JP4197639B2 - Encoder inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、エンコーダの出力信号を検査するエンコーダ検査装置に関する。 The present invention relates to an encoder inspection apparatus that inspects an output signal of an encoder.
一般的に、加工機械には被加工体やテーブルを動作させるためのサーボモータ等のアクチュエータと該アクチュエータの動作を検出するためのエンコーダが設けられている。特に、エンコーダは被加工体の加工精度に直接的に影響を与える重要な部品であり、エンコーダが性能不良であったり故障したり、取り付け精度が不良であった場合には被加工体の加工精度が低下する。従って、加工機械に組み込まれた状態でのエンコーダの出力信号を精密に検査することが望まれる。 Generally, a processing machine is provided with an actuator such as a servomotor for operating a workpiece or a table and an encoder for detecting the operation of the actuator. In particular, the encoder is an important part that directly affects the machining accuracy of the workpiece. If the encoder has a poor performance or malfunctions, or the mounting accuracy is poor, the machining accuracy of the workpiece. Decreases. Therefore, it is desired to precisely inspect the output signal of the encoder in a state where it is incorporated in a processing machine.
エンコーダ検査装置としては、検査対象エンコーダに対して同軸上に該検査対象エンコーダのn倍の分解能を有する基準エンコーダを設け、検査対象エンコーダの出力をn逓倍した信号と基準エンコーダの信号との差信号をアナログ値に変換してモニタに表示させるという装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As the encoder inspection apparatus, a reference encoder having a resolution n times that of the inspection target encoder is provided coaxially with respect to the inspection target encoder, and a difference signal between a signal obtained by multiplying the output of the inspection target encoder by n and the reference encoder signal Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記の特許文献1に係る従来技術によれば、検査対象エンコーダに駆動モータと基準エンコーダとを取り付けなければ検査を行うことができず、既に加工機械に組み込まれているエンコーダを加工機械から取り外すことなくそのまま検査を行うことは困難である。 However, according to the prior art according to Patent Document 1 described above, the inspection cannot be performed unless the drive motor and the reference encoder are attached to the inspection target encoder, and the encoder already incorporated in the processing machine is removed from the processing machine. It is difficult to perform the inspection without removing it.
また、検査対象エンコーダの出力信号は位相の異なるA相信号及びB相信号とを有するが、特許文献1に係る従来技術によればA相信号とB相信号とを個別に検査するために検査に要する時間が長く、しかも位相差等のA相信号とB相信号との相対的な関係については検査困難である。 Moreover, the output signal of the encoder to be inspected has an A phase signal and a B phase signal having different phases, but according to the prior art according to Patent Document 1, an inspection is performed to individually inspect the A phase signal and the B phase signal. It takes a long time, and it is difficult to inspect the relative relationship between the phase A signal and the phase B signal such as a phase difference.
さらに、従来の検査装置によればA相信号やB相信号のパルスの存否(又は欠相)等の重大な欠陥については検査することができるが、パルスのデューティ比や位相差等は精密に検査することができなかった。つまり、エンコーダの出力信号にパルスのデューティ比や位相差が正しい値でない場合には、該エンコーダを用いた加工機械で被加工体の加工を行った後、被加工体の加工精度を計測することによりエンコーダの良否を判断するという2次的な検査手段を行うしかなかった。 Furthermore, according to the conventional inspection apparatus, it is possible to inspect for a serious defect such as the presence or absence (or phase loss) of the pulse of the A phase signal or the B phase signal, but the duty ratio and the phase difference of the pulse are precisely Could not be inspected. That is, if the pulse duty ratio or phase difference is not correct in the output signal of the encoder, measure the machining accuracy of the workpiece after machining the workpiece with a machining machine using the encoder. Thus, there is no choice but to perform secondary inspection means for judging the quality of the encoder.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、検査に要する時間が短く、しかも加工機械等の既存の設備に組み込まれたエンコーダの出力信号を設備から取り外すことなく精密に検査することを可能にするエンコーダ検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and the time required for the inspection is short, and the output signal of the encoder incorporated in the existing equipment such as a processing machine is inspected accurately without removing it from the equipment. An object of the present invention is to provide an encoder inspection apparatus that makes it possible.
本発明に係るエンコーダ検査装置は、回転手段によって回転する際、回転にともなって位相の異なるA相信号及びB相信号を出力するエンコーダの検査をするエンコーダ検査装置であって、前記回転手段で前記エンコーダを所定の速度で回転させる際の前記A相信号及び前記B相信号のパルスの周波数よりも高速なクロックを発生するクロック発生手段と、前記A相信号及び前記B相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで前記パルスの一周期を4つの区間に分割する信号分割回路と、前記4つの区間毎に前記クロックをカウントする計数回路と、前記計数回路によりカウントされた前記4つの区間毎の計数値に基づいて前記エンコーダの検査を行う検査手段と、前記一周期毎の前記計数値に基づく計測データ、及び前記計測データの代表的な特性を示す特性データを選択的に一方又は両方を表示する表示部と、前記エンコーダの分解能、前記回転手段の回転速度を入力する条件入力部と、前記4つの区間毎における前記クロックの数が所定の範囲内の値となるように前記クロック発生手段の動作条件を設定するクロック設定部と、を有し、前記表示部は、前記計測データとして前記4つの区間毎の計数値を複数回測定したうちの最大値及び最小値を4つの区間毎にバー状に表示するデータ分布ウィンドを含めて表示することを特徴とする。
An encoder inspection apparatus according to the present invention is an encoder inspection apparatus that inspects an encoder that outputs an A-phase signal and a B-phase signal that are different in phase with rotation when rotated by a rotation means, and the rotation means Clock generating means for generating a clock faster than the frequency of the pulses of the A-phase signal and the B-phase signal when the encoder is rotated at a predetermined speed, and rising edges and rising edges of the A-phase signal and the B-phase signal A signal dividing circuit that divides one cycle of the pulse into four sections at the timing of the falling edge, a counting circuit that counts the clock for each of the four sections, and for each of the four sections counted by the counting circuit Inspection means for inspecting the encoder based on the count value, measurement data based on the count value for each period, and previous A display unit that selectively displays one or both of characteristic data indicating typical characteristics of measurement data, a condition input unit that inputs the resolution of the encoder and the rotation speed of the rotating unit, and the four sections have a, a clock setting unit for setting an operating condition of said clock generating means so that the number of the clock becomes a value within a predetermined range, wherein the display unit, a total of the each of the four sections as the measurement data The maximum value and the minimum value among the numerical values measured a plurality of times are displayed including a data distribution window that displays bars in every four sections .
