JPH04133107A - Position detecting device for linear driving shaft - Google Patents

Position detecting device for linear driving shaft

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Publication number
JPH04133107A
JPH04133107A JP25420390A JP25420390A JPH04133107A JP H04133107 A JPH04133107 A JP H04133107A JP 25420390 A JP25420390 A JP 25420390A JP 25420390 A JP25420390 A JP 25420390A JP H04133107 A JPH04133107 A JP H04133107A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
origin
signal
proximity sensor
motor
drive shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP25420390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Nakagawa
中川 康洋
Bunji Inamoto
稲本 文治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP25420390A priority Critical patent/JPH04133107A/en
Publication of JPH04133107A publication Critical patent/JPH04133107A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To execute the origin reset operation by a minute amount and in a short time even if a table exists in any position in an operation range by providing a proximity sensor for detecting an absolute position on several parts in an operation range of a linear driving shaft. CONSTITUTION:When a moving command value is delivered to a driver 2 from a positioner 1, a motor 4 is driven to rotate by the driver 2, and a ball screw 7 connected to a motor shaft is also driven to rotate simultaneously as indicated with an arrow 15. In connection with the rotation of the ball screw 7, a table 5 into which a ball screw nut is integrated executes a linear motion in the plus direction and the minus direction as indicated with an arrow 11. Four pieces of proximity sensors 6a, 6c, 6d and 6e are attached at an equal interval so that only one piece of proximity sensor exists in a distance in which the motor 4 executes one rotation and the table 5 moves. The proximity sensors 6a,6f detect a limit of an operation range of the table 5.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直線駆動軸を構成要素として有する構造をも
つ産業用機械における直線駆動軸の位置検出装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a position detection device for a linear drive shaft in an industrial machine having a structure having a linear drive shaft as a component.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

直線駆動軸の位置検出装置における従来技術を、第5図
、第6図を用いて説明する。
A conventional technique for a position detection device for a linear drive shaft will be explained with reference to FIGS. 5 and 6.

第5図は、一般的な直線運動を行なう駆動軸の構成を示
す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a drive shaft that performs general linear motion.

ポジショナ1からドライバ2に移動指令値がわたされる
と、ドライバ2よりモータ4が駆動される。
When a movement command value is passed from the positioner 1 to the driver 2, the motor 4 is driven by the driver 2.

モータ4の角度検出はエンコーダ6で行なう。The angle of the motor 4 is detected by an encoder 6.

モータ4が駆動されると、モータ軸に連結された直線駆
動軸であるボールスクリュー7も矢印15に示すように
同時駆動され、ボールスクリュー用ナツトが組み込まれ
たテーブル5が矢印11に示すようにプラス方向とマイ
ナス方向に直線運動する。
When the motor 4 is driven, the ball screw 7, which is a linear drive shaft connected to the motor shaft, is also simultaneously driven as shown by the arrow 15, and the table 5 in which the ball screw nut is incorporated is moved as shown by the arrow 11. It moves in a straight line in the positive and negative directions.

この直線駆動軸の位置検出方法は、例えば金属に反応す
る近接センサ6a、6b、6Cを直線駆動軸に沿って板
12に3カ所配置する。この近接センサ6a、6b、6
Cは、テーブル5に取り付けられているドグ5aに反応
する。追記すると、近接センサ6aはテーブル5のマイ
ナス側動作範囲リミットの検出を、近接センサ6bはテ
ーブル5の原点探索開始を、近接センサ6Cはテーブル
5のプラス側動作範囲リミットの検出の役割を行ない、
近接センサ6bの検出信号によりエンコーダ3は自分自
身の原点位置を検出する。
In this linear drive shaft position detection method, proximity sensors 6a, 6b, and 6C that react to metal, for example, are arranged at three locations on the plate 12 along the linear drive shaft. These proximity sensors 6a, 6b, 6
C reacts to the dog 5a attached to the table 5. Additionally, the proximity sensor 6a serves to detect the minus side operating range limit of the table 5, the proximity sensor 6b serves to start searching for the origin of the table 5, and the proximity sensor 6C serves to detect the plus side operating range limit of the table 5.
The encoder 3 detects its own origin position based on the detection signal of the proximity sensor 6b.

直線駆動軸の原点、つまりテーブル5の原点位置を検出
すると言うことは、エンコーダ6の原点を検出すること
である。
Detecting the origin of the linear drive shaft, that is, the origin position of the table 5 means detecting the origin of the encoder 6.

エンコーダ3の原点検出方法を第6図を用いて説明する
A method for detecting the origin of the encoder 3 will be explained using FIG. 6.

第6図は、一般的に直線駆動する機構に用いられるイン
クリメンタル形エンコーダテアル。
Figure 6 shows an incremental type encoder generally used in linear drive mechanisms.

