JP6549637B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
JP6549637B2
JP6549637B2 JP2017105696A JP2017105696A JP6549637B2 JP 6549637 B2 JP6549637 B2 JP 6549637B2 JP 2017105696 A JP2017105696 A JP 2017105696A JP 2017105696 A JP2017105696 A JP 2017105696A JP 6549637 B2 JP6549637 B2 JP 6549637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
abnormality
encoder
alarm signal
position 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
JP2017105696A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018200262A (ja
Inventor
説久 松金
説久 松金
今井 圭介
圭介 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FANUC Corp
Original Assignee
FANUC Corp
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 FANUC Corp filed Critical FANUC Corp
Priority to JP2017105696A priority Critical patent/JP6549637B2/ja
Priority to US15/981,198 priority patent/US10360784B2/en
Priority to DE102018112154.7A priority patent/DE102018112154B4/de
Priority to CN201810531016.3A priority patent/CN108931261B/zh
Publication of JP2018200262A publication Critical patent/JP2018200262A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6549637B2 publication Critical patent/JP6549637B2/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
    • 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
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18Status alarms
    • G08B21/185Electrical failure alarms
    • 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
    • G01D5/24461Failure detection by redundancy or plausibility
    • 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0823Errors, e.g. transmission errors
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、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に関する。
モータやテーブルの出力軸の角度を測定するためにエンコーダが用いられている。エンコーダが出力する位置データが異常となるとモータやテーブルを制御できなくなる。そこで、モータやテーブルを制御するコントローラにおいて、エンコーダの異常の有無を検出する必要がある。
これまでに、セーフティユニットに予め設定されたパラメータ(速度範囲、位置範囲等)とエンコーダからのフィードバックとを比較することにより、サーボモータが正常に制御されていることを監視する方法が報告されている(例えば、特許文献1)。
また、エンコーダ信号と其の回転方向信号と、位置検出装置の信号と其の回転方向信号とを比較し、両者の信号の間にある定められた基準を満たさない状態が発生した場合を検出して、通電制御装置の通電を停止せしめる信号を発生させる方法が報告されている(例えば、特許文献2)。
特開2011−192015号公報 特開平5−344775号公報
しかしながら、これらの方法では、エンコーダ内部で検出した異常とコントローラが検出した異常との関係が明確ではないため、異常の発生原因がエンコーダ内部にあるのか、あるいはエンコーダとコントローラの間の通信経路にあるのかを切り分けることが難しいという問題があった。
本開示の一実施例に係るエンコーダシステムは、モータの出力軸の位置データ及び磁極データを出力するエンコーダと、エンコーダと有線または無線で通信し、エンコーダから出力された位置データ及び磁極データを受信するコントローラと、を備え、エンコーダは、モータの出力軸の角度を測定し、測定した角度から位置データを生成する位置データ生成回路と、モータのロータの位置を表す磁極データを生成する磁極データ生成回路と、位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第1アラーム信号を出力する第1データ異常検出回路と、位置データ、磁極データ、及び第1アラーム信号をパラレル−シリアル変換してコントローラに出力するパラレル−シリアル変換回路と、を有し、コントローラは、エンコーダから受信した位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第2アラーム信号を出力する第2データ異常検出回路と、第1アラーム信号及び第2アラーム信号に基づいて、エンコーダとコントローラとの間の通信経路の異常の有無を検出する通信異常検出部と、を有する。
