JP2006266727A

JP2006266727A - 光学式エンコーダの異常検出装置及び光学式エンコーダの異常検出方法

Info

Publication number: JP2006266727A
Application number: JP2005081718A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Haga; 大輔芳賀
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】光学式エンコーダが故障する前に、エンコーダの異常を検出して、その異常をユーザーが認識して、適当な時期に交換などの修理作業を実行可能にする。
【解決手段】本発明の光学式エンコーダの異常検出装置は、Ａ相出力信号及びＢ相出力信号を出力する光学式エンコーダの異常を検出するものにおいて、Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、異常警告用の第１の基準値を越えなくなったときに警告信号を出力する異常警告手段を備えたところに特徴を有するものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ａ相出力信号及びＢ相出力信号を出力する光学式エンコーダの異常を検出する光学式エンコーダの異常検出装置及び光学式エンコーダの異常検出方法に関する。

エンコーダの異常検出装置の一例として、特許文献１に記載された装置がある。この装置においては、断線等によるエンコーダの故障を検出するように構成されている。また、特許文献２には、光学式エンコーダにおいて、断線等による故障を検出するようにした構成が開示されている。
特開平２−２７２１９号公報実開昭５８−１００１６号公報

しかし、上記従来構成の検出装置の場合、エンコーダは故障してしまっているので、エンコーダを搭載したシステム（例えば工作機械等）においては、誤作動を起こすおそれがあることから、ただちに運転を停止させ、エンコーダの交換などの修理作業を実行する必要があった。このため、システムの稼動率が悪くなるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、光学式エンコーダが故障する前に、エンコーダの異常を検出して、その異常をユーザーが認識可能にし、適当な時期に交換などの修理作業を実行することができる光学式エンコーダの異常検出装置を提供するにある。

請求項１の光学式エンコーダの異常検出装置は、Ａ相出力信号及びＢ相出力信号を出力する光学式エンコーダの異常を検出するものにおいて、Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、異常警告用の第１の基準値を越えなくなったときに警告信号を出力する異常警告手段を備えたところに特徴を有する。

請求項２の光学式エンコーダの異常検出装置は、Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、前記第１の基準値よりも低い故障検出用の第２の基準値を越えなくなったときに故障であると判断してシステムの停止を指示するための故障信号を出力する故障検出手段を備えたものである。

請求項３の光学式エンコーダの異常検出方法は、Ａ相出力信号及びＢ相出力信号を出力する光学式エンコーダの異常を検出する方法において、Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、異常警告用の第１の基準値を越えなくなったときに警告信号を出力するステップを備えたことを特徴とする。

請求項４の光学式エンコーダの異常検出方法は、Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、前記第１の基準値よりも低い故障検出用の第２の基準値を越えなくなったときに故障であると判断してシステムの停止を指示するための故障信号を出力するステップを備えたことを特徴徒する。

本発明の光学式エンコーダの異常検出装置によれば、Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、異常警告用の第１の基準値を越えなくなったときに警告信号を出力するように構成したので、光学式エンコーダが故障する前に、該エンコーダの異常を検出して、その異常をユーザーが認識可能となり、また、適当な時期に交換などの修理作業を実行することが可能となる。

以下、本発明をモータの駆動装置（光学式エンコーダを使用したシステム）に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例のモータの駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。この図１に示すように、モータの駆動装置１は、サーボモータからなるモータ２と、このモータ２をサーボアンプ３を介して通電制御するコントローラ４と、表示装置５とから構成されている。

上記モータ２には、モータ２の回転位置や回転速度や回転方向等の情報を検出する光学式のエンコーダ６が設けられている。このエンコーダ６は、発光素子と受光素子とスケール（回転ディスク）等を備えており、モータ２の回転に応じてＡ相出力信号（正弦波信号）ａ０及びＢ相出力信号（余弦波信号）ｂ０を出力するように構成されている。Ａ相出力信号ａ０とＢ相出力信号ｂ０は、位相が９０度（π／２）ずれた信号である。これらＡ相出力信号ａ０及びＢ相出力信号ｂ０は、前記サーボアンプ３に与えられるようになっている。

そして、サーボアンプ３内には、エンコーダ６の異常を検出して警告信号を出力する異常警告回路（異常警告手段）７が設けられている。以下、この異常警告回路７の具体的構成について、図２を参照しながら説明する。