モータの回転軸21には円形の回転板22が固定されて
いる。回転板22には円周上に等分割に刻まれたスリッ
ト25aと、スリット25&の内側に1カ所刻まれた原
点信号スリット24aとがある。回転板22と離しかつ
平行に固定板23を固定する。この固定板26にはスリ
ブ)25bと原点信号スリブ)24bとがあり、それぞ
れ回転板22に設けるスリット251Lと原点信号スリ
ット24aと相対の位置に刻まれている。
A circular rotating plate 22 is fixed to the rotating shaft 21 of the motor. The rotary plate 22 has slits 25a equally divided on the circumference, and an origin signal slit 24a cut at one location inside the slits 25&. A fixed plate 23 is fixed apart from and parallel to the rotating plate 22. The fixed plate 26 has a slit 25b and an origin signal slit 24b, which are respectively carved at positions relative to the slit 251L and the origin signal slit 24a provided on the rotary plate 22.

尚、回転板22と固定板26のスリブ)25&、25b
、及び原点信号スリット24a、24bは、光を透過す
ることができるような形状を有しており、他の部分は光
を遮断する。
In addition, the sleeves of the rotating plate 22 and the fixed plate 26) 25&, 25b
, and the origin signal slits 24a, 24b have a shape that allows light to pass therethrough, and the other portions block light.

光を発する発光ダイオード26a、26bと、光を受は
取るフォトダイオード271L  27bとは、それぞ
れ2個1組で使用し、発光ダイオード26aとフォトダ
イオード27aとは原点信号スリブ1−24&、24b
を結ぶ直線上の位置に対向して固定する。発光ダイオー
ド26bとフォトダイオード27bとは、原点信号スリ
ット24a、24bとが直線上の位置にあるときで、か
つ、スリブ)251L、25bとを結ぶ直線上の位置に
対向して固定されている。発光ダイオード26bの光は
、固定板23と回転板22のスリブ)25&25bが合
致したときこれらスリットを通過し、スリット251L
、25bが合致しないとき遮断される。スリブ)25a
、25bを通過した光を7オトダイオード27bで受は
電気信号に変換する。
The light emitting diodes 26a and 26b that emit light and the photodiodes 271L and 27b that receive and take light are each used in pairs, and the light emitting diodes 26a and photodiodes 27a are connected to the origin signal sleeves 1-24 & 24b.
Fix it facing the position on the straight line connecting. The light emitting diode 26b and the photodiode 27b are fixed facing each other at positions on the straight line connecting the origin signal slits 24a and 24b and the sleeves 251L and 25b. The light from the light emitting diode 26b passes through these slits when the fixed plate 23 and the slits 25 & 25b of the rotating plate 22 match, and the light emitted from the light emitting diode 26b passes through the slits 251L and 251L.
, 25b do not match. sleeve) 25a
, 25b is converted into an electrical signal by the 7-otodiode 27b.

同様に原点信号スリット24a、24bを通過した発光
ダイオード26aの光をフォトダイオード27&で受は
電気信号に変換する。つまり、受は取った光はパルス信
号になる。
Similarly, the light from the light emitting diode 26a that has passed through the origin signal slits 24a and 24b is received by the photodiode 27& and converted into an electric signal. In other words, the light received by the receiver becomes a pulse signal.

以上、述べてきたことがインクリメンタル形エンコーダ
の構成である。さて、エンコーダ6の原点検出方法はと
言うと、2つの原点信号スリット24&  24bが重
なり合った時に、発光ダイオード26aとフォトダイオ
ード27&とで回転軸の1回転毎に原点検出することで
ある。一方、発光ダイオード26bとフォトダイオード
27bとは基準位置である原点信号スリブ)24&から
の回転角度をパルス数で検出する。
What has been described above is the configuration of an incremental encoder. Now, the method of detecting the origin of the encoder 6 is to detect the origin every one revolution of the rotation axis using the light emitting diode 26a and the photodiode 27& when the two origin signal slits 24 & 24b overlap. On the other hand, the light emitting diode 26b and the photodiode 27b detect the rotation angle from the reference position (origin signal sleeve) 24& by the number of pulses.

以上のように述べた構成からなる装置より検出される近
接センサとエンコーダからの出力信号を、第7図のタイ
ムチャートにて概略的に示す。タイムチャート8上にあ
る信号8aは近接センサ6a、信号8bは近接センサ6
b、信号8cは近接センサ6Cの検出信号に、タイムチ
ャート9上にあるパルス信号は第6図に示すフォトダイ
オード27bの検出信号に、タイムチャート10上にあ
る原点パルス信号はフォトダイオード27aの検出信号
に、それぞれ対応している。
Output signals from the proximity sensor and encoder detected by the apparatus configured as described above are schematically shown in the time chart of FIG. 7. The signal 8a on the time chart 8 is the proximity sensor 6a, and the signal 8b is the proximity sensor 6.
b, the signal 8c is the detection signal of the proximity sensor 6C, the pulse signal on the time chart 9 is the detection signal of the photodiode 27b shown in FIG. 6, and the origin pulse signal on the time chart 10 is the detection signal of the photodiode 27a. Each signal corresponds to the other.

