JPS633216A - 回転位置検出器 - 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、産業用ロボット等においてアクチュエータ等
の回転を検出する回転位置検出器に関するものである。

従来の技術 産業用ロボットの発展は急速でありますます高速、高精
度化が望まれている。そのため使用される回転位置検出
器も高分解能化、高精度化して来ている。したがって回
転検出器の産業用ロボット等への組込み取付けも高い位
置精度が要求される。

以下図面を参照しながら、上述した従来の回転位置検出
器の一例について説明する。

第５図は従来の回転位置検出器の組込み取付は図であり
第６図はその動作例を示す動作図である。

第５図において１は外周部に複数のスリット２が形成さ
れた円板３を同軸上に固定したセンタシャフトである。

センタシャフト１は軸受４によって回転自在に軸支され
ベース５に保持されている。

ベース５にはスリット２を読み取るだめのセンナユニッ
ト６が固定されている。ベース５はブラケット７を介し
てアクチュエータ８に固定されている。またセンタシャ
フト１はアクチュエータシャフト９とコネクタ１ｏを介
して連結されており、コネクタ１０は両端に連結ブロッ
ク１１と中央部に位置し連結ブロックに固定された弾性
体１２とで構成される。また通常において回転位置検出
器１３、ブラケット７、コネクタ１０、アクチュエータ
８はＸ軸を中心に同軸上に配置されるよう、それぞれの
嵌合面７ａ、７ｂ、１０ａ、１０ｂ。

及び接合面７ｃ、了ｄで組合わされ取付られているＱ 以上のように取付けられた回転位置検出器について以下
動作について説明する。

まずアクチュエータ８の回転はコネクタ１０を介してセ
ンタシャフト１に伝達され、円板３が回転される。そし
て円板３に形成さ−１−＝シ、スリット２の移動をセン
サユニット６で検出し、アクチュエータ８の回転位置を
知るのである。通常、アクチュエータ８、ブラケット７
、回転検出器１３は別々に製作されるため、Ｘ軸に対し
て嵌合面子ａ。

７ｂが微妙に偏芯したり、接合面子ｃ、７ｂが傾いてい
たりして、まったくの同軸に組込み取付けられるとは限
らない。しかしアクチュエータ８のシャツ）ａと回転位
置検出器５のセンタシャフト１を連結しているコネクタ
１ｏの弾性体１２が、第６図ａに示す偏芯Δ２や、ｂに
示す傾きΔθを吸収するだめ、第７図（センサユニット
の出力を示す波形図）のａに示すようにセンサユニット
らからの信号は正常な波形を示す。この弾性体１２は回
転方向には剛性を持っていることは言うまでもない。

もし仮に、コネクタ１０がまったくの剛体であった場合
センタシャフト１とアクチュエータシャフト９は無理や
りＸ軸上に合わせられる。そのため、センタシャフト１
や軸受４が変形して、結果として円板３が振れ回ったり
傾いたシして円板３とセンサユニット６のすきまΔｄが
正確に維持できなくなる。そのため第７図すに示すよう
に波形の高さｈがｙに変化（ゲインが変化）したり、Ｃ
に示すように波形の中心軸Ｙがでに変化（バイアスが変
化）したりするため正常な波形が得られなくなり、回転
位置を精度よく割出すことが出きなくなる。回転位置検
出器が高分割能化する。すなわち円板３に形成されたス
リット間隔が密になる程、すきまΔｄを狭くする必要が
あるため、当然のことながら、許容されるΔ２やΔθ　
は小さいものとなるので弾性体１２で構成されたコネク
タ１０の効果は非常に有効となるのである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、偏芯Δ２や傾き
Δθの許容値を大きくしたり、軸受４、センタシャフト
１に加わる力を小さくしようとする程、コネクタ長さΔ
Ｌを充分長くする必要があり、結果としてアクテユエー
タユニソト１４の長さＬが大きくなってしまうという問
題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、取付けにそれ程精度を要せ
ずかつコンパクトなアクチーエータユニットが構成でき
る回転位置検出器を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の回転位置検出器は
、複数のスリットが形成された円板が同軸上に固定され
たセンタシャフトとこのセンタシャフトを回軸自在に軸
支する軸受およびこの軸受を固定保持しかつ円板のスリ
ットを読み取るセンサユニットが固定されたベースと、
このベースを被回転位置検出物に、弾性的に連結する連
結ユニットとから構成されている。まだ、さらに、この
連結ユニットは円板回転円接線方向に配置された線状体
又は磁石をベースに固定する保持部と、保持部と離れた
位置で線状体又は磁石を他機器に固定するだめの固定部
材で構成された第２の発明を構成している。

作　　　用 本発明は上記した構成によって、回転位置検出器のセン
タシャフトが相手アクチエエータシャフトに偏芯や傾き
を持って固定されても、ベースは弾性的に相手アクチュ
エータ等に固定されているため、回転方向以外の位置偏
差を吸収し、結果としてセンサユニットと円板の位置関
係は変化しない。したがって波形も極めて安定したもの
となり高精度な回転位置検出器が提供できることになる
。

