(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御装置に組み込まれたスケールの故障診断装置であって、
前記スケールから前記数値制御装置のコントローラに供給される検出信号を分岐して出力する分岐手段を有し、
前記分岐手段は、ユニットと受信側ユニットからなり、
前記ユニットは、
前記検出信号を分岐する分岐回路と、
前記分岐回路に接続され、前記検出信号を光信号に変換する発光素子と、
を有し、前記受信側ユニットは、
前記発光素子からの光信号を受信する受光素子と、
前記受光素子に接続され、前記受光素子からの信号をパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器と、
を有し、前記シリアル／パラレル変換器は、前記パラレルデータをコンピュータに送信することを特徴とするスケールの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスケールの故障診断装置、特に数値制御装置（ＮＣ装置）に組み込まれたスケールの故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＮＣ装置の位置制御用にリニアスケールなどが組み込まれており、検出した位置信号をＮＣ装置のコントローラなどに供給してフィードバック制御している。
【０００３】
図９には、ＮＣ装置に組み込まれたスケールのシステム構成図が示されている。スケール２０は、例えばＮＣ装置のテーブル１８に組み込まれ、テーブル１８の位置を検出してコントローラ１０（正確にはサーボアンプ）に供給する。コントローラ１０は、この位置信号に基づき、ケーブル１２を介してモータ１４に駆動信号を供給し、ボールねじ１６を回転駆動する。ボールねじ１６の回転駆動によりテーブル１８が移動し、所望の位置に調整される。通常、スケール２０はＮＣ装置の内部に組み込まれており、外部に露出していない。
【０００４】
ＮＣ装置のインターフェースとしては、高速シリアル通信が用いられている。この高速シリアル通信には、二相正弦波（アナログ）や二相方形波（デジタル）と比べ、伝送路の通信速度が一定のため高速送りに対しても安定してデータ転送ができる、データに誤り検出符号を付加できるためデータの信頼性が高い、などの利点がある。一方、欠点としては、シリアル伝送回路が必要であるため装置の低価格や小型化が困難である、スケール２０を組み込んだ後に高速シリアルデータを観測する手段がない、などがある。
【０００５】
高速シリアルインターフェースは、ＮＣの制御周期に従い、同期信号をＮＣから（より詳しくはＮＣのコントローラから）出力する。出力周期は５０〜３００μｓ程度であるが、今後ますます短くなると予想されている。
【０００６】
一方、組み込まれたスケール２０から出力するデータは、同期信号のタイミングで位置データを検出し、シリアルデータに変換してＮＣのコントローラへ送信する。
【０００７】
例えば、位置分解能０．１μｍ、スケール２０の有効長１０ｍとするとデータは２７ビット必要であり、これにアラームなどのステイタス情報や誤り検出符号を付加すると少なくとも３２ビット程度のデータ容量が必要となる。ＮＣ制御周期を６４μｓとすると、５００ｋｂｐｓ以上の伝送速度でデータを伝送しなければ制御周期内に伝送することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＮＣ装置に組み込まれたスケール２０の故障診断を行う際には、専用のソフトウエアをインストールしたパソコンなどの汎用装置を用いることが望ましい。故障診断装置として、容易かつ安価に装置を入手できるからである。しかしながら、パソコンに搭載されているＲＳ２３２Ｃポートなどのシリアルデータ伝送速度は、たかだか９．６ｋｂｐｓ〜１１５．２ｋｂｐｓであり、上記の伝送速度（５００ｋｂｐｓ以上）を満足することができない。また、より高速なシリアルポートであるＵＳＢやＩＲ−ＤＡなどはプロトコルが複雑（冗長）であり、低価格化が困難である。また、プロトコル仕様そのものがＮＣとスケール間の高速インターフェースと一致しておらず、プロトコル変換が必要となる問題もある。従って、ＮＣ装置に組み込まれたスケール２０の故障診断装置には、専用の装置構成が必要となる。あるいは、パソコンで処理できるような信号変換回路が必要となる。
【０００９】
また、ＮＣ装置とスケール２０が接続された状態でスケール２０の故障診断を行う必要がある。すなわち、スケール２０に異常が発生するような場合、ＮＣ装置でサーボ動作をさせながらスケール２０からの位置データをモニタし、異常箇所を特定することが望ましい。スケール２０が故障しておらず、ＮＣ装置や信号ケーブル自体の故障も考えられるため、故障箇所を確実に特定するためにもシリアル信号の位置データをモニタすることは有効な解析方法である。
【００１０】