第7図を用いて第5図の装置による原点復帰動作を説明
する。以下の説明では、テーブル5のストローク範囲で
ある近接センサ6aから近接センサ6Cまでの設置間距
離を9Qmm、ボールスクリュー7のリードピッチを2
0mmとした時、モータ4は0〜4.5回転の範囲で動
作すると仮定したものである。
The return-to-origin operation by the apparatus shown in FIG. 5 will be explained using FIG. 7. In the following explanation, the installation distance from the proximity sensor 6a to the proximity sensor 6C, which is the stroke range of the table 5, is 9Qmm, and the lead pitch of the ball screw 7 is 2.
It is assumed that the motor 4 operates in the range of 0 to 4.5 rotations when the rotation angle is 0 mm.

破線12で描かれているテーブル5の位置から原点復帰
動作を矢印16の方向に開始してい(と、原点探索開始
用の近接センサ6bがドグ5aを検出してエンコーダ3
が原点位置を探索する。そしてフォトダイオード27a
の信号を検出して原点復帰動作は終了し、テーブル5は
実線14で描かれた位置で停止する。この時のテーブル
5の原点復帰開始から終了までの移動距離Cは、約70
mmである。
The origin return operation is started in the direction of the arrow 16 from the position of the table 5 drawn by the broken line 12 (and the proximity sensor 6b for starting the origin search detects the dog 5a, and the encoder 3
searches for the origin position. and photodiode 27a
The return-to-origin operation is completed upon detection of the signal , and the table 5 stops at the position indicated by the solid line 14. At this time, the moving distance C of the table 5 from the start to the end of returning to the origin is approximately 70
It is mm.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

第6図を使って説明したように、インクリメンタル形エ
ンコーダの機能概要は、光の通過と遮断の作用により発
生するパルス信号をカウントするという構成なので、相
対的な位置でしか計測できない。このため、第5図に示
すようにテーブル5の位置を検出する近接センサ6a、
6b、6Cを取り付け、原点位置零を検出する動作つま
り原点復帰が必要である。
As explained using FIG. 6, the function of the incremental encoder is to count pulse signals generated by passing and blocking light, so it can only measure relative positions. Therefore, as shown in FIG. 5, a proximity sensor 6a detecting the position of the table 5,
It is necessary to attach 6b and 6C and to detect the zero position of the origin, that is, to return to the origin.

原点復帰は、電源投入時や機械系、電気系のトラブルが
ある度に行なう必要があり、原点復帰をする操作の手間
と時間がかかる。テーブル5と原点探索開始用の近接セ
ンサ6bとの距離が遠ければなおさら多くの時間を要す
る。
Return to origin must be performed when the power is turned on or whenever a mechanical or electrical problem occurs, and the return to origin operation takes time and effort. If the distance between the table 5 and the proximity sensor 6b for starting the origin search is long, it will take even more time.

エンコーダの種類には、第6図を用いて説明したインク
リメンタル形の他に原点復帰を必要としない絶対位置を
検出できるアブソリエート形があるがインクリメンタル
形より高価である。その理由として、回転板におけるス
リットをトラック分割することでスリットパターンが複
雑になり、トラック毎に受光するために光素子の数が増
えることなどから構造が複雑化し、機械的、電気的にも
調整の難易度が増すからである。また、インクリメンタ
ル形でパルス信号をカウントしたデータをバッテリバッ
クアップ方式により保存することも出来るが、消費電力
の問題で実用的ではない。
In addition to the incremental type described with reference to FIG. 6, there are other types of encoders, including an absolute type that can detect absolute positions without requiring return to origin, but these are more expensive than the incremental type. The reason for this is that dividing the slits in the rotary plate into tracks makes the slit pattern complicated, and the structure becomes complicated as the number of optical elements increases to receive light for each track, and mechanical and electrical adjustments are required. This is because the difficulty level increases. It is also possible to store data obtained by counting pulse signals in an incremental manner using a battery backup method, but this is not practical due to power consumption issues.

本発明の目的は上記課題を解決して、直線駆動軸の位置
検出を短時間で行なうことが可能な直線駆動軸における
位置検出装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a position detection device for a linear drive shaft that can detect the position of the linear drive shaft in a short time.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため本発明の直線駆動軸の位置検出
装置は、下記記載の構成を特徴とする。
In order to achieve the above object, the linear drive shaft position detection device of the present invention is characterized by the following configuration.

(イ) モータの回転により回転する直線駆動軸と、こ
の直線駆動軸に取付は直線運動を行なうチーフルと、こ
のテーブルに固定するドグと、このドグを検出しかつ直
線駆動軸の軸心方向に設ける複数の近接センサとを有す
る。
(b) A linear drive shaft that rotates with the rotation of the motor, a chifur attached to this linear drive shaft that performs linear motion, a dog that is fixed to this table, and a device that detects this dog and moves in the axial direction of the linear drive shaft. and a plurality of proximity sensors provided.

