JPH0443217B2 - - Google Patents
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- JPH0443217B2 JPH0443217B2 JP60095126A JP9512685A JPH0443217B2 JP H0443217 B2 JPH0443217 B2 JP H0443217B2 JP 60095126 A JP60095126 A JP 60095126A JP 9512685 A JP9512685 A JP 9512685A JP H0443217 B2 JPH0443217 B2 JP H0443217B2
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- coil
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
- G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、たとえば駆動源によつて作業端を駆
動するようにした、いわゆる電動ロボツトなどに
おいて、前記作業端の総回転数および360゜以内の
回転角度を検出するために好適に実施されるエン
コーダ装置に関する。
動するようにした、いわゆる電動ロボツトなどに
おいて、前記作業端の総回転数および360゜以内の
回転角度を検出するために好適に実施されるエン
コーダ装置に関する。
背景技術
典型的な既成技術では、モータの回転軸からの
動力は減速機によつて減速されて作業端に伝達さ
れ、この作業端の回転角度を検出するためにモー
タの前記出力軸に作業端のための減速機と同一減
速比を有するもう1つの検出用減速機を設け、前
記検出用減速機の減速出力軸の回転角度をポテン
シオメータによつて検出し、これによつて作業端
の概略の回転角度の絶縁値を知ることができ、一
方モータの出力軸にはいわゆるインクリメンタル
エンコーダが設けられ、出力軸の360゜以内の回転
角度を高精度で検出することができるような構成
になつている。
動力は減速機によつて減速されて作業端に伝達さ
れ、この作業端の回転角度を検出するためにモー
タの前記出力軸に作業端のための減速機と同一減
速比を有するもう1つの検出用減速機を設け、前
記検出用減速機の減速出力軸の回転角度をポテン
シオメータによつて検出し、これによつて作業端
の概略の回転角度の絶縁値を知ることができ、一
方モータの出力軸にはいわゆるインクリメンタル
エンコーダが設けられ、出力軸の360゜以内の回転
角度を高精度で検出することができるような構成
になつている。
発明が解決しようとする問題点
上述したような既成技術では、検出用の減速機
を必要とし、エンコーダ装置が大型化するととも
にその検出用減速機のバツクラツシユによつて測
定誤差を生じるという問題があつた。またインク
リメンタルエンコーダは回転軸に装着された回転
部材の両側に発光素子と受光素子とをそれぞれ設
け、回転部材に形成されている透光部分または遮
光部分を検出する構成を有しており、停電時には
このようなインクリメンタルエンコーダをバツテ
リによつて動作させようとすれば、インクリメン
タルエンコーダの消費電力が大きいのでバツテリ
の容量は大きくなければならずエンコーダ関連の
電源が大型化するようになる。
を必要とし、エンコーダ装置が大型化するととも
にその検出用減速機のバツクラツシユによつて測
定誤差を生じるという問題があつた。またインク
リメンタルエンコーダは回転軸に装着された回転
部材の両側に発光素子と受光素子とをそれぞれ設
け、回転部材に形成されている透光部分または遮
光部分を検出する構成を有しており、停電時には
このようなインクリメンタルエンコーダをバツテ
リによつて動作させようとすれば、インクリメン
タルエンコーダの消費電力が大きいのでバツテリ
の容量は大きくなければならずエンコーダ関連の
電源が大型化するようになる。
したがつて本発明の目的は、装着全体を大型化
することなく高精度の回転角度検出ができるよう
にしたエンコーダ装置を提供することである。
することなく高精度の回転角度検出ができるよう
にしたエンコーダ装置を提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明は、(a)レゾルバ7であつて、
(a1) 回転軸2に固定されるロータ8と、
(a2) ロータ8に固定される検出用コイル9と、
(a3) 検出用コイル9に接続される第1出力用コ
イル10と、 (a4) 第1出力用コイル10に磁気結合して第1
出力用コイル10とともに回転トランス14
を構成する第2出力用コイル13と、 (a5) ロータ8の周方向にずれて固定位置に設け
られ、検出用コイル9に磁気結合する一対の
励磁用コイル11,12とを有するレゾルバ
7と、 (b) 各励磁用コイル11,12に予め定める位相
差を有する交流電圧V1,V2を与える励磁装
置15と、 (c) 第2検出用コイル13と励磁装置15の交流
電圧V1との出力に応答して位相差を検出する
位相検出器16と、 (d) 回転数検出手段19であつて、 (d1) 非磁性材料から成り、直円柱状であり、そ
の軸線まわりに回転される回転部材20と、 (d2) 回転部材20の周壁に、周方向に等間隔を
あけて固着され、回転部材20と平行な長手
軸線を有し、その長手軸線方向に磁化されて
いる複数の第1永久磁石22と、 (d3) 固定位置に設けられ、回転部材20の近傍
で周方向に間隔をあけて順次的に配置される
第1〜第5の検出要素31〜35を有する検
出ヘツド21とを含み、 (d4) 各検出要素31〜35は、 (d41) 回転部材20の軸線に平行に配置される
長手の強磁性材料41と45と、 (d42) 強磁性材料41〜45に巻回されて出力
