JPWO2016068302A1 - Encoder device, drive device, stage device, robot device, and multi-rotation information calculation method - Google Patents
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Abstract
【課題】シンプルな構成で多回転情報が得られるエンコーダ装置を提供する。【解決手段】エンコーダ装置(EC)は、第1軸(AX1)の回転位置を検出する第1エンコーダ(1)と、第1軸(AX1)に対して一定の変速比で回転する第2軸(AX2)の回転位置を検出する第2エンコーダ(2)と、第1エンコーダ(1)が検出した回転位置と第2エンコーダ(2)が検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に第1軸(AX1)の多回転情報を検出する検出部(4)と、を備える。An encoder apparatus capable of obtaining multi-rotation information with a simple configuration is provided. An encoder device (EC) includes a first encoder (1) that detects a rotational position of a first shaft (AX1), and a second shaft that rotates at a constant speed ratio with respect to the first shaft (AX1). The second encoder (2) for detecting the rotational position of (AX2), the arithmetic processing based on the rotational position detected by the first encoder (1) and the rotational position detected by the second encoder (2), and the calculation result And a detector (4) for detecting multi-rotation information of the first axis (AX1).
Description
本発明は、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、及び多回転情報算出方法に関する。 The present invention relates to an encoder device, a drive device, a stage device, a robot device, and a multi-rotation information calculation method.
回転の数の情報を含む多回転情報を検出するエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている。ロボット装置は、例えば起動時の制御に多回転情報が必要な場合があり、多回転型のエンコーダ装置は、ロボット装置の停止時に多回転情報を保持することが要求される。 An encoder device that detects multi-rotation information including information on the number of rotations is mounted on various devices such as a robot device. For example, the robot apparatus may require multi-rotation information for starting control, and the multi-rotation type encoder apparatus is required to hold the multi-rotation information when the robot apparatus is stopped.
一般に、エンコーダ装置は、多回転情報を保持する記憶部と、外部からの電力供給が絶たれた状態で記憶部に電力を供給するバッテリとを備える。このようなエンコーダ装置は、バッテリの交換が必要となり、メンテナンスの高頻度化を招くことがある。そこで、バッテリを必要としないエンコーダ装置も提案されている(例えば、下記の特許文献1、特許文献2参照)。
In general, an encoder device includes a storage unit that holds multi-rotation information and a battery that supplies power to the storage unit in a state where power supply from the outside is cut off. Such an encoder device requires replacement of the battery, and may increase the frequency of maintenance. Therefore, an encoder device that does not require a battery has also been proposed (see, for example,
特許文献1のエンコーダ装置は、主動歯車の歯の番号と従動歯車の歯の番号との組み合わせにより、多回転情報を算出する。特許文献2のエンコーダ装置は、第1符号円盤、第2符号円盤、及び第3符号円盤を備える。第2符号円盤は、例えば、第1符号円盤の1/64回転し、第3符号円盤は、第2符号円盤の1/64回転する。このエンコーダ装置は、第1符号円盤が1回転を越えた場合に、第2符号円盤および第3符号円盤の符号をカウントすることにより、位置情報を得る。
The encoder device of
上述のようなエンコーダ装置は、シンプルな(簡易な)構成で多回転情報が得られることが望まれる。 The encoder apparatus as described above is desired to obtain multi-rotation information with a simple (simple) configuration.
本発明の第1の態様に従えば、第1軸の回転位置を検出する第1エンコーダと、第1軸に対して一定の変速比で回転する第2軸の回転位置を検出する第2エンコーダと、第1エンコーダが検出した回転位置と第2エンコーダが検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に第1軸の多回転情報を検出する検出部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the first encoder that detects the rotational position of the first shaft, and the second encoder that detects the rotational position of the second shaft that rotates at a constant gear ratio with respect to the first shaft. And a detection unit that performs calculation processing based on the rotation position detected by the first encoder and the rotation position detected by the second encoder, and detects multi-rotation information of the first axis based on the calculation result. Is provided.
本発明の第2の態様に従えば、第1の態様のエンコーダ装置と、第1軸または第2軸に動力を供給する動力供給部と、エンコーダ装置の検出部が検出した回転の数を使って、動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the encoder device according to the first aspect, the power supply unit that supplies power to the first shaft or the second shaft, and the number of rotations detected by the detection unit of the encoder device are used. Thus, a driving device is provided that includes a control unit that controls the power supply unit.
本発明の第3の態様に従えば、移動物体と、移動物体を移動させる第2の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a stage apparatus including a moving object and a driving apparatus according to the second aspect that moves the moving object.
本発明の第4の態様に従えば、第2の態様の駆動装置と、駆動装置によって相対移動する第1アームおよび第2アームと、を備えるロボット装置が提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a robot apparatus including the driving device according to the second aspect, and a first arm and a second arm that are relatively moved by the driving device.
本発明の第5の態様に従えば、第1エンコーダにより第1軸の回転位置を検出する工程と、第1軸に対して一定の変速比で回転する第2軸の回転位置を第2エンコーダにより検出する工程と、第1エンコーダが検出した回転位置と第2エンコーダが検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に第1軸の多回転情報を検出する工程と、を含む、多回転情報算出方法が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, the step of detecting the rotational position of the first shaft by the first encoder, and the rotational position of the second shaft rotating at a constant speed ratio with respect to the first shaft are determined by the second encoder. And a step of performing calculation processing based on the rotational position detected by the first encoder and the rotational position detected by the second encoder, and detecting multi-rotation information of the first axis based on the calculation result. A multi-rotation information calculation method is provided.
