(57)【要約】【課題】エンコーダに直接的に掛かる振動を検出することのできる、小型でかつ安価なエンコーダを提供する。【解決手段】ハウジング（１１）に取付けられたプリント回路基板（１２）を有するエンコーダ（１０）は、所定の基準値以上の振動が加わった際に導通状態が変化する部品を含む振動検出部（２０）を具備し、振動検出部はハウジング、プリント回路基板、およびハウジングとプリント回路基板との間のうちの少なくとも一つに設置されており、さらに、振動検出部に含まれる部品の導通状態の変化に基づいて異常状態を判断する異常判断部（３０）を具備する。さらに、異常判断部により異常状態が判断された場合には、異常状態を通知する通知部（４０）を具備してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取付けられたプリント回路基板を有するエンコーダにおいて、
所定の基準値以上の振動が加わった際に導通状態が変化する部品を含む振動検出部を具備し、該振動検出部は前記ハウジング、前記プリント回路基板、および前記ハウジングと前記プリント回路基板との間のうちの少なくとも一つに設置されており、
さらに、
前記振動検出部に含まれる部品の導通状態の変化に基づいて異常状態を判断する異常判断部を具備する、エンコーダ。
【請求項２】
前記振動検出部に含まれる前記部品は、前記所定の基準値以上の振動が加わった際に疲労破壊により破断して非導通状態になるようにした部品である請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記振動検出部に含まれる前記部品は、互いに非接触状態にある二つの構成要素から形成されており、
前記部品は、これら構成要素が前記所定の基準値以上の振動が加わった際に互いに接触して導通状態になるようにした部品である請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項４】
さらに、前記異常判断部により異常状態が判断された場合には、異常状態を通知する通知部を具備する請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
複数の前記振動検出部と該複数の振動検出部のそれぞれに対応する複数の前記異常判断部とを具備しており、
前記複数の振動検出部に含まれる部品のそれぞれの前記基準値は互いに異なるようにした、請求項４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、ロボットまたは工作機械に備えられた電動機またはそのような電動機によって駆動される機器に取付けられるエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットまたは工作機械は一つまたは複数の電動機により駆動されている。そして、電動機またはそのような電動機によって駆動される機器（以下、単に「電動機」と称する）にはエンコーダが取付けられていて、出力軸などの位置検出を行うのに使用される。
【０００３】
ところで、エンコーダは、プレス機の電動機にも取付けられており、そのような場合にはエンコーダが過大な振動および／または衝撃（以下、単に「振動」と称する）を受けることが多い。エンコーダは通常、多数の電子部品から構成されているので、電動機がプレス機の過大な振動に耐えられる場合であっても、エンコーダがそのような振動に耐えられず破損する可能性がある。
【０００４】
このため、エンコーダには、振動に対する許容値が予め設定されている。エンコーダが、この許容値以上の振動を受け続ける場合には、エンコーダが破損し、重要な局面でエンコーダからの情報が取得できない事態が生じうる。このため、エンコーダに振動が掛かっていることを使用者が認識できることが求められている。
【０００５】
例えば特許文献１は、エンコーダが取付けられた電動機に加速度センサを設けた構成を開示している。また、特許文献２は、そのような加速度センサをエンコーダ内部に備えた構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８６２８１号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構成においては、加速度センサ自体はエンコーダから離れているので、エンコーダに掛かる振動を直接的に検出することができない。また、特許文献２の構成においては、加速度センサおよび関連する回路をエンコーダ内部に取付ける必要があるので、エンコーダを小型化するのが困難であり、またエンコーダの製造費用も増大することになる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、エンコーダに直接的に掛かる振動を検出することのできる、小型でかつ安価な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】
【０００９】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ハウジングに取付けられたプリント回路基板を有するエンコーダにおいて、所定の基準値以上の振動が加わった際に導通状態が変化する部品を含む振動検出部を具備し、該振動検出部は前記ハウジング、前記プリント回路基板、および前記ハウジングと前記プリント回路基板との間のうちの少なくとも一つに設置されており、さらに、前記振動検出部に含まれる部品の導通状態の変化に基づいて異常状態を判断する異常判断部を具備する、エンコーダが提供される。
