WO2024028952A1 - エンコーダ及びモータ - Google Patents

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WO2024028952A1
WO2024028952A1 PCT/JP2022/029527 JP2022029527W WO2024028952A1 WO 2024028952 A1 WO2024028952 A1 WO 2024028952A1 JP 2022029527 W JP2022029527 W JP 2022029527W WO 2024028952 A1 WO2024028952 A1 WO 2024028952A1
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WO
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temperature
motor
encoder
thermistor
abnormality
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/029527
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一希 木村
洋平 近藤
Original Assignee
ファナック株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/62—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive for raising the temperature of the motor

Definitions

  • the present invention relates to an encoder and a motor.
  • An encoder is used to detect rotational information such as the rotational position and rotational speed of a rotating body such as a motor installed in a machine tool or robot or an object connected to the motor. When the motor rotates, it generates heat. When a motor generates excessive heat, thermal demagnetization may occur in the magnets within the motor, or the windings within the motor may burn out. Furthermore, an encoder attached to a rotating body such as a motor, which is a heat source, also generates heat, and if the encoder generates excessive heat, the encoder may be damaged.
  • a thermistor resistor is installed in the motor and the encoder, and information regarding the motor temperature and encoder temperature is acquired by a temperature detection device via the thermistor resistor, and various measures are taken to prevent excessive heat generation based on this temperature information. ing.
  • an encoder connected to a DC servo motor and a motor temperature detection means for detecting the temperature of the DC servo motor, and a drive unit controls the rotation of the DC servo motor based on a drive control signal input from a control unit.
  • a drive control for a DC servo motor configured as above, and configured to suspend rotational drive control of the DC servo motor for a set motor cooling time when the detected motor temperature is determined to be equal to or higher than a set motor temperature.
  • an encoder temperature detection means for detecting the actual temperature of the encoder
  • an encoder temperature setting storage means for setting and storing the encoder temperature to be monitored
  • an encoder cooling time setting storage means for setting and storing the encoder cooling time
  • a detection means for detecting the actual temperature of the encoder, an encoder temperature setting storage means for setting and storing the encoder temperature to be monitored, an encoder cooling time setting storage means for setting and storing the encoder cooling time, and a detection means.
  • a drive control device for a DC servo motor which is characterized in that it is provided with encoder protection suspension control means for suspending rotational drive control of the DC servo motor for the encoder cooling time on the condition that the encoder is cooled.
  • encoder protection suspension control means for suspending rotational drive control of the DC servo motor for the encoder cooling time on the condition that the encoder is cooled.
  • a shift range control device (7) that controls a motor (2) connected to a shift range switching mechanism (5) to switch the shift range of a vehicle, and that controls the actual temperature (Tac) of the shift range control device.
  • a temperature detection unit (81) for detecting a temperature a temperature estimation unit (82) for calculating an estimated temperature (Tes) of the shift range control device, and an abnormality determination unit (83) for determining whether there is a sign of abnormality in the temperature detection unit.
  • a shift range control device is known in which the temperature estimator calculates an estimated temperature based on the latest actual temperature in the normal period (see, for example, Patent Document 2).
  • a servo control device in which a variation in a controlled object is detected using a photoencoder, and the servo control device is provided with means for controlling a motor drive current according to the output level of the photoencoder.
  • a thermistor attached to a heat source, an interface that converts the resistance value of this thermistor into a voltage value, and if the output voltage from this interface is lower than the set voltage value, calculate the voltage change rate of the output voltage from the interface.
  • the method includes a calculating means and a determining means for comparing the voltage change rate calculated by the calculating means with a preset voltage change rate to determine whether the heat source is overheated or the thermistor is short-circuited.
  • a temperature detection device having the following characteristics is known (see, for example, Patent Document 4).
  • An object of the present disclosure is to realize an encoder and a motor that can more accurately detect an abnormality in a thermistor resistance for temperature detection.
  • the encoder provided in the motor detects the encoder temperature based on the resistance value of the encoder thermistor resistance and the encoder thermistor resistance for detecting the encoder temperature.
  • a temperature detection processing section that detects the motor temperature based on the resistance value of the motor thermistor resistance for detecting temperature, and an encoder thermistor that detects the motor temperature based on the magnitude relationship between the motor temperature and the encoder temperature detected by the temperature detection processing section.
  • An abnormality detection unit that detects an abnormality in the resistance and the thermistor resistance for the motor.
  • the motor is attached to a rotating body including a motor thermistor resistor for detecting motor temperature and a motor shaft or an object connected to the motor shaft, and the motor is attached to a rotating body including a motor shaft or an object connected to the motor shaft, and rotation information of the rotating body is provided. and the encoder for detecting the encoder.
  • FIG. 1 is a diagram showing an encoder and a motor including the encoder according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing a voltage conversion circuit within the temperature detection processing section in the first and second embodiments of the present disclosure.
  • 2 is a flowchart showing an operation flow of abnormality detection processing in an encoder and a motor including the encoder according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of abnormality determination processing in the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram showing an encoder and a motor including the encoder according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an operation flow of abnormality detection processing in an encoder and a motor including the encoder according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of abnormality determination processing in a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an encoder and a motor including the encoder according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the motor 2 includes a motor thermistor resistor 21 and an encoder 1.
  • the motor thermistor resistor 21 is used to detect the temperature of the motor 2 (hereinafter referred to as "motor temperature").
  • the motor thermistor resistor 21 is a resistor whose resistance value between two electrode terminals changes according to temperature changes. Examples of the motor thermistor resistor 21 include a PTC thermistor and an NTC thermistor.
  • the motor thermistor resistor 21 may be installed near a portion of the motor 2 that is likely to generate heat, such as the iron core or windings. Alternatively, for the purpose of checking the operating status of a cooling device provided near the motor 2, a motor thermistor resistor 21 may be provided near the cooling device.
  • the encoder 1 is attached to the rotating shaft of the motor 2 (hereinafter referred to as the "motor shaft") or a rotating body made of an object connected to the motor shaft.
  • the encoder 1 detects rotation information such as the rotational position and rotational speed of a rotating body.
  • the encoder 1 includes, for example, an optical or magnetic sensor section attached to a rotating body such as a motor shaft, and a signal conversion section that converts an analog signal output from the sensor section into a rectangular wave signal.
  • FIG. 1 illustration of a motor shaft, an object connected to the motor shaft, a sensor section, and a signal conversion section is omitted.
  • the encoder 1 includes an encoder thermistor resistor 11, a temperature detection processing section 12, and an abnormality detection section 13.
  • the encoder thermistor resistor 11 is used to detect the temperature of the encoder 1 (hereinafter referred to as "encoder temperature").
  • the encoder thermistor resistor 11 is a resistor whose resistance value between two electrode terminals changes according to temperature changes. Examples of the encoder thermistor resistor 11 include a PTC thermistor and an NTC thermistor.
  • the encoder thermistor resistor 11 may be installed, for example, inside or on the surface of the casing (not shown) of the encoder 1.
  • a motor thermistor resistor 21 and an encoder thermistor resistor 11 are connected to the temperature detection processing section 12 via conductive wires.
  • the temperature detection processing section 12 detects the motor temperature based on the resistance value of the motor thermistor resistor 21 . Furthermore, the temperature detection processing section 12 detects the encoder temperature based on the resistance value of the encoder thermistor resistor 11.