本開示の一実施例に係る異常検出方法は、モータの出力軸の位置データ及び磁極データを出力するエンコーダと、エンコーダと有線または無線で通信し、エンコーダから出力された位置データ及び磁極データを受信するコントローラと、を備えたシステムを用いた異常検出方法であって、エンコーダが、モータの出力軸の角度を測定し、測定した角度から位置データを生成し、モータのロータの位置を表す磁極データを生成し、位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第1アラーム信号を出力し、位置データ、磁極データ、及び第1アラーム信号をパラレル−シリアル変換してコントローラに出力し、コントローラが、エンコーダから受信した位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第2アラーム信号を出力し、第1アラーム信号及び第2アラーム信号に基づいて、エンコーダとコントローラとの間の通信経路の異常の有無を検出する。
本開示の実施例に係る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によれば、異常の発生原因がエンコーダ内部にあるのか、あるいはエンコーダとコントローラの間の通信経路にあるのかを切り分けることができる。
実施例に係るエンコーダシステムの構成を示すブロック図である。 実施例に係るエンコーダシステムの詳細な構成を示すブロック図である。 エンコーダにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、両者が正常である場合の例を示すグラフである。 コントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、両者が正常である場合の例を示すグラフである。 エンコーダまたはコントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、位置データが異常である場合の例を示すグラフである。 エンコーダ及びコントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、磁極データが異常である場合の例を示すグラフである。 エンコーダにおいて異常の有無を判断する際に用いられる速度データを算出するための位置データの例を示すグラフである。 コントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる速度データを算出するための位置データの例を示すグラフである。 エンコーダからコントローラに送信されるデータの構成を示す図である。 実施例に係る異常検出方法の手順を説明するためのフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明に係る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について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
図1に実施例に係るエンコーダシステムの構成を示す。エンコーダシステム100は、モータ4の出力軸41の位置データ及び磁極データを出力するエンコーダ1と、エンコーダ1と有線または無線で通信し、エンコーダ1から出力された位置データ及び磁極データを受信するコントローラ2と、を備えている。図1に示した例では、エンコーダ1とコントローラ2は配線3を介して有線通信を行う例を示している。しかしながら、エンコーダ1とコントローラ2は、各々が送受信機を備えることにより無線通信を行うように構成されていてもよい。
図2に、実施例に係るエンコーダシステムの詳細な構成を示す。エンコーダ1は、位置データ生成回路11と、磁極データ生成回路12と、第1データ異常検出回路13と、パラレル−シリアル変換回路14と、を有する。
位置データ生成回路11は、モータ4の出力軸41の角度を測定し、測定した角度から位置データを生成する。磁極データ生成回路12は、モータ4のロータ(図示せず)の位置を表す磁極データを生成する。
モータ4の出力軸41には回転体15が設けられ、回転体15は出力軸41を中心にして回転する。回転体15は、出力軸41の回転角度を検出するためのトラック151〜153を含む。151はA相用トラック、152はB相用トラック、153はZ相用トラックである。A相用トラック151及びB相用トラック152上には、それぞれ検出パターンとしてA相パターンの放射状のスリットとB相パターンの放射状のスリットが等ピッチ間隔で空間的に位相を90度ずらした位置に連続的に形成されている。Z相用トラック153にはZ相パターンのスリットが不等ピッチ間隔で形成されている。
回転体15の下部にはLED等からなる発光部16が設けられている。発光部16は、回転体15に向かって光を照射する。
検知部17は、トラック151〜153に対応して配置されている。検知部17は、フォトトランジタやフォトダイオード等の受光素子からなる検出素子171〜173を有する。173はZ相用検出素子であり、発光部16から照射された光のうち、Z相用トラック153に設けられたスリットを透過した光を検出する。検出された光に関する情報を含むZ相信号は、位置データ生成回路11に出力される。171はA相用検出素子であり、発光部16から照射された光のうち、A相用トラック151に設けられたスリットを透過した光を検出する。検出された光に関する情報を含むA相信号は、磁極データ生成回路12に出力される。172はB相用検出素子であり、発光部16から照射された光のうち、B相用トラック152に設けられたスリットを透過した光を検出する。検出された光に関する情報を含むB相信号は、磁極データ生成回路12に出力される。
位置データ生成回路11は、検知部17にて生成される信号に基づいて出力軸41の位置データを算出する。一方、磁極データ生成回路12は、検知部17にて生成される信号に基づいて出力軸41の磁極データを算出する。