を導出する検出コイル61〜65と、 (d43) 強磁性材料41〜45に関して回転部材
20とは反対側で回転部材20の軸線に平
行に配置され、第1永久磁石22とは逆極
性にかつ小さい磁化力で磁化される長手の
第2永久磁石51〜55とを含み、 (d44) 強磁性材料41〜45は、 コア41aと、 そのコア41aよりも大きい保持力を有
しコア41aを外囲するシエル41bとを
有し、 シエル41bは第1永久磁石22の近接
時に磁化方向が反転し、これによつて検出
コイル61〜65にインパルス状誘起電圧
を発生させる、そのような回転数検出手段
19と、 (e) 回転方向/回転数弁別回路24,93であつ
て、 (e1) 第2検出要素32の出力によつてセツトさ
れ、第4検出要素34の出力によつてリセツ
トされる第1フリツプフロツプ87と、 (e2) 第1フリツプフロツプ87のセツト出力Q
のエツジを検出する第1検出回路89と、 (e3) 第1フリツプフロツプ87のリセツト出力
Qのエツジを検出する第2検出回路90と、 (e4) 第3検出要素33の出力によつてセツトさ
れ、第1および第5検出要素31,35の各
出力によつてリセツトされる第2フリツプフ
ロツプ88と、 (e5) 第2フリツプフロツプ88の出力維持期間
中における第1および第2検出回路89,9
0の各出力をアツプダウン計数するカウンタ
手段91,92,93とを有する、そのよう
な回転方向/回転数弁別回路24,93と、 (f) 励磁装置15と位相検出器16とに電力を供
給する電源手段95,96と、 (g) 回転方向/回転数弁別回路24,93に電力
を供給するバツテリ23,93とを含むことを
特徴とするエンコーダ装置である。
イル10と、 (a4) 第1出力用コイル10に磁気結合して第1
出力用コイル10とともに回転トランス14
を構成する第2出力用コイル13と、 (a5) ロータ8の周方向にずれて固定位置に設け
られ、検出用コイル9に磁気結合する一対の
励磁用コイル11,12とを有するレゾルバ
7と、 (b) 各励磁用コイル11,12に予め定める位相
差を有する交流電圧V1,V2を与える励磁装
置15と、 (c) 第2検出用コイル13と励磁装置15の交流
電圧V1との出力に応答して位相差を検出する
位相検出器16と、 (d) 回転数検出手段19であつて、 (d1) 非磁性材料から成り、直円柱状であり、そ
の軸線まわりに回転される回転部材20と、 (d2) 回転部材20の周壁に、周方向に等間隔を
あけて固着され、回転部材20と平行な長手
軸線を有し、その長手軸線方向に磁化されて
いる複数の第1永久磁石22と、 (d3) 固定位置に設けられ、回転部材20の近傍
で周方向に間隔をあけて順次的に配置される
第1〜第5の検出要素31〜35を有する検
出ヘツド21とを含み、 (d4) 各検出要素31〜35は、 (d41) 回転部材20の軸線に平行に配置される
長手の強磁性材料41と45と、 (d42) 強磁性材料41〜45に巻回されて出力
を導出する検出コイル61〜65と、 (d43) 強磁性材料41〜45に関して回転部材
20とは反対側で回転部材20の軸線に平
行に配置され、第1永久磁石22とは逆極
性にかつ小さい磁化力で磁化される長手の
第2永久磁石51〜55とを含み、 (d44) 強磁性材料41〜45は、 コア41aと、 そのコア41aよりも大きい保持力を有
しコア41aを外囲するシエル41bとを
有し、 シエル41bは第1永久磁石22の近接
時に磁化方向が反転し、これによつて検出
コイル61〜65にインパルス状誘起電圧
を発生させる、そのような回転数検出手段
19と、 (e) 回転方向/回転数弁別回路24,93であつ
て、 (e1) 第2検出要素32の出力によつてセツトさ
れ、第4検出要素34の出力によつてリセツ
トされる第1フリツプフロツプ87と、 (e2) 第1フリツプフロツプ87のセツト出力Q
のエツジを検出する第1検出回路89と、 (e3) 第1フリツプフロツプ87のリセツト出力
Qのエツジを検出する第2検出回路90と、 (e4) 第3検出要素33の出力によつてセツトさ
れ、第1および第5検出要素31,35の各
出力によつてリセツトされる第2フリツプフ
ロツプ88と、 (e5) 第2フリツプフロツプ88の出力維持期間
中における第1および第2検出回路89,9
0の各出力をアツプダウン計数するカウンタ
手段91,92,93とを有する、そのよう
な回転方向/回転数弁別回路24,93と、 (f) 励磁装置15と位相検出器16とに電力を供
給する電源手段95,96と、 (g) 回転方向/回転数弁別回路24,93に電力
を供給するバツテリ23,93とを含むことを
特徴とするエンコーダ装置である。
作 用
本発明に従うエンコーダ装置では、検出される
べき回転軸などに、回転部材20が設けられてお
り、この回転部材20には、複数の第1永久磁石
22が固定されており、この第1永久磁石22の
検出ヘツド21における第1〜第5の各検出要素
31〜35への近接によつて、強磁性材料41〜
45の磁化方向が反転し、これによつて検出コイ
ル61〜65にインパルス状誘起電圧が発生さ
れ、このような合計5つの検出要素31〜35の
各出力に応答する第1および第2フリツプフロツ
プ87,88と、第1および第2検出回路89,
90とによつて、さらにアツプダウン計数するカ
ウンタ手段91,92,93とによつて、回転部
材20の回転方向と、少なくとも360度以内の回
転角度と、回転数とを検出することができる。こ
のような構成は小形で実現することができ、また
第1および第2フリツプフロツプ87,88、第
1および第2検出回路89,90およびカウンタ
手段91,92,93の消費電力はごくわずかで
あるので、バツテリ23の消費電力を少なくする
ことができる。
べき回転軸などに、回転部材20が設けられてお
り、この回転部材20には、複数の第1永久磁石
