(57)【要約】【課題】  エンコーダが機能停止する前にエンコーダの電子機器部品の劣化を検出する。【解決手段】  エンコーダ５０が、発光素子２と、発光素子２からの光が照射される回転ディスク１と、発光素子２からの光を回転ディスク１を介して受光する受光素子３とからなる測定部１０を有し、受光素子３が発光素子２および受光素子３に対して相対移動可能に配置された回転ディスク１の移動位置に応じた受光信号を出力するように構成され、さらに、第１の抵抗素子７ａと、第１の抵抗素子７ａよりも劣化の進行が速い第２の抵抗素子７ｂとを有する。また、エンコーダ５０の劣化検出部６は、第２の抵抗素子７ｂの劣化の進行により第２の抵抗素子７ｂの電気抵抗値が所定値を超えて増加したときに、このときの電圧の変化を電圧検出ＩＣ８において検出し、データ処理部５が第１の抵抗素子７ａにおいて劣化が生じていると判断する。【選択図】  図２
2006292460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電子部品と、
前記第１の電子部品よりも劣化の進行が速い第２の電子部品と、
前記第２の電子部品の劣化の進行に基づいて前記第１の電子部品の劣化を判断する劣化判断手段とを有することを特徴とする劣化検出装置。
【請求項２】
前記第１の電子部品が第１の抵抗素子からなり、
前記第２の電子部品が前記第１の抵抗素子よりも劣化の進行が速い第２の抵抗素子から構成され、
前記劣化判断手段は、前記第２の抵抗素子の劣化の進行により前記第２の抵抗素子の電気抵抗値が所定値を超えて増加したときに、前記第１の抵抗素子において劣化が生じていると判断することを特徴とする請求項１に記載の劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の劣化検出装置を備えることを特徴とするエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劣化検出装置およびそれを備えたエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって被駆動体を駆動する駆動装置は、従来から様々な分野の電子機器や産業用ロボット等の制御に広く用いられており、例えば産業用ロボットにおいては、そのアームを屈伸動、旋回動させるために適用され、また、カメラなどの光学機器においても、モータによって駆動される撮影レンズを合焦位置に移動・停止させる自動焦点調節装置に適用されている。このような駆動装置には、制御に必要なロボットのアームやレンズの移動量、移動速度といったものを検出するための位置センサとしてロータリエンコーダがよく使われている。
【０００３】
ロータリエンコーダは、モータ等のアクチュエータの回転軸に固定されてその回転位置を検出する装置で、光学式および磁気式があり、このうち光学式のロータリエンコーダは、例えば特許文献１にも記載されているように、微小なスリットが等間隔に形成されてモータに取り付けられた回転ディスクを使用するものである。回転ディスクを挟んで一方には光源としての発光素子（ＬＥＤ）が、他方には発光素子と対向するように受光素子（フォトダイオード）が配置されており、発光素子から発光された光は受光素子によって受光され、受光した光の光量に応じた出力レベルのアナログ信号を出力可能になっている。このように構成された光学式のロータリエンコーダでは、モータの回転とともに回転ディスクが回転すると、発光素子から回転ディスクのスリットを通って受光素子へ達する光が周期的に遮断され、この光の変化を受光素子により検出することによって変位を検知することができるようになっている。このとき受光素子からは例えば９０度の位相差を持つ２つの擬似正弦波が出力され、増幅回路により増幅された後、２つの擬似正弦波はＡ／Ｄ変換回路内のコンパレータによって高電圧状態（ハイレベル）と低電圧状態（ローレベル）の２つの状態をとるデジタル信号（パルス信号）に変換されて出力される。このパルス信号は計測機器などの計数回路に入力され、モータの位置情報が算出されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２３４９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなロータリエンコーダの増幅回路といった回路基板上には様々な電子機器部品が実装されている。エンコーダによく使われている電子機器部品は、抵抗素子やコンデンサといったものであるが、このような抵抗素子やコンデンサの基板上への取付は、例えば、電気伝導率が良好である銀を介してなされている。しかしながら、銀の化学変化といったことにより抵抗素子やコンデンサに経年劣化が生じ、抵抗素子やコンデンサがその基板への取付部において剥離、断線して導通が遮断されることがあった。従来のエンコーダにおいては、電子機器部品の劣化により測定対象物の位置情報が検出不可能になるまでエンコーダを使用し続けており、このため、エンコーダを装備する駆動装置の作動中にエンコーダによる位置検出が不可能になった場合には、エンコーダの交換を促すアラームを出力した上で、突発的に駆動装置（モータ）が停止し、駆動装置の停止により初めて電子機器部品の劣化が認識されるような状況であった。そして、電子機器部品の経年劣化には、それが起きるまでの期間に個々にばらつきがあるため、駆動装置がいつ停止するかといった予測が難しかった。
