JPH0449051B2 - - Google Patents

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JPH0449051B2
JPH0449051B2 JP57088005A JP8800582A JPH0449051B2 JP H0449051 B2 JPH0449051 B2 JP H0449051B2 JP 57088005 A JP57088005 A JP 57088005A JP 8800582 A JP8800582 A JP 8800582A JP H0449051 B2 JPH0449051 B2 JP H0449051B2
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JP
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light emitting
emitting diode
signal
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Hiroshi Ishida
Shigeyuki Ushama
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/22Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • H03M1/28Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
    • H03M1/30Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は障害自己診断機能付パルスエンコーダ
に関し、特に、発光ダイオード(以下LEDと称
する)を使用した光学式パルスエンコーダにおい
て、LEDのリード線断線、パルスエンコーダの
供給電圧の低下、或いは信号出力素子の出力トラ
ンジスタの不良等の異常検出機能を有するパルス
エンコーダに関する。
一般に、パルスエンコーダはモータの回転角度
および回転速度を検出し、その検出出力を数値制
御装置に与えるものである。数値制御装置はパル
スエンコーダからの検出出力に応じて、モータの
回転角および回転速度を制御してモータの回転軸
に結合している工作物を所望の位置に位置決めす
る。
パルスエンコーダにおいて、上記の如く異常が
発生すると、その出力は不定になり、これを受け
る数値制御装置はモータの回転角や回転速度を正
しく制御できなくなり、モータが暴走してしまう
ことがある。
従来、パルスエンコーダに上記の如き異常検出
機能がついていなかつたので、数値制御装置やモ
ータの暴走がしばしば生じていた。
従つて、本発明の目的は、パルスエンコーダ内
のLEDに対する給電用電源回路における障害、
をLEDを流れる電流の変化を出力側の駆動回路
における出力ゲートで診断するという構想の基づ
きパルスエンコーダに障害自己診断機能を付加し
それにより数値制御装置およびこれによつて制御
されるモータの暴走を防止することにある。
上記の目的を達成するために、本発明により提
供されるものは、発光ダイオードと抵抗器を電源
線と接地線の間に接続してなり、正常時に該発光
ダイオードから連続的に光を発光させる直列回
路、光透過部を有し、回転することにより該発光
ダイオードからの光を断続的に透過させる符号
板、発光ダイオードに固定的に対応している固定
光透過部を有し、発光ダイオードからの光を透過
させる固定板、符号板および固定板を介して発光
ダイオードからの断続的な光を受けて、正電圧と
負電圧の間を周期的且つ連続的に変化する電気的
信号に変換する受光素子、および受光素子から出
力される信号を増幅して得られる出力信号により
被駆動装置を駆動する駆動回路を具備し、駆動回
路は、受光素子の出力を矩形波整形して互いに反
転の関係にある2つの矩形波信号を被駆動装置に
出力する駆動素子と、入力が駆動素子の出力に接
続されており、発光ダイオードのカソードに接続
された制御端子を有し、制御端子に印加される電
圧が所定値以上のとき駆動素子からの矩形波信号
を通過させる出力ゲートとを具備し、出力ゲート
の出力に接続されたアラーム検出信号出力ゲート
回路により、出力ゲートの出力の排他的論理和を
とつて障害検出信号とし、被駆動装置の動作を障
害検出信号に応じて停止させるようにしたことを
特徴とする障害自己診断機能付パルスエンコーダ
であある。
以下、本発明の実施例を図面によつて説明す
る。
第1図は本発明に係るパルスエンコーダを模式
的に示す側面図である。第1図において、モータ
1に結合されている回転軸2は継手3を介して回
転軸4に結合されており、この回転軸4に符号板
5が固定されている。符号板5の上部に発光ダイ
オード61,62,63が設けられている。符号板
5の下部に固定板7が設けられており、固定板7
の下にフオトセル8が設けられている。フオトセ
ル8の出力は駆動回路9によつて増幅され波形整
形されて出力され、その出力信号は図示しない数
値制御装置に入力される。
第2図aは第1図に示した符号板5の1例の模
式的平面図である。第2図aにおいて、符号式5
の外周部には、金属蒸着によつて光遮断模様10
が等間隔に設けられており、光遮断模様10の間
は光透過部11となつている環12が設けられて
いる。符号板5の内周部には、一ケ所のみに光透