[第1実施形態]
実施形態について説明する。図1(A)は本実施形態に係るエンコーダ装置ECを示す図、図1(B)はエンコーダ装置ECの機能構成を示すブロック図である。エンコーダ装置ECは、第1エンコーダ1、第2エンコーダ2、変速部3、検出部4、及びケーシング5を備える。[First Embodiment]
Embodiments will be described. FIG. 1A is a diagram illustrating an encoder device EC according to the present embodiment, and FIG. 1B is a block diagram illustrating a functional configuration of the encoder device EC. The encoder device EC includes a
ケーシング5は、エンコーダ装置ECの各部を収容する。ケーシング5は、箱状の本体部10と、本体部10の開口を塞ぐ蓋部11と、本体部10の内壁に取り付けられた隔壁部12および隔壁部13と、を備える。蓋部11は、例えば、板状の部材であり、第1軸AX1が挿通される開口11aを有する。第1軸AX1は、例えば、電動モータの出力軸(例、主動軸)である。第1軸AX1は、電動モータの出力軸に接続されて出力軸とともに回転する軸であってもよい。隔壁部12は、例えば板状の部材であり、本体部10の底部から離れた位置に、蓋部11とほぼ平行に設けられる。隔壁部13は、例えば板状の部材であり、隔壁部12と蓋部11との間に、蓋部11とほぼ平行に設けられる。隔壁部13は、第1軸AX1が挿通される開口13aを有する。
The
第1エンコーダ1は、例えば、隔壁部12と隔壁部13との間に配置される。第1エンコーダ1は、第1軸AX1の1回転以内の回転位置(角度位置)を検出する。以下の説明において、第1軸AX1の回転位置を符号θ1(deg)で表す。θ1は、0°以上360°未満の値をとり、例えば、第1軸AX1が365°回転した場合、θ1は5°になる。第1エンコーダ1は、例えば、反射型の光学式のエンコーダである。第1エンコーダ1は、透過型の光学式のエンコーダであってもよく、また、磁気式のエンコーダであってもよい。
The
第1エンコーダ1は、スケールSa、及びエンコーダヘッド15を備える。スケールSaは、第1軸AX1に固定された円板16に設けられている。スケールSaは、インクリメンタルスケール及びアブソリュートスケールを含む。エンコーダヘッド15は、例えば、隔壁部12にスケールSaと対向する位置に設けられる。エンコーダヘッド15は、例えばスケールSaに光を照射する発光素子と、この発光素子から射出されスケールSaを経由した光を検出する受光素子とを備える。エンコーダが磁気式のエンコーダである場合には、エンコーダヘッドは、例えば磁石(磁場発生部)と、磁気検出素子とを備える。
The
エンコーダヘッド15は、受光素子の検出結果を示す信号を元に、第1軸AX1の回転位置を検出する。例えば、エンコーダヘッド15は、アブソリュートスケールからの光を検出した結果を使って第1分解能の回転位置を検出する。また、エンコーダヘッド15は、インクリメンタルスケールからの光を検出した結果を使って、第1分解能の回転位置に内挿演算を行うことにより、第1分解能よりも高い第2分解能の回転位置を検出する。エンコーダヘッド15は、検出した第1軸AX1の回転位置を含む回転情報を、検出部4に供給する。
The
第1軸AX1は、変速部3を介して第2軸AX2と接続されている。第2軸AX2は、例えば、第1軸AX1とほぼ平行に配置される。変速部3は、隔壁部12と隔壁部13との間に配置された複数の歯車(歯車17a、歯車17b、歯車17c、及び歯車17d)を備える。変速部3は、歯車、タイミングベルト、タイミングプーリ、チェーン、及びスプロケットのうち2種以上を含んでいてもよい。
The first axis AX1 is connected to the second axis AX2 via the
歯車17aは、第1軸AX1に固定され、その歯数がM1個である。歯車17bは、歯車17aと噛み合わされており、その歯数がM2個である。歯車17bは、第3軸AX3に固定されている。第3軸AX3は、第3軸AX3は、ベアリング18を介して、隔壁部12および隔壁部13に支持されている。歯車17cは、第3軸AX3に固定され、その歯数がM3個である。歯車17dは、歯車17cと噛み合わされており、その歯数がM4個である。歯車17dは、第2軸AX2に固定されている。
The
変速部3の変速比Grは、第1軸AX1の回転の数に対する第2軸AX2の回転の数である。変速比Grは、2以上の実数Nを用いて、Gr=1+1/N、またはGr=1−1/Nに設定されている。変速比Grは、例えば、歯車17a〜歯車17dの歯数を用いて、下記の式(1)で表される。
Gr=M1/M2×M3/M4 ・・・式(1)The transmission gear ratio Gr of the
Gr = M1 / M2 × M3 / M4 (1)
例えば、M1=45、M2=32、M3=57、M4=80である場合、Gr=513/512となる。この場合、変速部3は、第2軸AX2が第1軸AX1よりも高速になる加速機であり、Gr=1+1/Nに設定される(例、N=512)。また、変速部3は、第2軸AX2が第1軸AX1よりも低速になる減速機であってもよく、この場合に、Gr=1−1/Nに設定される。
For example, when M1 = 45, M2 = 32, M3 = 57, and M4 = 80, Gr = 513/512. In this case, the
なお、第1軸AX1の回転の数に対する第3軸AX3の回転の数(変速比)は、M1/M2である。例えばM1=45、M2=32の場合、第3軸AX3の変速比は1よりも大きくなり、歯車17aおよび歯車17bは、第1軸AX1側に対して第2軸AX2側が高速になる加速部を構成する。また、第3軸AX3の回転の数に対する第2軸AX2の回転の数(変速比)は、M3/M4である。例えばM3=57、M4=80の場合、第3軸AX3の変速比は1よりも小さくなり、歯車17cおよび歯車17dは、第1軸AX1側に対して第2軸AX2側が低速になる減速部を構成する。
Note that the number of rotations (gear ratio) of the third axis AX3 with respect to the number of rotations of the first axis AX1 is M1 / M2. For example, when M1 = 45 and M2 = 32, the gear ratio of the third axis AX3 is larger than 1, and the
第2エンコーダ2は、例えば、隔壁部12と隔壁部13との間に配置される。第2エンコーダ2は、第2軸AX2の1回転以内の回転位置(角度位置)を検出する。以下の説明において、第2軸AX2の回転位置を符号θ2で表す。第2エンコーダ2は、例えば、反射型の光学式のエンコーダである。第2エンコーダ2は、透過型のエンコーダであってもよく、また、磁気式のエンコーダであってもよい。
The
第2エンコーダ2は、例えば第1エンコーダ1と同様の構成であり、スケールSb、及びエンコーダヘッド20を備える。スケールSbは、第2軸AX2に固定された円板21に設けられている。スケールSbは、例えば、第1エンコーダ1のスケールSaと同一面上に配置される。エンコーダヘッド20は、例えば、隔壁部12にスケールSbと対向する位置に設けられる。エンコーダヘッド20は、スケールSbに光を照射し、スケールSbを経由した光を検出して、第2軸AX2の回転位置を検出する。なお、エンコーダヘッド20の発光素子は、エンコーダヘッド15の発光素子と共通化されていてもよい。エンコーダヘッド20は、検出した第2軸AX2の回転位置を含む回転情報を、検出部4に供給する。エンコーダが磁気式のエンコーダである場合には、エンコーダヘッドは、例えば磁石(磁場発生部)と、磁気検出素子とを備える。
The
検出部4は、例えばエンコーダ装置ECのコントローラである。例えば、ケーシング5の底部と隔壁部12との間に配置される。検出部4は、第1エンコーダ1が検出した回転位置と第2エンコーダ2が検出した回転位置との差分値(以下、Δθで表す)を算出する。回転位置の差分値Δθは、例えば、Δθ=θ1−θ2で表される。検出部4は、その算出結果(Δθ)を元に第1軸AX1の回転の数を含む多回転情報を検出する。回転の数は、例えば1回転、2回転というように整数で表される情報である。
The detection unit 4 is a controller of the encoder device EC, for example. For example, it is disposed between the bottom of the
多回転情報は、例えば、エンコーダの回転の数を第1のビット数で表したデータ列と、回転位置(例えば角度位置、回転角)を第2のビット数で表したデータ列とを含む。また、多回転情報は、回転の数に1回転の回転角を乗算した値に回転位置を加算した値(以下、多回転換算の回転位置という)を、所定のビット数で表したデータ列を含んでいてもよい。多回転換算の回転位置は、回転の数を加味した回転位置である。第1軸AX1の回転の数は、多回転換算の回転位置で表されてもよい。例えば、回転の数が1回転であり回転位置が180°である場合、多回転換算の回転位置は540°となる。また、多回転換算の回転位置が540°である場合、回転の数は1.5回転となる。 The multi-rotation information includes, for example, a data string in which the number of rotations of the encoder is represented by a first number of bits and a data string in which a rotation position (for example, an angular position and a rotation angle) is represented by a second number of bits. The multi-rotation information is a data string in which a value obtained by multiplying the number of rotations by a rotation angle of one rotation and a rotation position (hereinafter referred to as a multi-rotation conversion rotation position) is represented by a predetermined number of bits. May be included. The rotation position in terms of multiple rotations is a rotation position that takes into account the number of rotations. The number of rotations of the first axis AX1 may be represented by a rotation position in terms of multiple rotations. For example, when the number of rotations is 1 rotation and the rotation position is 180 °, the rotation position in terms of multiple rotations is 540 °. Further, when the rotation position in terms of multi-rotation is 540 °, the number of rotations is 1.5.
