(57)【要約】【課題】  エンコーダ内の消費電流の上昇を伴う異常を検出することができる、エンコーダを提供する【解決手段】  本発明のエンコーダは、エンコーダ１（電気回路）に電圧を供給する主電源２と、主電源２のオフ時にエンコーダ１に電圧を供給するバックアップ用バッテリ３（電源）と、エンコーダ１とバックアップ用バッテリ３との間に挿入された第１の抵抗３１と、第１の抵抗３１の両端の電位差を検出するエンコーダ電圧検出部３２（電圧検出手段）と、エンコーダ電圧検出部３２により検出された第１の抵抗３１の両端の電位差と、予め設定された第１の基準電位とを比較し、第１の抵抗３１の両端の電位差が第１の基準電位よりも所定電位以上高いときに、エンコーダ１内に過電流が発生し、エンコーダ１の消費電流が異常であると判断する判断部３３（判断手段）とを備えて構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路に電圧を供給する電源と、
前記電気回路と前記電源との間に挿入された抵抗と、
前記抵抗の両端の電位差を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記抵抗の両端の電位差と、予め設定された基準電位とを比較し、前記抵抗の両端の電位差が前記基準電位よりも所定電位以上高いときに、前記電気回路が異常であると判断する判断手段とを備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、前記抵抗の両端の電位差を検出する検出する検出モードと、前記抵抗の両端の電位差を検出しない非検出モードとを有することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記電気回路に電圧を供給する主電源を備え、
前記電源は、バッテリであり、
前記電気回路には、前記主電源又は前記電源のどちらかが電圧を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記電気回路と前記主電源との間に挿入された主電源用の抵抗と、
前記主電源用の抵抗の両端の電位差を検出する主電源電圧検出手段とを備え、
前記判断手段は、前記主電源電圧検出手段により検出された前記主電源用の抵抗の両端の電位差と、予め設定された第２の基準電位とを比較し、前記主電源用の抵抗の両端の電位差が前記第２の基準電位よりも所定電位以上高いときに、前記電気回路が異常であると判断することを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記主電源電圧検出手段は、前記主電源用の抵抗の両端の電位差を検出する検出する検出モードと、前記主電源用の抵抗の両端の電位差を検出しない非検出モードとを有することを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記判断手段により前記電気回路が異常であると判断されたとき、その旨を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学式のエンコーダは、光源と、所定のパターンが形成されたスケールと、前記スケールを介した前記光源からの光を検出する受光素子とを備え、前記スケールは前記光源及び前記受光素子に対して相対移動可能であり、前記受光素子により検出された前記光の強度変化に基づいて、前記光源及び前記受光素子に対する前記スケールの相対移動量を検出するように構成されている。また、通常使用時にエンコーダに電圧を供給する主電源と、主電源のオフ時にエンコーダに電圧を供給するバックアップ用バッテリとを備え、常にエンコーダに電圧を供給し続けて、スケールの位置情報などエンコーダの制御に必要なデータを保持できるものが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。このようなエンコーダでは、バッテリの電圧を監視して、予め設定した基準値よりも電圧低下した場合にはバッテリが消耗したと判断して、主電源オフの状態でバッテリの交換を行う。
【特許文献１】特開平８−５００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記エンコーダでは、バッテリの消耗は検出できるものの、この原因が単に経年変化によるものなのか、あるいは経年変化に加えてエンコーダ内の消費電流が上昇するという異常（例えば、バッテリ交換におけるデータ保持のため、エンコーダ内部に設けられたコンデンサの漏れ電流の増加など）によるものなのか、判別することができなかった。このため、作業者が後者の（エンコーダの消費電流が通常より高いという）異常に気づかず放置すると、通常よりもバッテリの消耗が早くなり、バッテリは短いサイクルで交換が必要となるおそれがあった。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、エンコーダ内の消費電流の上昇を伴う異常を検出することができる、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】
【０００５】
