JP2643301B2 - アブソリュートエンコーダ断線検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアブソリュートエンコーダ配線の断線を検出
するアブソリュートエンコーダ断線検出方法に関するも
のである。

従来の技術 従来の産業用ロボットにおいてアームの動作域を制限
する為アブソリュートエンコーダを用いる場合、制御装
置のメモリにアームの動作域を制限するリミットデータ
を記憶しておきアブソリュートエンコーダより出力され
るデータとリミットデータとを比較しアームが動作域に
無ければモータ電源を遮断する。

またアブソリュートエンコーダ断線が断線した時の検
出方法としてはアブソリュートエンコーダ配線の一本一
本に断線検出回路を設け、アブソリュートエンコーダ配
線が断線すればモータ電源を遮断するという方法があっ
た。

以下図面を用いて上述した従来のアブソリュートエン
コーダ断線検出方法の一例について説明する。第４図は
従来の多関節ロボットのアームの構成図である。図にお
いて１はアーム、２は他のアーム、３はアームの角度情
報を出力するアブソリュートエンコーダ、４は減速機、
５はモータ、６はモータの回転方向及び回転量を検出す
るインクリメンタルエンコーダで第３図のようにＡ相、
Ｂ相という２個の出力をもち、それぞれ位相が90゜ズレ
ている。この位相のズレにより回転方向を検出するもの
である。第５図は従来のアブソリュートエンコーダ断線
検出装置の回路図である。図において７は断線検出の為
にプルアップされている抵抗R1、８は断線検出用に７と
は違った電圧でプルアップされている抵抗R2、９は図の
Ａ間の電圧を測定することにより断線を検出することの
できる断線検出装置である。

以上のように構成されたロボットアームにおいてアブ
ソリュートエンコーダが断線した場合、どのようにして
断線を検出するのかを以下に説明する。

通常、アブソリュートエンコーダ３にて動作範囲を制
限させる場合、アブソリュートエンコーダより位置デー
タが制御装置へフィードバックされ、制御装置はアブソ
リュートエンコーダからフィードバックされたデータと
メモリに記憶してあるアームの動作域を制限するリミッ
トデータとを比較してアームが動作域に無ければモータ
電源を遮断してアームの動作範囲を制限している。そし
て、アブソリュートエンコーダが断線した時の検出方法
としては、まず、アブソリュートエンコーダ配線にはGN
Dが共通になっており、かつ電圧の違った電源によりプ
ルアップされた抵抗が２ケ所に取り付けてある。一方の
R1はアブソリュートエンコーダの近くに取り付けてあ
り、もう一方のR2は断線検出装置側に取り付けてある。
ここでは考え易くする為に、R1とR2の抵抗値の比をR1:R
2＝1:1とすることにする。

アブソリュートエンコーダ３の出力トランジスタであ
るT1がONすればＡ間は0VとなりT1がOFFすればR1、R2の
関係によりＡ間は約3.5Vの電圧となる。しかし、ここで
Ｐ点で断線したとするＡ間は12Vとなり断線検出装置９
により断線検出され、モータ電源を遮断するという方法
があった。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成ではアブソリュート
エンコーダ配線の一本一本に抵抗及び断線検出装置を取
り付けなければならないのでコストアップにつながると
う問題点を有していた。

本願発明は上記問題点を解決するもので、断線検出装
置等を取り付けることなくアブソリュートエンコーダの
断線を検出しモータ電源を遮断することによって、ロー
コストなアブソリュートエンコーダ断線検出方法を提供
するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のアブソリュートエ
ンコーダ断線検出方法は、多関節ロボットのアームを駆
動するモータに取り付けられモータの回転方向及び回転
量を検出するインクリメンタルエンコーダにより、アー
ムの角度情報を出力可能なようアームに取り付けられた
アブソリュートエンコーダ配線の断線を検出する方法で
あって、前記多関節ロボットのアームを駆動する第１工
程と、前記第１工程でのモータの駆動による前記インク
リメンタルエンコーダの出力データを読み取る第２工程
と、前記第２工程にて得られた出力データよりインクリ
メンタルエンコーダの増減回転方向を判断する第３工程
と、前記第１工程でのアームの移動による前記アブソリ
ュートエンコーダの出力データを読み取る第４工程と、
前記第４工程にて得られた出力データと前記第４工程に
て得られた出力データとを比較し、その差が絶対値が１
以下または、前記アブソリュートエンコーダの出力デー
タの最大値に一致する場合を除いた時にアブソリュート
エンコーダの断線と判断する第５工程と、前記第５工程
にて断線と判断されない場合に、前記第４工程にて得ら
れた出力がデータよりアブソリュートエンコーダのデー
タ増減回転方向を判断する第６工程と、前記第３工程に
て得られたインクリメンタルエンコーダの増減回転方向
と前記第６工程にて得られたアブソリュートエンコーダ
のデータ増減回転方向とを比較し、一致しない時にアブ
ソリュートエンコーダの断線と判断する第７工程とを備
えたものである。