(ロ) モータの回転により回転する直線駆動軸と、こ
の直線駆動軸に取付は直線運動を行なうテーブルと、こ
のテーブルの垂直方向に設ける複数個の近接センサと、
直線駆動軸の軸心方向に沿りて固定するドグとを有する
(b) A linear drive shaft that rotates due to the rotation of the motor, a table attached to the linear drive shaft that performs linear motion, and a plurality of proximity sensors installed perpendicular to the table;
and a dog fixed along the axial direction of the linear drive shaft.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による実施例を図面を基に詳細に説明する
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

〔実施例1〕 第1図は本発明による第1の実施例における直線駆動軸
の位置検出装置を示す斜視図である。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a perspective view showing a linear drive shaft position detection device in a first embodiment of the present invention.

ポジショナ1からドライバ2へと移動指令値がわたると
ドライバ2よりモータ4が回転駆動され、モータ軸と連
結されたポールスクリ=−−7も同時に矢印15のよう
に回転駆動される。尚、モータ4の角度検出はエンコー
ダ3により行なわれ、第6図に示すインクリメンタル形
を採用している。
When a movement command value is transmitted from the positioner 1 to the driver 2, the motor 4 is rotationally driven by the driver 2, and the pole screw =--7 connected to the motor shaft is simultaneously rotationally driven as shown by the arrow 15. Incidentally, the angle of the motor 4 is detected by an encoder 3, and an incremental type shown in FIG. 6 is adopted.

ボールスクリュー7の回転に伴い、ボールスクリューナ
ツトが組み込まれているテーブル5は矢印11のように
プラス方向、マイナス方向に直線運動を行なう。このテ
ーブル5には金属で形成されたドグ5aが設けられてい
る。ドグ5aを検出するための近接センサ6&、6b、
 6c、 6d、6e、6fは直線駆動軸に沿って板1
6に固定されている。近接センサ6b、6C,6d、6
eの4個はモータ4が1回転してテーブル5が移動する
距離内に1個の近接センサだけがあるように等間隔に取
り付けられている。すなわちモータ4の1回転によりテ
ーブル5が移動する距離以下の間隔で近接センサ6b、
6C,6d、 6eを配置する。尚、近接センサの役割
は近接センサ6a、6fがテーブル5の動作範囲の制限
を検出し、近接センサ6aはマイナス側リミットを検出
し、近接センサ6fはプラス側リミットをそれぞれ検出
し、近接センサ6b、6c、6d、6eは原点探索の開
始を行なわせる。
As the ball screw 7 rotates, the table 5 in which the ball screw nut is installed performs linear motion in the plus and minus directions as indicated by arrows 11. This table 5 is provided with a dog 5a made of metal. Proximity sensors 6&, 6b for detecting the dog 5a,
6c, 6d, 6e, 6f are plates 1 along the linear drive axis.
It is fixed at 6. Proximity sensors 6b, 6C, 6d, 6
The four sensors e are mounted at equal intervals so that only one proximity sensor is within the distance that the table 5 moves when the motor 4 makes one revolution. In other words, the proximity sensor 6b,
Place 6C, 6d, and 6e. The roles of the proximity sensors are that the proximity sensors 6a and 6f detect the limits of the operating range of the table 5, the proximity sensor 6a detects the minus limit, the proximity sensor 6f detects the plus limit, and the proximity sensor 6b detects the limit on the plus side. , 6c, 6d, and 6e start the origin search.

以上のように第1図に示す構成からなる装置より検出さ
れる近接センサとエンコーダからの出力信号を、第2図
のタイムチャートにて概略的に示す。
The time chart of FIG. 2 schematically shows the output signals from the proximity sensor and encoder detected by the apparatus having the configuration shown in FIG. 1 as described above.

以下第1図と第2図とを用いて説明する。This will be explained below using FIG. 1 and FIG. 2.

タイムチャート8上にある信号8aは近接センサ6a、
信号8bは近接センサ6b、信号8Cは近接センサ6C
1信号8dは近接センサ6d、信号8eは近接センサ6
e、信号8fは近接センサ6fの検出信号に、タイムチ
ャート9上にあるノくルス信号は第6図に示すフォトダ
イオード27bの検出信号に、タイムチャート10上に
ある原点パルス信号はフォトダイオード27aの検出信
号にそれぞれ対応している。
The signal 8a on the time chart 8 is the proximity sensor 6a,
Signal 8b is proximity sensor 6b, signal 8C is proximity sensor 6C
1 signal 8d is the proximity sensor 6d, signal 8e is the proximity sensor 6
e, the signal 8f is the detection signal of the proximity sensor 6f, the nox signal on the time chart 9 is the detection signal of the photodiode 27b shown in FIG. 6, and the origin pulse signal on the time chart 10 is the detection signal of the photodiode 27a. This corresponds to each detection signal.

以下の説明では、テーブル5のストローク範囲である近
接センサ6aから近接センサ6fまでの設置間距離を9
Qmm、ボールスクリュー7のリードピッチを20mm
とした時、モータ4はO〜4.5回転の範囲で動作する
と仮定したものである。
In the following explanation, the installation distance from the proximity sensor 6a to the proximity sensor 6f, which is the stroke range of the table 5, is 9.
Qmm, lead pitch of ball screw 7 to 20mm
It is assumed that the motor 4 operates in the range of 0 to 4.5 rotations.