このような目的を達成するため、本発明は、電気回路に電圧を供給する電源と、前記電気回路と前記電源との間に挿入された抵抗と、前記抵抗の両端の電位差を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された前記抵抗の両端の電位差と、予め設定された基準電位とを比較し、前記抵抗の両端の電位差が前記基準電位よりも所定電位以上高いときに、前記電気回路が異常であると判断する判断手段とを備えて構成される。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明したように、本発明によれば、エンコーダ内の消費電流の上昇を伴う異常を検出することが可能であるエンコーダが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明のエンコーダについて説明する。図１に示すように、エンコーダ１は、通常動作時に本エンコーダ１に電圧を供給する主電源２（例えば、５Ｖ）と、リチウム電池等の主電源２のオフ時にエンコーダ１に電圧を供給するバックアップ用バッテリ３（例えば、３．６Ｖ）とが接続されている。
【０００８】
そして、エンコーダ１は、光源１１と、スケール１２と、受光素子１３と、信号処理部１４と、通信部１５と、電源切換部１６とを備えて構成される。
【０００９】
光源１１は、レーザ光源や発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられ、スケール１２に向かって光を射出する。
【００１０】
スケール１２は、光源１１及び受光素子１３に対して相対移動可能であり、所定の光学パターンが形成されている。
【００１１】
受光素子１３は、光源１１からの光がスケール１２に形成された所定の光学パターンを透過した光を検出して、この光の強弱を電気信号に変換して、信号処理部１４に出力する。
【００１２】
なお、光源１１及び受光素子１３は、スケール１２を挟んで対向するように設けられている。
【００１３】
信号処理部１４は、受光素子１３が検出した検出信号からスケール１２の移動量を算出し、この算出結果を通信部１５に出力する。
【００１４】
通信部１５は、信号処理部１４が算出したスケール１２の移動量を所定の信号形式（例えば、シリアル信号）に変換して、外部（例えば、エンコーダ１が装着される工作機械のコントローラ）に出力する。また、通信部１５は、後述の判断部３３からの異常検出信号をアラーム信号として外部（例えば、前記コントローラ）に出力する。
【００１５】
電源切換部１６は、エンコーダ１の主電源２の電源電圧を検出する電源電圧検出回路１６ａを有し、電源電圧検出回路１６ａにより検出された電圧が所定電圧以上の場合（主電源２がオン状態）には、エンコーダ１に主電源２からの電力を供給する。また、電源電圧検出回路１６ａにより検出された電圧が所定電圧以下の場合（主電源２がオフ状態であるバックアップ状態）には、エンコーダ１にバックアップ用バッテリ３からの電力を供給する。なお、図示していないが、電源切換部１６には、バッテリ交換時におけるデータ保持のため、主電源２及びバックアップ用バッテリ３のオフ時にエンコーダ１に電圧を供給するコンデンサが設けられている。
【００１６】
さらに、本実施形態のエンコーダ１は、第１の抵抗３１と、エンコーダ電圧検出器３２と、判断部３３とを備えている。
【００１７】
第１の抵抗３１は、電源切換部１６とバックアップ用バッテリ３との間に挿入されている。
【００１８】
エンコーダ電圧検出器３２は、第１の抵抗３１の両端の電位差を検出する。そして、エンコーダ電圧検出器３２は、検出した第１の抵抗３１の両端の電位差と、予め設定された第１の基準電位とを比較し、この第１の抵抗３１にかかる電圧が所定の第１の基準電位よりも所定電位以上高いときに、に、その旨を判断部３３に出力する機能を有している。
【００１９】
判断部３３は、エンコーダ電圧検出器３２から第１の抵抗３１の両端の電位差が第１の基準電位よりも所定電位以上高いという検出結果が出力された場合、エンコーダ１内に過電流が発生し、エンコーダ１の消費電流が異常であると判断し、信号処理部１４に異常検出信号を出力する。この信号処理部１４に出力された異常検出信号は、通信部１５を介してアラーム信号として外部（例えば、前記コントローラ）に出力される。
【００２０】
上記構成の本実施形態に係るエンコーダ１では、主電源２のオン時は、主電源２から電圧供給され、光源１１から射出した光はスケール１２上に集光され、スケール１２の所定パターンを透過して受光素子１３に入射する。受光素子１３では、入射した光の強弱を電気信号に変換して、信号処理部１４に出力する。信号処理部１４では、受光素子１３からの検出信号を受けて、光源１１及び受光素子１３に対するスケール１２の移動量を算出し、この算出結果を通信部１５に出力する。通信部１５では、信号処理部１４が算出したスケール１２の移動量を所定の信号形式（例えば、シリアル信号）に変換して、外部に出力する。
【００２１】
一方、主電源２のオフ時は、電源切換部１６によりバックアップ用バッテリ３から電力供給されるようになる。そして、エンコーダ電圧検出器３２により第１の抵抗３１にかかる電圧を検出し、この検出した電圧と予め設定された第１の基準電位とを比較して、第１の抵抗３１の両端の電位差が前記第１の基準電位よりも所定電位以上高いときに、に、その旨を判断部３３に出力する。この出力を受けた判断部３３では、エンコーダ１内に過電流が発生し、エンコーダ１に消費電流の上昇を伴う異常（例えば、コンデンサの異常）が発生していると判断する。
【００２２】
具体例を挙げると、主電源２のオフ時において、正常な場合、バックアップ用バッテリ３の電圧を３．６Ｖとし、エンコーダ１の消費電流値を３５μＡとし、第１の抵抗３１の抵抗値を１ｋΩとしたとき、第１の抵抗３１にかかる電圧値は３５ｍＶ（＝３５μＡ×１ｋΩ）となる。この結果、エンコーダ１が正常であれば、バックアップ用バッテリ３とエンコーダ１の間に第１の抵抗３１を挿入したことにより、３５ｍＶの電位差が生じる。つまり、エンコーダ電圧検出器３２では、正常時には電位差３５ｍＶが検出される。これを受けて、第１の基準電位として（正常時のエンコーダ１の検出電圧値である）３５ｍＶを設定する。
