(57)【要約】【課題】既存の設備に組み込まれたエンコーダを設備から取り外すことなく該エンコーダを精密に、且つ短時間で検査する。【解決手段】モータによってエンコーダを所定の速度で回転させ、Ａ相信号及びＢ相信号をエンコーダ検査装置の計測ユニット３６に取り込む。計測ユニット３６は、Ａ相信号及びＢ相信号のパルスの周波数よりも高速なクロックを発生するクロック発振器５４と、Ａ相信号及び前記Ｂ相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングでＡ相信号及び前記Ｂ相信号の一周期を４つの区間に分割するアンドゲート５０ａ〜５０ｄとを有する。また計測ユニット３６は、前記４つの区間毎にクロックｃｋをカウンタ５８ａ〜５８ｄと、該カウンタ５８ａ〜５８ｄによってカウントされた計数値ｄ１〜ｄ４に基づいてエンコーダの検査を行うＣＰＵ５２及びパーソナルコンピュータ３２とを有する。【選択図】図２
2005114358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転手段によって回転する際、回転にともなって位相の異なるＡ相信号及びＢ相信号を出力するエンコーダの検査をするエンコーダ検査装置であって、
前記回転手段で前記エンコーダを所定の速度で回転させる際の前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のパルスの周波数よりも高速なクロックを発生するクロック発生手段と、
前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで前記パルスの一周期を４つの区間に分割する信号分割回路と、
前記４つの区間毎に前記クロックをカウントする計数回路と、
前記計数回路によりカウントされた前記４つの区間毎の計数値に基づいて前記エンコーダの検査を行う検査手段と、
を有することを特徴とするエンコーダ検査装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンコーダ検査装置において、
前記一周期毎の前記計数値に基づく計測データと、
前記計測データの代表的な特性を示す特性データと、
を選択的に一方又は両方を表示する表示部を有することを特徴とするエンコーダ検査装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンコーダ検査装置において、
前記エンコーダの分解能、前記回転手段の回転速度を入力する条件入力部を備え、
前記４つの区間毎における前記クロックの数が所定の範囲内の値となるように前記クロック発生手段の動作条件を設定するクロック設定部を有することを特徴とするエンコーダ検査装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンコーダ検査装置において、
前記検査手段は、前記４つの区間毎の計数値に対する該計数値の合計の比である位相比に基づいて検査を行うことを特徴とするエンコーダ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダの出力信号を検査するエンコーダ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、加工機械には被加工体やテーブルを動作させるためのサーボモータ等のアクチュエータと該アクチュエータの動作を検出するためのエンコーダが設けられている。特に、エンコーダは被加工体の加工精度に直接的に影響を与える重要な部品であり、エンコーダが性能不良であったり故障したり、取り付け精度が不良であった場合には被加工体の加工精度が低下する。従って、加工機械に組み込まれた状態でのエンコーダの出力信号を精密に検査することが望まれる。
【０００３】
エンコーダ検査装置としては、検査対象エンコーダに対して同軸上に該検査対象エンコーダのｎ倍の分解能を有する基準エンコーダを設け、検査対象エンコーダの出力をｎ逓倍した信号と基準エンコーダの信号との差信号をアナログ値に変換してモニタに表示させるという装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特公平４−２８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に係る従来技術によれば、検査対象エンコーダに駆動モータと基準エンコーダとを取り付けなければ検査を行うことができず、既に加工機械に組み込まれているエンコーダを加工機械から取り外すことなくそのまま検査を行うことは困難である。
【０００６】
また、検査対象エンコーダの出力信号は位相の異なるＡ相信号及びＢ相信号とを有するが、特許文献１に係る従来技術によればＡ相信号とＢ相信号とを個別に検査するために検査に要する時間が長く、しかも位相差等のＡ相信号とＢ相信号との相対的な関係については検査困難である。
【０００７】