  • the temperature detection processing section 12 includes a voltage conversion circuit 31.
  • the voltage conversion circuit 31 generates motor voltage data and encoder voltage data corresponding to changes in the resistance values of the motor thermistor resistor 21 and the encoder thermistor resistor 11, respectively.
  • the temperature detection processing unit 12 further generates a motor temperature and an encoder temperature based on the motor voltage data and encoder voltage data. Data regarding the motor temperature and encoder temperature generated by the temperature detection processing section 12 is sent to the abnormality detection section 13.
  • the abnormality detection unit 13 detects an abnormality in the motor thermistor resistor 21 based on the magnitude relationship between the motor temperature detected by the temperature detection processing unit 12 and the encoder temperature.
  • the abnormality detection unit 13 includes a temperature comparison circuit 32 in order to determine the magnitude relationship between the motor temperature and the encoder temperature.
  • the temperature of the encoder 1 is lower than the temperature of the motor 2, which is a heat source. Therefore, if the motor temperature is lower than the encoder temperature, it can be said that an abnormality has occurred in the motor thermistor resistor 21. Therefore, in the first embodiment of the present disclosure, the abnormality detection unit 13 determines that the motor thermistor resistance 21 is abnormal when the motor temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is lower than the encoder temperature. As an option, the abnormality detection unit 13 may determine that the motor thermistor resistance 21 is abnormal even if the motor temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is higher than a predetermined temperature (for example, 140°C). good.
  • a predetermined temperature for example, 140°C.
  • the abnormality detection unit 13 may determine that the encoder thermistor resistance 11 is abnormal even when the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is higher than a predetermined temperature (for example, 100°C). good.
  • a predetermined temperature for example, 100°C.
  • a signal indicating that the motor thermistor resistor 21 is abnormal is sent to, for example, an alarm output section (not shown).
  • the alarm output section outputs an alarm signal when receiving a signal indicating that the motor thermistor resistor 21 is abnormal from the abnormality detection section 13.
  • the alarm output section is provided in a motor control device (not shown) that controls the drive of the motor 2 or in a higher-level control device (not shown) of the motor control device. Examples of higher-level control devices include numerical control devices and robot controllers.
  • a processing unit is provided within the encoder 1.
  • arithmetic processing devices include ICs, LSIs, CPUs, MPUs, and DSPs.
  • the abnormality detection unit 13 is composed of an arithmetic processing device.
  • the functions of the abnormality detection section 13 can be realized by operating the arithmetic processing device according to this software program.
  • it may be realized as a semiconductor integrated circuit in which a software program for realizing the functions of the abnormality detection section 13 is written.
  • it may be realized as a recording medium in which a software program for realizing the functions of the abnormality detection section 13 is written.
  • the temperature detection processing section 12 is configured by a combination of an analog circuit that is the voltage conversion circuit 31 and an arithmetic processing device that is a temperature conversion circuit that converts voltage data into temperature data.
  • an analog circuit that is the voltage conversion circuit 31
  • an arithmetic processing device that is a temperature conversion circuit that converts voltage data into temperature data.
  • the function can be realized by operating the arithmetic processing unit according to this software program.
  • it may be realized as a semiconductor integrated circuit in which a software program for realizing the process of converting voltage data into temperature data in the temperature detection processing section 12 is written.
  • it may be realized as a recording medium in which a software program for realizing the process of converting voltage data into temperature data in the temperature detection processing section 12 is written.
  • FIG. 2 is a diagram showing a voltage conversion circuit within the temperature detection processing section in the first and second embodiments of the present disclosure. The description regarding FIG. 2 applies not only to the first embodiment of the present disclosure but also to the second embodiment of the present disclosure.
  • the motor thermistor resistor 21 and encoder thermistor resistor 11 in FIG. 1 and FIG. 5, which will be described later, are shown as a thermistor resistor 50 in FIG. 2.
  • the thermistor resistor 50 is a resistor whose resistance value between two electrode terminals changes according to temperature changes. Examples of the thermistor resistor 50 include a PTC thermistor, an NTC thermistor, and the like.
  • the voltage conversion circuit 31 includes a first voltage dividing resistor 41, a second voltage dividing resistor 42, an operational amplifier 43, and an analog-to-digital converter 44.
  • the first voltage dividing resistor 41, the thermistor resistor 50, and the second voltage dividing resistor 42 are connected in series.
  • a predetermined voltage V CC (for example, 5 [V]) is applied to a series circuit consisting of the first voltage dividing resistor 41, the thermistor resistor 50, and the second voltage dividing resistor 42. Note that either one of the first voltage dividing resistor 41 and the thermistor resistor 50 may be omitted.
  • Two electrode terminals of the thermistor resistor 50 are connected to the non-inverting input (+) and the inverting input (-) of the operational amplifier 43, respectively. Each potential appearing at the two electrode terminals of the thermistor resistor 50 is input to the operational amplifier 43.
  • the operational amplifier 43 which is a differential amplifier circuit, extracts an analog signal related to the voltage appearing between the two electrode terminals of the thermistor resistor 50 by taking the difference between the potentials appearing at the two electrode terminals of the thermistor resistor 50, and converts this into an analog signal.
  • the signal is amplified to a signal level suitable for input to the digital converter 44 and output.
  • An analog signal related to voltage output from the operational amplifier 43 is sent to an analog-to-digital converter 44 .
  • the analog-to-digital converter 44 converts input voltage data in an analog signal format into voltage data in a digital signal format and outputs the voltage data.
  • the resistance value between the two electrode terminals of the thermistor resistor 50 changes.
  • the signal also changes. In this way, the change in the resistance value of the thermistor resistor 50 and the change in the voltage value between the two electrode terminals of the thermistor resistor 50 have a one-to-one correspondence.
  • An arithmetic processing unit (processor) as a temperature conversion circuit provided in the temperature detection processing section 12 generates data related to temperature based on the voltage data output from the voltage conversion circuit 31.
  • the thermistor resistor 50 is an NTC thermistor
  • the resistance value decreases as the temperature increases.
  • the thermistor resistor 50 is a PTC thermistor, as the temperature rises, the resistance value rapidly increases beyond the Curie temperature.
  • data related to temperature is converted based on the voltage data output from the voltage conversion circuit 31 according to the resistance value-temperature characteristic of the NTC thermistor or PTC thermistor. generate.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation flow of abnormality detection processing in an encoder and a motor including the encoder according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the abnormality detection process in the encoder 1 is executed regardless of whether or not the motor 2 provided with the encoder 1 is driven to rotate.
  • step S101 the temperature detection processing unit 12 detects the motor temperature based on the resistance value of the motor thermistor resistor 21. Furthermore, the temperature detection processing section 12 detects the encoder temperature based on the resistance value of the encoder thermistor resistor 11. Data regarding the motor temperature and encoder temperature generated by the temperature detection processing section 12 is sent to the abnormality detection section 13.
  • step S102 the abnormality detection unit 13 determines whether the motor temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is lower than the encoder temperature.
