JPS63201523A - ロボットの作業端の変位検出用光学式エンコーダ - 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】 技術分野 本発明は、物体の角変位を検出するための光学式エンコ
ーダに関する。

背景技術 光ディスクを用いて、物体の角変位を高精度で検出する
ための先行技術は、たとえば特開昭６０−１０００１３
などにおいて知られている。このような先行技術では、
光ディスクにレーザ光を照射し、その反射光を受光素子
によって検出し、受光素子からの光ディスクに形成され
たピットに対応したパルスを、カウンタによって計数す
るようにｖ１成されている。

発明が解決すべき問題点 このような先行技術では、停電が発生したときにはカウ
ンタの内容が保持されず、したがって停電復帰後の電源
投入時には、作業者は、繁雑な手間をかけてカウンタの
計数値を物体の角変位位置に対応して設定しなければな
らない。

本−発明の目的は、光ディスク、したがって物体の角変
位を停電時などにおいてもストアしてお（ことができる
ようにした光学式エンコーダを提供することである。

間厘点を解決するための手段 本発明は、周方向に間隔をあけて形成された複数のピッ
トを有する光ディスクと、 ピットにレーザ光を照射するレーザ光源と、ピットから
の反射光を受光する受光素子と、受光素子の出力を計数
する第１カウンタと、角変位を検出すべき物体と一体的
に回転し、周方向に前記ピットの周方向の数よりも少な
い数だけ配置されている磁気的被検出部と、 磁気的被検出部を検出する磁気検出素子と、磁気検出素
子の出力を計数する第２カウンタと、第２カウンタを常
時電力付勢するバッテリと、第２カワンタの出力に応答
して第１カウンタの内容を初期化する回路とを含むこと
を特徴とする光学式エンコーグである。

作　　用 本発明に従えば、磁気的被検出部は、角変位を検出すべ
き物体と一体的に回転するように設けられており、この
磁気的被検出部は磁気検出素子によって検出され、その
磁気検出素子の出力は、第２カウンタによって計数され
る。Ｐｔ５２カウンタは、バッテリによって常時電力付
勢されている。したがって電力消勢時、たとえば停電時
などにおいて第１カウンタの内容が保持されなくなって
も、第２カウンタの内容は保持されている。したがって
停電復帰時などのような電源投入時には、第２カウンタ
の内容に基づいて光ディスク、したがって物体の角変位
を検出することができる。また電力消勢時において物体
が移動したとき、たとえば停電時に産業用ロボットの作
業端が変位したときなどにおいても、磁気的被検出部は
磁気検出素子によって検出されて、Ｐｔ５２カウンタの
計数値が変化し、その物体の位置を検出することができ
る。

磁気的被検出部は、光ディスクのピットの周方向の数よ
りも少ない数だけ配置されているので、第２カウンタの
計数値は比較的小さくでよい。そのためｔｔＳ２カウン
タの消費電力は僅がであり、バ。

ツテリの負担が軽くなる。

通常は、すなわち停電が発生していない状態では、光デ
ィスクのピットをレーザ光源によって照射して、その反
射光を受光素子で検出し、受光素子の出力を第１カウン
タによって計数することによって、高精度で光ディスク
の角変位を検出する二とができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

産業用ロボットの作業端などを駆動するモータ１の出力
軸２には、光ディスク３が固定される。この尤ディスク
３は、検出手段４によって光学的に検出され、また磁気
検出素子５．６によって磁気的に検出される。

第２図は、光ディスク３の平面図である。光ディスク３
は出力軸２に固定され、光ディスク３の軸線７は、出力
軸２の軸線に一致している。この尤ディスク３の最外周
のトラックＴ１には、周方向に等間隔をあけて多数のピ
ット８が形成される。

トラックＴ１よりも内周側のトラックＴ２には、周方向
に１つのピット９が形成される。最内周のトラックＴ３
には、磁気的被検出部１０が固着される。磁気的被検出
部１０は、周方向に１つだけ設けられ、したがってトラ
ックＴ１のピット８よりも少ない数である。磁気的被検
出部１０は、たとえば磁化された強磁性磁粉層などによ
って実現される。光ディスク３は、ポリカーボネートな
どから成る基材上に形成されたアルミニウム層にピット
８．９が形成され、その上に透明な保護層が設けられて
ｆ３成される。トラックＴＩ、Ｔｊ、Ｔ３は、光ディス
ク３の軸線７を中心とする同心の仮想円である。

