JPH05505872A

JPH05505872A - 絶対位置測定装置

Info

Publication number: JPH05505872A
Application number: JP91504936A
Authority: JP
Inventors: ベイリー　エドワード　ジェー
Original assignee: エービービー　ロボティクス　インコーポレイテッド
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1991-02-11
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: EP0515496B1; WO1991012493A3; EP0515496A1; US5093610A; JP2533819B2; WO1991012493A2; DE69105119T2; CA2075826A1; CA2075826C; DE69105119D1; ES2067219T3

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】絶対位置測定装置本発明は、可動機械部材の位置を測定する装置に関する。特に、本発明は、２つの角度位置測定装置を使用して、可動機械部材の絶対位置を測定する装置に関する。

従来技術の説明可動機械部材の絶対位置を測定するために、２つの角度位置測定装置、例えばレゾルバを使用することは、従来から知られている。そして、２つのレゾルバのロータを伝達装置を介して回転させ、それらの回転にわずかな違いを生じさせるようにした特別の技術も従来から知られている。例えば、もし一方のレゾルバのロータが測定された角度位置に対してＮの比率で駆動される場合には、他方のレゾルバのロータは（Ｎ＋１）の比率で駆動される。伝達装置における比率差は、２つのレゾルバによって測定された角度位置の差が可動機械部材の動きの範囲を通して一つしかないことを保証するように選択される。

このような公知の位置測定装置は、しかし、レゾルバロータを急速に駆動する目的のために、特殊の伝達装置を必要とする欠点がある。また、レゾルバとこの必要とされる伝達装置とを結合するようにした位置測定装置が提供されていることも従来知られているけれども、このような装置のコストは伝達装置を製作するコストのために非常に高くなってしまう。更に、このような伝達装置の使用によっては、位置の測定における伝達装置の固有の不正確さを引き起こす。

発明の概要本発明の目的は、モータ及び減速装置により駆動される可動機械部材の位置を、可動機械部材の位置に関連されかつ互いに区別されている２つの相対角度位置を表す２つの出力信号を生じる２つの角度位置測定装置を使用して、測定する装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、可動機械部材の絶対位置を測定する装置であって、機械部材の動きがモータ及び減速装置によって伝えられ、かつこの機械部材の絶対位置が第１及び第２の角度位置測定装置を使用して測定され、各角度位置測定装置はロータとステータとを有し、第１の角度位置測定装置のロータ及びステータの一方は、減速装置を駆動するモータロータ及びモータステータの一方により、第２の角度位置測定装置のロータ及びステータの一方を一緒に駆動させ、また第１の角度位置測定装置のロータ及びステータの他方は機械部材に対して動かないままであり、かつ第２の角度位置測定装置のロータ及びステータの一方は機械部材と一緒に回転する位置測定装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、添付図面及びその説明から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明図１は、本発明による可動機械部材の絶対位置を測定する装置の一例を示す。

好適な実施例の詳細な説明以下、本発明を説明するために、好適な実施例について詳細に説明する。この実施例は、本発明の譲受人であるシンシナティ　ミラクローン　インコーホレーテッド（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ　Ｍｉｌａｃｒｏｎ　Ｉｎｃ、）によって製造された産業用ロボットに本発明を適用した場合を示す。

図１は、産業用マニピユレータの肩ジヨイント部における装置要素を示す。上方アーム３２（このアームの一部分が図１に断面で示されている）は、機械ベース３８によって支持されている駆動モータ２６により、軸線６０のまわりに回転させられる。機械ベース３８もその一部分が図１に断面で示されている。外トロコイド駆動装置が、上方アーム３２とモータ２６との間の減速装置３０として使用され、モータ２６によって駆動される入力軸３４を包含している。この入力軸３４は、図１では、ケース２４の切断した部分を通して見られる。外トロコイド駆動装置としては、例えば、帝人製機株式会社から販売されていて入手し得るＲＶシリーズ駆動装置を選択することができる。減速装置３０は、入力軸３４の回転に比例する出力軸３１の回転を生じさせる。上方アーム３２は、人力軸３４のＮ回転ごとに１回転する。