検出部4は、回転の数と回転位置とが別のデータ列で表される多回転情報を検出するものでもよいし、多回転換算の回転位置で表される多回転情報を検出するものでもよい。1回転の回転角は、有次元の単位では360°であり、無次元の単位では2π(rad)である。検出部4は、有次元の単位の角度を扱うものでもよいし、無次元の単位の角度を扱うものでもよい。 The detection unit 4 may detect multi-rotation information in which the number of rotations and the rotation position are represented by different data strings, or may detect multi-rotation information represented by a multi-rotation conversion rotation position. Good. The rotation angle of one rotation is 360 ° in a dimensional unit and 2π (rad) in a dimensionless unit. The detection unit 4 may handle an angle of a dimensional unit, or may handle an angle of a dimensionless unit.
図1(B)に示すように、検出部4は、演算部25、記憶部26、及び制御部27を備える。演算部25は、例えば、加算器、差分器、乗算器、除算器などを含む演算回路である。演算部25は、第1エンコーダ1および第2エンコーダ2のそれぞれの検出結果を元に、回転位置の差分値Δθを算出する。演算部25は、算出した回転位置の差分値Δθを、予め定められた比較情報に照合して、第1軸AX1の多回転情報を検出する。比較情報は、回転位置の差分値に対する第1軸AX1の回転の数を示す情報を含む。比較情報は、例えば、変速比から算出される回転位置の差分値と、多回転換算の回転位置との関係を示す情報である。
As illustrated in FIG. 1B, the detection unit 4 includes a
記憶部26は、比較情報を記憶しており、演算部25は、記憶部26に記憶されている比較情報を使って、第1軸AX1の回転の数を算出する。記憶部26は、例えば、フラッシュメモリ、ROM(Read Only Memory)などの不揮発性メモリであり、比較情報の保持に電力を消費しない。
The
制御部27は、エンコーダ装置ECの各部を制御する。例えば、制御部27は、第1エンコーダ1および第2エンコーダ2を制御し、第1エンコーダ1と第2エンコーダ2に検出動作をほぼ同時に行わせる。また、制御部27は、演算部25を制御し、第1エンコーダ1の検出結果および第2エンコーダ2の検出結果を元に、第1軸AX1の多回転情報を演算部25に算出させる。制御部27は、演算部25の演算結果を、例えば、第1軸AX1に接続される電動モータを制御するモータ制御部へ出力する。
The
次に、演算部25による多回転情報の算出処理について説明する。図2(A)から図2(C)は、それぞれ、多回転情報の算出処理を説明するための図である。図2の各図において、縦軸は、第1軸AX1の回転位置θ1、第2軸AX2の回転位置θ2、及び回転位置の差分値(例、Δθ、θ3、θ4)である。図2の各図において、横軸は、第1軸AX1の多回転換算の回転位置θ(°)である。例えば、スケールSa上の基準位置が450°回転した場合、回転位置θは450°(1回転と90°)変化する。また、スケールSa上の基準位置が450°回転した場合、1回転内の回転位置θ1は、スケールSa上の基準位置が360°回転した時点でリセットされ、90°になる。
Next, multi-rotation information calculation processing by the
ここでは、変速比Grが(1−1/N)で表される場合について説明する。N=10であるものとするが、Nの値は、2以上の任意の実数に設定できる。図2(A)のΔθは、Δθ>0の場合に下記の式(2)で表され、Δθ<0の場合に下記の式(3)で表される。
Δθ=θ×(1−Gr) ・・・式(2)
Δθ=θ×(1−Gr)−360 ・・・式(3)Here, the case where the gear ratio Gr is represented by (1-1 / N) will be described. It is assumed that N = 10, but the value of N can be set to an arbitrary real number of 2 or more. Δθ in FIG. 2A is expressed by the following equation (2) when Δθ> 0, and is expressed by the following equation (3) when Δθ <0.
Δθ = θ × (1−Gr) (2)
Δθ = θ × (1-Gr) −360 (3)
式(2)を変形すると下記の式(4)が得られ、式(3)を変形すると式(5)が得られる。
θ=Δθ/(1−Gr) ・・・式(4)
θ=(Δθ+360)/(1−Gr) ・・・式(5)When formula (2) is transformed, the following formula (4) is obtained, and when formula (3) is transformed, formula (5) is obtained.
θ = Δθ / (1-Gr) (4)
θ = (Δθ + 360) / (1-Gr) (5)
演算部25は、例えば、第1エンコーダ1が検出した第1軸AX1の回転位置θ1から、第2エンコーダ2が検出した第2軸AX2の回転位置θ2を差し引いて、差分値Δθを算出する。また、演算部25は、Δθの正負を判定する。演算部25は、Δθが正である場合、例えば上記の式(4)に従って、Δθを(1−Gr)で除算し、多回転換算の回転位置θ(第1軸AX1の多回転情報)を算出する。
For example, the
例えば、第1エンコーダ1が検出したθ1が240°、第2エンコーダ2が検出したθ2が180°である場合、Δθは60°(>0)である。Gr=9/10の場合、(1−Gr)の値が1/10であり、式(4)により算出されるθは600°となる。この場合、第1軸AX1が1回転と240°回転していることが分かる。
For example, when θ1 detected by the
また、演算部25は、Δθが負である場合、例えば上記の式(5)に従って、Δθに360を加算した値を(1−Gr)で除算し、多回転換算の回転位置θを算出する。例えば、第1エンコーダ1が検出したθ1が10°、第2エンコーダ2が検出したθ2が333°である場合、Δθは−323°(<0)である。Δθ+360が37であり、Gr=9/10の場合、式(4)により算出されるθは370°となる。この場合、第1軸AX1が1回転と10°回転していることが分かる。このように、本実施形態においては、式(4)などを用いた簡易なアルゴリズムで回転の数を算出できる。
Further, when Δθ is negative, for example, according to the above equation (5), the value obtained by adding 360 to Δθ is divided by (1−Gr) to calculate the rotation position θ in terms of multiple rotations. . For example, when θ1 detected by the
本実施形態において、第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との比は、例えばN:N−1で表される。この場合、エンコーダ装置ECは、第1軸AX1についてN回転までの回転の数情報を算出することが可能となる。例えば、N=10の場合には第1軸AX1について10回転までの多回転情報を算出することができる。 In the present embodiment, the ratio between the number of rotations of the first axis AX1 and the number of rotations of the second axis AX2 is represented by N: N−1, for example. In this case, the encoder device EC can calculate the number of rotations up to N rotations about the first axis AX1. For example, when N = 10, multi-rotation information up to 10 rotations can be calculated for the first axis AX1.