過部13を設け、他を光遮断領域14とした環1
5が設けられている。
第2図bは第1図に示した固定板7の1例の模
式的平面図である。第2図bにおいて、第2図a
の環12に対応する位置に、金属蒸着による光遮
断模様16,17,18,19が設けられてい
る。光遮断模様16と17とは互いに位相が180°
ずれている。同様に光遮断模様18と19とも互
いに位相が180°ずれている。また、光遮断模様1
6と18とは互いに位相が90°ずれており、光遮
断模様17と19とも互いに位相が90°ずれてい
る。また、第2図aの環15に対応する位置に、
光透過部13に対応する光透過部20が設けられ
ている。
発光ダイオード61,62,63から発光される
光は、回転中の符号5に設けられた光透過部およ
び固定板7に設けられた光透過部を通過すると、
フオトセル8によつて受光されて電気的信号に変
換される。
第3図は第1図のフオトセル8の出力に得られ
る電気的信号の1例を示す波形図である。第3図
において、波形aは第2図aの光透過部11およ
び第2図bの光遮断模様16を透過して来た光を
電気的信号に変換したものである。同様に、波形
aは11と17を透過して来た光、波形bは11
と19を透過して来た光、波形は11と18を
透過して来た光をそれぞれ電気的信号に変換した
ものである。波形zは符号板5の光透過部13と
固定板7の光透過部20を透過した光を電気的信
号に変換したものである。第3図からわかるよう
に、aとは互いに180°だけ位相がずれており、
bとも互いに180°だけ位相がずれている。この
ように180°位相のずれた信号は数値制御装置にと
つて、耐ノイズ特性を向上させるために有用であ
る。また、aとb、およびとは互いに90°位
相がずれているが、このように90°位相のずれた
信号はモータの回転方向を検出するために用いら
れる。信号zはモータ回転軸の回転角度の制御に
用いられる。
第4図は本発明による障害自己診断機能付パル
スエンコーダの一実施例を示すブロツク回路図で
ある。第4図において、発光ダイオード61およ
び62は直列接続されており、発光ダイオード61
のアノードは電源+Eに接続されており、発光ダ
イオード62のカソードは抵抗R1を介して接地さ
れている。同様に、発光ダイオード63および6D
も直列接続されており、発光ダイオード63のア
ノードは電源+Eに、発光ダイオード6Dのカソ
ードは抵抗R2を介して接地されている。発光ダ
イオード61は固定板7(第2図)の光遮断模様
16および17に対応して位置付けられ発光ダイ
オード62は光遮断模様18および19に対応し
て位置付けられている。発光ダイオード63は固
定板の光透過部20に対応して位置付けられてい
る。発光ダイオード6pは発光ダイオード63の光
量変化率を発光ダイオード61および62と等しく
するために挿入されたダミーのLEDである。
発光ダイオード61ないし63からの光はそれぞ
れ、フオトセル81ないし83によつて受光され、
第3図に示した如き電気信号に変換され、駆動回
路9に入力される。駆動回路9は、フオトセル8
ないし83からの信号をそれぞれ増幅するアンプ
211,212,213とこれらのアンプにより増
幅された信号をそれぞれ矩形波整形して出力する
駆動素子221,222,223とを備えている。
駆動素子221,222,223はそれぞれ駆動部
231,232,233と、出力ゲート241,24
,243とを備えている。出力ゲート241,2
2,243から出力信号Aと,Bと,および
Zとが出力される。
このような発光ダイオードを用いた光学式パル
スエンコーダの場合、LEDの内部のリード線断
線はエンコーダにとつて致命的な障害になる。ま
た、電源電圧+Eは通常は5Vであるが、ある一
定の値以下、例えば3.5V以下になると、電気回
路の素子が誤動作する可能性があるため、やはり
エンコーダの出力信号にとつては障害になる。
従来のパルスエンコーダには、LED内部のリ
ード線断線や電源電圧の低下を検出する機能が付
加されていなかつたので、このような障害が発生
するとパルスエンコーダの出力が不定になり、数
値制御装置やモータが暴走するという事故がしば
しば生じた。
そこで本発明により発光ダイオード62のカソ
ードを駆動回路9の出力ゲート241に設けられ
ている制御端子C1に接続した。発光ダイオード
1または62の内部のリード線が断線した場合、
或いは電源電圧+Eが低下したときは制御端子
C1における電圧が低下し、それにより出力ゲー
ト241の出力信号Aおよびが共にローレベル
Lとなる。出力ゲート241の2つの出力は排他
的論理和ゲート251に入力されており、出力ゲ
ート241の2つの出力が共にLになると、ゲー
ト251の出力であるアラーム検出信号Xはロー
レベルLになり、障害が検出される。同様に、発
光ダイオード6Dのカソードは出力ゲート242
制御端子C2に接続されており、排他的論理和ゲ
ート252の出力YがLとなることにより、障害
が検出される。出力ゲート243の制御端子C3
本実施例においては電源+Eに接続されており障
害検出のためには使用されていない。
第5図は第4図の回路の出力電圧波形図であ
る。第5図において、正常時は、出力Aと,B
とZとはそれぞれ互いに180°位相がずれてい
る。時刻tにおいて、発光ダイオード61または
2が断線すると、発光ダイオード62のカソード
の電位、すなわち出力ゲート241の制御端子C1
の電位がOVになるため、出力Aおよびが共に
Lになる。従つて、ゲート251の出力XはLと
