JPH04204210A - 位置検出装置 - 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〉 この発明は位置検出装置に関し、さらに詳細にいえば、
減速８１構の最終段における絶対位置を検出するための
位置検出装置に関する。

〈従来の技術、□および発明か解決しようとする課題〉 従来から、減速機構を介して所定角度範囲内でのみ動作
させられるロボットアーム等においては、動作範囲内の
予め設定された一点を原点としておき、原点に対する相
対位置に基づいてロボットアームの現在位置を認識し、
必要な制御を行なうようにしている。

したがって、ロボット制御を行なう上で、原点位置検出
が必須となるのであり、原点検８を行なうために種々の
構成の位置検出装置が提供されている。即ち、原理的に
大別すれば、 ■　原点位置に原点検出用のセンサを設けておくととも
に、相対位置を検出するインクリメンタルエンコーダを
設けておく構成の位置検出装置、および ■　アブソリュートエンコーダを設け、原点検出用のセ
ンサを省略した構成の位置検出装置か提供されている。

上記■の構成の位置検出装置は信号線数を減少させるこ
とができる関係上、構成を簡素化することかできるので
あるが、原点検出用のセンサを動作させることかてきる
位置まてロボットを動作させて初めて原点復帰、即ち、
原点位置検出を行なうことかできるのであるから、ロボ
ットの状態によっては原点位置検出までに著しく長時間
かががってしまうことになるという問題かある。

上記■の構成の位置検出装置は、アブソリュートエンコ
ーダから信号か出力されるまでロボットを動作させるた
けて絶対位置を検出することかでき、位置検出までの所
要時間が、ロボットの状態に拘らず短いのであるが、ア
ブソリュートエンコーダから出力される信号のビット数
が多いのであるから、信号線数か増加し、インターフェ
ース回路を含めて全体としての構成か著しく複雑化する
という問題かある。さらに、アブソリュートエンコーダ
は一般的にかなり高価であるから、廉価なロボット等に
は到底組込む二とかできないという問題かある。

尚、以上にはロボットの場合についてのみ説明したが、
ロボット以外の装置類であっても、動作範囲か限定され
ているとともに、絶対位置の検圧が２・要なものであれ
ば、同様の問題か発生する。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
構成の簡素化を損なうことなく、絶対位置を検出するま
での所要動作範囲を大巾に少なくすることかできる位置
検出装置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するだめの、この発明の位置検出装置
は、減速機構の最終段に設けられた回転体に対して、所
定位置において正対するセンサが設けられており、しか
も回転体の所定位置に、減速比に対応して等分された状
態で検出部、非検出部か選択的に設けられており、回転
体の回転に伴なってセッサから順次出力される所定数の
センサ出力信号に基づいて絶対位置検出信号を出力する
絶対位置信号出力手段が設けられており、所定数のセン
サ出力が一義に定まるように上記検出部、非検出部の関
係が設定されている。

但し、減速比か２ｎであり、検出部、非検出部の間隔が
１／２　回転角度であり、絶対位置信号出力手段か少な
くとも連続するｎ個のセンサ出力隠号に基づいて絶対位
置検出信号を出力するものであることか好ましい。

そして、減速機構を動作させる原動部が、周期的にパル
ス信号を出力するものであり、センサが、パルス信号比
内時に検出部と正対する所定位置に配置されており、絶
対位置信号出力手段が、パルス信号８力時点におけるセ
ンサ出力信号に基ついて絶対位置検出信号を出力するも
のであることか好ましい。

面、上記前れの場合においても、検出部、非検出部は回
転体の回転可能範囲のみに対応して設けられていればよ
く、かつ回転可能範囲を減速比に対応して等分した所定
位置に設けられていればよい。