さらに、従来の検査装置によればＡ相信号やＢ相信号のパルスの存否（又は欠相）等の重大な欠陥については検査することができるが、パルスのデューティ比や位相差等は精密に検査することができなかった。つまり、エンコーダの出力信号にパルスのデューティ比や位相差が正しい値でない場合には、該エンコーダを用いた加工機械で被加工体の加工を行った後、被加工体の加工精度を計測することによりエンコーダの良否を判断するという２次的な検査手段を行うしかなかった。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、検査に要する時間が短く、しかも加工機械等の既存の設備に組み込まれたエンコーダの出力信号を設備から取り外すことなく精密に検査することを可能にするエンコーダ検査装置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】
本発明に係るエンコーダ検査装置は、回転手段によって回転する際、回転にともなって位相の異なるＡ相信号及びＢ相信号を出力するエンコーダの検査をするエンコーダ検査装置であって、前記回転手段で前記エンコーダを所定の速度で回転させる際の前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のパルスの周波数よりも高速なクロックを発生するクロック発生手段と、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで前記パルスの一周期を４つの区間に分割する信号分割回路と、前記４つの区間毎に前記クロックをカウントする計数回路と、前記計数回路によりカウントされた前記４つの区間毎の計数値に基づいて前記エンコーダの検査を行う検査手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
このように、一周期を４つの区間に分割し、該区間毎にクロックをカウントすることによりＡ相信号とＢ相信号とをまとめて同時に検査することができる。従って、検査時間を短縮することができる。また、既存の設備に組み込まれたエンコーダを設備から取り外すことなく、取り付け誤差も含まれた状態での検査が可能であることから、実際の運転状態で検査をすることができ、検査の信頼性がより向上する。さらに、カウントされたクロック数に基づいてＡ相信号とＢ相信号との位相差や、Ａ相信号及びＢ相信号のそれぞれのデューティ比が確認可能である。
【００１１】
この場合、前記一周期毎の前記計数値に基づく計測データと、前記計測データの代表的な特性を示す特性データと、を選択的に一方又は両方を表示する表示部を有するとよい。
【００１２】
これにより、検査用途に応じて詳細な検査又は簡易的な検査が選択可能になり、簡易的な検査では、データの通信、処理及び表示を含めた検査の時間を短縮することができる。
【００１３】
また、前記エンコーダの分解能、前記回転手段の回転速度を入力する条件入力部を備え、前記４つの区間毎における前記クロックの数が所定の範囲内の値となるように前記クロック発生手段の動作条件を設定するクロック設定部を有するとよい。
【００１４】
このように、エンコーダの分解能と回転速度とに基づいてクロックの周波数を設定可能にし、所定の区間毎のクロックの数を所定範囲内の値となるようにすることにより検査精度を向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記検査手段は、前記４つの区間毎の計数値に対する該計数値の合計の比である位相比に基づいて検査を行うこにより、Ａ相信号及びＢ相信号の両方を総合的に且つ精密に検査することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るエンコーダ検査装置によれば、Ａ相信号及びＢ相信号の一周期を４つの区間に分割し、該区間毎にクロックをカウントした計数値に基づいて検査を行うことから、Ａ相信号とＢ相信号とをまとめて同時に検査することができ、しかも、検査時間を短縮することができる。エンコーダのＡ相信号とＢ相信号とを同時に検査することができることから、効率的でしかも精密な検査を行うことができる。
【００１７】
また、エンコーダは既存の設備に組み込まれたまま、実際の使用条件下で検査を行うことができるため検査結果の信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るエンコーダ検査装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係るエンコーダ検査装置１０は、加工機械１２に接続されて該加工機械１２に設けられた第１エンコーダ１４ａ、第２エンコーダ１４ｂ及び第３エンコーダ１４ｃの出力信号を検査するものである。第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞれＡ相信号、Ｂ相信号及びＺ相信号の３つの信号を出力する。
【００２０】
加工機械１２は、被加工体１６に対して所定の加工を行うものであり加工機本体１８と制御盤２０とからなる。加工機本体１８は、被加工体１６を加工する工具２２を回転させる第１モータ（回転手段）２４と、工具２２の回転に同期させて被加工体１６を回転させる第２モータ（回転手段）２６と、被加工体１６及び第２モータ２６が設けられたテーブル２８と、該テーブル２８をスライド移動させるための第３モータ（回転手段）３０とを有する。第１モータ２４、第２モータ２６及び第３モータ３０はそれぞれ制御盤２０で駆動されるとともに、第１エンコーダ１４ａ、第２エンコーダ１４ｂ及び第３エンコーダ１４ｃの出力信号が制御盤２０に伝達されて回転角度及び回転速度が検出可能となっている。
