(57)【要約】【課題】二次電池又は予備電池の異常時でも、保守作業が可能で、機械座標位置の消失を防止できるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源を供給する。【解決手段】二次電池（２４１）、二次電池を充電する充電回路（２４３）、予備電池（２４２）、及び電源切換回路（２４４）、更に変形例では二次電池又は予備電池の電圧変換回路を備えており、電源切換回路は、二次電池の出力電圧が所定値以上の時は二次電池の出力を選択してアブソリュートエンコーダ（２３）に出力し、二次電池の出力電圧が所定値より低い時は予備電池又は電圧変換回路の出力を選択してアブソリュートエンコーダに出力し、又は予備電池の出力電圧が所定値以下の時は電圧変換回路の出力をアブソリュートエンコーダ２３に印加する。【選択図】図２
2007292608.tif 000002
【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、アブソリュートエンコーダが前記被制御装置の位置検出動作及び位置情報保持の少なくとも一方を行うために、前記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、前記二次電池を充電する充電回路、予備電池、および電源切換回路を備えており、前記電源切換回路は、前記二次電池の出力電圧が所定値以上の時は前記二次電池の出力を選択して前記アブソリュートエンコーダに出力し、前記二次電池の出力電圧が所定値より低い時は前記予備電池の出力を選択して前記アブソリュートエンコーダに出力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】
前記予備電池の電圧は、前記アブソリュートエンコーダがバックアップ電圧異常状態を検出できる電圧に設定されている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】
被制御装置を制御する制御装置の電源のオフ時に、アブソリュートエンコーダが前記被制御装置の位置検出動作及び位置情報保持の少なくとも一方を行うために、前記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、前記二次電池を充電する充電回路、予備電池、前記二次電池の出力電圧を変換する電圧変換回路、および前記予備電池の出力電圧を監視するとともに前記二次電池の出力電圧と前記電圧変換回路の出力電圧と前記予備電池の出力電圧とを切り換えて前記アブソリュートエンコーダに印加する電源切換回路を備えており、前記電源切換回路は、前記予備電池の出力電圧が所定値以下の時は前記電圧変換回路の出力を選択して前記アブソリュートエンコーダに出力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４】
被制御装置を制御する制御装置の電源のオフ時に、アブソリュートエンコーダが前記被制御装置の位置検出動作及び位置情報保持の少なくとも一方を行うために、前記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、前記二次電池を充電する充電回路、予備電池、前記予備電池の出力電圧を変換する電圧変換回路、および前記二次電池の出力電圧を監視するとともに前記電圧変換回路の出力電圧と前記二次電池の出力電圧とを切り換える電源切換回路を備えており、前記電源切換回路は、前記二次電池の出力電圧が所定値以下の時は前記電圧変換回路の出力を選択して前記アブソリュートエンコーダに出力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５】
前記電圧変換回路の出力電圧は、前記アブソリュートエンコーダがバックアップ電圧異常状態を検出できる電圧であることを特徴とする請求項３又は４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６】
前記バックアップ電源は前記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５のいずれか一項に記載のバックアップ電源。
【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が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、従来から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はアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源、１５は充電用電源、１６は制御装置１１とサーボモータ１３を接続する主電源線、１７は制御装置１１とサーボモータ１３を接続するデータ通信用信号線、１８はバックアップ用電源１４とサーボモータ１３を接続するバックアップ電源線、１９は制御装置１１とサーボモータ１３を接続する０Ｖの接地線である。バックアップ用電源１４は二次電池１４１とこれを充電する充電回路１４２とを備えている。
【０００４】