なお、第1軸AX1が任意の位置からN回転した場合、第1軸AX1の角度位置と第2軸AX2の角度位置との差は回転前と同じになる。例えば、N=10の時、第1軸AX1が任意の位置から3600°回転(10回転)した場合、第1軸AX1の角度位置と第2軸AX2の回転角度位置との差は、回転前(0回転時)と同じく、例えば0°となる。この場合、回転したことを加味することで、0°回転した状態と3600°回転した状態とを区別することができる。0°回転した状態とN回転した状態の区別を行わない場合、エンコーダ装置ECは、第1軸AX1について、N回転未満の回転の数を区別した回転の数情報を算出してもよい。 When the first axis AX1 rotates N from an arbitrary position, the difference between the angular position of the first axis AX1 and the angular position of the second axis AX2 is the same as before the rotation. For example, when N = 10 and the first axis AX1 rotates 3600 ° (10 rotations) from an arbitrary position, the difference between the angular position of the first axis AX1 and the rotational angular position of the second axis AX2 is For example, it is 0 ° as in the case of 0 rotation. In this case, the state rotated by 0 ° and the state rotated by 3600 ° can be distinguished by taking into account that the rotation has occurred. When the 0-degree rotation state and the N-rotation state are not distinguished, the encoder device EC may calculate rotation number information that distinguishes the number of rotations less than N rotations for the first axis AX1.
多回転情報を検出することを目的とした場合、Nは1より大きく、さらに、Nは2以上の実数であることが好ましい。Nが1より大きい場合、第1エンコーダ1が検出したθ1と第2エンコーダ2が検出したθ2との回転位置の差Δθから、第1軸AX1の回転の数が、1回転未満なのか、1回転以上なのかを見分けることが可能となる。
For the purpose of detecting multi-rotation information, N is preferably greater than 1 and N is preferably a real number of 2 or more. If N is greater than 1, whether the number of rotations of the first axis AX1 is less than one rotation from the difference Δθ in rotation position between θ1 detected by the
図3は、N=2の場合の多回転情報の算出処理を説明するための図である。図3(A)において第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との比はN:N−1で表され、図3(B)において第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との比はN:N+1で表される。N=2の場合、図3(A)および図3(B)のいずれにおいても、多回転換算の回転位置が720°未満の範囲においては、回転位置の差分と多回転換算の回転位置とが1対1で対応する。そのため、算出された回転位置の差分に対し、多回転情報が一意に定まる。
FIG. 3 is a diagram for explaining multi-rotation information calculation processing when N = 2. In FIG. 3A, the ratio between the number of rotations of the first axis AX1 and the number of rotations of the second axis AX2 is represented by N:
Nが2以上である場合、第1エンコーダ1が検出したθ1と第2エンコーダ2が検出したθ2との回転位置の差Δθから、2回転以上回転した、多回転エンコーダの回転の数情報を得ることができる。なお、第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との比は、N−1:Nに設定されていてもよい。この場合においても、エンコーダ装置ECは、第1軸AX1についてN回転までの回転の数情報を算出することが可能である。また、第2軸AX2については、N―1回転までの回転の数情報を算出することが可能となる。
When N is 2 or more, information on the number of rotations of the multi-rotation encoder rotated two or more times is obtained from the difference Δθ in the rotational position between θ1 detected by the
なお、第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との比は、N:N+1に設定されていてもよい。この場合、エンコーダ装置ECは、第1軸AX1についてN回転までの回転の数情報を算出することが可能となる。また、第2軸AX2については、N+1回転までの回転の数情報を算出することが可能となる。例えば、N=10の場合には10回転までの多回転情報を算出することができる。また、第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との比は、N+1:Nに設定されていてもよい。この場合においては、エンコーダ装置ECは、N+1回転までの回転の数情報を算出することが可能である。 The ratio between the number of rotations of the first axis AX1 and the number of rotations of the second axis AX2 may be set to N: N + 1. In this case, the encoder device EC can calculate the number of rotations up to N rotations about the first axis AX1. For the second axis AX2, it is possible to calculate the number of rotations up to N + 1 rotations. For example, when N = 10, multi-rotation information up to 10 rotations can be calculated. Further, the ratio between the number of rotations of the first axis AX1 and the number of rotations of the second axis AX2 may be set to N + 1: N. In this case, the encoder device EC can calculate the number of rotations up to N + 1 rotations.
なお、エンコーダ装置ECは、Nが大きく設定されているほど、検出可能な回転の数が大きくなる。第1軸AX1と第2軸AX2との減速比は、Nが大きくなるほど、1に近づくことになる。一般的な減速機の変速比(減速比)は、例えば、入力側に対する出力側の回転の数が1/100より小さく設定される。本実施形態のエンコーダ装置ECにおいて、第1軸AX1の回転の数と第2軸AX2の回転の数との減速比(高速側の回転の数に対する低速側の回転の数)は、例えば、1/100以上1未満の範囲内に設定され、1/10以上1未満、9/10以上1未満、99/100以上1未満、999/1000以上1未満のいずれの範囲内に設定されていてもよい。 In the encoder device EC, the number of rotations that can be detected increases as N is set larger. The reduction ratio between the first axis AX1 and the second axis AX2 approaches 1 as N increases. For example, the speed ratio (reduction ratio) of a general reduction gear is set such that the number of rotations on the output side with respect to the input side is smaller than 1/100. In the encoder device EC of the present embodiment, the reduction ratio (the number of rotations on the low speed side with respect to the number of rotations on the high speed side) between the number of rotations of the first axis AX1 and the number of rotations of the second axis AX2 is, for example, 1 It is set within the range of / 100 or more and less than 1, and is set within the range of 1/10 or more and less than 1, 9/10 or more and less than 1, 99/100 or more and less than 1, and 999/1000 or more and less than 1. Good.