【００２１】
エンコーダ検査装置１０は、第１エンコーダ１４ａ、第２エンコーダ１４ｂ及び第３エンコーダ１４ｃの出力信号を処理する計測ユニット３６と、該計測ユニット３６で計測された信号を通信手段３７を介して取り込み、処理を施して表示するパーソナルコンピュータ３２とからなる。通信手段３７は一般のパーソナルコンピュータ３２に標準的に設けられているもので、通信速度はやや低速である。
【００２２】
パーソナルコンピュータ３２は本体（検査手段）３８と、出力手段としてのモニタ４０と、入力手段としてのキーボード４２及びマウス４４とを備える。
【００２３】
図２に示すように、計測ユニット３６は、第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出力信号のうち１つを選択的に切り換えて取り込む信号切換器３４と、Ａ相信号及びＢ相信号が入力される４つのアンドゲート（信号分割回路）５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、ＣＰＵ（検査手段）５２の指示に基づき出力するクロックｃｋの周波数を変えることができるクロック発振器（クロック発生手段）５４と、一方の入力端子にクロックｃｋが入力され他方の入力端子にアンドゲート５０ａ〜５０ｄの出力信号ａ１、ａ２、ａ３、ａ４がそれぞれ入力される４つのアンドゲート５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄとを有する。
【００２４】
なお、図１及び図２においては、第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出力信号はそれぞれ１本の信号線で表しているが、実際は、上記の通りＡ相信号、Ｂ相信号及びＺ相信号の３つの出力信号からなる。Ａ相信号及びＢ相信号は分解能に応じたパルス信号（又は波形信号をパルス化したもの）であり、正常時には互いに９０°の位相差を有する。Ｚ相信号は回転の基準点を示すパルス信号であり１回転あたり１回出力される。
【００２５】
また、計測ユニット３６は、アンドゲート５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄの出力信号ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４のパルス数をそれぞれカウントする４つのカウンタ（計数回路）５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄと、該カウンタ５８ａ〜５８ｄによる計数値ｄ１〜ｄ４を記録するＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ６０と、該ＤＭＡコントローラ６０に対してデータの読み込みタイミングを指示する４つのアンドゲート６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄとを有する。カウンタ５８ａ〜５８ｄは、例えば、２５５（８ビット）程度まで計数可能なカウンタを用いるとよい。
【００２６】
さらに、計測ユニット３６は、ＣＰＵ５２の指示とＺ相信号とに基づいて計測の開始・終了を判断するスタート・ストップ制御部６４を有する。
【００２７】
アンドゲート５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれＡ相信号、Ｂ相信号及びその逆論理の信号の論理積を求めるように構成されており、各出力信号ａ１〜ａ４は次の論理式で表される。
ａ１＝Ａ・Ｂ
ａ２＝ＮＯＴ（Ａ）・Ｂ
ａ３＝ＮＯＴ（Ａ）・ＮＯＴ（Ｂ）
ａ４＝Ａ・ＮＯＴ（Ｂ）
【００２８】
ただし、「Ａ」はＡ相信号、「Ｂ」はＢ相信号、「ＮＯＴ」は逆論理、「・」は論理積を示す。
【００２９】
カウンタ５８ａには、アンドゲート５０ａの出力信号ａ１とクロックｃｋとの論理積である出力信号ｂ１が入力されカウントされる。また、カウンタ５８ａのリセット端子にはアンドゲート５０ｄの出力信号ａ４が入力されており該出力信号ａ４の信号切り換わり時に計数値ｄ１が「０」にリセットされ、出力信号ａ４がＬＯＷレベルであるときに出力信号ａ１のパルスがカウントされる。
【００３０】
同様に、カウンタ５８ｂには、出力信号ａ１がリセット端子に入力されており、該出力信号ａ１がＬＯＷレベルのときに出力信号ａ２のパルスがカウントされる。カウンタ５８ｃには、出力信号ａ２がリセット端子に入力されており、該出力信号ａ２がＬＯＷレベルのときに出力信号ａ３のパルスがカウントされる。カウンタ５８ｄには、出力信号ａ３がリセット端子に入力されており、該出力信号ａ３がＬＯＷレベルのときに出力信号ａ４のパルスがカウントされる。
【００３１】
アンドゲート６２ａは、スタート・ストップ制御部６４の出力信号ｅｎとアンドゲート５０ｄの出力信号ａ４が入力されており、カウンタ５８ａの計数値ｄ１をＤＭＡコントローラに転送指示を与える機能を持つ。このアンドゲート６２ａの出力信号ｃ１の立ち上がり時、つまり出力信号ｅｎがＨＩＧＨで出力信号ａ４が立ち上がるときにＤＭＡコントローラ６０に対してカウンタ５８ａの計数値ｄ１を読み込ませることができる。
【００３２】
