CN102362299B - 用于编码器自动重置的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种编码器重置设备和方法，允许编码器以很少至没有操作者介入即被自动重置。本发明的重置设备包括基于微处理器的控制器和相关的程序用于操作重置设备。作为自动重置处理的一部分，本发明的重置设备能够执行重置许多编码器所需的连接器跳针。

Description

用于编码器自动重置的设备和方法

技术领域

本发明涉及重置编码器的设备和方法。更具体的，本发明涉及自动化编码器重置程序的设备和方法，例如可能是在替换伺服马达或另一个装备编码器的设备过程中需要的。

背景技术

编码器可以是各种设计且可能用在各种应用中。特别关注的是旋转编码器。旋转编码器是通常用于将设备的角位置转换为电信号的传感器或变换器。

编码器通常可以在伺服电动机和其他产生转动的设备上找到。因此，编码器可以在多种工业应用中找到，例如机器人、电梯设备、传输设备和各种其他自动化装备上。编码器典型地整合到这些设备上。本领域技术人员都熟知这些编码器，因此，此处不再更详细地描述。

本领域技术人员还应当理解，通常与旋转设备关联的这样的编码器通常需要周期性更换-不管是由于正常磨损或是非正常故障。因此，当这些设备被更换时，还需要引入新的编码器。

当安装新的旋转设备时，例如具有整合编码器的伺服马达，通常需要在使用前重置编码器。现在，典型的编码器重置处理包括相关编码器连接器上几个针的手动跳针，编码器连接到马达控制器以对编码器充电，从控制器断开编码器，编码器连接器的重新跳针，重新连接编码器到控制器。如此，可以简单地理解这样的处理是效率低且耗时的(特别是在应用大量编码器的设备必须经常更换的情况)并且这样的处理必须在使用的地方进行。而且，在通常地重置处理中经常出现失误，例如在手动跳针中因疏忽错误接触到连接器针。

还已知半自动化的编码器重置处理设备。这些设备是上述通常使用的手动重置处理的改进。但是，这些已知设备的使用仍然需要一些人工干预，因为这些设备需要操作者启动单独的充电和重置处理，监视编码器电压，迁移连接电缆等等。

因此，仍然需要一种真正自动化的设备和方法，进一步简化编码器的重置操作。还需要提供一种编码器重置设备和方法能够不必使用编码器相关联的实际马达控制器而与编码器通信并重置编码器。通过消除使用马达控制器的需要，这样的设备和方法能够允许在移除当前旋转设备的同时重置编码器。由此还能提供编码器的离线重置。本发明的编码器重置设备和方法具备这样的性能。

发明内容

本发明的编码器重置设备和方法提供了编码器的自动重置和充电(charging)。本发明的编码器重置设备优选包括容纳电源和各种执行自动编码器重置处理需要的电路(以下详述)的外壳。

本发明的编码器重置设备能够执行编码器重置处理过程中需要的全部开关和电压检查处理。优选的，本发明的编码器重置设备能够读取绝对编码器数据以及编码器警报。

在使用中，具有适当连接器的电缆设置与外壳内的电路电通信，并延伸以连接到要重置的编码器。优选的，重置设备首先尝试快速重置程序，这不需要对编码器电池或电容器放电即可完成。如果快速重置处理不成功，则设备可以自动转移到完全重置处理，其中编码器电池或电容器被基本完全放电并被重新充电。

通过使重置设备连接到编码器，重置设备还可以通过使用一个或多个中继器自动并及时地执行所需要的编码器连接针的跳针。优选的，设置显示屏以显示诸如电池或编码器电压、各种编码器串行数据、错误信息等信息。一旦要被重置的编码器连接到本发明的重置设备，操作者仅需要按下设备上的启动键。其余的重置处理完全是自动的。

从前述的概括描述，可以理解本发明的编码器重置设备的方法是当前已知的应用于实现编码器重置的技术和设备的改进。因此，本发明编码器重置设备和方法的使用完全自动化了编码器重置处理，因此进一步减少了更换装备编码器的设备的停工期。本发明的编码器重置设备和方法还允许编码器可以从其最终一起使用的装置或设备离线时被简单地重置和/或检测。以此方式，可以确保备份编码器能够保持在准备好安装和操作的状态。

附图说明

除了以上提及的特征，本发明的其他方面可以从以下附图的描述和示例实施例中变得清楚，其中几个视图中相同的附图标记指示相同或相当的特征，附图中：

图1示出了本发明的连接到伺服马达编码器的编码器重置设备的一个示例实施例。

图2是图1的编码器重置设备操作者界面面板的放大视图。

图3-4是图1的编码器重置设备的面板视图。

图5-10示出了图1的编码器重置设备的各个组件的示意视图。

图11是用于说明使用本发明的示例编码器重置设备的一个方法的流程图。

具体实施方式

本发明的编码器重置设备5的示例实施例可以参见图1-2。如图所示，该具体实施例的编码器重置设备(重置设备)5包括外壳10，其容纳编码器重置设备5相关的各种电子组件和电路(参见图3-10)。外壳10可以实际上为任何形状和尺寸，可以由各种材料构成。如图所示，具体实施例的外壳10形成了保护重置设备电子组件的壳子并便于它们的运输。