第1データ異常検出回路13は、位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第1アラーム信号を出力する。図3Aにエンコーダにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、両者が正常である場合の例を示す。図3Aにおいて、横軸はモータの出力軸の位置を示し、縦軸は位置データ及び磁極データのデータ値を示している。位置データを破線で示し、磁極データを実線で示している。第1データ異常検出回路13は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値を超えた場合に異常が生じていると判断する。
図4Aにエンコーダにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、位置データが異常である場合の例を示す。図4Aの円内に示すように、破線で示す位置データが異常となり、位置データと磁極データの差ΔPが閾値より大きい値ΔP1となった場合に異常が生じていると判断する。具体的には、第1データ異常検出回路13は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値を超えた場合に第1アラーム信号(アラームビット)として「1」をパラレル−シリアル変換回路14に出力する。一方、第1データ異常検出回路13は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値以下の場合には、異常は生じていない(正常)と判断し、第1アラーム信号として「0」をパラレル−シリアル変換回路14に出力する。
図4Bにエンコーダにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、磁極データが異常である場合の例を示す。図4Bの円内に示すように、実線で示す磁極データが異常となり、位置データと磁極データの差ΔPが閾値より大きい値ΔP2となった場合に異常が生じていると判断する。具体的には、第1データ異常検出回路13は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値を超えた場合に異常が生じていると判断して、第1アラーム信号(アラームビット)として「1」をパラレル−シリアル変換回路14に出力する。一方、第1データ異常検出回路13は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値以下の場合には、異常は生じていない(正常)と判断して、第1アラーム信号(アラームビット)として「0」をパラレル−シリアル変換回路14に出力する。
以上の説明においては位置データと磁極データの差に基づいて異常の有無を検出する例を示したが、位置データから求められる速度データに基づいて異常の有無を検出するようにしてもよい。図5Aにエンコーダにおいて異常の有無を判断する際に用いられる速度データを算出するための位置データの例を示す。図5Aに示すように、第1データ異常検出回路13は、基準となる時刻(以下、「今回」という)において検出した位置データP(n)と、所定時間前(以下、「前回」という)に検出した位置データP(n−1)から求めた速度データV(n)が閾値速度を超えた場合に第1アラーム信号を出力するようにしてもよい。
あるいは、第1データ異常検出回路13は、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた今回の速度データV(n)と、前回検出した位置データP(n−1)と、前回よりさらに所定時間前(以下、「前々回」という)に検出した位置データP(n−2)から求めた前回の速度データV(n−1)との差分が、閾値速度を超えた場合に第1アラーム信号を出力するようにしてもよい。このように、速度データに基づいて異常の有無を検出することにより、磁極データを用いずに位置データから異常の有無を判断することができる。
パラレル−シリアル変換回路14は、位置データ、磁極データ、及び第1アラーム信号をパラレル−シリアル変換してコントローラ2に出力する。図6にエンコーダからコントローラに送信されるデータの構成を示す。データには、位置データD1、磁極データD2、アラーム信号D3、及びその他のデータD4が含まれる。第1アラーム信号である「1」または「0」のアラームビットは、アラーム信号D3に含まれる。
コントローラ2は、第2データ異常検出回路21と、通信異常検出部22と、を有する。
第2データ異常検出回路21は、エンコーダ1から受信した位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第2アラーム信号を出力する。コントローラ2の第2データ異常検出回路21は、エンコーダ1の第1データ異常検出回路13が異常の有無を判断する際に用いた位置データ及び磁極データと同一の位置データ及び磁極データを用いて異常の有無を検出することが好ましい。
図3Bにコントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、両者が正常である場合の例を示す。図3Bにおいて、横軸はモータの出力軸の位置を示し、縦軸は位置データ及び磁極データのデータ値を示している。位置データを破線で示し、磁極データを実線で示している。第2データ異常検出回路21は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値を超えた場合に第2アラーム信号を出力する。
図4Aにコントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、位置データが異常である場合の例を示す。図4Aの円内に示すように、破線で示す位置データが異常となり、位置データと磁極データの差ΔPが閾値より大きい値ΔP1となった場合に異常が生じていると判断する。具体的には、第2データ異常検出回路21は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値を超えた場合に異常が生じていると判断して、第2アラーム信号として「1」を通信異常検出部22に出力する。一方、第2データ異常検出回路21は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値以下の場合には、異常は生じていない(正常)と判断して、第2アラーム信号として「0」を通信異常検出部22に出力する。