同様に、アンドゲート６２ｂ、６２ｃ、６２ｄには出力信号ｅｎが入力されており、また出力信号ａ１、ａ２、ａ３がそれぞれ入力されている。従って、アンドゲート６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは、それぞれ出力信号ａ１、ａ２、ａ３の立ち上がり時にＤＭＡコントローラ６０に対してカウンタ５８ｂ、５８ｃ、５８ｄの計数値ｄ２、ｄ３、ｄ４を読み込ませることができる。
【００３３】
ＤＭＡコントローラ６０は、各計数値ｄ１〜ｄ４を所定のタイミングでデータ信号線ｄｔからＲＡＭ７０に対して転送する。このとき、ＤＭＡコントローラ６０は、アドレス信号線ａｄｒにより各信号毎に格納するアドレスを指定しながら計数値ｄ１〜ｄ４を転送することができる。この転送処理は、出力信号ｅｎがＨＩＧＨである間に複数回実行され、カウンタ５８ａ〜５８ｄでカウントされた計数値ｄ１〜ｄ４がアドレスを変更しながら順次ＤＭＡコントローラ６０からＲＡＭ７０に転送される。
【００３４】
図３に示すように、出力信号ｅｎは２つのＺ相信号の立ち上がりの間、つまり第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃのうち信号切換器３４によって選択されたもの（以下、検査対象エンコーダともいう）が１回転する間にＨＩＧＨ（図３上において各信号とも上方がＨＩＧＨ、下方がＬＯＷとする）となる。また、上記の通りＡ相信号及びＢ相信号は９０°の位相差を有するパルス信号として入力される。
【００３５】
出力信号ａ１〜ａ４は、Ａ相信号及び前記Ｂ相信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングで区切られ、Ａ相信号（又はＢ相信号）の一周期Ｔを４つの区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４に分割するように形成される。図２から明らかなように、この分割の作用はアンドゲート５０ａ〜５０ｄによる簡便な回路により実現される。
【００３６】
さらに、出力信号ｂ１は区間Ｔ１におけるクロックｃｋのパルス数としてカウンタ５８ａにより計数され、計数値ｄ１としてＤＭＡコントローラ６０に読み込まれる。同様に、出力信号ｂ２、ｂ３、ｂ４は、区間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４におけるクロックｃｋのパルス数として計数され、計数値ｄ２、ｄ３、ｄ４としてＤＭＡコントローラ６０に読み込まれる。
【００３７】
図３においては、図が煩雑とならないように、ｄ１〜ｄ４はそれぞれ「５」程度の値となるようにクロックｃｋの周波数が設定されているが、実際上、ｄ１〜ｄ４はカウンタ５８ａ〜５８ｄが計数可能な範囲内でできるだけ大きい値となるようにクロックｃｋを設定するとよい。このように設定することにより検査対象エンコーダをより精密に検査することができる。
【００３８】
図４に示すように、ＣＰＵ５２はＲＡＭ７０から読み込まれる計数値ｄ１〜ｄ４に基づいて、Ａ相信号及びＢ相信号の位相比（計測データ）ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４を算出する位相比算出部７２と、デューティ比（計測データ）ｒ１、ｒ２を算出するデューティ比算出部７４と、計数値ｄ１〜ｄ４、位相比ｐ１〜ｐ４又はデューティ比ｒ１、ｒ２の特性データを算出する特性データ算出部７６と、これらのデータの良否を判断して判断結果を所定の外部機器に出力する異常判定部（検査手段）７８と、該異常判定部７８における判定基準値を設定する異常検出レベル設定部８０とを有する。
【００３９】
また、ＣＰＵ５２は、パーソナルコンピュータ３２との相互通信が可能な通信制御部８２と、該通信制御部８２を介して受信するデータに基づいて信号切換器３４及びクロック発振器５４の動作条件の設定を行う条件設定部８４とを有する。このうち、クロック発振器５４の動作条件の設定はクロック設定部８５によって行われる。
【００４０】
位相比算出部７２、デューティ比算出部７４、特性データ算出部７６及び異常判定部７８はパーソナルコンピュータ３２に設けてもよい。
【００４１】
ここで、位相比ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４とは、各計数値ｄ１〜ｄ４に対する計数値ｄ１〜ｄ４の合計（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）の比に３６０°をかけて角度の単位で表した数値であり、９０°であることが望ましい。位相比ｐ１〜ｐ４は次の式で表される。
ｐ１＝ｄ１／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）×３６０≒Ｔ１／Ｔ×３６０
ｐ２＝ｄ２／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）×３６０≒Ｔ２／Ｔ×３６０
ｐ３＝ｄ３／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）×３６０≒Ｔ３／Ｔ×３６０
ｐ４＝ｄ４／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）×３６０≒Ｔ４／Ｔ×３６０
【００４２】