再びｆｊＳ１図を参照して、半導体レーザ光源第２から
のレーザ光は、半透明反射鏡１３．１４およびレンＸ″
１５を経て、トラックＴ１のピット８に照射される。レ
ーザ光［第２からのレーザ光は、また半透明反射鏡１３
から反射鏡１６、半透明反射鏡１７およびレンズ１８を
経て、トラックＴ２のピット９に照射される。レンズ１
５．１８は、トラッキングサーボ機構１９によって、光
ディスク３の半径方向の位置制御が行なわれる。トラッ
クＴ１におけるレーザ光の反射光は、レンズ１５から半
透明反射鏡１４を経て、レンズ２０がら受光系子２１．
２２によって受光される。トラックＴ２のレーザ光の反
射光は、レンズ１８から半透明反射鏡１７を経て、レン
ズ５２がら受光素子２３によって受光される。トラック
Ｔ１のピット８の反射光を検出する受光素子２１．２２
は、そのトラックＴ１に沿う光ディスク３の周方向にず
れた位置の反射光を受光する。これによって受光素子２
１．２２の出力は、光ディスク３の回転方向に対応した
位相差を有する。

第３図は、光ディスク３とその付近の構成を簡略化して
示す斜視図である。トラックＴ３の磁気的被検出部１０
を検出する磁気検出素子５，６は、トラックＴ３に沿っ
て、周方向にずれて配置されている。この磁気検出素子
５．６は、たとえば磁界の強さを抵抗値の変化として検
出する、いわゆる磁気抵抗変換素子などによって実現す
ることができる。この磁気検出素子５，６が、トラック
Ｔ３に沿って周方向にずれて配′ｒｉされていることに
よって、磁気検出素子５，６の出力は、光ディスク３の
角変位方向に対応した位相差を有する。

Ｐｔ５４図は、第１図〜第３図に示された実施例の電気
的構成を示すブロック図である。受光素子２１．２２か
らの出力は、増幅回路２５．２６を介して角変位方向判
別回路２７に与えられる。角変位方向判別回路２７は、
光ディスク３が一方向に角変位するとき、ライン２８か
ら受光素子２１の出力を導出して、アップダウンカウン
タ２９をアップカウントして計数させる。光ディスク３
が逆方向に回転するときには、角変位方向ｔＩＩ別回路
２７は、ライン３０から受光素子２１の出力を導出して
、カウンタ２９に与えてダウンカウントして計数させる
。これによって、カウンタ２９の計数値は、光ディスク
３の角変位位置を高精度で検出することができる。

磁気検出素子５．６の出力は、増幅回路３１，３２を介
して、角変位方向判別回路３３にり・えられる、この角
変位方向判別回路３３は、光ディスク３が前記一方向に
角変位するとき、ライン３４を介して、アップダウンカ
ウンタ３５に磁気検出素子５からの出力を与えて、アッ
プカウントして計数を打なわせる。光ディスク３が前記
逆方向に角変位するときには、角変位方向判別回路３３
は、磁気検出素子５からの出力を２イン３６を介して導
出し、これによってダウンカウントが行なわれて、カウ
ンタ３５による計数が行なわれる。バッテリ３７は、磁
気検出素子５，６と増幅回路３１゜３２と角変位方向判
別回路３３とカウンタ３５とを常時電力付勢する。磁気
検出素子５，６は電力消′：＃ｔｊｔが少なく、電力消
費量が小さいカウンタ３５の計数値は、前述のカウンタ
２９よりも小さく、したがって電力消費量が僅かであり
、バッテリ３７の容量を小さくすることができる。カウ
ンタ３５の出力は、初期化回路３８に与えられる。受光
回路２３の出力もまた初期化回路３８にグえられる。初
期化回路３８は、カウンタ２９の計数値を光ディスク３
の角変位位置に対応した値に設定して、初期化を行なう
。

正常時、すなわち停電が発生していない電力付勢時には
、半導本レーザ光源第２およびカウンタ２９などが動作
を行なっており、カウンタ２９によって、光ディスク３
の角変位の絶対位置が計数される。

停電が発生するなどして電力消勢されると、半導体レー
ザ光源第２が動作しな（なり、カウンタ２９の内容が保
持されｌくなる。カウンタ３５お上び角変位方向判別回
路３３は、バッテリ３７によって常時電力付勢されてお
り、したがってカウンタ３５の計数値は、停電時であっ
ても保持される。この停電時において光ディスク３が角
変位し、磁気的被検出部１０が磁気検出素子５．６によ
って検出されると、カウンタ３５の計数値が変化し、こ
うして、光ディスク３の角変位を常時検出することがで
きる。

停電が゛復帰するなどして、電源投入されると、まず、
モータ１によって光ディスク３を予め定めた一方向に角
変位する。受光素子２３によってトラックＴ２のピット
９を検出したとき、初期化回路３８は、カウンタ３５の
計数値に対応するロボットアームの絶対位置である光デ
ィスク３の周方向の絶対位置を、カウンタ２９にストア
して設定する。その後、モータ１は停止し、こうしてそ
の後に、光ディスク３が角変位したとき、カウンタ２９
の計数値は、光ディスク３の絶対位置を表わすことにな
る。