【００１０】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記振動検出部に含まれる前記部品は、前記所定の基準値以上の振動が加わった際に疲労破壊により破断して非導通状態になるようにした部品である。
【００１１】
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記振動検出部に含まれる前記部品は、互いに非接触状態にある二つの構成要素から形成されており、前記部品は、これら構成要素が前記所定の基準値以上の振動が加わった際に互いに接触して導通状態になるようにした部品である。
【００１２】
４番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記異常判断部により異常状態が判断された場合には、異常状態を通知する通知部を具備する。
【００１３】
５番目の発明によれば、４番目の発明において、複数の前記振動検出部と該複数の振動検出部のそれぞれに対応する複数の前記異常判断部とを具備しており、前記複数の振動検出部に含まれる部品のそれぞれの前記基準値は互いに異なるようにした。
【００１４】
１番目の発明においては、振動がエンコーダに加わると、振動検出部には振動に伴う応力が発生する。そして、振動検出部に所定のレベルの応力が複数回にわたって発生すると、振動検出部の部品の導通状態が変化するようになる。振動検出部の部品の導通状態は、例えば部品に掛かる電位を通じて判断でき、振動検出部の部品の導通状態が変化した場合には、異常状態であると判断することができる。また、振動検出部の部品は、エンコーダのハウジングおよび／またはプリント回路基板に取付けられているので、エンコーダに直接的に掛かる振動を検出できる。さらに、１番目の発明では、加速度センサを必要とせず、振動判断部の部品も安価であるので、エンコーダを小型でかつ安価にすることも可能である。
【００１５】
２番目の発明においては、比較的簡易な構成で、振動検出部を形成することができる。この場合には、振動検出部の部品に掛かる電位が概ねゼロになったときに、異常状態であると判断できる。
【００１６】
３番目の発明においては、比較的簡易な構成で、振動検出部を形成することができる。この場合には、振動検出部の部品に流れる電位が所定の正の値を超えたときに、異常状態であると判断できる。
【００１７】
４番目の発明においては、通知部により、使用者は、エンコーダが異常状態にあることを認識することができる。通知部は、使用者が視覚的および／または聴覚的に認識可能な信号を出力する。従って、使用者は、通知部からの信号によって、エンコーダが故障するおおよその時期を予測することができる。
【００１８】
５番目の発明においては、複数の異常判断部のそれぞれにより判断される振動の大きさが異なるので、通知部はそれぞれの異常判断部に応じて緊急度を異ならせた通知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づくエンコーダの断面図である。
【図２】プリント回路基板の頂面図である。
【図３】図１に示されるエンコーダの回路図である。
【図４】本発明の他の実施形態に基づくエンコーダの部分斜視図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に基づくエンコーダの部分斜視図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に基づくエンコーダの断面図である。
【図７】図６に示されるエンコーダの回路図である。
【図８】本発明の第三の実施形態に基づくエンコーダの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の第一の実施形態に基づくエンコーダの断面図である。図１に示されるように、エンコーダ１０は、ハウジング１１に取付けられたプリント回路基板１２を含んでいる。プリント回路基板１２は、種々の構成要素からなる電子部品１５を備えている。なお、図面には示さないものの、エンコーダ１０はロボットまたは工作機械の電動機または電動機を駆動させる機器に備えられているものとする。
【００２１】
図１に示される実施形態においては、振動検出部２０はハウジング１１とプリント回路基板１２との間に配置されている。具体的には、プリント回路基板の頂面図である図２および図１から分かるように、振動検出部２０はプリント回路基板１２の上面と、ハウジング１１の或る面とを接続している。なお、振動検出部２０はエンコーダ１０のプリント回路基板１２にのみ設置されているか、またはハウジング１１にのみ設置されていてもよい。
【００２２】
振動検出部２０は所定の基準値以上の振動が加わった際に導通状態が変化する、導電性材料からなる部品を少なくとも含んでいるか、または振動検出部２０全体が導電性材料から形成されていて、そのような特性を有していてもよい。図３は、図１に示されるエンコーダの回路図である。図３においては、振動検出部２０の一端Ｃはプリント回路基板１２の高電位部、例えば電位５Ｖの部分に接続されており、振動検出部２０の他端Ｂはプリント回路基板１２の低電位部、例えば電位０Ｖの部分に接続されている。
【００２３】
図３に示されるように、エンコーダ１０は、主にコンパレータ３１からなる異常判断部３０を含んでいる。コンパレータ３１の一方の入力端はプリント回路基板１２の前述した低電位部に接続されており、他方の入力端は基準電位Ｅに接続されている。また、コンパレータ３１の出力端は通知部４０に接続されている。
