JP6434571B1 - 消費電流の異常を検知する異常検知部を備えるアブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動する際に消費する電流の増加を伴う異常を的確に検知することができる低コストのアブソリュートエンコーダを実現する。【解決手段】電源によって供給される電流が供給されるアブソリュートエンコーダ１は、電源２から駆動電流が入力され、アブソリュートエンコーダ１に対して出力する定電圧の大きさ及び当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさが異なる、互いに並列接続された複数のレギュレータ１１−１及び１１−２と、複数のレギュレータ１１−１及び１１−２のうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出する電圧検出部１２と、電圧検出部１２により検出された出力電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１が駆動する際に消費する電源からの電流の異常を検知する異常検知部１３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、消費電流の異常を検知する異常検知部を備えるアブソリュートエンコーダに関する。

工作機械やロボットなどに設けられるモータや回転軸などの位置を検出するために、アブソリュートエンコーダが設けられる。アブソリュートエンコーダは、検出したモータや回転軸などの位置情報や原点情報などを記憶（保持）するためのメモリを有する。また、このメモリには、アブソリュートエンコーダが検出した位置情報が記憶されるだけではなく、アブソリュートエンコーダが取り付けられた工作機械やロボットなどの機械に関する各種情報が記憶されることもある。例えば、アブソリュートエンコーダが取り付けられるモータの形式やシリアル番号をメモリに記憶させてモータの修理などの保守作業に利用したり、あるいは、モータ制御パラメータの呼出し番号をメモリに記憶させてプラグランドプレイでパラメータを自動設定可能にしたり、あるいは、モータの逆起電力定数、インダクタンス、抵抗、取付けずれ角度といったモータ固有情報をメモリに記憶させてモータ制御の効率化、安定化を図ることが行われることもある。

アブソリュートエンコーダは、内部のメモリに記憶された情報を維持するために、制御電源から電力が供給される。また、アブソリュートエンコーダが設けられた工作機械やロボットなどの動作終了時や停電発生時など、制御電源からアブソリュートエンコーダへの電力供給が断たれると、アブソリュートエンコーダ内のメモリに記憶された情報が失われてしまうので、アブソリュートエンコーダには、制御電源とは別にバックアップ電源が接続され、バックアップ電力が供給される。

例えば、特許文献１には、「アブソリュートエンコーダは、産業機械、工作機械または産業用ロボット等の回転部やモータ軸等の非制御装置に接続されて、非制御装置の各種回転部の位置または直線上の位置を検出し保持するものである。ここで、非制御装置を駆動する制御装置は常に稼動状態にあるわけではなく、例えば非制御装置による作業が終了した場合や停電が発生した場合には、制御装置への電力供給は断たれてしまい、したがってアブソリュートエンコーダへの電力供給も断たれてしまうので、アブソリュートエンコーダが検出した位置情報等が失われるという問題が発生する。このため、従来よりバックアップ電源を用意しておき、制御装置への電力供給が断たれるとバックアップ電源から電力をアブソリュートエンコーダに供給している。」と記載されている。

例えば、特許文献２には、「歩行ロボットにおいては、電源再投入後の脚等の関節の適切な制御を容易にするため、意図的な電源切断や意図しない原因での電源切断の後も、上記エンコーダの関節位置決め機能を維持することが望ましいが、そのためには上記エンコーダの出力信号を記憶する記憶手段に主電源が切れた後もバックアップ電源を供給する必要がある。」と記載されている。

また例えば、アナログ検出信号をデジタル化したエンコーダ信号を出力する信号処理部を主電源で駆動し、前記主電源が停電時にバッテリーによってバックアップ駆動するようにしたエンコーダにおいて、前記バッテリーに接続された電圧監視回路を有し、前記バッテリーのみによるバックアップ駆動時にも前記電圧監視回路を作動させ、前記バッテリーの電圧低下を監視する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００７−２９２６９１号公報 特開２００５−２２３９８５号公報 特開２０００−０４１３４５号公報

アブソリュートエンコーダの内部回路の短絡や実装部品の不良などの異常が発生すると、アブソリュートエンコーダに供給される電流（すなわちアブソリュートエンコーダで消費される電流）が増加する。バックアップ電源から電力が供給されて駆動されている状態においてアブソリュートエンコーダに消費電流の増加を伴う異常が発生すると、バックアップ電源の消耗を早めることになる。消耗したバックアップ電源を交換せずに使い続けると、アブソリュートエンコーダにはバックアップ電源から電力が供給されない状態が続くことから、アブソリュートエンコーダが設けられた工作機械やロボットなどの動作終了時や停電発生時など制御電源からの電力供給が途絶えた時点で、アブソリュートエンコーダ内のメモリに記憶された情報は失われてしまう。この結果、アブソリュートエンコーダの原点情報を再度取得する作業や、アブソリュートエンコーダが取り付けられた工作機械やロボットなどの機械に関する各種情報を再度記憶させる作業が必要になり、作業効率が低下する。また、バックアップ電源の消耗に気付かぬままアブソリュートエンコーダをそのまま使い続けると、正確な位置情報を取得することができず、場合によっては当該アブソリュートエンコーダが設けられた工作機械やロボットなどの深刻な事故が発生しかねない。これとは逆に、まだ消耗していないバックアップ電源を不必要に早く交換してしまう事態にもなりかねない。

また、バックアップ電源ではなく制御電源から電力が供給されて駆動されるアブソリュートエンコーダにおいても、消費電流の増加を伴う異常が発生することがあり、異常を放置すると制御電源の故障を招く。

また、バックアップ電源や制御電源からアブソリュートエンコーダへ流入する電流を、シャント抵抗を用いた電流検出回路にて監視することで、アブソリュートエンコーダにおける消費電流の増加を伴う異常を検知することも考えられるが、シャント抵抗は非常に高価である。

したがって、アブソリュートエンコーダの分野においては、消費電流の増加を伴う異常を的確に検知することができる低コストの技術が望まれている。

本開示の一態様は、電源によって供給される電流に基づき駆動するアブソリュートエンコーダは、電源から駆動電流が供給され、アブソリュートエンコーダに対して出力する定電圧の大きさ及び当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさが異なる、互いに並列接続された複数のレギュレータと、複数のレギュレータのうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部により検出された出力電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダが駆動する際に消費する電源からの電流の異常を検知する異常検知部とを備える。