実施例 以下、本発明の一実施例の回転位置検出器について、図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における回転位置検出器
の組込み取付断面を示すものである。第１図において３
１は配線や配管等を通すだめの中空部３２を具備したセ
ンタシャフトであ）、同軸上に複数のスリット３３が形
成された円板３４が固定されている。センタシャフト３
１は充分に予圧された軸受３５によって回転自在に軸支
されベース３６に保持されている。ベース３６にはスリ
ットを読み取るためのセンサユニット３７が固定されて
おり、センサユニット３７は円板と対向して配設され固
定スリット３８が形成されたマスク板３９と、マスク板
３９、円板３４を挾んだ形で設置された投光ユニット４
ｏと受光ユニット４１で構成されている。また円板３４
の回転円接線方向に配設された線状体すなわち棒バネ４
２がその中央部を、保持部４３を介してベース３６に固
定されており、棒バネ４２０両端は他機器すなわちアク
チュエータ４４に固定部材４５を介して固定されている
ため、ベース３６は回転できない。この棒バネ４２、保
持部４３、固定部材４５で連結ユニット４６が構成され
ている。−方センタシャフト３１はアクチエエータ４４
のアクチュエータシャフト４７に直接嵌合されて固定さ
れている。

そしてアクチエエータシャフト４７の他端は産業用ロボ
ットのアーム４８が固定され、アクチュエータ４４は台
座４９に固定されている。

以上のように構成された回転位置検出器について以下第
１図および第２図を用いてその動作を説明する。第１図
において、アクチュエータシャフト４６の回転はアーム
４８を、駆動すると同時に嵌合されているセンタシャフ
ト３１を介して円板３４を回転し、円板３４上に形成さ
れたスリット３３も移動するのである。このスリット３
３の移動によって、投光ユニット４０から受光ユニット
４１へ届く光量は固定スリット３８との干渉により増減
するため、電気回路（図示せず）で処理されたセンサユ
ニット３７からの信号は第７図ａのような正常な波形と
なる。この時アクチュエータ４４と回転位置検出器４９
はＸ軸に同軸上に固定されているため棒ガネ４２は何ら
変化をしない。

しかし、第２図（本発明の実施例による動作説明図）の
ように、アクチーエータＸ軸と回転位置検出器Ｘ′軸が
Δθ傾いて組付けられた時、センタシャフト３１が振れ
回わるため軸受３５を介してセンタシャフト３１を保持
しているベース３６も振れ回わるうとするが、棒バネ４
２を介してアクチュエータ４４に固定され回転できない
ため波動現象を引き起す。すなわち棒バネ４２ばｙ方向
には剛体であるため回転位置検出器４９の回転は阻止す
るが、Ｘおよび２方向には充分に充分に柔軟で変形が容
易であるからである（第２図す、ｃ）。

したがってベース３６の波動現象が発生する。すなわち
アクチーエータ４４と回転位置検出器４９が偏芯したり
傾いて組つけられても、それらの位置偏差を棒バネが吸
収するため、センタシャフト３１や軸受３５に無理な力
は加わらず、円板３４とセンサユニット３７の関係は常
に正常に保たれ、正常な信号を送出することかできるの
である。同時にアクチュエータと回転位置検出器の間隔
は充分短くできるためコンパクトなアクチュエータユニ
ットを構成することができる。

特に最近注目を浴びているダイレクトドライブロボット
に使用されるモータでは、出力シャフトにアームが直接
取付けられたり、中空化するため大口径化し、使用され
るコネクタも大口径化するため、構造上ΔＬも当然長い
ものを使用する必要があり、本発明の効果はより一層顕
著となってくるものである。

以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は本発明の第２の実施例を示す回転位置検出器の
断面図である。同図において５１はセンタシャフト、５
２は中空部、５３は円板５４上に形成されたスリット、
５５は軸受、５６はベース、５７はセンサユニット、５
８はマスク板５９に形成された固定スリット、６０は投
光ユニット、６１は受光ユニット、６２は棒バネ、６３
は保持部、６４は他機器（アクチュエータ）、６ｓは固
定部材、６ｅは固定ユニット、６７はアクチュエータシ
ャフトで、以上は第１図の構成と同様なものである。

第１図の構成と異なるのは、固定部材６５が第１図の構
成の回転位置検出器を内蔵する形で形成されたフレーム
６８に固定されており、センタシャフト５１はこのフレ
ーム６８から少なくとも一端は突出しているとともに軸
受６９にゆるく嵌合している点である。まだフレーム６
８には固定座７０が具備されアクチュエータ６４にボル
ト７１等で締結されている。

上記のように構成された回転位置検出器についての動体
は本発明筒１の実施例の場合と同様であるが、軸受６９
が配設されているため、例えゆるい嵌合であってもセン
タシャフトとアクチュエータシャフトの傾きや偏芯量が
制限されることは止むを得ないところである。しかし、
この第２の実施例の回転位置検出器はフレームｅ８内に
全てが構成されているだめ、取り扱いが非常に便利であ
るという利点を有する。

