JP3128082B2 - Work machine of construction machine provided with rotation position detection device and composite rotation position sensor - Google Patents
Work machine of construction machine provided with rotation position detection device and composite rotation position sensorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、建設機械やロボットな
どの回転部分の回転角度を検出する回転位置検出装置に
係り、特に2つのセンサを組み合わせることにより前記
回転位置検出装置の故障を確実に判断できると共に、高
精度・高分解能を有する絶対回転位置を求めることがで
きる回転位置検出装置および回転位置センサを設けた建
設機械の作業機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation position detecting device for detecting a rotation angle of a rotating portion of a construction machine, a robot, or the like. In particular, a failure of the rotation position detecting device can be reliably achieved by combining two sensors. The present invention relates to a rotation position detection device capable of determining an absolute rotation position having high precision and high resolution and a work machine of a construction machine provided with a rotation position sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】回転位置検出装置には、回転位置センサ
がアナログ方式のものとディジタル方式のものとがあっ
て、アナログ方式の代表的なものとしてロータリポテン
ショメータがあり、ディジタル方式のものとして光学式
または磁気式のロータリエンコーダがある。そして、ロ
ータリポテンショメータは、一般に直線性や温度特性な
どからロータリエンコーダより検出精度が劣り、使用目
的に応じてそれぞれ単独で使用されている。すなわち、
ロータリポテンショメータはあまり精度を要求されない
場合に使用され、ロータリエンコーダは高精度を要求さ
れる場合に使用される。2. Description of the Related Art Rotary position sensors include an analog type and a digital type, and a rotary potentiometer is a typical analog type, and an optical type is a digital type. Or there is a magnetic rotary encoder. Rotary potentiometers generally have lower detection accuracy than rotary encoders due to linearity, temperature characteristics, and the like, and are used independently according to the purpose of use. That is,
The rotary potentiometer is used when less precision is required, and the rotary encoder is used when higher precision is required.
【0003】ロータリポテンショメータは、抵抗値の変
化を電気信号として取り出すようになっているため、検
出対象(制御対象)が停止している場合でも、所定の基
準位置からの回転角度(回転量)が求められ、いわゆる
アブソリュート検出が可能である。一方、ロータリエン
コーダは、円板などの周方向に多数の凹凸やスリットに
よる目盛を形成し、この凹凸やスリットを検出して回転
角度を検出するもので、相対的な回転量しか求めること
ができないインクリメンタル型と絶対回転量が求められ
るアブソリュート型とがある。[0003] Since the rotary potentiometer takes out a change in the resistance value as an electric signal, the rotation angle (rotation amount) from a predetermined reference position can be maintained even when the detection target (control target) is stopped. This is required, so-called absolute detection is possible. On the other hand, a rotary encoder forms a scale with a large number of irregularities and slits in the circumferential direction of a disk or the like, and detects the irregularities and slits to detect a rotation angle, and can determine only a relative rotation amount. There are an incremental type and an absolute type that requires the absolute rotation amount.
【0004】従って、ロータリエンコーダの検出精度を
高めるには、検出可能な最小角度(分解能)を高める必
要があり、高分解能を得るには目盛のピッチ、幅を小さ
くしなければならない。Therefore, in order to increase the detection accuracy of the rotary encoder, it is necessary to increase the minimum detectable angle (resolution), and to obtain high resolution, the pitch and width of the scale must be reduced.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、アブソリュ
ート型ロータリエンコーダは、1目盛毎に00・・・0
0、00・・・01、……と番号を付ける必要があり、
分解能を高めると番号を読み取るための素子の配置が困
難になるばかりでなく、建設機械のような振動やほこり
等の多い厳しい環境に耐え得ることができず、またビッ
ト数が多くなるのに伴って周辺機器も複雑になり、装置
が高コストになる。このため、ロータリエンコーダは、
高分解能を要求される場合や建設機械などに使用する場
合、インクリメンタル型が使用される。However, in the case of the absolute type rotary encoder, 00...
It is necessary to number 0, 00 ... 01, ...,
Increasing the resolution not only makes it difficult to arrange elements for reading numbers, but also makes it difficult to withstand harsh environments such as construction machinery with a lot of vibration and dust. Peripheral equipment becomes complicated, and the equipment becomes expensive. For this reason, the rotary encoder
When high resolution is required or when used for construction machines, the incremental type is used.
【0006】しかし、インクリメンタル型ロータリエン
コーダは、前記したように回転量しか求めることができ
ず、絶対回転位置(絶対回転角)が求められない。そし
て、インクリメンタル型ロータリエンコーダを用いて絶
対回転位置を求めようとすると、検出対象である建設機
械のブーム等を一度基準位置まで動かす必要があり、大
型の建設機械や装置の場合には極めて面倒で、リセット
に時間もかかる。However, as described above, the incremental type rotary encoder can determine only the amount of rotation, and cannot determine the absolute rotation position (absolute rotation angle). Then, when trying to obtain the absolute rotational position using an incremental type rotary encoder, it is necessary to move a boom or the like of a construction machine to be detected once to a reference position, which is extremely troublesome for a large construction machine or device. It takes time to reset.
