(57)【要約】【課題】動作温度によって経時劣化が変動する基幹部品の故障診断を容易かつ正確に行えるロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】温度検出部１２とタイマー部１３との間に設けた選択部１５は、記憶部１４に保持したタイマー動作設定パラメータと温度検出部１２が検知した温度とから積算順位を選択し、タイマー部１３は選択された積算順位に基づいて動作時間を計測し、加算部１６は前回の時間データと新たに計測したタイマー部１３の時間データを積算順位ごとに積算し、記憶部１４は積算した時間データを保持する。【選択図】図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、前記原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、前記原信号部が動作している時間を計測するタイマー部と、前記タイマー部で計測した時間データを更新保持する電気的に書き込み可能な記憶部と、前記温度検出部が検知した動作温度に応じた積算順位に切替える選択部と、前記記憶部に保持した前回の時間データに新たに計測したタイマー部の時間データを加算する加算部と、前記タイマー部の動作／停止タイミングおよび記憶部での時間データの書き換えタイミングを出力する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択し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、前記温度検出部とタイマー部との間に設けた選択部は、前記記憶部に保持したタイマー動作設定パラメータと前記温度検出部が検知した温度とから積算順位を選択し、タイマー部は選択された積算順位に基づいて動作時間を計測し、加算部は前回の時間データと新たに計測したタイマー部の時間データを積算順位ごとに積算し、記憶部は積算した時間データを保持することを特徴としたロータリーエンコーダ。
【請求項２】
積算順位に動作温度に応じて重み付けした積算係数を用いた請求項１に記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】
積算係数は原信号部の基幹部品である発光素子の経時劣化係数を動作温度範囲ごとにパラメータ化したものである請求項２に記載の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、回転体の回転位置を検出するロータリーエンコーダの基幹部品の信頼性に関するものであり、特にサーボモータに組込まれて使用され、双方向シリアル通信手段により回転体の回転位置情報や異常情報を伝達するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業機器の高信頼性化に伴い機器に組み込まれて使用されるサーボモータに内蔵されたロータリーエンコーダにも故障診断などの高信頼性化の要求が高まっている。
【０００３】
このような中、モータの巻線やエンコーダに温度センサーを設け、実動作時の温度を測定することで巻線の異常やエンコーダデータの異常の有無を判断していた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０７−４３１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、構成部品が動作温度保証の範囲内であるか否かの異常判断が瞬時にできても、性能が劣化しやすい高温環境下での長期的な経時劣化については動作温度範囲内であっても判断ができないという点である。
【０００５】
特に、エンコーダ構成部品の中でも動作温度によって経時劣化が変動する基幹部品の故障診断を容易かつ正確に行える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】
【０００６】
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、回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、前記原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、前記原信号部が動作している時間を計測するタイマー部と、前記タイマー部で計測した時間データを更新保持する電気的に書き込み可能な記憶部と、前記温度検出部が検知した動作温度に応じた積算順位に切替える選択部と、前記記憶部に保持した前回の時間データに新たに計測したタイマー部の時間データを加算する加算部と、前記タイマー部の動作／停止タイミングおよび記憶部での時間データの書き換えタイミングを出力する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択し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、前記温度検出部とタイマー部との間に設けた選択部は、前記記憶部に保持したタイマー動作設定パラメータと前記温度検出部が検知した温度とから積算順位を選択し、タイマー部は選択された積算順位に基づいて動作時間を計測し、加算部は前回の時間データと新たに計測したタイマー部の時間データを積算順位ごとに積算し、記憶部は積算した時間データを保持するものである。
【０００７】
また、積算順位に動作温度に応じて重み付けした積算係数を用いたものである。
【０００８】
さらに、積算係数は原信号部の基幹部品である発光素子の経時劣化係数を動作温度範囲ごとにパラメータ化したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のロータリーエンコーダは、記憶部には温度検出部が検知した動作温度に応じた積算順位ごとに動作時間データを積算記憶させており、容易かつ正確に基幹部品の寿命や