また、デューティ比ｒ１、ｒ２とは、Ａ相信号及びＢ相信号における一周期に対するＨＩＧＨの区間の比に１００［％］をかけてパーセント値で表した数値であり、５０［％］であることが望ましい。デューティ比ｒ１、ｒ２は次の式で表される。
ｒ１＝（ｄ１＋ｄ４）／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）×１００
ｒ２＝（ｄ１＋ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）×１００
【００４３】
位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２によればＡ相信号及びＢ相信号の両方を総合的に検査することができ、特に、パルスの欠相等の重大な異常だけでなく、パルスのデューティ比やＡ相信号とＢ相信号との位相差等についても精密に検査することができる。
【００４４】
また、１サイクル（一周期Ｔ）毎での位相比ｐ１〜Ｐ４を検出するため、エンコーダの回転むら等の影響を受けにくく、より精密な検査が可能である。
【００４５】
さらに、特性データとは複数のデータ群の特性を示す代表的な数値であり、例えば、平均値、最大値、最小値及び統計手法による解析値（例えば、３σ値）等である。
【００４６】
なお、上記の位相比算出部７２、デューティ比算出部７４、特性データ算出部７６、異常判定部７８、異常検出レベル設定部８０、通信制御部８２及び条件設定部８４は、実際上は所定のプログラムによるソフトウェア処理としてＣＰＵ５２の制御下に作用するものである。該プログラムは、図示しない記録媒体、ＲＯＭ（Read Only Memory）、通信回線等からＣＰＵ５２によって読み込まれＲＡＭ７０等のハードウェアと協働して処理・実行される。
【００４７】
次に、パーソナルコンピュータ３２のモニタ４０に表示される検査結果情報に関する画面（表示部）１００について図５を参照しながら説明する。なお、画面１００はマウス４４等のポインティングデバイスによる所定の操作（例えば、クリックやドラッグ）やキーボード４２によるキー入力よって操作される。
【００４８】
図５に示すように、画面１００は、計測ユニット３６から読み出す信号の読み出し開始角度及び読み出し終了角度を設定する開始角度設定スライドバー１０２及び終了角度設定スライドバー１０４と、第１〜第３エンコーダ１４ａ〜１４ｃから検査対象エンコーダとして１つを選択するエンコーダ切換ボタン１０６とを有する。開始角度設定スライドバー１０２で設定された読み出し開始角度は表示部１０２ａに数値表示され、終了角度設定スライドバー１０４で設定された読み出し終了角度は表示部１０４ａに数値表示される。初期状態においては、読み出し開始角度は０°であり、読み出し終了角度は３６０°である。
【００４９】
また、画面１００は、検査対象のエンコーダの分解能を１回計測する分解能計測ボタン１０８と、連続的に計測する分解能連続計測ボタン１１０と、位相比を計測する位相検査実行ボタン１１１と、位相比表示部１２６における表示を位相比ｐ１〜ｐ４の表示から計数値ｄ１〜ｄ４の表示に切り換える実位相値切換ボタン１１２と、クロック発振器５４（図２参照）の発振周波数を自動設定及びマニュアル設定するためのクロック設定部１１４及びクロック値表示部１１６とを有する。検査によって計測された検査対象エンコーダの分解能の値はパルス計測結果表示部１３４に表示される。
【００５０】
また、画面１００は、エンコーダ切換ボタン１０６により選択された検査対象エンコーダの分解能を入力する分解能設定部（条件入力部）１１８とを有する。
【００５１】
クロック設定部１１４における設定内容は、条件設定部８４のクロック設定部（図４参照）８５に送信される。クロック設定部８５ではクロック設定部１１４に所定の値が入力（又は選択）されているときには、その値に基づいてクロック発振器５４の発振周波数を設定する。また、クロック設定部１１４により自動設定の指示（例えば、「ＡＵＴＯ」の表示）がされているときには、エンコーダパルスの実速度計測値を参照してクロック発振器５４によるクロックｃｋの周波数を所定の範囲の値となるように自動設定する。すなわち、４つの区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４毎におけるクロックｃｋの数である計数値ｄ１〜ｄ４が必要十分な数となるように設定し、例えば、計数値ｄ１〜ｄ４が、カウンタ５８ａ〜５８ｄの許容最大計数値に対して２０〜８０［％］の範囲の値となるように自動設定する。
【００５２】
さらに、画面１００は位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２をそれぞれ前記開始角度設定スライドバー１０２及び前記終了角度設定スライドバー１０４の設定値に対応したグラフ形式で表示する位相比表示部１２６及びデューティ比表示部１２８と、位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２の分布を表示する分布結果描画ウィンド１３０と、計数値ｄ１〜ｄ４に基づいてＡ相信号及びＢ相信号を再現して表示するエンコーダ波形モニタ部１３２と、計数値ｄ１〜ｄ４の分布を示すデータ分布ウィンド１５０とを有する。エンコーダ波形モニタ部１３２における符合Ａの波形がＡ相信号を示し、符合Ｂの波形がＢ相信号を示す。