なり、障害が検出される。
同様に、発光ダイオード63または6Dが断線す
ると、ゲート252の出力YがLとなり、障害が
検出される。
また、電源電圧が約3.5V以下になると、発光
ダイオード62および6Dのカソードの電位は約
1.2Vとなるが、この電圧は出力ゲート251およ
び252の制御端子C1およびC2においてはLとみ
なされるので、出力ゲート241および242の出
力A,,B,はすべてLとなり、ゲート25
および252の出力XおよびYが共にLとなつて
障害が検出される。
アラーム検出信号XおよびYのいずれかがLと
なつたとき、数値制御装置およびモータの動作を
停止させるようにシステムを構成しておけば、
LEDの断線や電源電圧の低下により数値制御装
置やモータが暴走するという事故を未然に防ぐこ
とができる。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えばアラ
ーム検出信号出力用のゲートは排他的論理和ゲー
トに替えて、排他的否定論理和ゲートとしてもよ
い。また、発光ダイオード6DのカソードをZ相
の出力ゲート243の制御端子C3にも接続しても
よい。また発光ダイオード62あるいは6Dの出力
をアンプを介して出力ゲート241あるいは242
に接続してもよい。
以上説明したように、本発明によりパルスエン
コーダ内のLEDに対する給電用電源回路におけ
る障害の出力側の駆動回路における出力ゲートで
診断することにより、パルスエンコーダに障害自
己診断機能を付加することができ、従つて数値制
御装置およびこれによつて制御されるモータの暴
走は未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るパルスエンコーダを模式
的に示す平面図、第2図aは第1図に示した符号
板の1例の模式的平面図、第2図bは第1図に示
した固定板7の1例の模式的平面図、第3図は第
1図のフオトセル8の出力に得られる電気的信号
の1例を示す波形図、第4図は本発明による障害
自己診断機能付パルスエンコーダの一実施例を示
す回路図、そして第5図は第4図の回路の出力電
圧波形図である。 1……モータ、2……回転軸、5……符号板、
1〜63……発光ダイオード、7……固定板、8
……フオトセル、9……駆動回路、241〜243
……出力ゲート、C1〜C3……制御端子、X,Y
……アラーム検出信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 発光ダイオード61,62,63と抵抗器R1
    R2を電源線(+E)と接地線の間に接続してな
    り、正常時に該発光ダイオードから連続的に光を
    発光させる直列回路、 光透過部を有し、回転することにより該発光ダ
    イオードからの光を断続的に透過させる符号板
    5、 該発光ダイオードに固定的に対応している固定
    光透過部を有し、該発光ダイオードからの光を透
    過させる固定板7、 該符号板および該固定板を介して該発光ダイオ
    ードからの断続的な光を受けて、正電圧と負電圧
    の間を周期的且つ連続的に変化する電気的信号に
    変換する受光素子81,82,83、および 該受光素子81,82,83から出力される信号
    を増幅して得られる出力信号により被駆動装置を
    駆動する駆動回路9を具備し、 該駆動回路9は、該受光素子の出力を矩形波整
    形して互いに反転の関係にある2つの矩形波信号
    を該被駆動装置に出力する駆動素子231,232
    と、 入力が該駆動素子の出力に接続されており、該
    発光ダイオードのカソードに接続された制御端子
    を有し、該制御端子に印加される電圧が所定値以
    上のとき該駆動素子からの矩形波信号を通過させ
    る出力ゲート241,242とを具備し、 該出力ゲート241,242の出力に接続された
    アラーム検出信号出力ゲート回路251,252
    より、該出力ゲートの出力の排他的論理和をとつ
    て障害検出信号とし、該被駆動装置の動作を該障
    害検出信号に応じて停止させるようにしたことを
    特徴とする障害自己診断機能付パルスエンコー
    ダ。
JP57088005A 1982-05-26 1982-05-26 障害自己診断機能付パルスエンコ−ダ Granted JPS58205211A (ja)

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DE8383105235T DE3380435D1 (en) 1982-05-26 1983-05-26 A shaft encoder having a circuit for diagnosing abnormalities
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EP83105235A EP0096304B1 (en) 1982-05-26 1983-05-26 A shaft encoder having a circuit for diagnosing abnormalities

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EP (1) EP0096304B1 (ja)
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