JP2004163133A - ロータリーエンコーダ - Google Patents
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Abstract
【課題】異常発生の原因特定を短時間で行うことができるロータリーエンコーダを提供する。
【解決手段】モータの回転位置データを出力する原信号部１１と、原信号部１１の異常を検出するステータス検出部１２と、ステータス検出部１２のデータを保持する記憶部１４と、原信号部１１および記憶部１４のデータの送受信をするデータ通信部１５を備え、ステータス検出部１２で異常を検知するとその時点の異常を示す情報を記憶部１４で記憶し、外部からの要求信号に応じて記憶部１４のデータを読み出す構成である。
【選択図】 図１
【解決手段】モータの回転位置データを出力する原信号部１１と、原信号部１１の異常を検出するステータス検出部１２と、ステータス検出部１２のデータを保持する記憶部１４と、原信号部１１および記憶部１４のデータの送受信をするデータ通信部１５を備え、ステータス検出部１２で異常を検知するとその時点の異常を示す情報を記憶部１４で記憶し、外部からの要求信号に応じて記憶部１４のデータを読み出す構成である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転位置を検出するためのロータリーエンコーダに関し、特にサーボモータに組込まれて使用され、双方向シリアル通信手段により回転体の回転位置情報や異常情報を伝達するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータ保守の容易さからＡＣサーボモータの需要が増加しており、配線数の削減や配線の信頼性向上に向けＡＣサーボモータに組込まれて使用される位置検出器として信号線を少なくしたシリアル通信タイプのロータリーエンコーダが増加している。
【０００３】
このような中、従来、各種の情報を検出する情報検出手段と、各種の情報を一括してシリアル伝送する検出情報伝送制御手段とを備え、位置情報，速度情報，加速度情報，温度情報等の各種の情報を一括してコントローラ等に伝送することで信頼性の高いセンサーフィードバック制御系の実現を図っていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−８０８４８号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、位置を検出するセンサーにおいて動作異常が発生しても異常を検出する手段および異常を記憶する手段を備えていないため、モータが組み込まれた機器が異常となった場合、原因究明が困難かつ原因究明に時間を要す場合があった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、異常発生の原因特定を短時間で行うことができるロータリーエンコーダを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部と、原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、ステータス検出部および温度検出部のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能な記憶部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備えたものである。
【０００８】
上記手段によって、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を記憶部で記憶することができ、外部からの要求信号に応じて記憶部のデータを読み出すことで異常発生時の条件が容易に把握でき短時間で原因の特定ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために請求項１記載のロータリーエンコーダは、モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部と、原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、ステータス検出部および温度検出部のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能な記憶部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を記憶部で記憶し、外部からの要求信号に応じて記憶部のデータを読み出すので、エンコーダ内にて異常発生時の条件（回転位置、回転方向、回転速度、動作温度）を保持し、外部より保持された情報を読み出すことができる。
【００１０】
また、請求項２記載のロータリーエンコーダは、請求項１に加え、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転位置と回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を発生順に記憶し最新の異常情報から過去最大１６回の異常情報の記憶を行う記憶部を備えており、異常発生時の履歴を残すことで異常発生の原因特定を容易におこなうことができる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例におけるロータリーエンコーダの構成図である。
【００１３】
図１において、１１はモータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部、１２は一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部、１３は温度を８〜１０ビットのバイナリーデータに変換し原信号部の回路プリント基板の表面温度もしくは原信号部の雰囲気温度を測定し出力する温度検出部、１４はステータス検出部１２および温度検出部１３のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能なＥＥＰＲＯＭからなる記憶部、１５は外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し原信号部１１とステータス検出部１２と温度検出部１３と記憶部１４のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部である。以下、各構成部の動作または詳細な構成について説明する。
