(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御装置を制御する制御装置の電源のオフ時に、前記被制御装置の位置検出及び位置情報保持の少なくとも一方を行うために、アブソリュートエンコーダに電源を供給するバックアップ電源であって、
前記バックアップ電源は二次電池、充電回路、及びタイマー回路により構成され、前記充電回路は、タイマー回路の出力信号に従って前記二次電池を充電するようにし、前記タイマー回路は、前記外部電源のオン／オフ状態を検出し、前記外部電源のオン状態のタイマー動作の速度を、自己放電電流と前記タイマー回路の消費電力のうちの少なくとも一方によって設定されたゼロを超える第１の値にし、前記外部電源のオフ状態のタイマー動作速度を、前記第１の値より大きい第２の値にすることを特徴とするアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源。
【請求項２】
前記タイマー回路は、前記外部電源のオン時には単位時間当たりのカウント値を前記第１の値とし、前記外部電源のオフ時には単位時間当たりのカウント値を前記第２の値にしたことを特徴とする、請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源。
【請求項３】
前記充電回路は前記バックアップ電源の外部に設けられた外部電源から電力を供給され、前記タイマー回路は前記二次電池から電力を供給され、前記タイマー回路が充電開始信号を出力していて、かつ前記外部電源から前記充電回路に電力が供給されている時に、前記充電回路は前記二次電池への充電を行うようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源。
【請求項４】
前記制御装置の電源がオンの間は、前記制御装置から前記アブソリュートエンコーダに供給する主電源を前記外部電源として使用するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源。
【請求項５】
前記バックアップ電源は、アブソリュートエンコーダ内に内蔵されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
アブソリュートエンコーダは、産業機械、工作機械または産業用ロボット等の回転部やモータ軸等の非制御装置に接続されて、非制御装置の各種回転部の位置または直線上の位置を検出し保持するものである。ここで、非制御装置を駆動する制御装置は常に稼動状態にあるわけではなく、例えば非制御装置による作業が終了した場合や停電が発生した場合には、制御装置への電力供給は断たれてしまい、したがってアブソリュートエンコーダへの電力供給も断たれてしまうので、アブソリュートエンコーダによる非制御装置の位置検出動作ができなくなったり検出した位置情報等が失われるという問題が発生する。このため、従来よりバックアップ電源を用意しておき、制御装置への電力供給が断たれるとバックアップ電源から電力をアブソリュートエンコーダに供給している。
【０００３】
図１は従来のアブソリュートエンコーダを含む全体システムの構成を示すブロック図である。同図において、１１は非制御装置の一例としてのサーボモータ１２を制御する制御装置、１３はアブソリュートエンコーダ、１４はバックアップ電源（充電不可である一次電池）、１５は動力ケーブル、１６は位置フィードバックケーブルである。
【０００４】
動作において、制御装置１１内の主電源が供給されている間は、制御装置１１から動力ケーブル１５を介してサーボモータ１２に駆動用電力が供給されるとともに、制御装置１１内の主電源及びバックアップ電源１４から位置フィードバックケーブル１６を介してアブソリュートエンコーダ１３に電力が供給される。アブソリュートエンコーダ１３に保持されている位置情報は位置フィードバックケーブル１６を介して制御装置１１に戻されてサーボモータ１２の制御に用いられる。
【０００５】
制御装置１１内の主電源がオフとなったときは、バックアップ電源１４のみから位置フィードバックケーブル１６を介してアブソリュートエンコーダ１３に電力が供給されてサーボモータ１２の回転位置の検出動作を継続し、それにより、モータシャフトの位置ひいては非制御装置である機械のテーブル位置の情報をアブソリュートエンコーダ１３内に保持し続けることを可能にしている。
【０００６】
このように、従来は、アブソリュートエンコーダのバックアップ電源として、アルカリ電池またはリチウム一次電池などの一次電池を使用しているが、一次電池は充電ができないので、アブソリュートエンコーダを使用するユーザは１年〜３年毎にこの電池交換を行わなければならず、特に大量にＣＮＣ工作機械を使用している大手ユーザでは大きな負担となっている。
【０００７】
また、一次電池に代えて、充電可能である二次電池を用いる方法も知られている（特許文献１参照）が、以下のような理由により充電回路の設計が困難であるため、未だ実用化はされていない。
（１）アブソリュートエンコーダは、携帯電話等の一般電子機器と性格が異なり、一度でも電池切れになってしまうと機械座標の位置合わせという作業のために機械の長時間停止が余儀なくされるなど電池切れが及ぼす影響が大きく、電池切れの前に必ず充電が必要である。