く作用〉 以上の構成の位置検出装置であれば、減速機構の最終段
に設（すられた回転体に、減速比に対応して等分された
所定位置に検出部および非検出部か選択的に設けられて
いるとともに、所定位置において回転体に正対するセン
サが設けられているのので、回転体の回転に伴なってセ
ンサから順次検圧信号、非検出信号か出力される。そし
て、この検圧信号、非検出信号か順次絶対位置信号出力
手段に供給されれば、所定数のセンサ出力信号の順列に
基づいて回転体の何れの箇所がセンサと正対しているか
をコ別することかてきるのて、絶対位置検出信号を出力
することかできる。即ち、センサからの出力信号は１ビ
ツトであり、信号線数は必要最少限となる。また、所定
数のセンサ出力信号が得られるたけ回転体を回転させる
たけでよいので、絶対位置を検出てきるまでの回転体の
回転量を、状態の如何に拘らず大巾に少なくすることか
できる。

そして、減速比か２ｎであり、検出部、非検出部の間隔
か１／２　回転角度であり、絶対位置信号出力手段か少
なくとも連続するｎ個のセンサ出力信号に基づいて絶対
位置検出信号を出力するものである場合には、回転体を
（ｎ−１）／２°〜ｎ　／　２　ｎ回転させるたけて絶
対位置を検圧することができる。また、一般的に採用さ
れているディジタル制御系において最も効率よく、かつ
無駄なく絶対位置検出および必要な制御を行なわせるこ
ともできる。

さらに、減速機構を動作させる原動部が、周期的にパル
ス信号を出力するものであり、センサが、パルス信号出
力時に検出部と正対する所定位置に配置されており、絶
対位置信号出力手段が、パルス信号出力時点におけるセ
ンサ出力信号に基づいて絶対位置検出信号を出力するも
のである場合には、回転体の回転速度の変化等に影響さ
れることなく、検出部、非検出部に対応する正確なセン
サ出力信号を抽出し、抽出されたセンサ出力信号列に基
づいて絶対位置を正確に検出することかできる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の位置検出装置の一実施例の要部を示
す概略斜視図であり、モータ（１）の出力軸と連結され
た減速機構（２）の最終段に位置検出用の円板（３）が
設けられている。そして、円板（３）の周縁部に正対す
る光電スイッチ（４）が設けられている。

さらに、上記モータ（１）には、１回転毎にセロパルス
を出力するインクリメンタルエンコーダ（５）が装着さ
れている。尚、上記減速機構（２）は減速比か８対１に
設定されており、上記円板（３）の周縁部は、４５度毎
に基準位置Ｐ　１．Ｐ　２・・Ｐ８が仮想的に設定され
ており、８つの基準位置のうち、所定箇所のみに透孔（
６）が形成されている。二〇透孔（６）は、連続する３
つの基準位置Ｐ６．Ｐ７．Ｐ８に対応させて形成されて
いるとともに、所定方向に２つ離れた基準位置Ｐ４に対
応させて形成されている。そして、透孔（６）が光電ス
イッチ（４）と正対した場合にのみ光電スイッチ（４）
がＯＮ信号を出力する。さらに、上記基準位置Ｐ１．Ｐ
２・　Ｐ８は、インクリメンタルエンコーダ（５）がら
セロパルスか８カされる時点において光電スイッチ（４
）と正対するように設定されている。

したかって、モータ（１）が１回転する毎に円板（３）
が１／８回転し、モータ（１）が８０転することにより
円板（３）が１回転する。そして、透孔（６）と正対す
る状態て光電スイッチ（４）が信号“１“を出力し、他
の状態で信号“０”を出力するものと定義すれば、円板
（３）が１回転することにより、例えば、“０００１０
１１１“とするように連続する／リアル信号か出力され
る。尚、このシリアル信号は光電スイッチ（４）の位置
によって変化するが、その変化はサイクリックであり、
実質的に同義であるから何ら問題はない。

第２図はこの発明の位置検出装置の一実施例の電気的構
成を示すブロック図であり、インクリメンタルエンコー
ダ（５）がら出力されるセロパルスを制御信号とするゲ
ート回路（７）と、ゲート回路（７）を通して取込まれ
る光電スイッチ（４）がらの出力信号を入力とする３ビ
ツトのシフトレンスタ（８）と、連続する３ビツトの出
力信号の順列に対応する位置検出信号が予め格納されて
いるパターンテーブル（９）（第３図参照）と、シフト
レジスタＳ）の内容と一致する順列を抽出する一致検出
回路００）と、抽出された順列に対応する位置検出信号
を読出す読出し回路（１１）とを有している。