22が固定されており、この第1永久磁石22の
検出ヘツド21における第1〜第5の各検出要素
31〜35への近接によつて、強磁性材料41〜
45の磁化方向が反転し、これによつて検出コイ
ル61〜65にインパルス状誘起電圧が発生さ
れ、このような合計5つの検出要素31〜35の
各出力に応答する第1および第2フリツプフロツ
プ87,88と、第1および第2検出回路89,
90とによつて、さらにアツプダウン計数するカ
ウンタ手段91,92,93とによつて、回転部
材20の回転方向と、少なくとも360度以内の回
転角度と、回転数とを検出することができる。こ
のような構成は小形で実現することができ、また
第1および第2フリツプフロツプ87,88、第
1および第2検出回路89,90およびカウンタ
手段91,92,93の消費電力はごくわずかで
あるので、バツテリ23の消費電力を少なくする
ことができる。
特に本発明によれば、レゾルバ7は360度未満
の角度を検出し、回転方向/回転数弁別回路2
4,93だけをバツテリ23の電力によつて付勢
することによつて、回転軸2の正負の回転数を検
出することができるので、励磁装置15および位
相検出器16に電力を供給する電源手段95,9
6の電源復帰時においても、高精度に回転軸の回
転角度の検出が可能である。
の角度を検出し、回転方向/回転数弁別回路2
4,93だけをバツテリ23の電力によつて付勢
することによつて、回転軸2の正負の回転数を検
出することができるので、励磁装置15および位
相検出器16に電力を供給する電源手段95,9
6の電源復帰時においても、高精度に回転軸の回
転角度の検出が可能である。
実施例
第1図は、本発明に従うエンコーダ装置を備え
た電動ロボツトのブロツク図である。この電動ロ
ボツトでは、モータ1の回転軸2は、歯車3a,
3bを含む減速機4によつて減速され、出力軸5
によつて作業端6が回転駆動される。モータ1の
回転軸2には1回転中の回転角度を検出するレゾ
ルバ7が設けられる。
た電動ロボツトのブロツク図である。この電動ロ
ボツトでは、モータ1の回転軸2は、歯車3a,
3bを含む減速機4によつて減速され、出力軸5
によつて作業端6が回転駆動される。モータ1の
回転軸2には1回転中の回転角度を検出するレゾ
ルバ7が設けられる。
第2図は、レゾルバ7の一実施例の電気回路図
である。モータ1の回転軸2と一体的に回転する
ロータ8にはコイル9,10が備えられる。ロー
タ8の周囲には固定位置に固定されるコイル1
1,12が設けられ、このコイル11,12は相
互に電気的に90゜ずれている。またロータ8の周
囲にはコイル10に磁気結合したもう一つのコイ
ル13が設けられ、このコイル10とコイル13
とは回転トランス14を構成する。
である。モータ1の回転軸2と一体的に回転する
ロータ8にはコイル9,10が備えられる。ロー
タ8の周囲には固定位置に固定されるコイル1
1,12が設けられ、このコイル11,12は相
互に電気的に90゜ずれている。またロータ8の周
囲にはコイル10に磁気結合したもう一つのコイ
ル13が設けられ、このコイル10とコイル13
とは回転トランス14を構成する。
第1図をも参照して、励磁装置15からライン
l1を介してレゾルバ7のコイル11に電圧V1
が与えられるとともに、また電圧V1はラインl
2を介して位相検出器16に与えられる。また励
磁装置15からラインl3を介してレゾルバ7の
コイル12に電圧V2が与えられる。この電圧V
1,V2は第1式および第2式で示される。
l1を介してレゾルバ7のコイル11に電圧V1
が与えられるとともに、また電圧V1はラインl
2を介して位相検出器16に与えられる。また励
磁装置15からラインl3を介してレゾルバ7の
コイル12に電圧V2が与えられる。この電圧V
1,V2は第1式および第2式で示される。
V1=Vsinωt …(1)
V2=Vcosωt …(2)
ロータ8が矢符17の方向(第2図参照)へ回
転するときレゾルバ7のコイル13からの出力電
圧V3は第3式で示される。
転するときレゾルバ7のコイル13からの出力電
圧V3は第3式で示される。
V3=Kv・sin(ωt+θ) …(3)
Kvは最大結合係数であり、θはロータ8の回
転角度であり、この回転角度θは0゜〜360゜の範囲
にある。
転角度であり、この回転角度θは0゜〜360゜の範囲
にある。
この出力電圧V3はラインl4を介して位相検
出器16に与えられる。位相検出器16では、第
3図の参照符m1で示される電圧V3と第3図の
参照符m2で示される電圧V1との位相差を検出
し、この位相差すなわち回転軸2の回転角度θを
デジタル値に変換して、ラインl5を介して演算
回路18に導出する。こうしてラインl5からの
回転軸2の回転角度θを表す回転角度信号によつ
て回転軸2の360゜以内の回転角度を高精度で検出
することが可能となる。
出器16に与えられる。位相検出器16では、第
3図の参照符m1で示される電圧V3と第3図の
参照符m2で示される電圧V1との位相差を検出
し、この位相差すなわち回転軸2の回転角度θを
デジタル値に変換して、ラインl5を介して演算
回路18に導出する。こうしてラインl5からの
回転軸2の回転角度θを表す回転角度信号によつ
て回転軸2の360゜以内の回転角度を高精度で検出
することが可能となる。
モータ1の回転軸2に関連して回転数検出手段
19が設けられる。
19が設けられる。
第4図は、回転数検出手段19の斜視図であ
る。第1図をも参照して、回転数検出手段19
は、直円柱状の回転部材20と、検出ヘツド21
とを含む。回転部材20は、非磁性材料、たとえ
ばアルミニウムまたはステンレス鋼から成り、モ
ータ1の回転軸2に同軸に固着される。回転部材
20の周壁には、周方向に等間隔をあけて複数の
永久磁石22が固着されている。永久磁石22は