動作において、アブソリュートエンコーダ１３は、バックアップ電源１４の電圧異常を検出すると、データ通信用信号線１７を通じて制御装置１１に電圧異常状態を通知する。制御装置１１はその電圧異常状態の内容をディスプレイ等に表示し、オペレータに電池交換または、機械の位置合わせ作業が必要である事を知らせる。こうして、オペレータは二次電池１４１が充電不可能な状態にまで放電してしまう前に、充電用電源１５を充電回路１４２に接続して二次電池１４１を充電する。制御装置１１から主電源が供給されている間は、制御装置１１内の主電源及びバックアップ電源１４からデータ通信用信号線１７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データ通信用信号線１７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のみからバックアップ電源線１８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、通常は二次電池１４１が放電完了する前に、充電用電源１５を充電回路１４２に接続して二次電池１４１を充電する。
【０００７】
上記の従来例では、二次電池１４１の異常状態によっては、その異常を検知できたとしても、二次電池１４１の出力電圧が、アブソリュートエンコーダ１３が位置情報を保持できなくなる電圧に短時間で陥ってしまう場合、バックアップ電源１４の交換時機を逸し、機械座標の位置合わせ作業が必要となる事態が発生してしまう可能性がある。
【０００８】
また、先行技術として、予備バッテリを用い、主バッテリからの主電源が切れた場合に、長期間のバックアップを可能にする技術も知られている（特許文献１参照）。この先行技術では予備バッテリは二次電池であり、主バッテリが無くなったら予備バッテリを使い、バッテリ容量を使い果たすまで少しでも長くバックアップする。
【０００９】
しかし、二次電池は、上記のように、充電回数過多による放電特性劣化や、製造条件のばらつき等による低寿命品混入があった場合、充電が間に合わずに、電池切れを招くケースがある。
【００１０】
【特許文献１】特開2005−223985
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術における問題に鑑み、二次電池から電源が供給できなくなる異常が発生した場合でも、制御装置に情報を伝達し、保守作業（バックアップ電源の交換処置）が可能で、更に二次電池の異常状態によって機械座標位置が消失することを防ぐことができるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源を供給することにある。また、予備電池の異常が発生した場合でも、制御装置への異常情報の伝達と保守作業（バックアップ電源の交換処置）をオペレータに促す表示を可能にするアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源を供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、二次電池を充電する充電回路、予備電池、および電源切換回路を備えており、電源切換回路は、二次電池の出力電圧が所定値以上の時は二次電池の出力を選択してアブソリュートエンコーダに出力し、二次電池の出力電圧が所定値より低い時は予備電池の出力を選択してアブソリュートエンコーダに出力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である。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、予備電池の電圧は、アブソリュートエンコーダがバックアップ電圧異常状態を検出できる電圧に設定されている。
【００１４】
本発明の第３の態様により提供されるものは、二次電池、二次電池を充電する充電回路、予備電池、二次電池の出力電圧を変換する電圧変換回路、および予備電池の出力電圧を監視するとともに二次電池の出力電圧と電圧変換回路の出力電圧と予備電池の出力電圧とを切り換えてアブソリュートエンコーダに印加する電源切換回路を備えており、電源切換回路は、予備電池の出力電圧が所定値以下の時は電圧変換回路の出力を選択してアブソリュートエンコーダに出力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である。
【００１５】
本発明の第４の態様により提供されるものは、二次電池、二次電池を充電する充電回路、予備電池、予備電池の出力電圧を変換する電圧変換回路、および二次電池の出力電圧を監視するとともに電圧変換回路の出力電圧と二次電池の出力電圧とを切り換える電源切換回路を備えており、電源切換回路は、二次電池の出力電圧が所定値以下の時は電圧変換回路の出力を選択してアブソリュートエンコーダに出力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である。
【００１６】
本発明の第５の態様によれば、第３又は第４の態様における電圧変換回路の出力電圧は、アブソリュートエンコーダがバックアップ電圧異常状態を検出できる電圧である。
【００１７】
本発明の第６の態様によれば、第１〜第４の態様における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】