このように、一周期を4つの区間に分割し、該区間毎にクロックをカウントすることによりA相信号とB相信号とをまとめて同時に検査することができる。従って、検査時間を短縮することができる。また、既存の設備に組み込まれたエンコーダを設備から取り外すことなく、取り付け誤差も含まれた状態での検査が可能であることから、実際の運転状態で検査をすることができ、検査の信頼性がより向上する。さらに、カウントされたクロック数に基づいてA相信号とB相信号との位相差や、A相信号及びB相信号のそれぞれのデューティ比が確認可能である。 Thus, by dividing one cycle into four sections and counting the clock for each section, the A-phase signal and the B-phase signal can be inspected at the same time. Therefore, the inspection time can be shortened. In addition, since it is possible to perform inspections with installation errors included without removing encoders installed in existing facilities, inspections can be performed in actual operating conditions, and the reliability of the inspection Will be improved. Further, the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal and the duty ratios of the A-phase signal and the B-phase signal can be confirmed based on the counted number of clocks.
これにより、検査用途に応じて詳細な検査又は簡易的な検査が選択可能になり、簡易的な検査では、データの通信、処理及び表示を含めた検査の時間を短縮することができる。 Accordingly, a detailed inspection or a simple inspection can be selected according to the inspection application, and the inspection time including data communication, processing, and display can be shortened in the simple inspection.
このように、エンコーダの分解能と回転速度とに基づいてクロックの周波数を設定可能にし、所定の区間毎のクロックの数を所定範囲内の値となるようにすることにより検査精度を向上させることができる。
前記エンコーダは、所定の加工機械に設けられていてもよい。前記クロック設定部は、前記4つの区間毎における前記クロックの数が前記係数回路の許容最大計数値の20〜80%の範囲の値となるように自動的に設定してもよい。
As described above, the clock frequency can be set based on the resolution and the rotation speed of the encoder, and the inspection accuracy can be improved by setting the number of clocks for each predetermined section to a value within a predetermined range. it can.
The encoder may be provided in a predetermined processing machine. The clock setting unit may automatically set the number of the clocks in each of the four sections so as to be a value in a range of 20 to 80% of an allowable maximum count value of the coefficient circuit.
さらに、前記検査手段は、前記4つの区間毎の計数値に対する該計数値の合計の比である位相比に基づいて検査を行うことにより、A相信号及びB相信号の両方を総合的に且つ精密に検査することができる。
Furthermore, the inspection means by the this inspecting based on the phase ratio is the ratio of the sum of the the regimen values for count values for each of the four sections, overall both A-phase and B-phase signals And it can be inspected precisely.
本発明に係るエンコーダ検査装置によれば、A相信号及びB相信号の一周期を4つの区間に分割し、該区間毎にクロックをカウントした計数値に基づいて検査を行うことから、A相信号とB相信号とをまとめて同時に検査することができ、しかも、検査時間を短縮することができる。エンコーダのA相信号とB相信号とを同時に検査することができることから、効率的でしかも精密な検査を行うことができる。 According to the encoder inspection apparatus according to the present invention, one cycle of the A-phase signal and the B-phase signal is divided into four sections, and the inspection is performed based on the count value obtained by counting the clock for each section. The signal and the B phase signal can be inspected at the same time, and the inspection time can be shortened. Since the A phase signal and the B phase signal of the encoder can be inspected at the same time, an efficient and precise inspection can be performed.
また、エンコーダは既存の設備に組み込まれたまま、実際の使用条件下で検査を行うことができるため検査結果の信頼性が高い。 Moreover, since the encoder can be inspected under actual use conditions while being incorporated in existing equipment, the reliability of the inspection result is high.
