JPS603601B2 - 回転位置計数装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば工業用ロボットにおける回転部の回転
変位を計数する回転位置計数装置に関するものである。

近年の工業用ロボットにおいては、その位置決めが高度
であると共に高速でかつ高精度であることが要求されて
いる。そして工業用ロボットにおける回転部の変位を検
出するために、−般的にレゾルバが使用されている。こ
のレゾルバはシンクロに比べて絶対位贋を求めることが
できるので、工業用ロボットに広く用いられている。と
ころが工業用ロボットの回転部分は常に一定方向に回転
するものではなく回転方向が瞬時に変るので、前述した
レゾルバにより検出された回転部分の回転変位が回転方
向に対して何回回転したかを計数記録する場合、速度検
出器によって回転部の回転速度信号を検出し、この速度
信号によって回転部の回転方向に応じた回転変位を計数
する手段が考えられている。しかしこの手段では、工業
用ロボットの回転部における狭い空間部分に、レゾルバ
と速度検出器とを取付けなければならないため、その取
付け機構が複雑かつ大掛りなものとなり、高価となる。
また工業用ロボットの外観も悪くなるなどの欠点があっ
た。本発明は上記の点にかんがみ、ロボットの回転部に
はしゾルバのみの検出器を取付け、このレゾルバから縛
られる回転部の回転変位信号と回転角速度信号とによっ
て回転部の回転変位を回転方向に合わせて計数記録する
ことができると共にカウンタパルス信号を計数するディ
ジィタル方式によって菱鷹全体がコンパクトになるディ
ジイタル式の回転位置計数装置を提供することを目的と
するもので、回転位置を検出する回転体に連結したレゾ
ルバの固定子巻線に、回転体の回転変位を検出するため
の交流磁界と角速度を検出するための直流磁界とを励磁
して、レゾルバの回転子巻線側に変位信号と速度信号と
を誘起し、この変位信号が回転子巻線の１回転を等分割
した分割領域に相当する位置に一致したときに、この変
位信号をカウントパルス信号に変換し、このカウントパ
ルス信号を位置計数回路によって計数し、回転子巻線の
回転方向に関連する前記レゾルバからの速度信号によっ
て計数加減信号を検出し、これを位置計数回路に加える
ようにしたものである。

以下本発明の装置の一実施例を図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の装置の一実施例を示す系統図で、図に
おいて１は例えば工業用ロボットの回転部に袋設された
レゾルバで、このレゾルバ１は９０度の機械的位相ずれ
を有する２つの固定子巻線ｌａ，ｌｂと回転部の回転に
伴って回転する４つの回転子巻線ｌｃとからなっている
。

２は一定周期の繰り返しパルスを発生するクロック発振
回路、３はしゾルバ１の励磁周波数に等しい周期の繰り
返しディジタル周期関数信号を発生する計数器、４，５
は計数器３からのディジタル周期関数信号によりレゾル
バ１の回転角検出用の交流磁界と角速度検出用の直流磁
界とを発生してこれをレゾルバーの固定子巻線ｌａ，ｌ
ｂに加える信号発生回路、６，７はしゾルバーの回転巻
線ｌｃの出力側に誘起される回転変位に比例した変位波
形信号と角速度に比例した速度波形信号との室畳した信
号中の速度波形信号を取出すローパスフイルタ、８は前
記レゾルバ１からの重畳信号中の変位波形信号を取出す
ハイパスフイルタ、９はハイパスフイルタ８からの変位
波形信号を整形し、これをパルスの変位信号に変換する
パルス発生器、１０は計数器３からのディジタル周期関
数信号とパルス発生器９からの変位信号とによって作動
するスイッチング回路で、このスイッチング回路１０は
ローパスフイルタ６，７からの速度波形信号のピーク値
附近の信号を９０度ずつ摘出合成して角速度に比例した
速度信号を出力する。

１１は計数器３からのディジタル周期関数信号のレゾル
バ１回転に相当する周期関数信号部分を複数の分割領域
に分割しこれを分割領域信号として出力するデコーダ回
路で、このデコーダ回路１１は、この実施例では第２図
に示すようにレゾルバ１の回転子巻線ｌｃの１回転を例
えば８分割して得られる８つの分割領域に相当するよう
にディジタル周期関数信号を８分割し、更にこれらの８
つの分割領域のうちの１つおきの各分割領域すなわち第
１分割領域Ｓ，〜第４分割額蹴る４に対応する分割領域
信号を周期的に出力する作用をする。

１２ａ〜１２ｄはしゾルバ１の回転子巻線ｌｃが前記の
どの分割領域に位置するかを判定するためのりトリガブ
ルモノステイブルマルチバイブレータで、このリトリガ
プルモノステイブルマルチバイブレータ１２ａ〜１２ｄ
は、それぞれに印加される分割領域信号内にパルス発生
器９からのパルス状の変位信号が位遣したとき、該当す
る分割領域信号を出力する。