【0007】そこで、絶対回転位置を求めるためにロー
タリポテンショメータを用いると、所望の検出精度が得
られず、制御精度は低下する。すなわち、ロータリポテ
ンショメータは、図4に示したように、例えば検出角度
の範囲が−60°〜+60°であって、この間に出力電
圧が0V〜5Vに変化するものとした場合、理論的なロ
ータリポテンショメータの出力電圧は、一点鎖線に示し
たように、検出回転角度に対して直線的に変化する。と
ころが、ロータリポテンショメータは、製作精度などに
より例えば実線に示したように出力電圧が変動したり、
また、いわゆる温度ドリフトなどが発生し、高い検出精
度を得ることができない。Therefore, if a rotary potentiometer is used to determine the absolute rotational position, the desired detection accuracy cannot be obtained, and the control accuracy is reduced. That is, as shown in FIG. 4, the rotary potentiometer has a theoretical rotary angle range of −60 ° to + 60 ° during which the output voltage changes from 0V to 5V. The output voltage of the potentiometer changes linearly with respect to the detected rotation angle, as indicated by the dashed line. However, the output voltage of the rotary potentiometer fluctuates due to manufacturing accuracy, for example, as shown by a solid line,
In addition, a so-called temperature drift or the like occurs, and high detection accuracy cannot be obtained.
【0008】一方、従来の回転位置センサを建設機械等
に使用する場合、回転位置センサを密閉容器に入れ、リ
ード線の取り出し口部にねじ込みタイプのコネクタやグ
ランドシールタイプのコネクタを使用して、密閉容器の
内部に塵埃や水分が浸入するのを防止している。しか
し、ねじ込みタイプのコネクタは高価であり、検出装置
のコストを上昇させる。また、グランドシールタイプの
コネクタは、着脱を繰り返すと防水性が劣化し、密閉容
器内に水分が浸入して誤動作の原因となり、回転位置検
出装置の信頼性を低下させる。On the other hand, when a conventional rotational position sensor is used in a construction machine or the like, the rotational position sensor is placed in an airtight container, and a screw-type connector or a ground seal type connector is used at a lead wire outlet. It prevents dust and moisture from entering the inside of the sealed container. However, the screw-in type connector is expensive and increases the cost of the detection device. In addition, the ground seal type connector deteriorates in waterproofness when it is repeatedly attached and detached, and water enters into the sealed container to cause a malfunction, thereby lowering the reliability of the rotational position detecting device.
【0009】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、2つのセンサを組み合わせるこ
とにより回転位置検出装置の故障を確実に判断できると
共に、高精度・高分解能を有する絶対回転位置が求めら
れる回転位置検出装置を設けた建設機械の作業機を提供
することを目的とすると共に、安価に密閉容器内への水
分の浸入を防止することができる複合回転位置センサを
設けた建設機械の作業機を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art. By combining two sensors, it is possible to reliably determine the failure of the rotational position detecting device and to provide an absolute and high resolution having high accuracy and high resolution. It is an object of the present invention to provide a working machine of a construction machine provided with a rotation position detection device for which a rotation position is required, and to provide a composite rotation position sensor capable of preventing intrusion of moisture into a closed container at low cost. It aims to provide a working machine for construction machinery.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するた
めに、 本発明に係る複合回転位置センサに関する請求項
1は、両軸型のロータリポテンショメータと、このロー
タリポテンショメータの一側の回転軸に入力軸を連結し
たロータリエンコーダと、このロータリエンコーダと前
記ロータリポテンショメータとを支持しているベース
と、このベースに固定され、前記ロータリエンコーダを
覆っているキャップと、このキャップ内に充填した密封
用充填材とを有することを特徴としている。 Means for Solving the Problems To achieve the above object,
Claims relating to a composite rotational position sensor according to the present invention
Reference numeral 1 denotes a double-axis rotary potentiometer, a rotary encoder in which an input shaft is connected to a rotary shaft on one side of the rotary potentiometer, a base supporting the rotary encoder and the rotary potentiometer, and a base fixed to the base. And a cap covering the rotary encoder, and a sealing filler filled in the cap.
【0011】同じく請求項2は、ベースには、ロータリ
ポテンショメータを支持するポテンショ支持部とロータ
リエンコーダを支持するエンコーダ支持部とが所定の間
隙を隔てて形成してあり、ロータリポテンショメータの
回転軸とロータリエンコーダの入力軸との連結部が両支
持部間の間隙中に配置されるとともに、この間隙内に配
置した連結部の側方のベースに、両軸を連結するための
窓が形成してある。According to a second aspect of the present invention, a potentiometer supporting portion for supporting a rotary potentiometer and an encoder supporting portion for supporting a rotary encoder are formed on a base with a predetermined gap therebetween. A connecting portion of the encoder with the input shaft is disposed in a gap between the two supporting portions, and a window for connecting both shafts is formed in a base on a side of the connecting portion disposed in the gap. .