ｆｘ　オ本発明の実施例においてセンサユニット３７．
５７に投・受光ユニット４ｏφ６０，４１・６１を使用
したが、これらは別々である必要はなく一体であっても
良い。要は回転位置が検出できれば良いことは言うまで
もない。

また線状体４２．６２として棒バネを使用したがワイヤ
等の素状物であってももちろん同様の効果が得られる。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第４図は連結ユニットの平面図である。

第４図において、８１はベース、８２はベースに磁石８
３を固定する突起であり、磁石８３に対向して固定磁石
８４が円板回転円接線方向（ＺＥ［Ｉｌ）に両磁極を貫
通した形で配設されている。固定磁石８４は取付部材８
５を介してアクチーエータ４４あるいはフレーム６８に
固定されている。また磁石と固定磁石は相対する面は同
極であシΔＰおよびｌＪＰ’の極少スキマをもって対向
配置された構成となっている。

次に動作を説明する。磁石と固定磁石は相対する面の磁
極が同じなためＺ軸方向に対して互いに反発（あるいは
吸引）する。この力はＺ軸方向には極めて強いが、Ｚ軸
と直角方向には弱いものである。これは、棒バネ４２で
構成された第１および第２の本発明の実施例と同様の効
果を有するものである。

なお、第４図では磁石と固定磁石をそれぞれ２ケ使用し
たが、−方が一層でも同様の効果が得られることは言う
までもない。

発明の効果 以上のように本発明は、複数のスリットが形成された円
板が同軸上に固定された七ンタンヤノタとこのセンタシ
ャフトを回転自在に軸支する軸受およびこの軸受を固定
保持しかつ円板のスリットを読み取るセンサユニットが
固定されたベースと、円板回転円接線方向に配置された
線状体をベースに固定する保持部と、保持部と離れた位
置で線状体に固定された固定部材とで構成された連結ユ
ニットで構成されており、コンパクトなアクチュエータ
ユニットが構成でき、しかも出力される信号は高精度な
回転位置検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明第１の実施例における回転位開園、第
３図ａは本発明第２の実施例における回転位置検出器の
断面図、第３図すは第３図ａの部分矢視図、第４図は本
発明第３の実施例における回転位置検出器の固定ユニッ
トを示す平面図、第ンサユニノトからの出力を示す波形
図である。 ３１．５１・−・・・・センタシャフト、３４．５４・
・・・・・円板、３５．５５・・・・・軸受、３６．５
６・・−・・ベース、３７．５７・・・・・センサユニ
ット、４２，６２・・・・・・棒バネ（線状体）、４３
．６３・・・・保持部、４５．６５・・・・・・固定部
、４６．６６・・・・・連結ユニット。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名へ　
　　　　　　　　　ヘ ＝） ・亡

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周部に複数のスリットが形成された円板が同軸
   上に固定され回転位置を検出すべきシャフトに固定され
   るセンタシャフトと、このセンタシャフトを回転自在に
   保持する軸受と、この軸受を固定保持するベースと、ベ
   ースに固定され円板のスリットを検出するセンサユニッ
   トと、前記回転位置を検出すべきシャフトを回転自在に
   支える部分と前記ベースとを弾性的に連結する連結ユニ
   ットとを備えたことを特徴とする回転位置検出器。
2. （２）ベースはセンタシャフトの少なくとも一方が貫通
   して外部へ突出するよう構成された特許請求の範囲第１
   項記載の回転位置検出器。
3. （３）外周部に複数のスリットが形成された円板が同軸
   上に固定され回転位置を検出すべきシャフトに固定され
   るセンタシャフトと、このセンタシャフトを回転自在に
   保持する軸受と、この軸受を固定保持するベースと、ベ
   ースに固定され円板のスリットを検出するセンサユニッ
   トと、前記回転位置を検出すべきシャフトを回転自在に
   支える部分と前記ベースとを弾性的に連結する連結ユニ
   ットとを備え、前記連結ユニットは、前記円板の回転円
   接線方向に懸架された線状体と、この線状体をベースに
   固定する保持部と、この保持部と離れた位置で線状体に
   固定された固定部材とからなる回転位置検出器。
4. （４）外周部に複数のスリットが形成された円板が同軸
   上に固定され回転位置を検出すべきシャフトに固定され
   るセンタシャフトと、このセンタシャフトを回転自在に
   保持する軸受と、この軸受を固定保持するベースと、ベ
   ースに固定され円板のスリットを検出するセンサユニッ
   トと、前記回転位置を検出すべきシャフトを回転自在に
   支える部分と前記ベースとを弾性的に連結する連結ユニ
   ットとを備え、前記連結ユニットは前記ベースに固定さ
   れた磁石と、この磁石に対向して配置された固定磁石と
   で構成され、これらの磁石は、円板の回転円の接線もし
   くは疑似接線が、それぞれの磁極を貫通するよう構成さ
   れたことを特徴とする回転位置検出器。