（２）充電回数に限り（数百回）があり、例えば、機械が毎日電源投入される毎に充電を行うと、機械に期待されている１０年〜２０年の寿命の前に頻繁な充電動作のために電池が寿命を迎えてしまう。
【０００８】
【特許文献１】特開平10-227659号公報
【特許文献２】特開2003-18761
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術における問題に鑑み、アブソリュートエンコーダに給電するための二次電池への給電タイミングをタイマーにより効率よく設定することにより、電池交換の交換周期を出来るだけ延長しそれによりアブソリュートエンコーダに電力を供給するためのバックアップ電源用電池の使用可能時間を長くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様により提供されるものは、二次電池、充電回路、及びタイマー回路により構成され、充電回路は、タイマー回路の出力信号に従って二次電池を充電するようにしたことを特徴とするアブソリュートエンコーダ用のバックアップ電源である。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、充電回路はバックアップ電源の外部に設けられた外部電源から電力を供給され、タイマー回路は二次電池から電力を供給され、タイマー回路が充電開始信号を出力していて、かつ外部電源から充電回路に電力が供給されている時に、充電回路は二次電池への充電を行うようにする。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、制御装置の電源がオンの間は、制御回路からアブソリュートエンコーダに供給する主電源を外部電源として使用するようにする。
【００１３】
本発明の第４の態様によれば、タイマー回路は外部電源のオン／オフ状態を検出し、その状態によってタイマー動作の速度を切り換えるようにする。この場合、タイマー回路は外部電源のオン時には単位時間当たりのカウント値を少なくし、記外部電源のオフ時には単位時間当たりのカウント値を多くするようにする。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、バックアップ電源は、アブソリュートエンコーダ内に内蔵される。
【発明の効果】
【００１５】
タイマー回路の出力信号に従って二次電池を充電するようにしたので、電池切れになることはなく、したがって、機械座標の位置合わせの作業が不要になり機械の長時間停止を避けることが可能になる。また、二次電池の充電頻度を少なくすることができるので、二次電池の使用可能時間を機械の寿命よりも長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図２は本発明の第１の実施例によるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の構成を示すブロック図である。同図において、アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源２１は充電回路２２と、タイマー回路２３と、二次電池２４とを備えている。外部電源（Ａ）２５は電源線２６及び接地線２７により充電回路２２に接続される。充電回路２２の出力は線２８を介してタイマー回路２３に接続されている。タイマー回路２３の出力は線２９を介して充電回路２２に入力される。充電回路２２の出力は二次電池２４の正電極に接続されている。二次電池２４はアブソリュートエンコーダ２０１に接続されている。
【００１８】
動作において、タイマー回路２３は充電回路２２の充電が完了した時点でリセットされる。充電回路２２のリセット後にタイマー回路２３はカウントを開始する。この場合、外部電源２５が充電回路２２に接続されていないか停電等により断となっているときは、タイマー回路２３の単位時間当たりのカウント値は比較的多くし、外部電源２５が断ではなくて充電回路２２に接続されているときは、タイマー回路２３の単位時間当たりのカウント値を比較的少なくする。これは、外部電源２５がオンのときは二次電池２４の消費電流が少なく、外部電源２５がオフのときは二次電源２４の消費電流が多いからである。タイマー回路２３のカウント値が所定値に達し、且つ、外部電源２５がオンのときに、タイマー回路２３は充電開始信号を充電回路２２に与え、この充電開始信号に応答して充電回路２２は外部電源２５がオンの期間に外部電源２５からの電力により二次電池２４を充電する。
【００１９】
このように、タイマー回路２３により二次電池２４の充電タイミングを設定しているので電池切れになることもなく、また、頻繁に充電を繰り返して二次電池の使用可能時間を短くすることもなくなる。
【実施例２】
【００２０】
図３は本発明の第２の実施例によるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の構成を示すブロック図である。同図において、アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源３１は充電回路３２と、タイマー回路３３と、オン/オフ検出回路３４と、二次電池３５とを備えている。充電回路３２には外部電源としての制御装置３６内の主電源３７から主電源線３０１及び０Ｖの接地線３０２を介して給電される。充電回路３２の出力はバックアップ電源線３０４を介してタイマー回路３３及び二次電池３５の正電極に接続されている。二次電池３５はバックアップ電源線３０４を介してアブソリュートエンコーダ３８に接続されている。３９は非制御装置の一例としてのサーボモータである。位置フィードバックケーブル３００は主電源３７に接続された主電源線３０１と、０Ｖの接地線３０２と、位置データ通信用信号線３０３と、バックアップ電源線３０４とを含んでいる。
