JP2009128089A

JP2009128089A - ロータリエンコーダ

Info

Publication number: JP2009128089A
Application number: JP2007301263A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Hashimoto; 克博橋本; Masaharu Hasegawa; 正治長谷川; Izumi Osada; いずみ長田
Original assignee: Koyo Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: Koyo Electronics Industries Co Ltd
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】ロータリエンコーダ各部の異常内容の確認をできるようにしたロータリエンコーダを提供する。
【解決手段】ロータリエンコーダ１１各部のいずれかに異常があるかを診断する自己診断用ＣＰＵ２５１と、上記診断データを記録するＥＥＰＲＯＭ２７（不揮発性メモリ）と、ＥＥＰＲＯＭ２７（不揮発性メモリ）に記録している自己診断データの読出し端子２９と、を備え、自己診断用ＣＰＵ２５１はＥＥＰＲＯＭ２７（不揮発性メモリ）に各異常診断項目に対応した自己診断結果を記録する。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクリメンタル型やアブソリュート型のロータリエンコーダに関するものである。

例えばエレベータを電子制御する電子制御システムには、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たものがある。この電子制御システムではロータリエンコーダの検出出力である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）。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。

以上の構成において、電子制御装置側でエレベータを制御する前提としてロータリエンコーダに異常が無いことである。そのため電子制御装置の制御用ＣＰＵにロータリエンコーダからの信号等によりロータリエンコーダの異常判定を行うプログラムを搭載することが考えられるが、必ずしもロータリエンコーダの異常のすべての判定を行うことはできないうえに異常判定プログラムの搭載や実行は制御用ＣＰＵに大きな負担増となる。

そこで、本出願人は、ロータリエンコーダ側で当該ロータリエンコーダ自らの異常を自己診断しその自己診断結果をフェイルセーフ信号として電子制御装置に出力する自己診断型ロータリエンコーダの開発に取り組んでいる。電子制御装置ではフェイルセーフ信号の入力を受けてエレベータの制御上の安全性を確保することができるが、ロータリエンコーダ各部の異常をメンテナンスする場合に、その異常を監視しその異常履歴からロータリエンコーダのメンテナンスを行うものがなかった。
特開平０９−０７７４１２号公報

本発明により解決すべき課題はロータリエンコーダの異常監視に加えてロータリエンコーダ各部の異常内容の確認をできるようにしたロータリエンコーダを提供することである。

本発明によるロータリエンコーダは、ロータリエンコーダ各部のいずれかに異常があるかを１ないし複数の異常診断項目にわけて自己診断する自己診断用ＣＰＵと、上記自己診断用ＣＰＵによる自己診断データを記録する不揮発性メモリと、上記不揮発性メモリに記録している自己診断データの読出し端子と、を少なくとも備え、
上記自己診断用ＣＰＵは上記不揮発性メモリに１ないし複数の異常診断項目に対応付けて自己診断データを記録することを特徴とするものである。

本発明のロータリエンコーダでは、自己診断用ＣＰＵから例えばエレベータ制御を行う電子制御装置の制御用ＣＰＵによりロータリエンコーダ各部の異常に対応したフェイルセーフ信号を出力するので、電子制御装置の制御用ＣＰＵではエレベータを正常に制御する前提としてロータリエンコーダに異常が無いか否かを判断することができるようになると共に、ロータリエンコーダの異常判定を行うプログラムの搭載や実行が不要となる。

そして、本発明のロータリエンコーダでは、不揮発性メモリに異常内容を１ないし複数の異常診断項目に対応した異常か否かの自己診断結果が記録してあるので、その不揮発性メモリに記録されている自己診断結果をパーソナルコンピュータ等のメンテナンスツール等で読出し、ディスプレイ等に表示するなどして、ロータリエンコーダのメンテナンスを現場で迅速に実施することができるようになる。

この場合、上記自己診断用ＣＰＵは、上記読出し端子からのメンテナンスツールからの読出し指令の入力に応答して上記不揮発性メモリに記録されている自己診断データを当該読出し端子からパルス列で対応付けして上記不揮発性メモリから読出してメンテナンスツールに出力することが好ましい。

