JPH0723225U - 多回転アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリア動作に必要なクリア入力時間の終了を
確認する手段を備え、迅速且つ確実にクリア動作を行う
ことのできる、多回転アブソリュートエンコーダを提供
すること目的とする。 【構成】 本考案の多回転アブソリュートエンコーダ
は、回転情報検出手段のクリア動作が可能になるまで、
回転情報検出手段にクリア入力信号を入力し、クリア動
作が可能になったとき、信号処理手段からの多回転絶対
位置情報の出力を停止する停止手段と、多回転絶対位置
情報が停止したか否かを知らせる確認手段と、を有する
ことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は多回転アブソリュートエンコーダに関し、さらに詳細には多回転アブ ソリュートエンコーダのクリア動作（原点設定）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の多回転アブソリュートエンコーダは、産業ロボットの駆動用ＡＣサーボ モータの位置検出器として用いられている。ＡＣサーボモータの出力軸には減速 器が設けられ、産業用ロボットの可動範囲を絶対値化するには、エンコーダの回 転数を記憶し、主電源ＯＦＦ時にも回転数を計数し、主電源ＯＮ時には一回転内 絶対位置を検出することができなくてはならない。

【０００３】 特開平３−２８７０１４号公報に開示されているように、多回転絶対位置は１ 回転１パルスの磁気式エンコーダと１回転１パルスを計数するカウンタとにより 検出され、１回転内絶対位置は光学式アブソリュートエンコーダにより検出され るように構成されている。なお、１回転１パルスの磁気式エンコーダおよび１回 転１パルスを計数するカウンタは、主電源ＯＦＦ時においても動作可能なように 、電池によりバックアップされている。

【０００４】 多回転アブソリュートエンコーダを産業用ロボット等に取り付ける時には、産 業用ロボットの機械原点と多回転アブソリュートエンコーダの原点とを一致させ る原点合わせを行う必要がある。 原点合わせは、産業用ロボットの機械原点の位置にロボットの腕をセットし、 多回転アブソリュートエンコーダのクリア入力端子を主電源に数秒間接続するこ とによって行われる。 クリア入力を数秒間行う理由は、クリア入力端子にノイズが混入した場合にこ のノイズをクリア動作の開始信号と誤ってクリア動作を実行するのを回避するた めである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述のように、多回転アブソリュートエンコーダでは、クリア入力を所定時間 （数秒間）に亘り行う必要がある。 しかしながら、従来の多回転アブソリュートエンコーダでは、クリア入力端子 を主電源に数秒間接続すれば、クリア動作が確実に行われたか否かは、作業者が 確実に認識することができなかった。 従来、作業者は、クリア動作が確実に行われたか否かを確実に認識するために 、クリア信号の入力に必要な所定時間を自らカウントしたり、また、所定時間以 上に亘ってクリア入力端子と主電源とを接続したりしていた。 上記のように、所定時間を自らカウントしていた場合、作業を急いだために正 確な時間数をカウントすることができず、確実にクリア動作を行うことができな かったり、また、所定時間以上接続した場合、所定時間を大幅に越えてクリア信 号の入力を行ってしまい作業時間を著しく増加させてしまうという不都合があっ た。

【０００６】 本考案は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、クリア動作に必要なクリ ア入力時間の終了を確認する手段を備え、迅速且つ確実にクリア動作を行うこと のできる、多回転アブソリュートエンコーダを提供すること目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために、本考案においては、回転軸の１回転内の絶対位置 を示す第１パターンを有し、前記第１パターンを読み取って前記回転軸の１回転 内絶対位置情報を出力する絶対位置検出手段と、前記回転軸の回転数検出用の第 ２パターンを有し、前記第２パターンを検出して前記回転軸の回転情報を得る回 転情報検出手段と、前記第１の絶対位置情報と前記回転情報とから、前記回転軸 の多回転絶対位置情報を算出する信号処理手段と、電源供給がない状態でも、常 時、前記回転軸の回転情報が得られるように、前記回転情報検出手段をバックア ップするバックアップ手段と、前記回転情報検出手段にクリア入力信号を入力し 、前記回転情報検出手段のクリア動作を行うクリア動作手段と、を備えた多回転 アブソリュートエンコーダにおいて、前記クリア動作手段は、前記回転情報検出 手段の前記クリア動作が可能になるまで、前記回転情報検出手段に前記クリア入 力信号を入力し、前記クリア動作が可能になったとき、前記信号処理手段からの 前記多回転絶対位置情報の出力を停止する停止手段と、前記多回転絶対位置情報 が停止したか否かを知らせる確認手段と、を有することを特徴とする多回転アブ ソリュートエンコーダを提供する。

