JPH01248019A - 磁気エンコーダ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は磁気エンコーダに係シ、特にカウンタを予備電
力でバックアップした磁気エンコーダに関する。

（従来の技術） 従来、産業用ロボットの関節駆動などに使用されるモー
タの内部には、モータの回転角度を検知するためのエン
コーダが組込まれておシ、これによりロボットの関節位
置が制御され、適切なロボット作業が実現する。

一般にエンコーダは、アブソリュート方式（以下、ＡＢ
Ｓ方式と略す）と、インクリメンタル方式（以下、ＩＮ
Ｃ型と略す）に大別される。ＡＢＳ方式は、電源投入直
後の回転軸の絶対角度が検出できるようなしくみとなっ
ており、零点補正などの調整を行う必要なしに、正確な
角度情報を即座に提供することが可能である。一方、Ｉ
ＮＣ方式は、回転前と回転後の角度の差を検出するしく
みのものであり、ＡＢＳ方式のように、電源投入直後の
回転軸の絶対角度を検出することはできない。

しかしＡＢ、Ｓ方式は、角度検出のための機構が複雑な
ため、一般にＩＮＣ方式よシ大形化したものとなってお
シ、ロボットの関節などのように比較的小形のモータを
用いる必要がある用途に対しては、ＡＢＳ方式は敬遠さ
れる傾向にある。そのため、ＩＮＣ方式にその角度情報
を記憶させておくアップダウンカウンタを設け、更にこ
のアップダウンカウンタに供給される電力が停電や緊急
停止などの際に消滅しないように、予備電源でバックア
ップしたものが用いられるようになっている。

このような方法を用いると、エンコーダの零点補正は最
初の１回で済み、以後は電源投入直後の回転軸の絶対角
度の検出が可能となる。

しかし、従来の予備電源はアルカリ電池などを主として
使用し、電源からの平常時の電力による充電でまかなわ
れていたため、停電時間が長いと充電された電力を全て
消耗してしまい、モータ駆動の際に再び零点補正を行わ
なければならなかった。そのため、電力消費の大きい光
学式エンコーダなどでなく、比較的電力消費の少ない磁
気エンコーダが用いられる場合が多いが、それでも問題
を解決するには至っていない。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来は、長時間の停電などによ）予備電源
の電力を消耗してしまうと、再び零点補正などを行わな
ければならず、例えばモータをロボットの関節に用いた
場合には、運転再開の前に行 零点補正を兼ねた予備運転を丹わなければならず、生産
性に大きく影響する。

本発明は以上の問題点を解決し、停電時などにも常にア
ップダウンカウンタに電力を供給することの可能な磁気
エンコーダの提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明においては、磁気エ
ンコーダに誘導起電力取込手段を設け、磁気エンコーダ
の回転運動によう生じる誘導起電力を取り出してアップ
ダウンカウンタへの供給電力とするものとした。

（作用） このように発電用コイルを設けることにより、予備電源
の電力が消耗してしまっても、例えばエンコーダを手動
で回転させることによってアップダウンカウンタへの供
給電力が発生する。従って、停電時などにも常にアップ
ダウンカウンタに電力を供給することの可能な磁気エン
コーダが実現する。

（実施例） 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例を示す磁気エンコーダを具備し
たロボットのブロック線図である。回転ドラム１は、そ
の回転中心軸をモータ２及び減速機３の出力軸の中心軸
と一致させておシ、ロボットアーム４の関節回転角度と
同じ角度だけ同じ方向に回転するしくみになっている。

回転ドラム１の外周には複数の永久磁石が、Ｎ極とＳ極
とを交互に外周面に向けた状態で並設されている。この
回転ドラム１の外周付近には、永久磁石の磁束のへ 変化を検知するために、磁気横部手段である磁気センサ
５が、回転ドラム１とわずかな間隙を介して取付けであ
る。この磁気センサ５から得られた永久磁石の磁束情報
は、回転ドラム１の回転角度情報として記憶手段である
アップダウンカウンタ６に入力される。