自己診断データが異常診断項目に対応付けられて読出し端子からパルス列形式でメンテナンスツールに出力することができるのでメンテナンス作業者は現場でより容易にメンテナンスを実施することができる。

上記不揮発性メモリは当該ロータリエンコーダに内蔵される内蔵タイプのメモリまたは外付けされるカードタイプのメモリのいずれでもよい。外付けカードタイプの場合では、現場で組み込まれているロータリエンコーダに対してメンテナンス作業が行いにくい場合にそのメモリをロータリエンコーダから取り外しパーソナルコンピュータ等のメンテナンスツールに装着してロータリエンコーダの異常の確認作業を行うことができて好ましい。

上記不揮発性メモリの種類は特に限定しないがこれには例えばＥＥＰＲＯＭが好ましく用いることができる。

上記ロータリエンコーダの異常診断項目には、例えばロータリエンコーダの電源電圧監視、投光素子駆動電流監視、Ａ、Ｂ相両信号の有無、位相、デューティ、パルス数、等の各種があり、本発明はそれらに限定されるものではない。

本発明では、不揮発性メモリにロータリエンコーダ各部の状態に関して１ないし複数の異常診断項目に対応する異常か否かの自己診断結果が記録してあるので、ロータリエンコーダのメンテナンスを現場で迅速に実施することができるようになる。

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を制御する電子制御システムを詳細に説明する。実施の形態では制御対象をエレベータに適用しているが、工作機械、コンベア、サーボモータ等他の制御対象にも適用することができることは勿論である。

また、実施の形態ではインクリメンタル型で説明するが、アブソリュート型のロータリエンコーダにも適用できる。

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（減速機構を介する場合を含む）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、制御用ＣＰＵ１４を内蔵しており、ロータリエンコーダ１１からのＡ、Ｂ相両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によるエレベータの制御内容はその他種々あるが、その説明は略する。電子制御装置１３はロータリエンコーダ１１から当該ロータリエンコーダ１１に異常がある場合にフェイルセーフ信号が入力されるようになっている。

図２を参照して、ロータリエンコーダ１１は、投光素子１５と受光素子１７，１９との間に、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。

この固定スリット板２１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３で示すような電気的な信号に変換するようになっている。

そしてロータリエンコーダ１１には、上記信号の単位時間当たりの数から回転速度、また、Ａ相とＢ相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。

図４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を経て受光素子１７，１９で受光させる回路構成を有し、受光素子１７，１９それぞれからのＡ相信号とＢ相信号とを波形整形回路１８を介して、電子制御装置１３に出力する一方で、Ａ、Ｂ相両信号を入力ポートに入力するマイコン２５を備える。

マイコン２５は、一例として汎用８ビットマイコンであって、自己診断用ＣＰＵ２５１、該自己診断用ＣＰＵ２５１の動作制御プログラムやその他のプログラムが格納されるＲＯＭ２５２、ロータリエンコーダ１１各部の状態に関するデータが格納されるＲＡＭ２５３を備えると共に、Ａ相信号のデューティ、Ｂ相信号のデューティ、Ａ相信号の周期、Ｂ相信号の周期、Ａ相とＢ相信号間の位相差、投光素子１５の投光量、受光素子１７，１９の受光量、電源Ｖｃ１，Ｖｃ２の状態の８項目の異常診断用データが入力される入力ポートを有すると共に、投光素子１５駆動信号用の出力ポート、外部との接続用ポート、後述するＥＥＰＲＯＭ２７との間でデータの入出力のためのポート、等を備える。なお、異常診断項目は上記８項目に限定するものではなく、それ以下でもそれ以上の異常診断項目でもよい。