したがって、絶対位置か不明な状態でモータ（１）を動
作させれば、モータ（１）が２〜３回転する間に以下の
ようにして位置検出信号を出力することができる。

即ち、モータ（１）が１回転すれば、インクリメンタル
エンコーダ（５）がらセロパルスが出力され、ゲート回
路（７）が開かれるので、シフトレジスタ（８）に１ビ
ツトの出力信号か取込まれる。そして、モータ（１）が
１回転する毎に出力信号が取込まれ、連続する３ビツト
の出力信号がシフトレジスタ（８）に保持される。した
がって、その後は、一致検出回路（１０）により、パタ
ーンテーブル（９）がらシフトレジスタ（８）の順列と
同し順列のものを抽出し、読出し回路（ｌｌ）により、
抽出された順列に対応する位置検圧信号を読出すことか
できる。

以上のようにして位置検出信号か得られた後は、特別に
絶対位置を検出する必要がなく、インクリメンタルエン
コーダ（５）がら出力される相対位置検出信号のみに基
づいて正確な位置を検出することができる。

〈実施例２〉 第４図はこの発明の位置検出装置の他の実施例の電気的
構成を示すブロック図であり、第２図の実施例と異なる
点は、シフトレジスタ（８）の内容をパターンテーブル
（９）に対する読出しアドレスとして、一致検出回路（
１０）および読８し回路（ＩＩ）を省略した点およびパ
ターンテーブル（９）の上記読出しアドレスにより指定
される箇所に位置検出信号を格納した点のみである。

したがって、この実施例の場合には、構成を著しく簡素
化することができるのみならず、パターンテーブル（９
）のメモリ容量をも著しく小さくすることかでき、しか
も上記実施例と同様に簡単に位置検出信号を得ることが
できる。

〈実施例３〉 第５図は減速比か１６対１てあり、基準位置をＰ１〜Ｐ
１６とした場合における透孔（６）の形成位置を示す図
であり、Ｐ１〜Ｐ４　、　　Ｐ９　、　　ＰＩ３．　　
ＰＩ３゜ＰＩ３のみに透孔（６ンか形成されている。

したかって、この実施例の場合には、円板（３）が１回
転することにより得られる出力信号列が“１１１１００
００１００１１０１０”となり、任意の連続する４つの
出力信号列を抽出した場合に同一の信号列か得られるこ
とがないのであるから、円板（３）を３／１６〜４／１
６回転させるたけて絶対位置を検出することができる。

また、減速比が３２対１の場合には基準位置を３２とし
、円板（３）が１回転することにより得られる出力信号
列を“１１１１１０００００１０００１１００１０１０
０１１１０１０１１０”とすればよく、減速比か６４対
１の場合には基準位置を６４とし、円板（３）が１回転
することにより得られる出力信号列を“１１１１１１０
０００００１０１１０１１０”とすればよく、以下同様
に任意の減速比に対応する透孔（６）の形成位置を定め
ることかできる。

第６図は減速比が２ｎ対１の場合におけるビット列作成
方法の一例を示すフローチャートであり、ステップ■に
おいて“１”をｎ回出力することによりｎｉｌ！ｌ連続
させ、ステップ■において“０”をｎ回出力することに
よりｎ個連続させる。その後、ステップ■において“０
′を選択し、ステソヘブ■において連続するｎビットの
パターンか同しものか存在するか否かを判別し、同じも
のか存在すると判別された場合にはステップ■において
“１′を出力し、逆に、固しものが存在しないと判別さ
れた場合にはステップ■において“０°を出力する。そ
して、ステップ■またはステップ■の処理を行なった後
は、ステップ■において２ｎビツト目であるか否かを判
別し、２°ビツト目でなければ再びステップ■の処理を
行なう。逆に、に２ｎビツト目であれば、そのまま一連
の処理を終了する。