長手一直線状に延び、この永久磁石22の長手方
向は回転部材20の回転軸線と平行である。この
永久磁石22は固定位置に取り付けられた検出ヘ
ツド21と磁気的に結合されている。検出ヘツド
21の出力はバツテリ23によつて電力付勢され
る回転方向弁別回路24に入力され、回転部材2
0の回転方向および回転数Nが検出される。
る。第1図をも参照して、回転数検出手段19
は、直円柱状の回転部材20と、検出ヘツド21
とを含む。回転部材20は、非磁性材料、たとえ
ばアルミニウムまたはステンレス鋼から成り、モ
ータ1の回転軸2に同軸に固着される。回転部材
20の周壁には、周方向に等間隔をあけて複数の
永久磁石22が固着されている。永久磁石22は
長手一直線状に延び、この永久磁石22の長手方
向は回転部材20の回転軸線と平行である。この
永久磁石22は固定位置に取り付けられた検出ヘ
ツド21と磁気的に結合されている。検出ヘツド
21の出力はバツテリ23によつて電力付勢され
る回転方向弁別回路24に入力され、回転部材2
0の回転方向および回転数Nが検出される。
検出ヘツド21は、回転部材20の回転方向1
7に間隔をあけて配置された検出要素31,3
2,33,34,35から構成されている。検出
要素31,32,33,34,35はそれぞれ強
磁性材料41,42,43,44,45、永久磁
石51,52,53,54,55および検出コイ
ル61,62,63,64,65を含む。
7に間隔をあけて配置された検出要素31,3
2,33,34,35から構成されている。検出
要素31,32,33,34,35はそれぞれ強
磁性材料41,42,43,44,45、永久磁
石51,52,53,54,55および検出コイ
ル61,62,63,64,65を含む。
第5図は、回転部材20に固着された一つの永
久磁石22と一つの検出要素31との関係を説明
するための周方向展開図である。永久磁石22と
永久磁石51の磁化方向は相互に逆で永久磁石2
2は永久磁石51よりも磁化力が強い。強磁性材
料41に加えられる外部磁界は、永久磁石22が
回転方向17に回転することにより永久磁石22
による磁界70と永久磁石51による磁界71の
影響によつて第6図1のように変化する。第6図
2は検出コイル61の出力を示し、第6図3は永
久磁石22の位置を示す。
久磁石22と一つの検出要素31との関係を説明
するための周方向展開図である。永久磁石22と
永久磁石51の磁化方向は相互に逆で永久磁石2
2は永久磁石51よりも磁化力が強い。強磁性材
料41に加えられる外部磁界は、永久磁石22が
回転方向17に回転することにより永久磁石22
による磁界70と永久磁石51による磁界71の
影響によつて第6図1のように変化する。第6図
2は検出コイル61の出力を示し、第6図3は永
久磁石22の位置を示す。
第7図は、永久磁石22が強磁性材料41の近
傍を通過する際に生じる強磁性材料41の磁化の
態様を示す断面図である。強磁性材料41は異な
つた保磁力を有するコア41aとシエル41bを
有する。ここでは、シエル41bの保磁力がコア
41aの保磁力より強い材料を用いることとして
説明する。強磁性材料41は永久磁石22が第5
図の位置P1にあるとき第6図1で示すように弱
い負の方向の磁界の影響をうけ、保磁力の小さい
コア41aは外部磁界80の方向に磁化され、保
磁力の大きいシエル41bは逆の方向に磁化され
ている。したがつて強磁性材料41は第7図1の
状態にある。永久磁石22が強磁性材料41の近
傍の位置P2に達すると、強磁性材料41に加わ
る外部磁界80はコア41aの保磁力より大きく
なり、コア41aの磁化の方向が反転し、第7図
2の状態になる。永久磁石22が位置P3に達す
ると再び外部磁界80の方向が反転し、コア41
aの磁化の方向も反転し、第7図3の状態にな
る。
傍を通過する際に生じる強磁性材料41の磁化の
態様を示す断面図である。強磁性材料41は異な
つた保磁力を有するコア41aとシエル41bを
有する。ここでは、シエル41bの保磁力がコア
41aの保磁力より強い材料を用いることとして
説明する。強磁性材料41は永久磁石22が第5
図の位置P1にあるとき第6図1で示すように弱
い負の方向の磁界の影響をうけ、保磁力の小さい
コア41aは外部磁界80の方向に磁化され、保
磁力の大きいシエル41bは逆の方向に磁化され
ている。したがつて強磁性材料41は第7図1の
状態にある。永久磁石22が強磁性材料41の近
傍の位置P2に達すると、強磁性材料41に加わ
る外部磁界80はコア41aの保磁力より大きく
なり、コア41aの磁化の方向が反転し、第7図
2の状態になる。永久磁石22が位置P3に達す
ると再び外部磁界80の方向が反転し、コア41
aの磁化の方向も反転し、第7図3の状態にな
る。
第8図は強磁性材料41の外部磁界が第6図1
のように変化したときのヒステリシスループであ
る。第7図1の状態から第7図2の状態に移ると
き内部磁束密度の大きなジヤンプが生じ、第7図
2の状態から第7図3の状態に移るとき小さなジ
ヤンプが生じる。第6図2に示すように検出コイ
ル61には、前者のジヤンプのとき比較的高いイ
ンパルス状電圧が発生し、後者のジヤンプのとき
小さな電圧が発生する。前者の発生電圧の波高値
はたとえば0.5〜12Vであり、その半値幅は約20μ
秒であり、SN比が良好である。後者の発生電圧
は前者の発生電圧に比べて十分小さく方向が逆で
あるので、後述する回転方向弁別回路24では無
視される。
のように変化したときのヒステリシスループであ
る。第7図1の状態から第7図2の状態に移ると
き内部磁束密度の大きなジヤンプが生じ、第7図
2の状態から第7図3の状態に移るとき小さなジ
ヤンプが生じる。第6図2に示すように検出コイ
ル61には、前者のジヤンプのとき比較的高いイ
ンパルス状電圧が発生し、後者のジヤンプのとき
小さな電圧が発生する。前者の発生電圧の波高値