【0012】[0012]
【作用】 上記の如く構成した 本発明に係る複合回転位置
センサは、ロータリエンコーダを覆っているキャップ内
に樹脂等の密封用充填材を充填したことにより、キャッ
プ内に水分や塵埃が入るのを防ぐことができる。しか
も、ねじ込みタイプのコネクタなどの高価な部品を必要
とせず、コストの低減が図れる。 In the composite rotational position sensor according to the present invention having the above-described structure, the cap covering the rotary encoder is filled with a sealing filler such as a resin to prevent moisture or dust from entering the cap. Can be prevented. Moreover, expensive components such as a screw-in type connector are not required, and the cost can be reduced.
【0013】ベースには、ロータリポテンショメータの
回転軸とロータリエンコーダの入力軸との連結部を配置
する間隙を設け、この間隙内に配置した連結部の側方に
両軸を連結するための窓を形成したことにより、両軸の
連結が容易に行え、迅速なセンサの組立を行うことがで
きる。A gap is provided in the base for arranging a connecting portion between the rotary shaft of the rotary potentiometer and the input shaft of the rotary encoder, and a window for connecting both shafts is provided on a side of the connecting portion arranged in the gap. Due to the formation, the two shafts can be easily connected, and the sensor can be quickly assembled.
【0014】[0014]
【実施例】本発明に係る回転位置検出装置および複合回
転位置センサを設けた建設機械の作業機の好ましい実施
例を、添付図面に従って詳説する。図1は、本発明の実
施例に係る回転位置検出装置のブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a construction machine working machine provided with a rotational position detecting device and a composite rotational position sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a rotation position detecting device according to an embodiment of the present invention.
【0015】図1において、回転位置検出装置は、複合
回転位置センサ10とこの複合回転位置センサ10の出
力信号を受けて絶対回転位置を出力する絶対回転位置演
算器100とから構成してある。複合回転位置センサ1
0は、詳細を後述するように、インクリメンタル型のロ
ータリエンコーダ12とロータリポテンショメータ14
とからなり、ロータリエンコーダ12の出力信号が絶対
回転位置演算器100のカウン106と、基準点検出回
路104とに入力するようになっている。In FIG. 1, the rotational position detecting device comprises a composite rotational position sensor 10 and an absolute rotational position calculator 100 which receives an output signal of the composite rotational position sensor 10 and outputs an absolute rotational position. Composite rotation position sensor 1
0 is an incremental type rotary encoder 12 and a rotary potentiometer 14 as described in detail later.
The output signal of the rotary encoder 12 is input to the counter 106 of the absolute rotation position calculator 100 and the reference point detection circuit 104.
【0016】ロータリエンコーダ12は、図3に示した
ように、歯車70が回転可能に設けてあり、この歯車7
0に近接して磁気センサからなる検出部72が配置して
あって、歯車70が回転すると、検出部72が前方を通
過する歯車70の歯74を検出し、検出信号を出力する
ようになっている。また、歯車70には、最も頻繁に検
出部72の前方を通過する部分に、Z相76と呼ばれる
基準点が設けてある。As shown in FIG. 3, the rotary encoder 12 has a gear 70 rotatably provided.
When the gear 70 rotates, the detection unit 72 detects the teeth 74 of the gear 70 passing ahead and outputs a detection signal. ing. The gear 70 is provided with a reference point called a Z-phase 76 at a portion that most frequently passes in front of the detection unit 72.
【0017】絶対回転位置演算器100は、ロータリエ
ンコーダ12の出力信号を計数するカウンタ106、こ
のカウンタ106の出力側に接続した回転位置演算回路
110と、故障判定回路112とにより構成されてい
る。そして、エンジンのキースイッチを投入すると、後
述するようにロータリポテンショメータ14が検出した
絶対回転角度に相当する計数値が前記カウンタ106の
初期値としてプリセットされ、この初期値に前記カウン
タ106に入力する前記ロータリエンコーダ12の出力
信号が加算されて計数される。The absolute rotation position calculator 100 includes a counter 106 for counting the output signal of the rotary encoder 12, a rotation position calculation circuit 110 connected to the output side of the counter 106, and a failure determination circuit 112. When the key switch of the engine is turned on, a count value corresponding to the absolute rotation angle detected by the rotary potentiometer 14 is preset as an initial value of the counter 106 as described later, and the initial value is input to the counter 106. The output signals of the rotary encoder 12 are added and counted.