尚、近接センサ6eがドグ5aを検出したときにエンコ
ーダ6が原点復帰した位置は、原点位置零よりモータが
3回転したところである。よって、近接センサ6eの検
出信号により原点復帰した位置にはモータが3回転して
テーブル5の進む距離をポジショナ1にオフセット量と
して登録しておく必要がある。同様に近接センサ6dの
検出信号により原点復帰した位置にはモータが2回転し
てテーブル5の進む距離を、近接センサ6Cの検出信号
により原点復帰した位置にはモータが1回転してテーブ
ル5の進む距離を、それぞれポジショナ1に登録する。
The position at which the encoder 6 returns to its origin when the proximity sensor 6e detects the dog 5a is a point where the motor has rotated three times from the zero origin position. Therefore, it is necessary to register the distance traveled by the table 5 in the positioner 1 as an offset amount when the motor rotates three times at the position returned to the origin based on the detection signal of the proximity sensor 6e. Similarly, when the detection signal from the proximity sensor 6d causes the motor to return to its origin, the motor makes two rotations to determine the distance that the table 5 travels, and when it returns to its origin based on the detection signal from the proximity sensor 6C, the motor makes one rotation to increase the distance that the table 5 travels. Each distance traveled is registered in positioner 1.

第7図をもって説明した原点復帰動作を、本発明の装置
でも同様の条件つまり原点復帰開始時のテーブル5の位
置を合わせて行なったものを第2図で説明する。破線1
2で描かれているチーフル5の位置より原点復帰動作を
矢印16の方向に開始していくと、原点探索開始用の近
接センサ6eがドグ5aを検出してエンコーダ6が原点
探索を始める。フォトダイオード27aの信号を検出し
て原点復帰動作は終了し、テーブル5は実線14で描か
れた位置で停止する。この時のテーブル5の原点復帰開
始から終了までの移動距離りは、約10mmである。こ
こで、原点探索開始用の近接センサ6b、6C,6d、
 6eを4個使った理由はモータ4が一回転してテーブ
ル5が移動する範囲内に1個の近接センサがあれば良い
ためであり、第2図に示すGの距離即ち近接センサ6e
と原点信号スリブ)24aとの距離が短く配置されるこ
とが望ましい。
The origin return operation explained with reference to FIG. 7 will be described with reference to FIG. 2, in which the apparatus of the present invention is performed under the same conditions, that is, the position of the table 5 at the start of origin return is adjusted. Broken line 1
When the origin return operation is started in the direction of the arrow 16 from the position of the chifur 5 depicted in 2, the proximity sensor 6e for starting the origin search detects the dog 5a, and the encoder 6 starts the origin search. Upon detection of the signal from the photodiode 27a, the return-to-origin operation is completed, and the table 5 stops at the position drawn by the solid line 14. The moving distance of the table 5 at this time from the start to the end of returning to the origin is approximately 10 mm. Here, proximity sensors 6b, 6C, 6d for starting the origin search,
The reason for using four sensors 6e is that it is sufficient to have one proximity sensor within the range in which the table 5 moves once the motor 4 makes one revolution, and the distance G shown in FIG.
It is desirable that the distance between the origin signal sleeve 24a and the origin signal sleeve 24a be short.

本発明の第2図と従来技術の第7図とで、原点復帰動作
開始から終了後までのテーブル5の移動した距離を見る
と、従来装置では約7Qmm移動し、本発明の装置では
約13mm移動したことが分かる。前述したようにこの
場合は原点位置零から近接センサ6eからの検出信号を
受けた後のエンコーダ乙の原点位置までのオフセット量
、即ちモータ3回転分の移動距離Eをポジショナ1に登
録しておく。このようにすると原点復帰後のテーブル5
の位置が第2図に示す実線14の位置であってもポジシ
ョナ10指令値からオフセット量の差分を取る位置制御
をすれば、原点位置零を基準とする正確な位置を制御で
きる。
Looking at the distance traveled by the table 5 from the start to the end of the return-to-origin operation in FIG. 2 of the present invention and FIG. 7 of the prior art, it can be seen that the conventional device moves about 7 Qmm, and the device of the present invention moves about 13 mm. I know it has moved. As mentioned above, in this case, the offset amount from the zero position to the home position of the encoder B after receiving the detection signal from the proximity sensor 6e, that is, the moving distance E for three rotations of the motor, is registered in the positioner 1. . In this way, table 5 after returning to the origin
Even if the position is as indicated by the solid line 14 in FIG. 2, if the position control is performed by taking the difference in offset amount from the command value of the positioner 10, the position can be accurately controlled based on the zero position of the origin.

〔実施例2〕 第3図に本発明による第2の実施例における直線駆動軸
の位置検出装置を示す。
[Embodiment 2] FIG. 3 shows a linear drive shaft position detection device according to a second embodiment of the present invention.