余命などに対する診断および解析ができる。
【００１０】
また、積算係数を用いることで実動作時間から常温における見掛けの延べ動作時間に置き換えることができ、基幹部品の診断や解析が容易になる。
【００１１】
さらに、動作温度によって経時劣化の大きな特定部品の診断が直接可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
回転に応じて回転位置データを出力する原信号部と、前記原信号部の動作温度を検出する温度検出部と、前記原信号部が動作している時間を計測するタイマー部と、前記タイマー部で計測した時間データを更新保持する電気的に書き込み可能な記憶部と、前記温度検出部が検知した動作温度に応じた積算順位に切替える選択部と、前記記憶部に保持した前回の時間データに新たに計測したタイマー部の時間データを加算する加算部と、前記タイマー部の動作／停止タイミングおよび記憶部での時間データの書き換えタイミングを出力する電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部と、外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し前記原信号部と記憶部のデータから要求信号に応じたデータを選択し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、前記温度検出部とタイマー部との間に設けた選択部は、前記記憶部に保持したタイマー動作設定パラメータと前記温度検出部が検知した温度とから積算順位を選択し、タイマー部は選択された積算順位に基づいて動作時間を計測し、記憶部は計測した時間データを積算順位ごとに積算して記憶する。
【００１３】
以下、図１から図４を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１はロータリーエンコーダの構成図で、原信号部１１はモータの回転に応じた回転位置データを出力する。温度検出部１２は原信号部１１の回路基板の表面温度あるいは雰囲気温度を測定し出力する。タイマー部１３は原信号部１１が動作している時間を計測する。記憶部１４はタイマー部１３で計測した時間データを保持する電気的に書き込みや消去が可能な記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ、さらに記憶部１４に動作温度範囲と積算順位とをパラメータ化したタイマー動作設定パラメータを保持させている。選択部１５は温度検出部１２の動作温度に応じてタイマー動作設定パラメータから積算順位を選択して切替える。加算部１６は記憶部１４で保持された前回の時間データにタイマー部１３が計測した今回の時間データとを加算させる。電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部１７のＯＮ／ＯＦＦ信号はタイマー部１３の動作／停止タイミングおよび記憶部１４でのデータ書き換えタイミングに利用される。データ通信部１８は外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し原信号部１１と記憶部１４のデータから要求信号に応じたデータを選択し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はデータ通信部１８の内部構成で、ラインドライバレシーバからなる双方向性バス３１は外部とのシリアルデータの送信・受信の切替えをおこなう。受信器３２は外部からの要求信号であるシリアル信号を受信し要求内容を示すコマンドを生成する。セレクタ３３は原信号部１１と記憶部１４のデータから要求信号から生成されたコマンドに応じてデータを選択する。送信器３４はコマンドとセレクタ３３で選択されたデータと前記コマンドと前記選択された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。
【００１７】
図４はシリアルデータの構成を説明するもので、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信号にはエンコーダ内のどのデータを選択するか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コマンド部に沿ったデータ部とコマンド部と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。
【実施例１】
【００１８】
動作環境下における構成部品の長期的な経時劣化に対して故障診断が可能な実施例１について説明する。
【００１９】
図５に原信号部１１の構成部品として発光素子の動作時間に対する発光量の経時劣化特性を示す。温度Ｔａで連続使用した場合に光量が初期の５０％に達する時間を寿命時間Ｌ１とすると、温度Ｔａが温度Ｔｃへと上昇すれば寿命時間Ｌ１は寿命時間Ｌ３まで短くなることを示している。
【００２０】
図６は記憶部１４に保持したタイマー動作設定パラメータの説明図で、このタイマー動作設定パラメータは、例えば原信号部１１の動作温度範囲を満たすように動作温度範囲Ｔ１から動作温度範囲Ｔ５まで５段階に設定し、この５段階の動作温度範囲に対して５段階の積算順位をパラメータとしてあらかじめ記憶部１４に保持させておく。説明の便宜上、積算順位を５段階で説明したが記憶部の記憶容量に応じて任意に設定できる。
【００２１】