【００１４】
図２を用いて原信号部１１の動作について説明する。１回転３６０°内の絶対位置をｍｂｉｔの分解能でＣＣＷ回転時単調増加，ＣＷ回転時単調減少の０から２ｍ−１のデータである１回転データとモータの回転回数でありＣＣＷ回転時増加変化、ＣＷ回転時減少変化となる多回転データを出力する。
【００１５】
図３を用いてステータス検出部１２の詳細な構成について説明する。３１は基準クロックをカウントし所定のカウントに達する毎に達成信号を出力するタイマー、３２はタイマー３１に応じて回転位置データを保持する第１のバッファ、３３はタイマー３１に応じて第１のバッファ３２の値を保持する第２のバッファ、３４は第１のバッファ３２と第２のバッファ３３とのデータの差を検出し回転速度情報を生成する差分検出器、３５は差分検出器３４の回転速度情報より回転方向情報を生成する方向判別器、３６は差分検出器３４の回転速度情報より速度の異常を検出し異常フラグを生成する異常検出器である。
【００１６】
図４を用いて記憶部１４の動作について説明する。ステータス検出部１２で異常を検知するとその時の異常内容を示す異常情報（０１０）と回転方向（１）と回転速度（０１０００００１）と温度検出部で検知した温度情報（００００１１１１）をアドレス０番地に記憶し、次に異常を検知するとアドレス１番地に異常内容を記憶し最大１６回の異常内容の記憶を行う。
【００１７】
図５を用いてデータ通信部１５の詳細な構成について説明する。５１は外部とのシリアルデータの送信・受信の切替をおこなうラインドライバレシーバからなる双方向性バス、５２は外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し要求内容を示すコマンドを生成する受信器、５３は原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータ中から、要求信号により生成されたコマンドに応じたデータを選択するセレクタ、５４はセレクタ５３で選択されたデータより生成された通信誤り検出データをシリアルデータに変換する送信器である。
【００１８】
図６を用いてシリアルデータの信号について説明する。サーボアンプに相当する外部からエンコーダへの要求信号であるＲＸ信号は、エンコーダ内のどのデータを選択するかを示すコマンド部で構成され、一方エンコーダから外部への送信信号であるＴＸ信号は、エンコーダで受信したコマンド部に加え、コマンド部に沿ったデータ部と、コマンド部とデータ部より生成された送信用誤り検出データ部とで構成される。
【００１９】
図１、図３、図７を用いてステータス検出部１２の速度異常発生時の詳細な動作説明を行う。
【００２０】
ステータス検出部１２では、原信号部１１より得られた回転位置データをタイマー３１のタイマー信号毎に第１のバッファ３２および第２のバッファ３３で保持する。次に第１および第２のバッファで保持されたデータの変化量を差分検出器３４で差分データとして検出し、差分データの符号がプラスの場合は回転方向情報“１”とし差分データの符号がマイナスの場合は回転方向情報“０”とする。また、差分データの異常設定を５０以上と設定した場合、図７に示すように差分データが＋５５のとき差分異常フラグが“Ｌ”レベル（情報“０”）から“Ｈ”レベル（情報“１”）となる。この差分異常フラグが“ＬからＨ”になったとき回転位置データや回転方向、回転速度、温度のデータが記憶部１４で保持されることになる。このように例えば原信号部に異物などが混入し回転速度が異常になっても異常が発生した条件を残すことができる。
【００２１】
なお、上記では異常検出の内容として速度異常の例を説明したが、エンコーダ内の動作温度が所定値をオーバーした場合の温度異常フラグや原信号部の多回転データが所定値以上にデータ飛びとなったデータ飛び異常などとしてもよい。
【００２２】
このような複数の異常要因に対しては図４の異常情報のデータ（バイナリーデータ０００〜１１１の８種類）で区別を行う。
【００２３】
以上のようにエンコーダ内で各種異常が発生した場合、異常発生時の状態（位置、回転方向、回転速度、温度）を記憶することができ、回転位置の検出と異常の検出に加え、異常の要因をエンコーダで検出することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明は、エンコーダに異常を検出する手段に加え異常発生時の状態を履歴として記憶し、さらに記憶した異常情報や履歴を上位側より自由に読み出し可能とすることで異常発生の原因特定を容易におこなうことができ、トラブル発生時の早期復旧が実現でき信頼性の高いモータ駆動システムが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるロータリーエンコーダの構成図
【図２】本発明の実施例における原信号部の動作説明図
【図３】本発明の実施例におけるステータス検出部の構成図
【図４】本発明の実施例における記憶部の説明図
【図５】本発明の実施例におけるデータ通信部の構成図
【図６】本発明の実施例におけるデータ通信部の動作説明図
【図７】本発明の実施例におけるステータス検出部の動作説明図
【符号の説明】
１１ 原信号部
１２ ステータス検出部
１３ 温度検出部
１４ 記憶部
１５ データ通信部
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転位置を検出するためのロータリーエンコーダに関し、特にサーボモータに組込まれて使用され、双方向シリアル通信手段により回転体の回転位置情報や異常情報を伝達するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータ保守の容易さからＡＣサーボモータの需要が増加しており、配線数の削減や配線の信頼性向上に向けＡＣサーボモータに組込まれて使用される位置検出器として信号線を少なくしたシリアル通信タイプのロータリーエンコーダが増加している。
【０００３】