【0018】さらに、絶対回転位置演算器100は、ロ
ータリポテンショメータ14の出力信号が入力するアナ
ログ・ディジタル変換器(A/D変換器)114、この
A/D変換器114を介してロータリポテンショメータ
14の出力信号を受けるポテンショ検出角度演算回路1
16が設けてある。このポテンショ検出角度演算回路1
16はカウンタ106に接続され、後述するようにA/
D変換器114を介して受けたロータリポテンショメー
タ14の出力信号に基づいて、ロータリポテンショメー
タ14が検出した回転角度に相当するカウンタ106の
計数値を求め、この計数値を初期値としてカウンタ10
6に出力する。また、ポテンショ検出角度演算回路11
6の出力信号は故障判定回路112に入力する。Further, the absolute rotational position calculator 100 includes an analog / digital converter (A / D converter) 114 to which an output signal of the rotary potentiometer 14 is input. Potential detection angle calculation circuit 1 for receiving output signal
16 are provided. This potentiometer detection angle calculation circuit 1
Reference numeral 16 is connected to a counter 106, and A /
The count value of the counter 106 corresponding to the rotation angle detected by the rotary potentiometer 14 is obtained based on the output signal of the rotary potentiometer 14 received via the D converter 114, and the counter 10 is used as an initial value.
6 is output. Further, a potentiometer detection angle calculation circuit 11
6 is input to the failure determination circuit 112.
【0019】なお、基準点検出回路104は、検出部7
2が出力した信号に基づいて歯車70のZ相76を検出
と、カウンタ106にこれまでの計数値をリセットする
リセット信号が出力され、その後はこのカウンタ106
は前記Z相76を基準とする係数を開始する。Note that the reference point detection circuit 104
When the Z phase 76 of the gear 70 is detected based on the signal output from the counter 2, a reset signal for resetting the count value so far is output to the counter 106.
Starts a coefficient based on the Z phase 76.
【0020】複合回転位置センサ10は、図2に示した
ようにインクリメンタル型のロータリエンコーダ12と
両軸型のロータリポテンショメータ14とが同軸に配置
してある。そして、ロータリエンコーダ12の入力軸1
6とロータリポテンショメータ14の一側の回転軸18
とは、カップリング20に挿入してあって、複数のねじ
22によってカップリング20に固定され、カップリン
グ20を介して連結してある。As shown in FIG. 2, the composite rotary position sensor 10 has an incremental rotary encoder 12 and a dual-axis rotary potentiometer 14 arranged coaxially. Then, the input shaft 1 of the rotary encoder 12
6 and rotary shaft 18 on one side of rotary potentiometer 14
Is inserted into the coupling 20, fixed to the coupling 20 by a plurality of screws 22, and connected via the coupling 20.
【0021】ロータリエンコーダ12とロータリポテン
ショメータ14とを支持している固定ベース24は、外
観が帽子状をなし、鍔部25の側の中央部に凹部26が
形成してあり、この凹部26の底が取り付け孔を設けた
ポテンショ支持部28となっている。また、固定ベース
24は、ポテンショ支持部28に対向した帽子の頂部が
ロータリエンコーダ12を固定するエンコーダ支持部3
0となっていて、ポテンショ支持部28とエンコーダ支
持部30との間に、カップリング20を配置する間隙3
2が設けてある。The fixed base 24 supporting the rotary encoder 12 and the rotary potentiometer 14 has a hat-like appearance, and has a concave portion 26 formed at the center on the side of the flange portion 25. Is a potentiometer supporting portion 28 provided with a mounting hole. In addition, the fixed base 24 includes an encoder support 3 on which the top of the cap facing the potentiometer support 28 fixes the rotary encoder 12.
0, a gap 3 for disposing the coupling 20 between the potentiometer support 28 and the encoder support 30.
2 are provided.
【0022】ロータリポテンショメータ14は、回転軸
18がポテンショ支持部28に形成した取り付け孔から
間隙32内に挿入され、取り付けフランジ34がポテン
ショ支持部28に密着させられ、周方向に沿って複数を
ポテンショ支持部28にねじ止めした取り付けプレート
36によってポテンショ支持部28に固定されている。
また、ロータリエンコーダ12は、入力軸16がエンコ
ーダ支持部30に形成した取り付け孔から間隙32内に
挿入され、取り付けフランジ38が周方向に沿って複数
をエンコーダ支持部30にねじ止めした取り付けプレー
ト40によってエンコーダ支持部30に固定されてい
る。そして、固定ベース24には、間隙32に配置した
カップリング20の側方に、ねじ22を締めつけて回転
軸18と入力軸16とを連結するための窓42が設けて
あるとともに、この窓42の反対側に樹脂などの充填材
44を注入するための流路46が形成してある。なお、
窓42は、軸を連結したのち、蓋48によって塞がれ
る。In the rotary potentiometer 14, the rotating shaft 18 is inserted into the gap 32 from a mounting hole formed in the potentiometer support 28, the mounting flange 34 is brought into close contact with the potentiometer support 28, and a plurality of rotary potentiometers are provided along the circumferential direction. It is fixed to the potentiometer support 28 by a mounting plate 36 screwed to the support 28.