選択部１５は温度検出部１２が検知した動作温度に応じてタイマー動作設定パラメータから積算順位が選択され、タイマー部１３は選択された積算順位ごとに動作時間を計測する。このタイマー部１３のＯＮ、ＯＦＦタイミングは電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部１７によって決定され、タイマー部１３の動作はＯＮ期間である。
【００２２】
電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部１７のＯＦＦタイミングで加算部１６は、タイマー部１３で計測した今回の積算順位ごとの時間データに記憶部１４が保持している前回の積算順位ごとの時間データを読み出して加算して記憶部１４に記憶させ保持する。これにより記憶部１４には新たな積算順位ごとの時間データが保持される。
【００２３】
つまり、原信号部の構成部品がどのような積算順位（すなわち動作温度範囲）のもとでそれぞれ何時間動作したかを容易に把握でき、寿命や余命などの診断に利用できる。また、積算順位ごとに動作時間を積算するため、基幹部品の動作温度で経時劣化する係数が異なっていても汎用的に利用することができる。したがって、発光素子以外の電解コンデンサや電気二重層コンデンサなどにも適用することができる。
【実施例２】
【００２４】
実施例２は、実施例１の積算順位に動作温度による経時劣化による重み付けした積算係数を用いるもので、実施例１において説明した発光素子の寿命時間特性における劣化の加速性、つまり動作温度が高くなれば劣化が加速して寿命が短くなるという劣化の度合いと関連付けされており、常温下における見掛けの延べ動作時間に換算できる。
【００２５】
図７は各部の動作タイミングを説明するもので、エンコーダ電源７１のＯＮ／ＯＦＦを印加される電源電圧波形で示しており、電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部１７が出力する電源ＯＮ／ＯＦＦ信号７２は、エンコーダ電源７１の立上りおよび立下り電圧を所定の電圧しきい値で”Ｈ／Ｌ”にて判別して得られる。
【００２６】
ＯＮ信号７３およびＯＦＦ信号７４は、電源ＯＮ／ＯＦＦ信号７２の立上り変化および立下り変化を検出して得られる。このＯＮ信号７３によりタイマー部１３は動作時間の計
測を開始する。また、ＯＦＦ信号７４により記憶部１４に保持した前回の時間データと今回の時間データを加算部１６で加算して記憶部１４に新たな時間データとして保持する。
【００２７】
温度データ７５は、原信号部１１が動作している間の温度変化の例を示したものであり、選択部１５では記憶部１４に保持したタイマー動作設定パラメータから温度検出部１２が検知した温度データに対する積算係数７６を選択する。この積算係数７６は、図６で説明した積算順位に相当し、動作温度範囲ごとに重み付けした係数が選択される。
【００２８】
クロック７７（タイマー部１３）は、ＯＮ信号７３により動作を開始して一定周期ｔで出力され、積算係数（温度範囲に対応したＤ１からＤ５）ごとにクロック７７が積算され今回の積算時間データであるタイマー積算値７８となる。そして記憶部１４に保持された前回までの延べ動作時間データＡと今回のタイマー積算値７８をＯＦＦ信号７４のタイミングにより加算部１６で加算して記憶部１４に新たな時間データである延べ動作時間７９として上書き保持する。この新たな延べ動作時間７９はタイマー部１３が次回動作を開始する時、前回までの延べ動作時間データＡとなる。
【００２９】
このため、記憶部１４に保持した時間データから常温下での見掛けの述べ動作時間を容易に知ることができる。また、記憶部１４で保持された延べ動作時間７９はデータ通信部１８を介してエンコーダが接続される上位の機械でも読み出すことができる。
【００３０】
なお、実施例２の応用例として、最初は実施例１と同様に積算順位ごとにクロック７７を積算し、この積算値を利用する段階において積算係数を乗じて、延べ動作時間とすることもできる。この場合、積算順位ごとの時間データのみ利用するため、実施例１と同様に経時劣化の係数が異なる基幹部品にも利用できる。
【００３１】
実施例１および実施例２から明らかなように、動作温度に応じて動作時間を計測し、エンコーダ単体もしくはエンコーダを内蔵したサーボモータを機械に取り付けた状態でも動作時間が読み出せるため、経時劣化する基幹部品の故障要因解析や部品寿命や余命などに対する診断がより容易にかつより正確にできるロータリーエンコーダが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
動作温度によって性能や信頼性などが経時劣化する電子部品や機構部品の故障診断や部品交換のメンテナンス性向上が要求される用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態におけるロータリーエンコーダの構成図
【図２】本発明の実施の形態における原信号部の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態におけるデータ通信部の構成図
【図４】本発明の実施の形態におけるシリアルデータの信号構成の説明図
【図５】本発明の実施例１における発光素子の経時劣化特性の説明図
【図６】本発明の実施例１におけるタイマー動作設定パラメータの説明図
【図７】本発明の実施例２における動作タイミングの説明図
【符号の説明】
【００３４】
１１  原信号部
１２  温度検出部
１３  タイマー部
１４  記憶部
１５  選択部
１６  加算部
１７  電源ＯＮ／ＯＦＦ検出部
１８  データ通信部
【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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