図１をまた参照するに、モータ２６のロータ２８（鐘形ハウジング４８の切断した部分を通して見られている）は、入力軸３４の端部に挿入され、キー（図示せず）によってこの入力軸の端部に固定されている。上方アーム３２は、ピン５０とボルト５２との手段によって、出力軸３１に接続されている。減速装置３０のケース２４に形成されたフランジ４６は、ハウジング４８のフランジを通過するビン５６とボルト５４との手段によって、機械ベース３８に取付けられている。

モータ２６は、ボルト４２及び４４を使用して、モータ取付はフランジ４０により鐘形ハウジング４８に取付けられている。このような取付は構造によって、ケース２４及びモータケース２７は上方アーム３２に対して動かない。

上方アーム３２の絶対角度位置は、レゾルバ１０及び１６によって測定される相対角度位置から決定される。レゾルバ１００ロータ１２は、ハウジング５８の切断した部分を通して見られるカップリング２２によって、モータロータ２８に連結されている。このモータロータ２８は、図１では、モータケース２７の右側端を切断した部分を通して見られる。レゾルバ１０のステータ１４は、ハウジング５８にしっかりと取付けられている。このハウジング５８は、ボルト６２及び６４を使用して、取付はフランジ５９によりモータケース２７に取付けられている。したがって、レゾルバ１０のステータ１４は、上方アーム３２に対して動かない。レゾルバ１６のロータ１８は、レゾルバハウジング１７の切断した部分を通して見られ、軸延長部３６に取付けたキー（図示せず）の手段によって減速装置３０の入力軸３４により駆動される。レゾルバハウジング１７は、ボルト６６及び６８を使用して、取付はフランジ１９により上方アーム３２に取付けられている。また、レゾルバ１６のステータ２０は、ハウジング１７に固定されている。

それ故、ステータ２０は上方アーム３２と一緒に回転する。

作用の説明良（知られているように、レゾルバ１０及び１６は、レゾルバステータに対してのレゾルバロータの角度位置の関数と′して、入力信号に対しての出力宿号の位相ずれを生じる。インターフェース回路７０は、接続ケーブル７２及び７４を経て、レゾルバロータへ入力信号を与えると共に、レゾルバステータからの出方信号を受ける。この場合、本出願人は、入力信号から出力信号を生じるようにレゾルバロータとレゾルバステータとの間に信号の誘導結合を与えるブラシレスレゾルバを使用することを選択している。

レゾルバ１０の出力１号は、モータロータ２８へのレゾルバロータ１２の連絡とモータケース２７へのレゾルバステータ１４の固定取付けによって、モータロータ２８の角度位置の直接の指示を与える。出力軸３１が入力軸２４と同じ方向に回転させられている場合には、レゾルバ１６の出力信号は、モータロータの（Ｎ −１）回転、すなわち、モータロータ２８により駆動されるレゾルバロータ１８の回転と、上方アーム３２により駆動されるレゾルバステータ２０の回転との差を測定する。レゾルバｌＯ及び１６の出力信号によって表わされている角度位置は、それ故、（Ｎ−１）に対してのＮの比である。もし減速装置３０によって出力軸３１の回転が入力軸３４の回転と反対の方向へ生じさせられている場合には、レゾルバ１６の出力信号は、モータロータの（Ｎ＋１）回転を測定する。この場合においては、レゾルバ１０及び１６の出力信号によって表わされている角度位置は、（Ｎ＋１）に対してのＮの比である。レゾルバ１０及びレゾルバ１６１；よる測定位置の差は上方アーム３２の動きの全範囲を通して一つしかないので、上方アーム３２の絶対角度位置を、例えば米国特許第４．５８０．２０４号明細書に記載されて知られている、レゾルバ１０及び１６から得られる位置信号のマニピユレーション技術によっていつでも決定することができる。

