部の各励磁極を通る磁路
   のリラクタンスをその相対位置に応じて変化さ
   せる相対的可動部とを有し、前記各励磁極の励
   磁巻線を複数の互いに位相のずれた交流信号に
   よつて夫々励磁することにより、該機械系の位
   置に応じて該交流信号を位相シフトした出力交
   流信号を前記巻線部から生ずるセンサ部と、 このセンサ部に対して励磁用の前記交流信号
   を供給する第１の回路部と、 前記センサ部の出力交流信号と励磁用交流信
   号との位相ずれに基づき前記機械系の現在位置
   を絶対値にて示すデイジタルデータを求める第
   ２の回路部と、 前記機械系の任意の複数の位置に関して、各
   位置の絶対値を示すデイジタルデータを夫々記
   憶することが可能な読み書き可能な記憶手段
   と、 前記機械系の所望の位置の絶対値を示すデイ
   ジタルデータを前記記憶手段に書き込む書き込
   み手段と、 前記機械系の所望の位置に対応するデイジタ
   ルデータを選択して前記記憶手段から読み出す
   読み出し手段と、 この読み出し手段から読み出した所望位置の
   デイジタルデータと前記第２の回路部から出力
   される前記機械系の現在位置を示すデイジタル
   データとを比較し、該所望位置に対する現在位
   置に応じた制御信号を得る比較手段と を具えた位置検出装置。 ２ 前記書き込み手段は、前記機械系を所望の位
   置に実際に位置決めしたときに前記第２の回路
   部から出力される該機械系の現在位置を示すデ
   イジタルデータを前記記憶手段に書き込むもの
   である実用新案登録請求の範囲第１項記載の位
   置検出装置。 ３ 前記読み出し手段は、複数の位置のうち任意
   の位置を選択する手段と、選択された位置に対
   応する前記デイジタルデータを前記記憶手段か
   ら読み出す手段とを含むものである実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の位置検出装置。 ４ 前記比較手段は、前記記憶手段から読み出し
   たデータと前記第２の回路部の出力データとを
   比較し、両者が一致したとき現在位置が所望位
   置に達したことを示す制御信号を出力するもの
   である実用新案登録請求の範囲第１項記載の位
   置検出装置。