【０００８】 本考案の好ましい態様によれば、前記確認手段は、前記多回転絶対位置情報の 出力の停止に反応する発光光源を備えている。

【０００９】

【作用】

本考案にあっては、回転情報検出手段にクリア入力信号が所定時間入力された とき、信号処理手段から出力される多回転絶対位置情報を停止させる停止手段と 、多回転絶対位置情報が停止したか否かを知らせる確認手段とを設け、多回転絶 対位置情報の停止により、クリア動作に必要なクリア入力信号の入力時間の終了 を確認することができ、迅速且つ確実にクリア動作を行うことができる。

【００１０】

【実施例】

本考案の実施例を、添付図に基づいて説明する。 図１は、本考案の実施例にかかる多回転アブソリュートエンコーダの構成を概 略系に示すブロック図である。図１の多回転アブソリュートエンコーダは、回転 軸７の１回転内の絶対位置と回転軸７の多回転量とを検出するものである。 回転軸７には、１回転内の絶対位置を検出するための第１の符号板１および多 回転量を検出するための第２の符号板２が、一体的に支持されている。

【００１１】 第１の符号板１は透明なガラス板からなり、１回転内の絶対位置を示す環状の アブソリュートパターンがクロムパターンにより形成されたものである。第２の 符号板２には、磁石に１回転１パルスの信号を出力するような磁化パターンが形 成されている。 第１の符号板１に形成されたアブソリュートパターンに対向する位置に絶対位 置検出手段としての第１の検出部３が位置決めされ、発光手段（不図示）からの 光を受けてアブソリュートパターンからそれぞれ１回転内の絶対位置に対応する ビット信号を検出して出力する。

【００１２】 また、第２の符号板２に形成された磁化パターンは、第２の検出部４と第２の 信号処理部６とから構成される回転情報検出手段により検出される。すなわち、 第２の符号板２に形成された磁化パターンに対向する位置に、第２の検出部４が 位置決めされている。第２の検出部４は２個以上の磁気抵抗素子からなり、第２ の符号板２からの漏れ磁界を検出して１回転１パルスのインクリメンタル信号（ ２相矩形波）を出力する。 第２の検出部４の出力は、第２の信号処理部６の入力に接続されている。第２ の信号処理部６は、第２の検出部４で検出した回転情報の計数と、ステータスデ ータ（バックアップ用電源の電圧検出データ、回転情報の計数のオーバーフロー データ等）との保持を行う。

【００１３】 第２の検出部４は、たとえばカウンタであり、バックアップ用電源は、エンコ ーダ内部のコンデンサーまたは外部の電池の少なくとも一方を示す。 また、電圧検出データは、回転情報の計数値の記憶および計数動作が所定電圧 （第２の信号処理部６の回路動作電圧）以上で行われたか否かを確認するための データ（所定電圧以上で得られた回転情報の計数値であるか確認するデータ）で ある。

【００１４】 図中破線で示すバックアップ範囲１０内にある回転情報検出手段（第２の検出 部４および第２の信号処理部６）は、バックアップ用電源によって主電源（たと えば５Ｖ）ＯＦＦ時においても常時動作することができるように構成されている 。 一方、第１の検出部３の出力は、信号処理手段としての第１の信号処理部５の 入力に接続されている。第１の信号処理部５は、第１の検出部３で検出された１ 回転内の絶対位置、並びに回転情報検出手段から信号線６−１を介して入力され る多回転計数値およびステータスデータに基づき、多回転量を含めた絶対位置情 報（マルチターンアブソリュートデータ）のシリアルデータ２０をシリアル出力 端子８を介して出力する。第１の信号処理部５はまた、クリア入力端子９に接続 されている。

