JP2009128058A - Method for improving accuracy in determination of operation abnormality of rotary encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動作状態検出値がその動作の初期値から一定の範囲の値(異常判定値)まで変動すると動作異常であると判定する動作異常判定プログラムが設定されているロータリエンコーダに対しその動作異常の判定精度を向上させる方法に関するものである。 The present invention relates to a rotary encoder in which an operation abnormality determination program for determining an operation abnormality is set when the operation state detection value fluctuates from an initial value of the operation to a value within a certain range (abnormality determination value). The present invention relates to a method for improving abnormality determination accuracy.
例えばエレベータ装置を電子制御する電子制御システムは、乗りかごを昇降駆動する駆動用モータのモータ軸にロータリエンコーダを取り付けると共にそのロータリエンコーダからのA、B相両信号を電子制御装置に入力する。電子制御装置はロータリエンコーダからのA、B相両信号により駆動用モータを駆動制御して乗りかごを昇降制御するようになっている(例えば特許文献1参照)。 For example, in an electronic control system that electronically controls an elevator apparatus, a rotary encoder is attached to a motor shaft of a drive motor that drives a car up and down, and both A and B phase signals from the rotary encoder are input to the electronic control apparatus. The electronic control device drives and controls the drive motor by both A and B phase signals from the rotary encoder to control the raising / lowering of the car (for example, see Patent Document 1).
この電子制御システムでは、主に、電子制御装置に内蔵する制御用CPUの制御動作により電子制御システムの安全性を図る。制御用CPUは、制御プログラムや各種制御定数や各種入力センサの動作状態に応答して各種の負荷を制御するようになっている。 In this electronic control system, the safety of the electronic control system is mainly achieved by the control operation of the control CPU incorporated in the electronic control device. The control CPU controls various loads in response to control programs, various control constants, and operating states of various input sensors.
上記電子制御システムに用いる従来のロータリエンコーダは、投光素子と2つの受光素子との間に、円周方向等間隔に投光素子からの光を透過することができる複数の回転スリットを有する回転スリット板と、この回転スリット板の一方側に上記回転スリットと同様に投光素子からの光を透過することができる固定スリットを有する固定スリット板とを対向配置している(特許文献2)。 The conventional rotary encoder used in the electronic control system has a rotation having a plurality of rotating slits that can transmit light from the light projecting element at equal intervals in the circumferential direction between the light projecting element and the two light receiving elements. A slit plate and a fixed slit plate having a fixed slit capable of transmitting light from a light projecting element on one side of the rotary slit plate in the same manner as the rotary slit are disposed opposite to each other (Patent Document 2).
この固定スリット板の固定スリットは、投光素子からの光を電気角で順次90度ずつずれさせて回転スリット板の回転スリットを通過させて光信号を形成するようになっている。受光素子では上記光信号を受光し、受光素子の受光出力からパルス信号であるA,B相両信号を生成し、これらA,B相両信号から被検出軸の回転状態すなわちその回転方向や回転速度を検出することができるようになっている。 The fixed slit of the fixed slit plate shifts light from the light projecting element by 90 degrees sequentially in electrical angle and passes through the rotary slit of the rotary slit plate to form an optical signal. The light receiving element receives the optical signal, generates both A and B phase signals as pulse signals from the light receiving output of the light receiving element, and from these A and B phase signals, the rotation state of the detected shaft, that is, its rotation direction and rotation The speed can be detected.
以上の構成において、ロータリエンコーダからのA,B相両信号に基づいて駆動用モータを回転制御してエレベータ装置を制御しているときにロータリエンコーダが突発異常を起こした場合には、電子制御装置側では制御運転中のエレベータ装置を適切安全に制御することができなくなる。 In the above configuration, when the rotary encoder causes a sudden abnormality while controlling the elevator motor by controlling the drive motor based on both the A and B phase signals from the rotary encoder, the electronic control device On the side, the elevator apparatus during the control operation cannot be controlled properly and safely.
このような事情から、エレベータ装置を制御運転中の現時点では異常ではなく継続運転が可能であるが、異常発生が予測される前には適切な処置を講じることができるシステムが望まれる。 Under such circumstances, there is a demand for a system that can continue operation without being abnormal at the present time during control operation of the elevator apparatus, but can take appropriate measures before the occurrence of abnormality is predicted.