なお、(1−Gr)の値は、変速比によって予め定まる比例係数であり、記憶部26に記憶されている。演算部25は、例えば、記憶部26から(1−Gr)の値を読み出し、この値を使って多回転換算の回転位置θを算出する。記憶部26は、比較情報として、1/(1−Gr)の値を記憶してもよく、演算部25は、Δθに1/(1−Gr)の値を乗算して、多回転換算の回転位置θを算出してもよい。
Note that the value of (1-Gr) is a proportional coefficient determined in advance by the gear ratio, and is stored in the
演算部25は、算出した多回転換算の回転位置θを360で除算し、その整数部を回転の数として算出する。演算部25は、算出した回転の数と、第1エンコーダ1により検出された回転位置θ1とを合成し、その合成結果を第1軸AX1の多回転情報として出力する。なお、演算部25は、多回転換算の回転位置θ、又は多回転換算の回転位置θを四捨五入などにより丸めた値を第1軸AX1の多回転情報として出力してもよい。また、演算部25は、算出した回転位置の差分値Δθを、回転位置の差分値に対する第1軸AX1の回転の数を示す情報として予め定められた情報(上述の比較情報)に照合して、第1軸AX1の回転の数を多回転情報として出力してもよい。演算部25は、算出した回転位置の差分値Δθを回転位置の差分値に対する第1軸AX1の回転の数を示す情報として予め定められた情報(上述の比較情報)に照合して出力された第1軸AX1の回転の数と、第1のエンコーダ1により検出された回転位置θ1とを合成し、その合成結果を第1軸AX1の多回転情報として出力してもよい。
The
以上のような本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、第1エンコーダ1が検出した回転位置と第2エンコーダ2が検出した回転位置との差Δθを算出し、その算出結果から第1軸AX1の回転の数を検出する。そのため、エンコーダ装置ECは、少なくとも2つのセンサ(例、第1エンコーダ1、第2エンコーダ2)があれば回転の数を検出することができ、装置構成をシンプルにすることができる。
The encoder device EC according to the present embodiment as described above calculates the difference Δθ between the rotational position detected by the
次に、上述のようなエンコーダ装置ECの動作に基づき、多回転情報の検出方法について説明する。図4は、エンコーダ装置ECの動作を示すフローチャートである。第1軸AX1は、電動モータなどに接続される軸であり、電動モータが実装される装置(例、ロボット)の停止時に回転を停止している。第1軸AX1は、例えば電動モータが実装される装置の起動時に、電動モータにより回転を開始する。エンコーダ装置ECには、第1軸AX1が回転を開始する際に外部の装置(例、ロボットの電力源)から電力供給が開始される。 Next, a method for detecting multi-rotation information will be described based on the operation of the encoder device EC as described above. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the encoder device EC. The first axis AX1 is an axis connected to an electric motor or the like, and stops rotating when a device (for example, a robot) on which the electric motor is mounted is stopped. The first axis AX1 starts to rotate by the electric motor, for example, when the apparatus on which the electric motor is mounted is started. The encoder device EC is supplied with power from an external device (for example, a power source of the robot) when the first axis AX1 starts to rotate.
エンコーダ装置ECの制御部27は、例えば、外部からの電力供給が開始されると(ステップS1)、第1エンコーダ1を制御し、第1エンコーダ1に第1軸AX1の回転位置を検出させる(ステップS2)。また、制御部27は、第2エンコーダ2を第1エンコーダ1と同期して制御し、第1エンコーダ1とほぼ同時に第2エンコーダ2に第2軸AX2の回転位置を検出させる(ステップS3)。また、エンコーダ装置ECの演算部25は、第1エンコーダ1が検出した回転位置と、第2エンコーダ2が検出した回転位置との差分値を算出する(ステップS4)。また、演算部25は、比較情報を記憶部26から読み出し、ステップS4で算出した差分値、及び記憶部26から読み出した比較情報を使って、第1軸AX1の多回転情報を算出する(ステップS5)。また、エンコーダ装置ECは、演算部25が算出した第1軸AX1の多回転情報を、例えば電動モータの制御部に出力する(ステップS6)。電動モータの制御部は、例えば、エンコーダ装置ECから出力された第1軸AX1の多回転情報を使って、電動モータの回転を制御する。
For example, when power supply from the outside is started (step S1), the
ところで、エンコーダ装置は、シンプルな(簡易な)構成で多回転情報が得られることが望まれる。例えば、検出した歯の番号を回転の数と対応付けるエンコーダ装置において、主動歯車の歯数がA、従動歯車の歯数がBである場合にその組み合わせが(A×B)通りになり、検出した歯の番号を回転の数と対応付ける構成が複雑になりえる。また、第1符号円盤、第2符号円盤、及び第3符号円盤を備えるエンコーダ装置において、例えば、第2符号円盤が第1符号円盤の1/64回転し、第3符号円盤が第2符号円盤の1/64回転し、第1符号円盤が1回転を越えた場合に第2符号円盤および第3符号円盤の符号をカウントすることにより位置情報を得るものでは、符号円盤の数が増えるほど装置構成が複雑になる。 By the way, it is desired that the encoder device can obtain multi-rotation information with a simple (simple) configuration. For example, in the encoder device that associates the detected tooth number with the number of rotations, when the number of teeth of the main gear is A and the number of teeth of the driven gear is B, the combination is (A × B) and detected. The configuration for associating the tooth number with the number of rotations can be complex. Further, in an encoder apparatus including a first code disk, a second code disk, and a third code disk, for example, the second code disk rotates 1/64 of the first code disk, and the third code disk is the second code disk. If the position information is obtained by counting the codes of the second code disk and the third code disk when the first code disk exceeds one rotation, the device increases as the number of code disks increases. The configuration becomes complicated.
上述のような本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、第1エンコーダ1が検出した回転位置と第2エンコーダ2が検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に第1軸AX1の回転の数の情報を含む多回転情報を検出する。例えば、エンコーダ装置ECは、第1エンコーダ1が検出した回転位置と第2エンコーダ2が検出した回転位置との差を算出(演算処理)し、その算出結果(演算結果)を元に第1軸AX1の回転の数の情報を含む多回転情報を検出する。そのため、エンコーダ装置ECは、シンプルな構成で多回転情報が得られる。少ない数の歯車を組み合わせて多回転情報を得られるため、可動部が少なく、摩耗や折損による故障が生じにくい。
The encoder device EC according to the present embodiment as described above performs arithmetic processing based on the rotational position detected by the
なお、一般的に歯車のみで変速を行う変速部3は、変速比が整数比で表される。変速部3に、例えば、平ベルトやVベルトなどのベルトを用いる場合、プーリを自由な径にすることができ、変速比を整数比以外の実数に設定することもできる。また、第1軸が変速部を介して第2軸と接続されているが、このときに、例えば第1軸と接続している歯車を減速に用い、第2軸と接続している歯車を加速に用いることにより、歯車の数が少なくても数百回転、数千回転、という多回転の数を検出することが可能になる。
In general, the
次に、変形例について説明する。図5(A)および図5(B)は、それぞれ、変形例に係るエンコーダ装置ECを示す図である。 Next, a modified example will be described. FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an encoder device EC according to a modification.
図5(A)に示す第1変形例のエンコーダ装置ECは、第1エンコーダ1のスケールSaと第2エンコーダ2のスケールSbとの間に段差を有する。スケールSaが設けられる円板16は、スケールSbが設けられる円板21と重なるように配置されている。このように、スケールSaとスケールSbとは同一面上に配置されていなくてもよい。この場合には、第1軸AX1と第2軸AX2とを近づけることができ、第1軸AX1に直交する方向において、エンコーダ装置ECを省スペースにすることができる。この場合、変速部3にタイミングベルトおよびタイミングプーリ、あるいはチェーンおよびスプロケットを用いると、第1軸AX1と第2軸AX2との配置自由度を高くすることもできる。
The encoder device EC of the first modified example shown in FIG. 5A has a step between the scale Sa of the
図5(B)に示す第1変形例のエンコーダ装置ECは、第1軸AX1と第2軸AX2とが非平行に配置されている。変速部3は、例えば、フェースギア、かさ歯車、ねじ歯車、ウォームギアの少なくとも1種を含み、第1軸AX1の回転を第2軸AX2に伝える。このように、第1軸AX1と第2軸AX2は、非平行であってもよい。
In the encoder device EC of the first modified example shown in FIG. 5B, the first axis AX1 and the second axis AX2 are arranged non-parallel. The
[第2実施形態]
次に第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、適宜、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図6は、本実施形態に係るエンコーダ装置ECを示す図である。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are appropriately denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. FIG. 6 is a diagram showing an encoder device EC according to the present embodiment.
