DE69022958T2

DE69022958T2 - Kodierer.

Info

Publication number: DE69022958T2
Application number: DE69022958T
Authority: DE
Inventors: Kouichi Higashi
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2010-06-30
Also published as: DE69022958D1; JP2794798B2; JPH0333613A; WO1991000499A1; EP0431195A4; EP0431195A1; KR950010384B1; EP0431195B1; KR920701785A; US5128536A; ES2080145T3

Description

TECHNISCHES ANWENDUNGSGEBIET

Die Erfindung befaßt sich mit einem Codierer, welcher eingesetzt wird, um die Position und die Geschwindigkeit eines Gegenstandes zu detektieren.

STAND DER TECHNIK

Bisher wurden beispielsweise ein Drehcodierer eingesetzt, um den Umdrehungswinkel und die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors oder dergleichen zu detektieren. Drehcodierer lassen sich im wesentlichen in Inkrementalcodierer und Absolutcodierer klassifizieren. Bei Inkrementalcodierer werden Impulse mit einer solchen Anzahl erzeugt, welche der Anzahl von unterteilten Sektionen entspricht, welche man dadurch erhält, daß man einen Umdrehungsbereich eines Motors oder dergleichen in regelmäßige Intervalle unterteilt, und eine Signalverarbeitungsschaltung zählt die Anzahl der Impulse, so daß die Drehposition oder Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors oder dergleichen bestimmt werden kann. Der Inkrementalcodierer gibt normalerweise Impulssignale mit zwei Phasen A und B aus, welche eine Phasendifferenz von 90º haben. Die Drehrichtung (Grunddrehrichtung oder Gegendrehrichtung) des Motors oder dergleichen wird durch die Phasenzuordnung (Voreilung oder Verzögerung) unterschieden. Andererseits wird im allgemeinen ein Ausgangsimpuls (Z-Phasenimpulssignal) während einer Umdrehung als ein Bezugssignal ausgegeben welches eine Umdrehung wiedergibt. Der Absolutcodierer nutzt eine Codierplatte, bei der die absolute Position in einem Umdrehungsbereich eines Motors oder dergleichen durch einen Binärcode ausgedrückt wird. Parallelausgabe-Bauarten, eine Ausgabebauart mit A- und B-Phasen und dergleichen sind als Ausgabebauarten an sich bekannt. Andererseits gibt es auch einen Absolutcodierer der Speichersicherungsbauart, bei dem die Anzahl der Umdrehungen eines Motors oder dergleichen unter Nutzung eines Speichers aufgezeichnet wird und bei dem eine Batterie als eine Sicherungsenergiequelle zum Einsatz kommt. Auch gibt es einen Absolutcodierer der Multirotationsbauart, bei dem eine Absolutposition einer Umdrehung oder mehr von einem Motor oder dergleichen ebenfalls dadurch erzeugt wird, daß eine Untersetzungseinrichtung, wie ein Getriebe oder dergleichen, eingesetzt wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorstehend erwähnten üblichen Codierer haben die folgenden Nachteile. Wenn eine Abnormalität auftritt, das heißt, wenn beispielsweise ein Teil der Signale im Codierer fehlt, wird im allgemeinen das Abgabesignal abnormal. Von außerhalb des Codierers kann man aber nicht unterscheiden, ob eine Abnormalität aufgetreten ist oder nicht. Es gibt jedoch sehr seltene Fälle, bei denen beim Abgabesignal keine Abnormalität auftritt. Selbst in dem Fall, bei dem ein momentaner Energieausfall auftritt, ist eine Abnormalität des Abgabesignals im allgemeinen momentan, obgleich das Abgabesignal im allgemeinen abnormal wird, und anschließend wird das Signal fälschlicherweise als ein normales Signal angenommen. Folglich kann man die Absormalität des Codierers nicht extern feststellen. Bei den vorstehend beschriebenen Anwendungsfällen kann eventuell ein Durchgehen der Vorrichtung oder ein Ausfall der Vorrichtung verursacht werden. Insbesondere bei dem Absolutcodierer der Multirotationsbauart mit einem Sicherungsspeicher unter Einsatz einer Batterie tritt ein Nachteil dahingehend auf, daß, wenn der Inhalt des Speichers bei einer Unterbrechung der Batterie oder dergleichen gestört ist, die Fehlergröße größer wird und hierdurch schwerwiegende Probleme verursacht werden.