そこで、上記処置の一例として、上記ロータリエンコーダにおいて、投光素子や、ロータリエンコーダ各部の動作状態の検出値が該各部の動作初期値から一定の範囲隔てた値(異常判定値)まで変動すると動作異常であると判定する動作異常判定プログラムを設定することが考えられる。この場合、上記検出値が動作初期値から異常判定値までの値である場合は、ロータリエンコーダは正常であり、上記検出値が異常判定値に達すると、ロータリエンコーダは異常であると判定する。一方、この異常の判定には正常と異常の2つに動作状態を分類する場合だけでなく、正常とは言えないが、ロータリエンコーダの検出出力で電子制御装置が制御対象を制御できるものの、異常予知すべき値も異常判定値に含める。 Therefore, as an example of the above measures, in the rotary encoder, when the detection value of the operation state of each element of the light projecting element and the rotary encoder fluctuates to a value (abnormality determination value) separated from the initial operation value of each part by a certain range It is conceivable to set an operation abnormality determination program for determining that there is an abnormality. In this case, when the detected value is a value from the initial operation value to the abnormality determination value, the rotary encoder is normal. When the detected value reaches the abnormality determination value, it is determined that the rotary encoder is abnormal. On the other hand, this abnormality determination is not only normal when the operation state is classified into normal and abnormal, but it cannot be said that it is normal, but although the electronic control unit can control the controlled object with the detection output of the rotary encoder, The value to be predicted is also included in the abnormality judgment value.
例えば、上記動作初期値と異常判定値を、製造するロータリエンコーダの動作異常判定プログラムに組み込んだ場合、各ロータリエンコーダの個体差により、動作初期値にばらつきがある一方で、上記個体差とは関係なく異常判定値は固定化されている。そのため、例えば受光素子の出力電圧初期値が例えば400mVで、異常判定値が300mV(受光出力25%低下)としてあるときに、動作初期値のばらつきで動作初期値が440mVのロータリエンコーダがあった場合、そのロータリエンコーダでは異常判定値である300mVまで受光出力が低下(33%低下)しないことには、動作異常と判定されないことになる。このような動作異常判定では、ロータリエンコーダごとに動作異常の判定が相違し、ロータリエンコーダを用いる電子制御システムでは、大きな課題となる。
本発明により解決すべき課題は、動作初期値にロータリエンコーダの個体差でばらつきがあっても、当該ロータリエンコーダの動作異常の判定精度を向上することである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the determination accuracy of the abnormal operation of the rotary encoder even if the initial value of operation varies depending on the individual difference of the rotary encoder.
本発明によるロータリエンコーダの動作異常判定精度の向上方法は、動作状態検出値がその動作の初期値から一定の範囲隔てた値(異常判定値)まで変動したときには動作異常であると判定する動作異常判定プログラムが設定されているロータリエンコーダにおいて上記動作異常の判定精度を向上させるため、ロータリエンコーダに、上記動作異常判定プログラムを実行するCPUと、上記動作異常判定プログラムを書き換え可能に記憶するフラッシュメモリと、を備えさせ、上記動作異常判定プログラム内に書き込まれる初期値(第1初期値)が外部測定した初期値(第2初期値)と相違するときには、動作異常判定プログラムに書き込む初期値を第1初期値から第2初期値に書き換えると共に、第2初期値から一定の範囲隔てた値に異常判定値を書き換えることを特徴とするものである。 The method for improving the operation abnormality determination accuracy of a rotary encoder according to the present invention is an operation abnormality that is determined to be an operation abnormality when the operation state detection value fluctuates from the initial value of the operation to a value (abnormality determination value) separated by a certain range. In order to improve the determination accuracy of the operation abnormality in the rotary encoder for which the determination program is set, a CPU that executes the operation abnormality determination program in the rotary encoder, and a flash memory that stores the operation abnormality determination program in a rewritable manner. When the initial value (first initial value) written in the operation abnormality determination program is different from the initial value (second initial value) measured externally, the initial value written in the operation abnormality determination program is set to the first value. The initial value is rewritten to the second initial value, and the value is a certain range away from the second initial value. It is characterized in that rewriting the value.
本発明では、ロータリエンコーダの個体差で初期値にばらつきがあっても、そのばらついた初期値それぞれに対応して異常判定値が設定されるので、ロータリエンコーダの動作異常の判定精度を向上することができるようになる。 In the present invention, even if the initial value varies due to individual differences of the rotary encoder, an abnormality determination value is set corresponding to each of the dispersed initial values, so that the determination accuracy of the operation abnormality of the rotary encoder is improved. Will be able to.