本開示の一態様によれば、アブソリュートエンコーダについての消費電流の増加を伴う異常を的確に検知することができる低コストのアブソリュートエンコーダを実現することができる。

第１の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。 各レギュレータの駆動電流と出力電圧との関係を例示する図である。 アブソリュートエンコーダの異常発生を検知するまでに要する時間とアブソリュートエンコーダの消費電流との関係を説明する図であって、（Ａ）は第１の実施形態による異常検知回路を用いない場合を示し、（Ｂ）は第１の実施形態による異常検知回路を用いた場合を示す。 追加の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。 図４に示す追加の実施形態における各レギュレータの駆動電流と出力電圧との関係を例示する図である。 第２の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。 第３の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。

以下図面を参照して、消費電流の異常を検知する異常検知部を備えるアブソリュートエンコーダについて説明する。各図面において、同様の部材には同様もしくは類似の参照符号が付けられている。また、異なる図面において同様もしくは類似の参照符号が付されたものは当該機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。

アブソリュートエンコーダは、例えば工作機械やロボットなどに設けられるモータや回転軸などに取り付けられ、モータや回転軸の位置を検出するものである。本開示の実施形態によるアブソリュートエンコーダは、電源から駆動電流が供給され、アブソリュートエンコーダに対して出力する定電圧の大きさ及び当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさが異なる、互いに並列接続された複数のレギュレータと、複数のレギュレータのうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部により検出された出力電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダが駆動する際に消費する電源からの電流の異常を検知する異常検知部と、アブソリュートエンコーダが消費する電流に異常が発生したと前記異常検知部により検知された場合にアラーム信号を出力するアラーム出力部とを備える。ここで、アブソリュートエンコーダは、電源によって供給される電流に基づき駆動するが、アブソリュートエンコーダを駆動するための電流を出力する電源には、制御電源及び制御電源とは異なるバックアップ電源の少なくとも１つが含まれる。バックアップ電源は、制御電源からの電力とは異なるバックアップ電力を供給するものであり、例えば１次電池、２次電池、あるいは定電圧源にて構成される。

以下、本開示の実施形態として、バックアップ電源からバックアップ電力が供給されている状態において消費電流の増加を伴う異常の発生を検知することができるアブソリュートエンコーダ、制御電源から電力が供給されている状態において消費電流の増加を伴う異常の発生を検知することができるアブソリュートエンコーダ、並びに、バックアップ電源からバックアップ電力が供給されている状態及び制御電源から電力が供給されている状態のいずれの場合においても消費電流の増加を伴う異常の発生を検知することができるアブソリュートエンコーダについて列記する。

まず、バックアップ電源からバックアップ電力が供給されている状態において消費電流の増加を伴う異常の発生を検知することができるアブソリュートエンコーダについて説明する。図１は、第１の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。

第１の実施形態では、制御電源３及びバックアップ電源２から電力が供給されて駆動されるアブソリュートエンコーダ１において、特にバックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態でアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生した場合に当該異常を検知するための異常検出回路が設けられる場合について説明する。

第１の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３及びバックアップ電源２から電力が供給されるアブソリュートエンコーダ１の異常を検知する異常検知回路として、複数のレギュレータと、電圧検出部１２と、異常検知部１３と、アラーム出力部１４とを備える。本実施形態では、バックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態でアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生した場合に当該異常を検知するために、複数のレギュレータ、電圧検出部１２、異常検知部１３及びアラーム出力部１４からなる異常検出回路が、バックアップ電源２に接続される。

アブソリュートエンコーダ１は、例えば工作機械やロボットなどに設けられるモータや回転軸などに取り付けられ、モータや回転軸の位置を検出する。アブソリュートエンコーダ１は、検出したモータや回転軸などの位置情報や原点情報などを含む各種情報を記憶（保持）するためのメモリ（図示せず）と、制御電源３及びバックアップ電源２によって出力される電圧をアブソリュートエンコーダ１の各種動作に用いられる電圧に変換する電源処理部１５とを備える。電源処理部１５は、制御電源３が出力した例えば５［Ｖ］の電圧を例えば３．３［Ｖ］に変換する。また、電源処理部１５は、アブソリュートエンコーダ１が設けられた工作機械やロボットなどの動作終了時や停電発生時など制御電源３からの電力供給が途絶えたときに、バックアップ電源２が出力した例えば４［Ｖ］の電圧を例えば３．３［Ｖ］に変換する。電源処理部１５には制御電源３及びバックアップ電源２の両方の出力電圧が印加されることになるが、電源処理部１５は、例えば、印加された高い方の出力電圧を優先して、アブソリュートエンコーダ１の各種動作に用いられる電圧に変換する機能を有する。例えば制御電源３の出力電圧をバックアップ電源２の出力電圧よりも高く設定することで、電源処理部１５は、制御電源３の出力電圧が印加される場合はこれをアブソリュートエンコーダ１の各種動作に用いられる電圧に変換し、制御電源３からの出力電圧の印加が途絶えたとき（すなわち制御電源３からの電力供給が途絶えたとき）、バックアップ電源３から出力された電圧をアブソリュートエンコーダ１の各種動作に用いられる電圧に変換する。

異常検知回路の一構成要素であるレギュレータは、定電圧を出力する電圧レギュレータであり、例えばリニアレギュレータもしくはスイッチングレギュレータにて構成される。一般に、レギュレータは、当該レギュレータに固有の規定値以下の駆動電流が供給されたときは当該レギュレータに固有の定電圧を出力し、この規定値を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧よりも小さい電圧を出力する特性を有する。すなわち、上記「規定値」は、レギュレータが定電圧を出力することができる駆動電流の上限値ということができる。異常検知回路では、このような異なる大きさの駆動電流及び異なる定電圧出力を有する複数のレギュレータが出力する電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１の異常を検知する。異常検知処理の詳細については後述する。

上記複数のレギュレータは、互いに並列接続され、かつ、バックアップ電源２とアブソリュートエンコーダ１内の電源処理部１５との間に接続される。図示の例では、複数のレギュレータとして、２個のレギュレータ、すなわち第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２が設けられる。第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２は、いずれもバックアップ電源２と電源処理部１５との間に接続され、かつ互いに並列接続される。したがって、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２が動作するための駆動電流は、バックアップ電源２から供給されることになる。

