JPH0599696A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バックアップ用の電源およびデータ伝送を不
要にするとともに少ない動作量で絶対位置を検出する。 【構成】 モータ１により直接駆動される円板４のスリ
ット４ａ，４ｂをフォトセンサ４ｃで検出し、歯数差が
１の減速機構２により駆動される円板３のスリット３ａ
をフォトセンサ３ｂで検出し、モータ１の正逆転に伴な
うフォトセンサ４ｃからのパルス数と減速機構２の歯数
とに基づいてモータ回転位置検出部５によりモータの回
転角を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、モータに代表される駆動源の原動
軸の回転量を検出するための位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、減速機構を介して所定範囲内
でのみ動作させられるロボットアーム等においては、動
作範囲の予め設定した１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等の現在位置を
認識し、必要な処理を行なうようにしている。

【０００３】したがって、ロボット制御を行なう上で原
点位置検出が必須になるのであり、原点検出を行なうた
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、（１）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（２）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
が提供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）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ができる位置までロボットを動作さ
せて初めて原点復帰、即ち、原点位置検出を行なうこと
が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がかかってしまうととも
に、この間におけるロボットアーム等の動作量が多くな
るので周辺機器等との干渉が生じる可能性が高くなると
いう不都合がある。

【０００５】上記（２）の構成の位置検出装置は、アブ
ソリュート・エンコーダから絶対位置を示す信号が出力
されるのであるからロボットを殆ど動作させることなく
原点位置を基準とする現在位置の検出を達成できるので
あるが、アブソリュート・エンコーダは一般的にバッテ
リーによりバックアップされているのであるから、バッ
テリー切れの場合には位置データが失われてしまうとい
う不都合がある。また、記憶している位置データをロボ
ット・コントローラに伝送しなければならないのでデー
タ通信の信頼性を高めなければならないという不都合も
ある。

【０００６】

【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、バッテリー切れ、データ伝送エラー等に
起因する位置検出精度の低下を防止し、しかも位置検出
に必要なロボットの動作量を少なくできる位置検出装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の位置検出装置は、駆動源の原動軸の相
対的回転量を検出するインクリメンタル・エンコーダ
と、原動軸に連結される、歯数差が歯数に対して十分に
小さい所定値の減速機構と、減速機構の歯数が多い歯車
と一体に回転する出力軸に連結された自転部材と、自転
部材の所定位置に設けられた被検出部を検出する検出部
と、自転部材の被検出部が検出部により検出されるまで
の原動軸の回転量に基づいて原動軸の回転量を検出する
回転量検出手段とを含んでいる。

【０００８】

【作用】請求項１の位置検出装置であれば、減速機構の
歯数差が歯数に対して十分に小さい所定値に設定されて
いるのであるから、原動軸の１回転につき、歯数と歯数
差とに基づいて定まる微小回転量だけ原動軸と出力軸と
の間に位相差が生じる。したがって、インクリメンタル
・エンコーダが基準位置を検出するまで駆動源を一方向
に動作させた後、自転部材の被検出部を検出部が検出す
るまで駆動源を逆方向に動作させ、逆方向の動作に伴な
う回転量をインクリメンタル・エンコーダにより検出す
ればよく、検出された回転量および上記微小回転量に基
づいて回転量検出手段により原動軸の回転数を検出でき
る。

【０００９】以上の説明から明らかなように、自転部材
により原動軸の回転数を示す情報が保存されていること
になるのであるからバッテリー切れ、データ伝送エラー
等の影響を皆無にでき、しかも原動軸の回転数を検出す
るために必要な原動軸の動作量は１回転を越えない範囲
であるから、ロボットアーム等の動作量を著しく少なく
でき、この結果、位置検出動作を行なっている間にロボ
ットが周辺機器と干渉する危険性を大巾に低減できる。