In US-A-4,600,835 ist ein Impulscodierer beschrieben, welcher eine Schaltung zum Diagnostizieren von Abnormalitäten, wie eine Leitungsunterbrechung in den Leuchtdioden oder ein Ab senken einer Spannungsversorgungsquelle, hat, wobei der Impulscodierer Leuchtdioden, eine Drehgitterplatte, eine stationäre Gitterplatte, Lichtempfangselemente und eine Treibereinheit zum Treiben der elektrischen Signale von den Lichtempfangselementen hat, wobei die Treibereinheit einen Überwachungsanschluß zum Überwachen des Abgabesignals der Treibereinheit hat, und wobei die Anode eine der Leuchtdioden, welche mit Masse verbunden ist, mit dem Überwachungsanschluß verbunden wird, so daß dann, wenn das Potential des Überwachungsanschlusses auf einen Wert abnimmt, welcher niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, ein Alarmsignal von der Treibereinheit ausgegeben wird.
In JP-A-62-093618 ist ein System zum Detektieren einer Abnormalität eines Impulsgenerators beschrieben, welcher eine Information über eine Abnormalität eines Impulsgenerators extern ohne eine spezielle Signalleitung dadurch abgeben kann, daß ein Impuls pro Drehung, welcher von dem Impulsgenerator zum Zeitpunkt der Abnormalität des Impulsgenerators abgegeben wird, umgekehrt wird.
Ein Impulsgenerator dieser Bauart gibt einen Impuls (C-Phasenimpuls) bei einer Umdrehung ab, und der Impuls wird einer Wellenformformung mittels einer Wellenformformungseinheit unterworfen. Der C-Phasenimpuls, dessen Wellenform geformt worden ist, wird über eine Exklusivschaltung zum Transistor ausgegeben. Wenn eine Abnormalität in dem Impulsgenerator erzeugt wird, wird ein Alarmausgang erzeugt, welcher in die Exklusivschaltung eingegeben wird, und dann wird der C-Phasenausgang, welcher der Ausgang des Transistors ist, umgekehrt. Bei dieser Methode wird der C-Phasenausgang 'H', welcher nur eine vorbestimmte Impulsbreite hat, abnormal lang und die Abnormalität wird zu dem Zeitpunkt detektiert, wenn diese vorbestimmte Eigenimpulsbreite überschritten wird.
In US-A-4,079,251 ist ein Absolutcodierersystem beschrieben, welches auf einem optischen Instrumentalcodierer basiert, welcher zusammen mit einer Energiesparschaltung und einer Einrichtung zum Pulsen der Lichtabgabeeinrichtungen des Codierers (bei denen es sich normalerweise um die größten Energieverbraucher bei einem solchen System handelt) mit einem Signal mit einem geringen Tastgrad und eine Einrichtung zum Abtasten der Lichtdetektorausgänge während geeigneter Ansprechperioden der emittierten Lichtimpulse aufweist. Hierbei erhält man ein Codiersystem, welches einen extrem niedrigen Eigenenergieverbrauch hat, und welches nicht nur eine Datenretention, sondern auch eine Datenacquisition während der Abkopplung von der externen Energiequelle dadurch gestattet, daß man eine Energiequelle hat, welche auf einer relativ kleinen Batterie basiert. Ein bidirektionaler Datenbus wird zur Übertragung der Positionsinformation an ein externes System genutzt, wobei dieses System auch eine Vorgabeinformation für das Codiersystem bereitstellen kann.
Die vorliegende Erfindung ist im Patentanspruch 1 wiedergegeben.
Die Erfindung zielt darauf ab, einen Codierer bereitzustellen, welcher ein Durchgehen oder einen Ausfall einer Vorrichtung dadurch verhindern kann, daß eine Information über das Auftreten einer Abnormalität nach außen abgegeben wird, wenn eine Abnormalität auftritt.
Wenn eine Abnormalität des Codierer-Hauptteils mit Hilfe der Abnormalitäts-Detektierschaltung detektiert wird, wird eines der Impulssignale, die von dem Codierer-Hauptteil abgegeben werden, invertiert, oder die Ausgabe eines der Impulssignale wird gestoppt, wodurch ermöglicht wird, daß man die Abnormalität des zu detektierenden Codierer-Hauptteils extern von dem Codierer- Hauptteil erkennen kann. Die Bedienungsperson kann die Vorrichtung stoppen und kann ein Durchgehen oder einen Ausfall der Vorrichtung verhindern. Da andererseits das Abnormalitäts- Diskriminierungssignal ausgegeben wird, kann man die Art der Abnormalität erkennen. Ferner kann ein Befehl einer Verarbeitung unter Zuordnung zu dem abnormalen Zustand von extern eingegeben werden. Nach Beendigung dieser Verarbeitung für den abnormalen Zustand wird andererseits ein Rücksetzsignal dadurch erzeugt, daß ein Vorgang eingesetzt wird, bei dem wiederum eine Energiequelle