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JP2533819B2 - 絶対位置測定装置 - Google Patents

絶対位置測定装置

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Publication number
JP2533819B2
JP2533819B2 JP3504936A JP50493691A JP2533819B2 JP 2533819 B2 JP2533819 B2 JP 2533819B2 JP 3504936 A JP3504936 A JP 3504936A JP 50493691 A JP50493691 A JP 50493691A JP 2533819 B2 JP2533819 B2 JP 2533819B2
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JP
Japan
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position measuring
motor
measuring device
rotor
stator
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JP3504936A
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JPH05505872A (ja
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エドワード ジェー ベイリー
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EE BII BII ROBOTEIKUSU Inc
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EE BII BII ROBOTEIKUSU Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/16Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving a value which is a function of two or more values, e.g. product or ratio
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/33Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an analogue measuring device

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、回転機械部材の位置を測定する装置に関す
る。特に、本発明は、2つの角度位置測定装置を使用し
て、回転機械部材の絶対位置を測定する装置に関する。
従来技術の説明 回転機械部材の絶対位置を測定するために、2つの角
度位置測定装置、例えばレゾルバを使用することは、従
来から知られている。そして、2つのレゾルバのロータ
を減速装置(トランスミッション)を介して回転させ、
それらの回転にわずかな違いを生じさせるようにした特
別の技術も従来から知られている。例えば、もし一方の
レゾルバのロータが測定された角度位置に対してNの比
率で駆動される場合には、他方のレゾルバのロータは
(N+1)の比率で駆動される。減速装置における比率
差は、2つのレゾルバによって測定された角度位置の差
が回転機械部材の動きの範囲を通して一つしかないこと
を保証するように選択される。
このような公知の位置測定装置は、しかし、2つのレ
ゾルバロータを駆動する目的のために、特殊で高価な減
速装置を必要とする欠点がある。例えば、米国特許第4,
580,209号明細書に記載されている従来技術によれば、
2つのレゾルバ間は歯車式の減速装置によって接続され
ているが、このように2つのレゾルバ間に接続されてい
る特殊の減速装置は位置測定に不正確さをもたらし、ま
た高価である。
発明の概要 本発明は、このような従来技術の問題を解決し、簡単
な構成で正確な位置信号を生じさせる絶対位置測定装置
を提供することを目的とする。
すなわち、本発明によれば、回転機械部材のすべての
位置のために単一の値を有する絶対位置信号を生じる装
置であって、回転機械部材はモータ及び減速装置によっ
て動かされ、またモータはモータロータとモータステー
タとを有し、かつ減速装置はモータロータに固定した入
力軸と、モータステータに固定したハウジングと、回転
機械部材に固定した出力軸とを有するものにおいて、第
1のロータ及び第2のステータを有して、第1の出力信
号を生じる第1の角度位置測定装置と、第2のロータ及
び第2のステータを有して、第2の出力信号を生じる第
2の角度位置測定装置と、これら第1及び第2の出力信
号に応答する装置とを包含し、前記第1のステータはモ
ータステータに固定されていると共に、第1のロータは
モータロータに固定されて、第1の角度位置測定装置は
モータロータとモータステータとの間の回転角度を表す
第1の出力信号を生じ、また前記第2のロータはモータ
ロータに固定されていると共に、第2のステータは回転
機械部材に固定されて、第2の角度位置測定装置は回転
機械部材に対してのモータロータの回転位置を表す第2
の出力信号を生じ、更に前記第1及び第2の出力信号に
応答する装置は入力信号を前記第1及び第2の角度位置
測定装置へ与えると共に、それらの前記第1及び第2の
出力信号に応答して回転機械部材の絶対位置を表す絶対
位置信号を生じることを特徴とする絶対位置測定装置が