このような中、従来、各種の情報を検出する情報検出手段と、各種の情報を一括してシリアル伝送する検出情報伝送制御手段とを備え、位置情報，速度情報，加速度情報，温度情報等の各種の情報を一括してコントローラ等に伝送することで信頼性の高いセンサーフィードバック制御系の実現を図っていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−８０８４８号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、位置を検出するセンサーにおいて動作異常が発生しても異常を検出する手段および異常を記憶する手段を備えていないため、モータが組み込まれた機器が異常となった場合、原因究明が困難かつ原因究明に時間を要す場合があった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、異常発生の原因特定を短時間で行うことができるロータリーエンコーダを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部と、原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、ステータス検出部および温度検出部のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能な記憶部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備えたものである。
【０００８】
上記手段によって、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を記憶部で記憶することができ、外部からの要求信号に応じて記憶部のデータを読み出すことで異常発生時の条件が容易に把握でき短時間で原因の特定ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために請求項１記載のロータリーエンコーダは、モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部と、原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、ステータス検出部および温度検出部のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能な記憶部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を記憶部で記憶し、外部からの要求信号に応じて記憶部のデータを読み出すので、エンコーダ内にて異常発生時の条件（回転位置、回転方向、回転速度、動作温度）を保持し、外部より保持された情報を読み出すことができる。
【００１０】
また、請求項２記載のロータリーエンコーダは、請求項１に加え、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転位置と回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を発生順に記憶し最新の異常情報から過去最大１６回の異常情報の記憶を行う記憶部を備えており、異常発生時の履歴を残すことで異常発生の原因特定を容易におこなうことができる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例におけるロータリーエンコーダの構成図である。
【００１３】
図１において、１１はモータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部、１２は一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部、１３は温度を８〜１０ビットのバイナリーデータに変換し原信号部の回路プリント基板の表面温度もしくは原信号部の雰囲気温度を測定し出力する温度検出部、１４はステータス検出部１２および温度検出部１３のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能なＥＥＰＲＯＭからなる記憶部、１５は外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し原信号部１１とステータス検出部１２と温度検出部１３と記憶部１４のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部である。以下、各構成部の動作または詳細な構成について説明する。
【００１４】
図２を用いて原信号部１１の動作について説明する。１回転３６０°内の絶対位置をｍｂｉｔの分解能でＣＣＷ回転時単調増加，ＣＷ回転時単調減少の０から２ｍ−１のデータである１回転データとモータの回転回数でありＣＣＷ回転時増加変化、ＣＷ回転時減少変化となる多回転データを出力する。
【００１５】
図３を用いてステータス検出部１２の詳細な構成について説明する。３１は基準クロックをカウントし所定のカウントに達する毎に達成信号を出力するタイマー、３２はタイマー３１に応じて回転位置データを保持する第１のバッファ、３３はタイマー３１に応じて第１のバッファ３２の値を保持する第２のバッファ、３４は第１のバッファ３２と第２のバッファ３３とのデータの差を検出し回転速度情報を生成する差分検出器、３５は差分検出器３４の回転速度情報より回転方向情報を生成する方向判別器、３６は差分検出器３４の回転速度情報より速度の異常を検出し異常フラグを生成する異常検出器である。
【００１６】
図４を用いて記憶部１４の動作について説明する。ステータス検出部１２で異常を検知するとその時の異常内容を示す異常情報（０１０）と回転方向（１）と回転速度（０１０００００１）と温度検出部で検知した温度情報（００００１１１１）をアドレス０番地に記憶し、次に異常を検知するとアドレス１番地に異常内容を記憶し最大１６回の異常内容の記憶を行う。
【００１７】
図５を用いてデータ通信部１５の詳細な構成について説明する。５１は外部とのシリアルデータの送信・受信の切替をおこなうラインドライバレシーバからなる双方向性バス、５２は外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し要求内容を示すコマンドを生成する受信器、５３は原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータ中から、要求信号により生成されたコマンドに応じたデータを選択するセレクタ、５４はセレクタ５３で選択されたデータより生成された通信誤り検出データをシリアルデータに変換する送信器である。
【００１８】