はたとえば0.5〜12Vであり、その半値幅は約20μ
秒であり、SN比が良好である。後者の発生電圧
は前者の発生電圧に比べて十分小さく方向が逆で
あるので、後述する回転方向弁別回路24では無
視される。
永久磁石22は回転方向17の逆方向に回転す
るときにも同様に検出コイル61には同じ極性の
大きなインパルス状電圧が誘起される。
るときにも同様に検出コイル61には同じ極性の
大きなインパルス状電圧が誘起される。
検出要素32,33,34,35も検出要素3
1と同じ構成であり、永久磁石22の回転時に検
出コイル62,63,64,65に同様の電圧を
発生する。
1と同じ構成であり、永久磁石22の回転時に検
出コイル62,63,64,65に同様の電圧を
発生する。
このように検出ヘツド21は永久磁石、強磁性
材料および検出コイルから構成されているので、
何等の電力源を必要とすることなく永久磁石22
の回転を確実に検出することができる。
材料および検出コイルから構成されているので、
何等の電力源を必要とすることなく永久磁石22
の回転を確実に検出することができる。
第9図は検出ヘツド21の出力を処理し回転部
材20の回転数および回転方向を求める回転方向
弁別回路24の構成を示す。検出コイル61,6
2,63,64,65の出力をそれぞれB″,A,
B,A′,B′とする。A,A′,B,B′,B,B″は
それぞれ波形整形回路81,82,83,84,
85に入力され波形が整形される。波形整形回路
81,82の出力はそれぞれフリツプフロツプ8
7のセツト入力端子、リセツト入力端子に入力さ
れる。フリツプフロツプ87の正の出力〓、負の
出力〓はそれぞれ立上り検出回路89,90に入
力され、フリツプフロツプ87がリセツト状態か
らセツトされたときの信号△〓とセツト状態から
リセツトされたときの信号△〓が出力される。
材20の回転数および回転方向を求める回転方向
弁別回路24の構成を示す。検出コイル61,6
2,63,64,65の出力をそれぞれB″,A,
B,A′,B′とする。A,A′,B,B′,B,B″は
それぞれ波形整形回路81,82,83,84,
85に入力され波形が整形される。波形整形回路
81,82の出力はそれぞれフリツプフロツプ8
7のセツト入力端子、リセツト入力端子に入力さ
れる。フリツプフロツプ87の正の出力〓、負の
出力〓はそれぞれ立上り検出回路89,90に入
力され、フリツプフロツプ87がリセツト状態か
らセツトされたときの信号△〓とセツト状態から
リセツトされたときの信号△〓が出力される。
波形整形回路84,85の出力は論理和回路8
6に入力され、その出力はフリツプフロツプ88
のリセツト入力端子に入力される。波形整形回路
83の出力はフリツプフロツプ88のセツト入力
端子に入力される。フリツプフロツプ88の正の
出力信号〓と立上り検出回路89の出力△〓を論
理積回路91に入力することにより、回転方向1
7の逆方向の回転パルス(CW)が出力され、フ
リツプフロツプ88の出力〓と立上り検出回路9
0の出力△〓を論理積回路92に入力することに
より回転方向17の回転パルス(CCW)が出力
される。
6に入力され、その出力はフリツプフロツプ88
のリセツト入力端子に入力される。波形整形回路
83の出力はフリツプフロツプ88のセツト入力
端子に入力される。フリツプフロツプ88の正の
出力信号〓と立上り検出回路89の出力△〓を論
理積回路91に入力することにより、回転方向1
7の逆方向の回転パルス(CW)が出力され、フ
リツプフロツプ88の出力〓と立上り検出回路9
0の出力△〓を論理積回路92に入力することに
より回転方向17の回転パルス(CCW)が出力
される。
第10図に信号A,A′,B,B′,B″,A,B,
(CW),(CCW)の関係図を示す。論理積回路9
1,92の出力はラインl6、l7を介してそれ
ぞれアツプダウンカウンタ93のアツプ入力端
子、ダウン入力端子に与えられる。アツプダウン
カウンタ93では回転パルスを計数して予め定め
た一回転を示すカウント数に達したときには、回
転軸2の回転数Nを示す信号をラインl8を介し
て演算回路18に導出する。演算回路18では、
ラインl8を介して与えられる回転数Nを表わす
信号とラインl5を介して与えられる回転角度θ
を表わす信号とによつて、回転軸2の総回転角度
を表わす信号をラインl9から導出する。なお、
回転方向弁別回路24およびアツプダウンカウン
タ93は半導体回路によつて実現され、したがつ
て消費電力は小さい。回転方向弁別回路24およ
びアツプダウンカウンタ93は、バツテリ23に
よつて電力付勢される。
(CW),(CCW)の関係図を示す。論理積回路9
1,92の出力はラインl6、l7を介してそれ
ぞれアツプダウンカウンタ93のアツプ入力端
子、ダウン入力端子に与えられる。アツプダウン
カウンタ93では回転パルスを計数して予め定め
た一回転を示すカウント数に達したときには、回
転軸2の回転数Nを示す信号をラインl8を介し
て演算回路18に導出する。演算回路18では、
ラインl8を介して与えられる回転数Nを表わす
信号とラインl5を介して与えられる回転角度θ
を表わす信号とによつて、回転軸2の総回転角度
を表わす信号をラインl9から導出する。なお、
回転方向弁別回路24およびアツプダウンカウン
タ93は半導体回路によつて実現され、したがつ
て消費電力は小さい。回転方向弁別回路24およ
びアツプダウンカウンタ93は、バツテリ23に
よつて電力付勢される。
位相検出器16および励磁装置15は、商用交
流電源95からの電力を変圧整流する電源回路9
6の電力によつて電力付勢される。回転方向弁別
回路24、位相検出器16および励磁装置15
は、回転角度の検出時において常時電力付勢さ
れ、その消費電力は大きい。商用交流電源95の
停電時には、位相検出器16および励磁装置15
