(57)【要約】【課題】外部からのデータ要求により、発光素子の光量低下の度合いから余寿命の推測が可能なロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】原信号部１１の受光素子にて測定した受光量のＤＣ成分を算出するＤＣ成分演算部１２と、ＤＣ成分演算部１２にて算出された値をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換部１３と、ＤＣ成分演算部１２およびＡ／Ｄ変換部１３にて演算された初期受光量を記憶する記憶部１４と、ＤＣ成分演算部１２およびＡ／Ｄ変換部１３にて演算された初期受光量と都度測定した受光量を比較して発光素子の光量低下率を算出するステータス検出部１５と、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信すると原信号部１１とステータス検出部１５のデータをシリアルデータに変換し出力するデータ通信部１６とを備え、モータの回転に関係なく、特定のデータ要求信号をデータ通信部１６に入力して光量低下率を検出する。【選択図】図１
2008203175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、原信号部の受光素子にて測定した受光量のＤＣ成分を算出するＤＣ成分演算部と、ＤＣ成分演算部にて算出された値をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量を記憶する記憶部と、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量と都度測定した受光量を比較して発光素子の光量低下率を算出するステータス検出部と、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信すると前記原信号部とステータス検出部のデータをシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、モータの回転に関係なく、特定のデータ要求信号をデータ通信部に入力して光量低下率を検出することを特徴とするロータリーエンコーダ。
【請求項２】
モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、原信号部の受光素子の受光量を一定に保つ為に受光量をフィードバックして発光素子の供給電流を制御する発光素子供給電流制御部と、原信号部の発光素子への供給電流量をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部にて変換された発光素子への初期電流を記憶する記憶部と、記憶部にて記憶された初期発光素子への供給電流量と都度測定した発光素子への供給電流量を比較して発光素子の光量低下率を算出するステータス検出部と、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信すると前記原信号部とステータス検出部のデータをシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、モータの回転に関係なく、特定のデータ要求信号をデータ通信部に入力して光量低下率を検出することを特徴とするロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式のロータリーエンコーダに関し、特に、電源投入の直後に発光素子の余寿命を推測できるロータリーエンコーダを提供する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータ保守の容易さからＡＣサーボモータの需要が増加しており、ＡＣサーボモータに組込まれて使用される位置検出器として信号線を少なくしたシリアル通信タイプのロータリーエンコーダが増加している。
【０００３】
このような中、発光素子の発光量が温度などの外的要因で変動しても受光素子の受光量をフィードバックして演算部にて所定の受光量に自動的に補正し、信頼性の高いロータリーエンコーダを得るものが提案されている。
【０００４】
このロータリーエンコーダでは、発光量が変動する場合の補正には効果的であるが、受光量は角度位置によっても変動するため、受光量の最大値と最小値を把握するには軸を回転させる必要がある。これは、ロータリーエンコーダの電源を投入しただけでは、受光量の検出ができないことを表わしており、仮に発光素子に異常があっても一旦回転させなければ異常が検出できなかった。
【０００５】
そこで、発光素子の順方向電圧を監視し所定の電圧範囲内であるかを判別して発光素子の動作状態を検出し、外部からのデータ送信要求信号で動作状態をシリアルデータで送信することで発光素子の動作異常（発光素子動作過電流による順方向電圧降下大、発光素子動作電流不足による順方向電圧降下小、発光素子動作部の配線オープン故障などの異常）有無を検出できる、信頼性の高い光学式エンコーダが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、駆動モータが寿命などで突然停止すると生産ラインの被害が大きくなるため、あらかじめ主要部品の性能劣化の度合いを把握できるようにする必要がある。
【０００７】
上述の特許文献の技術を用いれば、ロータリーエンコーダを回転させずに発光素子の異常の有無を検出することができる。しかしながら、一定値との比較であり、ロータリーエンコーダとしての余寿命に相当する発光素子の経時劣化などによる光量低下度合いを検出することができず、寿命予測は困難であった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、外部からのデータ要求により、発光素子の光量低下の度合いから余寿命の推測が可能なロータリー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】
上記課題を解決するために本発明は、モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、原信号部の受光素子にて測定した受光量のＤＣ成分を算出するＤＣ成分演算部と、ＤＣ成分演算部にて算出された値をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量を記憶する記憶部と、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量と都度測定した受光量を比較し
