JPS6039358A - 位置変換器 - 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】 〔技術分野〕 木発明は、全体的にいえば、回転位置変換器に関するも
のである。より詳細にいえば、木発明は軸の回転を監視
する位置変換器に関するものであり、そしてこの位置変
換器は軸の回転のそれぞれの増分の方向を決定すること
ができる。

〔背景技術〕

ノブまたはクランクを手動で回して制御機能を実行する
場合がたくさんある。例えば、数値制御工作機械の場合
には、制御パネル上に手動型が取付けられていて、操作
者がそれを手動で操作して刃物を、１つの軸に溢ってま
たは複数個の軸に沿って、移動させる。手動型の回転角
はデジタル量だ変換され、そしてこのデジタル量により
、適当なサーボ機構を要求された距離だけ移動する。

先行技術による制御装置では、手動型の位置をサーボ機
構を駆動するのに適当なデジタル量に変換するために、
軸回転増分符号化器が用いられる。

このような符号化器は良好に動作するが、それらは高価
で精密な装置である。さらに、機械的もどり止め装置が
、操作者に適切な手応えを与えるように、この符号化器
に取付けられなければならない。このような機械装置は
装置を複雑にし、したがって、コス　トが高くなり、そ
して装置全体の信頼性を低くする。

〔発明の要約〕

木発明は、磁気的もどり止め作用を有し、そして軸のそ
れぞれの増分回転の方向を表示する信頼性の高い出力信
号を有する、位置変換器に関するものである。もつと詳
細にいえば、木発明は複数対の巻線を有するステップ電
動機と、１つの前記ステップ電動機巻線対に接続されそ
してそれにより軸の回転の増分を定める磁気的もどり止
めカを生ずるためのバイアス電源と、ステップ電動機の
他の巻線対に接続されそして軸が１つの増分だけ回転す
る度に軸の回転方向を示す信号を生ずる検出器を有する
。

木発明により、信頼性の高い増分位置変換器かえられる
。それはもどり止めカをうるのに機械装置を用いていな
いからである。機械装置を用いる代りに、もどり止め力
はステップ電動機巻線によって生ずる磁界によってえら
れる。このもどり止め力の大きさは、巻線を流れる直流
バイアス電流の大きさを変えることにより、容易に調節
することができる。

本発明の好ましい実施例の別の利点は軸の回転の表示を
うるための電子回路の規模が最小限であることである。

それは、ステップ電動機の軸が１増分だけ回転する度に
、軸に取付けられた永久磁石により電動機の巻線に信号
が誘起されるからである。これらの信号の位相は回転方
向を示し、そしてその振幅は回転速度によって決定され
る。もどり止め力によってえられる留め金作用は十分な
軸の回転速度のえらえることを保証し、それにより適切
な振幅の信号がんられる。

本発明の好ましい実施例のこの他の特徴は、ステップ０
電動機軸と手動型との間に用いられたたわみ連結器によ
って留め金作用かえられる限り、磁気的もどり止めは手
動操作に対して適切であることである。操作者が手動上
を回す時、磁気的もどり止めはたわみ結合器に逆トルク
を及ぼす。手動型が次のもどり止め磁界に回転する時、
もどり止め磁界とたわみ連結器の捩れにより、ステップ
電動機軸が加速される。した力１つて、操作者が手動型
を回す速さがどのようであっても、きちんとした留め金
作用かえられる。

木発明の前記特徴および利点は、添付図面と本発明の好
ましい実施例についての、下記実施態様の説明から明、
らかになるであろう。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図に示された位置変換器はステップ電
動機１０を有する。このステップ電動機１０は円形の電
動機軸１１を有する。この電動機軸１１は電動機１０か
ら前方に延びでおり、そしてこの軸はたわみ連結器１３
によってハンドル軸１２に連結される。このステップ電
動機にＤａｎａ／Ｒａｐｉｄｓｙｎ社製の２３．７−６
００３型永久磁石ステップ電動機を用いることができる
。この電動機はその前瑞部に外側に延長された１枚のフ
ランジ１４を有する。