【０００５】
以上のような課題に鑑みて、本発明では、電子機器部品の劣化を検出することのできる劣化検出装置およびそれを備えたエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明に係る劣化検出装置は、第１の電子部品と、第１の電子部品よりも劣化の進行が速い第２の電子部品と、第２の電子部品の劣化の進行に基づいて第１の電子部品の劣化を判断する劣化判断手段とを有する。
【０００７】
また、上記構成の劣化検出装置において、第１の電子部品が第１の抵抗素子からなり、第２の電子部品が第１の抵抗素子よりも劣化の進行が速い第２の抵抗素子から構成され、劣化判断手段は、第２の抵抗素子の劣化の進行により第２の抵抗素子の電気抵抗値が所定値を超えて増加したときに、第１の抵抗素子において劣化が生じていると判断するのが好ましい。
【０００８】
また、前記課題を解決するために本発明に係るエンコーダは、請求項１または請求項２に記載の劣化検出装置を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に関する劣化検出装置およびそれを備えたエンコーダによれば、電子機器部品よりも劣化の進行の速い電子機器部品が劣化検出用として用いられているため、電子機器部品の劣化を検出可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図１および図２を参照して説明する。図１に本発明に係るエンコーダ５０およびエンコーダ５０を装備したモータを駆動制御するコントローラ１００を示している。エンコーダ５０は、発光素子２等からなり図示しないモータの回転位置を検出するものであり、測定部１０、データ処理部５および劣化検出部６とに大別される。
【００１１】
測定部１０は、モータの変位を検出するための擬似正弦波信号を生成する。劣化検出部６は、例えば、測定部１０内の増幅回路４に用いられている電子機器部品の劣化を事前に検出するものである。データ処理部５は、測定部１０で生成された擬似正弦波信号を用いてモータの変位を検出するとともに、劣化検出部６で電子機器部品の劣化が検出された否かを監視する。外部コントローラ１００は、エンコーダ５０と半二重シリアル通信可能であり、変位検出値および監視結果は処理部３０から外部のコントローラ１００へ送信される。コントローラ１００は、エンコーダ５０による変位検出値に応じてモータを駆動制御し、エンコーダ５０における電子機器部品の劣化が検出された場合には所定の措置をとる。
【００１２】
測定部１０は、ＬＥＤなどの発光素子２、回転ディスク１、シリコンフォトダイオードなどの受光素子３、増幅回路４とを有する。回転ディスク１にはその周方向に図示しない複数のスリットが所定の間隔で形成されており、回転ディスク１の中心は、変位を計測する対象である図示しないモータの回転軸に固定されている。発光素子２および受光素子３は、両者間に回転ディスク１を挟んで対向するようにそれぞれ配設される。発光素子２から射出した光は、図示しない照明光学系によって回転ディスク１に照射され、回転ディスク１のスリットを透過した光が受光素子３で検出される。受光素子３は、受光した光の強さに応じて検出信号を出力する。
【００１３】
回転ディスク１がモータとともに回転すると、発光素子２から射出した光は、スリットを透過する状態と、スリットがない部分で遮られる状態を繰り返し、スリットを透過した光が、受光素子３で検出される。回転ディスク１の回転とともに光を受光する状態と受光しない状態を繰り返すことによって、受光素子３からはこの光の強度の変動に応じたアナログ信号が出力され、このアナログ信号は擬似正弦波信号と呼ばれている。
【００１４】
回転ディスク１に形成されたパターンは、不図示のアブソリュートパターンからなるアブソリュートトラックと、不図示のインクリメンタルパターンからなるインクリメンタルトラックとを有している。受光素子３のうち不図示のインクリメンタル検出素子群は、Ａ相とＢ相の２組の信号を出力する。
【００１５】
受光素子３から出力されたＡ相信号、Ｂ相信号は、増幅回路４で増幅され、データ処理部５に出力される。データ処理部５は、ゲートアレイなどのＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路、Application Specific Integrated Circuit）によって構成されており、データ処理部５内のＡ／Ｄコンバータは、増幅回路４から出力される２相の擬似正弦波信号、すなわちＡ相信号およびＢ相信号を、それぞれアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００１６】
データ処理部５においては、変換後のデジタル信号に基づいてモータの変位（回転量）が算出され、算出されたデータは位置データとして半二重シリアル通信によりコントローラ１００に送られる。コントローラ１００においては、算出されたモータの回転量に基づいてモータにより駆動されるアクチュエータ等の位置変位が算出され、アクチュエータ等が所望の位置に変位するようにモータの制御が行われる。