  • step S102 If it is determined in step S102 that the motor temperature is lower than the encoder temperature, the abnormality detection unit 13 determines that the motor thermistor resistance 21 is abnormal in step S103. A signal indicating that the motor thermistor resistor 21 is abnormal is sent to the alarm output section. In response to this, the alarm output section outputs an alarm signal. By outputting the alarm signal, for example, an abnormality is displayed on a display, an audio device is used to notify the abnormality, and the motor control device is stopped. After step S103, the process ends.
  • step S102 If the motor temperature is not determined to be lower than the encoder temperature in step S102, the abnormality detection unit 13 determines that the motor thermistor resistance 21 is normal in step S104. After step S104, the process returns to step S101.
  • Steps S101 to S104 are repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of abnormality determination processing in the first embodiment of the present disclosure.
  • the numerical values shown in FIG. 4 are just an example.
  • the motor thermistor resistor 21 and the encoder thermistor resistor 11 are NTC thermistors.
  • the temperature displayed on the display unit (not shown) of the numerical control device of the machine tool provided with the motor 2 is shown as the CNC display temperature.
  • the CNC display temperature is visually recognized by the operator via the display unit.
  • the actual temperature of the motor 2 is 50°C
  • the actual temperature of the encoder 1 is 25°C.
  • the resistance value of the motor thermistor resistor 21 is smaller than the resistance value of the encoder thermistor resistor 11, and is in line with the characteristics of an NTC thermistor. Further, the CNC display temperatures indicate that the motor temperature is 50°C and the encoder temperature is 30°C, which are normal because the CNC display temperatures are close to their actual temperatures.
  • the motor thermistor resistor 21 is disconnected, and the resistance value is ⁇ . Since the motor thermistor resistor 21 is an NTC thermistor, the motor temperature indicated by the CNC display temperature is, for example, 0°C. The operator can visually confirm that the motor temperature is showing an impossible 0°C based on the CNC display temperature on the display unit, so he can understand that the motor thermistor resistor 21 has a disconnection failure. I can do it.
  • state B the motor temperature indicated by the CNC display temperature is 10°C. Since the motor temperature is lower than the encoder temperature, some abnormality has occurred in the motor thermistor resistor 21. However, it is difficult for the operator to notice that there is an abnormality in the motor thermistor resistor 21 just by visually confirming that the motor temperature indicated by the CNC display temperature is 10°C. According to the first embodiment of the present disclosure, it is possible to detect an abnormality such as state B.
  • both the temperature detection process using the motor thermistor resistor 21 and the temperature detection process using the encoder thermistor resistor 11 are performed by the temperature detection processing unit 12 in the encoder 1.
  • the abnormality detection process by the abnormality detection section 13 can be performed based on the comparison result between the motor temperature and the encoder temperature detected at the same timing, so that the accuracy of detecting abnormality of the motor thermistor resistor 21 is high. Furthermore, when the motor thermistor resistance 21 is abnormal, the temperature detection processing section 12 and the abnormality detection section 13 in the encoder 1 can be continued to be used by simply replacing the motor thermistor resistance 21, so maintainability is good.
  • the temperature of the encoder 1 is generally lower than the temperature of the motor 2, which is a heat source. If the encoder thermistor resistance 11 is normal, the encoder temperature is lower than the motor temperature, but if the encoder thermistor resistance 11 is abnormal, it may become higher than the motor temperature. Furthermore, if the encoder temperature is extremely lower than the motor temperature, there is a high possibility that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal. Therefore, in the second embodiment of the present disclosure, a motor reference temperature is set based on the motor temperature detected by the temperature detection processing section 12, and a threshold value that is lower than the motor reference temperature by a predetermined temperature is set.
  • the encoder temperature detected by the temperature detection processing section 12 is lower than the threshold value, it is determined that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal. Also, when the encoder temperature detected by the temperature detection processing section 12 is higher than the motor reference temperature, it is determined that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal.
  • FIG. 5 is a diagram showing an encoder and a motor including the encoder according to a second embodiment of the present disclosure.
  • the motor 2 includes a motor thermistor resistor 21 and an encoder 1.
  • the motor thermistor resistor 21 is as described in the first embodiment.
  • the encoder 1 is attached to a rotating body consisting of a motor shaft of a motor 2 or an object connected to the motor shaft.
  • the encoder 1 detects rotation information such as the rotational position and rotational speed of a rotating body.
  • the encoder 1 includes, for example, an optical or magnetic sensor section attached to a rotating body such as a motor shaft, and a signal conversion section that converts an analog signal output from the sensor section into a rectangular wave signal.
  • FIG. 5 illustration of the motor shaft, an object connected to the motor shaft, a sensor section, and a signal conversion section is omitted.
  • the encoder 1 includes an encoder thermistor resistor 11, a temperature detection processing section 12, an abnormality detection section 13, a reference temperature setting section 14, and a threshold setting section 15.
  • the encoder thermistor resistor 11 and the temperature detection processing section 12 are as described in the first embodiment.
  • Data related to the motor temperature generated by the temperature detection processing section 12 is sent to the abnormality detection section 13 and the reference temperature setting section 14.
  • Data regarding the encoder temperature generated by the temperature detection processing section 12 is sent to the abnormality detection section 13.
  • the reference temperature setting section 14 sets a motor reference temperature based on the motor temperature detected by the temperature detection processing section 12.
  • the motor reference temperature may be appropriately set according to the ambient temperature of the encoder 1 and motor 2, installation environment, operation details, specifications, and the like.
  • the motor reference temperature may be set to the same value as the motor temperature detected by the temperature detection processing section 12, or a value several degrees Celsius to several tens of degrees Celsius lower than the motor temperature detected by the temperature detection processing section 12 with a safety margin. However, it may be set to other values.
  • Data regarding the motor reference temperature set by the reference temperature setting section 14 is sent to the abnormality detection section 13 and the threshold value setting section 15.
  • the threshold setting unit 15 sets a threshold lower than the motor reference temperature.
  • the threshold value may be appropriately set according to the ambient temperature of the encoder 1 and motor 2, installation environment, operation details, specifications, and the like. For example, the threshold value is set to a value several tens of degrees Celsius or more lower than the motor reference temperature, but may be set to a value other than this.
  • Data regarding the threshold set by the threshold setting unit 15 is sent to the abnormality detection unit 13. For example, if the motor thermistor resistance 21 and the encoder thermistor resistance 11 are PTC thermistors, the threshold value should be set larger than in the case where the motor thermistor resistance 21 and the encoder thermistor resistance 11 are NTC thermistors. is preferred.
  • the abnormality detection unit 13 detects an abnormality in the motor thermistor resistance based on the magnitude relationship between the motor temperature detected by the temperature detection processing unit 12 and the encoder temperature. In particular, in the second embodiment of the present disclosure, the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistance 11 is abnormal when the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is lower than the threshold value. Further, the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal when the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is higher than the motor reference temperature. As an option, the abnormality detection unit 13 may determine that the motor thermistor resistance 21 is abnormal even if the motor temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is higher than a predetermined temperature (for example, 140°C). good.
  • a predetermined temperature for example, 140°C.
  • a signal indicating that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal is sent to, for example, an alarm output section (not shown).
  • the alarm output section outputs an alarm signal when receiving a signal indicating that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal from the abnormality detection section 13.
  • the alarm output section is provided in a motor control device (not shown) that controls the drive of the motor 2 or in a higher-level control device (not shown) of the motor control device. Examples of higher-level control devices include numerical control devices and robot controllers.