提供される。
このように、本発明によれば、減速装置を使用してい
るけれども、減速装置のハウジングはモータのスタータ
に固定され、また入力軸はモータのロータに固定され、
更に出力軸は回転機械部材に固定されていて、減速装置
は第1の角度位置測定装置と第2の角度位置測定装置と
の間に接続されていない。そして、第2の角度位置測定
装置はモータのロータに固定されたロータと、回転機械
部材に固定されたステータとを有しているので、減速装
置は第1の角度位置測定装置と第2の角度位置測定装置
との間の読取りに影響を与えず、位置測定に不正確さを
もたらさない。したがって、本発明によれば、簡単な構
成で正確な位置信号を生じさせる絶対位置測定装置が提
供される。
図面の簡単な説明 図1は、本発明による回転機械部材の絶対位置を測定
する装置の一例を示す。
好適な実施例の詳細な説明 以下、本発明を説明するために、好適な実施例につい
て詳細に説明する。この実施例は、本発明の譲受人であ
るシンシナティ ミラクローン インコーポレーテッド
(Cincinnati Milacron Inc.)によって製造された産業
用ロボットに本発明を適用した場合を示す。
図1は、産業用マニピュレータの肩ジョイント部にお
ける装置要素を示す。回転機械部材である上方アーム32
(このアームの一部分が図1に断面で示されている)
は、機械ベース38によって支持されている駆動モータ26
により、軸線60のまわりに回転させられる。機械ベース
38もその一部分が図1に断面で示されている。外トロコ
イド駆動装置が、上方アーム32とモータ26との間の減速
装置30として使用され、モータ26によって駆動される入
力軸34を包含している。この入力軸34は、図1では、減
速装置30のハウジング24の切断した部分を通して見られ
る。外トロコイド駆動装置としては、例えば、帝人製機
株式会社から販売されていて入手し得るRVシリーズ駆動
装置を選択することができる。減速装置30は、入力軸34
の回転に比例する出力軸31の回転を生じさせる。上方ア
ーム32は、入力軸34のN回転ごとに1回転する。
図1をまた参照するに、モータ26のロータ28(鐘形ハ
ウジング48の切断した部分を通して見られている)は、
入力軸34の端部に挿入され、キー(図示せず)によって
この入力軸の端部に固定されている。上方アーム32は、
ピン50とボルト52との手段によって、出力軸31に接続さ
れている。減速装置30のハウジング24に形成されたフラ
ンジ46は、鐘形ハウジング48のフランジ48aを通過する
ピン56とボルト54との手段によって、機械ベース38に取
付けられている。モータ26は、ボルト42及び44を使用し
て、モータ取付けフランジ40により鐘形ハウジング48に
取付けられている。このような取付け構造によって、減
速装置30のハウジング24及びモータケース27は上方アー
ム32に対して動かない。
上方アーム32の絶対角度位置は、レゾルバ10及び16に
よって測定される角度位置の差から決定される。レゾル
バ10のロータ12は、ハウジング58の切断した部分を通し
て見られるカップリング22によって、モータロータ28に
連結されている。このモータロータ28は、図1では、モ
ータケース27の右側端を切断した部分を通して見られ
る。レゾルバ10のステータ14は、ハウジング58にしっか
りと取付けられている。このハウジング58は、ボルト62
及び64を使用して、取付けフランジ59によりモータケー
ス27に取付けられている。したがって、レゾルバ10のス
テータ14は、上方アーム32に対して動かない。レゾルバ
16のロータ18は、レゾルバハウジング17の切断した部分
を通して見られ、軸延長部36に取付けたキー(図示せ
ず)の手段によって減速装置30の入力軸34により駆動さ
れる。レゾルバハウジング17は、ボルト66及び68を使用
して、取付けフランジ19により上方アーム32に取付けら
れている。また、レゾルバ16のステータ20は、ハウジン
グ17に固定されている。それ故、ステータ20は上方アー
ム32と一緒に回転する。
作用の説明 良く知られているように、レゾルバ10及び16は、レゾ
ルバステータに対してのレゾルバロータの角度位置の関
数として、入力信号に対しての出力信号の位相ずれを生
じる。インターフェース回路70は、接続ケーブル72及び
74を経て、レゾルバロータへ入力信号を与えると共に、
レゾルバステータからの出力信号を受ける。この場合、
本出願人は、入力信号から出力信号を生じるようにレゾ
ルバロータとレゾルバステータとの間に信号の誘導結合
を与えるブラシレスレゾルバを使用することを選択して
いる。
レゾルバ10の出力信号は、そのレゾルバロータ12をモ
ータロータ28に連結していること及びそのレゾルバステ
ータ14をモータケース27に固定していることによって、
モータロータ28の角度位置を直接に表示する。そして、
減速装置30の入力回転と出力回転との比をNとした場
合、減速装置30の出力軸31が入力軸34と同じ方向に回転
させられている場合には、レゾルバ16の出力信号は、モ
ータロータ28の(N−1)回転、すなわち、モータロー
タ28により駆動されるレゾルバロータ18の回転と、上方
アーム32により駆動されるレゾルバステータ20の回転と
の差を測定する。レゾルバ10及び16の出力信号によって
表わされる角度位置の差は、それ故、N/(N−1)であ
る。一方、減速装置30によって出力軸31の回転が入力軸
34の回転と反対の方向へ生じさせられている場合には、
レゾルバ16の出力信号は、モータロータ28の(N+1)
回転を測定する。この場合においては、レゾルバ10及び
16の出力信号によって表わされる角度位置の差は、N/
(N+1)である。そして、レゾルバ10及びレゾルバ16
により測定された角度位置の差は上方アーム32の動きの