例えば、受光素子の出力電圧初期値が例えば400mVで、異常判定値が300mVとしてあるときでは、受光出力の低下は25%(100mV)である。そして動作初期値のばらつきで動作初期値が440mVのロータリエンコーダがあった場合、そのロータリエンコーダでは異常判定値を330mV(受光出力25%低下)に設定することで動作異常判定精度が向上することになる。また、動作初期値が360mVのロータリエンコーダでは、異常設定値を270mV(受光出力25%低下)に設定することで動作異常判定精度が向上することになる。 For example, when the initial value of the output voltage of the light receiving element is 400 mV and the abnormality determination value is 300 mV, the decrease in the light receiving output is 25% (100 mV). When there is a rotary encoder with an initial operation value of 440 mV due to variations in the initial operation value, the abnormality determination value is improved by setting the abnormality determination value to 330 mV (decreased light reception output by 25%). Become. Further, in a rotary encoder with an initial operation value of 360 mV, the operation abnormality determination accuracy is improved by setting the abnormality setting value to 270 mV (decrease in light reception output by 25%).
なお、本発明では、受光出力のレベル低下だけではなく、受光出力のデューティについても同様に動作初期値と異常判定値とを設定することができる。例えば動作初期値のデューティを50%、一定の範囲±3%隔てた値である47%と53%を異常判定値としてある場合、ロータリエンコーダにより動作初期値がばらついて例えば51%であると、従来では、異常判定値は固定された47%、53%であり、動作異常判定精度は低い。これに対して本発明では、動作初期値51%に対して上記一定の範囲の値±3%隔てた値である48%と54%が異常判定値となる。このことにより、従来よりも異常判定精度が大きく向上することになる。 In the present invention, not only the level reduction of the light reception output but also the operation initial value and the abnormality determination value can be set similarly for the duty of the light reception output. For example, when the duty of the initial value of operation is 50%, and 47% and 53%, which are values separated by a certain range ± 3%, are used as abnormality determination values, the initial value of operation varies due to the rotary encoder, for example, 51%. Conventionally, the abnormality determination values are fixed 47% and 53%, and the operation abnormality determination accuracy is low. In contrast, in the present invention, 48% and 54%, which are values within a certain range of ± 3% from the initial operation value of 51%, are the abnormality determination values. As a result, the abnormality determination accuracy is greatly improved as compared with the prior art.
本発明では、動作初期値にロータリエンコーダの個体差でばらつきがあっても、当該ロータリエンコーダの動作異常の判定精度を向上することができる。 In the present invention, even if the initial operation value varies due to individual differences among the rotary encoders, it is possible to improve the determination accuracy of the abnormal operation of the rotary encoder.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るエレベータ装置を制御する電子制御システムを詳細に説明する。図1を参照して、エレベータ装置1は、巻上機3を駆動用モータ5により駆動してロープ7を介して乗りかご9を昇降させる一方、被検出軸である駆動用モータ5のモータ軸10に取り付けたロータリエンコーダ11からの検出信号であるA、B相両信号を電子制御装置13に入力する。電子制御装置13では、図1では図示略の制御用CPUを備え、ロータリエンコーダ11からの検出信号により駆動用モータ5を駆動制御するようになっている。電子制御装置13によるエレベータ装置1の制御内容はその他種々あるが、その説明は略する。
Hereinafter, an electronic control system for controlling an elevator apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to FIG. 1, an
図2を参照してロータリエンコーダ11は図示略の機構に固定されたエンコーダハウジング12を備え、軸方向一対の軸受14によりモータ軸10に支持されている。