  • a processing unit is provided within the encoder 1.
  • arithmetic processing devices include ICs, LSIs, CPUs, MPUs, and DSPs.
  • the abnormality detection section 13, the reference temperature setting section 14, and the threshold setting section 15 are composed of arithmetic processing devices.
  • the abnormality detection section 13, the reference temperature setting section 14, and the threshold value setting section 15 can be configured by operating the arithmetic processing unit according to this software program.
  • 14 and the functions of the threshold value setting section 15 can be realized.
  • it may be realized as a semiconductor integrated circuit in which a software program for realizing the functions of the abnormality detection section 13, the reference temperature setting section 14, and the threshold value setting section 15 is written.
  • it may be realized as a recording medium in which a software program for realizing the functions of the abnormality detection section 13, the reference temperature setting section 14, and the threshold value setting section 15 is written.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation flow of abnormality detection processing in an encoder and a motor including the encoder according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the abnormality detection process in the encoder 1 is executed regardless of whether or not the motor 2 provided with the encoder 1 is driven to rotate.
  • step S201 the temperature detection processing unit 12 detects the motor temperature based on the resistance value of the motor thermistor resistor 21. Furthermore, the temperature detection processing section 12 detects the encoder temperature based on the resistance value of the encoder thermistor resistor 11. Data regarding the motor temperature generated by the temperature detection processing section 12 is sent to the abnormality detection section 13 and the reference temperature setting section 14. Data regarding the encoder temperature generated by the temperature detection processing section 12 is sent to the abnormality detection section 13.
  • step S202 the reference temperature setting section 14 sets a motor reference temperature based on the motor temperature detected by the temperature detection processing section 12. Data regarding the motor reference temperature set by the reference temperature setting section 14 is sent to the abnormality detection section 13 and the threshold value setting section 15.
  • step S203 the threshold value setting unit 15 sets a threshold value lower than the motor reference temperature. Data regarding the threshold set by the threshold setting unit 15 is sent to the abnormality detection unit 13.
  • step S204 the abnormality detection unit 13 determines whether the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is lower than a threshold value.
  • step S204 If it is determined in step S204 that the encoder temperature is lower than the threshold value, the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistance 11 is abnormal in step S205.
  • step S206 the abnormality detection unit 13 determines whether the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is higher than the motor reference temperature. judge.
  • step S206 If it is determined in step S206 that the encoder temperature is higher than the motor reference temperature, the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal in step S205.
  • step S205 If it is determined in step S205 that the motor thermistor resistance 21 is abnormal, a signal indicating that the encoder thermistor resistance 11 is abnormal is sent to the alarm output section. In response to this, the alarm output section outputs an alarm signal. By outputting the alarm signal, for example, an abnormality is displayed on a display, an audio device is used to notify the abnormality, and the motor control device is stopped. After step S205, the process ends.
  • step S206 If the encoder temperature is not determined to be higher than the motor reference temperature in step S206, the abnormality detection unit 13 determines that the motor thermistor resistance 21 is normal in step S207. After step S207, the process returns to step S201.
  • Steps S201 to S207 are repeatedly executed at a predetermined cycle. Note that the order of execution of step S204 and step S026 may be reversed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of abnormality determination processing in the second embodiment of the present disclosure.
  • the numerical values shown in FIG. 7 are just examples, and other values may be used.
  • the motor reference temperature is set to, for example, 80°C.