異常警告回路７は、図２に示すように、２個のバッファ回路８、９と、３個のコンパレータ１０、１１、１２と、ノット回路１３と、アンド回路１４と、Ｄ型のフリップフロップ１５とを備えて構成されている。この場合、Ａ相出力信号ａ０は、バッファ回路８を介してコンパレータ１０の一方の入力端子に入力されると共に、コンパレータ１１の一方の入力端子に入力される。コンパレータ１０の他方の入力端子は、グランドに接続されており、これにより、コンパレータ１０は、Ａ相出力信号ａ０を２値化したＡ相パルス信号ａ１を出力する。そして、このＡ相パルス信号ａ１は、アンド回路１４の一方の入力端子に入力される。なお、Ａ相パルス信号ａ１は、Ａ相出力信号ａ０の電圧レベルが正のときに、ハイレベルとなる信号である。

また、コンパレータ１１の他方の入力端子には、異常警告用の第１の基準値に相当する電圧レベルの基準電圧信号ＲＥＦがあたえられている。これにより、コンパレータ１１は、Ａ相出力信号ａ０の電圧レベルが基準電圧信号ＲＥＦの電圧レベルを超えたときに、ハイレベルとなる比較信号ａ２を出力する。そして、この比較信号ａ２は、ノット回路１３を介して反転され、この反転信号がアンド回路１４の他方の入力端子に与えられるように構成されている。アンド回路１４の出力信号は、フリップフロップ１５の入力端子Ｄに与えられるようになっている。

更に、Ｂ相出力信号ｂ０は、バッファ回路９を介してコンパレータ１２の一方の入力端子に入力されている。コンパレータ１２の他方の入力端子は、グランドに接続されており、これにより、コンパレータ１２は、Ｂ相出力信号ｂ０を２値化したＢ相パルス信号ｂ１を出力する。そして、このＢ相パルス信号ｂ１は、フリップフロップ１５のクロック端子に入力される。なお、Ｂ相パルス信号ｂ１は、Ｂ相出力信号ｂ０の電圧レベルが正のときに、ハイレベルとなる信号である。

上記フリップフロップ１５の出力端子Ｑから出力される信号Ｓは、後述するように、Ａ相出力信号ａ０の出力レベルのピーク値が、異常警告用の基準電圧信号ＲＥＦの電圧レベルを越えなくなったときに、ハイレベルとなるように構成されている。そして、このハイレベルの出力信号Ｓが、本発明の警告信号に相当する。

次に、上記異常警告回路７の動作について、図３のタイムチャートも参照して説明する。まず、Ａ相パルス信号ａ１は、Ａ相出力信号ａ０の電圧レベルが正のとき、即ち、時刻ｔ１０から時刻ｔ１４（時刻ｔ２０から時刻ｔ２４、時刻ｔ３０から時刻ｔ３４）の期間、ハイレベルとなる。そして、Ｂ相パルス信号ｂ１は、Ｂ相出力信号ｂ０の電圧レベルが正のとき、即ち、時刻ｔ１２から時刻ｔ１５（時刻ｔ２２から時刻ｔ２５、時刻ｔ３２から時刻ｔ３５）の期間、ハイレベルとなる。

更に、比較信号ａ２は、Ａ相出力信号ａ０の電圧レベルが基準電圧信号ＲＥＦの電圧レベルを超えているとき、即ち、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３（時刻ｔ２１から時刻ｔ２３）の期間、ハイレベルとなる。これにより、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間と、時刻ｔ２１から時刻ｔ２３までの期間、アンド回路１４から出力される信号、即ち、フリップフロップ１５の入力端子Ｄに与えられる信号は、ロウレベルとなる。そして、フリップフロップ１５のクロック端子にＢ相パルス信号ｂ１のハイレベル信号が入力される時刻は、ｔ１２とｔ２２であるから、フリップフロップ１５の出力端子Ｑから出力される信号Ｓは、ロウレベルのままである。

