JPS63243702A - カウントチエツク式回転角検出装置 - 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］ 本発明は、ＮＣ制御装置や産業用ロボット等における各
回転軸の回転角度をパルス発生器からのパルス信号のカ
ウント値として検出する装置に関し、特にそのカウント
値のチェックを行なえるようにしたカウントチェック式
回転角検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、ＮＣ制御装置や産業用ロボット等を制御する際
には、そのアームなどの各回転軸の回転角を高精度で検
出する検出装置が必要である。

このような回転角検出装置としては１回転軸にポテンシ
ョメータやレゾルバを結合して絶対角度を検出するアブ
ソリュート型のものと１回転軸にパルス発生器を結合し
て同パルス発生器からのパルス信号をカウントすること
により回転角を検出するインクリメンタル（増分）型の
ものとがある。

アブソリュート型の検出装置は、絶対角度を検出するの
で、停電があってもその回復後には元の検出値を即座に
得ることができる利点はあるが、インクリメンタル型の
検出装置の方が、簡素な構造で安価であり、また制御線
の芯数も少ないため、より一般的に用いられている。

この回転角検出装置としては、従来、第２，３図に示す
ようなものがある。第２，３図において、１は産業用ロ
ボット等のアーム、２は図示しない減速機を介してアー
ムＹを回転駆動するモータ、３はパルス発生器としての
パルスエンコーダ（ＰＥ）である。このパルスエンコー
ダ３は、第４図に示すように、モータ２の回転軸に結合
され、モータ２（アーム１）の回転に伴って、モータ２
（パルスエンコーダ３）の１回転ごとに原点設定用のＺ
パルス信号を出力するとともに、回転角検出用のＡ、Ｂ
パルス信号を出力するものである。ここで、Ａ、Ｂパル
ス信号は９０″の位相差をもって出力され、これらのＡ
、Ｂパルス信号の先後関係をみることにより回転方向が
検出されるようになっている。

また、４はアーム１に固着されたドグ、５は固定側に配
置されドグ４によりＯＮ、ＯＦＦされてアーム１が原位
置にあることを検出するためのリミットスイッチ、６は
パルスエンコーダ３からのＡまたはＢパルス信号の数を
カウントしそのカウント値を回転角として出力するパル
スカウンタ、７は原点設定器としてのゼロ信号発生器で
ある。

このゼロ信号発生器７は、リミットスイッチ５からのＯ
Ｎ、ＯＦＦ信号およびパルスエンコーダ３からのＺパル
ス信号を受けて、パルスカウンタ６における原点を設定
するためのものである。

上述の構成により、回転角を検出する際には、まずアー
ム１が原位置から動き始めると、第４図に示すように、
パルスエンコーダ３からＺ、Ａ。

Ｂパルス信号が出力され始めるとともに、リミットスイ
ッチ５がＯＮからＯＦＦになる。そして。

このリミットスイッチ５がＯＦＦになってから、最初に
Ｚパルス信号がゼロ信号発生器７に入力される時点を原
点とすべく、ゼロ信号発生器７は、その時点でパルスカ
ウンタ６をリセットするクリア信号を出力する。

この後、パルスカウンタ６において、パルスエンコーダ
３から入力されるＡ、Ｂパルス信号により回転方向を判
定しながら、その回転方向の正逆に応じてＡまたはＢパ
ルス信号をカウントアツプまたはカウントダウンする。

このようにして、パルスカウンタ６によりカウントされ
たカウント値が、検出すべき回転角として出力される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の従来の回転角検出装置では、Ａ、
Ｂパルス信号のカウントアツプまたはカウントダウンに
よって回転角に対応するカウンタ値を得るようにしてい
るため、ノイズ等の原因によりパルスカウンタ６のカウ
ント値が正規の値と異なるカウントミスを起こし、ＮＣ
制御装置や産業用ロボットの位置ズレを生じる可能性が
ある。

このような可能性はノイズ対策等によりはとんど問題と
ならないものとすることはできるが、万一、カウントミ
スが生じている場合には、そのミスを検出゛する手段が
ないため、カウントミスが累積して暴走を招くおそれが
ある。

本発明は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、パルスカウンタにおけるカウント値をチェックで
きるようにして、カウントミスの累積等の発生を防止し
、回転角検出精度の信頼性の向上をはかったカウントチ
ェック式回転角検出装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明のカウントチェック式回転角検出装置
は、パルスカウンタをそのカウント値を２進数で出力す
る２進数パルスカウンタとして構成するとともに、パル
ス発生器からの原点設定用パルス信号の出力ごとに上記
２進数パルスカウンタからの所定の下位ビットの出力状
態と予め設定された状態とを比較する比較手段と、その
比較結果に基づき上記２進数パルスカウンタによるカウ
ント値をチェックする判定手段とを設けたものである。