【００１０】

【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。図１はこの発明の位置検出装置の一実施例を
示す概略図であり、モータ１の原動軸１ａに減速機構２
の入力歯車２ａを連結しているとともに、入力歯車２ａ
と噛合う出力歯車２ｂに一体に連結された出力軸２ｃに
出力軸原点検出用の円板３を連結している。この円板３
は図３に示すように、所定位置に原点検出用のスリット
３ａを有している。そして、円板３に近接してスリット
３ａを検出するためのフォトセンサ３ｂが配置されてい
る。また、モータ１のケーシングの内部に、モータ１の
原点位置検出用のスリット４ａおよびモータ１の回転角
検出用の多数のスリット４ｂが形成された円板４が設け
られ（図４参照）、原動軸１ａと連結されている。そし
て、円板４に近接してスリット４ａ，４ｂを検出するた
めのフォトセンサ４ｃが配置されている。さらに、モー
タ１を正逆回転させ、フォトセンサ３ｂ，４ｃからのス
リット検出信号を入力としてモータ１の回転位置を検出
するモータ回転位置検出部５を有している。尚、上記入
力歯車２ａおよび出力歯車２ｂの歯数がそれぞれｎ，ｎ
＋１（ｎは整数）に設定されている。また、原動軸１ａ
を他の減速機構（図示せず）を介してロボットアーム等
と連結している。さらに、出力軸２ｃの回動範囲はモー
タ１のｎ回転より小さい範囲に設定してある。

【００１１】上記構成の位置検出装置の作用は次のとお
りである。両歯車２ａ，２ｂの歯数の差が１であるか
ら、原動軸１ａが１回転することにより生じる原動軸１
ａと出力軸２ｃの位相差は１／ｎ回転になる。したがっ
て、モータ回転位置検出部５により原動軸１ａと出力軸
２ｃの位相差を検出し、位相差に基づいてモータ１の回
転位置を検出できる。

【００１２】図２はモータ回転位置検出部５の処理を説
明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において
モータ１を正転させ、ステップＳＰ２においてフォトセ
ンサ３ｂが円板３のスリット３ａを検出するまで待ち、
ステップＳＰ３において、フォトセンサ４ｃによる円板
４のスリット４ｂ検出時に出力されるパルスを計数する
パルスカウンタ（図示せず）をリセットする。次いで、
ステップＳＰ４においてモータ１の逆転を開始するとと
もに、フォトセンサ４ｃによる円板４のスリット４ｂ検
出時に出力されるパルスのパルスカウンタによる計数を
開始し、ステップＳＰ５においてフォトセンサ４ｃによ
る円板４のスリット４ａの検出が行なわれるまでステッ
プＳＰ４の処理を反復する。そして、フォトセンサ４ｃ
によりスリット４ａが検出されれば、ステップＳＰ６に
おいてパルスカウンタのカウント値をラッチし、ステッ
プＳＰ７において、ラッチしたカウント値および既知の
歯数に基づいてモータ１の回転位置を算出し、一連の処
理を終了する。

【００１３】さらに詳細に説明すると、歯車の歯数がそ
れぞれｎ，ｎ＋１に設定されているのであるから、減速
比は（ｎ＋１）／ｎである。また、モータ１が１回転す
る間にスリット４ｂを検出する毎にフォトセンサ４ｃか
ら出力されるパルス数をＰＲＡＴＥ、ラッチしたカウン
ト数をＰとすれば、モータ１の回転数はＰ／（ＰＲＡＴ
Ｅ／ｎ）回転になる。したがって、基準位置からのモー
タ１の回転角は｛Ｐ／（ＰＲＡＴＥ／ｎ）｝・ＰＲＡＴ
Ｅ＋Ｐパルスとなり、この式を単純化すれば、Ｐ（ｎ＋
１）パルスになる。したがって、上記ステップＳＰ７に
おいてＰ（ｎ＋１）の演算またはＰ（ｎ＋１）に１パル
ス当りの回転角を乗算する演算を行なうだけでよく、簡
単にモータ１の回転位置を得ることができる。

