(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材の間欠的な異常動作の追跡方法であって、
部材を継続的にモニタするステップと、
前記部材の特性を検出するステップと、
前記部材の特性の検出値が特定の限界を超えたことを検出することにより、前記部材の障害が発生したことを検出するステップと、
前記部材の障害が発生したときにおける前記部材の特性の検出値の値域を一軸上に示し、前記部材の障害が発生したときにおける前記部材の特性の検出値の度数を他軸上に示す、ヒストグラムのデータを作成するステップと、
前記部材の障害を表す前記データを、メモリに記憶するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記データへのアクセスを提供するステップを含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記部材はエンコーダとセンサの少なくとも一つである方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、エンコーダの前記検出された特性はエンコーダのタイミングである方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、各データポイントが値域バケットに記憶されている方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、データポイントが値域バケットの範囲にある場合に各値域バケットにおいてデータポイントが各値域バケットの範囲に入る回数をインクリメントするステップと、前記部材の特性の検出値ではなくデータポイントが各値域バケットの範囲に入る回数により前記データを表すステップとの少なくとも一つをさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部材の間欠的な異常動作を追跡する障害検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボ系は設定された速度で動作すべく設計されており、その状態はサーボ機構に搭載されたエンコーダによってモニタされている。サーボが設定速度以上または以下で動作している場合、サーボコントロールが、このようなサーボの正常でない挙動を、例えばエンコーダの周波数の対応するずれを感知することにより検出し、エンコーダの周波数エラーを補正しよう試みることができる。エラーがシステムにより簡単に補正される場合には、補正が行われ、サーボは再び機能する。しかしながら、エンコーダ周波数（速度）がある限界を超え始めた場合、制御システムは、サーボが仕様の範囲内で動作するのはもはや不可能であると判断する。この場合、コントローラは通常サーボモータドライブの機能を無効にし、警告、例えば数字コードをメイン制御システムに対して発する。この警告がメインコントローラに、サーボが動作していないこと及び障害が通告されたことを伝える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のシーケンスは、通常のシャットダウン技術であり、サーボハードウェアの障害が発生したことをメイン制御システムに示す。それ以外の情報は何も評価のために技術代表者やカスタマに伝えられない。エラーの原因となった問題は、モータハードウェアであることも十分あり得るし、サーボモータにより駆動される負荷（load）であった可能性もある。問題が負荷とモータのいずれかにおける限界的な状況（marginal situation）であれば、障害が一時的（間欠的）である可能性があるので、根本的な原因を決定するのは難しい。また、システムには、シャットダウンを起こさなかったエンコーダ周波数の逸れ（excursion）について履歴上説明できる情報が一切記憶されていない。劣悪な挙動を示すエンコーダ周波数値の履歴はサービス担当者にとって有益な情報であり、このような履歴が求められる。設計技術者は、このような履歴により、特定動作期間における、サーボモータの逸れの周波数及びモータが設定ポイントからずれた振幅を決めることができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
内蔵型マイクロプロセッサは、部材、例えばエンコーダを、その部材の特性、例えばエンコーダタイミングを感知することにより継続的にモニタする。内蔵型マイクロプロセッサは、部材の特性の値に関してリアルタイムの統計的計算を実行し、部材の特性の値の値域を一軸上に示し、部材の特性の値の度数を他軸上に示す、ヒストグラムのデータを、メモリ、例えばマイクロプロセッサのＲＡＭに記憶する。データは、後に読み出すためにメモリに保持することもできるし、別の場所、例えばメインコントローラにアップロードすることもできる。アップロードは継続的でも間欠的でもよい。システムは、正常な限界外の値だけを分析のために記憶するように構成することができる。
【０００５】