［作　　　用］ 上述の本発明のカラン１ヘチエツク式目転角検出装置で
は、２進数パルスカウンタにより回転角検出用パルス信
号をカウントして得られたカウント値は、次のようにチ
ェックされる。すなわち、パルス発生器から原点設定用
パルス信号が出力されるごとに、比較手段において、上
記２進数パルスカウンタの所定の下位ビットからの出力
状態と予め設定された状態とが比較され、この比較結果
から、判定手段により上記２進数パルスカウンタによる
カウンタ値が正常であるか否かがチェックされる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのカウントチ
ェック式回転角検出装置を説明すると。

第１図はそのブロック図であり、この第１図において、
既述の符号と同一のものは同一の部分を示しているので
、その説明は省略する。

第１図において、６Ａはパルスエンコーダ３からＡ、Ｂ
パルス信号をカウントしそのカウント値を回転角として
２進数で出力する２進数パルスカウンタ、８ａ、８ｂ、
８ｃはいずれも比較手段としての比較器であり、これら
の比較器８ａ〜８ｃは、それぞれ、２進数パルスカウン
タ６Ａの所定の下位ビット（２’、２”、２’）の出力
状態（１またはＯ）を入力され、各出力状態と設定器９
により入力設定される状態（０）とをパルスエンコーダ
３からのＺパルス信号の出力ごとに比較するものである
。

また、１ｏは判定手段としての判定器であり５この判定
器１０は、比較器８８〜８ｃからの比較結果に応じて、
２進数パルスカウンタ６Ａによるカウンタ値が正常であ
るかまたは異常であるかをチェックするものである。

なお、本実施例において、パルスエンコーダ３からのＺ
パルス信号は、原点設定用として用いられるだけでなく
、設定器９および判定器１０のタイミング信号としても
用いられている。

本発明の一実施例としてのカウントチェック式回転角検
出装置は上述のごとく構成されているので、パルスカウ
ンタ３．リミットスイッチ５，２進数パルスカウンタ６
Ａ、ゼロ信号発生器７等による回転角検出動作は、従来
のものと全く同様にして行なわれる。

一方、回転角検出中には、パルスエンコーダ３からのＺ
パルス信号がタイミング信号として用いられ、このＺパ
ルス信号の出力ごとに、その時点で２進数パルスカウン
タ６Ａから出力されているカウンタ値のうち所定の下位
ビット（２”、２”。

２３）の出力状態（１またはＯ）が、それぞれ比較器８
ａ〜８Ｃに入力される。

ここで、本実施例において、２パルス信号はパルスエン
コーダ３の１回転ごとに出力されるので、パルスエンコ
ーダ３が１回転する間（Ｚパルス信号の出力間隔内）に
出力されるべきＡ、Ｂパルス信号の所定のパルス数を、
例えば、２の累乗である２５６（＝２’）パルスとすれ
ば、２進数パルスカウンタ６Ａの各ビットからの出力は
次の表１に示すようになるはずである。

つまり、２進数パルスカウンタ６Ａによってカウントさ
れるカウント値は、カウントミスが一切ない場合には、
所定のパルス数（２’）の整数倍となっているから、２
進数パルスカウンタ６Ａの２ａ〜２７の８ビツトの出力
状態はすべて常に「０」であるべきだが、カウントミス
が生じている場合には、これらの２°〜２７までの８ビ
ツトの出力状態のいずれかが「１」となる。

本発明はこれを利用してカウント値をチェックしようと
するもので、設定器９によりＺパルス信号の出力ごとに
各比較器８８〜８ｃへ設定値ｒＯＪを入力設定し１、こ
の設定値と、２進数パルスカウンタ６Ａの２１〜２３の
３つの所定の下位ビットの出力状態とをそれぞれ比較器
８ａ〜８ｃにおいて比較する。そして、上記の３つの下
位ビットの出力状態のうちのいずれかが「１」である場
合には、その比較結果により、判定器１ｏからカウンタ
値が異常である旨の判定結果が出力される一方、上記の
下位ビットの出力状態のすべてがｒＯＪである場合には
１判定器１０からカウンタ値が正常である旨の判定結果
が出力される。なお、この判定機１０からの判定結果の
出力信号を、警報器等に出力して、カウンタ値の異常を
警報器等によりオペレータ等に通報するようにしてもよ
い。