In addition, the rotary encoder 12 includes a mounting plate 40 in which the input shaft 16 is inserted into the gap 32 from a mounting hole formed in the encoder support portion 30 and a plurality of mounting flanges 38 are screwed to the encoder support portion 30 along the circumferential direction. Is fixed to the encoder support 30. The fixed base 24 has a window 42 on the side of the coupling 20 arranged in the gap 32 for connecting the rotary shaft 18 and the input shaft 16 by tightening the screw 22. A flow path 46 for injecting a filler 44 such as resin is formed on the opposite side of the flow path. In addition,
The window 42 is closed by a lid 48 after connecting the shaft.
【0023】固定ベース24に固定されたロータリエン
コーダ12は、キャップ50によって覆ってある。キャ
ップ50は、固定フランジ52を有し、この固定フラン
ジ52がねじ54によって固定ベース24の鍔部25に
固定される。また、キャップ50には、ロータリポテン
ショメータ14のリード線56とロータリエンコーダ1
2のリード線58とを外部に引き出すための取り出し口
60が突出して形成してある。そして、取り出し口60
には、リード線56、58を貫通させたグロメット62
が配置してある。このグロメット62は、取り出し口部
の端部にねじによって固定した押さえ板64によって固
定され、キャップ50内に充填した充填材44が漏出す
るのを防止している。The rotary encoder 12 fixed to the fixed base 24 is covered by a cap 50. The cap 50 has a fixing flange 52, and the fixing flange 52 is fixed to the flange 25 of the fixing base 24 by a screw 54. The cap 50 has a lead wire 56 of the rotary potentiometer 14 and the rotary encoder 1.
An outlet 60 for leading the second lead wire 58 to the outside is formed to protrude. And the outlet 60
Has a grommet 62 through which the lead wires 56 and 58 pass.
Is arranged. The grommet 62 is fixed by a pressing plate 64 fixed to the end of the take-out opening by a screw, and prevents the filler 44 filled in the cap 50 from leaking.
【0024】なお、図2に示した符号66は、回転軸1
8と一体に形成してある入力軸であって、図示しない被
検出部に接続される。また、符号68は、リード線5
6、58が接続してあるコネクタを示す。そして、ロー
タリポテンショメータ14とロータリエンコーダ12と
のリード線56、58は、このコネクタ68を介して図
1に示した絶対回転位置演算器100に接続される。The reference numeral 66 shown in FIG.
8 is an input shaft integrally formed with the input shaft 8 and connected to a detection target (not shown). Reference numeral 68 denotes a lead wire 5
6 and 58 show the connectors to which they are connected. The leads 56 and 58 of the rotary potentiometer 14 and the rotary encoder 12 are connected to the absolute rotational position calculator 100 shown in FIG.
【0025】上記の如く構成した実施例の作用は、次の
とおりである。回転位置検出装置は、図示しないエンジ
ンのキースイッチが投入された後、まだ検出対象が停止
している場合は、ロータリエンコーダ12はインクリメ
ンタル型であるために出力しない。The operation of the embodiment constructed as described above is as follows. When the detection target is still stopped after the key switch of the engine (not shown) is turned on, the rotation position detection device does not output the signal because the rotary encoder 12 is of the incremental type.
【0026】一方、絶対回転位置演算器100のA/D
変換器114は、ロータリポテンショメータ14が出力
する検出対象の絶対回転位置を示すアナログ信号をディ
ジタル信号に変換し、ポテンショ検出角度演算回路11
6に送出する。ポテンショ検出角度演算回路116は、
所定時間毎、例えば0.1ms毎にA/D変換器114
を介してロータリポテンショメータ14の検出信号を取
り込み、絶対回転角度を表すカウンタ106の計数値に
変換し、初期値として最初にカウンタ106にプリセッ
トすると共に、故障判定回路112には常時出力する。
そして、回転位置演算回路110は、カウンタ106の
計数値に基づいて絶対回転位置を演算し、図示しない制
御装置や表示装置に出力する。On the other hand, the A / D of the absolute rotational position calculator 100
The converter 114 converts an analog signal, which is output from the rotary potentiometer 14 and indicates the absolute rotational position of the detection target, into a digital signal, and converts the analog signal into a digital signal.
Send to 6. The potentiometer detection angle calculation circuit 116
A / D converter 114 every predetermined time, for example, every 0.1 ms
The detection signal of the rotary potentiometer 14 is fetched through the converter, converted into a count value of the counter 106 representing the absolute rotation angle, preset as an initial value in the counter 106 first, and constantly output to the failure determination circuit 112.