以下、本発明に係るエンコーダ検査装置について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図7を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an encoder inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本実施の形態に係るエンコーダ検査装置10は、加工機械12に接続されて該加工機械12に設けられた第1エンコーダ14a、第2エンコーダ14b及び第3エンコーダ14cの出力信号を検査するものである。第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cはそれぞれA相信号、B相信号及びZ相信号の3つの信号を出力する。
As shown in FIG. 1, an
加工機械12は、被加工体16に対して所定の加工を行うものであり加工機本体18と制御盤20とからなる。加工機本体18は、被加工体16を加工する工具22を回転させる第1モータ(回転手段)24と、工具22の回転に同期させて被加工体16を回転させる第2モータ(回転手段)26と、被加工体16及び第2モータ26が設けられたテーブル28と、該テーブル28をスライド移動させるための第3モータ(回転手段)30とを有する。第1モータ24、第2モータ26及び第3モータ30はそれぞれ制御盤20で駆動されるとともに、第1エンコーダ14a、第2エンコーダ14b及び第3エンコーダ14cの出力信号が制御盤20に伝達されて回転角度及び回転速度が検出可能となっている。
The
エンコーダ検査装置10は、第1エンコーダ14a、第2エンコーダ14b及び第3エンコーダ14cの出力信号を処理する計測ユニット36と、該計測ユニット36で計測された信号を通信手段37を介して取り込み、処理を施して表示するパーソナルコンピュータ32とからなる。通信手段37は一般のパーソナルコンピュータ32に標準的に設けられているもので、通信速度はやや低速である。
The
パーソナルコンピュータ32は本体(検査手段)38と、出力手段としてのモニタ40と、入力手段としてのキーボード42及びマウス44とを備える。
The
図2に示すように、計測ユニット36は、第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cの出力信号のうち1つを選択的に切り換えて取り込む信号切換器34と、A相信号及びB相信号が入力される4つのアンドゲート(信号分割回路)50a、50b、50c、50dと、CPU(検査手段)52の指示に基づき出力するクロックckの周波数を変えることができるクロック発振器(クロック発生手段)54と、一方の入力端子にクロックckが入力され他方の入力端子にアンドゲート50a〜50dの出力信号a1、a2、a3、a4がそれぞれ入力される4つのアンドゲート56a、56b、56c、56dとを有する。
As shown in FIG. 2, the
なお、図1及び図2においては、第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cの出力信号はそれぞれ1本の信号線で表しているが、実際は、上記の通りA相信号、B相信号及びZ相信号の3つの出力信号からなる。A相信号及びB相信号は分解能に応じたパルス信号(又は波形信号をパルス化したもの)であり、正常時には互いに90°の位相差を有する。Z相信号は回転の基準点を示すパルス信号であり1回転あたり1回出力される。
In FIGS. 1 and 2, the output signals of the first to
また、計測ユニット36は、アンドゲート56a、56b、56c、56dの出力信号b1、b2、b3、b4のパルス数をそれぞれカウントする4つのカウンタ(計数回路)58a、58b、58c、58dと、該カウンタ58a〜58dによる計数値d1〜d4を記録するDMA(Direct Memory Access)コントローラ60と、該DMAコントローラ60に対してデータの読み込みタイミングを指示する4つのアンドゲート62a、62b、62c、62dとを有する。カウンタ58a〜58dは、例えば、255(8ビット)程度まで計数可能なカウンタを用いるとよい。
The
さらに、計測ユニット36は、CPU52の指示とZ相信号とに基づいて計測の開始・終了を判断するスタート・ストップ制御部64を有する。
Furthermore, the
アンドゲート50a、50b、50c、50dは、それぞれA相信号、B相信号及びその逆論理の信号の論理積を求めるように構成されており、各出力信号a1〜a4は次の論理式で表される。
a1=A・B
a2=NOT(A)・B
a3=NOT(A)・NOT(B)
a4=A・NOT(B)
The
a1 = A ・ B
a2 = NOT (A) ・ B
a3 = NOT (A) / NOT (B)
a4 = A · NOT (B)
ただし、「A」はA相信号、「B」はB相信号、「NOT」は逆論理、「・」は論理積を示す。 However, “A” indicates an A phase signal, “B” indicates a B phase signal, “NOT” indicates an inverse logic, and “·” indicates a logical product.
カウンタ58aには、アンドゲート50aの出力信号a1とクロックckとの論理積である出力信号b1が入力されカウントされる。また、カウンタ58aのリセット端子にはアンドゲート50dの出力信号a4が入力されており該出力信号a4の信号切り換わり時に計数値d1が「0」にリセットされ、出力信号a4がLOWレベルであるときに出力信号a1のパルスがカウントされる。
An output signal b1 that is a logical product of the output signal a1 of the AND
同様に、カウンタ58bには、出力信号a1がリセット端子に入力されており、該出力信号a1がLOWレベルのときに出力信号a2のパルスがカウントされる。カウンタ58cには、出力信号a2がリセット端子に入力されており、該出力信号a2がLOWレベルのときに出力信号a3のパルスがカウントされる。カウンタ58dには、出力信号a3がリセット端子に入力されており、該出力信号a3がLOWレベルのときに出力信号a4のパルスがカウントされる。
Similarly, the output signal a1 is input to the reset terminal of the
アンドゲート62aは、スタート・ストップ制御部64の出力信号enとアンドゲート50dの出力信号a4が入力されており、カウンタ58aの計数値d1をDMAコントローラに転送指示を与える機能を持つ。このアンドゲート62aの出力信号c1の立ち上がり時、つまり出力信号enがHIGHで出力信号a4が立ち上がるときにDMAコントローラ60に対してカウンタ58aの計数値d1を読み込ませることができる。
The AND
同様に、アンドゲート62b、62c、62dには出力信号enが入力されており、また出力信号a1、a2、a3がそれぞれ入力されている。従って、アンドゲート62b、62c、62dは、それぞれ出力信号a1、a2、a3の立ち上がり時にDMAコントローラ60に対してカウンタ58b、58c、58dの計数値d2、d3、d4を読み込ませることができる。
Similarly, the output signals en are input to the AND
DMAコントローラ60は、各計数値d1〜d4を所定のタイミングでデータ信号線dtからRAM70に対して転送する。このとき、DMAコントローラ60は、アドレス信号線adrにより各信号毎に格納するアドレスを指定しながら計数値d1〜d4を転送することができる。この転送処理は、出力信号enがHIGHである間に複数回実行され、カウンタ58a〜58dでカウントされた計数値d1〜d4がアドレスを変更しながら順次DMAコントローラ60からRAM70に転送される。
The
図3に示すように、出力信号enは2つのZ相信号の立ち上がりの間、つまり第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cのうち信号切換器34によって選択されたもの(以下、検査対象エンコーダともいう)が1回転する間にHIGH(図3上において各信号とも上方がHIGH、下方がLOWとする)となる。また、上記の通りA相信号及びB相信号は90°の位相差を有するパルス信号として入力される。