【００２４】
基準電位Ｅは、プリント回路基板１２の高電位部よりも小さくて、低電位部よりも大きい値であり、振動検出部２０の特性に応じて異なる。図３から分かるように、コンパレータ３１は振動検出部２０に関連するＡ点の分圧と基準電位Ｅとを比較する。そして、Ａ点の電位が大きい場合にはローレベル信号を出力し、基準電位Ｅが大きい場合にはハイレベル信号を出力する。
【００２５】
前述したように本発明に基づくエンコーダ１０は、ロボットまたは工作機械の電動機に取付けられている。従って、ロボットまたは工作機械の動作時には、ロボットまたは工作機械で生じた振動がエンコーダ１０に加わる場合がある。このような場合には、プリント回路基板１２とハウジング１１とが相対的に運動して、応力が振動検出部２０に発生する。そして、所定の基準値以上の振動が振動検出部２０に所定回数にわたって加わると、振動検出部２０または振動検出部２０の部品は疲労破壊により破断する（図３の「Ｘ」印を参照されたい）。
【００２６】
エンコーダ１０が正常動作している場合には、振動検出部２０に関連するＡ点の電位が基準電位Ｅよりも大きいのでローレベル信号が出力される。しかしながら、振動検出部２０が破断すると、Ａ点の電位は基準電位Ｅより小さくなるので、コンパレータ３１からの出力はハイレベル信号になる。
【００２７】
このハイレベル信号によって通知部４０は起動し、エンコーダ１０が異常状態にあること（第一の実施形態では振動検出部２０が破断したこと）を使用者に通知する。通知部４０は、ランプや液晶ディスプレイなどを用いた視覚的な警報および／またはスピーカなどを用いた聴覚的な警報を出力する。その結果、使用者は、エンコーダ１０が異常状態にあること、つまりエンコーダ１０に許容値以上の振動が掛かっていることを認識できる。
【００２８】
この段階では、エンコーダ１０自体は未だ故障していないものの、使用者はエンコーダ１０を継続的に使用する場合にエンコーダ１０が故障するおおよその時期を予測できる。従って、使用者は、エンコーダ１０が故障する前に取替、修理を事前に行うことが可能である。
【００２９】
このように本発明においては、振動検出部２０の導通状態の変化を通じて、エンコーダ１０が異常状態にあるか否かを判断することができる。また、振動検出部２０はエンコーダ１０のハウジング１１および／またはプリント回路基板１２に取付けられているので、本発明においては、エンコーダ１０に直接的に掛かる振動を検出できるのが分かるであろう。このことは、電動機が過大な振動に耐えられるものの、エンコーダ１０がそのような振動に耐えられない場合に特に有利である。
【００３０】
さらに、本発明では、従来技術のような加速度センサを必要とせず、振動検出部２０が導電性材料からなる部品を含むのみで足りる。従って、エンコーダ１０を小型でかつ安価に製造できるのが分かるであろう。
【００３１】
図４は本発明の他の実施形態に基づくエンコーダの部分斜視図である。図４においては簡潔にする目的で、エンコーダ１０のプリント回路基板１２および異常判断部３０の図示を省略している。そのような異常判断部３０はハウジング１１またはプリント回路基板１２上に取付けられるものとする。
【００３２】
図４に示されるように、フレーム状のハウジング１１の上面に二つの凹部１１ａ、１１ｂが互いに対向して形成されている。そして、細長状の振動検出部２０が両端支持梁のように凹部１１ａ、１１ｂに配置されており、振動検出部２０の両端部は固定具１６によってこれら凹部１１ａ、１１ｂに固定されている。つまり、図４に示される実施形態においては、振動検出部２０はハウジング１１のみに取付けられている。
【００３３】
図４に示される実施形態において振動がエンコーダ１０に加わると、ハウジング１１と振動検出部２０とが相対的に運動して、応力が振動検出部２０に発生する。そして、所定の基準値以上の振動が振動検出部２０に所定回数にわたって加わると、振動検出部２０は同様に破断する。従って、図４には示さない異常判断部３０を用いて、前述したのと同様に、エンコーダ１０が異常状態にあることを判断することができる。
【００３４】
図５は本発明のさらに他の実施形態に基づくエンコーダの部分斜視図である。図５においては簡潔にする目的で、エンコーダ１０のハウジング１１および異常判断部３０の図示を省略している。そのような異常判断部３０はハウジング１１またはプリント回路基板１２上に取付けられるものとする。
【００３５】
図５に示されるように、振動検出部２０は、本体２１と、本体２１およびプリント回路基板１２を接続する脚部２８、２９とを含んでいる。本体２１の底面はプリント回路基板１２に接触していないことに注意されたい。また、振動検出部２０の本体２１および脚部２８、２９は導電性材料から形成されている。つまり、図５に示される実施形態においては、振動検出部２０はプリント回路基板１２のみに取付けられている。
【００３６】
図５に示される実施形態において振動がエンコーダ１０に加わると、プリント回路基板１２と振動検出部２０とが相対的に運動して、応力が振動検出部２０に発生する。そして、所定の基準値以上の振動が振動検出部２０に所定回数にわたって加わると、振動検出部２０は同様に破断する。従って、図５には示さない異常判断部３０を用いて、前述したのと同様に、エンコーダ１０が異常状態にあることを判断することができる。それゆえ、図４および図５に示される実施形態においても、前述したのと同様な効果が得られることが分かるであろう。
【００３７】