一方、回転ドラム１の外周付近には、永久磁石の発生す
る誘導起電力を得るために、誘導起電力取込手段である
発電用コイル７が回転ドラム１とわずかな間隙を介して
取付けである。この発電用コイル７から得られた電力は
、整流回路や逆流防止回路を含んだ充電調整回路８を通
υ、電力備蓄手段であるバックアップ電源９に取込まれ
る。更に、電源１０から供給される電力も、過充電防止
回路や逆流防止回路を含んだ充電調整回路１１を通シ、
バックアップ電源９に取り−すれる。そして、このバッ
クアップ電源９及び充電調整回路１１からの電力がアッ
プダウンカウンタ６に入力され、アップダウ、ンカウン
タ６を常時起動させる。

発電用コイル７で得られた電力は、増幅器１２によって
回転ドラム１の回転速度情報に変換され、この速度信号
及びアップダウンカウンタ６の角度信号がＣＰＵ（Ｃｅ
ｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）　１
３に入力される。ＣＰＵ１３内では、ロボットアーム４
の制御に係るモータ２の最適駆動パターンを集中管理し
、モータ２に適切な指令を送る。

以上のようなシステムを有する本発明においては、平常
時は１！源１０からの電力が充電調整回路１１を通り、
直接アップダウンカウンタ６に入力され、アップダウン
カウンタ６を起動させる。そして停電などによりミ源１
０からの電力供給が停止した場合、充電調整回路１１が
、平常時に電源１０からの電力をバックアンプ電源９に
蓄えておく機能を持っているために、バックアップ電源
９からの電力でアップダウンカウンタ６は起動する。

更に、充電調整回路１１を介してバックアップ電源９に
蓄えられていた電力が消耗してしまいそうになった場合
、今度は、ロボットアーム４の外部操作により回転ドラ
ム１を回転させることによって、発生した誘導起電力を
発電用コイル７で取込み、充電調整回路８、バンクアッ
プ電源９を介してアップダウンカウンタ６に供給するこ
とができる。

このように、従来においては電源１０からの電力の蓄え
が消耗してしまうとアップダウンカウンタ６の機能は停
止し、電源１０の復帰後にロボットアーム４の予備運転
をしなければ正確な角度情報は得られなかったが、本発
明では、停電時に外力を加えることが禁止されている傾
向にあったロボットアーム４に積極的に外力を加えるこ
とによって、バックアンプ電源９に電力が蓄えられ、ア
ップダウンカウンタ６の機能を維持させることができる
。従って、ロボットに予備運転などを行わせることによ
る作業効率の低下を未然に防止することが可能となる。

また発電用コイル７は、バックアップ電源９中の電力が
まだ残っている状態でも充電を行うことができるが、バ
ックアップ電源９中の電力がほとんどなくなってからあ
わてて充電を行うことのないように、バックアップ電源
９に非常用信号発生手段を設けてもよい。この場合、バ
ックアップ電源９の電圧がある基準以下に達したときに
、光または音などで警告がなされるしくみのものでよい
。

また、発電用コイル７で回転ドラム１の回転速度も同時
に検出することができることから、速度検出用に高分解
能のセンサを新たに取付ける必要もなくなる。そして角
度、速度を共に検出できる制御性の良い磁気エンコーダ
が実現する。

〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、停電時などＫも常にアッ
プダウンカウンタに電力を供給することの可能な磁気エ
ンコーダが実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示す磁気エンコーダのシステムブロッ
ク線図である。 ■・・・回転ドラム、５・・・磁気検出手段（磁気セン
サ）、６・・・記憶手段（アップダウンカウンタ）、７
・・・誘導起電力取込手段（発電用コイル）、９・・・
備蓄手段（バックアップ電源）、１０・・・電源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）永久磁石が複数並設された回転ドラムと、前記回
   転ドラムの回転による前記永久磁石の磁束の変化から、
   前記回転ドラムの回転角度を検知する磁気検出手段と、 前記磁気検出手段から検出される前記回転ドラムの回転
   角度情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に対して
   電力を供給する電源と、前記電源が機能中に前記電源か
   ら電力を充電し、前記電源が機能停止中に前記記憶手段
   に対して充電した電力を供給する電力備蓄手段と、 前記回転ドラムの回転により前記永久磁石が発生する誘
   導起電力を、前記備蓄手段に供給する誘導起電力取込手
   段とからなることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. （２）前記誘導起電力取込手段は、前記回転ドラムの回
   転速度も検出することを特徴とする、請求項１記載の磁
   気エンコーダ。