この実施例では、トラックＴ２のピット９を検出するこ
とによって、カウンタ２９に絶対位置を設定するよう１
こしたので、その設定を高精度で行なうことができる。

本発明の池の実施例として、トラックＴ２、したがって
ピット９は省略され、磁気検出素子５゜６によって磁気
的被検出部１０を検出したとき、初朋化回路３８によっ
て、カウンタ２９に光ディスク３の絶対位置を設定する
ように（１が成してもよ１１１　。

第５図は、本発明の池の実施例の尤ディスク４０の正面
図である。トラックＴ　４　、Ｔ　５　、Ｔ　６は、前
述の実施例のトラックＴ　１　、Ｔ　２　、Ｔ　３にそ
れぞＪｔ対応する。この実施例では、トラックＴ５には
、複数のピット４１が等間隔に配置される。トラックＴ
６には、周方向に等間隔をあけて複数の磁気的被検出部
４２が設けられる。トラックＴ４には、多数のピット４
３が形成される。

ｆｊＳ６図（１）はトラックＴ４のピット４３を示し、
第６図（２）はトラックＴ５のピット４１を示し、第６
図（３）は磁気的被検出部４２を示し、これらは、トラ
ックＴ　４　、Ｔ　５　、Ｔ　Ｇを光ディスク４０の周
方向に展開した状態を示してす３す、第６図の左右の位
置は、光ディスク４０の角変位位置に対応している。ピ
ット４１の相互の間ＦＦＡＷ１と磁気的被検出部４２の
相互の間隔Ｗ２とは、光ディスク４０の周方向の角度に
関して等しい。その他の構成は、前述の第１図〜１４図
の構成と同様である９このような構成によれば、停電復
帰時などの電源投入時において、モータ１によって光デ
ィスク４０をせいぜい間隔Ｗ１．Ｗ２に対応した角度だ
け角変位すればよく、したがって光ディスク４０に連動
する産業用ロボットの作業端などの変位置を僅かとする
ことができる。

第７図は、本発明のさらに他の実施例の光ディスク４５
の平面図である。この実施例では、前述のトラックＴ１
．Ｔ４に対応して領域４６には、Ｔ！数のトラック４７
が設けられ、各トラックには前述の実施例のピッ）８．
４３に対応してピット４８が設けられる。このピット４
８は、軸線７を中心とする角度θ１の範囲に亘って周方
向にχびており、半径方向１こずれて整列している。こ
れによって、レンズ１５を介するレーザ光のスポットの
光デイスク４５上における位置が半径方向にずれても、
光ディスク４５の周方向の位置を検出することができる
ようになり、トラッキングサーボ磯溝１９を省略するこ
とが可能になる。角度θ２の範囲には、ピット４８は形
成されない。θ１＝０２であってもよい。同様にして、
前述の実施例のトラックＴ２．Ｔ５に対応するりｉ域４
９の複数のトラック５０には、前述のピッ）９．４２に
対応して、ピット５１が形成される。この上うな実施例
によれば、トラッキングサーボを凌＄＋ｔ　１９を省１
３　することができるので、構成を簡Ｊｌｔにすること
ができる。

効　　果 以上のように本発明によれば、停電復帰時などのような
電源投入後に、光ディスクの絶対位置を高精度で容易に
検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は尤ディス
ク３の平面図、第３図は光ディスク３とその付近の慴戊
を示す簡略化した斜視図、第４図は！￥）１図〜第３図
に示された実施例の電気的構成を示すブロック図、第５
図は本発明の池の実施例の光ディスク４０の平面図、第
６図は第５図に示された実施例のトラックＴ　４　、Ｔ
　５　、Ｔ　６をｉ開した状態を示す図、第７図は本発
明のさらに他の実施例の光ディスク４５の一部の平面図
である。 ２・・・出力軸、３，４０．４５・・・尤ディスク、４
・・・検出手段、５，６・・・磁気検出素子、８，９．
４１，４３．４８．５１・・・ピット、１０．４２・・
・磁気的被検出部 代理人　　弁理士　四散　圭一部 第１図 第２図 第３図 第５図 第　６ｍ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周方向に間隔をあけて形成された複数のピットを有する
   光ディスクと、 ピットにレーザ光を照射するレーザ光源と、ピットから
   の反射光を受光する受光素子と、受光素子の出力を計数
   するカウンタと、 角変位を検出すべき物体と一体的に回転し、周方向に前
   記ピットの周方向の数よりも少ない数だけ配置されてい
   る磁気的被検出部と、 磁気的被検出部を検出する磁気検出素子と、磁気検出素
   子の出力を計数する第２カウンタと、第２カウンタを常
   時電力付勢するバッテリと、第２カウンタの出力に応答
   して第１カウンタの内容を初期化する回路とを含むこと
   を特徴とする光学式エンコーダ。