Referring to FIG. 2, the
図3を参照して、ロータリエンコーダ11は、1つの投光素子15と、2つの受光素子17,19と、の間の光路上に、円周方向等間隔に投光素子15からの光を透過することができる複数の回転スリットを有する回転スリット板21と、この回転スリット板21の一方側に上記回転スリットと同様に投光素子15からの光を透過することができる固定スリットを有する固定スリット板23とを対向配置している。
Referring to FIG. 3, the
この固定スリット板23の固定スリットは、投光素子15からの光を電気角で順次90度ずつずれさせて回転スリット板21の回転スリットを通過させてA相とB相の光信号を形成すると共に、受光素子17,19では電気角で90度ずつずれた上記A相とB相の光信号を受光しこれらA相とB相の光信号を図4で示すような複数のパルス列からなるA相信号とB相信号とに変換するようになっている。
The fixed slit of the fixed
そしてロータリエンコーダ11には、上記光信号の単位時間当たりの数から回転速度、また、A,B相両信号のバイナリーコードでA相信号「0」、B相信号「0」の組み合わせでは「0」、A相信号「1」、B相信号「0」の組み合わせでは「2」、A相信号「1」、B相信号「1」の組み合わせでは「3」、A相信号「0」、B相信号「1」の組み合わせでは「1」としそのバイナリーコードの変化順序から回転方向を判定することができる。
The
図5で示すように、ロータリエンコーダ11においては、投光素子15の投光光を固定スリット板23、回転スリット板21を経て光信号を得ると共に受光素子17,19で受光させ、受光素子17,19それぞれの受光出力を比較回路等からなる信号処理回路20によりA、B相両信号を生成し、これらA、B相両信号を電子制御装置13に出力する一方で、受光出力、A相信号、B相信号等をフラッシュマイコン25に入力する。このフラッシュマイコン25は、投光素子15と直列に接続したトランジスタ27のベースにPWM(パルス幅変調)制御パルスを印加することにより、投光素子15をON、OFF制御している。そして、投光素子15をONさせるパルス幅を制御することにより、投光素子15の投光強度(単位時間当たりの投光光量)を制御している。この場合、後述する動作初期値として、フラッシュマイコン25は、受光出力のアナログ値を動作初期値(mV)としてもよいし、また、A、B相両信号のデューティを動作初期値(%)としてもよい。
As shown in FIG. 5, in the
図6を参照して、実施の形態の電子制御システムのブロック構成を説明する。この電子制御システムは、ロータリエンコーダ11と、電子制御装置13と、駆動用モータ5と、を備える。電子制御装置13は図6以外にも種々の信号を入出力するが、図6では図示を略する。また、ロータリエンコーダ11はフラッシュマイコン25のみを拡大図示している。フラッシュマイコン25は、受光出力入力部31と、投光素子駆動部33と、フェイルセーフ信号出力部35と、CPU37と、フラッシュメモリ39と、ROM41と、通信インターフェース43と、を備える。これらは内部バス45で相互接続されている。また、通信インターフェース43はフラッシュライタ47に接続されていて、フラッシュメモリ39の記憶内容を書き換えるために必要な情報を送受信する。
With reference to FIG. 6, the block configuration of the electronic control system of the embodiment will be described. This electronic control system includes a
フラッシュマイコン25において、受光出力入力部31は入力した受光出力をA/D変換し、投光素子駆動部33はトランジスタ27に駆動信号を出力する。フェイルセーフ信号出力部35はロータリエンコーダ11が動作異常であるときにフェイルセーフ信号を電子制御装置13に出力する。電子制御装置13はこのフェイルセーフ信号に応答して駆動用モータ5の回転を安全側に制御して電子制御システムの安全性を確保する。
In the
ROM41には、CPU37がロータリエンコーダ11全体の動作を実行するためのプログラムが格納されている。
The ROM 41 stores a program for the
フラッシュメモリ39は、CPU37が動作異常判定を行うための動作異常判定プログラムが格納されている。
The
この動作異常判定プログラムは、動作状態検出値がその動作の初期値から一定の範囲を隔てた値(異常判定値)まで変動すると動作異常であると判定するプログラムである。このプログラムには動作異常判定のための動作初期値と、この動作初期値から一定の範囲隔てた値である異常判定値とが書き込まれている。この異常判定値はロータリエンコーダ11が組み込まれる電子制御装置13やその他により適宜に設定することができる。
This operation abnormality determination program is a program that determines an operation abnormality when the operation state detection value fluctuates from the initial value of the operation to a value (abnormality determination value) separated by a certain range. In this program, an operation initial value for operation abnormality determination and an abnormality determination value which is a value separated from the operation initial value by a certain range are written. This abnormality determination value can be appropriately set by the
CPU37は、動作異常判定に際しては、例えば、受光出力入力部31からの受光出力を動作状態検出値として入力し、この動作状態検出値がフラッシュメモリ39に格納の動作異常判定プログラムに書き込まれている動作初期値とこの動作初期値から一定の範囲隔てた異常判定値との間であるときは、動作正常と判定し、動作状態検出値が異常判定値に達すると、動作異常と判定する。
When determining the operation abnormality, the