  • the threshold value is set to, for example, 30° C., which is 50° C. lower than the motor reference temperature of 80° C.
  • the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistance 11 is normal when the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is in the range of 30° C. to 80° C. If the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is higher than 80° C., the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal. Further, the abnormality detection unit 13 determines that the encoder thermistor resistor 11 is abnormal when the encoder temperature detected by the temperature detection processing unit 12 is lower than 30°C.
  • both the temperature detection process using the motor thermistor resistor 21 and the temperature detection process using the encoder thermistor resistor 11 are performed by the temperature detection processing unit 12 in the encoder 1.
  • the abnormality detection process by the abnormality detection unit 13 can be performed based on the comparison result between the motor temperature and the encoder temperature detected at the same timing, so that the accuracy of detecting the abnormality of the encoder 1 is high.
  • the motor thermistor resistor 21 in the motor 2 can be continued to be used by simply replacing the encoder 1, resulting in good maintainability.

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Abstract

モータに設けられるエンコーダは、エンコーダ温度を検出するためのエンコーダ用サーミスタ抵抗と、エンコーダ用サーミスタ抵抗の抵抗値に基づきエンコーダ温度を検出するとともに、モータに設けられモータ温度を検出するためのモータ用サーミスタ抵抗の抵抗値に基づきモータ温度を検出する温度検出処理部と、温度検出処理部で検出されたモータ温度とエンコーダ温度との大小関係に基づいて、エンコーダ用サーミスタ抵抗及びモータ用サーミスタ抵抗の異常を検出する異常検出部と、を備える。

Description

エンコーダ及びモータ
　本発明は、エンコーダ及びモータに関する。
　工作機械やロボット内に設けられるモータやモータに連結された物体などの回転体の回転位置や回転速度などの回転情報を検出するために、エンコーダが用いられる。モータが回転駆動すると発熱する。モータが過剰に発熱すると、モータ内の磁石に熱減磁が発生したりモータ内の巻線が焼損することがある。また、発熱源であるモータである回転体に取り付けられるエンコーダも発熱するが、過剰に発熱するとエンコーダが破損することがある。このため、モータ及びエンコーダにサーミスタ抵抗をそれぞれ設け、サーミスタ抵抗を介して温度検出装置にてモータ温度及びエンコーダ温度に関する情報を取得し、この温度情報に基づいて過剰な発熱に対する様々な方策がとられている。
　例えば、直流サーボモータに連結されたエンコーダと，直流サーボモータの温度を検出するモータ温度検出手段とを含み、駆動部が制御部から入力された駆動制御信号に基き直流サーボモータを回転駆動制御するように構成され、かつ検出されたモータ温度が設定モータ温度以上であると判別された場合に設定モータ冷却時間だけ直流サーボモータの回転駆動制御を休止させるように形成された直流サーボモータの駆動制御装置において、前記エンコーダの実際の温度を検出するエンコーダ温度検出手段と，監視すべきエンコーダ温度を設定記憶するエンコーダ温度設定記憶手段と，エンコーダ冷却時間を設定記憶するエンコーダ冷却時間設定記憶手段と，検出されたエンコーダ温度と設定されたエンコーダ温度とを比較して検出エンコーダ温度が設定エンコーダ温度以上であるか否かを判別する第２の判別手段と，検出エンコーダ温度が設定エンコーダ温度以上であると判別されたことを条件に該エンコーダ冷却時間だけ前記直流サーボモータの回転駆動制御を休止させるエンコーダ保護休止制御手段とを設けた、ことを特徴とする直流サーボモータの駆動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　例えば、シフトレンジ切替機構（５）に接続されたモータ（２）を制御して車両のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ制御装置（７）であって、前記シフトレンジ制御装置の実温度（Ｔａｃ）を検出する温度検出部（８１）と、前記シフトレンジ制御装置の推定温度（Ｔｅｓ）を算出する温度推定部（８２）と、前記温度検出部の異常の兆しの有無を判定する異常判定部（８３）と、前記温度検出部の異常の兆しが無い且つ実温度が所定の切替禁止閾値（Ｔｔｈ１）以上である場合、シフトレンジ切り替えを禁止し、また、前記温度検出部の異常の兆しが有り且つ推定温度が前記切替禁止閾値以上である場合、シフトレンジ切り替えを禁止する切替禁止部（８４）と、を備え、前記温度検出部の異常の兆しが無いと判定された期間を、正常期間とすると、前記温度推定部は、前記正常期間における最新の実温度に基づき推定温度を算出するシフトレンジ制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
　例えば、フォトエンコーダにより制御対象の変異を検出するようにしたサーボ制御装置において、前記フォトエンコーダの出力レベルに応じてモータ駆動電流を制御する手段を設けたことを特徴とするサーボ制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
　例えば、発熱源に取り付けるサーミスタと、このサーミスタの抵抗値を電圧値に変換するインターフェイスと、このインターフェイスからの出力電圧が設定電圧値よりも低い場合、インターフェイスからの出力電圧の電圧変化率を演算する演算手段と、この演算手段により演算された電圧変化率と予め設定された電圧変化率とを比較して発熱源の過熱か又はサーミスタのショートか否かを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする温度検出装置が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
特開平９－０２３６８０号公報 特開２０２１－０９２２９３号公報 特開昭５８－０６９４８１号公報 実開平５－０２８９４６号公報
　モータ温度検出用のサーミスタ抵抗やエンコーダ温度検出用のサーミスタ抵抗は、断線すると抵抗値が∞Ωとなるので、抵抗値を監視することで容易に断線を検出することができる。しかしながら、断線には至らない程度の何らかの異常がサーミスタ抵抗に発生した場合は、抵抗値が∞Ωとはならず、温度検出装置により検出される温度が実温度からずれる程度であり、作業者は当該異常に気付くことができない。本開示が解決しようとする課題は、温度検出のためのサーミスタ抵抗の異常をより正確に検出することができるエンコーダ及びモータを実現することにある。
　本開示の一態様によれば、モータに設けられるエンコーダは、エンコーダ温度を検出するためのエンコーダ用サーミスタ抵抗と、エンコーダ用サーミスタ抵抗の抵抗値に基づきエンコーダ温度を検出するとともに、モータに設けられモータ温度を検出するためのモータ用サーミスタ抵抗の抵抗値に基づきモータ温度を検出する温度検出処理部と、温度検出処理部で検出されたモータ温度とエンコーダ温度との大小関係に基づいて、エンコーダ用サーミスタ抵抗及びモータ用サーミスタ抵抗の異常を検出する異常検出部と、を備える。
　また、本開示の一態様によれば、モータは、モータ温度を検出するためのモータ用サーミスタ抵抗と、モータ軸またはモータ軸に連結された物体からなる回転体に取り付けられ、回転体の回転情報を検出する上記エンコーダと、を備える。
　本開示の一態様によれば、温度検出のためのサーミスタ抵抗の異常をより正確に検出することができるエンコーダ及びモータを実現することができる。
本開示の第１の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータを示す図である。 本開示の第１及び第２の実施形態における温度検出処理部内の電圧変換回路を示す図である。 本開示の第１の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータにおける異常検出処理の動作フローを示すフローチャートである。 本開示の第１の実施形態における異常判定処理の一具体例を示す図である。 本開示の第２の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータを示す図である。 本開示の第２の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータにおける異常検出処理の動作フローを示すフローチャートである。 本開示の第２の実施形態における異常判定処理の一具体例を示す図である。
　以下、実施形態のエンコーダ及びモータを、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は、省略する場合がある。また、以下の説明において「接続される」は「電気的に接続される」を意味する。