この後（時刻ｔ３０以降）、何らかの要因（発光素子の経年劣化や光学系の汚れ等）により、Ａ相出力信号ａ０のピーク値の電圧レベルが基準電圧信号ＲＥＦの電圧レベルを超えなくなったとすると、比較信号ａ２は、ロウレベルのままとなる。これにより、時刻ｔ３０から時刻ｔ３３までの期間、アンド回路１４から出力される信号、即ち、フリップフロップ１５の入力端子Ｄに与えられる信号は、ハイレベルとなる。そして、フリップフロップ１５のクロック端子にＢ相パルス信号ｂ１のハイレベル信号が入力される時刻ｔ３２において、フリップフロップ１５の出力端子Ｑから出力される信号Ｓは、ハイレベルに変わる。即ち、警告信号が出力される。

この警告信号はコントローラ４に与えられ、該コントローラ４は、表示装置５に警告メッセージ（例えば「エンコーダ６が劣化していますので早めに交換してください」などのメッセージ）を表示するように構成されている。尚、上記警告信号が出力される程度のＡ相出力信号ａ０のピーク値の電圧レベルの低下であれば、運用上支障はなく、システム（モータの駆動装置１）は正常に動作する。

このような構成の本実施例によれば、Ａ相出力信号ａ０の出力レベルのピーク値が、基準電圧信号ＲＥＦの電圧レベル（異常警告用の第１の基準値）を越えなくなったときに警告信号を出力するように構成したので、光学式エンコーダ６が故障する前に、該エンコーダ６の異常を検出して、その異常をユーザーが認識可能となり、また、適当な時期に交換などの修理作業を実行することが可能である。

尚、上記実施例においては、Ａ相出力信号ａ０の出力レベルのピーク値によってエンコーダ６の異常を検出するように構成したが、これに代えて、Ｂ相出力信号ｂ０の出力レベルのピーク値によってエンコーダ６の異常を検出するように構成しても良い。

また、上記実施例において、異常警告回路７に加えて、エンコーダ６の故障を検出する故障検出回路（故障検出手段）を設けるように構成しても良い。この故障検出回路は、図示はしないが、異常警告回路７とほぼ同様な構成とすればよく、コンパレータ１１の他方の入力端子に入力する基準電圧信号の電圧レベルを、上記第１の基準値（基準電圧信号ＲＥＦ）よりも低い故障検出用の第２の基準値に相当する電圧レベルとすればよい。このように構成すると、Ａ相出力信号ａ０の出力レベルのピーク値が、上記第１の基準値よりも低い故障検出用の第２の基準値を越えなくなったときに故障であると判断され、システムの停止を指示するための故障信号が出力されてコントローラ４に与えられる。そして、コントローラ４は、上記故障信号を受けると、モータ２を停止するように構成されている。

尚、上記故障検出回路においても、Ａ相出力信号ａ０に代えて、Ｂ相出力信号ｂ０の出力レベルのピーク値によってエンコーダ６の異常を検出するように構成しても良い。

本発明の一実施例を示すモータの駆動装置のブロック図異常警告回路の論理回路図タイムチャート

符号の説明

図面中、１はモータの駆動装置、２はモータ、３はサーボアンプ、４はコントローラ、６は光学式のエンコーダ、７は異常警告回路（異常警告手段）、１０、１１、１２はコンパレータ、１３はノット回路、１４はアンド回路、１５はフリップフロップを示す。

Claims

Ａ相出力信号及びＢ相出力信号を出力する光学式エンコーダの異常を検出する異常検出装置において、
Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、異常警告用の第１の基準値を越えなくなったときに警告信号を出力する異常警告手段を備えたことを特徴とする光学式エンコーダの異常検出装置。
Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、前記第１の基準値よりも低い故障検出用の第２の基準値を越えなくなったときに故障であると判断してシステムの停止を指示するための故障信号を出力する故障検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光学式エンコーダの異常検出装置。
Ａ相出力信号及びＢ相出力信号を出力する光学式エンコーダの異常を検出する異常検出方法において、
Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、異常警告用の第１の基準値を越えなくなったときに警告信号を出力するステップを備えたことを特徴とする光学式エンコーダの異常検出方法。
Ａ相出力信号またはＢ相出力信号の一方の出力信号の出力レベルのピーク値が、前記第１の基準値よりも低い故障検出用の第２の基準値を越えなくなったときに故障であると判断してシステムの停止を指示するための故障信号を出力するステップを備えたことを特徴とする請求項３記載の光学式エンコーダの異常検出方法。