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、二次電池から電源が供給できなくなる異常が発生した場合でも、電源の供給を予備電池(一次電池)に切り換え、更にその時にアックアップ電源の出力電圧は、アブソリュートエンコーダがバックアップ電圧の異常状態を検出できる電圧とすることにより、従来通りの手段で制御装置に情報を伝達し、従来通りの手段で保守作業（バックアップ電源の交換処置）が可能で、更に二次電池の異常状態によらず、バックアップ電源を交換するまでの時間を予備電池で確保するため、機械座標位置の消失を防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明の第２の態様によれば、予備電池の異常が発生した場合、二次電池からの電源の電圧をアブソリュートエンコーダがバックアップ電圧の異常状態を検出できる電圧に変換して出力とすることで、二次電池に異常がある場合と同様に制御装置への異常情報の伝達と保守作業（バックアップ電源の交換処置）をオペレータに促す表示が可能である。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、二次電池の異常が発生した場合、予備電池からの電圧をアブソリュートエンコーダがバックアップ電圧の異常状態を示す電圧に変換して出力することで、制御装置への異常情報の伝達と保守作業（バックアップ電源の交換処置）をオペレータに促す表示が可能である。
【００２１】
さらに、二次電池が異常となったら、バックアップ電源の交換が前提で、アブソリュートエンコーダ経由で制御装置において警報を発し続け、二次電池の異常状態や寿命末期の放電特性に左右されず、バックアップ電源を交換するまでのある一定の時間を予備電池（一次電池）によりアブソリュートエンコーダ内に記憶されている機械位置情報を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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】
【００２３】
図２は本発明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、２１は非制御装置の一例としてのサーボモータ２２を制御する制御装置、２３はアブソリュートエンコーダ、２４はバックアップ電源、２５は充電用電源、２６は制御装置２１とアブソリュートエンコーダ２３を接続する主電源線、２７は制御装置２１とアブソリュートエンコーダ２３を接続するデータ通信用信号線、２８はバックアップ用電源２４とアブソリュートエンコーダ２３を接続するバックアップ電源線、２９は制御装置２１とアブソリュートエンコーダ２３を接続する０Ｖの接地線である。
【００２４】
本発明の実施例により、バックアップ用電源２４は、充電可能な電池である二次電池２４１と、充電不可能な一次電池である予備電池２４２と、二次電池２４１の充電をする充電回路２４３と、二次電池２４１の出力電圧が所定値以上の時は二次電池２４１の出力を選択してアブソリュートエンコーダ２３に出力し、二次電池２４１の出力電圧が所定値より低い時は予備電池２４２の出力を選択してアブソリュートエンコーダ２３に出力する電源切換回路２４４とを備えている。
【００２５】
動作において、電源切換回路２４４は、二次電池２４１の出力電圧が所定値以上の時は二次電池２４１の出力をアブソリュートエンコーダ２３に供給し、二次電池２４１の出力電圧が所定値以下の時は予備電池２４２の出力を選択してアブソリュートエンコーダ２３に供給する。
【００２６】
さらに、予備電池２４２の電圧をアブソリュートエンコーダ２３がバックアップ電源電圧の異常を検出できる電圧に設定することにより、アブソリュートエンコーダ２３が検出したバックアップ電圧異常の情報を、データ通信用信号線２７を通じて、制御装置２１に送信することができる。こうして、バックアップ電源２４と制御装置２１間の通信信号線や制御装置２１側での異常状態信号受信回路などを追加することなく、二次電池２４１の異常を制御装置２１に伝達できるという効果が得られる。
【００２７】
二次電池が正常である場合のバックアップ用電源の動作は図１に示した従来のものと同じなので説明を省略する。
【００２８】
図３は図２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２４内の電源切換回路２４４の構成の一例を示す図である。同図において、図２と同一部分には同一の参照番号を付してある。本例では、電源切換回路２４４はダイオード２４５及び２４６により構成されている。ダイオード２４５のアノードは二次電池２４１の正極に接続されておりカソードはバックアップ電源線２８を経由してサーボモータ２３に接続されている。また、ダイオード２４６のアノードは予備電池２４２の正極に接続されておりカソードはバックアップ電源線２８を経由してサーボモータ２３に接続されている。バックアップ電源２４の出力電圧はダイオードの順方向電圧降下分だけ低下することを考慮して二次電池２４１の電圧及び予備電池２４２の電圧は設計される。
【００２９】
動作においては、二次電池２４１と予備電池２４２の出力電圧のうち高い電圧がダイオード２４５及び２４６によって選択されてアブソリュートエンコーダ２３に印加される。したがって、二次電池２４１の出力電圧が予備電池２４２の出力電圧より低くなると、予備電池２４２の出力電圧がアブソリュートエンコーダ２３に印加されることになる。