複数のレギュレータは、アブソリュートエンコーダ１内の電源処理部１５に対して出力する定電圧の大きさ及び当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさが異なるものが用いられる。すなわち、第１のレギュレータ１１−１と第２のレギュレータ１１−２とで、出力する定電圧の大きさが異なり、なおかつ当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさも異なる。より詳細には次の通りである。

第１のレギュレータ１１−１は、制御電源３からの電力供給が途絶えているときにおいて、バックアップ電源２が出力する電流を、アブソリュートエンコーダを駆動するためのバックアップ電流として供給する。すなわち、第１のレギュレータ１１−１は、バックアップ電源２が出力する電力がアブソリュートエンコーダ１に対するバックアップ電力として機能するよう、定電圧及び駆動電流が選定される。このため、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧は、例えばバックアップ電源２単体（すなわちバックアップ電源２本体）が出力する電圧と同程度の大きさであることが好ましい。また、アブソリュートエンコーダ１の正常時に第１のレギュレータ１１−１に入力される駆動電流は、例えば本実施形態による異常検知回路を設けていないアブソリュートエンコーダにバックアップ電源２を直接接続した場合に想定されるバックアップ電源２の正常時の出力電流（すなわち本実施形態による異常検知回路を設けていないアブソリュートエンコーダの正常時の消費電流）と同程度の大きさであることが好ましい。ただし、第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である「規定値」は、本実施形態による異常検知回路を設けていないアブソリュートエンコーダにバックアップ電源２を直接接続した場合に想定される、バックアップ電源２の正常時の出力電流よりも大きな値に設定されるべきである。したがって、本実施形態では、このような定電圧及び駆動電流（の規定値）を有するレギュレータが、第１のレギュレータ１１−１として選定される。一例を挙げると、第１のレギュレータ１１−１は、出力する定電圧が４．０［Ｖ］程度、定電圧の出力を保証する駆動電流の規定値が数十マイクロ〜数百マイクロ［Ａ］程度のものが選定される。

第２のレギュレータ１１−２は、出力する定電圧が第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧よりも小さく、なおかつ、当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさとして第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさよりも大きいものが選定される。ただし、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧は、異常発生時にアラーム出力部１４がアラーム信号を出力する動作に必要な大きさを少なくとも有するべきである。一般に、アブソリュートエンコーダ１内に設けられたＬＳＩ（以下、「エンコーダＬＳＩ」と称する。）には、アラーム出力部１４によるアラーム信号の出力動作などを含む種々の動作が保証される電圧の下限値がある。本実施形態では、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧として、エンコーダＬＳＩの動作電圧下限値よりも大きな値が選定される。まとめると、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧は、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧よりも小さく、なおかつ、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値よりも大きいものが選定される。またさらに、第２のレギュレータ１１−２が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である「規定値」として、第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である「規定値」よりも大きな値が設定される。本実施形態では、このような定電圧及び駆動電流（の規定値）を有するレギュレータが、第２のレギュレータ１１−２として選定される。一例を挙げると、例えばアブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値が３．３［Ｖ］であるとき、第２のレギュレータ１１−２は、出力する定電圧が３．７［Ｖ］程度、駆動電流が数百ミリ［Ａ］程度のものが選定される。

なお、アブソリュートエンコーダ１の消費電流が、第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力することができる駆動電流の規定値を超えない場合は、第２のレギュレータ１１−２が定電圧を出力することができる駆動電流の規定値も越えていないので、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２はともに定電圧を出力することになる。第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧は第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧よりも小さいことから、この間の電位差に起因して第１のレギュレータ１１−１と第２のレギュレータ１１−２との間で循環電流が発生する可能性がある。これを防ぐために、第１のレギュレータ１１−１と第２のレギュレータ１１−２との間に抵抗（図示せず）を設けてもよい。またあるいは、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２として、逆流防止機能を有するレギュレータを用いてもよい。

電圧検出部１２は、複数のレギュレータ（図１では、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２）のうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出する。第１のレギュレータ１１−１の出力側と第２のレギュレータ１１−２の出力側とは接続され、この接続線はアブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５に接続されているので、電圧検出部１２は、バックアップ電源２が電源処理部１５に対して印加している電圧を検出していることになる。

異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１が駆動する際に消費するバックアップ電源２からの電流の異常発生を検知する。より具体的には、異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧が所定の閾値以下となった場合、アブソリュートエンコーダ１が消費する電流が増加する異常が発生したと検知する。ここで、閾値は、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧と第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧との間に設定される。異常検知部１３は、例えば、オペアンプなどのようなコンパレータ、アナログディジタル変換器とディジタルデータ上で比較処理を行うロジックＩＣなどで構成される。異常検知部１３は、アブソリュートエンコーダ１に異常が発生したと判定した場合にアラーム出力部１４に対して異常発生を通知する。

アラーム出力部１４は、異常検知部１３から異常発生が通知されたとき、アラーム信号を出力する。すなわち、アラーム出力部１４は、バックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態においてアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生したときに、アラーム信号を出力することになる。

次に、異常検知処理の詳細について説明する。

図２は、各レギュレータの駆動電流と出力電圧との関係を例示する図である。図２において、アブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えており、バックアップ電源２からバックアップ電力の供給を受けているとする。第１のレギュレータ１１−１は、規定値Ｉ₁以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₁を出力し、この規定値Ｉ₁を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₁よりも小さい電圧を出力する特性を有する。また、第２のレギュレータ１１−２は、規定値Ｉ₂以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₂を出力し、この規定値Ｉ₂を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₂よりも小さい電圧を出力する特性を有する。

図１を参照して説明したように、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁は、例えばバックアップ電源２単体が出力する電圧と同程度の大きさであり、なおかつ、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂よりも大きい。また、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂は、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値Ｖ_Lよりも大きい。また、第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₁は、第２のレギュレータ１１−２が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂よりも大きい。また、異常検知部１３による異常検知処理に用いられる閾値Ｖ_thは、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁と第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂との間の値に設定される。

アブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えている間は、バックアップ電源２からバックアップ電力の供給を受ける。この間、電圧検出部１２は、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２のうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出し、異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧を監視し、アブソリュートエンコーダ１の異常の発生の有無を判定する。