このようなCPU37の動作異常の判定動作において、例えば、図7(a)で示すように第1動作初期値として受光出力が400mVであり、異常判定値が300mV(受光出力25%低下)であるときは、第1動作初期値400mVから異常判定値300mVまでの値の範囲は、一定の範囲である100mVである。そして動作初期値を外部測定した結果、第1動作初期値が400mVではなく第2動作初期値440mVであれば、動作異常判定プログラムの動作初期値を400mVから440mVに書き換えると共に、動作異常判定プログラムの異常判定値も受光出力25%低下値330mVに書き換える。
In such an operation abnormality determination operation of the
そして、CPU37では、受光出力の異常については、異常判定値が330mVに書き換えられた動作異常判定プログラムから受光出力が検出値が330mVに低下したときに動作異常と判定する。
Then, the
上記動作初期値、異常判定値の書き換えにおいて、ユーザは動作初期値を外部測定器により測定し、その動作初期値が動作異常判定プログラムに書き込まれている400mVではなく440mVであるときは、その測定した動作初期値440mVのデータをフラッシュライタ47により、通信インターフェース43を経由してCPU37に入力する。CPU37では、フラッシュメモリ39に動作異常判定プログラムに書き込まれている動作初期値を400mVから440mVに書き換えると共に、異常判定値を300mVから330mVに書き換える。このことにより、従来よりも異常判定精度が大きく向上することになる。
In rewriting the operation initial value and the abnormality determination value, the user measures the operation initial value with an external measuring instrument, and when the operation initial value is 440 mV instead of 400 mV written in the operation abnormality determination program, the measurement is performed. The data having the initial operation value of 440 mV is input to the
一方、受光出力のレベル低下だけではなく、A、B相両信号のデューティについても同様に動作初期値と異常判定値とを設定することができる。例えば図7(b)で示すように、第1動作初期値のデューティを50%、一定のデューティ範囲3%隔てたデューティ値である47%と53%とを異常判定値としてある場合、ロータリエンコーダ11により第1動作初期値がばらついて例えば第2動作初期値51%であると、従来では、異常判定値は不変で47%、53%であり、動作異常判定精度は低い。これに対して本発明では、第2動作初期値51%に対して上記一定のデューティ範囲±3%隔てた値である48%と54%が異常判定値となる。このことにより、従来よりも異常判定精度が大きく向上することになる。
On the other hand, not only the decrease in the level of the received light output, but also the operation initial value and the abnormality determination value can be set similarly for the duties of both the A and B phase signals. For example, as shown in FIG. 7B, when the duty value of the first operation initial value is 50% and the duty values 47% and 53% separated by a constant duty range of 3% are used as abnormality determination values, the
以上説明した実施の形態では、ロータリエンコーダは、乗りかごが昇降中に異常判定が入力されると、電子制御装置に対して異常信号を入力する。これにより、電子制御装置では、エレベータ装置の乗りかごを途中直近の階まで昇降させて停止制御した後でエレベータ扉を開放制御すると共にアラームを鳴動制御したりエレベータ装置管理センターに通報する等の制御を行うことにより、作業員等はメンテナンスやその他の処置を適確迅速に講じることが可能となる。 In the embodiment described above, the rotary encoder inputs an abnormality signal to the electronic control unit when an abnormality determination is input while the car is moving up and down. Thus, in the electronic control device, the elevator car is lifted up and down to the nearest floor and stopped, and then the elevator door is controlled to open and the alarm is controlled and the elevator device management center is notified. By performing the above, workers and the like can take maintenance and other measures appropriately and promptly.
なお、実施の形態の電子制御システムは、広く一般に、ロータリエンコーダと、電子制御装置と、駆動用モータとを備えた電子制御システムに適用することができる。 The electronic control system according to the embodiment can be generally applied to an electronic control system including a rotary encoder, an electronic control device, and a drive motor.
1 エレベータ装置
5 駆動用モータ
10 モータ軸(被検出軸)
11 ロータリエンコーダ
13 電子制御装置
15 投光素子
17,19 受光素子
21 回転スリット板
23 固定スリット板
25 フラッシュマイコン
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