第1実施形態に係るエンコーダ装置ECは、変速比が1に近いほど、識別可能な回転の数の上限が高い。一方で、変速比が1に近いほど、第1軸AX1と第2軸AX2とで回転位置の差が小さくなり、回転位置を検出するセンサ(例、第1)の検出誤差によっては、多回転情報に含まれる誤差が大きくなる可能性がある。図6に示すように、本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、補正部51を備え、補正部51によって回転情報の誤差を補正する。補正部51は、例えば検出部4に設けられるが、検出部4以外に設けられてもよい。
In the encoder device EC according to the first embodiment, the closer the gear ratio is to 1, the higher the upper limit of the number of rotations that can be identified. On the other hand, the closer the gear ratio is to 1, the smaller the difference in rotational position between the first axis AX1 and the second axis AX2, and depending on the detection error of the sensor that detects the rotational position (for example, the first), multiple rotations There is a possibility that the error included in the information becomes large. As shown in FIG. 6, the encoder device EC according to the present embodiment includes a
補正部51は、第1エンコーダ1の検出結果および第2エンコーダ2の検出結果のうち一方の検出結果に基づいて他方の検出結果から得られる回転情報を推定し、その推定結果をもとに、他方の検出結果から得られる回転情報を補正する。例えば、補正部51は、第1エンコーダ1が検出した第1軸AX1の回転位置、第2エンコーダ2が検出した第2軸AX2の回転位置、及び変速比Grを用いて、第2軸AX2の回転位置を推定する。
The
図7は、本実施形態に係る演算処理および補正処理を説明するための図である。図7(A)において、横軸は、第1軸AX1(例、主回転軸)の回転の数を加味した回転位置であり、縦軸は、1回転未満の回転位置である。符号Q1は、第1エンコーダ1が検出した第1軸AX1の回転位置であり、符号Q2は、第2エンコーダ2が検出した第2軸AX2の回転位置である。また、図7(A)の符号Q3は、回転位置Q1と回転位置Q2との差である。
FIG. 7 is a diagram for explaining calculation processing and correction processing according to the present embodiment. In FIG. 7A, the horizontal axis is a rotational position that takes into account the number of rotations of the first axis AX1 (eg, the main rotational axis), and the vertical axis is a rotational position that is less than one revolution. Reference sign Q1 is the rotational position of the first axis AX1 detected by the
図7の回転位置Q1、回転位置Q2のように、エンコーダの検出結果は各種の誤差を持ちうる。ここでは、周期的な誤差以外は微小であり、無視できるものとする。エンコーダの検出結果に含まれる誤差が周期的誤差のみである場合、各軸の回転位置、例えば原点位置から始まり、一周して再び原点位置に戻ったことを示す360°相当のカウントは、誤差を含まない正確な値が得られる。 Like the rotational position Q1 and the rotational position Q2 in FIG. 7, the detection result of the encoder can have various errors. Here, it is assumed that the errors other than the periodic error are minute and can be ignored. When the error included in the detection result of the encoder is only a periodic error, a count corresponding to 360 °, which indicates that the rotation position of each axis, for example, the origin position, makes a round and returns to the origin position again, An accurate value not included is obtained.
また、第1軸AX1と第2軸AX2との変速比(Gr)は、既知であるので、第1軸AX1の回転位置の検出値から第2軸AX2の回転位置を予測(推定)することができる。図7(B)には、第1エンコーダ1が検出した第1軸AX1の回転位置Q1から推定される第2軸AX2の回転位置を符号Q4で示した。回転位置Q1が360°になる前において、回転位置Q4は、回転位置Q1に変速比を掛け合わせることで算出される。また、回転位置Q1が360°を超えた場合、回転位置Q4は、回転位置Q1に360°を加算した加算値に変速比を掛け合わせることで得られる。
Further, since the gear ratio (Gr) between the first axis AX1 and the second axis AX2 is known, the rotational position of the second axis AX2 is predicted (estimated) from the detected value of the rotational position of the first axis AX1. Can do. In FIG. 7B, the rotational position of the second axis AX2 estimated from the rotational position Q1 of the first axis AX1 detected by the
本実施形態において、補正部51は、第1エンコーダ1の検出結果と第2エンコーダの検出結果のうち一方の検出結果から得られる回転情報が所定の条件を満たす場合に、他方の検出結果から得られる回転情報を、推定結果と比較して補正する。所定の条件は、例えば、一方の回転軸(例、第1軸AX1)が所定の基準位置(例、原点、回転位置0°)にある条件である。例えば、第1軸AX1が回転位置0°にあることを第1エンコーダ1が検出した場合、その検出結果には周期的な誤差が含まれない、もしくは検出結果に含まれる周期的な誤差は無視できるレベルである。そこで、第1軸AX1が基準位置にあることを第1エンコーダ1が検出した際の検出値を用いて、第2軸AX2の回転位置を推定すると、その推定結果には周期的な誤差が含まれない、もしくは推定結果に含まれる周期的な誤差は無視できるレベルである。この推定結果(推定値)と、推定に使われた検出結果の検出時点での他方の回転軸(例、第2軸AX2)の回転位置の検出結果とを比較することで、その地点(回転位置)での第2エンコーダ2の検出結果に含まれる誤差を算出することができる。
In the present embodiment, when the rotation information obtained from one of the detection results of the
また、変速比をn:n−1で表す場合、第1軸AXを1方向に回転させ続けると、1回転ごとに第2軸AX2との角度差が1/n回転ずつ広がっていく。そのため、第1軸AX1をn回転させることで、第2軸AX2の1回転をn等分した各地点で正確な推定値を得ることができ、また、各地点での第2軸AX2の回転位置の検出値の誤差を得ることができる。これら各地点の検出値の誤差から補正値を算出し、例えば、記憶部26に書き込むことで、第2エンコーダ2の検出結果に含まれる周期的な誤差を補正することができる。
Further, when the transmission ratio is represented by n: n−1, when the first axis AX is continuously rotated in one direction, the angular difference from the second axis AX2 increases by 1 / n rotation every rotation. Therefore, by rotating the first axis AX1 n times, an accurate estimated value can be obtained at each point obtained by equally dividing one rotation of the second axis AX2 by n, and the rotation of the second axis AX2 at each point. An error in the detected position value can be obtained. By calculating a correction value from the detected value error at each point and writing it in the
また、第1エンコーダ1の検出結果に含まれる周期的な誤差についても同様に、第2軸AX2の回転位置を第2エンコーダ2が検出した検出結果から第1軸AX1の回転位置を推定することで、補正することも可能である。例えば、補正部51は、第1エンコーダ1の検出結果に基づいて第2エンコーダ2の検出結果から得られる回転情報を推定し、その推定結果をもとに、第2エンコーダ2の検出結果から得られる回転情報を補正する第1補正処理を行う。また、補正部51は、第2エンコーダ2の検出結果に基づいて第1エンコーダ1の検出結果から得られる回転情報を推定し、その推定結果をもとに、第1エンコーダ1の検出結果から得られる回転情報を補正する第2補正処理を行う。補正部51は、例えば、第1補正処理と第2補正処理とを交互に行う。
Similarly, regarding the periodic error included in the detection result of the
補正部51は、例えば、上述のように、補正量を算出し、算出した補正量と回転位置とを関連付けた補正情報を生成する。補正部51は、例えば、補正情報を記憶部26に記憶させ、記憶部25に記憶された補正情報に従って回転情報を補正する。補正部51が補正量を算出するタイミングは、任意に設定される。例えば、補正部51が補正量を算出するタイミングは、エンコーダ装置ECが起動された時点でもよいし、所定の時間経過ごとの時点でもよく、回転軸が所定の回転の数だけ回転するごとの時点でもよい。また、上記の補正情報は、テーブルデータのように離散的なデータを含んでもよいし、補正量と回転位置との関係を示す数式の係数などを含んでもよい。
For example, the
なお、補正部51は、補正量を算出しなくてもよく、例えば、第1エンコーダ1が検出した第1軸AX1の回転情報をもとに推定される第2軸AX2の回転情報を採用することで、第2軸AX2の回転情報を補正してもよい。例えば、補正部51は、推定した第2軸AX2の回転情報を、第2エンコーダ2の検出結果に基づく第2軸AX1の回転情報と置き換えることで、第2軸AX2の回転情報を補正してもよい。