駆動系の構成については第1図を用いて説明した実施例
1で述べたものと同様であるが、装置として異なる箇所
を第3図をもって以下に述べる。
The configuration of the drive system is the same as that described in the first embodiment described using FIG. 1, but the different parts of the device will be described below with reference to FIG. 3.

テーブル5には第1図に示すドグ5aが取り除かれ、テ
ーブル5の右端部5bにセンサ固定板17が固定され、
このセンサ固定板17には近接センサ6a、 6b、6
cが縦一列に、かつチーフル5の上面5Cに対して垂直
に固定されている。
The dog 5a shown in FIG. 1 is removed from the table 5, and the sensor fixing plate 17 is fixed to the right end 5b of the table 5.
This sensor fixing plate 17 includes proximity sensors 6a, 6b, 6.
c are fixed in a vertical line and perpendicularly to the top surface 5C of the chiffle 5.

近接センサ6a  6b、6Cに対向しかつ直線駆動軸
であるボールスクリュー7に沿った位置に板18が設け
られ、この板18には近接センサ6a、6b、6Cを反
応せしめる第4図に示す金属製のドグ19が破線枠Aの
中に固定されている。近接センサ6a、6b、6Cの3
つの検出信号から3ビツトのデータを得るために、ドグ
19を組み合せて配列する必要がある。ドグ19の配列
状態を第4図に示す。■、W、X列には1個、U、Z列
には2個、Y列には3個のドグ19が固定されている。
A plate 18 is provided at a position facing the proximity sensors 6a, 6b, 6C and along the ball screw 7, which is a linear drive shaft, and this plate 18 has a metal plate shown in FIG. 4 that makes the proximity sensors 6a, 6b, 6C respond. A dog 19 made of 100% is fixed within the dashed line frame A. Three proximity sensors 6a, 6b, 6C
In order to obtain 3-bit data from one detection signal, it is necessary to combine and arrange the dogs 19. FIG. 4 shows the arrangement of the dogs 19. (2) One dog 19 is fixed in the W and X columns, two dogs in the U and Z columns, and three dogs in the Y column.

U%V%w、x、y、z列のドグ19から得られる3ピ
ツトのデータの役割を以下に説明する。U、Z列はテ゛
−プル5の動作範囲の制限を行なうもので、U列はプラ
ス側リミットを、Z列はマイナス側リミットをそれぞれ
検出する。■、W、X、Y列はエンコーダ乙の原点探索
開始を行なうものであり、U、Z列の間に等間隔に配置
され、かつモータ4が1回転してテーブル5が進む距離
以内にドグ19の列が1列あるようになっている。
The role of the three pit data obtained from the dogs 19 in the U%V%w, x, y, and z columns will be explained below. The U and Z columns limit the operating range of the table 5, with the U column detecting the plus side limit and the Z column detecting the minus side limit. ■, W, X, and Y columns are for starting the origin search for encoder B, and are arranged at equal intervals between U and Z columns, and the dog is located within the distance that the table 5 advances by one rotation of the motor 4. There is one column with 19 numbers.

以上のように述べた構成からなる装置より検出される近
接センサ6a、6b、6cとエンコーダ6からの出力信
号をタイムチャート上に表すとこちらも第2図のように
なる。タイムチャート8上にある信号8aは近接センサ
6a、6b、6cがZ列のドグ19を検出した時の信号
、信号8bは同様にY列のドグ19を検出した時の信号
、信号8Cは同様にX列のドグ19を検出した時の信号
、信号8dは同様にW列のドグ19を検出した時の信号
、信号8eは同様に7列のドグ19を検出した時の信号
、信号8fは同様にU列のドグ19を検出した時の信号
に、タイムチャート9上のパルス信号は第6図に示すフ
ォトダイオード27bの検出信号に、タイムチャート1
0上の原点パルス信号はフォトダイオード278の検出
信号に、それぞれ対応している。
When the output signals from the proximity sensors 6a, 6b, 6c and the encoder 6 detected by the apparatus configured as described above and the encoder 6 are expressed on a time chart, the same is shown in FIG. The signal 8a on the time chart 8 is the signal when the proximity sensors 6a, 6b, 6c detect the dog 19 in the Z row, the signal 8b is the signal when the dog 19 in the Y row is detected, and the signal 8C is the same. The signal 8d is the signal when the dog 19 in the X row is detected, the signal 8d is the signal when the dog 19 in the W row is detected, the signal 8e is the signal when the dog 19 in the 7th row is detected, and the signal 8f is the signal when the dog 19 in the 7th row is detected. Similarly, the pulse signal on the time chart 9 is the detection signal of the photodiode 27b shown in FIG.
The origin pulse signals above 0 correspond to the detection signals of the photodiode 278, respectively.