As shown in FIG. 3, the output signal en is selected by the signal switcher 34 (hereinafter referred to as an inspection target encoder) during the rise of the two Z-phase signals, that is, among the first to
出力信号a1〜a4は、A相信号及び前記B相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで区切られ、A相信号(又はB相信号)の一周期Tを4つの区間T1、T2、T3及びT4に分割するように形成される。図2から明らかなように、この分割の作用はアンドゲート50a〜50dによる簡便な回路により実現される。
The output signals a1 to a4 are divided by the timing of the rising edge and the falling edge of the A phase signal and the B phase signal, and one period T of the A phase signal (or B phase signal) is divided into four sections T1, T2, T3. And T4. As is apparent from FIG. 2, this dividing operation is realized by a simple circuit including AND
さらに、出力信号b1は区間T1におけるクロックckのパルス数としてカウンタ58aにより計数され、計数値d1としてDMAコントローラ60に読み込まれる。同様に、出力信号b2、b3、b4は、区間T2、T3、T4におけるクロックckのパルス数として計数され、計数値d2、d3、d4としてDMAコントローラ60に読み込まれる。
Further, the output signal b1 is counted by the
図3においては、図が煩雑とならないように、d1〜d4はそれぞれ「5」程度の値となるようにクロックckの周波数が設定されているが、実際上、d1〜d4はカウンタ58a〜58dが計数可能な範囲内でできるだけ大きい値となるようにクロックckを設定するとよい。このように設定することにより検査対象エンコーダをより精密に検査することができる。
In FIG. 3, the frequency of the clock ck is set so that d1 to d4 each have a value of about “5” so that the drawing is not complicated, but in practice, d1 to d4 are
図4に示すように、CPU52はRAM70から読み込まれる計数値d1〜d4に基づいて、A相信号及びB相信号の位相比(計測データ)p1、p2、p3、p4を算出する位相比算出部72と、デューティ比(計測データ)r1、r2を算出するデューティ比算出部74と、計数値d1〜d4、位相比p1〜p4又はデューティ比r1、r2の特性データを算出する特性データ算出部76と、これらのデータの良否を判断して判断結果を所定の外部機器に出力する異常判定部(検査手段)78と、該異常判定部78における判定基準値を設定する異常検出レベル設定部80とを有する。
As shown in FIG. 4, the
また、CPU52は、パーソナルコンピュータ32との相互通信が可能な通信制御部82と、該通信制御部82を介して受信するデータに基づいて信号切換器34及びクロック発振器54の動作条件の設定を行う条件設定部84とを有する。このうち、クロック発振器54の動作条件の設定はクロック設定部85によって行われる。
Further, the
位相比算出部72、デューティ比算出部74、特性データ算出部76及び異常判定部78はパーソナルコンピュータ32に設けてもよい。
The phase
ここで、位相比p1、p2、p3、p4とは、各計数値d1〜d4に対する計数値d1〜d4の合計(d1+d2+d3+d4)の比に360°をかけて角度の単位で表した数値であり、90°であることが望ましい。位相比p1〜p4は次の式で表される。
p1=d1/(d1+d2+d3+d4)×360≒T1/T×360
p2=d2/(d1+d2+d3+d4)×360≒T2/T×360
p3=d3/(d1+d2+d3+d4)×360≒T3/T×360
p4=d4/(d1+d2+d3+d4)×360≒T4/T×360
Here, the phase ratios p1, p2, p3, and p4 are numerical values expressed in angular units by multiplying the ratio of the sum of the count values d1 to d4 (d1 + d2 + d3 + d4) to the respective count values d1 to d4 by 360 °. 90 ° is desirable. The phase ratios p1 to p4 are expressed by the following equations.
p1 = d1 / (d1 + d2 + d3 + d4) × 360≈T1 / T × 360
p2 = d2 / (d1 + d2 + d3 + d4) × 360≈T2 / T × 360
p3 = d3 / (d1 + d2 + d3 + d4) × 360≈T3 / T × 360
p4 = d4 / (d1 + d2 + d3 + d4) × 360≈T4 / T × 360
また、デューティ比r1、r2とは、A相信号及びB相信号における一周期に対するHIGHの区間の比に100[%]をかけてパーセント値で表した数値であり、50[%]であることが望ましい。デューティ比r1、r2は次の式で表される。
r1=(d1+d4)/(d1+d2+d3+d4)×100
r2=(d3+d2)/(d1+d2+d3+d4)×100
The duty ratios r1 and r2 are numerical values expressed as a percentage by multiplying the ratio of the HIGH section with respect to one cycle in the A-phase signal and the B-phase signal by 100 [%], and are 50 [%]. Is desirable. The duty ratios r1 and r2 are expressed by the following equations.
r1 = (d1 + d4) / (d1 + d2 + d3 + d4) × 100
r2 = (d 3 + d2) / (d1 + d2 + d3 + d4) × 100
位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2によればA相信号及びB相信号の両方を総合的に検査することができ、特に、パルスの欠相等の重大な異常だけでなく、パルスのデューティ比やA相信号とB相信号との位相差等についても精密に検査することができる。 According to the phase ratios p1 to p4 and the duty ratios r1 and r2, it is possible to comprehensively inspect both the A phase signal and the B phase signal. In particular, not only a serious abnormality such as a missing phase of the pulse but also a duty of the pulse The ratio and the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal can also be inspected precisely.