もちろん、スケール２０からＮＣのコントローラ１０に位置データその他の検出信号が供給されるため、ＮＣ装置で位置データをモニタすることも原理的には可能であるが、ＮＣ装置自体の故障と分離できない、あるいはＮＣ装置の故障診断方法に習熟していない場合には困難である等の問題がある。さらに、ＮＣ装置の製造者と組み込まれたスケール２０の製造者が異なる場合には、ＮＣ装置を介した故障診断には困難が伴うことになる。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的はＮＣ装置と接続された状態でリアルタイムにスケールからのシリアルデータを容易にモニタすることを可能とし、迅速にスケールの故障診断を行うことができる装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、数値制御装置に組み込まれたスケールの故障診断装置であって、前記スケールから前記数値制御装置のコントローラに供給される検出信号を分岐して出力する分岐手段を有し、前記分岐手段は、ユニットと受信側ユニットからなり、前記ユニットは、前記検出信号を分岐する分岐回路と、前記分岐回路に接続され、前記検出信号を光信号に変換する発光素子とを有し、前記受信側ユニットは、前記発光素子からの光信号を受信する受光素子と、前記受光素子に接続され、前記受光素子からの信号をパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器とを有し、前記シリアル／パラレル変換器は、前記パラレルデータをコンピュータに送信することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、さらに、前記分岐手段で分岐された前記検出信号を光信号に変換して出力する手段を有する。分岐された検出信号（シリアルデータ）を光信号に変換することで、無線での信号受信が可能となり、システムの耐ノイズ性を損なうことなく故障診断を行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、さらに、前記分岐手段で分岐された前記検出信号を送信する送信手段を有することを特徴とする。これにより、検出信号（シリアルデータ）を遠隔地でモニタすることが可能となる。送信手段としては、コンピュータネットワークや電話回線、インターネット等を用いることができ、無線による送信も可能である。コンピュータネットワークを用いた場合、遠隔地のコンピュータに検出信号を送信して故障診断を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態のシステム概念図が示されている。ＮＣ装置のテーブル１８にはリニアスケール２０が組み込まれており、リニアスケール２０で検出した位置信号はシリアルデータとしてＮＣ装置のサーボアンプを介してコントローラ１０に供給される。コントローラ１０は、この位置信号に基づきケーブル１２を介してモータ１４に駆動信号を供給し、ボールねじ１６を回転駆動することでテーブル１８の位置を調整する。
【００１７】
ケーブル１２は、シリアル通信を行うため、図２に示されるように、例えばＲＥＱ、ＲＥＱ（−）、ＤＡＴＡ、ＤＡＴＡ（−）の各信号線を有しており、各信号線のペアは差動信号を伝送する。なお、ＲＥＱはＮＣ装置からスケール２０に対して位置データを要求するタイミング信号であり、ＮＣ装置内部のサーボ周期Ｔ１と一致する。ＤＡＴＡはＲＥＱのタイミングに従い、位置データに加えスケール２０の自己診断結果を表すアラームステイタス、データ伝送誤り検出符号などの情報を付加してシリアルデータでＮＣ装置に伝送する。
【００１８】
図９に示された従来装置においては、スケール２０からのシリアルデータは直接ＮＣのコントローラ１０に供給されていたが、本実施形態においては図１に示されるように、スケール２０とＮＣのコントローラ１０（ＮＣのサーボアンプ）との間にユニット２２を設け、スケール２０からのシリアルデータを分岐させてパソコン２４とコントローラ１０に出力している。
【００１９】
図３には、図１におけるユニット２２の構成ブロック図が示されている。ユニット２２は、ケーブル１２のデータ線（ＤＡＴＡ、ＤＡＴＡ（−））に並列接続された分岐回路２２ａ、分岐回路２２ａに接続されシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器２２ｂ及び各種処理装置を含んで構成されている。
【００２０】
本実施形態における各種処理装置の具体例は、図に示されるように、シリアル／パラレル変換器２２ｂでパラレル変換されたデータを直接視覚表示するＬＥＤアレイ２２ｃ、パラレルデータをアナログデータに変換して外部のオシロスコープ２６などに供給するＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）２２ｄ、パラレルデータを記憶し、さらにプロトコル変換してシリアルデータをパソコン２４で処理可能な信号に変換するメモリ２２ｅ及びプロトコル変換器２２ｆ、パラレルデータを処理して液晶表示器２２ｈに表示するマイクロコントローラ２２ｇ等である。
【００２１】
もちろん、上述した各種処理装置を省略し、シリアル／パラレル変換器２２ｂからのパラレルデータをそのまま外部に出力することも可能である。
【００２２】
このような構成において、スケール２０に何らかの異常が発生した場合、スケール２０はＮＣ装置に接続されており、ＮＣ装置で位置決め可能な状態にありながら、ＬＥＤ２２ｃや液晶表示器２２ｈでスケール２０からの位置データの値をモニタすることができる。
【００２３】
また、ＮＣ運転状態において、ＤＡＣ２２ｄからのアナログ出力によりオシロスコープ２６で検出位置と時間の対応をリアルタイムにモニタすることができる。
【００２４】
さらに、より詳細な解析をする必要がある場合には、パソコン２４にデータを転送し、適宜パソコン２４の記憶装置にデータを保存してオフラインでモニタすることができる。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、スケール２０がＮＣ装置に接続された状態でスケールからのシリアルデータを容易にモニタすることができ、メンテナンス性が飛躍的に向上して故障発生時の原因特定作業が容易化、迅速化される。