作用 本発明は上記構成により、第４工程にて得られた出力
データと前記第４工程にて得られた出力データとを比較
し、その差の絶対値が１以下または、前記アブソリュー
トエンコーダの出力データの最大値に一致する場合を除
いた時にアブソリュートエンコーダの断線と判断する第
５工程により、アブソリュートエンコーダ断線の一本一
本に断線検出装置を取り付ける必要がなくローコストな
断線検出を実現できる。

さらに、第５工程にて断線と判断されない場合に、前
記第４工程にて得られた出力データよりアブソリュート
エンコーダのデータ増減回転方向を判断する第６工程
と、前記第３工程にて得られたインクリメンタルエンコ
ーダの増減回転方向と前記第６工程にて得られたアブソ
リュートエンコーダのデータ増減回転方向とを比較し、
一致しない時にアブソリュートエンコーダの断線と判断
する第７工程により、アブソリュートエンコーダの最上
位ビットが断線した場合でも確実に断線を検出すること
が可能となる。

実 施 例 以下本発明の一実施例の多関節ロボット等のアブソリ
ュートエンコーダ断線検出方法について図面を用いて説
明する。機械的構造は第４図と同じであり１はアーム、
２は他のアーム、３はアームの角度情報を出力するアブ
ソリュートエンコーダ、４は減速機、５はモータ、６は
モータの回転方向及び回転量を検出するインクリメンタ
ルエンコーダである。

以上のように構成された多関節ロボットのアームに取
り付けられたアブソリュートエンコーダの断線検出につ
いて以下第１図、第２図を用いてその動作を説明する。
第２図は４ビットのアブソリュートエンコーダの出力デ
ータを差にしたものである。４ビットの場合第２図のよ
うに１回転でＡ〜Ｐの16個のパターンデータを出力す
る。出力データはグレーコードで出力されるため対応表
によりバイナリーコードに変換するものとする。またイ
ンクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダ
の取り付けをここでは考え易くするためにアームが正方
向へ回転すれば両方のエンコーダとも増加するように設
置されているものとする。

以下制御装置の動作について第１図のフローに従って
説明する。

＜第１工程＞ まず動作指令に従ってアームを移動する。

＜第２工程＞ インクリメンタルエンコーダの出力データD1を読み取
る。

＜第３工程＞ インクリメンタルエンコーダの出力データのＡ相及び
Ｂ相の関係より正方向への回転か負方向への回転かを判
断する。

＜第４工程＞ アブソリュートエンコーダの出力データD2を読み取
る。

すなわち、第２図のＡからＰの16個のパターンデータ
のどのバイナリーコードに該当するのかを読み取るので
ある。

＜第５工程＞ 前回読み取ったアブソリュートエンコーダの出力デー
タと今回読み取ったアブソリュートエンコーダの出力デ
ータD2とを比較してデータの差の絶対値が１以下また
は、アブソリュートエンコーダ出力の最大値（第２図に
おけるＰの位置でのバイナリーコード15）に一致する場
合を除いてはアブソリュートエンコーダの断線異常とみ
なす。

＜第６工程＞ 第５工程において前回読み取ったアブソリュートエン
コーダの出力データと今回読み取ったアブソリュートエ
ンコーダの出力データとを比較し、正常に出力データ
（バイナリーコード）が１増加又は１減少していると判
断されると、アブソリュートエンコーダがデータの増方
向（第２図においてＡからＰ方向）に回転しているのか
もしくはデータの減方向（第２図においてＰからＡ方
向）に回転しているのかを判断する。

＜第７工程＞ 前述の通り、アームが正方向に回転すればインクリメ
ンタルエンコーダ及びアブソリュートエンコーダとは共
に、増方向に回転するよう設置されているので、前記第
３工程にて判断されたインクリメンタルエンコーダの増
減回転方向と、前記第６工程にて判断されたアブソリュ
ートエンコーダのデータ増減回転方向とを比較して一致
していなければアブソリュートエンコーダの断線異常と
みなす。

なぜこの工程が必要であるかというと、第５工程で第
２図の第１ビットから第３ビットまでの断線検出はでき
るが、最上位ビットである第４ビットの断線検出は不可
能だからである。

なぜならば、現在アームが正方向に駆動し、アブソリ
ュートエンコーダも増方向（ＡからＰ方向）に回転して
いる中で、Ｉの位置を検出していたとすると、本来出力
されるべきバイナリーコードは８であるのに対し、第４
ビットが断線していると第４ビットの値は０のままであ
り、結果として出力データはＨの位置のデータ（バイナ
リーコード７）を出力することになる。