図4Bにコントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる位置データ及び磁極データであって、磁極データが異常である場合の例を示す。図4Bの円内に示すように、実線で示す磁極データが異常となり、位置データと磁極データの差ΔPが閾値より大きい値ΔP2となった場合に異常が生じていると判断する。具体的には、第2データ異常検出回路21は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値を超えた場合に異常が生じていると判断して、第2アラーム信号として「1」を通信異常検出部22に出力する。一方、第2データ異常検出回路21は、位置データと磁極データの差ΔPが閾値以下の場合には、異常は生じていない(正常)と判断して、第2アラーム信号として「0」を通信異常検出部22に出力する。
以上の説明においては位置データと磁極データの差に基づいて異常の有無を検出する例を示したが、位置データから求められる速度データに基づいて異常の有無を検出するようにしてもよい。図5Bにコントローラにおいて異常の有無を判断する際に用いられる速度データを算出するための位置データの例を示す。図5Bに示すように、第2データ異常検出回路21は、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた速度データV(n)が閾値速度を超えた場合に第2アラーム信号を出力するようにしてもよい。
あるいは、第2データ異常検出回路21は、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた今回の速度データV(n)と、前回検出した位置データP(n−1)と前々回検出した位置データP(n−2)から求めた前回の速度データV(n−1)との差分が、閾値速度を超えた場合に第2アラーム信号を出力するようにしてもよい。
通信異常検出部22は、第1アラーム信号及び第2アラーム信号に基づいて、エンコーダ1とコントローラ2との間の通信経路である配線3の異常の有無を検出する。通信異常検出部22は、第1アラーム信号及び第2アラーム信号のいずれか一方のみが異常を示している場合には、通信経路である配線3に異常が生じていると判断する。これは、通信経路である配線3が正常である場合には、第1アラーム信号が異常(「1」)であれば第2アラーム信号も異常(「1」)となり、第1アラーム信号が正常(「0」)であれば第2アラーム信号も正常(「0」)となることに基づく。
一方、通信異常検出部22は、第1アラーム信号及び第2アラーム信号の両者が異常を示している場合には、エンコーダ1に異常が生じていると判断する。エンコーダ1が異常である場合には、第1アラーム信号が異常を示す。コントローラ2はエンコーダ1と同じ位置データ及び磁極データを用いて異常の有無を検出しているため、第2アラーム信号も異常である場合は、通信経路である配線3には正常であり、エンコーダ1が異常であると判断することができる。
以上の説明において、エンコーダ1の第1データ異常検出回路13及びコントローラ2の第2データ異常検出回路21は、同一方法で異常の検出を行うことが好ましい。即ち、第1データ異常検出回路13及び第2データ異常検出回路21は、同一の位置データ及び磁極データを用いて、同一の異常検出方法により異常の有無を検出することが好ましい。このようにすることによって、位置データ及び磁極データから異常が検出された場合に、異常の原因がエンコーダにあるのか、エンコーダとコントローラとの間の通信経路にあるのかを容易に切り分けることができる。
さらに、第1データ異常検出回路13及び第2データ異常検出回路21は、位置データと磁極データの差の計算の周期や、アラームの有無の判断基準とする閾値を同一にすることが好ましい。このようにすることによって、位置データ及び磁極データから異常が検出された場合に、異常の原因がエンコーダにあるのか、エンコーダとコントローラとの間の通信経路にあるのかをさらに容易に切り分けることができる。
次に、実施例に係る異常検出方法について説明する。図7に実施例に係る異常検出方法の手順を説明するためのフローチャートを示す。実施例に係る異常検出方法は、モータの出力軸の位置データ及び磁極データを出力するエンコーダ1(図2参照)と、エンコーダ1と有線または無線で通信し、エンコーダ1から出力された位置データ及び磁極データを受信するコントローラ2と、を備えたシステムを用いた異常検出方法である。
まず、ステップS101において、コントローラ2が、異常検出手順の開始を要求するリクエスト信号をエンコーダ1に送信する。ステップS102において、エンコーダ1はコントローラ2からのリクエスト信号を受信し、異常検出手順を開始する。
次に、ステップS103において、エンコーダ1が、位置データ及び磁極データを生成する。具体的には、図1及び図2に示すように、位置データ生成回路11がモータ4の出力軸41の角度を測定し、測定した角度から位置データを生成し、磁極データ生成回路12がモータ4のロータの位置を表す磁極データを生成する。
次に、ステップS104〜S106において、エンコーダ1が、位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第1アラーム信号を出力する。具体的には、ステップS104において、位置データと磁極データを比較し、位置データと磁極データの差が閾値を超えた場合には異常と判断し、ステップS106において第1アラーム信号「1」を出力する。なお、位置データと磁極データの差が閾値以下である場合は、異常は生じていない(正常)と判断して、ステップS105において第1アラーム信号「0」を出力する。ここで、異常の有無の判断方法については、図3A、図4A、図4B、図5Aを用いて説明した通りである。
次に、ステップS107において、シリアルデータを作成する。具体的には、パラレル-シリアル変換回路14が位置データ、磁極データ、及び第1アラーム信号をパラレル−シリアル変換する。
次に、ステップS108において、作成したシリアルデータをコントローラ2に送信する。シリアルデータの構成は図6に示した通りである。
次に、ステップS109において、コントローラ2はエンコーダ1から送信されたシリアルデータを受信する。