アブソリュートエンコーダ１が正常である場合における消費電流をＩ₀とする。アブソリュートエンコーダ１が正常である場合におけるアブソリュートエンコーダ１の消費電流Ｉ₀は、第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₁を超えておらず、なおかつ第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂も越えていないので、第１のレギュレータ１１−１は定電圧Ｖ₁を出力し、第２のレギュレータ１１−２は定電圧Ｖ₂を出力する。第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁は、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂よりも大きいので、アブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５には、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁が印加される。つまり、正常であるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えている間は、バックアップ電源２から第１のレギュレータ１１−１を介してバックアップ電力の供給を受ける。すなわち、正常であるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えている間は、バックアップ電源２から出力される電流がアブソリュートエンコーダ１を駆動するための電流として供給され、アブソリュートエンコーダ１はこの電流を消費する。

アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生すると、第１のレギュレータ１１−１の駆動電流が徐々に増加する。第１のレギュレータ１１−１の駆動電流が規定値Ｉ₁を超えた場合、第１のレギュレータ１１−１は、出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₁よりも小さい電圧を出力することになる。異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された第１のレギュレータ１１−１の出力電圧が閾値Ｖ_th以下となった場合、アブソリュートエンコーダ１に異常が発生したと判定し、アラーム出力部１４に対して異常発生を通知する。

アブソリュートエンコーダ１の消費電流がさらに増加しても、第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂を越えない限りは、第２のレギュレータ１１−２は定電圧Ｖ₂を出力し続け、アブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５には、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂が印加され続ける。上述のように、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂として、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値Ｖ_Lよりも大きい値が選定されている。つまり、アブソリュートエンコーダ１の消費電流が、第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の規定値Ｉ₂を越えない限りは、アブソリュートエンコーダ１は第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂にて動作を継続することができる。よって、アラーム出力部１４は、異常検知部１３からの異常発生の通知を受けて、アラーム信号を出力することができる。

以上説明したように、第１の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１によれば、バックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態において、異なる大きさの駆動電流及び異なる定電圧出力を有する複数のレギュレータが出力する電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常を的確に検知することができる。図３は、アブソリュートエンコーダの異常発生を検知するまでに要する時間とアブソリュートエンコーダの消費電流との関係を説明する図であって、（Ａ）は第１の実施形態による異常検知回路を用いない場合を示し、（Ｂ）は第１の実施形態による異常検知回路を用いた場合を示す。第１の実施形態による異常検知回路を用いない従来の場合、図３（Ａ）に示すように、バックアップ電源が消耗したことを認識して初めてアブソリュートエンコーダに消費電流の増加を伴う異常が発生したことに気付くことができるので（時刻ｔ₁）、異常発生を検知するまでに時間を要していた。この間、バックアップ電源から電力が供給されないことから、例えばアブソリュートエンコーダ内のメモリに記憶された情報は失われてしまい、アブソリュートエンコーダの原点情報を再度取得する作業や、アブソリュートエンコーダが取り付けられた工作機械やロボットなどの機械に関する各種情報を再度記憶させる作業が必要になり、作業効率が低下していた。また、バックアップ電源の消耗に気付かぬままアブソリュートエンコーダをそのまま使い続けると、正確な位置情報を取得することができず、場合によっては当該アブソリュートエンコーダが設けられた工作機械やロボットなどの深刻な事故が発生していた。これに対し、第１の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１によれば、アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生して第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができなくなっても、アブソリュートエンコーダ１の消費電流が第２のレギュレータ１１−２の駆動電流の規定値Ｉ₂を越えない限り第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力し続けることができるので、アブソリュートエンコーダ１は第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂にて動作を継続することができる。よって、アブソリュートエンコーダ１内のアラーム出力部１４は、異常検知部１３からの異常発生の通知を受けて、アラーム信号を出力することができるので、図３（Ｂ）に示すように、バックアップ電源２が消耗する前に（時刻ｔ₂）、アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生したことをユーザは把握することができる。このように、第１の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１を用いれば、ユーザは早期にアブソリュートエンコーダ１の異常発生を知ることができるので、例えばアブソリュートエンコーダ１を正常なものに交換してバックアップ電源２の異常な消耗を抑制するといった対応をとることができる。

このように、第１の実施形態によれば、制御電源３からの電力供給が途絶えておりバックアップ電源２からバックアップ電力の供給を受けている場合において、アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常が発生しても、アブソリュートエンコーダ１はバックアップ電源２から第２のレギュレータを介してバックアップ電力の供給を受けることができる。第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧（すなわちバックアップ電力を構成する電圧）として、アラーム出力部１４によるアラーム信号の出力動作などを含む種々の動作が保証される電圧の下限値（エンコーダＬＳＩの動作電圧下限値）よりも大きな値が選定されるので、アブソリュートエンコーダ１（内のアラーム出力部１４）はアラーム信号を出力する動作を行うことができる。したがって、アブソリュートエンコーダ１が取り付けられた工作機械やロボットは、アブソリュートエンコーダ１のアラーム出力部１４から出力されたアラーム信号に基づいて例えば保護動作を行うことができる。また例えば、アブソリュートエンコーダ１のアラーム出力部１４から出力されたアラーム信号に基づいて異常発生をユーザに報知する手段を構築してもよい。ユーザに対する報知の手段の例としては、パソコン、携帯端末、タッチパネルなどのディスプレイやロボットや工作機械の制御装置（図示せず）に付属のディスプレイなどがある。例えば「アブソリュートエンコーダに異常が発生しました」、「アブソリュートエンコーダを交換してください」あるいは「バックアップ電源を交換してください」といった表示をディスプレイに映し出してもよい。また例えば、ユーザに対する報知の手段を、音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器にて実現してもよい。またあるいは、プリンタを用いて紙面等にプリントアウトして表示させる形態をとってもよい。またあるいは、これらを適宜組み合わせて実現してもよい。

また、スイッチングレギュレータはシャント抵抗に比べて安価であるので、本実施形態によれば、シャント抵抗を用いた電流検出回路にて消費電流の増加を伴う異常を検知する手法に比べて低コストである。

上述の第１の実施形態では、異常検知回路内の複数のレギュレータとして、２個のレギュレータを設けた例について説明したが、次に説明するように３個以上のレギュレータを設けてもよい。

図４は、追加の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。また、図５は、図４に示す追加の実施形態における各レギュレータの駆動電流と出力電圧との関係を例示する図である。図５において、アブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えており、バックアップ電源２からバックアップ電力の供給を受けているとする。

