(57)【要約】【課題】回転させなくても電源投入の直後に発光素子の動作異常の有無を判別できるロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】動作電圧源に接続した負荷抵抗器３１と発光素子３２で構成され、負荷抵抗器３１の値によって発光素子３２の動作電流を決める。第１の電圧検出器３３は、動作下限値に設定され、発光素子３２の順方向電圧が第１の所定電圧以上であれば“Ｈ”を、未満であれば“Ｌ”を出力する。一方、第２の電圧検出器３４は、動作上限値に設定され、発光素子３２の順方向電圧が第２の所定電圧以上であれば“Ｈ”を、未満であれば“Ｌ”を出力する。論理回路３５は、第１の電圧検出器３３および第２の電圧検出器３４の出力に応じて、発光素子３２の順方向電圧が動作下限値以上かつ動作上限値未満であれば発光素子動作フラグとして“Ｌ”（正常）を出力し、それ以外は“Ｈ”（異常）を出力する。【選択図】  図３
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【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、原信号部の発光素子の順方向電圧を測定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たロータリーエンコーダ。
【請求項２】
ステータス検出部において、発光素子の順方向電圧をアナログ−デジタル変換器で検出し、デジタル変換された値が所定の範囲内であるかを論理処理で判定する請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】
ステータス検出部において、発光素子の順方向電圧を動作下限値に設定された第１の電圧比較器と動作上限値に設定された第２の電圧比較器で比較し、第１の電圧比較器と第２の電圧比較器の出力論理値（ＨまたはＬ）に応じて発光素子の動作状態を検出する請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向シリアル通信手段により回転体の回転位置情報を伝達するロータリーエンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１９３４９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、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。
【０００６】
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ず、課題があった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、回転させなくても電源投入の直後に発光素子の動作異常の有無を判別できるロータリーエンコーダを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明のロータリーエンコーダは、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、原信号部の発光素子の順方向電圧を測定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たものである。
【０００９】
この構成によって、エンコーダの電源投入直後で回転軸が静止状態であっても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）を容易に検出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１に記載のロータリーエンコーダは、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、原信号部の発光素子の順方向電圧を測定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たものである。
【００１１】
また、請求項２あるいは請求項３に記載のロータリーエンコーダは、ステータス検出部において、発光素子の順方向電圧をアナログ−デジタル変換器で検出し、デジタル変換された値が所定の範囲内であるかを論理処理で判定する。あるいは、発光素子の順方向電圧を動作下限値に設定された第１の電圧比較器と動作上限値に設定された第２の電圧比較器で比較し、第１の電圧比較器と第２の電圧比較器の出力論理値（ＨまたはＬ）に応じて発光素子の動作状態を検出するものである。
【００１２】
このように、エンコーダの電源投入時に、発光素子の順方向電圧を測定し、所定値と比較することで発光素子の動作異常の有無を検出することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１４】
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。ステータス検出部１２は、原信号部１１の発光素子の順方向電圧を測定し電圧異常の有無を検出する。データ通信部１３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１２のデータをシリアルデータに変換し出力する。
【００１５】
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。
【００１６】
図３は原信号部１１の一部である発光素子駆動回路部と、ステータス検出部１２の構成例である。
【００１７】
発光素子駆動回路部は、動作電圧源に接続した負荷抵抗器３１と発光素子（ＬＥＤ）３２で構成され、負荷抵抗器３１の値によって発光素子３２の動作電流を決める。ステータス検出部１２は、第１の電圧検出器３３、第２の電圧検出器３４および論理回路３５で構成される。
【００１８】
第１の電圧検出器３３は、動作下限値に設定され、発光素子３２の順方向電圧が第１の所定電圧以上であれば“Ｈ”を、未満であれば“Ｌ”を出力する。一方、第２の電圧検出器３４は、動作上限値に設定され、発光素子３２の順方向電圧が第２の所定電圧以上であれば“Ｈ”を、未満であれば“Ｌ”を出力する。
【００１９】
論理回路３５は、第１の電圧検出器３３および第２の電圧検出器３４の出力に応じて、発光素子３２の順方向電圧が動作下限値以上かつ動作上限値未満であれば発光素子動作フラグとして“Ｌ”（正常）を出力し、それ以外は“Ｈ”（異常）を出力する。
【００２０】
ここで、第１の電圧検出器３３および第２の電圧検出器３４には、所定の電圧値に対して“Ｈ”もしくは“Ｌ”を出力する市販の電圧検出ＩＣや基準電圧源とコンパレータＩＣとを組み合わせたウィンドウコンパレータやアナログ−デジタル変換器などを用いることができる。
【００２１】
図４は発光素子（ＬＥＤ）の動作電流と順方向電圧との関係を示すものであり、ＬＥＤの動作電流が大きくなるほど順方向電圧も大きくなる特性をもつ。
【００２２】
図５はデータ通信部の構成例であり、双方向性バス５１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５２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５３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。
【００２３】
図６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。
【００２４】
以下、図面を参照しながら詳細な動作の説明を行う。
【００２５】
図４において、発光素子（ＬＥＤ）の正常な動作電流の範囲をＩ１以上Ｉ２未満とすると、発光素子の順方向電圧はＶ１以上Ｖ２未満となる。
【００２６】
ここで、図３の発光素子駆動回路がオープン状態で故障した場合、発光素子３２に電流が流れず、オープンの位置によって、発光素子の順方向電圧はＶ１未満もしくはＶ２以上となる。
【００２７】
また、発光素子駆動回路の負荷抵抗器３１の値が変化した場合、例えば、抵抗値が大きく変化（発光素子３２の電流＝小）もしくは小さく変化（発光素子３２の電流＝大）した場合も同様にして発光素子３２の順方向電圧はＶ１未満もしくはＶ２以上となる。
【００２８】
さらに、経年変化により劣化して発光素子の順方向電圧が変化しても同様にして発光素子動作の異常を検知できる。
【００２９】
いうまでもなく異常の有無の検知は、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。
【００３０】
以上のようにロータリーエンコーダに使用する発光素子もしくは発光素子駆動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発光素子動作の異常を検出するとともにこの異常を上位システムへシリアルデータにて伝達することができる。
【００３１】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように請求項１から請求項３に記載の発明によれば、発光素子の順方向電圧を測定することで、エンコーダの回転動作を伴うことなくエンコーダ電源をＯＮした時点で異常を検出できるためシステムの早期緊急停止が実現でき、信頼性の高いモータ駆動システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリーエンコーダ要部のブロック図
【図２】本発明の原信号部データの説明図
【図３】本発明の実施例における原信号部の一部とステータス検出部のブロック図
【図４】本発明における発光素子の動作説明図
【図５】本発明の実施例におけるデータ通信部のブロック図
【図６】本発明の実施例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】
１１  原信号部
１２  ステータス検出部
１３  データ通信部
３１  負荷抵抗器
３２  発光素子
３３  第１の電圧検出器
３４  第２の電圧検出器
３５  論理回路
５１  双方向性バス
５２  受信器
５３  送信器
【図１】
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【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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