フランジ１４に取付は用ブロック１５が４木のねじ１６
によって取付けられる。ねじ１６は取付は用ブロック１
５のねじ穴に入る。それぞれのねじ１６のまわりには円
筒形スペーｆ１７が配置され、それによってステップ電
動機１０の前面の予め定められた位置に取付は用ブロッ
ク１５が固定される。手動型の軸１２は取付は用ブロッ
ク１５の中央にあげられた穴を通る。取付は用ブロック
１５は手動車軸１２を保持するが、手動車軸１２は取付
は用ブロック１５に対して回転することができる。取付
は用ブロック１５の中央の穴には、１対のブツシュ１８
および１９があり、そしてこの１対のブツシュは軸１２
に対し軸受の役割を果たす。取付は用ブロック１５の正
面には、軸１２から等距離の位置に配置された６つのね
じ穴２０がある。このねじ穴２０に取付けられたねじ２
２によって、全体の構造体が制御パネル２１に固定され
る。

第２図に最もよく示されているように、軸１２の端にノ
ブまたはハンド・クランク２５が取付けられる。軸１２
が回転する時、たわみ連結器１３を通ｔ７て、トルクが
ステップ電動機軸１１に加えられる。連結器１３はエラ
ストマでつくられたヌリープまたは管２６であって、こ
れはそれぞれの軸１１および１２の端にぴったりとはま
り、そしてそれぞれの圧縮リング２７および２８によっ
て、それぞれの軸１１および１２にしっかりと取付けら
れる。電動機軸は、その停止位置からの軸の回転に最初
抵抗する、もどり止め力を受ける。手動ｉ２５が停止位
置またはもどり止め位置から回転する時、この制止的も
どり止め力はたわみ連結器１３をねじり、そして電動機
軸１１が次のもどり止め位置に回転する時、たわ入連結
器はねじられないので、ねじられたたわみ連結器１３に
よって生ずるトルクはもどり止め力によって生ずるトル
クに加算される。このことにより、操作者が手動クラン
ク２５を回す速さがどのようであっても、改良された留
め全作用かえられる。

第１図に示されているように、印刷回路基板３０がフラ
ンジ１４０１つの端面と取付は用ブロック１５の１つの
端面に取付けられる。ステップ電動機１０の内部の４つ
の巻線から引出された導線３１がこの基板３０の回路に
接続される。下記において詳訓に説明されるように、こ
の回路が動作することにより、１対の巻線に電流を供給
し、および他の対の巻線が生ずる信号を受取る。

第３図に示されているように、ステップ電動機の２つの
巻線３５および３６と抵抗器３７が直列接続され、そし
てこれらが５ボルト電源に接続される。巻線３５および
３６を流れる電流は磁気的もどり止め力を生じ、そして
この力により、ステップ電動機の軸１１に対し５０個の
もどり止め位置かえられる。これらのもどり止め位置は
軸のまわりに等間隔に配置されている、すなわち、７６
２゜の間隔で配置されている。この磁気的もどり止め力
の大きさは巻線３５および３６を流れるバイアス電流の
大きさによって定まり、そしてこの電流の大きさは抵抗
器３了の抵抗値によって制御される。このバイアス電流
の大きさはＩＣ＋［３〜１２５．５ミリアンペアの範囲
内にあるのが典型的な場合である。

ステップ電動機の他の２つの巻線３８および３９は、軸
１１が回転する時、信号を生ずる。この信号は１つの増
分回転（すなわち、７．２°回転）が起ったことを示す
信号である。２つの巻線３８および３９が生ずる信号は
互いに約９０’異なるように、この２つの巻線が配置さ
れる。これらの２つの信号の位相関係（進みまたは遅れ
）は軸の回転方向によって決定され、そしてこの２つの
信号の振幅は軸の回転速度によって決定される。

巻線３８が生ずる信号は、抵抗器４０を通して、演算増
幅器４１の反転入力に供給され、そして巻線３９からの
信号は、抵抗器４２を通して、演算増幅器４３に供給さ
れる。ブイオー）Ｆ４４および４５はこれらの信号の負
ピーク屯田をある限度以内に限定し、セしてツェナーダ
イオード４６および４７はそれぞれの信号の正ピーク電
圧を６，６ボルトに限定する。増幅器４１および４３は
フィードバック抵抗器４８および４９を有する。これら
のフィードバック抵抗器は増幅器の非反転入力に正のフ
ィードバックを行なう。このようにして、これらの増幅
器の出力はステップ電動機出力により飽和にまで駆動さ
れる。これらの「きちんとした」出力信号がＤ形フリッ
プ・フロップ５０および５１のそれぞれの０人力に供給
される。