そして、マイコン２５を用いて、抵抗を介して投光素子１５と直列に接続したトランジスタ２６のベースにＰＷＭ（パルス幅変調）等のデジタル制御により、トランジスタ２６をＯＮ、ＯＦＦ制御している。そして、トランジスタ２６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。また、自己診断用ＣＰＵ２５１は直接または図示略の回路を通じてロータリエンコーダ１１各部の状態に関わる異常診断用データをマイコン２５内部に取り込み処理することができるようになっている。自己診断用ＣＰＵ２５１は、上記処理したデータ内容によりロータリエンコーダ１１各部の状態を常時ないしは定期的ないしは場合によっては不定期的に監視すると共に、その状態から当該ロータリエンコーダ１１各部の状態のいずれかに異常があるか否かを自己診断することができるようになっている。

上記診断としては、例えば電源では電源電圧を比較回路で基準電圧と比較し、電源電圧が基準電圧超あるいは未満になれば電源電圧異常であると診断することができる。また、投光素子では、その駆動電流を比較回路で基準電流と比較し、駆動電流が基準電流超あるいは未満になれば駆動電流異常であると診断することができる。受光素子では規定の受光量と比較し受光量が規定以下であれば異常であると診断する。機能も適宜に実施するとよい。その他の異常診断項目も同様に各項目ごとに実施することができる。マイコン２５はそのＲＯＭ２５２に自己診断用ＣＰＵ２５１の動作制御プログラムの他に、上記異常診断プログラムを格納しており、自己診断用ＣＰＵ２５１は、図示略の外部で処理して得た異常診断用データに基づいて上記異常診断プログラムを実行してロータリエンコーダ各部の状態が異常か否か診断することができるようになっている。

ロータリエンコーダ１１はさらに不揮発性メモリの一例としてＥＥＰＲＯＭ２７を備える。このＥＥＰＲＯＭ２７は自己診断用ＣＰＵ２５１に接続されている。自己診断用ＣＰＵ２５１は、ＥＥＰＲＯＭ２７に複数の異常診断項目と、各異常診断項目それぞれに個別に対応した自己診断結果と、を記録することができると共にその記録した内容を読出しできるようになっている。なお、不揮発性メモリとしては上記ＥＥＰＲＯＭ２７に限定されず、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＲＯＭ、フラッシュメモリ、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、等の電源を必要としないメモリのほか、内蔵電池などでバックアップされたＳＲＡＭも含むことができる。

この異常診断項目としては、実施の形態では一例として８項目であり、例えばＡ相信号のデューティ、Ｂ相信号のデューティ、Ａ相信号の周期、Ｂ相信号の周期、Ａ相とＢ相信号間の位相差、投光素子１５の投光量、受光素子１７，１９の受光量、投光素子駆動電源Ｖｃ１や受光素子駆動電源Ｖｃ２の状態である。自己診断用ＣＰＵ２５１は、ＥＥＰＲＯＭ２７に上記８項目の記録エリアを割り当てて異常内容を必要に応じて異常の発生日時等の各種データを同時に記録すると共に、異常内容の読出しにあたっては、８項目において異常がある項目ではパルスを立ち上げ、複数の異常項目がある場合では項目順に対応付けされて立ち上がる１ないし複数のパルスからなるパルス列を読出し端子２９や入出力端子３１に出力することができるようになっている。

最初のパルス発生位置から最後のパルス発生位置までのパルス発生間隔、パルス周期は予め定められており、どのタイミングでパルスが発生しても、そのパルスに対して異常項目が対応付けされているので、そのパルスがどの異常項目に対応するかを判定することができるようになっている。もちろん、上記は好ましい一例として挙げたものであり、上記８項目の異常記録内容をどのように出力するかは任意に決めることができる。

