JPS59190612A - 絶対位置検出方法 - 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】 本発明は、可動部の基準位置からの絶対位置を検出する
絶対位置検出方法に関し、特に絶対位置を検出する検出
器を複数段設けて高精度な絶対位置検出の可能な絶対位
置検出方法に関する。

従来技術 可動部の目標位置に位置制御するには、可動部の絶対位
置を検出し、目標位置上の差に基いて位置制御する必要
がある。この可動部の絶対位置を検出するため、レゾル
バやアブンリュートエンコーダ等の絶対位置検出器が広
く用いられている。

この絶対位置検出器はその分解能が限られているから、
より高精度の検出を行うには、係る検出器を複数段接続
して構成する必要がある。第１図は係る複数段構成の絶
対位置検出器を示し、検出器ＤＩ、Ｄ２は同一の構成を
有し、各々ギアＧ１，０２によってその回転軸が結合さ
れている。このギア比をＧとすれば、検出器Ｄ１の１回
転に対し、検出器Ｄ２は０回転し、第１図００３）の如
く検出器Ｄ１の１サイクルの変化に対し検出器］）２は
Ｇサイクルの変化を示し、検出器Ｄ１を上位桁、検出器
Ｄ２を下位桁の絶対位置検出に用いることができる。

この構成では、１台の検出器の分解能をαとすると、分
解能はＧ・αとなり、それだけ高精度の位置検出が可能
となる。同、ギアＧ、Ｉ　、　Ｇ、２の一方がモータの
回転軸とギア結合されている。

従来技術の問題点 しかしながら、係る従来の方法では、下位検出器Ｄ２の
検出下位桁の桁上げ又は桁下げ時に、上位検出器１月の
検出上位桁が変化することが必要となり、上位検出器１
）１の検出精度は極めて高いものが要求される。この上
位検出器には、光学式のものや磁気式のもの等が用いら
れるが、第１図（Ｉ３）の如くの回転位置に対する出力
検出値Ｕｄの関係が完全にリニアなものが得ることは困
難で、多少ふらつくことから、検出精度の極めて高い検
出器を得ることは実質上困難であり、得られたとしても
極めて高価なものとなり、実質上絶対位置検出の精度向
上を阻害するという問題が生じていた。

」隻叫−９−１−的一 本発明の目的は、上位検出器の検出精度がそれ程高いも
のでなくても、高精度の絶対１位置検出が可能な絶対位
置検出方法を提供するにある。

発明の概要 本発明では、基準点における各検出器の検出値及び任意
点における各検出器の検出値を得るステップと、該得ら
れた検出値に基いて該基準点と該任意点間の距離に対応
する該下位検出器のサイクル数を演算し、端数処理して
整数化サイクル数を求めるステップと、前記検出した下
位検出器の該基準点及び任意点の検出値と該整数化サイ
クル数とに基いて該基準点と該任意点との距離を求める
ステソゲとを有することを特徴としている。即ち、本発
明は、上位検出器の検出値及び下位検出器の検出値に基
いて得た距離をいっ１こん下位検出器のサイクル数に換
算し、換算されたサイクル数と下位検出器の検出値とに
より距離を求めているから、上位検出器に検出誤差があ
っても、この誤差の影響を受けずに高精度の絶対位置検
出が可能となるものである。

一躊宋１１列−−− 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第２図は本発明の説明図であり、第２図（Ａ）は位置対
上位検出値特性を示し、１サイクルの長さをＷｕとする
。第２図（Ｂ）は位置対下位検出値特性を示し、１サイ
クルの長さをＷｌとする。ここで、ギア比をＧとすると
、上位検出単位長ｌは、１　＝　０−　Ｗｌ　／Ｗｕ　
　　　　　　　　　　（１１となる。

ここで、下位検出器Ｄ２のにサイクル（Ｋは整数）に相
当する距離に、Ｗｌだけ離れた２点（Ｐｏ。

ＰＩ　）における上位検出器旧の検出値をＭ。１Ｍ。

とすると、Ｐｏ、Ｐｔ間の上位検出器Ｄ１の検出値から
算出された距離Ｘは、 ｘ”ＣＭＩ　　ＭＯ）’　１ ”　（Ｍ＋　　Ｍｏ　）　・Ｇ−Ｗｌ　／　’Ｗｕ　　
、　　（２ｉとなる。前述の如く上位検出器Ｄ１の検出
値には誤差の巾がＢだけあるとすると、第（２）式の距
離Ｘは、真の距離に−Ｗｌに対し、土Ｅ−Ｇ−Ｗｌ　／
Ｗｕの誤差範囲内にある。