次に、ステップS110〜S112において、コントローラ2が、エンコーダ1から受信した位置データ及び磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常が生じているか否かを示す第2アラーム信号を出力する。具体的には、位置データと磁極データを比較し、位置データと磁極データの差が閾値を超えた場合には異常と判断し、ステップS111において第2アラーム信号「1」を出力する。なお、位置データと磁極データの差が閾値以下である場合は、正常と判断し、ステップS112において第2アラーム信号「0」を出力する。ここで、異常の有無の判断方法については、図3B、図4A、図4B、図5Bを用いて説明した通りである。
次に、ステップS113〜S116において、第1アラーム信号及び第2アラーム信号に基づいて、エンコーダ1とコントローラ2との間の通信経路である配線3の異常の有無を検出する。ステップS113において、第1アラーム信号及び第2アラーム信号が等しいか否かを判断する。
第1アラーム信号及び第2アラーム信号が共に「1」で等しい場合は、ステップS114において、エンコーダに異常有りと判断する。このように、第1アラーム信号及び第2アラーム信号の両者が異常を示している場合には、エンコーダ1に異常が生じていると判断する.
第1アラーム信号及び第2アラーム信号が等しくない場合、即ち、第1アラーム信号が「1」であり、かつ、第2アラーム信号が「0」である場合、あるいは、第1アラーム信号が「0」であり、かつ、第2アラーム信号が「1」である場合は、ステップS115において、通信経路に異常有りと判断する。このように、第1アラーム信号及び第2アラーム信号のいずれか一方のみが異常を示している場合には、通信経路に異常が生じていると判断する。
一方、第1アラーム信号及び第2アラーム信号が共に「0」で等しい場合は、ステップS116において、エンコーダには異常は生じていない(正常)と判断する。
以上説明したように、実施例に係るエンコーダシステム及び異常検出方法によれば、位置データ及び磁極データの少なくとも一方が異常となった場合、異常の原因がエンコーダに起因するのか、エンコーダとコントローラとの間の通信に起因するのかを容易に判断することができる。
1 エンコーダ
2 コントローラ
3 配線
11 位置データ生成回路
12 磁極データ生成回路
13 第1データ異常検出回路
14 パラレル−シリアル変換回路
21 第2データ異常検出回路
22 通信異常検出部

Claims (14)

  1. モータの出力軸の位置データ及び磁極データを出力するエンコーダと、
    前記エンコーダと有線または無線で通信し、前記エンコーダから出力された前記位置データ及び前記磁極データを受信するコントローラと、を備え、
    前記エンコーダは、
    モータの出力軸の角度を測定し、測定した角度から前記位置データを生成する位置データ生成回路と、
    モータのロータの位置を表す前記磁極データを生成する磁極データ生成回路と、
    前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常または正常を示す第1アラーム信号を出力する第1データ異常検出回路と、
    前記位置データ、前記磁極データ、及び前記第1アラーム信号をパラレル−シリアル変換して前記コントローラに出力するパラレル−シリアル変換回路と、を有し、
    前記コントローラは、
    前記エンコーダから受信した前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常または正常を示す第2アラーム信号を出力する第2データ異常検出回路と、
    前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号に基づいて、前記エンコーダと前記コントローラとの間の通信経路の異常の有無および前記エンコーダの異常の有無を検出する通信異常検出部と、を有するエンコーダシステム。
  2. 前記通信異常検出部は、前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号のいずれか一方のみが異常を示している場合には、前記エンコーダは正常であり、前記通信経路に異常が生じていると判断する、請求項1に記載のエンコーダシステム。
  3. 前記通信異常検出部は、前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号の両者が異常を示している場合には、前記通信経路は正常であり、前記エンコーダに異常が生じていると判断する、請求項1に記載のエンコーダシステム。
  4. 前記第1データ異常検出回路及び前記第2データ異常検出回路は、同一方法で異常の検出を行う、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
  5. 前記第1データ異常検出回路及び前記第2データ異常検出回路は、前記位置データと前記磁極データの差が閾値を超えた場合に前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号をそれぞれ出力する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
  6. 前記第1データ異常検出回路及び前記第2データ異常検出回路は、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた速度データV(n)が閾値速度を超えた場合に前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号をそれぞれ出力する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
  7. 前記第1データ異常検出回路及び前記第2データ異常検出回路は、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた今回の速度データV(n)と、前回検出した位置データP(n−1)と前々回検出した位置データP(n−2)から求めた前回の速度データV(n−1)との差分が、閾値速度を超えた場合に前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号をそれぞれ出力する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
  8. モータの出力軸の位置データ及び磁極データを出力するエンコーダと、