全範囲を通して一つしかないので、上方アーム32の絶対
角度位置を、例えば前述した米国特許第4,580,204号明
細書に記載されて知られている、レゾルバ10及び16から
得られる位置信号のマニピュレーション技術によって決
定することができる。
以上添付図面を参照して本発明の好適な実施例につい
て詳細に説明してきたけれども、本発明の範囲はこの好
適な実施例に対して限定されるものではない。特に、好
適な実施例におけるレゾルバに代えて、他の角度位置測
定装置、例えば、エンコードなどを使用できるものであ
る。また、好適な実施例における外トロコイド駆動装置
に代えて、他の減速装置を使用できるものである。例え
ば、比較的高い減速比が所望される場合には、調和装置
を使用することができる。そして、他の場合には、装置
の歯車伝動装置を使用することができる。しかし、他の
適当な減速装置を用いることもできることは当業者であ
ればわかることである。更に、角度位置測定装置、駆動
モータ及び減速装置を取付けるための他の構造を採用で
きることも、当業者であればわかるであろう。また、以
上述べた本発明の構造は、産業用ロボットの他の回転部
材例えば手首部材、手部材にも好都合に適用できるもの
である。最後に、本発明は、本発明の精神及び範囲を逸
脱することのないすべての変形、均等手段をカバーする
ものである。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転機械部材32のすべての位置のために単
    一の値を有する絶対位置信号を生じる装置であって、回
    転機械部材32はモータ26及び減速装置30によって動かさ
    れ、またモータ26はモータロータ28とモータステータと
    を有し、かつ減速装置30はモータロータ28に固定した入
    力軸34と、モータステータに固定したハウジング24と、
    回転機械部材32に固定した出力軸31とを有するものにお
    いて、第1のロータ12及び第1のステータ14を有して、
    第1の出力信号を生じる第1の角度位置測定装置10と、
    第2のロータ18及び第2のステータ20を有して、第2の
    出力信号を生じる第2の角度位置測定装置16と、これら
    第1及び第2の出力信号に応答する装置70とを包含し、
    前記第1のステータ14はモータステータに固定されてい
    ると共に、第1のロータ12はモータロータ28に固定され
    て、第1の角度位置測定装置10はモータロータ28とモー
    タステータとの間の回転角度を表す第1の出力信号を生
    じ、また前記第2のロータ18はモータロータ28に固定さ
    れていると共に、第2のステータ20は回転機械部材32に
    固定されて、第2の角度位置測定装置16は回転機械部材
    32に対してのモータロータ28の回転位置を表す第2の出
    力信号を生じ、更に前記装置70は入力信号を前記第1及
    び第2の角度位置測定装置10及び16へ与えると共に、そ
    れらの前記第1及び第2の出力信号に応答して回転機械
    部材32の絶対位置を表す絶対位置信号を生じることを特
    徴とする絶対位置測定装置。
  2. 【請求項2】第1及び第2の角度位置測定装置10及び16
    の少なくとも1つはレゾルバである請求項1記載の絶対
    位置測定装置。
  3. 【請求項3】減速装置30は調和装置である請求項1記載
    の絶対位置測定装置。
  4. 【請求項4】減速装置30は外トロコイド駆動装置である
    請求項1記載の絶対位置測定装置。
  5. 【請求項5】減速装置30は歯車伝動装置である請求項1
    記載の絶対位置測定装置。
  6. 【請求項6】第1及び第2の角度位置測定装置10及び16
    の少なくとも1つはエンコーダである請求項1記載の絶
    対位置測定装置。
JP3504936A 1990-02-12 1991-02-11 絶対位置測定装置 Expired - Lifetime JP2533819B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US478,868 1990-02-12
US07/478,868 US5093610A (en) 1990-02-12 1990-02-12 Apparatus for absolute position measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05505872A JPH05505872A (ja) 1993-08-26
JP2533819B2 true JP2533819B2 (ja) 1996-09-11

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ID=23901695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3504936A Expired - Lifetime JP2533819B2 (ja) 1990-02-12 1991-02-11 絶対位置測定装置

Country Status (7)

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US (1) US5093610A (ja)
EP (1) EP0515496B1 (ja)
JP (1) JP2533819B2 (ja)
CA (1) CA2075826C (ja)
DE (1) DE69105119T2 (ja)
ES (1) ES2067219T3 (ja)
WO (1) WO1991012493A2 (ja)

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