て発光素子の光量低下率を算出するステータス検出部と、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信すると前記原信号部とステータス検出部のデータをシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、モータの回転に関係なく、特定のデータ要求信号をデータ通信部に入力して光量低下率を検出することを特徴とするロータリーエンコーダである。
【００１０】
また、モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、原信号部の受光素子の受光量を一定に保つ為に受光量をフィードバックして発光素子の供給電流を制御する発光素子供給電流制御部と、原信号部の発光素子への供給電流量をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部にて変換された発光素子への初期電流を記憶する記憶部と、記憶部にて記憶された初期発光素子への供給電流量と都度測定した発光素子への供給電流量を比較して発光素子の光量低下率を算出するステータス検出部と、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信すると前記原信号部とステータス検出部のデータをシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、モータの回転に関係なく、特定のデータ要求信号をデータ通信部に入力して光量低下率を検出することを特徴とするロータリーエンコーダである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のロータリーエンコーダによれば、モータの回転に関係なく、外部から通常と異なる特定のデータ要求するだけで、発光素子の受光量の低下率を把握できるため、余寿命を推測することができる。
【００１２】
同様に、電流比較により受光量の低下を把握して、余寿命を推測することができる。
【００１３】
これにより、ロータリーエンコーダの余寿命からサーボモータあるいはロータリーエンコーダの交換時期を的確に把握することができ、突然の故障による被害を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
モータの回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、原信号部の受光素子にて測定した受光量のＤＣ成分を算出するＤＣ成分演算部と、ＤＣ成分演算部にて算出された値をアナログーデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量を記憶する記憶部と、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量と都度測定した受光量を比較して発光素子の光量低下率を算出するステータス検出部と、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信すると前記原信号部とステータス検出部のデータをシリアルデータに変換し出力するデータ通信部とを備え、ロータリーエンコーダに電源を投入後、モータの回転に関係なく、特定のデータ要求信号をデータ通信部に入力して光量低下率を検出する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例１におけるロータリーエンコーダについて、図面を参照し説明する。
【００１６】
図１において、原信号部１１は、モータの回転に応じて回転位置データを出力する。ＤＣ成分演算部１２は、原信号部１１の受光素子にて測定した受光量のＤＣ成分を算出する。Ａ／Ｄ変換部１３は、ＤＣ成分演算部１２にて算出された値をアナログーデジタル変換する。
【００１７】
記憶部１４は、ＤＣ成分演算部およびＡ／Ｄ変換部にて演算された初期受光量を記憶する。ステータス検出部１５は、記憶部１４にて記憶された初期受光量と都度測定した受光
量を比較して発光素子の光量低下率を検出する。データ通信部１６は、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信し、原信号部１１とステータス検出部１５のデータをシリアルデータに変換し出力する。
【００１８】
図２は原信号部１１の動作を説明するもので、１回転３６０°内の絶対位置をｍｂｉｔの分解能でＣＣＷ回転時単調増加、ＣＷ回転時単調減少の０から２ｍ−１のデータである１回転データとモータの回転回数でありＣＣＷ回転時増加変化、ＣＷ回転時減少変化となる多回転データを出力する。
【００１９】
図３は原信号部の一部とＤＣ成分演算部の構成例である。原信号部は、電流電圧変換抵抗器３１ａ，３１ｂと受光素子３２ａ，３２ｂと、動作電圧源に接続した負荷抵抗器３３と発光素子３４で構成される。受光素子３２ａと受光素子３２ｂにて検出される信号は１８０度の位相差を有している。ＤＣ成分演算部１２は、増幅器３５と抵抗器３６ａ，３６ｂ，３６ｃで構成される。
【００２０】
図４は発光素子３４の発光量と受光素子３２の受光量との関係を示すものであり、ＬＥＤの発光量が増加するのに比例してＰＤの受光量も増加する特性をもつ。
【００２１】
図８はデータ通信部の構成例であり、双方向性バス８１は、外部とのシリアルデータの送信・受信の切替えを行うラインドライバレシーバからなる。受信器８２は、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信し正常受信完了後に送信開始信号を出力する。送信器８３は、送信開始信号により原信号部とステータス検出部からのデータと、これらのデータより生成された通信誤り検出データとをシリアルデータに変換する。
【００２２】
図９はシリアルデータ（信号）の構成例であり、サーボアンプに相当する外部からエンコーダへの要求信号であるＲＸ信号にはデータ送信要求を示すコマンド部で構成され、一方エンコーダから外部への送信信号であるＴＸ信号にはエンコーダで受信した前記コマンド部と送信データ部とコマンド部と送信データ部より生成された送信用誤り検出データ部より構成される。
【００２３】