The
なお、補正部51は、第1軸AX1の回転情報および第2軸AX2の回転情報のうち少なくとも一方を補正すればよく、第1軸AX1の回転情報または第2軸AX2の回転情報を補正しなくてもよい。
The
[駆動装置]
次に、駆動装置について説明する。図6は、駆動装置MTRの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置MTRは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置MTRは、第1軸AX1と、第1軸AX1を回転駆動する本体部(駆動部)BDと、第1軸AX1の回転情報を検出するエンコーダ装置ECとを有している。[Driver]
Next, the drive device will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the driving device MTR. In the following description, components that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. The drive device MTR is a motor device including an electric motor. The drive device MTR includes a first axis AX1, a main body (drive unit) BD that rotationally drives the first axis AX1, and an encoder device EC that detects rotation information of the first axis AX1.
回転軸SF(例、第1軸)は、負荷側端部SFaと、反負荷側端部SFbとを有している。負荷側端部SFaは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部SFbには、固定部を介してスケールSが固定される。このスケールSの固定とともに、エンコーダ装置ECが取り付けられている。エンコーダ装置ECは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。 The rotation shaft SF (eg, the first shaft) has a load side end portion SFa and an anti-load side end portion SFb. The load side end portion SFa is connected to another power transmission mechanism such as a speed reducer. The scale S is fixed to the non-load side end portion SFb through a fixing portion. Along with fixing the scale S, an encoder device EC is attached. The encoder device EC is an encoder device according to the above-described embodiment, modification, or combination thereof.
この駆動装置MTRは、エンコーダ装置ECの検出結果を使って、図1などに示したモータ制御部MCが本体部BDを制御する。駆動装置MTRは、エンコーダ装置ECのバッテリ交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置MTRは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。 In the driving device MTR, the motor control unit MC shown in FIG. 1 or the like controls the main body BD using the detection result of the encoder device EC. Since the drive device MTR has no or low need for battery replacement of the encoder device EC, the maintenance cost can be reduced. The drive device MTR is not limited to a motor device, and may be another drive device having a shaft portion that rotates using hydraulic pressure or pneumatic pressure.
[ステージ装置]
次に、ステージ装置について説明する。図7は、ステージ装置STGを示す図である。このステージ装置STGは、図6に示した駆動装置MTRの回転軸SF(第1軸)のうち負荷側端部SFaに、回転テーブル(移動物体)TBを取り付けた構成である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。[Stage device]
Next, the stage apparatus will be described. FIG. 7 is a diagram showing a stage apparatus STG. This stage device STG has a configuration in which a rotary table (moving object) TB is attached to the load side end portion SFa of the rotation shaft SF (first shaft) of the drive device MTR shown in FIG. In the following description, components that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
ステージ装置STGは、駆動装置MTRを駆動して第1軸AX1を回転させると、この回転が回転テーブルTBに伝達される。その際、エンコーダ装置ECは、第1軸AX1の角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ECからの出力を用いることにより、回転テーブルTBの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置MTRの負荷側端部SFaと回転テーブルTBとの間に減速機等が配置されてもよい。 When the stage device STG drives the drive device MTR to rotate the first axis AX1, this rotation is transmitted to the rotary table TB. At that time, the encoder device EC detects the angular position and the like of the first axis AX1. Therefore, the angular position of the rotary table TB can be detected by using the output from the encoder device EC. A reduction gear or the like may be disposed between the load side end SFa of the drive device MTR and the rotary table TB.
このようにステージ装置STGは、エンコーダ装置ECのバッテリ交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置STGは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。 As described above, the stage apparatus STG has no or low need for battery replacement of the encoder apparatus EC, so that the maintenance cost can be reduced. The stage apparatus STG can be applied to a rotary table provided in a machine tool such as a lathe.
[ロボット装置]
次に、ロボット装置について説明する。図8は、ロボット装置RBTを示す斜視図である。なお、図8には、ロボット装置RBTの一部(関節部分)を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置RBTは、第1アームAR1と、第2アームAR2と、関節部JTとを有している。第1アームAR1は、関節部JTを介して、第2アームAR2と接続されている。[Robot equipment]
Next, the robot apparatus will be described. FIG. 8 is a perspective view showing the robot apparatus RBT. FIG. 8 schematically shows a part (joint part) of the robot apparatus RBT. In the following description, components that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. The robot apparatus RBT includes a first arm AR1, a second arm AR2, and a joint portion JT. The first arm AR1 is connected to the second arm AR2 via the joint portion JT.
第1アームAR1は、腕部101、軸受101a、及び軸受101bを備えている。第2アームAR2は、腕部102および接続部102aを有する。接続部102aは、関節部JTにおいて、軸受101aと軸受101bの間に配置されている。接続部102aは、回転軸SFと一体的に設けられている。回転軸SFは、関節部JTにおいて、軸受101aと軸受101bの両方に挿入されている。回転軸SFのうち軸受101bに挿入される側の端部は、軸受101bを貫通して減速機RGに接続されている。
The first arm AR1 includes an
減速機RGは、駆動装置MTRに接続されており、駆動装置MTRの回転を例えば100分の1等に減速して回転軸SFに伝達する。図8に図示しないが、駆動装置MTRの回転軸SFのうち負荷側端部SFaは、減速機RGに接続されている。また、駆動装置MTRの第1軸AX1のうち反負荷側端部SFbには、エンコーダ装置ECのスケールSが取り付けられている。 The reducer RG is connected to the drive device MTR, and reduces the rotation of the drive device MTR to, for example, 1/100 and transmits it to the rotary shaft SF. Although not shown in FIG. 8, the load side end portion SFa of the rotation shaft SF of the drive device MTR is connected to the speed reducer RG. In addition, the scale S of the encoder device EC is attached to the non-load-side end portion SFb of the first shaft AX1 of the drive device MTR.