従って、次式が成立する。

Ｋ−Ｗｌ　＋Ｂ−Ｇ−Ｗｌ／Ｗｕ≧ｘ≧に−Ｗ！　−Ｅ
−Ｇ−Ｗｌ／Ｗｕ・・・・・・・・・・・・　（３） Ｋ−ＷＩ　＋’ａ−ｏ−ｗｉ　／Ｗｕ≧（Ｎｈ　　Ｍｏ
）・（ＩＷＩ／Ｗｕ≧に−Ｗｌ　＝Ｅ−Ｇ−Ｗ１／Ｗｕ ・・・・・・・・・・・・・・・　（４）（４）式をＷ
ｌで割ると、 Ｋ　＋　Ｅ　−Ｇ／Ｗｕ≧（ＭｌＭｏ　’）　・Ｇ／Ｗ
ｕ≧に−Ｅ−Ｇ／Ｗｕ・・・・・・・・・・・・・　（
５） となる。

ここで、Ｅ　−Ｇ／Ｗｕ　＜　０．５　。

即ち、　　Ｏ＜Ｏ，Ｓ・Ｗｕ／Ｅ　　　・・・・・・・
・・・・・　（６）となる様にギア比Ｇを選べば、（５
）式は、Ｋ十０．５　＞　（Ｍ＋　−Ｍｏ　）・Ｇ／Ｖ
ｖＬＩ　＞Ｋ　−０，５−・・（７１となる。

（７）式は、上位検出値Ｍ、　、　ＭＯから求めた２点
下位検出器のサイクル数Ｋが求まることを意味する。

即ち、上位検出値から求めた距離Ｘは下位検出器のサイ
クル数に換算していることになり、これには上位検出器
の誤差Ｅが含まれておらず、上位検出器の誤差に影響を
受けない。

次に、任意の２点ＰＯＰ　、間の距離を求める方法につ
いて述べる。ギア比Ｇは第（６）式の条件を満たしてい
るとし、位置ＰｏＰｌに対する上位、下位検出値を各々
Ｍｏ、、Ｌ（、、Ｍｌ、ＬＨとし、ｌ’ｏ、　ｌ’、の
近傍で互いに下位検出値が一致する位置（第２図では、
下位検出値が零の位置）を、各々Ｒ６＋　”　１とする
。

こＣで、下位検出器の検出誤差を無視すると、次の関係
が成立する。

ＲｏＰｏ二り。　　　　　　　　　　　・・・・・・・
・・　（８１Ｒ，Ｐ、　＝　Ｉ、ｌ　　　　　　　　　
　　・・・・・・・・・　（９）ＰｏＰｓ　”　Ｘ　＝
　（Ｍｔ　−Ｍｏ　）　・（ＬＷＩ／Ｗｕ−＝　　＜１
０従って、 ＲｇＲ４＝　Ｐ　（ＩＰ　１　＋　Ｒ（ＩＰ　（ｌ　　
Ｒ＋Ｐ　ｔ＝（Ｍｔ　　Ｍｅ）’（ＬＷＩ／Ｗｕ＋Ｌｏ
　　ＬＩ”・（１１）となる。このＲＯＲＩ間の距離を
下位検出器の１サイクル長Ｗｌで割り、商の四捨五入し
た値をＫとずれば、ＫはＲＯ，Ｒ，間の下位検出器用−
イクル数を表し、 Ｋ”（ｔ（Ｍｔ　　Ｍｏ　）・Ｇ−Ｗｌ／Ｗｕ　＋Ｌ。