フリップ・フロップ５０および５１はクロック回路５２
によってクロックされる。クロック回路５２は１対の演
算増幅器５３および５４を有する。

これらの増幅器はフリップ−フロップ５１のための６６
キロヘルツのクロック信号を生じ、およびフリップ・フ
ロツーｆ５０のために、このクロック信号を反転する。

演算増幅器５３は発振器として動作し、その発振周波数
は抵抗器５５〜５８およびコンデンサ５９によって決定
される。演算増幅器５４はこの発振器の出力に対する反
転器として動く。演算増幅器５４は、演算増幅器４３に
バイアスを供給しているのと同じ抵抗器６１および６２
から、バイアス電流を受取る。フリップ・フロップ５０
および５１に１８００だけ位相の異ったクロック信号を
供給するクロック回路は、上記で説明したクロック回路
以外に、いろいろに変更された多くのクロック回路が可
能であることを断っておく。

クロックされたフリップ・フロップ５０および５１を通
して変換器出力信号と結合することにより、任意の時刻
に１つ１の出力だけで論理状態を変えることができる。

フリップ・フロップ５０および５１０２つの出力Ｑおよ
びＱは出力を緩衝する反転器ｐｙ”−）６０に接続され
、そして主制御回路基板（図示されていない）ヘケーデ
ルを通シて伝送するのに適した信号かえられる。緩衝さ
れた差動直角位相出力かえられ、そしてこの出力は従来
の軸回転角増分符号化器からの信号を受取るように設計
された回路を駆動するのに適している。このような回路
の１つは、例えば、ｒ　Ｄａｔａ　Ｉｎｔｅｒ−ｐｒｅ
ｔａｔｉｏｎ　Ｎｅｔ、ｗｏｒｋ　Ｊの名称の米国特許
第３．６４６，３６０号に記載されている。

第６図および第４図においで、ステップ電動機巻線３８
および３９のそれぞれが生ずる典型的な信号が波形７０
および７１で示されている。信号７０または７１のそれ
ぞれの正ピークは軸の回転の１つの増分を表し、そして
波形７０のピークが波形７１のピークより進んでいる時
、軸は前進方向に回転しでいる。それぞれの波形７０お
よび７１内の第２ピークによって示されているように、
軸が逆方向に回転している時、波形７１のピークは波形
７０のピークより進んでいる。

演算増幅器４１および４３のそれぞれの出力が第４図の
波形７２および７３によって示されている。波形７２お
よび７３はそれぞれ波形７０および７１０反転した論理
レベルを表し、そしてこれらの波形７２および７３はフ
リップ・フロップ５０および５１に供給するのに適した
形を有する。

クロック回路５２で生じた２つのクロック信号のうちの
１つが波形Ｔ４で示されている。フリップ・フロップ５
０および５１の７ｃれぞれのＱ出力に生ずる信号が波形
７５および７６で示される。波形γ０および７１０位相
の順序が、運動の情報に加えて、これらの出力に方向の
情報をもつように、常に持続される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による位置変換器の一部分を断面図で示
した立体図であり、 第２図は一部分を断面図で示した第１図の位置変換器の
側面図であり、 第６図は第１図の位置変換器の電気回路の概要図であり
、 第４図は第６図の回路によって生ずる信号のタイミング
図である。 １０　ステップ電動機 １１　回転軸 ４１．４３，５０，５１．６０，５２，６１．６２，４
８．４９検出器回路 １２　手動車 １３　たわみ連結器 ４１．４３，５０．５ｉ　、６０　増幅器代理人　浅　
村　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　複数対の巻線と回転可能な軸とを有するステッ
   プ電動機と、 １つの前記巻線対に電流を供給するように接続されそし
   てそれによりステップ電動機軸の回転の増分を定める磁
   気的もどり止め力を生ずるためのバイアス電流源と、 ステップ電動機の他の前記巻線対に接続されそして前記
   軸が１つの増分だけ回転する度に前記ステップ電動機の
   軸の回転方向を示す出力信号を生ずるように動作する検
   出器回路とを有する位置変ステップ電動機の軸の近くに
   回転可能に保持されることと、前記手動車の軸が回転す
   る時前記ステップ電動機の軸に回転を伝達するようにた
   わみ連結器が前記手動型の軸と前記ステップ電動機の軸
   とを連結することとを有する位置変換器。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記ステップ電動機の他の前記巻線対の中のおのおのの巻
   線は相手の巻線が生ずる信号とは位相の異った別々の信
   号を生じ、別々の前記信号の位相関係が前記ステップ電
   動機の軸の回転方向を表す位置変換器。 （４）特許請求の範囲第６項において、前記検出器回路
   が別々の前記信号のおのおのに対し増幅器を有する位置
   変換器。