また、1サイクル(一周期T)毎での位相比p1〜P4を検出するため、エンコーダの回転むら等の影響を受けにくく、より精密な検査が可能である。 Further, since the phase ratios p1 to P4 are detected for each cycle (one period T), it is difficult to be affected by the rotation unevenness of the encoder, and a more precise inspection is possible.
さらに、特性データとは複数のデータ群の特性を示す代表的な数値であり、例えば、平均値、最大値、最小値及び統計手法による解析値(例えば、3σ値)等である。 Furthermore, the characteristic data is a representative numerical value indicating the characteristics of a plurality of data groups, such as an average value, a maximum value, a minimum value, and an analysis value (for example, 3σ value) by a statistical method.
なお、上記の位相比算出部72、デューティ比算出部74、特性データ算出部76、異常判定部78、異常検出レベル設定部80、通信制御部82及び条件設定部84は、実際上は所定のプログラムによるソフトウェア処理としてCPU52の制御下に作用するものである。該プログラムは、図示しない記録媒体、ROM(Read Only Memory)、通信回線等からCPU52によって読み込まれRAM70等のハードウェアと協働して処理・実行される。
The phase
次に、パーソナルコンピュータ32のモニタ40に表示される検査結果情報に関する画面(表示部)100について図5を参照しながら説明する。なお、画面100はマウス44等のポインティングデバイスによる所定の操作(例えば、クリックやドラッグ)やキーボード42によるキー入力よって操作される。
Next, a screen (display unit) 100 relating to inspection result information displayed on the
図5に示すように、画面100は、計測ユニット36から読み出す信号の読み出し開始角度及び読み出し終了角度を設定する開始角度設定スライドバー102及び終了角度設定スライドバー104と、第1〜第3エンコーダ14a〜14cから検査対象エンコーダとして1つを選択するエンコーダ切換ボタン106とを有する。開始角度設定スライドバー102で設定された読み出し開始角度は表示部102aに数値表示され、終了角度設定スライドバー104で設定された読み出し終了角度は表示部104aに数値表示される。初期状態においては、読み出し開始角度は0°であり、読み出し終了角度は360°である。
As shown in FIG. 5, the
また、画面100は、検査対象のエンコーダの分解能を1回計測する分解能計測ボタン108と、連続的に計測する分解能連続計測ボタン110と、位相比を計測する位相検査実行ボタン111と、位相比表示部126における表示を位相比p1〜p4の表示から計数値d1〜d4の表示に切り換える実位相値切換ボタン112と、クロック発振器54(図2参照)の発振周波数を自動設定及びマニュアル設定するためのクロック設定部114及びクロック値表示部116とを有する。検査によって計測された検査対象エンコーダの分解能の値はパルス計測結果表示部134に表示される。
The
また、画面100は、エンコーダ切換ボタン106により選択された検査対象エンコーダの分解能を入力する分解能設定部(条件入力部)118とを有する。
The
クロック設定部114における設定内容は、条件設定部84のクロック設定部(図4参照)85に送信される。クロック設定部85ではクロック設定部114に所定の値が入力(又は選択)されているときには、その値に基づいてクロック発振器54の発振周波数を設定する。また、クロック設定部114により自動設定の指示(例えば、「AUTO」の表示)がされているときには、エンコーダパルスの実速度計測値を参照してクロック発振器54によるクロックckの周波数を所定の範囲の値となるように自動設定する。すなわち、4つの区間T1、T2、T3及びT4毎におけるクロックckの数である計数値d1〜d4が必要十分な数となるように設定し、例えば、計数値d1〜d4が、カウンタ58a〜58dの許容最大計数値に対して20〜80[%]の範囲の値となるように自動設定する。
The setting contents in the
さらに、画面100は位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2をそれぞれ前記開始角度設定スライドバー102及び前記終了角度設定スライドバー104の設定値に対応したグラフ形式で表示する位相比表示部126及びデューティ比表示部128と、位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2の分布を表示する分布結果描画ウィンド130と、計数値d1〜d4に基づいてA相信号及びB相信号を再現して表示するエンコーダ波形モニタ部132と、計数値d1〜d4の分布を示すデータ分布ウィンド150とを有する。エンコーダ波形モニタ部132における符合Aの波形がA相信号を示し、符合Bの波形がB相信号を示す。
Further, the
位相比表示部126、デューティ比表示部128、分布結果描画ウィンド130及びデータ分布ウィンド150は、それぞれの描画領域に対してマウス44に連動するカーソルを合わせた後、所定の操作(例えば、クリック)をすることにより、対応するデータが通信手段37を介して計測ユニット36から読み込まれて各表示部に表示される。つまり、各表示部毎に表示・非表示の切り換えが可能である。
The phase
位相比表示部126及びデューティ比表示部128は、計測ユニット36で得られた位相比p1〜p4及びデューティ比r1及びr2が色別に表示される。
The phase
分布結果描画ウィンド130は位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2の分布を表示する領域であり、縦軸が分布数[%]で表される。横軸は、位相比p1〜p4に関しては0〜180°であり、デューティ比r1、r2に関しては0〜100%である。
The distribution
また、分布結果描画ウィンド130には6本のカーブが描かれることとなり、全てを表示させるとやや煩雑となることがある。このような場合には、6本のカーブにそれぞれ対応する表示指定チェックボックス140a、140b、140c、140d、140e及び140fを操作することによって各カーブ毎に表示・非表示の切り換えが可能である。
In addition, six curves are drawn in the distribution
データ分布ウィンド150は、計数値d1、d2、d3及びd4の最大値及び最小値を計測ユニット36の特性データ算出部76から読み出して、それぞれ表示バー150a、150b、150c、150dにバー形式で表示するものであり、カウンタ58a〜58dの許容最大計数値に対するパーセント値で表示される。
The