以下の説明では、テーブル5のストローク範囲であるZ
列のドグ19からU列のドグ19までの設置間距離を9
 Qmm、ボールスクリュー7のリードピッチを20m
mとした時、モータ4はO〜4.5回転の範囲で動作す
ると仮定したものである。
In the following explanation, Z which is the stroke range of table 5
The installation distance from dog 19 in row to dog 19 in row U is 9
Qmm, lead pitch of ball screw 7 to 20m
It is assumed that the motor 4 operates in the range of 0 to 4.5 rotations, where m is the rotation speed.

尚、近接センサ6a、6b、6Cが7列のドグ19を検
出してからエンコーダ6が原点復帰した時の位置は原点
位置零よりモータが3回転したところである。よって、
7列のドグ19を検出した信号により原点復帰した位置
にはモータが3回転してテーブル5の進む距離をポジシ
ョナ1にオフセット量として登録しておく必要がある。
Note that the position when the encoder 6 returns to the origin after the proximity sensors 6a, 6b, and 6C detect the seven rows of dogs 19 is the position where the motor has rotated three times from the zero origin position. Therefore,
It is necessary to register the distance traveled by the table 5 in the positioner 1 as an offset amount when the motor rotates three times at the position returned to the origin based on the signal detected by the seven rows of dogs 19.

同様に近接センサ6a、6b、6CがW列のドグ19を
検出した信号により原点復帰した位置にはモータが2回
転してテーブル5の進む距離をポジショナ1に、近接セ
/す6a、6b、 6cf)−X列のドグ19を検出し
た信号により原点復帰した位置にはモータが1回転して
テーブル5の進む距離をポジショナ1にそれぞれオフセ
ット量として登録しておく必要がある。
Similarly, when the proximity sensor 6a, 6b, 6C detects the dog 19 in the W row, the motor rotates twice to the position where the proximity sensor 6a, 6b, 6C detects the dog 19 in the W row. 6cf) - It is necessary to register the distance traveled by the table 5 in the positioner 1 as an offset amount when the motor rotates once at the position returned to the origin based on the signal detected by the dog 19 in the X column.

第2図に示す破線12で描かれたテーブル5の位置より
原点復帰動作を本実施例2の装置でも同様にして行なえ
ば、実施例1で説明した原点復帰動作開始から終了する
までのテーブル5の移動量りがlQmmと、同様の結果
が得られるということは言うまでもない。
If the origin return operation is performed in the same manner in the apparatus of the second embodiment from the position of the table 5 drawn by the broken line 12 shown in FIG. It goes without saying that similar results can be obtained if the amount of movement is lQmm.

上記説明ではチーフル5の動作範囲内にドグ19の列を
モータ4が1回転してテーブル5が進む距離以内に1列
配置したが、以下の説明ではテーブル5の動作範囲内の
どこの位置に何個の近接センサを配置しても構わない。
In the above explanation, one row of dogs 19 is arranged within the movement range of the chifur 5 within the distance that the table 5 moves when the motor 4 makes one rotation. It does not matter how many proximity sensors are placed.

第4図に示すドグ19をそのまま利用し、そして、テー
ブル5を原点位置零に原点復帰動作で移動させる。この
原点位置零よりテーブル5を第3図に示す矢印11のプ
ラス方向に近接センサ6a、6b、6C7!l’−X列
のドグ19を検出するまで移動させる。このX列のドグ
19を検出する間エンコーダ3ではフォトダイオード2
7bからのパルス信号をカウントして、テーブル5が原
点位置零より移動した距離をオフセット量としてポジシ
ョナ1に登録して置く。
The dog 19 shown in FIG. 4 is used as is, and the table 5 is moved to the origin position zero by an origin return operation. From this origin position zero, the table 5 is moved in the positive direction of the arrow 11 shown in FIG. 3 by the proximity sensors 6a, 6b, 6C7! The dog 19 in the l'-X row is moved until it is detected. While detecting the dogs 19 in the X row, the encoder 3 uses the photodiode 2.
Pulse signals from 7b are counted and the distance that the table 5 has moved from the zero position is registered in the positioner 1 as an offset amount.