【００２６】
図４には、他の実施形態のシステム概念図が示されている。上述した実施形態においては、スケール２０からのシリアルデータを分岐させて外部のパソコン２４などにケーブル接続したが、本実施形態においては５００ｋｂｐｓ以上の高速シリアル通信を光を用いて行う。本実施形態においてスケール２０の故障診断を行う際には、ユニット２２にフック３２を介して受信側ユニット３０を近接配置する。受信側ユニット３０はケーブルを介して携帯型のパソコン２４に接続される。
【００２７】
図５には、本実施形態におけるユニット２２及び受信側ユニット３０の構成ブロック図が示されている。ユニット２２には、データ線ＤＡＴＡ、ＤＡＴＡ（−）に並列接続された分岐回路２２ｉ及びこの分岐回路２２ｉに直列接続された発光素子２２ｊを有している。一方、フック３２を用いてユニット２２に近接配置される受信側ユニット３０には、発光素子２２ｊからの光信号を受信する受光素子３０ａ、受信信号を増幅するアンプ３０ｂ及び増幅した受信信号をパラレルデータに変換するシリアル／パラレル変換器３０ｃを含んで構成される。
【００２８】
このような構成によれば、データ線を介するスケール２０からのシリアルデータは、発光素子２２ｊで光信号に変換されて受信側ユニット３０に空間伝送され、受信側ユニット３０からさらに作業者の保持するパソコン２４にパラレルデータとして供給される。作業者は、フック３２を用いて受信側ユニット３０を配置するだけで、スケール２０からのデータを容易にモニタすることができる。
【００２９】
本実施形態によれば、分岐回路２２ｉ及び発光素子２２ｊは小型かつ低価格なもので実現できるため、図４に示されるようにユニット２２を常に配電板内に設置しておくことが可能となる。
【００３０】
また、スケール２０の故障診断を行う際にも、非接触でモニタすることが可能となるため、故障診断のセットアップを容易かつ迅速に行うことができ、頻度の高い定期検査に特に有効となる。
【００３１】
さらに、シリアル／パラレル変換器やパソコンなどのノイズ源とも絶縁できるため、システム全体の耐ノイズ性を損なうこともなく、電気的に絶縁されていることから電気事故対策も同時に行える利点がある。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態においてスケール２０からのデータ信号を分岐した後に送信手段でデータ送信することにより、ＮＣ装置近傍でこのデータ信号をモニタすることなく遠隔地でモニタすることも可能となる。
【００３３】
例えば、図６に示されるように、ユニット２２でスケール２０からのデータ信号を分岐した後、分岐信号をシーケンサ３４に供給し、シーケンサからさらにＬＡＮを介して遠隔地にある中央監視装置３６に供給することも可能である。これによれば、作業者はＮＣ装置近傍に行く必要がなく、遠隔地からスケール２０の故障診断を行うことができる。なお、図に示すように、スケール２０が組み込まれたＮＣ装置のケーブル１２にユニット２２を取り付けた構成１００を一つのセットとみなし、このような構成１００を複数、同一のＬＡＮに接続して、１台の中央監視装置３６で集中的に故障診断を行うことも可能である。
【００３４】
また、図７に示されるように、ユニット２２で分岐したスケール２０からのデータ信号をネットワーク端末４０を介してインターネット４２に送信し、インターネットに接続されたパソコン４４でスケール２０の状態をモニタすることも可能である。
【００３５】
さらに、図８に示されるように、ユニット２２で分岐したスケール２０からのデータ信号をモデム４６を介して公衆電話回線４８に送信し、公衆電話回線からモデム５０を介してパソコン５２に取り込むことも可能である。
【００３６】
いずれの場合においても、作業者はＮＣ装置と離間した遠隔地でスケール２０をリアルタイムにモニタすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればＮＣ装置と接続した状態でスケールをリアルタイムにモニタすることができ、容易化かつ迅速にスケールの故障診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態のシステム概念図である。
【図２】  図１におけるケーブル１２のデータ伝送説明図である。
【図３】  図１におけるユニット２２の構成ブロック図である。
【図４】  本発明の他の実施形態のシステム概念図である。
【図５】  図４におけるユニット及び受信側ユニットの構成ブロックである。
【図６】  本発明のさらに他の実施形態のシステム構成図である。
【図７】  本発明のさらに他の実施形態のシステム概念図である。
【図８】  本発明のさらに他の実施形態のシステム概念図である。
【図９】  従来技術のＮＣ装置及びスケールの接続説明図である。
【符号の説明】
１０  コントローラ、１２  ケーブル、１４  モータ、１６  ボールねじ、２０  スケール、２２  ユニット、２４  パソコン、３０  受信側ユニット。
【図１】
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【図２】
0004376998.tif 000003
【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】
0004376998.tif 000008
【図８】
0004376998.tif 000009
【図９】
0004376998.tif 000010