このデータ分布ウィンド150によれば検査自体が正常に行われているか否か、及び検査結果の計数値d1〜d4が正常か異常かを簡便に確認することができる。すなわち、各バーの値が略一致し、しかも幅が狭いときには計数値d1〜d4は正常であると判断できる。各バーの幅が広いときには計数値d1〜d4のばらつきが大きいと判断できる。また、各バーが100[%]に達しているときにはカウンタ58a〜58dの許容最大計数値をオーバフローしていると判断でき、クロック設定部114をより小さく再設定するとよい。さらに、各バーが0[%]に近い値となっているときには、計数値d1〜d4の値が小さすぎて検査精度が不足していると判断できる。この場合には、クロック設定部114の値をより大きく再設定するとよい。なお、クロック設定部114によりクロック発振器54を自動設定した場合にはクロック周波数が自動的に適正値に設定される。
According to the
また、データ分布ウィンド150を表示するためには、計数値d1〜d4の最大値及び最小値のみを計測ユニット36から読み込めばよいことから、通信手段37による転送時間は極めて短時間で済む。従って、簡易的な検査でよい場合(例えば、日々の始業前点検時)には、データ分布ウィンド150の表示により検査対象エンコーダの出力信号の良否を判断してもよい。
In order to display the
さらに、定期的な詳細機能検査等においてより詳細なデータを確認する必要がある場合にのみ、位相比表示部126及びデューティ比表示部128を表示させてもよい。位相比表示部126、デューティ比表示部128及びデータ分布ウィンド150の表示・非表示の切り換えは、上記の通り各表示部をマウス44で操作することにより切り換えればよい。
Furthermore, the phase
次に、このように構成されるエンコーダ検査装置10を用いて第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cの出力信号を検査する手順について説明する。
Next, a procedure for inspecting the output signals of the first to
先ず、計測ユニット36の電源を入れるとともに、パーソナルコンピュータ32において所定のプログラムを立ち上げ、画面100をモニタ40の画面上に表示させる。
First, the
次に、画面100上において、エンコーダ切換ボタン106を操作して検査対象エンコーダを選択し、該検査対象エンコーダの分解能を分解能設定部118に入力するとともに、クロック設定部114によりクロック発振器54の発振周波数を設定する。パーソナルコンピュータ32においてこのように入力設定を行うことにより、CPU52では条件設定部84を介してクロック発振器54及び信号切換器34の動作条件が設定される。
Next, on the
次いで、加工機械12を操作して第1モータ24、第2モータ26又は第3モータ30を回転させることにより、検査対象エンコーダを回転させる。
Next, the inspection machine encoder is rotated by operating the
さらに、画面100上の位相検査実行ボタン111を操作して計測を開始する。計測ユニット36においては図3に示す波形の各信号が入力及び生成され、計数値d1〜d4がDMAコントローラ60を介してRAM70に転送される。
Further, the phase
次に、計測が終了したことを確認した後、操作者はマウス44を操作してデータ分布ウィンド150に計数値d1〜d4の各最大値及び各最小値をバー形式で表示させる。このデータ分布ウィンド150を表示するために計測ユニット36から読み込まれる数値は計数値d1〜d4の各最大値及び各最小値の計8つの数値だけである。従って、読み込みは瞬時に終了し、データ分布ウィンド150は瞬時に表示又は更新される。
Next, after confirming that the measurement is completed, the operator operates the
また、上記の通り、データ分布ウィンド150では検査対象エンコーダの出力信号に関する良否について概略判定が可能である。
Further, as described above, in the
さらに、位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2の経時変化及び詳細な分布を確認するためには、位相比表示部126、デューティ比表示部128又は分布結果描画ウィンド130の領域をマウス44により操作する。この操作により、計測ユニット36から計数値d1〜d4、位相比p1〜p4、デューティ比r1、r2の全データ(又は適当に間引いたデータでもよい)が通信手段37を介してパーソナルコンピュータ32に送信されて表示される。
Further, in order to confirm the temporal change and detailed distribution of the phase ratios p1 to p4 and the duty ratios r1 and r2, the region of the phase
このとき、計測ユニット36からパーソナルコンピュータ32に対するデータの読み込みに多少の時間を要する。通信手段37としてより高速なものを使用することもできるが、低速であっても汎用の通信手段37を用いることにより、パーソナルコンピュータ32として使用可能な機種の制限が少なくなる。一方、簡易的な検査でよい場合には、瞬時に表示されるデータ分布ウィンド150を観察すれば足りる。
At this time, it takes some time to read data from the
なお、データ分布ウィンド150に表示されたバーが0[%]又は100[%]に接近しているときには、計測精度不足又は計数値d1〜d4が許容最大計数値をオーバフローしているおそれがあることからクロック設定部114に対して値を再入力し、その後再計測を行った後に位相比表示部126、デューティ比表示部128又は分布結果描画ウィンド130をマウス44により操作するとよい。
When the bar displayed in the
検査対象エンコーダに対して検査を行った結果は、位相比表示部126、デューティ比表示部128、分布結果描画ウィンド130、エンコーダ波形モニタ部132及びデータ分布ウィンド150に表示される波形に基づいて操作者が良否の判断を行えばよい。
The result of the inspection performed on the inspection target encoder is operated based on the waveforms displayed in the phase
位相比表示部126及びデューティ比表示部128に関しては、図5に示すように、各位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2がそれぞれ中心線である90°又は50%の近辺でばらつきが少ない場合には正常と判断できる。一方、図6に示すように、中心線から大きくずれている場合には異常と判断される。
Regarding the phase
位相比p1〜p4がそれぞれ90°近辺に表示されているときには、A相信号とB相信号の位相差が正常値の90°であることが確認される。また、デューティ比r1、r2がそれぞれ50%近辺でありながら位相比p1〜p4が90°からずれているときには、A相信号とB相信号の位相差が90°でないことが確認される。 When the phase ratios p1 to p4 are respectively displayed in the vicinity of 90 °, it is confirmed that the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal is 90 °, which is a normal value. Further, when the phase ratios p1 to p4 are deviated from 90 ° while the duty ratios r1 and r2 are close to 50%, it is confirmed that the phase difference between the A phase signal and the B phase signal is not 90 °.