前記部材がエンコーダである実施形態においては、マイクロプロセッサのクロックにしたがって指定時間に動作する（timed）エンコーダによりデータ収集は容易になる。実施形態においては、エンコーダのタイミングが任意の特定された限界を超えると、その情報は例えばアレイ状でマイクロプロセッサＲＡＭに記憶される。このようなアレイは実際にはヒストグラムである。技術サポートが現場にある場合、技術代表者はシリアル制御バス（Serial Control Bus）を用いて、要求されるデータをリアルタイムで収集することができる。このようなヒストグラムを用いる実施形態においては、各データポイントは値域バケット（range bucket）に記憶することができる。バケットがどの値域を含むかがわかっているので、ヒストグラム上のデータポイントに対応する位置においてイベントをインクリメントすればよい。このように、データは実際のエンコーダ値ではなく、カウンタによって表される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本願明細書は、動作環境にあるプリント配線基板アセンブリ（ＰＷＢＡ）においてエンコーダ周波数の逸れをリアルタイムで記録できる技術を説明するが、これは単なる例示であり、当業者であれば、発明の範囲を逸脱することなく、この技術を別のタイプの装置部材にも適用できることがわかるであろう。
【０００７】
実施形態は、例えば図1に示すようなプリント装置１において利用できる。このようなプリント装置１は通常、少なくとも１つのメインコントローラを、例えば図２に概略的に示されるようなコントローラとして1つ含む。コントローラは、用紙パスコントローラ１０のように、サーボエンコーダ２１を含むことができるサーボモータ２０を特に制御することができる。このようなメインコントローラ１０は、通常、少なくとも1つのマイクロプロセッサ３０を含み、マイクロプロセッサ３０は、多くの場合内蔵型ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３１などを含むか、増設ＲＡＭ３２などにアクセスできるかの少なくともいずれかである。また、マイクロプロセッサ３０は、マイクロコントローラ（それ自体が内蔵ＲＡＭ４１を含むか、増設ＲＡＭ４２などにアクセスできるかの少なくともいずれかであるマイクロコントローラ）４０の一部とすることもできる。
【０００８】
実施形態においては、内蔵マイクロプロセッサ３０は、部材２０例えばエンコーダを、該部材の特性、例えばサーボエンコーダ２１のエンコーダタイミングなどを感知することにより継続的にモニタする。実施形態において、厳密なサーボ仕様は、±０．１％〜±０．５％の公差を要求する。内蔵型マイクロプロセッサ３０は、部材の特性の値に関するリアルタイムの統計的計算を実行し、部材の特性の値の値域を一軸上に示し、部材の特性の値の度数を他軸上に示す、ヒストグラムのデータを、メモリ、例えばマイクロプロセッサのＲＡＭ３１，３２に記憶する。データは、後に読み出すためにメモリに保持することもできるし、別の場所、例えばメインコントローラ１０にアップロードすることもできる。アップロードは継続的でも間欠的でもよい。システムは、正常な限界を外れた値だけを分析のために記憶するように構成することができる。
【０００９】
部材がエンコーダ２０である実施形態においては、マイクロプロセッサ３０に接続された各エンコーダがすべてマイクロプロセッサのクロックにしたがって指定時間に動作するため、データ収集は比較的容易なはずである。実施形態において、エンコーダのタイミングが任意の特定された限界を超えると、情報は例えばアレイ状でマイクロプロセッサＲＡＭ３１，３２に記憶される。このようなアレイは実際にはヒストグラムであり、その一例が図６に示されている。技術サポートが現場にある場合、サポート代表者はシリアル制御バス１１を用いて、要求されるデータをリアルタイムで集めることができる。このようなヒストグラムを用いる実施形態においては、各データポイントは値域バケットに記憶することができる。バケットがどの値域を含むかがわかっているので、データポイントに対応するヒストグラム上の位置においてイベントカウントをインクリメントすればよい。このように、データは実際のエンコーダ値ではなく、カウンタによって表される。
【００１０】
他の統計値が必要な実施形態においては、さらなるＲＡＭ３１，３２，４１，４２が必要であり、処理時間がさらに要求される可能性がある。したがって、このような実施形態においては、マイクロプロセッサ３０は比較的高速で、記憶のために内部または外部に利用できるＲＡＭ３１，３２を備えるべきである。例えば、マイクロプロセッサ３０は、２５６バイトＲＡＭ及び２５６バイトフラッシュを搭載したインテル社のＰ８９Ｃ５１ＲＢ２でもよいし、マイクロプロセッサの使用のため外部ＲＡＭチップを備える別のタイプでもよい。さらに、１ｋＢの内部ＲＡＭを備えるマイクロコントローラ４０を６サイクルクロックモードで使用することができる。このモードでの動作により、コントローラ４０の処理能力の内部速度が実質的に二倍になる。したがって、例えば、通常速度の２倍速で動作する、インテル社製のＰ８９Ｃ５１ＲＤ２（１ＫＢの内部ＲＡＭ４１を備える）が使用できる。これにより要求される処理に十分に対処できる。さらに、例えば、標準の、市販される外部ＲＡＭ集積回路４２を用いれば、データの記憶容量を増大することができる。よって、要求される記憶のニーズに見合う、任意のサイズの外部ＲＡＭ４２が搭載される。
【００１１】
対象マイクロプロセッサ及びマイクロコントローラ３０，４０からメインコントローラ１０へのデータの送信にはリアルタイムがさらに要求される。また、データを送受信するためにシリアルバスシステム１１におけるトラフィックが増加する。メイン制御部１０は、その分析によりシステムの健全性を決定するものであり、これにはメイン部１０からのさらなるリアルタイムが要求される。
【００１２】
このように、システムメインコントローラ１０は部材の異常なイベント、例えば異常なモータエンコーダイベントの履歴を得ることができる。そして、メインコントローラ１０は装置の動作について判断し、これを例えばサービス担当者に通信することができる。例えば、イベントの所定しきい値に達した場合、装置の診断がサービス担当者に対し、障害が発生間近であることを警告する。さらに、サービス担当者がこのデータに局所的または遠隔的にアクセスし、さらなる修理が必要であるかどうかを決定することができる。システムから取得した情報を用いて、間欠的な問題の原因を判断することができる。