＜第１の実施形態＞
　図１は、本開示の第１の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータを示す図である。
　本開示の第１の実施形態によれば、モータ２は、モータ用サーミスタ抵抗２１と、エンコーダ１と、を備える。
　モータ用サーミスタ抵抗２１は、モータ２の温度（以下、「モータ温度」と称する。）を検出するために用いられる。モータ用サーミスタ抵抗２１は、温度変化に応じて２つの電極端子の間の抵抗値が変化する抵抗体である。モータ用サーミスタ抵抗２１の例としては、例えばＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタなどがある。モータ用サーミスタ抵抗２１の設置場所としては、例えばモータ２の鉄芯コアや巻線などのような発熱しやすい部位の近傍がある。あるいは、モータ２の近傍に設けられる冷却装置の稼働状況を確認する目的で、当該冷却装置の近傍にモータ用サーミスタ抵抗２１を設けてもよい。
　エンコーダ１は、モータ２の回転軸（以下、「モータ軸」と称する。）またはモータ軸に連結された物体からなる回転体に取り付けられる。エンコーダ１は、回転体の回転位置や回転速度などの回転情報を検出する。エンコーダ１は、例えば、モータ軸などの回転体に取り付けられる光学式または磁気式のセンサ部と、センサ部から出力されるアナログ信号を矩形波信号に変換する信号変換部とを備える。なお、図１では、モータ軸、モータ軸に連結された物体、センサ部及び信号変換部については図示を省略している。
　本開示の第１の実施形態によるエンコーダ１は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１と、温度検出処理部１２と、異常検出部１３と、を備える。
　エンコーダ用サーミスタ抵抗１１は、エンコーダ１の温度（以下、「エンコーダ温度」と称する。）を検出するために用いられる。エンコーダ用サーミスタ抵抗１１は、温度変化に応じて２つの電極端子の間の抵抗値が変化する抵抗体である。エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の例としては、例えばＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタなどがある。エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の設置場所としては、例えばエンコーダ１の筐体（図示せず）の内部または表面などがある。
　温度検出処理部１２には、モータ用サーミスタ抵抗２１及びエンコーダ用サーミスタ抵抗１１が導線を介して接続される。温度検出処理部１２は、モータ用サーミスタ抵抗２１の抵抗値に基づきモータ温度を検出する。また、温度検出処理部１２は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の抵抗値に基づきエンコーダ温度を検出する。詳細については後述するが、温度検出処理部１２は、電圧変換回路３１を有する。電圧変換回路３１は、モータ用サーミスタ抵抗２１及びエンコーダ用サーミスタ抵抗１１の抵抗値変化に対応したモータ電圧データ及びエンコーダ電圧データをそれぞれ生成する。温度検出処理部１２はさらに、モータ電圧データ及びエンコーダ電圧データに基づいてモータ温度及びエンコーダ温度を生成する。温度検出処理部１２により生成されたモータ温度及びエンコーダ温度に関するデータは、異常検出部１３に送られる。
　異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度とエンコーダ温度との大小関係に基づいて、モータ用サーミスタ抵抗２１の異常を検出する。異常検出部１３は、モータ温度とエンコーダ温度との大小関係を判定するために、温度比較回路３２を有する。
　一般に、発熱源であるモータ２の温度に対し、エンコーダ１の温度は低い。よって、モータ温度がエンコーダ温度よりも低い場合は、モータ用サーミスタ抵抗２１に異常が発生しているといえる。そこで、本開示の第１の実施形態では、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度がエンコーダ温度よりも低い場合、モータ用サーミスタ抵抗２１が異常であると判定する。なお、オプションとして、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度が所定の温度（例えば１４０℃）より高い場合にもモータ用サーミスタ抵抗２１が異常であると判定してもよい。また、オプションとして、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が所定の温度（例えば１００℃）より高い場合にもエンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定してもよい。ここで示した数値は一例であって、これ以外の数値であってもよい。
　モータ用サーミスタ抵抗２１が異常であることを示す信号は、例えばアラーム出力部（図示せず）に送られる。アラーム出力部は、異常検出部１３からモータ用サーミスタ抵抗２１が異常であることを示す信号を受信した場合、アラーム信号を出力する。アラーム出力部は、モータ２の駆動を制御するモータ制御装置（図示せず）、あるいはモータ制御装置の上位制御装置（図示せず）に設けられる。上位制御装置の例としては、数値制御装置、あるいはロボットコントローラなどがある。アラーム信号の出力により、例えば、表示器による異常の表示、音響機器による異常の報知、モータ制御装置の停止、などが行われる。これにより、作業者は、モータ用サーミスタ抵抗２１の異常を迅速かつ確実に把握することができる。よって、作業者は、例えば、モータ用サーミスタ抵抗２１を交換または修理するといった対応をとることが容易となる。
　エンコーダ１内には演算処理装置（プロセッサ）が設けられる。演算処理装置には、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。
　異常検出部１３は、演算処理装置で構成される。例えば、異常検出部１３をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、異常検出部１３の機能を実現することができる。またあるいは、異常検出部１３の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。またあるいは、異常検出部１３の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ記録媒体として実現してもよい。
　また、温度検出処理部１２は、電圧変換回路３１であるアナログ回路と、電圧データを温度データに変換する温度変換回路である演算処理装置との組み合わせで構成される。例えば、温度検出処理部１２における電圧データを温度データに変換する処理をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、その機能を実現することができる。またあるいは、温度検出処理部１２における電圧データを温度データに変換する処理を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。またあるいは、温度検出処理部１２における電圧データを温度データに変換する処理を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ記録媒体として実現してもよい。
　図２は、本開示の第１及び第２の実施形態における温度検出処理部内の電圧変換回路を示す図である。図２に関する説明は、本開示の第１の実施形態のみならず、本開示の第２の実施形態にも適用される。
　図１及び後述する図５におけるモータ用サーミスタ抵抗２１及びエンコーダ用サーミスタ抵抗１１を、図２では、サーミスタ抵抗５０で示す。サーミスタ抵抗５０は、温度変化に応じて２つの電極端子の間の抵抗値が変化する抵抗体である。サーミスタ抵抗５０の例としては、例えばＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタなどがある。
　電圧変換回路３１は、第１の分圧抵抗４１と、第２の分圧抵抗４２と、オペアンプ４３と、アナログディジタル変換部４４とを備える。
　第１の分圧抵抗４１とサーミスタ抵抗５０と第２の分圧抵抗４２とは直列に接続されている。第１の分圧抵抗４１とサーミスタ抵抗５０と第２の分圧抵抗４２とからなる直列回路には、所定の電圧ＶCC（例えば５［Ｖ］）が印加される。なお、第１の分圧抵抗４１及びサーミスタ抵抗５０のいずれか一方については省略されてもよい。
　サーミスタ抵抗５０の２つの電極端子は、オペアンプ４３の非反転入力（＋）及び反転入力（－）にそれぞれ接続される。サーミスタ抵抗５０の２つの電極端子に現れる各電位が、オペアンプ４３に入力される。
　差動増幅回路であるオペアンプ４３は、サーミスタ抵抗５０の２つの電極端子に現れる各電位の差分を取ることでサーミスタ抵抗５０の２つの電極端子間に現れる電圧に関するアナログ信号を抽出し、これをアナログディジタル変換部４４の入力に適した信号レベルに増幅して出力する。オペアンプ４３から出力された電圧に関するアナログ信号はアナログディジタル変換部４４へ送られる。
　アナログディジタル変換部４４は、入力されたアナログ信号形式の電圧データをディジタル信号形式の電圧データに変換して出力する。サーミスタ抵抗５０の感知温度が変化すると、サーミスタ抵抗５０の２つの電極端子の間の抵抗値が変化し、これに伴い、アナログディジタル変換部４４から出力されるサーミスタ抵抗５０に関係する電圧についてのディジタル信号も変化する。このように、サーミスタ抵抗５０の抵抗値の変化とサーミスタ抵抗５０の２つの電極端子の間における電圧値の変化とは、一対一で対応している。
　温度検出処理部１２に設けられる温度変換回路としての演算処理装置（プロセッサ）は、電圧変換回路３１から出力された電圧データに基づいて温度に関するデータを生成する。サーミスタ抵抗５０がＮＴＣサーミスタである場合、温度が上がると抵抗値が下がる。サーミスタ抵抗５０がＰＴＣサーミスタである場合、温度が上がるとキュリー温度を境に抵抗値が急激に上がる。温度検出処理部１２における電圧データを温度データに変換する処理では、ＮＴＣサーミスタまたはＰＴＣサーミスタの抵抗値－温度特性に応じて、電圧変換回路３１から出力された電圧データに基づいて、温度に関するデータを生成する。