【００１５】 図４は、図１のシリアル出力端子８の構成を示す図である。図４において、第 １の信号処理部５が出力したシリアルデータ２０はラインドライバ１１に入力し 、２つの出力線１１−１および１１─２を介してロボット等の外部コントローラ に伝送される。２つの出力線１１−１と１１─２との間には、通信モニタとして のＬＥＤ１３および電流制限用抵抗１２が直列に接続され、出力線１１−１がハ イレベルで出力線１１−２がローレベルのとき、すなわちラインドライバ１１へ の入力がハイレベルのときにＬＥＤ１３が点灯するように構成されている。

【００１６】 ラインドライバ１１から出力されるシリアルデータ２０は、３ビットのスター トビット、１８ビットのデータ、３ビットのＣＲＣ（サイクリック・レダンダン シ・チェック）ビットおよび１ビットのストップビットからなる。なお、１８ビ ットのデータ、ＣＲＣビットおよびストップビットはマンチェスタ符号化され、 一定時間（４２μｓ）ごとに伝送される。図５に、マンチェスタ符号化されたシ リアルデータの一例を示す。 シリアルデータ２０が出力されている間、ラインドライバ１１の出力線１１− １は断続的にハイレベルになる。したがって、ＬＥＤ１３は点滅し人間にはあた かも連続して点灯しているように見える。

【００１７】 以上の構成を有する本考案の実施例にかかる多回転アブソリュートエンコーダ は、以下のようにクリア動作する。 ロボット等の原点合わせ（原点出し）のためのクリア動作は、第２の信号処理 部６内の回転情報の計数量、バックアップ用電源の電圧検出データおよび回転情 報の計数量のオーバーフローデータをクリアすることである。

【００１８】 クリア動作は、主電源ＯＮ時にクリア入力端子９を主電源の５Ｖに一定時間（ たとえば３秒）以上接続することによって開始される。すなわち、クリア入力端 子９と主電源とを接続することにより、回転情報検出手段にクリア入力信号が入 力される。 この主電源とクリア入力端子９との接続方法は、直接、主電源の配線とクリア 入力端子９とを接続してもよいし、主電源の配線とクリア入力端子９との間にス イッチ機能を設けてスイッチの切り換えで行ってもよい。 図２においてａがクリア入力端子９の接続開始の時点を示し、ｃがクリア入力 端子９の接続終了（遮断）の時点を示している。クリア入力信号が入力されても 最初の３秒間、すなわちａからｂの期間はクリア入力信号の入力開始時の多回転 数を表すシリアルデータ（たとえば１４２５）を出力し続ける。すなわち、第１ の信号処理部５は、クリア入力信号の入力開始（ａ）から３秒経過した時点（ｂ ）で、シリアルデータ出力を停止する。すなわち、クリア入力信号の入力開始か ら３秒経過した時点（ｂ）でクリア動作開始可能となる。

【００１９】 シリアルデータ出力が停止すると、ラインドライバ１１の出力線１１−１がロ ーレベルで出力線１１−２がハイレベルになるため、ＬＥＤ１３は消灯する。作 業者はこのＬＥＤ１３の消灯を目視確認した後、クリア入力端子９を主電源から 遮断してクリア入力信号の入力を停止（ｃ）することができる。クリア入力信号 の入力停止（ｃ）と同時にクリア動作が開始され、第２の信号処理部６内の回転 情報の計数量と、バックアップ用電源の電圧検出データおよび回転情報の計数量 のオーバーフローデータとをクリアする。