以上添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明してきたけれども、本発明の範囲はこの好適な実施例に対して限定されるものではない。特に、好適な実施例におけるレゾルバに代えて、他の角度位置測定装置、例えば、エンコードなどを使用できるものである。また、好適な実施例における減速装置に代えて、他の減速装置を使用できるものである。例えば、比較的高い減速比が所望される場合には、調和装置を使用することができる。そして、他の場合には、装置の歯車伝動装置を使用することができる。しかし、他の適当な減速装置を用いることもできることは当業者であればわかることである。更に、角度位置測定装置、駆動モータ及び減速装置を取付けるための他の構造を採用できることも、当業者であればわかるであろう。また、以上述べた本発明の構造は、産業用ロボットの他の可動部材例えば手首部材、半部材にも好都合に適用できるものである。最後に、本発明は、本発明の精神及び範囲を逸脱することのないすべての変形、均等手段をカバーするものである。

７〜要　約可動機械部材の絶対位置を測定する装置を提供する。

機械部材はモータ及び減速装置によって駆動される。

減速装置は、モータロータ及びモータステータの回転に対して比例する機械部材の回転を生じさせる。２つの角度位置測定装置が、機械部材の位置に関連されかつ互いに区別されている２つの相対位置を表す２つの出力信号を生じる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成４年８月１２日

Claims

【特許請求の範囲】１　可動機械部材の位置を測定する装置であって、該機械部材はモータ及び減速装置によって動かされ、また前記モータはモータロータとモータステータとを有し、かつ前記減速装置はこれらモータロータ及びモータステータの回転に対して比例する機械部材の回転を生じさせるものにおいて、第１のステータ及び第１のロータの相対角度位置を表す第１の出力信号を生じる第１の角度位置測定装置と、第２のステータに対する第２のロータの相対角度位置を表す第２の出力信号を生じる第２の角度位置測定装置とを包含し、前記第１のロータ及び第１のステータの一方は機械部材に対して動かないが、他方は減速装置を駆動するモータロータ及びモータステータの一方と一緒に回転し、また前記第２のロータ及び第２のステータの一方は機械部材と一緒に回転するが、他方は減速装置を駆動するモータロータ及びモータステータの一方と一緒に回転する第１のロータ及び第１のステータの一方と一緒に回転することを特徴とする、可動機械部材の位置を測定する装置。２　更に、第１及び第２の出力信号に応答して、機械部材の動きの全範囲内のすべての部分での機械部材の絶対位置を表す絶対位置信号を生ずる装置を包含する請求項１記載の装置。３　第１及び第２の角度位置測定装置はレゾルバである請求項２記載の装置。４　モータロータは減速装置を駆動し、また第１のロータはモータロータによって駆動される請求項２記載の装置。５　第２のステータは機械部材と一緒に回転する請求項４記載の装置。６　減速装置は調和装置である請求項２記載の装置。７　減速装置が外トロコイド駆動装置である請求項２記載の装置。８　減速装置は歯車伝動装置である請求項２記載の装置。９　可動機械部材の絶対位置を測定する装置であって、該機械部材はモータ及び減速装置によって動かされ、また前記モータはモータロータとモータステータとを有し、かつ前記減速装置はモータロータの回転に対して比例する機械部材の回転を生じさせるものにおいて、モータロータ及びモータステータの相対角度位置を表す第１の出力信号を生じる第１の角度位置測定装置と、モータロータ及び機械部材の相対角度位置を表す第２の出力信号を生じる第２の角度位置測定装置とを包含することを特徴とする、可動機械部材の絶対位置を測定する装置。１０　更に、第１及び第２の出力信号に応答して、機械部材の動きの全範囲内のすべての部分での機械部材の絶対位置を表す絶対位置信号を生ずる装置を包含する請求項９記載の装置。１１　第１及び第２の角度位置測定装置はレゾルバである請求項１０記載の装置。１２　減速装置は外トロコイド駆動装置である請求項１０記載の装置。