−Ｌｉ／Ｍｌ）・・・・・・・・・・　＠ 但し、〔〕は、小数点以下四捨五入処理を示す。

となる。

次に、ＰｏＰ、間の距離りは、 Ｄ　＝　ＲＯＲＩ　＋　ＬＩ　　ＬＯ ：　Ｋ−Ｗｌ　＋Ｌ、　−Ｌ。　　　　・・・・・・・
・・・・・・　０となる。

これにより求められた距電は、上位検出器の誤差を含ま
ない。又、Ｐｏを基準点として座標系な設定しておけば
、任意位置Ｐ１の座標値はＰｏＦ、間の距離から容易に
求めることができる。又、Ｌｏ、　Ｌ。

は下位検出器Ｄ２の検出値そのものである。

次に具体例を説明する。

Ｗｌ　＝Ｗｕ＝　１０　ＤＯ、Ｇ＝５０　、　Ｈ＝７と
し、検出値をＭｏ：２５４．Ｍ、＝５８５．Ｌｏ＝２２
３゜Ｌ、＝４７８とする。

この時、ギア比Ｇの条件は、第（６）式より、０．５・
’Ｗｕ、／Ｅ＝　ｏ、ｓ　Ｘ　１０００／７：７１．４
３となり、ギア比Ｇ−５０は、第（６）式の条件（Ｊ＜
０．５・Ｗｕ／Ｂの関係を満たしている。

次に＠式よりサイクル数Ｋを求めると、Ｋ＝（（５８５
−２５４’）・５０・１０００／１０００＋２２３−４
７８１／１０００　：Ｌ６，２９５ 、−、に：Ｉ６となり、第ｑ急式よりＤを求めると、Ｄ
−１６・１０００＋４７８−２２３ 、、．１６２５５ となる。これに対し、従来の方法でＤを求めると、Ｄ　
＝　（Ｍｔ　　Ｍｏ　）　・（ｊ　＋（ＬＩ　　Ｌｏ　
）　−−・・　　α４＝（５８５−２５４’）・５０＋
（４７８−２２３）＝　　１６８０５ となり、本発明方法の精度の良さがわかる。

次に、本発明を実現する構成について説明する。

第３図は本発明の実現のための一実施例フロック図であ
り、図中、第１図き同一のものは同一の記号で示してあ
り、ＭＰＵはマイクロプロセ・ノサであり、演算動作を
行うもの、ＭＢＭはメモリであり、データを記憶するも
のである。

次に、第６図構成の動作について、第４図、第５図の処
理フロー図を用いて説明する。

先づ、基準点ＰｏｖＣおいて上位検出器Ｄ１の上位検出
値Ｍ。、下位検出器１．）２の下位検出値Ｌｏをプロセ
ッサΔ４）’ｔＪが両検出器ｌ）１．Ｄ２から読取り、
メモｌ　Ｍｌに格納する（第４図参照）。メモリＭＥＭ
には、既知の上位検出器Ｄ１の１サイクル長Ｗｕ　、下
位検出器Ｄ２の１サイクル長Ｗｌ　、　　ギア比Ｇが格
納されている。

可動部が移動し、プロセッサＭＰ［Ｊに検出指令が入力
されると、第５図に示す如く、プロセッサＭＰＩＪは両
検出器Ｄｉ　、Ｄ２の現検出値Ｍ１．　Ｌ、を読取る。

そして、プロセッサＭＰＵはメモＩＪＭＢＭに格納され
たデータＷｌ　、Ｗｕ　、　Ｇ　、Ｍ（、、Ｌ（、と、
読取ったＭｌ、Ｌ、とにより第＠式を演算し、演算結果
を小数点以下四捨五入して、サイクル数Ｋを求める。

更に、プロセッサＭＰＵは、第（至）式を演算し、距離
りを求める。

前述の例では、２段構成の例で説明したが６段構成のも
のでも本発明を適用出来る。

第６図は検出器を上、中、下位の６段構成とした構成図
であり、検出器旧が上位、検出！Ｄ２が中位、検出器Ｄ
６が下位を構成し、各々ギアＧ１　、Ｇ２’、Ｇ２，０
３でギア結合されている。そして、上、中、下位の検出
器の各１サイクル長をＷｕ　、　Ｗｍ　、　Ｗｌとし、
下位対中位、中位対上位の谷ギア比をＧｌ　、　Ｇ２と
する。この構成の検出方法を第７図の説明図を用いて説
明すると、先づ基準点Ｐｏの上、中、下位の各検出値を
Ｎｏ　、　Ｍｏ　、　Ｌｏとし、任意点Ｐ１の上、中、
下位の各検出値をＮｌ　、　Ｍ４　。

Ｌｌとする。

先づ、Ｒｏ’　、　Ｒ，’間の中位検出器Ｄ２のサイク
ル数Ｊを求めると、第（６）式を変形して、Ｊ−＝（（
（ＮＩ　　Ｎｏ）・Ｇ１・ＶＶｍ／ＶＶｕ＋ＮＩｏ　　
Ｍ１１／Ｗｍ３・・・・・・・・・　０４）／ 中位検出単位において、Ｐｏ、　Ｐ、間の距離Ｄ′は、
第（２）式を変形して、 Ｄ’＝＝Ｊ−Ｗｍ＋ＭＩ　　Ｍｏ　　　　　　　−−−
０句となる。

次に、Ｒｏ、Ｒ，間の下位検出器Ｄ６のサイクル数には
、第＠式を変形して、 Ｋ＝（（Ｄ／、Ｇ２・Ｗｌ／Ｗｍ＋ＬＯ−Ｌｌ　＋／Ｗ
ｌ）−・　Ｍとなる。

下位検出単位において、Ｐ、）’、間の距離りは、第へ
→式を変形して、次式より求まる。

Ｄ＝に−Ｗ１＋Ｌ＋　　ｈｏ　　　　　　　　　”””
”’　　α乃従って、３段構成の場合、各検出値から第
０４）′乃至第９９式を演算すれば、距離りを得ること
が出来、これを実現する構成は第５図と同様のものを用
いることができる。

前述の例では、３段構成のもので説明したが、４段、５
段等ｎ段構放のものにも同様に適用できる。

発明の詳細 な説明した様に、本発明によれば、基準点における各検
出器の検出値及び任意点における各検出器の検出値を得
るステノブと、該得られた検出値に基いて該基準点と該
任意点間の距離に対応する該下位検出器のサイクル数を
演算し、端数処理して整数化サイクル数を求めるステノ
ブと、前記検出した下位検出器の該基準点及び任意点の
検出値と該整数化サイクル数とに基いて該基準点と該任
意点との距離を求めるステ・ノブとを有しているので、
上位検出器の検出値及び下位検出器の検出値に基いて得
た距離をいったん下位検出器の→ナイクル数に換算し、
換算されたサイクル数と下位検出器の検出値とにより距
離を求めているから、上位検出器に検出誤差があっても
、この誤差の影響を受けずに高精度の絶対位置検出が可
能となるという効果を奏する。父、検出誤差を有する検
出器を上位検出器に用いることができるので、安価な構
成が可能となるという実用上曖れた効果も奏する。

同、本発明を一実施例により説明したが、本発明は上述
の実施例に限定されるＣとなく、本発明の主旨に従い種
々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除
炙るものではない。

【図面の簡単な説明】

紀１図は本発明の対象とする伏数段構成の（芙出器説明
図、第２図は本発明の詳細な説明図、第６図は本発明を
実現するため一実施例フロック図、第４図及び第５図は
第５図における処理フロー図、第６図は本発明の他の実
施例による構成図、第７図は第６図における動作説明図
である。 図中、ＪＪｌ、Ｄ２．Ｄ３・・・絶対位置検出器、Ｍｉ
’ｌＪ・・・プロセッサ、ＭＥＭ・・メモリ。 芋クシ Ｐｖｌ）／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １サイクル内の位置を絶対位置として検出しうる検出器
   を複数個結合して、該検出器間に上位、下位という関係
   を持たせ、各検出器の検出値から該下位検出器の複数サ
   イクルにわたる絶対位置を検出する絶対位置検出方法に
   おいて、基準点における各検出器の検出値及び任意点に
   おける各検出器の検出値を得るステップと、該得られた
   検出値に基いて該基準点と該任意点間の距離に対応する
   該下位検出器のサイクル数を演算し、端数処理して整数
   化サイクル数を求めるステップと、前記検出した下位検
   出器の該基準点及び任意点の検出値と該整数化サイクル
   数とに基いて該基準点と該任意点との距離を求めるステ
   ップとを有することを特徴とする絶対位置検出方法。