Then, the rotation position calculation circuit 110 calculates the absolute rotation position based on the count value of the counter 106 and outputs the calculated absolute rotation position to a control device or a display device (not shown).
【0027】検出対象が回転すると、ロータリエンコー
ダ12は歯車70が回転し、歯車70に形成した歯74
が次々と検出部72の前方を通過する。そして、検出部
72は、歯74が前方を通過する毎に検出信号をカウン
タ106と、基準点検出回路104に出力する。従っ
て、カウンタ106はポテンショ検出角度演算回路11
6が出力したロータリポテンショメータ14の絶対回転
角度信号を初期値とする、計数値を回転位置演算回路1
10に出力し、この回転位置演算回路110から絶対回
転角度として出力される。但し、この場合はロータリポ
テンショメータ14の絶対回転角度信号を基準にしてい
るため、ロータリエンコーダ12の高分解能特性はある
が基準点の誤差を含む絶対回転角度が計測される。When the object to be detected is rotated, the rotary encoder 12 rotates the gear 70, and the teeth 74 formed on the gear 70 are rotated.
Sequentially pass in front of the detection unit 72. Then, the detecting section 72 outputs a detection signal to the counter 106 and the reference point detection circuit 104 every time the tooth 74 passes forward. Therefore, the counter 106 operates the potentiometer detection angle calculation circuit 11.
6 is used as an initial value with the absolute rotation angle signal of the rotary potentiometer 14 output by
10 and output from the rotation position calculation circuit 110 as an absolute rotation angle. However, in this case, since the absolute rotation angle signal of the rotary potentiometer 14 is used as a reference, the absolute rotation angle of the rotary encoder 12, which has a high resolution characteristic but includes a reference point error, is measured.
【0028】歯車70が回転して基準点であるZ相76
が検出部72の前方を通過すると、検出部72は、Z相
76が通過したことを示す信号を絶対回転位置演算器1
00に出力する。基準点検出回路104は、検出部72
の出力信号に基づいて、Z相76が検出部72の前方を
通過したことを検出すると、カウンタ106には基準点
検出回路104からカウンタ106にこれまでの計数値
をクリヤする信号が出力される。When the gear 70 rotates, the Z-phase
Passes through the front of the detection unit 72, the detection unit 72 outputs a signal indicating that the Z phase 76 has passed to the absolute rotation position calculator 1
Output to 00. The reference point detection circuit 104 includes a detection unit 72
When it is detected that the Z-phase 76 has passed in front of the detection unit 72 based on the output signal of the detection unit 72, a signal for clearing the count value so far is output from the reference point detection circuit 104 to the counter 106 to the counter 106. .
【0029】このため、カウンタ106は、ロータリエ
ンコーダ12のZ相76検出時に零にクリアされ、以
後、前記ロータリエンコーダ12の基準点からの出力信
号を計数してこの計数値を回転位置演算回路110と故
障判定回路112とに送る。一方、ポテンショ検出角度
演算回路116の出力信号は、引き続いて故障判定回路
112に入力されるため、誤差を除けば等しくなるはず
の前記ポテンショ検出角度演算回路116の出力信号と
カウンタ106からの計数値との差により複合回転位置
センサ10の故障を検出することができる。また、ポテ
ンショ検出角度演算回路116の出力信号が0であれば
断線、最大であれば短絡していることなどを検出するこ
とができる。一方、回転位置演算回路110は、ロータ
リエンコーダ12の出力信号に基づくカウンタ106の
計数値から、Z相76を起点とする絶対回転角度を演算
して出力するため、ロータリエンコーダ12の高分解能
特性と共に、基準点の精度も高い絶対回転角度の測定が
可能となる。For this reason, the counter 106 is cleared to zero when the Z phase 76 of the rotary encoder 12 is detected. Thereafter, the output signal from the reference point of the rotary encoder 12 is counted, and the counted value is used as the rotational position calculating circuit 110. And the failure determination circuit 112. On the other hand, since the output signal of the potentiometer detection angle calculation circuit 116 is subsequently input to the failure determination circuit 112, the output signal of the potentiometer detection angle calculation circuit 116, which should be equal except for the error, and the count value of the counter 106 Can detect a failure of the composite rotational position sensor 10. If the output signal of the potentiometer angle calculation circuit 116 is 0, it is possible to detect disconnection, and if the output signal is maximum, it is possible to detect short-circuit. On the other hand, since the rotation position calculation circuit 110 calculates and outputs the absolute rotation angle starting from the Z phase 76 from the count value of the counter 106 based on the output signal of the rotary encoder 12, the rotation position calculation circuit 110 has the high resolution characteristics of the rotary encoder 12 together with the high resolution characteristics. Also, the absolute rotation angle can be measured with high accuracy of the reference point.