【００５３】
位相比表示部１２６、デューティ比表示部１２８、分布結果描画ウィンド１３０及びデータ分布ウィンド１５０は、それぞれの描画領域に対してマウス４４に連動するカーソルを合わせた後、所定の操作（例えば、クリック）をすることにより、対応するデータが通信手段３７を介して計測ユニット３６から読み込まれて各表示部に表示される。つまり、各表示部毎に表示・非表示の切り換えが可能である。
【００５４】
位相比表示部１２６及びデューティ比表示部１２８は、計測ユニット３６で得られた位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１及びｒ２が色別に表示される。
【００５５】
分布結果描画ウィンド１３０は位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２の分布を表示する領域であり、縦軸が分布数［％］で表される。横軸は、位相比ｐ１〜ｐ４に関しては０〜１８０°であり、デューティ比ｒ１、ｒ２に関しては０〜１００％である。
【００５６】
また、分布結果描画ウィンド１３０には６本のカーブが描かれることとなり、全てを表示させるとやや煩雑となることがある。このような場合には、６本のカーブにそれぞれ対応する表示指定チェックボックス１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ及び１４０ｆを操作することによって各カーブ毎に表示・非表示の切り換えが可能である。
【００５７】
データ分布ウィンド１５０は、計数値ｄ１、ｄ２、ｄ３及びｄ４の最大値及び最大値を計測ユニット３６の特性データ算出部７６から読み出して、それぞれ表示バー１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄにバー形式で表示するものであり、カウンタ５８ａ〜５８ｄの許容最大計数値に対するパーセント値で表示される。
【００５８】
このデータ分布ウィンド１５０によれば検査自体が正常に行われているか否か、及び検査結果の計数値ｄ１〜ｄ４が正常か異常かを簡便に確認することができる。すなわち、各バーの値が略一致し、しかも幅が狭いときには計数値ｄ１〜ｄ４は正常であると判断できる。各バーの幅が広いときには計数値ｄ１〜ｄ４のばらつきが大きいと判断できる。また、各バーが１００［％］に達しているときにはカウンタ５８ａ〜５８ｄの許容最大計数値をオーバフローしていると判断でき、クロック設定部１１４をより小さく再設定するとよい。さらに、各バーが０［％］に近い値となっているときには、計数値ｄ１〜ｄ４の値が小さすぎて検査精度が不足していると判断できる。この場合には、クロック設定部１１４の値をより大きく再設定するとよい。なお、クロック設定部１１４によりクロック発振器５４を自動設定した場合にはクロック周波数が自動的に適正値に設定される。
【００５９】
また、データ分布ウィンド１５０を表示するためには、計数値ｄ１〜ｄ４の最大値及び最小値のみを計測ユニット３６から読み込めばよいことから、通信手段３７による転送時間は極めて短時間で済む。従って、簡易的な検査でよい場合（例えば、日々の始業前点検時）には、データ分布ウィンド１５０の表示により検査対象エンコーダの出力信号の良否を判断してもよい。
【００６０】
さらに、定期的な詳細機能検査等においてより詳細なデータを確認する必要がある場合にのみ、位相比表示部１２６及びデューティ比表示部１２８を表示させてもよい。位相比表示部１２６、デューティ比表示部１２８及びデータ分布ウィンド１５０の表示・非表示の切り換えは、上記の通り各表示部をマウス４４で操作することにより切り換えればよい。
【００６１】
次に、このように構成されるエンコーダ検査装置１０を用いて第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出力信号を検査する手順について説明する。
【００６２】
先ず、計測ユニット３６の電源を入れるとともに、パーソナルコンピュータ３２において所定のプログラムを立ち上げ、画面１００をモニタ４０の画面上に表示させる。
【００６３】
次に、画面１００上において、エンコーダ切換ボタン１０６を操作して検査対象エンコーダを選択し、該検査対象エンコーダの分解能を分解能設定部１１８に入力するとともに、クロック設定部１１４によりクロック発振器５４の発振周波数を設定する。パーソナルコンピュータ３２においてこのように入力設定を行うことにより、ＣＰＵ５２では条件設定部８４を介してクロック発振器５４及び信号切換器３４の動作条件が設定される。
【００６４】
次いで、加工機械１２を操作して第１モータ２４、第２モータ２６又は第３モータ３０を回転させることにより、検査対象エンコーダを回転させる。
【００６５】
さらに、画面１００上の位相検査実行ボタン１１１を操作して計測を開始する。計測ユニット３６においては図３に示す波形の各信号が入力及び生成され、計数値ｄ１〜ｄ４がＤＭＡコントローラ６０を介してＲＡＭ７０に転送される。
【００６６】
次に、計測が終了したことを確認した後、操作者はマウス４４を操作してデータ分布ウィンド１５０に計数値ｄ１〜ｄ４の各最大値及び各最小値をバー形式で表示させる。このデータ分布ウィンド１５０を表示するために計測ユニット３６から読み込まれる数値は計数値ｄ１〜ｄ４の各最大値及び各最小値の計８つの数値だけである。従って、読み込みは瞬時に終了し、データ分布ウィンド１５０は瞬時に表示又は更新される。