    前記エンコーダと有線または無線で通信し、前記エンコーダから出力された前記位置データ及び前記磁極データを受信するコントローラと、を備えたシステムを用いた異常検出方法であって、
    前記エンコーダが、
    モータの出力軸の角度を測定し、測定した角度から前記位置データを生成し、
    モータのロータの位置を表す磁極データを生成し、
    前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常または正常を示す第1アラーム信号を出力し、
    前記位置データ、前記磁極データ、及び前記第1アラーム信号をパラレル−シリアル変換して前記コントローラに出力し、
    前記コントローラが、
    前記エンコーダから受信した前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出し、異常または正常を示す第2アラーム信号を出力し、
    前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号に基づいて、前記エンコーダと前記コントローラとの間の通信経路の異常の有無および前記エンコーダの異常の有無を検出する、異常検出方法。
  9. 前記エンコーダと前記コントローラとの間の通信経路の異常の有無を検出する段階において、前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号のいずれか一方のみが異常を示している場合には、前記エンコーダは正常であり、前記通信経路に異常が生じていると判断する、請求項8に記載の異常検出方法。
  10. 前記エンコーダと前記コントローラとの間の通信経路の異常の有無を検出する段階において、前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号の両者が異常を示している場合には、前記通信経路は正常であり、前記エンコーダに異常が生じていると判断する、請求項8に記載の異常検出方法。
  11. 前記エンコーダ及び前記コントローラが前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出する段階において、同一方法で異常の検出を行う、請求項8乃至10のいずれか一項に記載の異常検出方法。
  12. 前記エンコーダ及び前記コントローラが前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出する段階において、前記位置データと前記磁極データの差が閾値を超えた場合に前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号をそれぞれ出力する、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の異常検出方法。
  13. 前記エンコーダ及び前記コントローラが前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出する段階において、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた速度データV(n)が閾値速度を超えた場合に前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号をそれぞれ出力する、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の異常検出方法。
  14. 前記エンコーダ及び前記コントローラが前記位置データ及び前記磁極データに基づいて異常の有無を検出する段階において、今回検出した位置データP(n)と前回検出した位置データP(n−1)から求めた今回の速度データV(n)と、前回検出した位置データP(n−1)と前々回検出した位置データP(n−2)から求めた前回の速度データV(n−1)との差分が、閾値速度を超えた場合に前記第1アラーム信号及び前記第2アラーム信号をそれぞれ出力する、請求項8乃至11のいずれか一項に記載の異常検出方法。
JP2017105696A 2017-05-29 2017-05-29 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 Active JP6549637B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017105696A JP6549637B2 (ja) 2017-05-29 2017-05-29 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
US15/981,198 US10360784B2 (en) 2017-05-29 2018-05-16 Encoder system having function of detecting abnormality, and method for detecting abnormality of the same
DE102018112154.7A DE102018112154B4 (de) 2017-05-29 2018-05-22 Codiersystem mit der Funktion zur Detektion von Anomalien und Anomaliedetektionsverfahren
CN201810531016.3A CN108931261B (zh) 2017-05-29 2018-05-29 编码器***和异常检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017105696A JP6549637B2 (ja) 2017-05-29 2017-05-29 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018200262A JP2018200262A (ja) 2018-12-20
JP6549637B2 true JP6549637B2 (ja) 2019-07-24

Family