以下に詳細な動作の説明を行う。まず、初期電源投入時に発光素子３４から出力される光を受光素子３２ａ，受光素子３２ｂで受け、ＤＣ成分演算部１２の増幅器３５と抵抗器３６ａ，抵抗器３６ｂ、抵抗器３６ｃからなる加算回路にてＤＣ成分を演算し、Ａ／Ｄ変換部１３にてデジタル変換し、記憶部１４に記憶させる。
【００２４】
図４において、発光素子３４が経時劣化し発光光量が低下した場合、受光素子の受光量が比例して低下するので、記憶部１４にて記憶させた初期受光量を、都度測定される受光量とステータス検出部にて比較演算処理することにより発光素子３４の光量低下率を算出する事ができる。
【００２５】
このように、発光素子の光量低下率の検知は、ロータリーエンコーダの回転の有無に関わらず検知することができる。このため、ロータリーエンコーダに使用する発光素子が経時劣化により光量が低下した場合、外部もしくは原信号部１１の回路に異常が発生した場合、位置や回転の有無に関わらず、外部から特定のデータ要求するだけで、発光量の低下の度合いを外部（上位システムなど）へシリアルデータにて伝達することができ、発光素子の余寿命を推測することができる。
【００２６】
したがって、ロータリーエンコーダの余寿命からサーボモータあるいはロータリーエンコーダの交換時期を的確に把握することができ、ロータリーエンコーダの故障による設備の被害を防止できる。
【実施例２】
【００２７】
以下に本発明の実施例２におけるロータリーエンコーダについて、実施例１と同じ機能については、同じ符号を用いて、説明する。
【００２８】
図５において、原信号部１１は、モータの回転に応じて回転位置データを出力する。発光素子供給電流制御部５１は、原信号部の受光素子の受光量を一定に保つ為に受光量をフィードバックして発光素子の供給電流を制御する。Ａ／Ｄ変換部１３は、原信号部の発光素子への供給電流量をアナログーデジタル変換する。
【００２９】
記憶部１４は、Ａ／Ｄ変換部にて演算された発光素子への初期供給電流量を記憶する。ステータス検出部１５は、記憶部１４にて記憶された初期受光量と都度測定した発光素子への供給電流量を比較して発光素子の光量低下率を検出する。データ通信部１６は、外部からのデータ送信要求信号であるシリアル信号を受信し、原信号部１１とステータス検出部１５のデータをシリアルデータに変換し出力する。
【００３０】
図６は原信号部の一部と発光素子供給電流制御部の構成例である。原信号部１１は、電流電圧変換抵抗器３１ａ，３１ｂと受光素子３２ａ，３２ｂと、動作電圧源に接続した負荷抵抗器３３と発光素子３４で構成され、発光素子供給電流制御部５１は増幅器６１ａ，６１ｂとトランジスタ６２と抵抗器６３ａ，６３ｂ、６３ｃで構成される。
【００３１】
図７は発光素子３４の発光量と発光素子供給電流との関係を示すものであり、ＬＥＤの発光量が低下するのに反比例して発光素子供給電流は増加する特性を持っている。
【００３２】
以下に詳細な動作の説明を行う。まず、初期電源投入時に発光素子３４へ供給される電流量を抵抗器３３の電圧降下分にて換算する。その値をＡ／Ｄ変換部１３にてデジタル変換し、記憶部１４に記憶させる。
【００３３】
なお、発光素子３４に供給される電流は、発光素子供給電流制御部５１にて受光素子３２ａ、３２ｂでの受光量から増幅器６１ａにてＤＣ成分を算出し、増幅器６１ｂにて基準電圧との比較を行うことでトランジスタ６２への印加電圧を決定し、受光量が一定となるように発光素子３４への供給電流を制御する。
【００３４】
図４において、発光素子３４が経時劣化し発光光量が低下した場合、発光素子への供給電流量が反比例して増加するので、記憶部１４にて記憶させた初期供給電流量を、都度測定される供給電流量とステータス検出部にて比較演算処理することにより受光量の光量低下率を算出する事ができる。
【００３５】
このように、発光素子の光量低下率の検知は、ロータリーエンコーダの回転の有無に関わらず検知することができる。このため、ロータリーエンコーダに使用する発光素子が経時劣化により光量が低下した場合、外部もしくは原信号部１１の回路に異常が発生した場合、位置や回転の有無に関わらず、外部から特定のデータ要求をするだけで、発光量の低下の度合いを外部（上位システムなど）へシリアルデータにて伝達することができ、発光素子の余寿命を推測することができる。
【００３６】
したがって、ロータリーエンコーダの余寿命からサーボモータあるいはロータリーエンコーダの交換時期を的確に把握することができ、ロータリーエンコーダの故障による設備の被害を防止できる
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のロータリーエンコーダは、モータを回転させなくても発光素子の光量低下の度合いから余寿命を推測できるため、保守点検などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１におけるロータリーエンコーダのブロック図
【図２】本発明における原信号部データの説明図
【図３】本発明の実施例１におけるＤＣ成分演算部周辺のブロック図
【図４】本発明の実施例１における受光素子の動作説明図
【図５】本発明の実施例２におけるロータリーエンコーダのブロック図
【図６】本発明の実施例２における発光素子供給電流制御部周辺のブロック図
【図７】本発明の実施例２における発行素子の動作説明図
【図８】本発明におけるデータ通信部のブロック図
【図９】本発明におけるシリアルデータの構成を説明する図
【符号の説明】
【００３９】
１１  原信号部
１２  ＤＣ成分演算部
１３  Ａ／Ｄ変換部
１４  記憶部
１５  ステータス検出部
１６  データ通信部
３１ａ，３１ｂ  電流電圧変換抵抗器
３２ａ，３２ｂ  受光素子
３３  負荷抵抗器
３４  発光素子
３５  増幅器
３６ａ，３６ｂ、３６ｃ  抵抗器
５１  発光素子供給電流制御部
６１ａ，６１ｂ  増幅器
６２  トランジスタ
６３ａ，６３ｂ、６３ｃ  抵抗器
６４  コンデンサ
８１  双方向バス
８２  受信器
８３  送信器
【図１】
2008203175.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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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