は不能動化され、回転角度検出が停止する。回転
方向弁別回路24およびアツプダウンカウンタ9
3はバツテリ23によつて停電時においても電力
付勢されたままである。したがつて回転部材20
が角変位したとき、その状態は回転方向弁別回路
24によつて回転方向が弁別され、アツプダウン
カウンタ93の計数値が変化されてストアされ
る。したがつて商用交流電源95の停電によつて
モータ1が消勢され、そのため作業端6がその重
力などによつて角変位し応じて回転軸2が角変位
しても回転数検出手段19、回転方向弁別回路2
4およびアツプダウンカウンタ93の働きによつ
て回転軸2の回転数Nが常時検出される。
流電源95からの電力を変圧整流する電源回路9
6の電力によつて電力付勢される。回転方向弁別
回路24、位相検出器16および励磁装置15
は、回転角度の検出時において常時電力付勢さ
れ、その消費電力は大きい。商用交流電源95の
停電時には、位相検出器16および励磁装置15
は不能動化され、回転角度検出が停止する。回転
方向弁別回路24およびアツプダウンカウンタ9
3はバツテリ23によつて停電時においても電力
付勢されたままである。したがつて回転部材20
が角変位したとき、その状態は回転方向弁別回路
24によつて回転方向が弁別され、アツプダウン
カウンタ93の計数値が変化されてストアされ
る。したがつて商用交流電源95の停電によつて
モータ1が消勢され、そのため作業端6がその重
力などによつて角変位し応じて回転軸2が角変位
しても回転数検出手段19、回転方向弁別回路2
4およびアツプダウンカウンタ93の働きによつ
て回転軸2の回転数Nが常時検出される。
電源復帰後は、モータ1、位相検出器16およ
び励磁装置15は電源回路96からの電力によつ
て電力付勢される。また演算回路18も電力付勢
される。モータ1によつて回転軸2が再び回転駆
動されると、レゾルバ7によつて再び回転角度θ
が検出される。
び励磁装置15は電源回路96からの電力によつ
て電力付勢される。また演算回路18も電力付勢
される。モータ1によつて回転軸2が再び回転駆
動されると、レゾルバ7によつて再び回転角度θ
が検出される。
こうしてレゾルバ7によつて360゜以内の回転角
度θが高精度で測定することができる。また外部
磁界の増減によつて、磁化の強さが急速に変化す
る強磁性材料41〜45に検出コイル61〜65
を巻くことによつて、この検出コイル61〜65
には磁界の増減の際に高い誘起起電力を得ること
ができ、これらの検出コイル61〜65の出力を
バツテリ23によつて電力付勢された回転方向弁
別回路24およびアツプダウンカウンタ93によ
つて回転方向の判別および回転パルスの計数を行
なうようにしたので、停電時にも回転部材20し
たがつて回転軸2の位置を検出することができ
る。そのため、いわゆるアブソリユートエンコー
ダとして本発明に従うエンコーダ装置を用いるこ
とができる。
度θが高精度で測定することができる。また外部
磁界の増減によつて、磁化の強さが急速に変化す
る強磁性材料41〜45に検出コイル61〜65
を巻くことによつて、この検出コイル61〜65
には磁界の増減の際に高い誘起起電力を得ること
ができ、これらの検出コイル61〜65の出力を
バツテリ23によつて電力付勢された回転方向弁
別回路24およびアツプダウンカウンタ93によ
つて回転方向の判別および回転パルスの計数を行
なうようにしたので、停電時にも回転部材20し
たがつて回転軸2の位置を検出することができ
る。そのため、いわゆるアブソリユートエンコー
ダとして本発明に従うエンコーダ装置を用いるこ
とができる。
回転数検出手段19は、前述の実施例では強磁
性材料41〜45および検出コイル61〜65な
どから構成されていたけれども、本発明の考え方
に従えば、以下の構成のものが用いられてもよ
い。即ち、回転軸2に一体的に非磁性材料の金属
または合成樹脂などから成る回転円板部材を固定
し、この回転円板部材の一表面に永久磁石を1個
固定し、一方、永久磁石の磁気を検出することが
できるリードスイツチを2個回転円板部材の円周
方向に間隔をあけて固定位置に配置し、このリー
ドスイツチからの出力に基づいて回転方向および
回転数を検出するようにしてもよい。
性材料41〜45および検出コイル61〜65な
どから構成されていたけれども、本発明の考え方
に従えば、以下の構成のものが用いられてもよ
い。即ち、回転軸2に一体的に非磁性材料の金属
または合成樹脂などから成る回転円板部材を固定
し、この回転円板部材の一表面に永久磁石を1個
固定し、一方、永久磁石の磁気を検出することが
できるリードスイツチを2個回転円板部材の円周
方向に間隔をあけて固定位置に配置し、このリー
ドスイツチからの出力に基づいて回転方向および
回転数を検出するようにしてもよい。
前述の第4図および第5図から明らかなよう
に、永久磁石51〜55は、強磁性材料41〜4
5に関して回転部材20とは反対側で、その回転
部材20の軸線に平行に配置される。強磁性材料
41は第7図から明らかなように、コア41a
と、そのコア41aを外囲するシエル41bとを
有する。立上り検出回路89,90は、前述のよ
うにフリツプフロツプ87のセツト出力Qとリセ
ツト出力の立上り波形、すなわちエツジを検出
する。カウンタ手段91,92,93は、フリツ
プフロツプ88の出力維持期間中、すなわちその
セツト出力Qがハイレベルである期間中における
各立上り検出回路89,90の各出力をアツプダ
ウン計数する。
に、永久磁石51〜55は、強磁性材料41〜4
5に関して回転部材20とは反対側で、その回転
部材20の軸線に平行に配置される。強磁性材料
41は第7図から明らかなように、コア41a
と、そのコア41aを外囲するシエル41bとを
有する。立上り検出回路89,90は、前述のよ
うにフリツプフロツプ87のセツト出力Qとリセ