図６は本発明の第二の実施形態に基づくエンコーダの断面図である。図６においては簡潔にする目的で、エンコーダ１０のプリント回路基板１２および異常判断部３０の図示を省略している。そのような異常判断部３０はハウジング１１またはプリント回路基板１２上に取付けられるものとする。
【００３８】
図６に示されるように、振動検出部２０はエンコーダ１０のハウジング１１にのみ取付けられている。そして、振動検出部２０は、ハウジング１１に固定された固定部２５と、一端がハウジング１１に固定された略Ｌ字形状の可動片２３と、から構成されている。図６から分かるように、可動片２３の他端は自由端２４であり、固定部２５の上方に位置決めされている。
【００３９】
図７は図６に示されるエンコーダの回路図である。図７から分かるように、振動検出部２０の自由端２４はプリント回路基板１２の高電位部、例えば電位５Ｖの部分に接続されており、振動検出部２０の固定部２５はプリント回路基板１２の低電位部、例えば電位０Ｖの部分に接続されている。また、コンパレータ３１を備えた異常判断部３０は前述したのと同様に配置されている。この場合には、コンパレータ３１は振動検出部２０に関連するＡ点の分圧と基準電位Ｅとを比較する。そして、Ａ点の電位が小さい場合にはローレベル信号を出力し、基準電位Ｅが小さい場合にはハイレベル信号を出力する。
【００４０】
第二の実施形態においては、振動がエンコーダ１０に加わると、ハウジング１１と振動検出部２０とが相対的に運動する。そして、所定の基準値以上の振動が生ずると、自由端２４は上下方向に振動して、固定部２５に接触するようになる。
【００４１】
これにより、Ａ点の電位は基準電位Ｅより大きくなるので、コンパレータ３１からの出力はハイレベル信号になる。その結果、通知部４０が起動し、エンコーダ１０が異常状態にあること（第二の実施形態では振動検出部２０の自由端２４が固定部２５に接触したこと）を使用者に通知する。このような場合にも前述したのと同様な効果が得られることは明らかであろう。
【００４２】
図８は本発明の第三の実施形態に基づくエンコーダの部分斜視図である。図８においては、三つの振動検出部２０ａ、２０ｂ、２０ｃがプリント回路基板１２上に配置されている。図８においては簡潔にする目的で、エンコーダ１０のハウジング１１および異常判断部３０の図示を省略している。
【００４３】
図８に示される振動検出部２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれは、図５の振動検出部２０と同様に、本体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、脚部２８ａ、２９ａ、２８ｂ、２９ｂ、２８ｃ、２９ｃとから構成されている。脚部２８ｂ、２９ｂのプリント回路基板１２に対する接触面積は、脚部２８ａ、２９ａのプリント回路基板１２に対する接触面積よりも大きくて、脚部２８ｃ、２９ｃのプリント回路基板１２に対する接触面積よりも小さいものとする。さらに、図８においては、三つの振動検出部２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する三つの異常判断部３０ａ、３０ｂ、３０ｃがハウジング１１またはプリント回路基板１２上に取付けられているものとする。
【００４４】
図８に示される実施形態において、振動がエンコーダ１０に加えられると、はじめに振動検出部２０ａに関連する異常判断部３０ａが異常を判断する。そして、さらに大きい振動がエンコーダ１０に加えられると、振動検出部２０ｂに関連する異常判断部３０ｂが異常を判断し、さらに大きい振動がエンコーダ１０に加えられると、振動検出部２０ｃに関連する異常判断部３０ｃが異常を判断する。
【００４５】
図８には示さない通知部４０は、異常判断部３０ａ、３０ｂ、３０ｃが異常を判断するたびに、それぞれの異常判断部３０ａ、３０ｂ、３０ｃに応じた信号を発令する。つまり、通知部４０からの通知内容を異常判断部３０ａ、３０ｂ、３０ｃのそれぞれに応じて、例えば注意、警告、緊急などのように異ならせることができる。従って、図８に示される実施形態においては、使用者は、通知部４０が発令した信号の緊急度に応じた処置をとることが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０    エンコーダ
１１    ハウジング
１１ａ、１１ｂ    凹部
１２    プリント回路基板
１５    電子部品
１６    固定具
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ    振動検出部
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ    本体
２３    可動片
２４    自由端
２５    固定部
２８ａ、２９ａ、２８ｂ、２９ｂ、２８ｃ、２９ｃ    脚部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ    異常判断部
３１    コンパレータ
４０    通知部
【図１】
2011158275.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011158275.tif 000008
【図７】
2011158275.tif 000009
【図８】
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