图1中，重置设备5连接到伺服马达M的编码器。这种连接通过连接电缆15完成，该连接电缆15在重置设备5的连接部分20和位于伺服马达M上的编码器插头P之间延伸。通信电缆15的编码器端在编码器连接器25中终结以适于连接到要重置的编码器(未示出)的特定插头P。编码器连接器25可以是可拆卸的。编码器连接器25的可拆卸性容许各种编码器连接器，它将与单个通信电缆互换，从而最小化了不同编码器所需的电缆/连接器数量。或者，单独的通信电缆/编码器连接器组件可以用于每个不同编码器。也可以用其他的实现本发明的编码器重置设备和各种编码器/编码器连接器之间连接的装置，所有这样的装置都被认为处于本发明的范围内。

许多编码器，例如Yaskawa牌编码器，需要在重置处理中一次或多次对给定编码器插头(plug)的几个针进行跳针(jumper)(即，被短路)。如以下将详细描述的，本发明的设备通过及时地启动一个或多个控制中继器执行必须的针脚跳针。更具体的，编码器连接器的各种相关的针被连线到适当数量的中继器，这些中继器可以按照需要启动以实现重置针之间的恰当跳针。以这种方式完成跳针相比于现有技术提供了更加提高的灵活性，并且可以消除跳线、焊接等其他公共跳针技术的需求。重置处理中要使用的对连接器恰当跳针需要的信息可以从编码器制造商和/或装备编码器的设备的制造商获得。

本发明的重置设备设计为简化编码器重置处理。为此，本发明的重置设备通常需要仅仅有限数量的控制制动器。例如，如同在图2-3中最佳地观察到得，重置设备5包括仅仅一个“电源开关”S₁用于打开重置设备，“开始重置”设备按钮Pb₁用于启动编码器重置操作，可选的“旋转计数”按钮Pb₂用于在按下时从编码器请求绝对位置数据。由此，通过简单地将编码器连接到设备上、打开设备电源并按下开始重置按键即可开始设备5的编码器重置操作。当然，本发明给定编码器重置设备的控制制动器可以具有与那些此处已知的不同的标记，并且可以有不同数量的制动器。

如同图2-3显示的，外壳10可以关联多个指示器，例如各种状态指示LED等。例如，此处显示的示例重置设备5包括与重置设备的电源状况和重置操作的状态相关的指示LED30。另外，该具体的重置设备5包括多个测试探针点35，可以用于执行编码器重置设备的更详细的分析和/或执行与其相关的发现及修理故障操作。显然，可以设置实际上无限组合的状态指示器和/或测试探针点，此处任何东西都不解释为限制本发明的重置设备为仅具有所示状态指示器的配置。进而，也可以构建本发明的重置设备为不具有任何状态指示器或测试探针点。

优选的，但并不是必须的，本发明的重置设备设置有比指示LED等更高级的显示设备。这种显示器可以与上述单纯化的状态指示器30一起设置，或者代替后者。各种类型的显示器都可使用并且对于本领域技术人员是公知的。优选的，所选的显示器将能够向用户输送更详细的信息，例如但并不作为显示，提示、重置状态信息和其他编码器和/或重置设备信息。由于本发明的重置设备能够解码编码器的串行数据，可以显示错误信息、报警编码和其他系列状态信息。图1-2的示例重置设备5包括LCD显示屏40用于这些显示目的。

图3-20示出了表示示例编码器重置设备5的各种组件和相关电路的示意图表。如同参考图4和8-9所能理解的，示例重置设备5设计为在AC电源(120VAC)上操作，并且包括插座45用于连接到适当AC电源。该具体重置设备5还包括独立电源50，55用于将输入的AC电源转换为5VDC和24VDC。还提供了24VDC电池组60和对其充电的24VDC电池充电器62。电池组60可以用于在AC电源不可用时向设备5供电。

还示出了用于监视重置设备5的操作的基于微处理器的设备70(例如PLC)。根据要使用的编码器和/或所选的PLC，本发明重置设备的其他实施例还可以包括一个或多个不同于图4所示的电源。优选设置电池75用于防止在重置操作完成后收到编码器电池警报。

如图4所示，示例重置设备5还包括多个控制中继器80，其各种功能示出在图7-9中。图5和如9-10示出了PLC70、重置设备5与要重置的编码器的连接。优选的，一个或多个保险丝85或闸被设置用于保护重置设备5的电路。