【００１３】
実施形態において実行される方法の概略的な説明が図４に示されている。この方法は、ブロック１０１におけるタイマー中断の開始（in from a timer interrupt）で始めることができ、ブロック１０２における次の繰り返しタイムポイントの計算に進む。このタイムポイントは、実際の時間に可変測定期間ワードの値を付加することにより決定でき、次のサンプルを取り出すタイムポイントを示す。この方法では、ブロック１０３においてカウンタワードと呼ばれるカウンタをインクリメントし、これにより、ヒストグラムに対して行われる読み出しの数(number of reads)を追跡する。本発明は、ブロック１０４に示すように、可変シフト数を計算することができる。これは、所定サイズの境界に適合するようにサンプルをどのくらい修正したかを示す。例えば、各読み出しに対して８ビットの制限を与えることができる。
【００１４】
実施形態では、ブロック１０５に示すように、あるポイントにおいてカウンタを評定してその値がゼロであるかどうか判断する。カウンタの値がゼロであれば、ブロック１０６及び１０７にそれぞれ示されるように、サンプリングエンジンを無効にし、フラグをセットしてヒストグラムが完成したことと示すことができる。一方、カウンタ値がゼロでなければ、ブロック１０８、１０９及び１１０に示されるように、アナログ値を読み出し、値をシフトし、シフト数をデクリメントする。シフト数がゼロでなければ、ブロック１１１に示されるように、ブロック１０９と１１０を繰り返す。シフト数がゼロに達すると、ブロック１１２に示されるように、記憶場所を計算する。この場所は、例えば、処理された値をテーブルオフセットに加算することによって決定できる。データが記憶されると、ブロック１１３に示すように、処理が終了する。
【００１５】
ＲＡＭスペースの構成例が図５に示されている。図５に概略的に示されるように、ＲＡＭ３１，３２，４１，４２は、度数（Degrees）、値の分解能（Value Resolution）、シフト数、測定期間Ｈ、測定期間Ｌ、カウンタＨ、カウンタＬ及びヒストグラム状態レジスタの変数値を記憶することができる。度数は、ヒストグラムサイズのＬＯＧ２に等しくすることができ、ヒストグラムサイズがバイトで表される場合には１から７の間であり、ヒストグラムサイズが単語で表される場合には１から６の間にすることができる。変数、値の分解能は、サンプルごとに認められるビット数を表す。例えば、実施形態によっては、分解能を８ビットから１６ビットの間にすることできる。ただし、特定の分解能は、実施される特定の装置に依存する。シフト数は、値の分解能と度数との値の差であり、次式により表される。
【式１】
シフト数＝値の分解能−度数
【００１６】
モータエンコーダ２１をモニタするという状況での実施形態を説明したが、当業者であれば、上記の方法及び装置を用いて他の部材もモニタできることが理解できる。例えば、この技術を、他の適用例、例えばセンサの読み取り、電源電圧の読み取り、タイミング関数（timing functions）及びパルス幅変調（ＰＷＭ）値の読み取りなどに用いることができる。装置の診断を支援することのできるほとんどどんな適用例に関してもデータを保持できる。これは、モータエンコーダの場合と同様にファームウェアレベルで実現でき、データはその場でまたはメインコントローラにおいて分析できる。センサのプルイン／プルアウトタイム及び電気機械クラッチのプルイン／プルアウトタイムも同様に取り扱うことができる。電源電圧をモニタし、任意のずれを自身のヒストグラムに入れることができる。ＰＷＭ制御を用いるどんな装置も、この技術のアルゴリズムに適合する。用紙パスタイミングを含む、これらの項目すべてのヒストグラムをマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサに記憶し、適当な時にメイン制御基板または遠隔コンピュータによって読み出すことができる。
【００１７】
本願を検討することにより、本発明の他の修正を当業者が思いつく可能性もあり、これらの修正は、その等価物を含み、本発明の範囲内に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態を利用可能な装置の概略図である。
【図２】  実施形態を利用できる装置のシステムの概略図である。
【図３】  実施形態の概略図及び含むことのできる部材を示す概略図である。
【図４】  本発明の実施形態において実行できる方法を示す概略チャートである。
【図５】  実施形態におけるＲＡＭの使用を示す概略図である。
【図６】  サーボモータエンコーダを例として用いた、ヒストグラムフォーマットにおける部材の異常を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１  プリント装置、１０  メインコントローラ、２０  サーボモータ、２１  サーボエンコーダ、３０  マイクロプロセッサ、３１，３２，４１，４２  ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、４０  マイクロコントローラ。
【図１】
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【図２】
0004451603.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004451603.tif 000006
【図６】
0004451603.tif 000007