１３はリトリガブルモ／ステイブルマルチバイブレー夕
１２ａ〜１２ｄからの分割領域信号をカウント信号とし
て出力するＯＲ回路、１４はＯＲ回路１３からのカウン
ト信号の立下り部によってカウントパルス信号を発生す
るパルス発生回路、１５はＡＮＤ回路１６からのカウン
トアップ信号とＡＮＤ回路１７からのカウントダウン信
号とによりパルス発生回路１４からのカウントパルス信
号をレゾルバ回転方向に応じて加減計数する位置計数回
路、１８はスイッチング回路１０からの速度信号を０ま
たは１レベルの２値の極性速度信号に整形する波形整形
回路で、この波形整形回路１８はこの実施例ではしゾル
バ１の回転子巻線ｌｃが右方向に回転したとき、速度信
号を０レベルの速度信号に「 またこれとは逆に左回転
したとき、１レベルの速度信号に整形するものとする。

１９，２０はＯＲ回路１３からのカウント信号と波形整
形回路１６からの犠牲速度信号とによりＡＮＤ回路１６
，１７に作動信号を加えるフリップフロップ回路で、フ
リツプフロツプ回路１９はＯＲ回路１３からのカウント
信号の立上り部がＣ端子に入力されたとき、Ｑ端子にお
いてインバータ２１により反転されかつＤ端子に入力さ
れた極性速度信号をＡＮＤ回路１６に出力し、またＱ端
子において前記Ｄ端子に入力した極性速度信号を反転し
てＡＮＤ回路１７に出力する。一方フリップフロップ回
路２川まインバータ２２によって反転されたＯＲ回路１
３からのカウント信号の立下り部がＣ端子に入力された
とき、Ｑ様子においてＤ端子に入力した極性速度信号を
ＡＮＤ回路１７に出力し、またＱ様子において前記の○
様子に入力した極性遼度信号を反転してＡＮＤ回路１６
に出力する。そしてこれらのフリツプフロツプ回路１９
，２０は前述したように速度信号にもとづいてカウント
の加減算を決定する役目をすると共に、後述の作用の説
明において詳述するようにレゾルバ１の回転方向転換時
に生ずるミスカゥント信号を除去する役目もなすもので
ある。次に本発明の装置の一実施例の作用を説明する。

まずレゾルバ１における回転子巻線ｌｃの回転角変位に
比例した変位信号と角速度に比例した速度信号とを取出
す場合について述べる。

クロツク発振回路２から一定周期の繰り返しパルスを発
すると、計数器３はしゾルバ１の励磁周波数に等しい周
期の繰り返しディジタル周期関数信号を出力する。

そしてこのディジタル周期関数信号によって信号発生回
路４，５はそれぞれレゾルバ１の固定巻線ｌａ，ｌｂに
回転変位検出用の交流磁界と角速度検出用の直流磁界と
を加えるので、レゾルバ１の回転子巻線ｌｃには回転子
巻線ｌｃの回転角変位に比例した変位波形信号と角速度
に比例した高度波形信号とを童畳した信号が誘起される
。この重畳信号中の速度波形信号はｏーパスフィルタ６
，７によって取出されてスイッチング回路１川こ印加さ
れる。一方重畳信号中の変位波形信号は／・ィパスフィ
ルタ８により取出されたのち、パルス発生器９によって
パルス状の変位信号に変換される。このパルス状の変位
信号はリトリガブルモノステイブルマルチバイブレータ
１２ａ〜１２ｄおよびスイッチング回路１０１こ印加さ
れる。そしてスイッチング回路１川ま前記のパルス発生
器９からの変位信号と計数器３からのディジタル周期関
数信号とによってローパスフィルタ６，７からの速度波
形信号のピーク値附近の信号を９０度づつ摘出合成して
角速度に比例した速度信号を出力する。この速度信号は
波形整形回路１８によって第３図のｂに示すように回転
子巻線ｌｃが右方向に回転しているときには０レベルの
速度信号に、また回転子巻線ｌｃが左回転しているとき
には１レベルの速度信号に整形され、位置計数回路１５
におけるカウントの加減算を決定するために供される。
これまで説明した作用によってレゾルバ１における回転
子巻線ｌｃの回転角変位に比例した変位信号と角速度に
比例した速度信号とを取出すことができる。つぎに前述
した作用によって得られた変位信号と速度信号とを基に
して、しゾルバ１の回転子巻線ｌｃの位置を回転方向性
を伴って計数記録する場合について述べる。