图11的流程图示出了此处描述和显示的示例编码器重置设备5的一个操作方法。操作中，重置设备5连接到要被重置的编码器100，如上所述。重置设备5还通过适当的电缆和重置设备插座45连接到AC电源。或者，重置设备5可以在电池电源上运行，如果没有AC电源可用的话。然后“电源开关”S₁移动到“开”的位置105。优选的，但不是必须的，电源开关或相当的开关是通常的开关，可以是棒形纽扣式的。将电源开关S₁放置到“开”位置上将至少向24VDC电源50和5VDC电源55提供电力，在此情形，提供24VDC控制电源和5VDC编码器电源。在该实施例中，打开重置设备5电源还点亮210对应的AC电源开关或电池(DC电源开关)LED90，95。

当打开重置设备5时，按下“开始重置”按钮Pb₁将初始化编码器重置处理110。如同参考图3-10的示意图以及图11的流程图所能理解的，编码器重置处理自动进行，不需要任何必须要的操作人员的干预。

在此处所示的编码器重置设备实施例中，首先尝试115快速重置程序，其中不进行编码器电容器或电池的放电。在快速重置程序结束时，重置设备5检查编码器数据以确定重置程序是否成功120。如果成功，则优选在LCD显示器40上进行指示125，编码器也可以从重置设备5断开130。如果快速重置程序未成功，也可以向用户指示135。一旦检测到快速重置程序不成功，则重置设备5优选自动开始长时重置程序140。可以向操作者显示启动了长时重置程序145。

示例的长时重置程序的各个步骤包括但不限于，读取编码器电池或电容器的电压150，对编码器电池或电容器放电155，通过将编码器插头P的适当针进行跳针将编码器电池或电容器短路160，以及对编码器电池或电容器重新充电165。一旦编码器电池或电容器被充分重新充电，则重置设备5通过对编码器插头P的适当针进行跳针来重置170编码器。一旦编码器被重置，则编码器重置设备5可以与其断开连接175。

在长时测试程序中可以显示各种状态信息以指示测试进程。对于本领域技术人员将清楚，这些信息的数量、频率和内容可以变化多样。当然，也可以不显示任何状态信息而重置编码器。

尽管附图中显示并描述了重置设备5的仅仅一个示例实施例，应当理解可以进行许多修改，而仍然落入在本发明的范围内。例如，本发明重置设备的外观、制动控制的数量和类型、确切的电路等都可以改变而仍然能够执行相同的功能。而且，尽管结合对具体示例的编码器(例如Yaskawa编码器)进行充电和重置而描述了示例实施例的重置设备5，应当理解本发明的重置设备可以采用任意数量的应用类似重置处理的编码器。因此，电源的尺寸、连接器的类型及其跳针都可以改变。

因此，尽管以上详细描述了本发明重置设备和方法的特定实施例，这些实施例仅仅是示例的目的，并不意图将本发明限制为显示和/或描述的示例实施例。由此，本发明的范围并不由这些公开所限制，可以在不脱离本发明精神的情况下进行修改，如同权利要求限定的。

Claims (27)