eingeschaltet wird, und das Abormalitäts-Detektionssignal kann hierbei ebenfalls zurückgesetzt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein Schaltungsdiagramm zur Verdeutlichung einer Auslegung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Codierers nach der Erfindung; Figur 2 ist ein Auslegungsdiagramm des Codierer-Hauptteils 1 in Figur 1; Figur 3 ist ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer Auslegung einer Abnormalitäts- Detektierschaltung 2 in Figur 1; und Figur 4 ist ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der internen Verarbeitung eines Mikrocomputers 21 in Figur 3.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Codierer-Hauptteil 1 ist ein Teil, welches einem üblichen Codierer entspricht und einen an sich üblichen Aufbau hat sowie folgendes aufweist: Eine Scheibe 12, welche an einer Welle 11 angebracht ist; Leuchtdioden 13; Fotodioden 14; und Komparatoren 15, 16, 17, wie dies in den Figuren 2A und 2B gezeigt ist. Das Codierer-Hauptteil 1 gibt Impulssignale einer A-Phase, einer B- Phase und Z-Phase ab. Wie in Figur 3 gezeigt ist, weist die Abnormalitäts-Detektierschaltung 2 einen Mikrocomputer 21 (8051 oder dergleichen, hergestellt von Intel Co., Ltd.) mit einer seriellen Kommunikationsfunktion, einen Batteriespannungsdetektor 22 und ein R-S-Flip-Flop-Teil 23 auf. Wie in Figur 4 gezeigt ist, empfängt der Mikrocomputer 21 die Impulssignale von der A-, B- und Z-Phase, welche von dem Codierer-Hauptteil ausgegeben werden, und es wird geprüft, um festzustellen, wenn ein Signalabfall aufgetreten ist oder nicht, indem eine Diskriminierung erfolgt, ob ein Ursprung gezählt von dem A-Phasen-Impulssignal und dem B- Phasen-Impulssignal mit einem Ursprung übereinstimmt oder nicht, welcher von dem Z-Phasen-Impuls wiedergegeben wird. Andererseits prüft der Mikrocomputer 21, um festzustellen, wenn eine Abnahme der Energieversorgungsspannung der Sicherungsspeicherbatterie des Codierer-Hauptteils 1 festgestellt worden ist, wozu der Batteriespannungsdetektor 22 und das R-S-Flip-Flop 23 genutzt werden, welches dann auf einen (Alarmzustand) gesetzt wird oder nicht. Wenn der Signalabfall und/oder der Spannungsabfall der Batterieenergiequelle detektiert wird oder werden, wird ein Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "1" gesetzt, und ein Abnormalitäts-Diskriminierungssignal S&sub1;, welches den Inhalt der Abnormalität wiedergibt, wird seriell ausgegeben. Wenn dann anschließend ein externes Befehlssignal S&sub2; von außen eingegeben worden ist, wird eine Verarbeitung entsprechend dem externen Eingangsbefehlssignal S&sub2; ausgeführt (beispielsweise wird das R-S- Flip-Flop 23 zurückgesetzt). Eine Selektorschaltung 3 weist UND- Glieder 31 und 32, ein ODER-Glied und einen Inverter 34 auf. Der Inverter 34 invertiert den logischen Wert des Abnormalitäts- Detektionssignals ALARM von der Abnormalitäts-Detektierschaltung 2. Das UND-Glied 31 empfängt das A-Phasen-Impulssignal und einen Ausgang des Inverters 34. Das UND-Glied 32 empfängt das Abnormalitäts-Diskriminierungssignal S&sub1; und das Abnormalitäts- Detektionssignal ALARM. Das ODER-Glied 33 empfängt den Ausgang von den UND-Gliedern 31 und 32. Wenn das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "0" gesetzt wird, das heißt dann, wenn das Codierer-Hauptteil 1 normal arbeitet, wird das A-Phasen- Impulssignal ausgegeben. Wenn das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "1" gesetzt ist, das heißt, wenn das Codierer-Hauptteil 1 abnormal arbeitet, wird das Abnormalitäts- Diskriminierungssignal S&sub1; ausgegeben. Eine Sender-Empfänger- Schaltung 4 weist einen Inverter 43, einen Puffer 41 mit drei Zuständen zur Eingabe eines Signals von außen her und einen Puffer 42 mit drei Zuständen zur Ausgabe des B-Phasenimpulssignals von dem Codierer-Hauptteil 1 auf. Der Puffer 41 mit drei Zuständen wird ein/aus-gesteuert durch das invertierte Signal von dem Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM, welches man durch den Inverter 43 von der Abnormalitäts-Detektierschaltung 2 erhält. Eine exklusive ODER Schaltung 5 empfängt das Z-Phasenimpulssignal von dem Codierer-Hauptteil 1 und das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM und sie gibt den Z-Phasenimpuls aus, wenn das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "0" gesetzt ist. Wenn das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "1" gesetzt ist, invertiert die exklusive ODER-Schaltung 5 das Z-Phasenimpulssignal und gibt das invertierte Z-Phasenimpulssignal aus.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Wenn das Codierer-Hauptteil 1 normal arbeitet, ist das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM, welches von der Abnormalitäts-Detektierschaltung 2 abgegeben wird, auf den Pegel "0" gesetzt. Daher wird ein A-Phasenimpulssignal, welches von dem Codierer-Hauptteil 1 abgegeben worden ist, über das UND-Glied 31 und ODER-Glied 33 in der Selektorschaltung 3 ausgegeben. Da andererseits der Puffer 42 mit drei Zuständen eingeschaltet ist, ist die Sender-Empfänger-Schaltung 4 auf die Abgabebetriebsart eingestellt und das B-Phasenimpulssignal, welches von dem Codierer-Hauptteil 1 abgegeben worden ist, wird von der Sender- Empfänger-Schaltung 4 abgegeben. Ferner wird das Z-Phasenimpulssignal, welches von dem Codierer-Hauptteil 1 abgegeben worden ist, von der exklusiven ODER-Schaltung 5 abgegeben. Wenn, wie zuvor angegeben ist, das Codierer-Hauptteil 1 normal arbeitet, werden die Impulssignale der A-, B- und Z-Phasen an eine Signalverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) abgegeben und die Position oder die Geschwindigkeit wird detektiert.
Wenn die Spannung der Sicherungsspeicherbatterie dann abnormal abfällt, wird dies mit Hilfe des Batteriespannungsdetektors 22 detektiert und das R-S-Flip-Flop 23 wird gesetzt. Wenn das R-S- Flip-Flop 23 gesetzt ist, setzt der Mikrocomputer 21 das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "1" und das Abnormalitäts-Diskriminierungssignal S&sub1;, welches den Inhalt der Abnormalität wiedergibt, wird ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Selektorschaltung 3 die Abgabe des A-Phasenimpulssignals durch das UND-Glied 31 gestoppt, und an Stelle hiervon wird das Abnormalitäts-Diskriminierungssignal S&sub1; an die Signalverarbeitungsschaltung über das UND-Glied 32 oder das ODER-Glied 33 abgegeben. Daher läßt sich die Beschaffenheit der Abnormalität des Codierer-Hauptteils 1 von extern bestimmen. Wenn andererseits das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "1" gesetzt ist, wird die Sender-Empfänger-Schaltung 4 auf die Eingabebetriebsart gesetzt, wodurch ermöglicht wird, daß das serielle externe Befehlssignal S&sub2; von extern in die Abnormalitäts-Detektionsschaltung 2 unter Einsatz einer B-Phasenabgabesignalleitung eingegeben werden kann. Wenn das externe Befehlssignal S&sub2; eingegeben wird, führt der Mikrocomputer 21 Verarbeitungen unter Zuordnung zu dem externen Befehlssignal S&sub2; derart aus, daß der abnormale Zustand gelöscht wird (Rücksetzen des R-S- Flip-Flop 23) und Vorgeben der Anzahl von Umdrehungen des Absolutcodierers der Multirotationsbauart (des Anfangswertes der Anzahl von Umdrehungen, welche von extern eingegeben wird) erfolgen dann zur Instruierung des Codierer-Hauptteils 1 und dergleichen. Wenn ferner das Abnormalitäts-Detektionssignal ALARM auf den Pegel "1" gesetzt ist, wird das Z-Phasenimpulssignal, welches von dem Codierer-Hauptteil 1 ausgegeben ist, durch die exklusive ODER-Schaltung 5 invertiert. Wenn daher eine Abnormalität in dem Codierer-Hauptteil 1 auftritt, läßt sich das Auftreten der Abnormalität unmittelbar von außen her detektieren.
Obgleich ein Beispiel eines Codierers beschrieben worden ist, welcher Ausgänge von A-, B- und Z-Phasen hat, kann die Erfindung auch bei anderen Codierern (im allgemeinen Absolutcodierern) zum Einsatz kommen. Die Abgabesignalleitungen der Selektorschaltung 3, der Sender-Empfänger-Schaltung 4 und der exklusiven ODER- Schaltung 5 können gemeinsam mit den Abgabesignalleitungen für die Impulssignale der zugeordneten Phasen genutzt werden. Daher ist die Anzahl der Signal leitungen, welche von dem Codierer- Hauptteil 1 nach außen abgeht, die gleiche wie bei einem üblichen Codierer.

Claims

1. Codierer, welcher eine Abnormalitäts-Detektierschaltung (2) zum Detektieren einer Abnormalität eines Codierer-Hauptteils (1) und zum Ausgeben eines Abnormalitäts-Detektionssignals (ALARM) aufweist, welches angibt, ob der Codierer normal arbeitet oder nicht, und zum Ausgeben eines Abnormalitäts- Diskriminierungssignals (Si), welches die Art der Abnormalität wiedergibt, und eine Selektorschaltung (3) zum Empfangen des Abnormalitäts-Diskriminierungssignals (S&sub1;) und eines Impulssignals (A) mit einer gewissen Phase von den Impulssignalen (A, B) aufweist, welches das Codierer-Hauptteil erzeugt, und zum Ausgeben des Impulssignales, wenn der Codierer normal arbeitet, und zum Ausgeben des Abnormalitäts-Diskriminierungssignals an Stelle des Impulssignales, wenn das Abnormalitäts-Detektionssignal ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sender-Empfänger-Schaltung (4) vorgesehen ist, welche das Impulssignal (B) einer Phase empfängt, die sich von der Phase des Impulssignals (A) unterscheidet, welches in die Selektorschaltung von dem Impulssignal eingegeben wird, wobei dann, wenn der Codierer normal arbeitet, die Sender-Empfänger-Schaltung auf eine Ausgabebetriebsart gesetzt ist und an eine Ausgangssignalleitung das Impulssignal (B) abgibt, welches eine unterschiedliche Phase hat, und, wenn das Abnormalitäts-Detektionssignal ausgegeben wird, die Sender-Empfänger-Schaltung auf eine Eingabebetriebsart gesetzt wird, und wenn ein externes Befehlssignal an der Ausgangssignalleitung auftritt, die Sender- Empfänger-Schaltung das externe Befehlssignal empfängt und dieses zu der Abnormalitäts-Detektierschaltung ausgibt, welche dann, wenn sie das externe Befehlssignal empfängt, eine Verarbeitung ausführt, welche durch das externe Befehlssignal vorgegeben wird.