【００６７】
また、上記の通り、データ分布ウィンド１５０では検査対象エンコーダの出力信号に関する良否について概略判定が可能である。
【００６８】
さらに、位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２の経時変化及び詳細な分布を確認するためには、位相比表示部１２６、デューティ比表示部１２８又は分布結果描画ウィンド１３０の領域をマウス４４により操作する。この操作により、計測ユニット３６から計数値ｄ１〜ｄ４、位相比ｐ１〜ｐ４、デューティ比ｒ１、ｒ２の全データ（又は適当に間引いたデータでもよい）が通信手段３７を介してパーソナルコンピュータ３２に送信されて表示される。
【００６９】
このとき、計測ユニット３６からパーソナルコンピュータ３２に対するデータの読み込みに多少の時間を要する。通信手段３７としてより高速なものを使用することもできるが、低速であっても汎用の通信手段３７を用いることにより、パーソナルコンピュータ３２として使用可能な機種の制限が少なくなる。一方、簡易的な検査でよい場合には、瞬時に表示されるデータ分布ウィンド１５０を観察すれば足りる。
【００７０】
なお、データ分布ウィンド１５０に表示されたバーが０［％］又は１００［％］に接近しているときには、計測精度不足又は計数値ｄ１〜ｄ４が許容最大計数値をオーバフローしているおそれがあることからクロック設定部１１４に対して値を再入力し、その後再計測を行った後に位相比表示部１２６、デューティ比表示部１２８又は分布結果描画ウィンド１３０をマウス４４により操作するとよい。
【００７１】
検査対象エンコーダに対して検査を行った結果は、位相比表示部１２６、デューティ比表示部１２８、分布結果描画ウィンド１３０、エンコーダ波形モニタ部１３２及びデータ分布ウィンド１５０に表示される波形に基づいて操作者が良否の判断を行えばよい。
【００７２】
位相比表示部１２６及びデューティ比表示部１２８に関しては、図５に示すように、各位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２がそれぞれ中心線である９０°又は５０％の近辺でばらつきが少ない場合には正常と判断できる。一方、図６に示すように、中心線から大きくずれている場合には異常と判断される。
【００７３】
位相比ｐ１〜ｐ４がそれぞれ９０°近辺に表示されているときには、Ａ相信号とＢ相信号の位相差が正常値の９０°であることが確認される。また、デューティ比ｒ１、ｒ２がそれぞれ５０％近辺でありながら位相比ｐ１〜ｐ４が９０°からずれているときには、Ａ相信号とＢ相信号の位相差が９０°でないことが確認される。
【００７４】
さらに、分布結果描画ウィンド１３０及びデータ分布ウィンド１５０に関しては、図６に示すように、各位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２を示すカーブ及びバーが狭い幅で中心部に固まっている場合には正常と判断できる。一方、図６に示すように、各カーブやバーの幅が大きく、しかも中心部から大きくずれている場合には異常と判断される。
【００７５】
さらに、エンコーダ波形モニタ部１３２に表示されるＡ相信号及びＢ相信号の波形自体を直接的に観察することにより良否の判断を行ってもよい。
【００７６】
さらにまた、良否の判断は、操作者の目視によることなく、前記異常判定部７８により自動的に異常判断を行ってもよい。この場合、位相比ｐ１〜ｐ４及びデューティ比ｒ１、ｒ２、及びこれらの特性データに基づいて判断を行うとよい。
【００７７】
異常と判断された検査対象エンコーダは正常なものに交換した後に再度検査を行い、正常であることを確認した上で加工機械１２の運転を行うとよい。このようにすることにより、加工機械１２の加工精度を高精度に保つことができ、加工不良や加工精度の低下を防ぐことができる。
【００７８】
上述したように、本実施の形態に係るエンコーダ検査装置１０によれば、検査対象エンコーダのＡ相信号とＢ相信号とを同時検査することができることから、効率的でしかも正確な検査を行うことができる。特に、Ａ相信号とＢ相信号との位相差やパルスのデューティ比が計数値ｄ１〜ｄ４に基づいて正確に求められる。これにより、第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの精度を極めて高く保つことができ、被加工体１６の加工精度を向上させることができる。
【００７９】
また、第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは加工機械１２に組み込まれたまま実際の使用条件下で検査を行うことができるため検査結果の信頼性が高い。
【００８０】
さらに、計測ユニット３６に対する通信手段３７は汎用のものであることから、通信対象機器として一般的なパーソナルコンピュータ３２を接続することができる。さらにまた、通信手段３７の通信速度が遅い場合には、通信データ量の少ないデータ分布ウィンド１５０により簡易的な表示を行うことにより、通信時間を含めた検査時間を短縮することができる。
【００８１】