【００２０】 なお、シリアルデータ送信中にシリアルデータの出力を停止して送信を途中で 打ち切るとＣＲＣチェックによりエラーが出てしまうので、送信が完了するまで クリア動作を受け付けるがクリア動作を開始しないようにする必要がある。 このようにクリア入力信号の入力が停止した時点（ｃ）でクリア動作が開始さ れる。すなわち、第１の符号板１から１回転内の絶対位置を直接検出し、その後 はインクリメンタル信号をアップダウンカウントする多回転アブソリュートエン コーダの場合、再び第１の符号板１から１回転内の絶対位置を直接検出する。

【００２１】 クリア動作が終了してシリアルデータの出力が再開された時（ｄ）の多回転数 を表すシリアルデータは、図２に示すように０になる。 一方、図３に示すように、ノイズ等に起因して上述の一定時間である３秒に満 たない間だけクリア入力信号が入力されると、多回転数を表すシリアルデータ（ １４２５）が停止されることなく、常に上記シリアルデータ（１４２５）が出力 される。

【００２２】 本実施例にあっては、クリア動作を行う際に、クリア入力端子に主電源を接続 させて所定時間が経過した後にシリアルデータの出力を停止させる。そして、シ リアルデータの出力停止を利用して、たとえばＬＥＤを消灯させることにより、 クリア入力端子と主電源との接続を遮断してもよいことを作業者に知らせる。多 回転アブソリュートエンコーダは、作業者がクリア入力端子を主電源から遮断し た時点からクリア動作を開始し、クリア動作が終了した時点からシリアルデータ 出力を再開する。 こうして、本実施例の多回転アブソリュートエンコーダでは、クリア動作に必 要なクリア入力信号に入力時間の終了を作業者が確認する手段を備え、迅速且つ 確実にクリア動作を行うことができる。

【００２３】

【効果】

以上のように本考案によれば、多回転絶対位置情報が停止したことにより、ク リア動作に必要なクリア入力信号の入力時間の終了が確認できるようにしたので 、迅速且つ確実にクリア動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例にかかる多回転アブソリュート
エンコーダの構成を概略系に示すブロック図である。

【図２】クリア入力のタイミングチャートである。

【図３】クリア誤入力のタイミングチャートである。

【図４】図１のシリアル出力端子８の構成を示す図であ
る。

【図５】シリアルデータの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 第１の符号板 ２ 第２の符号板 ３ 第１の検出器 ４ 第２の検出器 ５ 第１の信号処理部 ６ 第２の信号処理部 ７ 回転軸 ８ シリアル出力端子 ９ クリア入力端子 １１ ラインドライバ １２ 抵抗 １３ ＬＥＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山崎 雄二 神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地 株 式会社ニコン横浜製作所内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の１回転内の絶対位置を示す第１
   パターンを有し、前記第１パターンを読み取って前記回
   転軸の１回転内絶対位置情報を出力する絶対位置検出手
   段と、 前記回転軸の回転数検出用の第２パターンを有し、前記
   第２パターンを検出して前記回転軸の回転情報を得る回
   転情報検出手段と、 前記第１の絶対位置情報と前記回転情報とから、前記回
   転軸の多回転絶対位置情報を算出する信号処理手段と、 電源供給がない状態でも、常時、前記回転軸の回転情報
   が得られるように、前記回転情報検出手段をバックアッ
   プするバックアップ手段と、 前記回転情報検出手段にクリア入力信号を入力し、前記
   回転情報検出手段のクリア動作を行うクリア動作手段
   と、 を備えた多回転アブソリュートエンコーダにおいて、 前記クリア動作手段は、 前記回転情報検出手段の前記クリア動作が可能になるま
   で、前記回転情報検出手段に前記クリア入力信号を入力
   し、前記クリア動作が可能になったとき、前記信号処理
   手段からの前記多回転絶対位置情報の出力を停止する停
   止手段と、 前記多回転絶対位置情報が停止したか否かを知らせる確
   認手段と、 を有することを特徴とする多回転アブソリュートエンコ
   ーダ。
2. 【請求項２】 前記確認手段は、前記多回転絶対位置情
   報の出力の停止に反応する発光光源を備えていることを
   特徴とする請求項１に記載の多回転アブソリュートエン
   コーダ。