図４及び図５に示す追加の実施形態では、アブソリュートエンコーダ１内の異常検知回路内の複数のレギュレータとして、３個のレギュレータ、すなわち第１のレギュレータ１１−１、第２のレギュレータ１１−２及び第３のレギュレータ１１−３が設けられる。第１のレギュレータ１１−１、第２のレギュレータ１１−２及び第３のレギュレータ１１−３は、いずれもバックアップ電源２と電源処理部１５との間に接続され、かつ互いに並列接続される。したがって、第１のレギュレータ１１−１、第２のレギュレータ１１−２及び第３のレギュレータ１１−３が動作するための駆動電流は、バックアップ電源２から供給されることになる。

図４に示す追加の実施形態では、第１のレギュレータ１１−１、第２のレギュレータ１１−２及び第３のレギュレータ１１−３は、出力する定電圧の大きさが異なり、なおかつ当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさも異なるものが用いられる。つまり、駆動電流の大きさ及び定電圧の大きさが、第１のレギュレータ１１−１と第２のレギュレータ１１−２と第３のレギュレータ１１−３とで異なる。

第１のレギュレータ１１−１は、図１を参照して説明したものと同様であるので詳細な説明は省略するが、バックアップ電源２が出力する電力がアブソリュートエンコーダ１に対するバックアップ電力として機能するよう、定電圧Ｖ₁及び駆動電流が選定されたものを用いる。第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の上限値である規定値をＩ₁とする。

第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂は、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁よりも小さく、なおかつ、当該定電圧Ｖ₂を出力するのに必要な駆動電流として第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力するのに必要な駆動電流よりも大きいものが選定される。第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂は、第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₁よりも大きな値に設定される。

また、第３のレギュレータ１１−３は、出力する定電圧Ｖ₃が第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂よりも小さく、なおかつ、当該定電圧Ｖ₃を出力するのに必要な駆動電流として第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力するのに必要な駆動電流よりも大きいものが選定される。第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃は、異常発生時にアラーム出力部１４がアラーム信号を出力する動作に必要な大きさを少なくとも有するものが選定される。すなわち、第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃は、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂よりも小さく、なおかつ、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値Ｖ_Lよりも大きいものが選定される。また、第３のレギュレータ１１−３が定電圧Ｖ₃を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₃は、第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂よりも大きな値のものが選定される。

３個のエンコーダ１１−１、１１−２及び１１−３からは、上述のように３種類の定電圧Ｖ₁、Ｖ₂及びＶ₃が出力される。第１のレギュレータ１１−１は、規定値Ｉ₁以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₁を出力し、この規定値Ｉ₁を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₁よりも小さい電圧を出力する特性を有する。また、第２のレギュレータ１１−２は、規定値Ｉ₂以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₂を出力し、この規定値Ｉ₂を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₂よりも小さい電圧を出力する特性を有する。また、第３のレギュレータ１１−３は、規定値Ｉ₃以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₃を出力し、この規定値Ｉ₃を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₃よりも小さい電圧を出力する特性を有する。

本実施形態では、異常検知部１３の異常検知処理に用いられる閾値を、各定電圧間に設定することで、異常検知の状態（レベル）をより細かく検知することができる。すなわち、第１の閾値Ｖ_th1は、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁と第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂との間に設定される。第２の閾値Ｖ_th2は、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂と第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃との間に設定される。第１の閾値Ｖ_th1は、アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常の状態が低レベルであるか否かの判定に用いられる。例えば、アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生したが、消費電流が正常時に比べてそれほど増加しておらずバックアップ電源２の急激な消耗の可能性が低いようないわゆる「低レベルの異常」を検知するために、第１の閾値Ｖ_th1が用いられる。第２の閾値Ｖ_th2は、アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常の状態が高レベルであるか否かの判定に用いられる。例えば、アブソリュートエンコーダ１に消費電流の大幅な増加を伴う異常が発生してバックアップ電源２が急激に消耗するようないわゆる「高レベルの異常」を検知するために、第２の閾値Ｖ_th2が用いられる。

アブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えている間は、バックアップ電源２からバックアップ電力の供給を受ける。この間、電圧検出部１２は、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２のうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出し、異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧を監視し、第１の閾値Ｖ_th1及び第１の閾値Ｖ_th2を用いてアブソリュートエンコーダ１の異常の発生の有無を判定する。

アブソリュートエンコーダ１が正常である場合におけるアブソリュートエンコーダ１の消費電流Ｉ₀は、第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の規定値Ｉ₁、第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の規定値Ｉ₂及び第３のレギュレータ１１−３が定電圧Ｖ₃を出力することができる駆動電流の規定値Ｉ₃いずれについても越えていないので、第１のレギュレータ１１−１は定電圧Ｖ₁を出力し、第２のレギュレータ１１−２は定電圧Ｖ₂を出力し、第３のレギュレータ１１−３は定電圧Ｖ₃を出力する。第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁は、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂及び第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃よりも大きいので、アブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５には、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁が印加される。つまり、正常であるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えている間は、バックアップ電源２から、第１のレギュレータ１１−１を介してバックアップ電力の供給を受ける。すなわち、正常であるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給が途絶えている間は、バックアップ電源２から出力される電流がアブソリュートエンコーダ１を駆動するための電流として供給され、アブソリュートエンコーダ１はこの電流を消費する。

アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生すると、第１のレギュレータ１１−１の駆動電流が徐々に増加する。第１のレギュレータ１１−１の駆動電流が規定値Ｉ₁を超えたとき、第１のレギュレータ１１−１は、出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₁よりも小さい電圧を出力することになる。異常検知部１３内は、電圧検出部１２により検出された第１のレギュレータ１１−１の出力電圧が第１の閾値Ｖ_th1以下となった場合、アブソリュートエンコーダ１に低レベルの異常が発生したと判定し、アラーム出力部１４に対して低レベルの異常が発生したことを通知する。これを受けてアラーム出力部１４は、アブソリュートエンコーダ１に低レベルの異常が発生したことを示す注意（Ｗａｒｎｉｎｇ）信号を出力する。