【００１４】また、上記の処理を行なうために必要なモ
ータ１の正逆転はフォトセンサ３ｂ，４ｃによりそれぞ
れスリット３ａ，４ａを検出するまででよいからモータ
１を１回転より多く正逆転させる必要がなく、この結
果、ロボットアーム等の動作量を著しく少なくできるの
で周辺機器等との干渉が生じる危険性を著しく低減でき
る。

【００１５】図５は減速機構の他の具体例を示す縦断面
図であり、図１の減速機構２と異なる点は、傘歯車２
ａ，２ｂに代えて調和減速機６を設けた点のみである。
さらに詳細に説明すると、調和減速機６は、外歯部材６
ａ、フレキシブルな内歯部材６ｂおよび内歯部材６ｂを
僅かに変型させて内歯部材６ｂの一部のみを外歯部材６
ａと噛合せる内歯変形部材（図示せず）から構成されて
おり、通常は内歯変形部材に回転力を与え、内歯部材６
ｂの回転力を外部に取出すことにより著しく大きい減速
比を達成している。しかし、この具体例においては、原
動軸１ａの回転力を平歯車６ｃ，６ｄを介して減速する
ことなく外歯部材６ａに伝達し、内歯変形部材の軸６ｅ
を所定の固定部位に固定しておいて、内歯部材６ｂに対
して出力軸６ｆを介して円板３を連結している。そして
この構成を採用することにより、外歯部材６ａと内歯部
材６ｂの歯数がｎ，ｎ＋１に設定されている場合に、ｎ
／（ｎ＋１）の減速比を達成できる。尚、６ｇはベアリ
ングである。

【００１６】したがって、この場合にも上記実施例と同
様の作用を達成できる。また、この具体例の場合には、
傘歯車を使用した減速機構と比較して減速機構を小形化
できるので、位置検出装置を全体として小形化できる。
尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、歯数差を２以上に設定することが可能であ
るほか、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が可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、自転部
材により原動軸の回転数を示す情報を保存してバッテリ
ー切れ、データ伝送エラー等の影響を皆無にでき、しか
も原動軸の回転数を検出するために必要な原動軸の動作
量を１回転を越えない範囲にしてロボットアーム等の動
作量を著しく少なくでき、位置検出動作を行なっている
間にロボットが周辺機器と干渉する危険性を大巾に低減
できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の位置検出装置の一実施例を示す概略
図である。

【図２】モータ回転位置検出部の処理を説明するフロー
チャートである。

【図３】出力軸原点検出用の円板の構成を示す概略図で
ある。

【図４】モータにより直接駆動される円板の構成を示す
概略図である。

【図５】減速機構の他の具体例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ モータ １ａ 原動軸 ２ 減速機構 ２ｂ
出力歯車 ２ｃ 出力軸 ３ 出力軸原点検出用の円板 ３ａ
スリット ３ｂ フォトセンサ ４ 円板 ４ｂ スリット ４ｃ フォトセンサ ５ モータ回転位置検出部 ６ 調和減速機 ６ｂ 内歯部材 ６ｆ 出力軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源（１）の原動軸（１ａ）の相対的
   回転量を検出するインクリメンタル・エンコーダ（４）
   （４ｂ）（４ｃ）と、原動軸（１ａ）に連結される、歯
   数差が歯数に対して十分に小さい所定値の減速機構
   （２）（６）と、減速機構（２）（６）の歯数が多い部
   材（２ｂ）（６ｂ）と一体に回転する出力軸（２ｃ）
   （６ｆ）に連結された自転部材（３）と、自転部材
   （３）の所定位置に設けられた被検出部（３ａ）を検出
   する検出部（３ｂ）と、自転部材（３）の被検出部（３
   ａ）が検出部（３ｂ）により検出されるまでの原動軸
   （１ａ）の回転量に基づいて原動軸（１ａ）の回転量を
   検出する回転量検出手段（５）とを含むことを特徴とす
   る位置検出装置。