【実施例２】
【００３０】
図４は本発明の実施例２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、図２と同一部分には同一の参照番号を付してある。本実施例では、二次電池２４１の正極と電源切換回路２４４との間に電圧変換回路２６が接続されている点のみが図２と異なる。電源切換回路２４４は、予備電池２４４の出力電圧を監視している。電圧変換回路２６は、二次電池の出力電圧を、アブソリュートエンコーダ２３がバックアップ電源電圧の異常を検出できる電圧に変換して電源切換回路２４４に出力する。
【００３１】
動作において、電源切換回路２６は、予備電池２４２の出力電圧が正常時には二次電池２４１の出力電圧を選択してアブソリュートエンコーダ２３に印加する。二次電池２４２の出力電圧が異常時には予備電池２４２の出力電圧を選択してアブソリュートエンコーダに印加する。また、電源切換回路２４４は予備電池２４２の出力電圧を常に監視しており、予備電池２４２の出力電圧が所定値以下の時は電圧変換回路２６の出力を選択してアブソリュートエンコーダ２３に印加する。
【００３２】
これにより、予備電池２４２の出力電圧が所定値以下に低下すると、たとえ二次電池２４１が正常であっても、電圧変換回路２６の出力電圧がアブソリュートエンコーダ２３に印加され、アブソリュートエンコーダ２３はバックアップ電源電圧の異常を検出して制御装置２１に通知することができるので、従来通りの保守作業（バックアップ電源の交換処置）を行うことにより、非制御装置である機械等の原点位置消失を未然に防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明により、二次電池から電源が供給できなくなる異常が発生した場合でも、制御装置に情報を伝達し、保守作業（バックアップ電源の交換処置）が可能で、更に二次電池の異常状態によって機械座標位置が消失することを防ぐことができるアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源が供給される。また、予備電池の異常が発生した場合でも、制御装置への異常情報の伝達と保守作業（バックアップ電源の交換処置）をオペレータに促す表示を可能にするアブソリュートエンコーダ用バックアップ電源が供給される。
【実施例３】
【００３４】
図５は本発明の実施例３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、図４と同一部分には同一の参照番号を付してある。図４との相違点は、本実施例３においては、二次電池２４１の正極及び充電回路２４３の出力は電圧変換回路２６に接続されておらず、電源切換回路２４４にのみ接続されている点である。
【００３５】
動作において、電圧変換回路２６は予備電池２４２の出力電圧を、アブソリュートエンコーダ２３がバックアップ電圧の異常を検出で切る電圧に変換して電源切換回路２４４に出力する。電源切換回路２４４は二次電池２４１及び充電回路２４３の出力電圧を常時監視しており、その出力電圧が所定値以下となると二次電池又は充電回路２４３の異常と判断して電圧切換回路２６の出力電圧を選択してアブソリュートエンコーダ２３に出力する。
【００３６】
これにより、二次電池２４１又は充電回路２４３の出力電圧が所定値以下に低下すると、予備電池２４２の出力電圧を変換している電圧変換回路２６の出力電圧がアブソリュートエンコーダ２３に印加され、アブソリュートエンコーダ２３はバックアップ電源電圧の異常を検出して制御装置２１に通知することができるので、従来通りの保守作業（バックアップ電源の交換処置）を行うことにより、非制御装置である機械等の原点位置消失を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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】本発明の実施例１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】図２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２４内の電源切替回路２４４の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例２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５】本発明の実施例３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。
【符号の説明】
【００３８】
２２    サーボモータ（非制御装置）
２３    アブソリュートエンコーダ
２４    アブソリュートエンコーダ用バックアップ電源
２６    電圧変換回路
２４１    二次電池
２４２    予備電池
２４３    充電回路
２４４    電源切換回路
【図１】
2007292608.tif 000003
【図２】
2007292608.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007292608.tif 000006
【図５】
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