アブソリュートエンコーダ１の異常に伴い消費電流の増加がさらに進み、第２のレギュレータ１１−２の駆動電流が規定値Ｉ₂を超えたとき、第２のレギュレータ１１−２は、出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₂よりも小さい電圧を出力することになる。異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された第２のレギュレータ１１−２の出力電圧が第２の閾値Ｖ_th2以下となった場合、アブソリュートエンコーダ１に高レベルの異常が発生したと判定し、アラーム出力部１４に対して高レベルの異常が発生したことを通知する。アブソリュートエンコーダ１の消費電流が大幅に増加しても、第３のレギュレータ１１−３が定電圧Ｖ₃を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₃を越えない限りは、第３のレギュレータ１１−３は定電圧Ｖ₃を出力し、電源処理部１５には、第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃が印加される。上述のように、第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃は、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値Ｖ_Lよりも大きい。つまり、アブソリュートエンコーダ１の消費電流が第３のレギュレータ１１−３が定電圧Ｖ₃を出力することができる駆動電流の規定値Ｉ₃を越えない限りは、アブソリュートエンコーダ１は第３のレギュレータ１１−３が出力する定電圧Ｖ₃にて動作することができる。よって、アブソリュートエンコーダ１内のアラーム出力部１４は、異常検知部１３から高レベルの異常が発生したとの通知を受けて、アラーム信号を出力することができる。

図４及び図５を参照して説明したさらなる実施例では、複数のレギュレータとして、３個のレギュレータを設けた例について説明したが、それ以上の個数のレギュレータを設けても、同様にアブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常を検知することができる。レギュレータの個数を増やすほど、より詳細にアブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常のレベルをより細かく切り分けることができる。アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常のレベルを検知することができれば、異常レベルに応じた対応をとり易くなる。例えば、アブソリュートエンコーダ１に低レベルの異常が発生したことを検知した場合は、アブソリュートエンコーダ１を正常なものに交換し、アブソリュートエンコーダ１に高レベルの異常が発生したことを検知した場合は、アブソリュートエンコーダ１及びバックアップ電源２の両方を交換するといった対応をとることができる。

次に、制御電源から電力が供給されている状態において消費電流の増加を伴う異常の発生を検知することができるアブソリュートエンコーダについて説明する。図６は、第２の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。

第２の実施形態では、制御電源３及びバックアップ電源２から電力が供給されて駆動されるアブソリュートエンコーダ１において、特に制御電源３から電力が供給されている状態でアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生した場合に当該異常を検知するための異常検出回路が設けられる。すなわち、第２の実施形態は、第１の実施形態における異常検出回路を、バックアップ電源２に対応のものから制御電源３に対応のものに変更したものである。

第２の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３及びバックアップ電源２から電力が供給されるアブソリュートエンコーダ１の異常を検知する異常検知回路として、複数のレギュレータと、電圧検出部１２と、異常検知部１３と、アラーム出力部１４とを備える。本実施形態では、制御電源３からバックアップ電力が供給されている状態でアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生した場合に当該異常を検知するために、複数のレギュレータ、電圧検出部１２、異常検知部１３及びアラーム出力部１４からなる異常検出回路が、制御電源３に接続される。なお、電源処理部１５については図１〜図５を参照して説明した通りである。

制御電源３から電力が供給されている状態でアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生した場合に当該異常を検知するための異常検出回路の一構成要素である複数のレギュレータは、互いに並列接続され、かつ、制御電源３とアブソリュートエンコーダ１内の電源処理部１５との間に接続される。図示の例では、複数のレギュレータとして、２個のレギュレータ、すなわち第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２が設けられる。第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２は、いずれも制御電源３と電源処理部１５との間に接続され、かつ互いに並列接続される。したがって、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２が動作するための駆動電流は、制御電源３から供給されることになる。

第１のレギュレータ１１−１と第２のレギュレータ１１−２とで、出力する定電圧の大きさが異なり、なおかつ当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさも異なる。

第１のレギュレータ１１−１は、制御電源３が出力する電流を、アブソリュートエンコーダを駆動するための電流として供給する。すなわち、第１のレギュレータ１１−１は、制御電源３が出力する電力がアブソリュートエンコーダ１に対する駆動電力として機能するよう、定電圧及び駆動電流が選定される。このため、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧は、例えば制御電源３単体（すなわち制御電源３本体）が出力する電圧と同程度の大きさであることが好ましい。また、アブソリュートエンコーダ１の正常時に第１のレギュレータ１１−１に入力される駆動電流は、例えば第２の実施形態による異常検知回路を設けていないアブソリュートエンコーダに制御電源３を直接接続した場合に想定される制御電源３の正常時の出力電流（すなわち第２の実施形態による異常検知回路を設けていないアブソリュートエンコーダの正常時の消費電流）と同程度の大きさであることが好ましい。ただし、第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である「規定値」は、第２の実施形態による異常検知回路を設けていないアブソリュートエンコーダに制御電源３を直接接続した場合に想定される、制御電源３の正常時の出力電流よりも大きな値に設定されるべきである。したがって、第２の実施形態では、このような定電圧及び駆動電流（の規定値）を有するレギュレータが、第１のレギュレータ１１−１として選定される。一例を挙げると、第１のレギュレータ１１−１は、出力する定電圧が５．０［Ｖ］程度、定電圧の出力を保証する駆動電流の規定値が数十ミリ〜数百ミリ［Ａ］程度のものが選定される。

第２のレギュレータ１１−２は、出力する定電圧が第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧よりも小さく、なおかつ、当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさとして第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさよりも大きいものが選定される。ただし、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧は、異常発生時にアラーム出力部１４がアラーム信号を出力する動作に必要な大きさを少なくとも有するべきである。一般に、アブソリュートエンコーダ１内に設けられたエンコーダＬＳＩには、アラーム出力部１４によるアラーム信号の出力動作などを含む種々の動作が保証される電圧の下限値がある。本実施形態では、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧として、エンコーダＬＳＩの動作電圧下限値よりも大きな値が選定される。まとめると、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧は、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧よりも小さく、なおかつ、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値よりも大きいものが選定される。またさらに、第２のレギュレータ１１−２が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である「規定値」として、第１のレギュレータ１１−１が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である「規定値」よりも大きな値が設定される。本実施形態では、このような定電圧及び駆動電流（の規定値）を有するレギュレータが、第２のレギュレータ１１−２として選定される。一例を挙げると、例えばアブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値が３．３［Ｖ］であるとき、第２のレギュレータ１１−２は、出力する定電圧が４．７［Ｖ］程度、駆動電流が数［Ａ］程度のものが選定される。