ID=64109571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017105696A Active JP6549637B2 (ja) 2017-05-29 2017-05-29 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10360784B2 (ja)
JP (1) JP6549637B2 (ja)
CN (1) CN108931261B (ja)
DE (1) DE102018112154B4 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109931968A (zh) * 2019-04-26 2019-06-25 王涛 一种桥梁监控***的故障显示方法和故障显示***
CN112748712A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 故障监控方法、光电设备电控***及可读存储介质
CN111030894B (zh) * 2020-01-07 2022-01-18 燕东科技(广东)有限公司 分布式通信***的前端测试方法
CN111457953A (zh) * 2020-04-01 2020-07-28 深圳市四方电气技术有限公司 一种旋转编码器自动校准检测***以及方法
CN111426339B (zh) * 2020-06-10 2020-09-25 北京云迹科技有限公司 一种编码检测方法及装置
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
CN113804224A (zh) * 2021-10-28 2021-12-17 广州市鸿辉电工机械有限公司 一种增量编码器信号收发***

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03100411A (ja) * 1989-09-14 1991-04-25 Brother Ind Ltd 位置検出器の異常判定装置
US4977359A (en) * 1989-11-24 1990-12-11 Omron Tateisi Electronics Co. Servo motor system requiring a reduced number of signal transmission lines
JPH0462420A (ja) * 1990-06-29 1992-02-27 Yokogawa Electric Corp エンコーダ信号線の異常検出装置
JPH04305118A (ja) * 1991-04-01 1992-10-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd インクリメンタル型エンコーダ
JPH05344775A (ja) 1992-06-12 1993-12-24 Japan Servo Co Ltd Acサーボモータの制御装置
JP3330992B2 (ja) * 1993-01-21 2002-10-07 株式会社三協精機製作所 インクリメンタル信号の伝送方法
JPH0854254A (ja) * 1994-08-15 1996-02-27 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd アブソリュートエンコーダ
JPH0949741A (ja) * 1995-08-07 1997-02-18 Yaskawa Electric Corp エンコーダとコントローラの異常検出方法とその装置
JP3242861B2 (ja) * 1997-04-04 2001-12-25 日本サーボ株式会社 エンコーダ信号処理装置
JP3491526B2 (ja) * 1998-05-27 2004-01-26 トヨタ自動車株式会社 Icチップの異常検出装置
JP3596302B2 (ja) * 1998-09-04 2004-12-02 松下電器産業株式会社 絶対値エンコーダを用いたモータ制御方法
JP2002199501A (ja) 2000-12-26 2002-07-12 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 自動走行車の速度検出制御装置
US6992451B2 (en) * 2002-10-07 2006-01-31 Denso Corporation Motor control apparatus operable in fail-safe mode
DE10323374A1 (de) * 2003-05-21 2004-12-09 Basf Drucksysteme Gmbh Metallic-Druckfarbe und deren Verwendung zur Veredelung von Drucken
JP4175226B2 (ja) * 2003-09-19 2008-11-05 松下電器産業株式会社 エンコーダ通信異常検出装置
JP2005237093A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Denso Corp Acサーボモータの検査方法および検査装置
JP4453618B2 (ja) * 2005-07-11 2010-04-21 パナソニック株式会社 アブソリュートエンコーダ
JP2007101389A (ja) * 2005-10-05 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロータリーエンコーダ
JP4962692B2 (ja) * 2005-11-29 2012-06-27 株式会社安川電機 アブソリュートエンコーダ、アブソリュートエンコーダの異常検出方法、モータ、ロボットおよび機械装置
US7462999B2 (en) * 2006-03-29 2008-12-09 Mitchell Electronics, Inc Brushless servo motor tester
JP4280278B2 (ja) 2006-09-29 2009-06-17 ファナック株式会社 エンコーダ通信回路
JP4995605B2 (ja) 2007-03-16 2012-08-08 オークマ株式会社 回転型アブソリュートエンコーダの異常検出装置
US8344678B2 (en) * 2009-06-24 2013-01-01 Denso Corporation Servomotor control system and servomotor unit