そして、この状態でアブソリュートエンコーダがＩの
位置からＰ方向へ回転したとすると、本来はＰ方向へ回
転するＪ、Ｋ、Ｌ、・・・Ｐに相当するバイナリーコー
ドが順に出力されるはずであるが、第４ビットの断線の
ため、出力データは反対にＨからＡ方向へ回転するＧ、
Ｆ、Ｅ・・・Ａに相当するバイナリーコードが順に出力
されてしまう。

そして、なおかつ連続する２つの出力データの差の絶
対値は、バイナリーコードで見ると２以上違わないので
第５工程では正常と判断され、断線検出できない。

しかし、出力データ（バイナリーコード）の増減方向
はアブソリュートエンコーダが正常な時（最上位ビット
が断線していない時）に比べ、アームすなわちインクリ
メンタルエンコーダの回転方向と逆向きのデータが出力
されていることから、第７工程でアブソリュートエンコ
ーダの断線を検出することが可能となるのである。

尚、第４ビット断線時においてＡからＨ間で移動した
場合は上述の処理では検出できないが、この場合に出力
されるデータが正常時と同一であるので安全には問題な
い。

以上のように本発明によればアブソリュートエンコー
ダのどの出力ビットの断線があっても検出できる。

尚、本実施例においてアブソリュートエンコーダのビ
ット数を４ビットで説明したが４ビットでなくてもかま
わない。また本実施例においてアブソリュートエンコー
ダの出力がデータをグレーコードよりバイナリーコード
への変換で対応表を用いたが計算式によって変換しても
何等問題はない。

発明の効果 以上のように本発明は、第４工程にて得られた出力デ
ータと前回第４工程にて得られた出力データとを比較
し、その差の絶対値が１以下または、前記アブソリュー
トエンコーダの出力データの最大値に一致する場合を除
いた時にアブソリュートエンコーダに断線と判断する第
５工程により、アブソリュートエンコーダ配線の一本一
本に断線検出装置を取り付ける必要がなくローコストな
断線検出を実現できる。

さらに、第５工程にて断線と判断されない場合に、前
記第４工程にて得られた出力データよりアブソリュート
エンコーダのデータ増減回転方向を判断する第６工程
と、前記第３工程にて得られたインクリメンタルエンコ
ーダの増減回転方向と前記第６工程にて得られたアブソ
リュートエンコーダのデータ増減回転方向とを比較し、
一致しない時にアブソリュートエンコーダの断線と判断
する第７工程により、アブソリュートエンコーダの最上
位ビットが断線した場合でも確実に断線を検出すること
ができ、安全にモータ電源を遮断することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるアブソリュートエン
コーダ断線検出方法のフローチャート図、第２図はアブ
ソリュートエンコーダの出力がパターン図、第３図はイ
ンクリメントメンタルエンコーダの出力波形図、第４図
は多関節ロボットの一軸分のアームの正面図、第５図は
従来のアブソリュートエンコーダ断線検出装置の回路図
である。 １……アーム、２……他のアーム、３……アブソリュー
トエンコーダ、４……減速機、５……モータ、６……イ
ンクリメンタルエンコーダ、７……断線検出用抵抗、８
……断線検出用抵抗、９……断線検出装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多関節ロボットのアームを駆動するモータ
   に取り付けられモータの回転方向及び回転量を検出する
   インクリメンタルエンコーダにより、アームの角度情報
   を出力可能なようアームに取り付けられたアブソリュー
   トエンコーダ配線の断線を検出する方法であって、 前記多関節ロボットのアームを駆動する第１工程と、前
   記第１工程でのモータの駆動による前記インクリメンタ
   ルエンコーダの出力データを読み取る第２工程と、前記
   第２工程にて得られた出力データよりインクリメンタル
   エンコーダの増減回転方向を判断する第３工程と、前記
   第１工程でのアームの移動による前記アブソリュートエ
   ンコーダの出力データを読み取る第４工程と、前記第４
   工程にて得られた出力データと前回第４工程にて得られ
   た出力データとを比較し、その差の絶対値が１以下また
   は、前記アブソリュートエンコーダの出力データの最大
   値に一致する場合を除いた時にアブソリュートエンコー
   ダの断線と判断する第５工程と、前記第５工程にて断線
   と判断されない場合に、前記第４工程にて得られた出力
   データよりアブソリュートエンコーダのデータ増減回転
   方向を判断する第６工程と、前記第３工程にて得られた
   インクリメンタルエンコーダの増減回転方向と前記第６
   工程にて得られたアブソリュートエンコーダのデータ増
   減回転方向とを比較し、一致しない時にアブソリュート
   エンコーダの断線と判断する第７工程とからなることを
   特徴とするアブソリュートエンコーダ断線検出方法。