なお、第２の実施形態におけるレギュレータに関して、上述した事項以外は、第１の実施形態のものと同様であるので説明は省略する。

電圧検出部１２は、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２のうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出する。第１のレギュレータ１１−１の出力側と第２のレギュレータ１１−２の出力側とは接続され、この接続線はアブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５に接続されているので、電圧検出部１２は、制御電源３が電源処理部１５に印加する電圧を検出していることになる。

異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１が駆動する際に消費する制御電源３からの電流の異常発生を検知する。より具体的には、異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧が所定の閾値以下となった場合、アブソリュートエンコーダ１が消費する電流が増加する異常が発生したと検知する。ここで、閾値は、第１の実施形態同様、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧と第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧との間に設定される。異常検知部１３は、アブソリュートエンコーダ１に異常が発生したと判定した場合にアラーム出力部１４に対して異常発生を通知する。

アラーム出力部１４は、異常検知部１３から異常発生が通知されたとき、アラーム信号を出力する。すなわち、アラーム出力部１４は、制御電源３から電力が供給されている状態においてアブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生したときに、アラーム信号を出力することになる。

第２の実施形態においても、図２を参照して説明した各レギュレータの駆動電流と出力電圧との関係が成り立つ。以下、第２の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１の動作について、図２を参照して説明する。

第１のレギュレータ１１−１は、規定値Ｉ₁以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₁を出力し、この規定値Ｉ₁を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₁よりも小さい電圧を出力する特性を有する。また、第２のレギュレータ１１−２は、規定値Ｉ₂以下の駆動電流が供給されたときは定電圧Ｖ₂を出力し、この規定値Ｉ₂を超える駆動電流が供給されたときは出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₂よりも小さい電圧を出力する特性を有する。

第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁は、例えば制御電源３単体が出力する電圧と同程度の大きさであり、なおかつ、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂よりも大きい。また、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂は、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値Ｖ_Lよりも大きい。また、第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₁は、第２のレギュレータ１１−２が定電圧を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂よりも大きい。また、異常検知部１３による異常検知処理に用いられる閾値Ｖ_thは、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁と第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂との間の値に設定される。

アブソリュートエンコーダ１は、制御電源３からの電力供給を受け、この間、電圧検出部１２は、第１のレギュレータ１１−１及び第２のレギュレータ１１−２のうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出し、異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された出力電圧を監視し、アブソリュートエンコーダ１の異常の発生の有無を判定する。

アブソリュートエンコーダ１が正常である場合における消費電流をＩ₀とする。アブソリュートエンコーダ１が正常である場合におけるアブソリュートエンコーダ１の消費電流Ｉ₀は、第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₁を超えておらず、なおかつ第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂も越えていないので、第１のレギュレータ１１−１は定電圧Ｖ₁を出力し、第２のレギュレータ１１−２は定電圧Ｖ₂を出力する。第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁は、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂よりも大きいので、アブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５には、第１のレギュレータ１１−１が出力する定電圧Ｖ₁が印加される。つまり、正常であるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３から第１のレギュレータ１１−１を介して電力の供給を受け、アブソリュートエンコーダ１はこの電力を消費する。

アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生すると、第１のレギュレータ１１−１の駆動電流が徐々に増加する。第１のレギュレータ１１−１の駆動電流が規定値Ｉ₁を超えた場合、第１のレギュレータ１１−１は、出力電圧が急激に低下して定電圧Ｖ₁よりも小さい電圧を出力することになる。異常検知部１３は、電圧検出部１２により検出された第１のレギュレータ１１−１の出力電圧が閾値Ｖ_th以下となった場合、アブソリュートエンコーダ１に異常が発生したと判定し、アラーム出力部１４に対して異常発生を通知する。

アブソリュートエンコーダ１の消費電流がさらに増加しても、第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の上限値である規定値Ｉ₂を越えない限りは、第２のレギュレータ１１−２は定電圧Ｖ₂を出力し続け、アブソリュートエンコーダ１の電源処理部１５には、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂が印加され続ける。上述のように、第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂として、アブソリュートエンコーダ１内のエンコーダＬＳＩの動作電圧下限値Ｖ_Lよりも大きい値が選定されている。つまり、アブソリュートエンコーダ１の消費電流が、第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力することができる駆動電流の規定値Ｉ₂を越えない限りは、アブソリュートエンコーダ１は第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂にて動作を継続することができる。よって、アラーム出力部１４は、異常検知部１３からの異常発生の通知を受けて、アラーム信号を出力することができる。

以上説明したように、第２の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１によれば、制御電源３から電力が供給されている状態において、異なる大きさの駆動電流及び異なる定電圧出力を有する複数のレギュレータが出力する電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常を的確に検知することができる。

第２実施形態によるアブソリュートエンコーダ１によれば、アブソリュートエンコーダ１に消費電流の増加を伴う異常が発生して第１のレギュレータ１１−１が定電圧Ｖ₁を出力することができなくなっても、アブソリュートエンコーダ１の消費電流が第２のレギュレータ１１−２の駆動電流の規定値Ｉ₂を越えない限り第２のレギュレータ１１−２が定電圧Ｖ₂を出力し続けることができるので、アブソリュートエンコーダ１は第２のレギュレータ１１−２が出力する定電圧Ｖ₂にて動作を継続することができる。よって、アブソリュートエンコーダ１内のアラーム出力部１４は、異常検知部１３からの異常発生の通知を受けて、アラーム信号を出力することができる。したがって、ブソリュートエンコーダ１が取り付けられた工作機械やロボットは、アブソリュートエンコーダ１のアラーム出力部１４から出力されたアラーム信号に基づいて例えば保護動作を行うことができる。また例えば、アブソリュートエンコーダ１のアラーム出力部１４から出力されたアラーム信号に基づいて異常発生をユーザに報知する手段を構築してもよい。このユーザに報知する手段により、ユーザは早期にアブソリュートエンコーダ１の異常発生を知ることができるので、例えばアブソリュートエンコーダ１を正常なものに交換して制御電源３の故障を防ぐといった対応をとることができる。また、スイッチングレギュレータはシャント抵抗に比べて安価であるので、本実施形態によれば、シャント抵抗を用いた電流検出回路にて消費電流の増加を伴う異常を検知する手法に比べて低コストである。

上述の第２の実施形態では、異常検知回路内の複数のレギュレータとして、２個のレギュレータを設けた例について説明したが、図４を参照して説明したように３個以上のレギュレータを設けてもよい。