EP2446279B1 (en) * 2009-06-26 2015-04-22 Mitsubishi Electric Corporation Rotary speed detection device with error monitoring
JP5367623B2 (ja) 2010-03-15 2013-12-11 オムロン株式会社 サーボシステム、サーボモータ駆動装置、セーフティユニットおよびサーボシステムの制御方法
JP5398861B2 (ja) * 2012-03-07 2014-01-29 三菱電機株式会社 多重巻線モータの駆動装置
JP2013190327A (ja) * 2012-03-14 2013-09-26 Omron Corp ロータリーエンコーダの監視装置および監視方法
KR101952962B1 (ko) * 2012-09-27 2019-02-27 현대모비스 주식회사 스마트부스터 시스템의 위치센서 이상 검출방법
JP5969412B2 (ja) * 2013-03-01 2016-08-17 オークマ株式会社 変位データ送信装置
JP6193000B2 (ja) * 2013-06-12 2017-09-06 株式会社日立製作所 エンコーダ異常検出装置及びエンコーダ異常検出装置を用いたエレベータ装置
BR102014016409A2 (pt) * 2013-07-03 2015-11-17 Izit Spa sistema de entrega de promoções ou ofertas, notícias e informações em geral
JP5825303B2 (ja) 2013-07-31 2015-12-02 株式会社安川電機 回転電機の制御装置および回転電機システム
JP5945973B2 (ja) * 2013-11-05 2016-07-05 株式会社安川電機 エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム、エンコーダの信号処理方法
JP6274153B2 (ja) * 2015-05-22 2018-02-07 株式会社安川電機 エンコーダ、コントローラ、モータ制御システム、ロボット制御システム、ロボット、データ送信方法、及び情報処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180342145A1 (en) 2018-11-29
US10360784B2 (en) 2019-07-23
CN108931261B (zh) 2020-06-02
DE102018112154A1 (de) 2018-11-29
JP2018200262A (ja) 2018-12-20
DE102018112154B4 (de) 2023-01-05
CN108931261A (zh) 2018-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6549637B2 (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
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
JP5367623B2 (ja) サーボシステム、サーボモータ駆動装置、セーフティユニットおよびサーボシステムの制御方法
CN109520452B (zh) 位置测量装置和用于运行位置测量装置的方法
CN104254760B (zh) 伺服电动机以及编码器
JP6658056B2 (ja) 電力変換装置
JP2019056701A5 (ja)
JP2019161759A (ja) モータ駆動システム
JP6434445B2 (ja) 一回転信号を検出するセンサの故障診断機能を有する工作機械の制御装置
JP5210260B2 (ja) エレベータの制御装置
JP2017099130A (ja) 電力変換装置
US20230042139A1 (en) System and Method for Monitoring a Failsafe Function of Sensors in a Motor
JP7429162B2 (ja) エンコーダ異常診断装置およびエンコーダ異常診断方法
JP2019110628A (ja) サーボモータの負荷状態診断装置及び負荷状態診断方法
KR101531340B1 (ko) 서보 모터 제어 시스템
JP5006270B2 (ja) 絶対型エンコーダ装置とその操作方法
JP5587695B2 (ja) ノイズ状態検出機能付きエンコーダ
JP3987498B2 (ja) モニター装置
JP6875427B2 (ja) 駆動機の駆動状態を伝送するデータ伝送機構を備える装置
JP7277291B2 (ja) サーボモータの制御装置
JP5043640B2 (ja) ロータリエンコーダ
JP2020134183A (ja) エンコーダの信号処理装置
JPH0666594A (ja) 位置検出器
JP2018084459A (ja) 位置検出器用アップダウンカウンタおよび位置検出器
KR20140054681A (ko) 풍력 발전 장치의 다중 센서 시스템 및 다중 센서 신호 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20180914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190313

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190409

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190424

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: 20190528

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6549637

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150