なお、パルスエンコーダ３から出力されるＺパルス信号
は、一般にＡ、Ｂパルス信号よりもパルス幅が広いので
、２進数パルスカウンタ６Ａからの最下位ビット出力に
対してはタイミング的に不安定である。そこで、最下位
の２１′のビットは無視するのが望ましく、そのため、
本実施例では、比較器を２°のビットに接続していない
。

また、２進数パルスカウンタ６Ａにクリア信号を入力す
る際に、同２進数パルスカウンタ６Ａをゼロにリセット
するのではなく初期値を与えるような場合には、これ、
を考慮して設定器９による各比較器８ａ〜８ｃでの設定
値を決める。

本実施例では、下位の３ビツトの出力状態のみを比較対
象としているが、できるだけ多くのビットの出力状態に
ついて比較する方が確実さが増加するが、ノイズ等によ
るトラブルのみに対処するのであれば、本実施例のよう
に下位の２〜３のビットの出力状態を比較対象とすれば
十分である。

上述したように、本実施例によれば、２進数パルスカウ
ンタ６Ａの所定の下位ビットの出力状態からこの２進数
パルスカウンタ６Ａにおけるカウント値をチェックでき
るようになり、カウントミスの累積が確実に防止され、
ロボットのアーム等の回転部材の暴走を防止できるとと
もに、回転角検出精度の信頼性が大幅に向上する。

また、近年、産業用ロボットのアーム１（第２図参照）
などの原点合わせ動作を省略するために、２進数パルス
カウンタ６Ａによるカウンタ値をバックアップして保存
したり、２進数パルスカウンタ６Ａのみを常時作動させ
ておいたりする場合が多くなっているが、このような場
合、本実施例のように比較器８８〜８ｃ、設定器９２判
定器１０等をそなえておくことで、夜間などオペレータ
による監視を実施し建い状態下での不安（不確実さ二バ
ックアップ用の電源等の瞬停、不良など）を解消するこ
とができる利点もある。

なお、上記実施例では、パルス発生器として、パルスエ
ンコーダ３を用いているが、レゾルバをモータ２（第２
図参照）に連結しレゾルバの出力をＲ−Ｐ（レゾルバ−
パルス）変換器によりパルス変換するようにしたものを
用いてもよく、上記実施例と同様の作用効果が得られる
。

また、１回転内のパルス数は、２の累乗（例えば、２°
＝２５６）であることが望ましいが、２の累乗を因数に
もつ数（例えば、２’Ｘ３＝３８４）でもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のカウントチェック式回転
角検出装置によれば、２進数パルスカウンタ、比較手段
および判定手段を設け、２進数パルスカウンタの所定の
下位ビットの出力状態からカウント値をチェックできる
ように構成したので、カウントミスの累積が確実に防止
され、回転部材の暴走を防止できるとともに、回転角検
出精度の信頼性が大幅に向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのカウントチェック式
回転角検出装置を示すブロック図、第２゜３図は従来の
回転角検出装置を示すもので、第２図はその斜視図、第
３図はそのブロック図であり。 第４図はパルスエンコーダから出力されるパルス信号お
よび原点設定手段を説明するためのタイミングチャート
である。 図において、１−・一回転部材としてのアーム、２−モ
ータ、３−パルスエンコーダ（ＰＥ）、４・・−ドグ、
５−・−リミットスイッチ、６Ａ−２進数パルスカウン
タ、７−原点設定器としてのゼロ信号発生器、８８〜８
ｃｍ比較手段としての比較器、９・−設定器、１ｏ・・
−判定手段としての判定器。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転部材の回転に伴い所定の回転角ごとに原点設定用パ
   ルス信号を出力するとともに同原点設定用パルス信号の
   出力間隔内に所定のパルス数だけ回転角検出用パルス信
   号を出力するパルス発生器と、同パルス発生器からの上
   記回転角検出用パルス信号をカウントしそのカウント値
   を上記回転部材の回転角として出力するパルスカウンタ
   と、上記原点設定用パルス信号を受けて上記パルスカウ
   ンタをリセットしうる原点設定器とをそなえてなる回転
   角検出装置において、上記パルスカウンタが上記カウン
   ト値を２進数で出力する２進数パルスカウンタとして構
   成されるとともに、上記原点設定用パルス信号の出力ご
   とに上記２進数パルスカウンタからの所定の下位ビット
   の出力状態と予め設定された状態とを比較する比較手段
   と、同比較手段による比較結果に基づき上記２進数パル
   スカウンタによるカウント値をチェックする判定手段と
   が設けられたことを特徴とするカウントチェック式回転
   角検出装置。