同様に原点位置零から近接センサ6a、6b、6CがW
列のドグ19を検出するまでのテーブル5の移動距離を
、原点位置零から近接センサ6a、6b、6Cが7列の
ドグ19を検出するまでのテーブル5の移動距離をそれ
ぞれエンコーダ3のパルス信号ヲカウントする手段によ
り、オフセット量としてポジショナ1に登録する。上記
のような方法により原点復帰動作をした場合、近接セン
サ6a、6b、6cがY列のドグ19を検出した時だけ
エンコーダの原点を探索し、X、WSV列のドグ19を
検出した時はエンコーダの原点は探索せずにその場で動
作を終了させる。次の移動指令値に対してオフセット量
との差分を取る位置制御をすれば、エンコーダの原点を
探索する必要はない。この方法では、ドグ19の列を増
やすほど原点復帰動作におけるテーブル5の移動量及び
移動時間をさらに短縮できる。尚、この方法を第3図の
装置を用いて行なったが第1図の装置においても可能で
ある。しかし、第1図の装置では近接センサからの信号
が1ビツトしかとれないため近接センサを多数必要とす
るので、第3図の装置を用いる方が経済的に有利である
Similarly, the proximity sensors 6a, 6b, and 6C are
The moving distance of the table 5 until the dog 19 in the row is detected is determined by the pulse signal of the encoder 3. This is registered in the positioner 1 as an offset amount by means of counting. When the origin return operation is performed using the method described above, the encoder origin is searched only when the proximity sensors 6a, 6b, and 6c detect the dog 19 in the Y column, and when the proximity sensor 6a, 6b, and 6c detect the dog 19 in the X and WSV columns. The encoder ends its operation on the spot without searching for its origin. If position control is performed by calculating the difference between the next movement command value and the offset amount, there is no need to search for the origin of the encoder. In this method, as the number of rows of dogs 19 increases, the amount of movement and time of movement of the table 5 in the return-to-origin operation can be further reduced. Although this method was carried out using the apparatus shown in FIG. 3, it is also possible to use the apparatus shown in FIG. However, since the device shown in FIG. 1 requires only one bit of the signal from the proximity sensor, a large number of proximity sensors are required, so it is economically advantageous to use the device shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、直線駆動軸の動作範囲内の数
カ所に絶対位置検出のための近接センサを設けることに
より、従来装置よりテーブルが動作範囲内のどの位置に
あっても原点復帰動作が微少量かつ短時間で行なうこと
が可能で、数カ所の原点復帰終了位置から位置制御が出
来る。
As explained above, by providing proximity sensors for absolute position detection at several locations within the motion range of the linear drive shaft, the return-to-origin operation is more precise than with conventional devices no matter where the table is within the motion range. It can be carried out in small quantities and in a short time, and position control can be performed from several origin return end positions.

絶対位置検出装置に使用する近接センサは、安価な有無
検出センサで十分機能を果たすので、アブソソリュート
形エンコーダやインクリメンタル形エンコーダデータの
バッテリバックアップ方式でモータの角度検出をするよ
りは、低コストで第5図にあるような装置には比較的組
み込みやすい、
The proximity sensor used in the absolute position detection device is a low-cost presence detection sensor that performs adequately, so it is cheaper and more efficient than detecting the motor angle using a battery backup method for absolute encoder or incremental encoder data. It is relatively easy to incorporate into the device shown in Figure 5.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例における直線駆動軸の位
置検出装置の構成を示す斜視図、第2図は第1の実施例
における原点復帰動作を示すタイムチャート図、第3図
は本発明の第2の実施例における直線駆動軸の位置検出
装置の構成を示す斜視図、第4図は本発明による第2の
実施例におけるドグの組合せを示す斜視図、第5図は従
来の直線駆動軸の位置検出装置の構成を示す斜視図、第
6図はインクリメンタル形エンコーダを示す斜視図、第
7図は従来の原点復帰動作を示すタイムチャート図であ
る。 3・・・・・・エンコーダ、 5・・・・・・テーブル、 5a、19・・・・・・ドグ、 61L、 6b、6C16d、6e、6f・・・・・・
近接センサ、 7・・・・・・ボールスクリュー 5α ドグ゛
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a linear drive shaft position detection device in the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart showing the origin return operation in the first embodiment, and FIG. A perspective view showing the configuration of a linear drive shaft position detection device in a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing a combination of dogs in the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a linear drive shaft position detection device, FIG. 6 is a perspective view showing an incremental encoder, and FIG. 7 is a time chart showing a conventional origin return operation. 3...Encoder, 5...Table, 5a, 19...Dog, 61L, 6b, 6C16d, 6e, 6f...
Proximity sensor, 7...Ball screw 5α dog

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)モータの回転により回転する直線駆動軸と、該直
線駆動軸に取付け直線運動を行なうテーブルと、該テー
ブルに固定するドグと、該ドグを検出しかつ前記直線駆
動軸の軸心方向に設ける複数の近接センサとを有するこ
とを特徴とする直線駆動軸の位置検出装置。(2)モー
タの回転により回転する直線駆動軸と、該直線駆動軸に
取付け直線運動を行なうテーブルと、該テーブルの垂直
方向に設ける複数の近接センサと、該近接センサを検出
せしめるドグとを有することを特徴とする直線駆動軸の
位置検出装置。
(1) A linear drive shaft that rotates due to the rotation of a motor, a table that is attached to the linear drive shaft to perform linear motion, a dog that is fixed to the table, and a device that detects the dog and moves in the axial direction of the linear drive shaft. A position detection device for a linear drive shaft, comprising a plurality of proximity sensors provided. (2) It has a linear drive shaft that rotates due to the rotation of a motor, a table that is attached to the linear drive shaft and performs linear motion, a plurality of proximity sensors that are installed perpendicular to the table, and a dog that detects the proximity sensors. A linear drive shaft position detection device characterized by:
JP25420390A 1990-09-26 1990-09-26 Position detecting device for linear driving shaft Pending JPH04133107A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145523A (en) * 2004-11-19 2006-06-08 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Device and method for measuring spatial position of first object to second object

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