計測ユニット３６におけるＡ相信号及びＢ相信号の入力部には、所定の二値化回路を挿入することにより、Ａ相信号及びＢ相信号が正弦波である場合に対応させてもよい。
【００８２】
位相比表示部１２６及びデューティ比表示部１２８等はグラフィック形式に限らず数値形式の表示にしてもよい。位相比表示部１２６及びデューティ比表示部１２８には縦軸及び横軸を拡大するズーム機能を設けてもよい。
【００８３】
モニタ４０は、タッチパネル式のモニタを用いてキーボード４２やマウス４４を省略してもよい。さらにまた、エンコーダ検査装置１０はリニアエンコーダに適用してもよい。
【００８４】
上記の実施の形態においては、エンコーダ検査装置１０は、加工機械１２とは別体の装置であって、加工機械１２に組み込まれた第１〜第３エンコーダ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出力信号の検査を行うものとして説明したが、エンコーダ検査装置１０は加工機械１２に対する専用の検査装置であって、制御盤２０と一体的に構成されるものであってもよい。この場合、検査対象エンコーダの分解能や第１モータ２４、第２モータ２６及び第３モータ３０の回転速度等が既知である場合には、これらの値に対応する分解能設定部１１８の入力部を省略してもよい。
【００８５】
また、検査対象エンコーダは加工機械１２等の既存の設備に組み込まれたものに限らず、例えば、図７に示すように、エンコーダ検査装置１０の変形例であるエンコーダ検査装置１０ａを用いて、単体のエンコーダ１６０を検査してもよい。エンコーダ検査装置１０ａはエンコーダ検査装置１０と略同じ構成であって、着脱可能なエンコーダ１６０をカップリング１６２を介して回転させるための専用のモータ１６４を有する。パーソナルコンピュータ３２の本体３８には、前記計測ユニット３６に相当する計測ボード１６６が組み込まれている。エンコーダ検査装置１０ａによれば、例えば、単体のエンコーダ１６０が多数存在する場合に１台ずつ順に検査することができる。また、エンコーダ検査装置１０では、計測ボード１６６が本体３８に組み込まれていることから内部バスに直接アクセスが可能であり、前記通信手段３７に相当する通信手段が不要である。また、計測ボード１６６を前記エンコーダ検査装置１０に適用し、計測ユニット３６及び通信手段３７を省略してもよい。
【００８６】
本発明に係るエンコーダ検査装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施の形態に係るエンコーダ検査装置及び加工機械の斜視図である。
【図２】計測ユニットの構成ブロック図である。
【図３】計測ユニットにおいて入力及び生成される信号のタイムチャートである。
【図４】ＣＰＵで処理されるプログラムの機能ブロック図である。
【図５】検査対象エンコーダが正常である場合にモニタに表示される画面である。
【図６】検査対象エンコーダが異常である場合にモニタに表示される画面である。
【図７】本実施の形態の変形例に係るエンコーダ検査装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１０ａ…エンコーダ検査装置        １２…加工機械
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１６０…エンコーダ
２０…制御盤                            ２４、２６、３０、１６４…モータ
３２…パーソナルコンピュータ            ３４…信号切換器
３６…計測ユニット                      ３７…通信手段
３８…本体                              ４０…モニタ
５０ａ〜５０ｄ、５６ａ〜５６ｄ、６２ａ〜６２ｄ…アンドゲート
５２…ＣＰＵ                            ５４…クロック発振器
５８ａ〜５８ｄ…カウンタ                ６０…ＤＭＡコントローラ
７０…ＲＡＭ                            ７２…位相比算出部
７４…デューティ比算出部                ７６…特性データ算出部
７８…異常判定部                        ８０…異常検出レベル設定部
８４…条件設定部                        ８５…クロック設定部
１００…画面                            １０８…分解能計測ボタン
１１０…分解能連続計測ボタン            １１１…位相検査実行ボタン
１１２…実位相値切換ボタン              １１４…クロック設定部
１１６…クロック値表示部                １１８…分解能設定部
１２６…位相比表示部                    １２８…デューティ比表示部
１３０…分布結果描画ウィンド            １３２…エンコーダ波形モニタ部
１５０…データ分布ウィンド
【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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【図７】
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