【0030】このように、実施例の回転位置検出装置
は、回転位置演算回路110に、ロータリエンコーダ1
2の出力信号を計数するカウンタ106の出力信号とロ
ータリポテンショメータ14の出力信号とを受けて故障
を検知する故障判定回路112を設けたことにより、こ
の故障判定回路112は、ロータリエンコーダ12とロ
ータリポテンショメータ14との出力を監視することに
より、この二つの出力の差が所定値を超えたとき、また
はロータリポテンショメータ14の出力が0、あるいは
最大値になったとき、ロータリポテンショメータ14ま
たはロータリエンコーダ12の故障したことを検知で
き、誤った回転位置信号が制御装置に入力して制御対象
である建設機械などが暴走するのを防止することができ
る。As described above, in the rotational position detecting device of the embodiment, the rotary encoder 1
2 is provided with a failure determination circuit 112 which receives an output signal of the counter 106 for counting the output signal of the counter 2 and an output signal of the rotary potentiometer 14 and detects a failure, so that the failure determination circuit 112 includes the rotary encoder 12 and the rotary potentiometer. By monitoring the output of the rotary potentiometer 14 or the rotary encoder 12 when the difference between the two outputs exceeds a predetermined value, or when the output of the rotary potentiometer 14 becomes 0 or the maximum value, Can be detected, and an erroneous rotation position signal is input to the control device, thereby preventing runaway of a controlled machine such as a construction machine.
【0031】また、始動直後のロータリエンコーダ12
のZ相76が検出されるまでは、基準点に誤差を含むロ
ータリポテンショメータ14の出力信号を基準とした高
分解能の絶対回転角度を出力し、Z相76が検出された
後は、高精度のインクリメンタル型ロータリエンコーダ
12の出力信号に基づく絶対回転角度を出力することが
できる。Further, the rotary encoder 12 immediately after the start is started.
Until the Z-phase 76 is detected, a high-resolution absolute rotation angle based on the output signal of the rotary potentiometer 14 including an error at the reference point is output. After the Z-phase 76 is detected, a highly accurate An absolute rotation angle based on the output signal of the incremental rotary encoder 12 can be output.
【0032】また、前記実施例においては、磁気式のロ
ータリエンコーダ12について説明したが、光学式のロ
ータリエンコーダであってもよい。そして、ロータリポ
テンショメータは、1回転型でも多回転型でもよい。In the above embodiment, the magnetic rotary encoder 12 has been described. However, an optical rotary encoder may be used. The rotary potentiometer may be a single-rotation type or a multi-rotation type.
【0033】なお、複合回転位置センサ10は、次のよ
うにして組み立てる。まず、ロータリエンコーダ12の
入力軸16にカップリング20の基準点を合わせて固定
し、ロータリポテンショメータ14とロータリエンコー
ダ12とを固定ベース24の各支持部28、30に固定
する。その後、入力軸16と回転軸18との基準点を合
わせ、固定ベース24の窓42からねじ22を締めて入
力軸16と回転軸18とを連結する。The composite rotational position sensor 10 is assembled as follows. First, the reference point of the coupling 20 is fixed to the input shaft 16 of the rotary encoder 12 so as to be fixed, and the rotary potentiometer 14 and the rotary encoder 12 are fixed to the support portions 28 and 30 of the fixed base 24. Thereafter, the reference points of the input shaft 16 and the rotating shaft 18 are aligned, and the screw 22 is tightened from the window 42 of the fixed base 24 to connect the input shaft 16 and the rotating shaft 18.
【0034】各軸を連結したならば窓42に蓋48を
し、取り出し口60からリード線56、58を引き出し
ながらキャップ50をロータリエンコーダ12に被せ、
固定ベース24にねじ54によって固定する。次に、リ
ード線56、58をグロメット62に通し、グロメット
62を押さえ板64によって取り出し口60に固定す
る。その後、流路46を介してキャップ50内に充填材
44を充填し、リード線56、58にコネクタ68を付
けて完成させる。After connecting the shafts, the window 42 is covered with a lid 48, and the cap 50 is put on the rotary encoder 12 while the lead wires 56 and 58 are pulled out from the outlet 60.
It is fixed to the fixing base 24 by screws 54. Next, the lead wires 56 and 58 are passed through the grommet 62, and the grommet 62 is fixed to the outlet 60 by the holding plate 64. After that, the filling material 44 is filled into the cap 50 through the flow channel 46, and the leads 68 and 58 are completed by attaching the connector 68 thereto.