いまレゾルバ１の回転子巻線ｌｃのある点×が、第２図
に示すように右回転してＡ点で停止し、つぎにＡ点から
左方向に回転してＢ点で停止し、更にＢ点から右方向に
回転した場合、パルス発生器９からの変位信号は、リト
リガブルモノステイブルマルチバイブレ‐夕１２ａ〜１
２ｄにおいてデコーダ回路１１からの分割領域信号によ
りどの分割領域に存在するかを判定され、ＯＲ回路１３
を通して第３図のａに示すようなカウント信号に変換さ
れる。そしてこのカウント信号はパルス発生回路１４に
よって第３図のｅに示すようなカウントパルス信号に変
換されて位置計数回路１５に印加されると共にフリップ
フロツプ回路１９のＣ端子とインバータ２２によって反
転されてフリップフロック回路２０のＣ端子に加えられ
る。このためフリツプフロツプ回路１９はそのＣ端子に
入力したカウント信号の立上り部を検出して、ィンバー
タ２１を通してＤ端子に印加された速度信号を０または
１レベルの適性と同様な極性速度信号すなわち第３図の
ｃに示すような信号をＱ端子からＡＮＤ回路１６に加え
、また、Ｑ端子からの極性信号を反転した樋性信号をＱ
端子からＡＮＤ回路１７に加える。一方フリップフロツ
プ回路２０はインバータ２２によって反転されてＣ端子
に入力したカウント信号の立下り部を検出して、Ｄ端子
に印加された速度信号の０または１レベルの極性と同様
な極性速度信号すなわち第３図のｄに示すような信号を
、Ｑ端子からＡＮＤ回路１７に加え、またＱ端子からの
極性信号を反転した樋性信号を、Ｑ端子からＡＮＤ回路
１６に加える。すなわちフリツプフロツプ回路１９，２
川ましゾルバ１の回転子巻線ｌｃが右回転しているとき
には、フリツプフロツプ回路１９のＱ端子とフリップフ
ロップ回路２０のＱ端子とからの１レベルの極性信号を
出力し、また回転子巻線ｌｃが左回転してるときには、
フリップフロップ回路１９のＱ端子とフリツプフロツプ
回路２０のＱ端子とからの１レベルの極性信号を出力し
カウントの加減算を決定する。またこのフリップフロツ
プ回路１９，２０は、例えばレゾルバ１の回転子巻線ｌ
ｃが第２図に示すようにＡ点からＢ点に移動したときに
、第３図のｅに示すカウントパルス信号中のミスカウン
トパルス信号Ｍを生ずるが、このミスカウントパルス信
号Ｍに対応した力ウントアップ信号およびカウントダウ
ン信号を出力しないように作用する。その後ＡＮＤ回路
１６，１７にそれぞれフリツプフロツプ回賂１３，２０
からの信号が印加されると、ＡＮＤ回路１６，１７はそ
れぞれ第３図のｆに示すカウントアップ信号および第３
図のｇに示すカウントダウン信号をカウントパルス信号
の周期と一致するように位置計数回路１５に加える。こ
のため位置計数回路１５はパルス発生回路１４から送ら
れてくる第３図のｅに示すカウントパルス信号をＡＮＤ
回路１６，１７からのカウントアップ信号およびカウン
トダウン信号によって加減算して計数する。以上詳述し
たように、本発明はロボットの回転部にはしゾルバのみ
の検出器を取付け、このレゾルバから得られる回転部の
回転変位信号と回転角速度信子とによって回転部の回転
変位を回転方向に合わせて計数記録するように構成した
ので、従来のものに〈らべてロボット回転部への検出器
取付け機構が簡単となり、この回転部分をコンパクト化
することができる。またロボットの外観を良好にするこ
とができるなどの効果がある。さらに、カウンタパルス
信号を計数するディジイタル方式としたので、装直全体
をコンパクトで安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例を示す系統図、第２図
は本発明の装置を構成するレゾルバの回転動作説明図、
第３図は本発明の装置の説明に供する信号波形図である
。 １……レゾルバ、ｌａ，ｌｂ……レゾルバーの固定子巻
線、ｌｃ・・・・・−レゾルバ１の回転子巻線、１５・
・・・・・位置計数回路。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転位置を検出する回転体に連結したレゾルバの固
   定子巻線に、回転体の回転変位を検出するための交流磁
   界と角速度を検出するための直流磁界とを励磁して、レ
   ゾルバの回転子巻線側に変位信号と速度信号とを誘起す
   るようにした回転位置計数装置において、前記変位信号
   が回転子巻線の１回転を等分割した分割領域に相当する
   位置に一致したとき、この変位信号をカウントパルス信
   号に変換し、このカウントパルス信号を位置計数回路に
   よって計数し、回転子巻線の回転方向に関連する前記レ
   ゾルバからの速度信号によって計数加減信号を検出し、
   これを位置計数回路に加えるようにしたことを特徴とす
   る回転位置計数装置。