ツト出力の立上り波形、すなわちエツジを検出
する。カウンタ手段91,92,93は、フリツ
プフロツプ88の出力維持期間中、すなわちその
セツト出力Qがハイレベルである期間中における
各立上り検出回路89,90の各出力をアツプダ
ウン計数する。
効 果
以上のように本発明によれば、回転部材20と
もに、それに固定されている複数の第1永久磁石
22が回転部材20の軸線まわりに回転すること
によつて、検出ヘツド21の第1〜第5の検出要
素31〜35における強磁性材料41〜45のシ
エル41bの磁化方向が反転し、これによつて検
出コイル61〜65にインパルス状誘起電圧が発
生され、その出力を、第1および第2フリツプフ
ロツプ87,88、第1および第2検出回路8
9,90およびカウンタ手段91,92,93に
よつて回転方向とともに回転角度の検出を行うこ
とができるようにしたので、簡単な構成によつ
て、しかもわずかな消費電力で、回転部材20の
角度を検出することができるようになる。
もに、それに固定されている複数の第1永久磁石
22が回転部材20の軸線まわりに回転すること
によつて、検出ヘツド21の第1〜第5の検出要
素31〜35における強磁性材料41〜45のシ
エル41bの磁化方向が反転し、これによつて検
出コイル61〜65にインパルス状誘起電圧が発
生され、その出力を、第1および第2フリツプフ
ロツプ87,88、第1および第2検出回路8
9,90およびカウンタ手段91,92,93に
よつて回転方向とともに回転角度の検出を行うこ
とができるようにしたので、簡単な構成によつ
て、しかもわずかな消費電力で、回転部材20の
角度を検出することができるようになる。
特に本発明によれば、レゾルバ7によつて360
度未満の回転軸2の角度を検出することができ、
このレゾルバ7に関連して設けられている励磁装
置15と位相検出器16とに電力を供給する電源
手段95,96の停電復帰時においても、回転方
向/回転数弁別回路24,93には、バツテリ2
3から常時電力が供給されており、回転数の正負
の回転数を検出しており、これによつて電源手段
95,96の停電復帰時においても、回転数およ
び回転角度を正確に検出することが可能である。
度未満の回転軸2の角度を検出することができ、
このレゾルバ7に関連して設けられている励磁装
置15と位相検出器16とに電力を供給する電源
手段95,96の停電復帰時においても、回転方
向/回転数弁別回路24,93には、バツテリ2
3から常時電力が供給されており、回転数の正負
の回転数を検出しており、これによつて電源手段
95,96の停電復帰時においても、回転数およ
び回転角度を正確に検出することが可能である。
第1図は本発明の一実施例のエンコーダ装置を
備えた電動ロボツトのブロツク図、第2図はレゾ
ルバ7の一実施例の電気回路図、第3図はレゾル
バ7における入力電圧V1および出力電圧V3の
波形図、第4図は回転数検出手段19の斜視図、
第5図は回転部材20の周方向展開図、第6図は
強磁性材料41に加わる外部磁界の変化と検出コ
イル61の出力との関係を説明するための図、第
7図は強磁性材料41の磁化の方向の変化を説明
するための断面図、第8図は強磁性材料41のヒ
ステリシスループを示す図、第9図は回転方向弁
別回路24のブロツク図、第10図は検出コイル
の出力信号の処理過程を示すタイムチヤートであ
る。 1…モータ、2……回転軸、7……レゾルバ、
15……励磁装置、16……位相検出器、18…
…演算回路、19……回転数検出手段、20……
回転部材、21……検出ヘツド、23……バツテ
リ、4……回転方向弁別回路、31,32,3
3,34,35……検出要素、41,42,4
3,44,45……強磁性材料、22,51,5
2,53,54,55……永久磁石、61,6
2,63,64,65……検出コイル、81,8
2,83,84,85…波形整形回路、86……
論理和回路、87,88……フリツプフロツプ、
89,90……立上り検出回路、91,92……
論理積回路、93……アツプダウンカウンタ。
備えた電動ロボツトのブロツク図、第2図はレゾ
ルバ7の一実施例の電気回路図、第3図はレゾル
バ7における入力電圧V1および出力電圧V3の
波形図、第4図は回転数検出手段19の斜視図、
第5図は回転部材20の周方向展開図、第6図は
強磁性材料41に加わる外部磁界の変化と検出コ
イル61の出力との関係を説明するための図、第
7図は強磁性材料41の磁化の方向の変化を説明
するための断面図、第8図は強磁性材料41のヒ
ステリシスループを示す図、第9図は回転方向弁
別回路24のブロツク図、第10図は検出コイル
の出力信号の処理過程を示すタイムチヤートであ
る。 1…モータ、2……回転軸、7……レゾルバ、
15……励磁装置、16……位相検出器、18…
…演算回路、19……回転数検出手段、20……
回転部材、21……検出ヘツド、23……バツテ
リ、4……回転方向弁別回路、31,32,3
3,34,35……検出要素、41,42,4
3,44,45……強磁性材料、22,51,5
2,53,54,55……永久磁石、61,6
2,63,64,65……検出コイル、81,8
2,83,84,85…波形整形回路、86……
論理和回路、87,88……フリツプフロツプ、
89,90……立上り検出回路、91,92……
論理積回路、93……アツプダウンカウンタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (a) レゾルバ7であつて、 (a1) 回転軸2に固定されるロータ8と、 (a2) ロータ8に固定される検出用コイル9と、 (a3) 検出用コイル9に接続される第1出力用コ
イル10と、 (a4) 第1出力用コイル10に磁気結合して第1
出力用コイル10とともに回転トランス14
を構成する第2出力用コイル13と、 (a5) ロータ8の周方向にずれて固定位置に設け