【0035】このように、実施例の複合回転位置センサ
10は、キャップ50の内部に充填材44を充填して密
封するようにしたため、高価なねじ込みタイプのコネク
タを使用する必要がなく、また塵埃や水分がキャップ5
0の内部に入ることを完全に防止でき、安価で故障の少
ない回転位置センサを得ることができる。しかも、固定
ベース24に入力軸16と回転軸18とを連結するため
の窓42を形成したことにより、両軸の連結を容易に行
え、センサの組立を迅速に行うことができる。As described above, in the composite rotational position sensor 10 according to the embodiment, since the filling material 44 is filled in the cap 50 and hermetically sealed, it is not necessary to use an expensive screw-in type connector. And moisture cap 5
0 can be completely prevented, and an inexpensive rotational position sensor with few failures can be obtained. In addition, since the window 42 for connecting the input shaft 16 and the rotary shaft 18 is formed in the fixed base 24, the two shafts can be easily connected, and the sensor can be assembled quickly.
【0036】[0036]
【発明の効果】 以上に説明したように、 本発明の複合回
転位置センサによれば、キャップの内部に充填材を充填
して密封したため、高価なねじ込みタイプのコネクタを
使用する必要がなく、また塵埃や水分がキャップの内部
に入ることを完全に防止でき、安価で故障の少ない回転
位置センサを得ることができる。さらに、ベースにロー
タリエンコーダの入力軸とロータリポテンショメータに
回転軸とを連結するための窓を形成したことにより、セ
ンサの組立が容易となる。 As described above, according to the composite rotational position sensor of the present invention, the cap is filled with the filler and sealed, so that it is not necessary to use an expensive screw-in type connector. It is possible to completely prevent dust and moisture from entering the inside of the cap, and it is possible to obtain an inexpensive rotational position sensor with few failures. Further, the formation of the window for connecting the input shaft of the rotary encoder and the rotary shaft to the rotary potentiometer on the base facilitates assembly of the sensor.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施例に係る回転位置検出装置のブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram of a rotation position detection device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例に係る複合回転位置センサの断
面図である。FIG. 2 is a sectional view of a composite rotational position sensor according to an embodiment of the present invention.
【図3】ロータリエンコーダの概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a rotary encoder.
【図4】ロータリポテンショメータの出力特性の説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram of output characteristics of a rotary potentiometer.
10 複合回転位置センサ 12 ロータリエンコーダ 14 ロータリポテンショメータ 16 入力軸 18 回転軸 20 カップリング 24 固定ベース 28 ポテンショ支持部 30 エンコーダ支持部 42 窓 44 充填材 50 キャップ 70 歯車 72 磁気センサ 76 基準点(Z相) 100 絶対回転位置演算器 104 基準点検出回路 106 カウンタ 110 回転位置演算回路 112 故障判定回路 116 ポテンショ検出角度演算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Composite rotation position sensor 12 Rotary encoder 14 Rotary potentiometer 16 Input shaft 18 Rotation shaft 20 Coupling 24 Fixed base 28 Potentiometer support part 30 Encoder support part 42 Window 44 Filler 50 Cap 70 Gear 72 Magnetic sensor 76 Reference point (Z phase) REFERENCE SIGNS LIST 100 absolute rotation position calculator 104 reference point detection circuit 106 counter 110 rotation position calculation circuit 112 failure determination circuit 116 potentio detection angle calculation circuit
Claims (2)
のロータリポテンショメータの一側の回転軸に入力軸を
連結したロータリエンコーダと、このロータリエンコー
ダと前記ロータリポテンショメータとを支持しているベ
ースと、このベースに固定され、前記ロータリエンコー
ダを覆っているキャップと、このキャップ内に充填した
密封用充填材とを有することを特徴とする複合回転位置
センサを設けた建設機械の作業機。1. A double-axis rotary potentiometer, a rotary encoder having an input shaft connected to a rotary shaft on one side of the rotary potentiometer, a base supporting the rotary encoder and the rotary potentiometer, and A working machine of a construction machine provided with a composite rotation position sensor, comprising: a cap fixed to the rotary encoder and covering the rotary encoder; and a sealing filler filled in the cap.
メータを支持するポテンショ支持部と前記ロータリエン
コーダを支持するエンコーダ支持部とが所定の間隙を隔
てて形成され、前記ロータリポテンショメータの回転軸
と前記ロータリエンコーダの入力軸との連結部が前記両
支持部間の前記間隙中に配置されるとともに、この間隙
内に配置した前記連結部の側方の前記ベースに、前記両
軸を連結するための窓が形成してあることを特徴とする
請求項1に記載の複合回転位置センサを設けた建設機械
の作業機。2. The base, wherein a potentiometer supporting portion for supporting the rotary potentiometer and an encoder supporting portion for supporting the rotary encoder are formed with a predetermined gap therebetween, and a rotation shaft of the rotary potentiometer and a rotary shaft of the rotary encoder are formed. A connection portion with the input shaft is disposed in the gap between the two support portions, and a window for connecting the two shafts is formed in the base beside the connection portion disposed in the gap. A construction machine working machine provided with the composite rotational position sensor according to claim 1 .
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Applications Claiming Priority (1)
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