図６を用いてシリアルデータの信号について説明する。サーボアンプに相当する外部からエンコーダへの要求信号であるＲＸ信号は、エンコーダ内のどのデータを選択するかを示すコマンド部で構成され、一方エンコーダから外部への送信信号であるＴＸ信号は、エンコーダで受信したコマンド部に加え、コマンド部に沿ったデータ部と、コマンド部とデータ部より生成された送信用誤り検出データ部とで構成される。
【００１９】
図１、図３、図７を用いてステータス検出部１２の速度異常発生時の詳細な動作説明を行う。
【００２０】
ステータス検出部１２では、原信号部１１より得られた回転位置データをタイマー３１のタイマー信号毎に第１のバッファ３２および第２のバッファ３３で保持する。次に第１および第２のバッファで保持されたデータの変化量を差分検出器３４で差分データとして検出し、差分データの符号がプラスの場合は回転方向情報“１”とし差分データの符号がマイナスの場合は回転方向情報“０”とする。また、差分データの異常設定を５０以上と設定した場合、図７に示すように差分データが＋５５のとき差分異常フラグが“Ｌ”レベル（情報“０”）から“Ｈ”レベル（情報“１”）となる。この差分異常フラグが“ＬからＨ”になったとき回転位置データや回転方向、回転速度、温度のデータが記憶部１４で保持されることになる。このように例えば原信号部に異物などが混入し回転速度が異常になっても異常が発生した条件を残すことができる。
【００２１】
なお、上記では異常検出の内容として速度異常の例を説明したが、エンコーダ内の動作温度が所定値をオーバーした場合の温度異常フラグや原信号部の多回転データが所定値以上にデータ飛びとなったデータ飛び異常などとしてもよい。
【００２２】
このような複数の異常要因に対しては図４の異常情報のデータ（バイナリーデータ０００〜１１１の８種類）で区別を行う。
【００２３】
以上のようにエンコーダ内で各種異常が発生した場合、異常発生時の状態（位置、回転方向、回転速度、温度）を記憶することができ、回転位置の検出と異常の検出に加え、異常の要因をエンコーダで検出することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明は、エンコーダに異常を検出する手段に加え異常発生時の状態を履歴として記憶し、さらに記憶した異常情報や履歴を上位側より自由に読み出し可能とすることで異常発生の原因特定を容易におこなうことができ、トラブル発生時の早期復旧が実現でき信頼性の高いモータ駆動システムが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるロータリーエンコーダの構成図
【図２】本発明の実施例における原信号部の動作説明図
【図３】本発明の実施例におけるステータス検出部の構成図
【図４】本発明の実施例における記憶部の説明図
【図５】本発明の実施例におけるデータ通信部の構成図
【図６】本発明の実施例におけるデータ通信部の動作説明図
【図７】本発明の実施例におけるステータス検出部の動作説明図
【符号の説明】
１１ 原信号部
１２ ステータス検出部
１３ 温度検出部
１４ 記憶部
１５ データ通信部
Claims (2)
- モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、一定時間毎の原信号部の回転位置データの変化によりモータの回転方向と回転速度と回転位置データの変化量の異常有無を検出するステータス検出部と、原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、ステータス検出部および温度検出部のデータを保持する電気的に書き込みや消去が可能な記憶部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部とステータス検出部と温度検出部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択しシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、ステータス検出部で異常を検知するとその時点のモータの回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を記憶部で記憶し、外部からの要求信号に応じて記憶部のデータを読み出すことができるロータリーエンコーダ。
- ステータス検出部で異常を検知すると、その時点のモータの回転位置と回転方向と回転速度と動作温度と異常を示す情報を発生順に記憶し最新の異常情報から過去最大１６回の異常情報の記憶を行う記憶部を備えた請求項１記載のロータリーエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002326474A JP2004163133A (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | ロータリーエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002326474A JP2004163133A (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | ロータリーエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004163133A true JP2004163133A (ja) | 2004-06-10 |
Family
ID=32805377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002326474A Pending JP2004163133A (ja) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | ロータリーエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004163133A (ja) |
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- 2002-11-11 JP JP2002326474A patent/JP2004163133A/ja active Pending
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