【００２３】
一方、エンコーダ１内で消費電流の上昇を伴う異常が発生した場合、エンコーダ１の消費電流値を２００μＡとしたとき、第１の抵抗３１にかかる電圧値は２００ｍＡ（＝２００μＡ×１ｋΩ）となる。この結果、バックアップ用バッテリ３とエンコーダ１の間に第１の抵抗３１を挿入したことにより、２００ｍＶの電位差が生じる。つまり、エンコーダ電圧検出器３２では、電位差２００ｍＶが検出される。なお、バックアップ用バッテリ３の通常の消耗により電圧が降下する場合には、抵抗間の電位差は一定であり、基準電位より高くなることはない。しかしながら、エンコーダ１の電気回路を構成する部品の異常により電流値が増大した場合には、抵抗間の電位差は通常よりも大きくなり、基準電位よりも高くなる。したがって、エンコーダ電圧検出器３２で検出する電圧値が基準電位よりも大きくなった場合は、電気回路を構成する部品に異常が生じており、抵抗間の電位差が基準電位よりも低い場合には、通常のバックアップ用バッテリ３の消耗であると判定部３３で判定される。
【００２４】
判断部３２は、第１の抵抗１の両端の電位差が２００ｍＶであった場合、この検出電圧値は前記第１の基準電位（３５ｍＶ）と比べて所定電位以上高いため、エンコーダ１には消費電流の上昇を伴う異常が発生していると判断し、信号処理部１４を介して異常信号を通信部１５に出力する。通信部１５は、これを受けて外部にアラーム信号を出力する。
【００２５】
このように、本発明のエンコーダ１では、エンコーダ１とバッテリ３との間に挿入された第１の抵抗３１の両端の電位差を監視することにより、エンコーダ１内で発生した消費電流の上昇を伴う異常を発見することができる。
【００２６】
なお、エンコーダ１では、判断部３２によりエンコーダ１内に過電流が発生し、エンコーダ１の消費電流が異常であると判断され、通信部１５を介してアラーム信号として外部に出力されたとき、作業者にその旨を報知する報知手段を備える構成にしてもよい。
【００２７】
また、エンコーダ１では、エンコーダ電圧検出器３２を、バックアップ用バッテリ３の電圧を検出する検出モードと、バックアップ用バッテリの電圧を検出しない非検出モードとの切り替えができる構成にしてもよい。
【００２８】
以上のような本発明に係るエンコーダ１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。ここで、図２を用いて説明する。なお、上記実施形態と同一又は同等部分については同一符号を付して説明する。
【００２９】
例えば、エンコーダ１は、図２で示すように、エンコーダ１と主電源２との間に挿入された第２の抵抗４１と、第２の抵抗４１の両端の電位差を検出する主電源電圧検出器４２と、エンコーダ１に電圧を供給する電源としてバックアップ用バッテリ３及び主電源２のうちどちらか一方を選択する選択スイッチ４３とを備え、前記判断部３３は選択スイッチ４３によりバックアップ用バッテリ３が選択された場合は、エンコーダ電圧検出器３２により検出された第１の抵抗３１の両端の電位差と予め設定された第１の基準電位とを比較し、第１の抵抗３１の両端の電位差が第１の基準電位よりも所定電位以上高いときに、エンコーダ１内に過電流が発生し、エンコーダ１内には消費電流の上昇を伴う異常が発生していると判断する。一方、選択スイッチ４３により主電源２が選択された場合は、主電源電圧検出器４２により検出された第２の抵抗４１の両端の電位差と予め設定された第２の基準電位とを比較し、所定以上の差異が生じている場合、主電源２が異常であると判断する構成にしてもよい。
【００３０】
なお、判断部３３により主電源２が異常であると判断されたとき、信号処理部１４を介して通信部１５より外部に、その旨を報知する報知手段を備えて構成してもよい。
【００３１】
また、主電源電圧検出器４１は、主電源２の電圧を検出する検出モードと、主電源の電圧を検出しない非検出モードとの切り替えができる構成にしてもよい。なお、この切り替えは信号処理部などから制御しても構わない。これは、電源投入時などに発生する突入電量が消費電流異常となって検出されるのを防ぐことを目的とし、電流が安定しない電源投入時には自動的に非検出モードに切り替え、電流が安定してから検出モードに切り替える構成にしても構わない。また、本実施形態では、光学式のロータリエンコーダの場合について説明したが、磁気式のエンコーダやリニアエンコーダにも適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るエンコーダの回路ブロック図である。
【図２】本発明に係るエンコーダの他の実施形態の回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    エンコーダ                    ２      主電源      
３    バックアップ用バッテリ        １１    光源        
１２  スケール                      １３    受光素子
１４  信号処理部                    １５    通信部    
１６  電源切換部                    １６ａ  電源電圧検出部
３１  第１の抵抗                    ３２    エンコーダ電圧検出部
３３  判断部                        ４１    第２の抵抗
４２  主電源電圧検出部              ４３    選択スイッチ
【図１】
2006292491.tif 000003
【図２】
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