ロボット装置RBTは、駆動装置MTRを駆動して第1軸AX1を回転させると、この回転が減速機RGを介して回転軸SFに伝達される。回転軸SFの回転により接続部102aが一体的に回転し、これにより第2アームAR2が、第1アームAR1に対して回転する。その際、エンコーダ装置ECは、第1軸AX1の角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ECからの出力を用いることにより、第2アームAR2の角度位置を検出することができる。
When the robot apparatus RBT drives the drive apparatus MTR to rotate the first axis AX1, this rotation is transmitted to the rotation axis SF via the reduction gear RG. Due to the rotation of the rotation shaft SF, the connecting
このようにロボット装置RBTは、エンコーダ装置ECのバッテリ交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置RBTは、上記の構成に限定されず、駆動装置MTRは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。 As described above, the robot apparatus RBT has no or low need to replace the battery of the encoder apparatus EC, so that the maintenance cost can be reduced. The robot apparatus RBT is not limited to the above configuration, and the drive apparatus MTR can be applied to various robot apparatuses having joints.
上述の実施形態によれば、シンプルな構成で多回転情報が得られるエンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置、及び多回転情報算出方法を提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide an encoder device, a drive device, a stage device, a robot device, and a multi-rotation information calculation method that can obtain multi-rotation information with a simple configuration.
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態あるいは変形例に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態あるいは変形例で説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記の実施形態あるいは変形例で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment or modification. For example, one or more of the requirements described in the above embodiments or modifications may be omitted. In addition, the requirements described in the above embodiments or modifications can be combined as appropriate.
1・・・第1エンコーダ、2・・・第2エンコーダ、3・・・変速部、4・・・検出部、
EC・・・エンコーダ装置、AR1・・・第1アーム、AR2・・・第2アーム、AX1・・・第1軸、AX2・・・第2軸、MTR・・・駆動装置、RBT・・・ロボット装置、STG・・・ステージ装置DESCRIPTION OF
EC ... encoder device, AR1 ... first arm, AR2 ... second arm, AX1 ... first axis, AX2 ... second axis, MTR ... drive device, RBT ... Robot device, STG ... Stage device
本発明の第1の態様に従えば、第1軸の回転位置を検出する第1エンコーダと、第1軸に対して一定の変速比で回転する第2軸の回転位置を検出する第2エンコーダと、第1エンコーダが検出した回転位置と第2エンコーダが検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に第1軸の多回転情報を検出する検出部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。また、本発明の第6の態様に従えば、駆動装置に接続される第1軸の回転位置を検出する第1エンコーダと、第1軸に対して所定の変速比で回転する第2軸の回転位置を検出する第2エンコーダと、第1軸と第2軸とにそれぞれ接続され、第1軸に対して第2変速比で回転する第3軸と、第1エンコーダが検出した回転位置と第2エンコーダが検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に第1軸の多回転情報を検出する検出部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the first encoder that detects the rotational position of the first shaft, and the second encoder that detects the rotational position of the second shaft that rotates at a constant gear ratio with respect to the first shaft. And a detection unit that performs calculation processing based on the rotation position detected by the first encoder and the rotation position detected by the second encoder, and detects multi-rotation information of the first axis based on the calculation result. Is provided. According to the sixth aspect of the present invention, the first encoder that detects the rotational position of the first shaft connected to the drive device, and the second shaft that rotates at a predetermined speed ratio with respect to the first shaft. A second encoder that detects a rotational position; a third axis that is connected to each of the first and second axes and rotates at a second speed ratio with respect to the first axis; and a rotational position that is detected by the first encoder; An encoder device is provided that includes a detection unit that performs calculation processing based on the rotational position detected by the second encoder and detects multi-rotation information of the first axis based on the calculation result.
本発明の第2の態様に従えば、第1の態様または第6の態様のエンコーダ装置と、第1軸または第2軸に動力を供給する動力供給部と、エンコーダ装置の検出部が検出した回転の数を使って、動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the encoder device according to the first or sixth aspect, the power supply unit that supplies power to the first shaft or the second shaft, and the detection unit of the encoder device detect A drive unit is provided that includes a control unit that controls the power supply unit using the number of rotations.
Claims (19)
前記第1軸に対して一定の変速比で回転する第2軸の回転位置を検出する第2エンコーダと、
前記第1エンコーダが検出した回転位置と前記第2エンコーダが検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に前記第1軸の多回転情報を検出する検出部と、を備えるエンコーダ装置。A first encoder for detecting a rotational position of the first shaft;
A second encoder that detects a rotational position of a second shaft that rotates at a constant gear ratio with respect to the first shaft;
An encoder comprising: a calculation unit that performs calculation processing based on the rotation position detected by the first encoder and the rotation position detected by the second encoder, and detects multi-rotation information of the first axis based on the calculation result apparatus.
前記検出部は、前記記憶部に記憶されている前記比較情報を使って、前記第1軸の回転の数を検出する、請求項4から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。A storage unit for storing the comparison information;
The encoder device according to any one of claims 4 to 6, wherein the detection unit detects the number of rotations of the first shaft using the comparison information stored in the storage unit.
前記変速部は、前記第1軸側に対して前記第2軸側が高速になる加速部と、前記第1軸側に対して前記第2軸側が低速になる減速部と、を含む、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。A transmission unit that connects the first shaft and the second shaft at the transmission ratio;
The speed change part includes an acceleration part in which the second axis side is high speed with respect to the first axis side, and a speed reduction part in which the second axis side is low speed with respect to the first axis side. The encoder device according to any one of claims 1 to 10.
前記第1軸または前記第2軸に動力を供給する動力供給部と、
前記エンコーダ装置の前記検出部が検出した回転の数を使って、前記動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置。The encoder device according to any one of claims 1 to 15,
A power supply for supplying power to the first shaft or the second shaft;
And a control unit that controls the power supply unit using the number of rotations detected by the detection unit of the encoder device.
前記移動物体を移動させる請求項16に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。A moving object;
A stage device comprising: the driving device according to claim 16, wherein the moving object is moved.
前記駆動装置によって相対移動する第1アームおよび第2アームと、を備えるロボット装置。A drive device according to claim 16;
A robot apparatus comprising: a first arm and a second arm that are relatively moved by the driving device.
前記第1軸に対して一定の変速比で回転する第2軸の回転位置を第2エンコーダにより検出する工程と、
前記第1エンコーダが検出した回転位置と前記第2エンコーダが検出した回転位置とにもとづき演算処理し、その演算結果を元に前記第1軸の回転の数の情報を含む多回転情報を検出する工程と、
を含む、多回転情報算出方法。Detecting the rotational position of the first shaft by the first encoder;
Detecting a rotational position of a second shaft rotating at a constant gear ratio with respect to the first shaft by a second encoder;
Calculation processing is performed based on the rotation position detected by the first encoder and the rotation position detected by the second encoder, and multi-rotation information including information on the number of rotations of the first axis is detected based on the calculation result. Process,
A multi-rotation information calculation method.
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