　図３は、本開示の第１の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータにおける異常検出処理の動作フローを示すフローチャートである。
　エンコーダ１が設けられたモータ２の回転駆動の有無にかかわらず、エンコーダ１における異常検出処理は実行される。
　ステップＳ１０１において、温度検出処理部１２は、モータ用サーミスタ抵抗２１の抵抗値に基づきモータ温度を検出する。また、温度検出処理部１２は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の抵抗値に基づきエンコーダ温度を検出する。温度検出処理部１２により生成されたモータ温度及びエンコーダ温度に関するデータは、異常検出部１３に送られる。
　ステップＳ１０２において、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度がエンコーダ温度よりも低いか否かを判定する。
　ステップＳ１０２においてモータ温度がエンコーダ温度よりも低いと判定された場合は、ステップＳ１０３において、異常検出部１３は、モータ用サーミスタ抵抗２１が異常であると判定する。モータ用サーミスタ抵抗２１が異常であることを示す信号は、アラーム出力部に送られる。これを受けて、アラーム出力部はアラーム信号を出力する。アラーム信号の出力により、例えば、表示器による異常の表示、音響機器による異常の報知、モータ制御装置の停止、などが行われる。ステップＳ１０３の後、処理を終了する。
　ステップＳ１０２においてモータ温度がエンコーダ温度よりも低いと判定されなかった場合は、ステップＳ１０４において、異常検出部１３は、モータ用サーミスタ抵抗２１は正常であると判定する。ステップＳ１０４の後、ステップＳ１０１へ戻る。
　ステップＳ１０１～Ｓ１０４は、所定の周期で繰り返し実行される。
　図４は、本開示の第１の実施形態における異常判定処理の一具体例を示す図である。図４に示した数値はあくまでも一例である。図４では、一例としてモータ用サーミスタ抵抗２１及びエンコーダ用サーミスタ抵抗１１をＮＴＣサーミスタとしている。モータ２が設けられた工作機械の数値制御装置の表示部（図示せず）に表示された温度を、ＣＮＣ表示温度として示している。ＣＮＣ表示温度は、表示部を介して作業者によって視認されるものである。一例としてモータ２の実温度を５０℃とし、エンコーダ１の実温度を２５℃としている。
　状態Ａでは、モータ用サーミスタ抵抗２１の抵抗値はエンコーダ用サーミスタ抵抗１１の抵抗値よりも小さく、ＮＴＣサーミスタの特性に沿っている。また、ＣＮＣ表示温度は、モータ温度が５０℃、エンコーダ温度が３０℃を示しており、ＣＮＣ表示温度はそれぞれの実温度に近いので正常である。
　状態Ｃでは、モータ用サーミスタ抵抗２１が断線し、抵抗値は∞Ωである。モータ用サーミスタ抵抗２１はＮＴＣサーミスタであるので、ＣＮＣ表示温度が示すモータ温度は例えば０℃になる。作業者は、モータ温度が本来あり得ない０℃を示していることを表示部によるＣＮＣ表示温度に基づき視認することができるので、モータ用サーミスタ抵抗２１が断線故障していることを把握することができる。
　一方、状態Ｂでは、ＣＮＣ表示温度が示すモータ温度が１０℃である。モータ温度の方がエンコーダ温度よりも低いので、モータ用サーミスタ抵抗２１に何らかの異常が発生している。しかしながら、作業者はＣＮＣ表示温度が示すモータ温度が１０℃であることを視認するのみでは、モータ用サーミスタ抵抗２１に異常があることに気付くのは難しい。本開示の第１の実施形態によれば、状態Ｂのような異常検出を可能とする。
　以上説明したように、本開示の第１の実施形態によれば、モータ温度を検出するために用いられるモータ用サーミスタ抵抗２１の異常をより正確に検出することができる。本開示の第１の実施形態によれば、断線には至らない程度のモータ用サーミスタ抵抗２１の異常を検出することができる。また、本開示の第１の実施形態によれば、モータ用サーミスタ抵抗２１を用いた温度検出処理とエンコーダ用サーミスタ抵抗１１を用いた温度検出処理とは共に、エンコーダ１内の温度検出処理部１２において実行される。したがって、同一のタイミングで検出されたモータ温度とエンコーダ温度との比較結果に基づいて異常検出部１３による異常検出処理を行うことができるので、モータ用サーミスタ抵抗２１の異常を検出する精度が高い。また、モータ用サーミスタ抵抗２１の異常時には、モータ用サーミスタ抵抗２１を交換するのみで引き続きエンコーダ１内の温度検出処理部１２及び異常検出部１３を利用することができるので、保守性が良い。
＜第２の実施形態＞
　上述のように、一般に、発熱源であるモータ２の温度に対し、エンコーダ１の温度は低い。エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が正常であればエンコーダ温度はモータ温度よりも低いが、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１に異常があると当該モータ温度よりも高くなる可能性がある。また、モータ温度よりもエンコーダ温度が極端に低い場合は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常である可能性が高い。そこで、本開示の第２の実施形態では、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度に基づきモータ基準温度を設定するとともに、当該モータ基準温度よりも所定の温度だけ低い閾値を設定する。そして、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が閾値よりも低い場合、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。また、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度がモータ基準温度よりも高い場合も、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。
　図５は、本開示の第２の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータを示す図である。
　本開示の第２の実施形態によれば、モータ２は、モータ用サーミスタ抵抗２１と、エンコーダ１と、を備える。
　モータ用サーミスタ抵抗２１については、第１の実施形態において説明した通りである。
　エンコーダ１は、モータ２のモータ軸またはモータ軸に連結された物体からなる回転体に取り付けられる。エンコーダ１は、回転体の回転位置や回転速度などの回転情報を検出する。エンコーダ１は、例えば、モータ軸などの回転体に取り付けられる光学式または磁気式のセンサ部と、センサ部から出力されるアナログ信号を矩形波信号に変換する信号変換部とを備える。なお、図５では、モータ軸、モータ軸に連結された物体、センサ部及び信号変換部については図示を省略している。
　本開示の第２の実施形態によるエンコーダ１は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１と、温度検出処理部１２と、異常検出部１３と、基準温度設定部１４と、閾値設定部１５と、を備える。
　エンコーダ用サーミスタ抵抗１１及び温度検出処理部１２については、第１の実施形態において説明した通りである。
　温度検出処理部１２により生成されたモータ温度に関するデータは、異常検出部１３及び基準温度設定部１４に送られる。温度検出処理部１２により生成されたエンコーダ温度に関するデータは、異常検出部１３に送られる。
　基準温度設定部１４は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度に基づきモータ基準温度を設定する。モータ基準温度は、エンコーダ１及びモータ２の周辺温度、設置環境、動作内容、仕様などに応じて適宜設定すればよい。例えば、モータ基準温度は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度と同じ値、あるいは安全マージンを取って温度検出処理部１２で検出されたモータ温度より数℃～数１０℃程度低い値に設定されるが、これ以外の値に設定されてもよい。基準温度設定部１４により設定されたモータ基準温度に関するデータは、異常検出部１３及び閾値設定部１５に送られる。
　閾値設定部１５は、モータ基準温度よりも低い閾値を設定する。閾値は、エンコーダ１及びモータ２の周辺温度、設置環境、動作内容、仕様などに応じて適宜設定すればよい。例えば、閾値はモータ基準温度より数１０℃以上低い値に設定されるが、これ以外の値に設定されてもよい。閾値設定部１５により設定された閾値に関するデータは、異常検出部１３に送られる。また、例えば、モータ用サーミスタ抵抗２１及びエンコーダ用サーミスタ抵抗１１がＰＴＣサーミスタである場合は、モータ用サーミスタ抵抗２１及びエンコーダ用サーミスタ抵抗１１がＮＴＣサーミスタである場合に比べて閾値を大きめに設定するのが好ましい。
　異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度とエンコーダ温度との大小関係に基づいて、モータ用サーミスタ抵抗の異常を検出する。特に本開示の第２の実施形態では、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が閾値よりも低い場合、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。また、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度がモータ基準温度よりも高い場合、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。なお、オプションとして、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度が所定の温度（例えば１４０℃）より高い場合にもモータ用サーミスタ抵抗２１が異常であると判定してもよい。ここで示した数値は一例であって、これ以外の数値であってもよい。
　エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であることを示す信号は、例えばアラーム出力部（図示せず）に送られる。アラーム出力部は、異常検出部１３からエンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であることを示す信号を受信した場合、アラーム信号を出力する。アラーム出力部は、モータ２の駆動を制御するモータ制御装置（図示せず）、あるいはモータ制御装置の上位制御装置（図示せず）に設けられる。上位制御装置の例としては、数値制御装置、ロボットコントローラなどがある。アラーム信号の出力により、例えば、表示器による異常の表示、音響機器による異常の報知、モータ制御装置の停止、などが行われる。これにより、作業者は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の異常を迅速かつ確実に把握することができる。よって、作業者は、例えば、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１を交換または修理するといった対応をとることが容易となる。
　エンコーダ１内には演算処理装置（プロセッサ）が設けられる。演算処理装置には、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。
　異常検出部１３、基準温度設定部１４、及び閾値設定部１５は、演算処理装置で構成される。例えば、異常検出部１３、基準温度設定部１４、及び閾値設定部１５をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、異常検出部１３、基準温度設定部１４、及び閾値設定部１５の機能を実現することができる。またあるいは、異常検出部１３、基準温度設定部１４、及び閾値設定部１５の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。またあるいは、異常検出部１３、基準温度設定部１４、及び閾値設定部１５の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ記録媒体として実現してもよい。
　図６は、本開示の第２の実施形態によるエンコーダ及びこれを備えるモータにおける異常検出処理の動作フローを示すフローチャートである。
　エンコーダ１が設けられたモータ２の回転駆動の有無にかかわらず、エンコーダ１における異常検出処理は実行される。
　ステップＳ２０１において、温度検出処理部１２は、モータ用サーミスタ抵抗２１の抵抗値に基づきモータ温度を検出する。また、温度検出処理部１２は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の抵抗値に基づきエンコーダ温度を検出する。温度検出処理部１２により生成されたモータ温度に関するデータは、異常検出部１３及び基準温度設定部１４に送られる。温度検出処理部１２により生成されたエンコーダ温度に関するデータは、異常検出部１３に送られる。
　ステップＳ２０２において、基準温度設定部１４は、温度検出処理部１２で検出されたモータ温度に基づきモータ基準温度を設定する。基準温度設定部１４により設定されたモータ基準温度に関するデータは、異常検出部１３及び閾値設定部１５に送られる。
　ステップＳ２０３において、閾値設定部１５は、モータ基準温度よりも低い閾値を設定する。閾値設定部１５により設定された閾値に関するデータは、異常検出部１３に送られる。
　ステップＳ２０４において、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が閾値よりも低いか否かを判定する。
　ステップＳ２０４においてエンコーダ温度が閾値よりも低いと判定された場合は、ステップＳ２０５において、異常検出部１３は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。
　ステップＳ２０４においてエンコーダ温度が閾値よりも低いと判定されなかった場合は、ステップＳ２０６において、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度がモータ基準温度よりも高いか否かを判定する。
　ステップＳ２０６においてエンコーダ温度がモータ基準温度よりも高いと判定された場合は、ステップＳ２０５において、異常検出部１３は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。
　ステップＳ２０５においてモータ用サーミスタ抵抗２１が異常であると判定されると、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であることを示す信号は、アラーム出力部に送られる。これを受けて、アラーム出力部はアラーム信号を出力する。アラーム信号の出力により、例えば、表示器による異常の表示、音響機器による異常の報知、モータ制御装置の停止、などが行われる。ステップＳ２０５の後、処理を終了する。
　ステップＳ２０６においてエンコーダ温度がモータ基準温度よりも高いと判定されなかった場合は、ステップＳ２０７において、異常検出部１３は、モータ用サーミスタ抵抗２１は正常であると判定する。ステップＳ２０７の後、ステップＳ２０１へ戻る。
　ステップＳ２０１～Ｓ２０７は、所定の周期で繰り返し実行される。なお、ステップＳ２０４とステップＳ０２６とは、実行順序を入れ替えてもよい。
　図７は、本開示の第２の実施形態における異常判定処理の一具体例を示す図である。図７に示した数値はあくまでも一例であって、これ以外の値であってもよい。
　温度検出処理部１２で検出されたモータ温度が例えば８０℃である場合、モータ基準温度を例えば８０℃に設定する。また、閾値をモータ基準温度の８０℃よりも例えば５０℃低い３０℃に設定する。異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が３０℃～８０℃の範囲にある場合は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１は正常であると判定する。異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が８０℃より高い場合は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。また、異常検出部１３は、温度検出処理部１２で検出されたエンコーダ温度が３０℃より低い場合は、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１が異常であると判定する。
　以上説明したように、本開示の第２の実施形態によれば、エンコーダ温度を検出するために用いられるエンコーダ用サーミスタ抵抗１１の異常をより正確に検出することができる。本開示の第２の実施形態によれば、断線には至らない程度のエンコーダ用サーミスタ抵抗１１の異常を検出することができる。また、本開示の第２の実施形態によれば、モータ用サーミスタ抵抗２１を用いた温度検出処理とエンコーダ用サーミスタ抵抗１１を用いた温度検出処理とは共に、エンコーダ１内の温度検出処理部１２において実行される。したがって、同一のタイミングで検出されたモータ温度とエンコーダ温度との比較結果に基づいて異常検出部１３による異常検出処理を行うことができるので、エンコーダ１の異常を検出する精度が高い。また、エンコーダ用サーミスタ抵抗１１の異常時には、エンコーダ１を交換するのみで引き続きモータ２内のモータ用サーミスタ抵抗２１を利用することができるので、保守性が良い。
　本開示の実施形態について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。
　１　　エンコーダ
　２　　モータ
　１１　　エンコーダ用サーミスタ抵抗
　１２　　温度検出処理部
　１３　　異常検出部
　２１　　モータ用サーミスタ抵抗
　３１　　電圧変換回路
　３２　　温度比較回路
　４１　　第１の分圧抵抗
　４２　　第２の分圧抵抗
　４３　　オペアンプ
　４４　　アナログディジタル変換部
　５０　　サーミスタ抵抗

Claims (5)

  1. 　モータに設けられるエンコーダであって、
    　エンコーダ温度を検出するためのエンコーダ用サーミスタ抵抗と、
    　前記エンコーダ用サーミスタ抵抗の抵抗値に基づきエンコーダ温度を検出するとともに、前記モータに設けられモータ温度を検出するためのモータ用サーミスタ抵抗の抵抗値に基づきモータ温度を検出する温度検出処理部と、
    　前記温度検出処理部で検出された前記モータ温度と前記エンコーダ温度との大小関係に基づいて、前記エンコーダ用サーミスタ抵抗及び前記モータ用サーミスタ抵抗の異常を検出する異常検出部と、
    を備える、エンコーダ。
  2. 　前記異常検出部は、前記温度検出処理部で検出された前記モータ温度が前記エンコーダ温度よりも低い場合、前記モータ用サーミスタ抵抗が異常であると判定する、請求項１に記載のエンコーダ。
  3. 　前記温度検出処理部で検出された前記モータ温度に基づきモータ基準温度を設定する基準温度設定部と、
    　前記モータ基準温度よりも低い閾値を設定する閾値設定部と、
    をさらに備え、
    　前記異常検出部は、前記温度検出処理部で検出された前記エンコーダ温度が前記閾値よりも低い場合、前記エンコーダ用サーミスタ抵抗が異常であると判定する、請求項１または２に記載のエンコーダ。
  4. 　前記異常検出部は、前記温度検出処理部で検出された前記エンコーダ温度が前記モータ基準温度よりも高い場合、前記エンコーダ用サーミスタ抵抗が異常であると判定する、請求項３に記載のエンコーダ。
  5. 　モータ温度を検出するためのモータ用サーミスタ抵抗と、
    　モータ軸または前記モータ軸に連結された物体からなる回転体に取り付けられ、前記回転体の回転情報を検出する、請求項１～４のいずれか一項に記載のエンコーダと、
    を備える、モータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005221258A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Fanuc Ltd エンコーダ
JP2009300354A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Fanuc Ltd 内部情報出力機能を有するエンコーダ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221258A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Fanuc Ltd エンコーダ
JP2009300354A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Fanuc Ltd 内部情報出力機能を有するエンコーダ

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