られ、検出用コイル9に磁気結合する一対の
励磁用コイル11,12とを有するレゾルバ
7と、 (b) 各励磁用コイル11,12に予め定める位相
差を有する交流電圧V1,V2を与える励磁装
置15と、 (c) 第2検出用コイル13と励磁装置15の交流
電圧V1との出力に応答して位相差を検出する
位相検出器16と、 (d) 回転数検出手段19であつて、 (d1) 非磁性材料から成り、直円柱状であり、そ
の軸線まわりに回転される回転部材20と、 (d2) 回転部材20の周壁に、周方向に等間隔を
あけて固着され、回転部材20と平行な長手
軸線を有し、その長手軸線方向に磁化されて
いる複数の第1永久磁石22と、 (d3) 固定位置に設けられ、回転部材20の近傍
で周方向に間隔をあけて順次的に配置される
第1〜第5の検出要素31〜35を有する検
出ヘツド21とを含み、 (d4) 各検出要素31〜35は、 (d41) 回転部材20の軸線に平行に配置される
長手の強磁性材料41〜45と、 (d42) 強磁性材料41〜45に巻回されて出力
を導出する検出コイル61〜65と、 (d43) 強磁性材料41〜45に関して回転部材
20とは反対側で回転部材20の軸線に平
行に配置され、第1永久磁石22とは逆極
性にかつ小さい磁化力で磁化される長手の
第2永久磁石51〜55とを含み、 (d44) 強磁性材料41〜45は、 コア41aと、 そのコア41aよりも大きい保持力を有
しコア41aを外囲するシエル41bとを
有し、 シエル41bは第1永久磁石22の近接
時に磁化方向が反転し、これによつて検出
コイル61〜65にインパルス状誘起電圧
を発生させる、そのような回転数検出手段
19と、 (e) 回転方向/回転数弁別回路24,93であつ
て、 (e1) 第2検出要素32の出力によつてセツトさ
れ、第4検出要素34の出力によつてリセツ
トされる第1フリツプフロツプ87と、 (e2) 第1フリツプフロツプ87のセツト出力Q
のエツジを検出する第1検出回路89と、 (e3) 第1フリツプフロツプ87のリセツト出力
Qのエツジを検出する第2検出回路90と、 (e4) 第3検出要素33の出力によつてセツトさ
れ、第1および第5検出要素31,35の各
出力によつてリセツトされる第2フリツプフ
ロツプ88と、 (e5) 第2フリツプフロツプ88の出力維持期間
中における第1および第2検出回路89,9
0の各出力をアツプダウン計数するカウンタ
手段91,92,93とを有する、そのよう
な回転方向/回転数弁別回路24,93と、 (f) 励磁装置15と位相検出器16とに電力を供
給する電源手段95,96と、 (g) 回転方向/回転数弁別回路24,93に電
力を供給するバツテリ23とを含むことを特徴
とするエンコーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9512685A JPS61253418A (ja) | 1985-05-02 | 1985-05-02 | エンコ−ダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9512685A JPS61253418A (ja) | 1985-05-02 | 1985-05-02 | エンコ−ダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61253418A JPS61253418A (ja) | 1986-11-11 |
| JPH0443217B2 true JPH0443217B2 (ja) | 1992-07-15 |
Family
ID=14129130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9512685A Granted JPS61253418A (ja) | 1985-05-02 | 1985-05-02 | エンコ−ダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61253418A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2634627B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1997-07-30 | 川崎重工業株式会社 | エンコーダ装置 |
| CN100445696C (zh) * | 2006-06-02 | 2008-12-24 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种准绝对式光电轴角编码器处理电路 |
| JP5028951B2 (ja) * | 2006-10-23 | 2012-09-19 | ヤマハ株式会社 | スライド式信号調整装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58160356U (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-25 | カルソニックカンセイ株式会社 | 車両用定速走行装置の車速センサ |
| JPS5931016U (ja) * | 1982-08-23 | 1984-02-27 | 多摩川精機株式会社 | レゾルバを用いた位置検出装置 |
-
1985
- 1985-05-02 JP JP9512685A patent/JPS61253418A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61253418A (ja) | 1986-11-11 |
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