上記ビット列は上記フローチャートに基づいて得られた
しのであり、ｎが６の場合までしかビット列を作成して
いないが、ｎか７より大きい場合であっても同様にビッ
ト列を作成することかできる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな（
、例えば、上記実施例におけるビット列を反転させるこ
とが可能であるほが、光電スイッチに代えて近接スイッ
チ等を使用することが可能であり、さらに、検出部、非
検出部を透孔の有無により区分する代わりに反射係数か
大巾に異なる部材を設けることが可能であるほが、この
発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更
を施すことか可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、センサからの出力信号は１
ビツトとし、信号線数を必要最少限として構成を簡素化
することかできるとともに、所定数のセンサ田力信号か
得られるたけ回転体を回転させるたけでよいので、絶対
位置を検出てきるまての回転体の回転量を、状態の如何
に拘らず大巾に少なくすることができるという特有の効
果を奏する。

第２の発明は、回転体を（ｎ　−１）　／　２　〜ｎ／
２ｎ回転させるたけて絶対位置を検出することかできる
とともに、一般的に採用されているディジタル制御系に
おいて最も効率よく、かつ無駄なく絶対位置検圧および
必要な制御を行なわせることもできるという特有の効果
を奏する。

第３の発明は、回転体の回転速度の変化等に影智される
ことなく、検出部、非検出部に対応する正確なセンサ呂
力信号を抽出し、抽出されたセンサ出力信号列に基づい
て絶対位置を正確に検圧することかできるという特有の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の位置検出装置の一実施例の要部を示
す概略斜視図、 第２図はこの発明の位置検出装置の一実施例の電気的構
成を示すブロック図、 第３図はパターンテーブルを概略的に示す図、第４図は
この発明の位置検出装置の他の実施例の電気的構成を示
すブロフク図、 第５図は減速比か１６対１の場合における透孔の形成位
置を示す図、 第６図はビット列作成方法の１例を示すフローチャート
。 （１）・・モータ、（２）・減速機構、（３）・円板、
（４）・・光電スイッチ、（５）・インクリメンタルエ
ンコーダ、（６）・透孔、（７）・・ゲート回路、３）
・　シフトレジスタ、 （９）・・パターンテーブル、 ００）一致検出回路、（１１）読出し回路特許出願人　
　ダイキン工業株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　津　　川　　友　　土
弟４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減速機構（２）の最終段に回転体（３）が設けられ
   ているとともに、所定位置において回転体（３）と正対
   するセンサ（４）が設けられており、回転体（３）の所
   定位置に、減速比に対応して等分された状態で検出部（
   ６）、非検出部が選択的に設けられており、回転体（３
   ）の回転に伴なってセンサ（４）から順次出力される所
   定数のセンサ出力信号に基づいて絶対位置検出信号を出
   力する絶対位置信号出力手段（７）（８）（９）（１０
   ）（１１）が設けられており、所定数のセンサ出力が一
   義に定まるように上記検出部（６）、非検出部の関係が
   設定されていることを特徴とする位置検出装置。 ２、減速比が２＾ｎであり、検出部（６）、非検出部の
   間隔が１／２＾ｎ回転角度であり、絶対位置信号出力手
   段（７）（８）（９）（１０）（１１）が少なくとも連
   続するｎ個のセンサ出力信号に基づいて絶対位置検出信
   号を出力するものである上記特許請求の範囲第１項記載
   の位置検出装置。 ３、減速機構（２）を動作させる原動部（１）が、周期
   的にパルス信号を出力するものであり、センサ（４）が
   、パルス信号出力時に検出部（６）または非検出部と正
   対する所定位置に配置されており、絶対位置信号出力手
   段（７）（８）（９）（１０）（１１）が、パルス信号
   出力時点におけるセンサ出力信号に基づいて絶対位置検
   出信号を出力するものである上記特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の位置検出装置。