さらに、分布結果描画ウィンド130及びデータ分布ウィンド150に関しては、図6に示すように、各位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2を示すカーブ及びバーが狭い幅で中心部に固まっている場合には正常と判断できる。一方、図6に示すように、各カーブやバーの幅が大きく、しかも中心部から大きくずれている場合には異常と判断される。
Further, regarding the distribution
さらに、エンコーダ波形モニタ部132に表示されるA相信号及びB相信号の波形自体を直接的に観察することにより良否の判断を行ってもよい。
Further, the quality may be determined by directly observing the waveforms of the A phase signal and the B phase signal displayed on the encoder
さらにまた、良否の判断は、操作者の目視によることなく、前記異常判定部78により自動的に異常判断を行ってもよい。この場合、位相比p1〜p4及びデューティ比r1、r2、及びこれらの特性データに基づいて判断を行うとよい。
Furthermore, the determination of pass / fail may be automatically performed by the
異常と判断された検査対象エンコーダは正常なものに交換した後に再度検査を行い、正常であることを確認した上で加工機械12の運転を行うとよい。このようにすることにより、加工機械12の加工精度を高精度に保つことができ、加工不良や加工精度の低下を防ぐことができる。
The inspection target encoder determined to be abnormal may be replaced with a normal one and then checked again to confirm that it is normal before operating the
上述したように、本実施の形態に係るエンコーダ検査装置10によれば、検査対象エンコーダのA相信号とB相信号とを同時検査することができることから、効率的でしかも正確な検査を行うことができる。特に、A相信号とB相信号との位相差やパルスのデューティ比が計数値d1〜d4に基づいて正確に求められる。これにより、第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cの精度を極めて高く保つことができ、被加工体16の加工精度を向上させることができる。
As described above, according to the
また、第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cは加工機械12に組み込まれたまま実際の使用条件下で検査を行うことができるため検査結果の信頼性が高い。
Further, since the first to
さらに、計測ユニット36に対する通信手段37は汎用のものであることから、通信対象機器として一般的なパーソナルコンピュータ32を接続することができる。さらにまた、通信手段37の通信速度が遅い場合には、通信データ量の少ないデータ分布ウィンド150により簡易的な表示を行うことにより、通信時間を含めた検査時間を短縮することができる。
Furthermore, since the communication means 37 for the
計測ユニット36におけるA相信号及びB相信号の入力部には、所定の二値化回路を挿入することにより、A相信号及びB相信号が正弦波である場合に対応させてもよい。
A predetermined binarization circuit may be inserted in the input part of the A phase signal and the B phase signal in the
位相比表示部126及びデューティ比表示部128等はグラフィック形式に限らず数値形式の表示にしてもよい。位相比表示部126及びデューティ比表示部128には縦軸及び横軸を拡大するズーム機能を設けてもよい。
The phase
モニタ40は、タッチパネル式のモニタを用いてキーボード42やマウス44を省略してもよい。さらにまた、エンコーダ検査装置10はリニアエンコーダに適用してもよい。
As the
上記の実施の形態においては、エンコーダ検査装置10は、加工機械12とは別体の装置であって、加工機械12に組み込まれた第1〜第3エンコーダ14a、14b、14cの出力信号の検査を行うものとして説明したが、エンコーダ検査装置10は加工機械12に対する専用の検査装置であって、制御盤20と一体的に構成されるものであってもよい。この場合、検査対象エンコーダの分解能や第1モータ24、第2モータ26及び第3モータ30の回転速度等が既知である場合には、これらの値に対応する分解能設定部118の入力部を省略してもよい。
In the above embodiment, the
また、検査対象エンコーダは加工機械12等の既存の設備に組み込まれたものに限らず、例えば、図7に示すように、エンコーダ検査装置10の変形例であるエンコーダ検査装置10aを用いて、単体のエンコーダ160を検査してもよい。エンコーダ検査装置10aはエンコーダ検査装置10と略同じ構成であって、着脱可能なエンコーダ160をカップリング162を介して回転させるための専用のモータ164を有する。パーソナルコンピュータ32の本体38には、前記計測ユニット36に相当する計測ボード166が組み込まれている。エンコーダ検査装置10aによれば、例えば、単体のエンコーダ160が多数存在する場合に1台ずつ順に検査することができる。また、エンコーダ検査装置10では、計測ボード166が本体38に組み込まれていることから内部バスに直接アクセスが可能であり、前記通信手段37に相当する通信手段が不要である。また、計測ボード166を前記エンコーダ検査装置10に適用し、計測ユニット36及び通信手段37を省略してもよい。
Further, the encoder to be inspected is not limited to that incorporated in the existing equipment such as the processing
本発明に係るエンコーダ検査装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The encoder inspection apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10、10a…エンコーダ検査装置 12…加工機械
14a、14b、14c、160…エンコーダ
20…制御盤 24、26、30、164…モータ
32…パーソナルコンピュータ 34…信号切換器
36…計測ユニット 37…通信手段
38…本体 40…モニタ
50a〜50d、56a〜56d、62a〜62d…アンドゲート