【００１７】
ここで、図２を追加参照して、本発明に係る劣化検出部６による電子機器部品の劣化の検出について、エンコーダ５０の測定部１０における回路基板に実装される０．６ｍｍ×０．３ｍｍ程度の大きさの抵抗素子を電子機器部品の一例として説明する。
【００１８】
図２に示すように、劣化検出部６は、複数の抵抗素子を含む劣化検出回路７と、電圧検出ＩＣ８とからなる電子機器で構成されている。そして、劣化検出回路７は、被検体としての、すなわち、エンコーダ５０の測定部１０の回路基板に実装されているものと同一の電子機器部品（抵抗素子７ａ）と、抵抗素子７ａに直列に接続され当該被検体としての抵抗素子７ａよりも劣化の進行が早く、劣化していないときの電気抵抗値が抵抗素子７ａとほぼ同一の抵抗素子７ｂとを有して構成される。抵抗素子７ａは、エンコーダ５０の増幅回路４等で使用されている抵抗素子と劣化の進行度がほぼ同一のものであり、エンコーダ５０の抵抗素子を代表するものである。また、直列に繋がれた抵抗素子７ａ，７ｂを有する劣化検出回路７には、その外部から電流が供給されて電圧が印加されている。なお、抵抗素子７ａ，７ｂはいずれも銀を介して基板上に実装されており、例えば、硫化することで硫化銀が生成することにより劣化が進行するとその電気抵抗値が増加する。
【００１９】
電圧検出ＩＣ８は劣化検出回路７に繋がっており、劣化の進行度の速い抵抗素子７ｂの電気抵抗値の増加による抵抗素子７ｂに掛かる電圧の変化を検出し、この電圧が所定の値を超えて上昇した場合に異常信号をデータ処理部５に向けて出力する。
【００２０】
いずれの抵抗素子７ａ，７ｂも劣化していないような状態では、両抵抗素子７ａ，７ｂの電気抵抗値は同一であるため、抵抗素子７ａ，７ｂに掛かる電圧は一定（例えばＶ１）である。ここで、抵抗素子７ｂの方が劣化の進行の方がより速いため、初めは同一であった抵抗素子７ａ，７ｂの電気抵抗値は、経年変化により抵抗素子７ｂの電気抵抗値の方が大きくなり、その差は次第に開いていく。
【００２１】
抵抗素子７ｂの電気抵抗値の上昇にともなって、抵抗素子７ｂに掛かる電圧は、Ｖ１から増加して、予め設定された閾値レベルであるＶ２に達する。電圧検出ＩＣ８は抵抗素子７ｂに掛かる電圧が、閾値レベルであるＶ２を超えて上昇したことを検出したときに、異常信号をデータ処理部５に向けて出力する。
【００２２】
電圧検出ＩＣ８からの異常信号がデータ処理部５に入力されると、データ処理部５は抵抗素子７ａの劣化がある程度進行しているものと判断し、エンコーダ５０を新たなものに交換することを促す交換フラグをＯＮにする。そして、データ処理部５において算出された位置データがシリアル通信により外部のコントローラ１００に向けて送信される際に、データ処理部５によって立てられた上記交換フラグも外部のコントローラ１００に向けて送信される。
【００２３】
コントローラ１００は、エンコーダ５０からのこの交換フラグを受信すると、エンコーダ５０の劣化が進行している旨の警告ビットを立ててエンコーダ５０が交換時期に至っている旨を報知する。具体的な報知の方法として、コントローラ１００を構成するパーソナルコンピュータのモニタ画面上に劣化したエンコーダ５０が分かるように映し出す方法や、どのエンコーダ５０が劣化しているかが認識できるように当該パーソナルコンピュータから警告音を発する方法がある。そして、エンコーダ５０のメンテナンスを行う作業者は、所望の時点でエンコーダ５０を装備するモータを停止させて複数のエンコーダのうち交換時期が報知されているエンコーダの交換を行う。
【００２４】
このように、劣化検出部６により、エンコーダ５０を装備する駆動装置が停止する前にエンコーダ５０を構成する抵抗素子の劣化を検出可能であるため、駆動装置の作動中に抵抗素子の劣化により駆動装置が停止するのを回避することが可能である。
【００２５】
なお、これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施例においては、劣化の検出の対象とする電子機器部品を抵抗素子を例として説明したが、本発明に係る電子機器部品は抵抗素子に限られず他の電子機器部品、例えば、エンコーダ５０の増幅回路４に用いられているコンデンサの劣化の検出を、本発明に係る劣化検出部６により検出するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】上記エンコーダに設けられた劣化検出部を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  回転ディスク
２  発光素子
３  受光素子
４  増幅回路
５  データ処理部（劣化判断手段）
６  劣化検出部
７  劣化検出回路
７ａ  抵抗素子（第１の電子部品、第１の抵抗素子）
７ｂ  抵抗素子（第２の電子部品、第２の抵抗素子）
８  電圧検出ＩＣ
１０  測定部
５０  エンコーダ
１００  コントローラ
【図１】
2006292460.tif 000003
【図２】
2006292460.tif 000004