図５を参照してその異常内容の記録と読出しとを説明すると、８項目は順次に「０」，「１」，…，「７」であり、項目０はＡ相信号のデューティ、項目１はＢ相信号のデューティ、項目２はＡ相信号の周期、項目３はＢ相信号の周期、項目４はＡ相とＢ相信号間の位相差、項目５は投光素子１５の投光量、項目６は受光素子１７，１９の受光量、項目７は電源Ｖｃ１，Ｖｃ２の状態にそれぞれ対応付けされている。上記項目のいずれにも異常が無い場合ではパルス列は無く、上記項目のうち例えば項目０のＡ相信号のデューティに異常がある場合では出力１として１パルス周期内でパルスの対応付け位置は最初のパルス発生位置であり、その位置でパルスが立ち上がっている。また、上記項目のうち例えば項目０のＡ相信号のデューティと、項目６の受光素子１７，１９の受光量とに異常がある場合では出力２として１パルス周期内で最初のパルス発生位置と７番目のパルス発生位置とのそれぞれでパルスが立ち上がっている。上記項目のうち例えば項目０のＡ相信号のデューティと、項目４のＡ相とＢ相信号間の位相差と、項目６の受光素子１７，１９の受光量とに異常がある場合では出力３として１パルス周期内で最初のパルス発生位置と５番目のパルス発生位置と７番目のパルス発生位置それぞれでパルスが対応付けされて立ち上がっている。

ロータリエンコーダ１１はさらにマイコン２５にＥＥＰＲＯＭ２７に記録している異常内容の記録データを読出すための読出し端子２９と、電子制御装置１３からの読み出し指令入力用および該電子制御装置１３へのデータ出力用の入出力端子３１とを備える。なお、ロータリエンコーダ１１は、ロータリエンコーダ１１各部の状態を自己診断した結果、異常であるときは出力端子３３を通じて電子制御装置１３にフェイルセーフ信号を出力することができるようになっている。

この読出し端子２９には例えばＵＳＢコネクタの装脱が可能な端子であり、メンテナンスツールであるパーソナルコンピュータにＵＳＢコネクタを介して異常内容のデータを読出し可能になっている。

自己診断用ＣＰＵ２５１は、読出し端子２９を通じてメンテナンスツールからＥＥＰＲＯＭ２７内の異常内容の記録データを出力する指令が与えられると、ＥＥＰＲＯＭ２７から異常内容の記録データを読出すと共にその記録データを該読出し端子２９を通じてメンテナンスツールに出力する。

メンテナンスツールではディスプレイ上にその記録データを表示するなどしてロータリエンコーダ１１各部のいずれに異常があるか否かを確認することができるので、ロータリエンコーダ１１のメンテナンス等を簡単かつ迅速に実施することができる。

なお、実施の形態では、エレベータに適用して説明したが、これに限定されず、広く一般に、電子制御装置により制御される制御システムに適用することができる。

図１は本発明の実施の形態に係る電子制御システムの概略構成を示す図である。図２はロータリエンコーダの機構的な概略構成を示す図である。図３はロータリエンコーダによるＡ相とＢ相の関係を示す図である。図４は実施の形態のロータリエンコーダの電気的な概略ブロック構成を示す図である。図５はＥＥＰＲＯＭへの異常内容の記録と読出しとを説明するための図である。

符号の説明

１エレベータ装置
５駆動用モータ
１１ロータリエンコーダ
１３電子制御装置
１４制御用ＣＰＵ
２５マイコン
２５１自己診断用ＣＰＵ
２７ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）

Claims

ロータリエンコーダ各部のいずれかに異常があるかを１ないし複数の異常診断項目にわけて自己診断する自己診断用ＣＰＵと、
上記自己診断用ＣＰＵによる自己診断データを記録する不揮発性メモリと、
上記不揮発性メモリに記録している自己診断データの読出し端子と、
を少なくとも備え、
上記自己診断用ＣＰＵは上記不揮発性メモリに１ないし複数の異常診断項目に対応付けて自己診断データを記録する、ことを特徴とするロータリエンコーダ。
上記自己診断用ＣＰＵは、上記読出し端子からのメンテナンスツールからの読出し指令の入力に応答して上記不揮発性メモリに記録されている自己診断データを当該読出し端子からパルス列で対応付けして上記不揮発性メモリから読出してメンテナンスツールに出力する、ことを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
上記不揮発性メモリは当該ロータリエンコーダに内蔵される内蔵タイプのメモリまたは外付けされるカードタイプのメモリである、ことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリエンコーダ。