JP6057530B2 - エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法 - Google Patents

エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6057530B2
JP6057530B2 JP2012086990A JP2012086990A JP6057530B2 JP 6057530 B2 JP6057530 B2 JP 6057530B2 JP 2012086990 A JP2012086990 A JP 2012086990A JP 2012086990 A JP2012086990 A JP 2012086990A JP 6057530 B2 JP6057530 B2 JP 6057530B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
encoder
signal
output signal
measurement data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012086990A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013217716A (ja
Inventor
山本 猛
猛 山本
守 山下
守 山下
Original Assignee
ハイデンハイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ハイデンハイン株式会社 filed Critical ハイデンハイン株式会社
Priority to JP2012086990A priority Critical patent/JP6057530B2/ja
Priority to TW102107001A priority patent/TWI558979B/zh
Priority to CN201310114441.XA priority patent/CN103364022B/zh
Priority to EP13162055.1A priority patent/EP2647967B1/en
Priority to KR1020130037597A priority patent/KR102074847B1/ko
Publication of JP2013217716A publication Critical patent/JP2013217716A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6057530B2 publication Critical patent/JP6057530B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473Circular or rotary encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457Failure detection
    • G01D5/24466Comparison of the error value to a threshold

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

本発明は、回転円板や直線状のスケールの状態を電気信号に変換して、測定対象物の変位量や移動量を計測するエンコーダの劣化を検出するエンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法に関するものである。
エンコーダは、例えば回転円板や直線状のスケールの状態を電気信号に変換する。例えば、光学式のロータリーエンコーダでは発光素子で発光した光が回転円板を透過し、受光素子にて受光した信号を信号処理部で矩形波状のデジタルパルス出力信号へ変換している。
ところで、エンコーダも他の電子機器、精密機器同様経年変化により劣化し、初期性能を維持できなくなってくる。エンコーダの劣化要因は、機械的には構成部品(ベアリング寿命など)の劣化、組み付け状態(部品の摩耗)の変化等が挙げられる。また、電気的には構成部品(光学式の場合LED寿命など)の劣化、その他光学式の場合ガラスの汚れなどが考えられる。
一般にエンコーダが劣化するとエンコーダ内部のアナログ信号のレベルおよびバイアスが変化する。エンコーダから出力される信号がアナログ信号であればその状態を監視するのは容易である。例えば、波形レベルが一定値以下になった場合にアラームを出すなどの対策を行えばよく、多くの電子機器で行われている。しかし、エンコーダから出力される信号が、矩形波のデジタルパルス信号として出力される場合、判断できる信号形態がHレベルとLレベルの信号だけであり、エンコーダの劣化が信号レベルとして現れ難く、判断が難しくなる。なお、前記デジタルパルス信号は受光素子から出力されるアナログ信号を処理して波形整形等の必要な信号処理を行って得られるもので、このようなデジタル信号が現在では主流を占めている。
一方、エンコーダ内部のアナログ信号を監視するためにはメンテナンス専用の出力線を必要とし、さらにアナログ信号監視のための回路を別途設けるなど、部品数が増加したり、構成が複雑になって製造コストが増大したり、かえって故障しやすくなるなどデメリットが多い。
このため、従来はエンコーダが劣化する時期を経験則からある程度予測し、一定の期間ごとにメンテナンスを行ったり、エンコーダ機器を交換したりして、信頼性を維持できるようにしていた。しかし、前記したような一定時期毎にメンテナンスを行う方式では、ある程度安全率を見込んで実際に性能が劣化するより時期よりも前にメンテナンスを行う必要がある。このため、未だ性能が劣化していない機器でも破棄したり、交換したりすることが多く、時間と経費の無駄を生じていた。
特開2004−138386号公報(特許文献1)には、インクミスト等によるエンコーダの感度劣化による性能低下を補うことを目的として、発光部と受光部とから構成され、駆動される被駆動体の駆動速度に応じた周波数のパルス信号を発生する周波数信号発生手段を有するディジタルエンコーダにおいて、前記周波数信号の各周期のON時間dutyを検出する手段を有し、前記検出dutyに応じて、発光部の光量を制御することを特徴とするディジタルエンコーダの制御手段が開示されている。
また、同文献の段落0033には「記録ヘッド1が搭載されたキャリッジ2はエンコーダ14からの周波数信号に基づいて、ASIC501内部でその立ち上がり、立ち下がりが検出され、各周期のON時間dutyが検知可能な構成となっている」と記載されている。さらに、段落0038には、「ステップS704で各周期のON時間dutyを算出し、ステップS705でdutyが55%以上であると判定され、さらにかつステップS706でEEPROM504に書き込まれている累積記録枚数あるいは累積吸引回数が所定値以上であると、インクミストによりエンコーダ14の感度が劣化したものと判断して、LED101の光量を上げることで感度の劣化を補おうとする制御を実施する」と記載されている。段落0033には「記録ヘッド1が搭載されたキャリッジ2はエンコーダ14からの周波数信号に基づいて、ASIC501内部でその立ち上がり、立ち下がりが検出され、各周期のON時間dutyが検知可能な構成となっている」と記載されている。
しかし、この文献ではインクジェット記録装置の記録ヘッドを搭載したキャリッジの制御にエンコーダを用いており、前記記録ヘッドから吐出されたインクミストによるフォトダイオードの感度劣化を検出することを目的としている。このため、エンコーダの機械部品の劣化による信号変化の検出は予定されていない。しかも、前記キャリッジの移動速度は原則一定であり、このため同文献0008に記載されているようにエンコーダの出力信号もデューティー比50%が基準になっている。そして、単純にデューティー比が所定値以上であると発光部の光量を増加させているだけである。従って、この文献の検出方式をエンコーダの動作が複雑で初期状態からデューティー比が変化する用途に応用することは困難である。
特開2004−138386号公報
解決しようとする問題点は、エンコーダからの出力信号は経年変化などにより劣化するが、アナログ信号を波形整形した矩形波状のデジタルパルス信号を出力するエンコーダの場合、動作速度、分解能、移動方向により波形の周期、比率(Duty)、位相差、位相方向が異なり判断が難しく、劣化の検出が困難な点である。本発明の目的は、エンコーダから出力されるデジタルパルス信号から実際に劣化が生じたことを検出し、必要な処置を行うことによりメンテナンスの時間と経費の無駄をなくすことである。
本発明は、以下の構成により上記目的を達成した。
(1) 回転または移動動作を行う測定対象と、
前記測定対象の変位量または移動量に応じた出力信号を出力するエンコーダ本体と、
前記エンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データと記憶装置に記憶されている出力信号を計測した測定データとを比較して警告出力を判断する制御装置と、
前記測定対象の基本動作パターンとエンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データを記憶する記憶装置とを有し、
前記制御装置は初期状態で設定された前記測定対象の基本動作パターンとその時エンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データとを関連付けて前記記憶装置に記憶し、その後基本動作を行わせて得られたエンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データと前記記憶装置に記憶されている初期状態の基本動作時の出力信号を計測した測定データとを比較し、
この比較データまたは前記測定データを出力するか、あるいは両者の信号の差が一定の基準値よりも大きくなった時に警告として出力するエンコーダの出力信号監視システム。
(2) エンコーダ本体から出力される出力信号は2つ以上であり、この出力信号を計測した測定データは、信号波形の周期、位相差、比率、信号レベルから選択され、かつ前記2つ以上の出力信号の立ち上がりおよび/または立ち下がり信号によりクロック信号をカウントしたカウント値から得られる上記(1)のエンコーダの出力信号監視システム。
(3) 初期状態において測定対象の基本動作パターンを設定して動作させ、前記基本動作に対応してエンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データを前記基本動作パターンに関連付けて記憶装置に記憶させ、
その後必要に応じて前記測定対象を基本動作パターンに従って動作させ、
このとき前記エンコーダ本体から出力される出力信号を測定し、
得られた測定データと前記記憶装置に記憶されている初期状態の出力信号を計測した測定データとを比較し、この比較データまたは前記測定データを出力するか、あるいは両者の信号の差が一定の大きさ以上になった時に警告を出力するエンコーダの出力信号監視方法。
(4) エンコーダ本体から出力される出力信号は2つ以上であり、この出力信号を計測した測定データは、信号波形の周期、位相差、比率、信号レベルから選択され、かつ前記2つ以上の出力信号の立ち上がりおよび/または立ち下がり信号によりクロック信号をカウントしたカウント値から得られる上記(3)のエンコーダの出力信号監視方法。
本発明はエンコーダから出力されるデジタルパルス信号から実際に劣化が生じたことを検出し、必要な処置を行うことによりメンテナンスの時間と経費の無駄を無くすことができるという利点がある。
図1は本発明のエンコーダの出力信号監視システムの基本構成を示すブロック図である。(実施例1) 図2は信号の計測方法を示すクロックと出力波形の図である。(実施例1) 図3は本発明のエンコーダの出力信号監視方法の各処理ステップを示したフローチャートである。(実施例2) 図4は従来のエンコーダの出力信号を示したアナログとデジタル波形図である。 図5は従来のエンコーダの出力信号が劣化した状態を示した第1のアナログとデジタル波形図である。 図6は従来のエンコーダの出力信号が劣化した状態を示した第2のアナログとデジタル波形図である。
本発明はエンコーダ取り付け時やメンテナンス終了後などの初期状態において、矩形状のデジタル信号である検出信号を評価する基準となるエンコーダの基本動作状態を設定(動作速度、移動方向など)する。そして、この基本動作時における出力信号波形の周期、比率、位相差などの必要なパラメータに関するデータを計測し、前記基本動作と関連付けて記憶装置に基本値として格納する。その後、必要に応じて基本動作状態での計測を行い、記憶されている基本値と比較し、計測値に差が発生しているかどうかを監視して、前記基本値と一定以上異なった計測値が得られた時は警告を出力する。これにより、実際にエンコーダの劣化が許容値を超えて生じた時にメンテナンスを行うことができ、メンテナンスの時間や費用を必要最小限に抑えることができる。
ここでは、発明の内容を分かり易く説明するため本発明を光学式ロータリーエンコーダに適用した場合を例に説明する。エンコーダ取り付け時、メンテナンス終了後などの初期状態では、例えば図4に示すように、光検出素子から得られるアナログ波形は乱れのない正常波形か、多少乱れていたとしても初期状態での信号として定義できる。従って、これを波形処理した矩形波状のデジタル信号比率も正常であるか、初期状態の信号として特定できる。しかし、経年劣化により軸揺れや偏芯が生じると、符号板を透過して検出される光が揺らいだり強度が変化して受光素子から出力されるアナログ波形は、例えば図5、6に示すように初期状態から変化してくる。そして、このアナログ波形を波形整形等の信号処理して得られるデジタルパルス波形の比率(Duty)にも変化が生じる。
そこで、前記波形比率を初期状態の時の測定値を記憶し、これと任意の時間での測定値とを比較する。そして、比較して得られた波形比率の変化がある範囲を超えた時に警告信号、警告データなどを出力させる。あるいは出力信号自体のデータや変動データなどを測定毎や特定の条件下で出力できるようにする。そして、前記警告データや比較データなどによりエンコーダの状態を監視することが可能となり、効率よくメンテナンスを行うことができる。なお、上記事例では1信号における信号の波形比率を監視する手法ついて説明したが、2信号以上でも同様の手法で監視できる。また、監視する部分も波形比率に限らず波形の周期、位相差、信号レベル等を単独または複数監視することでより詳細な状況把握が可能になる。さらに、2信号またはそれ以上の出力信号において波形の周期、位相差、比率、信号レベルから選択される1つ以上、好ましくは2つ以上をそれぞれ関連付けて監視することにより、さらに詳細にエンコーダの状態を把握することが可能になる。
このように、基本動作時に計測される出力信号を計測して、その結果を基本動作と関連付けて基本値として記憶し、必要な時に同様な基本動作を行って出力信号を計測し、各動作部分の計測値を前記基本値と比較することで、出力信号の基本値からの変化の割合が分かる。そして、前記比較データや変化の割合をデータとして出力するか、あるいは変化の割合が一定以上になった時に警告を出力することで、実際に劣化が生じたことを把握することができる。前記出力信号の計測データと基本動作の関連付けとしては、基本動作中の各動作部分、例えば少なくとも1つの基本動作単位として設定された所定速度での正転動作または逆転動作における周期、比率、位相差、信号レベル等の各測定項目について計測を行う。また、複数のパターンの基本動作単位を組み合わせて基本動作とすることもできる。そして、この基本動作における信号の測定値を記憶するようにすればよい。
警告の解析や表示を行う装置は、例えばエンコーダが取り付けられた工作機器などの制御装置や外部の別装置で行ってもよいし、エンコーダ内部にあるプロセッサあるいは論理回路などで行ってもよい。また、警告の出力方法も別装置のディスプレイに表示したり、さらに遠隔の装置に通信で発信してもよく、エンコーダ自体に表示装置を搭載して表示させてもよい。
警告方法としては、数値データ等で警告内容を表すこともできるし、前述のようにディスプレイに警告内容を表示させてもよい。あるいはLED等の簡単な発光表示機器で、色や点滅回数等を単独または組み合わせて簡単な構成でも容易に状態を把握できるようにすることも可能である。
本発明のエンコーダは、上記で説明したような符号パターンによる光の強弱を電気信号に変換する光学式に限定ものではなく、磁気式など別の検出方式のエンコーダでも適用可能である。本発明は検出原理や機械的な構造(軸の有無やエンコーダ形状)には特定されない。検出信号を処理した後の矩形波状のデジタル出力信号の監視に適用可能な全てのエンコーダに応用可能である。
次に、実施例を示して本発明をより具体的に説明する。図1は本発明の1実施例であるエンコーダシステムの構成例を示した模式図である。図において、測定対象の変位、移動距離等を計測するエンコーダ本体1と、測定対象となる工作機器などの駆動装置20と、前記エンコーダ本体からの計測データを基に前記駆動装置20の動作を制御する制御装置10と、前記駆動装置20が行う動作として設定された基本動作とその時のエンコーダの出力データを関連付けて記憶する記憶装置30とを有する。
エンコーダ本体1は、駆動装置20の回転軸21と接続され駆動装置の回転動作に追従して回動するエンコーダ軸2と、このエンコーダ軸2に取り付けられた円盤状の符号板3と、固定符号板(図示せず)と、エンコーダ本体の基体(図示せず)内部に配置されたLEDなどの発光素子5と、前記発光素子5と符号板を挟んで対向する位置に配置された受光素子6と、この受光素子6が搭載された回路基板4とを有する。
このエンコーダ本体の動作を簡単に説明すると、駆動装置20の回転軸21が回転すると、それに接続されているエンコーダ軸2も追従して同様に動作する。このとき、エンコーダ軸2に取り付けられている符号板3も同様に動作する。一般にガラスなどの透明部材で形成された符号板3には回転に伴って変化して所定の信号を発生するような符号パターンが形成されいる。前記発光素子5から発した光が、この符号板3上の符号パターンを透過して受光素子6に入射すると前記符号パターンに対応した信号を生じる。そして、符号板の動作に応じて出力信号が変化する。
受光素子から生じる信号はアナログ信号であるが、回路基板4上に搭載されている素子や回路により、波形整形等の必要な信号処理が行われ、矩形波状のデジタルパルス信号に変換される。このとき、受光素子6を複数設け、それらの位置を調整することで、例えば90°位相のずれた信号を作り出すことができる。これらの信号は一般にA相、B相の位相差2信号として出力され、インクリメンタル信号とされる。A相、B相の位相差2信号は回転方向により位相が逆転するので、回転する変位量と回転方向を計測することができ、さらにこれらの信号を電気的に積算カウントしたり、別途一回転信号を出力させることで回転数も計測することができる。
前記エンコーダ本体から出力される信号は、上記インクリメンタル信号のほかに、原点信号、1回転を計測するための信号、精度向上や装置管理等に必要な信号など種々のものがある。また、エンコーダ本体は必ずしもロータリータイプに限定されることはなく、直線状のガラススケールを検出器が摺動する所謂リニアエンコーダでもよい。また、検出方式も上記光学式に限定されるものではなく、磁気式でも電磁誘導方式でもよい。
エンコーダ本体1から出力された信号は制御装置10に入力される。この制御装置10は予め設定されているプログラムや入力されたパラメータに従い駆動装置20を制御する機能を有する。このとき、制御装置10はエンコーダ本体1の出力信号を入力し、そのデータから駆動装置20による装置の動作状態を把握する。そして、エンコーダ本体1から得られた移動量と駆動装置20が動くべき移動量とが一致するように駆動装置20を制御する。
駆動装置20は、工作機器、実装機器、産業用ロボット等において必要な動力を与えるために用いられる。例えば工作機器では加工器具の移動や位置決め等に使用される。この場合、制御される位置座標において通常1軸制御であれば駆動装置20とエンコーダ本体1は通常各1個、2軸制御であれば各2個、三次元であれば更に各1個増加することになる。駆動装置20は、前記機器に動力を与えるものであればその形態は特に限定されるものではなく、インダクションモータ、ステッピングモータ、DCモータ等のモータでも空気圧、油圧機器などでもよい。
制御装置10は、エンコーダ取り付け時やメンテナンス後等の初期設定時において、予め決められた基本動作を駆動装置20に行わせる。この基本動作は、エンコーダの出力信号を計測して劣化を検出する上で必要な動作であり、装置の使用目的や使用状態で異なるため、エンコーダの製造者、ユーザー、あるいは管理者などにより任意に決定される。基本動作は、1つあるいは2つ以上の動作について、移動速度、移動方向について規定される。なお、基本動作は制御装置に自動で行わせてもよいし、オペレータが手動で逐次行うようにしてもよい。
前記基本動作が行われるとエンコーダ本体から駆動装置の動作に応じた出力信号が出力される。制御装置は前記出力信号を計測してそのデータを基本動作と関連付けて記憶装置30に記憶させる。このとき計測するデータとしては、波形の周期、比率、信号レベルの何れか1つまたは2つ以上であり、2信号出力ではさらに位相差を計測してもよい。
計測方法としては、波形の周期、比率、位相差は、エンコーダ内部、制御装置内部、あるいは外部から導入されたクロック信号やソフトウエアによるクロックを用いることで容易に計測することができる。具体的には図2に示すように、出力信号の立ち上がり、および/または立ち下がり信号でクロック信号をカウントし、そのカウント値を出力信号の計測データとすればよい。図示例では、矩形波状パルスのLレベルが12,Hレベルが18クロックカウントされ、これが計測データとなる。信号レベルでは、A/D変換して信号レベルをデータ化してもよいし、所定の電圧レベルで信号を発生するような公知の回路を用いてもよい。
このようにして得られた初期設定時の出力信号の計測データは、基本動作パターンと関連付けて記憶装置に記憶される。関連付けの方法としては、特に限定されるものではなく、設定された基本動作パターンにおける各動作状態あるいは時系列毎の動作に対する計測データが、如何なる動作の時にデータであるか分かる状態、あるいは区別できる様態になっていればよい。つまり、異なる時間において同じ基本動作パターンを動作させた時に測定されるデータ同士が比較可能なデータとして保存できるようになっていればよい。具体的には、(a) 駆動装置からのデータと関連付ける方法、(b) 制御装置からのデータと関連付ける方法、(c) 単なる運転パターン(番号など)で管理する方法等が挙げられる。
そして、例えば正回転における速度Xm/sでのA相出力信号の波形の周期はmクロック、比率はnクロック、B相出力信号の波形の周期はoクロック、比率はpクロック、A相信号とB相信号の位相差は4現象に対応した場合q1,q2,q3,q4クロック等が記憶される。また、必要に応じて速度Ym/sでの上記パラメータ、逆転時の上記パラメータなどが記憶される。
実際の記憶素子上では、例えば特定のアドレスを各動作動作に対する上記パラメータの記憶領域として割り振り、信号を比較する時は常にその動作に対応したアドレスのデータを読み出すようにすればよい。あるいは、基本動作時に計測されるデータを、特定のアドレスから連続的に記憶して、比較時に前記特定アドレスから読み出して比較するようにしてもよい。記憶素装置の内部にどのようにデータを記憶して比較するかは任意であり、システムの制御ソフトが効率よく動作できるような手法で行えばよい。
その後、一定期間毎や必要に応じて任意の時に上記と同様な操作が行われ、基本動作パターンにおける出力信号のデータが測定される。このとき、制御装置は得られた測定データと対応する基本動作の初期設定時の測定データとを比較する。そして、比較された測定データの差が一定以上ある場合には、エンコーダが劣化していると判断し、警告を出力する。あるいは、測定時毎、比較時毎にそのデータを出力してもよい。警告は、前記のように具体的データとして出力してもよいし、ディスプレイに表示させるようにしてもよい。また、エンコーダ本体や制御装置に備えた簡単な発光素子を発光させる等して簡易的に表されるようにしてもよい。
なお、上記例では制御装置10を駆動装置20の制御装置とエンコーダ本体の制御装置を一体としてシステム全体の制御装置として説明したが、駆動装置20の制御装置を別体として、エンコーダの制御装置にエンコーダの出力信号の測定と監視を行わせるようにしてもよい。この場合、基本動作は駆動装置の制御装置が行うが、エンコーダの制御装置が基本動作を行っていることを認識できるようにすれば、このときのエンコーダの出力信号を決められた基本動作パターンに即して出力される信号として処理することができる。
さらに、エンコーダの出力信号を測定して、そのデータを出力したり、警告のデータや信号を出力する装置、つまり監視システム専用の制御装置を設けてもよい。この場合、駆動装置の制御装置10や駆動装置20自体には組込まずに、エンコーダの出力と制御装置10の中間に接続配置したり、駆動装置の制御装置10と別置きとして直列または並列にエンコーダの出力信号を入力するようにしてもよい。
次に、本発明の方法について図3に示されるフローチャートに沿って説明する。
先ず、装置に取り付ける時やメンテナンス時など初期設定時において、測定対象の基本動作パターンを設定する。この設定は駆動装置やエンコーダの制御装置、記憶装置などに記憶させるようにしてもよいし、単に今後繰り返し動作させるための基本動作パターンとして決めておくだけでもよい(S1)。次いで、設定された基本動作パターンに従って測定対象を動作させる(S2)。このとき、エンコーダ本体から出力される出力信号の必要なパラメータについて計測を行う(S3)。次いで、得られた各測定データを前記基本動作パターンに関連付けて記憶装置に記憶する(S4)。
その後、必要に応じて測定対象を基本動作パターンに従って動作させ(S5)、ステップ(S3)と同様にエンコーダ本体から出力される出力信号の必要なパラメータについて計測を行う(S6)。このとき計測された出力信号と前記記憶装置に記憶されている初期状態の出力信号データとを比較し(S7)、そのデータ自体をその都度あるいは必要に応じて出力したり、必要に応じて両者の信号の差が一定の大きさ以上になった時に(S8)、警告信号や警告データを出力する(S9)。なお、上記のように測定データをその都度出力するような場合には、前記警告信号や警告データは出力しなくてもよい。
本発明の方法は、上記実施例1で図示したような装置で実現することができるが、これに限定されるものではなく、出力信号として矩形波状のデジタルパルス信号を出力するエンコーダを有する装置であれば実現可能である。また、記憶装置や信号計測、データ処理を行う制御装置は特別に設けてもよいし、エンコーダに内蔵されている演算装置やエンコーダが取り付けられている装置の制御装置を用いてもよい。
以上、各実施例を示して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、エンコーダの出力信号は、所謂インクリメンタル信号である位相差2信号に限定されるものではなく、種々のエンコーダから出力される種々の態様の信号に適用可能である。例えば前記位相差2信号に加えて原点信号(Z相)、120°毎の位相差のCS信号等の何れか1つ以上を含むものでもよく、さらには1信号のみの簡単な信号構成のものであってもよい。このように自由に測定する項目などを各エンコーダに対応し変更することで、警告出力を各信号毎、あるいはこれらを統合して出力することが可能である。
本発明のエンコーダの出力信号監視システムおよび監視方法は、測定対象の変位量、移動量、回転方向、移動方向、回転または移動速度などを計測するエンコーダに適用できる。特に出力信号として矩形波状のデジタル信号パルスを出力するタイプのエンコーダであれば、ロータリー式でも、リニア方式でも適用可能であり、検出方式も光学式、磁気式、電磁誘導式を問わず適用できる。また、エンコーダに内蔵している回路の演算装置やクロック等を用いることで新たな回路や外部装置を設けることなく実現することが可能であり、少ないコストでメンテナンスを最適化させることができる。
1 エンコーダ本体
2 軸
3 符号板
4 回路基板
5 発光素子
6 受光素子
10 制御装置
20 駆動装置
30 記憶装置

Claims (4)

  1. 回転または移動動作を行う測定対象と、
    前記測定対象の変位量または移動量に応じた出力信号を出力するエンコーダ本体と、
    前記エンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データと記憶装置に記憶されている出力信号を計測した測定データとを比較して警告出力を判断する制御装置と、
    前記測定対象の基本動作パターンとエンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データを記憶する記憶装置とを有し、
    前記制御装置は初期状態で設定された前記測定対象の基本動作パターンとその時エンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データとを関連付けて前記記憶装置に記憶し、その後基本動作を行わせて得られたエンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データと前記記憶装置に記憶されている初期状態の基本動作時の出力信号を計測した測定データとを比較し、
    この比較データまたは前記測定データを出力するか、あるいは両者の信号の差が一定の基準値よりも大きくなった時に警告として出力するエンコーダの出力信号監視システム。
  2. エンコーダ本体から出力される出力信号は2つ以上であり、この出力信号を計測した測定データは、信号波形の周期、位相差、比率、信号レベルから選択され、かつ前記2つ以上の出力信号の立ち上がりおよび/または立ち下がり信号によりクロック信号をカウントしたカウント値から得られる請求項1のエンコーダの出力信号監視システム。
  3. 初期状態において測定対象の基本動作パターンを設定して動作させ、前記基本動作に対応してエンコーダ本体から出力される出力信号を計測した測定データを前記基本動作パターンに関連付けて記憶装置に記憶させ、
    その後必要に応じて前記測定対象を基本動作パターンに従って動作させ、
    このとき前記エンコーダ本体から出力される出力信号を測定し、
    得られた測定データと前記記憶装置に記憶されている初期状態の出力信号を計測した測定データとを比較し、この比較データまたは前記測定データを出力するか、あるいは両者の信号の差が一定の大きさ以上になった時に警告を出力するエンコーダの出力信号監視方法。
  4. エンコーダ本体から出力される出力信号は2つ以上であり、この出力信号を計測した測定データは、信号波形の周期、位相差、比率、信号レベルから選択され、かつ前記2つ以上の出力信号の立ち上がりおよび/または立ち下がり信号によりクロック信号をカウントしたカウント値から得られる請求項3のエンコーダの出力信号監視方法。
JP2012086990A 2012-04-06 2012-04-06 エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法 Active JP6057530B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012086990A JP6057530B2 (ja) 2012-04-06 2012-04-06 エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法
TW102107001A TWI558979B (zh) 2012-04-06 2013-02-27 編碼器之輸出訊號監視系統及編碼器之輸出訊號監視方法
CN201310114441.XA CN103364022B (zh) 2012-04-06 2013-04-03 编码器的输出信号监视***和编码器的输出信号监视方法
EP13162055.1A EP2647967B1 (en) 2012-04-06 2013-04-03 System and method for monitoring output signals of an encoder
KR1020130037597A KR102074847B1 (ko) 2012-04-06 2013-04-05 인코더의 출력 신호 감시 시스템 및 인코더의 출력 신호 감시 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012086990A JP6057530B2 (ja) 2012-04-06 2012-04-06 エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013217716A JP2013217716A (ja) 2013-10-24
JP6057530B2 true JP6057530B2 (ja) 2017-01-11

Family

ID=48045293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012086990A Active JP6057530B2 (ja) 2012-04-06 2012-04-06 エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2647967B1 (ja)
JP (1) JP6057530B2 (ja)
KR (1) KR102074847B1 (ja)
CN (1) CN103364022B (ja)
TW (1) TWI558979B (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2882451A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-19 Marius Cloutier Real time monitoring of rotor or stator shape change for rotating machines
CN105490609B (zh) * 2015-12-21 2019-01-22 上海新时达电气股份有限公司 伺服自整定电机编码器零点的方法及其***
ITUA20164551A1 (it) 2016-06-21 2017-12-21 Ognibene Power Spa Metodo di rilevamento della posizione reciproca tra un cilindro ed un pistone di un’unità cilindro-pistone e relativa unità cilindro-pistone
DE102016214456A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Dr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Positionsmesseinrichtung
CN106482669B (zh) * 2016-11-29 2018-10-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种采用双线阵图像探测器的角位移测量***
CN109883465B (zh) * 2017-12-06 2021-10-01 上海三菱电梯有限公司 编码器检测方法
CN109883466B (zh) * 2017-12-06 2022-02-18 上海三菱电梯有限公司 分体式编码器的安装方法及装有该分体式编码器的曳引机
CN110285846A (zh) * 2019-06-12 2019-09-27 南京钢铁股份有限公司 一种绝对值编码器在线诊断方法
TWI730564B (zh) 2019-12-26 2021-06-11 財團法人工業技術研究院 編碼器及利用該編碼器的訊號處理方法
CN114485756A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 北京金风科创风电设备有限公司 旋转编码器的检测装置、方法以及计算机可读存储介质
US11754422B2 (en) 2021-03-25 2023-09-12 Giuliani S.R.L Position sensor for a mechanical device and operating method for operating said position sensor
CN113483802A (zh) * 2021-07-19 2021-10-08 合肥哈工高创智能装备有限公司 一种防止装盒机机械传动异常的快速预警保护***及方法
DE202022103366U1 (de) 2022-06-15 2023-09-22 Sick Ag Vorrichtung zur Überwachung einer Funktionalität eines Geräts zur Positions-, Längen- oder Winkelbestimmung
DE102022115039B3 (de) 2022-06-15 2023-04-20 Sick Ag Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Funktionalität eines Geräts zur Positions-, Längen- oder Winkelbestimmung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58169027A (ja) * 1982-03-31 1983-10-05 Tokyo Optical Co Ltd 変位測定装置
US5051579A (en) * 1987-04-03 1991-09-24 Canon Kabushiki Kaisha Optical scale encoder with light intensity alarm
GB9110598D0 (en) * 1991-05-16 1991-07-03 Renishaw Transducer Syst Setting up of quadrature signals
JP2004138386A (ja) 2002-10-15 2004-05-13 Canon Inc ディジタルエンコーダの制御手段
JP4737598B2 (ja) * 2005-04-01 2011-08-03 株式会社ニコン エンコーダ
JP2008097363A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Okuma Corp 異常診断方法及びその装置
JP2008292176A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Koyo Electronics Ind Co Ltd ロータリエンコーダを用いた制御システムおよび自己診断機能付きロータリエンコーダ
JP4952405B2 (ja) * 2007-07-02 2012-06-13 日本精工株式会社 転がり軸受ユニットの状態量測定装置
DE102007045986A1 (de) * 2007-09-26 2009-04-23 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Reversiererkennung bei einer elektrischen Betätigungseinheit eines Fahrzeugs
DE102007057376A1 (de) * 2007-11-26 2009-05-28 Baumer Hübner GmbH Drehgeber mit interner Fehlerkontrolle und Verfahren hierzu

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130114003A (ko) 2013-10-16
EP2647967A3 (en) 2014-04-16
KR102074847B1 (ko) 2020-02-07
CN103364022A (zh) 2013-10-23
TWI558979B (zh) 2016-11-21
EP2647967B1 (en) 2017-01-04
CN103364022B (zh) 2017-09-26
TW201350792A (zh) 2013-12-16
EP2647967A2 (en) 2013-10-09
JP2013217716A (ja) 2013-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6057530B2 (ja) エンコーダの出力信号監視システムおよびエンコーダの出力信号監視方法
JP5994305B2 (ja) ロータリーエンコーダおよびロータリーエンコーダの異常検出方法
KR101768351B1 (ko) 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치 및 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 방법
US7397393B2 (en) Encoder count error detection circuitry and encoder count error detection method
KR101777932B1 (ko) 유압 실린더의 스트로크 동작 교정 제어 장치 및 유압 실린더의 스트로크 동작 교정 제어 방법
KR101761022B1 (ko) 회전체의 이상 작동 진단 장치
JP7185247B2 (ja) 機械の診断システム及び診断プログラム
KR101762053B1 (ko) 유압 실린더의 스트로크 동작 진단 지원 장치
JP2018200262A (ja) 異常検出機能を備えたエンコーダシステム及び異常検出方法
US10571886B2 (en) Machine tool control device having function of diagnosing malfunction in sensor for detecting one-rotation signal
US8525101B2 (en) Position transmitter having a normal mode and a power saving mode operation for the acquisition of the position of a rotatable shaft
JP2006284520A (ja) エンコーダおよびエンコーダ監視システム
CN112067838A (zh) 一种马达旋转角度及速度测量装置及方法
US10948894B2 (en) Method for detecting at least one tool state of a tool of a machine tool for machining workpieces and machine tool
JP5037437B2 (ja) 内部情報出力機能を有するエンコーダ
JP2020016491A (ja) 状態検知システムおよび状態検知方法
JP2007101396A (ja) エンコーダ
JP2006284521A (ja) エンコーダ
KR101341074B1 (ko) 인코더
JP2013110923A (ja) アクチュエータ制御装置、アクチュエータシステム、アクチュエータ制御方法及び制御プログラム
JP7453070B2 (ja) 信号評価機能を有するエンコーダ及び回転体制御装置
JP5539090B2 (ja) ノイズレベル検出機能付きエンコーダ
US20240162791A1 (en) Sensor System
JP2006343110A (ja) 絶対位置検出装置
JP2010204062A (ja) 測長器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150309

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160801

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6057530

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250