1.一种用于重置编码器的自动编码器重置设备，包括

外壳，用于容纳所述重置设备的各种组件；

至少一个电源；

基于微处理器的控制器，与相关软件程序结合用于控制所述编码器重置设备的操作；

通信电缆，与所述至少一个电源和所述基于微处理器的控制器电通信，所述通信电缆适于连接到对应的编码器插头；

至少一个中继器，与所述编码器插头通信以选择地并临时地将所述编码器插头的针短路；以及

重置开关，与所述基于微处理器的控制器通信用于初始化编码器重置操作。

2.根据权利要求1的编码器重置设备，其中设置第一电源用于在第一电压操作所述基于微处理器的控制器，以及设置不同电压的第二电源用于重置编码器。

3.根据权利要求1的编码器重置设备，其中所述重置设备连接到外部AC电源。

4.根据权利要求3的编码器重置设备，其中所述至少一个电源将所述AC电源转换为适当电压的DC电源。

5.根据权利要求1的编码器重置设备，还包括电池，所述电池能够代替所述至少一个电源向重置设备供电。

6.根据权利要求1的编码器重置设备，还包括显示屏幕，用于向设备用户显示信息。

7.根据权利要求6的编码器重置设备，其中所述信息与编码器重置操作的状态相关。

8.根据权利要求1的编码器重置设备，还包括电源开关，用于打开所述编码器重置设备。

9.根据权利要求1的编码器重置设备，其中所述软件程序包括执行长时重置处理的步骤，其中编码器的电源被放电。

10.根据权利要求1的编码器重置设备，其中所述软件程序包括执行快速重置处理的步骤，其中编码器的电源不被放电。

11.根据权利要求1的编码器重置设备，其中所述软件程序适于在编码器的电源被放电的长时重置处理之前自动尝试编码器的电源不被放电的快速重置处理。

12.根据权利要求1的编码器重置设备，还包括至少一个测试点，其中测试探针被插入以检测编码器重置设备状况和／或编码器重置处理的状态。

13.根据权利要求1的编码器重置设备，还包括电压监视电路用于监视被重置的编码器的电池或电容器的电压。

14.根据权利要求1的编码器重置设备，还包括所述外壳上的一个或多个可被点亮的指示器用于指示所述重置设备和／或要被重置的编码器的状态。

15.一种自动编码器重置设备，用于通过引导电源的电能流以重置编码器的接触从而重置编码器，包括：

便携外壳，用于容纳所述重置设备的各种组件；

位于所述外壳内的可编程逻辑控制器；

与所述可编程逻辑控制器关联的软件程序，用于控制所述重置设备的操作；

位于所述外壳内的第一电源，所述第一电源用于将AC电源转换为DC电源并用于向所述可编程逻辑处理器提供DC电源；

位于所述外壳内的第二电源，所述第二电源用于将AC电源转换为DC电源并提供DC电源以重置涉及的编码器；

位于所述外壳内的电路，所述电路至少包括分别与第一电源和第二电源通信的充电电路和重置电路；

通信电缆，与至少所述第二电源和所述可编程逻辑控制器电通信，所述通信电缆适于连接到涉及的编码器的对应编码器插头；

至少一个中继器，与所述编码器插头通信从而选择地并临时地将编码器插头的重置针进行短路；以及

重置开关，与所述可编程逻辑控制器通信用于初始化编码器重置操作。

16.根据权利要求15的编码器重置设备，还包括位于所述外壳内的电池，所述电池与所述电路通信并适于代替AC电源向重置设备供电。

17.根据权利要求15的编码器重置设备，还包括显示屏幕，用于向设备用户显示信息。

18.根据权利要求15的编码器重置设备，其中所述软件程序包括执行长时重置处理的步骤，其中编码器的电源被放电。

19.根据权利要求15的编码器重置设备，其中所述软件程序包括执行快速重置处理的步骤，其中编码器的电源不被放电。

20.根据权利要求15的编码器重置设备，其中所述软件程序适于在编码器的电源被放电的长时重置处理之前自动尝试编码器的电源不被放电的快速重置处理。

21.根据权利要求15的编码器重置设备，还包括电压监视电路用于监视被重置的编码器的电池或电容器的电压。

22.根据权利要求15的编码器重置设备，还包括至少一个测试点，其中测试探针被插入以检测编码器重置设备状况和／或编码器重置处理的状态。

23.一种重置编码器的方法，包括

(a)提供编码器重置设备，所述编码器重置设备进一步包括：

便携外壳，用于容纳所述重置设备的各种组件；

位于所述外壳内的可编程逻辑控制器；

与所述可编程逻辑控制器关联的软件程序，用于控制所述重置设备的操作；

位于所述外壳内的第一电源，所述第一电源用于将AC电源转换为DC电源并用于向所述可编程逻辑处理器提供DC电源；

位于所述外壳内的第二电源，所述第二电源用于将AC电源转换为DC电源并提供DC电源以重置涉及的编码器；

位于所述外壳内的电路，所述电路至少包括分别与第一电源和第二电源通信的充电电路和重置电路；

通信电缆，与至少所述第二电源和所述可编程逻辑控制器电通信，所述通信电缆适于连接到涉及的编码器的对应编码器插头；

至少一个中继器，与所述编码器插头通信从而选择地并临时地将编码器插头的重置针进行短路；以及

重置开关，与所述可编程逻辑控制器通信用于初始化编码器重置操作；

(b)将所述通信电缆连接到所涉及的编码器的对应插头；

(c)使得所述重置设备运行快速重置程序以尝试重置所述涉及的编码器而不对所述编码器放电；

(d)如果所述快速重置程序未成功，使得所述重置设备允许完全重置程序，逐步地，对涉及编码器进行放电，重新充电涉及编码器，以及对涉及编码器的适当重置针进行短路，从而实现其重置；以及

(e)将通信电缆从所述编码器插头断开。

24.根据权利要求23的方法，还包括提供电压监视电路用于监视被重置的编码器的电池或电容器的电压。

25.根据权利要求23的方法，还包括提供显示设备，用于向设备用户显示重置处理的状态。

26.根据权利要求23的方法，其中所述软件程序包括执行所述快速重置程序的步骤。

27.根据权利要求26的方法，其中所述软件程序适于在长时重置程序之前自动尝试所述快速重置程序。