【００２１】
図４は図３に示したアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の動作を説明するグラフ図である。最初にタイマー回路３３がリセットされている状態にあるとする。この状態で、主電源３７の出力が図示のようにオンとオフを繰り返す。オン期間でサーボモータ３９が駆動され、オフ期間ではサーボモータは駆動されない。オフ期間中でも、その直前までにアブソリュートエンコーダに保持されている回転位置を記憶しておくために、二次電池３５が使用される。図示のように、主電源３７がオフのときは単位時間当たりのタイマーカウント値は比較的多くしてあり、主電源３７がオンのときは単位時間当たりのタイマーカウント値は比較的少なくしてある。これは上述のように、主電源３７がオンのときは二次電池３５の消費電流が少なく、主電源３７がオフのときは二次電源３５の消費電流が多いからである。主電源３７のオン又はオフの検出はオン／オフ検出回路３４により行う。タイマー回路３３のカウント値がタイマー設定値に達し、且つ、外部電源３７がオンのときに、タイマー回路３３は充電開始信号を充電回路３２に与え、この充電開始信号に応答して充電回路３２は主電源３７がオンの期間に主電源３７からの電力により二次電池３５を充電する。タイマー設定値は二次電池３５の放電により二次電池の電圧がアブソリュートエンコーダ内のデータが保持可能な電圧以下に低下する前の時間ｔによって定まる。二次電池３５の充電が完了すると充電回路３２の出力によりタイマー回路３３をリセットする。主電源３７の一回のオン期間内で二次電池の充電が完了しない場合には次のオン期間にも充電を続けて充電完了に応じてタイマー回路３７をリセットする。
【００２２】
主電源がオンの時、バックアップ電源側の消費電流が主電源オフ時の約1/10である場合、タイマーカウント動作は主電源オフ時に対して例えば1/10とする。また、全体のタイマーカウント動作は、アブソリュートエンコーダ３８の消費電流だけでなく、自己放電電流やタイマー回路３３の消費電流を考慮し設定する。さらに、経過時間とともに、タイマー動作の速度を変化させることにより、実際の放電特性との近似性を向上させることもできる。
また、タイマー回路３３、オン／オフ検出回路３４、充電回路３２および二次電池３５は、アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源内に設ける事に替えて、別々の機器に最適に配置しても良い。さらに、アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源をアブソリュートエンコーダ内に内蔵することも可能である。
【００２３】
このように、タイマー回路３３により二次電池３５の充電タイミングを設定しているので電池切れになることもなく、また、頻繁に充電を繰り返して二次電池の使用可能時間を短くすることもなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明により、アブソリュートエンコーダに給電するための二次電池への給電タイミングをタイマーにより効率よく設定することにより、電池交換の交換周期は延長され、それによりアブソリュートエンコーダに電力を供給するためのバックアップ電源用電池の使用可能時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のアブソリュートエンコーダを含む全体システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例によるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例によるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示したアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源の動作を説明するグラフ図である。
【符号の説明】
【００２６】
２０１    アブソリュートエンコーダ
２０２    サーボモータ（非制御装置）
２１    アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源
２２    充電回路
２３    タイマー回路
２４    二次電池
２５    外部電源
３１    アブソリュートエンコーダ用バックアップ回路
３２    充電回路
３３    タイマー回路
３４    オン／オフ検出回路
３５    二次電池
３６    制御回路
３７    主電源
３８    アブソリュートエンコーダ
３９    サーボモータ（非制御装置）
【図１】
0004777120.tif 000002
【図２】
0004777120.tif 000003
【図３】
0004777120.tif 000004
【図４】
0004777120.tif 000005