次に、バックアップ電源からバックアップ電力が供給されている状態及び制御電源から電力が供給されている状態のいずれの場合においても消費電流の増加を伴う異常の発生を検知することができるアブソリュートエンコーダについて説明する。図７は、第３の実施形態によるアブソリュートエンコーダを示す図である。

第３の実施形態は、図１〜図５を参照して説明した第１の実施形態と図６を参照した第２の実施形態とを組み合わせたものであり、制御電源３及びバックアップ電源２から電力が供給されて駆動されるアブソリュートエンコーダ１において、制御電源３から電力が供給されている状態及びバックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態のいずれの場合においても消費電流の増加を伴う異常の発生を検知するための異常検出回路が設けられる。

第３の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１は、制御電源３及びバックアップ電源２から電力が供給されるアブソリュートエンコーダ１において、制御電源３から電力が供給されている状態においてアブソリュートエンコーダ１の異常を検知する異常検知回路として、複数のレギュレータ（第１のレギュレータ１１−１−Ａ及び第１のレギュレータ１１−２−Ａ）と、電圧検出部１２−Ａと、異常検知部１３−Ａとを備える。この制御電源３による電力供給時に対応した異常検知回路については、図６を参照して説明した第２の実施形態の通りである。また、バックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態においてアブソリュートエンコーダ１の異常を検知する異常検知回路として、複数のレギュレータ（第１のレギュレータ１１−１−Ｂ及び第１のレギュレータ１１−２−Ｂ）と、電圧検出部１２−Ｂと、異常検知部１３−Ｂとを備える。このバックアップ電源２によるバックアップ電力供給時に対応した異常検知回路については、図１〜図５を参照して説明した第１の実施形態の通りである。なお、アラーム出力部１４については、制御電源３による電力供給時に対応した異常検知回路とバックアップ電源２によるバックアップ電力供給時に対応した異常検知回路とに共通して設けられる、すなわち、アラーム出力部１４は、異常検知部１３−Ａ及び異常検知部１３−Ｂの両方に接続され、制御電源３から電力が供給されている状態及びバックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態のいずれかにおいて異常が検知された場合にアラーム信号を出力する。

第３の実施形態によるアブソリュートエンコーダ１によれば、制御電源３から電力が供給されている状態及びバックアップ電源２からバックアップ電力が供給されている状態のいずれの場合においても、異なる大きさの駆動電流及び異なる定電圧出力を有する複数のレギュレータが出力する電圧に基づいて、アブソリュートエンコーダ１の消費電流の増加を伴う異常を的確に検知することができる。すなわち、第３の実施形態によれば、第１の実施形態及び第２の実施形態の両方の効果を奏することができる。したがって、ブソリュートエンコーダ１が取り付けられた工作機械やロボットは、アブソリュートエンコーダ１のアラーム出力部１４から出力されたアラーム信号に基づいて例えば保護動作を行うことができる。また例えば、アブソリュートエンコーダ１のアラーム出力部１４から出力されたアラーム信号に基づいて異常発生をユーザに報知する手段を構築してもよい。このユーザに報知する手段により、ユーザは早期にアブソリュートエンコーダ１の異常発生を知ることができるので、例えばアブソリュートエンコーダ１を正常なものに交換して制御電源３の故障を防いだりバックアップ電源２の異常な消耗を抑制するといった対応をとることができる。また、スイッチングレギュレータはシャント抵抗に比べて安価であるので、本実施形態によれば、シャント抵抗を用いた電流検出回路にて消費電流の増加を伴う異常を検知する手法に比べて低コストである。

なお、上述の第３の実施形態では、異常検知回路内の複数のレギュレータとして、２個のレギュレータを設けた例について説明したが、図４を参照して説明したように３個以上のレギュレータを設けてもよい。

１ アブソリュートエンコーダ
２ バックアップ電源
３ 制御電源
１１−１、１１−１−Ａ、１１−１−Ｂ 第１のレギュレータ
１１−２、１１−２−Ａ、１１−２−Ｂ 第２のレギュレータ
１１−３ 第３のレギュレータ
１２ 電圧検出部
１３ 異常検知部
１４ アラーム出力部
１５ 電源処理部

Claims (9)

1. 電源によって供給される電流に基づき駆動するアブソリュートエンコーダであって、
   電源から駆動電流が供給され、前記アブソリュートエンコーダに対して出力する定電圧の大きさ及び当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流の大きさが異なる、互いに並列接続された複数のレギュレータと、
   前記複数のレギュレータのうちの少なくとも１つのレギュレータの出力電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部により検出された出力電圧に基づいて、前記アブソリュートエンコーダが駆動する際に消費する電源からの電流の異常を検知する異常検知部と、
   を備える、アブソリュートエンコーダ。
2. 各前記レギュレータは、当該レギュレータに固有の規定値以下の駆動電流が供給されたときは当該レギュレータに固有の定電圧を出力し、前記規定値を超える駆動電流が供給されたときは前記定電圧よりも小さい電圧を出力する、請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
3. 前記異常検知部は、前記電圧検出部により検出された出力電圧が所定の閾値以下となった場合、前記アブソリュートエンコーダが消費する電流に異常が発生したと検知する、請求項１または２に記載のアブソリュートエンコーダ。
4. 前記アブソリュートエンコーダが消費する電流に異常が発生したと前記異常検知部により検知された場合にアラーム信号を出力するアラーム出力部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
5. 前記複数のレギュレータは、
   電源が出力する電流を、前記アブソリュートエンコーダを駆動するための電流として供給する第１のレギュレータと、
   前記第１のレギュレータよりも出力する定電圧が小さく、かつ当該定電圧を出力するのに必要な駆動電流が大きい第２のレギュレータと、
   を含む、請求項３または４に記載のアブソリュートエンコーダ。
6. 前記閾値は、前記第１のレギュレータが出力する定電圧と前記第２のレギュレータが出力する定電圧との間に設定される、請求項５に記載のアブソリュートエンコーダ。
7. 前記第２のレギュレータが出力する定電圧は、前記アブソリュートエンコーダが消費する電流に異常が発生したと前記異常検知部により検知された場合に前記アラーム出力部がアラーム信号を出力するのに必要な大きさを少なくとも有する、請求項５または６に記載のアブソリュートエンコーダ。
8. 前記アブソリュートエンコーダを駆動するための電流を出力する電源は、制御電源である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
9. 前記アブソリュートエンコーダを駆動するための電流を出力する電源は、制御電源とは異なるバックアップ電源である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。

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