52…CPU 54…クロック発振器
58a〜58d…カウンタ 60…DMAコントローラ
70…RAM 72…位相比算出部
74…デューティ比算出部 76…特性データ算出部
78…異常判定部 80…異常検出レベル設定部
84…条件設定部 85…クロック設定部
100…画面 108…分解能計測ボタン
110…分解能連続計測ボタン 111…位相検査実行ボタン
112…実位相値切換ボタン 114…クロック設定部
116…クロック値表示部 118…分解能設定部
126…位相比表示部 128…デューティ比表示部
130…分布結果描画ウィンド 132…エンコーダ波形モニタ部
150…データ分布ウィンド
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記回転手段で前記エンコーダを所定の速度で回転させる際の前記A相信号及び前記B相信号のパルスの周波数よりも高速なクロックを発生するクロック発生手段と、
前記A相信号及び前記B相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで前記パルスの一周期を4つの区間に分割する信号分割回路と、
前記4つの区間毎に前記クロックをカウントする計数回路と、
前記計数回路によりカウントされた前記4つの区間毎の計数値に基づいて前記エンコーダの検査を行う検査手段と、
前記一周期毎の前記計数値に基づく計測データ、及び前記計測データの代表的な特性を示す特性データを選択的に一方又は両方を表示する表示部と、
前記エンコーダの分解能、前記回転手段の回転速度を入力する条件入力部と、
前記4つの区間毎における前記クロックの数が所定の範囲内の値となるように前記クロック発生手段の動作条件を設定するクロック設定部と、
を有し、
前記表示部は、前記計測データとして前記4つの区間毎の計数値を複数回測定したうちの最大値及び最小値を4つの区間毎にバー状に表示するデータ分布ウィンドを含めて表示することを特徴とするエンコーダ検査装置。 An encoder inspection device that inspects an encoder that outputs an A-phase signal and a B-phase signal having different phases with rotation when rotated by a rotating means,
Clock generating means for generating a clock faster than the frequency of the pulses of the A-phase signal and the B-phase signal when the encoder is rotated at a predetermined speed by the rotating means;
A signal dividing circuit for dividing one period of the pulse into four sections at the timing of the rising edge and the falling edge of the A-phase signal and the B-phase signal;
A counting circuit that counts the clock every four intervals;
Inspection means for inspecting the encoder based on a count value for each of the four sections counted by the counting circuit;
A display unit that selectively displays one or both of measurement data based on the count value for each cycle and characteristic data indicating a representative characteristic of the measurement data;
A condition input unit for inputting the resolution of the encoder and the rotation speed of the rotating means;
A clock setting unit that sets operating conditions of the clock generation means so that the number of clocks in each of the four sections becomes a value within a predetermined range ;
I have a,
The display unit displays, as the measurement data, a data distribution window that displays a maximum value and a minimum value among the measured values of the four sections for a plurality of times, in a bar shape for each of the four sections. Encoder inspection device characterized.
前記エンコーダは、所定の加工機械に設けられていることを特徴とするエンコーダ検査装置。 The encoder inspection apparatus according to claim 1,
An encoder inspection apparatus, wherein the encoder is provided in a predetermined processing machine.
前記クロック設定部は、前記4つの区間毎における前記クロックの数が前記係数回路の許容最大計数値の20〜80%の範囲の値となるように自動的に設定することを特徴とするエンコーダ検査装置。 The encoder inspection apparatus according to claim 1,
The clock setting unit automatically sets the clock so that the number of clocks in each of the four sections becomes a value in a range of 20 to 80% of an allowable maximum count value of the coefficient circuit. apparatus.
前記検査手段は、前記4つの区間毎の計数値に対する該計数値の合計の比である位相比に基づいて検査を行うことを特徴とするエンコーダ検査装置。 The encoder inspection apparatus according to claim 1,
The encoder inspection apparatus, wherein the inspection unit performs an inspection based on a phase ratio that is a ratio of a total of the count values to a count value for each of the four sections.
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